Микрофонные гарнитуры

Лев Орлов

Оглавление обзора

Микрофонные гарнитуры Гарнитуры AKG Головные гарнитуры от компании Audio-technica Головные гарнитуры от компании Audix Микрофонные гарнитуры компании Beyerdynamic Головные гарнитуры Beyerdynamic Миниатюрные микрофоны с оголовьем компании DPA Microphones Головные гарнитуры Samson Микрофонные гарнитуры компании Sennheiser Головные гарнитуры Shure Головные гарнитуры от компании Telex Головные гарнитуры Trantec Головные гарнитуры Ultrasone

Согласно словарю иностранных слов «гарнитура», профессиональный термин, применяемый в полиграфии, тяжелой промышленности и связи, как и более широко распространенное в русском языке слово «гарнитур», происходит от французского garniture — комплект, набор предметов, служащих для какой-либо одной цели.

Однако профессиональная аудиотерминология формируется в основном на базе английского языка. В фирменной технической документации мы можем встретить следующие слова и словосочетания: headset, headband (в самое последнее время — neckband) с приставкой microphone или mic; реже встречается headboom; есть еще просто headmic.

И все это — описание устройств, в которых конструктивно совмещены и оптимально расположены относительно соответствующих человеческих органов электроакустические преобразователи — микрофон и наушники. Между прочим, необходимость их применения появилась в свое время вовсе не у музыкантов и звукорежиссеров. Связисты — вот кому мы обязаны многим…

Различия по областям применения

Фото 1

Фото 2

Фото 3

Действительно, гарнитуры и сейчас наиболее широко используются для организации двусторонней связи и во многих ситуациях являются единственно возможной конфигурацией звуковых приемника и излучателя. Например, в телефонии (фото 1), в военном деле (фото 2) или в авиации, где требуется одновременно говорить, слушать и делать что-то еще руками. А на фото 3 изображена гарнитура, совмещенная с миниатюрной видеокамерой и подключаемая к переносному компьютеру с программой, по специально разработанным алгоритмам преобразующей изображение в звук — одно из доступных технологических решений для людей, лишенных зрения.

Как говорится, полный дуплекс… Однако в указанных областях скорее скажут «телефонные гарнитуры» или «гарнитуры связи». Предмет же нашего внимания — именно «микрофонные гарнитуры», применяемые в концертной практике (редко — в студийной), озвучивании спектаклей и телевизионных шоу. Разница очевидна: если в области связи любое звуковое устройство подчинено задаче передать сообщение с достаточной разборчивостью, то в близких к тематике нашего журнала областях цель иная — с максимальной точностью передавать экспрессию и нюансы исполнения.

Отсюда и акцент в названии: гарнитура, с которой работает артист или музыкант, — это прежде всего микрофон, который не надо держать руками, причем — хороший микрофон, а уж потом — наушники.

Различия по компоновке механических узлов

Конструктивно различают микрофонные гарнитуры с двумя (фото 4) или с одной чашкой наушников (фото 5), а также вовсе без наушников. Именно компоновка механических узлов определяет конкретику применения гарнитуры. Взять, например, сотовую связь. Приобрести гарнитуру придется волей-неволей, особенно если вы за рулем, но она по определению не может быть крупной. Естественно, что для работы с мобильниками применяют в основном звуковые излучатели с амбушюрами типа intra-aural («внутри уха»).

Самый современный вариант — беспроводные гарнитуры, в которых используется технология BlueTooth (фото 6). С другой стороны, такая гарнитура могла бы быть и с двумя наушниками — современные «мобилы» позволяют прослушивать стереофонические MP3-файлы. Но — не будет, из-за обязательного условия слышать окружающие звуки с той же громкостью, что и звук канала связи.

Фото 4

Фото 5

Бывает, что для удобства пользователя в тракт звукового сигнала гарнитуры включен пассивный регулятор громкости; в зависимости от конструкции его размещают либо на чашке одного из наушников, либо, в отдельном корпусе, непосредственно на коммутационном кабеле.

