麦克风性能指标 麦克风 麦克风-历史,麦克风-性能特点

麦克风,学名为传声器,是将声音信号转换为电信号的能量转换器件,由Microphone翻译而来。也称话筒、微音器。二十世纪,麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换,大量新的麦克风技术逐渐发展起来,这其中包括铝带、动圈等麦克风,以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

麦克风_麦克风 -历史

麦克风的历史可以追溯到19世纪末,贝尔(Alexander Graham Bell)等科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法,以用于改进当时的最新发明――电话。期间他们发明了液体麦克风和碳粒麦克风,这些麦克风效果并不理想,只是勉强能够使用。


麦克风

1949年,威尼伯斯特实验室(森海塞尔的前身)研制出MD4型麦克风,它能够在吵杂环境中有效抑制声音回授,降低背景噪音。这就是世界上第一款抑制反馈的降噪型麦克风。

1961年,德国汉诺威的工业博览会上,森海塞尔推出了MK102型和MK103型麦克风。这两款麦克风诠释了一个全新的麦克风制造理念――RF射频电容式,即采用小而薄的振动膜,具有体积小,重量轻的特点,同时能够保证出色的音质。另外,这种麦克风对电磁干扰非常敏感。它们对气候的影响具有很强的抗干扰性能,非常适用于一些全新的领域,例如,探险队使用,日夜在室外操作,面对温差极大的、气候恶劣的户外条件,该麦克风仍然表现出众。
森海塞尔专门为音乐家设计制造的第一款麦克风曾在1967年的消费者电子产品博览会上展出。黑色与金色相间的MD409型是典型的立式麦克风,它的平面设计形状堪称森海塞尔的经典之作,而和它类似的MD415主要是一款手持式麦克风。它是最坚固的话音麦克风之一,其重低音外壳全部是纯手工制造,然后镀金。这两款超心型麦克风很快便成了音乐家们的理想选择。他们对MD421的钟爱与日俱增。后来森海塞尔又推出了黑金相间的MD421豪华版,其产品手册中称它为“闪耀的金光”。
1978年森海塞尔又推出心型动圈式MD431舞台麦克风,人送绰号“潜能”,它绝对拥有成为表演巨星的潜质。为了自然地再现乐器的曼妙声音和独奏的特殊音质,工程人员进行了大量的测量和改进工作来创造更加适合的频率响应。这只坚固的麦克风声音干脆、毫不含糊,对操作噪声也有很强的抑制性。冲击声过滤器可以确保舞台上的低频噪声不会影响声音的完美再现。
随后推出的超心型MD429“音棚之声”则是专门为演播厅设计开发的产品。它的近讲效果与指向性麦克风类似,但这种效果和对噼啪声的敏感度都被降到最低。其另外一个品质特点是:由于采取了更加复杂的弹簧悬吊系统,麦克风的操作噪声也大大减弱。同时推出的还有“具有专业设计的业余麦克风”MD427型动圈式话音麦克风,它同“潜能”在音质特点和外形特征上都很相似。
二十世纪,麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换,大量新的麦克风技术逐渐发展起来,这其中包括铝带、动圈等麦克风,以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

麦克风_麦克风 -性能特点

大多数麦克风都是驻极体电容器麦克风(ECM),这种技术已经有几十年的历史。ECM 的工作原理是利用具有永久电荷隔离的聚合材料振动膜。


麦克风

与ECM的聚合材料振动膜相比,MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,不会受温度、振动、湿度和时间的影响。由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。由于组装前后敏感性变化很小,这甚至可以节省制造过程中的音频调试成本。
MEMS麦克风需要 ASIC提供外部偏置,而ECM则不需要这种偏置。有效的偏置将使整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数。MEMS芯片的外部偏置还支持设计具有不同敏感性的麦克风。
传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大,并且不能进行SMT操作。SMT回流焊简化了制造流程,可以省略一个制造步骤,而该步骤现在通常以手工方式进行。
IC与驻极体电容器麦克风内信号处理电子元件并无差别,但这是一种已经投入使用的技术。在驻极体中,必须添加IC,而在MEMS麦克风中,只需在IC上添加额外的专用功能即可。与ECM相比,这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比。也就是说,如果电源电压有波动,则会被有效抑制。

