Автор: GABRIELE PONTICIELLO.
Перевод: АНАСТАСИЯ РЫБАКИНА.
Спасибо Диме Фаблову за критику и исправления)
Журнал TapeOp. tapeop.com/tutorials/106/tuned-micing/
Вы, как звукорежиссёр, работая с двумя и более микрофонами, наверняка хотите получить разные варианты звучания источника, чтобы в дальнейшем выбрать наиболее подходящий вариант. Если же в планах объединить несколько вариантов и суммировать их в шину или в целый микс, то вы рискуете испортить вашу запись так называемой «гребенчатой фильтрацией» из-за неправильной фазы. Это означает, что микс, например, может пострадать из-за недостатка баса или приобрести «коробочное» или «телефонное» звучание, и это всё определённо звучит странно. Вы можете не услышать этот эффект, если сигналы распределены по панораме, и как только они будут суммированы, проблема станет поразительно очевидной.
Довольно распространена практика близкого позиционирования микрофонов по отношению друг к другу, для избежания задержек. Или же, можно придерживаться правила 1:3 – расположить второй микрофон на расстоянии, как минимум, в 3 раза больше расстояния от источника до первого микрофона.
Если иметь дело с фазой, то неплохо было бы знать об этом несколько фактов, касающихся:
А. Физической природы звука
В. Того, как работают микрофоны.
Я был не совсем в курсе этих фактов, пока не столкнулся с фазовыми проблемами, которые и заставили меня изучить этот вопрос. Признаться честно, это было нелегко. Я обнаружил эти факты скрытыми в различной литературе, неточно описанными/искажёнными, а иногда и вовсе проигнорированными. Следовательно, описанное далее является результатом личного исследования как теоретического, так и практического использования двух и более микрофонов.
Первый факт, для того, чтобы быть в курсе, вы уже знаете – фаза зависит от частоты.
Не существует такого понятия, как «общая фазовая проблема», относящаяся к комбинации сигналов, получаемых с разных микрофонов. Для данной комбинации проблема фазы всегда происходит на определённой частоте (и, между прочим, на 5-й и 9-й гармониках (and incidentally, at its 5th and 9th harmonics). Как было сказано ранее, звуковая волна имеет пики и провалы давления: физическое пространство (расстояние) между ними изменяется по-разному для каждой частоты, поскольку каждая частота имеет свою собственную длину волны. В примере выше, когда пик во втором микрофоне соответствует провалу в первом микрофоне, результат – полное вычитание одной частоты (плюс её 5-й и 9-й гармоники). Но в любых других подобных случаях длина волны будет отличаться (т.е.частота), на которой оба микрофона одновременно захватят пик (или провал), и результатом будет увеличение объёма этой частоты (гармоники). Иными словами, если в какое-то время произойдёт фазовая компенсация (вычитание) одной частоты, то на другой - резкое её увеличение.
Соотношение этих двух частот можно вычислить математически: повышенная частота составляет 1/3 от вычтенной. Или вычтенная частота в 3 раза больше увеличенной. Важно знать, что фаза – это всегда риск, но и одновременно возможность придать нужную тональную окраску, используя свой главный инструмент – микрофоны. Одна частота усиливается в то время, как другая – вычитается.
Существует второй факт, который мы должны знать: микрофоны разного типа преобразуют звуковое давление по-разному. Нет, я говорю не про различные частотные характеристики.
Вот несколько типов микрофонов, широко используемых в наше время: конденсаторные, динамические и ленточные.
В конденсаторном микрофоне элемент преобразования, называемый капсюлем, состоит из опорного кольца, к которому присоединён чрезвычайно тонкий, пластичный при растяжении, кругообразный лист металла с напылением, именуемый диафрагмой, и более толстая, фиксированная, перфорированная пластина из металла позади неё (если следовать по направлению звуковой волны). В большинстве конденсаторных микрофонов, используемых сегодня, присутствуют 2 диафрагмы, по одной на каждой стороне задней части. В качестве примера рассмотрим переднюю часть.
