Звук в видео

Часть 3. Оценка качества тракта записи, тестирование микрофона


Испытания микрофона

Эта статья продолжает тему «звука для видео». Читать ее рекомендуется, предварительно ознакомившись с предыдущими частями: «Накамерный микрофон. Часть первая. Конструкция» и «Звук в видео. Часть вторая. Элементарная обработка звуковой дорожки».

Выбор микрофона, так же как и объектива («Как протестировать объектив перед покупкой» и «Простая (безинструментальная и не очень раздражающая продавца) методика оценки объектива при покупке») или камеры — дело непростое. Надежно и объективно определить, какая модель из нескольких лучше, да еще чтобы это «лучше» оказалось не только по характеристикам, но и по эксплуатационным качествам, невозможно. Поэтому я обычно оцениваю «кандидатов» по главным показателям (для камеры это системность, размер и тип матрицы, интерфейсы, скорость, цена), а затем из подходящего уже в магазине выбираю то, что «удобнее в руке» (нравится). С микрофонами можно поступить так же. Если микрофон совместим с камерой или рекордером, функционально подходит для планируемых видов записи (речь, звуки природы, особенности направленность и т. д.) и записываемый им звук не имеет явных дефектов (что можно проверить по тестовой записи рекордера или диктофона) — можно брать. Вот только трудно найти место, где были бы полно представлены разные модели, можно было бы «попробовать» их в близких условиях на эти самые дефекты и сравнить перед покупкой по показателю «как лежат в руке». Чаще реализуется ситуация, когда покупка совершается в интернет-магазине по чьей-либо рекомендации, а предварительное тестировании невозможно.

Иное дело, если микрофоны делаешь сам или пишешь обзорную статью о нескольких моделях. В этом случае субъективную оценку можно проверять некоторыми объективными показателями. Для микрофона (как части тракта записи звука, то есть не самого по себе, а вместе с камерой или рекордером) без особого труда можно измерить собственный шум и визуализировать частотные характеристики. Но нужно понимать, что измерения эти, если они выполнены не на специальном оборудовании и не по стандартной технологии, можно использовать только для сравнения микрофонов, испытываемых в одинаковых условиях.

Получить «объективные данные» о работе микрофона можно с помощью компьютера и программы Audacity. При этом, повторюсь, необходимым условием получения данных, которым можно доверять, является неизменность условий испытаний для всех микрофонов. Такие испытания проводятся в специальных звукоизолированных помещениях, в которых стандартные источники звука и стойки для микрофонов находятся в раз и навсегда определенных «стандартных» положениях. В домашних условиях следует максимально уменьшить уровень посторонних звуков (работать ночью; выключить все шумящие устройства; при возможности окружить зону испытаний экранами из пористого звукопоглощающего материала). Я для испытаний использую нетбук и внешние колонки как малошумящий источник звука. Стойку микрофона располагаю на расстоянии полуметра от колонок. Расстояние между колонками 15-20 см. Вместе с микрофоном они образуют равнобедренный треугольник. Такая «студия» занимает мало места, и ее не сложно завесить со всех сторон звукопоглощающими шторками (к примеру, пледами или ковриками на перекладинах). Звукоизоляция не особенно необходима, если помещение тихое, а эффект «эха» не влияет на измеряемый параметр. Я использую ее, только когда пытаюсь разобраться с характеристиками направленности (при этом использую лишь одну из двух колонок как источник звука).

Источником сигнала звука при испытаниях является компьютер. Обычно я записываю 20-30-секундные видеоролики (так как испытываю микрофон на камере, то приходится писать именно видео) тишины и «белого шума» и, примерно, минутные — тишины и музыкальной композиции с голосом. Запись музыкальной композиции и тихой паузы позволяют оценить работу микрофона на слух, а также «объективно» по графику спектра. Кроме того, с записью такого сигнала можно поэкспериментировать на предмет ее улучшения фильтрами подавления шума и эквалайзером (как описано во второй части статьи). Запись «белого шума» позволяет понять (по графику спектра) особенности частотного отклика микрофона.

Источником белого шума для измерений может быть файл, сгенерированный Audacity или программный генератор.

