Направленность что такое направленность кардиоидная
Направленность что такое направленность кардиоидная
Направленность – это чувствительность микрофона к звуковому сигналу в зависимости от направления или угла, с которого идет звук.
Чаще всего направленность микрофона изображают как полярные диаграммы. Это делается для визуального представления чувствительности микрофона в диапазоне 360 градусов, где голова микрофона является центром окружности. Начало угла ставится перед микрофоном (зеленая прямая, отметка «0 градусов»).
Диаграмма направленности показывает, как именно чувствительность микрофона к звуку зависит от места расположения его источника. Деления на такой диаграмме показывают конкретные значения уровня звука (в децибелах, dB).
Например, на диаграмме ниже звук идет с двух направлений: A и B.
Из этого понимаем, что звук (при одинаковой дистанции до микрофона), идущий по направлению B, будет на 15 dB (или примерно в 32 раза) громче, чем звук, идущий по направлению A.
Существует три основных типа направленности микрофонов:
Круговая направленность
Микрофоны с такой направленностью имеют более широкий низкочастотный диапазон по сравнению с другими, что очень актуально при работе с инструментами, выдающими много «низких».
Кардиоидные (рис. 1) микрофоны не воспринимают звук, идущий с тыльной стороны микрофона.
У суперкардиоидных микрофонов (рис. 2) зона захвата спереди уже (по сравнению с обычной кардиоидой), шумоизоляция сильнее и они менее чувствительны к акустике помещения, однако захватывают звук, идущий с тыльной стороны микрофона (пусть и очень слабо).
Гиперкардиоидные (рис. 3) микрофоны обеспечивают максимальную шумоизоляцию, наименее чувствительны к акустическому оформлению помещения, однако захватывают чуть больше звука, идущего с тыльной стороны микрофона (по сравнению с кардиоидными и суперкадиоидными микрофонами).
Двунаправленный микрофон равно чувствителен к звуковым сигналам, которые поступают спереди и сзади, и почти не чувствителен к звуку, который идет с боков.
Восьмерку часто используют для записи дуэтов (когда исполнители сидят друг напротив друга по бокам микрофона, см. рис 4) и при записи интервью (когда люди сидят друг напротив друга спереди и сзади от микрофона, см. рис 5). Также ее применяют для записи в заглушенном помещении в случае необходимости повышения относительного уровня отраженных сигналов, и для записи отдельных инструментов (что бы выделить низкие частоты при близком размещении исполнителей от микрофона).
Однонаправленные микрофоны по мере приближения к источнику звука увеличивают отдачу по низким частотам, в пределах 0.5 метров. Если микрофон стоит совсем близко (30 см. и ближе) звук получится сильно «бубнящим». Есть несколько способов восстановить более естественное звучание:
По всем вопросам обращайтесь к нам по телефонам:
Кардиоидный микрофон
Приборы, преобразующие звуковые колебания в электрический сигнал, применяются во многих сферах деятельности.Микрофоны отличаются по следующим конструктивным и электрическим параметрам:
Направленность голосового прибора определяет его чувствительность в зависимости от стороны, с которой приходит звук. Диаграмма направленности микрофона отображает зону захвата звукового сигнала с точками максимальной и минимальной чувствительности. По направленности микрофоны делятся на следующие типы:
Что такое кардиоидный микрофон
Микро называется так, поскольку его диаграмма направленности имеет вид математической кривой в форме сердца. Кардиоидная диаграмма направленности микро обеспечивает максимальную чувствительность спереди, по оси голосового прибора. При этом звуки, приходящие с тыловой части совершенно не воспринимаются. Микро с кардиоидной направленностью используются в студийной записи, в концертах и в помещениях с плохой акустикой. Прибор не воспринимает звук поступающий с боков или сзади, поэтому музыка оркестра, сопровождающего солиста, не будет попадать в голосовой канал. Это позволит звукооператору точно сбалансировать голос вокалиста и инструменты аккомпанемента. Комнаты с плохими акустическими свойствами осложняют звукозапись за счёт паразитной реверберации. Отражённые сигналы, попадая в звуковой канал, создают ощущение музыкальной мешанины. Односторонняя ориентированность микрофона позволяет полностью избавится от посторонних шумов и получить запись приличного качества.