Два элемента: диафрагма и задняя пластина (backplate) отделены друг от друга воздушным зазором и поляризуются электрическим зарядом при условии, эффективно составляющего 2 рукава конденсатора (effectively constituting the two arms of a capacitor). Тонкая мембрана участвует в периодическом изменении давления воздуха звуковой волны и вибрирует вместе с ним. При положительном давлении мембрана отклоняется к задней пластине, расстояние между ними сокращается, следовательно, изменяется ёмкость системы. И наоборот: диафрагма вытягивается от понижения давления, расстояние до задней пластины изменяется в противоположном направлении.
Ленточные микрофоны работают на основе принципа электромагнитной индукции (как и электродинамический). Проводящий металлический элемент в виде очень тонкой ленты находится под напряжением, свободно колеблется между двумя полюсами магнита и соединён с выходными контактами. Напряжение находится на выходных контактах, тогда как лента, находящаяся под воздействием давления воздуха, начинает перемещаться в магнитном поле. Точно так же, как и в капсюле динамического микрофона (exactly like a dynamic capsule (the principle is the same), (то же принцип), движение ленты является необходимым условием для присутствия напряжения на выходе. А также в этом случае уровень на выходе обратно пропорционален давлению на диафрагму.
Давайте в дальнейшем классифицировать ленточные и динамические микрофоны как «электромагнитные».
Учитывая то, о чём было сказано выше, графически изобразим выходы электродинамических и конденсаторных микрофонов, на диафрагмах которых одинаковое звуковое давление варьируется: мы получим две отличающиеся формы волн, не совпадающих по фазе 90°. 
Вы можете сами в этом убедиться: установите два микрофона (один конденсаторный, другой – динамический/ленточный) очень близко друг к другу, насколько это возможно, на одинаковом расстоянии от динамика P.A. , воспроизводящего определённую частоту, например, 100Гц. Запишите 2 дорожки, которые мы получим от микрофонов. Предполагается, что вы сделаете запись в DAW, поэтому легко можете растянуть и изучить в крупном масштабе две полученные осциллограммы: вы увидите, что электромагнитный предшествует конденсаторному (смотреть по пикам). Два выходных сигнала могут не совпасть по фазе даже несмотря на то, что два микрофона идеально выровнены перед динамиком!
Этот рисунок даёт очень полезную информацию о том, что делать дальше. Никогда не забывайте, что фаза зависит от частоты! Также он показывает, где расположить микрофоны, чтобы настроить их (т.е. получить идеальную фазу) на определённую частоту, которую можно улучшить или избавиться от неё. Следовательно, если пара микрофонов (два конденсаторных или два динамических) преобразовывают один и тот же сигнал от источника, то следует их расположить максимально совпадающими, насколько это возможно. Также из этого вытекает, что если они преобразуют звуковое давление по-разному, то следует избегать правила «максимального совпадения» (It also tells you that if they transduce the different way, you should firmly avoid the "as coincident as possible" positioning.) Так как электродинамические микрофоны предшествуют конденсаторным, следует разместить конденсаторный микрофон ближе к источнику, по сравнению с электродинамическим, чтобы скомпенсировать фазовый сдвиг. Какое расстояние должно быть между ними? Рисунок показывает: одна четверть длины волны заданной частоты.
Удивительно, но во время моих экспериментов я так и не смог установить микрофоны согласно этому изображению, но до сих пор изучаю различные случаи. Ряд факторов влияют на это: «поведение» давления, когда звук перемещается от источника, изменяя его характер от сферической волны до плоской; также анализируется акустика данного помещения и внутреннее сопротивление микрофонов.
