ДИАФРАГМА: БОЛЬШАЯ И МАЛЕНЬКАЯ.

Иногда, при выборе конденсаторного микрофона для конкретного применения, возникает вопрос: когда предпочтительно использовать микрофон с большой диафрагмой, а когда – с малой? Что эти термины означают, и каковы плюсы и минусы в каждом случае?
Большая диафрагма (БД) имеет размер 1 дюйм в диаметре или больше, маленькая диафрагма (МД) – менее 1 дюйма. Эта простая спецификация имеет широкий диапазон воздействия на конечный результат.
Чувствительность и шум
При прочих равных условиях, микрофон с БД является более чувствительным, чем микрофон с МД, и он стремится создать более высокое выходное напряжение при одинаковом входном SPL . Типичная чувствительность БД-микрофона составляет около 22 мВ/Па, в то время как типичная чувствительность МД-микрофона составляет около 10 мВ/Па. (1Па, или 1паскаль, = 94 дБ SPL).
Почему большая диафрагма более чувствительная? Помните, что конденсаторный микрофон – это проводящая диафрагма, находящаяся рядом с проводящей задней панелью. Эти две части, образуя конденсатор, создают напряжение между ними. Когда звуковые волны достигают диафрагмы, заставляя ее вибрировать, емкость конденсатора меняется, в свою очередь, генерируя изменения напряжения сигнала.
Изменения в емкости вследствие вибрации больше для больших мембран, чем для маленьких, поэтому напряжение выходного сигнала выше у микрофонов с БД. Так же, как большой парус движет лодку с большей силой, чем маленький парус, звуковые волны заставляют большую диафрагму двигаться сильнее, чем маленькую. Чем большее смещение диафрагмы происходит, тем более высокое напряжение сигнала возникает.
Так как БД-микрофоны обеспечивают более сильный сигнал, выше уровня шума электроники микрофона, то и соотношение сигнал/шум (S/N) у них, как правило - выше. Поэтому БД-микрофоны часто являются хорошим выбором при усилении (или записи) тихих инструментов с некоторого расстояния, без добавления шума от микрофонного предусилителя или схемы микрофона. По этой же причине микрофоны с большой диафрагмой используют как амбиентные, и как микрофоны комнаты.
Частотное разрешение
Опять же, при прочих равных условиях, большинство направленных БД-микрофонов имеют более глубокий низкочастотный отклик, чем направленные МД-микрофоны (Рисунок 1). Это потому, что резонансная частота диафрагмы БД-микрофонов ниже из-за более высокой массы диафрагмы.
Разницу в частотном разрешении можно использовать для преднамеренного выбора микрофона. Если вы хотите захватить глубокий, авторитетный низ от томов или вокала, ваш первый выбор – БД-микрофон. С другой стороны, меньшая масса диафрагмы у МД-микрофонов лучше работает с высокочастотными инструментами, например – с тарелками.
Например, оверхед-микрофоны на барабанной установке. Если вы хотите, чтобы эти микрофоны забирали в основном тарелки, используйте пару МД-микрофонов, потому что они имеют меньше низких частот. Если вы хотите, чтобы забрать всю установку (в том числе томы) с оверхедов, используйте БД-микрофоны, потому что они имеют тенденцию производить больше низа.
Примечание: как правило, ненаправленные конденсаторные микрофоны (омни, «кружок») любого размера имеют отличную низкочастотную характеристику. Потому что (исходя из физики) омни-микрофоны хорошо реагируют на низкие частоты, независимо от размера диафрагмы.
Большинство БД-микрофонов имеют защитную решетку, окружающую диафрагму. Эта решетка вызывает внутренние отражения и фильтрации, которые могут приводить к огрублению частотной характеристики, по сравнению с МД-микрофонами, у которых подобная решетка отсутствует.
Эффект приближения (proximity)
Направленные микрофоны имеют рост низкочастотного отклика при приближении к источнику звука. Это называется эффект приближения (proximity effect). МД-микрофоны имеют более выраженный эффект приближения, чем БД-микрофоны. В МД-микрофонах этот эффект работает больше на подчеркивание нижней середины, в то время как у БД-микрофонов эффект приближения поднимет низ. В результате, приближение МД-микрофона подчеркнет мид-бас, что менее вероятно произойдет у БД-микрофона. Из-за тенденции звучать «ровнее», МД-микрофоны весьма популярны при записи вокалистов в студии.
