ЗВУК
Звук в кино играет ключевую роль: человеческий голос, музыка, звуковые эффекты создают атмосферу, передают эмоции и дополняют визуальный ряд, делая историю живой и убедительной.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Что такое звук?
Звук возникает, когда объект начинает вибрировать и создаёт волну давления. Эта волна заставляет колебаться частицы окружающей среды — воздуха, воды или твёрдого тела. Вибрирующие частицы передают движение соседним, и таким образом звук распространяется через среду. Человеческое ухо улавливает звуковые волны, когда вибрации частиц воздуха заставляют вибрировать маленькие структуры внутри уха.

Человек слышит звуки в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 000 Гц.
Звуки ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 000 Гц — ультразвуком.
Распространение звуковых волн

Звуковые волны во многом похожи на световые: они исходят из источника и могут распространяться или рассеиваться разными способами. Однако, в отличие от света, звук может распространяться только через какую-либо среду — например, воздух, воду или твёрдые материалы. При этом плотность среды влияет на скорость и качество передачи звука.

Быстрее всего звук распространяется в твёрдых телах, поскольку их молекулы плотно упакованы. Это позволяет звуковым волнам быстро передавать колебания от одной молекулы к другой.
Например, в воде звук распространяется в четыре раза быстрее, чем в воздухе. Скорость звуковых волн в воздухе может дополнительно снижаться сильным ветром, который рассеивает энергию звуковой волны.
Среда также влияет на громкость и дальность звука: в более плотных средах звук может проходить дальше и быть громче, а в менее плотных — слабее и быстрее затухать.
Сжатие и разрежение
Звуковые волны состоят из чередующихся участков сжатия и разрежения. Сжатие — это когда молекулы среды находятся близко друг к другу, а разрежение — когда они расположены дальше. При распространении звука его энергия заставляет молекулы двигаться, создавая эти чередующиеся участки.
Молекулы не перемещаются вместе со звуковой волной, они колеблются вокруг своих мест, получая энергию, смещаясь, передают её соседним молекулам и возвращаются в исходное положение. Так энергия звука передаётся дальше.

Во время сжатия давление в среде становится выше, а во время разрежения — ниже. Разные звуки создают разные последовательности изменений давления, что позволяет нам их различать.

Длина звуковой волны включает один участок сжатия и один участок разрежения.
Звуковые волны теряют энергию при прохождении через среду, поэтому мы не слышим разговоры людей на большом расстоянии, но хорошо слышим шёпот рядом.
Свойства звука
Частота (высота тона)
Это качество, которое позволяет нам различать звуки как «высокие» или «низкие». Это связано с частотой колебаний звуковой волны: высокие звуки вызывают быстрые колебания молекул воздуха, а низкие — медленные. Высоту звука можно измерить, если звук достаточно чистый и устойчивый, чтобы отличить его от шума. Однако восприятие высоты звука зависит от слушателя, поэтому это не совсем объективное физическое свойство. Частота измеряется в Герцах (Гц).

Амплитуда (динамика)
Амплитуда звуковой волны определяет громкость звука. В музыке громкость называют динамикой. В физике амплитуду измеряют в децибелах (дБ). Чем выше амплитуда, тем громче звук, и наоборот. Интересно, что люди воспринимают очень низкие и очень высокие частоты как более мягкие, даже если амплитуда у них такая же, как у звуков средней частоты.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
звуковой волны — это график, показывающий зависимость амплитуды звука от его частоты в определённом диапазоне. АЧХ отражает тональный баланс и показывает, какие частоты (низкие, средние, высокие) система воспроизводит громче, а какие — тише. Идеальная АЧХ — это прямая линия, показывающая равномерное звучание на всех частотах, но на практике кривая всегда имеет искажения, что влияет на восприятие звука человеком.
Тембр (цвет звука)
Тембр — это «окраска» или «цвет» звука. То, что позволяет отличать один инструмент от другого, даже если они играют одну и ту же ноту. Например, звук пианино отличается от звука гитары именно тембром. Тембр зависит от формы звуковой волны.
Длительность (продолжительность звука)

Длительность — это время, в течение которого звучит звук или нота. Звуки могут быть короткими или длинными, и это влияет на ритм и темп музыки.

Акустика
Акустика — это наука о звуке: о том, как он возникает, распространяется и воспринимается. Она изучает звуковые волны, их свойства и взаимодействие с разными материалами и средами — воздухом, водой, твердыми телами.

Нас в свою очередь интересует, как эти явления влияют на качество слышимости речи и музыки.

Отражение – это явление, при котором звуковая волна отскакивает от препятствия, меняя направление распространения, но сохраняя свою частоту. Основной закон отражения гласит, что угол падения равен углу отражения. Наиболее известным примером отражения звука является эхо.

