Podział mikrofonów – zasada działania i oddziaływanie fal dźwiękowych na membranę
Wybór odpowiedniego rodzaju mikrofonów to jedna z najważniejszych decyzji technicznych w każdej produkcji audio i wideo. Zrozumienie budowy oraz zasad działania poszczególnych typów pozwala świadomie dopasować sprzęt do konkretnych warunków realizacji – zarówno w studiu, jak i w terenie. W tym artykule eksperckim omawiamy podstawowy podział ze względu na sposób oddziaływania fal akustycznych na membranę, przybliżamy charakterystyki kierunkowości oraz wskazujemy przykładowe modele stosowane w praktyce broadcast i postprodukcji wideo.
Warstwa dźwiękowa jest jednym z fundamentów profesjonalnej produkcji filmowej. Wielu filmoznawców i krytyków podkreśla, że to właśnie dźwięk – a nie obraz – najczęściej decyduje o tym, czy widz pozostaje zanurzony w narracji, czy zostaje z niej wyrwany. Niechciane szumy otoczenia, zbyt ciche dialogi lub nierówne ścieżki dźwiękowe potrafią skutecznie zniszczyć nawet najpiękniej sfilmowane ujęcia. Świadomość tego problemu jest szczególnie istotna na etapie planowania realizacji – zarówno przy dużych projektach w ramach profesjonalnej produkcji filmów, jak i przy kameralnych produkcjach wideo, podcastach czy materiałach korporacyjnych.
Dlaczego wybór sprzętu audio ma znaczenie dla jakości produkcji?
Na planie filmowym lub w studiu nagraniowym mikrofon stanowi pierwsze ogniwo w łańcuchu sygnału audio. Co istotne, błędy popełnione na etapie rejestracji dźwięku są znacznie trudniejsze – a niekiedy niemożliwe – do naprawienia w trakcie montażu filmów i postprodukcji. Nawet najlepszy realizator dźwięku nie jest w stanie w pełni zastąpić materiału, który od początku został zarejestrowany nieprawidłowo. Dlatego zarówno doświadczona ekipa filmowa, jak i osoby stawiające pierwsze kroki w realizacji wideo, powinny rozumieć podstawy działania sprzętu mikrofonowego.
Warto przy tym zaznaczyć, że dobór właściwego urządzenia nie sprowadza się jedynie do kwestii budżetowych. Równie ważna jest znajomość charakterystyki technicznej danego modelu i jego adekwatność do konkretnego zastosowania. Jeśli masz wątpliwości co do doboru sprzętu lub strategii realizacji dźwięku w swoim projekcie, możesz skorzystać z naszych konsultacji filmowych.
Podstawowy podział ze względu na zasadę działania
Jeden z kluczowych podziałów stosowanych zarówno w akademickiej teorii dźwięku – m.in. na Państwowej Wyższej Szkole Filmowej, Telewizyjnej i Teatralnej im. Leona Schillera w Łodzi (PWSFTviT) – jak i w codziennej praktyce broadcast, dotyczy sposobu oddziaływania fal akustycznych na membranę. Na tej podstawie wyróżniamy cztery główne typy urządzeń:
- ciśnieniowe,
- gradientowe,
- ciśnieniowo-gradientowe,
- interferencyjne.
Każdy z tych typów charakteryzuje się inną budową, wzorcem polarnym oraz zakresem zastosowań. Poniżej omawiamy je szczegółowo.
Mikrofony ciśnieniowe
W konstrukcji ciśnieniowej tylko jedna strona membrany jest otwarta na zmiany ciśnienia akustycznego. Tylna strona pozostaje hermetycznie zamknięta i utrzymuje stały poziom ciśnienia referencyjnego. W efekcie membrana reaguje wyłącznie na różnicę między ciśnieniem zewnętrznym (zmiennym, zależnym od fali dźwiękowej) a wewnętrznym (stałym). Wzrost ciśnienia zewnętrznego powoduje ruch membrany do wewnątrz, natomiast jego spadek – na zewnątrz.
Z tej budowy wynika najważniejsza właściwość tego typu urządzeń: dookólna charakterystyka kierunkowości (omnidirectionality). Sprzęt reaguje na zmiany ciśnienia niezależnie od kierunku, z którego napływa fala akustyczna. Jest to szczególnie przydatne przy nagraniach ambientu, dźwięków przestrzennych oraz w sytuacjach, gdy źródło dźwięku jest w ruchu lub gdy potrzebujemy równomiernej rejestracji z całego otoczenia. Ponadto urządzenia te wyróżniają się odpornością na efekt fazowania oraz brakiem efektu zbliżeniowego (proximity effect).
Przykładowe modele:
Rode Reporter – dynamiczny egzemplarz o smukłej, wytrzymałej budowie, przeznaczony zarówno do pracy w terenie, jak i do nagrań studyjnych. Charakteryzuje się wysoką odpornością na uszkodzenia mechaniczne. Cena: ok. 600–800 zł.
