6.6. Использование смесителей

Во всех описанных устройствах упоминаемые нами конкретные источники сигнала предназначены для подключения к определен­ным входам смесителя. Так как типы этих изделий со временем ме­няются и в некоторых случаях любители располагают изделиями других, в том числе и зарубежных, фирм, упомянем в заключение, что приводимые здесь принципы их подключения справедливы и в общих случаях.

Основным параметром при решении вопроса о способе подклю­чения источника является переменное напряжение звуковой частоты, которое возникает на его выходе и зависит от степени возбуждения источника. Для того чтобы иметь возможность сравнивать между собой различные источники, в качестве отправной точки для микро­фонов используется акустическое давление 0,1 Па (1 Па=1Н-м-²). Иногда используется также значение, в десять раз большее. Для граммофонных звукоснимателей в качестве эталона принимается грампластинка с нормализованной записью. Выходные напряжения в дальнейшем тексте приведены для каждого типа источников сигнала отдельно, а изготовители обычно приводят их в технических данных своего изделия.

Рис. 88. Эквивалентные схемы микрофонов (а, б) и подключение пьезоэлектрических звукоснимателей к усилителю (в, г).

Следующим основным параметром является внутреннее сопро­тивление переменному току источника сигнала. При подключении источника сигнала ко входу смесителя или другого устройства нуж­но придерживаться основного правила, что полное сопротивление нагрузки, т. е. входное сопротивление смесителя, должно быть мини­мум в 5 раз больше, чем внутреннее сопротивление источника сигна­ла. В противном случае могут возникнуть линейные искажения (искажения частотной характеристики), а в некоторых случаях мо­гут возникнуть и нелинейные искажения. Подробные разъяснения относительно различных типов источников приводятся далее з тексте.

Входные сопротивления смесителей и других устройств, описы­ваемых в этой книге, весьма различны (от десятков килоом до еди­ниц мегаом). Общее положение, однако, таково, что ко входу сме­сителя с большим сопротивлением можно подключить выход источ­ника сигнала с малым сопротивлением, если он дает достаточно большое выходное напряжение, которого хватит для «раскачки» со­ответствующего входа. Например, можно ко входу для электрофона с входным сопротивлением 1 МОм и входным напряжением 0,3 В подключить вместо пьезоэлектрического звукоснимателя выход уси­лителя воспроизведения магнитофона с внутренним сопротивлением 15 кОм и выходным напряжением 0,5 В или выход радиовещатель­ного приемника или усилителя с малым сопротивлением (катушка динамического громкоговорителя с сопротивлением 5 Ом), так как на нем при громкости 50 мВт развивается напряжение 0,5 В.

Микрофоны. Пьезоэлектрический микрофон — это источник с ем­костным характером сопротивления. Его эквивалентная схема при­ведена на рис. 88, а. Внутренняя емкость С составляет от 500 до 5000 пФ. При подключении микрофона следует придерживаться пра­вила, что входное сопротивление смесителя (усилителя) не должно быть на низшей частоте меньше, чем емкостное сопротивление мик­рофона. Например, при внутренней емкости микрофона 2000 пФ и при низшей граничной частоте 100 Гц (задаваясь неравномерностью в 3 дБ) минимальное входное сопротивление смесителя должно быть 0,8 МОм. Если входное сопротивление будет меньшим, то граничная частота сдвинется в направлении более высоких частот, и наоборот. Чувствительность мембранного микрофона составляет около 3 мВ/0,1 Па, безмембранного — около 1 мВ/0,1 Па. Длинный соединительный кабель может стать причиной емкостного фона, по­этому не следует превышать его длину свыше 3 м. Кроме того, емкость кабеля уменьшает выходное напряжение микрофона.

Динамический микрофон используется любителями наиболее часто. Это источник с индуктивным характером сопротивления. Его эквивалентная схема приведена на рис. 88, б (R — внутреннее сопро­тивление обмотки, L — индуктивность обмотки). При подключении выхода микрофона ко входу усилителя входное сопротивление уси­лителя образует вместе с индуктивностью микрофона частотно-зави­симый делитель, который будет ограничивать передачу высших частот. На высших передаваемых частотах входное сопротивление усилителя в таком случае должно быть равным индуктивному реактивному сопротивлению микрофона или должно быть еще большим.

В технических данных микрофона это нагрузочное сопротивле­ние иногда приводится.

