Більшість слухових сприйняттів суб'єктивно. Так, люди мають здатність сприймати звукові коливання в дуже широких діапазонах частот та інтенсивностей. Однак ступінь точності, з якою кожна людина може визначити висоту звуку (частоту звукових коливань) на слух, залежить від гостроти, музичності і тренованості слуху. Крім цього, висота звуку в якійсь мірі залежить від його інтенсивності (при великих рівнях звуку): звуки більшої інтенсивності на слух здаються нижче, ніж слабкі.Крім цього, чутливість людського вуха до різних за частотою звукових коливань неоднакова, і найбільша його чутливість лежить в області частот від 3000 до 5000 Гц.

Інше слухове сприйняття - гучність є суб'єктивною оцінкою сили звуку. Але гучність залежить не тільки від інтенсивності звуку (звукового тиску), але ще і від частоти. Суб'єктивне сприйняття гучності в залежності від сили звуку підпорядковується основним психофізіологічним закону, який встановлює, що гучність звуку зростає не пропорційно інтенсивності звуку, а пропорційно логарифму інтенсивності звуку, у зв'язку з чим інтенсивність звуку виражають у логарифмічних одиницях - децибелах.Крім цього, з-за неоднакової чутливості вуха до різних частотах два звуки однакової інтенсивності, але різної частоти сприймаються на слух з різною гучністю.Залежність слухового сприйняття гучності на різних частотах визначають за кривими рівної гучності.

Нарешті, дуже важлива особливість нормального слуху людини полягає в здатності визначати напрям на джерело звуку. Це властивість слуху отримало назву биноурального (двуушного) ефекту і дозволяє сприймати просторове розміщення джерела звуку.

Настав час відкрити віконце в світ техніки. Зараз нам доведеться познайомитися з прозовими, але необхідними поняттями, називаються термінами і параметрами, без яких не може обійтися жодна галузь науки і техніки. Вони - терміни і параметри - визначають не тільки виріб або пристрій, але і характеризують його роботу, стан або призначення, дозволяють порівнювати між собою однотипні вироби, підкреслюють їх якості, що дуже важливо для досягнення певних результатів.Тому і ми не можемо обійтися без них, бо знання фізичної сутності параметрів допоможе вам у подальшій практичній діяльності з магнітофоном для досягнення записів високої якості.

Жодна звукозаписна і звуковідтворююча апаратура не мислима без акустичних (звукових) перетворювачів. Існують два види акустичних перетворювачів. Один з них, перетворює акустичні коливання в коливання електричного струму, називається мікрофоном, а інший, який, навпаки, перетворює електричні коливання звукової частоти в механічні (звукові), називається гучномовцем. Обидва ці акустичні перетворювачі використовуються в роботі з магнітофоном, і тому ми детально познайомимо вас з ними.

Рис. 8. Динамічний мікрофон (показаний в розрізі) складається з мембрани 1, кільцевого магніту 2, полюсних наконечників 3, що утворюють повітряний зазор 4, в якому рухається звукова котушка 5.

За принципом механоэлектрического перетворення мікрофони підрозділяють на індукційні (електродинамічні), електростатичні (конденсаторні), п'єзоелектричні і ін В побутовій апаратурі магнітного запису звуку майже виключно застосовують електродинамічні котушкові мікрофони. У цьому типі мікрофонів використовують явище індукції у провіднику, що рухається в магнітному полі. Пристрій електродинамічного мікрофона з рухомою котушкою показано на рис. 8. Його основна частина - сферична мембрана - коливається під впливом звукових хвиль.До мембрани жорстко прикріплена котушка з дуже тонкого дроту діаметром всього 0,02 - 0,05 мм. Ця котушка розташована в кільцевому повітряному зазорі дуже сильного постійного магніту. При русі котушки в кільцевому зазорі магніту (а рухи ці передаються котушці мембраною) її перетинають витки магнітні силові лінії поперек напрямку магнітного поля, виникає електрорушійна сила індукції (е. р. с. індукції).Так як електрорушійна сила, що виникає в котушці, невелика і зазвичай не перевищує кількох десятих часток микровольта, мікрофон підключають до апаратури за допомогою спеціального екранованого кабелю, послабляє вплив зовнішніх магнітних полів (наведень).

Як кожне технічно складний виріб має свої параметри, що регламентують його властивості, так і робота мікрофона характеризується рядом параметрів, знання яких допомагає судити про його придатності для конкретної роботи, правильно використовувати та вибирати той чи інший тип мікрофона в залежності від виду чи характеру запису. Однак не всі параметри мікрофона мають для нас з вами практичне значення, і ми познайомимося лише з тими з них, які безпосередньо впливають на роботу магнітофона і від яких залежить якість вироблених вами записів.До числа таких параметрів відносяться: номінальний опір навантаження, чутливість, частотна характеристика та характеристика спрямованості.

