界面传声器的特点及优点

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界面传声器的特点及优点
界面传声器（Boundary microphone）是1978年由美国人爱德华.朗和罗纳德.威克沙姆所发明，最早称为压力区（带）传声器（Pressure xone microphone）简称PZM，现在也有称之为平面传声器的。
目前，界面传声器在我国应用还不普遍，关于它的介绍也不多，但在美国和欧洲的录音、广播，以及音乐剧、话剧等演出方面应用界面传声器就比较广泛。著名男高音帕瓦罗蒂在北京人民大会堂演出时就使用了界面传声器。
* ^, Z# k. n" i* ]6 p    一、 界面传声器的特点
0 f( R' O1 N7 @: V1 J# o0 U4 V    界面传声器与普通传声器的不同点就在于它对界面的应用。所谓界面，就是声压所及的反射面。压力区是指声压边界的直达声和反向声基本同相位的压力区域，因此传声器的头（膜片）和反射界面必须靠得很近。
& p( @! m1 C6 D( P, Z. [' k    普通放在支架上的传声器和地面反射面的距离在500-1800mm之间，它的反射声滞后于直达声的时间长，相移比较严重。在相移到直接声和反射声同相时，叠加进入传声器膜片，声压增加一倍使振幅增加了6dB；但如果反相叠加则信号互相抵消，造成频率响应强度不等的升升降降而失真，从而产生梳状滤波效应。
    界面传声器的反射面和传声器的膜片之间的距离在应1-3mm之间，由于声速是340m/s，3mm的行程时间差为3/340000=1/110000s，也就是说它的相位也是滞后1/110000。这样微小的差别对音频来讲可以忽略不计，视作同时同相位到达。和一般传声器相比，界面传声器的优点体现在以下几个方面：
    1、声压加倍：反射声和直达声无论任何频率都是同时同相位到达传声器膜片，因此声压增大一倍(6dB)，信噪比也增加6dB。
' p* |, |- l, e% i0 G* ]    2、因为不会产生梳状滤波效应，所以频响是平滑的。
    3、界面传声器使用的极头的膜片直径很小，在6-10mm之间，而且声音都要通过径向对称的缝隙才能到达膜片，没有偏轴效应，声源运动时音质不会发生变化。这特别适用于戏曲、话剧、音乐剧、小品等艺术形式的演出扩声。
    4、由于信噪比高、频响平滑，因此可以增强清晰地拾取远距离低声级声音的能力。
    5、尺寸小，便于隐藏，很多情况下可以不被观众发现，录像时不会出现在镜头中。
/ R& w: I/ |- r  ~. `3 B    6、如果适当调整和增加界面的面积和形状，还可以提高灵敏度和指向性。
# D9 f) z4 O; t/ t  t  Q9 K4 V    二、 多界面PZM的试验
    界面传声器具有很多优点，但是在现实应用中也存在一些问题，界面传声器最方便的界面是地面、桌面和墙面，可是表演区没有墙面，舞台地面虽是很好的界面，但是由于界面传声器半球形的指向特性，容易接收来自扬声器的声反馈。
( V3 T1 t# [, n1 i2 m- c" @6 _/ _    为了解决它的指向性问题，从1979年开始，美国有人进行了各种多边界面的试验，他们用电工胶带把三块板粘在一起，把界面传声器放在一个角上。经过试验发现，由于挡板的作用，环境混响声被抑制了很多，声音清晰度大大增加，对10m外声音的拾取效果就更好了，1980年，又把垂直边界面的尺寸加大到240mm。为了不影响观众的视线，界面挡板采用透明有机玻璃板。后来又试验了360mm的垂直界面，放在舞台前沿，其前后鉴别率可达到40dB，可以为离界面传声器10m远的独唱扩声。
; A$ \: ?9 D8 ^6 ~- @8 S三、 界面传声器的演变
$ Y5 n' x+ O, X* z    1987年，在北京举办的一次音响展销会上，皇冠公司展出了一款名为PCC的界面传声器。它的外观和内部结构与PZM相比都有很大的改变。
6 K" w3 J! \8 a3 t8 a    PCC传声器的极头是垂直于界面立放，界面和传声器膜片的距离达到10mm左右，它的指向性为心型，适合放在舞台前端使用。
    1992年，笔者受到钢琴调音的启发：钢琴小字组以上每个音都是由三根弦奏出的，在调音时是先调准一根弦然后再调其余两根。在调音过程中可以明显地感觉到音色逐淅在变化，一根弦声音单薄，三根弦调好后虽然频率相同、力度相同，但听起来丰满柔和。受此启发，笔者与通广技术服务部（原国营797厂的三产）合作研制出了新型界面传声器。其原理很简单：把原PCC的一个驻极体极头改为三个驻极体。此界面传声器研制成功后经电子部三所、广电部、中科院的专家鉴定，认为比进口产品在音质上有改进；同年获得文化部的科技进步一等奖；1995年获得国家科委颁发的国家发明奖。此产品先后被中央电视台、北京有线电视台、美国华声电视台等单位采用，使用在话剧、京剧等艺术表演中也获得了很好的效果。
    舞台扩声要根据不同的使用情况选用不同的界面，可以自制：用5mm厚的有机玻璃板制作并不困难。用透明胶带或电工胶条粘接即可，下面举几个实例：交响乐扩声时上面悬吊四只锥体界面传声器：一二提琴上面、大提琴和中提琴上面、圆号上面、定音鼓与竖琴之间的上面各一只；如果是协奏曲，则另外为独奏加一普通传声器。英国BBC电台在北京转播中央乐团交响乐时用普通心型传声器就这样布局，通过卫生转播，效果很好。
    界面传声器用于舞台上扩声的优点为是：
, }0 Z) X" W5 j( u9 h) Q; v    1、演员的声音表现机会均等，可以显现演员的个人功力，防止使用领夹传声器所产生的戏曲唱法流行歌曲化的不良倾向。
1 X* z' Y# z$ ]# w4 v/ u/ X; ~: N    2、音响师可以免去跟踪开关无线传声器的紧张劳动，把精力更多地用在音响艺术加工上，提高扩声质量。
1 v- r( ~7 ~6 Y3 `8 s8 v- U    3、台上音量、音色自然平衡，不会产生突响的现象。
    4、可以进行产体声扩声，（使用领夹传声器时，声像是无法安排的）。

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