В качестве крепления для микрофона используют самые различные варианты. В упомянутой гарнитуре BlueTooth микрофон, наушник и электронные схемы жестко закреплены внутри пластмассового корпуса. В недорогих гарнитурах для мобильных телефонов микрофон внутри корпуса, по форме напоминающего каплю, «подвешен» на шнуре вместе с наушником. Кстати, это довольно неудобно — во время разговора микрофон приходится поддерживать рукой, чтобы ваш партнер хоть что-нибудь услышал.

В полных, или классических, гарнитурах — с оголовьем, наушниками закрытого или открытого типа и амбушюрами типа circum-aural (валики, плотно облегающие уши) или supra-aural (подушечки, плотно прилегающие к ушам) — микрофон может крепиться на пантографе (узлы регулировки по вертикали и по горизонтали расположены в местах сочленений), «гусиной шее» (свободная регулировка по вертикали и по горизонтали в любой точке) или универсальных держателях, совмещающих обе конструкции. Пример — шаровое сочленение в месте крепления к наушнику и недлинный сегмент «гусиной шеи» рядом с микрофоном.

В последнее время ведущие производители стали крепить микрофоны на держателях из композитных материалов, достаточно пластичных, чтобы гнуться в любой точке, достаточно инертных, чтобы удерживать заданный изгиб и при этом достаточно прочных, чтобы не ломаться.

Фото 6

Фото 7

«Классические» модели гарнитур используют, например, телеоператоры для связи с режиссером, летчики для связи с диспетчерами, их очень любят поющие барабанщики, клавишники и гитаристы. Но для «фронтменов» они не подходят — удивительно было бы увидеть такой агрегат на голове солиста, артиста мюзикла или, скажем, ведущего телешоу. Вместо этого можно щегольнуть гарнитурой «в стиле Мадонны» — микрофоном, демонстративно висящим рядом со ртом и закрепленным на скрытом от взора оголовье — все, что осталось от наушников (фото 7). Так, например, сделали на одном из телеконцертов Любовь Казарновская и Николай Басков, часто делают «говорящие головы» музыкальных телеканалов, «продвинутые» концертные музыканты.

Небольшое отступление: в русскоязычной профессиональной литературе такие устройства часто называют «головными микрофонами» (калька с английского headmic, видимо, по аналогии с устоявшимся, но неблагозвучным «головные телефоны», headphones). Но ведь по-русски слово «головной» означает также «главный», «первый» (головное предприятие, головной вагон и т. д.)… Звучит важно, но нелогично, в связи с чем предлагается использовать термин «микрофоны с оголовьем». Хотя, пожалуй, и этот термин уже не отражает реального положения дел — сейчас вместо оголовья (англ. Headband) предпочитают «воротнички» (англ. Neckband) — и правда, раз уж нет наушников, зачем портить прическу!?

Различия по размерам

В целом, для сегодняшнего этапа развития звуковой индустрии характерна тенденция миниатюризации с сохранением высоких рабочих показателей. Многие звукорежиссеры считают, что качественное озвучивание больших составов возможно только с применением многомикрофонной техники, что ставит перед производителями непростую задачу — образно говоря, раздать каждому, вплоть до последней скрипки симфонического оркестра, по микрофону.

Вообще, размер микрофона — «притча во языцех» во всех областях аудио, кроме, пожалуй, студийной звукозаписи. В свое время на телевидении одну проблему (уберите микрофон из кадра!) решили с помощью «петличек» (понятно, что для сцены, театральной или концертной, они не годятся). Но получили две другие — увеличение шумов из-за трения микрофона об одежду и уменьшение разборчивости из-за естественного резонанса грудины. Далеко не всякий звукорежиссер способен грамотно их компенсировать; да, простые манипуляции с эквалайзером (подъем «презенса», срез по НЧ) позволяют уменьшить шумы и задувания, в целом обеспечивают дополнительный запас по перегрузке для микрофонного предусилителя и последующих в цепочке звукового тракта устройств, возможно, позволяют увеличить разборчивость речи и «открытость» вокала… Но как быть с эстетикой? Человеческий слух настолько чувствителен в диапазоне 4…6 кГц, а люди сегодня настолько привыкли к хорошему, что потеря естественности звучания воспринимается чуть ли не как отсутствие профессионализма.

