Беспроводной микрофон

Исполнитель, использующий портативный беспроводной микрофон

Певец Коди Симпсон использует беспроводную микрофонную гарнитуру на концерте 2013 года в Монреале.

Беспроводной микрофон , или беспроводной микрофон , это микрофон , без физического кабеля подключить его напрямую к оборудованию записи звука или усилительным , с которым он связан. Также известный как радиомикрофон , он имеет небольшой радиопередатчик с батарейным питанием в корпусе микрофона, который передает аудиосигнал с микрофона с помощью радиоволн.на ближайший приемник, который восстанавливает звук. Другое аудиооборудование подключается к ресиверу кабелем. В одном из типов передатчик содержится в корпусе портативного микрофона. В другом типе передатчик содержится в отдельном блоке, называемом «поясной рюкзак», который обычно прикрепляется к ремню пользователя или скрывается под одеждой. Носимый рюкзак подключается проводом к «петличному микрофону» или «lav» (небольшой микрофон, прикрепленный к лацкану лацкана пользователя), микрофонной гарнитуре или наушнику или другому проводному микрофону. Большинство конструкций поясных пакетов также поддерживают проводное подключение инструментов (например, к гитаре). Беспроводные микрофоны широко используются в индустрии развлечений , телевещании и публичных выступлениях.чтобы ораторы, интервьюеры, артисты и артисты могли свободно перемещаться, используя микрофон, без необходимости подсоединения кабеля к микрофону.

Беспроводные микрофоны обычно используют диапазоны частот VHF или UHF, поскольку они позволяют передатчику использовать небольшую ненавязчивую антенну. В дешевых устройствах используется фиксированная частота, но в большинстве устройств можно выбрать несколько частотных каналов в случае помех на канале или для одновременного использования нескольких микрофонов. Обычно используется модуляция FM , хотя в некоторых моделях используется цифровая модуляция для предотвращения несанкционированного приема радиоприемниками сканера; они работают в диапазонах ISM 900 МГц, 2,4 ГГц или 6 ГГц. В некоторых моделях используется разнесение антенн (две антенны), чтобы предотвратить нули.от прерывания передачи во время движения исполнителя. В некоторых недорогих (или специализированных) моделях используется инфракрасный свет, хотя для этого требуется прямая видимость между микрофоном и приемником.

История [ править ]

Различные люди и организации утверждают, что являются изобретателями беспроводного микрофона.

Примерно с 1945 года в журналах Popular Science и Popular Mechanics предлагались схемы и наборы для любителей для создания беспроводного микрофона, который передавал бы голос на находящееся поблизости радио. ^{[1] [2]}

Фигурист и бортинженер Королевских ВВС Рег Мурс в 1947 году разработал радиомикрофон, который он впервые использовал в постановке Тома Арнольда «Аладдин на льду» на спортивном стадионе Брайтона с сентября 1949 года до Рождества. Мур прикрепил беспроводной передатчик к костюму персонажа Абаназара, и он отлично сработал. Мур не запатентовал свою идею, так как незаконно использовал радиочастоту 76 МГц. Продюсеры ледового шоу решили, что дальше пользоваться устройством не будут; они предпочли бы нанимать актеров и певцов для выступления в скрытые микрофоны, чтобы «дублировать» голоса других фигуристов, которые, таким образом, могли бы свободно сосредоточиться на своем катании. В 1972 году Мур подарил свой прототип 1947 годаМузей науки в Лондоне. ^{[3] [4] [5]}

Herbert «Mac» McClelland, основатель McClelland Sound в Вичита, штат Канзас , сфабриковал беспроводной микрофон , чтобы носить бейсбольные ампайр на главных играх лиг транслируются NBC из Lawrence-Dumont Stadium в 1951 году ^[6] Передатчик был привязан к судейскому назад. Брат Мака был Гарольд М. Макклелланд , главный архитектор связи ВВС США.

