关于麦克风使用者的10个必知声学术语和事实

soniben · 发表于 2022-7-28 18:52:18

关于麦克风使用者的10个必知声学术语和事实

DPA大学堂

“ 如果想让你的麦克风发挥出最好的效果，拥有一些声学知识是一个好主意。”

本文将带您了解10个最重要的声学术语及事实。

我们之前也为大家介绍很多麦克风指标及录制过程中的设置等等知识，还没有看过的小伙伴可以在文章结尾看到我们所有的DPA大学堂相关内容。

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十个最重要的术语&声学事实

混响——声源停止（发声）后声音消失的时间。“干房间”（a dry room）回声时间短，“湿房间”（a wet room）回声时间长。根据房间的使用情况，存在最佳的混响时间。控制室（control room）的时间一般在0.4秒以下。交响乐大厅的时间一般在2.2秒左右。

隔音——降低从一个房间到另一个房间的噪音。通过使用厚重的材料及避免/减少与每个房间中建筑部件的刚性连接，可以获得良好的隔音效果。

吸音——声学材料的一种特性。吸收材料转换声能。某一特定材料的吸收随频率而变化。有些材料在高频下具有高吸收率，有些在低频或中频有高吸收率。

反射——坚硬的表面会反射声音，因此不能吸收声音。反射是产生回响的原因。在大房间里，反射可以提供声音空间分布和宽敞的感觉。然而，强烈的单次反射会导致声音染色（colouration ）。

扩散/散射——反射声音的传播，吸收或扩散可以消除反射。然而，与吸收相反，扩散是将声音能量保留在房间里。

驻波——适合房间尺寸的声波会影响声音的分布。所有房间都有驻波。

房间大小——房间的大小会影响您录音的声音。更大的房间具有更长的混响时间。像音箱、扬声器这样的小房间听起来可能太四四方方。

背景噪音——设施、室外交通等等产生的有害噪音。在良好的音频房间里，这种噪音应该尽可能地保持在低的电平。

机械振动——机械振动最终可能会以声音的形式出现在话筒中。这就是为什么建议对麦克风应用机械阻尼的原因。

耳机——各种形式的音频制作中的重要工具。声音级别不应该太高，避免麦克风可以捕捉到耳机中的声音。

1.混响

声音在房间里衰减的方式对于声学记录来说非常重要。混响对录音的影响有好有坏。混响时间很重要。混响时间是声源停止（发声）后声音“消失”所需的时间——用专业术语来说：声音衰减60分贝所需的时间。

这个音频示例演示了不同的混响时间。同一把枪在五个不同的房间里开枪。每个镜头重复一次。

混响示例

如果无法播放，请点击此处在新窗口打开

1: 0.2秒，小控制室

2: 0.5秒，教室

3: 2秒，机械车间

4: 5秒，教堂

5: 10秒，大型体育场馆

对于语音和声乐录音，混响时间必须很短( 'dead' room)。在控制室中，混响时间必须相对较短。在音乐的录音室中，决定最佳值的则是看音乐类型。

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房间里的脉冲响应(一个气球爆裂时声音的波形)，所有单独的反射都可以看到

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上面的信号被转换为电平信号(读数单位为dB)

soniben · 发表于 2022-7-28 18:52:55

以下是根据房间而定的首选混响时间(500赫兹)的一些值：

房间	混响时间，秒	评论
声乐室	0.1-0.2	不要太小。一个小空间总是听起来总像一个小空间，在低频(Boomy)上会有困难。
控制室	0.2-0.3	如果想要在控制室演奏原声乐器，则混响时间可以稍长一些。
录音棚	0.4-0.6
客厅	0.4-0.5	如果客厅只有五个扬声器和一把椅子，那么混响时间应该会高于这个参考值。
讲堂	0.6-0.9	提高演讲的声音电平，保持清晰易懂听。
电影院	0.7-1.0	必须提供声音的复制还原。
摇滚乐（较小场地）	0.6-1.6	与面积成线性关系，房间大小从1000平到10000平
剧院	1.1-1.4
歌剧	约1.6	混响必须维持歌声，但仍需保留一定的清晰度
古典音乐厅	1.8-2.2	因音乐厅的大小及音乐类型而异。

