录音技术讲座（四）话筒的选择与应用

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话筒也叫传声器，体积很小，在一般的系统中，占据的投资比例也较小。尤其在我们电视行业，决大多数的人都认为，图像是占主导地位的，声音可有可无，所以通常不被人们重视。从而，使话筒的利用率大打折扣。近些年来，电视纪录片得到了人们的青睐。因此，电视同期声的采录越来越受到电视工作者的重视。
提起同期声的采录，话筒是音响系统中第一传递者，它的作用类似摄像机的镜头，是将声音信号转换成电信号的唯一设备。话筒性能的好坏及应用的如何，将直接影响声音的录制效果。因此，对话筒的构造原理、性能以及使用方法要有个基本了解。
一、话筒的分类
话筒的分类有许多形式，按能量的来源可以分为：有源式和无源式；按指向性分可以分为：全方向、8字形、心形、超指向等；按声场作用力可以分为：压力式、压差式、复合式；按内部结构可以分为：动圈式、铝带式、电容式；按传输方式可分为：有线话筒和无线话筒等等。
1-1  按能量来源分
⑴无源话筒是不需要供电就可以工作的一种传声器，它包括电磁式和电压式。也可以包括用直流磁化的电容式（驻极体话筒，因为它的电压虽高，但极化电流却极小，仅仅是提供势能而已。
⑵有源话筒所需要的电能，是由电池或整流器供给的，话筒中的换能器件，只是使这种电能受声波振动调制，并于声振动同步输出信号而已。如炭粒话筒和电容话筒就属于这一类。
1-2  按指向性（使用功能）划分
⑴无指向性话筒，犹如一只动作很快的压力计，振膜对作用在它上面的所有声压，产生同样的反映，而不管声波是从哪个方向来的，压强式话筒就是无方向性，也可以说是球形指向性。如图1所示。

                                 
图1  两种最基本的话筒指向性

⑵压差式话筒就是8字形指向特性，压差式换能器的振膜后面不密封，振膜的振动取决于前面和后面的瞬间声压差。很明显，从前面和后面入射的声波接收能力最强，也就是灵敏度最高；从侧面入射的声波，到达振膜的强度相等，换能器没有输出，灵敏度为零。见图1。
⑶心形话筒指向性，是一种单方向指向特性，它是压强和压差换能器的有机组合。也就是说，把一个8字形和一个无方向形迭加起来，就会得到心形指向性。
⑷超指向话筒最突出的特点是，在心形的基础上，利用干涉原理形成具有比超心形更尖锐的指向性。当把超指向话筒对准声源时，声波从前方进入，激励传声器。由侧面传来的声音，则由于传输距离的差异，在干涉管内因相位不同而相互抵消，形成了超指向传声器特有的狭窄接收角。

                                
图 2  ECM-23F话筒的心型指向图

                                 
图 3  C-74话筒的指向特性图

1-3  按声场作用划分
超指向话筒最突出的特点是，在心形的基础上，利用干涉原理形成具有比超心形更尖锐的指向性。当把超指向话筒对准声源时，声波从前方进入，激励传声器。由侧面传来的声音，则由于传输距离的差异，在干涉管内因相位不同而相互抵消，形成了超指向传声器特有的狭窄接收角。
⑵压差式话筒，它的膜片两面都接触声波。由于声波到达膜片后面需要更多的时间，所以，此类换能器就是利用了任何瞬间膜片都存在于声波的压力差之间。
⑶复合式话筒，改变压力和压差比例，就能制作出具有方向可变特性的换能器。即前面提到的心形话筒（图2）就是压力式和压差式话筒的组合。
1-4  按内部结构
⑴动圈传声器是由一个轻质振膜背面的线圈，在一块磁铁两极之间的狭窄环形缺口之间构成的。当声音到达振膜时，使振膜带动线圈在磁铁缝隙中上下运动切割磁力线，从而在线圈两端就有微弱声频电流产生。
电动式话筒，是一种最常用的一种话筒，其中有频带窄的、价格便宜的普及产品，也有供广播电台、电视台等专业使用的宽频带高级产品。不论从结构上还是从性能上来说，都很少受使用时间的影响，能保持长期稳定。其次，电动式话筒不易产生噪声，应用的场格比较广泛。另一个优点是，不管声压有多大，声压所引起的振膜位移畸变却很小。因此，拾取强音时几乎没有失真。
⑵电容式话筒由极头、预放器和电源三部分组成，其中最主要的是极头。极头是由振膜和极板组成，使之成为一个最简单的电容器。当把话筒放在声场中时，声波使振膜振动，两极的距离随着声波而变化，从而改变电容量，变化电荷的通过负载电阻时，在电阻上产生一个与声压变化相对应的交流电压，这个交流电压就是电容式话筒的信号输出电压。