Shure Brothers утверждает, что их система "Vagabond" 1953 года была первой "беспроводной микрофонной системой для исполнителей". ^[7] Его поле зрения представляло собой круг «приблизительно 700 квадратных футов», что соответствует расстоянию прямой видимости всего в 15 футов (4,6 м) от приемника. ^[7]

В 1957 году немецкий производитель звукового оборудования Sennheiser , в то время называвшийся Lab W, в сотрудничестве с немецкой вещательной компанией Norddeutscher Rundfunk (NDR) представил систему беспроводных микрофонов. С 1958 года система продавалась через Telefunken под названием Mikroport. Карманный микрофон Mikroport оснащен динамическим картриджным микрофоном с подвижной катушкой и кардиоидной диаграммой направленности. Он передавал на 37 МГц с указанным диапазоном 300 футов (90 м). ^[8]

Первый зарегистрированный патент на беспроводной микрофон был подан Рэймондом А. Литке , американским инженером-электриком из образовательных медиаресурсов и государственного колледжа Сан-Хосе , который изобрел беспроводной микрофон в 1957 году для удовлетворения потребностей мультимедиа для телевидения, радио и обучения в классе. . Его патент в США № 3134074 был выдан в мае 1964 года ^[9].В 1959 году для покупки были доступны два типа микрофонов: ручной и петличный. Основной модуль передатчика представлял собой устройство размером с сигару, которое весило 7 унций (200 г). Корпорация Vega Electronics выпустила этот дизайн в 1959 году и выпустила его под названием Vega-Mike. Устройство было впервые использовано средствами массовой информации на Национальных съездах Демократической и Республиканской партии в 1960 году. Это позволило тележурналистам бродить по залу, чтобы взять интервью у участников, включая кандидатов в президенты Джона Ф. Кеннеди и Ричарда Никсона .

Представленный в 1958 году беспроводной микрофон Sony CR-4 был рекомендован еще в 1960 году для театральных представлений и выступлений в ночных клубах. В 1961 году дрессировщики из Marineland of the Pacific в Калифорнии использовали устройство за 250 долларов для выступлений. Твердотельный FM-передатчик на 27,12 МГц можно было уместить в кармане рубашки. Говорят, что он эффективен на расстоянии до 100 футов (30 м), на нем установлена ​​гибкая болтающаяся антенна и съемный динамический микрофон. Ламповый приемник включает в себя ящик для переноски передатчика и небольшой контрольный громкоговоритель с регулятором громкости. ^{[10] [11]}

Другой немецкий производитель оборудования, Beyerdynamic, утверждает, что первый беспроводной микрофон был изобретен Хунгом Линем . Названный «трансистофон», он был запущен в производство в 1962 году. Первый раз, когда беспроводной микрофон был использован для записи звука во время съемок кинофильма, якобы на Рекса Харрисона в фильме 1964 года « Моя прекрасная леди» , благодаря усилиям премии « Оскар». - Голливудский звукорежиссер Джордж Гровс. ^[12]

Более широкий динамический диапазон появился с появлением первого беспроводного микрофона компандера , предложенного Nady Systems в 1976 году. Тодд Рундгрен и Rolling Stones были первыми популярными музыкантами, которые использовали эти системы на концертах. Кейт Буш считается первым артистом, у которого была гарнитура с беспроводным микрофоном, предназначенная для использования в музыке. Во время своего путешествия по жизни в 1979 году у нее был компактный микрофон в сочетании с самодельной конструкцией из проволочных вешалок для одежды , чтобы освободить руки для танцевальных представлений экспрессионистов . Ее идея была принята для живого выступления другими артистами, такими как Мадонна.и Питер Гэбриэл . ^[13]

Нади присоединилась к CBS, Sennheiser и Vega в 1996 году, чтобы получить совместную премию «Эмми» за «новаторскую разработку беспроводного микрофона для вещания». ^[14]

Преимущества и недостатки [ править ]

Эти преимущества являются:

• Большая свобода передвижения для художника или оратора
• Избежание проблем с прокладкой кабелей, характерных для проводных микрофонов, вызванных постоянным перемещением и нагрузкой на кабели.
• Снижение "опасности споткнуться" от кабеля в рабочем пространстве.
• Гальваническая развязка микрофона, предотвращающая образование контуров заземления между микрофоном и другими электрическими инструментами на сцене

К недостаткам можно отнести :

