Средь шемного бала... или Как улучшить качество записи звука

Большинство видеолюбителей, выбирая новую камеру, прежде всего обращают внимание на качество изображения и функциональные возможности модели. Что же касается качества записи звука, то для подавляющего большинства эта характеристика по степени важности находится на одном из последних мест после габаритов, дизайна, цены и других факторов, влияющих на выбор модели. Очень многих вполне удовлетворяет то качество фонограммы, которое получается «само собой», то есть при использовании встроенного микрофона в автоматическом режиме. Именно поэтому все камеры, рассчитанные на любителей, даже самые дорогие, не имеют режима ручной регулировки уровня записи аудиосигнала.

Между тем среди владельцев любительских видеокамер есть и такие, для которых качество звука так же важно, как и качество изображения. Например, музыканты, которым нужно делать записи репетиций или концертов; ученые, ведущие наблюдения за животными или птицами. Да и обычному человеку, не музыканту и не ученому, часто становится обидно, если дорогие для памяти кадры семейной хроники сопровождаются очень сильными посторонними шумами или, наоборот, имеют очень слабый уровень звука.

Цель этой статьи — помочь обладателям дорогих и не очень дорогих любительских камер повысить качество записи звука.

Все видеокамеры формата miniDV могут записывать высококачественный стереозвук. Звуковой тракт этих камер включает в себя высококачественный аудиопроцессор, который, как правило, имеет два режима работы: с частотой дискретизации 32 кГц или 48 кГц. В первом случае возможна запись по двум стереоканалам (или по четырем моноканалам), во втором — по одному стереоканалу (или по двум моно). И записывающая головка, и лента предназначены для записи гораздо более высокочастотного, чем звук сигнала, потока сжатого видео, и поэтому высококачественная запись звука для них не составляет никакой трудности. Но почему-то при любительской видеосъемке качество звука чаще всего не очень высокое. Отчего это происходит?

КТО ВИНОВАТ?

Дело в том, что, стремясь уменьшить вес, габариты и цены моделей, производители любительских видеокамер спрятали микрофоны внутрь корпуса, оставив на поверхности только небольшое зарешеченное окошко. Но этого мало — часто это окошко находится либо на верхней панели, что неблагоприятно влияет на диаграмму направленности, либо спереди, но так близко к кольцу ручной фокусировки, что оператор может пальцами задевать решетку. Поэтому все или почти все встроенные микрофоны работают плохо. Они «всеядны». Они пишут шум двигателя видеокамеры и регистрируют многие прикосновения пальцев к корпусу и органам управления так же тщательно, как и полезный сигнал.

Система автоматической регулировки усиления (АРУ), позволяющая оператору не следить за уровнем звука при съемке, имеет отрицательную сторону — она не различает полезную информацию и «шум». Это, к сожалению, относится почти ко всем бытовым камерам. Исключение составляют модели, у которых, во-первых, есть режим ручной регулировки уровня записи звука; во-вторых — микрофон, хотя и встроенный, но расположенный не в корпусе камеры, а на выступающей верхней ручке.

В настоящий момент моделей, отвечающих этим требованиям, на рынке всего три. Это Canon XL1s, Canon XM2 и Sony VX2000. К сожалению, все эти модели относятся к классу полупрофессиональных и имеют очень высокие цены. Некоторые камкордеры имеют зумирующие микрофоны. Их диаграмма направленности изменяется в соответствии с положением трансфокатора. То есть при открытом трансфокаторе диаграмма направленности максимально широкая, а если зум находится в положении TELE, то и чувствительность микрофона имеет наиболее узконаправленную диаграмму. Зумирующий микрофон способен заметно повысить качество записи звука, только если он расположен на передней панели камеры.

Для уменьшения помех, вызванных шумом собственного мотора, производители, во-первых, разрабатывают новые малошумящие двигатели, во-вторых, совершенствуют звукоизоляцию микрофона, в-третьих, используют частотные фильтры, ослабляющие определенный диапазон частот. При этом нужно иметь в виду, что шум двигателя и человеческая речь находятся примерно в одной зоне среднечастотного диапазона. Поэтому слишком сильное подавление этих частот может привести к искажению тембра голоса. То же относится и к так называемой ветрозащите. Режим подавления шума ветра также ограничивает амплитуду определенных частот, однако при этом может быть искажен и полезный сигнал.

ЧТО ДЕЛАТЬ?

