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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Microfones modernos e suas aplicações. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Áudio Um microfone é um atributo indispensável de sistemas de amplificação de som, equipamentos de gravação de som amador e profissional, estúdios de transmissão de rádio e televisão. Com o desenvolvimento de sistemas multimídia, tornou-se um componente externo padrão para muitos computadores. Este artigo fala sobre o design dos microfones, suas características mais importantes, como escolher o melhor microfone para condições específicas de aplicação. Neste artigo, tentaremos descrever uma abordagem geral para a escolha de um microfone, com base em sua estrutura interna e finalidade, bem como responder a algumas perguntas que podem surgir de entusiastas da gravação e de qualquer pessoa que não tenha conhecimentos especiais nessa área. Para fazer isso, descrevendo seus vários designs e tipos, daremos exemplos de modelos nacionais e estrangeiros. O que é um microfone? Um microfone é um dispositivo eletroacústico que converte vibrações sonoras acústicas do ar em sinais elétricos. É o primeiro elo em qualquer caminho de gravação de som, amplificação de som, comunicação de voz. Suas características e condições de operação determinam em grande parte a qualidade do sinal ao longo do trajeto. Muitos tipos de distorções de sinais de áudio (não lineares, transientes, características da transmissão de condições acústicas e perspectiva) e várias interferências (vento, vibração, acústica) geralmente não podem ser eliminadas pelo processamento de sinal subsequente sem deterioração significativa de componentes úteis. Em um microfone, quando as vibrações sonoras são convertidas em sinais elétricos, vários processos físicos inter-relacionados ocorrem. De acordo com isso, o microfone pode ser considerado como uma série de links funcionais. O primeiro elo é acústico, o receptor das ondas sonoras. A pressão sonora (oscilatória) gerada pela fonte sonora atua na entrada acústica (ou entradas). Como resultado da interação entre o receptor e o campo sonoro, forma-se uma força mecânica, que depende da frequência do sinal sonoro, do tamanho e forma do corpo do microfone e de suas entradas acústicas, da distância entre eles, do ângulo de incidência da onda sonora em relação ao eixo acústico do microfone e da natureza do campo sonoro. O tipo de receptor determina um parâmetro tão importante quanto a característica de diretividade (CH). O segundo link é acústico-mecânico, serve para casar a força gerada pelo receptor em uma determinada faixa de frequência com o valor da velocidade vibracional (para microfones dinâmicos) ou deslocamento (para condensadores) do elemento móvel do transdutor eletromecânico do microfone. As propriedades deste link são determinadas pelo arranjo mútuo, tamanho e dependência de frequência dos elementos acústico-mecânicos incluídos nele, que em um sentido construtivo representam várias lacunas, slots, orifícios, volumes, elementos porosos localizados dentro da cápsula do microfone. Esse link determina a resposta de frequência da sensibilidade do microfone (FCH) e, em grande parte, ajuda a formar o CL em uma ampla faixa de frequência. O terceiro elo - eletromecânico, é um transdutor eletromecânico operando em um microfone no modo gerador e convertendo a vibração mecânica de um elemento móvel (sua velocidade ou deslocamento) em uma força eletromotriz (EMF). A eficiência do conversor é caracterizada pelo coeficiente de acoplamento eletromecânico. O conversor determina a sensibilidade do microfone. O quarto elo é elétrico. Ele executa a função de combinar o conversor com o dispositivo amplificador subsequente (por exemplo, em microfones condensadores, ele combina a grande capacitância da cápsula com uma entrada de impedância relativamente baixa do dispositivo amplificador subsequente). Em alguns modelos de microfones, o link elétrico também corrige a resposta de frequência dos microfones. Os tipos de receptor e transdutor são os elementos que definem os microfones. Os links acústico-mecânicos e elétricos são combinados, cuja principal tarefa é garantir perdas mínimas do sinal útil e obter a resposta de frequência necessária do sinal de saída. Os microfones são geralmente classificados de acordo com três características principais: tipo de receptor, tipo de transdutor e finalidade (condições de operação). Como os microfones são classificados? O tipo de receptor determina uma das principais características de um microfone - a característica direcional. A característica de diretividade é a dependência da sensibilidade de um microfone em uma determinada frequência do ângulo de incidência da onda sonora. Por tipo de receptor, os microfones são divididos nos seguintes grupos. Receptores de pressão (não direcionais, "ordem zero", "circular"). Neles, o som afeta o elemento móvel (membrana, diafragma) apenas de um lado. Como resultado, em baixas e médias frequências, onde as dimensões do microfone são pequenas em comparação com o comprimento de onda do som, a sensibilidade do microfone praticamente não muda em diferentes ângulos de incidência do som. Receptores de pressão gradiente ou diferencial (direcional). São de dois tipos: As diferenças na forma do HH dos receptores unidirecionais são determinadas tanto pelo grau de assimetria das entradas quanto pelo valor dos parâmetros acústico-mecânicos da estrutura interna do enlace acústico-mecânico. As características de diretividade (diagramas) desses tipos de receptores são apresentadas graficamente na Fig. 1.
