Для чего нужен микрофонный компрессор

Микрофонные процессоры

Музыка — это звук, а звук — это акустическое явление: изменение давления воздуха и колебательной скорости составляющих его молекул. Что происходит дальше? Сначала микрофон преобразует акустический сигнал в электрический. Чтобы сигнал с выхода микрофона стал пригодным для дальнейшего использования, его необходимо, как минимум, усилить. Не будет лишней и другая «предпродажная» подготовка: коррекция спектра и динамики полезных составляющих сигнала, удаление лишних. Эти функции выполняет устройство, которое принято называть микрофонным процессором. От входа и до выхода Упрощенную и обобщенную структурную схему процессора мы видим на рис.1. Устройство включает в себя входной каскад, усилитель, блок обработки, управление и выходные каскады, имеется еще и индикация. Рис.1. Устройство микрофонного процессора Входной каскад начинается с разъема, обычно это XLR. В последнее время применяют комбинированные разъемы, принимающие и четвертьдюймовый джек, и XLR. В «электрическом смысле» вход микрофонного процессора должен быть балансным, иначе от фона и наводок уберечься будет трудно. Защищенность от помех во всем спектре и внутри рабочего диапазона — важнейшие свойства микрофонных трактов. В бюджетных моделях аппаратуры применяется электронный балансный вход — трансформаторы стоят недешево. Динамический микрофон вполне самостоятелен, а большинство конденсаторных требуют внешнего питания, каковое и получают от микрофонного входа — речь идет о фантомном питании. Следующий шаг — усиление. Милливольты для дальнейшего успешного использования нужно превратить в вольты. Функции блока обработки диктуются особенностями использования микрофонного процессора: формирование АЧХ, компрессирование, лимитирование, гейт, подавление шипящих и многое другое. Управление процессом обработки — один из ключевых моментов. Иногда ручки управления убирают подальше, чтобы исключить некомпетентную самодеятельность. Так часто делают в радиовещании. В студиях звукозаписи необходимо иметь возможность настройки. Иногда настройки желательно иметь в памяти (концерт), иногда возникают другие задачи. Модуль индикации позволяет увидеть процессы, происходящие со звуком, визуально оценить их результаты — приборы показывают обычно уровни сигналов, степень компрессии. Выходные каскады выдают сигнал потребителю. Практически всегда выход микрофонного процессора балансный: электронная симметрия в бюджетных моделях, трансформаторная — в высококлассных. Входной каскад и усилитель Фантомное питание. Большинство микрофонов нормально работает при напряжении от 12 до 48 В, но есть и «разборчивые» модели, так что может оказаться полезной возможность изменения номинала напряжения. Входное сопротивление имеет значение для динамических микрофонов, потому что участвует в работе электромеханической цепи — демпфирует колебательную систему. В топовых моделях процессоров имеется возможность переключения входного сопротивления с 2400 на 600 Ом. Для подключения звукоснимателей музыкальных инструментов требуется вход с высоким входным сопротивлением (например, 100 кОм), во многих микрофонных процессорах предусмотрен и такой режим. Диапазон частот звуковых сигналов известен, и расширение АЧХ тракта до красивых 10 Гц…100 кГц полезно лишь по части маркетинга, поскольку часто покупают не звук, а «цифру». Но на качестве звука такое расширение может сказаться отрицательно: во многих случаях необходимо ограничивать спектр сигнала за пределами звукового диапазона. Возможно, на Abbey Road в Лондоне тема эта не так актуальна, ведь про мегаваттные АМ-передатчики в его пригородах ничего не слышно. А в российской индустриальной действительности забывать о помехах не следует. Даже если и нет вблизи передатчиков, то мониторы, мобильные телефоны и импульсные блоки питания наверняка имеются. Напряжение на выходе микрофона может быть разным — вероятны величины и 0,1 мВ, и 1 мВ, и 10, и даже 100 мВ. Напрашивается вывод о необходимости изменения коэффициента усиления. Современные управляемые напряжением усилители (VCA) пользуются заслуженной популярностью в бюджетном секторе. Переключатель — дороже, но именно так изменяют усиление в топ-моделях. Комбинация регуляторов «дискретный + плавный» позволяет обеспечить и точность настройки, и качество звука. Дискретная регулировка открывает возможность изменения коэффициента передачи одновременно нескольких каскадов, есть и другие технологические преимущества. Как мерило качества входных каскадов микрофонного процессора принято, кроме диапазона частот, использовать уровень шумов и нелинейные искажения. Уровень шумов. В описаниях мы видим «приведенный к входу уровень шума при фиксированном усилении». Если написано «-127 дБн при усилении 60 дБ», то понимать это следует так: уровень шума на выходе равен: -127 + 60 = -67 дБн. Хорошо это или плохо? Результат зависит от уровня полезного сигнала. Если на выходе микрофона 1 мВ, то отношение сигнал/шум на выходе получим 67 дБ, что вполне приемлемо в большинстве случаев. Нелинейные искажения в низкосигнальном микрофонном бестрансформаторном тракте обычно малы: тысячные и сотые доли процента. Входной трансформатор повышает искажения, но связь этого параметра с качеством звука неочевидна. Блок обработки Даже в простейшем микрофонном процессоре сигнал