麦克风_麦克风 -分类

换能原理


麦克风

电动式(动圈式、铝带式),电容式(直流极化式)、压电式(晶体式、陶瓷式)、以及电磁式、碳粒式、半导体式等。
声场作用力
压强式、压差式、组合式、线列式等。
信号的传输方式
有线、无线。
用途
测量话筒、人声话筒、乐器话筒、录音话筒等。
指向性
心型、锐心型、超心型、双向(8字型)、无指向(全向型)。
此外还有驻极体和最近新兴的硅微传声器、液体传声器和激光传声器。

麦克风_麦克风 -种类

内置麦克风

是指设置在数码摄像机内的麦克风,用作拍摄录音之用。作为视频和音频的记录装置,数码摄像机的麦克风当然

麦克风

不能马虎。对于消费级的数码摄像机来说,很多麦克风都安装在机体里面,这样的好处是能节省空间,真正实现,消费数码摄像机方便的理念,但是这样一来,内置麦克风可能会在录音的同时录下机器的转动声音,这些噪音在后期制作中很容易分辨,却跟难分离和去掉的。要解决这些噪音问题,有以下几个办法:

选择录音功能强大的数码摄像机。在众多数码摄像机中,内置麦克风功能最多的要数松下的机型。松下内置的广域收音麦克风,在用远摄镜拍摄较远的人物时,较近的环境声都盖过了人物的声音,而松下公司给摄录机均加上Zoom Mic功能,可以随镜头变焦,缩窄收音范围,减少杂声,是简单而实用的设备。收音方面亦有Wind Cut功能,可减少因风声过大引起的杂声。

至于佳能、索尼和JVC的数码摄像机,虽然麦克风在收音性能上与松下并无大差异,但是也相对少了不少的特殊功能。以上提及的数码摄像机,都可以另外配置一个变焦麦克风,其功能和松下的内置麦克风一样,外置的麦克风有一点好处,就是可以避免录下机器转动的声音,外置麦上的隔风层,还能减少空气流过的声音。而对于专业的数码摄像机来说,通常使用的都是外置麦克风。

专业麦克风

专业麦克顾名思义是有别于普通民用麦克风。
从种类上来分目前主要有电容麦克风(包括驻极体也叫预极化)、动圈麦克风、铝带麦克风等。
从功能大概组要分三类:
第一,演出用麦克风,主要使用动圈麦克风和电容麦克风(主要根据使用场合和要求不同而选择)。
第二,录音用麦克风,主要使用电容麦克风和铝带话筒,录音用电容话筒不包括驻极体麦克风。
第三,会议用麦克风,主要使用驻极体和少量的动圈麦克。

无线麦克风

市场上销售的麦克风主要分为两大类:一类是动圈式话筒。其主要特点是音质好,不需要电源供给,但价格相对较高。另一类话筒是驻极体话筒。其特点是耐用,灵敏度较高,需要1.5~3V的电源供给,音质比同价位的动圈式话筒要差一些。但其价格相对较低,适合作播音麦克风。

作为家用麦克风,最好选择动圈式,因为其音质比其他种类的要好一些,可以真实地再现人声,且不易在音量大的环境下与音响设备发生自激啸叫,损坏音箱中的高音扬声器。正品货通常包装精美,外观设计也很美观,话筒握在手中应有沉甸甸的感觉,手感舒适,丝网罩上应无毛刺,更不能损坏。话筒线上应有与话筒相一致的商标品牌。

在选出自己比较满意的产品后,可用一台质量优越的进口高保真音响进行试机。试机时,将麦克风插入音响耳机插孔,将音量旋至最小,用随机的CD机或VCD机播放正版音乐带,音量开小一些,打开话筒开关,此时,你会发现麦克风成了一只小的扬声器,你可以用不同的话筒试验,选出音质最好的一种。

最后再检查其工艺,即摇动咪头,不应松动,更不能与话筒脱离。接入功放的话筒插孔后,开关时话筒不应有“咔啦”声,按压开关不应有任何杂音出现。经过以上的精挑细选,麦克风均能通过的话,这样的麦克风无疑是优良的。