Características de sensibilidade do microfone: 1 - omnidirecional (não direcional), 2 - bidirecional, 3-5 - cardióide Na fig. 2 representa esquematicamente o princípio de construção de microfones omnidirecional (a), bilateralmente direcional (b) e unidirecionalmente direcional (c).
Microfones combinados, ou microfones com XH variável, às vezes são distinguidos em um grupo especial. Nesses microfones, é possível obter quase qualquer CI da família (ver Fig. 1) por uma combinação de sinais elétricos de dois receptores - omnidirecional (curva 1) e bilateralmente direcional (curva 2), ou de dois microfones cardióides implantados por cápsulas de 180 ° (combinadas eletricamente), bem como alterando a tensão de polarização nas metades de um eletrodo fixo ou membranas em microfones condensadores de membrana dupla. Um grupo especial é representado por microfones altamente direcionais, que são utilizados nos casos em que não é possível aproximar-se da fonte do sinal útil. A NH aguda neles é realizada de várias maneiras diferentes. "Bigradiente" ou "bicardioide" (gradientes de segunda ordem) são microfones que consistem em duas cápsulas idênticas, espaçadas espacialmente e localizadas coaxialmente com um HN em "figura oito" ou "cardióide", incluído na antifase. A faixa de frequência de tais receptores é extremamente limitada. Os mais comuns entre os microfones altamente direcionais são os microfones de "onda viajante" (interferência), constituídos por um tubo com orifícios ou ranhuras, na extremidade traseira do qual existe uma cápsula de microfone omnidirecional ou unidirecional (Fig. 3).
Os orifícios (fendas) do tubo são fechados com um pano ou material poroso, cuja impedância acústica aumenta à medida que se aproxima do primer. A exacerbação da insuficiência crônica é conseguida devido à interferência de ondas sonoras parciais que passam pelos orifícios do tubo. Quando a frente sonora se move paralelamente ao eixo do tubo, todas as ondas parciais chegam ao elemento móvel simultaneamente, em fase. Quando o som se propaga em ângulo com o eixo, essas ondas atingem a cápsula com um atraso diferente, determinado pela distância do orifício correspondente à cápsula, enquanto ocorre uma compensação parcial ou total da pressão que atua no elemento móvel. Um agravamento perceptível de HN em tais microfones começa em uma frequência em que o comprimento do tubo é mais da metade do comprimento da onda sonora; com o aumento da frequência de HN, torna-se ainda mais agravada. Portanto, mesmo com um comprimento significativo desses microfones, que pode chegar a um metro ou mais, a resposta de frequência em frequências abaixo de 150 ... 200 Hz é determinada apenas pela cápsula e geralmente fica próxima a um cardióide ou supercardióide. O terceiro, na verdade, encontrou tipo de microfones altamente direcionais - reflexo. Nesses microfones, uma cápsula com IC omnidirecional ou unidirecional é colocada no foco de um refletor parabólico (Fig. 4).
Ao mesmo tempo, devido às propriedades da parábola, as ondas sonoras após a reflexão concentram-se no foco da parábola, na localização do elemento móvel da cápsula, e atingem-na em fase. As ondas sonoras que chegam em um ângulo em relação ao eixo da parábola são espalhadas pelo refletor sem atingir o microfone. No sistema reflexo, o CI é ainda mais dependente da frequência do que no sistema de interferência, e muda de quase omnidirecional em baixas frequências (com um diâmetro do refletor menor que o comprimento de onda do som) para um lóbulo estreito em altas frequências. A resposta de frequência de tais microfones aumenta para altas frequências com uma inclinação de cerca de 6 dB por oitava, que geralmente é compensada eletricamente ou por um design de cápsula especial. Em quais grupos os microfones são divididos por tipo de transdutor? De acordo com o tipo de transdutor eletromecânico, os microfones são divididos em carbono, eletromagnético, piezoelétrico, eletrodinâmico (dinâmico) e capacitor (eletrostático). Microfones profissionais (com exceção dos microfones para comunicação e som em veículos) costumam usar os dois últimos tipos de transdutor. Portanto, vamos considerá-los com mais detalhes. Os microfones dinâmicos, por sua vez, são divididos em bobina e fita. Esquematicamente, seu dispositivo mais simples é mostrado na Fig. 5 (a e b, respectivamente). Na primeira variante, uma bobina cilíndrica sem moldura (em regra, duas e, menos frequentemente, quatro camadas) é colocada na lacuna anular do circuito magnético, na qual é criado um campo magnético uniforme na direção radial. A bobina é colada a um diafragma abobadado com um colar corrugado que atua como uma suspensão. Quando o diafragma (feito de material polimérico) oscila sob a ação da pressão sonora, o fio da bobina atravessa o campo magnético do gap (que geralmente tem 0,4 ... 0,6 mm de largura) e uma EMF é induzida na bobina. Os ímãs de microfone permanentes são feitos de materiais especiais com alta indução residual e força coercitiva. O valor da resistência ativa dessa bobina em vários modelos geralmente varia de 20 ... 600 Ohms.
