Для дома и студии: что такое конденсаторный микрофон

Конденсаторные микрофоны в их современном виде появились чуть больше века назад и с тех пор стали стандартом звукозаписывающей индустрии. Развитие технологий наполнило рынок как высококлассными профессиональными моделями, так и вариантами, доступными любителям. Сегодня этот тип микрофонов можно встретить везде — от ведущих музыкальных студий до рабочих столов игровых стримеров. 

В этом обзоре мы расскажем историю появления этих устройств, объясним принципы работы, а также рассмотрим, чем конденсаторный микрофон отличается от динамического.

Что такое конденсаторный микрофон

История конденсаторных микрофонов

Учёные давно интересовались тем, как расширить возможности человеческого голоса. Делать речь громче научились ещё в древности, используя для этого металлические трубы и возводя амфитеатры. А вот передавать звук на расстояние стало возможным только с появлением электрического телефона.

Первые успехи

Первые устройства не отличались высоким качеством звука, но прогресс не заставил себя ждать. Большой прорыв совершил британец Дэвид Хьюз в 1878 году. В конструкции его микрофона колебания мембраны передавались на угольный стержень, колебания которого влияли на ток. Такой метод позволял улавливать самые тихие звуки.

Хьюз впервые использовал и само слово «микрофон» для описания своего изобретения. А знаменитый Томас Эдисон доработал находку и заменил большой кусок угля мелким порошком. Это сделало устройство значительно компактнее. В таком виде микрофон стал неотъемлемой частью телефона Александра Белла.

Следующий скачок в 1916 году совершил сотрудник одного из подразделений корпорации Белла по имени Эдвард Венте. Теперь вместо гранул угля для создания сигнала стали использоваться физические свойства компонентов микрофона — диафрагмы, электрода и электрического поля между ними. Так появился конденсаторный микрофон в его современном понимании.

Современный микрофон

Сегодня конденсаторные микрофоны представлены в огромном множестве разновидностей и моделей. Они используются в студийной и концертной звукозаписи, радиовещании, съёмках кино и на телевидении, а также в системах связи. Они обладают достаточно высокой точностью передачи звука, что делает их предпочтительными для аудиоинженеров и музыкантов.

Инновации в области микрофонов направлены на то, чтобы сделать звукопередачу ещё точнее, а сами устройства — доступнее потребителям. Найти качественный и недорогой конденсаторный микрофон сейчас можно даже без большого бюджета. С использованием проблем тоже не возникнет — в последние годы появились модели, которые подключаются прямо по USB.

Устройство конденсаторных микрофонов

Разберёмся в технической части. Как следует из названия, в основе конденсаторного микрофона лежит электрический конденсатор. Он состоит из двух основных элементов, которые называются обкладками.

Схема работы конденсаторного микрофона

• Мембрана (диафрагма) — это тонкая эластичная пластинка, которая вибрирует под воздействием звука.

• Электрод — неподвижная обкладка из металла, которая находится за мембраной.

• Диафрагма и электрод находятся в капсюле микрофона. Вибрации мембраны то уменьшают, то увеличивают электрическую ёмкость этой конструкции, что и генерирует сигнал, который затем передаётся на усилитель.

Основные компоненты конденсаторного микрофона

• Корпус: обычно выполнен из металла или пластика и служит для защиты внутренних компонентов. Оснащен резьбовым отверстием для крепления на микрофонную стойку или штатив.
• Конденсаторный элемент, состоящий из тонкой подвижной пластины (диафрагмы) и стационарной противоположно заряженной пластины (электрода). Изменение расстояния между диафрагмой и электродом при воздействии звуковых колебаний провоцирует изменение ёмкости конденсатора, что приводит к формированию электрического сигнала.
• Сетка или поп-фильтр: защищает конденсаторный элемент от возможных дефектов, вызванных воздействием ветра, пыли и прочих внешних факторов. Также служит для фильтрации нежелательных призвуков при записи речи и вокала.
• Предусилитель: усиливает выходной сигнал от конденсаторного элемента, чтобы микрофон мог быть подключен к усилителю или записывающему устройству. Предусилитель также может обеспечить регулировку уровня громкости и других параметров звука.
• XLR: используется для подключения микрофона к микшеру, усилителю или записывающему устройству.