Фото 8

Фото 9

Итак, в соответствии с общей тенденцией производители гарнитур вынуждены совершенствовать оба типа применяемых в этих устройствах преобразователей — приемники и излучатели звуковых волн. Сегодня самые современные гарнитуры «для шпионов» позволяют располагать капсюль непосредственно в ушном канале. Говорят, ведутся исследования, результаты которых позволят непосредственно преобразовывать в электричество колебания голосовых связок… Хотя такие агрегаты пока что остаются «мечтой хирургов», начало было положено еще между первой и второй мировыми войнами. На фото 8 вы видите элемент ларингофонного устройства двусторонней связи (полностью показано на фото 9), которое с помощью все того же «ошейника» должно плотно прилегать к горлу. Отбросьте мысли о стереофонии: одна «пуговка» — это действительно микрофон, а вторая лишь служит для компенсации асимметричного расположения первой; сама же тема взята из истории военной связи.

Вернемся к устройствам, которые все ведущие производители профессиональных микрофонов выделили в отдельный модельный ряд — микрофонные гарнитуры без наушников и с оптимизированными для вокала и речи характеристиками.

Если микрофон буквально висит на исполнителе, он, очевидно, должен быть компактным. Самые модерновые представляют собой чувствительный элемент на очень тонкой штанге, которая приклеивается прямо на лицо исполнителя с помощью специальной двусторонней, прозрачной и самоклеящейся ленты, ранее применявшейся в театральном деле для придерживания париков. Осознавая важность наличия запаса по перегрузке и естественности звучания, многие звукорежиссеры порекомендовали бы выбрать именно такую компоновку: направление на источник и расстояние до него точно рассчитаны и поневоле соблюдаются …

Хуже с исполнителями. Для некоторых музыкантов, выступающих в традиционных жанрах, микрофон на стойке — элемент стиля, и отказаться от него — значит наступить на горло собственной песне. Другое дело, если постановкой концерта, спектакля или шоу командует продюсер, подкованный в техническом плане и обладающий системным мышлением. Для такого забота о прибыли равнозначна заботе о впечатлениях публики; он не сомневается, что добьется успеха методом точечного озвучивания всех или большинства действующих лиц — а этого не сделать без микрофонов с оголовьем.

Следует добавить, что без радиосистем (последним будет посвящен отдельный раздел нашей статьи) главное преимущество микрофонов с оголовьем — свобода передвижения — остается невостребованным. Расходы возрастают… И вот что еще кажется важным: при креплении микрофона прямо на тело возникают проблемы — не кровь, конечно, но пот и слезы артистов берут свое. На поиск и реализацию конструктивных решений для минимизации осаждения влаги на мембране и других элементах капсюля, на нетрадиционные (без дополнительных внешних устройств) методы борьбы с «заплевываниями» и задуваниями производители тратят немало средств — кто-то удачно, кто-то не очень. Статистика, показывающая, сколько микрофонных гарнитур полностью выходит из строя в процессе эксплуатации из-за вышеуказанных проблем, не афишируется, и это необходимо учитывать при выборе или предоставлении рекомендаций.

Различия по принципу преобразования

Оставим за рамками данной статьи принцип действия второстепенных для нашего случая элементов гарнитур — излучателей, тем более, что подавляющее их большинство на рынке — электродинамические. Не будем также останавливаться на угольных, ленточных и пьезоэлектрических микрофонах — они обладают рядом недостатков, принципиально несовместимых с интересующими нас областями применения. Поскольку гарнитуры комплектуются только электродинамическими и электростатическими микрофонами, определим специфику их применения и терминологию, из-за отсутствия стандартизации которой часто возникает путаница.