В зависимости от исполнения динамические микрофоны можно разделить на три группы:

с малым внутренним сопротивлением (около 200 Ом), обмотка катушки которых выведена непосредственно на контакты 2 и 3 разъема. Эти микрофоны имеют чувствительность около 0,1 мВ/ 0,1 Па. Их можно использовать с соединительным кабелем длиной до 100 м. Минимальное входное сопротивление усилителя должно быть 1 кОм. Микрофоны дополнительно комплектуются согласую­щим трансформатором 200 Ом/100 кОм, что позволяет использовать их с ламповыми устройствами;

со средним внутренним сопротивлением (от 1000 до 2000 Ом), Имеют встроенный согласующий трансформатор, который повыша­ет чувствительность микрофона до 0,25 мВ/0,1 Па, допускает ис­пользование соединительного кабеля длиной до 25 м. Минимальное входное сопротивление усилителя от 5 до 10 кОм. Выводы бывают подпаяны к контактам 2 и 3 или 1 и 2. В некоторых типах на кон­такты 2 и 3 выводится катушка микрофона, а на контакты 1 и 2 обмотка трансформатора;

с большим внутренним сопротивлением (от 20 до 50 кОм), с встроенным согласующим трансформатором. Чувствительность около 3 мВ/0,1 Па, длина соединительного кабеля 5 м. Микрофоны пред­назначены для ламповых устройств, выводы подпаяны к контак­там 1 и 2.

Некоторые зарубежные изготовители подпаивают выводы дина­мических микрофонов к контактам 1 и 5, а экранирующую оплетку к контакту 2. Чтобы их можно было подключить к устройствам, приведенным в этой книге или к магнитофону, разъемы на кабеле перепаивают так, чтобы вывод с контакта 1 был перенесен на кон­такт 2.

Звукосниматели электрофонов. Пьезоэлектрический (керамиче­ский) звукосниматель является источником, имеющим емкостный ха­рактер сопротивления (рис. 88, а). При его подключении следует ру­ководствоваться принципами, относящимися к пьезоэлектрическим микрофонам. В практике для пьезоэлектрических звукоснимателей удовлетворительным можно считать входное сопротивление усили­теля, равное 1 мОм (для керамических от 2 до 3 МОм).

Выходное напряжение у пьезоэлектрических звукоснимателей 200, у керамических 50 мВ. Пьезоэлектрические и керамические зву­косниматели можно подключать и к входам с более низким сопротив­лением (например, 10 кОм), если их чувствительность составляет 2 мВ для полного возбуждения. Два возможных способа подключе­ния звукоснимателя изображены на рис. 88. На рис. 88, в использован резистор сопротивлением 1 МСм, включенный последовательно с входным сопротивлением усилителя. Это повышает его входное со­противление на 1 МОм, а чувствительность уменьшается до 0,2 В. Второй способ, изображенный на рис. 88, г, заключается в параллель­ном подключении дополнительного конденсатора с емкостью, в 100 раз большей, чем внутренняя емкость пьезоэлектрического звукосни­мателя. Таким образом, получается емкостный делитель, который снижает выходное напряжение звукоснимателя на значение, равное отношению емкостей обоих конденсаторов, т. е. в 100 раз. Дополни­тельный конденсатор включен параллельно входу усилителя и допу­скает уменьшение необходимого входного сопротивления в этом же отношении, т. е. в 100 раз, иначе говоря, вместо 1 МОм достаточно будет иметь 10 кОм.

Электромагнитный звукосниматель является источником сигнала с индуктивным характером сопротивления (рис. 88,6). При его под­ключении справедливы принципы, относящиеся к подключению ди­намических микрофонов. Удовлетворительным будет усилитель с входным сопротивлением 50 кОм. Выходное напряжение звукосни­мателя 2 мВ. Так как оно пропорционально скорости отклонения иг­лы, необходимо применять специальный корректирующий предвари­тельный усилитель.

Магнитофон. Усилитель воспроизведения магнитофона обычно выведен на разъем для подключения радиовещательного приемника. В некоторых случаях он, однако, выводится и на другой разъем. Минимальное выходное напряжение 0,5 В, внутреннее сопротивле­ние от 10 до 15 кОм. Если требуется использовать полное выходное напряжение, входное сопротивление усилителя должно быть не ме­нее 50 — 75 кОм.

Выход усилителя воспроизведения выведен через резисторный делитель или последовательно включенный резистор, а поэтому ка­чество сигнала не ухудшается даже в том случае, если входное со­противление усилителя будет значительно более низким. В этом случае, однако, нужно считаться со снижением выходного напря­жения.