混响时间计算公式

T = 0.161 * V / A
T 为混响时间 [秒，s]
V 为房间体积 [m3]
A 为吸声率

吸音率是用房间内各种材料的吸收系数乘以该材料的面积[平方米]来计算的。

计算音频的空间，这是在所有感兴趣的频带中完成的。通常在63Hz到8KHz的倍频带或在50Hz到10KHz的1/3倍频中。

如何获得正确的混响时间

房间的体积和总的吸音量决定了混响时间。(参见下面关于吸音的部分)。值得一提的是，多孔类型的吸音材料非常有效——对于高频范围内。这就是为什么在整个频率范围内获得中性混响则需要大量低频吸收(膜)的原因。

soniben · 发表于 2022-7-28 18:55:49

2.隔音

隔音是阻止声音从一个房间传到另一个房间的特性。原则上，获得有效隔音效果的唯一方法是拥有厚墙、地板、天花板的密闭房间。如果想要相邻两个房间的隔音非常有效，那么两个房间之间不应该有固定的连接。通常，这意味着每个房间都构建为一个独立的盒子，与公共基础建设相隔离。

录音棚中隔音屏（screen）/gobo板/障板的效果取决于隔音屏的大小。为了防止低频在隔音屏上移动，它必须足够大。实际上，建造一个封闭的房间要更容易。

有时隔音不良会导致地板(或舞台)的振动。为确保不会通过麦克风本体拾取声音，必须将支架上的麦克风悬挂在防震架上，以避免出现任何问题。下面是我们曾经做的减震团：

“来团”第5期，英国灵巧原装InVision Studio大振膜麦克减震防喷套装

此音频示例演示了从一个房间(录音的第一部分)传到相邻房间(录音的第二部分)的声音。请注意，为了更好地比较声谱，第二部分被放大了20 dB。

如何获得合适的隔音效果

只能通过将声源放置在单独的房间中来实现低频的隔音效果。如果需要很厚的隔音层，房间应该有单独的墙壁，每一面墙都用三层石膏板或类似材料建造。地板一定是浮动的。

在更高的频率下(即高于300–400Hz)，可以通过使用隔音屏（acoustic screens）实现一定程度的分离。然而，这仅具有有限的效率。然而，在录音室或舞台上将乐器彼此分开时，隔音屏会阻止声音直接进入相邻乐器的麦克风。

3.吸音

当我们想要控制声学效果，即混响时间时，我们会使用吸音材料。我们必须知道不同的材料在不同频率范围内的吸收率。从技术上讲，我们的吸收系数介于0.00之间(没有吸收，就像坚硬的混凝土表面；所有的声音都会反射)和1.00(就像一扇打开的窗户;声音离开后再也不会回来)。

一般来说，多孔吸音材料(泡沫、布、矿棉、聚酯纤维等)吸收频率范围比较大，在吸收系数在0.7以上时非常有效。但是，如果将多孔吸音材料放置在距离坚硬表面(墙壁或天花板)25至30厘米的地方，它们将提供低至100Hz的吸收。

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多孔吸音材料及一般吸音曲线

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共振吸音(穿孔板，开缝墙等)是高效的中频吸收器(200 Hz到5 kHz)

“膜状”吸收器会在低频下工作，它们可以是建筑结构的一部分:轻质墙、窗户、浮动地板等。它们的效率不高;共振时，吸引率在0.2到0.3的范围内。然而，如果膜是结构的一部分，你可能已经有很大的区域可用。当膜状吸收器放置在房间的角落时效率最高。

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如何正确的吸音

首先，这是一个需要定义吸收的频率范围的问题，即在混响时间过长的频率范围部分。然后选择适合你的吸音材料。请记住，无论吸音材料看起来有多花哨，它都是基于物理的，所以当你购买这些材料时，一定要获得一份规格表。

