录音技术 传声器的原理与应用

何为“指向性”？
指向性定义：
在电声设备中，指向性是指话筒的灵敏度或音箱的声压 分布随着声波的入射或发射方向而变化的特征，一般用 指向特性曲线表示。
麦克风的指向性也可以认为是麦克风的收音范围。
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从使用特性角度： 无线传声器、立体声传声器、近讲传声器、高清晰 度传声器、佩带式传声器、颈挂式传声器等
无线
电容话筒和动圈话筒的比较
麦克风音头的比较：
A.动圈麦克风 动圈式麦克风是利用电磁原理，以搭 载于振动膜上的线圈，置于高密度的 磁场间将振动膜感应的声音间接的转 换为电能讯号 。
B.电容麦克风
电容式麦克风是利用导体间的电容原 理，以超薄的金属振动膜将感应的声 音，直接改变导体间的电容及电压而 转换成电能讯号
3）指向特性
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传声器的指向特性，又称传声器的方向性，是表征传声器对不同入射方 向的声信号检拾的灵敏度，也可以说是传声器的灵敏度随声波入射方向 而变化的特性。如单方向性表示只对某一方向来的声波反应灵敏，而对 其他方向来的声波基本无输出。无方向性则表示对各个方向来的相同声 压的声波都有近似相同的输出。指向性是传声器十分重要的电声指标。 亦有用0°～180°间的频率响应之差来表示。0°、180°之间的频率响应相差 越大，说明传声器单指向性越好。
压差式双指向 8字指向
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双指向性（bi-direction）·对于正面入 射的声波和背面入射的声波呈现出相同 的灵敏度，但对侧面入射的声波则呈现 很低的灵敏度 压差式传声器的振膜后面不密闭，因此 振膜的振动取决于前面和后面的瞬时声 压差，即对声压梯度产生响应。很显然， 从前面0°和后面180°入射的声波，都 可以产生很大的声压梯度，所以接收能 力最强，具有较高的灵敏度。从侧面 90°和270°入射的声波，到达振膜前 后两面的强度相等，因而声压梯度为零， 传声器没有输出，灵敏度为零。因此， 压差式传声器具有8字形(或双向)指向 特性
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动圈式传声器具有结构牢固可靠、性能稳定、无需外加直流电压、使用 简便等优点，可广泛应用于家庭和歌舞厅等场所，既适合于人声演唱ห้องสมุดไป่ตู้ 亦适合于大 多数的乐器扩音或录音使用。
2.电容式传声器
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电容式传声器的原理结构如图2--2所示。从原理结构图可以看出，它由 一个薄极板（振膜，从几微米到十几微米）和一个厚极板（底极）等组 成。两极板之.间的距离很近，一般约为20~60um，因此两极板间形成 一个 以空气为介质的电容，其静电容量可达50~200pF。当声波激励薄金属 片时，该薄片产生振动从而改变了两极板之间的距离，使其电容量发生 相应的变化。
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竖线代表振膜 圆圈代表声电转换机构
工作原理图示
声波 MIC 放大器/工作站 还音设备 播放
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国外话筒的概况
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世界上话筒生产技术一流的国家是德国、奥地利、美国，其次是日本。 以德国挪曼公司制造生产的U87电容式话筒有“世界话筒之王”的美称 德国SENNHISER（森海泽尔）公司生产的MD441是录音棚中必不可少 的优秀话筒之一 奥地利AKG公司专为人声和木管、铜管乐拾音的优秀话筒 美国EV分司生产的人声和强声级拾音动圈式话筒是歌舞厅中使用的优秀 手持近讲式动圈话筒日本是驻极体话筒的发明地，铁三角驻极体话筒适 合中音频声音拾取，如中高音的木管、铜器、打击乐器，长笛、双簧管 等。
复合式指向
多种指向图形的组合 将一个无方向图形与一个 8字形图形叠加起来，就 能得到一个心形图形，如图 2―5 所示。这是因为在0° 方向上，无方向图形与 8字形图形相叠加，得到了两倍 的灵敏度；在 180°方向上两者大小相等，方向相反， 结果相互抵消；在90°和270°方向上，因8字形图形灵 敏度为零，因而，叠加的结果是保持无方向图形的灵敏 度，它是0°入射灵敏度的一半。
动圈
电容
电容话筒和动圈话筒的比较
麦克风振膜的比较：
A.动圈麦克风 将音圈直接搭载在振动膜上，再置于 磁场中来产生音频讯号 ，所以灵敏度 低。 B.电容麦克风 振动膜上没有搭载任何东西，振膜直 接振动产生音频信号，灵敏度高。
动圈 振膜 音圈
电容
电容话筒和动圈话筒的比较
动圈麦克风
因为结构和发声原理的因素，使得动圈话筒的性能 要明显低于电容话筒，但是使用方便，不需要幻象 供电。 电容麦克风 电容话筒体积小、重量轻、各项性能指标均高于 动圈话筒，美中不足的是需要为麦克风音头和电 子电路提供48伏的幻象供电。（PHANTOM）
复合式指向
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还有强指向型、超强型、宽角度型等，不同指 向性的传声器是为不同场合使用而设计。 通用的表达式为：a+b×cosθ
4）输出阻抗
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输出阻抗是指从传声器的输出端测得的交流阻抗。 分高阻和低阻 高阻：10kΩ 、20kΩ 、30kΩ 、50kΩ 低阻：50Ω 、100Ω 、150Ω 、200Ω 、250Ω 、600Ω 一般传声器均为低阻:传输距离远 根据国家标准“传声器通用技术条件”中的规定，阻抗优选值为200Ω 、600Ω 、 高阻20kΩ 。 传声器的输出阻抗与负载阻抗，这是就传声器与后面的输入级（调音台）的配 接而言，输入级的阻抗称输入阻抗，也就是传声器的负载阻抗 匹配→跨接（负载阻抗≥5倍输出阻抗）
