Na téma „mikrofony a snímání zvuku“ by se dalo hovořit donekonečna, a stále bychom byli na samém počátku, u zrodu nevyčerpatelných možností, postupů, triků, zvukařských fint a často také neopakovatelných situací, kdy dílem náhody vznikly naprosto jedinečné záběry, které se už nikdy nepodařilo zopakovat.
Ani pokračování tématu si neklade za cíl přinést vyčerpávající a systematický přehled mikrofonních modelů a všeho, co s jejich využíváním souvisí, ale je pouhým pokračováním odpovědí na některé zajímavé dotazy, se kterými se v praxi často setkávám a na které by možná i mnozí z vás rádi slyšeli nějakou odpověď nebo názor. První téma nepřineslo také žádné rozhovory s osobnostmi, které mají k tomuto tématu co říci. Nabídne vám je právě v tomto díle kolega Pavel Vlach. Pojďme se tedy opět vrátit do světa otázek a odpovědí, které jsem se snažil doplnit bližším vysvětlením popisované problematiky.
Jsou dynamické modely ribbon kvalitnější než klasické modely s cívkou?
Páskové modely označované jako ribbon jsou variantou dynamického systému, kdy je pohybující vodič (u klasických modelů je to cívka) reprezentován extrémně tenkým a velmi lehkým hliníkovým páskem zavěšeným na obou koncích v magnetickém poli. Nejedná se o žádnou novinku: první systémy ribbon se používaly pro záznam a vysílání už ve třicátých letech minulého století! Snaha o co nejsilnější výstupní signál má logicky za následek konstrukci poměrně robustního magnetického systému, takže tyto modely většinou nevypadají jako žádní drobečci. Svoji popularitu si získaly nejen pro velmi přirozený zvuk, ale také díky absenci napájecího zdroje či baterií a osmičkové charakteristice, která se tehdy při vysílání hojně využívala. Po rozšíření kapacitních modelů, které přinášely podstatně silnější signál při srovnatelné kvalitě zvuku, se na tyto modely tak trochu pozapomnělo (lampové pre-ampy na tom s odstupem nebyly tenkrát zrovna nejlépe, a tak vyšší citlivost mikrofonu znamenala výrazné kvalitativní vylepšení).
Dnes se mikrofony ribbon znovu vracejí na scénu, a přestože je pro jejich aplikace částečným handicapem právě osmičková charakteristika, mnoho zvukařů po celém světě (včetně těch, kteří natáčejí klasickou hudbu) na ně nedá dopustit a bere je jako prioritní volbu. Kromě zajetých výrobců, jako Coles, AEA či Royer, produkujících nákladnější modely se na trhu dnes objevují i lacinější značky, jako Sontronics, SE, Golden Age, Apex, Nad či modely od ruské Oktavy (nový EH-R1).
Páskové mikrofony jsou vzhledem k popisovanému konstrukčnímu řešení velmi křehké a zranitelné většími tlakovými nárazy, a proto je prakticky nezbytným doplňkem při jejich aplikacích kvalitní pop-filtr (doporučuje se nesundávat ho ani při ukládání mikrofonů do transportních boxů). Přinášejí při nahrávání jemný a velmi přirozený zvuk, vyvážený a plný ve spodním frekvenčním pásmu, který se příliš nemění ani se zvyšující se vzdáleností od akustického zdroje. Mají sice minimální šum, ale vzhledem k nízké citlivosti potřebují velmi kvalitní pre-amp a co nejkratší přívodní kabel, zvlášť při snímání méně hlasitých nástrojů (AEA vyrábí dokonce speciální pre-amp určený pro tyto modely). Jiným řešením může být osazení mikrofonu kvalitním fetovýmpředzesilovačem, jak to učinila například firma Golden Age u modelu R1, který se napájí z fantomového napětí - tady není délka kabelu ani kvalita pre-ampu již tak rozhodující. Skvělá přechodová charakteristika a schopnost dobře přenášet vysoké úrovně akustického tlaku patří také k nesporným výhodám, a proto se modely ribbon často objevují v nahrávacích studiích i u bicích nástrojů.
