A mikrofon technológia jelene és jövője – 1. rész (VDT magazin – 3/2008 különszám)

Az elektroncsöves technológiáról a tranzisztoros technológiára történő áttérés idején, az ötvenes évek vége felé, alapvető probléma merült fel a kondenzátormikrofonokkal. A csöveket nem lehetett közvetlenül helyettesíteni tranzisztorokkal a tranzisztor kis bemeneti impedanciája és a kondenzátor kapszula nagy impedanciája közötti különbség miatt. Emiatt a kapszula impedanciáját drasztikusan csökkenteni kellett. Mivel a kapszula impedanciája csökken a frekvencia növekedésével, ésszerűnek tűnt a kapszula rádiófrekvenciás jellel történő táplálása. A bejövő hang megrezegteti a membránt, megfelelően megváltoztatva a mikrofon kapszula kapacitását. A kapacitás változásai a mikrofonban lévő oszcillátor által létrehozott RF jelet modulálják. E jel demodulálása után – rögtön a mikrofonban – létrejön az audiojel. A demodulátor kis impedanciája tökéletesen megfelelő a tranzisztoros erősítőkhöz. A mikrofon, más mikrofonokhoz hasonlóan, csak az AF jelet továbbítja, az RF jel kiszűrésre kerül. A rádiófrekvenciás mikrofon több előnnyel is rendelkezik a normál hangfrekvenciás mikrofonhoz képest. Különösen alacsony a zajszintje, elviseli a párás időjárást, 0 Hz-ig működik, lebegő, szimmetrikus audiojelet hoz létre, és nincs szükség külön szimmetrizáló áramkörre.

Manfred Hibbing (MH): Technológiai értelemben az MKH 800 TWIN az MKH 800-on alapul, de az új modellen elvégzett finomításokkal a hangmérnök új felvételi és keverési lehetőségekhez jut. Az MKH 800 TWIN ugyanolyan kétkapszulás mikrofon, mint az MKH 800, előre és hátra mutató kardioid iránykarakterisztikával. Az MKH 800-tól eltérően azonban a két kapszula jelét a mikrofon nem kombinálja (különbféle iránykarakterisztikák létrehozása céljából), hanem a két jel az MKH 800 TWIN kimeneténél külön áll rendelkezésre.

A jelek a keverő két szabályozójához kerülnek, és a mikrofon iránykarakterisztikája ezen szabályozók segítségével, monitorozott körülmények között, távolról állítható. A hangmérnök „kattanásmentesen” válthatja az iránykarakterisztikákat, akár köztes állapotot választva az egyes karakterisztikák között. A keletkező hangot közvetlenül értékelve, korrekciókat is végezhet.

MH: Az igaz, hogy a digitális mikrofonok (pl. Solution D) iránykarakterisztikája távvezérelhető, de az MKH 800 TWIN egy további, jelentős előnnyel is rendelkezik. Amikor a digitális mikrofonnál az iránykarakterisztikát kiválasztjuk, a két kapszula jelét egy jellé változtatjuk magában a mikrofonban, aminek eredményeképpen bizonyos információk örökre elvesznek. Mi azonban a mikrofonban meglévő összes információt meg akartuk őrizni. Ha a két kapszula jelét külön rögzítjük, a hangmérnök az utómunkák során rugalmasan választhat az iránykarakterisztikák közül.

Gregor Zielinsky (GZ): Ezt a mikrofont széles körben használják a klasszikus zene területén, ahol a felvételek gyakran nem stúdióban, hanem ideiglenes technikai/lehallgató helyiség használatával készülnek. Ezek a rögtönzött technikai/lehallgató helyiségek nem mindig rendelkeznek ideális akusztikai jellemzőkkel, a terem gyakran kicsi, zajos, stb. Ez a keverésnél hátrányt jelenthet. Az új mikrofonnal a hangmérnök nyugodtabban dolgozhat, mert tudja, hogy a mikrofon iránykarakterisztikáján a stúdióban történő utómunka során, optimális körülmények között végezheti el a szükséges változtatásokat, tehát a hangzást később még tökéletesítheti. Az iránykarakterisztikát a keverés során, a darab hallgatása közben is beállíthatja. Az új modell másik hatalmas előnye akkor válik szembetűnővé, amikor párhuzamosan sztereó és surround mixet is létre kell hozni, amelyek más-más karakterisztikát, és eltérő keverést kívánnak meg. Normál esetben a hangmérnöknek el kell döntenie, hogy optimális sztereó, vagy optimális surround hangfelvétel a cél. Most mindkettő elérése egyszerre lehetséges.