Микро кардиоида имеет ряд недостатков. Это заметное снижение уровня высоких частот даже при небольших отклонениях источника колебаний от оси микрофона. Певцу не рекомендуется двигать головой во время звукозаписи или выступления. Характерным дефектом однонаправленного микро является сильный подъём басовых частот, которые приходится корректировать во время записи. Кривая такого типа имеет две разновидности. Это супер кардиоида и гиперкардиоида. Голосовые приборы с такой чувствительностью характеризуются некоторыми отличиями.
Система с супер кардиоидой имеет небольшую зону тыловой чувствительности. При этом фронтальная зона слегка сжата по бокам. Это позволяет ещё увереннее отстроится от посторонних шумов во время живых выступлений. Гиперкардиоидная характеристика ещё более сжата, звуковой канал совершенно чист от посторонних звуков. «Кроличий хвост», как называют заднюю часть зоны восприятия, может создать проблему солисту, выступающему на сцене. Достаточно оказаться перед акустической колонкой, как за счёт задней чувствительности возникнет эффект «фидбэк» или акустическая обратная связь. Она сопровождается свистом и воем в динамиках.Направленные голосовые конструкции обладают определённым углом восприятия звука по отношению к центральной оси.
Все направленный микрофон
Двунаправленный микрофон
Ещё одной разновидностью приборов для восприятия звуковых колебаний является двунаправленный микрофон. Его диаграмма направленности имеет вид цифры восемь. Конструкция обладает двумя зонами высокой чувствительности. Это фронтальная и тыловая зоны. Звуковые колебания, поступающие с боков, не воспринимаются. Устройства этого типа применяются во время концертных выступлений, когда поёт дуэт или играют два исполнителя на простых инструментах. Применение «восьмёрки» очень удобно в репортажной работе и при взятии интервью.
Характеристики направленности микрофонов
Выбор микрофона во многом зависит от опыта звукооператора. При выборе звукового прибора для записи нужно прежде всего ориентироваться на акустическое оформление помещения и характеристики музыкальных инструментов, если они используются при записи. Кроме того есть не только объективные характеристики, но и субъективное восприятие. При сравнении амплитудно-частотных характеристик кардиоидного и кругового микро можно заметить, что, в первом случае, область от 2 до 5 кГц поднята на 2-4 дБ. Это не всегда является плюсом так как высокие частоты будут воспроизводится слишком резко и их приходится понижать по уровню.
У голосового прибора с круговой схемой направленности АЧХ линейна до 6 кГц. Примерно такая же АЧХ и у «восьмёрки». Опытные звуковики знают, что голос звучит более натурально, когда запись ведётся на «круге» иди двунаправленном устройстве. В записи будет немного отражённого сигнала, но это делает вокал более плотным. Слабая реверберация делает голос живым. Кроме того на углах 90 и 270 градусов, «восьмёрка» воспринимает меньше отражений, чем кардиоидная голосовая конструкция.
Кардиоидная vs. Круговая направленность микрофонов. Использование для концертного звукоусиления
Миккель Найманд,
тонмейстер и специалист
по продукции компании DPA Microphones
Перевод Андрея Моисеева, www.ispa.ru
Цель представленной вашему вниманию статьи – обозначить различия между направленными и ненаправленными микрофонами, а также развеять предубеждения звукорежиссеров, специализирующихся на концертном звукоусилении, относительно микрофонов с круговой направленностью.
Проникновение
Большинство специалистов не решаются использовать ненаправленные микрофоны, когда на сцене находятся несколько музыкантов или источников звука. В подобных ситуациях звукорежиссеры вспоминают о взаимном проникновении и по привычке выбирают микрофоны с узкой направленностью, даже не попробовав альтернативный вариант. Возможно, использование микрофонов с кардиоидной характеристикой оправдано, однако зачастую ненаправленные микрофоны дают лучший результат, т.к. они обладают особенными звуковыми характеристиками, слабой передачей взрывных согласных, шумов от ветра и рук исполнителя, а также отсутствием эффекта близости.
