Fruity_Loops_Studio_Muzykalnaya_fabrika_na_PC

Запись звука от внешних источников, редактирование звуковых файлов 231

частотной характеристики. Угольные и полупроводниковые микрофоны из дальнейшего рассмотрения можно смело исключить, т. к. принцип их дей- ствия не обеспечивает выполнения ни одного требования на удовлетвори- тельном уровне.

Общим принципом действия микрофонов различных типов является то, что мембрана (диафрагма) микрофона воспринимает и передает звуковые коле- бания элементу, преобразующему их в электрические колебания.

Принцип действия электродинамических микрофонов заключается в том, что

колебания звукового давления вынуждают двигаться диафрагму и связанную с ней катушку индуктивности (в катушечных микрофонах) или ленту (в лен- точных микрофонах). Движение этих элементов в магнитном поле постоян- ного магнита порождает на концах катушки или ленты электродвижущую си- лу, изменение которой и несет информацию. Активное сопротивление катушки в различных моделях обычно находится в пределах 20—600 Ом.

Для компенсации электромагнитных помех (фона переменного тока) в ка-

тушечных микрофонах последовательно со звуковой катушкой обычно включают антифонную катушку, наматываемую, как правило, на магнитную систему. Катушки включают таким образом, что наводимые на них фоновые напряжения, возбуждаемые в обеих катушках, взаимно компенсируются.

В ленточном преобразователе лента, в отличие от катушки, имеет чрезвы- чайно малое электрическое сопротивление (порядка 0,1—0,3 Ом), а при дав- лении 1 Па напряжение сигнала на ее выходе составляет всего 20—30 мкВ, соизмеримое с напряжением электростатических помех в микрофонных ка- белях. Поэтому напряжение, создаваемое лентой, предварительно увеличи- вают с помощью надежно экранированного повышающего трансформатора, помещаемого в корпус микрофона.

Звукооператоры отмечают особенную естественность, мягкость, прозрач- ность передачи ленточными микрофонами тембра многих музыкальных ин- струментов. Это объясняется чрезвычайно малой массой подвижного эле- мента — ленты.

Конденсаторным микрофонам необходим внешний источник питания. Же-

стко натянутая мембрана под действием изменяющегося звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Эти два элемента составляют конденсатор, являясь его обкладками. При ко- лебаниях мембраны емкость конденсатора изменяется с частотой воздейст- вующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток, пропорциональный давлению звукового сигнала.

Неотъемлемой частью любого конденсаторного микрофона является узел, согласующий по величине сопротивления преобразователь микрофона с по- следующим усилительным устройством. Это электрическое звено конденса- торного микрофона может быть высокочастотным и низкочастотным.

232 Глава 7

При высокочастотном типе преобразования капсюль конденсаторного мик- рофона подключен к цепи контура генератора высокой частоты (порядка нескольких мегагерц). Сначала производится частотная модуляция высоко- частотного сигнала, а после демодуляции с помощью частотного детектора образуется сигнал звуковой частоты. Такое включение капсюля не требует поляризующего напряжения, для него характерен низкий уровень собствен- ных шумов микрофона. Однако высокочастотная схема не нашла широкого применения в микрофонах, в основном, из-за сложности стабилизации час- тоты. Большинство современных моделей конденсаторных микрофонов от- носится к конденсаторным микрофонам с низкочастотным звеном. В них

преобразование звукового давления в электрический сигнал происходит при внешней или внутренней (электретной) поляризации.

Электретные микрофоны по принципу действия являются теми же конденса- торными, однако эффективность преобразования сигнала в них выше, т. к.

напряжение на обкладках конденсатора обеспечивается не только внешним источником, но и электрическим зарядом мембраны или неподвижного элек- трода. Материал этих элементов обладает электретным свойством — способ- ностью сохранять заряд длительное время.

Конденсаторные микрофоны, обладающие широким частотным и динами- ческим диапазоном, применяют, как правило, в студийных условиях. Часто такие микрофоны разрабатываются с переключаемой характеристикой на- правленности (например, МС 51 Nevaton или МС 416 Nevaton, http://www.nevaton.freeservers.com/home.htm). Студийные конденсаторные микрофоны в 5—10 раз чувствительнее, чем динамические, и практически не имеют слышимых переходных искажений. Поэтому в студиях и в систе-

мах звукоусиления музыки в качестве универсальных инструментальных микрофонов все чаще применяют небольшие кардиоидные конденсаторные микрофоны, такие как КМ84, КМ184 (Neumann), С460В (AKG). Недостатки конденсаторных микрофонов — им необходим источник постоянного на- пряжения (обычно это сетевой блок питания), они плохо переносят влаж- ность и резкую перемену температуры (поэтому редко применяются на от- крытом воздухе и в переносных установках).