Конденсаторные микрофоны нередко оснащаются фильтрами низких частот, которые способствуют более точной настройке звука и подавлению нежелательных шумов.

Фантомное питание

Конденсаторным микрофонам требуется постоянное питание извне, чтобы поддерживать электрическое поле. Для этого применяется фантомное питание напряжением 48V. Его источником может быть микшерный пульт, аудиоинтерфейс или USB-порт. Есть и отдельная разновидность конденсаторных микрофонов — электретные, в которых капсюль сам поддерживает заряд в течение долгого времени.

Динамический и конденсаторный микрофон: в чём разница?

Чем отличается конденсаторный микрофон от динамического? В первую очередь — принципом работы. Для преобразования звуковых волн в электрические сигналы конденсаторный микрофон использует принцип изменения ёмкости. В основе динамических микрофонов — металлическая катушка, которая движется вдоль магнита под влиянием колебаний диафрагмы. Это создаёт электрический сигнал без необходимости внешней подпитки. Мембрану с катушкой сложнее раскачать. Из-за этого её чувствительность значительно ниже. Не стоит считать это минусом, ведь у каждого вида микрофонов есть своя сфера применения. 

Вне зависимости от того, конденсаторного или динамического типа современный микрофон, он позволяет осуществлять качественную звукозапись как на студии, так и в домашних условиях.

Динамический микрофон — рабочая лошадка

Динамический микрофон снимает звук в непосредственной близости от себя. Это делает его незаменимым для записи изолированных дорожек, особенно когда дело касается ударных. Большинство микрофонов на сцене — тоже динамические, чтобы избежать посторонних шумов и фидбека от динамиков. Благодаря своей конструкции они дешевле и долговечнее.

Конденсаторный микрофон — тонкий инструмент

Конденсаторный микрофон более чувствителен и требует подготовленного пространства. Такого же сухого звука, как на динамическом микрофоне, здесь не добиться, если волны будут отражаться от стен и шкафов. Поэтому конденсаторные устройства используются там, где естественная реверберация отсутствует или, наоборот, является неотъемлемой частью звука.

Уловить тонкие нюансы студийного исполнения — вот основная задача конденсаторного микрофона. Звукорежиссёры нередко используют их и для того, чтобы записать всю группу живьём или создать отдельную дорожку с эхом от комнаты.

Частотные характеристики

Конструкция микрофона влияет и на его звучание. Зачастую в динамических микрофонах встречаются незначительные искажения акустического спектра. Кто-то относится к этому негативно, кто-то считает это особым характером микрофона.

Конденсаторные микрофоны менее подвержены таким искажениям благодаря минимальным колебаниям диафрагмы. Это делает записи более детальными и естественными, особенно когда дело касается партий с большими перепадами динамики.

Виды конденсаторных микрофонов

Два важных параметра при выборе микрофона — размер диафрагмы и направленность. В конденсаторных микрофонах именно эти параметры выходят на первый план.

Размер диафрагмы

Диафрагмы делятся на большие и маленькие. Микрофоны с большой мембраной (от одного дюйма в диаметре) более чувствительны и генерируют более мощный выходной сигнал с высоким соотношением звука к помехам.

Большая диафрагма лучше передаёт нижний диапазон, поэтому подойдёт для низких голосов, бас-гитар и больших барабанов. Малая диафрагма даёт более ровную АЧХ и отлично справляется с инструментами с маленькой атакой, когда нет времени на раскачку.

Направленность микрофона

Направленность определяет рабочую зону микрофона. Она зависит от конструкции используемого капсюля и влияет на весь процесс работы с устройством. В основном у каждого отдельного микрофона есть своя фиксированная диаграмма направленности, но некоторые производители выпускают модели со сменными насадками или переключателем режима.

Однонаправленные микрофоны

У однонаправленных микрофонов есть условный «перед» и «зад» — зона, в которой чувствительность значительно снижается. Они лучше всего подходят для записи вокала и отдельных инструментов. В зависимости от соотношения этих зон однонаправленные микрофоны делятся ещё на несколько категорий.

Кардиоидный микрофон записывает звук в передней части и практически игнорирует источники, расположенные сзади него. В то же время он довольно чувствителен к шумам по бокам от себя.

В микрофонах с суперкардиоидой и гиперкардиоидой минимизирована боковая чувствительность. Однако чем больше изолируется передний план, тем больше микрофон восприимчив к звукам сзади.