подвергается существенным преобразованиям: из него убирают лишнее и корректируют имеющееся. Подавление помех Инфранизкочастотные помехи присутствуют даже в тщательно защищаемых помещениях. В обычной студии уровень звукового давления на частотах ниже 100 Гц оказывается довольно высоким: SPL = 50 дБ — вполне вероятное значение, 40 дБ — большая удача. Нельзя забывать и про вибрации пола, их микрофон тоже преобразует в электрический сигнал. Кроме того, сам диктор или вокалист тоже создает низкочастотные помехи, переминаясь с ноги на ногу или совершая другие движения. И в спектре звукового сигнала голоса имеются малополезные низкочастотные составляющие взрывных согласных (в частности: п и б). Возможность управлять фильтром дает звукорежиссеру свободу выбора: или отрезать лишнее еще при записи, или оставить эту операцию на потом. Вполне рациональным выглядит решение отрезать низкочастотные составляющие непосредственно при записи. Частота среза и крутизна спада АЧХ может быть фиксирована, например, 80 Гц и 12 дБ/окт — вполне уместно для дикторской речи. При работе с вокалом полезна возможность изменения характеристик фильтра. Подавлять высокочастотные составляющие следует с осторожностью: вернуть их обратно уже не получится, но и избыток шипящих полезным не назовешь ни при записи, ни при живой работе. Особенно много трудностей доставляют фрикативные согласные некоторых дикторов. Особая тема — инструментальные микрофоны. Разнообразие сигналов требует адекватного разнообразия подходов, но увлекаться фильтрацией не следует и в этом случае. Необходимо отметить, что избыток полосы пропускания может сослужить дурную службу: как на ультравысоких, так и на инфранизких частотах возможно самовозбуждение системы звукоусиления. Простейшие процессоры имеют ФВЧ и ФНЧ, которые можно включить или выключить. В топовых моделях процессоров мы видим фильтры с изменяемыми параметрами, обычно — дискретные. Известные недостатки переменных резисторов ограничивают возможности плавной перестройки. Ограничение спектра представляется мне логичной операцией в микрофонном тракте. Вероятно, именно обрезные фильтры появились первыми. И такие фильтры устанавливают в самом начале микрофонного тракта, до всей остальной обработки или преобразований. Статическая коррекция АЧХ Коррекция АЧХ (и «эквализация», и регулирование тембра) представляется в микрофонном процессоре на первый взгляд избыточной функцией, ведь есть и специализированные эквалайзеры, аналогичную возможность регулирования тембра предоставляет нам и пульт. Действительно, аналогичную, но не идентичную. Дело в том, что микрофонный процессор предназначен для работы именно с микрофонным сигналом, например — вокалом, и параметры регуляторов АЧХ оптимизируются для решения именно этой задачи. Пульт в этом смысле — явление гораздо более универсальное, и проигрывает он лишь в частных случаях. Микрофонный сигнал тоже бывает разным. Можно выделить речь (разговор) и вокал (пение), при всем разнообразии голосов есть в этих группах общее, и для этих задач выпускают специализированные процессоры. Сигналы от музыкальных инструментов разнообразны, трудно найти общие свойства у арфы и литавр, и предложения специализированных процессоров в этом секторе нечасты. Динамическая коррекция АЧХ В речевых приложениях, особенно — в вещании, особого внимания требует к себе устранение избытка шипящих (и ТВ и РВ). Динамический подавитель высокочастотных спектральных составляющих, или де-эссер, — непременный атрибут «речевого» тракта. Возможность изменять частоту среза и степень компрессии необходима и достаточна. При работе с певческим вокалом де-эссер едва ли полезен. Нельзя обойти вниманием один лингвистический вопрос. Аппарат, позиционируемый как voice-процессор, может быть предназначен для вокала, но оказаться малоподходящим для речи — настолько сильно различаются и сигналы, и требования к сигналам. Динамическая коррекция АЧХ микрофонного тракта при работе с музыкальными инструментами практически не используется на практике. Динамическая обработка: гейт Типичная операция в микрофонном процессоре — это гейт, то есть запирание канала в случае, когда уровень полезного сигнала ниже порогового. На графике все выглядит просто и очевидно, на практике, естественно, все сложнее. Гейт должен незаметно закрыть канал, при этом не должно ощущаться «дыхание». Достигается такой результат правильным выбором временных характеристик. Излишнее быстродействие воспринимается на слух как «схлопывание». Если процесс затянут, то оказываются слышными помехи из закрываемого канала. Оптимум выбирается с учетом слухового маскирования предыдущим сигналом последующего и привычного для слуха же затухания сигнала в помещении. Продолжительность процесса — около 200 мс. Открываться канал должен настолько быстро, чтобы не «проглатывался» фронт сигнала. В случае обработки речевого сигнала микрофона, расположенного около рта говорящего, сделать включение незаметным практически невозможно, настолько велика скорость нарастания сигнала. При работе с вокалом ситуация упрощается. Динамическая обработка: компрессор и лимитер Небольшая, как правило, широкополосная компрессия в микрофонном процессоре позволяет уменьшить динамический диапазон сигнала, что, безусловно, полезно в речевых приложениях. Для дикторской речи на радио степень компрессии может быть