話筒
話筒學(xué)名是麥克風(fēng),是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換裝置、它在擴(kuò)聲和廣播系統(tǒng)中起著重要的作用。1827年,麥克風(fēng)的概念被首次提出,34年后被應(yīng)用到電話上,但由于技術(shù)的限制,并沒(méi)有取得很大的成功。20世紀(jì),麥克風(fēng)從電阻發(fā)展到電感電容轉(zhuǎn)換,使用電子管、鋁帶、晶體管、采用動(dòng)圈等新技術(shù)的麥克風(fēng)逐漸發(fā)展起來(lái)。
麥克風(fēng)主要由換能器元件組成、外殼和連接器由三部分組成,可以將聲波轉(zhuǎn)化為電能,但是每個(gè)麥克風(fēng)的過(guò)程 的轉(zhuǎn)換取決于麥克風(fēng)的質(zhì)量和用途。麥克風(fēng)的工作原理可以概括為發(fā)聲元件將膜片因聲壓變化而產(chǎn)生的物理振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能。靈敏度、頻率響應(yīng)、指向性、輸出阻抗、等效噪聲、最大聲壓級(jí)、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍是其主要技術(shù)指標(biāo)。
麥克風(fēng)主要基于聲電轉(zhuǎn)換的原理、信號(hào)傳輸方式、指向性等比如麥克風(fēng),根據(jù)換能機(jī)制的不同,可以分為三種:動(dòng)圈式、鋁帶式、靜電式。電子產(chǎn)品中使用不同類型的麥克風(fēng)、醫(yī)療、在工業(yè)和其他領(lǐng)域,可以根據(jù)需要選擇應(yīng)用于不同場(chǎng)景的麥克風(fēng),以達(dá)到最佳效果,例如:無(wú)線麥克風(fēng)在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用;數(shù)碼攝像機(jī)在錄制時(shí)需要使用內(nèi)置麥克風(fēng);專業(yè)話筒用于表演、會(huì)議等。
發(fā)展歷程 編輯本段
19世紀(jì)
雷斯電話
1827年,英國(guó)物理學(xué)家查爾斯·惠斯特首先提出了麥克風(fēng)的概念,他也是自動(dòng)電報(bào)的發(fā)明者。1861年,德國(guó)發(fā)明家約翰出現(xiàn)了·菲利普·Les在膜片上固定一條金屬,同時(shí)一個(gè)金屬觸點(diǎn)與金屬條接觸形成電路。當(dāng)振膜振動(dòng)時(shí),觸點(diǎn)上下移動(dòng),可產(chǎn)生與振動(dòng)一致的間歇性電流變化但是這個(gè)裝置一直無(wú)法產(chǎn)生可以清晰分辨的人聲,于是Les發(fā)明了Les電話,歷史上第一個(gè)真正的麥克風(fēng)誕生了。
液體麥克風(fēng)
18763356年,貝爾發(fā)現(xiàn)電話語(yǔ)音傳輸中噪音太多,不夠清晰當(dāng)時(shí),使用固體麥克風(fēng)很難克服這些問(wèn)題為了改善這一問(wèn)題,液體麥克風(fēng)被應(yīng)用到電話中,使電話能夠拾取更好的聲音。貝爾動(dòng)手制作設(shè)備:有側(cè)枝的金屬管、一只喇叭、橡皮膜、底座。組裝好之后,整個(gè)金屬管固定在一個(gè)底座上,這就是最早的液體麥克風(fēng),看起來(lái)就像一個(gè)裝滿水和硫酸的金屬杯。但是這個(gè)設(shè)備只能勉強(qiáng)使用,放大的聲音只能簡(jiǎn)單識(shí)別,音質(zhì)無(wú)法保證。與Les電話相比,語(yǔ)言清晰度有所提高,但液體的存在使得量產(chǎn)更加困難,阻礙了商業(yè)化的步伐。
碳精麥克風(fēng)
碳麥克風(fēng)的原型是德國(guó)發(fā)明家埃米爾發(fā)明的·柏林內(nèi)爾發(fā)明于1876年,但噪音大,不能用于音樂(lè)錄制后來(lái)經(jīng)過(guò)貝爾和愛迪生的改進(jìn),終于成為實(shí)用產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于老式電話機(jī)。碳麥克風(fēng)看起來(lái)像一個(gè)小鼓,由兩個(gè)金屬片和它們之間的碳顆粒組成。向外的金屬片用于傳導(dǎo)振動(dòng)當(dāng)聲波振動(dòng)薄片時(shí),其對(duì)碳粒的壓力會(huì)發(fā)生變化,從而使碳粒之間的接觸電阻發(fā)生變化,電流也隨之變化,從而將聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
