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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。