• Иногда ограниченный диапазон (проводной сбалансированный микрофон XLR может работать на расстоянии до 300 футов или 100 метров). Некоторые беспроводные системы имеют меньший радиус действия, в то время как более дорогие модели могут превышать это расстояние.
• Возможные помехи от другого радиооборудования или других радиомикрофонов или, что более часто, от них, хотя моделей с множеством каналов, выбираемых переключателем на основе синтезированной частоты, сейчас много и они экономически эффективны.
• Время работы ограничено сроком службы батареи; он короче обычного конденсаторного микрофона из-за большей разрядки батарей из передающих схем и из схем, дающих дополнительные функции, если таковые имеются.
• Шум или мертвые зоны (места, где это не работает, особенно в системах без разнесения)
• Ограниченное количество работающих микрофонов одновременно и в одном месте из-за ограниченного количества радиоканалов (частот).
• Более высокая стоимость пропорционально меньшему количеству других функций
• Низкое качество звука

Методы [ править ]

Профессиональные модели передают в диапазоне VHF или UHF и имеют `` истинный '' разнесенный прием (два отдельных модуля приемника, каждый со своей собственной антенной), что устраняет мертвые зоны (вызванные фазовой компенсацией) и эффекты, вызванные отражением радиоизлучения. волны на стенах и поверхностях в целом. (См. Разнесение антенн ).

Другой метод, используемый для улучшения качества звука (фактически, для улучшения динамического диапазона), - это компандирование . Nady Systems, Inc. была первой, кто предложил эту технологию в беспроводных микрофонах в 1976 году, которая была основана на патенте, полученном основателем компании Джоном Нади.

Некоторые модели имеют регулируемое усиление на самом микрофоне, чтобы можно было работать с источниками различного уровня, такими как громкие инструменты или тихие голоса. Регулируемое усиление помогает избежать обрезки и максимизировать отношение сигнал / шум.

Некоторые модели имеют регулируемый шумоподавитель , который заглушает выходной сигнал, когда приемник не получает сильный или качественный сигнал от микрофона, вместо воспроизведения шума. При настройке шумоподавления регулируется порог качества или уровня сигнала.

Продукты [ править ]

AKG Acoustics , Audio Ltd, Audio-Technica , Electro-Voice , Lectrosonics, MIPRO , Nady Systems, Inc, Samson Technologies , Sennheiser , Shure , Sony, Wisycom и Zaxcom - все основные производители беспроводных микрофонных систем. Они добились значительных успехов в устранении многих из перечисленных выше недостатков. Например, хотя существует ограниченный диапазон, в котором могут работать микрофоны, несколько высокопроизводительных систем могут состоять из более чем 100 различных микрофонов, работающих одновременно. Однако возможность иметь больше микрофонов, работающих одновременно, увеличивает стоимость из-за технических характеристик компонентов, дизайна и конструкции. Это одна из причин такой большой разницы в цене между разными сериями беспроводных систем.

Обычно существует три типа беспроводных микрофонов: портативный , съемный и поясной :

• Карманный компьютер выглядит как «обычный» проводной микрофон, может иметь больший корпус для размещения передатчика и аккумуляторной батареи.
• Плагин , плагин на , слот-в , или передатчики куба стиле прикрепить к нижней части стандартного микрофона, таким образом , превращая его в беспроводном режиме (смотри ниже).
• Бодипак - это небольшая коробка, в которой находятся передатчик и аккумулятор, но не сам микрофон. Он прикрепляется к одежде или к телу и имеет провод, идущий в гарнитуру , петличный микрофон или гитару .

Несколько производителей, включая Sennheiser, AKG, Nady Systems, Lectrosonics и Zaxcom, предлагают подключаемый передатчик для существующих проводных микрофонов, который подключается к выходу XLR микрофона и передает сигнал на стандартный приемник производителя. Это предлагает множество преимуществ интегрированной системы, а также позволяет использовать типы микрофонов (у которых может не быть беспроводного эквивалента) без кабеля. Например, инженер-звукооператор на телевидении или в кино может использовать подключаемый передатчик, чтобы обеспечить беспроводную передачу высоконаправленного винтовочного (или «дробовик») микрофона, устраняя опасность кабельного соединения и позволяя инженеру-производителю больше свобода следить за действием. Подключаемые передатчики также позволяют преобразовывать старые типы микрофонов в беспроводную работу.Это полезно, когда винтажный микрофон необходим для визуальных или других художественных целей, а отсутствие кабелей позволяет быстро менять сцену и уменьшать опасность спотыкания. В некоторых случаях эти сменные передатчики могут также обеспечивать 48 вольт.фантомное питание, позволяющее использовать конденсаторные микрофоны . Схема преобразователя постоянного тока в передатчик используется для увеличения заряда батареи, которая может составлять три вольта или меньше, до требуемых 48 вольт.

