Как работают микрофоны массива

8 апреля 2024

Появление потолочных микрофонов Shure MXA910, наделенных рядом инновационных качеств, кардинально изменило сложившееся предвзятое мнение к «микрофонам на потолке» на предпочтительное для инсталляций в конференц-залах и учебных аудиториях.
Как работают микрофоны массива


Почему разработка заняла так много времени.
Что такое микрофонный массив или микрофон с формированием луча.
Как он работает.
Почему форма микрофона массива имеет значение.
Интеллектуальные микрофоны массива - какие проблемы решают.

---

Около 10 лет назад компания Shure опубликовала документ под названием «Микрофоны на потолке? Shure говорит НЕТ», единственной целью которого было отговорить людей от установки обычных микрофонов сверху в конференц-залах. Результаты этих инсталляции были бы настолько разочаровывающими и непоследовательными, что производитель не хотел, чтобы продукция Shure с этим ассоциировалась.


Как работают микрофоны массива Shure

Но появление в 2016 году потолочного микрофона-массива Microflex Advance MXA910 изменило ситуацию. Использование микрофонных массивов вместо обычных микрофонов в конференц-зале, аудитории или учебном классе дает ряд преимуществ:

  • Речь можно улавливать с помощью массивов, установленных в потолке типа «Армстронг» (или подвешенных к нему), это почти незаметное размещение, гармонично вписывается в дизайн интерьера помещения.
  • Низкая чувствительность к уровню шума и реверберации обеспечивает превосходную четкость и разборчивость речи.
  • А возможность направлять лучи или сформированную ими зону покрытия в то место, где сидят люди, без физического перемещения микрофона делает возможной более эффективную установку.

 Как работают микрофоны массива Shure, фото-10

Почему это заняло так много времени

Понятие микрофонных массивов существует уже несколько десятилетий. Описание, уравнения и концептуальные чертежи появились в лабораторной тетради Бена Бауэра, легендарного инженера Shure, в 1938 году — им был разработан принцип Uniphase, позволяющий микрофону быть однонаправленным. Бауэр понимал направленность микрофона как никто другой, но доступные на тот момент технологии делали многоэлементные микрофонные массивы непрактичными для реального создания.


Как работают микрофоны массива Shure, фото-5

Однако по мере развития технологических возможностей в производстве микрофонов, электронике и цифровой обработки сигналов эта идея стала казаться вполне осуществимой. В компании Shure начали экспериментировать с конструкциями микрофонов-массивов. Ранним прототипам требовалась целая стойка компьютеров для интенсивной обработки цифрового сигнала, но в итоге инновации дошли до того, что один процессорный чип был достаточно мощным и компактным, чтобы поместиться в самом микрофоне.


Что такое микрофонный массив или микрофон с формирование луча?

В микрофонном массиве используется множество миниатюрных капсюлей, расположенных по определенной схеме и суммированных вместе. Когда сигналы из них смешиваются, они образуют виртуальный микрофон с более нацеленной на говорящего диаграммой направленности, чем у отдельных микрофонов.


В результате диаграмма направленности формирует узкий «луч», поэтому микрофоны массива иногда называют «микрофоны с формированием луча».


Как работают микрофоны массива Shure, фото-4

Как работает массив или микрофон с формированием луча?

Если несколько элементов микрофонного массива расположены в ряд, звуки, приближающиеся непосредственно спереди (перпендикулярно массиву), будут поступать к каждому из них примерно в одно и то же время и, следовательно, будут складываться конструктивно. Звуки, поступающие с боковых сторон, приходят к каждому из них в разное время из-за разного расстояния до каждого преобразователя звуковых волн в электрические сигналы. Это приводит к тому, что некоторые частоты складываются, а некоторые вычитаются друг из друга, создавая более низкий уровень сигнала в целом. Таким образом, массив микрофонов более чувствителен к речи говорящего спереди и менее чувствителен к звукам, исходящим из периферийных точек.



Размер массива, количество его элементов и их расположение влияют на то, насколько направленным является микрофонный массив.


Впрочем, как и у всех направленных микрофонов, направленность меняется в зависимости от частоты. Микрофонный массив более направлен на высоких частотах и менее направлен на низких.


Цифровая обработка сигнала (регулировка уровня, задержка, эквализация и т. д.), поступающего от каждого отдельного элемента массива, может улучшить направленность, сделав ее более постоянной во всем диапазоне частот, что обеспечивает отличное подавление посторонних шумов, улучшенную разборчивость и качество передачи речи.


Как работают микрофоны массива Shure, фото-3

Микрофоны массива Microflex Advance могут обеспечивать ширину луча до 35 градусов - даже меньше, чем у современных микрофонов «пушек».


Почему форма микрофона массива имеет значение?