動(dòng)圈麥克風(fēng)
最早的動(dòng)圈式麥克風(fēng)是德國(guó)電氣工程師西門子在1877年發(fā)明的,其工作原理如下:將線圈連接到柔性軟膜上當(dāng)聲波到達(dá)并撞擊軟膜時(shí),線圈與振膜一起振動(dòng),線圈與磁鐵的相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)。但在那個(gè)時(shí)候,磁鐵一般都很弱,變壓器也沒(méi)有直到1885年左右,西門子麥克風(fēng)才出現(xiàn)我不會(huì)取得很大的成功。直到20世紀(jì)30年代,美國(guó)西部電氣公司在以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了動(dòng)圈式麥克風(fēng)。2021年,賴清海發(fā)明了防止共振嘯叫的動(dòng)圈式麥克風(fēng),減少了麥克風(fēng)高頻嘯叫和低頻共振的傳導(dǎo)。
常見的動(dòng)圈話筒是EV的RE20、Sennheiser MD421、Shures sadism, masochism, etc。EV RE20是播音主持和演播室解說(shuō)員的最佳選擇。RE20單聲道動(dòng)圈話筒具有強(qiáng)勁的結(jié)構(gòu)、耐用等特點(diǎn),具有非常寬的頻率響應(yīng)和出色的瞬態(tài)響應(yīng),是專為錄音而設(shè)計(jì)的、專為廣播和擴(kuò)聲而設(shè)計(jì)。森海塞爾 MD421是大眾的最愛和擁有“鯨魚”愛稱的麥克風(fēng)。由于它受氣流“吹拂”影響不大,多用于錄鼓,經(jīng)常放在鼓里。在這種情況下,錄音略微過(guò)載的音質(zhì)和鼓棒擊打鼓面發(fā)出的聲音完美融合,可以營(yíng)造出搖滾鼓聲的效果。Shure SM58是歌手廣泛使用的麥克風(fēng),是實(shí)現(xiàn)了“在自家錄音”的首選。有一段演唱會(huì)的視頻為證:原警察樂(lè)隊(duì)的斯圖爾特·柯波蘭還在小鼓里設(shè)置了SM58錄音,也說(shuō)明它可以用于各種樂(lè)器的錄音。
20世紀(jì)
20世紀(jì)出現(xiàn)了新的麥克風(fēng)技術(shù),麥克風(fēng)從電阻式發(fā)展到電感式、電容式轉(zhuǎn)換。
鋁帶麥克風(fēng)
鋁帶麥克風(fēng)是德國(guó)科學(xué)家肖特基和格拉赫在1924年首先發(fā)明的。它的核心是一根薄鋁帶,利用鋁帶在磁場(chǎng)中的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。鋁帶麥克風(fēng)屬于麥克風(fēng)歷史上最古老的類型,其結(jié)構(gòu)如下:磁鐵周圍掛著類似絲帶的振動(dòng)帶,這些振動(dòng)帶通過(guò)空氣振動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)。小鋁帶能敏銳感知聲音,所以其音頻特性一般較寬。它又被另稱為“轉(zhuǎn)速(速度)型”,一直是用于日本樂(lè)器的強(qiáng)烈沖擊(琴或三味線)的聲音收錄。
然而,鋁帶話筒受到以下因素的影響“吹拂”它極其易碎,外界沖擊常使鋁條斷裂,所以使用、保管時(shí)要非常謹(jǐn)慎。再加上制作方法復(fù)雜,難度大,鋁帶麥克風(fēng)會(huì)逐漸退出錄制現(xiàn)場(chǎng)。但是最近除了一些知名型號(hào)的鋁帶麥克風(fēng)被轉(zhuǎn)載,音頻-TECHNICA等麥克風(fēng)制造商也開發(fā)了新的鋁帶麥克風(fēng)。AUDIO-TECHNICA AT4081是一款帶有側(cè)振膜的緊湊型鋁帶麥克風(fēng),在安裝的靈活性和便利性方面表現(xiàn)突出。作為鋁制麥克風(fēng)的代表,RCA77DX值得一提它自1940年以來(lái)一直在公眾面前,有時(shí)它的歷史風(fēng)格只能在老音樂(lè)家 記錄。AEA發(fā)布了它的復(fù)制品。
