Самодельный shotgun микрофон - теория, практика, оценка результатов

[zeonmaster]

в данной теме я буду освещать процесс создания направленного микрофона с нуля.

предыстория...

идея создания направленного микрофона родилась у меня тогда, когда я снимал свою первую короткометражку и попросту завалил весь звук, используя паршивенькую китайскую пушку и такого же паршивенького звукача, который её держал... звук был тихим, шумным, полным паразитной реверберации, ненужных звуков и хреновой АЧХ. было решено создать качественный, остронаправленный микрофон, не потратив на это каких-то глобальных сумм денег. за основу будущего микрофона был взят капсюль из накамерного профессионального микрофона-пушки Sony ECM XM1. при жизни этот микрофон не хватал звёзд с небес - трудился себе на моей плечевой камере, записывал худо-бедно интершум на видео, да и ладно... с расстояния в 2 метра звук говорящего человека с него уже можно было считать браком. я почему-то грешил на схему его преампа и акустическое решение его интерференционной трубы без задней камеры:



внутри соневской пушки оказался капсюль трёхпроводного исполнения, который позволяет использовать самые различные схемы включения полевого транзистора. в родной схеме ток, протекающий через полевой транзистор, был примерно 0.13мА. первый свой микрофон (кардиоида) я сделал на таком же капсюле, с преампом по схеме Fenyx*а https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=2822 с ФВЧ второго порядка с частотой среза 100Гц, с которым мне помог мой хороший друг Maxim_Sed. акустическое оформление микрофона было открытым, без интерференционной трубы, в последствии сверху всё было обтянуто металлической сеткой + нейлоновой тканью:



микрофон получился неплохим, очень малошумящим, с хорошей АЧХ и хорошо защищённым от порывов ветра, но хотелось больше направленности. так же хотелось другого преампа, с более грамотной схемой включения полевика. были промоделированы различные схемы на дискретных элементах, ОУ общего назначения и недешёвых инструментальных усилителях типа INA163 (которую я таки заказал, хотя мне она ,в общем-то, уже не нужна):



схему в студию!

после долгих скитаний моделирований, с помощью толковых советов Tetragramaton*а и Begemot*а с http://www.audio-perfection.com/forum/ я остановил свой выбор на минимизации искажений в ущерб немного более низкому шуму и выбрал схему Tetragramaton*а отсюда http://www.audio-perfection.com/foru...6.html#pid1566, у нас похожую схему прорабатывал в симуляторе semimat https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=66583:



поговорим об акустическом оформлении микрофона.

задав себе в качестве сверхзадачи определённые параметры микрофона, перелопатив море фоток самых разных направленных микрофонов и разобрав несколько из них я пришёл к выводу, что мне нужен суперкардиоидный микрофон по архитектуре и геометрическим параметрам схожий с Sennheiser MKH 8070 и Sennheiser MKH 416. судя по тому, что мне удалось понять из фотографий потрошков данных микрофонов и почитав немного yahoo-группу micbilders https://groups.yahoo.com/neo/groups/...messages/23691 я пришёл к выводу, что в отличии от Sony ECM XM1 длинные суперкардиоидные пушки делаются с одной трубой, поперечными щелями малой ширины, малого интервала и с задней камерой с такой же интерференционной трубой. по технологическим соображениям я выбрал для своего микрофона интервал щелей 2.5мм и ширину щелей 1.2мм - очень близко к MKH8070 с его 1мм щелью и 2мм интервалом (для сравнения, у широко распространённых китайских пушек типа такой http://www.dx.com/p/professional-sta...3#.VTQb9JPpi_Z ширина щелей 2.1мм при интервале в 3.5мм).