1. Используйте наушники. Прежде всего заведите привычку всегда иметь в сумке для камеры стереонаушники. Контролируя при записи качество звука с помощью наушников, вы сможете избавить себя от многих проблем.

2. Если нет гнезда для подключения внешнего микрофона. Самый «тяжелый случай» — это когда встроенный микрофон расположен на верхней панели вашей камеры, а гнезда для внешнего микрофона нет. При таком «раскладе» все, что вы можете попытаться сделать, это расположиться поближе к источнику звука. В этом случае влияние помех будет минимальным. Обратите внимание на слова «ближе к источнику звука». Это не всегда значит «ближе к объекту съемки». Если вы, например, снимаете на банкете в зале, оборудованном звукоусилительной аппаратурой, то не исключено, что для лучшей записи пламенных речей, произносимых в микрофон, вам лучше стать ближе не к выступающему, а к акустической колонке. Именно так часто и делают звукооператоры телевизионных съемочных групп в аналогичных условиях. Если при такой съемке у вас будут наушники, то вам легче будет выбрать место, с которого влияние постороннего шума будет минимальным.

3. Внешиний микрофон. Наличие гнезда для подключения внешнего микрофона намного расширяет возможности получения более качественного звука. Микрофонов, которые можно подключить к камер, великое множество. Они различаются по типу, конструкции, диаграмме направленности, а также по другим параметрам. И, естественно, по цене. В любительской практике наиболее распространенными являются три типа микрофонов: ручной с круговой диаграммой направленности, петличный и узконаправленный («пушка»).

МИКРОФОНЫ

Наиболее распространенным и универсальным является ручной динамический микрофон с круговой диаграммой направленности. Конструкция и принцип его действия достаточно просты. Звуковые колебания заставляют дрожать тонкую упругую мембрану, которая механически связана с электрическим контуром, состоящим из тонкого медного провода. Внутри обмотки расположен магнитный сердечник. При движении обмотки относительно магнита в катушке возникает (вспомним физику) электрический ток. В результате механические колебания мембраны преобразовываются в электрические. Амплитуда их очень мала, и они нуждаются в тысячекратном усилении.

Микрофоны такого типа до последнего времени были самыми распространенными при записи радио- и телевизионных репортажей и прямых эфиров. Только в последнее время, и то не везде, они стали уступать место миниатюрным радиомикрофонам. Выносной динамический микрофон позволяет получить более чистый звук, чем при записи с помощью встроенного микрофона. Правда, он так и норовит попасть в кадр, поскольку для качественной записи он должен находиться в 10 — 20 см от источника звука. Такие микрофоны в зависимости от обстоятельств можно либо держать в руках, либо устанавливать на специальные стойки или настольные площадки. В уже приведенном примере съемки в банкетном зале для уменьшения влияния общего шума следует расположить микрофон как можно ближе к звуковой колонке, установив его на стойку или положив на свободный стул. Даже при длине кабеля 2 — 3 метра оператор получает достаточную свободу для ведения съемки с разных точек в различных направлениях.

К достоинствам динамических микрофонов можно отнести их относительно низкую стоимость, независимость от источника питания, способность работать при неблагоприятных погодных условиях. Однако этот тип микрофонов имеет низкую чувствительность и сравнительно большие габариты.

Конденсаторные (конденсорные) микрофоны имеют разное назначение и, соответственно, разные конструкции, однако все они основаны на едином принципе действия. Сверхтонкая мембрана в них располагается параллельно плоской металлической или керамической пластине. Вместе они представляют собой две обкладки конденсатора. Емкость такого конденсатора (вспомним опять физику) будет меняться в соответствии с колебаниями мембраны, так как при этом изменяется расстояние между обкладками. В отличие от динамических микрофонов, в которых электрическая обмотка сама генерирует ток и не нуждается в источнике питания, для работы конденсаторных микрофонов требуется источник постоянного напряжения. Наиболее распространенные типы конденсаторных микрофонов, применяемых при видеосъемке, — «петличные» и «пушучные».

Галстучный, «петличный» микрофон или просто «петличка» — миниатюрный микрофон, снабженный специальным зажимом, который позволяет укреплять его на одежде. Большинство «петличных» микрофонов — конденсаторные. Профессиональные модели, как правило, получают питание либо от микшерского пульта, либо от видеокамеры. Любительские конденсаторные «петлички» имеют контейнер для миниатюрной батареи или аккумулятора...

