История микрофонов
в картинках и графиках

Разбираясь в многочисленных эффектах и устройствах для обработки звука мы совсем забыли о периферийных устройствах, которые в звукозаписи не менее важны. Поэтому сегодня мы поговорим о микрофонах.

Микрофон — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Это первое устройство в звуковом тракте, и к выбору микрофона (не только конкретной модели, но и собственно типа микрофона) стоит отнестись с ответственностью.

Начнём с самого старинного и ныне редко используемого типа. Этот тип микрофонов был придуман ещё в конце XIX века, причём принцип действия с тех пор практически не изменился.

Угольный микрофон содержит угольный порошок, размещённый между двумя металлическими пластинами и заключённый в герметичную капсулу. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, в результате изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.

Такие микрофоны часто можно было встретить в старых телефонных аппаратах (с дисковым набором номера):

Плюсы: высокий уровень выходного сигнала, зачастую для таких микрофонов даже не требовалось дополнительное усиление.

Минусы: плохая АЧХ и узкая полоса пропускания — по большому счету, такая полоса позволяла передавать только человеческий голос, обрезая верхние и нижние частоты (этого хватало для телефонной связи, но для звукозаписи — уже нет). К тому же угольные микрофоны довольно шумные, и требуют непрерывной подачи постоянного тока.

Сейчас это самый распространённый тип микрофонов. Он представляет собой мембрану, соединённую с лёгким токопроводом, который помещён в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Колебания давления воздуха (звук) воздействуют на мембрану и приводят в движение токопровод. Когда токопровод пересекает силовые линии магнитного поля, в нём наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний.

Динамический микрофон практически аналогичен по конструкции динамическому громкоговорителю. По большому счету, это динамик "наоборот": вместо подачи напряжения на катушку динамика для создания звука с этой катушки снимается напряжение, созданное внешним звуком.

Раньше динамики нередко использовались в качестве динамического микрофона, а некоторые радиостанции специально проектировались под использование в качестве и микрофона, и динамика одного устройства. Однако обычно динамик и микрофон имеют разное электрическое сопротивление, поэтому при использовании одного вместо другого можно испортить устройство.

Плюсы: Невысокая цена, надёжность, больший динамический и частотный диапазон и большая чувствительность по сравнению с угольными микрофонами.

Минусы: Для студийной работы динамические микрофоны зачастую не обладают достаточно ровной АЧХ и чувствительностью, к тому же нижняя граница частотного диапазона динамического микрофона в силу конструктивных особенностей не может быть ниже 50 Гц.

Конденсаторный микрофон — это конденсатор, одна из обкладок которого выполнена из эластичного материала (обычно полимерная плёнка с нанесённой металлизацией), которая при звуковых колебаниях изменяет ёмкость конденсатора. Если конденсатор заряжен, то изменение ёмкости конденсатора приводит к изменению напряжения, которое и является полезным сигналом с микрофона. Для работы такого микрофона между обкладками должно быть приложено поляризующее напряжение, называемое фантомным питанием.

Плюсы: равномерная АЧХ и высокая чувствительность, что позволяет использовать такие микрофоны в студийной записи.

Минусы: высокая стоимость, необходимость в фантомном питании, высокая чувствительность к ударам и климатическим воздействиям.

Существуют также и другие, менее распространённые и очень любопытные виды микрофонов, но об этом я, пожалуй, расскажу в другой статье.

Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками:

Наиболее любопытной и наглядной характеристикой является, наверное, характеристика направленности:

На рисунке изображена характеристика ненаправленного микрофона, то есть микрофона, чувствительность которого не зависит от направления на источник звука.

Более интересны характеристики кардиоидных микрофонов.

Существуют также так называемые двунаправленные микрофоны:

И остронаправленные (в англоязычных странах такую характеристику называют метким словом "shotgun"):

Итак, основную информацию о микрофонах я привёл, в следующих статьях рассмотрим эту тему подробнее, поговорим об остальных характеристиках, о способах расположения микрофонов, об обработке микрофонного сигнала и о прочих любопытных вещах.