Более того, в случае с ненаправленными микрофонами DPA эффект проникновения делает звучание более реалистичным. Данная особенность является проблемой только в том случае, если он плохо звучит. Если проникновение сигнала источника в «чужой» микрофон дает натуральное звучание, то это можно рассматривать только как благо, ведь тембр источника обогащается реалистичным звуком помещения. Все микрофоны DPA – направленного и ненаправленного типа – обладают чрезвычайно плавной и натуральной характеристикой вне оси, поэтому качество их звучания остается высоким независимо от положения источника сигнала. Таким образом, мы предоставляем звукорежиссерам возможность получить наиболее точную и натуральную звукопередачу, а также лучший инструмент для реализации своей техники подзвучивания.
Разделение каналов
Если вы остановили свой выбор на микрофонах с круговой направленностью, то получите менее точное разделение сигналов, чем при использовании направленных микрофонов, т.к. первые воспринимают звук со всех направлений. Следовательно, при необходимости четкого разделения каналов применение микрофонов с круговой характеристикой неприемлемый баланс между прямым и сторонним сигналами.
Впрочем, ненаправленный микрофон можно установить ближе к источнику звука, не боясь возникновения «эффекта близости», характерного для микрофонов с узкой направленностью (датчики градиента давления). Неизменно присутствующее в акустических условиях проникновение, избежать которого полностью не удастся, по крайней мере имеет нейтральное звучание и может сделать тембр инструмента более «воздушным».
Расположение микрофона с кардиоидной характеристикой на расстоянии 17 см от источника звука обеспечит то же соотношение прямого и стороннего сигналов, что и ненаправленный микрофон, находящийся на расстоянии 10 см от источника.
Относительные расстояния микрофонов от источника, соответствующие одинаковому балансу между прямым и сторонним сигналами.
Работа с высоким звуковым давлением
Как же использовать конденсаторные микрофоны с источниками, имеющими высокий уровень звукового давления? Как в таком случае можно соблюдать принцип, по которому следует уменьшить расстояние между источником и ненаправленным микрофоном? Очень просто. В большинстве случаев микрофоны DPA могут работать и в таких условиях.
Одно из направлений разработок компании – обеспечение поддержки предельных значений уровня звукового давления (SPL). Для этого используется предварительно поляризованная сигнальная пластина, которая заряжается при напряжении приблизительно 230 В, что позволяет гораздо дальше отнести от нее диафрагму, не потеряв при этом в чувствительности. Следовательно, диафрагма может иметь большее отклонение, не соприкасаясь с сигнальной пластиной, что обычно приводит к искажению сигнала.
Обратная связь
Применение микрофонов с круговой направленностью в концертном
звукоусилении связано с определенными требованиями как к качеству
оборудования, так и к опыту звукорежиссера.
Вообще, чувствительность к
обратной связи может быть уменьшена различными способами либо полностью
исключена. К тому же эффект обратной связи имеет изменчивый характер
поведения. Обратная связь, возникающая в микрофонах направленного типа,
как правило, имеет сдвиг в высокочастотную область, а в случае с
ненаправленными микрофонами этот эффект проявляется в средне- и
низкочастотном диапазоне. Более того, процесс возникновения обратной
связи у разных типов микрофонов различается: при работе с направленными
микрофонами этот эффект появляется неожиданно, а при работе с
ненаправленными микрофонами обратная связь нарастает постепенно, начиная
с низкочастотного гула.
Применение микрофонов с круговой
направленностью на концертных площадках имеет особое преимущество,
связанное с возможностью настроить постоянное соотношение
чувствительности к уровню обратной связи на всей площади сцены. Это
наиболее эффективный метод, т.к. артист может свободно передвигаться по
сцене, не боясь случайно попасть в «зону обратной связи».
Характеристика вне оси
Направленные микрофоны (в большинстве своем кардиоидные), судя по их названию, обладают направленной характеристикой приема с углом покрытия около 130°. Звук, воспринимаемый позади микрофона, ослабляется примерно на 30 дБ, однако конкретный уровень этого ослабления зависит от частотной характеристики сигнала.
