麦克风测试/使用时要知道的5个重要声学知识

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) v% h, Y7 B# p1 j* Z麦克风测试/使用时要知道的5个重要声学知识
( C, H, ?1 t2 m7 o# X
; r  d% L& o, m# h' X4 R

2 h: X- n2 v: |: X/ k3 K$ L

0 E% |8 D% I; \3 m麦克风测试
$ a6 ~* ^) x& h% W
7 u+ Y  S  r  {6 N) _6 a% s% q使用时要知道的5个重要声学知识
, |% i8 }, S* Z4 X6 Z

. q+ J; N  b4 Q% [1 C01

混 / 响
8 t; r# H2 }4 X! x+ ^2 X1 ~5 M" M
- reverberation -
2 V! v! y, X/ ~" B# n: H. ^

4 |3 V& W- E5 H
声音在房间内衰减的方式是影响声音录制的重要因素。
4 Z' t, p" T& j1 E( v
$ ?% Z; k/ C3 R5 r+ P% q混响对声音的作用是两面的，
4 s7 G$ w/ i: g
  N, m% }: t8 ^( v1 P$ u" @可以更好也可以更坏，
* _3 i% ]6 m2 m3 A
混响时间是其中重要的条件。
. K5 k' ?  y4 j( R8 Y: ]& ^; T  V
混响时间指的是从声源停止发声到声音完全消失所间隔的时间。
1 a; K2 I" n; o) Z' J5 e5 V+ E
: [- F5 L; B0 J- c/ G7 `- \+ R( W用更技术性的语言描述就是：

' R7 n9 |3 m! p7 z2 d6 g7 @# V声音衰减60dB所需要的时间。

. U& @& W6 }, T1 H. J2 C

下面的音频演示了混响时间

! R) L' \1 h, y* v& R4 {4 B

1：0.2秒，小控制室

8 M  ^& I6 o8 c" j- Z5 ^6 K2：0.5秒，教室

3：2秒，厂房

5 @, I6 G; M. Z% J; a0 V9 y4：5秒，教堂
/ C2 @0 t. B! p& D
. C6 ]4 U& N) d; g: n1 {5：10秒，体育场

# n7 o- e6 t8 g" C( L1 f* }/ v' s
8 a0 e2 V3 K* W: s9 D
3 [& j9 m4 }! j0 a$ @8 X8 C6 X对语言和人声的录音来说，混响时间必须很短(“寂静”的房间)。控制室的混响时间要相对短一些。而音乐收声间的混响时间通常要视音乐类型而定。
/ N, ?) K& ~$ k# V
( Q$ {  e0 k: ?4 l( y% p; ?: D; z1 S一个房间的脉冲响应(声音取自一只爆炸的气球)，可以看到所有的独立反射。将声音转换为电平值(这样可以以dB值读取)混响时间的频率分析。信号已经经过滤波器处理。

在这个例子中低频(63Hz)的混响时间已经超过了限制，这个采样取自一个用于声音编辑的小房间。通常而言，关键的问题在于混响时间随频率不同的变化。如果低频的混响时间超出中频太多，就会造成很大的困扰。
4 O% B- [) S8 a" ~" U
6 s$ x* t7 D' `  v* T

0 l+ _* Q: M: @: `( l0 e
; s$ ?* A: k9 [  q3 q6 s4 U- \! x
下面是不同应用下一般会采用的混响时间(500Hz下)：

2 }$ m- J( q! r8 l$ {+ J5 u
  o2 k$ a9 N- j& G5 w* p
混响时间的计算

' q& p: R* \5 O- i

" S6 y& V7 k$ h2 `( sT = 0.161 * V / A
- Z6 p7 k" m7 W4 c, m1 G
T 表示混响时间，以秒为单位
2 @* ~9 g  S6 \
" L' v; N% U% ]7 q5 b) l* VV 表示房间的容积，以立方米为单位
* [7 ?9 {5 V) k- l
1 `' I5 E: S+ ?' m/ j5 WA 表示房间总吸声系数



