動圈話筒

動圈話筒

動圈話筒(動圈式麥克風)(moving-coil microphone 【工程聲學】動圈式話筒,動圈式傳聲器)是把聲音轉變為電信號的裝置。動圈式話筒是利用電磁感應現象製成的,當聲波使膜片振動時,連線在膜片上的線圈(叫做音圈)隨著一起振動,音圈在磁場裡振動,其中就產生感應電流(電信號),感應電流的大小和方向都變化,變化的振幅和頻率由聲波決定,這個信號電流經擴音器放大後傳給揚聲器,從揚聲器中就發出放大的聲音。

工作原理

當傳聲器接受聲波時,聲波產生的力量作用在振膜上,引起振膜振動,帶動音圈作相應振動,音圈在磁鋼中運動,產生電動勢,聲音信號轉變成電信號。

優點

動圈話筒 動圈話筒

動圈話筒構造相對簡單,因此經濟耐用。它們能承受極高的聲壓,且幾乎不受極端溫度或濕度的影響。

構成特點

構成

動圈式傳聲器主要由線圈、磁鋼、外殼組成。

特點

動圈話筒使用較簡單,無需極化電壓,牢固可靠、性能穩定、價格相對便宜。但它的瞬態回響和高頻特性不及電容式傳聲器。通常動圈話筒噪音低,無需饋送電源,使用簡便,性能穩定可靠。主要特點包括:

1、結構牢固,性能穩定,經久耐用,價格較低;頻率特性良好,50-15000Hz頻率範圍內幅頻特性曲線平坦;

2、指向性好;

3、無需直流工作電壓,使用簡便,噪聲小。

性能區別

聲學性能比較

一般來講(當然也有例外),電容話筒在靈敏度和擴展後的高頻(有時也會是低頻)回響方面要優於動圈話筒。這跟電容話筒需要先將聲音信號轉換成電流的工作原理有關。通常,電容話筒的振膜都非常薄,很容易受到聲壓影響而發生震動,從而引起振膜與振膜艙後背板之間電壓的相應改變。而這種電壓的改變接下來又會經過前置放大器的多倍放大之後,再轉換成聲音信號輸出。

當然,這裡所說的前置放大器,指的是內置在話筒中的放大器,而不是我們通常所說的“前置話放”,即調音台或接口上帶的那種前置放大器。由於電容話筒振膜的面積非常小,因而,其對低頻或高頻聲音信號的回響非常靈敏。事實也的確如此。絕大多數電容話筒都能夠精確捕捉到很多人耳根本聽不到的聲音信號。

實際上,通常我們說的動圈話筒,從嚴格意義上講,應該叫做“動圈式(moving-coil)”動圈話筒,因為這種話筒聲音信號的產生,主要是通過與振膜緊密相連的導線線圈根據聲壓變化在磁場中不斷運動來完成的。由於其中運動部分的體積相對較大,因而,動圈話筒在回響頻率的範圍(主要是高頻部分)、靈敏度以及瞬時回響能力方面都比電容話筒稍遜一籌。

鋁帶式話筒(Ribbon mICrophones)也是動圈話筒的一種。它主要是通過金屬片自身根據聲壓變化而發生的震動,來帶動磁場中電流的變化,從而最終產生聲音信號的。由於金屬片的面積相對振膜和線圈要小,因而,這種鋁帶式話筒對高頻的回響能力要高於動圈式話筒,但是,還是無法和電容話筒相媲美。

解決辦法

動圈話筒 動圈話筒

動圈話筒的靈敏度低於電容話筒,主要是因為它內部沒有相應的電子元件來對聲音信號進行放大和緩衝。因而,它們通常會比動圈話筒要求更多的增益。正是由於這一原因,動圈話筒的音質通常會隨所用前置放大器的不同而發生相應的變化。不過,這在強音源條件下,一般不會引發什麼不良後果,但是,如果音源比較微弱的話,問題可能就會比較嚴重,需要格外注意了。市場需求是產品創新的催化劑。

為了解決這一問題,當前市場上也的確出現了不少直接內置有前置放大器的動圈話筒,比如BLUE推出的Ball moving-coil(動圈式話筒)以及Royer推出的R122 ribbon(鋁帶式話筒)等。

