Mikrofony


Mikrofony można sklasyfikować dwojako: pod względem sposobu przetwarzania oraz z uwagi na ich charakterystyki. Najpopularniejszym typem mikrofonów są mikrofony dynamiczne. Ich zasada pracy oparta jest o zjawisko generowania prądu elektrycznego w przewodniku, poruszającym się w stałym polu magnetycznym. Jeśli ten teoretyczny przewodnik zastąpimy bardzo lekką cewką, przyczepioną do delikatnej plastykowej membrany i znajdującą się w pierścieniowej szczelinie magnesu stałego, to otrzymamy uproszczony mikrofon dynamiczny. Membrana poruszająca się w wyniku oddziaływania fal dźwiękowych porusza zarazem cewkę, na której końcówkach powstają przebiegi elektryczne, wiernie odzwierciedlające falę akustyczną. Zapewniające najwyższą wierność przetwarzania mikrofony pojemnościowe mają teoretycznie bardzo prostą budowę. Delikatna płaska membrana wykonana z metalu lub metalizowanego tworzywa, umieszczona jest w niewielkiej odległości od metalowej płytki. Do membrany i do płytki przyłożone jest stałe napięcie rzędu 50 – 150 V, tworząc w ten sposób naładowany kondensator. Jeśli teraz w wyniku oddziaływania fal akustycznych membrana zacznie drgać, zmieniając przez to swoją odległość od płytki, to zmieniać się będzie również pojemność tworzonego przez oba elementy kondensatora. Jak już wspomniałem, kondensator jest naładowany napięciem stałym, zatem w wyniku zmian pojemności będzie się zmieniał zmagazynowany w nim ładunek elektryczny (zgodnie z dobrze znanym ze szkoły średniej wzorem C=Q/U). Zmiany ładunku spowodują powstanie sygnału fonicznego. Membrana takiego mikrofonu może być bardzo lekka i na ogół ma grubość pojedynczych mikronów, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej jakości przetwarzania dźwięku. Oprócz klasycznych mikrofonów pojemnościowych z wkładką polaryzowaną z zewnętrznego źródła napięcia istnieją również mikrofony z wkładką samopolaryzującą, tzw. elektretowe. Takie mikrofony nie wymagają stosowania wysokich napięć polaryzujących wkładkę i mogą być zasilane dosłownie z pojedynczej bateryjki R6 -choć odznaczają się nieco mniejszą czułością i odpornością na przesterowania.

Mikrofony kierunkowe

Każdy z opisanych typów mikrofonów w swoim podstawowym wykonaniu ma tendencję do równomiernego zbierania dźwięków dobiegających ze wszystkich stron, odznaczając się charakterystyką kierunkową dookólną. W doskonałych warunkach akustycznych taka charakterystyka jest w zupełności wystarczająca, a posiadające ją mikrofony mają zarazem najbardziej wyrównaną charakterystykę częstotliwościową. Z idealnymi warunkami mamy jednak do czynienia bardzo rzadko, a przy współczesnych technikach mikrofonowych, gdzie stosuje się dużą ilość blisko przy sobie ustawionych mikrofonów (np. przy nagrywaniu perkusji), niezbędne jest zastosowanie mikrofonów o czułości ograniczonej dla dźwięków dobiegających z boku i od tyłu. Klasycznym przedstawicielem takich mikrofonów jest mikrofon o charakterystyce kierunkowej kardioidalnej Nazwa takiej charakterystyki bierze się od jej kształtu, przypominającego serce (stosowana jest też czasem nazwa „charakterystyka nerkowa”), tworzona przez nią figura geometryczna jest oczywiście trójwymiarowa. Jeśli potrzebna jest jeszcze większa separacja od dźwięków obiegających spoza osi mikrofonu, to zastosować można mikrofon o charakterystyce hyperkardioidalnej lub superkardioidalnej. Takie mikrofony są najczęściej stosowane przy nagłaśnianiu, gdzie konieczne jest zmniejszenie ryzyka powstawania sprzężeń akustycznych powodowanych bliskością mikrofonów i głośników monitorowych..

Charakterystyka częstotliwościowa mikrofonów

Idealna charakterystyka częstotliwościowa każdego przetwornika to taka, która obejmuje praktycznie całe pasmo akustyczne, a nawet zakres nieco większy, nie posiadając przy tym zbyt dużych zafalowań. Niektóre konstrukcje mikrofonów pojemnościowych, jak na przykład te stosowane do pomiarów akustycznych, odznaczają się takimi właśnie parametrami. Należy jednak zastanowić się nad tym, czy rzeczywiście zawsze taka charakterystyka jest potrzebna. Przy nagraniach muzyki poważnej celowość stosowania takich mikrofonów jest niepodważalna, bo tutaj rzeczywiście najważniejsze jest wierne, niezafałszowane przeniesienie brzmienia klasycznego instrumentarium wraz z akustyką sali koncertowej. W niektórych przypadkach uciążliwy stanie się najniższy zakres częstotliwości przenoszonych przez taki mikrofon, ponieważ wiernie będą zbierane również mieszczące się w tym paśmie zakłócenia (np. odgłos sąsiadującej z salą ulicy). Przy typowych dla nagrań studyjnych technikach wielomikrofonowych stosowanie mikrofonów najwyższej klasy do każdego źródła dźwięku jest bezcelowe. Nie można przecież wstawić do dużego bębna, gdzie panują ciśnienia akustyczne zbliżone poziomem do huku startującego odrzutowca, pojemnościowego mikrofonu za wiele tysięcy dolarów, którego delikatna wkładka jest wynikiem wieloletniej pracy specjalistycznych laboratoriów. Najlepiej sprawdzają się w tych warunkach mikrofony dynamiczne, o nieco okrojonej od dołu charakterystyce częstotliwościowej – dźwięki leżące w zakresie niższym od 50 Hz są praktycznie bezużyteczne, a nawet mogą spowodować uszkodzenie zestawów głośnikowych (uwaga miłośnicy muzyki dance!). Podobnie jest z większością instrumentarium, stosowanego w muzyce rozrywkowej – stawianie mikrofonu o bardzo płaskiej charakterystyce mija się z celem w takich sytuacjach, gdzie później użyje się głębokiej korekcji. Lepiej jest, więc zastosować mikrofon o już ukształtowanej charakterystyce, posiadającej na przykład podcięty zakres najniższych częstotliwości i podbity zakres wyższej średnicy. Takimi właściwościami odznacza się większość dynamicznych mikrofonów wokalnych, czy instrumentalnych.

