Микрофон: выбор и характеристики¶
Микрофон — электроакустический прибор, преобразующий звуковые колебания воздуха в электрический сигнал. Относится к классу преобразователей (трансдьюсеров) и является ключевым элементом звукозаписи, звукоусиления, радиовещания, телефонной связи и систем распознавания речи. Понятие «лучший микрофон» не имеет абсолютного значения: пригодность модели определяется типом преобразователя, диаграммой направленности, условиями эксплуатации и задачей — студийная запись вокала, подзвучка концерта, репортаж или видеоконференция предъявляют разные требования.
¶История
Первый практичный микрофон — угольный — запатентован в 1877–1878 годах (Эмиль Берлинер, Дэвид Хьюз) и долгое время применялся в телефонии. В 1916 году Эдвард Венте создал электростатический (конденсаторный) микрофон с постоянным зарядом, а в 1920-х появились ленточные модели. Динамический микрофон с подвижной катушкой разработан в 1920-х — 1930-х годах (Эрвин Герике, компания Shure); его потомок Shure Unidyne (1939) стал одним из самых массовых в истории. В 1962 году появился электретный конденсаторный микрофон, не требующий внешнего поляризующего напряжения, что сделало качественную запись доступной для бытовой техники. В СССР выпускались модели «МД», «МКЭ», «Октава»; российские предприятия («Октава», «ЛЭМЗ») продолжают производство студийных и измерительных микрофонов.
¶Классификация по типу преобразователя
| Тип | Принцип | Особенности |
|---|---|---|
| Динамический | Катушка в магнитном поле | Прочен, не требует питания, устойчив к высоким уровням |
| Конденсаторный | Изменение ёмкости между мембраной и электродом | Высокая детализация, требует фантомного питания |
| Электретный | Конденсаторный с постоянным зарядом | Компактен, дёшев, применяется в гарнитурах |
| Ленточный | Тонкая металлическая лента в магнитном поле | Мягкий «тёплый» тембр, хрупок |
| Угольный | Изменение сопротивления угольного порошка | Исторический, ныне не применяется |
| MEMS | Кремниевая микроструктура | Миниатюрен, встраивается в электронику |
¶Диаграмма направленности
Направленность определяет, с каких сторон микрофон воспринимает звук:
- Всенаправленная (круговая) — равная чувствительность по всем направлениям; применяется для записи помещения, конференц-связи.
- Кардиоидная — максимум спереди, минимум сзади; универсальна для вокала и речи.
- Гиперкардиоидная и суперкардиоидная — более узкий лепесток, сильнее подавляют боковые шумы.
- Двунаправленная («восьмёрка») — приём спереди и сзади; характерна для ленточных моделей.
- Остронаправленные (пушка, shotgun) — используются в кино и телевидении для записи на расстоянии.
¶Основные характеристики
- Диапазон частот — типично 20 Гц — 20 кГц для студийных моделей; речевые гарнитуры часто ограничены 100 Гц — 10 кГц.
- Чувствительность — выражается в мВ/Па или дБ; определяет уровень сигнала при данном звуковом давлении.
- Эквивалентный уровень шума (самошум) — важен для тихой записи; у качественных конденсаторных моделей ниже 15 дБА.
- Максимальный уровень звукового давления — предел до появления искажений; у динамических моделей выше, чем у конденсаторных.
- Отношение сигнал/шум и динамический диапазон.
- Фантомное питание +48 В — стандарт для конденсаторных микрофонов.
¶Разъёмы и подключение
Распространены три типа подключения: XLR (балансный, профессиональный стандарт), TRS/TRRS (полупрофессиональный и потребительский), USB (встроенный аналого-цифровой преобразователь, типичен для подкастинга и стриминга). Беспроводные системы используют радиоканал (VHF/UHF) или цифровые протоколы. Для подключения к компьютеру применяются аудиоинтерфейсы с микрофонными предусилителями.
¶Применение
Микрофоны используются в студийной звукозаписи, концертном звукоусилении, радиовещании и телевидении, кинопроизводстве, телефонии, системах видеоконференцсвязи, слуховых аппаратах, измерительной технике (акустические измерения, шумометрия), а также в устройствах умного дома и голосовых ассистентах. В измерительных задачах применяются эталонные и калиброванные микрофоны с известной частотной характеристикой.
¶Критерии выбора
Универсального «лучшего» микрофона не существует. При выборе учитывают:
- Задачу — вокал, речь, инструмент, подкаст, репортаж.
- Акустические условия — в шумном помещении предпочтительны кардиоидные динамические модели, в студии — конденсаторные.
- Тип подключения — XLR для профессиональной работы, USB для бытовой.
- Бюджет и надёжность — динамические модели дешевле в эксплуатации и долговечнее.
- Аксессуары — поп-фильтр, паук (шокмаунт), стойка, ветрозащита.
Среди моделей, часто упоминаемых в профессиональной среде как эталонные в своих классах, — Shure SM7B и SM58 (динамические), Audio-Technica AT2020 и AKG C414 (конденсаторные), Neumann U87 (студийный стандарт), «Октава МК-319» (российское производство). Их популярность связана с предсказуемым звучанием и ремонтопригодностью, а не с абсолютным превосходством.
¶Интересные факты
- Направленность микрофона описывается полярной диаграммой, форма которой дала название типам («кардиоида», «восьмёрка»).
- Эффект приближения (proximity effect) у кардиоидных моделей усиливает низкие частоты при близком расположении источника.
- Первые радиомикрофоны появились в 1950-х годах и весили несколько килограммов.
- Микрофон-«пушка» способен разборчиво записывать речь с десятков метров, что используется в природных и криминалистических записях.
¶Источники
- ГОСТ 17187-2010. Шумомеры. Технические требования.
- Shure. История микрофонов и технические руководства.
- Neumann. Microphone Technology.
- Audio Engineering Society. Сборники по электроакустике.
- «Октава». Каталог студийных микрофонов.