Ochrana proti tlakovým nárazům (pop-filtr, windscreen)
Každá mikrofonní kapsle je vystavena nejen účinkům akustického vlnění (zvuku), ale také tlakovým nárazům vzduchu. Ty vznikají nejčastěji činností rtů a jazyka u zpěváků (explozivní souhlásky “b, p“, méně “f, d, k, t“), ale také pohybem vzduchu v některých částech dechových nástrojů či mechanickým rázem některých nástrojových elementů (hi-hat). Samostatnou kapitolu tvoří vítr při natáčení v exteriérech nebo prudké tlakové nárazy způsobené činností čehokoli (klimatizace, větráky, tlesknutí, otvírání a zavírání dveří apod.) Zatímco zvukové kmity způsobují relativně nepatrný pohyb membrány příslušného mikrofonního systému, je každý větší tlakový náraz pro membránu „kopancem“, který způsobí její prudké vychýlení mimo obvyklou pracovní oblast. Tento nežádoucí jev je v akustickém systému reprezentován velmi nepříjemným „bouchancem“ v oblasti subbasů a provází řadu amatérských nahrávek.
Elementárním pravidlem při snímání zvuku je preventivně se těmto jevům vyhnout a snažit se umístit mikrofon v příslušném prostředí do míst, kde jsou tlakové nebo větrné nárazy minimální, nebo omezit jejich šíření (větrná zástěna, vypnutí ventilátorů apod). U zpěváků s extrémním zdůrazněním “p“ a „b“ dost pomůže posunutí mikrofonu na okraj úst, nad ně či pod ně. Zkuste si prudce vyrazit „p“ s nastavenou dlaní přímo před ústy a pak to zopakujte s dlaní na okraji úst - cítíte na dlani ten rozdíl? (tímto postupem se dají omezit i nadměrné sykavky.)
Náchylnost na tlakové nárazy přímo souvisí s konstrukcí mikrofonu. Zatímco některé typy (nástrojové modely) disponují pouze ochrannou mřížkou, jiné mívají až trojnásobnou ochranu speciální akustickou pěnou, která relativně dobře propouští zvuk. Ve studiích je při nahrávání zpěvu takřka nedílnou součástí každého mikrofonu tzv. pop-filtr, který je tvořen kruhovým (eliptickým) rámečkem s uchycením na stojan. Na rámečku je natažena jedna nebo více vrstev jemné elastické síťky (nylon). Muzikanti už dávno přišli na to, že funkčně stejně účinné může být i ramínko na šaty s nataženou punčochou nebo jakýkoli kuchyňský cedník či jemnější síto. Pop-filtry částečně chrání i drahé studiové modely před účinkem slin. Bývají nejúčinnější zhruba v polovině vzdálenosti mezi interpretem a mikrofonem.
Na pódiu by obrovský pop-filtr před tváří zpěváka nepůsobil nejestetičtěji a navíc by při těsné vzdálenosti od mikrofonu byl podstatně méně účinný. Proto se zde využívá další stupeň ochrany, kterou tvoří stínění z akustické pěny známé jako windscreen nebo windschutz (kupodivu německý ekvivalent u nás zdomácněl). Čím je použitý materiál hustější a tlustší, tím víc je negativně ovlivněna brilance mikrofonu ve vrchním frekvenčním pásmu.
Přechodová charakteristika
Ne každý mikrofon dokáže věrně přenést prudké změny akustického tlaku, které jsou v hudbě pro většinu perkusivních zvuků charakteristické. Než se dá membrána mikrofonního systému do pohybu, chvilku to trvá, a když už se konečně rozhýbe, podléhá zase dle zákonů mechaniky určité setrvačnosti. Zatímco setrvačnost systému nás příliš netrápí, protože v hudbě se akustické signály s obdobnými průběhy prakticky nevyskytují, způsob přenesení náběhu, tedy extrémně krátkého transientního signálu, se projevuje u řady nástrojů dost markantně. Mezi kapacitními a dynamickými modely je v přechodové charakteristice dost podstatný rozdíl - vzhledem k mnohem větší hmotnosti membrány dynamického systému s kmitací cívkou (zhruba tisíckrát větší než u kapacitních systémů) je tento systém podstatně „línější“.