专业麦克风

不注意听力保护
长时间使用耳机听大音量的摇滚乐,对听力的损伤相当大。采用紧贴耳道的所谓“防漏音”设计的耳机更是听力的大敌。在随身听的普及过程中,就发生过多起欧洲用户听力受损、控告厂商的事件(他们多喜欢用耳机开大音量长时间听摇滚乐)。头戴式耳机对听力的损伤相对较小,建议音乐爱好者和英语学习者额外选配一款头戴式耳机,轮换使用。

选购有主观倾向
随身音乐有时候是一种生活方式和享受,盲目跟风和不切实际地发烧都不能算是值得效仿的选购理念。耳机自己听起来感觉良好就行。因为并不是所有用户都有专业的耳朵,我们在大多数时候也并不需要专业的耳朵。

耳机
从来就没有完美的耳机,在不同的情况下使用不同的耳机才是最明智的选择。潮热的天气,头戴式耳机带来的音质提升完全会被累赘感抵消。寒冷的冬天,冰凉的耳塞恐怕没人喜欢,就算它再小巧。另外,不同的设备和不同的音乐文件,在不同的耳机下表现也不尽相同。选择两款特质不同的耳机,才是经济而又合理的选择。

新耳机音质好
就像新车需要一段试开时间才能调配出较好的操作性一样,新耳机不经过磨合过程也无法听出最佳的感觉,这个过程俗称“煲”。所以,选购耳机时以新品试听,音质往往让人无法满意。很多大开大合之处,新耳机都无法把握。建议买耳机之前,先去询问周围的熟人朋友,看看他们是否有你中意的产品。试听他们长期使用的耳机之后,再做定夺。如果他们都没有,可以去问问大型音像制品店的职员。只要不是过于高档的产品,一般你都能在那里找到“煲”好的耳机。

电容式麦克风

(Condenser Microphone)
工作原理
电容式麦克风并没有线圈及磁铁,靠着电容两片隔板间距离的改变来产生电压变化。当声波进入麦克风,振动膜产生振动,因为基板是固定的,使得振动膜和基板之间的距离会随着振动而改变,根据电容的特性 (A是隔板面积,d为隔板距离)。当两块隔板距离发生变化时,电容值C会产生改变。此类型麦克风需要额外的电源才能运作,一般常见的电源为电池,或是借由幻象电源(Phantom Power)来供电。电容式麦克风因灵敏度较高,常用于高品质的录音。


电容式麦克风

电容式麦克风有两块金属极板,其中一块表面涂有驻极体薄膜(多数为聚全氟乙丙烯)并将其接地,另一极板接在场效应晶体管的栅极上,栅极与源极之间接有一个二极管,如图2-4所示。当驻极体膜片本身带有电荷,表面电荷地电量为Q,板极间地电容量为C,则在极头上产生地电压U=Q/C,当受到振动或受到气流地摩擦时,由于振动使两极板间的距离改变,即电容C改变,而电量Q不变,就会引起电压的变化,电压变化的大小,反映了外界声压的强弱,这种电压变化频率反映了外界声音的频率,这就是驻极体传声器地工作原理。
电容式麦克风的膜片多采用聚全氟乙丙烯,其湿度性能好,产生的表面电荷多,受湿度影响小。由于这种传声器也是电容式结构,信号内阻很大,为了将声音产生的电压信号引出来并加以放大,其输出端也必须使用场效应晶体管。

优点

原音重现
音响专家以追求『原音重现』为音响的最高境界!从麦克风的基本设计原理分析,不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术,而且结合复杂的电子电路,能直接将声音转换成电能讯号,先天上就具有极优越的特性,所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。

频率响应
振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计,是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成,而且感应的音压,直接转换成音频讯号,所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频,高音可以轻易的达到数十KHz的超音波,展现非常宽广的频率响应特性!
4、具有超高灵敏度的特性:
在振动膜上面因为没有音圈的负载,可以采用极为轻薄的设计,所以不但频率响应极为优越,而且具有绝佳的灵敏度,可以感应极微弱的声波,输出最清晰、细腻及精准的原音!

