Микрофонная система INA-5

Микрофонная система INA-5, состоящая из пяти кардиоидных микрофонов, относится к числу распределенных, появление которых обусловлено внедрением и распространением звуковых систем формата 5.1. Каждый из микрофонов формирует сигнал для левого, правого, центрального и двух тыловых громкоговорителей. В зависимости от характера записываемой программы, требуемого угла охвата, а также размеров и конфигурации первичного помещения, расстояния между микрофонами, их ориентация и диаграммы направленности могут изменяться, адаптируя всю систему к условиям, необходимым для выполнения конкретной задачи (рис. 9.22).

В условиях небольших помещений и малого состава оркестра система INA-5 способна обеспечить высокое качество звучания и приемлемую пространственность в горизонтальной плоскости сама по себе, без использования дополнительных микрофонов. Однако при записи звучания, скажем, симфонического оркестра в просторном концертном зале из-за малых расстояний между отдельными микрофонами могут возникнуть проблемы – в первую очередь с передачей пространственных характеристик звучания и точностью локализации источников звука. Поэтому в подобных случаях систему INA-5 можно использовать в качестве «главной» конфигурации, а для записи отдельных инструментов или их групп (струнные, духовые и пр.) использовать дополнительные микрофоны

Исследования американского ученого-акустика Лео Беранека показали, что ощущение пространственности звукового образа зависит от коэффициента внутрислуховой кросс-корреляцииКвкк сигналов, поступающих в правое и левое ухо слушателя

Коэффициент внутрислуховой кросс-корреляции характеризует степень подобия звуковых сигналов, поступающих к ушам слушателя, как по времени прихода, так и по звуковому давлению:

K_вкк=∫_(–∞)^(+∞)▒p_L (t) p_R (t–τ)dt,

где pL(t) и pR(t) – величины звукового давления в левом и правом ухе.

Если эти величины совершенно одинаковы, то Квкк будет равен 1, и звуковой образ будет восприниматься как расположенный точно в центре звуковой панорамы. Если величины звукового давления в левом и правом ухе сильно отличаются друг от друга, то звуковая панорама растягивается по фронту. Как показали многочисленные измерения, выполненные в лучших по звучанию залах мира с помощью «искусственной головы», оптимальными значениями Квкк являются величины в пределах 0,3-0,6. Очевидно, что если во время записи микрофоны разместить слишком близко друг к другу, то различия между сигналами в разных каналах окажутся слишком малыми и коэффициент корреляции будет увеличиваться, что приведет к сужению звуковой панорамы.

В решение проблемы выбора оптимальных параметров многоканальных (в т.ч. пятиканальных) микрофонных систем огромный вклад внес другой американский ученый - М. Вильямс,многие годы занимавшийся их исследованиями. Анализируя сотни комбинаций с использованием различныхмикрофонов, он скрупулезно изучил влияние на характер звуковой панорамы таких параметров как расстояние между микрофонами, их ориентация, диаграмма направленности и пр. Результаты этих работ регулярно представлялисьим на конгрессах AES, а впоследствиибыли изложены в специально посвященной этим вопросам книге

Исходными параметрами в процедуре разработки микрофонной системы, предложенной Вильямсом, служат желаемый «угол охвата» источника звука для фронтальных микрофонов, который может составлять от ±90º до ±50º, баланс между фронтальными и тыловыми микрофонами, «угол охвата» для тыловых микрофонов, а также расчет боковых сегментов охвата. После чего производится выбор типов и характера расположения микрофонов с заданными характеристиками по специальным, построенным автором, номограммам, позволяющимопределить необходимые расстояния между микрофонами в зависимости от заданного угла охвата источников.

Результаты работ, выполненных Вильямсом, не только облегчили процесс выбора оптимальных характеристик распределенных микрофонных систем, но и позволили создать процессоры, способные осуществлять автоматическую настройку таких систем исходя их заданных пользователем параметров.

Микрофонная система INA-5, представленная на рис. 9.22, разработана в полном соответствии с рекомендациями Вильямса.

Пример реализации этой системы вместе с процессором управления представлена на рис. 9.23.

Раздел 9.4.3 книги В.А. Никамин "Многоканальные звуковые системы" СПб, 2017.184 с.