Поэтому невозможно было бы без определённого опыта просто следовать правилу 90° – оно всё равно никогда не сработает точно. Тем не менее, конденсаторный микрофон должен быть размещён ближе к источнику и всё же я выхожу за рамки и ищу более точную позицию, где оба микрофона принимают пик давления нужной частоты. Я думаю, что будет полезно знать всю предыдущую теорию, так как её основные принципы подтверждены (позже мы рассмотрим эмпирический метод для поиска идеальной фазы для частоты). В большинстве применений электромагнитный микрофон располагается преимущественно на более близком расстоянии от источника звука. Следующее изображение покажет вам, как действовать: 
Следует установить конденсаторный микрофон на одной четверти длины волны относительно электромагнитного и инвертировать фазу его сигнала. Это связано с тем, что вы на самом деле разместили конденсаторный микрофон на половину длины волны от его синфазного положения, соотвественно будет противофаза. (That's because you're actually placing the condenser at half wavelength from its in-phase position and after one half wavelength pressure has phase reversed).
Что делать, если вы планируете использовать одновременно два микрофона: один динамический, а другой – ленточный? Они одинаково преобразовывают давление воздуха, так что нет никакой разницы фаз. Поместите их вместе, чтобы они как можно больше совпадали. Или расположите их на расстоянии друг от друга, равном одной полной длине волны. Вы могли бы сказать: "Но ... постойте: это почти 14 футов для 80 Гц!!!". Вы правы. Ваша комната меньше? Хорошо, поместите дальний микрофон на расстоянии в половину длины волны и нажмите кнопку разворота фазы на вашем микрофонном предусилителе. Теперь вы получили 7 футов.
Если вы ищете идеальную фазу между микрофонами, вы должны расположить их в соответствии с правилом (следуя направлению распространения звука):
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МИКРОФОН – ФАЗУ КОНДЕНСАТОРНОГО РАЗВОРАЧИВАЕМ – ФАЗА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕВЕРНУТА – КОНДЕНСАТОРНЫЙ МИКРОФОН.(ELECTROMAGNETIC — PHASE REVERSED CONDENSER — PHASE REVERSED ELECTROMAGNETIC — CONDENSER.
Прежде всего, нужно решить, какие частоты будут взяты за основу? Затем выберите первый микрофон и следуйте схеме. Также с помощью неё можно наоборот, воспользоваться фазовым вычитанием. Почему бы и нет? Вполне возможно «укротить» определённую раздражающую частоту. Немного попрактиковавшись вы обнаружите, что кнопка разворота фазы на вашем предусилителе – это отличная возможность придать больше смысла в ваше дело. Найдите идеальную фазу и нажмите на эту кнопку: частота отменяется!
Ваша комната меньше, чем 7 футов? Нет проблем: если вы работаете с DAW, то всегда можно воспользоваться ещё одним способом – переместить дорожки по временной шкале.
У вас достаточно большая комната? В таком случае, следование правилу может привести к акустически неидеальной ситуации. Допустим, вы хотите «настроить» ваш динамический микрофон, расположенный близко к бас-барабану и ленточный, находящийся перед ударной установкой, на частоте 80Гц. Они оба электромагнитные микрофоны: как было рассмотрено ранее, расстояние между ними должно составлять половину длины волны, а фаза ленточного микрофона должна быть перевёрнута. Какое это расстояние? Скорость звука на этой частоте даёт полную длину волны: 340/80 = 4.25м (13.94 футов). Разделите это число на 2 и у вас получится, что ленточный микрофон должен располагаться на расстоянии 2.125м (6.97 футов) от динамического. И не забудьте инвертировать фазу. С настройкой на 80 Гц бас-барабан звучит отлично, но… «Мммм….звук ленточного микрофона слишком сильно передаёт акустику комнаты, баланс между прямым и отражённым сигналом не так хорош в этом положении». Хорошо. Вы всё же можете переставить микрофон в точку, где звучание оптимальное, а после записи эту «хорошую» дорожку сдвинуть немного назад, где 80Гц звучит в фазе (так как звук ленточного микрофона даёт мне более «глобальное» звучание барабанной установки, я бы предпочёл выдвинуть на первый план более близкое звучание динамического микрофона: это такой хитрый ход, при котором невозможно нарушить синхронность игры. Но барабанщика о своих манипуляциях всё же стоит предупредить).
