21. Назначение и принцип работы градиентного микрофона

Градиентные микрофоны основаны на операции вычитания по направлению прихода сигнала. Это ставит их априори в невыгодное положение по пороговой чувствительности, поскольку каждое вычитание ослабляет сигнал, но статистически суммирует внутренние помехи. В то же время сама по себе операция вычитания позволяет конструировать направленные системы малых размеров. Простейшим градиентным направленным микрофоном является микрофон, реализующий градиент первого порядка (рис. 4). 

Рис. 4 Простейший градиентный микрофон.

Он представляет собой два достаточно миниатюрных и близкорасположенных высокочувствительных микрофона М1 и М2, выходные сигналы которых электрически (или акустически) вычитаются друг из друга, реализуя в конечных разностях первую производную звукового поля по оси микрофона и формируя диаграмму вида cos Q, где Q - угол прихода звука. Тем самым обеспечивается относительное ослабление акустических полей с боковых направлений (О - 90°). Градиентными микрофонами высоких порядков называют системы, реализующие пространственные производные 2-го, З-го и более старших порядков. 

Градиентный микрофон Audio-Technica AT897 предназначена для полевого захвата звука при производстве кино, теле/видеопродукции, профессиональной записи, съемках дикой природы и при трансляциях.

22. Основные характеристики направленных микрофонов

Направленные микрофоны предназначены прежде всего для акустического контроля источников звуков на открытом воздухе. В таких ситуациях решающим фактором оказывается удаленность источника звука от направленного микрофона, что приводит к значительному ослаблению уровня контролируемого звукового поля (кроме того, при большой дистанции становится заметным ослабление звука из-за разрушения пространственной когерентности поля вследствие наличия естественных рассеивателей энергии, например средне и крупномасштабных турбулентностей атмосферы,

создающих помехи при ветре).

Так, на дистанции 100 м давление звука ослабляется на величину не менее 40 дБ (по сравнению с дистанцией 1 м), и тогда степень громкости обычного разговора в 60 дБ окажется в точке приема не более 20 дБ. Такое давление существенно меньше не только уровня реальных внешних акустических помех, но и пороговой акустической чувствительности обычных микрофонов.

В отличие от обычных, направленные микрофоны должны иметь:

• Высокую пороговую акустическую чувствительность, чтобы ослабленный звуковой сигнал превышал уровень собственных (в основном тепловых) шумов приемника. Даже при отсутствии внешних акустических помех это является необходимым условием контроля звука на значительном расстоянии от источника.

Существует четыре вида направленных микрофонов:

• параболические;

• плоские акустические фазированные решетки;

• трубчатые, или микрофоны "бегущей" волны;

• градиентные.

Параболический микрофон состоит из отражателя звука параболической формы, в фокусе которого расположен обычный (ненаправленный) микрофон. Отражатель изготавливается как из оптически непрозрачного, так и прозрачного материала.

Величина внешнего диаметра параболического зеркала может находиться в пределах от 200 до 500 мм. Принцип работы этого микрофона поясняется на рис. 1.39.

Плоские фазированные решетки обеспечивают одновременный прием звукового поля в дискретных точках некоторой плоскости, перпендикулярной к направлению на источник звука (рис. 1.40).

Трубчатый микрофон представляет собой звуковод в форме жесткой полой трубки диаметром 10–30 мм со специальными щелевыми отверстиями, размещенными рядами вдоль оси звуковода, с круговой геометрией расположения для каждого из рядов. При приеме звуковой волны с осевого направления будет происходить сложение в фазе сигналов, проникающих в звуковод через все щелевые отверстия, в силу равенства скоростей осевого распространения звука вне трубки и внутри нее. Когда же звук приходит под некоторым углом к оси микрофона, то это ведет к неравенству длин путей распространения звуковых волн и фазовому рассогласованию, в результате чего снижается чувствительность приема. Обычно длина трубчатого микрофона находится в пределах от 15–230 мм до 1 м. Чем больше его длина, тем сильнее подавляются помехи с боковых и тыльного направлений.

М онокуляр с направленным микрофоном «CУПЕР УХО-100» обеспечивает 8 кратное увеличение [53]. Параболический отражатель способствует созданию узкой диаграммы направленности микрофона. Имеется возможность аудиозаписи на встроенный диктофон в течение 12 сек. Дальность действия микрофона до 100 м. Питание 9 В от батареи типа «Крона». Наушники входят в комплект поставки.

Н аправленный микрофон «Yukon» – это высококачественный профессиональный прибор для прослушивания и записи звуковых сигналов от удаленных объектов. Микрофон имеет штативное гнездо 1/4 дм, кото-рое позволяет установить его на стандартный

штатив.