A hannoveri zeneakadémia nagytermében MKH 800 TWIN mikrofonokat használtunk egy surround felvételhez. Egy surround mikrofon összeállítást készítettünk, a tartószerkezet négy kinyúló karjának végén egy-egy TWIN-nel és középen egy normál kardioiddal.

Surround mikrofon összeállítás négy MKH 800 TWIN és egy központi kardioid mikrofonnal

A surround hangfelvételeknél gyakori probléma, hogy az audio jel „felbomlik”, olyan érzetet keltve, mintha külön front és hátsó jel volna. A TWIN segítségével most már folyamatosan tudjuk a kardioid karakterisztikát gömbkarakterisztikába úsztatni. Ez azért fontos fejlesztés, mert így az oldalak harmonikusan integrálhatók és minden teremhez tökéletes, koherens surround hangzás hozható létre. Természetesen a surround hangzás létrehozásához négy TWIN használata a legideálisabb. Azonban két TWIN segítségével is létrehozható négy surround csatorna, ha a front kardioidokat a front surround csatornához, a hátsó kardioidokat pedig a hátsó surround csatornához rendeljük. Itt is lehetőség van a front és a hátsó mikrofon iránykarakterisztikájának tetszés szerinti állítására, és a létrehozott jel teljesen sztereó kompatibilis, minimális erőfeszítéssel és ráfordítással.

MH: A TWIN szerintem egy univerzális eszköz. Ha az elvét megértjük, saját elképzeléseink szerint használhatjuk, és kreativitásunk szabad utat nyer.

Az MKH 800 TWIN kimenete egy 5 -érintkezős SLR dugó, mely egy Y kábellel két három érintkezős XLR dugóvá van alakítva. A front és hátsó mikrofonkapszula jele a többsávos felvevőn két különböző sávra, majd két külön keverő bemenetre kerül. Mindkét csatorna panorámáját ugyanabba a megfelelő helyzetbe kell állítani. A hangerő-szint rendszerint a front mikrofonkapszula jelével kerül beállításra. A potméter ezen a beállított szinten marad, míg a második potméter mozgatásával – tehát a hátsó mikrofonkapszula jelét változtatva – érhető el a kívánt iránykarakterisztika.

MH: A dupla MS technikával egyetlen MKH 800 TWIN mikrofon és egy további nyolcas-karakterisztikájú mikrofon használatával surround hangfelvétel készíthető. A nyolcas- karakterisztikájú mikrofont a TWIN fölé, megfelelő szögben kell elhelyezni. A nyolcas-karakterisztikájú mikrofon jelének MS-LR mátrixolása után a TWIN front- és hátsó jele hozza létre a front- és hátsó surround csatornát. A center csatornát – mely bármilyen karakterisztikájú lehet – az MKH 800 TWIN front- és hátsó jelének kombinációja hozza létre. Utómunkálatok céljából csak három eredeti mikrofonjelet kell tárolni az összesen öt surround jel helyett.

Raimund Staat (RS): A cél a korábbi MKH modellek miniatürizálása volt, az MKH 800 belső adottságainak megtartása mellett. Az eredmény a moduláris mikrofon, amely minden szükséges elemet tartalmaz a teljes audio tartomány továbbításához. A főmodul kapszulájának átmérője csupán 19 mm, a ház hossza mindössze 41 mm, tehát jelentősen kisebb elődeinél.

