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麥克風(fēng)的技術(shù)指標(biāo)
發(fā)布日期:2021-3-8   點(diǎn)擊次數(shù):

當(dāng)你閱讀麥克風(fēng)技術(shù)指標(biāo)的時(shí)候,重要的是你要知道怎么去理解它們。在大部分的狀況下,技術(shù)指標(biāo)可以通過很多方法來得到。


麥克風(fēng)的技術(shù)指標(biāo)可以證明它的電聲特性,卻不能表示話筒的音質(zhì)。舉個(gè)例子,一個(gè)頻率響應(yīng)曲線可以如實(shí)的展現(xiàn)麥克風(fēng)將如何錄制正弦曲線頻率。但是無論如何詳細(xì)的,徹底的清晰的技術(shù)參數(shù)都不能展現(xiàn)實(shí)際的音質(zhì)。


dB

多數(shù)的麥克風(fēng)技術(shù)指標(biāo)里最基礎(chǔ)的就是dB 的單位。分貝是一個(gè)相對(duì)數(shù),等同于人耳在聲音的壓力下感到的變化曲線。此外,分貝的變化是很平穩(wěn)的,而且相對(duì)于聲壓數(shù)據(jù)的巨大的變化。

分貝是以一個(gè)特定的聲壓為參考的相對(duì)數(shù)值,通常將20 微帕這人耳剛剛可以察覺的響度為參考,定義為0 分貝。請(qǐng)注意,0 分貝并不代表沒有一點(diǎn)聲音,這只是根據(jù)大多數(shù)人的耳朵對(duì)于聲音的察覺度而規(guī)定的一個(gè)數(shù)值。


頻率響應(yīng)

頻率響應(yīng)曲線闡述了麥克風(fēng)將聲音的能量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的能力,并且不管信號(hào)是保真的的還是錄入的時(shí)候被渲染的。注意不要誤把頻率范圍認(rèn)為是頻率響應(yīng)。麥克風(fēng)的頻率范圍,大多數(shù)情況下告訴你的是話筒錄音的頻段,但可能存在誤差。

舉例:DPA 4006 全指向話筒頻率響應(yīng)

頻率范圍:

拾音軸向內(nèi):20Hz - 20kHz ±2dB

頻響曲線:


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多樣的錄放頻率響應(yīng)曲線

許多專業(yè)設(shè)備的制造廠商總是提供多種頻率響應(yīng)曲線,這對(duì)于了解麥克風(fēng)在不同的聲場和不同的方向產(chǎn)生反應(yīng)是很有必要的。


拾音軸內(nèi)響應(yīng)

拾音軸內(nèi)響應(yīng)指的是話筒對(duì)來自振膜正面 (0°)聲音的響應(yīng)。這項(xiàng)指標(biāo)會(huì)因?yàn)槭耙艟嚯x的不同而變化,例如單指向話筒的近講效應(yīng)就是一個(gè)例子。


擴(kuò)散聲場頻響

擴(kuò)散聲場頻響曲線闡述了麥克風(fēng)在高混響聲場的反應(yīng),在這個(gè)音響環(huán)境里的聲音沒有準(zhǔn)確的方向。聲音的反射來自于墻面,地板,天花板等等,和直接聲一樣大,甚至更大,并且每個(gè)地方聲壓級(jí)都是一樣的。如果在這種情形選擇全指向話筒會(huì)非常有趣,因?yàn)樗鼈兛梢允叭÷晥鏊械牡皖l頻段,擴(kuò)散聲場在頻率響應(yīng)上會(huì)對(duì)高頻進(jìn)行陡降式衰減。


拾音軸向內(nèi)與離軸頻率響應(yīng),用DPA 4011 心型指向話筒在30 厘米處測量


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離軸響應(yīng)

離軸響應(yīng)可以展現(xiàn)來自話筒不同角度的聲音頻率曲線。當(dāng)你試驗(yàn)一支心型話筒的正面與其它角度拾音的差別是很有趣的一件事情。即使離軸響應(yīng)的電平衰減的厲害,但這條曲線是否平直非常重要,否則就會(huì)為拾音引入離軸聲染色。


極性響應(yīng)