Рассмотрим основные характеристики и параметры микрофонов, опреде- ляющие их качество.

r Чувствительность — отношение напряжения U на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению р, выраженное в милли- вольтах на паскаль (мВ/Па): Е = U/p.

r Динамический диапазон — разность между уровнями предельного звуко- вого давления и собственных шумов.

Запись звука от внешних источников, редактирование звуковых файлов 233

r Номинальный диапазон частот — тот диапазон частот, в котором микро-

фон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры. В профессиональных студийных целях обычно стремятся ис- пользовать микрофоны нулевой группы сложности высшей категории ка- чества, для которых нормируется диапазон частот 20—20 000 Гц. Микро-

фоны первой группы сложности должны иметь номинальный диапазон частот не менее 31,5—18 000 Гц, второй группы — не менее 50—15 000 Гц.

r Частотная характеристика (ЧХ) микрофона. Неравномерность частотной характеристики определяется как разность между максимальным и ми- нимальным уровнями чувствительности микрофона в номинальном диа- пазоне частот и выражается в децибелах: N = Nмакс — Nмин.

r Характеристика направленности — зависимость чувствительности мик- рофона от угла между его осью и направлением на источник звука.

r Модуль полного электрического сопротивления (называемого также вы- ходным, или внутренним сопротивлением), величина которого нормирует- ся на частоте 1 кГц. Выходное сопротивление микрофона должно соответ- ствовать входному сопротивлению аппаратуры, к которой он подключен.

Важным параметром микрофона также является уровень его собственных шумов. Ясно, что хороший микрофон должен быть малошумящим.

На рис. 7.1 в качестве примера представлено семейство конденсаторных микрофонов Nevaton. Слева направо:

r универсальный кардиоидный (см. ниже) микрофон МС 49;

r микрофон МС 51 с переключаемой характеристикой направленности с двухмембранным преобразователем среднего диаметра;

r узконаправленный микрофон МС 401;

r стереомикрофон МС 47 для записи по системе XY, представляющий со- бой два двухмембранных преобразователя с углом разворота от 0° до 90°, расположенные в общем корпусе;

r стереомикрофон МС 404 на одном двухмембранном преобразователе большого диаметра.

На переднем плане расположен микрофон граничного слоя, имеющий не- обычную плоскую форму. Если установить (вернее, положить) его на стол, то он будет равномерно воспринимать звук с верхней полусферы. При одно-

временной записи в студии голосов нескольких человек такой микрофон заменяет соответствующее количество петличных микрофонов.

"хуже" или "лучше". Не для всех параметров справедливо утверждение: "Чем выше — тем лучше".

234 Глава 7

Рис. 7.1. Семейство конденсаторных микрофонов Nevaton

Например, микрофон с высокой чувствительностью хорош в подслушиваю- щем устройстве для записи звука с большого расстояния. Но тот же микро- фон малопригоден для солиста, поющего в сопровождении группы, т. к. будет воспринимать не только голос певца, но и искаженные при распростране- нии звуки музыкальных инструментов, шум зала. С другой стороны, по- скольку в любой системе преобразования и усиления сигнала всегда присут- ствуют собственные шумы, а микрофон является начальным звеном такой системы, уровень создаваемого им полезного сигнала определяет соотноше- ние "сигнал/собственный шум" всей системы. Поэтому снижение чувстви- тельности микрофона нежелательно.

Для правильной передачи звучания басовых музыкальных инструментов не обязательно использовать микрофон с высокой верхней границей рабочего диапазона частот. Хотя, чем шире рабочий диапазон частот микрофона (чем меньше нижняя и больше верхняя граничные частоты), тем более он уни- версален.

Одним из важнейших показателей при выборе микрофона является характе- ристика его пространственной направленности. Графически ее изображают в полярных координатах в виде диаграммы направленности в горизонталь- ной плоскости.

Запись звука от внешних источников, редактирование звуковых файлов 235

По виду характеристики направленности микрофоны делят на три основных типа:

rненаправленные;

rдвусторонне направленные;

rодносторонне направленные.

