Направленность микрофона - что это?

Направленность – это чувствительность микрофона к звуку в зависимости от направления или угла, с которого идет звук.

Под направленностью или углом снятия звука принято считать зону возможного расположения источника звукового сигнала, внутри которой не происходит значительной потери эффективности микрофона.

В микрофонах применяются различные характеристики направленности. Чаще всего их изображают как полярные диаграммы. Это делается для графического отображения вариаций чувствительности вокруг микрофона в диапазоне 360 градусов, где микрофон является центром окружности, а точка отсчета угла ставится перед микрофоном.

Диаграмма направленности показывает, как чувствительность микрофона к звуковому сигналу зависит от места расположения его источника.

Существует три основных типа направленности микрофонов:

• однонаправленные
• двунаправленные
• всенаправленные

Однонаправленные микрофоны

Однонаправленный или «направленный» микрофон более чувствителен к звуку, приходящему с одного направления, и менее чувствителен к звукам с других сторон. Самой типичной для таких микрофонов является кардиоидная характеристика, представляющая своеобразную диаграмму в форме сердца. Пик чувствительности при этом достигается на направлении вдоль оси микрофона, а спад - в противоположном направлении. 130 градусов - эффективный угол работы кардиоидного микрофона.

Ниже рассмотрим микрофоны с направленностями, которые также относятся к однонаправленным микрофонам.

Микрофон с кардиоидной диаграммой направленности

Как следует из рисунка, микрофон с кардиоидной диаграммой направленности безразличен к идущему сзади звуку.

Микрофон с суперкардиоидной диаграммой направленности

У микрофона с суперкардиоидной диаграммой направленности спереди более узкая зона захвата звука, в отличие от микрофона с кардиоидной направленностью. Тем не менее, он частично захватывает идущий непосредственно сзади звук, но при этом располагает двумя зонами абсолютной нечувствительности (см. рисунок).

Для микрофонов с суперкардиоидной диаграммой направленности характерны:

• наличие максимальной разницы между передней и задней областями чувствительности среди аналогичных микрофонов;
• обеспечение большей изоляции, чем у микрофонов с кардиоидной направленностью;
• меньшая чувствительность к акустике помещения, чем у микрофонов с кардиоидной направленностью.

Гиперкардиоидная диаграмма направленности

Гиперкардиоидная диаграмма направленности очень схожа с суперкардиоидной. Различие состоит лишь в том, что у гиперкардиоидной диаграммы более узкая зона чувствительности впереди и более широкая сзади. У микрофонов с гиперкардиоидной направленностью также имеются две «нулевые» области.

Микрофоны с гиперкардиоидной диаграммой направленности характеризуют:

• обеспечение максимальной нечувствительности к боковым звукам среди аналогичных микрофонов;
• обеспечение максимальной акустической изоляции (защита от неблагоприятных эффектов в помещении, feedback и прочих шумов);
• способность препятствовать утечке сигнала.

Микрофоны с полукардиоидной диаграммой направленности

Кардиоидный микрофон может улавливать почти треть ( 360/3=120) пространственных звуков в сравнении со всенаправленным микрофоном. Микрофоны однонаправленного типа способны отделять необходимый прямонаправленный звук от посторонних и пространственных звуков. Чаще всего использование такого микрофона является необходимым мероприятием. При определенных обстоятельствах это является единственной возможностью уменьшить проникновение звука в канал музыкальных инструментов. Важное замечание, что они располагают зоной улавливания непосредственно сзади.

Микрофоны с полукардиоидной диаграммой направленности обычно применяются на совещаниях, конференциях, лекциях.

Двунаправленный микрофон

Двунаправленный микрофон («восьмёрка») имеет гораздо большую чувствительность и спереди, и сзади, но, однако, по бокам степень чувствительности значительно меньше. По уровню пространственного шума двунаправленный микрофон вполне сопоставим с однонаправленным. Этот тип микрофонов используется для улавливания звука от двух противоположных источников, например, в вокальном дуэте.