事實證明,它們的確能夠很好地同各種前置放大器相適用。由於每種話筒都有自己的獨特優勢和不足,因而,如果你仔細觀察,就會發現,每種話筒都有自己專門的適用情境。比如,動圈式話筒通常在吉他放大器、銅管、近場鼓聲以及現場人聲等強音源錄音環境下使用;而電容話筒則通常在自然條件下或對高頻回響範圍要求較高的條件下使用,例如鼓聲懸頂錄音、鋼琴、聲學弦樂器、工作室內人聲錄音以及管弦樂隊和合唱錄音等;鋁帶式話筒則在數字錄音,尤其是打擊樂器和銅管的錄音過程中越來越受到關注。

當然,鋁帶式話筒也可以用於吉他放大器、各種聲學樂器以及人聲等多種錄音場合。最後,我想說的是,任何規則都只是參考而已,並不一定要必須遵守。儘管幾乎沒有人推薦我們使用動圈式話筒來對聲學吉他進行錄音或對鼓聲進行懸吊錄音,但是,如果需要,這些都是可以嘗試的,因為規則是死的,而人是活的。實際上,在現實中,我們可以看到很多類似於現場人聲錄音使用電容話筒,而工作室內人聲錄音使用動圈話筒,甚至使用電容話筒來對鼓聲進行近場錄音的現象,而且好像都取得了不錯的效果。這告訴我們,選用話筒的關鍵在於,看它是否能夠達到自己的預期效果,而不是一味遵從那些既定的條條框框。

動圈話筒有一個音圈,音圈固定在振膜上,在音圈的附近設有一個磁性很強的永久性磁鐵,這一結構相當於揚聲器的結構,振膜相當於紙盆。

話筒在工作時,聲波作用於振膜,使振膜產生機械振動,這一振動帶動音圈在磁場中振動,由勵磁電,音圈輸出音頻電信號,是聲音轉換成電信號。

診斷處理

動圈話筒的主要故障是斷線,一是話筒的插頭處斷線,二是話筒引線本身斷線,三是在音圈處斷線。通過萬用表歐姆檔可以發現斷線故障。

斷線故障的處理辦法是重焊斷線,當斷線斷在音圈連線處時,焊接比較困難,有時甚至無法修復。

話筒分類

話筒通常按它轉換能量的方式分類。這裡我們還是按錄音室對話筒最通用的分類法,把話筒分為動圈話筒和電容話筒。

動圈話筒

由磁場中運動的導體產生電信號的話筒。是由振膜帶動線圈振動,從而使在磁場中的線圈感應出電壓。特點:結構牢固,性能穩定,經久耐用,價格較低;頻率特性良好,50-15000Hz頻率範圍內幅頻特性曲線平坦;指向性好;無需直流工作電壓,使用簡便,噪聲小。

電容話筒

這類話筒的振膜就是電容器的一個電極,當振膜振動,振膜和固定的後極板間的距離跟著

變化,就產生了可變電容量,這個可變電容量和話筒本身所帶的前置放大器一起產生了信號電壓。特點:頻率特性好,在音頻範圍內幅頻特性曲線平坦,這一點優於動圈話筒;無方向性;靈敏度高,噪聲小,音色柔和;輸出信號電平比較大,失真小,瞬態回響性能好,這是動圈話筒所達不到的優點;工作特性不夠穩定,低頻段靈敏度隨著使用時間的增加而下降,壽命比較短,工作時需要直流電源造成使用不方便。

電容話筒中有前置放大器,當然就得有一個電源,由於體積關係,這個電源一般是放在話筒之外的。除了供給電容器振膜的極化電壓外,也為前置放大器的電子管或電晶體供給必要的電壓。我們稱它為幻象電源。