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将这个电容的变化量取出来变成电信号，这个电信号便对应着声波信号 了。要把电容变化量变成电信号有多种方法，在电容式传声器中通常有 两种：一种是直流极化式；另一种是驻极体式。直流极化式基于电场原 理，通过电场的作用将机械振动变成电信号，这种形式的换能器称为静 电换能器。在专业音响场合中，多使用外加直流极化电压（40~200V） 的高档电容传声器。
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指向性 0º ～180º 间频 率响应之差
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传声器正向灵敏度随频率变化的特性曲线即频率响应曲线。 频响曲线均匀、平滑的曲线非常重要，若在某一频率有一凸起，就 可能在此处引起自激。 良好的频率响应在各个不同频率上其Vour都应在士2dB以内
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动圈式传声器的频率响应在80Hz～13kHz范围内就是比 较好的了。一般在100Hz～10kHz范围是普及型，用于卡 拉OK舞厅、广播、教学等处。 电容式传声器的频率就可以做得较宽，一般为40Hz～ 16kHz，较优秀的产品能做到30Hz一18kHz。 实际的频率响应指标中还有一个允差的概念，即： 80Hz～13kHz，±2.5dB ±2.5dB 即为允差 对不同频段，有不同的允差，中频允差要求小
无线手持话筒
无线头戴话筒
无线领夹话筒
1.动圈式传声器
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传声器的原理结构现举两个具有代表性的传声器做一说明。 动圈式传声器属于无源类传声器，其结构如图2--1所示。球从图中可以 看出，动圈式传声器由永久磁铁、线圈和振膜等部分组成。当振膜受到 声波的压力后，它带动线圈在磁场中作切割磁力线的振动，线圈两端就 会输出一个随声波而变化的声频感应电压。
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使用场合不同，对传声器频响的要求也不同，语言的声 音频率范围比音乐的窄，大型乐队演奏比独唱、独奏等 的宽。传声器频率响应曲线在高频段有“上翘”时，声 音明亮；在低频段有“上翘”时，重放声会有“浑厚” 的感觉。这可以由调音师根据节目内容的特殊需要来补 偿。 此外，有时也用一定频率范围内的灵敏度不均匀度表示， 称为传声器频率特性的不均匀度。
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灵敏度更多的是以灵敏度级，即将灵敏度与基准量相 比取对数表示： LE＝20lgE/E0 dB E0为参考灵敏度， E0＝1V/upa
1）灵敏度
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·动圈话筒的灵敏度在0.1~0.4mV/upa左右； ·电容话筒的灵敏度在1~2mV/upa左右。 ·高灵敏度话筒：每微pa声压可产生5mV左右输出； ·低灵敏度话筒：每微pa声压可产生0.1mV输出； 很多传声器的灵敏度指标用额定输出电平来表示，它是与灵敏度级对应的，以 1KHz为测试条件
国内话筒概况
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北京797厂是我国最大的话筒、扬声器生 产厂家 CD 1-3是优秀的语音话筒 CR 1-3是仿制德国U-87型电容式话筒 CR 1-4型电容式话筒是一种短枪式电容 话筒
传声器的种类
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传声器的种类很多。各式各样的音源有它们自己不同的声音特点传声器 是有不同的分类方法。 可按换能原理结构、指向性、传输方式、用途、使用功能等分类
1. 传声器的分类
传声器可按不同的特点进行分类
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按用途分: 测量用传声器(标准传声 器、探管传声器、高声压传声 器)、通讯用传声器、专业用 (录音或称广播、扩声)传声器、 民用传声器
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按换能原理分：
静电式传声器(电容式和驻极体 式)、 压电式传声器(陶瓷式、晶体式、 高聚合物式)、 电动式传声器(动圈式、 铝带式)、半导体式传声器、电磁式传 声器、碳粒式传声器
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现有的传声器有三大类指向性，即： 全向（无向）→ 圆形 → 1 双向 → 8字形 → cosθ 单向 → 心形 → 1+cosθ
压强式全指向
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全指向性（non-direction） ·对自各个方向的声波呈现出基本相同的 灵敏度 结构特点：压强式传声器的振膜是裸露在 声场中的，振膜后面是密封的，声波无法入 射。具有这种结构的传声器对所有方向的声 波入射都具有相同的灵敏度。
第二节：传声器的技术参数
主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明
本节要点
一、传声器的灵敏度 二、频率响应 三、指向性 四、噪声级和信噪比 五、动态范围 六、输出阻抗 七、瞬态响应
传声器的性能指标
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传声器的性能，可以用一系列客观参数进行描述，主要的 有灵敏度、频率响应、等效噪声级、指向性、动态范围、 最高声压级和输出阻抗等。