Если элементы в массиве расположены в горизонтальную линию, эффект формирования луча работает только в горизонтальном измерении: диаграмма направленности становится более узкой от края до края, но не от верха до низа. Линейный микрофон MXA710 использует такое расположение, поэтому его лепестки излучения имеют форму полукруглых дуг или клиньев. Когда микрофон закреплен на потолке, его лепестки можно наклонять влево или вправо, но не вперед или назад. Это полезно в тех случаях, когда нужно уловить группу людей, а не изолировать голос одного человека.


Чтобы получить направленный по горизонтали и вертикали луч - как у фонарика, - микрофонные элементы должны быть разнесены друг от друга как по горизонтали, так и по вертикали. Именно поэтому многие микрофоны-массивы (например, потолочный микрофон-массив MXA920) имеют квадратную или круглую форму, что позволяет разнести их в двух измерениях. Таким образом можно сфокусировать луч на одном или нескольких говорящих.


Как работают микрофоны массива Shure, фото-2


НОВЫЙ УРОВЕНЬ: Создание интеллектуальных микрофонов массива

Развертывание покрытия там, где оно необходимо.

Если немного задержать сигнал от элементов массива перед их суммированием, то направление луча наводки может быть смещено в ту или иную сторону, а не прямо вниз от микрофона. Варьируя эти задержки, можно направить лучи улавливающие звуковой сигнал в определенную часть комнаты, не перемещая микрофон физически. Это позволяет установить микрофонный массив там, где это удобно (например, не мешая светильникам или вентиляционным отверстиям), при этом обеспечивая звуковое покрытие там, где сидят люди.

Решает проблему:

  • Размещение микрофонного массива в определённом месте, свободном от световых приборов, вентиляционных отверстий.

 Как работают микрофоны массива Shure, фото-6

Развертывание покрытия тогда, когда оно необходимо.

Микрофонный массив может определять положение говорящего и автоматически разворачивать луч над соответствующей зоной, на необходимой высоте и площади. Сложная цифровая обработка сигнала может определить разницу между говорящим человеком и щелчком клавиатуры или закрытием двери, чтобы предотвратить ложные срабатывания гейта. Shure IntelliMix DSP является неотъемлемой частью каждого микрофона потолочного массива Microflex Advance и обеспечивает автоматическое микширование, эхоподавление и шумоподавление для получения безупречного аудиомикса.

Решение проблемы:

  • Отсечение шума, посторонних звуков.

Развертывание покрытия для тех, кто в нем нуждается

При использовании нескольких лучей для захвата речи, выход каждого элемента в массиве распределяется, что позволяет создать несколько миксов, формируя зоны покрытия. Например, микрофоны MXA901 и MXA902 с технологией Single-Zone Automatic Coverage, где выход каждого элемента делится на восемь дорожек, создавая восемь следящих лучей, что позволяет полностью покрыть всех говорящих в зоне размером 6 на 6 метров, с возможностью сдвига от центральной оси установленного микрофонного массива на 1,2 метра в любом направлении.


 Как работают микрофоны массива Shure, фото-7

Более продвинутый потолочный микрофон MXA920 оснащен технологией Multi-Zone Automatic Coverage, позволяющей разместить до восьми отдельных зон (!) покрытия над сидячими местами, президиумом, подиумом, доской преподавателя или аудиторией слушателей, задающих вопросы. Любую из зон можно принудительно отключить, что предотвращает захват шумов и посторонних звуков из этой части пространства (например, дверного проема).


 Как работают микрофоны массива Shure, фото-8

MXA920 позволяет определять до восьми различных зон покрытия с помощью одного микрофонного массива.


Потребовались годы разработки и тестирования акустических, электронных, механических, технологических и программных аспектов, чтобы микрофоны массива Microflex Advance звучали естественно не только в лаборатории, но и в реальных помещениях с типичной акустикой. Отдел электроакустического дизайна Shure постоянно разрабатывает новые и улучшенные микрофоны массива, которые хорошо работают в широком спектре от ежедневных до порой совсем нестандартных пользовательских задач.


Чтобы получить помощь в выборе подходящего микрофона для потолочного массива Microflex Advance, см. публикацию «Какой микрофон для потолочного массива мне подходит». Или свяжитесь с экспертами по продукции Shure компании Hi-Tech Media, чтобы узнать, как потолочные, настенные и настольные микрофоны Shure могут преобразить аудиосистему вашей переговорной комнаты.


 Как работают микрофоны массива Shure, фото-9


В каталог: ►   Аудиоэкосистема для конференций

Компания Hi-Tech Media — эксперт по подбору профессионального AV-оборудования.


Нам можно (и нужно!) написать на office@h-t.media или позвонить по телефону +7(495) 640-75-57



Оставляя свои личные данные, вы принимаете Соглашение о конфиденциальности
Информация, представленная на сайте, не является публичной офертой и носит исключительно ознакомительный характер.