sales@getsound.suпн-вс, 11.00-21.00
+7 (911) 950-09-40
22.05.2018

 Микрофон — уникальное аудиоустройство, комбинация механических и электрических компонентов, с присущей только ему спецификой. Не существует другого устройства, наверно только за исключением мониторов, которое сочетало бы в себе такой разброс разных научных дисциплин.


В этой статье рассмотрим все детали конструкции студийных конденсаторных микрофонов, не затрагивая измерительные микрофоны, риббоны и динамические микрофоны. Центральная тема — конденсаторные микрофоны с большой диафрагмой.

Базовая схема конденсаторного микрофона представляет из себя электропроводящую мембрану, подвешенную над электропроводящей пластиной.
Сумма этих двух элементов, называется “капсюль”, четко определяет принцип работы микрофона и однозначно говорит, что перед нами конденсаторный микрофон.


Движение мембраны под напором воздуха снаружи меняет расстояние между мембраной и пластиной, как следствие изменяется емкость системы и ее напряжение, что является непосредственно конвертацией звукового сигнала в электрический.
Затем сигнал попадает на встроенный в конденсаторный микрофон усилитель, чтобы, приобретя дополнительную энергию, отправится на вход микрофонного предусилителя. Все три компонента — мембрана, пластина и усилитель играют решающую роль в звучании микрофона, но в этот раз мы будем обсуждать главным образом взаимодействие частей капсюля и его влияния на различные характеристики, такие как: частотный отклик на оси и вне ее, эффект присутствия, гейн, отношение сигнал \ шум, а также специфику поведения микрофонов в разных режимах работы.

 

Базовые положения

 

Вселенная микрофонных капсюлей стоит на двух базовых технических положениях:
- одна мембрана / одна пластина (в этом случае микрофон может работать с кардиоидной и круговой диаграммами направленности)
- двойная мембрана (подходит для всех типов диаграмм направленности)

 

Одинарные мембраны

Мембрана в движении подвержена модальным вибрациям и нежелательным резонансам, которые ограничивают полосу пропусканию и ослабляют исходный звук. Для того, чтобы уменьшить эти негативные факторы, пластина за мембраной может быть модифицирована. Как правило некоторое количество глухих углублений, просверленных в пластине, уменьшают и маскируют резонансы. Их также комбинируют со сквозными отверстиями, которые в свою очередь уменьшают задержку между приходом звука к задней части мембраны по направлению к передней.
Движение звуковой волны через заднюю сторону пластины уменьшает количество энергии с передней стороны, давая возможность “настраивать” характеристики оказывающие влияние на эффект присутствия. Каждый небольшой аспект сборки мембраны\пластины влияет на звук, и на практике размеры этих компонентов подбираются с точностью часовщика, работающего над часовыми механизмами дорогих часов. Толщина пластины определяет время задержки, что влияет на характеристики диаграммы направленности, а давление на мембрану определяет собственные резонансы системы.

Двойные мембраны

Конденсаторные микрофоны, использующие передние и задние мембраны одновременно, могут также иметь более одной пластины. В случае с двумя, пространство между ними определяет величину частотных резонансов системы, они всегда будут выше чем у систем с одной пластиной. Это также влияет на чувствительность микрофона (как правило увеличивая ее), присутствие высоких частот, а также величину эффекта присутствия. Его стартовая точка, крутизна спада, форма и магнитуда эффекта присутствия определяется комбинацией задней пластины и резонансов мембраны.
На практике мы встречаемся с миллионом комбинаций этих параметров.

