传感器家族的一员-话筒的小知识

且听风啸

话筒和扬声器分别是声音进出电子器件和录音设备的入口和出口。
    话筒(Microphone）是传感器(Ttansducer)家族的一员。只要功能为将能量从一种形式转换成另一种形式。话筒的作用是将由声音产生的空气波动和压力转换成适合电子器件使用的波动电平信号。与之相反，扬声器（音箱）的作用是将波动的电平信号变回到空气波动和压力，这就是我们所听到的声音。
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; c) ^. k( f) [1 J* l5 I% t/ n8 N9 z话筒将空气运动能转变成电能

' E( p2 u: J' y* _    要使话筒不影响录音质量，那么它必须适应具有很宽动态范围的声音。例如，当鼓槌敲击响弦鼓时，敲击前和敲击瞬间的音量相差非常大，而话筒必须能应付这种响度对比惊人的情况。即使是人的嗓音也能产生范围很宽的声电平。用于录制音乐的话筒必须能同样准确地将低声耳语和高声喊叫转换成电信号，然后经过调音台录进电脑中。
$ r3 H* `* _7 [* i   话筒都可归为两大类：动态(dynamic)话筒和电容(Condenser)话筒。动态话筒上有一个由某种织物制作的振膜，振膜能随声波产生振动。振膜与—个外绕多圈导线的音圈相连。音圈在话筒内部磁铁产生的磁场中运动，切割磁力线而产生与振膜振动相对应的电流。这个电流就代表了声音信号。
动态
动态话筒的截面结构
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　　尽管有许多不同种类的动态话筒(其中最常见的带式话筒是用一条薄金属带来代替振膜和线圈），但是由于“动圈”式的动态话筒使用非常普遍，以至于“动圈”和“动态”几乎成了同义词。在以下部分，我们所说的动态话筒都指动圈话筒。动态话筒使用简单，性能可靠，频率响应非常宽而且平稳，因此在现场演出和录音棚中都经常使用它。
    然而，并不是所有的动态话筒都具有同样优良的性能。话筒质量的好坏受制造厂家的水平和实力等因素的影响。电容话筒将声波转换成电信号的方式与动态话筒不一样。电容话筒有两块彼此靠近但不接触的极板。极板与电池或其他电源相连接，并充有电荷。其中的一个极板设计成能随声压不同而移动，而另一个则固定不动。当一个极板随着起伏的声压相对于另一个极板产生前后运动时，2个极板之间就产生与声压大小变化相一致的电压，由此产生用于输入调音台的电信号。
动态话筒的截面结构
1 @  a9 I. `3 }% o4 M$ G电容话筒的截面结构
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　在目前制造的性能最好的话筒中，有些就是电容话筒，但它们贵的出奇，有的标价几千美元。它们不适合家庭录音棚，是不是？当然，市场上有一些电容话筒的变种，对家庭录音室来说是比较实用的。  驻极体话筒就是——种价廉物美的电容话筒。驻极体话筒不需要两块外加极化电压的极板，它使用的电容器在厂家制造时己进行了极化，并能保持永久性电荷。驻极体话筒需要—个放大/阻抗变换器来代替低压电源。      

　　尽管有些电容话筒被认为是理想话筒，但它们非常娇贵，而且并不是在什么情况下都适用。—-般来说，  电容话筒比动态话筒灵敏度高，特别是对于高频信号和瞬变信号(transients，突然产生又很快消失的声音)。尽管电容话筒对瞬变信号响应很好，但它们也会对这些信号过载，因此，电容话筒在对鼓、摇滚吉他和爆炸声进行拾音时并不常用。      
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　　还有—一种新式的话筒，叫做PZM话筒(pressure zone microphone压力区域话筒)，PZM话筒口碑很好，它是…—种使用一块平板的表面作为外部拾音器的电容话筒。话筒记录声波在平板表面建立起来的声压，频响均匀，非常适合于对具有宽频带的乐器和室内‘气氛(room ambience)进行拾音。在钢琴合奏或小型乐队合奏中，用—组PZM话筒可以得到较好的拾音效果。   

　　如果使用一“块更大的平面区域，PZM话筒的低频响应在一定程度上可以得到加强，因此它们经常被贴在墙上、乐谱架上、钢琴盖上或其他平面上。尽管PZM话筒在很多场合都工作的很好，但它们在录制声乐演唱方面并无多大建树。 话筒的响应特性

' q2 l( r1 d9 p( e$ y; a　　话筒拾取声音的方式称为话筒的响应特性(response pattern)。响应特性有两种：一是指向特性(polar response)，它与被拾取声音的物理位置有关(前后或周围)；一是频率响应特性(Frequencyresponse)，它与话筒对不同音高(高音或低音)信号的灵敏度有关。

0 C$ A* e- @3 D/ {　　指向特性      

　　由—了设计不同，各种话筒拾音时灵敏度刁不—样，并不是周围所有的声音都能被话筒接收，距离太远的声音根本接收不到。你平时也许会有这种感觉，你听不到那些从背后产生的声音，而当它们传到你面前时就能听到了。同样，话筒也许会对来自正前方或正后方的声音特别敏感，而在接收来自两个侧面的声音时却不太灵敏。

       话筒的这些指向特性可画成图形。它们看起来很像地图，一般是两维的，尽管有些公司试图给你提供他们生产的话筒的三维指向特性图。这些图形被科学地归类为心形 (Cardioid）、过心形(Hypercardioid)、超心形（Supercardioid)、全向型(Omnidirectional)、双指向形(Bidirectional)和半球形(Hemisphenc)。当你选购话筒时，你通常可以发现他们是根据结构类型(电容或动态)及指向特性(比如心形)来表示的。例如，你可以说：  “我需要一个心形指向的动态话筒。”
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心形话筒的典型指向性
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9 K% f4 z2 N& R0 u　　心形有时也叫做单——指向形；这是由于它对声音的响应图形偏向于正前方，看起来像—颗倒置的心脏(图3-6)。使用这种话筒时，你应将它们直接指向你要拾取的声音所在的位置。心形话筒对于声乐演唱及其他近距离拾音效果很好，因为它们不受其后面声音的影响。因此在扩声和声增强应用中，心形话筒是一个较好的选择。那些对来自后面的声音也敏感的话筒不适用于舞台演出，因为它们会接收来自扬声器的反馈声音而产生自激和其他不利影响。过心形话筒保留了心形话筒的前方偏向性，但它的后方灵敏度增加了。      
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　　过心形图形看起来有点像一个倒放的“雪人”。这种话筒在拾取需要通过后方反射音宋获得的乐器声和室内气氛声时效果很好。        

    超心形图形看起来很像电影《奇爱博士》(Dr.Strangelove)中的最后一个镜头：一朵蘑菇云。这个指向特性使话筒在前方的拾音范围很宽，呈稍微前倾的180。，而后方拾音范围只是窄窄的一束。超心形话筒适合于拾取管号类演奏或仅用一个话筒的合唱。        
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　　全向形话筒几乎对各个方向都同等响应。其指向特性图在二维坐标中是—个圆，在三维坐标中是一个球。这类话筒在有回声的室内大合唱和大合奏中拾音效果很好，让你有身临卡内基音乐厅的感觉。      
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; Z6 g+ t, A! L- [4 z各种话筒指向特性
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( f$ D2 `; H3 {3 F　　PZM话筒，根据其设计结构，几乎对平板一侧整个半球区域内声压的响应特性都一样，因此用半球这个词来描述其指向特性。如果你从三维坐标中来看，其指向特性图形就是一个半球。

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