一個(gè)極性坐標(biāo)圖常用于展示中心頻率從不同的角度進(jìn)入麥克風(fēng)的情況。坐標(biāo)圖可以展示話筒背面拾音頻率是均勻(或不均勻)。

舉例:4006全指向電容話筒

參考點(diǎn)一般用1KHz 正弦波信號(hào)正對(duì)話筒振膜來得的圓周來定義。除非特別強(qiáng)調(diào),一般圓周之間按5dB 計(jì)算。通過這樣的方法,你可以看出不同中心頻率的指向性,一般中心頻率點(diǎn)是5KHz,10kHz 和20kHz。


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響應(yīng)曲線必須平滑,對(duì)稱,這表示話筒沒有聲染。極端的波峰和凹陷都是話筒指向性不好的象征,不同中心頻率的響應(yīng)曲線絕對(duì)不能交叉到一起。通過極性圖你可以了解到全指向話筒的高頻指向性通常比較強(qiáng)。(看最中間的那個(gè)圓圈)


等化噪音電平

等化噪音電平(就是話筒的本底噪音),當(dāng)話筒在錄音的時(shí)候,自己也產(chǎn)生一些噪音。話筒本底噪音低是很重要的,這意味著聲源聲壓小的時(shí)候聲音不至于被話筒本身的噪音淹沒。本底噪音與話筒的動(dòng)態(tài)范圍也有直接的關(guān)系。

有兩個(gè)常用的標(biāo)準(zhǔn):

1. dB(A)計(jì)權(quán),它表示人耳對(duì)錄音SPL的感知,尤其是對(duì)低頻部分不敏感。好的結(jié)果通常是在15dB(A)以下。

2. CCIR 468-1 計(jì)權(quán),與dB(A)不同,在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下,25-30dB 是一個(gè)不錯(cuò)的指標(biāo)。

例如:DPA4041-S 全指向電容話筒

等化噪音電平 A 計(jì)權(quán):最大值 7 dB(A) re. 20 μPa

等化噪音電平 CCIR 468-1: 最大 19dB


靈敏度

靈敏度指的是話筒將聲壓轉(zhuǎn)化為電平的能力。高靈敏度話筒輸出高電平,不需要后級(jí)話放進(jìn)行過多的增益。高靈敏度話筒用于微小聲音拾音的時(shí)候非常有用,話筒的高靈敏度讓后級(jí)不需要太多增益,從而保證了低噪音。

根據(jù)IEC268-4 標(biāo)準(zhǔn), 靈敏度的單位是mV,以每Pascal 聲壓在1 千赫測得。靈敏度的單位是dB,以1V/Pa 為測量條件,靈敏度為負(fù)數(shù)。一個(gè)嚴(yán)格的話筒廠商應(yīng)該提供靈敏度偏差,由于生產(chǎn)的原因,一般這個(gè)偏差在2 個(gè)dB 以內(nèi)。

舉例:DPA 3506 4006 立體聲配對(duì)話筒

靈敏度,nominal, ±2 dB:

10 mV/Pa; -40dB re. 1 V/Pa unloaded (at 250Hz) Max

difference 1 dB


SPL 承受能力

SPL 聲壓級(jí)承受能力是很多錄音中需要考慮的重要因素。一般音樂錄音的SPL 峰值會(huì)比RMS 值高20 個(gè)dB。RMS 顯示的是SPL 平均值,不能顯示SPL峰值。

需要知道的重要事情:

1. SPL 必然伴隨THD 總諧波失真。

2. 關(guān)于話筒最大可承受SPL 定義是:聲壓讓話筒即將削波,輸出方波。


THD 的常見數(shù)值為0.5%(1%也經(jīng)常看到),這種小數(shù)點(diǎn)級(jí)別的失真可以被測量,但聽不出來。要確保THD 指的是由完整的話筒來測試(振膜+前置放大器),很多廠商的數(shù)據(jù)來自前置放大器,失真度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于振膜。圓形振膜的失真度伴隨輸入聲壓以6dB 遞增,所以你可以通過這個(gè)因素來計(jì)算出一個(gè)新的THD。