Měření přenosu přechodových signálů je poměrně složitou záležitostí a ve specifických údajích příslušného modelu většinou tato měření nenajdete. Jedná se ale o důležitou vlastnost mikrofonu, která má přímou souvislost s frekvenčním průběhem systému na nejvyšších frekvencích akustického spektra a maximálním zpracovatelným SPL (hladina akustického tlaku). U kapacitních modelů vše závisí především na průměru membrány - čím je průměr menší, tím je membrána pochopitelně lehčí a hbitější. K nejrychlejším rozšířeným kapacitním modelům patří C 451, který se nedávno opět vrátil do nabídky firmy AKG.
Na přiloženém obrázku vidíte porovnání přenosu extrémně krátkého a strmého impulzu, jakým je například elektrický výboj (jedná se řádově o mikrosekundy). Kapacitní systém reaguje mnohem rychleji a je schopen daleko lépe přenést kladnou i zápornou signálovou špičku. Protože se membrána velmi rychle vrací do neutrální pozice, je schopen téměř okamžitě reagovat na novou příchozí vlnu. Dynamický systém oproti tomu není schopen přenášet extrémně krátké špičky v jejich maximální úrovni a obě signálové půlvlny jsou limitovány. Úplně jinak reagují na přechodové signály páskové (ribbon) modely, kde je vrchní půlvlna limitována mnohem ostřeji než u modelů s cívkou a spodní půlvlna není přenesena téměř vůbec (i tato vlastnost se podílí na jejich nezaměnitelném zvuku).
Jaké je nejlepší řešení pódiového ozvučení akustické kytary a houslí v rockové kapele?
Amplifikované nástroje (elektrická kytara, baskytara, klávesy atd.) společně s bicí soupravou a perkusními nástroji vytvářejí na pódiu nepoměrně silnější zvuk, než mohou vyprodukovat hlasy nebo většina akustických nástrojů. Tento rozdíl se pohybuje řádově v desítkách decibelů a ani ten nejlepší zvukař není v takových podmínkách schopen vytvořit poslouchatelnou mixáž, jestliže nemá k dispozici relativně čistý signál právě z těchto akustických zdrojů. Tento signál musí být v první řadě zbaven všech nežádoucích přeslechů, a ty jsou často v pódiových podmínkách mnohem silnější než samotný zvuk z těchto nástrojů snímaný klasickým mikrofonem. Snímání akustického nástroje s příměsí náhodného hudebního balastu šířícího se pódiem, který je úrovňově srovnatelný nebo dokonce silnější než zvuk z příslušného nástroje, skutečně není to pravé, ořechové.
Zatímco u vokálu je akceptovatelné použití klasického superkardioidního modelu, do kterého se zpívá z těsné vzdálenosti, u akustických nástrojů není podobný přístup většinou příliš praktický. Proto se na vhodnou část nástroje montují tzv. kontaktní mikrofony, které zaručují nejen dodržení konstantní snímací vzdálenosti i úhlu, ale také dobrý odstup od ostatních zvuků na pódiu (včetně odposlechových monitorů). U většiny akustických nástrojů lze s těmito mikrofony dosáhnout čistějšího, vyrovnanějšího a kvalitnějšího signálu než z výstupu kontaktního snímače přenášející přímé vibrace z některé části korpusu, kobylky či dalších částí nástroje. Dobré výsledky přinášejí ale kombinace kontaktních mikrofonů s vibračními snímači, a to nejen na pódiu, ale i ve studiových podmínkách.
Kontaktní mikrofony
Většina velkých firem dodávajících klasické modely nabízí také sortiment miniaturních mikrofonů, které jsou určené pro co nejtěsnější kontakt se zvukovým zdrojem, aby se zajistil co nejčistší a nejsilnější signál o konstantní úrovni zbavený v maximální míře ostatních přeslechů. Jejich aplikace bývají vázané na využívání miniaturního bezdrátového vysílacího systému (z něj se využívá i zdroj pro napájení kapsle), který může být například připevněný na opasku, ukrytý v kapse či na dalších důmyslných místech, která interpret může nabídnout. Tím je umožněn volný pohyb účinkujících po pódiu, ve studiích, v divadlech či dalších prostorách, kde to vyžaduje situace.