Neumann KM 183 – wysokiej klasy model pojemnościowy z małą membraną, stosowany w profesjonalnych nagraniach studyjnych i rejestracji instrumentów akustycznych. Cena: od ok. 4000 zł.
DPA 4006A – referencyjny model pomiarowy i studyjny, stosowany w nagraniach orkiestrowych i broadcast. Uznawany za jeden ze standardów branżowych w rejestracji dźwięku przestrzennego. Cena: od ok. 8000 zł.
Mikrofony gradientowe
Proces odbierania dźwięku w konstrukcji gradientowej przebiega inaczej niż w ciśnieniowej. Obie strony membrany są otwarte na działanie fal akustycznych, a urządzenie reaguje nie na bezwzględną wartość ciśnienia, lecz na gradient ciśnienia – czyli różnicę ciśnień po obu stronach membrany. Z tego powodu charakterystyka kierunkowości ma kształt ósemki (figure-8): sprzęt jest czuły na dźwięki napływające z przodu i z tyłu, a niemal całkowicie odrzuca sygnały z boków.
Ta właściwość sprawia, że urządzenia gradientowe są chętnie stosowane w technikach nagrań stereofonicznych, takich jak konfiguracja Blumlein Pair. Należy jednak pamiętać o ich wadach: wymagają korekcji charakterystyki częstotliwościowej, która jest z natury nieliniowa, a ponadto są podatne na efekt zbliżeniowy, czyli wzmocnienie niskich częstotliwości przy małej odległości od źródła dźwięku.
Przykładowe modele:
Beyerdynamic M 160 – wstęgowy model gradientowy o podwójnej wstążce, ceniony w nagraniach instrumentów dętych i strunowych. Charakteryzuje się ciepłym, naturalnym brzmieniem. Cena: ok. 2500 zł.
AEA R84 – wstęgowy model inspirowany klasykami z lat 40. XX wieku, stosowany w nagraniach wokalnych i instrumentalnych w profesjonalnych studiach. Cena: ok. 4000–5000 zł.
RH Sound HSMC-001W – model studyjny o średnich parametrach, polecany dla osób rozpoczynających pracę z produkcją muzyczną lub filmową. Cena: ok. 300 zł.
Mikrofony ciśnieniowo-gradientowe
Konstrukcja ciśnieniowo-gradientowa stanowi technicznie najbardziej złożone rozwiązanie. Łączy bowiem oba powyższe mechanizmy rejestracji dźwięku: membrana jest otwarta na zmiany ciśnienia akustycznego z obu stron, jednak po jednej z nich zastosowano dodatkowe opóźnienie akustyczne – uzyskane przez odpowiednio zaprojektowane otwory, tłumiki lub kanaliki akustyczne. Dzięki temu można precyzyjnie kształtować charakterystykę kierunkowości urządzenia.
W zależności od proporcji składowej ciśnieniowej i gradientowej uzyskuje się różne wzorce polarne: kardioidę, superkardioidę, hiperkardioidę lub inne odmiany charakterystyk jednokierunkowych. Co ważne, tego typu urządzenia są najbardziej czułe na fale akustyczne napływające prostopadle do membrany i skutecznie tłumią sygnały z boków lub z tyłu. Stanowią najczęściej stosowaną grupę sprzętu w produkcji filmowej, telewizyjnej i muzycznej.
Przykładowe modele:
Shure SM57 – dynamiczny model instrumentalny o kardioidalnej charakterystyce kierunkowości, jeden z najbardziej rozpoznawalnych i najszerzej stosowanych na świecie. Sprawdza się zarówno na scenie, jak i w studiu nagraniowym, a stosunek jakości do ceny jest wyjątkowo korzystny. Cena: ok. 550 zł.
Shure SM7B – dynamiczny model kardioidalny, szeroko stosowany w produkcjach podcastowych, nagraniach wokalnych i broadcast radiowym. Charakteryzuje się dużą odpornością na szumy elektromagnetyczne. Cena: ok. 1500–1800 zł.
Neumann KM 184 – wysokiej klasy pojemnościowy model instrumentalny z małą membraną i superkardioidalną charakterystyką. Stosowany profesjonalnie do nagrań instrumentów akustycznych, chórów i w zestawach stereofonicznych. Cena: ok. 5000–6000 zł.
Sennheiser MKH 416 – model shotgun o superkardioidalnej charakterystyce, absolutny standard w filmowej realizacji dźwięku na planie i w studiach postprodukcji dźwięku. Polecany do nagrań dialogów i efektów dźwiękowych. Cena: ok. 4500–5500 zł.
Mikrofony interferencyjne (shotgun)
Urządzenia interferencyjne, potocznie zwane działami (shotgun) lub kierunkowymi, charakteryzują się długą rurką z bocznymi otworami. Fale dźwiękowe napływające z boku do tych otworów ulegają wzajemnemu znoszeniu (interferencji destruktywnej), natomiast te napływające wzdłuż osi głównej zostają uprzywilejowane i rejestrowane bez osłabienia. W ten sposób uzyskuje się bardzo wąską, jednokierunkową charakterystykę – znacznie węższą niż w przypadku typów ciśnieniowo-gradientowych.