В первом приближении считается, что ненаправленные микрофоны одина- ково воспринимают звук с любого направления. Рабочей областью нена- правленного микрофона является сфера, а его диаграмма направленности представляет собой окружность, как это показано на рис. 7.2, а.

Двусторонне направленные микрофоны обладают одинаковой чувствитель- ностью как с фронтальной, так и с тыльной сторон. Диаграмма направлен- ности напоминает восьмерку (рис. 7.2, б).

Односторонне направленные микрофоны чувствительны только к звуковым волнам, приходящим с фронтального направления. Их диаграмма направ- ленности представляет собой кривую, похожую на кардиоиду и действи- тельно напоминающую сердечко (рис. 7.2, в). Кроме просто направленных микрофонов, есть и остронаправленные. На рис. 7.2, г показана диаграмма направленности такого микрофона, описываемая кривой, которая называет- ся суперкардиоидой.

Заметим, что представленные на рисунках диаграммы направленности идеа- лизированы. Важно понимать, что реальные характеристики направленно- сти близки к этим идеализациям только в пределах узкого диапазона частот.

телесный угол, в пределах которого ненаправленный микрофон восприни- мает звуковые волны.

На рис. 7.2 кроме идеализированных диаграмм направленности, представле- ны реальные рабочие области соответствующих микрофонов в рабочем диа- пазоне частот.

Рис. 7.2. Виды характеристик направленности микрофонов

236 Глава 7

Пренебрежение подобными реалиями может привести к грубым ошибкам. Например, если производить запись группы вокалистов одним ненаправ- ленным микрофоном, то исполнители с более высокими голосами должны размещаться так, чтобы микрофон был нацелен на них фронтальной сторо- ной. В противном случае нарушится соотношение громкостей, а отдельные голоса будут подвержены амплитудно-частотным искажениям.

Изделия фирм, уважающих себя и покупателей, снабжены паспортами, где есть графики диаграмм направленности для нескольких частот (примерный вид диаграммы показан на рис. 7.3).

Рис. 7.3. Пример диаграммы направленности микрофона

Микрофоны с односторонней направленностью используются, когда испол- нители расположены в пределах широкого угла (при записи несколькими микрофонами) для четкого разделения отдельных групп музыкальных инст- рументов, а также в тех случаях, когда необходимо уменьшить влияние по- сторонних шумов или снизить в записываемом сигнале величину ревербера- ционной составляющей.

Микрофон с двусторонней направленностью применяют при записи дуэта, диалога, певца и аккомпаниатора, при записи малых музыкальных составов,

а также когда необходимо отстроиться от направленных источников шума или сильных отражений от потолка и пола. При этом микрофон ориенти- руют зоной минимальной чувствительности к источникам шума или отра- жающим поверхностям.

Запись звука от внешних источников, редактирование звуковых файлов 237

Микрофон с характеристикой направленности типа "восьмерка" также при- меняют в случаях, когда хотят специально подчеркнуть низкие частоты го- лоса солиста или отдельного музыкального инструмента, располагая микро- фон в непосредственной близости от исполнителя.

Ненаправленные микрофоны используют для передачи общей акустической обстановки помещения при записи несколькими микрофонами, а также при записи речи, пения, музыки в сильно заглушенных помещениях.

Наряду с диаграммой направленности, не менее важной характеристикой микрофона является его частотная характеристика (ЧХ). Принципиальным

требованием к частотной характеристике универсального микрофона является ее равномерность. Чем ближе ЧХ микрофона к прямой горизонтальной ли- нии, тем правильнее он передает тембр голоса певца или инструмента. При использовании микрофона в системе звукоусиления концертного зала нерав- номерность ЧХ микрофона является одной из причин возникновения эффек- та, неприятного для публики, — самовозбуждения акустической системы.

Небольшую неравномерность ЧХ можно до некоторой степени скорректи- ровать эквалайзерами, имеющимися в составе FL Studio.

7.1.2. Рекомендации по применению микрофонов

При выборе микрофонов следует учитывать как всю совокупность их техни- ческих характеристик, так и условия записи, поэтому конкретные рекомен- дации дать довольно трудно. Однако общие правила выбора микрофонов все же есть.