真電容麥克風(fēng)
1916年,西方電氣公司研制出最早的電容式麥克風(fēng)。一般來(lái)說(shuō),電容麥克風(fēng)利用的是電容的充放電原理,真正電容麥克風(fēng)的兩層金屬膜(或高分子材料)它們之間的空間是空的,這就構(gòu)成了電容。當(dāng)外層金屬膜受到聲波沖擊時(shí),它與內(nèi)層金屬膜之間的距離會(huì)發(fā)生變化,從而改變電容,在電路中產(chǎn)生交流電,實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。因?yàn)殡娙菰捦驳慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以錄得更清晰穩(wěn)定、音域更廣的音域。
雖然電容話筒有很多優(yōu)點(diǎn),但使用起來(lái)的難點(diǎn)是體積大,價(jià)格貴,錄音棚里準(zhǔn)備的電容話筒數(shù)量有限。此外,電容話筒需要直接向電極釋放直流電,這必須通過(guò)一種稱為的方法從話筒外部提供“幻象電源”供應(yīng)源,通過(guò)混合器、麥克風(fēng)前置放大器或?qū)S秒娫春袨辂溈孙L(fēng)供電?;孟耠娫赐ǔJ褂眯盘?hào)專用的XLR信號(hào)線給麥克風(fēng)供電,如果不符合環(huán)境條件就不能使用。
MD4型麥克風(fēng)
在20世紀(jì)40年代,所有制造商在生產(chǎn)麥克風(fēng)時(shí)都有一個(gè)共同的目標(biāo):拾音時(shí)盡量讓麥克風(fēng)全向,也就是說(shuō)讓麥克風(fēng)對(duì)聲音更敏感,這樣任何方向的聲源都可以拾到。1949年,溫尼伯實(shí)驗(yàn)室(森海塞爾品牌的前身)開發(fā)的MD4麥克風(fēng)可以降低嘈雜環(huán)境下的背景噪音,是全球首款抑制反饋的降噪麥克風(fēng)。
駐極體麥克風(fēng)
1961年,貝爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)傳統(tǒng)電容式麥克風(fēng)進(jìn)行了改進(jìn),利用駐極體材料將電荷永久保持在駐極體中,駐極體麥克風(fēng)問(wèn)世。在中國(guó),上海有機(jī)化學(xué)研究所和上海樂(lè)飛電聲總廠首先制造了駐極體傳聲器,并得到廣泛應(yīng)用。駐極體麥克風(fēng)具有小尺寸、功耗低、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì),是一款手機(jī)、常用的傳感器,比如電話,有語(yǔ)音交互功能的機(jī)器人,比如SONY AIBO,本田ASIMO,都是用這種麥克風(fēng)作為聲音傳感器。MK102麥克風(fēng)、MK103麥克風(fēng)。
1961年,在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,森海塞爾推出了MK102和MK103話筒這兩款麥克風(fēng)采用了小而薄的振膜,其特點(diǎn)是體積小,重量輕,同時(shí)保持了出色的音質(zhì)。這兩款麥克風(fēng)對(duì)氣候的抗干擾性能很強(qiáng),適合探險(xiǎn)、室外條件惡劣等新領(lǐng)域。
微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)(MEMS)
隨著半導(dǎo)體和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,將電容器移到硅片上是合乎邏輯的1983年,德國(guó)科學(xué)家Cesler和Holm在貝爾實(shí)驗(yàn)室共同開發(fā)了第一個(gè)MEMS麥克風(fēng)。MEMS麥克風(fēng)起源于帶獨(dú)立薄膜的壓力傳感器,基于MEMS技術(shù),可以理解為在半導(dǎo)體上刻蝕一個(gè)微型電容。這種麥克風(fēng)可以采用自動(dòng)表面貼裝工藝,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝,可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)同時(shí)體積和各種特性可以為用戶提供更高的設(shè)計(jì)自由度和系統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì),因此MEMS麥克風(fēng)逐漸在市場(chǎng)上普及。
