Jak vybrat správný mikrofon do studia. Jakou směrovou charakteristiku? Díl 3. Směrovost

3 tipy na začátek:

Tip 1: Stejná směrová charakteristika mikrofonu i nástroje vytvoří soulad

Pokud se směrová charakteristika mikrofonu setká se stejným směrovým vyzařováním nástroje, dojde k vzájemnému souladu. Zůstane věrněji zachována původní blízká barva nástroje.

Tip2: Úžší směrovost zcizuje

Čím užší směrovost, tím víc eliminujeme přeslechy, ale zvláště u hlubších barev tím zcizujeme původní ryzí témbr.

Tip3: Směrová charakteristika mikrofonu jako stylotvorný prvek

Každý mikrofon vytváří svou typickou barvu, kterou lze využít pro podpoření daného stylu - např. koule z větší dálky vytvoří ambientní zvuk symfonického orchestru.

Jak vidíte, zákonitosti při nastavování směrové charakteristiky existují. A pokud je znáte, dosáhnete se stejným mikrofonem násobně věrnější zvuk, než když nastavíte směrovost nevhodně. Proč tomu tak je? A jak vlastně mikra mechanicky fungují?

Bez exkurze do teorie to nepůjde. Je však i muzikantsky zajímavá a stojí za to:

Jak docílíme, že mikrofon snímá směrově?

Podle toho, jaké je mikrofonní pouzdro konstrukce i jak je velké, přijímá mikrofon zvuk z různých směrů v různé intenzitě. Mikrofonní pouzdra jsou záměrně navržena tak, aby z určitých úhlů „nabírala“ tlak vzduchu naplno a z úhlů jiných pak zvuk - signál identifikovala slaběji. Děje se to odečítaním ve dvou bodech: před membránou, kam přichází signál jen z vnějšku, a za membránou, kam stejný signál přichází dovnitř speciálními bočními vstupy pouzdra. Mezi těmito body se porovnává zpoždění tlaku (tedy napětí). Pokud zdroj vyzařuje zepředu, dochází ke zpoždění toku za blanou, pokud přichází zezadu, tak ke zpoždění před blanou - energie se v obou případech sčítá a zesiluje. Pokud zdroj vyzařuje zboku, přicházejí oba toky téměř bez zpoždění, protitlaky se navzájem odečítají a celková energie se zeslabuje.

Směrová charakteristika je však frekvenčně závislá: stejný mikrofon nabírá směrově jinak v basech, jinak ve středech a jinak ve výškách.

Tip: Směrovost stoupá a nejvíce se projevuje ve vysokých polohách

zatímco ty nejhlubší zůstávají obvykle nepoznamenány. Souvisí to s délkou vlny. Vysoký zvuk je generován krátkými vlnami, např. přelom pěti a šesti čárkované oktávy odpovídá vlnám o délce cca 4 cm. Krátké vlny jsou již podstatně odstíněny tělem i pouzdrem mikrofonu, ale neprojevuje se u nich Proximity efekt. Hluboký zvuk je vytvářen vlnami dlouhými, např. střed kontra oktávy odpovídá vlnám o délce 7 m. Tělo i  kapsli mikrofonu obtečou, nevzniká tzv. akustický stín, ale projevuje se u nich Proximity efekt - s menší vzdáleností zdroje díky fázi roste síla basů.

Co nám prozradí polární graf?

Stěžejní je hlavní osa, která je obvykle totožná s geometrií přístroje. Přední část kapsle, která má být namířena kolmo na zdroj, leží na hlavní ose v úhlu 0. Od hlavní osy se potom odvíjí tzv. kulový graf - polar pattern. Ten má po obvodu vyznačené snímací úhly od 0 do 360 stupňů, většinou dělených po třiceti stupních.

Tip: Jak poznáme, kde má mikrofon přední stranu?

Obvykle podle stříbrné či zlaté tečky. Tam je předek, tudy prochází hlavní osa, tam leží stupeň 0. A tato plocha má být kolmo namířena na zdroj – hlas, nástroj.

Pozn. Můžeme složitěji říci, že směrová charakteristika je závislost citlivosti na úhlu, který svírá akustická osa mikrofonu s osou akustického zdroje.

