Виды конденсаторных микрофонов

Тип микрофона – конденсаторный: какими бывают конденсаторные микрофоны, их плюсы и минусы для разных сфер применения, и как выбрать – разбираемся вместе в этом материале

Как работают конденсаторные микрофоны?

Конденсаторный микрофон – это тип микрофона, который использует электростатический принцип преобразования звука в электрический сигнал. Его работа основана на изменении емкости конденсатора под воздействием звуковых волн.

Основные компоненты конденсаторного микрофона:

1. Мембрана (диафрагма) – тонкая проводящая пластина (обычно из металлизированной пленки), которая колеблется под действием звуковых волн.
2. Неподвижная пластина (задняя пластина) – жесткая металлическая пластина, расположенная близко к мембране, образуя конденсатор.
3. Фантомное питание (48 В) – необходимо для поляризации конденсатора и работы внутреннего усилителя (у электретных микрофонов может использоваться постоянный заряд).
4. Встроенный предусилитель (импедансный преобразователь) – усиливает слабый сигнал с мембраны и согласует высокий импеданс микрофона с линией передачи.

Принцип работы:

Образование конденсатора

• Мембрана и задняя пластина образуют конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между ними:

C= ε0 х S
d

где:

• C – емкость,
• ε0​ – диэлектрическая проницаемость воздуха,
• S – площадь пластин,
• d – расстояние между мембраной и задней пластиной.

Поляризация конденсатора

• На конденсатор подается постоянное напряжение (обычно 48 В через фантомное питание). Фантомное питание обычно обеспечивается микшерным пультом, внешней звуковой картой или рекодером. Но некоторые профессиональные камеры, такие как Blackmagic Pocket Cinema Camera 4K, также могут служить его источником. Фантомное питание поступает через кабель XLR, который используется для подключения микрофона к камере или микшеру.
• В электретных микрофонах используется предварительно заряженный материал, поэтому внешнее напряжение не требуется.

Воздействие звука

• Звуковые волны заставляют мембрану колебаться, изменяя расстояние d между пластинами.
• Это приводит к изменению емкости C, что вызывает изменение напряжения на конденсаторе согласно формуле:

V=Q
C

где QQ – заряд (остается постоянным, так как конденсатор изолирован).

Формирование сигнала

• Колебания напряжения преобразуются в электрический сигнал.
• Встроенный предусилитель усиливает сигнал и снижает выходной импеданс для передачи по кабелю.

Преимущества конденсаторных микрофонов:

• высокая чувствительность и точность;
• широкий частотный диапазон;
• быстрая реакция на атаки звука (хорошая переходная характеристика).

К недостаткам конденсаторных микрофонов можно отнести:

• требуют фантомного питания (кроме электретных);
• чувствительны к влаге и механическим повреждениям;
• как правило, дороже динамических микрофонов.

Конденсаторные микрофоны - виды и особенности

Конденсаторные микрофоны делятся на несколько видов в зависимости от конструкции, типа поляризации и направленности. Каждый тип имеет свои особенности и сферу применения.

1. По типу поляризации различают:

Обычные конденсаторные микрофоны (с внешней поляризацией):

• требуют фантомного питания 48 В для создания напряжения на обкладках конденсатора;
• обладают высокой чувствительностью и широким динамическим диапазоном;
• используются в профессиональной студийной записи.

Электретные микрофоны (с постоянной поляризацией):

• мембрана или задняя пластина изготовлены из электретного материала (имеющего постоянный заряд);
• могут работать без фантомного питания (но часто требуют 1,5–5 В для предусилителя);
• дешевле в производстве, но уступают в качестве обычным конденсаторным;
• применяются в петличках, камерах, диктофонах, гарнитурах.

2. По размеру диафрагмы:

С большой диафрагмой (Large-Diaphragm, 1" и более):

• лучше передают низкие частоты, более "теплый" звук;
• высокая чувствительность, меньше шумов;
• менее точные на высоких частотах;
• применение: вокал, акустические инструменты, студийная запись.