舉例:4004 高聲壓級(jí)全指向電容話筒, 130 V

最大可承受聲壓級(jí):168 dB SPL peak

總諧波失真度:

142 dB SPL peak(<0.5% THD)

148dB SPL peak(<1% THD)


結(jié)論

話筒技術(shù)指標(biāo)并不能表示話筒品質(zhì)的全部,更不能體現(xiàn)主觀音質(zhì)。盡管不同廠商提供的數(shù)據(jù)沒有完全的可比性,但技術(shù)指標(biāo)還是可以從客觀上幫助我們選擇一支好話筒。


大振膜全指向話筒vs 小振膜全指向話筒


在你選擇大振膜話筒與小振膜話筒之前,一定要了解兩者特性上的不同。話筒特性之間的比較與音箱不一樣。


通過下面的表,你可以直觀的看到大振膜與小振膜話筒之間的不同。


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Large Vs Small:Table 1


本底噪音


大振膜話筒的本底噪音比小振膜低。因?yàn)樾≌衲ぴ捦驳恼衲っ娣e小,這導(dǎo)致振膜表明堅(jiān)硬,空氣分子沖擊振膜后會(huì)產(chǎn)生很多能量。是否可以錄制極高聲壓級(jí)信號(hào),是由振膜的靈敏度和面積決定的。


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Large Vs Small:Table 2


靈敏度

大而順從的振膜具有高靈敏度,反過來,小而堅(jiān)硬的振膜靈敏度低。大振膜膜片容易運(yùn)動(dòng),即使是比較低的聲壓級(jí),也可以輸出高電平。


Large Vs Small:Table 3


SPL 承受能力:

電容話筒SPL承受能力被下面兩個(gè)因素限制:

話筒頭,振膜與背板之間的距離,它們決定了振膜的堅(jiān)硬程度,但也限制了振膜產(chǎn)生嚴(yán)重失真前的運(yùn)動(dòng)范圍。

話筒前置放大器的電源供應(yīng)限制了話筒的SPL 承受能力。


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Large Vs Small:Table 4


頻率響應(yīng)

全指向話筒可以感應(yīng)聲壓的細(xì)微變化,大振膜和小振膜都是如此,大體上,拾取低頻的能力與其他頻率一樣。它的下限頻率由小排氣孔來設(shè)置,這個(gè)小孔用來防止振膜運(yùn)動(dòng)時(shí)改變周圍的氣壓。排氣孔的面積(例如直徑,長度)起到了聲學(xué)低通濾波器的作用。上限頻率由受幾個(gè)因素影響,這些都和振膜的尺寸有關(guān)。

1. 大振膜傾向于衰減。這一點(diǎn)和揚(yáng)聲器技術(shù)相似,這與揚(yáng)聲器廠商用不同尺寸的單元重放不同的頻率是一個(gè)道理。

2. 振膜的重量會(huì)衰減振膜的高頻位移。

3.話筒罩邊緣的衍射將限制極高頻的拾取能力。


結(jié)論是大振膜話筒的頻率范圍比小振膜窄。下面的這個(gè)圖形現(xiàn)實(shí)了頻率響應(yīng)之間的不同。


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Large Vs Small:Table 5


方向性特征

當(dāng)話筒擺在聲場,話筒本身也會(huì)影響聲音。這是由于話筒頭尺寸產(chǎn)生的一種聲學(xué)現(xiàn)象,總的來說,主要反映在高頻。大振膜話筒高頻的指向性強(qiáng),小振膜話筒高頻指向性弱。


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Large Vs Small:Table 6


動(dòng)態(tài)范圍

小振膜話筒的動(dòng)態(tài)范圍通常比大振膜話筒大。


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Large Vs Small:Table 7


結(jié)論

不同的振膜尺寸各有優(yōu)劣,通過下面的表格,我們比較了小振膜,中型振膜,大振膜話筒的多項(xiàng)技術(shù)特性。


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Large Vs Small:Table 8


單指向話筒VS.全指向話筒


這篇文章向大家講述單指向與全指向的不同,讓大家對(duì)話筒擺位的概念更加清晰,澄清PA 領(lǐng)域?qū)θ赶蛟捦驳钠姟?