по совету Begemot*а я пролистал по этой теме пару интересных книжек Вахитовых http://www.twirpx.com/file/711378/ http://www.twirpx.com/file/121767/ - в них было сказано, что акустическое сопротивление щелей должно возрастать при приближении к капсюлю, а акустическое сопротивление задней части капсюля должно быть значительно выше, чем передней - в моей пушке я решу это с помощью последовательного уменьшения поперечной ширины щели от начала микрофона до капсюля и с помощью уменьшения внутреннего объёма в закапсюльном пространстве, как и у Sennheiser MKH416 (акустическое сопротивление тут автоматически увеличивается, потому как там проходит металлическая трубка с преампом диаметром 14мм - по узкому межтрубному пространству звуковой волне бежать сложнее).

перейдём к размерам!

таким образом, у меня вырисовались основные геометрические параметры будущего микрофона - материал Д1Т (смог достать только это), диаметр 20мм, толщина стенки 1мм, длина интерференционной части трубы до капсюля 260мм (104 щели) и после капсюля 110мм (44 щели), полная длина порядка 470мм.



переднюю и заднюю части интерференционной трубы я сделал различными по длине исключительно из соображения получения приемлемых геометрических размеров микрофона. вполне возможно, что в следующем своём микрофоне я сделаю их по классике, равной длины. правда, у меня есть подозрение, что в Sennheiser MKH 8070 капсюль установлен не посередине интерференционной трубы, а на самом её конце, ближе к разъёму и имеет заднее пространство с очень большим акустическим сопротивлением. в таком случае, возможно, что капсюль в этом микрофоне имеет круговую диаграмму направленности - о таких микрофонах есть упоминание у того же Вахитова.

отвлечёмся от схем, немного технологии...

как я уже говорил, материал корпуса микрофона это дюраль Д1Т с толщиной стенки 1мм. технологий изготовления узких ровных щелей в моих условиях мне виделось две, но отобрана была идеальная для меня - была собрана несложная приспособа для токарного станка, которая устанавливается вместо резцедержателя и в которой закрепляется труба микрофона. в ходе тестового пропила было обнаружено, что очень желательно внутрь трубки залить воск, в идеале сплав с капроном - тогда внутри не будет заусенцев и не будут возникать паразитные высокочастотные резонансы в процессе обработки. так же оказалось, что поверхность трубы надо мазать густым маслом типа Литол-24 - тогда на внешней части трубы не будет заусенцев и края щелей будут идеальными. сам процесс ясен из фоток:



в качестве защитной сетки для интерференционной трубы поначалу планировалось использовать нержавеющую сетку с ячейкой 0.4мм и толщиной 0.5мм, но на просторах интернета я нашёл упоминание о металлической маске кинескопа, которая имеет очень хорошие ветрозащитные свойства. такая сетка была приобретена и из неё были сделаны вставки в трубу. внутренняя часть сеток задемпфирована клеевой тканью, которая так же, как и сама сетка, не пропускает ветер (при этом со звуком проблем нет):




на этом пока всё, но продолжение обязательно последует!!!

[korolkov24]

Может будет полезно.
Поролон для микрофона, травится, для получения акустической прозрачности, но вот беда, 30 лет этой темой не занимался и забыл чем. Раствор для травления типа каустической соды - съедаются тонкие перегородки.

[zeonmaster]

хорошо, подумаем в этом направлении, а то фирменный ветровик для микрофона такого размера будет стоить в несколько раз дороже самого микрофона. может ещё подскажете, как отформировать поролон для микрофона так, чтобы выглядел красиво?

[korolkov24]

как отформировать поролон для микрофона так, чтобы выглядел красиво?

Мы как-то его вытачивали, но не я этим занимался. Типа поролон вращается и вращается обычный брусок.
У знакомого производство поролоновых губок, у них там ленточные ножи, но полукруглую часть лентой не сделать.
На ЛОМО, мне сказали, что красят поролон, чёрным ацетоном. Я тогда, по молодости, постеснялся спросить что это, а возможно не расслышал, ну в общем говорю, что осталось в памяти.
Чем мы красили, не помню уже.