Низкие частоты наиболее восприимчивы к фазовым искажениям, следовательно, поставленный правильно микрофон значительно улучшает качество звучания в нижнем спектре. Далее будет объяснение того, что я делаю в некоторых ситуациях относительно низких частот: бас-барабана, электрогитары, бас-гитары или баритон-гитары.
Я использую усилитель с 15-дюймовым низкочастотным динамиком и микрофон располагаю исходя из того же принципа, как и в случае с бас-бочкой. НЧ динамик должен быть как можно ближе к динамическому микрофону (и который я обычно использую в качестве ближнего микрофона для большого барабана. Затем я расположил капсюль ленточного микрофона на расстоянии приблизительно 1.20/1.40 метра (~4 фута) в зависимости от размеров предполагаемой барабанной установки и силы ударника. Переворачиваю фазу на предусилителе ленточного микрофона. Отправляю поочерёдно три тона на динамик: 50Гц, 63Гц и 80Гц. Далее записываю несколько секунд каждой частоты, затем «подравниваю» дорожки, полученные с каждого микрофона на соответствующих частотах, ориентируясь на пики. Изображение подсказывает, что динамический микрофон, как и следует ожидать, должен быть «настроен» с ленточным на указанных частотах: больше на 50Гц, меньше на 63Гц и ещё меньше на 80Гц (длина волны сокращается по мере повышения частоты). Я записываю 3 полученных значения. Когда запись сделана, появляются варианты для точной настройки звука бас-барабана на трёх альтернативных частотах, что значительно поможет улучшить звучание даже самой дешёвой бас-бочки и ударной установки в целом. Согласно изложенному выше, 80Гц, будучи усиленными, вычитаются на частоте в три раза выше: 240Гц, частота, от которой обычно стараются избавиться в спектре басового барабана…не так ли? Кроме того, мне кажется, это облегчает задачу смешения ближнего динамического микрофона с ленточным, записавшим установку в целом.
Я использую подобный метод в работе с и комбоусилителем электрогитары: устанавливаю динамический микрофон, а также ленточный, с максимальным совпадением (или конденсаторный с инвертированной фазой). Настройка их на определённой низкой частоте позволяет мне увеличить или вычесть эту частоту в зависимости от ситуации (партия, песня, музыкальный жанр).
В разных ситуациях я имею дело с теми же основными принципами: звук бас-гитары снимается (обычно) динамическим микрофоном с комбика и с помощью дибокса. Я отправляю тон 40Гц в дибокс и на комбик. Далее вновь записываю несколько секунд, а затем ориентируюсь по пикам в полученных образцах: обычно канал дибокса приходится задерживать. После того, как басист сыграл свою партию, я немного сдвигаю назад канал с дибокса и слежу за тем, чтобы, в конечном счёте, получить действительно глубокий тон от комбинации двух басовых дорожек. Обычно я использую для настройки тон 40Гц, но вы можете попробовать поработать и с другими частотами, что обеспечит наилучший результат.
Немного расскажу об использовании алгоритмов выравнивая (т.е.плагинов). Сразу скажу, что обычно не использую их, поэтому особо не буду комментировать результаты, но то, с чем я сталкивался, звучало довольно интересно в одних случаях, а в других – не очень. Я твёрдо убеждён, что можно сделать отличную работу по решению фазовых проблем и без программного обеспечения. Кроме того, обратите внимание: настройкой микрофона я называю не процесс выравнивания. Вы можете продолжать выравнивать по времени удары большого барабана с нотами бас-гитары, но при этом вы абсолютно потеряете контроль над фазой частот, из которых состоят эти сигналы. Фаза – такое же временно́е понятие, как и частотное. Речь идёт о времени любой частоты звукового сигнала. Настроенный/отрегулированный микрофон позволяет вам контролировать фазу (особенно в нижней части спектра).
Я искренне надеюсь, что вы готовы попробовать всё это самостоятельно и поймете: фаза – вообще не проблема… Удачи!