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[新闻] 不起眼却影响重大,揭秘新一代PEN振膜的真相

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音频应用新手发布

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发表于 2021-11-24 | |阅读模式
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不起眼却影响重大,揭秘新一代PEN振膜的真相

当你在选购一款录音的专业麦克风,你会考虑哪些问题?我想答案无非就是价格、声音、质量、配置,当然还包括颜值。但你要说这中间最看中的是什么,大部分人脱口而出的还得是话筒的声音。没错,麦克风的声音说的就是音质。虚有其表的麦克风用起来绝对是折磨,毕竟长得好看但唱出来难听的麦克风完全是本末倒置对吧。今天我们就来聊聊影响麦克风音质的振膜的故事。
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第一支麦克风的诞生
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初中的物理教科书就教过我们,声音是通过振动而产生的。然后再将声音振动采集到的信号转换为电信号(换能器),这就是传声器最基本的原理。最早的麦克风原型出现在19世纪,包括大名鼎鼎的贝尔等一些当时科学家们,正着力解决更好的拾音方法(主要用于改进电话的通话质量)。这其中尤以1876年埃米尔·贝林纳发明的碳精电极麦克风的性能最为出色。
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这种由两个电触头构成,中间由一层薄薄的碳层隔开,另一头附在膜片上,然后利用膜片采集声波振动的结构,成为现代麦克风的鼻祖。
现代的麦克风中常见的电容式也同样以此为基础(当然在麦克风的发展史上,还诞生了其他的传声结构,包括动圈式、铝带式等)。在这个简单的结构中,振膜就是传递振动讯息的关键元件,也是整个电声系统的入口。因此什么调音、增益、压缩、动态之类的事情,首先还是得要振膜来提供最原始的信号。所以说,振膜的设计及质量是麦克风声音质量的基础。

正是振膜在声学领域如此之高的重要性,使得这小小的方寸之间,成了工程师们和材料科学家们的必争之地。
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贝尔实验室的Edward C.Wente拿着他的电容话筒

而世界上首支电容麦克风发明的时间则已经来到了1916年。由Westen Electric(西电)E. C. Wente发明,这家公司的研发部门也就是大名鼎鼎的贝尔实验室。
材料之争
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在产品的应用过程中,人们发现由于电容式的振膜材料要求极薄,脆弱易变形,对环境噪音也过于敏感,寿命短等诸多的缺点。在此之后,工程师们便尝试着用各种不同的材料来制造振膜。理想中的振膜材料应当是延展性能好,抗各种物理腐蚀性,比如氧化、湿气、酸碱性等,具有极好的动态响应。不仅如此,这种材料要足够的轻量化,还不能有杂质且要有较长的使用寿命。显然,在自然界中应该是找不到这种看起来就不切实际的材料了。这些要求也确实给工程师们带来了不小的挑战。

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第29届美国总统哈丁和WD 387麦克风

早期的麦克风振膜材料相当的广泛。在1921年,当时的第29届美国总统哈丁就职演说时采用的Westen Electric(西电)387型麦克风上,使用的是0.0017英寸厚度的杜拉铝(Duralumin)的振膜。

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Westen Electric 640AA
图片来源美国佐治亚大学馆藏
1942年,贝尔实验室又成功开发出了640AA型号的电容麦克风。他们将拾音振膜材料从铝合金改为更高强度、耐腐蚀的钢。从而降低了因环境气压、温度、湿度等的波动对麦克风产生的影响。这款产品优异的性能和出色的可靠性使其一度成为美国国家标准局等专业机构的基准测试工具。

很多年来,声学大拿们便朝着这些目标对电容麦克风做出了诸多的改进,这中间诞生了众多的高分子类、纸浆类、复合类的薄膜材料,但为了使这些材料能够导电以便采集振动信号,一些材料就不得不使用到了薄膜金属化工艺。我们现在常见的麦克风薄膜金属化的主要方式是镀金。

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经典的CK12拾音器

随着材料科学的发展,美国杜邦(Dupont)在50年代开始制造一种叫Mylar的材料,也叫PET聚酯薄膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

这种PET材料在我们现在生活中仍然很常见,它具有很强的耐腐蚀性,能够在零下70度到60度温度范围内长期使用,也具有很好的抗冲击力学性能。材料轻量化,具有良好的刚性,寿命长,显然,这种材料用来作为振动媒介再合适不过了,它也目前最常见的麦克风薄膜材料。

在1951年,奥地利的AKG制造出了CK12这款经典的拾音器。早期的CK12振膜采用的是10微米的PVC材料,后期则改用了9微米度的聚酯薄膜。直到今天,采用这种振膜的C12麦克风仍然是市场上最昂贵、最受欢迎的录音麦克风。


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Austrian Audio CKR12 镀金双面大振膜


PEN振膜,你可能不知道的秘密
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但材料科学的脚步并没有止步于此,更强大的PEN材料也在70年代诞生了。PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)是由日本公司帝人公司开发的聚酯材料新品种。在物理性能上较PET更胜一筹,尤其是对气体和水的阻隔性能更好,材料本身几乎不受潮湿环境的影响。

但由于生产成本的限制,在它被研发出来的几十年里并没有得到大规模的普及。从性价比角度来说,PEN仍然无法与PET相竞争。比如,90年代时,PEN曾被用于制造高级相机的胶卷介质和至今仍在使用的LTO规格的磁带存储技术。

值得高兴的是,Austrian Audio奥世声专业音频敢于突破传统,首次在自家的产品中引入了PEN这种能让麦克风性能再上一层的新型材料。



由Austrian Audio开发的新款OCC7小振膜拾音器,采用了源自奥地利的经典小振膜外观设计,融合了奥世声自研的开放式声学技术,其振膜正是采用了具有3μm(微米)超薄镀金的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。也正是由于PEN的超稳定特性,用它作为麦克风振膜的材料,不仅让麦克风能够始终保持设计之初就定下的性能目标,并可在各种使用环境中长期、稳定的发挥。

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Austrian Audio OCC7小振膜拾音器

该款OCC7小振膜拾音器将作为Austrian Audio麦克风家族中的重要核心部件,出现在即将上市的多款奥地利制造的话筒中,包括OC707高性能手持人声麦克风以及CC8小振膜话筒。

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正如Austrian Audio首席执行官Martin Seild所说:
奥世声专业音频的设计、制造中
使用了我们拥有的最高质量材料和技术
而奥地利制造,是对世界级产品质量和可持续性的保证



电容麦克风的进化远没有停止步伐,随着科学理论的突破以及材料科学的发展,物理世界中的极限各种极限将会被不断地打破。而Austrian Audio也将秉承着为全球音乐艺术家提供最好的音频产品的初心。
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