快速响应
振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外,对声波反应快慢的能力,即所谓「瞬时响应」特性,是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢,决定于整个振动膜的轻重,振动膜越轻,反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜,具有极快速的瞬时响应特性,能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及“箱音”,高音细腻而清脆,是电容式最显著的音色特点。电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。

触摸杂音
使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音,让原音混杂了额外的噪音,对音质影响至巨,尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重,所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨,鹅毛与铜板同样掉到地板上,鹅毛几乎听不到掉落的声音,而铜板就很大声,显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理,电容式麦克风的振动膜比较轻,先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。

耐摔与耐冲击
使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成,掉落地面的撞击力较小,损坏的故障率较低


麦克风

体积小、重量轻
电容式麦克风因采用超薄的振动膜,具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点,所以能设计成超小型麦克风(俗称小蜜蜂及小蚂蚁)广泛的应用

装配在无线麦克风
电容式麦克风具有上述绝佳的特点,成为音响工程专家及演唱高手的最爱,而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK,已经成为当今世界的趋势,无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压,而拥有电容式麦克风的全部优点,成为数字音响时代,专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风。

随着网络的普及,视频聊天和语音聊天逐渐成为我们和朋友沟通、交流的重要手段。不过,当大家谈兴正浓的时候,如果在语音中夹杂着其他的杂音,或者耳机中同时传出自己和对方的说话声,你一定会觉得非常扫兴。这时,千万不要怪你的麦克风,很可能不是它的错。

麦克风性能指标 麦克风 麦克风-历史,麦克风-性能特点

麦克风_麦克风 -定位优化

在嘈杂环境中听懂谈话内容对于听力有损失的人来说是一个很头疼的事(科赫肯,1993&1994).适当的放大在多数场合都


专业麦克风

能带来很大的帮助,可是在需要定位和在人群中辨别出某个人的声音时却存在着缺陷.这个缺陷有时会涉及到助听器麦克风的定位问题.

外耳的声学

为了研究助听器麦克风定位对佩戴者听力的影响,先来看看外耳在听觉过程中所扮演的角色.声波从耳廓,耳道,中耳传到鼓膜时,声音的频谱会发生改变.根据肖(1975)的研究,造成声音从外界传到鼓膜的变化的因素有:耳廓,颅骨和身体对声音的漫射,外耳和内耳形成的共鸣效应等等.因为耳廓,颅骨和身体对来自不同方向声音的漫射,所以引起声音从外界到鼓膜变化的主要因素是声音的入射角度.声音从外界传到鼓膜造成各个方向上的差异,为收听者辨别声音是从前还是从后,从上还是从下提供了重要的信息.然而,不仅仅只有外耳能够帮助收听者定位声源.声音到达两耳的时间差异和强度差异也可以帮助听者判断声源之所在(西曼和托夫曼,1985;狄龙,2001).

麦克风的定位

对于佩戴助听器的人来说,声音是从助听器的麦克风收集来的.很明显麦克风的位置决定了进入声音的范围,就和耳廓收集引导声音的原理一样.这样就可能会产生一些问题,例如定位和信噪比(SRN)等.把助听器的麦克风安放在耳朵后面是有证可查的.格拉芬和普里威斯(1976)讨论了利用外耳来提高信噪比和耳内机如何利用这个声学现象来确定麦克风的位置.另外,他们还猜测这个结果可能会提高语言的可懂度。

西曼和托夫曼(1985)用听力有损失的人和正常人分别佩戴耳背机和耳内机来作对比,证明了麦克风定位的重要性.他们要求试验者在相同的噪音环境下试验3种情况:戴耳背式助听器,戴耳内式助听器,不戴助听器.所有的受试验者都反应佩戴耳背机时的效果最差。听力正常的试验者觉得戴耳内式助听器和不戴助听器是一样的,当然给了他们一点时间来调整和适应助听器。听力有损失的试验者戴上耳内机时可以听得更多的声音,可能是因为习惯于佩戴助听器吧,在没有佩戴助听器的条件下,他们都没有听到声音。