Номінальний опір навантаження - це той опір, виміряний в омах (Ом), на яке повинен бути навантажений мікрофон і при якому розраховуються і вимірюються всі його параметри. Для максимальної віддачі (по потужності) номінальний опір навантаження повинно бути одно повного внутрішнього опору микрофопа.

За величиною номінального опору навантаження мікрофони для аматорської звукозапису поділяють на низькоомних та високоомні. Перші призначені для роботи з магнітофонами, електрична схема яких побудована на транзисторах, а другі - для магнітофонів, в підсилювачі яких використані радіолампи. Так як котушка мікрофона має лише невеликий опір (порядку декількох сотень Ом), то до складу високоомного мікрофона включають спеціальний симетричний узгоджувальний трансформатор. Професійні мікрофони бувають тільки низькоомними.

Чутливість показує відношення величини напруги, развиваемого мікрофоном на опорі, рівному поминального опору навантаження, до величини звукового тиску, що впливає на його мембрану. Чутливість вимірюють у милливольтах на паскаль (мВ/Па) або, що аналогічно, ньютон на квадратний метр (мВ х м2/Н).

Найбільша чутливість мікрофона, виміряна при падінні синусоїдальної звукової хвилі за напрямом його акустичної (робочої) осі, називається осьовою чутливістю. Зазвичай мікрофони мають симетричну конструкцію, і тоді вісь симетрії мікрофона збігається з його акустичною віссю.

Чутливість мікрофона з согласующим трансформатором визначають як напруга на навантаженій вторинній обмотці трансформатора до величини звукового тиску.

Для професійних мікрофонів в паспорті вказують стандартний рівень чутливості в децибелах (дБ).

Чутливість усіх мікрофонів визначають на частоті 1000 Гц. Для електродинамічних низькоомних мікрофонів вона коливається від 0,5 до 2 мВ/Па, а в високоомних мікрофонах її роблять рівною 15 - 20 мВ/Па.

Частотна характеристика показує залежність чутливості мікрофону від частоти звукової хвилі, що впливає на його мембрану. Зазвичай частотну характеристику мікрофона зображують графічно у певному (номінальному або робочому) діапазоні звукових частот. При цьому за нерівномірність частотної характеристики приймають відношення максимального значення чутливості до мінімального значення, виражене в децибелах.Іноді в паспортних даних на мікрофон вказують середню чутливість, обчислену як середнє арифметичне із значень осьової чутливості на певних частотах у межах номінального діапазону звукових частот.

Частотна характеристика електродинамічних мікрофонів зазвичай лежить в межах від 50 до 100 10 000 - 15 000 Гц при нерівномірності 8 - 12 дБ. Високоомні мікрофони, призначені для комплектації побутових магнітофонів, іноді мають нерівномірність частотної характеристики до 20 дБ.

Рівномірність частотної характеристики мікрофона досягається за рахунок ретельної розробки всіх елементів його конструкції. Деяке підвищення нерівномірності частотної характеристики у високоомних мікрофонів пояснюється наявністю узгоджувального трансформатора, при малих габаритах якого не завжди вдається зробити його широкосмуговим, тобто однаково рівномірно передає всі частоти робо-чого діапазону частот.

Характеристика спрямованості показує залежність чутливості мікрофона на даній частоті від кута між його акустичною віссю і напрямком на джерело звуку. Характеристику спрямованості або зображують графічно (в полярних координатах), або вказують ставлення фронтальної чутливості до тилової (відношення фронт-тил), виражене в децибелах.

Характеристика спрямованості мікрофона залежить від пристрою його звукоприемной частини. Залежно від цього розрізняють мікрофони тиску та мікрофони градієнта тиску (або швидкості). До перших відносять мікрофони, рухома система яких (мембрана) відкрита для звукових хвиль тільки з одного боку. Такі мікрофони не володіють яскраво вираженою спрямованістю, тобто їх характеристика спрямованості має вигляд, що наближається до кола.Правда, коли розміри мікрофона стають порівняними з довжиною звукової хвилі, характеристика спрямованості із-за дифракції (відхилення від прямолінійного поширення звукових хвиль кілька витягується.

До других відносять мікрофони, рухома система яких відкрита для звукових хвиль, як з фронту, так і з тилу. Тому мікрофони градієнта тиску реагують на різницю звукових тисків, що виникають по обидві сторони рухомої системи, а їх характеристика спрямованості нагадує по зовнішньому вигляді вісімки (косинусоиду).

Гучномовці, як і мікрофони, за принципом перетворення можуть бути електродинамічними, електростатичними, п'єзоелектричними, електромагнітними та ін Найбільше поширення отримали електродинамічні гучномовці прямого випромінювання, що широко застосовуються в різній звуковідтворювальної побутовій апаратурі.

