DPA 话筒大学——话筒基础知识指导

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如何阅读麦克风的技术指标
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    当你阅读麦克风技术指标的时候，重要的是你要知道怎么去理解它们。在大部分的状况下，技术指标可以通过很多方法来得到。这篇文章就是要帮助大家了解这些技术指标。

从技术指标里面你不能决定什么
    麦克风的技术指标可以证明它的电声特性，却不能表示话筒的音质。举个例子，一个频率响应曲线可以如实的展现麦克风将如何录制正弦曲线频率。但是无论如何详细的，彻底的清晰的技术参数都不能展现实际的音质。

- F8 m6 |* J/ [; W5 [dB
    多数的麦克风技术指标里最基础的就是dB 的单位。分贝是一个相对数，等同于人耳在声音的压力下感到的变化曲线。此外，分贝的变化是很平稳的，而且相对于声压数据的巨大的变化。分贝是以一个特定的声压为参考的相对数值，通常将20 微帕这人耳刚刚可以察觉的响度为参考，定义为0 分贝。请注意，0 分贝并不代表没有一点声音，这只是根据大多数人的耳朵对于声音的察觉度而规定的一个数值。

$ G" y! {# e: Q: Q频率响应
    频率响应曲线阐述了麦克风将声音的能量转化为电信号的能力，并且不管信号是保真的的还是录入的时候被渲染的。注意不要误把频率范围认为是频率响应。麦克风的频率范围，大多数情况下告诉你的是话筒录音的频段，但可能存在误差。
& s! |2 \2 H, B) R- x3 }" ^举例: DPA 4006 全指向话筒频率响应

频率范围:
拾音轴向内: 20Hz - 20kHz ±2dB
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频率响应曲线:
多样的录放频率响应曲线
许多专业设备的制造厂商总是提供多种频率响应曲线，这对于了解麦克风在不同的声场和不同的方向产生反应是很有必要的。

拾音轴内响应
    拾音轴内响应指的是话筒对来自振膜正面 (0°)声音的响应。这项指标会因为拾音距离的不同而变化，例如单指向话筒的近讲效应就是一个例子。

扩散声场频响

    扩散声场频响曲线阐述了麦克风在高混响声场的反应，在这个音响环境里的声音没有准确的方向 。声音的反射来自于墙面，地板，天花板等等，和直接声一样大，甚至更大，并且每个地方声压级都是一样的。如果在这种情形选择全指向话筒会非常有趣，因为它们可以拾取声场所有的低频频段，扩散声场在频率响应上会对高频进行陡降式衰减。


    拾音轴向内与离轴频率响应， 用DPA 4011 心型指向话筒在30 厘米处测量

离轴响应
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离轴响应可以展现来自话筒不同角度的声音频率曲线。当你试验一支心型话筒的正面与其它角度拾音的差别是很有趣的一件事情。即使离轴响应的电平衰减的厉害，但这条曲线是否平直非常重要，否则就会为拾音引入离轴声染色。
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极性响应
9 u2 i% u1 `8 \    一个极性坐标图常用于展示中心频率从不同的角度进入麦克风的情况。坐标图可以展示话筒背面拾音频率是均匀（或不均匀）。
    举例：4006 全指向电容话筒
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3 u4 Z0 a2 `. n    参考点一般用1KHz 正弦波信号正对话筒振膜来得的圆周来定义。除非特别强调，一般圆周之间按5dB 计算。通过这样的方法，你可以看出不同中心频率的指向性，一般中心频率点是5KHz，10kHz 和20kHz。
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) v* i( D4 w! H3 A    响应曲线必须平滑，对称，这表示话筒没有声染。极端的波峰和凹陷都是话筒指向性不好的象征，不同中心频率的响应曲线绝对不能交叉到一起。通过    极性图你可以了解到全指向话筒的高频指向性通常比较强。（看最中间的那个圆圈）
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- w2 X5 e9 X8 g1 v& P等化噪音电平
/ b/ q; H& l  T# w& `    等化噪音电平（就是话筒的本底噪音），当话筒在录音的时候，自己也产生一些噪音。话筒本底噪音低是很重要的，这意味着声源声压小的时候声音不至于被话筒本身的噪音淹没。本底噪音与话筒的动态范围也有直接的关系。

- S! f3 G$ {; Q5 B4 H有两个常用的标准
1. dB（A）计权，它表示人耳对录音SPL 的感知，尤其是对低频部分不敏感。好的结果通常是在15dB（A）以下。
2. CCIR 468-1 计权，与dB（A）不同，在这个标准下，25-30dB 是一个不错的指标。

