Techniki mikrofonowe - muzyka klasyczna

W naszych poradnikowych rozważaniach spróbujemy pomóc wam zrozumieć istotę kilku najważniejszych zagadnień związanych z rejestracją muzyki. W pierwszym odcinku - w sposób ogólny - opowiemy o technikach ustawienia mikrofonów jakie stosowane są w nagraniach muzyki klasycznej - używanej często w nagraniach referencyjnych- a więc takich, które uznawane są za wzorcowe.

Przy rejestracji muzyki klasyczne stosujemy techniki Multi Mono, zwane potocznie podpórkami. W technice tej mikrofony ustawione są w pobliżu indywidualnych instrumentów lub grup instrumentów i służą do dogłaśniania poszczególnych grup lub  pojedynczych instrumentów w celu uzyskania większej kontroli nad ich proporcjami, barwą, przestrzenią, dynamiką oraz innymi parametrami. Ustawienie mikrofonów w tym trybie zależne jest od wielu czynników:

• Komfort muzyka, czyli brak negatywnego wpływu ustawienia mikrofonu na grę,

• Sposób emisji dźwięku przez instrument i oczekiwane brzmienie (przykładowe ilustracje poniżej),

• Minimalizowanie przesłuchów z innych źródeł dźwięku.

 Ilustracja charakterystyk częstotliwościowo -­ kierunkowych wybranych instrumentów.

Techniki wielokanałowe

Klasyczne techniki mikrofonowe stereo zostały opracowane na potrzeby radiofonii (warto nadmienić, że powstały w czasach, gdy standardem transmisji radiowych był sygnał monofoniczny) oraz związanej z nią rejestracji, w której najistotniejsze są:

Poprawność odwzorowania przestrzeni, dająca po stronie odbiorcy słuchowe wrażenie uczestnictwa w wydarzeniu, w miejscu którego zainstalowane są mikrofony,

Kompatybilność z mono rozumianą jako techniczną zgodność sygnałów stereo, pozwalającą na takie zsumowanie obydwu kanałów (lub użycie tylko jednego), aby materiał mono zawierał te same elementy (i w podobnych proporcjach) co w ujęciu stereo, pozbawione jedynie informacji przestrzennej.

TECHNIKA X-Y (koincydencyjna, amplitudowa)

Polega na umieszczeniu bardzo blisko siebie (membrana nad membraną) dwóch identycznych mikrofonów kierunkowych, najczęściej nerkowych. Kąt pomiędzy osiami membran zawiera się w przedziale 90 - 120°.

Zależnie od kierunku usytuowania źródła dźwięku mikrofony będą odbierały je z różnym natężeniem; przy późniejszym odtwarzaniu tak dokonanego nagrania źródło znajdzie się w odpowiednim miejscu panoramy.

Technika X-Y (foto: www.telefunken-elektroakustik.com)

Przy takim ustawieniu mikrofonów przesunięcia fazowe praktycznie (do ok. 4kHz) nie występują, a informacja o kierunku źródła dźwięku jest przekazywana wyłącznie pod postacią różnicy natężeń pomiędzy kanałami - stąd też wzięła się nazwa takiego systemu.

Metoda X-Y jest bardzo wygodna. Wiele firm produkuje oparte na niej specjalne mikrofony stereofoniczne, posiadające dwie wkładki, umieszczone w jednej obudowie, niektóre z możliwością łatwej zmiany kąta pomiędzy nimi, np. Rode NT4, Neumann SM69, AKG C522, czy Audio Technica AT825 lub nowszy AT8022.

Przy zastosowaniu tej techniki można wykonywać wysoce kompatybilne z mono nagrania, choć mniej przestrzenne niż przy użyciu metod uwzględniających różnice czasowe i fazowe w sygnale.

TECHNIKA A-B (natężeniowo-opóźnieniowa)

Bazuje na użyciu dwóch identycznych mikrofonów kierunkowych (rzadziej dookolnych) umieszczonych w pewnej odległości od siebie, na ogół ok. 30 cm, skierowanych równolegle.

Przy takiej konfiguracji, oprócz różnic w natężeniu, zbierane są również różnice w czasie dobiegających dźwięków. Informacje przestrzenne interpretowane są przez słuchacza na podstawie różnic czasowych i natężeniowych pomiędzy falami akustycznymi dobiegającymi do obojga uszu. Technika AB daje więc praktycznie największą przestrzenność nagrania.