С отражениями в звукозаписи борются, используя поглощение и диффузию (рассеивание) звука с помощью специальных акустических материалов и грамотного расположения оборудования.

Поглощение звука – это переход энергии звуковой волны в другие виды энергии, например, в тепло, что приводит к уменьшению интенсивности звука.

Диффузия звука – это рассеяние звуковых волн, равномерное распределение звуковой энергии в пространстве, которое улучшает акустику помещения, устраняя эхо и резонансы.

Для поглощения применяют волокнистые материалы и мягкую мебель, а для рассеивания — формы, которые дробят звуковую волну, например, диффузоры. Также можно избегать вредных отражений, меняя положение микрофонов или источника звука.

Преломление звука — это изменение направления распространения звуковой волны при переходе из одной среды в другую, например из воды в воздух или из тёплого воздуха в холодный. Оно происходит из-за разной скорости звука в различных средах. При этом, как и свет, звук меняет свою траекторию, а также длину волны и амплитуду.
Резонанс — это явление, при котором амплитуда колебаний объекта (резонатора) резко возрастает под действием внешней звуковой волны, частота которой совпадает с его собственной частотой колебаний.

Корпуса музыкальных инструментов действуют как резонаторы, усиливая звук и придавая ему характерный тембр. Полости гортани, рта и носа работают как резонаторы, усиливая определённые частоты звука, что придаёт голосу его уникальный тембр.

Также, например, если поднести микрофон к динамику, одна из частот звука может усилиться до такой степени, что возникнет громкий гул — это тоже резонансное явление.
Дифракция звука — это явление огибания звуковыми волнами препятствий или проникновения их через отверстия, размеры которых соизмеримы с длиной звуковой волны или меньше её. Это обусловлено волновой природой звука.

Интерференция — это явление, при котором две или более звуковые волны, взаимодействуя в пространстве, создают результирующую волну, в разных точках которой наблюдается либо усиление (конструктивная интерференция), либо ослабление (деструктивная интерференция) амплитуды звука.

Иначе говоря, когда звуковые волны от двух источников накладываются, их амплитуды суммируются. Если это конструктивная интерференция, то пики (максимумы) одной волны совпадают с пиками другой, их амплитуды складываются, и звук становится громче. А если интерференция деструктивная, то пики одной волны совпадают с провалами (минимумами) другой, и они могут взаимно погасить друг друга, что приводит к ослаблению или полному исчезновению звука.

Например, принцип деструктивной интерференции используют в наушниках с шумоподавлением, где генерируется волна, противоположная по фазе входящему шуму, чтобы его погасить.
Стоячая волна — это особый вид волны, которая не перемещается в пространстве, а «стоит на месте». Она образуется, когда две волны одинаковой частоты и амплитуды движутся навстречу друг другу и накладываются (интерферируют).
Если натянуть струну и зажать её с двух концов, а затем заставить вибрировать, на струне образуются стоячие волны. Это является основой звука музыкальных инструментов.

В помещениях стоячие волны могут создавать проблемы с акустикой — например, усиливать или глушить определённые частоты, вызывая искажения звука. Во избежание таких проблем необходимо правильно проектировать акустические системы и помещения.

Стоячая волна

передача звука
ПО КАБЕЛЮ

По способу передачи сигнала можно выделить цифровые и аналоговые кабели.

Цифровые кабели передают двоичный код (нули и единицы, а если точнее, то наличие и отсутствие напряжения), который затем преобразуется в звук цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), а аналоговые передают непрерывный ток, отражающий форму звуковой волны.


Аналоговый кабель, в свою очередь, может быть балансным или небалансным.

Балансный кабель передаёт сигнал по двум жилам в противофазе. То есть один и тот же сигнал разделяется и копируется в два провода, при этом в одном из них сигнал идёт в перевёрнутой фазе. Когда сигнал достигает конца кабеля, фаза одного из проводов снова инвертируется, и сигналы соединяются в одной фазе, поступая на оборудование. Благодаря такой схеме результирующий сигнал оказывается в одной фазе, а шумы обоих проводов находятся в противофазе и полностью гасят друг друга, что приводит к исчезновению шума. Этот способ обеспечивает высокую устойчивость к внешним помехам.
Балансные кабели позволяют организовывать длинные пролёты с минимальным уровнем наводок.
Небалансный кабель передаёт сигнал по одному проводу и использует второй как «землю». Он передаёт только одну копию сигнала. Из-за отсутствия второй копии такой кабель легко подвержен наводкам. Обычно длина таких кабелей не превышает 6 метров; ими соединяют примочку, гитару и гитарный усилитель.
Аналоговые кабели и разъемы
Все товары
Jack
  • Jack (6,35 мм / 1/4 дюйма)
Предназначен для профессионального оборудования (подключение гитар, синтезаторов, микшеров, студийных мониторов, микрофонов, рекордеров)