2003年,羅氏電子有限公司(Knowles electronic, abbreviation“樓氏電子”率先向日本手機(jī)廠商京瓷株式會(huì)社出貨MEMS麥克風(fēng)(Kyocera),開創(chuàng)了MEMS麥克風(fēng)進(jìn)入商用市場(chǎng)的先河。2012年,MEMS麥克風(fēng)的營(yíng)業(yè)額達(dá)到2.115億美元,開始主導(dǎo)手機(jī)市場(chǎng)。如今,MEMS麥克風(fēng)安裝在每一部智能手機(jī)和平板電腦中,例如:AirPods Max總共配備了9個(gè)MEMS麥克風(fēng),增強(qiáng)了產(chǎn)品的降噪效果,也增加了MEMS麥克風(fēng)的銷量。汽車領(lǐng)域也有MEMS麥克風(fēng)2021年4月21日,英飛凌科技推出Xen SIV im 67d 130 a,這是市場(chǎng)上首款通過(guò)汽車應(yīng)用認(rèn)證的麥克風(fēng)。這種新設(shè)備結(jié)合了英飛凌 憑借高端MEMS麥克風(fēng)的領(lǐng)先技術(shù),我們?cè)谄囆袠I(yè)擁有豐富的專業(yè)知識(shí),能夠滿足汽車應(yīng)用的高性能要求、低噪聲MEMS麥克風(fēng)的要求。此外,MEMS麥克風(fēng)還可以用于無(wú)人機(jī)的拍攝和監(jiān)控。
數(shù)字式傳聲器
數(shù)字麥克風(fēng)基本分為兩種。一種是把把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器放在麥克風(fēng)外殼里,轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)的麥克風(fēng)還是傳統(tǒng)的模擬結(jié)構(gòu)拾音器頭和模擬麥克風(fēng)沒(méi)有區(qū)別,只是將聲電轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)通過(guò)內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理后輸出。另一種是麥克風(fēng),用聲電換能器直接把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。在這些數(shù)字麥克風(fēng)中,光電數(shù)字麥克風(fēng)是最成熟的一種。光電數(shù)字麥克風(fēng)是一種用光電方法將聲膜的位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出的器件,可以直接輸出數(shù)字信號(hào),不需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器,因此消除了中間環(huán)節(jié)的失真和噪聲源。數(shù)字麥克風(fēng)功能強(qiáng)大,應(yīng)用廣泛,音質(zhì)和抗干擾能力也很出色。
1998年初,beyerdynamic推出了第一款數(shù)字麥克風(fēng)型號(hào)MCD100。與傳統(tǒng)的模擬麥克風(fēng)不同,數(shù)字麥克風(fēng)可以解決微弱信號(hào)和噪聲一起拾取的問(wèn)題。MCD100數(shù)字麥克風(fēng)內(nèi)置心形定向振膜和24位模式/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,可以匹配錄音棚和擴(kuò)聲設(shè)備的24位數(shù)字音頻設(shè)備。MCD100輸出24個(gè)b/EBU數(shù)字信號(hào),可以使整個(gè)操作更容易,減少重復(fù)a/D變換引起的聲音損傷。
到目前為止,已經(jīng)衍生出了很多類型的麥克風(fēng),其中電容式麥克風(fēng)較為常見、鋁帶麥克風(fēng)、動(dòng)態(tài)麥克風(fēng)、有線麥克風(fēng)和無(wú)線麥克風(fēng)等這些不同類型的麥克風(fēng)被用于人們生活的方方面面的生活,如:演唱會(huì)、會(huì)議、節(jié)目錄音等。