Существует три самых распространенных микрофонных капсюли:
- KK47: одна задняя пластина, две мембраны
- CK12: две пластины, две мембраны
- KK67: две пластины, две мембраны

 

KK47

 

KK47 это самый распространенный тип капсюля. Он имеет относительно низкую частоту резонанса, хорошие показатели эффекта присутствия и не имеет высокочастотного пика.
Диаметр мембраны 1 дюйм, центральный электрод фиксирует мембрану по центру (это характерный элемент дизайна именно этого типа капсюлей).
Несмотря на сказанное выше, собственный резонанс мембраны заметно выше, чем у капсюлей без фиксации по центру (измерительные микрофоны, CK12), а также выше и частота среза низких частот. Сумма этих характеристик, вместе со спадом эффекта присутствия, определяет узнаваемый низкочастотный характер конденсаторных микрофонов использующих этот тип капсюлей.

KK47 и ее вариации используются в старых версиях Neumann U47, U48, M49 и U47fets.
Капсюль M7 предшествовала KK47, но как правило сегодня мы имеем дело только с KK47, так как производство M7 более трудоемко. KK47 и M7 работают практически идентично, есть небольшая разница в отклике по высоким частотам в пользу M7, это обусловлено чуть меньшим диаметром диафрагмы. Капсюль M7 можно найти в самых старых Neumann U47/48, M49 и старых Geffel CMV 563 и UM57.

 

CK12

В 1951 году AKG представили абсолютно новый взгляд на дизайн задних пластин, которые гораздо больше напоминают поверхности измерительных микрофонов, нежели капсюли с центральным электродом.
Более свободно двигающаяся мембрана имеет более низкий срез низких частот, чем капсюли с фиксированным электродом, но чувствительно к шумам и гулу здесь заметно выше. Задние пластины CK12 представляют из себя уникальную систему асимметричных резонирующих пластин (каждая из которых отдельно является резонатором со своим резонансом), что дает ровную характеристику среднего диапазона и пик между 10-12кГц.
Капсюль CK12 использовалась в старых AKG C12, C12a, C24, 412, 41, а также Telefunken ELA M250 и ELA M251. Современные Avanton CV12 используют капсюле уходящими корнями в CK12.

 

KK67

 

KK67 выполнен сходным образом с СK12, но сохраняет идею центрального электрода от Neumann. В связи с чем срез низких частот повышается и изменяется крутизна характеристики эффекта присутствия. Здесь также две задних пластины, но они симметричны и изготовлены из латуни (не обладают собственными резонансами как в случае CK12) и пик в верхнем диапазоне выше и острее. Диаметр капсюли также 1 дюйм.
KK67 имеет очень характерную середину, более агрессивную чем у KK47, пик в районе 5кГц и высокочастотный пик в районе 13кГц.
Эта капсюль и ее вариации, самые широко распространенных в мире конденсаторных микрофонов с большими диафрагмами. Изначально она была представлена в моделе Neumann U67, а затем в старом Neumann U87.

 

И так, почему все они различаются по звучанию?


Разные срезы низких частот, разные величины эффекта присутствия, разные высоко и среднечастотные пики, различная скорость реакции в разных частотных диапазонах и различные же воздействия акустических параметров обусловленные разной механикой, а также разные встроенные усилители.

Хорошо если этот небольшой экскурс в сердце большинства микрофонов, уточнил для вас что-то о характеристиках как винтажных, так и современных конденсаторных студийных микрофонах.

В заключении несколько дополнительных слов о толщинах диафрагм.
Все описанные выше классические технические решения обсуждались с позиции их оригинальной толщины. Здесь может быть задан вопрос о том, что насчет конденсаторных микрофонов с более тонкими диафрагмами. Дизайн задних пластин оказывает значительно более заметное влияние на чувствительность, диаграммы направленности и характеристики эффекта присутствия, чем толщины диафрагм. Поэтому для понимания вопроса о том, почему один микрофон нравится вам больше другого мы опустили эту тему, хотя замечу что меньшие толщины диафрагм конденсаторных микрофонов, дают прирост высокочастотной составляющей за счет уменьшения остроты высокочастотного пика

 

Оригинал: https://tapeop.com/tutorials/46/microphones-classic-condenser-capsules/

 

Подпишитесь на наш Telegram канал — новые обзоры каждую неделю.