Основы записи звука
В этой небольшой статейке постараюсь просто и довольно-таки подробно изложить основные принципы записи звука.
Итак предположим такую ситуацию: у нас имеется компьютер с интегрированной звуковой картой; простенький микрофон, который подключается к микрофонному входу звуковой карты; вокалист, которому требуется записать в домашних условиях свой голос на компьютер с максимально большим качеством. Те, кто прослушивал запись, сделанную при помощи этих средств, сразу себе представит качество ее звучания. Мягко говоря, запись "не ахти"... Еще бы, ведь электрический сигнал звуковой частоты, преобразованный микрофоном из звукового поля (единицы милливольт), по тоненькому, плохо экранированному проводочку длинной около двух метров поступает на микрофонный вход устройства записи (звуковая карта компьютера), и только в устройстве записи он усиливается до необходимой величины (сотни милливольт), преобразовывается, обрабатывается и записывается. Все процессы, происходящие внутри системного блока мы в этой статье рассматривать не будем, а затронем лишь линию прохождения сигнала от микрофона до компьютера. На этом сложном пути сигнал теряет часть ВЧ составляющей своего спектра, так как провод, соединяющий микрофон и компьютер имеет емкость и некоторое сопротивление, при малой длине и большом электрическом сигнале ими можно пренебречь, так как в этом случае они малы. Но при малом сигнале и весьма значительной длине линии, кабель начинает работать как Г-образный RC фильтр ВЧ, и, чем больше длинна линии, тем ниже частота его среза и тем лучше он ослабляет ВЧ составляющую сигнала. Поясню как это происходит: кабель, состоящий из 2-х проводов (сигнальный провод и экран), представляет собой не что иное как простейший конденсатор, а у конденсатора как известно емкость зависит от расстояния между обкладками и площади самих обкладок, расстояние между сигнальным проводом и экраном в микрофонном кабеле примем за расстояние между обкладками простейшего конденсатора, оно не изменяется, а с увеличением длинны увеличивается лишь площадь поверхности проводов, которые мы себе представили как площадь обкладок простейшего конденсатора. Следовательно, при увеличении длины кабеля увеличивается и его емкость. Про емкость рассказал, перехожу к сопротивлению.
Сигнальный провод в кабеле изготавливается в основном из меди, медь имеет свое удельное сопротивление, равное 0.0175 Ом/м. Получается, что при длине кабеля 10 метров его активное сопротивление будет уже 0.175 Ом, а при 100 метрах 1,75 Ом Величина на первый взгляд покажется не значительной. Но это сопротивление, хоть и не много, но все же погасит часть полезного сигнала. Максимальный сигнал с микрофона будем считать 20 мВ, микрофонный вход звуковой карты - 1 кОм. Для наглядности приведу простенький пример.
А сопротивление с емкостью вместе вообще дают адский результат. Но это актуально только на длинных линиях. Наиболее сильно ухудшают сигнал, как на длинных, так и на коротких линиях помехи. Сквозь плохой экран в сигнальный провод из вне проходят электромагнитные излучения, которые мы прослушиваем как помехи, они же и забивают ту оставшуюся часть сигнала, дошедшего до звуковой карты. Еще один неблагоприятный фактор для записи звука - это маленькое отношение сигнал/шум интегрированной звуковой карты. То есть при усилении сигнала, поступающего с микрофонного входа до нужного уровня, этот сигнал приобретает все больше и больше шумов, от которых уже никак нельзя будет избавиться.
Исходя из таких рассуждений наклевывается вопрос: "И что же делать?". Можно использовать для передачи сигнала дорогостоящий кабель, сделанный благородных металлов типа золота и платины, с очень качественным экраном. Но такой кабель стоит очень дорого! Другим выходом из этой ситуации является применение малошумящих высококачественных пред. усилителей, подключенных непосредственно к выходу микрофона или же посредством специального кабеля, высокого качества и малой длинны. Это позволит повысить отношение сигнал/шум и уровень сигнала в линии идущей уже от пред. усилителя к записывающему устройству. А значит, улучшить качество записи, что требовалось изначально. Итак, переходим к выбору усилителя. Сразу же скажу, что этот усилитель будет служить только для предварительного усиления сигнала с микрофона. Дальнейшим преобразованием и усилением сигнала будут заниматься другие устройства: эквалайзер, ПК... Делать сложный усилитель из дорогостоящих элементов для "супер-мупер" микрофона за 10р. в любом магазине смысла не вижу, поэтому рассчитаю небольшую схему на распространенной элементной базе.
Коэффициент усиления данной схемы по напряжению приблизительно равен 35; неравномерность АЧХ в диапазоне частот от 50 до 5000 Гц составляет всего лишь 0.5 дБ; удобное питание схемы от батареек или аккумулятор, напряжением 3В, избавит от необходимости изготовления БП для этого усилителя. В качестве микрофона используется МКЭ-332. Если ровная АЧХ не нужна, а необходимо завалить низкие и высокие частоты, то меняем в схеме конденсатор в цепи эмиттера с 200 мкФ на емкость 47 мКф и конденсатор в цепи ООС по напряжению с 2 нФ на 5 нФ. Специальный кабель для подключения микрофона к усилителю и усилителя к устройству записи можно приобрести в радиомагазинах, или же использовать экранированные провода, из не нужной бытовой радиоэлектроники. При этом не стоит забывать, что чем меньше его длинна, тем лучше. Разъем TRS 1/8 дюймовый очень желательно использовать в металлическом корпусе, он намного лучше защищает сигнал от помех, нежели чем такой же разъем, но в пластмассовом корпусе. Для удобства можно добавить кнопку и индикатор включения на светодиоде. По окончании сборки устройство необходимо экранировать, поместив его в металлический корпус, электрически соединенным с общим проводом. Не следует прокладывать сигнальную линию, а также устанавливать сам микрофон и пред. усилитель вблизи электрооборудования и линий электропередач, так как они могут наводить помехи. ПК желательно заземлить. Так как сигнал по напряжению мы усилили приблизительно в 35 раз, то его необходимо подавать уже не на микрофонный, а на линейный вход записывающего устройства. Что тоже благоприятно сказывается на уровне шумов.
Ну вот, в принципе, и все, что я хотел рассказать. Конечно же еще есть такие понятия как эквалайзеры, особенности дикции, программная обработка звука, наличие шума в помещении для записи, но обо все этом в другой статье.
Удачи в звукозаписи!
Итак предположим такую ситуацию: у нас имеется компьютер с интегрированной звуковой картой; простенький микрофон, который подключается к микрофонному входу звуковой карты; вокалист, которому требуется записать в домашних условиях свой голос на компьютер с максимально большим качеством. Те, кто прослушивал запись, сделанную при помощи этих средств, сразу себе представит качество ее звучания. Мягко говоря, запись "не ахти"... Еще бы, ведь электрический сигнал звуковой частоты, преобразованный микрофоном из звукового поля (единицы милливольт), по тоненькому, плохо экранированному проводочку длинной около двух метров поступает на микрофонный вход устройства записи (звуковая карта компьютера), и только в устройстве записи он усиливается до необходимой величины (сотни милливольт), преобразовывается, обрабатывается и записывается. Все процессы, происходящие внутри системного блока мы в этой статье рассматривать не будем, а затронем лишь линию прохождения сигнала от микрофона до компьютера. На этом сложном пути сигнал теряет часть ВЧ составляющей своего спектра, так как провод, соединяющий микрофон и компьютер имеет емкость и некоторое сопротивление, при малой длине и большом электрическом сигнале ими можно пренебречь, так как в этом случае они малы. Но при малом сигнале и весьма значительной длине линии, кабель начинает работать как Г-образный RC фильтр ВЧ, и, чем больше длинна линии, тем ниже частота его среза и тем лучше он ослабляет ВЧ составляющую сигнала. Поясню как это происходит: кабель, состоящий из 2-х проводов (сигнальный провод и экран), представляет собой не что иное как простейший конденсатор, а у конденсатора как известно емкость зависит от расстояния между обкладками и площади самих обкладок, расстояние между сигнальным проводом и экраном в микрофонном кабеле примем за расстояние между обкладками простейшего конденсатора, оно не изменяется, а с увеличением длинны увеличивается лишь площадь поверхности проводов, которые мы себе представили как площадь обкладок простейшего конденсатора. Следовательно, при увеличении длины кабеля увеличивается и его емкость. Про емкость рассказал, перехожу к сопротивлению.
Сигнальный провод в кабеле изготавливается в основном из меди, медь имеет свое удельное сопротивление, равное 0.0175 Ом/м. Получается, что при длине кабеля 10 метров его активное сопротивление будет уже 0.175 Ом, а при 100 метрах 1,75 Ом Величина на первый взгляд покажется не значительной. Но это сопротивление, хоть и не много, но все же погасит часть полезного сигнала. Максимальный сигнал с микрофона будем считать 20 мВ, микрофонный вход звуковой карты - 1 кОм. Для наглядности приведу простенький пример.
А сопротивление с емкостью вместе вообще дают адский результат. Но это актуально только на длинных линиях. Наиболее сильно ухудшают сигнал, как на длинных, так и на коротких линиях помехи. Сквозь плохой экран в сигнальный провод из вне проходят электромагнитные излучения, которые мы прослушиваем как помехи, они же и забивают ту оставшуюся часть сигнала, дошедшего до звуковой карты. Еще один неблагоприятный фактор для записи звука - это маленькое отношение сигнал/шум интегрированной звуковой карты. То есть при усилении сигнала, поступающего с микрофонного входа до нужного уровня, этот сигнал приобретает все больше и больше шумов, от которых уже никак нельзя будет избавиться.
Исходя из таких рассуждений наклевывается вопрос: "И что же делать?". Можно использовать для передачи сигнала дорогостоящий кабель, сделанный благородных металлов типа золота и платины, с очень качественным экраном. Но такой кабель стоит очень дорого! Другим выходом из этой ситуации является применение малошумящих высококачественных пред. усилителей, подключенных непосредственно к выходу микрофона или же посредством специального кабеля, высокого качества и малой длинны. Это позволит повысить отношение сигнал/шум и уровень сигнала в линии идущей уже от пред. усилителя к записывающему устройству. А значит, улучшить качество записи, что требовалось изначально. Итак, переходим к выбору усилителя. Сразу же скажу, что этот усилитель будет служить только для предварительного усиления сигнала с микрофона. Дальнейшим преобразованием и усилением сигнала будут заниматься другие устройства: эквалайзер, ПК... Делать сложный усилитель из дорогостоящих элементов для "супер-мупер" микрофона за 10р. в любом магазине смысла не вижу, поэтому рассчитаю небольшую схему на распространенной элементной базе.
Коэффициент усиления данной схемы по напряжению приблизительно равен 35; неравномерность АЧХ в диапазоне частот от 50 до 5000 Гц составляет всего лишь 0.5 дБ; удобное питание схемы от батареек или аккумулятор, напряжением 3В, избавит от необходимости изготовления БП для этого усилителя. В качестве микрофона используется МКЭ-332. Если ровная АЧХ не нужна, а необходимо завалить низкие и высокие частоты, то меняем в схеме конденсатор в цепи эмиттера с 200 мкФ на емкость 47 мКф и конденсатор в цепи ООС по напряжению с 2 нФ на 5 нФ. Специальный кабель для подключения микрофона к усилителю и усилителя к устройству записи можно приобрести в радиомагазинах, или же использовать экранированные провода, из не нужной бытовой радиоэлектроники. При этом не стоит забывать, что чем меньше его длинна, тем лучше. Разъем TRS 1/8 дюймовый очень желательно использовать в металлическом корпусе, он намного лучше защищает сигнал от помех, нежели чем такой же разъем, но в пластмассовом корпусе. Для удобства можно добавить кнопку и индикатор включения на светодиоде. По окончании сборки устройство необходимо экранировать, поместив его в металлический корпус, электрически соединенным с общим проводом. Не следует прокладывать сигнальную линию, а также устанавливать сам микрофон и пред. усилитель вблизи электрооборудования и линий электропередач, так как они могут наводить помехи. ПК желательно заземлить. Так как сигнал по напряжению мы усилили приблизительно в 35 раз, то его необходимо подавать уже не на микрофонный, а на линейный вход записывающего устройства. Что тоже благоприятно сказывается на уровне шумов.
Ну вот, в принципе, и все, что я хотел рассказать. Конечно же еще есть такие понятия как эквалайзеры, особенности дикции, программная обработка звука, наличие шума в помещении для записи, но обо все этом в другой статье.
Удачи в звукозаписи!