結(jié)構(gòu)原理 編輯本段
麥克風(fēng)有很多種,下面主要介紹常用的動(dòng)圈、晶體、電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
動(dòng)圈式話筒
動(dòng)圈話筒由永久磁鐵組成、音膜、輸出變壓器等當(dāng)音膜在聲波的作用力下振動(dòng)時(shí),音圈切割磁力線,在兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因?yàn)辂溈孙L(fēng)的音圈匝數(shù)非常少,所以其輸出電壓和輸出阻抗非常低。為了提高靈敏度和匹配放大器的輸入阻抗,麥克風(fēng)中還安裝了一個(gè)輸出變壓器。變壓器有自耦和互感兩種,根據(jù)初始、輸出阻抗有高阻抗和低阻抗兩種,次級(jí)匝數(shù)比不同。輸出阻抗低于600ω的麥克風(fēng)是低電阻麥克風(fēng);輸出阻抗高于10,000ω的麥克風(fēng)是高阻抗麥克風(fēng)。某些話筒的輸出變壓器次級(jí)有兩個(gè)抽頭,既有高阻輸出,也有低阻輸出只要改變連接器,它的輸出阻抗就可以改變。動(dòng)圈麥克風(fēng)的工作原理如下:當(dāng)聲波引起振膜振動(dòng)時(shí),也會(huì)帶動(dòng)附著其上的音圈在磁場(chǎng)中一起振動(dòng)音圈在永磁體的磁場(chǎng)中來(lái)回振動(dòng),線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而將音膜的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。
晶體式話筒
晶體麥克風(fēng)又稱壓電麥克風(fēng),由振膜和與之相連的壓電晶體彎曲梁組成。它的工作原理是利用晶體物質(zhì)的壓電效應(yīng)制成的揚(yáng)聲器。壓電效應(yīng)是當(dāng)在晶體的某一方向施加電壓時(shí),晶體會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形;當(dāng)對(duì)一種晶體物質(zhì)施加壓力使其發(fā)生機(jī)械變形時(shí),晶體會(huì)產(chǎn)生一定方向的電壓,這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。當(dāng)聲壓使振膜振動(dòng)時(shí),振膜將聲振動(dòng)傳遞給晶體,使其變形,所以在1、在端子2處產(chǎn)生隨聲振動(dòng)而變化的電壓,并且實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。工作時(shí)不需要外加電壓。水晶麥克風(fēng)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為振膜式和聲電池式膜片型的一般輸出電平為-45~-70 dB,頻率響應(yīng)在60到8000 Hz之間;聲學(xué)電池的頻率響應(yīng)在50 ~ 15000Hz之間,失真度為1%~5%,輸出電平為-50~-80分貝。
電容式話筒
電容式麥克風(fēng)由膜片板組成、音窗、固定極板、電極引線、振蕩鑒頻電路和電池。它的原換能器是一個(gè)等效的可變電容,電容有兩塊板,分別是固定板和隔膜板。電容話筒的工作原理是利用振膜來(lái)拾音當(dāng)兩塊板由DC極化電壓——的幻影供電時(shí),振膜的振動(dòng)會(huì)改變它與固定板之間的距離,從而獲得隨聲壓變化而變化的電流。這樣電容的容量也不斷變化,使得輸出電壓不斷變化,即產(chǎn)生模擬信號(hào)。
主要分類 編輯本段
麥克風(fēng)有很多種,可以基于聲電轉(zhuǎn)換的原理、電信號(hào)傳輸方式、指向性、外觀和形狀等,每個(gè)類別又可以細(xì)分為各種話筒。例如:根據(jù)聲電轉(zhuǎn)換原理,可分為動(dòng)圈式麥克風(fēng)、鋁帶麥克風(fēng)和靜電麥克風(fēng)。
根據(jù)聲電轉(zhuǎn)換的原理