Односторонне направленный микрофон с частотной характеристикой типа "кардиоида" рекомендуется применять при записи в помещении с большим количеством звуковых отражений. Применяют его и в том случае, когда в помещение, где проводят запись, проникают посторонние шумы. Микро- фон следует устанавливать тыльной стороной к источнику звуковых помех. Такой микрофон используется при широком фронте размещения исполни- телей. Этот микрофон применяют при маловероятной в любительских усло- виях многомикрофонной записи для четкого разделения групп исполнителей, а также в том случае, когда исполнитель находится близко к микрофону, чтобы снизить низкочастотные искажения, присущие ненаправленному и двусторонне направленному микрофонам.

Двусторонне направленный микрофон с диаграммой типа "восьмерка" сле- дует применять при записи в заглушенном помещении, когда нужно увели- чить уровень переотраженных сигналов, а также при записи звучания от- дельных музыкальных инструментов и голосов певцов, когда специально

238 Глава 7

хотят выделить низкие частоты при близком к микрофону размещении ис- полнителей. Используют такой микрофон и в том случае, когда необходимо отстроиться от направленных источников шума. Для этого микрофон ори- ентируют зоной нулевой чувствительности к источнику шума. Двусторонне направленный микрофон, сориентированный в горизонтальном направле- нии, оказывается полезным для ослабления звуковых волн, отраженных от пола, потолка и двух боковых стен помещения.

Наиболее удобны в работе микрофоны, снабженные переключателем характери- стики направленности, например конденсаторный микрофон МС 416 Nevaton.

Здесь, пожалуй, уместно будет сказать о том, что графиками всевозможных характеристик полностью оценить качество микрофона невозможно. Какая разница, сколько в пище витаминов, если она невкусная? Так и микрофон может иметь близкие к идеальным параметры и при этом "не звучать". Окон- чательное суждение о том, в каких ситуациях больше подходит тот или иной микрофон, может высказать только группа независимых экспертов. Экспертиза — дело тонкое. Не понять, наука это или искусство. Вряд ли случайно качество звучания микрофона эксперт описывает почти поэтическими, образными вы- ражениями ("...звучание микрофона должно быть: незамутненным, неразма- занным, теплым, наполненным, объемным, неприплюснутым, ненасуплен- ным, незажатым, недушным, неспертым, полетным..."). Например, по мнению специалистов, микрофон МК 416 Nevaton предпочтительнее при записи всех голосов мужского вокала (звук получается теплым и наполненным) и среднего сопрано женского вокала (звук получается естественным и ровным).

В помещениях с жесткими параллельными ограничивающими поверхностя- ми (в полупустых комнатах с необработанными в акустическом отношении стенами) могут возникнуть так называемые стояние волны. Стоячие волны представляют собой звуковые колебания в объемном резонаторе, в роли ко- торого выступает помещение, где они долго затухают. Частота стоячей вол- ны зависит от размеров помещения. Собственные акустические колебания возникают на частотах, при которых какое-либо из трех измерений поме- щения (длина, ширина или высота) оказывается кратным половине длины волны. В прямоугольном помещении может одновременно существовать множество стоячих волн кратных частот (мод колебаний). Скорость распро- странения звука равняется примерно 330 м/с, поэтому вдоль стены помеще- ния длиной или высотой 3 м возникнут собственные акустические колеба- ния с частотами 55, 110, 165 Гц. Наибольшая интенсивность — у самых низкочастотных мод. По мере увеличения частот собственных колебаний их амплитуды уменьшаются. Поэтому в помещении, имеющем большие разме- ры по высоте, ширине и длине, стоячие волны проявляют себя слабее, ведь частоты самых интенсивных мод оказываются меньше нижней границы час-

Запись звука от внешних источников, редактирование звуковых файлов 239

ственных резонансных частот оказываются различными, поэтому тембр од- ного и того же источника звука зависит от расположения микрофона. Резо-

нансные свойства помещения и неравномерность частотной характеристики микрофона проявляются особенно тогда, когда источник звука формирует широкополосный сигнал, способный возбудить колебания практически на любых резонансных частотах. Это характерно при записи звучания некото- рых ударных инструментов, а при записи речи и пения могут неестественно выделиться свистящие и шипящие согласные С, X, Т, Ц, Щ.

Ясно, что комната, где проводится запись, должна быть большой. И еще желательно, чтобы ее длина, ширина и высота заметно отличались друг от друга, причем лучше не в целое число раз. Наиболее неблагоприятные усло- вия создаются в кубических помещениях, где при записи звук может сильно искажаться.

Естественным способом борьбы с резонансами является звукопоглощение.