$ d, U! ?! h% h& ]/ C例如：DPA 4041-S 全指向电容话筒
: B) S: }' ]. C7 x) m. l; D等化噪音电平 A 计权：最大值 7 dB(A) re. 20 μPa
2 j) S6 I0 N0 e1 m& x. \, y; w8 w: g$ b; O等化噪音电平 CCIR 468-1: 最大 19dB
& V+ a& i; B! ?# @
灵敏度
, u' R$ {5 K6 A. i2 T1 \- [灵敏度指的是话筒将声压转化为电平的能力。高灵敏度话筒输出高电平，不需要后级话放进行过多的增益。高灵敏度话筒用于微小声音拾音的时候非常有用，话筒的高灵敏度让后级不需要太多增益，从而保证了低噪音。

5 x0 m- g" M/ ^) s6 }! h8 [: x根据IEC 268-4 标准, 灵敏度的单位是mV，以每Pascal 声压在1 千赫测得。灵敏度的单位是dB，以1V/Pa 为测量条件，灵敏度为负数。一个严格的话筒厂商应该提供灵敏度偏差，由于生产的原因，一般这个偏差在2 个dB 以内。
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% o& \! Y1 t# M$ c" Z举例: DPA 3506 4006 立体声配对话筒
灵敏度, nominal, ±2 dB:
. y- P2 h* ^; s' u' g4 B) w10 mV/Pa; -40 dB re. 1 V/Pa unloaded (at 250Hz) Max
difference 1 dB
" g- S% [' Y3 Z/ f* l( nSPL 承受能力
SPL 声压级承受能力是很多录音中需要考虑的重要因素。一般音乐录音的SPL 峰值会比RMS 值高20 个dB。RMS 显示的是SPL 平均值，不能显示SPL 峰值。

需要知道的重要事情
1. SPL 必然伴随THD 总谐波失真。
, C* Q7 S+ d. I4 n$ t+ G8 S2. 关于话筒最大可承受SPL 定义是：声压让话筒即将削波，输出方波。
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% `6 v; W4 i% p0 x) WTHD 的常见数值为0.5%（1%也经常看到），这种小数点级别的失真可以被测量，但听不出来。要确保THD 指的是由完整的话筒来测试（振膜+前置放大器），很多厂商的数据来自前置放大器，失真度远远小于振膜。圆形振膜的失真度伴随输入声压以6dB 递增，所以你可以通过这个因素来计算出一个新的THD。
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( |9 x3 K/ _9 q3 p举例: 4004 高声压级全指向电容话筒, 130 V
6 C5 c3 p( h) }! l最大可承受声压级：168 dB SPL peak
! ?/ b9 T- n% f9 M# d8 s( U* T总谐波失真度：
142 dB SPL peak (<0.5% THD)
4 d- M' i  w; }/ f+ v148dB SPL peak (<1% THD)
$ f" v" X  a8 a" o% V2 c  z
结论
" G- u. p( d2 g" h$ a话筒技术指标并不能表示话筒品质的全部，更不能体现主观音质。尽管不同厂商提供的数据没有完全的可比性，但技术指标还是可以从客观上帮助我们选择一支好话筒
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大振膜全指向话筒vs 小振膜全指向话筒
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, R' }+ ~' [) v# @在你选择大振膜话筒与小振膜话筒之前，一定要了解两者特性上的不同。话筒特性之间的比较与音箱不一样。
通过下面的表，你可以直观的看到大振膜与小振膜话筒之间的不同Large Vs Small: Table 1
) H4 i! t( ]1 t/ N* N5 B
本底噪音
! e- m+ @9 d) O# k) n2 [: K; e大振膜话筒的本底噪音比小振膜低。因为小振膜话筒的振膜面积小，这导致振膜表明坚硬，空气分子冲击振膜后会产生很多能量。是否可以录制极高声压级信号，是由振膜的灵敏度和面积决定的。

- h* H2 a/ Z4 zLarge Vs Small: Table 2
. o# B" W( g$ a! [  \4 H灵敏度
大而顺从的振膜具有高灵敏度，反过来，小而坚硬的振膜灵敏度低。大振膜膜片容易运动，即使是比较低的声压级，也可以输出高电平。
' x  [8 |9 }& R* eLarge Vs Small: Table 3
( n9 N* p- E0 t& D9 ?% u6 DSPL 承受能力：
电容话筒SPL 承受能力被下面两个因素限制：
9 ^5 k* a0 w) F" _5 c1. 话筒头，振膜与背板之间的距离，它们决定了振膜的坚硬程度，但也限制了振膜产生严重失真前的运动范围。
0 A2 ^5 k7 a/ k9 L; M3 C2. 话筒前置放大器的电源供应限制了话筒的SPL 承受能力
& a% g9 Y* T; t$ H% Q  LLarge Vs Small: Table 4