                           
图 4  电容话筒的极头、预放和幻相供电

当声压一定时，输出电压与加给电极的直流电压成正比，与电极间隙成反比。若增加电容式话筒的输出，这就要求电极的间隙要小、极板电压要高。保持小而稳定的间隙和良好的绝缘，就需要周到细致的设计和高超的加工技术。另外，所用极化电压约为60～200V，作为便携式话筒使用时，当然要用电池供电，可是上百伏的小电池是没有的，所以一般使用9 V的迭层电池，以直流—直流变换电路将电压升高后使用。
电容式话筒的实际电容值为20～50pF左右，换算成电阻值的话，1000Hz时为着8～3MΩ，阻抗这样高的话筒是无法使用的。因此，采用场效应管构成阻抗变换电路，把阻抗降为一般所用的600Ω左右，以取得平坦的频率特性和稳定的灵敏度。为了进一步提高电容话筒的指标，现在我们常用的电容话筒阻抗，很多都加工成250Ω。如SONY的C-74、JVC的M-510等。

                             
图 5  电容话筒M-510构成

⑶驻极体话筒又称自极化电容话筒或预极化电容话筒。所谓驻极体，就是这种话筒所使用的振膜和底极材料中，存在着永久性电荷，可省去一般电容许筒的极化电源，所以明显地减小了它的体积和重量，并降低了造价。同时，它的频率特性很好，信噪比也比较高。
⑷带式话筒，又叫速度式话筒。它类似于电动式话筒，是用一条金属带子代替振膜。带子悬在非常强的磁极之间，在声场中，带子受声场的作用而往复运动，切割磁力线，随之在两端产生信号电压。这种话筒的阻抗很低，需要优质的变压器提高它的阻抗。带式话筒多为压差式、双指向型。因为它的频率响应特别好，低音丰富，故多用于录音乐。
由于这种话筒的体积比较大，又很娇嫩，一般录音时很少使用。
1-5   按传输方式划分，可分为有线和无线两种。
⑴有线话筒就是话筒与后续设备之间的信号传输，是用音频电缆进行连接的。为了保证信号质量，话筒线的长度以满足场地需要为原则，平衡传输状态下最长一般不超过50M。不平衡传输状，更要缩短话筒的使用距离。
⑵无线话筒就是在话筒与后续音频设备之间，不是用话筒线连接，而是在话筒壳内装有发射机。声音信号通过超高频载波发送出去，然后再由接收机接收，解调并还原出声音信号。
无线话筒的最大特点是，没有话筒线的束缚，很适用于移动声源。如舞台扩声或同期声录音等。话筒带在演员身上，不论怎样走动，都可以清晰地收到声音，而且混响较少。这种话筒的缺点是，容易受外界无线电信号的干扰，或干扰其它音响设备。因此，无线话筒的发射频率应使用特高频段，随之而来的是发射与接收相对位置改变时，往往会出现信号跌落现象，使音质变坏，甚至无法进行接收。这一缺点必须引起使用者的特别注意。