Parametry mikrofonu

Charakterystyka przenoszenia Wpływa na barwę dźwięku, liniowość tej charakterystyki wpływa na wierność barwy dźwięku. Zależność wartości wejściowego sygnału (podawanego w dB) od częstotliwości (Hz) przedstawiana w postaci Wykresu. Pasmo przenoszenia jest to zakres pomiędzy częstotliwościami granicznymi, przy których poziom sygnału maleje o 3 dB w porównaniu z poziomem sygnału o częstotliwości środkowej; przyjęło się, że w profesjonalnym sprzęcie pasmo powinno zawierać się w zakresie 20 Hz - 20 kHz przy +/-3 dB. Charakterystyka przenoszenia idealnego mikrofonu

Charakterystyka przenoszenia

Charakterystyka przenoszenia

Wyznaczenie pasma przenoszenia Pasmo przenoszenia możemy określić prowadząc linię na wysokości -10dB. Nie jest to dobre postępowanie, ponieważ wynika z tego, że dobrze przenosi pasmo 40Hz do 15kHz. Ale skuteczność przetwarzania sygnału sięga aż 15dB. Lepsze są mikrofony pojemnościowe, których odchyłka zazwyczaj nie przekracza 3dB.

Charakterystyka przenoszenia mikrofonu dynamicznego

Charakterystyka przenoszenia mikrofonu dynamicznego W zakresie od ok. 200 do 400 Hz obserwujemy niemal idealnie płaską linię, co oznacza, że dźwięk w tym zakresie będzie bardzo naturalnie i neutralnie odzwierciedlony. Jest to więc idealna sytuacja do nagrywania werbla (którego fundament znajdziemy gdzieś między 150 a 250 Hz) czy gitar elektrycznych, co pozwoli nam wiernie odtworzyć „ciało” i „masę” tego instrumentu. Kolejny interesujący „moment” to okolice od 2,5kHz do 7kHz, gdzie możemy zauważyć znaczne podbicie w czułości stopniowo opadające w okolicach 10kHz. Taka sytuacja jest wręcz wymarzona, jeżeli chcemy uzyskać dodatkowy, jasny „strzał” z werbla, co niemal zawsze jest pożądane. Dodatkowo, jeśli nagrywamy przesterowane gitary, to też w tych okolicach znajdziemy „pazura”, który pozwoli naszym gitarom lepiej się przebijać w miksie. Mała uwaga – jest to bardzo czuły zakres pasma (szczególnie okolice 2-4kHz) i musimy być ostrożni, aby nie przesadzić z jego obecnością – szczególnie w przypadku gitar, które raz, że potrafią dość nieprzyjemnie brzmieć w tym zakresie (jeśli przesadzimy), a dwa, że generalnie zabierają sporo miejsca w miksie – nasz słuch musi być tu sędzią ostatecznym.

Charakterystyka kierunkowa Przedstawia zależność pomiędzy napięciem na wyjściu mikrofonu a kątem padania fali dźwiękowej. Odnosi się ona do tego, jak mikrofon będzie reagował na docierające do niego dźwięki w zależności od ich częstotliwości oraz kąta padania względem osi mikrofonu. Producenci, wykorzystując szereg technik konstrukcyjnych, są w stanie sprawić, że charakterystyka czułości mikrofonów na dźwięki dobiegające z różnych kierunków może przyjmować kilka sprecyzowanych kształtów, co my przez ich odpowiedni dobór możemy wykorzystywać w konkretnych sytuacjach i zgodnie z naszymi potrzebami. Mikrofony często posiadają kilka charakterystyk co wybiera się odpowiednim przełącznikiem. Ze względu na kształt charakterystyki kierunkowej mikrofony dzielimy na: -jednokierunkowe (np.. kardioidalne, superkardioidalne), -dwukierunkowe (np.. ósemkowe), -wszechkierunkowe (np.. dookólne, kołowe).

