Install Pro Magazine - Списание за професионално оборудване и монтаж
Част 1
I.A. Алдошина
  |
Съвременните аудио технологии се развиват активно в момента в посока на създаване, внедряване и подобряване на различни пространствени системи за запис, предаване и възпроизвеждане на звук (Dolby-Surround, Binaural, Ambiophonic, Wave Field и др. - за повече подробности вижте Show Master, 2003, N№2-3; 2004, N№4). Съответно се разработват специални микрофонни системи, за да се осигури многоканален запис, особено много нови и доста сложни системи се появиха през последните години (на всеки конгрес на AES, включително последните 118 в Барселона, доста доклади винаги са посветени на този проблем). Идеята за използване на система от два микрофона за запис на стерео сигнали е предложена за първи път през 1931 г. от Blumlein (това е комбинирана система от два насочени микрофона) и пусната в производство през 1950 г. от Neumann. Оттогава са създадени голям брой различни микрофонни системи за стереофония, чиито основни принципи се използват и днес при създаването на микрофони за съраунд звук. Следователно в началото на тази статия ще бъдат разгледани стерео микрофони, а след това - микрофони за съвременни пространствени системи. Повечето от произвежданите в момента микрофонни стерео системи могат да бъдат разделени на следните групи: - отделни стерео системи - (AB, DIN стерео, NOS стерео, ORTF стерео, Baffled stereo); – комбинирани стерео системи – (XY стерео, MS-стерео, Blumlein стерео); - "горни" стерео системи - (Овърхед микрофони); – тип изкуствена глава – (свързана с главатастерео, Сфера стерео, Стерео 180); – бинаурални стерео системи (Binaural stereo).
Отделни стереомикрофонни системи - AV система: при запис на такава система два (или няколко включени на един канал) микрофона с еднаква чувствителност и насоченост на определено разстояние един от друг се монтират пред изпълнителите, така че всеки канал да може да работи в своя зона.
 |
Акустичните оси на микрофоните могат да бъдат успоредни или разгънати, а микрофоните могат да бъдат както многопосочни, така и насочени (например две кардиоидни или две осмици). Общата схема на запис е показана на фиг. 1; пример за промишлена реализация е на фиг.2. Тъй като основното влияние върху локализацията в такъв запис е изместването във времето между различните източници, системата се нарича "времево стерео", въпреки че ако използвате насочени микрофони, можете да получите разлика в интензитета, което ще направи локализацията по-отчетлива. Въпреки това, както показват експерименталните изследвания на системата AB, тя има известен недостатък: когато истински източник на звук (например солист) се движи, съответното движение на въображаем източник във вторичната стая се наблюдава в доста тясна зона. Резултатите от измерването показват, че за да се разшири тази зона, е необходимо да се намали съотношението Y/L, където Y е разстоянието от източника до инсталационната линия на микрофона, L е разстоянието между микрофоните.
