Всё о микрофонах. Или почти всё


Самые интересные ролики на Youtube

Близкие темы.

Как сделать простой направленный стерео микрофон из всякого хлама?

Самодельный микрофон для записи видеороликов на цифровую фотокамеру.

Простой микрофонный усилитель для компьютера своими руками.

Как припаять штекер к экранированному аудио кабелю.

Про «неработоспособность» я поясню. В купленном мною микрофоне, вместо экранированного кабеля, оказался обычный двухпроводный кабель круглого сечения. Конечно, с таким кабелем микрофон был полностью неработоспособен, так как фон от наводок был соизмерим с уровнем сигнала.

Основные характеристики микрофонов

Определившись с типом микрофона, и тем самым существенно сузив круг предлагаемых моделей, остановимся на основных технических характеристиках, на которые следует опираться при выборе микрофона.

Основные характеристики:

  • частотный диапазон и АЧХ
  • чувствительность
  • диаграмма направленности
  • импеданс (сопротивление)
  • максимальный уровень звукового давления
  • эквивалентный уровень шума
  • тип питания.

1. Частотный диапазон

– это диапазон звуков, которые микрофон способен воспринять и передать. Измеряется интервалом частот, выражается в герцах (Гц). Идеальное человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 – 20000 Гц. Человеческий голос вписывается в гораздо более узкий диапазон (60-1300 Гц), диапазон музыкальных инструментов существенно шире, но индивидуален для каждого типа инструмента. Обычно новички выбирают микрофон с максимально широким частотным диапазоном, что правильно, ведь тогда микрофон становится универсальным. Если же отбросить универсальность и подбирать микрофон для определенного инструмента, то можно выбрать модель с частотным диапазоном, который максимально охватывает весь спектр звучания инструмента.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

и уровень искажений определяют чувствительность микрофона по всему рабочему частотному диапазону и нюансы звука, характерные для определенной модели микрофона. На АЧХ влияют особенности мембраны, вес и материал, из которого она изготовлена, особенности конструкции внутренних цепей и блоков микрофона.

АЧХ.png

В этом отношении микрофоны делятся на два типа: те, которые имеют одинаковый уровень по всему диапазону частот, и те, которые имеют пиковый уровень или, наоборот, провалы на определенных частотах. Вторые используют под определенные задачи, например, чтобы усилить определенный источник звука (разборчивость вокала или конкретного инструмента).

АЧХ представляет собой график, на котором можно увидеть на каких именно частотах и насколько децибел происходит отклонение амплитуды сигнала от оригинала. Иногда АЧХ может быть представлена не графиком, а числовыми значениями. Например, запись 80Hz — 20kHz (+/- 2dB) говорит о том, то в указанном диапазоне отклонение от линейности может составлять максимум 2 дБ, без указания определенных частот, на которых происходит это отклонение.

2

. Чувствительность
– это величина, равная отношению напряжения (в В) на выходе микрофона к звуковому давлению (в Па), действующему на его вход. Данный параметр показывает насколько тихий звук (выраженный в дБ или мВ/Па) микрофон способен уловить и преобразовать в сигнал электрический. Чем ближе указываемое значение в децибелах (дБ) к нулю, тем более чувствителен микрофон, который способен уловить даже очень тихий звуковой сигнал, для значений, указанных в мВ/Па (милливольт на паскаль) цифра, наоборот, должна быть максимальной. Как понять, необходим вам сверхчувствительный микрофон или можно обойтись меньшей суммой? Оцените предполагаемую обстановку, в которой микрофон будет работать: если в студии – чувствительность должна быть высокой, если будут посторонние шумы (концерт, улица, клуб), то чувствительность микрофона не сыграет в вашу пользу, уловив все ненужные шумы и помехи.
3.

Направленность
определяет чувствительность микрофона на определенных расстояниях вокруг него, образующих конкретный рисунок (диаграмму). Направленность микрофона определяется конструкцией капсулы и влияет на такие параметры микрофона, как подавление шума, эффект поворота микрофона относительно источника звука, определение оптимального расстояния до источника. Если вам кажется, что чувствительность микрофона одинакова по всему радиусу, то есть микрофон расположен как бы в центре звукового круга, то такие микрофоны называются ненаправленными
или
всенаправленными
. Применяются они нечасто, так как захватывают много посторонних шумов и чувствительны к обратной связи, обычно их используют для стереозаписи или записи звуков живой природы.

Обычно микрофоны имеют направленность, диаграммы которых образуют следующие рисунки:

  • Кардиоида
  • Суперкардиоида
  • Гиперкардиоида
  • Полукардиоида
  • Восьмерка.