Электродинамические микрофоны для краткости называют просто динамическими. Название отражает движение в постоянном магнитном поле микрофонной мембраны, жестко связанной со звуковой катушкой — физическую данность, которая в применении к гарнитурам сулит не только преимущества. Благодаря простоте механической части динамические микрофоны дешевле (проще организовать их массовое производство) и меньше подвержены воздействию влаги и колебаниям температур.

При прямом преобразовании звукового давления звука в электричество (ЭДС) возникает меньше искажений и электронного шума. Но, для того чтобы обеспечить на выходе динамического капсюля приемлемое напряжение, это давление должно быть довольно высоким. Следовательно, у динамического микрофона должна быть мембрана сравнительно большого диаметра. Но чем больше диаметр мембраны, тем менее корректна ее работа при возникновении высокочастотных вибраций. Поэтому, в частности, при производстве громкоговорителей для воспроизведения различных частот применяются динамики с различными по размеру диффузорами.

Даже при сопоставимых размерах в силу своих конструктивных особенностей динамический капсюль будет тяжелее и массивнее электростатического. Массивность (не путать с диаметром!) мембраны играет положительную роль — меньше искажений при работе с громкими звуками, меньше риск возникновения обратной связи (все динамические микрофоны являются направленными) — но приводит к искажениям АЧХ в области верхних частот вообще и фронтов сигнала в частности. Вообще, динамические микрофоны хороши для работы с достаточно яркими звуками, но не справляются с мягкими и негромкими. Это и определяет применение динамических микрофонов исключительно в тех областях, где компактность и высокая чувствительность не являются доминирующими факторами.

Если в полных гарнитурах или их модификациях с одним наушником применяются как динамические, так и электростатические микрофоны (последние — в целях увеличения чувствительности), то в случае микрофонов с оголовьем выбора нет — все они электростатические. Среди электростатических микрофонов различают конденсаторные и электретные; собственно электростатическими в спецификациях могут быть названы как раз последние.

У электростатических микрофонов два главных недостатка: высокая цена и потребность в электропитании — в тракте по необходимости должен присутствовать источник постоянного тока и пред-усилитель, согласующий выход микрофонного капсюля с входом последующего в тракте устройства. С первым ничего не поделаешь, а о втором надо знать следующее: постоянное напряжение 48…200 В применяется в конденсаторных микрофонах как для поляризации мембраны, так и для питания предусилителя; в электретных же микрофонах напряжение, как правило, меньшее, 3…12 В, и оно необходимо только для питания предусилителя. Постоянный электрический момент между задней плаcтиной и мембраной микрофонного капсюля сохраняется благодаря предварительной поляризации. Этот факт, собственно говоря, и отражает термин «электрет».

Если электретный микрофон большого размера, то питание обеспечивается от батарейки, установленной прямо внутри корпуса. Если же он маленький, а нас интересует как раз этот случай, питание подается от последующего в тракте устройства. Многие производители выпускают специальные блоки небольшого размера, крепящиеся на поясе исполнителя.

Одно другому, конечно, не мешает, но наиболее удобный вариант питания для миниатюрного микрофона с оголовьем — от передатчика радиосистемы. Опять получается, что без них не обойтись!

Нет сомнений, что характеристики электростатического микрофона в целом определяет каскад предусиления. Но не всем очевидно, как далеко ушла наука и техника в области миниатюризации. Современные технологии позволяют серийно изготавливать микрофонные предусилители с близкими к идеальным параметрами (динамический диапазон до 150 дБ, диапазон частот как минимум 20 Гц … 20 кГц, линейные или строго заданные амплитудная и фазовая характеристики) в виде микросхем и встраивать их прямо в корпуса миниатюрных микрофонов, длина (но не диаметр!) которых в худшем случае достигает 1,2 см.

