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麥克風的技術指標
發(fā)布日期:2021-3-8   點擊次數(shù):

當你閱讀麥克風技術指標的時候,重要的是你要知道怎么去理解它們。在大部分的狀況下,技術指標可以通過很多方法來得到。


麥克風的技術指標可以證明它的電聲特性,卻不能表示話筒的音質。舉個例子,一個頻率響應曲線可以如實的展現(xiàn)麥克風將如何錄制正弦曲線頻率。但是無論如何詳細的,徹底的清晰的技術參數(shù)都不能展現(xiàn)實際的音質。


dB

多數(shù)的麥克風技術指標里最基礎的就是dB 的單位。分貝是一個相對數(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,而且相對于聲壓數(shù)據的巨大的變化。

分貝是以一個特定的聲壓為參考的相對數(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。請注意,0 分貝并不代表沒有一點聲音,這只是根據大多數(shù)人的耳朵對于聲音的察覺度而規(guī)定的一個數(shù)值。


頻率響應

頻率響應曲線闡述了麥克風將聲音的能量轉化為電信號的能力,并且不管信號是保真的的還是錄入的時候被渲染的。注意不要誤把頻率范圍認為是頻率響應。麥克風的頻率范圍,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

頻率范圍:

拾音軸向內:20Hz - 20kHz ±2dB

頻響曲線:


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多樣的錄放頻率響應曲線

許多專業(yè)設備的制造廠商總是提供多種頻率響應曲線,這對于了解麥克風在不同的聲場和不同的方向產生反應是很有必要的。


拾音軸內響應

拾音軸內響應指的是話筒對來自振膜正面 (0°)聲音的響應。這項指標會因為拾音距離的不同而變化,例如單指向話筒的近講效應就是一個例子。


擴散聲場頻響

擴散聲場頻響曲線闡述了麥克風在高混響聲場的反應,在這個音響環(huán)境里的聲音沒有準確的方向。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,并且每個地方聲壓級都是一樣的。如果在這種情形選擇全指向話筒會非常有趣,因為它們可以拾取聲場所有的低頻頻段,擴散聲場在頻率響應上會對高頻進行陡降式衰減。


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


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離軸響應

離軸響應可以展現(xiàn)來自話筒不同角度的聲音頻率曲線。當你試驗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,否則就會為拾音引入離軸聲染色。


極性響應

一個極性坐標圖常用于展示中心頻率從不同的角度進入麥克風的情況。坐標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

參考點一般用1KHz 正弦波信號正對話筒振膜來得的圓周來定義。除非特別強調,一般圓周之間按5dB 計算。通過這樣的方法,你可以看出不同中心頻率的指向性,一般中心頻率點是5KHz,10kHz 和20kHz。


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響應曲線必須平滑,對稱,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曲線絕對不能交叉到一起。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。(看最中間的那個圓圈)


等化噪音電平

等化噪音電平(就是話筒的本底噪音),當話筒在錄音的時候,自己也產生一些噪音。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態(tài)范圍也有直接的關系。

有兩個常用的標準:

1. dB(A)計權,它表示人耳對錄音SPL的感知,尤其是對低頻部分不敏感。好的結果通常是在15dB(A)以下。

2. CCIR 468-1 計權,與dB(A)不同,在這個標準下,25-30dB 是一個不錯的指標。

例如:DPA4041-S 全指向電容話筒

等化噪音電平 A 計權: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化為電平的能力。高靈敏度話筒輸出高電平,不需要后級話放進行過多的增益。高靈敏度話筒用于微小聲音拾音的時候非常有用,話筒的高靈敏度讓后級不需要太多增益,從而保證了低噪音。

根據IEC268-4 標準, 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,靈敏度為負數(shù)。一個嚴格的話筒廠商應該提供靈敏度偏差,由于生產的原因,一般這個偏差在2 個dB 以內。

舉例:DPA 3506 4006 立體聲配對話筒

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 峰值會比RMS 值高20 個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%也經常看到),這種小數(shù)點級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)據來自前置放大器,失真度遠遠小于振膜。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因素來計算出一個新的THD。

舉例:4004 高聲壓級全指向電容話筒, 130 V

最大可承受聲壓級:168 dB SPL peak

總諧波失真度:

142 dB SPL peak(<0.5% THD)

148dB SPL peak(<1% THD)


結論

話筒技術指標并不能表示話筒品質的全部,更不能體現(xiàn)主觀音質。盡管不同廠商提供的數(shù)據沒有完全的可比性,但技術指標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。因為小振膜話筒的振膜面積小,這導致振膜表明堅硬,空氣分子沖擊振膜后會產生很多能量。是否可以錄制極高聲壓級信號,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,小而堅硬的振膜靈敏度低。大振膜膜片容易運動,即使是比較低的聲壓級,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硬程度,但也限制了振膜產生嚴重失真前的運動范圍。

