Эффект близости (аудио)

В вокальном стиле хип-хоп, известном как « битбоксинг », исполнители используют то, как близко расположенный микрофон усиливает басовую отдачу при вокальном исполнении партий электрического баса и партий большого барабана . На фото битбоксер Сон Ли.

Эффект близости в аудио — это увеличение басов или низкочастотного отклика, когда источник звука находится близко к направленному или кардиоидному микрофону . Эффект близости — это изменение частотной характеристики направленного микрофона, которое приводит к акценту на более низких частотах. Это вызвано использованием портов для создания направленной полярной диаграммы направленности, поэтому всенаправленные микрофоны не проявляют такого эффекта (это не обязательно верно в отношении «омни» диаграммы направленности на многодиапазонных конденсаторных микрофонах, которые создают «всенаправленную» диаграмму направленности путем суммирование двух кардиоидных капсюлей, расположенных спина к спине, которые могут иметь или не иметь общую заднюю пластину.)

Эффект близости можно рассматривать двояко. В некоторых случаях звукорежиссеры могут счесть это нежелательным, поэтому тип микрофона или использование микрофона можно выбрать, чтобы уменьшить эффект близости. С другой стороны, некоторые пользователи микрофонов стремятся намеренно использовать эффект близости, например, певцы бит-бокса в хип-хоп музыке .

Техническое объяснение

В зависимости от конструкции микрофона эффект близости может привести к усилению до 16 дБ и более. на более низких частотах, в зависимости от размера диафрагмы микрофона и расстояния до источника. Готовый (и распространенный) пример эффекта близости можно наблюдать с кардиоидными динамическими вокальными микрофонами (хотя он не ограничивается этим классом микрофонов), когда вокалист находится очень близко к микрофону или даже касается его губами. Эффект воспринимается как «утолщение» голоса. Многие радиовещательные микрофоны представляют собой микрофоны с кардиоидной диаграммой направленности большого диаметра, и радиодикторов часто можно наблюдать. использовать эффект близости, придавая голосу ощущение серьезности и глубины. Эффект близости иногда называют «наведением баса».

Угловая зависимость

Чтобы объяснить, как возникает эффект близости в направленных микрофонах, сначала необходимо кратко описать принцип работы направленного микрофона. Микрофон состоит из диафрагмы движение которой , механическое преобразуется в электрические сигналы ( с помощью магнитной катушки например, ). Движение диафрагмы является функцией разницы давления воздуха на диафрагме, возникающей из-за падающих звуковых волн . В направленном микрофоне звук отражается от поверхностей за диафрагмой. допускается ударять по задней стороне диафрагмы. Поскольку звук, достигающий задней части диафрагмы, распространяется немного дальше, чем звук передней части, он немного не в фазе . Чем больше эта разность фаз, тем больше разница давлений и тем больше движение диафрагмы. Когда источник звука удаляется от оси диафрагмы , эта разность фаз уменьшается из-за уменьшения разницы длин путей. Именно это придает направленному микрофону направленность.

Помимо описанной выше угловой зависимости, отклик направленного микрофона зависит от амплитуды , частоты и расстояния до источника. Эти две последние зависимости используются для объяснения эффекта близости.

Разность фаз

Как описано выше, разность фаз на диафрагме приводит к разнице давлений, которая перемещает диафрагму. Эта разность фаз увеличивается с частотой, поскольку разница в длине пути становится большей частью длины волны звука. Эта частотная зависимость компенсируется демпфированием диафрагмы на 6 дБ на октаву для достижения плоской частотной характеристики (но это не имеет отношения к эффекту близости, поэтому здесь больше об этом говорить не будем). Что касается частотной зависимости, следует отметить, что разность фаз на диафрагме наименьшая на низких частотах.

Разница амплитуд

Помимо разности фаз, разность амплитуд также приводит к перепаду давления на диафрагме. Эта амплитудная составляющая возникает из-за того, что дальняя сторона диафрагмы находится дальше от источника звука, чем передняя сторона. Поскольку уровень звукового давления уменьшается пропорционально расстоянию от источника (это уровень интенсивности звука , который падает обратно пропорционально квадрату расстояния, для тех, кто знаком с законом обратных квадратов ), амплитуда звука будет немного меньше при задняя часть диафрагмы по сравнению с передней частью диафрагмы. Поскольку разница давления, обусловленная амплитудной составляющей, зависит только от разницы амплитуд по отношению к двум сторонам диафрагмы, она не зависит от частоты.

Свойства амплитудной составляющей, применимые к эффекту близости, заключаются в том, что вклад в разность давлений мал и не зависит от частоты. На больших расстояниях между источником и микрофоном амплитудная составляющая разницы давлений незначительна по сравнению с фазовой составляющей на всех звуковых частотах. По мере приближения источника к направленному микрофону амплитудная составляющая разности давлений увеличивается и становится доминирующей на более низких частотах (напомним, что фазовая составляющая на низких частотах относительно мала). На более высоких частотах фазовая составляющая разности давлений продолжает доминировать на всех практических расстояниях между источником и микрофоном.

В результате изменяется частотная характеристика микрофона; в частности, он увеличивается в области низких частот (басов), когда источник звука приближается к микрофону. Это эффект близости применительно к звуку.