Technika A-B

Technika A-B jest jednak dość trudna w praktyce. Przy niewłaściwym doborze odległości pomiędzy mikrofonami można uzyskać zbyt duże przesunięcia fazowe, które na ogół są odbierane korzystnie przy odbiorze stereofonicznym, lecz często mogą spowodować nawet całkowity zanik niektórych elementów nagrania przy odsłuchu monofonicznym. Zbyt szerokie rozstawienie mikrofonów może ponadto spowodować lukę dźwiękową pośrodku panoramy.

Z tego powodu przy nagraniach muzyki poważnej często stosuje się mieszane ustawienie mikrofonów oraz modyfikacje techniki A-B, dające przy dużej kompatybilności z mono znacznie szerszy i bardziej przestrzenny obraz dźwiękowy.

TECHNIKA M-S

W tej technice używa się dwóch różnych mikrofonów. Jeden kierunkowy, realizujący kanał MID, drugi ósemkowy, realizujący kanał SIDE. Poprzeczne osie płaszczyzn membran muszą się pokrywać, co niweluje przesunięcia fazowe między mikrofonami. Użyteczny sygnał stereo uzyskuje się przez zmatrycowanie sygnałów z obydwu mikrofonów w prostym układzie według zależności L=M+S i R=M-S.

Technika M-S

Ze wszystkich klasycznych technik stereo, technika M-S jest najbardziej kompatybilna z zapisem mono. Po zmonofonizowaniu sygnału stereofonicznego, informacja przestrzenna pochodząca z mikrofonu S ulega matematycznemu wyzerowaniu, w wyniku czego otrzymuje się czysty sygnał z mikrofonu M.

Na rynku, podobnie jak dla techniki X-Y, dostępne są gotowe rozwiązania realizujące technikę mikrofonową M-S. Firma NEUMANN produkuje całą serię mikrofonów oznaczoną SYSTEM100, w której, w zależności od potrzeb, można wymieniać kapsuły o różnych charakterystykach dla uzyskania konkretnych efektów. Także firma Audio Technica produkuje stereofoniczny mikrofon realizujący technikę M-S. Na wyjściu AT4050ST dostępne są gotowe, zmatrycowane sygnały stereo.

Sztuczna głowa (Dummy Head)

W sztucznej głowie, w której odtworzono kształt i akustyczne właściwości małżowin i kanałów słuchowych, zainstalowane są dwa identyczne mikrofony dookólne. Tą metodą dokonuje się realizacji nagrań, w których zachowanie wszystkich niuansów brzmienia przestrzennego jest wymogiem pierwszorzędnym.

Sztuczna głowa (foto: alliedstudio/Infoaudio.pl)

Realizm brzmienia przestrzennego osiąganego w przypadku odsłuchu słuchawkowego, charakteryzującego się 100% separacją akustyczną kanałów, jest bliski ideałowi. W przypadku odsłuchu głośnikowego, następuje mieszanie się informacji przestrzennej i obraz stereo traci wyrazistość. Technikę Sztucznej Głowy wykorzystuje się głównie do rejestracji przestrzeni ambientowych towarzyszących nagraniom z wykorzystaniem bliskich ujęć mikrofonowych.

Najlepszą realizacją tej techniki w produkcji seryjnej szczyci się firma Neumann, jest to przedstawiony na fotografiach mikrofon KU100. Nieznacznym uproszczeniem idei tej techniki charakteryzują się mikrofony douszne z serii OKM, produkowane przez firmę Soundman.

Odmiany stereofonicznych technik mikrofonowych

W poszukiwaniu realistycznego brzmienia przestrzennego, dającego się transmitować, zapisywać i odtwarzać, radiofonie różnych krajów stworzyły własne systemy stereofoniczne będące odmianami i kombinacjami technik klasycznych. Do technik tych między innymi zalicza się:

• Blumlein
• ORTF
• NOS
• DIN
• Decca Tree
• OSS
• Techniki mieszane

Blumlein Stereo

Powstała na bazie X-Y technika mikrofonowa, w której pod kątem prostym umieszczone są dwa identyczne mikrofony ósemkowe. W technice tej, poza wysoką kompatybilnością z mono, uzyskuje się bogatą przestrzeń, nie tylko tą będącą sceną dźwiękową "widzianą" przez mikrofony. Pozwala to na uzyskanie bliższego obrazu stereo niż w technice X-Y, bez utraty wrażenia przestrzeni ambientowej.