У электродинамическом використання гучномовця хоча і використовується той же принцип електродинамічної індукції у провіднику, що знаходиться в магнітному полі, що і в мікрофоні, але принцип його роботи протилежний мікрофону і полягає в наступному. Якщо в магнітному полі помістити провідник і пропустити через нього електричний струм, то на провідник буде діяти сила, яка прагне виштовхнути його з зони дії магнітного поля у напрямку, перпендикулярному силовим лініям магнітного поля і напрямку струму.Це положення ви вивчали на уроках фізики, а наведений вище механізм роботи відомий вам як «правило лівої руки».

Електродинамічний гучномовець, як і мікрофон, має мембрану, але називається вона дифузором. До дифузора жорстко прикріплена звукова котушка, що знаходиться в магнітному полі. При підведенні до цієї котушці змінного струму звукової частоти вона починає здійснювати аксіальні (осьові) коливання в такт зі звуковою частотою. Ці коливання передаються дифузору, і він збуджує в навколишньому просторі звукові хвилі, що сприймаються нашим вухом як звуки тих частот, які були у складі підведеного до гучномовцю змінного напруги звукової частоти.

Параметри, що характеризують роботу гучномовця, дещо відрізняються від параметрів мікрофона. Для практичної діяльності найбільш важливими є наступні параметри: номінальна потужність, повне електричне опір, частота механічного резонансу рухомої системи, частотна характеристика, середнє стандартне звукове тиск, коефіцієнт гармонійних спотворень і характеристика спрямованості випромінювання. Розберемо по порядку їх фізичну сутність.

За номінальну приймають таку електричну потужність синусоїдального сигналу, подводимую до гучномовцю, при якій коефіцієнт гармонійних спотворень ще не перевищує допустиму технічною документацією величину. Номінальну потужність виражають у вольтамперах (ВА) і обов'язково вказують у супроводжуючому гучномовець документі.

Крім номінальної, іноді наводять і так звану паспортну потужність гучномовця. Вона показує, яку потужність здатний тривалий час витримувати гучномовець при реальному сигналі - (музика, мова) і тому ж коефіцієнт гармонійних спотворень. Паспортна потужність зазвичай буває в 1,3 - 1,5 рази більше номінальної потужності. У радіоаматорський практиці паспортну потужність частіше називають музичної потужністю.

Повне електричне опір показує відношення напруги на звукової котушки гучномовця до протікає через неї струму і визначається в основному активним опором звукової котушки і її індуктивністю. Висловлюють повне електричний опір гучномовця в омах (Ом).

Повний електричний опір гучномовця не постійно і залежить від частоти підводиться до звукової котушки напруги. Однак в області нижніх звукових частот повне електричне опір має яскраво виражений пік, обумовлений частоту механічного резонансу рухомої системи гучномовця. Потім воно досить різко зменшується до величини, що майже дорівнює активному опору звукової котушки, а потім плавно збільшується, досягаючи на верхніх звукових частотах своєї максимальної величини.Це збільшення обумовлене зростанням індуктивного опору звукової котушки.

Повний електричний опір гучномовця відіграє значну роль при розрахунку звуковідтворюючих пристроїв, і від правильного вибору залежить коефіцієнт гармонійних спотворень всього пристрою в цілому. Тому у супроводжуючому гучномовець документі завжди вказують його повне електричне опір на частоті 400 або 1000 Гц. При його відсутності в якості повного можна прийняти його приблизне значення для частоти 1000 Гц, рівне 1,25 активного опору звукової котушки, тобто опору, виміряного омметром, що працюють на постійному струмі.

Частота механічного резонансу рухомої системи показує, з якою найбільш низької звукової частоти гучномовець починає ефективно відтворювати звукові частоти. Однак частота механічного резонансу залежить не тільки від конструкції гучномовця і м'якості підвісу дифузора, але ще і від акустичного (зовнішнього) оформлення гучномовця. Іноді однотипні гучномовці випускаються з різними частотами механічного резонансу. У цьому випадку гучномовець, має більш високу частоту механічного резонансу, краще відтворює і високі звукові частоти.

Частотна характеристика гучномовця показує залежність його звукового тиску від частоти. Її або зображують графічно у логарифмічній системі координат, або вказують межі, в межах яких нерівномірність не перевищує допустимої величини. Для масових типів гучномовців частотну характеристику зазвичай вказують при нерівномірності в 14 дБ.

Частотна характеристика гучномовця, як правило, має досить різкі спади на граничних частотах і різні піки і провали всередині діапазону частот, відтвореного динаміком. Однак різкі піки і провали величиною до 2 дБ або шириною до 1/8 октави при визначенні нерівномірності частотної характеристики зазвичай не враховуються. Це пояснюється тим, що наше вухо на такі зміни не реагує. Між тим кращим визнають той гучномовець, частотна характеристика якого охоплює більший діапазон звукових частот і має менше або менш гострі піки і провали.