довольно высокой — до 10 дБ. Разборчивость и интонация речи при такой компрессии не страдают, а уровень стабилизируется. При работе с вокалом компрессия тоже может понадобиться, чтобы полнее использовать потенциал тракта записи, но не такая грубая. Аккуратненько прижать — и не более того. Предотвратить перегрузку последующего тракта позволяет лимитер. Реализуют изменение коэффициента усиления разными средствами. В простейших устройствах используется просто полевой транзистор, и управляемый током дифференциальный каскад выглядит на его фоне выигрышно. Встречаются и оригинальные решения, например оптопара: светодиод (или лампочка) и фоторезистор. В этом случае управляющий сигнал не проникает в звуковую цепь. Управление Хороший студийный микрофонный вокальный процессор должен иметь много блестящих ручек, кнопок и тумблеров. И стоить очень недешево, иначе к нему не будут относиться с уважением… и звука не будет. Должен быть элемент волшебства в студии — это факт. В бюджетном варианте уместно цифровое управление, в том числе и программируемое. Дюжина пресетов — каждому исполнителю свой. Автоматизация полная: наговаривается в микрофон тестовый текст, а процессор сам выбирает правильную настройку. Это очень грамотный маркетинговый ход. Если же ориентироваться на хороший звук, то ситуация выглядит иначе. Микрофонный процессор, даже самый навороченный и умный, не может добавить голосу того, чего там нет. Никакие электронные ухищрения не сделают голос Левитана из голоса Васи Пупкина. Смысл работы процессора иной — сохранить все, что в голосе имеется, будь тот процессор хоть аналоговым, хоть цифровым. Прибором с аналоговой обработкой сигнала можно управлять двумя способами. Исторически первый основан на потенциометрах, и добавляя переключатель конденсаторов или резисторов, можно расширить возможности устройства — именно так построено большинство классических микрофонных процессоров. Появление цифровых технологий позволило упростить настройку и управление. В памяти можно сохранить значения управляющих напряжений для VCA или состояние коммутаторов резисторов или конденсаторов. Открываются широкие возможности для управления настройками. Аналогично обстоит дело и для приборов с цифровой обработкой. Для удобства и наглядности управления в полностью цифровых приборах органы управления иногда сохраняют традиционными, в виде привычных ручек. Преобразование сигнала Всеобщая тенденция — переход на цифровые технологии — не обошла стороной и микрофонные процессоры. После предварительной аналоговой обработки (обычно — компрессии и лимитирования) звуковой сигнал преобразуется в «цифру», где и происходит все остальное. Очень важен первый шаг — преобразование из аналоговой формы в цифровую. К сожалению, и в профессиональном секторе студийного оборудования не всегда понимают разницу между поддерживаемым разрешением и реальной точностью преобразования. Поддержка формата 192 кГц/24бит (что сегодня находится на рубеже физической реализуемости) или DSD не является гарантией хорошего звучания. На что хотелось бы обратить внимание, так это на два аспекта. Во-первых, на коллизию 44,1/48. Если сигнал предназначен для компакт-диска CD-DA с частотой дискретизации 44,1 кГц, то и готовить все треки следует в этой же либо в кратной частоте (88,2 или 176,4 кГц). Теоретически можно пересчитать сигнал с дискретизацией 48/96/192 в 44,1 с неочевидными потерями качества. На практике же искажения могут оказаться настолько ощутимыми, что придется переводить сигнал «по аналогу». Во-вторых, на синхронизацию. Входные каскады пульта могут и сами произвести пересчет и синхронизацию, но лучше синхронизовать оборудование от общего генератора. Рис.2. Синхронизация при работе нескольких микрофонных процессоров При синхронизации от общего WORLD CLOCK генератора (рис.2) нескольких цифровых микрофонных процессоров исключается необходимость пересчета потоков в объединяющем их пульте. При асинхронной работе процессоров (рис.3) возможно появление дополнительных искажений, хотя весь тракт — цифровой и сигнал остается в цифровой форме. Искажения эти невелики, и для российской версии R- n-B ими вполне можно пренебречь. Важнее другое: понимание природы появления этих искажений и понимание, что не в искажениях счастье, но и не в их отсутствии. Рис.3. Работа без общей синхронизации Конструкция Низкий уровень микрофонного сигнала требует специальных мер для защиты входных каскадов от наводок и помех, и металлический корпус тоже используется как экран. Для достижения рекордных параметров входные каскады помещают еще и в дополнительный экран. Приборы профессионального ряда конструктивно выполнены обычно в корпусе, предназначенном для установки в стойку 19 дюймов, и имеют «уши» для крепления. Последний стык Цифровой выход AES/EBU имеют большинство микрофонных процессоров профессионального назначения, применяются также ADAT, Toslink, S/PDIF и ряд других интерфейсов звукового назначения. В последнее время все чаще производители обращаются к компьютерным технологиям, именно оттуда пришли интерфейсы USB, 1394 (FireWire) и Ethernet. Особо следует отметить последний, ведь именно на Ethernet основаны многие решения для обмена в студии аудиосигналами в цифровой форме. Скорость обмена данными в витой паре вполне достаточна для работы с форматами высокого разрешения и многоканальными.