Blumlein Stereo (foto: www.cdn.recordinghacks.com)

ORTF Stereo (Office de Radiodiffusion-Television Francaise)

Powstała na bazie X-Y technika mikrofonowa, uwzględniająca przeciętny rozmiar ludzkiej głowy mierzony między wlotami kanałów słuchowych, wynoszący 17 cm. Do jej realizacji używa się dwa identyczne mikrofony o charakterystyce nerkowej, rozchylone pod kątem 110°, których membrany odległe są o 170 mm od siebie.

W technice tej uzyskuje się szerszy obraz stereo niż w XY (znaczenia nabierają różnice czasowe między kanałami), z zachowaniem wystarczającej kompatybilności z mono. Technika ta jest też udanym kompromisem w odsłuchu głośnikowym i słuchawkowym uzyskanym między sztuczną głową a innymi klasycznymi technikami mikrofonowymi.

ORTF Stereo (foto: www.telefunken-elektroakustik.com)

NOS Stereo (Nederlandsche Omroep Stichting)

W tej technice stosuje się dwa identyczne mikrofony nerkowe rozchylone pod kątem prostym, w których odległość między membranami wynosi 30 cm. Podobnie jak w ORTF uzyskuje się dobry kompromis brzmienia w odsłuchu głośnikowym i słuchawkowym, z dobrą kompatybilnością z mono.

Techniki tej często używa się do rejestracji i nagłaśniania blach zestawu perkusyjnego, umieszczając mikrofony w odległości ok. 0.5 m nad talerzami. Daje ona spójny, szeroki i dość bliski dźwięk zestawu.

NOS Stereo (foto: andrewhosker.wordpress.com)

DIN Stereo (Deutsche Industrie Norm)

Bardzo podobna do NOS stereo technika mikrofonowa, w której poprzez zmniejszenie dystansu między kapsułami mikrofonów do 20 cm uzyskuje się lepszą kompatybilność z mono i odsłuchem słuchawkowym, kosztem niewielkiego zubożenia wrażeń przestrzennych.

DIN Stereo (foto: www.gearslutz.com)

Decca Tree Stereo

Szeroki obraz stereo uzyskany z pary mikrofonów znajdujących się na podstawie trójkąta jest nieco opóźniony w stosunku do sygnały z mikrofonu znajdującego się na szczycie trójkąta. Obraz ten ma tendencję do utraty ciągłości na środku. Uzupełnienie go sygnałem trzeciego mikrofonu, który jest wysunięty w kierunku źródła dźwięku, wypełnia i uplastycznia obraz stereo.

Technika Decca Tree jest wysoce kompatybilna z mono, jest także używana jako baza materiałów dźwiękowych kodowanych do surround, w której występuje kanał centralny.

Decca Tree Stereo (foto: http://www.tymkrs.com) 

OSS - Optimum Stereo Signal

Technika bliska idei sztucznej głowy i techniki A-B. Poprzez wykorzystanie dwóch identycznych mikrofonów dookólnych rozsuniętych o 16 cm, rozdzielonych okrągłą przegrodą absorbcyjną o średnicy 30 cm, uzyskuje się przestrzenny obraz stereo w znacznym stopniu kompatybilny z mono, jak i odsłuchem głośnikowym i słuchawkowym.

Technika ta wykorzystuje opracowany przez Jurga Jecklina dysk z materiału absorbującego dźwięk, który poprawia separację między kanałami bez zakolorowania brzmienia. Tak zwany Jecklin Disc używany jest czasem w kombinacji z innymi technikami mikrofonowymi, jak ORTF, NOS czy DIN, w których poprawia separację kanałów.

 OSS - Optimum Stereo Signal (foto: www.studio-diy.net)

 Mamy nadzieję, że powyższe informacje choć trochę przybliżyły Wam skomplikowaną tematykę związaną z metodami lokacji mikrofonów w trakcie nagrań. Zapraszamy na kolejne części poradników, w których będziemy starać się opowiedzieć nieco dokładniej o kolejnych tajnikach pracy realizatorów.