Charakterystyka kardioidalna (nerkowa) Najpopularniejsza, zawsze spotykana w mikrofonach dynamicznych oraz pojemnościowych. Ten typ kierunkowości oferuje najlepszą reakcję na źródło dźwięku, jeśli jest ono ustawione dokładnie na wprost mikrofonu jednocześnie mocno tłumiąc sygnały docierające z boków (im większy odchył, tym większa redukcja) i niemal całkowicie odrzucając dźwięki dochodzące z tyłu.

Charakterystyka kardioidalna (nerkowa) Czułość spada o 5dB pod kątem 90st., o 10dB pod kątem 120st., o 20db przy kącie 150st. i praktycznie do zera przy 180st. (z tyłu). Pełna redukcja jest oczywiście w praktyce nie do osiągnięcia, bo nawet gdy staniemy z tyłu mikrofonu i wydobędziemy jakiś dźwięk, to ten i tak odbijając się po pomieszczeniu trafi na kapsułę pod innymi kątami. Zupełne zero jest możliwe do osiągnięcia tylko w komorze bezechowej, gdzie testuje się mikrofony.

Charakterystyka kardioidalna (nerkowa) Charakterystyka mikrofonu to rzut z góry. Środek koła oznacza miejsce, w którym znajduje się kapsuła mikrofonu, źródło sygnału znajduje się na samej górze wykresu, na wprost mikrofonu (zero stopni).

Charakterystyka kardioidalna (nerkowa) Im wyższe częstotliwości tym bardziej są one kierunkowe. Jeżeli odsuniemy się nawet kilka cm w bok od osi mikrofonu, od razu zauważymy, jak diametralnie spadnie czułość mikrofonu na te właśnie pasma. Ponieważ kierunkowość maleje wraz z obniżaniem się częstotliwości, niskie pasma będą zawsze przez mikrofon „usłyszane”

Charakterystyka kardioidalna (nerkowa) Efekt Zbliżeniowy (ang. Proximity Effect) Polega on na zwiększonej czułości mikrofonu na sygnały o niskich częstotliwościach w miarę zmniejszania się dystansu między źródłem a mikrofonem. Efekt ten powoduje podbicie niskich tonów o 6dB przy każdym zmniejszeniu się tego dystansu o połowę i zaczyna się pojawiać w odległości około 20-25cm. Może on być zarówno pożyteczny (przy bliskim omikrofonowaniu stopy perkusji czy próbie uchwycenia tego masywnego dołu w głosie lektora zapowiadającego film czy grę), ale może być też źródłem problemów (zmniejszona dynamika, możliwość pojawienia się przesterów, eksponowanie głosek wybuchowych w wokalu, etc.). Między innymi z tego względu wyposaża się dobre mikrofony wokalowe w filtr górnorzepustowy, który pozwala zminimalizować działanie efektu zbliżeniowego.

Charakterystyka superkardioidalna (Supernerka) – zbliżona jest do kardioidalnej. Charakteryzuje się trochę lepszą czułością co ‘nerka’ na sygnał z przodu, ale oferuje także dwa punkty zerowe (w okolicach 150 i 210 stopni). W rezultacie pojawia się z tyłu coś w rodzaju ‘ogona’, co skutkuje pewną czułością na sygnały docierające z tyłu mikrofonu. Atutem z kolei jest to, że oferuje trochę węższy zakres czułości z przodu, co jest bardzo pożądane w sytuacjach na scenie, bo pozwala zminimalizować ilość ewentualnych sprzężeń (np. od monitorów odsłuchowych ustawionych na podłodze).

Charakterystyka superkardioidalna

Charakterystyka hiperkardioidalna (Hipernerka) – jest jeszcze bardziej kierunkowa z przodu (węższa) niż supernerka, co oznacza, że jest podatna nawet na najmniejszy odchył od osi. Ale za to jest najbardziej czuła ze wszystkich dotychczas wymienionych, gdy ustawimy mikrofon idealnie na wprost źródła. Czymś, co czasem czyni mikrofon o takiej charakterystyce trudnym do odpowiedniego ustawienia względem pozostałych źródeł dźwięku (np. na scenie) jest trochę większa niż w przypadku supernerki czułość na dźwięki dobiegające z tyłu.