03 ноября 2015 Михаил Сергеев

Пока никто еще не оставлял комментарии. Вы можете быть первым. Возможность оставлять комментарии доступна только для зарегистрированных пользователей.

Высококачественный предусилитель и компрессор–лимитер для микрофона

Для звукорежиссёра компрессор – это тонкий, но мощный инструмент, помогающий вокалу звучать плотно, динамично и выразительно, сохраняя при этом однородность во всем отведённом ему диапазоне звучания.
Для радиолюбителя-связиста компрессор – это не столь, а я бы даже сказал – совсем не тонкий, но также мощный инструмент для формирования качественного SSB сигнала с низким пик-фактором, позволяющий существенно повысить эффективность радиопередающей аппаратуры.
При этом справедливо считается, что для продуктивного снижения пик-фактора компрессор должен быть «быстрым», т. е. уметь практически моментально обрабатывать любые изменения амплитуды сигнала, а в идеале быть и вовсе не компрессором, а ограничителем. Отсюда и появились на свет всякого рода речевые ВЧ и фазовые усилители-ограничители, обладающие как небольшой степенью компрессии, так и высоким уровнем (особенно вторые) нелинейных искажений.

А ведь при правильном подходе популярные, но не признанные среди радистов-коротковолновиков FET-компрессоры вполне можно довести до нужной кондиции, мало того – придать им качества, недостижимые для ВЧ и фазовых ограничителей. Само собой разумеется, что ввиду высоких качественных характеристик, которые можно достичь в FET-компрессоре, такое устройство вполне сможет сослужить хорошую службу для вокалиста, желающего «уплотнить» своё звучание в условиях живого исполнения. Собственно говоря, для этих целей этот компрессор изначально и создавался.

Итак, давайте определимся – так что нам нужно сделать, чтобы получить близкий к «идеальному» ограничитель речевого сигнала, с одной стороны, не создающий искажений, а с другой, сжимающий, но при этом (как это не прозвучит странно) не сильно искажающий динамику исходного звука:

1. Время атаки (Attack) должно быть очень малым, чтобы моментально отслеживать волну самых низкочастотных сигналов (около 100 Гц), но при этом не опускаться сильно ниже 10 мс, чтобы не создавать искажений, изменяя форму этих сигналов. При таких условиях быстрая атака не создаст всплесков амплитуды звука в момент срабатывания, а также артефактов в виде резких щелчков, присущих большинству «инерционных» аппаратных компрессоров.

2. Время восстановления компрессора (Release) также должно быть небольшим, чтобы не нарушать динамику речевого сигнала, но при этом и не слишком малым, чтобы не превысить допустимое значение нелинейных искажений на низших частотах. При таких требованиях величина постоянной времени τ цепи, отвечающей за восстановление, выбирается из расчёта τ ~ 10/Fmin, то есть в районе 100 мс.