Pro kontaktní snímání hlasu je určena kategorie tzv. hlavových modelů, které se uchycují za ušním boltcem (pokud nejsou součástí sluchátkového kompletu) a prostřednictvím lehkého, ohebného krčku vyvedeného pod boltcem je možné instalovat miniaturní kapsli z boku před ústy v jejich těsné vzdálenosti. Provedení v tělové barvě budí minimální pozornost a odlehčené moderní konstrukce poskytují velmi bezpečné a pohodlné uchycení s brýlemi i bez nich. Užitečný signál je natolik silný, že je možné využívat dokonce i na pódiích všesměrovou charakteristiku, u které se neuplatňuje proximity efekt.
Pro studiové využití či konference se miniaturní mikrofony dodávají také jako tzv. klopové modely. Ty se uchycují sponou nejčastěji na klopu oděvu či na kravatu, ale vzhledem k větší vzdálenosti od úst nepřinášejí již takové oddělení od okolních zvukových zdrojů a jsou samozřejmě i náchylnější na zpětnou vazbu. Právě z tohoto důvodu se využívají častěji v televizních studiích než pro živé aplikace. Klopové mikrofony mají také tendenci přenášet markantněji manipulační hluk (šustění oděvu).
Ke speciální kategorii miniaturních kontaktních mikrofonů patří nástrojové modely. Většinou se jedná o elektretové systémy a často se můžete setkat se stejnou mikrofonní kapslí a odlišným systémem uchycení. Během vývoje nástrojových miniaturních modelů vznikla celá řada důmyslných montážních přípravků využívajících miniaturní klipsny, závěsy, magnety či další elementy. Pro jejich umístění a nasměrování platí obdobná pravidla jako pro klasické modely a zejména při snímání smyčcových a dechových nástrojů je nutné chvíli si zaexperimentovat a nalézt ten nejlepší zvuk pro příslušný hudební styl, maximální odolnost proti zpětné vazbě a minimální přeslechy. Některé modely mají tendenci přenášet na kapsli přes montážní přípravky i různé nežádoucí vibrace - tento případ se často objevuje v případě bubnů, pokud se kontaktní mikrofony montují neodpruženě přímo na rantly.
Jaký je rozdíl mezi mikrofony s trafem a bez trafa?
Mikrofonní trafo je slangový výraz pro audio transformátor, který bývá součástí dynamických i kapacitních mikrofonních modelů. Jeho osazením získává daný model určité vlastnosti, které ovlivňují nejen impedanci a citlivost mikrofonu, ale získává také specifické barevné nuance, protože žádný transformátor nepřidává zvuku na čistotě - má své nešvary (obdobně jako lampa nebo magnetický pásek), které lze při snímání zvuku paradoxně využívat v jeho prospěch.
Audio transformátor
Mikrofonní transformátory patří do kategorie audio (signálových) transformátorů. Jedná se o poměrně nákladný a konstrukčně složitý pasivní elektronický komponent, který bychom možná dnes ani neznali, nebýt lampové audiotechniky v poválečném období. Stejně jako síťový transformátor (oddělení od sítě a převod na příslušná provozní napětí) umožňují signálová trafa snižovat nebo zvyšovat napěťové úrovně signálu v audio obvodech. Pomocí signálových transformátorů lze také uskutečnit jednoduché propojení nesymetrických obvodů symetrickým vedením (XLR).
Konstrukčním základem těchto transformátorů jsou cívky vinuté speciálním drátem s izolační vrstvou, které mají společné kovové jádro ze speciálního materiálu. Vlivem magnetické indukce se po průchodu střídavého proudu první cívkou (primár) objeví příslušný signál také na výstupu druhé cívky (sekundár). Změnou počtu závitů na každé cívce lze vyrobit transformátory s různými impedančními poměry, takže je možné signálovou úroveň nejen snižovat, ale i zvyšovat. Signálové transformátory se dají využívat obousměrně, tzn. že například cívku s vyšším počtem závitů lze využít jako vstup i výstup, tedy pro převod signálového napětí dolů i nahoru. Transformátorové cívky se mohou konstruovat s několikanásobným vinutím (více samostatných cívek nebo odbočky ve vinutí jedné cívky) - každý transformátor tedy může mít více možností impedančního přizpůsobení.
