Zewnętrzny mikrofon - ekstrawagancja czy konieczność ?

Wszystkie amatorskie kamery wideo zaopatrzone są w mikrofon stanowiący jedną całość z korpusem kamery. Z reguły jest to mikrofon stereofoniczny (kamery DV i starsze typy wyższej klasy kamer analogowych), w nielicznych kamerach analogowych dostępnych jeszcze na rynku znajdziemy mikrofon monofoniczny. Mikrofony umieszczane są z przodu tuż pod lub nad obiektywem. Są to tanie mikrofony elektretowo-pojemnościowe o kardioidalnej (nerkowej) lub bardziej kulistej charakterystyce. Ich pasmo przenoszenia jest z reguły nieco węższe niż pasmo zdefiniowane dla sprzętu klasy HiFi od 50 Hz do 20 kHz. Charakterystyka kardioidalna, lub rzadziej zbliżona do kulistej powoduje, że w równym stopniu rejestrowany jest dźwięk dochodzący do mikrofonu z przodu (planu filmowego) jak też z boku od strony operatora kamery. W wypadku kamer amatorskich nie jest to wadą gdyż wideofilmowiec jest jednocześnie reżyserem, operatorem i w wielu wypadkach narratorem, komentującym wydarzenia z poza kadru. Podstawową zaletą mikrofonów elektretowych są przede wszystkim niewielkie rozmiary co ma decydujące znaczenie w wypadku sprzętu, który poddany został torturom miniaturyzacji. Natomiast ich podstawową wadą jest generowanie silnego niskoczęstotliwościowego szumu przy wiejącym wietrze oraz słabe odseparowanie od mechanizmów kamery co niejednokrotnie powoduje, że mogą one rejestrować nawet normalnie ledwie słyszalny pisk mechanizmu zmiany ogniskowej lub układu automatycznego śledzenia ostrości.

Jak słyszymy i rejestrujemy dźwięki ?

Mikrofon jest przetwornikiem elektroakustycznym, który zamienia ciśnienie akustyczne na sygnał elektryczny. Ciśnienie akustyczne, a tak naprawdę jego zmiana wywołana jest drganiem powierzchni obiektów, które wprawiają w drgania otaczające cząstki powietrza. W wypadku dźwięków mowy ludzkiej lub dźwięków wydawanych przez zwierzęta elementem wywołującym drgania powietrza są wiązadła głosowe. Nasz układ mowy zawiera również kanał głosowy (krtań, jama ustna, jama nosowa) - odpowiednik rury akustycznej. Kanał głosowy pobudzany jest przez źródło wytwarzające daną zgłoskę (drgające wiązadło głosowe). W wypadku głosek dźwięcznych pobudzenie ma postać quasi-okresowego ciągu impulsów. Głoski bezdźwięczne (szum) powstają w wyniku przepływu powietrza przez przewężenie kanału głosowego. Ale zmiana ciśnienia akustycznego wywołana może być także innymi czynnikami - najczęściej przemieszczaniem się mas powietrza. W obu wypadkach - dźwięków mowy czy wiatru na wyjściu mikrofonu pojawi się sygnał elektryczny. To tłumaczy dlaczego wiatr może być tak bardzo uciążliwy. Wrażliwość na zmiany ciśnienia powietrza (wiatr) eliminowana jest czasami za pomocą funkcji "wind cut" dodatkowo zawężającej pasmo przenoszenia mikrofonu w zakresie niskich częstotliwości.

Ucho ludzkie może odbierać dźwięki o ciśnieniu z zakresu od 0,00001 Pa (granica słyszalności) do 100 Pa (granica bólu), to znaczy różniące się miedzy sobą nawet 10 milionów razy. Człowiek mówiący normalnym głosem z odległości 70 centymetrów wywołuje ciśnienie ok. 0.1 Pa natomiast organy z odległości 5 metrów wywołają ciśnienie 2 Pa. Ciśnienie akustyczne może się zmieniać od 0.01 Pa do nawet 50 Pa w wypadku utworów muzycznych a więc 5 tysięcy razy. Dlatego też do określenia zakresu przetwarzania mikrofonu stosuje się skalę logarytmiczną. Zakres przetwarzania (zakres dynamiki) często utożsamiany z maksymalną czułością jest wyrażony w decybelach (dB). Decybele są jednostką bezwymiarową i w tym wypadku wyrażają stosunek największego ciśnienia akustycznego przy którym mikrofon jeszcze pracuje prawidłowo - bez zniekształceń do najmniejszego powodującego wygenerowanie sygnału odróżnialnego od szumu własnego. Przy czym wartości 0 dB przypisuje się największe dopuszczalne ciśnienie akustyczne i wytworzony przez mikrofon maksymalny sygnał napięciowy. Jednostką określającą czułość mikrofonu przyjęto swego czasu 1 uV/ubar (mikrowolt/mikrobar) a w obowiązującym obecnie układzie jednostek wynosi ona 1 mV/Pa (miliwoltów/pascal) przy czym 1 uV/ubar odpowiada 10 uV/Pa. Mikrofony studyjne najwyższej jakości rejestrują dźwięk o częstotliwości 20 Hz - 40 kHz. Ich czułość wynosi około 10 mV/Pa, zakres dynamiki (zdolność przetworzenia dźwięku) 30 - 150 dB. Tańsze mikrofony elektretowe różnią się oczywiście parametrami. Przenoszą niższy zakres częstotliwości: od 50 - 100 Hz do 12 - 18 kHz. W przypadku mikrofonów bezprzewodowych pasmo jest jeszcze bardziej ograniczone. Najczęściej spotykany zakres dynamiki wynosi 65 dB, co oznacza że rejestrowana jest rozpiętość ciśnień akustycznych wynosząca mniej więcej 1800 razy. Mikrofon o takiej czułości z powodzeniem można już zastosować do rejestracji utworu muzycznego. Oczywiście nie można przekroczyć maksymalnego (granicznego) ciśnienia. Na szczęście ciśnienie akustyczne zależy od odległości od źródła dźwięku i jest tym mniejsze im dalej znajduje się mikrofon.