  • Mini Jack (3,5 мм / 1/8 дюйма)
Чаще используется в быту (подключение наушников, аудиовыход в ноутбуках, смартфонах)

  • Micro Jack(2,5 мм)
Применяется в портативной и специфической технике (гарнитуры, рации, некоторые видеокамеры и старые телефоны)
Все товары
БЕСПРОВОДНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ
Основы беспроводной передачи сигнала с помощью радиоволн мы уже рассмотрели в курсе по Мониторингу. Здесь мы остановимся на конкретных устройствах: возможных видах и конфигурациях радиосистем, представленных у нас.
Все товары
ПОМЕХИ
Довольно распространённая проблема при передаче или записи звука — случайное или искусственное искажение полезного сигнала, мешающее его передаче или восприятию.
Причины возникновения могут быть разными:
  • внешние источники (например, шум от другого электрооборудования или природные явления, которые могут создавать радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния и вызывающие помехи в эфире);
  • наводки от других устройств (возникают, когда электромагнитное поле одного устройства или кабеля индуцирует помеху в другом устройстве или кабеле — например, сигнальные кабели, проложенные вблизи силовых);
  • внутренние источники (низкое качество или повреждение кабелей и разъёмов, что нарушает передачу сигнала и может вызывать потрескивания и другие шумы);
  • неправильные настройки устройств (настройки энергосбережения, драйверов или уровней звука в операционной системе могут быть причиной шумов).

Как бороться с шумами и помехами:
  • используйте качественные, неповреждённые кабели и проверяйте надёжность соединений в разъёмах;
  • правильно прокладывайте кабели: держите сигнальные кабели подальше от силовых проводов, а если пересечение неизбежно — располагайте их под углом 90 градусов;
  • проверяйте настройки устройств.
ЗАпись звука
ИСТОРИЯ
История звукозаписи началась в середине XIX века с фоноавтографа (1857 г.), изобретенного Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем. Конструкция фоноавтографа была вдохновлена устройством человеческого уха – акустический конус улавливал звук и передавал колебания на мембрану с иглой. Игла, вибрируя, прочерчивала отметки на стеклянном цилиндре, покрытом слоем бумаги с копотью. У фоноавтографа был один нюанс – он мог записывать звук, но при этом отсутствовала возможность воспроизведения. Поэтому следующей вехой в развитии звукозаписи стал фонограф Томаса Эдисона(1878г .). Идея была очень похожей на фоноавтограф, только вместо закопченной бумаги Эдисон использовал цилиндр с фольгой, а затем со слоем воска. Так записи получались гораздо качественнее и долговечнее.
Параллельно с Эдисоном, другой американский изобретатель Эмиль Берлинер также развивал идею фоноавтографа, и в 1887 году предложил использовать вместо цилиндра носители в форме плоского диска. Свое изобретение он назвал граммофоном. Первые пластинки изготавливались из эбонита, а затем из шеллака. У граммофона были неоспоримые преимущества перед фонографом – благодаря поперечной записи удалось уменьшить количество шумов в записи в десятки раз, а громкость возросла примерно на 24 дБ (почти в 16 раз!). Но самым главным преимуществом была тиражируемость. После записи создавалась металлическая матрица, с которой можно было напечатать до 500 пластинок. К началу 1900-х годов граммофоны практически полностью вытеснили с рынка фонографы.
Как мы понимаем, и первым записывающим устройством был граммофон. Не было никаких микрофонов и усилителей – звуковые волны улавливались конусом, далее передавались на иглу, которая записывала сигнал на восковую пластину. Процесс механической записи и воспроизведения претерпел множество изменений. Так мы пришли к привычным для нас виниловым пластинкам и проигрывателям для них, которые обепечивают высокое качество звука и являются предметами коллекционирования.
Следующим шагом в звукозаписи стало появление кассет, использующих в качестве носителя информации магнитную ленту, которая на долгие годы стала стандартом для записи и воспроизведения аудио. Попытки освоить магнитный метод звукозаписи осуществлялись еще в 1888 году, одновременно с механическими методами. Тогда О. Смит доказал, что возможно преобразовывать механические (звуковые) колебания в электромагнитные, изложив принцип магнитной записи на проволоку из стали. В 1896 году датским инженером В. Поульсеном был создан телеграфон, который производил чтение звука с проволоки. При этом запись производилась путем намагничивания проволоки, как носителя информации.
Каким бы это не казалось странным, но с тех времен способ аналоговой звукозаписи методом намагничивания не изменился: вдоль записывающей головки с постоянной скоростью проходит носитель (изначально - проволока, позднее – магнитная лента), на саму головку подается сигнал с усилителя, в результате чего носитель приобретает намагниченность, соответствующую звуковому сигналу. Далее носитель проходит вдоль воспроизводящей головки, создавая в ней слабый электросигнал, поступающий после усиления в динамик. Изначально основа ленты была бумажной, затем – полимерной. В 30-е годы наладили выпуск магнитофонной ленты, изготовленной из порошка карбонильного железа или из магнетита.
Примерно в это же время появились знакомые нам устройства, название которых стало нарицательным — «диктофоны» ( «Dictaphone» — дочернее предприятие известной компании Columbia, которое в начале XX века наладило выпуск техники, способной выполнять запись на пленочные кассеты). Именно тогда сформировался стереотип этого устройства: кассета, кнопка, запись.
Недолго заставил себя ждать и переход от аналоговой к цифровой записи звука, при котором звук кодируется в виде двоичного кода. В конце 70-х годов ХХ века стремительно развивались компьютерные технологии, в результате чего появилась новая возможность записывать хранить и считывать информацию, в том числе и звуковую, в цифровом виде.
Справедливо будет отметить, что все это невозможно было бы без русского ученого Владимира Котельникова и его знаменитой теоремы, опубликованной в 1933 году. Смысл которой, если простыми словами, заключается в том, что нет нужды записывать непрерывный звуковой сигнал, достаточно иметь “опорные точки” в необходимом количестве, чтобы по ним полностью восстановить его. На этом держится принцип цифровой записи и сжатия.
В конце 70-х годов компании SONY и PHILIPS наладили производство компакт-дисков, запись на которые осуществлялась при помощи лазера, откуда и название – «лазерный диск».