Еще о миниатюризации. Если дальнейшее уменьшение размеров динамических микрофонов не представляется возможным, то для конденсаторных и 4 мм (диаметр мембраны) — не предел. И оказывается, что эти размеры не просто отвечают требованиям определенных областей применения по внешнему виду, но и позволяют получить очень важные для этих областей преимущества в рабочих характеристиках.

Чем меньше диаметр мембраны, тем больше динамический диапазон микрофона. Напомним, наиболее распространенный метод вычислений этого параметра — определить разницу (в дБ) между шумовым порогом и уровнем звукового давления, при котором микрофон демонстрирует определенный коэффициент гармонических искажений (THD). Здесь многое зависит от таких физических параметров, как упругость и податливость (stiffness, rigidity) мембраны. Чем она меньше, тем жестче и менее чувствительна по сравнению с большой (и более податливой).

Коэффициент жесткости, в свою очередь, определяет как уровень собственных шумов, так и степень подвижности мембраны до возникновения слышимых искажений. Следовательно, у маленькой по размеру мембраны выше уровень шума, но еще выше уровень звукового давления, с которым она способна работать.

Размер мембраны также существенно влияет на наивысшую воспринимаемую микрофоном частоту. Во-первых, мембраны большого диаметра перестают корректно работать при возникновении в них высокочастотных вибраций. Во-вторых, относительно больший вес крупной мембраны мешает ей двигаться с большей частотой. В-третьих, дифракция по краям капсюля ограничивает способность микрофона воспринимать высокие частоты. В силу этих причин, чем меньше диаметр мембраны, тем шире диапазон воспроизводимых микрофоном частот.

Наконец, именно размер мембраны определяет предельную высшую частоту (LHF), на которой микрофон становится направленным. Из-за этого, правда, достаточно сложно сделать маленький направленный конденсаторный микрофон. Поясним. При условии что длина прямой звуковой волны меньше или равна диаметру мембраны, в зоне отражения от ее поверхности звуковое давление возрастает. Чем меньше диаметр мембраны, тем на более высокой частоте проявляется эффект интерференции между прямой и отраженной волнами. Следовательно, чем меньше диаметр мембраны, тем, в целом, меньше зависит направленность микрофона от наивысшей воспринимаемой частоты.

Различия по направленности микрофона

Следует отметить, что методика исполнительства с применением микрофонной гарнитуры отличается от традиционной, с применением студийных или концертных микрофонов. Здесь нельзя ходить, так как любое движение (сила дыхания, расстояние до микрофона, отклонение источника от оси, перпендикулярной плоскости диафрагмы микрофона) может существенно повлиять на амплитудно-частотную характеристику звука. Сколько сил эта нетворческая работа — отслеживание телодвижений, переключение чувствительности — отнимает у артистов и звукорежиссеров! Применение гарнитур последнее вроде бы исключает — конструкция достаточно жестко позиционирует микрофон относительно источника звука.

Еще недавно для применения с гарнитурами производители выпускали только ненаправленные микрофоны — это дань «петличкам», предшественницам микрофонов с оголовьем. Считалось, что на концерте или спектакле, как и на ТВ, из эстетических соображений ось акустической чувствительности (направленности) не может быть направлена прямо «в рот». Но оказалось, что «круговых» микрофонов, хоть и компенсирующих даже минимальные движения головы исполнителя, но воспринимающих все звуки вокруг себя с одинаковой чувствительностью, недостаточно. Наконец эстетика звука была поставлена выше эстетики образа, что послужило импульсом для разработки и производства направленных микрофонов с оголовьями.

В связи с этим позволим себе еще один экскурс в область терминологии. В спецификациях могут встретиться следующие синонимы слова «направленность»: «диаграмма направленности», «характеристика направленности», polar pattern, polar diagram, polar response, иногда polar response curve, directivity, directionality и другие. Если приведен график — умеющий их читать да прочтет, ну а если написано кратко, одним словом, то можно запутаться.