4.反射

单次反射（Single reflections）是有害的。如果麦克风拾取了一个单次反射或直达（麦克风）的声音，这将导致梳状滤波（comb filtering），从而使整个频率范围内产生峰值和消除（cancelations ）。因此，必须始终避免单次反射。

在控制室中，垂直反射(桌面或天花板)通常会导致梳状滤波器（comb filter）中样式的着色。然而，水平反射通常不太容易被听到。尽管如此，还是应该避免单一的强反射。在录音棚或音乐厅中，多重反射是漫反射声场的一部分，能使声音被包围，并使整个乐器都被听到。混响可以看作是无限次的反射。

这个音频样本演示了反射表面最终导致梳状滤波的影响。在距离工作室玻璃窗1米远的地方放置了播放pink噪音的扬声器。全向麦克风在扬声器和玻璃之间移动，接收不同比例的直接和反射声音

梳状滤波器-pink噪音

梳状滤波器-说话声

如何避免单次反射

1.在反射面上涂上吸音材料。

2.在反射点放置一个扩散装置。

3.重新定向反射，使其不会直接指向耳朵或麦克风。

4.在录音中，可能需要使用边界层（boundary layer）麦克风原理或将定向麦克风的死角指向反射声。

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5.扩散/散射

扩散或散射是通过使用扩散器或简单地通过房间中的不同设备和家具来实现的。当声音撞击（物体）表面时，它会被反射到不同的方向。物理元素必须具有与扩散的声音波长相关的大小。这就是为什么很少看到低频扩散器的原因。为了消除干扰立体声的反射，扩散器应该在600至800赫兹以上的频率范围内有效。

应该指出的是，高效的扩散器也会表现出一定的吸音效果。在扩散器的有效频率范围内，吸音系数可以在0.2的范围内。

如何扩散声音
1.许多设备和家具通常会提供良好的扩散。
2.装满书籍的书架（扩散）效率很高（并且具有宽带吸收功能）。
3.扩散器（Schroede型）可以垂直或水平传播传入的声音，或两者兼有。

此段音频示例演示了在坚硬、平坦表面上反射的声音与在扩散性更强的表面上反射的声音之间的差异。扬声器分别放置在玻璃窗和扩散器的前面。声音在扬声器和玻璃或扩散器之间录制。请注意，扩散器是反射式的，通常取决于频率。这就是为什么直接声音和扩散声音的总和仍然具有着色的原因。

6.驻波

在自由空间中，声音可以自由的在各个方向上传播。在房间中，当声音到达边界时，它会反射回房间。最终，声音可以在相同的两个平行面、角落之间来回传播，等等。低频的物理波长与房间的尺寸相当，尤其是较小的房间。

一种有趣，但不是很令人愉快的现象就是我们所说的驻波。当一个特定的波长适合房间的尺寸时，它会导致声压发生很大的变化，这取决于你在房间听(或录制)的位置。在房间的边界处，声压有一个最大值——角落最强。而在房间的其他位置，同样的频率可能会显得柔和20到30db。

想象一下，当一个扬声器靠近墙壁。这个声源(扬声器)产生声音。声音从扬声器向外辐射，撞击对面的墙壁，然后返回声源。如果它恰好在扬声器产生给定频率的下一个周期时到达，那么新旧波就会同步。两种波都沿相反的墙壁传播。在这里它们被反射出来，回到扬声器那里，然后进入第三阶段，以此类推。

两个平行壁之间驻波的最低频率的波长等于距离的两倍。

例如：两面墙之间的距离为2.5米，音速是340米/秒，双倍的距离为5米。

波长计算如下：

λ = c / f

其中

λ是波长[米，m]

c是声速[米每秒，m/s]

f是频率[赫兹，赫兹]