Как это работает: звук, представляет собой непрерывную волну, которую необходимо преобразовать в дискретный цифровой формат. Этот процесс, называемый дискретизацией, выполняется путем измерения уровня напряжения звуковой волны через определенные интервалы времени. Полученный цифровой код записывается на компакт-диск в виде последовательности мелких углублений (пит) и промежутков между ними (ленд). Эти структуры формируются на поликарбонатной основе диска и представляют собой биты информации. При воспроизведении компакт-диска лазерный луч направляется на дорожку с данными. Свет, отраженный от питов и лендов, имеет разную интенсивность, что позволяет фотодиоду считывать их как нули и единицы. Считанные данные преобразуются обратно в аналоговый звуковой сигнал, который затем усиливается и подается на динамики.
Принципиально с того времени практически ничего не поменялось, кроме того, что теперь мы записываем и храним информацию с устройства (например, рекордера) прямо на карту памяти, а оттуда загружаем информацию на жесткий диск или в облако.
МОНО И СТЕРЕО

Два способа записи и воспроизведения звука.


Моно (монофонический звук) использует один канал, тогда как стерео (стереофонический звук) — два независимых канала, обычно левый и правый. Это различие влияет на то, как звук воспринимается слушателем, создавая ощущение пространства и направления при стереозвуке и отсутствие такового при моно.

Звук передается через один канал. Это означает, что все источники звука сводятся в один сигнал.
Моно было первым форматом для записи музыки, и многие старые записи существуют только в моно.
В нем нет ощущения направления или глубины звука - звук кажется исходящим из одной точки. При этом моно до сих пор используется в некоторых случаях, например, для голосовой связи, подкастов или аудиокниг, где пространственное разделение не является критичным.
Звук идет в два канала: левый и правый.
Они передают разные звуковые сигналы, что позволяет создать эффект пространственного звучания.
Стерео является доминирующим форматом для музыки, фильмов, игр и других мультимедийных материалов, где важно создать ощущение присутствия.
РЕКОРДЕРЫ
Это устройство, с помощью которого можно записать звук и преобразовать его в аудиофайл.

Как это работает: вибрации от источника звука превращаются в слабые электрические колебания, которые затем усиливаются внутренним предусилителем рекордера. Усиленный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой формат и кодируется в аудиофайл (например, в форматах MP3 или WAV). Полученный аудиофайл сохраняется на встроенную или внешнюю карту памяти.

Модели отличаются по брендам, автономности, размеру и дополнительным возможностям.
Основные критерии выбора рекордеров:
  • Количество дорожек для записи. Большинство современных рекордеров обладают несколькими разъемами XLR/TRS, а также возможностью писать звук с собственных капсюльных микрофонов.
  • Выбор формата и качества записи (стандартными являются WAV и MP3)
  • Тип поддерживаемого носителя информации (карты SD, MicroSD)
  • Возможности питания
  • Подключение к ПК (некоторые рекордеры могут работать как аудиокарты через USB-выход).
АУДИОКАРТЫ И МИКШЕРНЫЕ ПУЛЬТЫ
Аудиокарта (или звуковая карта) — это устройство, которое обрабатывает и преобразует звуковые сигналы между аналоговым и цифровым форматами, позволяя компьютеру записывать звук с микрофонов и инструментов, а также воспроизводить его через колонки или наушники.