動(dòng)圈式:動(dòng)圈式麥克風(fēng)屬于壓力式,麥克風(fēng)中有一個(gè)線圈貼在振膜上,懸浮在兩極之間。這種麥克風(fēng)操作簡(jiǎn)單、不需要DC工作電壓、性能穩(wěn)定、具有良好的方向性、相對(duì)便宜,是應(yīng)用最廣泛的話筒之一。動(dòng)圈話筒在實(shí)際工作中通常用來(lái)拾取搖滾音樂(lè)中的人聲、鼓聲和電吉他或貝斯的揚(yáng)聲器的聲音。
鋁帶式:鋁帶麥克風(fēng)屬于壓差式,聲電轉(zhuǎn)換的原理是帶狀振膜兩面都暴露在聲波中,利用兩面的聲壓差進(jìn)行振動(dòng)。隔膜是由鋁制成的薄帶為了提高它的彈性,鋁帶上有很多褶皺。這種麥克風(fēng)具有良好的頻率特性和音質(zhì),具有雙向特性用在舞臺(tái)上,掛在空中。
靜電式:靜電麥克風(fēng)使用接收聲波的薄金屬板作為電容器的一個(gè)極板,使用面向振膜的固定厚金屬背板作為電容器的另一極當(dāng)聲波作用于金屬振膜時(shí),振膜產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng),改變振膜與背板之間的距離,改變電容。這種麥克風(fēng)振膜輕,頻響和瞬態(tài)特性好,靈敏度高,在廣電行業(yè)應(yīng)用廣泛,但需要工作電源,絕緣性能要求高。
根據(jù)電信號(hào)傳輸方式
有線麥克風(fēng):有線麥克風(fēng)的工作原理是麥克風(fēng)與音頻線連接,然后音頻線連接到音頻接口,實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸。
無(wú)線麥克風(fēng):無(wú)線麥克風(fēng)是由無(wú)線發(fā)射器和無(wú)線接收器組成的無(wú)線聲音傳輸系統(tǒng)從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),可以分為射頻無(wú)線麥克風(fēng)和紅外無(wú)線麥克風(fēng)。
按指向性分類
心形指向:心形定向麥克風(fēng)之所以得名,是因?yàn)樗氖耙舴秶拖褚活w心,對(duì)麥克風(fēng)正面的音頻信號(hào)高度敏感;話筒側(cè)面(90度處)的靈敏度比正面低6分貝;麥克風(fēng)后面的音頻信號(hào)將被屏蔽。
過(guò)心形指向:心形指向性話筒對(duì)話筒前方的音頻信號(hào)靈敏度最高,150~160度的話筒側(cè)面靈敏度最低。
超心形指向:超心形指向性話筒類似于心形指向性話筒,對(duì)話筒前方的音頻信號(hào)靈敏度最高,但不同的是,最低靈敏度位于話筒側(cè)面200~210度。
雙指向形:8字形麥克風(fēng)對(duì)麥克風(fēng)前后的音頻信號(hào)靈敏度一樣高,但對(duì)麥克風(fēng)側(cè)面的音頻信號(hào)靈敏度不高拾音范圍就像數(shù)字8,麥克風(fēng)位于8字的分界點(diǎn),因此得名。
全指向形:全向麥克風(fēng)對(duì)所有方向的音頻信號(hào)都具有同樣高的靈敏度。
按外觀形式分類
臺(tái)式:桌面麥克風(fēng)有一個(gè)支架,它是靈活的,可以放在桌子上供揚(yáng)聲器使用它常用于特殊的小組會(huì)議。
領(lǐng)夾式:衣領(lǐng)話筒可以戴在領(lǐng)帶或圍巾上。
頭戴式:耳機(jī)麥克風(fēng)可應(yīng)用于拍賣主持人、主唱、鼓手等。
其他類型
駐極體麥克風(fēng):這種麥克風(fēng)體積小,成本低,廣泛應(yīng)用于電話中、手表等設(shè)備中。
硅微麥克風(fēng):基于CMOS MEMS技術(shù),比駐極體麥克風(fēng)更小、耐熱性好、一致性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、高可靠性,適合高性價(jià)比麥克風(fēng)陣列應(yīng)用。
激光麥克風(fēng):激光麥克風(fēng)可用于竊聽。
應(yīng)用場(chǎng)景 編輯本段
除了手機(jī)之外,麥克風(fēng)應(yīng)用于生活的許多領(lǐng)域、電腦、耳機(jī)、KTV等傳統(tǒng)消費(fèi)電子領(lǐng)域也應(yīng)用于汽車電子、醫(yī)療、數(shù)碼攝錄影機(jī)等。此外,隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,可穿戴智能設(shè)備無(wú)人駕駛等新的消費(fèi)領(lǐng)域、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等工業(yè)領(lǐng)域逐漸成為麥克風(fēng)的新興應(yīng)用市場(chǎng)。在不同的領(lǐng)域,根據(jù)對(duì)音質(zhì)的要求、錄音環(huán)境等要求考慮使用不同技術(shù)特性和形狀的麥克風(fēng)。