a) microfone dinâmico b) microfone de fita 1 - diafragma abobadado com colar ondulado, 2 - bobina cilíndrica, 3 - ímã, 4 - circuito magnético, 5 - fita de papelão ondulado, 6 - folga magnética Via de regra, com esse tipo de transdutor, os microfones são omnidirecionais ou com diretividade unidirecional. Neste último caso, são abertos furos no caso do sistema magnético, selados com seda ou outro material poroso, que implementa resistência acústica ativa na segunda entrada. Para expandir o alcance para baixas frequências em tais microfones, geralmente são usados \uXNUMXb\uXNUMXbvolumes fechados adicionais, conectados por dentro com um ímã através de tubos e orifícios de diferentes seções. Um microfone omnidirecional MD-83, bem como os microfones MD-97 e MD-91 com diretividade unidirecional para sistemas de amplificação de som de fala, atualmente produzidos pela OOO Microfon-M (São Petersburgo), podem servir como exemplo de tais microfones domésticos. Para compensar a interferência eletromagnética (hum AC) em microfones de bobina, uma bobina antifonal é geralmente incluída em série com a bobina de voz, que é enrolada, em regra, em um sistema magnético. As bobinas são ligadas de forma que as tensões de fundo nelas induzidas, excitadas em ambas as bobinas, sejam mutuamente compensadas. Em um conversor de fita (Fig. 5, b), uma fita corrugada (para garantir maior flexibilidade) de metal (geralmente alumínio) de vários mícrons de espessura é usada como elemento móvel, colocada em um campo magnético entre os polos de um ímã permanente, cujo intervalo é geralmente da ordem de 1,5 ... 2 mm. A fita serve tanto como um condutor de corrente quanto como um sistema transdutor móvel. Com este tipo de transdutor, geralmente é implementado um microfone com "oito" HN (devido à simetria completa do transdutor), não direcional (com um labirinto acústico cobrindo um lado da fita), com menos frequência - direcionado unilateralmente. A fita, ao contrário da bobina, possui uma resistência elétrica extremamente baixa da ordem de 0,1 ... 0,3 Ohm, e a tensão do sinal em sua saída é de apenas 20 ... 30 μV a uma pressão de 1 Pa, compatível com a magnitude da tensão de interferência eletrostática nos cabos do microfone. Portanto, a tensão desenvolvida pela fita é aumentada preliminarmente por meio de um transformador elevador colocado no invólucro do microfone em uma tela de permalloy. Os engenheiros de som notam a naturalidade, suavidade e transparência da transmissão do timbre de muitos instrumentos musicais, especialmente cordas e pratos, que são especiais para microfones de fita. Isso se deve à leveza do elemento móvel - a fita e, consequentemente, a pequenas distorções transitórias. Além disso, em microfones dinâmicos, é teoricamente possível usar um transdutor ortodinâmico, mas até agora não encontrou aplicação em modelos de microfones produzidos em massa. Portanto, não faz sentido insistir em seu design aqui. Os microfones condensadores (eletrostáticos) (CM) possuem dois eletrodos - móveis e fixos, formando as placas do capacitor (Fig. 6). O eletrodo móvel é uma membrana feita de uma folha de metal ou um filme polimérico metalizado com vários mícrons de espessura. Sob a ação da pressão sonora, oscila em relação a um eletrodo fixo, o que leva a uma mudança na capacitância da cápsula (capacitor) em relação ao estado de repouso. Em CM, o valor da mudança de capacitância e, portanto, o sinal elétrico de saída, deve corresponder à pressão sonora. O grau de conformidade da tensão de saída com a pressão sonora em amplitude e frequência determina a resposta de frequência e a faixa dinâmica de um determinado microfone. Uma parte integrante de qualquer CM é um nó que corresponde à impedância elétrica do conversor com o dispositivo de amplificação subsequente. Este link elétrico KM pode ser do tipo de alta frequência e baixa frequência. Com um tipo de conversão de alta frequência, a cápsula KM é conectada ao circuito gerador de alta frequência (da ordem de vários MHz). Nesse caso, obtém-se uma modulação em frequência do sinal de RF, e somente após a demodulação é formado um sinal de frequência de áudio. Esta inclusão da cápsula não requer tensão polarizadora, caracteriza-se por um baixo nível de ruído próprio do microfone. No entanto, o circuito de alta frequência no microfone não encontrou ampla aplicação, principalmente devido à complexidade da estabilização de frequência, e raramente é encontrado em modelos industriais de microfones na faixa de áudio. Na apresentação posterior dos princípios de operação e variedades de CM, queremos dizer CM com um link de baixa frequência, que inclui os modelos CM mais modernos. Nelas, a conversão da pressão sonora em sinal elétrico ocorre com polarização externa ou interna (eletreto). O CM em um sistema com polarização externa (Fig. 6) forma a partir dos eletrodos um capacitor plano com capacidade de 10...100 pF com um entreferro de 20...40 μm, que através de uma resistência de cerca de 0,5...2 GΩ é carregado de uma fonte de tensão externa UП. Quando a membrana vibra sob a ação de pressão sonora ou diferença de pressão, a magnitude da carga das placas devido à grande constante de tempo da cadeia RC permanece inalterada. A magnitude da componente variável da voltagem resultante das vibrações da membrana e a correspondente mudança na capacitância é proporcional ao deslocamento da membrana.