А теперь пришло время изобразить схему электрическую принципиальную:

Рис.1 Схема предусилителя и компрессора–лимитера для микрофона

Предварительный усилитель речевого сигнала, поступающего с микрофона, выполнен на половинке малошумящего операционного усилителя ОР1.1. В его функции входит согласование сопротивления микрофона, а также усиление сигнала до уровня ~100 мВ. Больший уровень нам не нужен, так как при его превышении пропорционально будет расти и значение нелинейных искажений компрессора.
Компаратор на ОУ ОР2.2 фиксирует превышение этого уровня, вызывая мигание светодиода D1 на пиках сигнала, что сигнализирует о необходимости уменьшения усиления предусилителя посредством потенциометра Р1.
Отключаемая цепочка R1, R2, C1 предназначена для подключения ко входу компрессора электретных микрофонов, требующих подачи на них напряжения питания.

Вся оставшаяся часть схемы – это классический FET-компрессор, то есть компрессор, в котором в качестве управляющего элемента используется полевой транзистор (Т1). Работу, а также различные схемотехнические построения таких устройств мы очень подробно описали на странице – [Ссылка на страницу], поэтому в рамках данной статьи заново рассматривать всё это хозяйство не станем. Отметим лишь некоторые нюансы.

Для того чтобы обеспечить малое время атаки, выходное сопротивление детектора огибающей должно иметь очень низкое выходное сопротивление, а главное – способность работать на ёмкостную нагрузку. Для этих целей как нельзя лучше подходят так называемые эмиттерные детекторы, которые широко применяются в ВЧ радиотехнике, но почему-то (по неизвестным мне причинам) очень редко используются в звукотехнике.
Такие детекторы выполнены на транзисторах Т2, Т3 и их два. А два их для того, чтобы обеспечить двухполупериодное детектирование сигнала и тем самым как минимум вдвое снизить коэффициент нелинейных искажений до значений, не превышающих 0,1% (1кГц).

Переменный резистор Р3 регулирует уровень постоянного напряжения на выходах детекторов, а вместе с ним и пороговый уровень срабатывания, а также амплитуду выходного компрессированного сигнала. Эту амплитуду (на выходе ОР1.2) необходимо установить в диапазоне пиковых значений ±200. 300 мВ при окончательной настройке устройства.
Степень компрессии (Ratio) в пределах 9. 30 dB регулируется посредством потенциометра Р2, а выходной уровень – Р4.

В процессе эксплуатации описанного компрессора отмечены: высокое качество компрессированного сигнала, низкий уровень искажений, а также высокая разборчивость и отсутствие искажений тембра даже при максимальном уровне компрессии. Потребление тока от 9-вольтовой батарейки составило около 3.5 мА.

Высококачественный предусилитель и компрессор–лимитер для микрофона

Схема быстрого FET компрессора с малыми искажениями для певца-вокалиста, а также для формирования SSB сигнала трансивера с низким значением пик-фактора

Для звукорежиссёра компрессор – это тонкий, но мощный инструмент, помогающий вокалу звучать плотно, динамично и выразительно, сохраняя при этом однородность во всем отведённом ему диапазоне звучания.
Для радиолюбителя-связиста компрессор – это не столь, а я бы даже сказал – совсем не тонкий, но также мощный инструмент для формирования качественного SSB сигнала с низким пик-фактором, позволяющий существенно повысить эффективность радиопередающей аппаратуры.
При этом справедливо считается, что для продуктивного снижения пик-фактора компрессор должен быть «быстрым», т. е. уметь практически моментально обрабатывать любые изменения амплитуды сигнала, а в идеале быть и вовсе не компрессором, а ограничителем. Отсюда и появились на свет всякого рода речевые ВЧ и фазовые усилители-ограничители, обладающие как небольшой степенью компрессии, так и высоким уровнем (особенно вторые) нелинейных искажений.

А ведь при правильном подходе популярные, но не признанные среди радистов-коротковолновиков FET-компрессоры вполне можно довести до нужной кондиции, мало того – придать им качества, недостижимые для ВЧ и фазовых ограничителей. Само собой разумеется, что ввиду высоких качественных характеристик, которые можно достичь в FET-компрессоре, такое устройство вполне сможет сослужить хорошую службу для вокалиста, желающего «уплотнить» своё звучание в условиях живого исполнения. Собственно говоря, для этих целей этот компрессор изначально и создавался.

Итак, давайте определимся – так что нам нужно сделать, чтобы получить близкий к «идеальному» ограничитель речевого сигнала, с одной стороны, не создающий искажений, а с другой, сжимающий, но при этом (как это не прозвучит странно) не сильно искажающий динамику исходного звука:

1. Время атаки (Attack) должно быть очень малым, чтобы моментально отслеживать волну самых низкочастотных сигналов (около 100 Гц), но при этом не опускаться сильно ниже 10 мс, чтобы не создавать искажений, изменяя форму этих сигналов. При таких условиях быстрая атака не создаст всплесков амплитуды звука в момент срабатывания, а также артефактов в виде резких щелчков, присущих большинству «инерционных» аппаратных компрессоров.