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频率响应
全指向话筒可以感应声压的细微变化，大振膜和小振膜都是如此，大体上，拾取低频的能力与其他频率一样。它的下限频率由小排气孔来设置，这个小孔用来防止振膜运动时改变周围的气压。排气孔的面积（例如直径，长度）起到了声学低通滤波器的作用。上限频率由受几个因素影响，这些都和振膜的尺寸有关。
1. 大振膜倾向于衰减。这一点和扬声器技术相似，这与扬声器厂商用不同尺寸的单元重放不同的频率是一个道理。
4 b$ e& L8 M; \  E  U0 G' \2. 振膜的重量会衰减振膜的高频位移
( h! A  L- p5 I+ W3.话筒罩边缘的衍射将限制极高频的拾取能力结论是大振膜话筒的频率范围比小振膜窄。下面的这个图形现实了频率响应之间的
不同。
Large Vs Small: Table 5
* {/ ^( t* q1 i3 K, y! Q' T方向性特征
# d& I, e* @$ H1 x- B当话筒摆在声场，话筒本身也会影响声音。这是由于话筒头尺寸产生的一种声学现象，
, j+ n& h/ k3 L/ ?5 I" P总的来说，主要反映在高频。大振膜话筒高频的指向性强，小振膜话筒高频指向性弱。
Large Vs Small: Table 6
9 k, t- i+ ]+ w0 N动态范围
小振膜话筒的动态范围通常比大振膜话筒大。
Large Vs Small: Table 7
6 \1 l" L6 p) F- B结论
不同的振膜尺寸各有优劣，通过下面的表格，我们比较了小振膜，中型振膜，大振膜话筒的多项技术特性。
) S6 v3 o4 N/ R9 |Large Vs Small: Table 8
( [4 z0 j9 o! }% a. u6 d单指向话筒VS.全指向话筒
这篇文章向大家讲述单指向与全指向的不同，让大家对话筒摆位的概念更加清晰，澄清PA 领域对全指向话筒的偏见。
串音
" f4 ?- G: V7 S. c* n很多音频工程师害怕在多话筒拾音的情况下选择全指向话筒，担心话筒之间的串音。“串音”就是我们在录音中听到的旁边的人说闲话的声音，为了避免这个问题，很多工程师在不实验的情况下就选择了单指向话筒。心型话筒往往是不错的选择，但有些时候全指向话筒可以得到更好的声音，因为全指向话筒有很好的声场，比较低的手持摩擦声，风声，喷口，它的近讲效应也比较少。
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, J- _+ k! A0 x此外，某些高品质话筒的“串音”听起来非常自然。我们所担心的串音，是让声音变坏。如果一只话筒话筒拾取的串音在同一声场，而且自然，那么会给录音增加自然的堂音。DPA 的话筒，无论是单指向还是全指向，在它们的拾音轴线之外都有非常平滑和自然的频率响应。这些话筒不仅在拾音轴线区域音质好，在拾音轴线之外音质也很好。
: H6 n7 r9 ^2 N8 A) t' \
通道隔离度
如果你选择全指向话筒，通道隔离度将低于单指向话筒，因为全指向话筒拾取来自所有方向的声音。因此，如果通道隔离度是录音的首选要素，那么全指向话筒所呈现的直接声和非直接声的比例非常不合适。

如果选择全指向话筒，因为它没有单指向话筒的近讲效应，所以我们应该尽可能的将话筒靠近声源。在一个自然声场进行录音，串音是无法完全避免的。少量的串音会给乐器录音带来漂亮的“空气”感。
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按照常规，如果我们将心型话筒放在离声源17 厘米的位置，它所拾取的直接声与非直接声的比例与全指向话筒10 厘米的位置一样。
4 A2 |( X0 L9 O/ I% I: C& w不同种类的话筒，拾音距离与获得相等直接声与反射声平衡度的关系。
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声反馈前增益
  @- |# f1 l0 Z在现场扩声领域使用全指向话筒需要好设备和有经验的音响工程师。

一般来说，用全指向话筒后，音响系统的声反馈前增益可能会减少，不过声反馈前增益受很多因素的影响。

单指向与全指向的声反馈特点也不一样。单指向话筒的啸叫往往在意想不到的情况下突然出现，全指向话筒的啸叫来得缓慢，经常是从低频的轰鸣声开始。在舞台上使用全指向可以带来一些特殊的好处，让你有可能去调整整个舞台的声反馈前增益。让演员可以在舞台上随处走动，话筒不会突然产生啸叫。

: u' G. f, T# F3 y$ h4 m离轴声染色
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/ Y& @. e# D- v- g; ?! K! X心型话筒是最常用的单指向话筒，心型指向意味着在话筒正面130 度的范围属于它的拾音角。话筒背面有30dB 的声隔离，根据频率的不同会不一样。另外，心型话筒在拾音角度内具有非常平滑的频率曲线，但拾音角之外就不是这样。事实上，一些单指向话筒的拾音角之外的频率响应不好。这意味着从话筒侧面和背面拾取的声音或多或少存在“声染色”