a) microfone omnidirecional: b) um microfone com diretividade bidirecional 1 - filme metalizado, 2 - junta isolante calibrada, 3 - eletrodo fixo Há cerca de vinte anos, no exterior e em nosso país, iniciou-se a produção industrial de microfones condensadores de eletreto, que não requerem fonte externa de tensão polarizadora; utilizam como membrana um filme polimérico de eletreto, metalizado por fora. Este filme é polarizado por um dos métodos conhecidos e tem a propriedade de manter uma carga de superfície constante por muito tempo. Assim, em vez de uma fonte externa, é utilizada uma fonte interna. Caso contrário, a operação de tal conversor não é fundamentalmente diferente de um CM convencional. No início dos anos 80, o NIIRPA desenvolveu vários microfones condensadores unidirecionais e não direcionais, mas atualmente a maioria deles foi descontinuada por vários motivos. Recentemente, ao desenvolver novos modelos de microfones, o material de eletreto é aplicado de uma forma ou de outra a um eletrodo fixo, o que possibilita o uso de filmes de metal e polímero mais finos como membrana, que possuem parâmetros mecânicos significativamente mais altos em comparação com um filme de eletreto. Isso permite, com a mesma sensibilidade da cápsula, ter uma faixa de frequência nominal mais ampla de recepção direcional, estendida tanto para baixas (devido a uma diminuição na espessura e, portanto, a rigidez flexural da membrana) quanto para altas (devido a uma diminuição na massa da membrana) frequências sonoras. Um exemplo desses microfones profissionais é o microfone de eletreto de membrana única cardióide MKE-13M (Microfone-M) e o microfone de lapela omnidirecional MKE-400 (Nevaton) produzido por empresas de São Petersburgo, que não são inferiores em suas características aos melhores modelos de empresas estrangeiras (incluindo KM com uma fonte de tensão externa) e são mais populares em estúdios na Europa Ocidental do que na Rússia.
a) microfone de membrana simples: b) microfone de membrana dupla 1 - membrana 2 - eletrodo fixo 3 - abertura de ar 4-5 - aberturas de canais acústicos 6 - anel isolante 7 - juntas calibradas Um projeto simplificado de cápsulas KM é mostrado na Fig. 7. Pode-se ver nas figuras que um microfone condensador de membrana única (diafragma pequeno), com uma escolha adequada de parâmetros de design, pode ser unidirecional (Fig. 7, a), não direcional (neste caso, o slot 7 deve ser fechado), bem como bilateral (Fig. 7, b). Em um microfone de membrana dupla (DKM ou diafragma duplo grande), ambas as membranas podem ser eletricamente ativas (Fig. 7b). Sem entrar em detalhes sobre a física dos processos que ocorrem no DCM, que podem ser encontrados na literatura especializada, podemos dizer que cada metade da cápsula do DCM representa, em termos acústicos e mecânicos, um microfone separado com característica de diretividade cardióide, cuja segunda entrada acústica é realizada não por um slot, como em um microfone de membrana única, mas por meio da segunda membrana (oposta), e os máximos de sensibilidade desses microfones são girados em 180o. Esse microfone também é chamado de combinado acusticamente. Além da acústica, a DKM também implementa combinação elétrica. Assim, aplicando uma tensão de polarização a uma das membranas (ativa) e a segunda (passiva) em curto a um eletrodo fixo, é possível obter, com a escolha certa dos parâmetros de design, um microfone com uma curva característica unilateral próxima a um cardióide. Quando uma tensão polarizadora de igual magnitude e sinal é aplicada à segunda membrana, obtemos um microfone omnidirecional. Quando uma voltagem de polarização de igual magnitude e sinal oposto é aplicada à segunda membrana, obtemos uma diretividade de duas vias ("oito"). Em casos intermediários, se necessário, qualquer CN pode ser obtido (ver Fig. 1). Como exemplo desses microfones com XH comutável, pode-se citar o C414B-ULS (AKG), U87i e U89i (Neumann), bem como o doméstico MK51 (Nevaton). Quais são as principais características e parâmetros dos microfones que servem de critério para escolhê-los e por quê? Ao escolher microfones para determinadas condições de trabalho, é necessário levar em consideração todo o conjunto de requisitos técnicos e operacionais, com base nas características específicas de seu uso. Nesse sentido, é necessário entender claramente o que determinam as características técnicas dos microfones. As principais características técnicas a serem consideradas na escolha dos microfones são as seguintes: 1. A faixa de frequência nominal, que, junto com a resposta de frequência desigual da sensibilidade, medida em dB, serve como critério para a transmissão