«Петличный» микрофон не бросается в глаза и позволяет записывать человеческую речь довольно чисто. Однако человек, на котором укреплен такой микрофон, должен учитывать то обстоятельство, что «петличка» может записать не только речь, но и шорох ткани о корпус микрофона.

В современных профессиональных съемках чаще всего «петля» подключается к радиопередатчику, который крепится на поясе человека зажимом, а приемная часть устанавливается на камере. Такая радиопетличка позволяет освободить человека от «привязанности» к камере. Радиус действия передатчика в зависимости от класса может колебаться от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Профессиональные радиомикрофоны достаточно дороги, но существуют и вполне демократичные модели, рассчитанные на любителей.

«Пушка» — микрофон с острой диаграммой направленности. Он предназначен для записи звука удаленных источников. Если вы любите снимать животных, птиц, спортивные соревнования или театральные спектакли, то «пушка» — это как раз то, что вам нужно. Как правило, пушечные микрофоны, предназначенные для любительских видеокамер, имеют кронштейны для крепления к верхней площадке камеры и контейнер для автономного питания.

Конденсаторные микрофоны более чувствительны, чем динамические, позволяют получить лучшее качество звука, более компактны (все «шпионские» микрофоны — конденсаторные). Однако они обладают более высоким уровнем собственных шумов, более чувствительны к механическим сотрясениям. Они «боятся» дождя и могут усиливать радиопомехи. Кроме того, конденсаторные микрофоны существенно дороже динамических.

Цифровая запись звука

Чуть ли не единственными аналоговыми электронными элементами цифровых видеокамер остаются два основных сенсора — CCD и встроенный микрофон. CCD матрица является совокупностью множества светочувствительных элементов, заряды которых переводятся в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем, и дальнейшая обработка видеосигнала происходит уже в цифровой форме.

Со звуком примерно такая же история. Сигнал с микрофона (встроенного или внешнего) или другого источника после предварительного усиления поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который переводит звук в цифровую форму. При оцифровке изображения вопрос о степени дискретизации (количестве преобразований) не возникает, так как ясно, что количество преобразованных данных должно соответствовать количеству поступивших на вход, то есть количеству активных пикселов матрицы. Но при оцифровке звука такого ясного ориентира, помогающего определить, как часто необходимо производить АЦ преобразования, нет. Поэтому при определении частоты квантования (то есть количества преобразований в единицу времени) исходили из здравого смысла. Диапазоном частот, воспринимаемых человеческим ухом звуковых колебаний, принято считать 16-20000 колебаний в секунду (герц). Для того чтобы более-менее точно преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, частота квантования должна быть как минимум в два разы выше максимальной частоты исходного сигнала («теорема Котельникова», она же «правило Нюквиста».

В нашем случае максимальная частота — 20 кГц, а значит, частота квантования должна быть не менее 40 кГц — чем выше, тем лучше. Но не только этим определяется точность преобразования аналогового сигнала в цифровой. Соответствие будет тем ближе, чем больше «градаций» будет иметь цифровой эквивалент. Но количество «градаций» цифрового сигнала, как многим известно, зависит от количества двоичных разрядов АЦП. Видеопроцессоры цифровых камер долгое время были двенадцатиразрядными. Теперь же во многих моделях устанавливаются 14-разрядные процессоры, позволяющие заметно повысить точность цветопередачи. АЦП, работающие со звуковым сигналом, могут выполнять 12- и 16-разрядные преобразования. При 16-разрядном АЦП звуковой сигнал может принимать 65535 различных значений (от —32767 до +32767). В общем, вполне достаточно. Иногда это даже больше, чем нужно. Поэтому создатели стандарта PCM (Pulse Code Modulation) для формата DV решили предоставить потребителю возможность выбора. Во всех видеокамерах этого формата можно выбрать два режима записи звука. Более высококачественный, с частотой квантования 48 кГц и 16-битным АЦП, и менее качественный, с частотой квантования 32 кГц и 12-битным АЦП. Первый режим дает возможность записи двух монодорожек или одной стерео, второй — возможность записи двух стереодорожек.

Итак, для того чтобы «средь шумного бала случайно...» не получить полный брак по звуку, нужно обзавестись наушниками и хотя бы простеньким динамическим микрофоном, который, поверьте, сможет вас не раз выручить.

Дерзайте!