話筒前置放大器的電源供應限制了話筒的SPL 承受能力。


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Large Vs Small:Table 4


頻率響應

全指向話筒可以感應聲壓的細微變化,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置,這個小孔用來防止振膜運動時改變周圍的氣壓。排氣孔的面積(例如直徑,長度)起到了聲學低通濾波器的作用。上限頻率由受幾個因素影響,這些都和振膜的尺寸有關。

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

2. 振膜的重量會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。


結論是大振膜話筒的頻率范圍比小振膜窄。下面的這個圖形現(xiàn)實了頻率響應之間的不同。


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Large Vs Small:Table 5


方向性特征

當話筒擺在聲場,話筒本身也會影響聲音。這是由于話筒頭尺寸產生的一種聲學現(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,小振膜話筒高頻指向性弱。


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Large Vs Small:Table 6


動態(tài)范圍

小振膜話筒的動態(tài)范圍通常比大振膜話筒大。


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Large Vs Small:Table 7


結論

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,大振膜話筒的多項技術特性。


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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,讓大家對話筒擺位的概念更加清晰,澄清PA 領域對全指向話筒的偏見。


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,擔心話筒之間的串音!按簟本褪俏覀冊阡浺糁新牭降呐赃叺娜苏f閑話的聲音,為了避免這個問題,很多工程師在不實驗的情況下就選擇了單指向話筒。心型話筒往往是不錯的選擇,但有些時候全指向話筒可以得到更好的聲音,因為全指向話筒有很好的聲場,比較低的手持摩擦聲,風聲,噴口,它的近講效應也比較少。

此外,某些高品質話筒的“串音”聽起來非常自然。我們所擔心的串音,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。這些話筒不僅在拾音軸線區(qū)域音質好,在拾音軸線之外音質也很好。


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,因為全指向話筒拾取來自所有方向的聲音。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,因為它沒有單指向話筒的近講效應,所以我們應該盡可能的將話筒靠近聲源。在一個自然聲場進行錄音,串音是無法完全避免的。少量的串音會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系。


聲反饋前增益

在現(xiàn)場擴聲領域使用全指向話筒需要好設備和有經驗的音響工程師。

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,經常是從低頻的轟鳴聲開始。在舞臺上使用全指向可以帶來一些特殊的好處,讓你有可能去調整整個舞臺的聲反饋前增益。讓演員可以在舞臺上隨處走動,話筒不會突然產生嘯叫。


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,根據頻率的不同會不一樣。另外,心型話筒在拾音角度內具有非常平滑的頻率曲線,但拾音角之外就不是這樣。事實上,一些單指向話筒的拾音角之外的頻率響應不好。這意味著從話筒側面和背面拾取的聲音或多或少存在“聲染色”。

盡管從側面和后面拾取的信號微弱,但還是會讓錄音變得的渾濁,不真實。請確認你用的單指向話筒具有平滑的非拾音軸向頻率響應。


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舉例:DPA 4011/12/21/22/23 的軸內和軸外響應


極性圖

全指向話筒對360 度的方向具有相同的靈敏度,但對高頻信號有明顯的指向性。

振膜越小,全指向性更強。


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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側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

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,當我們選擇心型話筒用在這種場合的時候,會遇到一種損害音質我的近講效應;當話筒靠近聲源,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,不得不用均衡來調整音色的平衡。


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4011 心型電容話筒的近講效應


低頻響應

大多數(shù)全指向話筒具有極好的低頻響應,而且在30 厘米的距離內失真度低于單指向話筒。在聽音測試中,這個特點被描述為“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低頻的損失。


風和噗噗噪音

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headroom 的型號。


結論

通過上面的敘述,我們可以對近距離拾音話筒的選擇做出一個結論,請認真考慮首選全指向話筒。我們強烈建議總是先試試全指向話筒,養(yǎng)成習慣。它聲音自然,可以承受極高的聲壓級,沒有近講效應,對風和噴口都不靈敏。


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進行對比。


靈敏度

大多數(shù)話筒變壓器設計為高壓變低壓,變壓器會降低話筒的靈敏度。因為靈敏度就是輸出信號與聲壓級的比值。


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Tranformer vstranformerless: Table 2


電纜負載能力

當輸出信號經過變壓器,電壓根據變壓器的轉換線圈比率被降低,與此同時信號電流提高。提高的信號電流讓話筒可以驅動更長的電纜。


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Tranformer vstranformerless: Table 3


低頻處理能力

輸出變壓器將產生一些可被聽見的低頻失真,變壓器容易出現(xiàn)低頻信號飽和現(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。如果對音質要求極高,請選擇無變壓器輸出的話筒,今天,話筒線一般都不會超過100 米。話放和AD 轉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動長電纜的優(yōu)勢變小。

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