correta do espectro de sinal útil. 2. Sensibilidade de campo livre, que normalmente é normalizada na frequência de 1000 Hz e é medida em mV / Pa, bem como o parâmetro associado a esse valor - o nível de pressão sonora equivalente (para CM), devido ao próprio ruído do microfone e normalizado em dB relativo ao nível zero: po = 2x10-5 Pa. Uma vez que qualquer sistema de conversão e amplificação de sinal sempre contém seu próprio ruído, e o microfone é o elo inicial de tal sistema, o valor do sinal útil que ele cria determina a relação sinal/ruído próprio de todo o sistema. Portanto, reduzir a sensibilidade do microfone é um fator indesejável. Também deve-se ter em mente que o desejo de aumentar a largura da faixa de frequência reproduzida pelo microfone leva a uma diminuição no valor absoluto de sua sensibilidade. Por outro lado, quanto maior a faixa de frequência do microfone, mais difícil é obter uma resposta de frequência estável dentro dele. 3. A característica de diretividade determina a seletividade espacial, ou seja, a largura do ângulo sólido em que o sinal acústico útil não possui não uniformidade de amplitude significativa. XN a uma distância fixa da fonte de sinal útil determina a relação sinal útil/ruído acústico a uma distância relativamente próxima da fonte de sinal útil, ou seja, dentro do raio da barra. Intimamente relacionado ao XH está o conceito de coeficiente de diretividade, que determina as propriedades direcionais de um microfone no campo distante (em relação à fonte). Sua sensibilidade a uma fonte sonora útil localizada ao longo do eixo do microfone é várias vezes maior do que a fontes de ruído distribuídas ao redor do microfone (para um campo difuso), ou seja, com a mesma relação sinal/ruído na entrada do microfone, um microfone direcional pode estar localizado várias vezes mais distante de uma fonte útil do que um omnidirecional. Em alguma aproximação, podemos supor que um microfone omnidirecional de dimensões transversais pequenas (em comparação com o comprimento de onda do som) percebe com bastante precisão o sinal útil em um ângulo sólido de 150...180°. Com dimensões maiores de um microfone omnidirecional, sua curva característica depende fortemente da frequência, estreitando-se sensivelmente nas altas frequências, portanto o ângulo de cobertura neste caso não pode ser considerado maior que 90°. Para um microfone cardióide com frequência constante HH, o ângulo de cobertura é de 120°, para um microfone supercardióide - 90°, um microfone hipercardióide - 60°, um microfone direcional bidirecional (com "figura de oito" HH) o ângulo de cobertura é de 60° em cada lado. Também é útil (por exemplo, para calcular sistemas de amplificação de som) saber que o coeficiente de diretividade (de um microfone com características "círculo" e "oito" é 1, com características "hipercardioides" - 4, "supercardioides" - 3,7, "cardioides" - 3, e para microfones altamente direcionais, em média na faixa, pode chegar a 5-7. 4. O nível de pressão sonora limite, expresso em dB relativo a ro = 2x10-5 Pa, é o nível em que o coeficiente de distorção harmônica não ultrapassa 0,5% ou outro valor estabelecido na documentação técnica. Este parâmetro mostra os limites da linearidade da característica de amplitude do microfone e, juntamente com o nível de ruído próprio, determina a faixa dinâmica do microfone e, portanto, o caminho como um todo. 5. O módulo de resistência elétrica total (impedância), em ohms, normalmente normalizado na frequência de 1000 Hz, determina a quantidade de carga (resistência de entrada do amplificador ou controle remoto) na qual o microfone opera. Como regra, para evitar a perda de um sinal útil, o valor da carga deve exceder a impedância do microfone em 5 a 10 vezes em toda a faixa de frequência. 6. Dimensões gerais, peso, tipo de conector e outras características de design permitem avaliar a possibilidade de usar o microfone em determinadas condições. Todo o conjunto de requisitos para um determinado microfone é determinado por sua finalidade. Em quais grupos os microfones são divididos por finalidade? Por marcação, os microfones são divididos em três grandes grupos:
Os microfones profissionais também diferem significativamente em propósito:
Além disso, os microfones diferem muito em seu design, dependendo das condições de fixação e localização em relação à fonte do sinal:
É extremamente difícil dar recomendações específicas sobre a escolha de microfones sem levar em consideração condições específicas, pois um microfone de uma determinada solução de design e finalidade (por exemplo, um microfone condensador de banda larga para gravação de som em estúdios) pode ser pouco compatível ou mesmo totalmente inaceitável para outras condições e finalidades (por exemplo, em sistemas de conferência ou como manual para solistas). É possível indicar apenas regras gerais que devem ser seguidas ao escolher um microfone para uma finalidade ou outra. Os estúdios de radiodifusão, bem como os estúdios de gravação de som (televisão, cinema, gravação) de música e discurso artístico devem ser equipados com microfones de banda larga com os mais altos parâmetros eletroacústicos. Portanto, em condições de estúdio, via de regra, são utilizados microfones condensadores, que possuem ampla frequência e faixa dinâmica, muitas vezes com um XH comutável (membrana dupla, cujo dispositivo é discutido acima). Além das vantagens listadas, os CMs de estúdio têm sensibilidade 5 a 10 vezes maior que os dinâmicos e praticamente não apresentam distorção transitória audível, pois a ressonância do sistema móvel CM fica próxima ao limite superior da faixa de frequência nominal e possui um fator de qualidade muito baixo. Portanto, em estúdios de gravação e em sistemas de reforço de som musical, pequenos KMs cardióides, como KM84, KM184 (Neumann), C460B (AKG), dos domésticos - MKE-13M ("Microfone-M") estão sendo cada vez mais usados como microfones instrumentais universais. As desvantagens dos CMs incluem a necessidade de uma fonte de tensão constante, que geralmente é uma fonte de alimentação, bem como o fato de os CMs não tolerarem bem a umidade, bem como uma mudança brusca de temperatura. Este último se deve ao fato de a impedância de entrada do amplificador KM embutido ter um valor de 0,5 ... 2 GΩ, portanto, em condições de alta umidade e orvalho, essa resistência diminui com a mudança da temperatura do ar, o que leva a um "bloqueio" das baixas frequências e ao aumento do ruído. Portanto, CM raramente é usado ao ar livre e em instalações portáteis. Em condições de estúdio, o uso do CM não causa nenhuma dificuldade. Os microfones com diretividade unidirecional são usados em um amplo ângulo de localização dos artistas e ao gravar com vários microfones para uma clara separação de grupos individuais de instrumentos musicais, bem como nos casos em que é necessário reduzir a influência de ruídos estranhos ou reduzir o componente de reverberação no sinal gravado. Um microfone com diretividade bidirecional é utilizado na gravação de dueto, diálogo, cantor e acompanhante, na gravação de pequenas composições musicais (quarteto de cordas) e também quando é necessário desafinar fontes direcionais de ruído ou fortes reflexos do teto e do chão. Nesse caso, o microfone é orientado com uma zona de sensibilidade mínima a fontes de ruído ou superfícies reflexivas. O microfone em oito também é usado nos casos em que se deseja destacar especificamente as baixas frequências da voz de um solista ou de um instrumento musical separado, colocando o microfone neste caso muito próximo do intérprete. Aqui é usado o chamado "efeito de zona próxima", associado à manifestação da esfericidade de uma onda sonora a uma distância próxima da fonte sonora, quando a primeira e a segunda entradas acústicas do microfone são afetadas por pressões sonoras diferentes não apenas em fase, mas também em amplitude. Esse efeito é mais perceptível com microfones "oito" e está completamente ausente nos omnidirecionais. Os microfones omnidirecionais são usados para transmitir o ambiente acústico geral da sala ao gravar com vários microfones, bem como ao gravar fala, canto, música em salas fortemente abafadas, ao gravar várias reuniões e conversas em mesas redondas. Recentemente, para tais gravações, os microfones de "camada limite" são cada vez mais usados, nos quais a membrana de tamanho muito pequeno está localizada paralela ao plano da mesa a uma distância muito pequena de sua superfície, e o próprio microfone é projetado como um pequeno objeto plano que, sendo colocado na mesa ou no chão, é praticamente uma continuação de sua superfície. Devido a isso, os reflexos da superfície da mesa não caem na membrana de tal microfone, e a curva característica de tal microfone é determinada pela direção e dimensões da superfície na qual o microfone se encontra e está próxima de um hemisfério na faixa de som. Como exemplo desses microfones de "camada limite", pode-se citar o C562BL (AKG) e os modelos domésticos - MK403 ("Nevaton"). CMs omnidirecionais também são usados como lapelas embutidos em móveis ou gravadores para medições acústicas. Microfones em estúdios, exceto nos casos especiais mencionados acima, geralmente são montados no chão ou em suportes de boom. Como o microfone não é movido ou tocado durante a gravação e os suportes criam uma boa