串音

很多音頻工程師害怕在多話筒拾音的情況下選擇全指向話筒,擔(dān)心話筒之間的串音。“串音”就是我們在錄音中聽到的旁邊的人說閑話的聲音,為了避免這個(gè)問題,很多工程師在不實(shí)驗(yàn)的情況下就選擇了單指向話筒。心型話筒往往是不錯(cuò)的選擇,但有些時(shí)候全指向話筒可以得到更好的聲音,因?yàn)槿赶蛟捦灿泻芎玫穆晥,比較低的手持摩擦聲,風(fēng)聲,噴口,它的近講效應(yīng)也比較少。

此外,某些高品質(zhì)話筒的“串音”聽起來非常自然。我們所擔(dān)心的串音,是讓聲音變壞。如果一只話筒話筒拾取的串音在同一聲場,而且自然,那么會(huì)給錄音增加自然的堂音。DPA 的話筒,無論是單指向還是全指向,在它們的拾音軸線之外都有非常平滑和自然的頻率響應(yīng)。這些話筒不僅在拾音軸線區(qū)域音質(zhì)好,在拾音軸線之外音質(zhì)也很好。


通道隔離度

如果你選擇全指向話筒,通道隔離度將低于單指向話筒,因?yàn)槿赶蛟捦彩叭碜运蟹较虻穆曇。因此,如果通道隔離度是錄音的首選要素,那么全指向話筒所呈現(xiàn)的直接聲和非直接聲的比例非常不合適。

如果選擇全指向話筒,因?yàn)樗鼪]有單指向話筒的近講效應(yīng),所以我們應(yīng)該盡可能的將話筒靠近聲源。在一個(gè)自然聲場進(jìn)行錄音,串音是無法完全避免的。少量的串音會(huì)給樂器錄音帶來漂亮的“空氣”感。

按照常規(guī),如果我們將心型話筒放在離聲源17 厘米的位置,它所拾取的直接聲與非直接聲的比例與全指向話筒10 厘米的位置一樣。


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不同種類的話筒,拾音距離與獲得相等直接聲與反射聲平衡度的關(guān)系。


聲反饋前增益

在現(xiàn)場擴(kuò)聲領(lǐng)域使用全指向話筒需要好設(shè)備和有經(jīng)驗(yàn)的音響工程師。

一般來說,用全指向話筒后,音響系統(tǒng)的聲反饋前增益可能會(huì)減少,不過聲反饋前增益受很多因素的影響。

單指向與全指向的聲反饋特點(diǎn)也不一樣。單指向話筒的嘯叫往往在意想不到的情況下突然出現(xiàn),全指向話筒的嘯叫來得緩慢,經(jīng)常是從低頻的轟鳴聲開始。在舞臺(tái)上使用全指向可以帶來一些特殊的好處,讓你有可能去調(diào)整整個(gè)舞臺(tái)的聲反饋前增益。讓演員可以在舞臺(tái)上隨處走動(dòng),話筒不會(huì)突然產(chǎn)生嘯叫。


離軸聲染色

心型話筒是最常用的單指向話筒,心型指向意味著在話筒正面130 度的范圍屬于它的拾音角。話筒背面有30dB 的聲隔離,根據(jù)頻率的不同會(huì)不一樣。另外,心型話筒在拾音角度內(nèi)具有非常平滑的頻率曲線,但拾音角之外就不是這樣。事實(shí)上,一些單指向話筒的拾音角之外的頻率響應(yīng)不好。這意味著從話筒側(cè)面和背面拾取的聲音或多或少存在“聲染色”。

盡管從側(cè)面和后面拾取的信號(hào)微弱,但還是會(huì)讓錄音變得的渾濁,不真實(shí)。請(qǐng)確認(rèn)你用的單指向話筒具有平滑的非拾音軸向頻率響應(yīng)。


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舉例:DPA 4011/12/21/22/23 的軸內(nèi)和軸外響應(yīng)


極性圖

全指向話筒對(duì)360 度的方向具有相同的靈敏度,但對(duì)高頻信號(hào)有明顯的指向性。

振膜越小,全指向性更強(qiáng)。


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舉例:DPA 4007 全指向電容話筒極性圖


單指向性話筒有幾種,例如心型,超心型,槍型,它們的不同之處在于對(duì)側(cè)面和后面的聲隔離度。


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舉例:DPA 4011 心型指向話筒極性圖


近講效應(yīng)