Другими словами, микрофон кардиоидного типа имеет ровную частотную характеристику вдоль оси, однако его внеосевая характеристика далеко не всегда такая же, а некоторые представители этого типа микрофонов обладают весьма скудной АЧХ вне оси. Это означает, что при поступлении звука в капсюль микрофона сбоку или сзади на выходе получается окрашенный сигнал – специалисты называют это «эффектом завесы».
Помимо ослабления сигнала вне оси этот эффект сказывается и на общем звучании, которое в результате может стать менее реалистичным и чистым. Поэтому перед использованием направленных микрофонов убедитесь, что они имеют ровную характеристику вне оси. Микрофоны DPA кардиоидного типа справляются с этими задачами наиболее эффективно.
Характеристики направленности
Микрофон с круговой направленностью абсолютно одинаково воспринимает звук со всех направлений, хотя с повышением частоты его характеристика становится более направленной. И чем меньше размер капсюля, тем круговая направленность микрофона принимает более выраженный характер.
Существует несколько вариантов направленных характеристик: кардиоидная, суперкардиоидная и гиперкардиоидная. Они отличаются степенью ослабления звука, поступающего сбоку и сзади микрофона, а также чистотой звучания при осевом приеме.
Конструкция
Микрофоны с круговой направленностью (датчик давления) имеют менее сложную конструкцию капсюля по сравнению с микрофонами направленного типа (датчик градиента давления). Это обеспечивает более динамичное и чистое звучание в сочетании с более ровной частотной характеристикой. Поскольку ненаправленный микрофон имеют только одну диафрагму (которая возбуждается только фронтально), это положительно сказывается на его прочности, а следовательно, на его надежности и температурной устойчивости.
Эффект близости
Для получения более разделенных сигналов микрофон можно расположить ближе к источнику. Это также может ослабить эффект взаимного проникновения. Однако в таком случае применение микрофонов кардиоидного типа приведет к возникновению искажения звука из-за эффекта близости: чем ближе источник, тем больше усиливаются низкие частоты. Таким образом, вместо устранения эффекта проникновения мы получаем «бубнящий» звук с тембром, смещенным в сторону средних и низких частот. Для восстановления частотного баланса приходится использовать эквалайзер.
Низкочастотный диапазон
В целом частотная характеристика конденсаторных микрофонов с круговой характеристикой имеет более широкий низкочастотный диапазон и меньший уровень искажений в отличие от направленных микрофонов, размещенных на расстоянии более 30 см от источника. В ходе тестирования специалисты отмечали «более насыщенный и теплый характер низких частот». Недостаток низких частот у микрофонов направленного типа опять же приходится исправлять посредством эквалайзера.
Эти неприятные шумы – очередной недостаток, характерный для микрофонов направленного типа. Такие микрофоны, как правило, являются более чувствительными, чем ненаправленные, поскольку направленные микрофоны оснащаются более «нежными» диафрагмами, которые очень легко возбуждаются. Диафрагмы микрофонов с круговой направленностью изготавливаются из нержавеющей стали или никеля, они очень сильно натянуты и, следовательно, менее податливы.
Искажения
При выборе типа микрофона также следует учитывать уровень искажений. Микрофоны направленного типа склонны к более сильным искажениям, нежели микрофоны с круговой характеристикой. Это особенно важно при близком расположении микрофонов к источникам с высоким уровнем SPL. Сравнивая параметр нелинейных искажений (THD) микрофонов DPA разных типов, вы обнаружите, что разница в уровне искажений направленных и ненаправленных микрофонов существенна. Поэтому при использовании узконаправленного микрофона обращайте внимание на его уровень искажений и убедитесь, что он обладает хорошим динамическим запасом.
Заключение
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что в ситуациях с близким расположением микрофонов от источника следует серьезно задуматься о возможности применения микрофонов с круговой характеристикой направленности. Мы настоятельно рекомендуем в первую очередь испытывать микрофон ненаправленного типа! Чаще всего он может обеспечить более натуральный звук и выдержать очень высокое звуковое давление. Более того, такой микрофон лишен эффекта близости и гораздо менее чувствителен к взрывным согласным, шуму от рук и ветра!
Благодарим компанию
DPA Microphones
за предоставленные материалы.