Радиовещательный приемник. Выход радиоприемника для маг­нитофона (так называемый диодный выход) выведен через резистор­ный делитель с выходным сопротивлением 100 кОм. Таким образом, напряжение на этом выходе будет изменяться в зависимости от того, каково будет входное сопротивление подключенного усилителя.

У современных магнитофонов входные цепи для подключения к ним радиовещательных приемников выполнены так, что чувствитель­ность усилителя записи и его входное сопротивление — величины взаимосвязанные. Магнитофоны с меньшим входным сопротивлением имеют большую чувствительность (0,4 мВ/кОм) для полного намаг­ничивания ленты и наоборот. Этим достигается получение необходи­мого напряжения на входах магнитофонов разных типов при под­ключении их к радиовещательному приемнику. Если нужно подклю­чить радиовещательный приемник к устройству с большим входным сопротивлением, то следует использовать кабель с минимальной соб­ственной емкостью, чтобы не была ограничена передача высших час­тот рабочего диапазона.

Телевизионный приемник. Телевизионный приемник обычно кон­струируется так, что все его цепи непосредственно соединяются с электрической сетью. Разъем для подключения магнитофона выво­дится посредством разделительного трансформатора, который позволяет осуществить безопасное подключение магнитофона или дру­гого устройства. Последовательно со вторичной обмоткой включен ре­зистор 0,1 МОм (у некоторых типов 82 кОм), которым задается внутреннее сопротивление присоединения. Другие устройства при­соединяются аналогично радиовещательным приемникам.

Работа со смесителем. Ценность записи, произведенной с ис­пользованием смесителя, заключается в том, что с его помощью можно имитировать естественные условия, а во многих случаях достиг­нуть еще и более действенного эффекта, чем это возможно в нор­мальных условиях. Известно, что, например, студийная запись попу­лярного музыкального произведения с помощью различных техниче­ских устройств звучит намного лучше, чем обычная запись этого же оркестра, сделанная непосредственно с помощью одного микрофона при соблюдении определенных правил.

Повышение уровня записываемого сигнала от нуля до максиму­ма применяется, например, в начале демонстрации любительского фильма или при смене сцен, где образуется плавный переход. Изме­нять уровень сигнала следует осторожно, особенно при регулирова­нии уровня музыки. Повышение уровня должно согласовываться с началом темы или сменной сцен, иначе оно превратится в помеху. При использовании различных звуковых эффектов это не столь кри­тично, однако и в этом случае следует выбирать подходящий момент.

Повышение уровня записи должно быть плавным и продолжать­ся дольше 1 с. Наоборот, например, повышение уровня записи апло­дисментов перед началом концерта может производиться весьма мед­ленно и продолжаться до 5 с. При записи речи для лучшей разбор­чивости уровень сигнала следует повышать не от нуля, а от полови­ны его интенсивности.

При понижении уровня записи сигнала справедливо в основном все то, о чем говорилось ранее. При регулировании уровня музыки скорость снижения уровня сигнала должна согласовываться с тем­пом и мелодией. И в этом случае затухание до нуля должно быть плавным и не должно наблюдаться резких перепадов. Понижение уровня может продолжаться до 10 с, если этого требует характер записи. Если используется старая грампластинка, на которой слыш­ны различные помехи в виде шелеста и тресков, следует до оконча­ния звучания моментально уровень записи свести к нулю.

При «наложении» (панорамировании) двух сигналов одновре­менно происходит повышение уровня записи одного сигнала и сни­жение уровня другого. Это бывает, например, в случае, когда окан­чивается звучание музыки и одновременно начинает оживать звук морского прибоя. Панорамирование применяется также, например, при смене сцен в фильме. Интенсивность перекрытия обоих сигналов выбираем в соответствии с акустическим содержанием сигнала, но и здесь поступаем осторожно и рассудительно, чтобы результирующий эффект был действенным и не вызывал помех. Вместо ручного уп­равления можно с успехом применить и автоматическое панорамиро­вание.

Указания по конструированию подобного устройства приведены в гл. 7.

