Что делает один микрофон лучше другого, и как мне сделать свой собственный?

Мне интересны микрофоны, и у меня есть несколько вопросов.

1. Что является ключевым компонентом в них, который делает одно лучше другого?
2. Что нужно для того, чтобы создать высококачественный микрофон самостоятельно? Я собираюсь купить хороший микрофон, и в качестве примера я посмотрел на Blue Yeti , так что меня это просто удивило. Я знаю, что это лучше, чем мой микрофон в долларовом магазине, но хочу знать почему.
3. Просто для удовольствия, я купил конденсаторный микрофон el- cheapo (2,2 кОм, 1,5 В), чтобы поиграть с ним, но у меня мало идей относительно его ограничений. Для чего нужен такой микрофон?

Спрашивать, что делает один микрофон лучше другого, все равно, что спрашивать, что делает один автомобиль лучше другого. Это ОГРОМНАЯ тема, для которой я могу только дать обзор. Но здесь идет:

диафрагма

Конечно, диафрагма является наиболее важной (но едва ли). Это та часть, которая движется в ответ на звук и каким-то образом преобразует звук в электрические сигналы. Это та часть, которая определяет, является ли ваш микрофон динамическим, конденсаторным, ленточным или другого типа.

Чтобы получить хороший частотный отклик, диафрагма должна быть очень легкой. Чем светлее, тем лучше. Но чем легче, тем хрупче. Поэтому необходимо предпринять шаги, чтобы сделать его более надежным и / или защитить его от повреждений.

Хорошая диафрагма также будет противостоять ущербу окружающей среде. В основном влажность, а также дым, экстремальные температуры, удары и т. Д.

Построение диафрагмы очень сложно и требует специальных материалов и оборудования. Это выходит за рамки практически каждого любителя, и даже большинства компаний. Скорее всего, более 75% брендов микрофонов, продаваемых в таких местах, как Guitar Center, не производят свои собственные диафрагмы - и это может достигать 90%.

Можно сделать диафрагму в вашем доме, но это не будет звучать хорошо. Вам повезло бы сделать тот, который имеет "качество телефона".

Иногда диафрагму называют «микрофонной капсулой», но иногда это может вводить в заблуждение.

механический

Механические свойства микрофона не следует недооценивать. Под механическими вещами я подразумеваю все, что не является диафрагмой или электрикой. Корпус микрофона, гриль, расположение диафрагмы внутри микрофона и даже микрофонный зажим.

Это в первую очередь механическая конструкция, которая определяет, является ли микрофон кардиоидным, всенаправленным или гиперкардиоидным. Вероятно, что более важно, именно механическая конструкция определяет, насколько много нежелательного шума будет подавлено. Это делается путем размещения диафрагмы и конструкции гриля.

Другой важной задачей механической конструкции является снижение шума при работе - шума, вызванного тем, кто держит, двигает или регулирует микрофон. В действительно плохих микрофонах будет отчетливо слышно просто согнуть руку, держа микрофон.

Механическая конструкция также помогает защитить микрофон от ветра, дыхания, плевков, дыма, пива и т. Д.

электрический

Большинство микрофонов, особенно конденсаторные, содержат электронику для усиления сигнала от диафрагмы перед его выводом. Некоторые микрофоны также оснащены простыми переключаемыми фильтрами верхних частот, которые еще больше снижают управляемость и шум от ветра.

Конечно, электроника должна быть малошумной, а также иметь возможность обрабатывать огромный динамический диапазон без искажений. Хотя эти схемы, как правило, очень просты, сделать их высокое качество легче сказать, чем сделать.

Это становится еще сложнее для выходящих USB-микрофонов. Создание USB-микрофона потребительского уровня не так уж сложно, но студийного USB-микрофона сложно из-за дополнительной электроники.

консистенция

Последовательное выполнение вышеуказанных действий очень важно для производителя микрофонов. Если у вас есть дорогостоящее производственное оборудование, сделать качественный микрофон сравнительно легко. Но создание двух качественных микрофонов, которые соответствуют друг другу по выходному уровню, частотной характеристике, переходной характеристике и т. Д., Затруднительно.

Это очень важно, если вам нужна пара микрофонов для стереозаписи. Если левый микрофон имеет немного другую частотную характеристику, чем правый, запись будет звучать странно. Почти каждая микрофонная компания будет продавать «совпадающие пары» микрофонов, где они проходят через серию микрофонов и находят две, которые очень близко совпадают. Другие компании даже не будут беспокоиться, так как им трудно делать 2 одинаковых.

Создание высококачественного микрофона дома

Это очень сложно, но зависит от того, сколько вы хотите сделать сами. Сделать его с нуля практически невозможно, потому что для этого требуются навыки и оборудование, которое редко встречается у одного человека (отложение пара, электроника, изготовление металла, литье пластмасс и / или резины и т. Д.).

Вы можете взять одну из этих задач и восстановить существующий микрофон с этой задачей. Например, вы можете взять дешевый китайский микрофон и перестроить или изменить дизайн электроники в нем. Или получите металлический токарный станок и фрезерный станок и переделайте корпус существующего микрофона.

Конечно, при некоторых тщательных исследованиях и планировании можно взять микрофон за 75 долларов и заставить его работать как микрофон за 500 долларов.