Как это работает: звуковой сигнал (например, голос из микрофона) поступает на аналого-цифровой преобразователь аудиокарты. Там он преобразуется в цифровой код (нули и единицы), который компьютер может сохранить и обработать. Также в обратную сторону цифровой аудиосигнал с компьютера передаётся на цифро-аналоговый преобразователь аудиокарты. ЦАП преобразует цифровой код в аналоговый электрический сигнал, который затем подаётся на колонки или наушники, превращаясь в слышимые звуковые волны.

Микшерный пульт, в свою очередь, предназначен для суммирования, обработки и маршрутизации множества звуковых сигналов. Устройство получает аудиосигналы от микрофонов, музыкальных инструментов, плееров и других источников через различные входные разъёмы. Каждый входящий сигнал проходит через свой канал, а обработанные сигналы из всех каналов объединяются (суммируются) в один общий аудиосигнал. Этот микс затем направляется на мониторы, наушники или устройства записи.

Главное отличие между устройствами заключается в том, что аудиокарта фокусируется на качестве преобразования сигналов для записи, а микшер — на управлении множеством сигналов и обработке звука в реальном времени.
ТАЙМКОД
Тайм-код — это стандарт для маркировки медиафайлов (видео, звука) цифровым кодом, указывающим точное время. Он был разработан в 1960-х годах Обществом инженеров кино и телевидения (SMPTE) для синхронизации и точного редактирования материалов. Это было связано с потребностью в стандарте для точной синхронизации и редактирования видеоматериалов в эпоху развития телевидения и кинопроизводства.
Изначально эту задачу удавалось решать с помощью «хлопушки», которая служила средством визуальной и акустической синхронизации. Однако с развитием технологий появился тайм-код — более точное и автоматизированное решение. Тайм-код внедряется непосредственно в видеосигнал и звуковой сигнал, позволяя монтажной программе автоматически сопоставлять кадры и аудиозаписи по их числовому коду времени.
Как это работает?
Тайм-код представляет собой цифровые данные, которые записываются вместе с изображением и/или звуком. Он имеет формат ЧЧ:ММ:СС:КК (часы:минуты:секунды:кадры), где каждый символ указывает на конкретный момент времени в видео.

Генераторы могут быть встроены в камеры или аудиорекордеры либо быть внешними устройствами. Специальное устройство генерирует точные временные метки. Затем либо все устройства подключаются к одному основному хронометру (генератору) и синхронизируются с ним, либо синхронизация осуществляется путём «джемминга» — копирования и отправки тайм-кода всем другим устройствам. Каждое подключённое устройство получает тайм-код и использует его как инструкцию для выполнения своих функций в точно заданное время. В процессе работы операторы могут отслеживать синхронизацию и при необходимости вносить корректировки, чтобы все системы работали слаженно.
МИКРОФОНЫ
ИСТОРИЯ И УСТРОЙСТВО
Слово "микрофон" появилось в XIX веке. Придумал термин в 1827 году англичанин сэр Чарльз Уитстон
– значительная и заметная фигура в научных кругах того времени. Одним из первых он догадался о волновой природе звука, создал несколько устройств для усиления звуковых колебаний и назвал их «микрофонами» (от греч. mikros – «маленький», и phone – «звук», «голос»).
А в 1861 году немецкий учёный Иоганн Филипп Рейс представил электрический телефон, преобразовывавший звук в электросигналы. Затем эти сигналы передавались по проводу на аналогичное устройство, которое снова преобразовывало их в звук.
«Микрофонная» часть устройства Рейса работала следующим образом: поверх закрытой деревянной коробки горизонтально натягивалась пергаментная диафрагма. Спереди в корпус был врезан рупор, откуда звук поступал в коробку. Над диафрагмой располагались две латунные полоски: одна, с контактом из капельки ртути, – по центру диафрагмы, другая, с платиновым контактом, – непосредственно над первой. Когда через рупор в устройство поступали звуковые волны, пергамент вибрировал, а сопротивление между двумя контактами пропорционально изменялось. В результате электрический сигнал передавался на импровизированный "динамик".
В 1876 году Александр Белл оформил патент «Усовершенствования в телеграфии», который будет признан самым дорогостоящим в истории. Это был телефонный аппарат с жидкостным передатчиком. Ряд исследователей утверждают, что Белл фактически украл идею у Элиши Грея, но так или иначе, в патенте стоит фамилия Белла.
Жидкостный передатчик изготавливался из металлического рупорообразного резервуара, наполненного водой с небольшим количеством серной кислоты для электропроводности. Поверх рупора располагалась пергаментная мембрана, к которой крепилась металлическая игла (или стержень). Другой конец иглы был погружён в жидкость, не касаясь при этом стенок резервуара. Колебания иглы или стержня в воде вызывали изменение сопротивления раствора. Отдельно подведённый провод, едва касающийся жидкости, передавал на приёмник электрический сигнал и преобразовывался в звук.
Главными недостатками конструкции Белла были слабая передача звука при увеличении расстояния и плохая конвертация акустического сигнала в электрический. Кроме того, жидкостный микрофон был откровенно неудобен и не выгоден с коммерческой точки зрения. Стало очевидно, что для налаживания массового производства устройство требовало доработки.
Угольный микрофон
Следующей важной вехой в истории развития микрофонов стало изобретение угольного микрофона в 1877 году. Споры о том, кто конкретно первым создал угольный микрофон, не утихают по сей день. У истоков этого изобретения стояли Эмиль Берлинер и Томас Эдисон. Берлинер первый подал заявку в патентное бюро, но тем не менее Верховный суд США постановил, что изобрел микрофон всё-таки Эдисон. Параллельно с главным американским дуэтом в далёкой Англии тот же тип микрофона создал известный физик Дэвид Эдвард Хьюз. Свою конструкцию Хьюз показал раньше Берлинера и Эдисона, но не стал получать патент, “подарив его всему миру”.
Микрофон состоял из пары металлических пластинок, между которыми были помещены угольные гранулы. Всё это заключалось в герметичную капсулу. Одна пластинка – та, что потолще – крепилась неподвижно, а другая – очень тонкая – играла роль мембраны. Попадая на мембрану, звуковые волны заставляли её вибрировать и оказывать давление на угольный порошок. При этом менялась площадь контакта между зёрнышками угля, а это, в свою очередь, приводило к изменению электрического сопротивления между пластинками. На пластинки подавался постоянный ток. Изменения сопротивления приводили к электромодуляциям напряжения, зависящим от звукового давления на мембрану.