Получатели [ править ]

Есть много типов ресиверов. Приемники True Diversity имеют два радиомодуля и две антенны. Приемники с разнесением имеют один радиомодуль и две антенны, хотя иногда вторая антенна может быть не видна. Приемники без разнесения имеют только одну антенну.

Приемники обычно размещаются в конфигурации половинной стойки, поэтому два приемника могут быть установлены вместе в стоечной системе (то есть приемник заключен в коробку высотой 1U и половинной ширины, поэтому два приемника могут быть установлены в 1U) . Для больших сложных многоканальных радиомикрофонных систем, используемых в студиях телевещания и постановках музыкальных театров, доступны модульные приемные системы с несколькими (обычно шестью или восемью) приемниками с истинным разнесением, вставленными в монтируемый в стойку корпус мейнфрейма. Несколько мэйнфреймов могут использоваться вместе в стойке для обеспечения необходимого количества приемников. В некоторых постановках музыкальных театров нет ничего необычного в системах с сорока или более радиомикрофонами.

Приемники, специально предназначенные для использования с видеокамерами, часто устанавливаются в виде поясного рюкзака, как правило, с креплением на «горячий башмак», которое устанавливается на «горячий башмак» видеокамеры. Небольшие приемники с истинным разнесением, которые устанавливаются в специальный корпус на многих профессиональных видеокамерах стандарта вещания, производятся такими производителями, как Sennheiser, Lectrosonics и Sony . Для менее требовательных или более бюджетных видеоприложений распространены небольшие приемники без разнесения. При использовании на относительно коротких рабочих расстояниях от передатчика такая компоновка дает адекватные и надежные характеристики.

Полоса пропускания и спектр [ править ]

Почти все системы беспроводных микрофонов используют широкополосную FM- модуляцию, требующую примерно 200 кГц полосы пропускания. Из-за требований относительно большой полосы пропускания использование беспроводного микрофона эффективно ограничивается диапазоном VHF и выше.

Многие старые системы беспроводных микрофонов работают в УКВ-диапазоне электромагнитного спектра. Системы, работающие в этом диапазоне, часто управляются кварцевым резонатором и поэтому работают на одной частоте. Однако при правильном выборе этой частоты система сможет без проблем работать годами.

Однако большинство современных беспроводных микрофонов работают в телевизионном диапазоне УВЧ . В США этот диапазон простирается от 470 МГц до 614 МГц. В 2010 году Федеральная комиссия по связи выпустила новые правила эксплуатации устройств ТВ-диапазона . В других странах есть аналогичные ограничения диапазона; например, диапазон UHF TV в Великобритании в настоящее время (январь 2014 г.) простирается с 470 МГц до 790 МГц. ^[15] Как правило, беспроводные микрофоны работают на неиспользуемых телеканалах (« белых пространствах »), с местом для одного-двух микрофонов на мегагерц доступного спектра. (" Wo Mic ")

Интермодуляция (IM) является серьезной проблемой при работе нескольких систем в одном месте. IM возникает, когда два или более радиочастотных сигнала смешиваются в нелинейной цепи, такой как генератор или смеситель. Когда это происходит, могут возникнуть предсказуемые комбинации этих частот. Например, могут встречаться комбинации 2A-B, 2B-A и A + BC, где A, B и C - рабочие частоты. Если одна из этих комбинаций близка к рабочей частоте другой системы (или одной из исходных частот A, B или C), то на этом канале возникнут помехи. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы вручную рассчитать все возможные продукты или использовать компьютерную программу, которая выполняет этот расчет автоматически.

