3.1.2. Аппаратура для преобразования и усиления звука

Независимо от способа записи и воспроизведения звука в комплект звуковоспроизводящей аппаратуры входят (в виде самостоятельного элемента или составной части) микрофоны, усилители и громкоговорители.

В простейшем случае для передачи звуковой информации нужны микрофон, усилитель и громкоговоритель. При такой одноканальной системе передачи звуковых сигналов любые звуки распространяются из одной точки – громкоговорителя. Слушатель, прослушивающий звуковую программу через один громкоговоритель, теряет часть информации, содержащейся в звуковой волне. Так, например, для него звуки всех инструментов оркестра кажутся исходящими из одной точки. Такой способ звукопередачи называется монофоническим. Он используется в монофонических радиоприемниках, телевизорах и т. д. Монофоническое звуковоспроизведение не позволяет передать полную информацию о звуке и локализации его источников.

Бинауральный эффект лег в основу создания систем объемного звучания – стереофонической, квадрофонической и др.

Объемность звучания в стереофонической системе достигается за счет записи и последующего воспроизведения пространственного источника звука с двух различных точек. При этом запись осуществляется с каждой точки записи по своему отдельному, независимому каналу. Различие между каналами определяется различным временем достижения звуком точек записи.

На рисунке 128 приведена функциональная схема двухканальной системы стереофонической звукозаписи.

Рис. 128. Функциональная схема двухканальной системы стереофонической звукозаписи: 1 – микрофон; 2 – усилитель; 3 – громкоговоритель; 4 – зона стереоэффекта

Звуковое поле пространственного источника звука воспринимается двумя микрофонами, преобразуется в электрический сигнал, подвергается усилению и воспроизводится двумя громкоговорителями. Максимальная локализация источников звука в стереофонической системе достигается прослушиванием фонограммы через стереонаушники, так как в этом случае звук от левого канала попадает только в левое ухо слушателя, а от правого – только в правое. При использовании двух громкоговорителей каждое ухо слушателя воспринимает звук от обоих громкоговорителей. В этом случае стереоэффект ослабевает.

Слушатель, находящийся в зоне стереоэффекта, ощущает объемность звука. Возникает возможность определить направление на источник звука. Качество звучания улучшается, повышается его естественность. При стереофоническом звуковоспроизведении менее заметны на слух частотные и нелинейные искажения.

Двухканальная стереофония нашла широкое применение в радиовещании, механической, магнитной и оптической записи звука. Огромное число записей на грампластинках, аудиокассетах и лазерных компакт-дисках ориентировано на двухканальную стереосистему.

3.1.2.1. Микрофоны

Микрофоном называется устройство, преобразующее акустические колебания в электрические. В настоящее время микрофоны находят широкое применение в качестве входного элемента в системах звукового вещания (радиовещания, телевидения), звукозаписи, звукоусиления, в концертно-театральной аппаратуре, медицине, измерительной технике и др. Основными параметрами микрофонов являются номинальный диапазон частот, чувствительность и характеристика направленности.

Номинальный диапазон частот – частотный диапазон, в котором определяются параметры микрофона. Для современных высококачественных микрофонов он задается равным 20–20 000 Гц. Внутри этого диапазона определяются зависимость чувствительности от частоты и другие параметры.

Чувствительность определяет способность микрофона преобразовывать акустическое давление в электрическое напряжение. Она определяется отношением сигнала на выходе микрофона (напряжения – U, B) к сигналу на входе микрофона (звуковому давлению Р, Па):

В/Па.

Чувствительность современных микрофонов находится в пределах от 8 мВ/Па до 40 мВ/Па.

Частотная характеристика чувствительности (ЧХЧ) микрофона – зависимость чувствительности или уровня чувствительности от частоты в номинальном диапазоне частот (рис. 130).

Рис. 130. Форма частотной характеристики чувствительности с коррекцией на низких частотах

Неравномерность частотной характеристики – разность максимального и минимального значений уровня чувствительности в номинальном диапазоне частот. Обычно ЧХЧ высококачественных микрофонов обладает минимальной неравномерностью (± 2 дБ), что является одним из основных признаков качества микрофона, поскольку определяет степень неискаженной передачи тембра источника.

Характеристика направленности – зависимость чувствительности микрофона на заданной частоте от угла падения звуковой волны. Перепад чувствительности, «фронт» минус «тыл» – разность между уровнями чувствительности микрофона, измеренными при углах приема 0° и 180° и заданной частоте. Чем больше разность, тем более точно в сторону источников звуков следует направлять микрофон, тем меньше посторонних звуков он будет воспринимать.

Выбор микрофонов с различными характеристиками направленности определяется условиями записи: расположением источников (например, инструментов в оркестре), шириной звуковой панорамы, уровнем шумов в окружающем пространстве, стремлением получить специальные звуковые эффекты и др.

Все микрофоны по этому параметру могут быть разделены на три группы: ненаправленные, двунаправленные и однонаправленные.

Ненаправленная («круг»)	Двунаправленная («восьмерка»)	Кардиода	Односторонне направленная (суперкардиода)	Гиперкардиода

Рис. 16. Основные виды характеристик направленности микрофонов