Как можно заметить, эффект приближения проявляется на низких частотах и имеет довольно широкую Q (от+3 до +6 дБ на октаву). Если вы пользуетесь эквалайзером для компенсации этого эффекта, применяйте также широкий Q в данном фильтре.
Переходные процессы
Благодаря меньшей массе мембраны МД-микрофоны корректней обращаются с переходными процессами, чем эквивалентные им БД-микрофоны. Это делает МД-микрофоны хорошим выбором для захвата перкуссионных звуков, акустической гитары, или тарелок.
Внеосевая окраска
Большинство МД-микрофонов имеют меньшую внеосевую окраску, чем БД-микрофоны. И вот почему: когда звуковые волны достигают диафрагмы микрофона не по оси, они путешествуют через диафрагму. Каждая звуковая волна имеет пик высокого давления и провал низкого давления. Высокочастотные звуки с малой длиной волн, как правило, частично вычитаются в связи с фазовым вмешательством, когда волны проходят через мембрану.
Чем меньше диафрагма, тем меньше фазовый сдвиг для звуков, прибывающих сбоку. Меньше фазовый сдвиг - меньше потерь высоких частот. Иными словами, МД-микрофоны, как правило, имеют более плоскую АЧХ в области высоких частот вне оси, в то время как БД-микрофоны имеют в этом случае падение на самых высоких частотах.
Кроме того, в большинстве конструкций БД-микрофонов, диафрагма расположена внутри цилиндрического корпуса или решетки (рисунок 3). Это создает отражения и фильтрации внутри решетки, которые влияют на частотную характеристику микрофона и диаграмму направленности.
В МД-микрофонах диафрагма располагается с торца корпуса. Обычно диафрагма не имеет решетки со всех сторон, которая влияет на частотную характеристику и диаграмму направленности, это еще одно отсутствие у МД-микрофонов внеосевой окраски.
Когда внеосевая окраска является проблемой? Всякий раз, когда звук приходит в микрофон под большим углом. Примеры - оркестр, рояль и другие крупные источники звука. Так как МД-микрофоны имеют минимальную внеосевую окраску, они чаще всего применяются как стерео-пара для записи оркестра, или группы исполнителей.
Внеосевая окраска является менее важной проблемой при записи певцов в студии, потому что они, в основном, имеют навыки работы с микрофонами, и «остаются на оси». Тем не менее, проникновение звуков в микрофон происходит со всех сторон, так что БД-микрофоны, как правило, имеют более окрашенное проникновение, чем МД-микрофоны.
Немного психологии
Оставим в стороне спецификации, посмотрим на психологический эффект, влияющий на исполнение. Посмотрим правде в глаза: БД-микрофон в антишоковом креплении выглядит круче, чем МД-микрофон на обычном держателе. Певцы чувствуют себя особенными, когда их микрофон выглядит большим и важным.
Дизайн БД-микрофон таков, что они похожи на пассивное "ухо", говорящее: "Я слушаю." МД-микрофон осуждающе направлен на певца, и как бы говорит: «Вы только посмотрите на него!"
Выбирайте БД-микрофон, когда требуются:
- Низкий уровень шума и высокая чувствительность;
- Глубокий низкочастотный отклик;
- Хорошо звучащий эффект приближения от вокала;
- Крутой вид.
Некоторые приложения: студийный вокал, амбиентные микрофоны, глубокое звучание барабанов, барабанные оверхеды, когда они являются основными микрофонами для снятия звука томов, тихие или удаленные инструменты, запись всей группы одним микрофоном (старая школа и стилизации под нее).
Выбирайте МД-микрофон, когда требуются:
- Расширенные высокие частоты;
- Плоская АЧХ;
- Повышенная направленность;
- Низкий уровень собственных шумов;
- Отличную работу с переходными характеристиками;
- Минимальную внеосевую окраску.
Некоторые приложения: акустические инструменты, перкуссия, тарелки, запись оркестра стерео-парой и как «точечные» микрофоны.
Заключение
Характеристики того или иного микрофона, и его звук являются более важными, чем размер его диафрагмы. Вам может встретиться БД-микрофон с плохим соотношение сигнал/шум, или неважно звучащий внизу. Это зависит от конструктивных особенностей конкретного микрофона.
Не упирайтесь в использование микрофонов с большой диафрагмой, если микрофон с маленькой звучит лучше, и наоборот. Старое правило работает всегда: используйте тот микрофон, который звучит лучше.
Брюс Барлетт.