Porównanie charakterystyk jdnokierunkowych

Charakterystyka „Shotgun” Odznacza się najwyższym ze wszystkich poziomem kierunkowości na sygnał z przodu. Mikrofony o tej charakterystyce wykazują wprawdzie niewielką tendencję do zbierania sygnału z boków i tyłu, ale znacznie mniejszą niż w przypadku pozostałych charakterystyk kierunkowości. Z uwagi na dość wąski, ale bardzo skuteczny obszar czułości takie mikrofony najlepiej sprawdzają się przy nagraniach w terenie, na planach filmowych i telewizyjnych. Czasem można je także spotkać podczas nagrań perkusji, wtedy taki mikrofon umieszczony jest na wysokości ok. metra, nad głową bębniarza i skierowany prosto na werbel.

Charakterystyka ósemkowa Mikrofon o takim charakterze czułości będzie reagował najlepiej na dźwięki dochodzące do niego zarówno z przodu, jak i z tyłu z równoczesnym tłumieniem sygnałów dobiegających z boku (90 i 270 stopni). Charakterystyka ósemkowa sprawdza się wtedy, gdy chcemy nagrać dwa głosy jednocześnie (np. gdy robimy z kimś wywiad, a dysponujemy tylko jednym mikrofonem. Często się też z niej korzysta do ujęć overheadów czy ambientu w przypadku rejestracji perkusji. Również gdy chcemy nagrać śpiewającego gitarzystę grającego na akustyku – możemy wtedy skorzystać z dwóch mikrofonów óemkowych i tak je ustawić, aby jeden zbierał gitarę swoim przodem, a bokiem nakierowany był na usta wokalisty (największe tłumienie), a drugi dokładnie odwrotnie – przód nakierowany na wokalistę, a boki na pudło gitary. Tym sposobem uzyskamy sporą separację i możliwości manipulacji tymi dwoma sygnałami w późniejszych etapach.

Charakterystyka ósemkowa

Charakterystyka wszechkierunkowa

Charakterystyka wszechkierunkowa Nazywana także dookolną lub kołową. Wyróżnia się jednakową czułością na sygnały dobiegające ze wszystkich kierunków. W idealnym świecie mikrofony z tą charakterystyką powinny reagować jednolicie na dźwięk dochodzący z każdej strony, ale jest jeszcze kwestia reakcji na poszczególne częstotliwości oraz wielkości membrany. Im mniejsza membrana, tym dokładniejsza (bliska idealnie płaskiej) reakcja na sygnały w całym paśmie częstotliwości. Mikrofony o tej charakterystyce brzmią najbardziej naturalnie i właściwie w ogóle nie koloryzują sygnału, są odporniejsze na podmuchy i głoski wybuchowe i nie występuje przy nich efekt zbliżeniowy. Sprawdzają się świetnie do rejestracji odpowiedzi pomieszczenia, dźwięków ambientowych, chórów lub grupy śpiewaków zebranych w kółku, w środku którego ustawiamy taki mikrofon oraz wtedy, gdy zależy nam na bardzo wiernym odzwierciedleniu naturalnego charakteru źródła. Minus tej charakterystyki, to mała przydatność takich mikrofonów w sytuacji, gdy nie dysponujemy odpowiednio zaadaptowanym do nagrań pomieszczeniem. Niektóre mikrofony pojemnościowe mogą mieć przełącznik do zmiany charakterystyki, co czyni je jeszcze bardziej przydatnymi w przeróżnych sytuacjach nagraniowych. Mikrofony, które wyposaża się w taką funkcję, zazwyczaj dają nam wybór między trzema najpopularniejszymi typami ‘nerką’, ‘ósemką’ i ‘kołem’, ale czasem natkniemy się też na takie, które oferują płynne „przechodzenie” z jednej w drugą oferując jeszcze większą paletę możliwości.

Mikrofony kardioidalny

Mikrofony superkardioidalny

Mikrofony hiperkardioidalny

Mikrofony ósemkowy

Mikrofony kołowy

Mikrofon „shotgun”

Kształtowanie kierunkowości Zakrywając otwory w mikrofonie możemy regulować charakterystykę kierunkową.