Цифровая гибридная беспроводная связь [ править ]

Цифровые гибридные системы используют аналоговую схему передачи FM в сочетании с цифровой обработкой сигналов (DSP) для улучшения звука системы. Использование DSP позволяет использовать цифровые методы, невозможные в аналоговой области, такие как алгоритмы прогнозирования, тем самым достигая более плоской частотной характеристики в звуковом спектре, а также дополнительно уменьшая шум и другие нежелательные артефакты по сравнению с чисто аналоговыми системами.

Другой подход - использовать DSP для имитации аналоговых схем компандирования, чтобы поддерживать совместимость между старыми аналоговыми системами и новыми системами. Использование только DSP в приемнике может улучшить общие звуковые характеристики без ущерба для повышенного энергопотребления и, как следствие, сокращения срока службы батареи, которое происходит за счет включения DSP в передатчик с батарейным питанием.

Цифровой [ править ]

Существует ряд чисто цифровых систем беспроводных микрофонов, и существует множество возможных схем цифровой модуляции.

Цифровые системы Sennheiser, Sony, Shure, Zaxcom, AKG и MIPRO используют те же частоты УВЧ, что и аналоговые FM-системы для передачи цифрового сигнала с фиксированной скоростью передачи данных. Эти системы кодируют радиочастотную несущую с помощью одного или, в некоторых случаях, двух каналов цифрового звука. Только система Sennheiser Digital 9000, представленная в 2013 году, в настоящее время способна передавать несжатый цифровой звук с полной полосой пропускания в тех же УВЧ-каналах с полосой пропускания 200 кГц, которые использовались аналоговыми FM-системами. ^[16] Преимущества, предлагаемые чисто цифровыми системами, включают низкий уровень шума, низкие искажения, возможность шифрования и повышенную надежность передачи.

Чисто цифровые системы принимают различные формы. Некоторые системы используют расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты.технология, аналогичная той, что используется в беспроводных телефонах и радиоуправляемых моделях. Поскольку для этого может потребоваться более широкая полоса пропускания, чем для широкополосного FM-сигнала, эти микрофоны обычно работают в нелицензированных диапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц или 6 ГГц. Отсутствие каких-либо требований к лицензии в этих полосах частот является дополнительным преимуществом для многих пользователей, независимо от используемой технологии. Диапазон 900 МГц недоступен за пределами США и Канады, так как он используется сетями сотовой мобильной связи GSM в большинстве других частей мира. Полоса частот 2,4 ГГц становится все более перегруженной различными системами, включая WiFi (также называемый беспроводной локальной сетью, беспроводными сетями, 802.11b / g / n), Bluetooth и «утечки» из микроволновых печей. Диапазон 6 ГГц имеет проблемы с дальностью действия (требуется прямая видимость) из-за чрезвычайно коротких длин волн несущей передачи.Серия Alteros GTX - это локальная беспроводная микрофонная сеть, которая решает проблему прямой видимости за счет использования до 64 приемопередатчиков в рабочей зоне. Это также единственная система, использующая импульсную РЧ технологию Ultra WideBand, которая не генерирует продукты интермодуляции, общие с модулированными несущими FM, QAM и GFSK, используемыми в большинстве других систем.

Цифровые радиомикрофоны по своей природе труднее перехватить обычному " сканеру " слушателя, потому что обычные "сканирующие приемники" обычно способны демодулировать только традиционные схемы аналоговой модуляции, такие как FM и AM. Тем не менее, некоторые системы цифровых беспроводных микрофонов дополнительно предлагают технологию шифрования в попытке предотвратить более серьезное «подслушивание», которое может быть проблемой для корпоративных пользователей и тех, кто использует радиомикрофоны в ситуациях, требующих повышенной безопасности.

Производители, которые в настоящее время предлагают цифровые системы беспроводных микрофонов, включают AKG-Acoustics, Alteros, Audio-Technica, Lectrosonics, Line 6, MIPRO, Shure , Sony, Sennheiser и Zaxcom. Все используют разные схемы цифровой модуляции друг от друга.