Az alacsony impedanciájú, szimmetrikus, földfüggetlen és fantomtáplálásra alkalmas kimenettel rendelkező mikrofon modulhoz hozzácsavarozható a megfelelő adapter modul – többek között egy digitális modul is. Jelenleg három modell kapható: a gömbkarakterisztikájú MKH 8020, a kardioid MKH 8040 és a szuper-kardioid MKH 8050 – mindegyik XLR csatlakozómodullal, mely közvetlenül a mikrofon modulra, vagy az ún. „távkábel” távoli végéhez csatlakozik.

MKH 8050 mikrofon kapszula MZX 8000 XLR modullal

A kiegészítők, mint a belső kábellel ellátott mikrofonállványok és támasztékok, már nem igényelnek aktív elektronikát az interferenciamentes működéshez, a „távkábelek” és hosszabbítócsövek kis impedanciájúak és szimmetrikusak. Igen sokféle kiegészítőt kínálunk, hogy mikrofonjaink bármilyen alkalmazás során használhatók legyenek. Ezek a mikrofonok azért különlegesek, mert megnövelt frekvenciamenetet kínálnak 10 Hz és több mint 50 kHz között, gyors tranziens átvitellel, alacsony zajszinttel, és szinte frekvenciától független iránykarakterisztikával.

Az új sorozat központi eleme az új, kapacitív jelátalakító, ami az MKH 800 szimmetrikus jelátalakítóján alapul.

RS: Ugyanazt az áramkörtervezést alkalmaztuk, mint az MKH 800 esetén, és a modern gyártási eljárásoknak köszönhetően az MKH 800 membránátmérőjének megtartása mellett csökkenteni tudtuk a külső méreteket.

 

Összehasonlítás: MKH 20 és MKH 8020 XLR modullal

GZ: Az MKH 800 műszaki értelemben és hangzását tekintve is az MKH 8000 elődje. Az új modelleket széleskörűen teszteltük mind élő felvételi helyzetekben, mind a süketszobában, hogy precíz, de a zene lelkét megőrző hangzás jöhessen létre.

MH: Az elért műszaki eredmények megvilágításához néhány adatot érdemes megemlíteni. Az első új kondenzátor kapszulák kifejlesztésekor különleges akusztikai méretezést végeztünk a mikrofon sajátzajának minimalizálása céljából. A kapszula abban a frekvenciatartományban a legérzékenyebb, ahol az emberi fül is a legérzékenyebb a hangokra. A kapszula az emberi hallás fiziológiájához annyiban lett hozzáigazítva, hogy érzékenysége megfelel a hallásérzékenységi görbének. A kapszulák frekvenciamenete ennek megfelelően a mikrofonban elektronikusan linearizálva van.

Ez az eljárás számos előnnyel jár. Például anélkül is megnövelt alacsony-frekvenciás átvitel érhető el, hogy nagyobb kapszula átmérőre lenne szükség. A kapszula átmérőjét minimális értéken lehet tartani, így a magas-frekvenciás irányítottság is jó lesz. A frekvencia-tartomány felső végen még kiterjesztésre is van lehetőség. Ez azt jelenti, hogy a kapszula irányítottsága kötöttség nélkül optimalizálható, mert a lineáris frekvencia jelleggörbét nem magában a kapszulában kell létrehozni.

A nyolcvanas évek elején a CD megjelenésével olyan hanghordozót kaptunk, amely sokkal kevesebb saját torzítást mutat, mint a vinilre készített felvételek. A digitális torzítás az analóg torzításhoz képest fordítottan viselkedik: minél magasabb a jelszint egy digitális rendszerben, annál kisebb mértékű a torzítás. A mikrofonokban ennek az ellentéte igaz, ezért hallható a saját torzítás. Ez többek között alacsonyabb felbontás formájában jelentkezik a bonyolult hangstruktúrák esetében. A kutatások során kiderült, hogy a membrán és a kondenzátor kapszula lemeze közötti szűk légrés miatt alakul ki ez a torzítás.

Mivel a légrés növelése jelentéktelen javulást okozott volna – viszont új problémákat vetett volna fel –, a kapszula linearitásának javítása érdekében bevezettük a szimmetrikus húzó-nyomó eljárást. A membrán két egyforma lemez között rezeg. Az egyes légrésekben kialakuló non-linearitás kioltódik (ahogy +1-1=0) és a kapszula szinte torzításmentesen működik.