Umíme číst pavučinu od výrobce?

Útlum je na kulovém grafu připomínajícím pavučinu vyjádřen ve formě šesti soustředných kruhů směrem dovnitř. Vrstevnice jsou vedeny po pěti decibelových skocích, střed je většinou reprezentován hodnotou -30 dB. Znamená to, že firemní graf nám ukazuje, jak se energie přicházející z různých směrů chová v dynamickém rozpětí 30 dB. Podrobnější pavučinu, která by dokumentovala detailněji směrový útlum, už výrobci k dispozici běžně nedávají, ale např. nezávislé univerzitní grafy mívají rozpětí až - 90 a více dB.

Tip: O jak velké dynamické rozpětí v případě 30 dB jde?

Hudební vnímání dynamiky je do jisté míry subjektivní záležitost, záleží např. na hutnosti barvy, na nástroji. V případě křídla hraného oběma rukama bychom mohli říci, že 30 dB je rozdíl mezi pasážemi pp a ff. Znamená to tedy, že v případě ledvinové charakteristiky mikrofon zaznamenává stejně hlasitý signál přicházející zepředu v úrovni fortissima a zezadu pak minimálně v úrovni pianissima, obvykle mnohem tišeji. Tedy zezadu sice velice tiše, ale stále nějak hlasitě, ne zcela potichu.

Slizké laloky

Energie přicházející silněji zepředu, z boků, případně zezadu vytváří tzv. laloky. Ty nás informují, jak citlivě nabírá mikrofon z různých směrů. Kde je zakreslen lalok, v tom směru nabírá co do hlasitosti adekvátně údaji na vrstevnici (0 dB - bez útlumu, - 25 dB - s útlumenm 25 dB)

3 hlavní kategorie

Všesměrová (omnidirectional) čili kulová směrová charakteristika snímá zvuk relativně ve stejné úrovni ze všech směrů. Obousměrná charakteristika (bidirectional) přijímá silně zvuk pouze zepředu a zezadu, nikoliv však ze stran. Mikrofony konstruované pro snímání zvuku z jednoho směru (unidirectional) se blíží tvarově různě širokým ledvinám. Konstrukčně jsou kombinací koule a osmičky, z těch vyjde pak tvar srdce. Pojďme se podívat na jednotlivé typy směrových mikrofonů podrobněji.

Všesměrová, omnidirekcionální, kulová charakteristika

je taková, kdy mikrofon přijímá zvuk stejně kvalitně ze všech stran: shora i zdola, zepředu i zezadu.

Konstrukčně jde o membránu upevněnou na okraji vzduchotěsné dutiny. Vevnitř je tlak konstantní, prohýbání membrány je ovlivňováno pouze tlakem zvenčí, který přichází ze všech stran. Proto mluvíme i o tzv. tlakovém mikrofonu.

Tip: Koule bude plněji vstřebávat tlak všesměrově - rovnoměrně rozložený po místnosti než jen užší energii směrovou.

A kulově obvykle vyzařují nižší rejstříky nástrojů dechových dřevěných i strunných. Setká se tak nástrojová vyzařovací koule s mikrofonní přijímací. Dosáhneme plného zvuku.

Koule je ideální, pokud chcete nahrávat všechny zvuky daného prostoru, nebo nechcete, aby se zvuk měnil se změnou polohy zdroje. Koule je vhodná právě pro věrné zachycení prostoru, pokud chceme přirozený, pravdivý, autentický zvuk. Čím bude dál od zdroje, tím větší může vykazovat pokles výšek. Opačně nevykazuje žádný Proximity efekt, takže nepotřebujete upravovat úroveň basů zdroje zvuku. Koule proto bývají často velice vhodné pro přenos basových a barytonových nástrojů. Pozor všesměrový mikrofon však neizoluje na rozdíl od směrových výsek prostoru, který potřebujete.

Tip: Všesměrové mikrofony nejsou tolik vhodné na jeviště

– neeliminují přeslechy a jsou háklivé na zpětnou vazbu.

Tip: Pozor! Pro hodně vysoké frekvence začíná i koule fungovat jednostranně směrově.