Кардиоида

— название данной диаграммы говорит о том, что ее форма напоминает форму сердца. При такой диаграмме микрофон записывает звук, поступающий во фронтальную часть капсулы с углом работы в 130 градусов, отсекая посторонние шумы. Поэтому микрофоны с кардиоидой обычно используют для записи вокала в студии. Важно помнить, что такие микрофоны нельзя располагать вблизи динамиков и слишком близко к источнику звука.

Кардиоида.jpg

Суперкардиоида и гиперкардиоида

отличаются более узкой зоной охвата в задней части, угол работы также сужен и составляет 115 и 105 градусов, соответственно. Суперкадиода хорошо изолирует посторонние звуки во фронтальной части, но при этом улавливает их в задней части. У гиперкардиоиды же появляются боковые зоны с минимальным улавливанием звука. Микрофоны с гиперкардиоидой отлично улавливают два источника звука, направления на которые составляют некоторый угол. Микрофоны с суперкадиоидой подойдут для записи одного источника звука в шумной среде, при этом они устойчивы к обратной связи.

Суперкардиоида.jpg

Полукардиоида

отсекает всё, что расположено сзади микрофона, воспринимая только фронт. При этом по бокам не должно присутствовать источников звука. Идеальная направленность для микрофонов, применяемых на лекциях и конференциях.

Восьмерка

— диаграмма, название которой говорит само за себя. Одинаковая чувствительность во фронтальной части и сзади, нулевая – по бокам. Подобные микрофоны чаще всего используются для стереофонической записи, а также дл одновременной записи двух вокалистов.

Восьмерка.jpg

Некоторые модели микрофонов являются универсальными и их направленность можно переключать.

4. Импеданс

или сопротивление микрофона (обозначается буквой Z) влияет на качество передачи звука между микрофоном и предусилителем. Для безупречной работы, рекомендуется подобрать пару «микрофон -предусилитель» так, чтобы входное сопротивление усилителя превышало выходное сопротивление микрофона в 10 раз. Если предусилитель уже есть, подбирайте к нему микрофон, и наоборот, учитывая данную рекомендацию.

Профессиональные микрофоны всегда имеют низкое сопротивление на выходе (Lo-Z), не превышающее 600 Ом, чтобы была возможность передать сигнал без потери качества на расстояния до 100 метров.

5. Максимальный уровень звукового давления (dBSPL)

– значение (в дБ) максимальной силы звука, которую микрофон способен передать без потери качества. Это важный параметр для подзвучивания, например, ударных и духовых инструментов.

6. Эквивалентный уровень шума

или уровень собственного шума (dB/dBA). Конечно, чем ниже этот параметр, тем лучше. Обычно его значение не выше 30 dBA.

7. Тип питания

: фантомное (от усилителя или микшера), батарейки, аккумулятор и т.д.

Несколько слов об электретных микрофонах.

В настоящее время электретные микрофоны почти полностью вытеснили микрофоны других конструкций. Это связано с тем, что при сравнительно низкой цене, они имеют ровную АЧХ, малый вес и высокую надёжность. Если же речь заходит о миниатюрных микрофонах, то тут им просто нет равных.

  1. Изолятор.
  2. Металлическое кольцо, но которое натянута плёнка.
  3. Основание, оно же одна из пластин микрофона.
  4. Плёнка, она же другая пластина микрофона.
  5. Выводы микрофона.

Электретный микрофон представляет собой, конденсатор, одна из пластин которого изготовлена из очень тонкой полиэтиленовой плёнки, которая натянута на кольцо. Полиэтиленовую плёнку облучают пучком электронов, проникающих на небольшую глубину, чем создают пространственный заряд, который может сохраняться долгое время.

Этот тип диэлектриков называется электретом, поэтому и микрофон получил название – «Электретный». https://oldoctober.com/

На плёнку также напыляют очень тонкий слой металла, который используется в качестве одного из электродов. Другим электродом служит металлический цилиндр, плоская поверхность которого расположена на небольшом расстоянии от плёнки.

Колебания плёнки, вызванные акустическими волнами, создают электрический ток между электродами. Так как ток этот чрезвычайно мал, а выходное сопротивление такого микрофона может достигать гигаомов, то передать генерируемый микрофоном сигнал по проводам, без существенных искажений, крайне сложно. Поэтому, для согласования высокого сопротивления микрофона со сравнительно низким входным сопротивлением усилителя, используется согласующий каскад, выполненный на униполярном (полевом) транзисторе, который конструктивно располагается в корпусе микрофонного капсюля.

Mic – электретный микрофон.

VT1– полевой транзистор.

R1– нагрузка согласующего каскада.

R2– балластный резистор питания микрофона.

C1– разделительный конденсатор.

Корпус капсюля (на схеме показан пунктирной линией) изготавливается из металла, который экранирует микрофон и согласующий каскад от внешних электрических полей.