Направленность микрофонов: как это устроено
Содержание
Содержание
Микрофон кажется простым девайсом, пока не доходит до практики. Какой стороной его направлять на источник звука, под каким углом и на каком расстоянии? Как выбрать микрофон исходя из ситуации? Все это определяет его направленность. Из всех характеристик именно она вызывает больше всего вопросов. О ней и пойдет речь.
Вот основное, что нужно знать для выбора микрофона, подходящего ситуации:
Направленность — один из главных определяющих факторов при выборе микрофона. На сцене нужен кардиоидный, чтобы он не ловил лишнего — только вокал, для интервью подойдет двунаправленный, с записью целой группы в комнате или эмбиентных звуков типа шелеста листвы и шума дождя лучше всего справится всенаправленный. Легко запутаться, поэтому о направленности нужно рассказать подробнее.
Всенаправленные
Первые угольные и конденсаторные микрофоны были всенаправленными. Они ловят всё вокруг в горизонтальной плоскости. Такие микрофоны по сути представляют собой очень чувствительный барометр, который состоит из коробки с тонкой диафрагмой внутри. Даже незначительное звуковое давление с любой стороны колеблет диафрагму. Речь на всенаправленные микрофоны можно писать только в хорошо заглушенном помещении, иначе вместе с голосом запишется шум авто за окном и стук соседа по трубе.
И все же иногда их применяют для записи вокала в студии. Благодаря своей конструкции они меньше других микрофонов восприимчивы к взрывным согласным «п» и «б», а также к завываниям ветра. Также в них отсутствует эффект приближения — большинство других микрофонов выдает больше низких частот с приближением источника звука к диафрагме. Всенаправленные же записывают одинаковый тембр на разном расстоянии.
Всенаправленные микрофоны меньше всего окрашивают звук, поэтому записанные на них сэмплы и инструменты звучат натурально и естественно. Лучше всего они подходят для записи:
Двунаправленные
Всенаправленные микрофоны хороши для записи музыки в студии, но для радиоведущих круговая диаграмма не очень удобна. Микрофон ловит все вокруг, а должен — только речь диктора. Поэтому вскоре после релиза всенаправленных микрофонов компания RCA изобрела двунаправленный микрофон — он ловил только спереди и с тыла.
Двунаправленные микрофоны одинаково чувствительны к звукам спереди и сзади, но имеют участки абсолютной тишины по бокам. Их конструкция основана на принципе разницы давления. Диафрагма открыта с обеих сторон, а девайс определяет разницу в давлении между одной стороной и другой. Если говорить в мембрану спереди, сигнал будет с положительной полярностью, если сзади — с отрицательной. Диаграмму двунаправленного микрофона иногда называют восьмеркой.
Такие микрофоны обычно не воспринимают звуки по сторонам — на 90 и 270 градусах.
Звук с этих позиций ложится на мембрану одновременно спереди и с тыла, получаются два одинаковых сигнала с разной полярностью, что в итоге дает ноль. Так образуется купол тишины, который удобно использовать на практике — в студии или полевых условиях. Некоторые микрофоны для видеокамер двунаправленные — так можно записать чистый звук для репортажа в сложных условиях.
Довольно узкий угол приема сигнала полезен для изоляции голоса или инструмента, окруженного другими источниками звука. Двунаправленность полезна для захвата двух источников, когда они друг напротив друга. Но стоит помнить, что на двунаправленных микрофонах сильнее, чем на других, проявляется эффект приближения. Также они очень чувствительны к взрывным согласным.
На практике такие микрофоны используются:
Кардиоидные
На самом деле первый двунаправленный микрофон был закрыт с тыла крышкой, а потому был как бы однонаправленным. Вскоре появился другой подход к созданию однонаправленного микрофона: в одном устройстве умещалось два капсюля — двунаправленный ленточный и всенаправленный динамический. Их диаграммы настроены так, что при объединении они усиливают друг друга спереди и взаимовычитаются сзади. Так получился настоящий кардиоидный микрофон.
Микрофоны с кардиоидной направленностью — самые популярные и используются повсеместно:
Суперкардиоидные и гиперкардиоидные
Суперкардиоидная диаграмма отличается узконаправленностью. По бокам ее чувствительность снижена — до 10 Дб на 90 и 270 градусах, плюс она имеет глухие участки с тыла.