Фиг. 4. Микрофон ORTF система Фиг. 5. Микрофонни системи: a - DIN стерео; b - NOS стерео |
Въпреки това, възможноститетакива промени са ограничени, тъй като микрофоните не могат да се преместват твърде близо (за да се поддържа стерео ефектът), а приближаването на микрофоните към солистите увеличава изкривяването в дълбочина и води до повишаване на ниските честоти в насочените микрофони. Промяната на ъгъла на покритие по време на запис с промяна на разстоянието между микрофоните е показано на фиг.3. Както се вижда от тези данни, с намаляване на разстоянието между микрофоните, ъгълът на покритие се разширява, но когато микрофоните се приближат на разстояние по-малко от 40 см, стерео ефектът практически изчезва. AB стерео системите се използват предимно за предаване на усещане за пространство (чрез „улавяне“ на естествените процеси на реверберация в помещението), като например при запис на орган. За прецизно локализиране на отделни източници в ансамбъл системата AB е по-малко полезна. Обикновено се използва с допълнителен централен или комбиниран микрофон. - ORTF стерео техниката (French Broadcasting) използва два кардиоидни микрофона, разположени на 17,5 cm един от друг под ъгъл от 1100 между капсулите (фиг. 4). Разположението на микрофоните съответства на разстоянието между ушите, а ъгълът симулира ефекта на сянка на човешка глава. Тъй като използва както разликата между сигналите във времето, така и в интензитета, тази техника създава доста ясно стерео изображение, добра локализация на източниците, осигурява ъгъл на покритие от 950 и следователно се използва широко в практиката. – DIN стерео (немско излъчване) е разновидност на системата AB. Стерео изображението се създава от два кардиоидни микрофона, разположени под ъгъл 900 на разстояние 20 см. Системата също така създава темпорален и интензитетно-разликов стерео сигнал, осигурява ъгъл на покритие от около 1100, полезен за запис на близки разстояния (фиг. 5а). – NOS стерео (Danish Broadcasting) използва два кардиоидамикрофони, поставени под ъгъл 900 на разстояние 30 cm един от друг (фиг. 5 b). Стерео изображението също се създава с помощта на комбинация от интензитет и времева стереофония. Тази техника се използва главно на къси разстояния за запис на малки ансамбли (ъгъл на покритие по-малък от 800). – Бафъл стерео е стерео техника за многообразен микрофон, която използва екран, поглъщащ звука, който се поставя между два микрофона в стерео система за разнообразие, като стерео тип ORTF. Ефектът на затихване на екрана има положителен ефект върху затихването на звука от източници извън осите и подобрява разделянето между каналите. Една от добре познатите екранирани стерео системи, Jecklin Disc (наречена на своя изобретател Йорг Джеклин), използва два многопосочни микрофона, поставени на разстояние 17,5 cm, и специален акустично обработен диск с диаметър 36 cm, поставен между тях (фиг. 6). Истинските предимства на подобна система се проявяват, когато е инсталирана на сравнително голямо разстояние от източника, където има баланс между директните и отразените сигнали в помещението. Усилията за намиране на оптимален баланс между разстоянията и ъглите на микрофона продължават през цялото време. Обобщавайки получените резултати от такива работи, M.Williams конструира полезна номограма (фиг.7), която позволява да се установи връзка между разстоянието и ъгъла между микрофоните и ефективния ъгъл на покритие на източниците по време на запис (параметър на кривата).
Комбинирани стерео микрофони Тази техника на стерео запис включва използването на два насочени микрофона на едно и също място. Широчината на стереоизображението зависи от формата на характеристиките на посоката на микрофоните и от това как са монтирани. Най-известните XY системистерео, MS стерео и Blumlein стерео.
– XY стерео – тази система използва два насочени микрофона (два кардиоидни или два суперкардиоидни), монтирани на една ос, при които акустичните оси са завъртяни и образуват определен ъгъл (най-често 90 – 1200, но могат да варират в рамките на 0 – 1800). Пример за такъв дизайн е показан на фиг. 8. Тъй като и двата микрофона са на едно и също място, на практика няма разлика във времето на пристигане на сигнала. Стереофоничният ефект възниква тук поради разликите в интензитетите на сигналите от източника (т.нар. "интензивна" стереофония). Системата XY дава правилното съответствие между въображаемия и реалния източник, ако е в определени ъглови граници. Връзката между ъгъла на микрофона (стерео ъгъл) и ъгъла на покритие на запис е показана на Фигура 9 за кардиоидни и суперкардиоидни микрофони. Поради липсата на времеви измествания в сигналите на левия и десния канал, системата XY има добра съвместимост с моно система. Но при използването на тази система се получават и изкривявания на пространствената панорама (особено в дълбочина).