Czułość mikrofonów

Każdy z mikrofonów odznacza się czułością, określającą wielkość wytwarzanego przez niego napięcia przy określonym poziomie natężenia dźwięku. Sygnały wytwarzane przez mikrofony, niezależnie od ich konstrukcji, są stosunkowo niewielkie, wymagają, więc wzmocnienia do poziomu koniecznego dla ich dalszej obróbki (miksowanie, zmiana dynamiki, dodawanie efektów itp.) – nawet o kilkadziesiąt decybeli. Do tego celu stosowane są przedwzmacniacze mikrofonowe, wbudowane do każdego miksera, lub też konstruowane jako oddzielne, bardzo nieraz technologicznie wyrafinowane urządzenia, wyposażone w szereg dodatkowych funkcji i układów.

Posługiwanie się mikrofonami

Do wykonania klasycznego nagrania stereofonicznego, polegającego na możliwie wiernym zarejestrowaniu rzeczywistej przestrzeni, planów dźwiękowych i kierunków usytuowania źródeł dźwięku, musisz się posłużyć przynajmniej dwoma identycznymi mikrofonami. Takie dwa mikrofony, odpowiednio usytuowane, stanowią tak zwaną parę mikrofonową. Ze względu na sposób, w jaki jest zbierana informacja przestrzenna, przyjęte są dwa zasadnicze sposoby konfigurowania pary mikrofonowej. Ze względu na sposób, w jaki jest zbierana informacja przestrzenna, przyjęte są dwa zasadnicze sposoby konfigurowania pary mikrofonowej. Natężeniowy (zwany również koincydencyjnym doprawdy, nie musisz tego słowa zapamiętywać!), oznaczany też jako XY. Dwa identyczne mikrofony o charakterystyce nerkowej lub supernerkowej, ustawione są możliwie blisko siebie (najlepiej jeden nad drugim) i rozchylone na boki pod kątem ok. 90 stopni. Zależnie od kierunku usytuowania źródła dźwięku mikrofony będą odbierały je z różnym natężeniem; przy późniejszym odtwarzaniu tak dokonanego nagrania źródło znajdzie się w odpowiednim miejscu panoramy. Przy takim ustawieniu mikrofonów przesunięcia fazowe praktycznie nie występują, a informacja o kierunku źródła dźwięku jest przekazywana wyłącznie pod postacią różnicy natężeń pomiędzy kanałami stąd też wzięła się nazwa takiego systemu. Jest to bardzo wygodna metoda i wiele firm produkuje oparte na niej specjalne mikrofony stereofoniczne, posiadające dwie wkładki, umieszczone w jednej obudowie, z możliwością łatwej zmiany kąta pomiędzy nimi (np. Neumann SM69, AKG C522, czy Audio Technica AT825). Przy zastosowaniu takiego ustawienia można wykonywać bardzo kompatybilne nagrania, choć mniej przestrzenne niż przy użyciu drugiego sposobu. Fazowo-natężeniowy, zwany też AB, polega na ustawieniu dwóch mikrofonów (dookólnych lub kierunkowych) w pewnej odległości od siebie, na ogół ok. 30 cm, skierowanych równolegle lub nieco rozchylonych. Przy takiej konfiguracji, oprócz różnic w natężeniu, zbierane są również różnice w fazach dobiegających dźwięków. Informacje przestrzenne interpretowane są przez człowieka na podstawie różnic fazowych i natężeniowych pomiędzy falami akustycznymi dobiegającymi do obojga uszu. A więc ten sposób zapewnia praktycznie największą przestrzenność nagrania. Jest on jednak dużo trudniejszy w praktyce. Dobierając niewłaściwie odległość pomiędzy mikrofonami możesz uzyskać zbyt duże przesunięcia fazowe, które na ogół są odbierane korzystnie przy odbiorze stereofonicznym, lecz często mogą spowodować nawet całkowity zanik niektórych elementów nagrania przy odsłuchu monofonicznym. Zbyt szerokie rozstawienie mikrofonów może ponadto spowodować lukę dźwiękową pośrodku panoramy. Z tego powodu przy nagraniach muzyki poważnej często stosuje się mieszane ustawienie mikrofonów, dające przy dużej kompatybilności znacznie szerszy i bardziej przestrzenny obraz dźwiękowy.