С малой диафрагмой (Small-Diaphragm, до ½"):

• более точная АЧХ, лучше детализация высоких частот;
• меньше окрашивают звук;
• менее чувствительны к низким частотам;
• применение: запись инструментов (скрипка, гитара, барабаны), стереосъемка.

Среднедиафрагменные (Medium-Diaphragm, ~¾"):

• компромисс между большой и малой диафрагмой;
• используются для универсальной записи.

3. По направленности:

Кардиоидные (однонаправленные):

• записывают звук «спереди», подавляя боковые и тыловые шумы;
• подходят для вокала и сольных инструментов.

Суперкардиоидные и гиперкардиоидные:

• уже кардиоиды, но с небольшим захватом звука «сзади»;
• используются для изоляции источника звука (например, на сцене).

Всенаправленные (Omnidirectional):

• записывают звук «со всех сторон» одинаково;
• подходят для хоров, акустических ансамблей, ASMR.

Двунаправленные ("восьмерка"):

• захватывают звук «спереди и сзади», подавляя боковые шумы;
• используются в стереозаписи (техника Блюмляйна), интервью.

Переключаемые (мультипаттерн):

• позволяют менять диаграмму направленности (например, Neumann U87);
• универсальны для разных задач.

4. По назначению:

Студийные:

• высокое качество, большая диафрагма, низкий уровень шума.
• примеры: Neumann U87, AKG C414, Rode NT1.

Вокальные:

• оптимизированы под голос, часто с "поднятыми" высокими частотами;
• примеры: Shure KSM9, Audio-Technica AT4040.

Измерительные (эталонные):

• имеют максимально ровную АЧХ для анализа звука;
• примеры: Earthworks QTC50, DPA 4006.

Инструментальные:

• малый размер, устойчивость к высоким УЗД (для барабанов, гитар);
• примеры: Shure SM81, Sennheiser e914.

Петличные (Lavalier):

• миниатюрные электретные микрофоны для крепления на одежду;
• примеры: Sennheiser MKE 2, Rode Lavalier Go.

Где используются конденсаторные микрофоны?

Отвечая на вопрос «для чего нужен конденсаторный микрофон?», можно с уверенностью ответить - для выполнения абсолютно разных задач:

• для записи вокала – подойдет кардиоидный микрофон с большой диафрагмой и кардиоидной направленностью;
• акустических инструментов – с малой диафрагмой;
• сцены или интервью – суперкардиоидные или петличные;
• измерений – эталонные с ровной АЧХ.

Обзор популярных моделей и рекомендации по выбору:

Лучшие конденсаторные микрофоны по праву возглавляет универсальный конденсаторный микрофон Neumann U87. Этот микрофон - золотой стандарт для студийных конденсаторных микрофонов с большой диафрагмой. Обеспечивает прозрачный, реалистичный звук. Обладает переключаемой диафрагмой направленности - U 87 имеет три переключаемые диаграммы направленности (круг, кардиоида и «восьмерка»), которые можно изменять с помощью выключателя, расположенного ниже кольца защитной решетки.

Многофункциональность и универсальность делают это микрофон самым желанным оборудованием. Известный своим теплым и сбалансированным звуком U 87 - это идеальный выбор для записи вокала (во всех музыкальных стилях) и речи. Применение в качестве основного микрофона для записи оркестров и точечного микрофона для записи отдельных инструментов превращают его в микрофон широкого профиля для студий звукозаписи, дубляжа, вещания, кино и телевидения.

Расположенный на тыльной части корпуса микрофона выключатель аттенюатора -10 дБ позволяет микрофону работать с уровнями звукового давления до 127 дБ без искажений. Кроме того, имеется возможность, с помощью обрезного НЧ фильтра компенсировать влияние эффекта приближения. Neumann U87 – обладатель множества международных и национальных наград и премий, и безоговорочный фаворит аудио-профессионалов, работающих со студийной звукозаписью.

