Как положение микрофона влияет на тембр инструмента
Выбор микрофона и способ его размещения сильно влияют на звук в системе звукоусиления. Один и тот же инструмент может звучать по-разному: естественно, с избытком низких частот, с выраженной окраской — вариантов описания много, и каждый отражает особенности тембра.
Обычно стремятся к естественному звучанию. Под ним понимается тот же тональный баланс, который слышен вживую — когда находишься перед инструментом на расстоянии примерно метра. Такой звук воспринимается как точный, реалистичный, близкий к оригиналу.
Если при воспроизведении через акустическую систему сохраняется подобный баланс, инструмент звучит как в реальности — только громче. Однако не всегда требуется именно такая передача. Иногда задача — улучшить звучание: убрать излишнюю резкость или скорректировать эквализацию, чтобы инструмент не перекрывался другими в миксе.
В последнее время активно изучаются миниатюрные микрофоны, закрепляемые прямо на корпусе акустических инструментов. Их положение заметно меняет характер звука. Рассмотрим это на примере акустической гитары.
На расстоянии
Чтобы получить естественное звучание, интуитивно выбирается микрофон с широкой и ровной частотной характеристикой. При установке на расстоянии около метра он способен передать реальный тембр инструмента — основные частоты, обертоны и их соотношение по уровню.
Однако важно понимать: даже микрофон с идеально ровной АЧХ (амплитудно-частотной характеристикой) не всегда дает естественный результат, если закреплен непосредственно на корпусе инструмента.
Большинство музыкальных инструментов изначально рассчитаны на восприятие с расстояния — хотя бы от 30 сантиметров. Звуку требуется пространство, чтобы сформироваться. Поэтому микрофон, установленный на расстоянии 30–60 см, обычно дает наиболее сбалансированную картину. В сигнал попадает суммарное звучание всех элементов, формирующих тембр.
Полезно представить инструмент как акустическую систему с несколькими излучателями: низкочастотным, среднечастотным и высокочастотным. Если расположить микрофон на расстоянии, звук передается корректно. Но при установке вплотную к низкочастотной области появляется избыток баса.
С инструментом происходит то же самое: микрофон усиливает ту зону, рядом с которой находится. Поэтому при съеме вблизи характер звучания может искажаться и не отражать общий тембр инструмента. Например, при установке микрофона рядом с резонаторным отверстием акустической гитары, где активно звучит диапазон примерно 80–100 Гц, возникает выраженный акцент на низких частотах — звук становится гулким. Чтобы приблизить его к естественному, приходится убирать лишний бас на микшере или использовать микрофон с ослаблением низких частот.
Существует простое ориентировочное правило: расстояние до микрофона примерно равно размеру самого источника. Если корпус гитары имеет длину около 45 см, микрофон размещается на таком же расстоянии. Если звучание кажется слишком отдаленным и пустым, микрофон можно немного приблизить.
В концертных условиях данная схема не всегда применима. При увеличении расстояния требуется больший уровень усиления, что повышает риск обратной связи. Кроме того, микрофон начинает захватывать посторонние источники со сцены, и звук теряет четкость. В таких ситуациях используют миниатюрные микрофоны, которые крепятся непосредственно на корпус инструмента.
Практические измерения
Размещение микрофона способно заметно изменить тембр инструмента при воспроизведении через систему звукоусиления или студийные мониторы. Звук может становиться излишне басовым, что портит общее восприятие.
Перемещение микрофона сразу отражается на звучании. Инструмент излучает разные частоты в разных направлениях, и каждая его часть формирует свой вклад в тембр. Поэтому имеет смысл пробовать различные точки установки, пока не получится нужный результат. Единственно правильного варианта не существует. При этом приходится учитывать и устойчивость к обратной связи — и нередко приходится искать компромисс между качеством звучания и стабильностью системы.
Чтобы определить удачные зоны для установки микрофона на акустической гитаре, были проведены подробные измерения спектра при разных положениях. Спектр показывает зависимость уровня сигнала от частоты — основные тона, обертоны и их соотношение.