Signálová trafa se využívají nejen pro úrovňové a impedanční přizpůsobení (převod nahoru a dolů), ale také pro oddělení stejnosměrných napětí nebo zemnících potenciálů elektronických obvodů či samostatných přístrojů (izolační transformátor s převodem 1 : 1). Jako všechny elektronické elementy mají ale i svá omezení: Tím zásadním je limitovaný frekvenční rozsah (cca 20 Hz-20 kHz), čehož lze využít při potlačování VF interferencí. Dalším omezením je určitá maximální vstupní úroveň, po jejímž překročení dochází k saturaci obdobným způsobem jako u magnetických pásů. V běžných elektronických obvodech rovněž není možné pracovat s větším ziskem než cca 25 dB: nad touto hranicí je již nezbytné zařadit do obvodu aktivní zesilovač.
V kvalitě audio transformátorů bývá dost podstatný rozdíl, který se pochopitelně promítá i v jejich ceně. Dražší modely většinou umožňují přenášet nejen širší frekvenční pásmo, ale také vyšší signálovou úroveň, aniž by docházelo k saturačním jevům. Často mají vyšší účinnost a mnohem dokonalejší stínění - tím jsou méně náchylné na brumy a další interference.
Co si mám představit pod pojmem dynamický mikrofon s kombinovanými systémy?
Může se jednat o zdvojený dynamický systém, který se kdysi využíval například u modelu AKG D224 - jednalo se o velmi zajímavou technologii. Pár koaxiálně montovaných mikrofonních membrán, jejichž výstupní signál se kombinoval elektronicky. Membrány byly optimálně navržené pro určitý frekvenční rozsah a o tomto modelu se často říkalo, že přináší kondenzátorový zvuk mezi dynamické systémy (samozřejmě bez nutnosti fantomového napájení). Přiznám se, že jsem s těmito mikrofony mnoho let pracoval v nahrávacím studiu (tehdy ještě Československého) rozhlasu a tento reklamní trik mě příliš neoslovil, zvlášť když jsem si je mohl bez problémů porovnat s brilantními C451.
Jako další kombinační možnost se nabízí dvousystémový model osazený dynamickou i kapacitní kapslí. Velmi zdařilým zástupcem této kategorie je například Audio-Technica AE2500 vychvalovaná především při použití na velký buben, kde se kombinují výhody obou systémů při přenosu agresivního náběhu i barevných nuancí korpusu. Obě kapsle jsou pečlivě sfázované a pětipinový konektor na straně mikrofonu je následován dvojicí klasických XLR, takže lze na rozdíl od D224 signál z obou kapslí zpracovávat nezávisle.
Jaký jsou výhody opravdového kapacitního modelu napájeného z fantomu oproti elektretu? Proč potřebuje elektret také napájení, když by měl mít na desce pevný náboj?
Elektretový systém je variantou kapacitního mikrofonu, stejně jako je ribbon variantou dynamických modelů. U elektretových systémů nejsou elementy polarizované externě prostřednictvím fantomového napájení, ale náboj je během výroby implantován do systému a stává se trvalou součástí zadní desky (správně se tento systém nazývá back electret, protože u starších elektretových modelů byl náboj součástí membrány - to bylo mnohem méně výhodné řešení). Dnes se většinou u obou systémů zažil název kapacitní nebo kondenzátorový model, přestože zhruba devadesát pět procent všech kapacitních modelů tvoří elektrety. V komerční audiotechnice lze dnes laciné elektretové systémy nalézt prakticky ve všem, do čeho se hovoří - ale i ty nejšpičkovější a nejdražší modely bývají často elektrety. Ne každý ví, že například špičkové profesionální modely od DPA jsou také back elektrety.
A proč je nezbytné napájet fantomem nebo baterií i elektretové modely?
Protože součástí každého kapacitního modelu je vysokoimpedanční předzesilovač, bez něhož by byl systém nefunkční - i ten potřebuje nějaké napájení.
Je nějaký rozdíl mezi šumovým ekvivalentem mikrofonu, který je v dokumentaci označován jako equivalent noise a termínem handling noise?