«Восьмёрка» - такое название имеет диаграмма направленности, при которой микрофон равномерно чувствителен к сигналам, идущим спереди и сзади, и совершенно нечувствителен к звукам, идущим с боков.  Для этих микрофонов характерно:

• использование для записи интервью, когда собеседники сидят напротив друг друга, а также для записи и озвучивания дуэтов;
• обеспечение максимальной изоляции при overhead-записи;
• применение для стереозаписи по методу Блюмляйна (Blumlein) с использованием двух скрещенных микрофонов-«восьмёрок».

Всенаправленный микрофон

Всенаправленный микрофон располагает одинаковым выходным уровнем при любом направлении и охватывает все градусы. Также всенаправленный микрофон способен уловить максимальное количество пространственных звуков. Используя всенаправленный микрофон во время концерта, располагайте его очень близко к источнику звука. Помимо этого, можно отвернуть всенаправленный микрофон в сторону от нежелательных источников звука.

Всенаправленный микрофон обладает чувствительностью к сигналам, идущим со всех сторон.

Микрофон с полусферической направленностью

Микрофон с полусферической направленностью имеет чувствительность только к тем сигналам, которые исходят из одной полусферы окружающего пространства. Такой направленностью обладают микрофоны с краевым эффектом (PZM).

• зависят от акустики помещения: не отсекают эхо;
• неспособность обеспечить акустическую изоляцию (только при малом расстоянии от источника звука до микрофона);
• очень низкая чувствительность к звукам дыхания;
• практическое отсутствие «эффект близости»;
• расширенные низкие частоты у конденсаторных микрофонов (полезно при работе с бас-барабаном, органом, симфоническим оркестром);

У микрофонов однонаправленного типа (кардиоидных, суперкардиоидных, и т. д.) угол между центральной линией (см. рисунок) и точкой, в которой эффективность микрофона значительно падает (разница достигает 3 дБ), считается половиной угла снятия звука. Наиболее типичный показатель для кардиоидного микрофона равняется 131° (65.5° с каждой стороны центральной линии). 

Поскольку однонаправленные микрофоны не настолько чувствительны к звукам, приходящим не по оси, чем всенаправленные, они меньше воспринимают пространственный звук.

Определение необходимого расстояния

По сравнению со всенаправленными, направленные микрофоны улавливают меньше шума, их можно использовать и размещать на небольшом расстоянии от источника звука, при этом сохраняя баланс между основным и фоновым или пространственным звуком. Всенаправленный микрофон, чтобы получить такой же баланс, следует располагать примерно вдове ближе.

Эффект поворота микрофона

Изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) микрофона: чем больше угол между осью микрофона и направлением на источник звука, тем значительнее изменение. Сначала происходит потеря низов, что ведет к возникновению неясного и нечеткого звука.

Эффект приближения микрофона

Для однонаправленных микрофонов при приближении микрофона в пределах полуметра к источнику звука характерно значительное возрастание отдачи в нижних частотах (низах). Следует помнить об эффекте приближения при установке вплотную, менее 30 см, и, для получения натурального звука, убрать низы, например, с помощью эквалайзера. А также:

• убрать низы на микшере,
• использовать микрофон,
• применить минимизирующий эффект,
• с помощью микрофона с кнопкой среза басов,
• с помощью всенаправленного микрофона.

По своей сущности, однонаправленные микрофоны способны не только отделять звучание одного инструмента от другого, а также и уменьшать обратную связь, тем самым допуская большее усиление. С этой позиции однонаправленные микрофоны занимают более предпочтительную позицию перед всенаправленными при решении почти всех задач по усилению звука.

Использование направленности для уменьшения шума

При усилении звука микрофоны часто располагаются в таких местах, где они могут принимать звук от посторонних источников. Как правило, в каждом случае имеется один нужный источник звука и один или более ненужных. Главное при этом – правильно и четко выбрать нужную характеристику направленности, что очень поможет для максимального улавливания нужного звука и минимального - ненужных.

Невзирая на то, что для лучшего улавливания самым оптимальным вариантом считается осевое направление, направление, сводящее к минимуму улавливание посторонних звуков, может зависеть от типа микрофона.