2. Время восстановления компрессора (Release) также должно быть небольшим, чтобы не нарушать динамику речевого сигнала, но при этом и не слишком малым, чтобы не превысить допустимое значение нелинейных искажений на низших частотах. При таких требованиях величина постоянной времени τ цепи, отвечающей за восстановление, выбирается из расчёта τ ~ 10/Fmin, то есть в районе 100 мс.

А теперь пришло время изобразить схему электрическую принципиальную:

Рис.1 Схема предусилителя и компрессора–лимитера для микрофона

Предварительный усилитель речевого сигнала, поступающего с микрофона, выполнен на половинке малошумящего операционного усилителя ОР1.1. В его функции входит согласование сопротивления микрофона, а также усиление сигнала до уровня ~100 мВ. Больший уровень нам не нужен, так как при его превышении пропорционально будет расти и значение нелинейных искажений компрессора.
Компаратор на ОУ ОР2.2 фиксирует превышение этого уровня, вызывая мигание светодиода D1 на пиках сигнала, что сигнализирует о необходимости уменьшения усиления предусилителя посредством потенциометра Р1.
Отключаемая цепочка R1, R2, C1 предназначена для подключения ко входу компрессора электретных микрофонов, требующих подачи на них напряжения питания.

Вся оставшаяся часть схемы – это классический FET-компрессор, то есть компрессор, в котором в качестве управляющего элемента используется полевой транзистор (Т1). Работу, а также различные схемотехнические построения таких устройств мы очень подробно описали на странице – [Ссылка на страницу], поэтому в рамках данной статьи заново рассматривать всё это хозяйство не станем. Отметим лишь некоторые нюансы.

Для того чтобы обеспечить малое время атаки, выходное сопротивление детектора огибающей должно иметь очень низкое выходное сопротивление, а главное – способность работать на ёмкостную нагрузку. Для этих целей как нельзя лучше подходят так называемые эмиттерные детекторы, которые широко применяются в ВЧ радиотехнике, но почему-то (по неизвестным мне причинам) очень редко используются в звукотехнике.
Такие детекторы выполнены на транзисторах Т2, Т3 и их два. А два их для того, чтобы обеспечить двухполупериодное детектирование сигнала и тем самым как минимум вдвое снизить коэффициент нелинейных искажений до значений, не превышающих 0,1% (1кГц).

Переменный резистор Р3 регулирует уровень постоянного напряжения на выходах детекторов, а вместе с ним и пороговый уровень срабатывания, а также амплитуду выходного компрессированного сигнала. Эту амплитуду (на выходе ОР1.2) необходимо установить в диапазоне пиковых значений ±200. 300 мВ при окончательной настройке устройства.
Степень компрессии (Ratio) в пределах 9. 30 dB регулируется посредством потенциометра Р2, а выходной уровень – Р4.

В процессе эксплуатации описанного компрессора отмечены: высокое качество компрессированного сигнала, низкий уровень искажений, а также высокая разборчивость и отсутствие искажений тембра даже при максимальном уровне компрессии. Потребление тока от 9-вольтовой батарейки составило около 3.5 мА.

Что такое аттенюатор?

Любой микрофон — это преобразователь, трансформирующий одну форму энергии (акустический звук, то есть колебания воздуха) в другую (электрический сигнал). Различают три основных типа микрофонов — динамические микрофоны, ленточные и конденсаторные. При записи вокальных композиций конденсаторный микрофон — незаменимая вещь, ведь звук голоса передается очень точно — это высокие частоты, размеры на любой вкус, минимум искажений, но ко всему этому — дополнительный источник питания и очень бережное отношение. В конденсаторном микрофоне капсюль содержит тонкую подвижную мембрану, расположенную близко к неподвижной пластине. Большинство конденсаторных микрофонов имеют или ослабление сигнала (аттенюатор, пэд) или вставляемые делители между предусилителем и капсюлем.

Назначение аттенюатора в микрофоне

Аттенюатор — это устройство, которое плавно снижает интенсивность электрических и электромагнитных колебаний, то есть он позволяет избежать искажений в самом микрофоне (предусилительном каскаде) при высоком уровне звукового давления. Аттенюатор встроенный в схему микрофона ослабляет сигнал до того, как он дойдет до преампа, таким образом устройство спасает предусилитель от перегрузки. Аттенюатор является пассивным устройством и фактически, применительно к нашему случаю, представляет собой резистивный делитель напряжения. В большинстве случаев его используют только для записи громких инструментов (например, барабанов) или мощных голосов.

Зачем нужен микрофонный предусилитель

Из-за технических особенностей уровень микрофонного сигнала ниже стандартного рабочего и поэтому ему требуется большое усиление. Обычно 30-60 дБ, а иногда и выше.

Чтобы усилить уровень сигнала микрофона используют предусилители. Они бывают как в виде специальной схемы в устройстве (например, в звуковой карте или микшерной консоли), так и в виде отдельного внешнего устройства. Основное назначение предусилителей — довести слабый сигнал до линейного уровня, на котором работает записывающее оборудование.

Внешние предусилители используются в профессиональных студиях звукозаписи и обычно они качественнее, чем предусилители, встроенные в аудиоинтерфейсы (стоит учитывать ценовой сегмент). Они обходят предусилители микшерных пультов или аудиоинтерфейсов и сигнал сразу поступает на записывающее устройство, что делает звук чище.

Некоторые предусилители также окрашивают звук. В тех ситуациях, когда микрофон не справляется с записью тембра вокала так, как этого хочет исполнитель, результата можно добиться подбором подходящего предусилителя. У некоторых усилителей есть и инструментальный вход, чтобы подключить, например, бас-гитару или синтезатор и дополнительно обогатить сигнал.

В большинство аудиоинтерфейсов уже встроены предусилители высокого качества. Но внешние предусилители обладают рядом особенностей и преимуществ в сравнении со встроенными моделями.

Преимущества внешних предусилителей

Качество звучания. Внешние предусилители оснащены более сложной и дорогой схемой. Это обеспечивает передачу чистого и точного сигнала с высоким усилением, меньшим шумом и искажениями, и большим запасом мощности. Это становится заметнее при работе с динамическими микрофонами с низкой выходной мощностью.

Характер и окрас звука. Если встроенные усилители звучат чисто и прозрачно, то с внешними ситуация иная: в зависимости от конструкции можно подобрать модель с определенным характером. Предусилители с трансформаторами и дискретными компонентами окрашивают сигнал, а модели с ламповой схемой дают тепло и насыщенность. Разные комбинации микрофона и предусилителя дают заметно разные результаты.

Высокий уровень усиления. Встроенные предусилители обычно имеют уровень усиления до 60 дБ, чего может быть недостаточно для работы с ленточными микрофонами. Для них может потребоваться усиление 70 дБ и выше, которое предоставляют внешние предусилители.

Низкий уровень шума. Хотя у встроенных предусилителей аудиоинтерфейса сравнительно низкий уровень шума, этого может быть недостаточно при работе с очень тихими источниками звука. В таком случае внешний предусилитель подойдет больше.

Универсальность. Найти подходящий прибор можно практически для любой ситуации. Для записи соло гитары подойдет двухканальный преамп, а для записи живых барабанов можно подготовить комплект рэковых многоканальных устройств. Поэтому предусилители — незаменимое оборудование для больших студий и гастрольных комплектов оборудования.

Дополнительные возможности. Помимо основной функции усиления, внешние предусилители также могут быть оснащены дополнительными функциями, например низкочастотным фильтром, эквалайзером, сменой фазы, аттенюатором Pad и отдельным инструментальным входом.

Виды

Ламповые. Для усиления микрофонного сигнала используется одна или несколько вакуумных ламп. Такие конструкции встречаются и в моделях гитарных усилителей. Лампы создают гармонические искажения, приятные для слуха. Звук ламповых усилителей более теплый и естественный, что делает их очень популярными и для записи вокала.

Транзисторные. Появились в конце 1950-х – начале 1960-х годов. Основная особенность таких предусилителей — чистый, прозрачный звук с минимальными искажениями. Также они работают без искажений с более высокими уровнями усиления. Такой способ изготовления предусилителей более дешевый, поэтому подобные модели стали очень популярными в начальном и полупрофессиональном сегментах.

Гибридные. Комбинация ламповой и транзисторной конструкции. Они проектируются как твердотельные, с отдельным ламповым каскадом для теплоты и окраса.

Channel Strip. Микрофонный предусилитель, дополненный другими схемами обработки сигналов, монтируется в студийный стол. Также работает как эквалайзер и компрессор/лимитер. То есть в одном корпусе находится полная сигнальная цепь, а это значит меньше шума из-за подключения отдельных устройств.

Трансформаторные/бестрансформаторные. Еще один важный фактор, влияющий на звук предусилителя — наличие или отсутствие в схеме трансформатора. Он вносит определенные искажения и окрашивает звук. Например, классические конструкции Rupert Neve включают трансформаторы. Бестрансформаторный предусилитель будет звучать точнее и стерильнее из-за отсутствия искажений — подойдет для записи акустических инструментов (гитары, фортепиано) или для сохранения транзиентов.

Микрофонные предусилители можно разделить и по форм-фактору:

• Традиционный 19” для установки в рэковую стойку.
• Формат 500, позволяет использовать все возможности рэковых приборов, в условиях ограниченного пространства или в дороге.
• Настольные предусилители — портативные, которые можно расположить прямо на рабочем столе.

Некоторые производители софта, например Universal Audio или Antelope Audio, разработали виртуальные эмуляции винтажных и современных микрофонных предусилителей. Конечно, воспроизвести поведение ламповых и транзисторных схемне не всегда получается точно, в этом сегменте можно найти профессионально звучащие эмуляции студийного аппарата.

Выбор микрофонного предусилителя

Определитесь, какое звучание вы хотите получить. Проанализируйте различные характеры звука. Будут ли записи звучать чисто и прозрачно или вы хотите добавить винтажной теплоты? Ламповые предусилители обогатят и оживят вокал, а транзисторные подойдут для записи инструментов, у которых важно сохранить атаку и прозрачность звучания. Комбинаций может быть много, но цели и задачи выбираете только вы сами.

Дополнительные возможности:

• Количество каналов. Для записи вокала достаточно одного канала. Но если вы планируете записывать барабанную установку или инструменты в стерео, то стоит рассматривать модели с двумя, четырьмя и восемью каналами.
• Фантомное питание. Оно необходимо для конденсаторных микрофонов. Практически все современные модели оснащены этой функцией.
• Фильтр НЧ и эквалайзер. НЧ-фильтр позволяет отсечь шум на низких частотах, а эквалайзер — скорректировать звучание по всему спектру частот. Если вы предпочитаете обрабатывать звук после записи, то возможно они вам не понадобятся.
• Изменение фазы. Полезная функция для стерео предусилителя, если необходимо инвертировать фазу на одном из каналов.
• Динамическая обработка (компрессор/лимитер). Контроль и управление динамикой поступающего сигнала.
• Дополнительные выходы для мониторов или наушников.

Бюджет. Диапазон цен очень широкий, но бюджетные модели не всегда оправдывают ожидания. В некоторых случаях хороший аудиоинтерфейс с надежными предусилителями проявит себя лучше, чем внешний преамп.

Популярные модели микрофонных предусилителей

Среди самых популярных производителей можно выделить Art, Behringer, Dbx, Focusrite, PreSonus, Audient, RME, SPL, Universal Audio, Avalon Design, Warm Audio, Solid State Logic, Neve, Bae, Chandler, Manley.

Бюджетные. Как правило, это настольные или рэковые устройства с минимальным набором дополнительных возможностей и одним или двумя каналами. Подходят для небольших домашних студий.

• Behringer MIC500USB
• Art Tube MP Project
• PreSonus TubePre V2

Средний сегмент. Настольные и рэковые модели для домашних и проектных студий. Качество звучания сильно превосходит бюджетные модели, среди дополнительных возможностей — обработка сигнала эквалайзером и компрессором/лимитером. Количество каналов может доходить до восьми.

• Art Pro Channel II
• Dbx 286S
• RME QUADMIC II
• FMR Audio RNP 8380
• Warm Audio WA73
• Audient ASP 880

Топ. Объединяют все форм-факторы и конструкции, выполнены из самых качественных компонентов. Обеспечивают очень высокое качество звучания и широкий выбор функциональных особенностей.

• Universal Audio SOLO 610
• Warm Audio WA-412
• RME OCTAMIC II
• Universal Audio 4-710D Twin-Finity
• Universal Audio 6176
• AMS Neve 1073 DPX Dual Preamp & EQ
• Chandler TG Channel MK2

Когда стоит покупать

На самом начальном этапе внешний преамп покупать необязательно. Лучше стоит подумать о более дорогом аудиоинтерфейсе с хорошими встроенными предусилителями и микрофоне.

Аналоговые микшерные пульты также оборудованы микрофонными предусилителями. Но высококачественные преампы довольно дороги в производстве. Соответственно и микшерные консоли с хорошими преампами стоят очень дорого и используются в профессиональных студиях. В таком случае внешний микрофонный предусилитель вместо дорогого пульта — отличный способ оборудовать домашнюю или проектную студию так, чтобы получать записи высокого качества. Внешний преамп может значительно улучшить качество звука, если вы работаете с динамическими или ленточными микрофонами. Выходная мощность у конденсаторных микрофонов более высокая, поэтому внешний предусилитель имеет меньшее значение.

И не стоит забывать, что как бы хорош не был микрофонный предусилитель, без качественного микрофона он не решит всех проблем с записью.