总吸声系数是根据房间内每种材料的吸声系数乘以该材料的总面积(平方米)得出。该公式适用于任何需要计算的声音频率。一般经常采用的计算方式是使用从63到8kHz的八度带通，或从50Hz到10kHz的1/3八度带通。

1 `: Y! x% N- g+ v$ k
1 j3 l/ n7 U+ v" L! ]+ U


2 k0 g( F6 g4 X如何得到合适的混响时间
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  O. C; G) Y# F! T/ w
- p, o) O8 ]+ p/ u1 h
- k6 p% j; M' D2 G" {/ }% f# u房间内总音量的大小和总的吸声系数决定了混响时间。(见下文关于吸声的段落)。应当知道的一点是，穿孔型吸声材料是非常高效的——但只是在高频端。这也是为什么需要很多的低频吸声来获得整个频段的自然混响。
! v5 n' f: g) d. c) r& Y6 |
. `" Z3 W4 E) I% t1 ?" _  a" o, @; U


sound



4 G" l  @$ `3 t5 }, z
: o5 A- S! u3 o; E$ F. K02

隔 / 音
" X$ ?6 z: I9 [: h$ w6 o$ \
- sound insulation -
2 E3 @/ @5 t: N
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7 \) j7 a0 x+ {
- P; ?5 R1 }" z' e) t" R隔声也就是防止声音从一个房间传到另一个房间的方法。基本上要达到隔声效果的唯一有效方式就是用厚重的墙和地板/天花板把房间密封起来。要想使相邻两 个房间的隔声更为有效，那么两个房间之间不应该有固定的连接部分。一般来说，这意味着每一个房间都是建立在同一地基上的两个独立封闭的盒子。

7 V- D2 U$ r! H) ?/ Y3 ^0 A: x' i! N
# i/ A# d5 L* X* C
录音间内放置隔板、声屏障等装置的效果取决于屏障的尺寸。为了避免低频衍射绕过屏障，屏障必须非常的大。而在实际情况中，还是建立封闭的房间更为容易。
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* B0 r3 t! F: R" {2 Z' v
, X) X3 o7 h( {
有时候失败的隔声原因来自于地板(或舞台)。为确保不会拾取到


" D$ a( z  L5 c+ ^2 L: H; j


; @3 ^' r' U# l+ ~; L如何获得良好的隔声
$ k- k' L1 m* @9 ^( z
' R! P+ k! n# R# B% O7 o! y" p

低频的隔声唯一的办法就是将声源放置在独立的房间内。如果需要非常大的隔声量，那么房间应该有独立的墙壁，每一面墙采用三层石膏板或类似的结构制作。地板必须采取浮筑(floating)方式。



1 g3 i4 @- g! m7 O4 Z$ m: f对于高一些的频率(例如高于300-400Hz)，可以通过声屏障来获得一些隔声量。不过这样做的效果是很有限的。如果只是在录音间或舞台上用于将乐器分隔开，采用声屏障的方法可以避免直接声窜入到相邻乐器的拾音麦克风中去。
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& m! S: n$ ?" z& g( N* b
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( \& r4 Q, y+ t1 _03

吸 / 气
# M" w8 x/ i6 s2 y
- Sound absorption -
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0 }* y0 b) e3 k0 x) a

我们通过使用吸声材料的方式来实现对声学的控制，比如控制混响时间。需要注意的是不同的材料对声音各个频段的不同作用效果。从技术上讲，我们可以将吸声系数界定为从0.00(完全没有吸收，例如硬质大理石表面，所有声音都被反射)到1.00(例如敞开的窗，声音传出后不会有任何反射)。
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- k% n) h6 p5 W  u- t, c
4 |3 ?. r  o; `: x8 [通常而言，多孔吸声体(泡沫，布料，矿棉，玻璃纤维等等)吸收较高的声音频率，并且吸声效果很好，吸声系数可以超过0.7。但是，如果多多孔吸声材料安装在与硬质表面(墙面或地板)有一定距离(25至30cm)的位置，则吸声范围可以向下扩招到100Hz。
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多孔吸声材料的吸声曲线