Лицензирование [ править ]

Соединенное Королевство [ править ]

В Великобритании для использования систем беспроводных микрофонов требуется лицензия Закона о беспроводной телеграфии, за исключением свободных от лицензии диапазонов 173,8–175,0 МГц и 863–865 МГц. В 2013 году регуляторный орган Великобритании Ofcom провел аукцион, на котором был продан диапазон УВЧ от 790 МГц до 862 МГц для использования в услугах мобильной широкополосной связи. ^{[17] [18] [19] [20]}

Соединенные Штаты [ править ]

Лицензии необходимы для использования беспроводных микрофонов на свободных телеканалах в США, поскольку они являются частью вспомогательной службы вещания (BAS). Лицензии доступны только вещательным компаниям, кабельным сетям, теле- и кинопродюсерам.

В настоящее время некоторые производители беспроводных микрофонов продают беспроводные микрофоны для использования в Соединенных Штатах, которые работают в диапазоне 944–952 МГц, зарезервированном для связи между студией и передатчиком . Начиная с 2017 года объем спектра ТВ-диапазона, доступного для использования беспроводных микрофонов, уменьшается в результате стимулирующего аукциона, который был завершен 13 апреля 2017 года.

Австралия [ править ]

В Австралии использование беспроводных микрофонов мощностью до 100 мВт EIRP в диапазоне от 520 МГц до 694 МГц осуществляется на неиспользуемых телевизионных каналах и покрывается лицензией класса, что позволяет любому пользователю управлять устройствами без получения индивидуальной лицензии.

Другие страны [ править ]

Во многих других странах для использования беспроводного микрофона требуется лицензия. Некоторые правительства рассматривают все радиочастоты как военное имущество, и использование нелицензированных радиопередатчиков, даже беспроводных микрофонов, может быть сурово наказано.

Для получения дополнительной информации о лицензировании в европейских странах обратитесь в Европейское радиоуправление (ERO), базирующееся в Дании. ^[21]

Устройства белого пространства (США) [ править ]

В США есть шаг, позволяющий использовать личные нелицензированные широкополосные цифровые устройства, использующие телевизионный спектр УВЧ. Эти устройства « белого пространства » (WSD) должны будут иметь GPS и доступ к базе данных о местоположении, чтобы не мешать другим пользователям диапазона. Первоначальные испытания, проведенные FCC, показали, что в некоторых случаях прототипы этих устройств не могли правильно идентифицировать частоты, которые использовались, и поэтому могли случайно передавать данные поверх этих пользователей. Радиовещательные компании, кинотеатры и производители беспроводных микрофонов были категорически против этих типов устройств якобы по этой причине.

Более поздние испытания, проведенные FCC, показали, что устройства можно безопасно использовать. ^[22] Это не уменьшило оппозицию вещателей, которые также могли быть обеспокоены возможностью конкуренции за доставку развлечений со стороны высокоскоростного мобильного доступа в Интернет, предоставляемого в белых пространствах.

23 сентября 2010 года FCC выпустила меморандум-заключение и приказ, в котором определены окончательные правила использования белого пространства для нелицензированных беспроводных устройств. ^[23] Окончательные правила принимают предложение Коалиции белых пространств ^[24] об очень строгих правилах излучения, которые предотвращают прямое использование IEEE 802.11 (Wi-Fi) в одном канале, что фактически делает новый спектр непригодным для технологий Wi-Fi. . ^{[ необходима цитата ]}

Cognitive Access (Великобритания) [ править ]

Устройства, аналогичные классу устройств, известных в США как White Space Devices (WSD), исследуются в Великобритании и, вероятно, во многих других странах. В то время как за ситуацией WSD в США пристально следят заинтересованные стороны в Великобритании и других странах, в начале 2009 года Ofcom начал исследование и общественные консультации по когнитивному доступу к перемежающемуся диапазону УВЧ. ^[25] Результаты этой консультации и связанных с ней мероприятий WSD в США могут иметь далеко идущие последствия для пользователей радиомикрофонов UHF в Великобритании и во всем мире.

См. Также [ править ]

• Оператор стрелы (СМИ)
• Электронное полевое производство (EFP)
• Электронный сбор новостей (ENG)
• Кинопроизводство
• FM-передатчик (персональное устройство)
• Профессиональная видеокамера
• Студия записи
• Телевидение

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Обсуждение переназначения частот 69 канала в Великобритании
• Профессиональный USB-микрофон с динамиком для конференций | Хуазе