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

Относительные расстояния микрофонов от источника, соответствующие одинаковому балансу между прямым и сторонним сигналами

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

Осевая и внеосевая характеристики микрофонов DPA 4011/12/21/22/23

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 DPA 4007

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.

Микрофон DPA 4011

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

Эффект близости, передаваемый микрофоном кардиоидного типа DPA 4011

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.

Шум от ветра и взрывные согласные

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.