Впоследствии конструкция угольного микрофона была неоднократно доработана в том числе и русским инженером – П. М. Голубицким. Он известен своими усовершенствованиями телефонов Белла, которые использовались на железных дорогах Российской империи. Павел Михайлович активно занимался телефонизацией железных дорог. Именно он разработал аппараты, позволявшие звонить из вагонов поезда на вокзалы и станции.
Конденсаторный микрофон
В 1916 году Эдвард Кристофер Венте, инженер Western Electric и Bell Telephone Laboratories, в рамках задачи по улучшению качества звука в телефонных аппаратах представил первый по-настоящему высококачественный передатчик на основе электроконденсатора, который наконец позволил улавливать звуки для передачи или записи с недоступной до того точностью и естественностью.

В конструкции конденсаторного микрофона, как и в его угольном предшественнике, используются две пластины – неподвижный электрод, на который подаётся постоянный ток, и тонкая звукоулавливающая мембрана с пустым пространством между ними (фактически, простейшим диэлектриком). Вместе они образуют конденсатор, который при попадании звуковой волны на мембрану, изменяет свою ёмкость. Любые изменения ёмкости вызывают обратно пропорциональное изменения напряжения, которые и формируют полезный сигнал, идущий с микрофона на модуль усиления (в ту пору в усилителях активно использовались триодные вакуумные лампы). Из-за своей высокой чувствительности, большого динамического диапазона и обязательного внешнего питания традиционные конденсаторные микрофоны целесообразно использовать только в специально оборудованных студиях. Взамен эти передатчики дают высокое качество звука с небольшим количеством искажений и равномерную АЧХ.
Пьезомикрофон
Первенство в разработке пьезомикрофона принято отдавать французскому физику Полю Ланжевену, который в 1917 году первым использовал пьезоэлектрические кристаллы в звукоулавливающей системе. Устройство Ланжевена использовалось для обнаружения подводных лодок в сочетании с ультразвуковым излучателем. Свой вариант в 1919 году создал Александр Николсон. Он использовал рошельскую соль (основной пьезоэлемент) в различных громкоговорителях, фонографах и микрофонах, хотя так и не добился создания коммерчески успешного устройства. В СССР пьезоэлектрический микрофон сконструировали один из основоположников отечественной акустики Сергей Николаевич Ржевкин и Александр Иванович Яковлев, в 1928 году оформившие на него патент.
Принцип действия этих устройств основан на пьезоэлектрическом эффекте, т.е. напряжении, возникающем в отдельных кристаллах, испытывающих механическое воздействие. К диафрагме крепится огранённый пьезокристалл, и когда диафрагма под воздействием звука выгибает или деформирует его, с каждой стороны возникают противоположные заряды. В то время, как большинство микрофонов улавливают звуковые вибрации в воздухе и переводят их в электросигнал, пьезоэлектрические преобразователи работают на основе акустического воздействия на структуру твёрдого материала. Из-за этого их ещё называют контактными микрофонами.
Кристаллические микрофоны 1930-х годов из-за использования рошельской соли были чувствительными к влаге и теплу. Эту проблему решили только к 1950-м заменив соль на керамические материалы: титанат бария и цирконат свинца, которые не теряли своих полезных свойств под воздействием высокой температуры или влажности.
Динамический микрофон
В 1877 году основатель всемирно известной компании Siemens Эрнст Вернер фон Сименс создал и запатентовал первый в мире микрофон с подвижной катушкой. Но до серьёзного практического применения эта технология добралась в 1923 году благодаря капитану Генри Джозефу Раунду, возглавлявшему инженерный отдел компании Гульельмо Маркони и бывшему его личным ассистентом. Раунд разработал так называемый катушечный «магнитофон», который широко использовался в лондонских студиях BBC вплоть до начала 1930-х.
“В микрофонах с подвижной катушкой используется комбинация диафрагмы/звуковой катушки/магнита, которые образуют миниатюрный электрический генератор, приводимый в действие звуком. Акустические волны воздействуют на тонкую пластиковую мембрану (диафрагму), заставляя её вибрировать. Маленькая проволочная катушка (звуковая катушка), прикрепленная к задней части диафрагмы, вибрирует вместе с ней. Небольшой постоянный магнит создает магнитное поле вокруг звуковой катушки. Движение этой катушки в магнитном поле генерирует электрический сигнал сообразно звуку, приходящему на динамический микрофон.”
В сравнении с популярными в то время угольными микрофонами, вариант с подвижной катушкой не требовал внешнего источника питания. Долговечность, высокое качество звукопередачи, малые искажения на высоком звуковом давлении – всё это поспособствовало массовому распространению данной конструкции.