MH: A szimfonikus zenekar harmadik oktáv spektrumát tekintve világosan látszik, hogy a hang nem áll meg 20 kHz-nél (ld. az 1. ábrát). Még nem lehet tudni, hogy észleljük-e a 20 kHz-en túli frekvenciákat, ezért nem akartuk a mikrofon magas hangjait levágni. Ezeket a magas frekvenciákat általában kiszűrik a mikrofonok. A ma rendelkezésre álló nagy felbontású digitális formátumok mellett az 50 kHz-es frekvenciamenetű mikrofonok használatát felettébb indokoltnak tartjuk.

GZ: A frekvenciáknak nemcsak a felfelé, hanem az alsó frekvenciák felé történő bővítése is fontos. Van, aki úgy gondolja, hogy 10 Hz alatt nincs zenei hang, de ez nem igaz. Van olyan hangszer, amelyik ilyen frekvenciákat produkál, ilyen pl. a nagydob vagy az orgona.

 

1. ábra: Szimfonikus zenekar átlagolt harmadik oktáv spektruma. A spektrum nem ér véget 20 kHz-nél, hanem fokozatos csökkenést mutat 50 kHz-ig, csak ott kezd meredekebben csökkenni.

2. ábra: Az MKH 800/MKH 800 TWIN tranziens átvitele

 

3. ábra: 1/8” méretű mikrofon tranziens átvitele

MH: Tengely irányú hang esetén az MKH 800, az MKH 800 TWIN és az MKH 8000 sorozat az 1/8” átmérőjű mikrofonokhoz hasonlítható, amelyek akár 100 kHz-ig képesek az átvitelre (ld. 2. és 3. ábra).

 

Az MKH 8050 karakterisztikája: 2, 4, 16, 32 kHz; (8 kHz-ig és ezen az értéken vörös, 16 kHz sötétkék, 32 kHz világoskék)

RS: Az MKH 8000 kapszuláit iránykarakterisztika szempontjából optimalizáltuk. Régi hagyomány az MKH esetében, hogy az iránykarakterisztika szinte frekvencia-független. Ha a frekvenciamenet független marad attól, hogy a mikrofont milyen irányból éri a hang, akkor a nagyobb hangforrásoknak (mint amilyen a zenekar és a nagyzongora) is megmarad a természetes és homogén hangzása. A hang nem „bomlik fel”, és kiegészítő pontmikrofonok használata sem okoz gondot.

GZ: A szuperkardioid MKH 8050 emellett az egész spektrumban lineáris frekvenciamenetet biztosít. A szuperkardioid mikrofonok általában gyengébbek a mély tartományban. A chartres-i katedrális orgonájának felvételéhez két MKH 8050 mikrofont használtunk. Ez az orgona ebben az irdatlan nagy templomban szinte hozzáférhetetlen, mert magasan van. Normál mikrofonállvánnyal lehetetlen lett volna elérni, ezért a mikrofonokat a főhajó másik végében, kb. 30 m-re az orgonától helyeztük el. Az eredmény lenyűgöző lett, a normál szuper-kardioidok általában ezt nem tudják nyújtani.

 

Az MKH 8050 frekvenciamenete 0 foknál (fekete) és 90 foknál (kék)

GZ: Nincs olyan elektroakusztikai jelátalakító, legyen az akár mikrofon, akár hangszóró, amely teljesen semleges, még akkor sem, ha frekvenciamenet viszonylag lapos. A Sennheiser MKH mikrofonok az MKH 20-tól az MKH 50-ig műszakilag kiváló termékek, de néhányan a velük rögzített hangról azt nyilatkozták, hogy steril. Ebből is látszik, hogy a frekvenciamenet önmagában nem határozza meg a mikrofon hangját. A mikrofonnak zenei hangjának kell lennie.