[zeonmaster]

я вроде слышал когда-то, что поролон можно резать предварительно насытив его концентрированным раствором сахара в воде - вода испарится, а сахар останется и поролон будет дубовым. далее его зажимаем в станок токарный и обрабатываем острым резцом по пластику. буду пробовать, когда микрофон полностью соберу. а вот чем красить это и правда интересно... обычный то поролон белый или жёлтый.

[PavelP]

Спасибо, очень интересно, жду следующих серий.
Черным ацетоном может быть черная краска на ацетоне.

[Nickolay]

Очень интересный проект. Интересно, что получится по звуку. Когда автор описывал акустическое оформление - было желание отправить почитать литературу типа Вахитова, но автор все сам нашел. Правда у того же Вахитова как то мимоходом описываются подобные системы.
По поводу поролона и черного ацетона - надо уточнять, т.к. простым ацетоном поролон растворяется по моему....

[zeonmaster]

не, сам бы я не нашёл Вахитова, это мне ребята с audio-perfection подсказали - но таки да, у него там очень вскользь описаны подобные системы, без глубокого анализа. тем не менее, даже того, что там написано, достаточно для дальнейших работ по поиску оптимальной конструкции остронаправленного микрофона. у меня сейчас на очереди создание калибратора с минимальными искажениями, дабы промерять капсюль с выбранным мной преампом на предмет АЧХ и нелинейщины, чтобы было от чего отталкиваться. ну а дальше планирую менять акустическое оформление микрофона и контролировать изменения в АЧХ уже в свободном поле.

[Андрей Иванов]

может ещё подскажете, как отформировать поролон для микрофона так, чтобы выглядел красиво?

Можно заморозить поролон в морозилке и обточить напильником (так делают театральные бутафоры, когда работают с поролоном). Попробуйте покрасить несмываемой тушью (акриловой, например)

[piter200]

Я красил поролон в черный цвет краской для ресниц и бровей "Анна" или "Панна", там два флакона - черного и красного цвета. Очень стойкий цвет и не портит поролон

[zeonmaster]

только что закончил тестовую версию микрофона, короткого, на базе капсюля Panasonic WM55A http://www.usefulcomponents.com/ebay..._datasheet.pdf - завтра на работе подпаяю капсюль, соберу его полностью и попробую субъективно оценить качество звука, сравнив его с SONY ECM XM1, который у меня есть в наличии:

[zeonmaster]

наскоро протестировав пушку понял, что у меня пока есть проблемы с оформлением задней части капсюля, который получается акустически "зажат" и потому направленность в положении 180 град от источника падает даже по сравнению с положением 90 град. для интересующихся данным вопросом подснял видео, в левом канале моя пушка, в правом китайская. капсюля в обеих пушках одинаковые (в свою пушку я не ставил Panasonic WM55A из тех соображений, что надо протестировать направленность, а не АЧХ), китайские кардиоидные (по сравнению с панасониковскими у них завал на низах):

[zeonmaster]

сделал окончательный вариант корпуса микрофона длиной 458мм, интерференционная труба длиной 400мм, из 4-х частей по 100мм. через пару дней сделаю внутреннюю часть трубы, установлю микрофон и буду начинать тесты.

[zeonmaster]

проверил на днях два варианта установки капсюля (в середине интерференционной решётки и в конце) и понял, что всё гораздо сложнее, чем я думал - микрофон не работает так, как должен. так же понял, что лучше использовать такое же акустическое оформление, как было у оригинального микрофона, из которого я достал этот капсюль, но в более длинном исполнении. так что на днях делаю внутреннюю трубку с продольной прорезью и проверяю этот вариант.

[zeonmaster]

сделал, проверил, не работает. пока откладываю проект до покупки капсюлей без полевиков, вот таких http://www.transsound.net/electrets/tsb-165a.htm - с ними уже буду проводить полномасштабные исследования. тем временем сделаю измерительный микрофон на базе WM61, без него вообще никак. так что to be continued...