В 1931 году уже известный нам по изобретению конденсаторного микрофона Эдвард Венте вместе с Альбертом Тюрасом придумали микрофон с подвижной катушкой в том виде, в котором он дошёл до наших дней. Это была знаменитая модель Western Electric 618A от Bell Labs, после которой катушечные микрофоны начали по-настоящему завоёвывать аудиорынок.
Ленточный микрофон
В 1924 году немцы Вальтер Шоттки и его помощник Эрвин Герлах создали самый первый ленточный микрофон.
Их идея состояла в том, чтобы очень тонкую гофрированную ленту из алюминия, дюралюминия или другого проводящего материала поместить в электромагнитное поле между полюсами. Когда эта лента-диафрагма под воздействием звука начинает колебаться, она генерирует переменное напряжение (звуковой сигнал), которое снимается контактами на концах ленты.

В 1930-х годах, с появлением более мощных магнитов, ленточные микрофоны получили заслуженное признание. Ключевые разработки на этом фронте принадлежат Гарри Фердинанду Ольсону – инженеру Американской радиокорпорации (RCA).

В 1931 году он сконструировал первую коммерчески успешную модель ленточного типа – RCA Photophone Type PB-31. Акустические характеристики этого микрофона на тот момент превосходили все известные конденсаторные устройства, и знаменитый манхэттенский Радио Сити Мьюзик Холл в Рокфеллер-центре закупил PB-31 для своих нужд. На волне успеха уже в следующем году вышел без преувеличения легендарный RCA 44A, положив начало 44 серии, за разработку которой Гарри Ольсон в 2005 году был введён в Зал Славы TEC.
Главным плюсом ленточного микрофона перед конкурентами на раннем этапе развития отрасли считается превосходная АЧХ, способность детально и мягко улавливать высокочастотные детали без чрезмерной агрессии и «хрустальных» всплесков.
Микрофон-пушка (shotgun)
В 1941 году небезызвестный нам Гарри Ольсон из RCA получил патент на собственное изобретение, в документации названное «Электроакустическое устройство (Линейный микрофон «Шотган-микрофон»)».