Капсюлем электретного микрофона обычно называют устройство, в корпусе которого, расположен не только сам электретный микрофон, но и согласующий каскад на полевом транзисторе.

Как видно из схемы, для питания согласующего каскада требуется питание. Это питание подаётся на вход микрофонного усилителя прямо из схемы этого самого усилителя.

Чтобы выяснить, годится ли тот или иной микрофонный усилитель для подключения электретного микрофона, достаточно подключить к входному гнезду мультиметр. Если вы намеряете 2-3 Вольта, значит усилитель может работать в паре с электретным микрофоном. Большинство микрофонных усилителей используемых во встроенных и отдельных компьютерных аудио картах рассчитано на работу с электретными микрофонами.

Основы электроакустики

Изобретён японским учёным Ёгути в начале 1920-х годов. Первое время микрофоны электретного типа были сравнительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (в единицы мегаом и выше) заставляло применять для реализации исключительно ламповые схемы. Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных и компактных электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе, и с 1970-х годов электретные микрофоны стали активно использоваться в бытовой технике и широком спектре приложений.

Принцип действия электретного конденсаторного микрофона основан на способности некоторых диэлектрических материалов (электретов) сохранять поверхностную неоднородность распределения заряда в течение длительного времени.

Тонкая плёнка из гомоэлектрета помещается в зазор конденсаторного микрофона (то есть конденсатора, у которого одна из обкладок (мембрана) имеет возможность перемещаться под действием внешнего акустического сигнала) либо наносится на одну из обкладок. Это приводит к появлению некоторого постоянного заряда конденсатора. При изменении ёмкости, вследствие смещения мембраны, на конденсаторе проявляется изменение напряжения, соответствующее акустическому сигналу.

Принцип действия гетероэлектретного микрофона: В таком микрофоне сама гетероэлектретная плёнка служит мембраной. При её деформации на её поверхностях возникают разноимённые заряды, которые можно зарегистрировать, расположив электроды непосредственно на поверхности плёнки (на поверхность напыляют тонкий слой металла (алюминий, золото, серебро и т. п.).

В отличие от динамических микрофонов, имеющих низкое электрическое сопротивление катушки (~50 Ом ÷ 1 кОм), электретный микрофон имеет чрезвычайно высокий импеданс (имеющий емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию практически всех электретных микрофонов входит предусилитель («преобразователь сопротивления», «согласователь импеданса») на полевых транзисторах, реже на миниатюрных радиолампах, с входным сопротивлением порядка 1 ГОм и выходным сопротивлением в сотни Ом, находящийся в непосредственной близости от капсюля. Поэтому, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Что понадобится для изготовления микрофона?

1. Капсюль электретного микрофона. Можно конечно, его купить на радиорынке за 20-30 центов, но ещё лучше, вытащить его из какой-нибудь разбитой китайской магнитолы или такого же телефонного аппарата, который уже давно валяется в кладовке. Обычно, там установлен капсюль электретного микрофона, диаметром 10мм. Чем больше диаметр капсюля, тем шире диапазон низких частот, что делает голос более мягким и естественным.

2. Кусок тонкого экранированного провода. Тонкий провод я предлагаю выбрать из чисто эстетических соображений. Найти его сложнее, чем средний или толстый провод, но мы ведь делаем миниатюрный микрофон.

3. Штекер типа Джек (Jack) 3,5мм.

4. Шприц на два грамма.

5. Малая канцелярская скрепка для крепления микрофона к одежде.

6. Кусок толстого поролона для изготовления ветрозащитного колпачка.

Что такое электретный микрофон

Чтобы лучше понять, что это за устройство, сначала необходимо уточнить, что такое электрет.

Электрет — специальный материал, способный довольно длительное время быть поляризованным. Помимо этого, он обладает свойством создавать электромагнитное поле.

Схема электретного микрофона.

Обычные конденсаторные микрофоны имеют довольно низкое сопротивление, а у электретного варианта, оно значительно выше. Поэтому такие устройства требуют подсоединения к усилителям, которые имеют довольно большое сопротивление. Также им необходим внешний блок питания.

В его корпусе находится усилитель и всё напряжение, поступающее на аппарат, требуется для его питания. В конденсаторных же вариантах, оно идёт на зарядку.

Направленный микрофон и фальшивая базовая станция: как нас прослушивают?

Вы когда-нибудь находили в своем телефоне приложения, которые никогда не устанавливали? Или замечали, что гаджет слишком быстро разряжается, даже если вы подолгу им не пользуетесь? А, может, ваш смартфон умеет самопроизвольно включаться и выключаться без вашего участия? Оказывается, все эти вещи могут быть признаками прослушки. Об этом в интервью агентству «Прайм» рассказал глава информационно-аналитического агентства TelecomDaily Денис Кусков.