Вот информация для ориентира. Английское omnidirectional соответствует русскому «ненаправленный», а unidirectional — «односторонне-направленный». Английское cardioid по-русски означает «кардиоида», «кардиоидный», а для super-cardioid или hyper-cardioid в русском профессиональном словаре есть «суперкардиоида», «гиперкардиоида», «узкокардиоидный», «узконаправленный» или «остронаправленный».

Но вернемся к внешней эстетике и качеству звучания. Раз уж направленный микрофон должен всегда быть обращен входным отверстием к источнику звука, можно разместить его рядом с уголком рта исполнителя. Известно, что при близком расположении к источнику звука направленные микрофоны особенно чувствительны к низким частотам. Конечно, можно было бы этим воспользоваться, чтобы сделать вокал глубже и задушевней… но так можно и перегрузить тракт, забыв нажать соответствующую кнопочку. Поэтому производители снабжают направленные микрофоны с оголовьем встроенными неотключаемыми фильтрами. Возможно, звукорежиссеру следует использовать чуть меньшую чувствительность — дать чуть больший запас по перегрузке.

Как уже говорилось, направленные конденсаторные микрофоны сделать маленькими непросто, поэтому они стоят дороже. Рекомендация пользователей с большим стажем: не обходите вниманием аксессуары, которые предлагают для своих микрофонов с оголовьями производители. Они недешевы, но это не выколачивание денег: иногда комплект, состоящий из ненаправленной модели и аксессуара, создающего определенную направленность, стоит меньше, чем специализированный направленный микрофон.

Рекомендации по работе с радиосистемами

Стоимость имеющихся на рынке радиосистем не в последнюю очередь зависит от комплектации микрофонами — ручными, петличными или гарнитурными. При этом штатное устройство может не полностью оправдать ваши ожидания в отношении качества звуковоспроизведения.

Подумайте, может быть эффективнее закупить передатчик одного производителя, а микрофон с оголовьем — другого. Входные каскады передатчиков всех без исключения производителей обеспечивают возможность подключения любых микрофонов и других источников сигнала; проблемы могут возникнуть только с коммутационными разъемами, но при желании их можно решить.

Неизбежной необходимостью является процесс регулировки входной чувствительности, которая изменяет уровень модуляции передатчика. При близком расположении микрофона к источнику звука или громкоговорителям могут возникнуть интермодуляционные искажения и перегрузки в тракте радиопередачи. С другой стороны, если уровень чувствительности слишком мал, в тракте радиопередачи появится излишний шум. В целях контроля используйте индикаторы, имеющиеся практически на всех профессиональных передатчиках и отображающие уровень звукового сигнала, даже если звуковой вход заглушен (muted). Вот некоторые ориентиры для отстройки чувствительности: вокал от -30 до -20 дБ, речь от -20 до -10 дБ.

При первичной подаче питания на электретный микрофон в звуковом тракте может возникнуть неконтролируемый подъем амплитуды. Поэтому перед включением питания регуляторы уровня на приемнике рекомендуется отводить на минимум.

И уж совсем банальное, но, тем не менее, важное: на головку микрофона всегда стоит надевать поролоновый колпачок, как правило, входящий в комплект поставки и уменьшающий «взрывной» эффект при произнесении согласных звуков «п», «б», а также излишнюю шепелявость «с», «з», «ж» и других.

Резюме

Да, конечно, трудно уговорить представителя торговой организации предоставить возможность сравнивать предлагаемые устройства с другими, испытать их на прочность, качество звучания и комфортность.

Да, конечно, непросто найти профессионала высокого уровня, который бы охотно делился своими секретами.

И уж конечно не стоит безоглядно доверять рекламным листовкам и даже статьям в профессиональных журналах.

Звукорежиссеру, чтобы достичь определенного уровня компетенции и еще на начальном этапе подготовки проекта — при выборе оборудования — быть полезным продюсеру, постановщику, финансовому менеджеру, придется действовать более настойчивыми методами.

Но, как говорится, ищущий да обрящет…