    |
В тази система трябва да бъдат изпълнени строги изисквания за остротата на характеристиките на насоченост на микрофоните (в противен случай не е възможно да се получат разлики в интензитета), освен това насочените микрофони проявяват „ефект на близост“ при приближаване до източника. – MS stereo: също съдържа два комбинирани микрофона на едно място, но с различни характеристики на насоченост, сигналите от коитоса подложени на трансформация сума-разлика. Обикновено се използват два комбинирани микрофона с насочени характеристики на кръг / осмица или кардиоид / осмица (фиг. 10). Името на системата се формира от първите букви MS, където Mittel е средата, Seite е страната. Напрежението на изхода на микрофона M ще бъде непроменено при всяка позиция на източника, а напрежението от микрофона S се определя от формата на неговата характеристика на насоченост (осем): когато източникът е разположен отляво или отдясно, то ще бъде максимално, а ако е в центъра, ще бъде нула. Следователно, когато източникът е разположен под ъгъл 900, изходното напрежение ще бъде равно на сумата от напреженията от микрофоните M и S, когато източникът е под ъгъл 00, това е само напрежението от M-микрофона, а при позиция 900 то е равно на разликата в напрежението от микрофоните M и S. В резултат на преобразуването на сумата-разликата се формират сигнали в два предавателни канала. Системата MS изисква въвеждането на допълнителни възли във веригата: преобразуватели на сума-разлика, стерео посока и базови контролери, но също така има редица предимства пред системата XY, тъй като ви позволява лесно да регулирате както общата ширина на основата, така и ширината на отделните секции, заети от групи изпълнители. Пример за такава настройка чрез промяна на формата на характеристиката на насоченост на М-микрофона е показан на фиг. 11. Техниката MS осигурява точно локализиране на източниците в ансамбъл и е много полезна за запис на движещи се звукови източници. - Blumlein stereo - комбинирана стерео технология (вид MS стереофония), използваща два микрофона с фигура от осем, инсталирани в една и съща точка под ъгъл от 900, полученият ъгъл на покритие е показан на фиг. 11.
Стерео отгоре (микрофони отгоре) Чрез поставяне на микрофона по-високомузикални инструменти на голямо разстояние, често е възможно да се получи по-естествен тембър, тъй като звуците от различни отделни инструменти достигат до микрофоните с по-реалистично разпределение във времето, отколкото когато са близо един до друг. Освен това можете да запишете първите няколко отражения в стаята, което е по-съобразено с естествената среда на инструментите.
- Раздалечени Omni стерео - многопосочните микрофони се монтират на стойки пред изпълнителя на височина 1,2 - 2,4 m, за подобряване на пространствеността понякога се повдигат на 3 m или по-високо. Тази техника дава дълбочина и добро стерео изображение, но може да доведе до фазово изкривяване. - Decca Tree - Тази техника е разработена от английския Decca Records в средата на 50-те години и все още се използва в звукозаписа днес. На стойки от 3 до 3,7 m над и малко зад главата на диригента се поставят три многопосочни микрофона. Те са наклонени приблизително 30° надолу към оркестъра и са разположени под определен ъгъл една спрямо друга: едната е насочена към центъра, другите две са на 45° от центъра (фиг. 12). Разстоянието между дясната и лявата стойка за микрофон е приблизително 2 m, централния микрофон е изместен с 1,5 m напред. В допълнение, два допълнителни микрофона са разположени в краищата на оркестъра, обикновено малко назад, за да записват ехтенето на залата. Тази техника дава реалистично стерео изображение, осигурява добър баланс между инструментите на оркестъра и ви позволява да записвате отделно централния канал, което е полезно при смесване на системи като съраунд звук.
Стерео системи Тип изкуствена глава Два многопосочни микрофона са поставени върху твърда сфера с диаметър 20 cm, симулираща акустичното поле около човешка глава. Диафрагмите на микрофона са подравненис повърхността на сфера. Геометричните размери, използвани в тази техника, моделират основните пропорции на човешката глава, т.е. междуушно време на забавяне. Пример за такава микрофонна система е показан на фигура 13. Имайте предвид обаче, че когато записвате източници с широк ъгъл на покритие, страничните източници ще бъдат записани твърде подчертано за най-близкия микрофон и твърде слаби за далечния, така че е за предпочитане да използвате сфера за източници с ъгъл на покритие 900 или по-малко.