absorção de choque do chão, como regra, não há requisitos especiais para microfones de estúdio em termos de suscetibilidade à vibração. Muitos dos princípios da gravação de som, que exigem posicionamento preciso do microfone, levando em consideração o ambiente do artista, na televisão são determinados principalmente por requisitos visuais. Portanto, o microfone que entra no quadro deve ser pequeno, com uma superfície que exclua o brilho, garantindo a reprodução precisa da cor da televisão. Fora do quadro, os microfones são usados em suportes móveis. Como o movimento do microfone ocorre com frequência durante a transmissão, medidas especiais são tomadas para protegê-lo de correntes de ar, vibrações (amortecedores externos, proteção contra vento). Distâncias relativamente grandes de fontes sonoras e um alto nível de ruído requerem o uso de microfones direcionais e frequentemente altamente direcionais. Para câmeras de vídeo, via de regra, são utilizados microfones leves, relativamente pequenos, com característica levemente aguçada em relação a um cardióide, estruturalmente compatível com a câmera, muitas vezes com o uso de medidas especiais no design do microfone para reduzir a interferência de vibração que ocorre quando a câmera é movida durante a gravação do vídeo. Como exemplo, os microfones MKE-24 e MKE-25 ("Microfone-M"). Outro grupo de microfones profissionais é para sistemas de amplificação de som para música e fala artística em salas de concerto e teatros e transmissões a partir dessas instalações. A principal característica do funcionamento dos microfones em sistemas de amplificação sonora (C3U) é a possibilidade de sua autoexcitação como resultado da ocorrência de feedback acústico parasita em determinadas frequências, devido ao sinal sonoro do alto-falante (direto) ou refletido nas paredes do teto, outras superfícies no microfone. Esse fenômeno geralmente limita a quantidade de pressão sonora na sonorização de salas. Melhorar a estabilidade do C3U é alcançado tanto pelo processamento de sinal eletrônico especial quanto por algumas considerações simples descritas abaixo. 1. A aproximação máxima do microfone à fonte do sinal primário (cantor, alto-falante, instrumento musical), ou seja, o uso de microfones de lapela (para fala) e de mão. Observe que os microfones de lapela geralmente são omnidirecionais, portanto, aproximá-los do alto-falante não afeta sua resposta de frequência. Nos microfones de mão, geralmente unidirecionais, são tomadas medidas especiais para cortar as baixas frequências a fim de compensar seu aumento ao trabalhar com uma fonte de sinal próxima. 2. A distância máxima possível do alto-falante e microfone de alto-falantes e superfícies reflexivas (microfone em suportes ao nível da boca ou instrumento musical do artista). 3. A escolha correta do XH do microfone e a orientação de seu eixo de trabalho em relação à fonte de interferência (reflexões) e em relação ao eixo de trabalho dos alto-falantes e alto-falantes mais próximos. Observamos aqui que, de acordo com os resultados de nossos estudos, o mais versátil, em termos de estabilidade C3U, é um microfone com característica de tensão supercardióide, isso é especialmente significativo na faixa de 200 a 3000 Hz. Em C3U e transmissões de televisão, os microfones devem ser preferidos o menor possível para que não interfiram com o público que assiste ao que está acontecendo no palco ou no palco. Pelas mesmas razões, microfones com cores brilhantes e brilhantes não devem ser usados. No ambiente de teatro, os microfones são frequentemente colocados ao longo da rampa, onde ficam expostos aos fortes campos eletromagnéticos gerados pelas instalações de iluminação. Aqui você deve usar microfones com blindagem confiável, com saída balanceada e, nos dinâmicos, é necessária uma bobina antifônica. Em uma sala de concertos, palco, pódio, existe o perigo de grandes interferências devido a choques e vibrações e, portanto, a maioria dos estandes possui um absorvedor de vibração, geralmente na base, e os estandes embutidos nos estandes geralmente incluem um amortecedor. No entanto, eles não eliminam completamente a transmissão de vibrações da mesa, do chão ou do pódio. Além disso, há sempre a possibilidade de o orador tocar no suporte, sem falar nos microfones para solistas, que são operados principalmente à mão. Esses microfones fornecem medidas especiais para proteção contra vibração: a cápsula é absorvida por choque ou desamarrada em relação ao corpo do microfone, são usados filtros elétricos que cortam as baixas frequências. Dezenas de modelos desses microfones são produzidos por muitas empresas européias (AKG, Sennheiser, Beyerdynamic), americanas (Electro-Voice, Shure), da doméstica - "Byton-2". Deve-se notar que os microfones dinâmicos são fundamentalmente mais sensíveis a vibrações do que os condensadores, e os microfones direcionais são mais sensíveis do que os receptores de pressão. Nos sistemas de amplificação de fala (salas de conferência, salas de reunião, teatros, etc.), o principal critério é a inteligibilidade da fala, e não a transmissão correta do timbre, portanto é melhor limitar a faixa de frequência dos microfones na faixa de 100 ... 10 Hz com um "bloqueio" de baixas frequências, a partir de 000 ... Como exemplo de tais microfones, pode-se citar os modelos D300, D400В, D10, С12 (AKG), dos domésticos - MD-100, MD-541, MD-558 ("Microfone-M"). É possível estreitar ainda mais a faixa de frequência do microfone para 590...580 Hz com quase nenhuma perda de inteligibilidade, mas isso leva a uma distorção perceptível do timbre da voz do locutor, o que também é indesejável em fala C91 de alta qualidade. Portanto, microfones com faixa de frequência de 96 ... 97 Hz, e ainda mais estreitos, são utilizados apenas em aparelhos de comunicação onde a transmissão do timbre da voz não é essencial, mas é necessária para transmitir corretamente o significado de ações, comandos, etc. O estreitamento da faixa de frequência nos microfones para fala C3U para 100 ... 10 Hz é um certo compromisso entre a inteligibilidade e a transmissão do timbre da fala, e também é aconselhável porque o espectro do ruído aerodinâmico (vento, da respiração do locutor), vibração (atrito e choques corporais), bem como interferência reverberante em salas mal abafadas, que são a maioria salas de reuniões e conferências, tem um caráter pronunciado de baixa frequência. Portanto, do ponto de vista da relação "sinal/ruído útil", não é aconselhável ter microfones com ampla faixa de baixas frequências. Além disso, o C000U utiliza microfones unidirecionais, que, quando colocados próximos ao alto-falante, provocam um aumento nas baixas frequências, o que compensa sua queda no MFR do microfone, captado em campo livre a uma distância padrão de 3 m. Na ausência dessa queda, as baixas frequências são enfatizadas, o que causa o efeito de "murmúrio", som "em forma de barril" do microfone, a inteligibilidade da fala diminui. Para melhorar a inteligibilidade da fala e a transparência vocal, os microfones para C1U geralmente têm um aumento suave na resposta de frequência nas frequências de 3 ... 3 kHz até 7 ... 3 dB. Um grupo separado de microfones inclui lapela, ou como também são chamados de lapela, microfones usados tanto na televisão quanto no C3U. Microfone de lapela - geralmente um receptor de pressão, leve e de tamanho pequeno, com um acessório especial para roupas; estes são, por exemplo, microfones SK97-O (AKG), MKE10 (Sennheiser), KMKE400 (Nevaton). O uso de tais microfones tem vantagens e desvantagens. As vantagens óbvias são a liberdade das mãos do orador e a proximidade do microfone à fonte do sinal útil. Vamos listar algumas desvantagens. Este é o contato do microfone com o peito, que afeta a coloração do som nas baixas frequências; depende do tipo de roupa e das características do falante. Além disso, muitas vezes não há lugar para montar a fonte de alimentação no alto-falante. Freqüentemente, o microfone fica protegido pelo queixo e o som perde o efeito de presença, às vezes os tons nasais são enfatizados, o que leva a um som nasal e pouca inteligibilidade. O toque do cabo do microfone na roupa causa ruídos de farfalhar. Além disso, existem dificuldades psicológicas no uso de tais microfones. Os microfones para operação externa devem ser adequados para uso em qualquer clima: na chuva, neve, vento etc. Para reduzir o ruído do vento, esses microfones costumam ter um formato aerodinâmico, um pára-brisa externo, já que o pára-brisa embutido, geralmente usado em microfones de mão e para fala C3U, não é suficiente para operação externa em condições de vento. Ao relatar da rua, é mais conveniente usar microfones omnidirecionais como microfones de mão, pois são fundamentalmente menos suscetíveis ao vento, vibrações e choques acidentais. Ao mesmo tempo, é claro, medidas especiais para reduzir a influência de vibrações e vento não devem ser excluídas nos projetos de tais microfones. Como exemplo de microfones de relatório - F-115 (Sony) e domésticos - MD-83 ("Microfone-M"). Em C3U outdoor, pelos mesmos motivos que em indoor, é necessário o uso de microfones direcionais, mas ainda tentando evitar a possibilidade de precipitação no microfone (instalação de capotas, cabines, etc.). Autor: Sh.Vakhitov
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