影視媒體領(lǐng)域
錄音:內(nèi)置麥克風(fēng)是數(shù)碼攝像機(jī)中設(shè)置的麥克風(fēng),用于拍攝和錄制。松下型號(hào)是數(shù)碼攝像機(jī)中內(nèi)置麥克風(fēng)功能最多的型號(hào)。松下 s內(nèi)置廣域無(wú)線電麥克風(fēng),用長(zhǎng)焦鏡頭拍攝遠(yuǎn)處的人時(shí),近處環(huán)境的聲音已經(jīng)淹沒(méi)了人的聲音;
拾音:拍攝微電影時(shí)可以使用拾音麥克風(fēng)、固定話筒、微型話筒、無(wú)線麥克風(fēng)等拾取現(xiàn)場(chǎng)聲音。森海塞爾推出的MKH 416-P48U3麥克風(fēng)用在電影里、廣播電視用短槍干擾管話筒,特別適用于影視前期/同期;
廣播電臺(tái):廣播電臺(tái)可以使用動(dòng)態(tài)麥克風(fēng)來(lái)采集聲音。電動(dòng)汽車 s RE20廣播話筒是所有廣播電臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置其寬廣的頻率響應(yīng)和出色的瞬態(tài)響應(yīng)使其成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),受到世界各地廣播員和音響工程師的青睞。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
遠(yuǎn)程對(duì)話:可以讓醫(yī)生在無(wú)菌手術(shù)環(huán)境之外與人交流(從護(hù)士和放射科醫(yī)生到在教室里觀看的學(xué)生)保持完全移動(dòng)性的同時(shí)進(jìn)行交流;
語(yǔ)音識(shí)別:將聽寫轉(zhuǎn)換成單詞并生成病人 的報(bào)告;
電子聽診器:接觸式麥克風(fēng)麥克風(fēng)厘米-01B是專為電子聽診器設(shè)計(jì)的拾音器它由高靈敏度性能穩(wěn)定的PVDF壓電薄膜結(jié)合低噪聲前置放大電路組成,通過(guò)緩沖輸出提供聲音或振動(dòng)信號(hào)拾取。
消費(fèi)電子領(lǐng)域
手機(jī):隨著手機(jī)智能化的提高,單個(gè)手機(jī)中MEMS傳感器的數(shù)量越來(lái)越多;
電腦:麥克風(fēng)是電腦的上游部件和附件;
KTV:在KTV唱歌的時(shí)候,大部分都是動(dòng)圈麥克風(fēng);
智能家居:在與智能家居產(chǎn)品進(jìn)行語(yǔ)音交互的過(guò)程中,用戶往往處于相對(duì)嘈雜的遠(yuǎn)程場(chǎng)景,因此一般需要由多個(gè) MEMS麥克風(fēng)組成的麥克風(fēng)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)拾音和降噪。
工業(yè)領(lǐng)域
無(wú)人駕駛:MEMS麥克風(fēng)在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模整體較小,但市場(chǎng)空間較大;可穿戴智能設(shè)備:可穿戴設(shè)備不僅僅是硬件設(shè)備,還通過(guò)軟件支持和數(shù)據(jù)交互、云交互實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能。通過(guò)MEMS麥克風(fēng)進(jìn)行語(yǔ)音交互已經(jīng)成為智能設(shè)備接收信息和指令的重要方式。
技術(shù)指標(biāo) 編輯本段
麥克風(fēng)的技術(shù)指標(biāo)如下:靈敏度、頻率響應(yīng)、指向性、輸出阻抗、等效噪聲、最大聲壓級(jí)、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等。