Но не пытайтесь создавать свои собственные диафрагмы, если ваша цель - качество звука. Во что бы то ни стало заставьте кого-то просто учиться, но не ожидайте, что это будет звучать хорошо

El-Cheapo Конденсаторные микрофонные капсулы

Они не очень полезны, когда дело доходит до профессионального аудио. Качество просто отсутствует: шум, частотная характеристика, динамический диапазон и т. Д. Профессиональные конденсаторы имеют диафрагму диаметром от 0,5 до 1,0 дюйма, чтобы быть чувствительными и иметь лучшую частотную характеристику. Дешевые, как правило, меньше, чем 0,25 дюйма и, возможно, 0,10 дюйма.

Mic Arrays

В настоящее время одной из новых областей исследований микрофонов является использование массивов микрофонов. Это то место, где многие микрофоны el-cheapo используются и комбинируются полезными способами. Обычно микрофонные массивы используются для создания супернаправленного микрофона для телеконференций и аналогичных приложений. Это та область, в которой кто-то дома может легче играть и, возможно, придумать что-то, что работает лучше, чем то, что доступно в продаже.

Q1

Несколько вещей, которые приходят на ум:

• Динамический диапазон - диапазон между самым низким и самым высоким уровнями звукового давления, с которым может работать микрофон. Например, шуршание микширующих листьев потребует хорошей производительности на низком уровне, а микширование басового барабана потребует хорошей производительности на высоком уровне (т.е. без искажений).
• Частотная характеристика - обычно желательна плоскостность по всей полосе (например, 20 Гц - 20 кГц), но она может быть спроектирована, например, для лучшей реакции низких частот.
• Отношение сигнал / шум (SNR) и собственный шум. Отношение сигнал / шум - это отношение эталонного сигнала к шуму, производимому микрофоном без звука (собственный шум). Так что высокий SNR это хорошо, а низкий собственный шум это хорошо. Микрофоны конденсатора, как правило, очень чувствительны, их легче получить с хорошими характеристиками SNR и, следовательно, они хороши для звука низкого уровня.
• Направленность - как угол звука влияет на реакцию. У разных типов микрофонов разные рисунки. На это влияет как тип элемента (динамический, конденсаторный, ленточный и т. Д.), Так и конструкция корпуса:

Здесь диаграммы направленности (известные как полярные диаграммы ) для типичного кардиоидного микрофона (слева) и микрофона с дробовиком (справа)

Обычно они даны в 2D, но для тех, кто для них новичок, будет легче понять, если мы увидим трехмерное представление - вот тот же кардиоидный паттерн в 3D:

Из них видно, что, например, если вам нужно воспринимать звук только в определенном направлении, то дробовик - хороший микрофон для использования.

• Импеданс - насколько легко согласовать микрофон с различными типами оборудования, а также насколько он чувствителен к шуму (например, пьезо-микрофоны, часто используемые на акустических инструментах, очень чувствительны к вибрациям). Например, микрофон с низким импедансом будет лучше для использования с длинными кабелями (избегайте скручивания)
• Долговечность - насколько легко можно повредить микрофон. Ленточные микрофоны IIRC довольно хрупкие и требуют осторожного обращения. Профессиональные конденсаторные элементы тоже довольно легко повредить. Менее хрупкие типы включают динамический (движущаяся катушка) и углерод.
• Цена - как и во многих других аудио вещаниях, это не всегда определяется производительностью. Дешевая электретная капсула (~ £ 1) при правильном смещении может иметь гораздо лучшую частотную характеристику, чем, например, старый конденсаторный микрофон с клапаном, который может быть сотен. Здесь (от Elliott Sound Products) - обсуждение и пример использования дешевой электретной капсулы (часто клеветнической, но обычно это происходит из-за плохого дизайна, а не самой капсулы), чтобы сделать тестовый микрофон с характеристиками, сопоставимыми с профессиональными моделями.
  Для еще более подробного и отличного обсуждения этого тезисасравнивается тестовый микрофон, изготовленный из электретной капсулы стоимостью ~ 1 фунт стерлингов (общая стоимость около 15 фунтов стерлингов), с настройкой профессионального микрофона стоимостью ~ 500 фунтов стерлингов. Дешевый микрофон превосходит или соответствует профессиональному микрофону в большинстве областей. Например, вот минимальный уровень шума для обеих микрофонов:

Q2

Если вы хотите разработать саму капсулу, то создать качественный микрофон будет довольно сложно, учитывая хрупкую и сложную природу многих типов. Возможно, я бы выбрал что-то вроде большого конденсатора или электретного микрофона - вы должны быть в состоянии достать нужный пленочный материал, или вы можете получить немного майлара и подать на него постоянный заряд, используя источник ВН (ищите электростатические динамики для идеи)
Затем ознакомьтесь с некоторыми схемами для схемы предусилителя, которая необходима для конденсаторных микрофонов (из-за их высокого импеданса).
Не ожидайте, что ваши результаты будут хорошими , но если вы будете достаточно заниматься исследованиями и не торопитесь, вы никогда не узнаете. Это, безусловно, будет веселый учебный проект.

Если вы хотите взять существующую капсулу и построить вокруг нее микрофон, тогда будет гораздо легче добиться хороших результатов. Это, безусловно, возможно, используя легкодоступные компоненты и инструменты. Внимательно прочитав вышеупомянутый тезис, можно начать с него.

Q3

Что касается третьего вопроса, трудно сказать, не видя спецификации / таблицы данных, но, вероятно, он будет полезен как речевой / музыкальный микрофон общего назначения (не для очень высоких уровней)
. Качество должно быть подходящим для любого потребительского использования, но, вероятно, будет не соответствуют стандартам «про аудио» (хотя см. примечание выше по цене, ничего не ясно)

Вики-страница о микрофонах является хорошей, очень хорошим введением ко многим различным типам - ее стоит прочитать.