在这种情况下：
5 = 340 / f
↓
f = 340 / 5
↓
f = 68 Hz

房间越小，它对录制和再现声音的影响就越大。小的演讲室是最糟糕的。然而，在小型控制室或项目演播室中，监听扬声器的低频响应会受到影响。驻波存在于所有房间，但可以被控制的不那么烦人。

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驻波

如何避免或应对驻波

驻波是无法完全避免的。然而，这种现象是可以控制的:

1.避免平行墙壁

2.在盒形房间中；尺寸之间不应呈现整数关系

3.使用高效的角落吸收器(主要是“膜”吸收器)

4.尽可能保持控制室对称

5.让扬声器远离角落

此段音频示例展示了房间中央的声场与同一房间角落(靠近地板)的声场对比。请注意，在角落录音时，低频会被增强。

7.房间大小

房间的大小对许多声学参数都有影响。房间体积越大，通常意味着混响时间越长。但是，在建立控制室和工作室时，一定要确保一开始就有足够的空间，特别是房间高度很重要。在设计隔音材料，添加理想的吸收材料，放置器械（gear）等等时，你最终可能会没有足够的活动空间。

房间的尺寸决定了驻波的频率。到反射表面的距离总是会留下声学足迹。一个小房间听起来总是像一个小房间，除非你使用近距离的麦克风。

排练室的尺寸必须能够合理布局。

如果你正在处理音乐会，戏剧等的房间，请考虑将观众视为房间吸音（材料）的一部分。如果音量太小，混响时间将在很大程度上依赖于观众的多少。

如何使房间大小正确

最好从一个太大的房间开始，而不是从太小的房间开始。
天花板较低的房间不宜用于录音和监听。
考虑房间内必须容纳的人数（工作室，控制室，排练室，音乐场地等），并确保空间充足。

8.背景噪音

录音室里的背景噪音可能是个问题，因为它会使录音变得模糊不清。如果对信号进行压缩，情况可能会变得更糟。噪音可能是风扇和计算机硬盘发出的，也可能是通风空调系统发出的噪音，也可能是来自相邻房间或交通噪音。在新闻演播室的广播中，噪音通常来自编辑部。

在不同房间类型的设计中，有一些关于安置噪音的惯例:NR-15 / NC-15 (SPL大约为SPL20 dB(A))或NR20 / NC-20 (SPL大约为25 dB(A))，这取决于房间的用途。

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上图为1/1倍频带噪声测量NR曲线的示例。测量结果是未被测量值超过的最低曲线(= NR-25)。

如何去除背景噪音

1.消除所有噪声源(就这么简单)

2.使用近距离麦克风

3.利用定向麦克风的邻近效应（proximity effect）来降低来自远处声源的低频

9.机械震动

建筑部件的机械振动会产生可听到的声音。如果将麦克风支架放在振动的地板上，它可能会在麦克风中产生声音。此外，房间内松动的机械部件所发出的咔哒声也是导致问题所在的原因。

此音频示例演示了对麦克风使用适当的防震支架的效果。4017B 枪式麦克风安装在麦克风支架上，使用三种不同的夹具。录音工程师在踢支架的腿。在每种情况下，“stand kicking”都是在没有4017B低切的情况下记录的。

使用以下挂载：

标准麦克风夹 UA0639。没有阻尼，撞击的声音通过麦克风支架进入麦克风

防震支架UA0897。目前，声音主要是通过空气传播的

RWK4017 防震支架（针对 DPA4017mk2 进行了优化）。机械振动更少，几乎只有空气传播的踢腿噪音

如何消除机械振动

1. 使用弹性麦克风悬架，以避免振动进入麦克风。

2. 弹性系统的共振必须低于记录的最低频率。

3. 共振频率低：质量大，悬挂柔和。

10.耳机

耳机在很多方面都很实用。可以把你和周围的声源分开。但是，要注意耳机的音量不能太高(最好是经过校准的耳机音量)。确保从耳机到麦克风没有发生泄漏。当耳机用于个人监听或返送（foldback）时，耳机信号必须与麦克风信号相同步。

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