Tego rodzaju sprzęt jest niezbędny na planie filmowym i telewizyjnym, gdzie urządzenie rejestrujące musi być ukryte poza kadrem – najczęściej trzymane na tyczce przez operatora dźwięku – a jednocześnie musi precyzyjnie rejestrować dialog aktora znajdującego się w pewnej odległości. Rozwiązania te doskonale sprawdzają się ponadto w trudnych warunkach terenowych, gdzie izolacja dźwięku od otoczenia jest kluczowa, a wygłuszenie miejsca nagrania nie jest możliwe.
Przykładowe modele:
Rode NTG3 – pojemnościowy model shotgun klasy profesjonalnej, odporny na wilgoć i ekstremalne warunki atmosferyczne. Szeroko stosowany w produkcjach filmowych i telewizyjnych na całym świecie. Cena: ok. 2500–3000 zł.
Sennheiser MKH 416 – jak wspomniano wcześniej, jeden z absolutnych standardów branżowych dla planu filmowego, stosowany przez czołowe ekipy realizatorskie.
Sanken CS-3e – japoński model shotgun ceniony za wyjątkowo naturalną charakterystykę brzmienia i szerokie pasmo przenoszenia. Stosowany w prestiżowych produkcjach filmowych. Cena: ok. 6000–8000 zł.
Jak dobierać sprzęt audio do produkcji filmowej?
Znajomość typów urządzeń to fundament, jednak dobry wybór sprzętu zawsze powinien być poprzedzony analizą konkretnych warunków realizacji. Kluczowe pytania, które warto zadać przed podjęciem decyzji, to: gdzie odbywa się nagranie (studio czy teren), jaka jest odległość od źródła dźwięku, jakie są główne źródła hałasu otoczenia oraz jaki jest planowany budżet produkcji.
W profesjonalnych projektach, które realizujemy jako ABRA-MEDIA Studio Filmowe w Warszawie, dobór sprzętu audio jest integralną częścią procesu przygotowawczego (pre-production). Nasze doświadczenie realizatorskie obejmuje zarówno produkcje komercyjne i korporacyjne, jak i złożone projekty postprodukcyjne, o czym można przekonać się, przeglądając nasze portfolio montażowe. Jeśli planujesz własną produkcję wideo i zależy Ci na profesjonalnej jakości dźwięku – zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą produkcji filmów.
Podsumowanie
Podział ze względu na zasadę oddziaływania fal dźwiękowych na membranę to jeden z fundamentalnych elementów wiedzy każdego realizatora dźwięku i producenta wideo. Urządzenia ciśnieniowe charakteryzują się charakterystyką dookólną i odpornością na fazowanie. Konstrukcje gradientowe pracują na różnicy ciśnień i wykazują charakterystykę ósemkową. Typ ciśnieniowo-gradientowy jest najbardziej uniwersalny i najczęściej stosowany w praktyce filmowej, oferując różne warianty charakterystyk kierunkowych. Natomiast urządzenia interferencyjne (shotgun) zapewniają najwęższą charakterystykę i są standardem na planach filmowych i telewizyjnych.
Dobór właściwego sprzętu do konkretnego zastosowania to decyzja techniczna, która bezpośrednio wpływa na jakość finalnego produktu – niezależnie od tego, czy jest to profesjonalny film reklamowy, materiał korporacyjny, podcast czy niezależna produkcja dokumentalna.
Źródła i literatura
- Eargle, J. (2012). The Microphone Book: From Mono to Stereo to Surround. Focal Press. ISBN: 978-0240519616. https://www.routledge.com
- Huber, D.M., Runstein, R.E. (2013). Modern Recording Techniques (8th ed.). Focal Press. ISBN: 978-0415842815.
- Sonnenschein, D. (2001). Sound Design: The Expressive Power of Music, Voice and Sound Effects in Cinema. Michael Wiese Productions.
- Streicher, R., Everest, F.A. (2006). The New Stereo Soundbook (3rd ed.). Audio Engineering Associates.
- Audio Engineering Society (AES) – standardy i publikacje branżowe: https://www.aes.org
- Rode Microphones – dokumentacja techniczna: https://rode.com
- Sennheiser – specyfikacje techniczne: https://www.sennheiser.com
- Neumann – dokumentacja produktów studyjnych: https://www.neumann.com
- Shure – baza wiedzy i specyfikacje: https://www.shure.com
- PWSFTviT Łódź – materiały dydaktyczne z zakresu realizacji dźwięku: https://www.filmschool.lodz.pl
- EBU Technical Standards – standardy broadcast dotyczące rejestracji dźwięku: https://www.ebu.ch/technical
Tekst przygotowany przez zespół ABRA-MEDIA Studio Filmowe Warszawa – profesjonalne studio produkcji filmów i montażu wideo w Warszawie.