Конструкция представляла собой микрофон с интерференционной трубкой, расположенной перед диафрагмой. Трубка имела тщательно просчитанные прорези для звукового сигнала и отверстие на дальнем конце. Благодаря этим прорезям звуковые волны, приходящие сбоку, заглушались, а диаграмма направленности микрофона фокусировалась в том направлении, на которое была направлена трубка.
В дальнейшем конструкция Ольсона была значительно усовершенствована и эволюционировала в высокоточные инструментальные микрофоны-«карандаши» (или пальчиковые) с суперкардиоидной и гиперкардиоидной направленностью.
Интересно, что линейные направленные микрофоны довольно часто использовались как подслушивающие устройства, в том числе – в целях разведки и шпионажа.
Электретный микрофон
С появлением и развитием транзисторов, их начинают использовать в конструкции микрофонов вместо вакуумных ламп. Первыми это сделали в 1961 году инженеры Bell Labs Герхард Сесслер и Джеймс Уэст, разработав электретный плёночный микрофон. Здесь для звукоулавливающей диафрагмы использовалась тонкая электретная пленка, способная держать на себе постоянный поверхностный заряд. Колебания диафрагмы при поступлении звукового сигнала приводили к изменению ёмкости, а соответственно – напряжения на конденсаторе. Благодаря отсутствию необходимости в поляризующем напряжении, электретные микрофоны стоят гораздо дешевле, чем конденсаторные микрофоны с внешней поляризацией. Использование полевых транзисторов в качестве предусиления привело к появлению недорогих, эффективных и небольших по размерам электретных микрофонов, которые быстро захватили потребительский рынок.
Радиомикрофоны
На первенство в их изобретении претендуют и McClelland Sound, и Shure, и Sennheiser.
В середине 40-х годов беспроводные конструкции предлагали в американских журналах Popular Science и Popular Mechanics. В 1947 году Редж Мур, британский фигурист и инженер Королевских ВВС, придумал вполне рабочий прототип для использования в ледовой постановке «Алладин на льду», прошедшей на ледовом стадионе Брайтона. Запатентовать идею ему не удалось, поскольку для своего устройства Мур незаконно использовал радиочастоту 76 МГц. В 1951 для судей бейсбольных матчей свой радиомикрофон соорудил Герберт Макклеланд из McClelland Sound.
В 1953 Shure выпускают на рынок систему Vagabond «88», которая включала в себя микрофон, приемник, батареи и сопутствующую коммутацию. Реклама устройства громко вещала: "...первая применимая на практике беспроводная микрофонная система… никаких кабелей! ...никаких нательных проводов! ... лицензия на пользование станцией не требуется!".
В 1957 году немецкая компания Sennheiser (тогда называвшаяся Lab W) вместе с индустрийным гигантом Telefunken представила свою беспроводную микрофонную систему. С 1958 года она продавалась под с наименованием Mikroport.
В 1958-м уже Sony создают модель CR-4 для театральных и клубных представлений.
Ещё одни немцы – Beyerdynamic – утверждают, что первым беспроводным микрофоном был так называемый "транзистофон", запущенный в производство в 1962 году и использовавшийся для съёмок кино.
И вот, в конце концов, калифорнийский инженер-электрик Рэймонд Литке из Государственного колледжа Сан-Хосе получает первый патент на портативную систему, которую он изобрёл в 1957-м. На выбор предлагались традиционный ручной и миниатюрный петличный микрофоны, а сама система была задумана для использования на телевидении, радио и учебных аудиторий. Корпорация Vega Electronics изготовила конструкцию в 1959 году, выпустив ее под названием Vega-Mike. Впервые устройство было применено журналистами на Национальных съездах Демократической и Республиканской партий 1960 года, чтобы брать интервью у участников, включая кандидатов в президенты Джона Ф. Кеннеди и Ричарда Никсона.
ПИТАНИЕ МИКРОФОНОВ

Основные типы:

  1. Фантомное питание. Предназначено для конденсаторных и некоторых электретных микрофонов. Подаётся по XLR-кабелю в виде постоянного тока (обычно 48 В, диапазон 12–52В) одновременно с аудиосигналом. Источниками фантомного питания служат микшерные пульты, аудиоинтерфейсы и предусилители.
  2. Питание от батарей. Чаще всего используется в портативных микрофонах, предназначенных для работы вне студии. Это могут быть фирменные заряжаемые литий-ионные аккумуляторы или стандартные батарейки форматов AA и AAA.
  3. Подключаемое питание (Plug-in power). Применяется в современных электретных микрофонах, например, в гарнитурах и смартфонах. Подаётся через разъём мини-джек и обычно имеет напряжение 3–5 В. Это питание обеспечивает работу встроенной активной электроники микрофона.
  4. Отсутствие питания. Динамические микрофоны, как правило, не требуют внешнего питания, поскольку их принцип работы основан на электромагнитной индукции, а не на активных схемах.
НАПРАВЛЕННОСТЬ

Направленность микрофона — это его способность воспринимать звук в зависимости от направления и угла, с которого он поступает. Эта характеристика визуализируется на полярной диаграмме, показывающей чувствительность микрофона в диапазоне 360 градусов.

Каждая диаграмма направленности характеризуется разным уровнем чувствительности и частотным откликом в зависимости от угла поступления звука. У большинства микрофонов конструкция предусматривает одну постоянную направленность, однако существуют модели с переключаемой диаграммой направленности.


Все виды диаграмм направленности микрофонов делятся на три основные категории:

Все товары

Однонаправленные диаграммы существуют четырех видов:

Все товары
ВИДЫ МИКРОФОНОВ ПОД ЗАДАЧУ

Выбор зависит от направленности и сферы применения: студийная запись, концерты, интервью, вещание.

Все товары
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Мониторинг звука
Все товары
Дополнения к микрофонам
Все товары
Установка и крепление микрофонов
Все товары
Связь на площадке
Все товары
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website