В качестве эталона использовалась запись акустической гитары с лабораторного всенаправленного микрофона, установленного на расстоянии около 30 см. Его частотная характеристика максимально ровная. Параллельно велась запись с миниатюрного всенаправленного микрофона с аналогичной характеристикой, закрепленного на корпусе гитары. Микрофон последовательно устанавливался в разные точки, после чего измерялся спектр сигнала. Затем полученные данные сравнивались с контрольной записью.
Результаты показали различия в области низких, средних и высоких частот между микрофоном на расстоянии и микрофоном, установленным на инструменте. По этим различиям можно судить о характере звучания при разных вариантах размещения. Дополнительно были проведены прослушивания с участием десяти подготовленных слушателей и музыкантов, которые оценивали звучание в сравнении с опорной записью. Следует учитывать, что результаты получены на одной гитаре. Поскольку каждый инструмент звучит по-своему, такие измерения отражают лишь общие закономерности.
В первом варианте микрофон расположен рядом с басовой струной, между резонаторным отверстием и бриджем. Полученный спектр близок к исходному, поэтому звучание воспринимается как естественное.
Рисунок 1: сверху показаны спектры сигнала, записанного измерительным микрофоном, и сигнала при близком расположении микрофона; снизу — разница между этими двумя кривыми.
В верхнем графике наложены друг на друга спектр, записанный микрофоном на расстоянии, и спектр при близком расположении. Это позволяет увидеть, как положение микрофона влияет на спектр, а значит — и на воспринимаемый тембр. Красная кривая соответствует микрофону с ровной АЧХ, установленному примерно в 30 см перед инструментом, желтая — миниатюрному микрофону. Каждая горизонтальная линия обозначает изменение уровня на ±10 дБ относительно соседней.
Нижний график на рисунке 1 показывает разницу между этими двумя кривыми — то есть различие между спектром, снятым на расстоянии, и спектром при близком размещении в той же точке. Различия здесь незначительные, поэтому звучание при таком положении микрофона воспринимается как естественное, близкое к высококачественной передаче.
Во всех последующих графиках (рисунки 2–6) показана именно разница между спектром на расстоянии и спектром при близком съеме. Иными словами, они демонстрируют, как меняется звук при переносе микрофона с расстояния около 30 см непосредственно на корпус инструмента в разных точках.
Отдельно стоит отметить рисунок 6. Чтобы получить более естественное звучание гитары при таком положении микрофона, требуется дополнительная эквализация: уменьшение низких частот (примерно на 10 дБ в области 100 Гц) и ослабление верхней середины (примерно на 6 дБ в районе 6 кГц). Альтернативный вариант — использовать миниатюрный микрофон с подобной частотной характеристикой. При этом важно помнить, что каждая гитара звучит по-своему, поэтому приведенные данные отражают лишь общие закономерности.
Рисунок 2: микрофон установлен на корпусе гитары между бриджем и краем деки. В звучании преобладает середина — низких частот не хватает, верхний диапазон ослаблен. Это видно по снижению уровня ниже 300 Гц и выше 1 кГц.
Рисунок 3: микрофон размещен внутри корпуса гитары, в области резонаторного выреза, немного ниже струн. В звучании усиливаются низкие частоты (ниже 200 Гц), из-за чего появляется избыточная басовая окраска. При этом средний и верхний диапазоны ослаблены, поэтому звук теряет ясность и звучит более приглушенно.
Рисунок 4: микрофон перемещен к нижнему краю резонаторного выреза. В звучании усиливаются низкие частоты (ниже 200 Гц), поэтому появляется избыточная басовая окраска. Одновременно снижается разборчивость: уровень в области около 1 кГц и 4 кГц ослаблен, из-за чего звук теряет присутствие.
Рисунок 5: микрофон расположен под струнами, между резонаторным отверствием и бриджем. Характер звучания в целом близок к опорному варианту, однако средние и высокие частоты несколько ослаблены.
Рисунок 6: микрофон установлен внутри корпуса, у внутренней поверхности верхней деки, в нижней левой части относительно грифа. В звучании заметно усиливаются низкие частоты (ниже 200 Гц) и одновременно подчеркиваются высокие (выше 4 кГц), из-за чего тембр приобретает выраженный контраст по краям диапазона. Уровень сигнала в этой точке достаточно высокий, поэтому сохраняется хороший запас до возникновения обратной связи.