Czułość (skuteczność) Określa, jakie napięcie powstanie na wyjściu mikrofonu przy ciśnieniu akustycznym równym 1Pa, co odpowiada natężeniu dźwięku 94dB dla częstotliwości 1kHz. Skuteczność mikrofonu wyraża w mV/Pa. Skuteczność mikrofonów dynamicznych wynosi 1-3 mV/Pa. W przypadku mikrofonów pojemnościowych skuteczność jest wyższa i wynosi 5-50 mV/Pa. Wpływa na poziom szumów. Parametr ten jest bardzo istotny przy nagrywaniu cichych źródeł dźwięku. Mały sygnał z mikrofonu wymaga dużego wzmocnienia a to zwiększa szumy przedwzmacniacza.

Czułość (skuteczność) Ciśnienia akustyczne przy realizacji nagrań zawierają się w przedziale 0,01Pa do 50Pa (54dB do 130 dB). Oznacza to że zwykły mikrofon dynamiczny poda napięcie wyjściowe w granicach od 1,7mV/Pa*0,01Pa=0,017mV do 1,7mV/Pa*50Pa=85mV Natomiast mikrofon pojemnościowy poda napięcie wyjściowe w granicach od 10mV/Pa*0,01Pa=0,1mV do 10mV/Pa*50Pa=500mV

Czułość (skuteczność) Aby przedstawić w dB ciśnienie akustyczne podane w Pa należy zastosować wzór: p[dB]=94+20logp[Pa] p[dB] – ciśnienie akustyczne wyrażone w dB p[Pa] – ciśnienie akustyczne wyrażone w Pa 1Pa odpowiada 94dB

Maksymalne ciśnienie akustyczne SPL Maksymalne ciśnienie akustyczne SPL (Sound Presure Level). Podawany jest ten parametr w dB lub Pa. Określa najgłośniejszy dźwięk jaki może być przenoszony przez mikrofon bez zauważalnych zniekształceń (zwykle h<1%). Obecnie mikrofony mają ten parametr na poziomie nawet 150dB. Wraz ze zmniejszeniem odległości źródła dźwięku od mikrofonu rośnie ciśnienie jakie powstaje wokół mikrofonu.

Szumy własne Jest to poziom hałasu generowany przez sam mikrofon przy ciśnieniu akustycznym 0dB. Dla mikrofonów dynamicznych to poziom 14dB do 20dB Dla mikrofonów pojemnościowych to poziom 7dB do 25dB Dla mikrofonów elektretowych to poziom 25dB do 35dB Aby wyznaczyć stosunek sygnał-szum (S/N) należy odjąć poziom szumów mikrofonu od poziomu odniesienia 94dB. Przykład: Wyznacz wielkość S/N dla mikrofonu generującego poziom szumu na poziomie 14dB.

Dynamika Jest to odległość pomiędzy najgłośniejszym dźwiękiem przeniesionym bez zniekształceń (SPL) a dźwiękiem najcichszym (szumem własnym). Przykład: Wyznacz dynamikę mikrofonu generującego poziom szumu na poziomie 14dB oraz o SPL=137dB.

Impedancja Jest to oporność dla prądu przemiennego widziana od strony zacisków mikrofonowych, podawana jest w omach [Ω]. Każdy mikrofon można przedstawić jako idealne źródło napięciowe z szeregowo włączoną impedancją wyjściową.

Impedancja Obecnie mikrofony dynamiczne posiadają impedancję od 50 [Ω] do 600 [Ω]. Obecnie mikrofony pojemnościowe posiadają impedancję od 50 [Ω] do 200 [Ω]. Dążymy do jak najmniejszej impedancji ponieważ: -wzrasta odporność na zakłócenia, -maleją szumy przedwzmacniacza, -wzrasta dopuszczalna długość kabla, gdyż maleje wpływ długości kabla.

Mikrofon pojemnościowy

Mikrofon pojemnościowy

Mikrofon dynamiczny

Mikrofon dynamiczny