这些结论证实了助听器的麦克风放置在耳朵内(例如外耳内和耳道内)能更有效地让佩戴者定位声音和增加信噪比的猜测。

整个的测试过程中,定制机在麦克风定位方面都比耳背机更有优势,同时人们却很少去留意耳背机的麦克风在不同部位时的差异。就算是这样,在市面上出售的耳背机的麦克风位置还是不尽相同的。巴乔尔和沃兰森(1995)指出助听器有效的方向特性不单是由麦克风的型号或是助听器的类型(例如耳背机或耳内机)来决定的,机壳的形状和大小,使用的导管,入声口和声源的相对位置等也有很大的关系.赫勒(1978)将耳背机的麦克风放置在机壳的4个不同位置,采用从前方传入声音的方法,分别用KEMAR来测量频率响应曲线.他的报告指出频率响应曲线最大的不同之处在于高频.从这些结论可以推论出耳背机麦克风的位置对于定位有影响的说法还是道理的.本次研究的目的是讨论耳背式助听器和耳内式助听器的麦克风不同位置对方向性的影响。

麦克风_麦克风 -指向性

指向性描述麦克风对于来自不同角度声音的灵敏度,规格上常用如上的polar pattern来表示,在每个示意图中,虚线圆形的上方代表麦克风前方,下方则代表麦克风的后方。


麦克风

全指向式

全向式(Omnidirectional)对于来自不同角度的声音,其灵敏度是相同的。常见于需要收录整个环境声音的录音工程;或是声源在移动时,希望能保持良好收音的情况;演讲者在演说时配带的领夹式麦克风也属此类。全向式的缺点在于容易收到四周环境的噪音,而在价格方面相对较为便宜。

单一指向式

常见的单一指向式为心型指向(Cardioid)或超心型指向(Hypercardioid),对于来自麦克风前方的声音有最佳的收音效果,而来自其他方向的声音则会被衰减,常见于手持式麦克风和卡拉OK场合,此类型的极端为枪型指向(Shotgun)。

双指向式

双指向式(Bi-directional或Figure-of-8)可接受来自麦克风前方和后方的声音,实际应用场合不多。

麦克风_麦克风 -灵敏度

指麦克风的开路电压与作用在其膜片上的声压之比。实际上,麦克风在声场必然会引起声场散射,所以灵敏度有两种定义。一种是实际作用于膜片上的声压,称为声压灵敏度,另一种是指麦克风未置入声场的声场声压,称为声场灵敏度,其中声场灵敏度又分为自由场灵敏度和扩散场灵敏度。通常录音用麦克风给出声压灵敏度,测量用麦克风因应用类型给出声压或声场灵敏度。

灵敏度的单位是伏/帕(伏特/帕斯卡,V/Pa),通常使用灵敏度级来表示,参考灵敏度为1V/Pa。

麦克风_麦克风 -频率响应

是指麦克风接受到不同频率声音时,输出信号会随着频率的变化而发生放大或衰减。最理想的频率响应曲线为一条水平线,代表输出信号能直实呈现原始声音的特性,但这种理想情况不容易实现。一般来说,电容式麦克风的频率响应曲线会比动圈式的来得平坦。常见的麦克风频率响应曲线大多为高低频衰减,而中高频略为放大;低频衰减可以减少录音环境周遭低频噪音的干扰。

频率响应曲线图中,横轴为频率,单位为赫兹,大部份情况取对数来表示;纵轴则为灵敏度,单位为分贝。

麦克风_麦克风 -阻抗

在麦克风规格中,都会列出阻抗值(单位为欧姆),根据最大功率传输定理(Maximum Power Transfer Theorem),当负载阻抗和麦克风阻抗批配时,负载的功率将达到最大值。不过在大部份阻抗不批配的情况下,麦克风依然能使用,也因此造成这项规格并未受到太大的重视。一般而言,低于600欧姆为低阻抗;介于600至10,000欧姆为中阻抗;高于10,000欧姆为高阻抗。例如像Shure SM58这支麦克风的阻抗值为300欧姆。

3-pin XLR接头可以产生平衡输出信号,可有效消除外来的噪声干扰。三支针脚会标明1、2、3三个数字;在美规中,1代表接地线,2代表正相(hot)讯号,3代表反相(cold)讯号;欧规中,1代表接地线,2代表反相(cold)讯号,3代表正相(hot)讯号。

麦克风_麦克风 -接头

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