Топ конденсаторных микрофонов продолжает микрофон-пушка Sennheiser MKH 8030. Новый микрофон-пушка Sennheiser MKH 8030 способен захватывать и воспроизводить то, что недоступно другим микрофонам. Диаграмма направленности микрофона - «восьмерка» - позволяет профессионалам захватывать кристально чистый звук в супер-расширенном частотном диапазоне почти в любой окружающей среде. MKH 8030 идеален для звукозаписи M-S/double M-S/Blumlein stereo. Как и все микрофоны серии Sennheiser MKH 8000, микрофон MKH 8030 оснащен симметричным, акустически открытым, двухтактным преобразователем. Благодаря этому выдающемуся дизайну поток аудио остается максимально свободным и чистым, обеспечивая четкую полярную диаграмму направленности с минимумом окрашенности. В комбинации с диафрагмой низкого напряжения этот дизайн обеспечивает выдающуюся чувствительность и широкий частотный ответ – таким образом вы можете захватывать максимально аутентичный звук.

Серия MKH 8000, основанная на знаменитой технологии двойного капсюля микрофона MKH 800 Twin от Sennheiser, представляет собой полный набор инструментов для профессионалов в области звука. Серия включает в себя всенаправленный микрофон MKH 8020, MKH 8030 с диаграммой направленности в форме «восьмерки», кардиоидные микрофоны MKH 8090 и MKH 8040, суперкардиоидный микрофон MKH 8050, микрофоны MKH 8060 с суперкардиоидный/долевой диаграммами и MKH 8070 с долевой диаграммой.
Каждый микрофон MKH 8000 отличается фирменным качеством сборки Sennheiser с прочным металлическим корпусом и прочной конструкцией. Микрофоны серии MKH 8000 идеально подходят для съемки кино и видеорепортажей, использования на открытом воздухе, например, для спортивных трансляций и записи экскурсий в дикую природу, а также для уверенной работы в полевых условиях.

Первый микрофон-пушка был создан именно компанией Sennheiser - он совершил настоящий переворот в киноиндустрии. В 1987 г. на 59-ой церемонии вручения премии "Academy Awards" профессор доктор Фритц Зеннхайзер был награжден за разработку микрофона-пушки MKH 816.

Топ конденсаторных микрофонов для вокала немыслим без вокального микрофона Sennheiser e 965

Микрофон Sennheiser e 965 – это вершина профессионального качества звука, разработанная для удовлетворения потребностей вокалистов, исполнителей и звукорежиссеров, которые ожидают не меньшего, чем студийное качество звука на сцене. Благодаря уникальной и выгодной конструкции с двойной диафрагмой он позволяет пользователям переключаться между кардиоидными и суперкардиоидными диаграммами направленности, обеспечивая непревзойденную универсальность в различных условиях. Его обширный диапазон частот от 40 Гц до 20 кГц улавливает все нюансы вокального исполнения, от насыщенных низких до четких высоких, обеспечивая сбалансированное и естественное звучание. Будь то тихая студия или шумное живое выступление, e 965 обеспечивает четкость и ощущение максимальной реалистичности звука, которые пронизывают любой микс.

Петличный конденсаторный микрофон Sennheiser MKE 1-4. MKE 1-4 - самый маленький профессиональный петличный микрофон Sennheiser с клипсой. Идеально подходит для мюзиклов, живых выступлений и трансляций. Полный, естественный звук. Высокая разборчивость речи. Очень устойчив к поту благодаря защитной мембране. Будь то мюзиклы, живые выступления или трансляции, MKE 1 показывает наилучшие результаты во всех ситуациях, в которых микрофон должен быть практически невидимым и при этом обеспечивать превосходное качество звука. Благодаря недавно разработанной влагостойкой защитной мембране MKE 1 лучше других петличных микрофонов выдерживает суровые условия эксплуатации. Его специальная марля и многоцелевой колпачок обеспечивают дополнительную защиту от влаги, поэтому он улавливает только то, что предназначено для улавливания - идеальный звук. Ультратонкий, сверхпрочный кабель с формованной защитной оболочкой от перегиба сводит к минимуму шумы при работе и делает эту модель стопроцентно надежной.