2 B" T+ D) y& C0 R尽管从侧面和后面拾取的信号微弱，但还是会让录音变得的浑浊，不真实。请确认你用的单指向话筒具有平滑的非拾音轴向频率响应。

举例: DPA 4011/12/21/22/23 的轴内和轴外响应
5 Q9 B* |" ^; z. |9 g极性图
+ b! H0 k/ V% @9 u. }' d全指向话筒对360 度的方向具有相同的灵敏度，但对高频信号有明显的指向性。
振膜越小，全指向性更强。
举例: DPA 4007 全指向电容话筒极性图
单指向性话筒有几种，例如心型，超心型，枪型，它们的不同之处在于对侧面和后面的声隔离度。
举例: DPA 4011 心型指向话筒极性图

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近讲效应
我们可以通过近距离拾音来增加通道隔离度，这样做的目的往往是为了防止“串音”。然而，当我们选择心型话筒用在这种场合的时候，会遇到一种损害音质我的近讲效应；当话筒靠近声源，低频提升。串音减少了，低频的轰隆声增加了。当你将单指向话筒靠近乐器，音色的中频和高频受到影响，不得不用均衡来调整音色的平衡。
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4011 心型电容话筒的近讲效应
低频响应
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$ f" N) w9 V4 E' R( G4 U; K- ]6 e6 F大多数全指向话筒具有极好的低频响应，而且在30 厘米的距离内失真度低于单指向话筒。在听音测试中，这个特点被描述为“低频丰满，温暖”。如果换成单指向话筒，可能需要用均衡器来弥补低频的损失。
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风和噗噗噪音
3 ]) h" P0 _! L, T9 K, W气流，喷口和手持噪音也是使用单指向话筒需要考虑的问题。单指向话筒对这些噪音敏感度大于全指向话筒，由于振膜的原因，单指向话筒对这些比较灵敏。

  C% o- ?' k3 x3 m! h* ^* u/ N  m单指向 vs. 全指向：
! x& ]) Z0 p" q失真度
: v0 ?' q! c7 |) j失真度也是在全指向与单指向之间做出选择的因素。单指向的失真度要比全指向明显，这在大声压近距离拾音的时候非常重要。他们之间的失真度是明显的，你可以比较一下话筒参数表中两者THD 之间的区别。如果要用单指向话筒，一定要选择低失真，高headroom 的型号。
) h# f: o! l8 K" D5 q0 F结论
通过上面的叙述，我们可以对近距离拾音话筒的选择做出一个结论，请认真考虑首选全指向话筒。我们强烈建议总是先试试全指向话筒，养成习惯。它声音自然，可以承受极高的声压级，没有近讲效应，对风和喷口都不灵敏。
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变压器输出VS.无变压器输出
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电容话筒有变压器和无变压器的区别，请看下面的表格：
) d2 E0 K9 o" d- D) _2 K* A# hTranformer vs tranformerless: Table 1
我们举例用的是有名的DPA 4006，含变压器输出，用它与不带变压器的4006-TL进行对比。
灵敏度
大多数话筒变压器设计为高压变低压，变压器会降低话筒的灵敏度。因为灵敏度就是输出信号与声压级的比值。
Tranformer vs tranformerless: Table 2
$ z1 u* ^; e. q电缆负载能力
: o' P3 b+ q3 ]9 {' @当输出信号经过变压器，电压根据变压器的转换线圈比率被降低，与此同时信号电流提高。提高的信号电流让话筒可以驱动更长的电缆。
) o. n  C- j0 @, U! sTranformer vs tranformerless: Table 3
9 e* u$ g% j% e  }低频处理能力
输出变压器将产生一些可被听见的低频失真，变压器容易出现低频信号饱和现象。
2 ^3 z. y% Y! u7 n* k( U无变压器输出不但频率范围变宽，还有一件非常有趣的现象是80 Hz 周围的频段变得紧绷。
% t/ b- c+ h$ ~9 ~# ?- D$ hTranformer vs tranformerless: Table 4
6 j7 @( \" ]  P( B# `结论
3 s, M2 A. F& I( L0 W# s' \/ G' q7 \输出变压器有好处也有坏处。下面的表格列出了一些比较。如果对音质要求极高，请选择无变压器输出的话筒，今天，话筒线一般都不会超过100 米。话放和AD 转换器一般都放在与话筒很近的地方，这让含变压器话筒可以驱动长电缆的优势变小。
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fishman

谢谢发布，好东西，不错，点赞了啊！