Если предстоит смешивать речь и музыку или другие различные звуки, потребуется микрофон для непосредственной записи речи, электрофон или магнитофон для воспроизведения музыки или звуко­вых эффектов, а в случае необходимости оба — смеситель или ре­жиссерский пульт с необходимыми входами и магнитофон, на котором будем записывать. Если музыка должна быть дополнена речью, снизим в соответствующий момент ее уровень и сразу начнем гово­рить. Начало речи с опозданием воспринимается как помеха. По окончании комментария немедленно снова повышаем интенсивность записи музыки. Между двумя комментариями регулятор уровня микрофона лучше устанавливать в нулевое положение, чтобы по ошибке не были записаны различные нежелательные звуки. Чтобы была обеспечена хорошая разборчивость речи, уровень записи му­зыкальной программы снизим на 20 — 30 дБ. Точное значение зависит от рода музыкального произведения и устанавливается методом проб. Запомним положение ручки этого регулятора и будем уста­навливать его всегда одинаково при этом виде работы.

Попеременная запись музыки и речи требует еще одной особен­ности. Проведем запись таким образом, что стрелка индика­тора уровня будет отклоняться всегда до одной и той же отметки (например, до уровня полного намагничивания магнитной ленты). При этом возникнет режущее слух впечатление, что музыка записа­на громче, чем речь. Это впечатление создается тем, что речь имеет характер, приближающийся к импульсному процессу, в отличие от музыки, особенно танцевальной или развлекательной. Человеческое, ухо воспринимает громкость в соответствии со средней величиной обоих процессов.

Чтобы, достигнуть равновесия громкостей обеих записей выпол­ним запись музыки таким образом, чтобы ее пики (показания инди­катора уровня) были на 5 дБ ниже, чем при записи речи.

Речь и звуковые эффекты смешиваем в том случае, если дейст­вие разыгрывается в определенном характерном пространстве. Ис­пользуем для этого, например, грампластинку, на которой содержит­ся большой выбор различных звуков. Искушенные «ловцы звука» сами записывают требуемые шумы. Многие звуки можно изобразить искусственно и записать их с другого микрофона. Правда, здесь не обойтись без предварительной пробы. Прежде всего установим не­обходимый уровень звука, а через несколько секунд произведем на его фоне запись речи. После ее окончания снизим уровень звуково­го фона до нуля. Наоборот, если требуемый звуковой эффект свя­зан с определенным местом в тексте, «введем» его только в соответ­ствующее время. При этом интенсивность звукового сопровождения не должна угрожать разборчивости речи. Неумеренное применение звуковых эффектов может испортить окончательное впечатление а поэтому использовать их надо, руководствуясь чувством меры и вкусом.

Смеситель необходим и при записи музыкальных произведений Здесь обычно требуется большее число микрофонов. Такой смеситель можно сконструировать самостоятельно, используя основные схемы уже описанных устройствах (предварительные усилители, собранные на транзисторах КС508). Можно объединить инструменты по груп­пам, каждая из которых будет иметь собственный микрофон, уровень с которого можно по желанию повысить или понизить. Уровни сиг­налов отдельных микрофонов во время записи в большой степени зависят от характера записываемой музыки.

При записи серьезной музыки мы в принципе не воздействуем на динамику записи. Она должна быть задана самими музыкантами Границу наибольшего намагничивания магнитной ленты определим при самых больших громкостях произведения (фортиссимо). Опреде­ление уровней отдельных микрофонов начнем с главного микрофона, который размещен над скрипками. В правильном соотношении к не­му установим интенсивность сигнала микрофона, размещенного над альтами, виолончелями и контрабасами. Следующие микрофоны уста­навливаются у деревянных и медных духовых инструментов. У со­листа ставят отдельный микрофон. Руководствуясь собственными со­ображениями, его можно разместить несколько впереди оркестра, однако не слишком далеко.

Танцевальная и джазовая музыка характеризуется своеобразны­ми эффектами. Здесь разместим главные микрофоны перед ритми­ческой группой. Их обычно бывает два или три, один перед ударны­ми инструментами, другой у контрабаса и гитар. Уровень сигнала с микрофонов, размещенных перед инструментами, которые играют мелодию, отрегулируем так, чтобы не были подавлены инструменты ритмической группы. Солист имеет свой отдельный микрофон. Обра­щаем внимание на то, чтобы все группы были пространственно раз­делены или изолированы с помощью переносных акустических щитов. Таким образом, мы будем иметь возможность при необходимости усилить или уменьшить или, наоборот, выровнять разницу в динами­ке. Советы, рекомендации по установке микрофонов перед различ­ными инструментами интересующиеся найдут в главе о применении микрофонов.

Качественная запись музыкального произведения — дело весьма трудное, и поэтому нельзя дать однозначные и исчерпывающие реко­мендации относительно правильной последовательности действий. Они зависят от характера произведения, опыта, возможностей, музы­кального образования и вкуса того, кто будет производить запись.