Инструментальный конденсаторный микрофон Sennheiser e 614

Sennheiser E 614 – cуперкардиоидный электретный инструментальный конденсаторный микрофон, предназначенный для приложений с высокими требованиями (широкая частотная характеристика, высокий SPL, быстрая переходная характеристика и компактный дизайн). Со своей частотной характеристикой 40 Гц – 20 кГц, E 614 способен уловить полный звук инструмента, тогда как его суперкардиоидная характеристика направленности изолирует микрофон от других сигналов. Превосходный микрофон для перкуссии, e 614 также идеальный выбор для деревянных, духовых и струнных инструментов. Его выдающиеся акустические свойства также делают его прекрасным инструментом для домашней записи.

Правила эксплуатации и ухода за конденсаторными микрофонами

Конденсаторные микрофоны относятся к категории чувствительного и тонко настроенного оборудования, способного выдавать высокий уровень качества записи. Однако за счет своей конструкции они требуют особого внимания при эксплуатации. От правильного обращения зависит не только долговечность устройства, но и сохранение его акустических характеристик на протяжении всего срока службы.

Хранение и защита от внешних факторов

Главный враг любого конденсаторного микрофона – влага. Даже минимальное количество конденсата на мембране способно вызвать искажения сигнала и появление посторонних шумов. Поэтому хранить микрофон рекомендуется в сухом помещении при стабильной температуре, избегая резких перепадов. Для транспортировки используют жесткие кейсы или футляры с влагопоглотителями. Дополнительно применяются специальные защитные чехлы, предохраняющие корпус от пыли и случайных царапин.

Условия эксплуатации

При работе в студии важно располагать микрофон вдали от источников тепла, сквозняков и кондиционеров. Перепады температуры могут приводить к образованию конденсата внутри корпуса, а это увеличивает риск повреждения диафрагмы. На концертах и выездных мероприятиях микрофон рекомендуется оставлять в кейсе до момента использования и не подключать его к системе до тех пор, пока он не «акклиматизируется» к условиям сцены.

Работа с фантомным питанием

Так как большинство конденсаторных микрофонов требует фантомного питания, необходимо строго следить за его подачей. Никогда не подключайте и не отключайте микрофон при включенном питании – это может повредить как сам прибор, так и предусилитель. Правильная последовательность действий: сначала подключается кабель, затем включается питание, а после работы порядок действий повторяется в обратном порядке.

Использование аксессуаров

Для защиты от механических воздействий и посторонних шумов применяют поп-фильтры, ветрозащиту и виброподвесы. Поп-фильтр не только улучшает качество записи, но и защищает мембрану от капель влаги при дыхании или произнесении взрывных согласных. Ветрозащита необходима при записи на улице – сильные воздушные потоки могут привести к перегрузке и повреждению диафрагмы. Виброподвесы снижают влияние ударов и вибраций от стоек или пола.

Уход и чистка

В отличие от других видов техники, микрофон не требует сложного обслуживания, однако базовые процедуры обязательны. Корпус протирается мягкой сухой тканью без использования агрессивных чистящих средств. Попадание спиртовых или абразивных веществ способно разрушить защитное покрытие корпуса. Внутренние элементы самостоятельно очищать не рекомендуется – в случае проблем лучше обратиться в сервисный центр.

Кабели и разъемы

Часто неисправности связаны не с самим микрофоном, а с поврежденными кабелями. Чтобы избежать шумов и потери качества, рекомендуется использовать качественные XLR-кабели, избегать сильных перегибов и чрезмерного натяжения. Хранить кабели лучше в смотанном виде с фиксацией мягкими стяжками, а при подключении следить за плотностью контакта разъемов.

Практические советы по продлению срока службы

Опытные звукорежиссеры отмечают, что конденсаторный микрофон дольше сохраняет свои характеристики при умеренном использовании. Не стоит держать его постоянно подключенным к системе или оставлять под напряжением без необходимости. Если оборудование не используется длительное время, его лучше убирать в заводской кейс вместе с силикагелем. Для студий с интенсивной эксплуатацией оптимально иметь несколько микрофонов и распределять нагрузку, чтобы избежать быстрого износа мембраны.