Полное поглощение звука дает, например, открытое окно, которое просто пропускает звуковую волну без отражений. Жаль, что оно же без ослабления пропускает в помещение и весь уличный шум.

Голые стены, пол и потолок хотя бы частично поглощают звуковую энергию, поэтому даже гулкая комната не может накапливать ее до бесконечности. Ведь строительные материалы обладают определенной способностью к поглоще- нию. Бетон, например, на частоте 500 Гц поглощает около 1% звуковой энергии, оштукатуренные стены — 2%, линолеум — 3%, а паркетный пол — 7%. Конечно, этого мало. А вот мягкий ковер на полу гасит звук на 20—40%.

Иногда достаточно повысить степень поглощения звука в помещении — на- пример, постелить ковер на пол, повесить тяжелые портьеры на окно, по- ставить незастекленный книжный шкаф. Прекрасным поглотителем звука является мягкая мебель (диван, кресла). Наиболее эффективны поглотители, размещенные в углах и на стыках стен комнаты.

За счет многократных отражений от стен, потолка, пола помещения и раз- личных предметов звук затухает не сразу, а лишь через некоторое время. Реверберация определяется размерами помещения и отражающей способно- стью поверхностей (стен, пола). Считается, что в помещении с хорошей акустикой время реверберации должно быть небольшим. Для комнат боль- шинства современных квартир (объем 50—100 м3) характерно время ревер- берации приблизительно 0,1—0,3 с.

Все усилия, направленные на повышение качества записи, могут оказаться напрасными, если не соблюдать очевидные правила. Одна из распростра- ненных ошибок — ручное использование микрофона, оправданное только при записи голоса исполнителя, находящегося в движении. Этот прием тре- бует большого опыта. Наблюдая по телевизору за певцами, жонглирующими микрофоном, не забывайте, что обычно вы слышите не живое исполнение,

240 Глава 7

а фонограмму. Большинство исполнителей, взявших в руки микрофон, не умеет правильно им пользоваться. Наиболее частыми ошибками являются: использование микрофона на слишком близком расстоянии, излишне рез- кие размахивания им и движения пальцев, держащих микрофон. В крайнем случае, с этим можно смириться при однократном "живом" исполнении, но никак не во время сеанса записи.

Микрофон следует надежно закрепить с помощью эластичного материала на стойке с "журавлем", ножки которой нужно оборудовать амортизаторами, предотвращающими влияние на микрофон помех (ударов, вибрации) от стен и пола помещения. Сигнальный кабель должен быть экранированным, со- единения — надежными, а рядом с кабелем не следует располагать источни- ки мощных помех.

7.1.3. Подключение микрофона к компьютеру

У большинства звуковых карт имеется специальный разъем для подключения микрофона. Если подключить микрофон в этот разъем, получить высококаче- ственную запись не удастся. Все дело в слишком сильном шуме микрофон- ного входа. Внутри корпуса компьютера чрезвычайно высока интенсивность электромагнитных излучений, вызванных протеканием высокочастотных то- ков по бесчисленным электрическим цепям. Эти хаотические излучения на- водятся на вход чувствительного микрофонного усилителя, встроенного в зву- ковую карту. К счастью, кроме микрофонного входа у звуковых карт есть линейный вход. Он характеризуется меньшей чувствительностью, значит, в меньшей степени подвержен воздействию шумовых наводок. Чудес не быва- ет, шумовое напряжение на этом входе такое же, как и на микрофонном, но предполагается, что уровень полезного сигнала, поступающего на линейный вход, значительно превышает уровень сигнала с выхода микрофона. Следова- тельно, отношение сигнал/шум на линейном входе будет больше. Поэтому

для снижения уровня шума разумнее использовать внешний малошумящий микрофонный усилитель. Его задача — усилить сигнал, поступающий с мик- рофона, до уровня, достаточного для линейного входа. Такие усилители могут выполняться в виде отдельного устройства или входить в состав аппа- ратных микшеров. В микрофонном усилителе должен быть предусмотрен источник фантомного питания, необходимый для работы конденсаторного микрофона. Сигнал с линейного выхода микрофонного усилителя следует по- дать посредством кабеля на линейный вход звуковой карты.

Кстати, у профессиональных звуковых карт, не имеющих выносного моду- ля, микрофонный вход просто отсутствует. Какой смысл размешать на зву- ковой карте, предназначенной для высококачественной звукозаписи, шум- ный микрофонный вход?