Dost podstatný. Zatímco šumový ekvivalent udává elektrický šum systému (je trvale přítomen na výstupu), handling noise je souhrnný termín pro rušivé hluky přenášené kabelem nebo mikrofonním systémem při manipulaci. Tento manipulační hluk je kombinací několika faktorů souvisejících s konstrukcí daného modelu, z nichž některé lze určitými kroky minimalizovat. V choulostivých situacích, kde se nastavuje velký zisk mikrofonů umístěných například na koncertním pódiu, se používají buď otřesuvzdorné mikrofonní držáky nebo velmi účinné elastické závěsy.
Manipulační hluk
Prakticky všechny profesionální mikrofony pro živé aplikace mají nějaký typ interní otřesuvzdorné montáže, která eliminuje přenos mechanických vibrací z mikrofonního korpusu na kapsli. Může být vyroben z nejrůznějších materiálů, které mívají dost odlišné vlastnosti. Nedokonalá montáž nebo nevhodný materiál může mít na následek vznik slyšitelných rezonancí ve spodním frekvenčním pásmu. Na manipulačním hluku se nepřímo podílí také mikrofonní kabel a ke zhoršení parametrů může přispívat i volný konektor XLR nebo jeho zoxidované či opotřebované kontakty. Častou závadou zhoršující manipulační vlastnosti bývá uvolněný šroubek v zásuvce XLR na mikrofonním korpusu, či uvolněné uchycení vnitřních součástí (deska plošných spojů, mikrofonní trafo).
Elastické závěsy
Elastický závěs mikrofonu (pavouk) by pravděpodobně nejvíce zabodoval v soutěži o „nejprofláknutější symbol studiové techniky“. Převážná většina širokomembránových modelů známá ze studiových fotografií a videozáběrů populárních interpretů je totiž uchycena právě na těchto nepřehlédnutelných elementech. Skládají se většinou ze dvou základních dílů: první element lze našroubovat přímo na stojan, zatímco druhý pevně obepíná korpus mikrofonu. Mezi oběma elementy není přímý mechanický kontakt, ale jeden je zavěšen uvnitř druhého pomocí pružného (gumotextil) lanka či pásku.
Přesný způsob konstrukce se u jednotlivých firem dost podstatně liší a zatímco některé modely umožňují rychlou a bezproblémovou montáž, u jiných je uchycování mikrofonu velmi zdlouhavé nebo se celá konstrukce dokonce rozpadne. U zvlášť vydařených exemplářů dokonce hrozí vypadnutí či vyskočení robustního mikrofonu z celého držáku ven!
Ten, kdo se domnívá, že spolehlivost uchycení a rychlost montáže je u elastických závěsů jediným důležitým požadavkem, asi by se divil... Vzhledem k tomu, že pružný materiál vytváří v podstatě napnutou strunu rezonující na určité frekvenci, řeší se u profesionálních modelů i tyto problémy. Typickým nedostatkem některých modelů bývá dobré tlumení otřesů z postranních úhlů, ale při rázech z předozadního směru mohou vznikat vibrace či rezonance, které se mechanicky přenášejí na mikrofonní kapsli. Po určitém čase se materiál, na kterém je systém zavěšen, většinou opotřebuje (ztrácí pružnost) a musí být vyměněn.
A na závěr...
Elastický závěs není jedinou součástí mikrofonu, kterou je zapotřebí po čase vyměnit. Zejména mikrofony, které se využívaly dlouhodobě na vokály, vyžadují pravidelnou údržbu, aby mohly snímat zvuk ve stejné kvalitě, jako když byly poprvé namontované na stojan. Měly by se vyčistit ochranné mřížky, vyměnit filtry z akustické pěny, zkontrolovat uchycení jednotlivých dílů a funkci tlumicích systémů, dotáhnout uvolněný konektor apod. Někdy nezbude nic jiného, než vyměnit v zájmu zachování dobrého zvuku celou kapsli. Pot, sliny a vlhký dech, kterým je každý mikrofon dlouhodobě vystaven, mají poměrně agresivní složení, zvlášť u interpretů, kteří si rádi dají nějakou tu skleničku „na kuráž“. Věnujte tedy svým studiovým a pódiovým miláčkům pozornost, jakou si zaslouží a berte to ode mne jako poslední dobrou radu v tomto díle, která může být „nad zlato“!