由於有了這個前置放大器,所以電容話筒相對要靈敏一些,在使用時不可少的一些附屬設

備有:防震架(一般會隨話筒贈送)、防風罩、防噴罩、優質的話筒架。如果要進行超近距離的錄音工作,一個防噴罩是不可少的。

話筒特性

話筒的指向

一般分為心形、超心形、8字形、槍式、全向指向等。

至於這些指向究竟是怎么回事,你可找個話筒試試。如圖中所示,箭頭所指方向為話筒所指正前方,虛線為可拾音的大致範圍,在這個範圍之外,拾音將不靈敏。如果有條件,建議還是找個多指向的話筒試用一下,就能明白指向的意義了。

話筒的阻抗

專業錄音室應使用低阻抗話筒,由於可能要用到很長的電纜來連線,所以用低阻抗話筒可減少信號衰減現象。

平衡線性

平衡線由兩根導線和一根禁止線構成;非平衡線中則只有一根導線,用禁止線代替第二根導線。

平衡線的優點在於,該線的兩根導線拾取不需要的噪聲信號的強度相等,因而二者能互相抵消掉。而非平衡線則把噪聲信號傳輸到線路的下一級。

如果音頻信號很強或非平衡線很短,可能不會聽到噪聲。但話筒線一般都很長,想想看,我們是從錄音間拉出線來,經傳聲盒過牆後再進入控制室的調音、錄音系統的。所以,我們要使用平衡線,並相應地使用平衡的插頭:XLR,俗稱卡農頭或公母頭;或者是大三芯的TRS。

話筒的挑選

按部就班挑選話筒

選擇合適的話筒正變得越來越困難。話筒的種類越來越多,每種各有所長,質量也都很出色。因此選購時最大的影響因素除了價格之外就是個人的喜好了。對於那些選購時喜好依靠客觀參數而非主觀印象的人來說,這裡有一些提示供選購特殊用途話筒時參考,這些用途包括廣播、錄音或實況轉播(有或無擴聲)。

最平滑的回響

選擇話筒時,用戶首當其衝應關心其頻率回響特性。頻率回響必須足夠寬廣以拾取整個範圍內的聲音,自然聲源質量沒有可聽的改變。

下一步是選擇極性圖形。在價格相同的各類話筒中,全向話筒通常具有最寬廣、最平滑的回響,同時對喘息、手持噪聲和風的靈敏度也較低。如果無過多的外部噪聲或太多的混響,它們都非常適用於大多數套用場合。例如,AKG D 230動圈式全向話筒在記者中得到了廣泛使用。

雖然全向話筒很好地接受來自所有方向的聲波,但某些用戶可能喜歡接受來自一個(單向)或兩個(雙向、8字形)方向的的聲波。這意味著為了獲得直接聲與混響聲的相同比率,心型和雙向話筒、超心型話筒和高超心型話筒位置離聲源的距離分別是全向話筒位置離聲源的距離的1.7倍、1.9倍和2倍。

電輸出阻抗非常重要,因為它應該與調音台、磁帶錄音機或放大器的輸入阻抗匹配。此阻抗單位為Ω,通常在1kHz的頻率處。動圈式話筒典型阻抗值為600Ω。

作為一個經驗法則,設備的輸入阻抗應該至少是話筒阻抗的3倍。目前市面上的所有調音台都滿足這個要求。

此外,還有高阻抗話筒及可在低和高阻抗之間切換的雙阻抗話筒。與高阻抗話筒相連的電纜長度不應超過7m,因為電纜電容會導致高頻衰減。

內置放大器的話筒可插進高於或等於最小負載阻抗的任何負載中工作。如果話筒連線到帶一個低於最小負載阻抗的負載之輸入端,頻率回響將受到損害。

過載聲平主要對電容式話筒非常重要。電容式話筒工作在一個一直到某個聲壓級(SPL)的線性狀態,此SPL稱為過載或最大SPL,頻率通常在1kHz。聲平超過此值,輸出信號將會由於諧波失真而變壞。

在最大SPL,總諧波失真係數不應超過0.5%或1%。在通常的套用場合不可能過載動圈式話筒,它們實際上永遠不會使信號失真。

靈敏度是某SPL下的話筒輸出電壓。它一般在1kHz測量,單位是V/Pa或dBV。在某一增益設定下,較靈敏的話筒發聲較大,但用戶此時應該仔細使用,因為反饋危險也隨之按比例增大。

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