MH: Korábban a Sennheiser nézete szerint a mikrofonoknak a lehető leginkább semlegesnek kellett lenniük. A mikrofon minden paraméterének azonosnak kellett lennie, az egyedi iránykarakterisztikát kivéve. Ez volt az elképzelés az MKH 20-tól MKH 50-ig terjedő modellek esetében. De a mikrofonok sosem teljesen semlegesek. Az MKH 800 és az MKH 800 TWIN, valamint a 8000-es sorozat esetében az egyedi színezetet még tovább csökkentettük, így a mikrofon még kevésbé változtatja meg a rögzített előadás karakterét. Mivel ez különösen zenei felvételek esetében észrevehető, mondhatjuk, hogy a mikrofonok bizonyos „zenei” minőséggel rendelkeznek.

RS: Az MKH 8000 sorozat úttörő szerepet vállal. Mindhárom MKH 8000 modul saját karakterrel rendelkezik. Normál mikrofonozási helyzetekben, ahol pl. az MKH 8020 szolgál fő mikrofonként és az MKH 8040 pontmikrofonként, mindegyik modell hozzájárul a hangmérnök által létrehozni kívánt hangkép eléréséhez. Ezt az eredményt a jelátalakítók fizikai tökéletességével lehet elérni.

GZ: Ha például egy hegedűt rögzítek, annak alaphangját és a hegedű fájának hangját szeretném hallani, nem pedig a vonót a húron. A nagyzongoránál azt szeretném hallani, ahogy a kalapács a húrt üti, de azt nem, ahogy az ujjak a billentyűt ütik. A hang vagy hangszer „lelkét” szeretném hallani. Ez nem jelenti azt, hogy minden hangmérnök szereti használni az MKH 8000 mikrofont. A művészetet abban látom, hogy a hangzást átlátható és a fülnek kellemes módon kell megtervezni, anélkül, hogy bármi módon manipulálnánk. Az MKH 8000 fejlesztésekor az egyik feltétel az volt, hogy legalább olyan jó hangja legyen, mint az MKH 800-nak. Ezért a fejlesztések egész korai szakaszától fogva valódi, professzionális körülmények között teszteltük, és a gyakorlatban is kipróbáltuk. A mikrofon hangját megfelelően csak professzionális felvételi helyzetben lehet kiértékelni.

GZ: A klasszikus zene stúdióban történő felvétele éppen olyan fontos, mint az élő koncertek felvétele, kamerával, vagy anélkül. A kiegészítők széles választékának és a diszkrét megjelenést kölcsönző Nextel felületkezelésnek köszönhetően ezen mikrofonok élő felvételeknél is könnyen elhelyezhetők. Az állványok külső megjelenése a színpadi használatnak megfelelő, beleillik a zenekar összképébe. Hangkarakterisztikájuk különböző, ezért a három rendelkezésre álló mikrofon minden klasszikus mikrofonozási helyzetben használható: a gömbkarakterisztikájú MKH 8020 fő mikrofonként, az MKH 8040 és MKH 8050 külön pontmikrofonként. A szuperkardioid MKH 8050 a kardioid mikrofonéval megegyező frekvenciamenettel rendelkezik – ami szinte megegyezik a gömb-karakterisztikájú mikrofonéval –, ezért például zongorajáték rögzítésére is használható. Itt mindig felmerül az a probléma, hogy a zongora mikrofonja részben a zenekar többi hangszerének hangját is rögzíti. A szuperkardioid mikrofon kevésbé veszi a zenekart, így segíthet ebben a helyzetben. Az MKH 8000 minden felvételi szituációban használható univerzális eszköz.

Az analóg mikrofontechnológia még mindig fejlődőképes. Közben azonban újabb és újabb digitális mikrofonok jelennek meg a piacon, teljesen új hangesztétikát, és mindenekelőtt új működési elvet hozva magukkal. Mire képesek a digitális mikrofonok? Hogyan fogják megváltoztatni a mindennapi mikrofonozási munkát? A fejlődésnek milyen szintjén vagyunk?

További részleteket a VDT magazin következő számában olvashat.

(VDT magazin – 3/2008 különszám)