Двунаправленные микрофоны

Микрофоны с двойной направленностью позволяют записывать звуки сразу с двух сторон, исключая боковые звуки. Они применяются для записи дуэтов или интервью, когда источники звука расположены друг напротив друга.

Всенаправленные микрофоны

Всенаправленный микрофон одинаково записывает всё вокруг себя. Он подойдёт, к примеру, для записи оркестров или групп, играющих в хорошо подготовленном пространстве.

А что такое электретный конденсаторный микрофон?

Электретный микрофон по принципу действия и конструкции близок к конденсаторному, однако в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения выступает пластина из электрета. Такой микрофон не требует внешнего питания, практичен и портативен, но, в сравнении с традиционными конденсаторными микрофонами, зачастую имеет более ограниченный диапазон частот и низкую чувствительность. Впрочем, такие микрофоны отличаются невысокой стоимостью и не требовательны к условиям эксплуатации. Они широко используются в бытовой радиоаппаратуре, смартфонах, видеокамерах.

Частые проблемы конденсаторных микрофонов

Вот некоторые частые проблемы, с которыми можно столкнуться при использовании конденсаторных микрофонов:

• Конденсаторные микрофоны чувствительны к шумам в окружающей среде. Это может быть фон от электрической сети, нежелательные наводки от оборудования и т. д.
• Большинство конденсаторных микрофонов требуют фантомного питания, которое формируется аудиоинтерфейсом или микшерным пультом. Если фантомное питание не включено или не функционирует должным образом, микрофон не будет работать.
• Конденсаторные микрофоны могут перегружаться при записи очень громких звуков. Это может привести к искажениям или потере деталей в записи.
• Они могут быть чувствительны к ветру и формировать нежелательные шумы. Это особенно актуально для микрофонов без встроенного защитного экрана.

Эксплуатация и уход

Конструкция конденсаторных микрофонов накладывает определённую ответственность на его владельца. Свои правила есть как для записи, так и для хранения микрофона между сессиями.

Как использовать конденсаторный микрофон

• Из-за высокой чувствительности конденсаторный микрофон нельзя просто держать в руке, как динамический. Любой капсюль будет реагировать на малейшее движение пальцев или скрип провода. Чтобы нежелательные звуки не попали на запись, нужно поместить микрофон на стойку. Лучше всего использовать её вместе с подвесом-пауком, который гасит вибрации от подставки.

• При работе с однонаправленными микрофонами важно помнить об угле записи. Чем больше отклонение от оси микрофона, тем больше низов теряет звук. А при чрезмерном приближении к источнику, наоборот, басов становится больше. Важно найти правильное положение для записи, а нежелательные эффекты можно убрать эквалайзером.

• Конденсаторный микрофон резко реагирует на взрывные согласные, такие как «т» и «п». Профессиональные вокалисты умеют контролировать произношение этих букв, но в большинстве случаев куда более надёжной защитой от них станет внешний поп-фильтр. Не забывайте прикреплять его перед каждой сессией, чтобы не тратить ценное время на кропотливую обработку в редакторе.

Хранение конденсаторного микрофона

Как и любую технику, конденсаторный микрофон нужно беречь от влаги и пыли. Между сессиями храните устройство в кейсе, а по мере загрязнения протирайте сухой салфеткой. Не стоит разбирать корпус микрофона, чтобы не нарушить его целостность. Если любопытство всё-таки взяло верх, не прикасайтесь к его мембране. Велик риск её повредить, из-за чего придётся менять весь капсюль. По той же причине нельзя допускать падений. В отличие от начинки динамических микрофонов, конденсатор вряд ли переживёт удар об сцену.

Чтобы обеспечить сохранность компонентов, не допускайте слишком больших звуковых перегрузок. Не используйте микрофон с повреждёнными кабелями или в сети, в которой может возникнуть короткое замыкание. При завершении использования сначала выключайте фантомное питание и только затем отсоединяйте микрофон.

Какой конденсаторный микрофон выбрать

Многие производители сегодня предлагают доступные варианты конденсаторных микрофонов. Такие модели подойдут новичку или дополнят уже существующий студийный комплект. Мы подобрали несколько устройств бюджетного класса, которые отлично зарекомендовали себя в работе.