Ее часто путают с гиперкардиоидной диаграммой, которая весьма похожа. Но в отличие от суперкардиоидной, гиперкардиоидная еще более узконаправленная — чувствительность по бокам снижена на 12 Дб, при этом она имеет более широкий тыловой участок приема сигнала.
Обе диаграммы хорошо прижились в микрофонах для кино. Наверняка все видели кадры со съемочной площадки, где над актером висит большой мохнатый микрофон на длинном шесте. Мохнатая оболочка — это защита от ветра, она натягивается на полый каркас, внутри которого находится микрофон типа «шотган» — в форме трубки. Их конструкция серьезно усиливает эффект прямой направленности.
Это позволяет без лишних шумов записать голос актера с расстояния — так, чтобы микрофон не попал в кадр (хотя иногда все же попадает). Такие же монтируются на некоторые видеокамеры.
Ультранаправленными бывают также микрофоны для сцены и подкастов. Однако с ними сложнее работать, чем с обычными кардиоидными. Шотган-микрофоны и вовсе настолько чувствительны к направлению, что их сигнал нужно постоянно мониторить в наушниках, чтобы держать их по курсу источника звука.
Мультинаправленные
Мультинаправленные микрофоны позволяют переключаться между несколькими паттернами. Обычно их делают из двух диафрагм с кардиоидной направленностью, соединенных вместе. Разные направленности достигаются комбинированием двух сигналов с разной полярностью. Поэтому дефолтный выбор будет следующим:
Встречаются и другие пресеты, но все они легко достигаются игрой с фазой и амплитудой сигнала двух диафрагм. При этом нужно помнить, что кардиоидные диафрагмы подвержены взрывным согласным и эффекту приближения. Также всенаправленный режим будет лишь имитацией всенаправленности, поскольку та основана на капсюле с другим принципом действия. Тем не менее, мультинаправленные микрофоны очень удобны и универсальны.
Стерео, бинауральные, амбисоник
Стереомикрофон представляет собой минимум две диафрагмы в одном девайсе — обычно двунаправленные или кардиоидные. Классические сочетания:
Профессиональные стереомикрофоны используются в записи аудио для кино и игр. Они также популярны в видеоблогинге, особенно в ASMR-видео. В некоторых настольных микрофонах для подкастов и стриминга есть стереорежим, к примеру, в Blue Yeti X он реализован в сочетании X-Y.
Сочетание нескольких диафрагм используется в спикерфонах — микрофонах для конференций. Они улавливают звуки во всех направлениях, позволяя целой дюжине собеседников использовать лишь один микрофон.
Бинауральные микрофоны — особый вид стереомикрофонов. Это целая конструкция — в макет головы или ушных раковин микрофоны монтируются по всенаправленной диафрагме. Звук преломляется и отражается от макета подобно тому, как он ведет себя с живым слушателем.
В результате получается запись с феноменальным эффектом присутствия, но слушать ее нужно только в наушниках. Многие музыканты и некоторые игровые студии экспериментируют с бинауральным аудио, также на ютубе есть целые жанры с записями в этом формате.
Амбисоник — система трехмерного пространственного звука. Ее часто комбинируют с видео на 360 градусов — вместе с поворотом камеры изменяется угол восприятия источников звука в реальном времени. Это достигается записью аудио на амбисоник-микрофоны.
Они состоят из 4–8 кардиоидных диафрагм и захватывают все вокруг во всех трех плоскостях. В итоге получается несколько дорожек, которые можно микшировать с помощью специального софта, указывая лишь направление, куда смотрит виртуальный слушатель. Как и бинауральное аудио, технология амбисоник находит применение в контенте для очков виртуальной реальности.
Большинство микрофонов уязвимы к взрывным согласным и к расстоянию до мембраны. Бороться с обоими эффектами нужно с помощью поп-фильтра — это главный аксессуар к любому микрофону.
Настольные USB-микрофоны уже идут с подставкой, но для профессиональных студийных девайсов понадобится микрофонная стойка. Получить более ясный звук в неподготовленном помещении поможет акустический экран с креплением на стойку.