靈敏度:靈敏度是用來(lái)表示麥克風(fēng)的聲電轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)。它的定義為:在自由聲場(chǎng)中,當(dāng)對(duì)麥克風(fēng)施加1Pa的聲壓時(shí)(帕)開路輸出電壓時(shí)麥克風(fēng)的聲音信號(hào)(毫伏)就是麥克風(fēng)的靈敏度。單位是毫伏/帕(mV/Pa)麥克風(fēng)靈敏度的單位通常是mV/Pa的意思是,但是mV也有用/ubar表示。1Pa是指1N的力施加在1m2面積上的壓力。Pa和ubar之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:10μbar=1Pa,1mV/ubar=10mV/Pa。所以動(dòng)圈麥克風(fēng)的靈敏度是1.5~4mV/Pa,而電容麥克風(fēng)由于內(nèi)置前置放大器,靈敏度比動(dòng)圈麥克風(fēng)高10倍左右,典型值為20mV/Pa左右。麥克風(fēng)的靈敏度通常也是分貝(dB)表示。一般以1伏/帕(1V/Pa)作為參考靈敏度,規(guī)定值為1V/Pa為0dB。因?yàn)辂溈孙L(fēng)的靈敏度通常遠(yuǎn)小于0dB,所以用dB表示的靈敏度為負(fù)。比如麥克風(fēng)的靈敏度是2mV/Pa,用dB表示為-54dB。
麥克風(fēng)的靈敏度越高越好它可以向混合器發(fā)送信號(hào)(或前置放大器)一方面,提供被轉(zhuǎn)移到高電平的輸入信號(hào)降低了對(duì)混頻器的增益要求,并且有利于提高信噪比;另一方面,因?yàn)閭鬏旊妷焊?,所以與線路感應(yīng)相比,信噪比可以保持較高。但對(duì)于高靈敏度麥克風(fēng)來(lái)說(shuō),如果激勵(lì)聲級(jí)過(guò)高,其輸出電壓會(huì)相應(yīng)增加,容易導(dǎo)致功放動(dòng)態(tài)范圍失真過(guò)大。對(duì)于唱歌的話筒,離嘴的距離要保持在5~10cm,激發(fā)比較強(qiáng),所以對(duì)話筒的靈敏度要求不高。
頻率響應(yīng):簡(jiǎn)稱頻響,是指在恒定聲壓的作用下,麥克風(fēng)的輸出電平隨不同頻率的電壓而變化,單位為分貝(dB)頻率響應(yīng)是評(píng)價(jià)麥克風(fēng)音質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)如果頻響曲線在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)是平坦的,說(shuō)明麥克風(fēng)可以最大程度地還原原聲。
麥克風(fēng)軸上的頻率響應(yīng):指聲波到達(dá)麥克風(fēng)0度軸,即麥克風(fēng)振膜中心時(shí)的音質(zhì)。麥克風(fēng)軸上頻率響應(yīng)的概念包括兩個(gè)方面:聲學(xué)信號(hào)的頻率范圍和該頻率范圍內(nèi)信號(hào)的幅度變化范圍意味著傳聲器的頻率響應(yīng)曲線不是一條絕對(duì)的直線。根據(jù)測(cè)量方法的不同,可以分為自由聲場(chǎng)的頻率響應(yīng)和混響聲場(chǎng)的頻率響應(yīng)。其中,混響聲場(chǎng)測(cè)得的頻響曲線更接近實(shí)際工作情況。
麥克風(fēng)的離軸頻率響應(yīng):當(dāng)聲波從0度軸以外的其他角度進(jìn)入麥克風(fēng)時(shí),其響應(yīng)特性稱為麥克風(fēng)的離軸頻率響應(yīng)。當(dāng)聲波離開0度軸,角度發(fā)生變化時(shí),振幅和頻率會(huì)相對(duì)于0度軸發(fā)生變化。
指向性:麥克風(fēng)的指向性是指對(duì)來(lái)自不同方向的聲源具有不同靈敏度的特性。主要包括三種:全指向、雙指向、單指向。全向方向由麥克風(fēng)上的圓圈表示,它對(duì)周圍的音頻信號(hào)具有相同的靈敏度。雙方向由麥克風(fēng)上的數(shù)字8表示,這意味著麥克風(fēng)只對(duì)來(lái)自0度軸和180度軸的聲源敏感。麥克風(fēng)上的心形表示單一方向,這意味著麥克風(fēng)只對(duì)來(lái)自0度軸的音頻信號(hào)敏感。
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