Генератор белого шума
Для создания «белого шума» в Audacity нужно выбрать меню «Создание» → «Шум» → «Тип шума: Белый». Длительность — 20-30 секунд

Генератор RN3QGA
Можно генерировать «белый шум» и с помощью программных генераторов, к примеру RN3QGA, которым я нередко пользуюсь

Нужно отметить, что программные генераторы «белого шума» создают не равнораспределенный по частотам сигнал, а лишь с более-менее постоянной интегральной спектральной плотностью. Характерный «рисунок» шума надо представлять до анализа измерений микрофона, чтобы не принять ошибку генерации / оборудования за особенности звучания микрофона. К примеру, таков спектр сигнала, генерируемого в Audacity, как белый шум — далеко не плотный:

Спектр

Во время испытаний для каждой записи и каждого микрофона уровень записи выбирается вручную так, как рекомендовано в руководстве камеры (максимум уровня записи звука по индикатору уровня камеры устанавливается на −12 дБ для Canon EOS 600D и многих других устройств). Процедура записи такая: для каждого испытания предварительно устанавливается уровень записи, затем включается запись, пишется 10-15-секундный фрагмент «тишины», а затем «белый шум» или музыкальная композиция. Если нужно оценить только шумы и частотные искажения, микрофон при записи устанавливается в направлении колонок. Если нужно оценить направленность микрофона, то запись выполняется в нескольких положениях микрофона (микрофон вращается примерно относительно головки и устанавливается «на звук», «поперек звуку» и «против звука», идущего от одной колонки). Отмечу, что при наличии наушников-мониторов и возможности синхронно слушать записываемый сигнал, «направленность» микрофона по уровню громкости и изменению характера частотного рисунка не сложно заметить и на слух. Но вот разобраться без графического анализа спектра, почему именно так звук меняется при вращении микрофона, невозможно.

После записи видеороликов из них извлекаются звуковые дорожки (как описано в прошлой статье «Звук в видео. Часть 2. Элементарная обработка звуковой дорожки») и анализируются в Audacity с помощью спектроанализатора.

Audacity
Вызов функции построения графика спектра в Audacity

При испытаниях микрофона для камеры полезно проверять методику на других устройствах, к примеру диктофонах или более качественных рекордерах. Это позволит избежать очевидных ошибок методики, которые без этого можно было бы посчитать особенностями микрофона. Ошибки методики не трудно обнаружить по подобию особенностей спектрограмм разных устройств.

Примеры спектрограмм и трактовки результатов

Спектр
Запись белого шума рекордером Alesis PalmTrack, который используется как контрольный для выявления особенностей методики. Хотя на графике спектра записи рекордера наблюдаются модуляции и регулярный спад уровня с повышением частоты, можно утверждать, что явной и сильной (сильно искажающей звук) зависимости чувствительности от частоты у рекордера у нет

Спектр
Спектрограмма записи белого шума встроенным микрофоном камеры Canon EOS 600D. В области частот от ≈5 до 12 кГц заметен спад чувствительности, что позволяет камере «выделять» из звуков речь и музыку, отрезая более высокочастотные шумы, что хорошо для репортажа

Спектр
Спектрограмма записи белого шума, полученного с помощью самодельного микрофона с капсюлем HMO 0603B и камеры Canon EOS 600D. В слышимой области частот микрофон регистрирует звуки без явных искажений

Спектр
Спектрограммы записи «паузы» — собственного шума и шума в помещении (верхний фрагмент) и музыкальной композиции (нижний фрагмент) встроенным микрофоном камеры Canon EOS 600D. По спектрограмме записи музыки можно обнаружить уменьшение чувствительности в области частот выше 5 кГц. Спектрограмма шума подсказывает, что это снижение чувствительности можно объяснить работой системы понижения шума

Спектр
Спектрограммы записи «паузы» (верхний фрагмент) и музыкальной композиции (нижний фрагмент), полученные с помощью самодельного микрофона с капсюлем HMO 0603B и камеры Canon EOS 600D. Нетрудно визуально обнаружить большую шумность самоделки и отсутствие у нее фильтра шумов в области частот выше зоны речи. Самоделка лучше (чем встроенный микрофон) регистрирует высокие частоты, но, вероятно (судя по регулярному рисунку спектрограммы паузы), больше подвержена наводкам, или ее усилитель (электретного микрофона) сам генерирует регулярный по частотам шум

Спектр
Спектрограммы записи «паузы» (верхний фрагмент) и музыкальной композиции (нижний фрагмент), полученные с помощью самодельного микрофона с капсюлем HMO 0603B, промежуточного усилителя Fiio E5 и камеры Canon EOS 600D. Промежуточный усилитель и развязка по питанию камеры и микрофона позволяют избавиться от наводок (заметных по модуляциям шума на иллюстрации выше — для прямого подключения микрофона к камере) и снизить шум — к сожалению, при небольшом снижении и уровня полезного сигнала. Можно сделать вывод, что использование усилителя для наушников в качестве предусилителя микрофона малоэффективно для комплекта из Canon EOS 600D и микрофона с капсюлем HMO 0603B



Дополнительно

ВИКТОРИНА TT

Материнские платы какого форм-фактора можно устанавливать в корпус Thermaltake Versa C22 RGB Snow Edition?

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.