Je to způsobeno deformací akustického pole rozměry mikrofonu. Krátké vlnové délky začínají být srovnatelné s rozměry mikrofonu a ten je stíní, zvláště u mohutnějších velko mebránových mikrofonů.

Kardioidní neboli ledvinová charakteristika

potlačuje příjem zvuku „zezadu“. Tvar laloků připomíná Němcům a Čechům tvar ledviny, proto německé označení je Niere. Anglosasům zase srdce, proto označení Kardioida. Jde o typickou charakteristiku dynamických mikrofonů pro zpěváky, neboť potlačuje zpětnou vazbu. 

Pozn. Pozor, na obrázku je u 500 Hz chrakteristika blížící se superkardioidě - tj. s rostoucím zadním lalokem na 180 stupních.

Tip: Žesťové nástroje, lidský hlas a kytarová komba vyzařují převážně směrově

Žesťové nástroje i lidský hlas zvláště v horních rejstřících, ale i některé reproduktory vyzařují silně směrově. Pro ty bude ledvinová charakteristika velmi vhodná, aniž by příliš zkreslila jejich témbr.

Jde vlastně o kombinaci dvou charakteristik: koule a osmičky sčítající se do výsledného tvaru srdce. Proto je konstrukčně znovu membrána umístěna na dutině, ta má však po bocích otevřené speciální zvukovody, které vyrovnávají tlak uvnitř. Přichází-li zvuk z boku a zezadu, protitlaky se eliminují a celkový signál je ztišen – viz výše.

Kardioidní mikrofon snímá hlavně zepředu, takže jej můžete nasměrovat na daný zdroj zvuku a nežádoucí zvuky z jiných směrů budou potlačeny. Je velice vhodný pro živé ozvučování, vykazuje velký odstup od zpětné vazby, dokáže např. velmi silně ignorovat pódiové odposlechy. Můžeme ho velmi účinně nasměrovat pryč od zvuků, které nechceme slyšet. Zkrátka slyší více nástroj či hlas než místnost.

Tip: Pozor, kardioidní mikrofony vykazují různě silný Proximity efekt

– čím blíže budou u zdroje, tím silněji narůstají basy a opačně.

Subkardioidní charakteristika

je vlastně ledvina bez zadních laloků.

Tip: Lesní roh má široký roztrub, tzv. radiátor. Vyzařuje vlastně „subkardiodně“.

Tj. pokud proti němu postavíme podobnou mikrofonní charakteristiku, přesně se trefíme do jeho světlé směrové barvy.

Při osmičkové neboli bidirekcionální charakteristice

přijímá mikrofon zvuk pouze zepředu a zezadu, nikoliv však ze stran.  Má tedy hlavní zisk z obou směrů v mikrofonní ose  - úhly 0 a 180 stupňů, z úhlu 90 a 270 stupňů jsou zvuky velice potlačeny.

Konstrukčně jde o uchycení membrány tak, že umožňuje přístupu zvuku zvenčí na blánu rovnoměrně z obou stran. Při tlaku zepředu a zezadu tedy vykazuje pohyb blány, při tlaku zleva a zprava ne.

Tip: Bidirekcionální charakteristika je vhodná pro duety či overheady

Bidirekcionální charakteristiku je možné použít např. k nahrávání duet, jako overheady nad bicí soupravou, kdy se osmičkové laloky „zaměří“ na činely a HH, nebo k záznamu zvuku přímého i odraženého v koncertní síni. 

Úzce směrová charakteristika

má výrazně oslaben příjem zvuku zezadu i z boku. Mikrofon se co nejvice soustředí na úzký přední směr. Bývá toho fyzikálně dosaženo za cenu délky mikrofonu až 1 metr. Používá se při filmování, ale rapidně zhoršuje frekvenční charakteristiku, okleští spodní části akustického spektra.

Kde koupit produkty RØDE Microphones

Chcete se dozvědět více?

Pavol Behún

Pavol se dlouhodobě věnuje studiovým mikrofonům a pódiovému vybavení pro kytaristy, klávesisty i další hudebníky. Jako dlouholetý kytarista a zkušený producent má k těmto produktům velmi blízko.

Kontaktovat jej můžete na rode@disk.cz.