共振吸声材料(穿孔板，带狭缝的墙壁等)对于中频部分(200Hz至5kHz)有很好的吸声效果。
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4 G  f2 q; s, @& z  s1 }
$ Q8 ]+ M& m' [, s共振吸声材料的吸声曲线

5 I% E0 z  Z/ z3 o) v$ J薄膜吸声体可以作用于低频吸声。这类结构可以成为建筑结构的一部分：轻质墙，窗，浮筑地板等等。这类吸声体效果不会很高，吸声系数范围在0.2至0.3之间。不过，如果膜结构是建筑的一部分，那么你可以获得很大的吸声面积。薄膜吸声体放置在墙角处会获得最大效果。

3 Q% q+ }9 {; C7 Y) j/ ?# m

9 y1 v5 x! @2 W: o如何得到正确的吸声
0 m$ E* {( o+ v* a
( X6 q# L% v# E* u首先要确定你需要吸收那些频段的声音，例如在整个声频段中的某一部分混响时间太长，需要吸收一些。然后要选择合适的吸声体。记住无论吸声装置有多么新潮，我们需要的实际效果，因此在买这类产品的时候一定确保拿到可靠的参数说明。

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声反射
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- Acoustic reflection -

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2 J! y. ~0 }0 l单次反射
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单次反射是有害的。如果麦克风同时拾取到直达声音和一个单次反射声，会造成梳状滤波，即在整个频谱范围内产生间隔的声音加倍和声音抵消。因此，单次反射永远是应该杜绝的现象。
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在控制室内内存在的各类反射(来自桌面和天花板)通常都会造成类似梳状滤波的声染色。虽然垂直反射一般很难被听到，但过强的单次反射还是应该避免的。

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4 M" i# ?( A* J3 t  f' ^
% t5 G4 F* a6 ~/ f) I+ F在录音间或音乐厅，多次反射声是散射声场的一部分，它左右着声音的走向，让所有乐器都能被听见。混响也可以视为多种反射声的组合。

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如何避免单次反射
2 b3 Q7 M* o( f% X
" C( C+ }4 w# B4 h' i过强的单次反射可用下面几种方法解决：

在反射面采用吸声材料
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在反射点放置散射器

. r+ a% m8 n* P; p4 ~控制反射方向，使其不会进入耳朵或麦克风

在录音时要适当利用麦克风的指向性原理，将麦克风拾音的盲区指向反射声来源方向。
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9 q- b3 c: |* ^6 [8 x* ]' }$ C' U2 E
9 ]7 F" ^, E; S; r) u9 hbackground
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/ a" G: z7 T& T! c) S5 Vnoise

/ S9 c5 Y- c  I3 z5 {9 E
/ P7 B, t( P1 D! i背景噪声
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1 Q# M7 a, e  _1 r& a7 Q1 @9 [5 w- background noise -

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+ o/ h* j* }, s3 j  L  x  v4 M
5 U9 }% ?) \+ v3 m- y# D录音棚的背景噪声有可能会成为工作的阻碍，因为它会令录音浑浊。如果对信号添加压缩处理，情况还会更糟。噪声可能来自于电脑的风扇和硬盘，可能是交流声，可能来自与隔壁房间，或者是大街上车来车往的噪声。在新闻直播间里，经常还会受到编辑室的噪声干扰。
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在设计不同类型的房间的时候可以采取不同的噪声度量标准：NR-15/NC-15(SPL近似于SPL20dBA)或NR-20/NC-20(SPL近似于25dBA)，取决于房间的用途。
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NR曲线的例子，采用1/1八度带宽噪声顶部标示测量。测量结果为未超过的最低噪声度量曲线(=NR-25)


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如何避免房间噪声


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1、移除所有的噪声源(就是这么简单)

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2、使用近距离(以及更近的)麦克风录音
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3、利用近距离麦克风的近讲效应降低远距离声源的低频