我們可以通過近距離拾音來增加通道隔離度,這樣做的目的往往是為了防止“串音”。然而,當(dāng)我們選擇心型話筒用在這種場合的時(shí)候,會(huì)遇到一種損害音質(zhì)我的近講效應(yīng);當(dāng)話筒靠近聲源,低頻提升。串音減少了,低頻的轟隆聲增加了。當(dāng)你將單指向話筒靠近樂器,音色的中頻和高頻受到影響,不得不用均衡來調(diào)整音色的平衡。


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4011 心型電容話筒的近講效應(yīng)


低頻響應(yīng)

大多數(shù)全指向話筒具有極好的低頻響應(yīng),而且在30 厘米的距離內(nèi)失真度低于單指向話筒。在聽音測試中,這個(gè)特點(diǎn)被描述為“低頻豐滿,溫暖”。如果換成單指向話筒,可能需要用均衡器來彌補(bǔ)低頻的損失。


風(fēng)和噗噗噪音

氣流,噴口和手持噪音也是使用單指向話筒需要考慮的問題。單指向話筒對(duì)這些噪音敏感度大于全指向話筒,由于振膜的原因,單指向話筒對(duì)這些比較靈敏。


單指向vs. 全指向:


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失真度

失真度也是在全指向與單指向之間做出選擇的因素。單指向的失真度要比全指向明顯,這在大聲壓近距離拾音的時(shí)候非常重要。他們之間的失真度是明顯的,你可以比較一下話筒參數(shù)表中兩者THD 之間的區(qū)別。如果要用單指向話筒,一定要選擇低失真,高h(yuǎn)eadroom 的型號(hào)。


結(jié)論

通過上面的敘述,我們可以對(duì)近距離拾音話筒的選擇做出一個(gè)結(jié)論,請(qǐng)認(rèn)真考慮首選全指向話筒。我們強(qiáng)烈建議總是先試試全指向話筒,養(yǎng)成習(xí)慣。它聲音自然,可以承受極高的聲壓級(jí),沒有近講效應(yīng),對(duì)風(fēng)和噴口都不靈敏。


變壓器輸出VS.無變壓器輸出

電容話筒有變壓器和無變壓器的區(qū)別,請(qǐng)看下面的表格:


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Tranformer vstranformerless: Table 1


我們舉例用的是有名的DPA 4006,含變壓器輸出,用它與不帶變壓器的4006-TL進(jìn)行對(duì)比。


靈敏度

大多數(shù)話筒變壓器設(shè)計(jì)為高壓變低壓,變壓器會(huì)降低話筒的靈敏度。因?yàn)殪`敏度就是輸出信號(hào)與聲壓級(jí)的比值。


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Tranformer vstranformerless: Table 2


電纜負(fù)載能力

當(dāng)輸出信號(hào)經(jīng)過變壓器,電壓根據(jù)變壓器的轉(zhuǎn)換線圈比率被降低,與此同時(shí)信號(hào)電流提高。提高的信號(hào)電流讓話筒可以驅(qū)動(dòng)更長的電纜。


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Tranformer vstranformerless: Table 3


低頻處理能力

輸出變壓器將產(chǎn)生一些可被聽見的低頻失真,變壓器容易出現(xiàn)低頻信號(hào)飽和現(xiàn)象。無變壓器輸出不但頻率范圍變寬,還有一件非常有趣的現(xiàn)象是80 Hz 周圍的頻段變得緊繃。


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Tranformer vstranformerless: Table 4


結(jié)論

輸出變壓器有好處也有壞處。下面的表格列出了一些比較。如果對(duì)音質(zhì)要求極高,請(qǐng)選擇無變壓器輸出的話筒,今天,話筒線一般都不會(huì)超過100 米。話放和AD 轉(zhuǎn)換器一般都放在與話筒很近的地方,這讓含變壓器話筒可以驅(qū)動(dòng)長電纜的優(yōu)勢變小。

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