В числе прочего он отметил, что узнать, прослушивают вас или нет, очень сложно, поскольку для этих целей, как правило, используется высокотехнологичное оборудование. Иногда на смартфон жертвы устанавливается специальное программное приложение, которое скрыто в памяти телефона, так что владелец его попросту не замечает (зато замечает смартфон – потому и батарея садится раньше времени). Некоторые «следопыты» предпочитают более изощренные махинации, обнаружить которые еще труднее.

Как узнать, что вас прослушивают, и можно ли этому противостоять? «МИР 24» спросил у эксперта по информационной безопасности Алексея Лукацкого.

«Сегодня не так сложно организовать прослушивание конкретного абонента, если мы говорим о мобильной связи, – сказал он. – И для этого, кстати, не всегда обязательно устанавливать какие-либо приложения на смартфон своей жертвы. Иногда достаточно просто использовать направленный микрофон, который продается на любом радиорынке за очень небольшие деньги, и, будучи направленным на жертву на очень большом расстоянии вплоть до целого километра, он может снимать голосовые данные с интересующего человека».

Направленный микрофон обладает высокой чувствительностью и узконаправленным действием, благодаря чему позволяет фильтровать лишние шумы и улавливать узконаправленный поток звука. Но этот способ позволяет услышать лишь одну часть диалога – со стороны того, на кого направлен микрофон.

Еще один вариант прослушки – это создание так называемых фальшивых базовых станций.

«Базовые станции – это те вышки, к которым подключаются наши смартфоны. Можно с помощью компьютера и специального программного обеспечения, которое можно скачать в интернете, создать фальшивую базовую станцию и, находясь относительно поблизости от жертвы, перехватить весь голосовой трафик на себя, а потом уже передавать его на легальную базовую станцию. В этом случае злоумышленник превращается в такую точку посередине, которая позволяет ему прослушивать весь голосовой трафик, ну а в ряде случаев и, конечно же, [просматривать] эсэмэски и все, что отправляется с телефона, если оно не шифруется», – добавил Лукацкий.

При наличии квалификации проделать все это не так уж сложно, уточнил он: достаточно ноутбука, программного обеспечения и антенны, которая будет перехватывать данные на себя.

«Понятно, что человек со стороны все вместе это никогда не соединит, даже по инструкции, – подчеркнул эксперт. – Но более-менее подкованный специалист это может сделать».

К сожалению, обнаружить прослушку в своем телефоне непросто, и еще сложнее ее предотвратить. Но кое-что сделать все-таки можно.

«Учитывая, что прослушка – это достаточно специфический вид бизнеса, который, в отличие от каких-то других направлений, не является очень популярным, то, наверно, программ, которые целенаправленно выискивают на смартфоне «вредоносы», которые занимаются прослушкой, я не знаю. Допускаю, что здесь работают стандартные правила проверки тех приложений, которые устанавливаются на смартфон.

Но если смартфон «джейлбрейкнутый» (от англ. jailbreak (взлом) – процедура взлома операционной системой iOS, позволяющая получить несанкционированный доступ к файловой системе устройств Apple) или «рутованный» (от названия аналогичной процедуры с устройствами Android), то такого рода программа может стоять незаметно для пользователя, без иконки, и отследить ее без соответствующей квалификации будет достаточно затруднительно», – объяснил специалист Cisco Systems.

Что касается совета Дениса Кускова обратиться за помощью в сервисный центр, то здесь Лукацкий признался: особых надежд на специалистов техподдержки он бы возлагать не стал.

«Вряд ли в сервисном центре работают специалисты по прослушке, поэтому все, что может сделать специалист сервисного центра – посмотреть, [есть ли] какие-то явные отклонения работы смартфона от общепринятых. Поэтому если вредоносная программа, перехватывающая голос, написана качественно, специалист техподдержки ее, разумеется, никак не выявит. Он сможет порекомендовать (либо сам переустановит) программное обеспечение, но при качественном программном обеспечении даже переустановка не сильно помогает», – констатировал Лукацкий.

Теоретически, если специалист техцентра достаточно квалифицирован, он сможет выявить список программ, которые установлены и запускаются, но определить, с какой целью они запускаются, он вряд ли сможет, подытожил эксперт.

Кроме того, по перечисленным признакам некорректно делать выводы о том, что вас прослушивают. И стоит сначала выяснить, являются ли телефон технически исправным, рассказал НСН руководитель аналитического центра Zecurion Владимир Ульянов.

«В большинстве случаев, когда смартфон начинает тормозить, глючить, речь идет о технической проблеме, которая никак не связана с прослушкой. В девяти случаях из десяти. Начинать бить кирпичом смартфон не стоит, обращаться в правоохранительные органы тоже. Нужно понимать, что большая часть среднестатистических людей неинтересна для прослушки в принципе», – отметил Ульянов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: