История разработки микрофонов в НИКФИ


Группа, занимающаяся разработкой микрофонов, образована в составе лаборатории электроакустики в начале 60-х годов ХХ в.
Первые годы были посвящены воспитанию кадров, наработке идей и подготовке материальной базы. Именно в эти годы рождалось понимание, что такое «настоящие микрофоны для нужд кинематографии».
После нескольких лет исследований было принято решение сконцентрировать все силы и средства на разработке самого перспективного направления – профессиональных конденсаторных микрофонов.
Необходимость работы на самом высоком научном уровне потребовала приобретения измерительной аппаратуры всемирно известной датской фирмы «Брюль и Къер», которой оснащены самые передовые звуковые лаборатории мира. Дальнейшее совершенствование процедуры измерений заставило перейти от использования в качестве измерительной площадки специально оборудованного участка крыши главного здания НИКФИ к созданию собственного звукоизмерительного комплекса. Сейчас НИКФИ обладает уникальным звукоизмерительным комплексом, включающим в себя звукомерные заглушенную и реверберационную камеры с прецизионной измерительной аппаратурой, что позволяет проводить практически любые акустические и электроакустические исследования, требующие специальных акустических условий.
В секторе микрофонов лаборатории электроакустики было разработано и на смежных предприятиях организовано производство большого числа профессиональных конденсаторных микрофонов для кино-, теле-, радио-, видеостудий и студий звукозаписи.
Каждый раз, когда развитие звукозаписывающей техники требовало появления новых моделей микрофонов с улучшенными характеристиками, такие микрофоны разрабатывались в НИКФИ.
Особое ускорение этот процесс приобрел с начала 80-х годов. В первую очередь это было связано с появлением цифрового оборудования, стереозвука в кино, на радио и телевидении, а также благодаря компьютерным способам монтажа фонограмм.
Одной из первых такой работой было создание конденсаторного микрофона для системы «Суперфон».
В течение 1981-1985 гг. коллектив лаборатории электроакустики вел научно-исследовательскую работу по созданию многоканальной стереофонической системы звукового оформ­ления кинофильмов повышенного качества которая позднее получила название "суперфонической" или системы "Суперфон".
Новый конденсаторный микрофон KMCI9-11, предназначен­ный для записи звука кинофильмов по системе "Суперфон", являлся практической реализацией результатов исследований, направленных на развитие методов расчета электроакустических характеристик преобразователя конденсаторного микрофона, позволяющих оптимизировать его конструкцию.
Речь здесь идет о расчете чувствитель­ности, ее частотных характеристик в свободном поле при падении звуковой волны под произвольным углом к акустической оси, частотных харак­теристик чувствительности по диффузному полю, шумовых параметров преобразователей и вносимых ими нелинейных искажений.
Значительное внимание в ходе проводившихся исследований уделя­юсь также проблемам субъективного качества звучания профессиональ­ных микрофонов и некоторым метрологическим вопросам, требовавшим поисков новых решений.
Микрофон KMCI9-11 существенно отличался от соответствующих по классу и назначению отечественных и зарубеж­ных микрофонов, выпускавшихся в это время.
Необходимость разработки нового микрофона была продиктована теми вы­сокими требованиями, которые предъявлялись к тракту записи звуко­вого сопровождения кинофильмов по системе "Суперфон", прежде всего в отношении его динамического и частотного диапазонов. Микрофон, используемый в таком тракте, должен был обеспечивать неискаженную за­пись акустических сигналов с уровнями звукового давления до 150 дБ.  Для обеспечения записи сигналов СНЧ канала частотный диапазон микрофона должен был быть расширен в область низких частот до 20 Гц.
Микрофон мог быть также ис­пользован с аппаратурой унифицированного ряда и анало­гичной аппаратурой профессиональной записи звука.
Отличительными особенностями микрофона являлись расширенный динамический диапазон, который обеспечивал­ся низким уровнем собственного шума (менее 18 дБА), и воз­можность неискаженного воспроизведения весьма высоких уровней звукового давления (с введением затухания до 152 дБ).  Кроме того, в микрофоне была предусмотрена возмож­ность введения двух видов коррекции частотной характери­стики: крутого спада (18 дБ/октаву) с частотой среза 75—80 Гц и плавного спада (до -12 дБ на частоте 20 Гц) начиная с частоты 20 Гц, а также возможность повышения чувстви­тельности на 6 дБ и введение затухания -20 дБ.

Дальнейшим развитием исследований в области микрофонной техники явилась разработка двух новых профессиональных микрофонов МК 011 и МК 012.
В основу разработки были положены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в лаборатории электроакустики в по­следние годы. Среди них следует отметить создание комплексной методики расчета совокупности характеристик преобразователей (капсюлей), определяющих качество их звучания (частотных ха­рактеристик чувствительностей по свободному и диффузному по­лям, диаграмм направленности, шумовых характеристик, вносимых нелинейных искажений и т.п.), разработку новых схемотехниче­ских решений при проектировании предварительных усилителей» а также разработку новых нетрадиционных методик измерения.
Основное внимание при разработке преобразователей было по­священо уточнению принципа действия преобразователя конденса­торного микрофона и механизма работы отдельных элементов его конструкции.
Исследования, проведенные на ЭВМ с использованием разрабо­танного пакета прикладных программ, позволили промоделировать физические процессы, происходящие в капсюлях микрофонов и оп­тимизировать их характеристики.

 

Отличительными особенностями микрофонов являлись:

  • расширение номинального диапазона частот как в сторону низких, так и в сторону высоких частот при сохранения практи­чески горизонтальными частотных характеристик чувствительнос­тей по свободному и диффузному полям;
  • уменьшение уровня эквивалентного звукового давления, обусловленного собственными шумами не только предварительных усилителей, но я преобразователей микрофонов;
  • увеличение уровня предельного звукового давления и опти­мизация его частотной зависимости как для предварительных усилителей, так я для преобразователей микрофонов.

Отработка конструкция и коррекция основных электроакусти­ческих характеристик по результатам прослушивания экспериментальных образцов новых микрофонов (в ГДРЗ, на ТТЦ, на кино­студия "Мосфильм" я на других студиях звукозаписи) позволили создать микрофоны с высоким, по оценке специалистов, субъек­тивным качеством звучания.

Микрофоны МК 011 в МК 012 предназначены для высококачест­венной записи звука на телевидении и в кинематографии.
Конструкция, используемые элементы и материалы обеспечива­ли надежную работу микрофонов как в условиях закрытых помеще­ний, так и на открытых пространствах.
Новые конденсаторные микрофоны были выполнены по модульному принципу и содержали бестрансформаторные предварительные уси­лители (собранные на специально разработанных гибридно-пле­ночных микросхемах), а также сменные микрофонные головки с электроакустическими преобразователями.
Микрофон МК 011 содержал встроенную в микрофонную головку ветрозащиту, эффективно подавляющую ветровые помехи. В предварительном усилителе микрофона была предусмотрена воз­можность подавления ветровых и иных низкочастотных помех с помощью обрезного фильтра верхних частот (коррекция частотной характеристики обеспечивала спад с крутизной не менее 12 дБ/октаву  с частоты 150 Гц). Кроме того, имелась возможность введения затухания - 10 дБ. Переклю­чатели коррекции и затухания впервые были выполнены на герконах, яв­ляющихся весьма надежными коммутирующими элементами.
Комплект микрофона МК 012 содержал три сменные микрофонные головки с различными диаграммами направленности (круг, карди­оида и гиперкардиоида), а также активный кабель, позволяющий располагать предварительный усилитель на расстоянии 5 м от микрофонной головки.
Технические и технологические решения, примененные в этих разработках, оказались настолько перспективными, что даже сейчас эти микрофоны с успехом производятся и продаются практически по всему миру.
В последние годы лаборатория электроакустики НИКФИ успешно продолжает научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области профессиональных микрофонов. Из последних разработок следует отметить кинотеатральный и ламповый конденсаторные микрофоны.

Кинотеатральный конденсаторный микрофон предназначен для организации трансляции спектаклей в технические помещения театра, гримерные и т.п., создания фондовых записей, записи фонограмм спектаклей и записи фонограмм при производстве кинофильмов на кино-, теле- и видеостудиях.

Ламповый конденсаторный микрофон предназначен для создания фондовых записей, записи фонограмм спектаклей и записи фонограмм при производстве кинофильмов на кино-, теле- и видео студиях, а также студиях звукозаписи.
Комплект лампового конденсаторного микрофона содержит ламповый микрофон, микрофонный кабель и блок питания.
Конструкция, используемые элементы и материалы обеспечивают надежную работу микрофонов как в условиях закрытых помещений, так и на открытых пространствах. Конструктивное оформление микрофонов и элементов их комплектации обеспечивает удобства в эксплуатации и ремонте.
Внешний вид конденсаторных микрофонов соответствует современным требованиям промышленной эстетики. Отделка всех узлов и деталей - матовая и исключает зеркальные отражения. Отделка обеспечивает надежную и долговечную защиту от коррозии.
За прошедшие годы в секторе микрофонов лаборатории электроакустики НИКФИ был накоплен уникальный опыт по разработке и производству различных электроакустических устройств, специально созданных для нужд кинематографа, воспитано не одно поколение квалифицированных специалистов-электроакустиков и собран парк уникальной измерительной аппаратуры. В состав лаборатории входят высококвалифицированные специалисты (научные сотрудники и механики), способные   на   уровне   существующих мировых стандартов   разрабатывать и   производить   разнообразные     типы   электроакустических устройств, используемых в кинопроизводстве и киновидеопоказе.
Качество этих   устройств, а   также   научная   новизна   разработок признаны ведущими мировыми производителями.

\"Яндекс.Метрика\"