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麦克风真的是做咱们这一行的必碰之物,几乎天天见面与把玩!我不知收到多少封信提及写一篇这方面的事情,在时间的允许下,整理了一些数据以及很多前辈的工作经验,这篇文章将会很受用。
麦克风的灵敏度( Sensitivity ) 有几种解说的方式:
dBV per microbar:在 74 dB ( dBSPL;Decibel - Sound Pressure Level ) 的音压电平位准下量测开路 ( Open Circuit ) 的麦克风,( 记得大 V 吗?那是建立于1V之下 )。
mV / Pa:
在 94 dB 的音压电平位准下量测开路的麦克风,取得的毫伏特 ( millivolt, 1 × 10 - 3 )。
dBm / 10 dynes / cm2:
在 94 dB 的音压电平位准下,被量测的麦克风是匹配在个特定的阻抗;dB 数低于 1 毫瓦特( milliwatt, 1 × 10 - 3 )。
dBm, EIA Rating:
在 0 dB 的音压电平位准下,被量测的麦克风是匹配在个特定的阻抗;dB 数低于 1 毫瓦特 ( milliwatt, 1 × 10 - 3 )。
以下有几种不同的方式,却同样的是表达灵敏度:
1、开路灵敏度 ( Open Circuit Sensitivity ):-60 dBV / μbar:这-60 dB 的另一种说法是,可认定能变换或相当于每μbar ( Microbar ) 1 伏特。这意思是:当麦克风是连接在开路状态
( 测量用的仪器设备之输入阻抗比麦克风的输出阻抗值大于7 倍的值 ),而且是在 1 μbar ( 74 dBSPL ) 的音压电平位准环境下;它产生了的 -60 dBV ( 1 mV ) 的输出电压,也就是 74 dB 的音压电平位准使麦克风产生了 -60 dBV ( 1 mV ) 的输出电压。
2、开路灵敏度 ( Open Circuit Sensitivity):10 mV / Pa ( 每 Pascal 为 10 millivolts )。这意思是:这麦克风是在没有负载的状况下,施以 1 Pascal ( 94 dBSPL ) 的情况;能制造产生10 millivolts 的输出。也就是麦克风是在 94 dBSPL 的音压电平位准下产生 10 millivolts ( -40 dBV )的输出。
3、开路灵敏度 ( Open Circuit Sensitivity ):-40 dBV / Pa ( -40 dB 相当于 1 Volt )。这麦克风在没有负载的情况下能制造产生 -40 dBV 的输出。这麦克风在 1 Pascal ( 94 dBSPL ) 的状况下而又没有负载的情况下,能制造产生 -40 dBV 的输出。也就是麦克风是在 94 dBSPL 的音压电平位准下能制造产生 -40 dBV 的输出。
4、功率灵敏度 ( Power Sensitivity ):-38 dBm per 10 dynes / cm2 ( 每 10 dynes / cm2 -38 dBm )。当麦克风是连接在个对等的输入阻抗时;这是有负载的情况下。述说在个每平方公分 10 达因「 94 dBSPL 」时,能制造产生出 -38 dB 的输出;这能认定可变换为「 相当于 」1 毫瓦特。这也是述说 94 dB的音压电平位准能制造产生出 -38 dBm的输出。
5、EIA灵敏度 ( Electronic Industries Association U.S.A. Sensitivity ):-132 dBm 1 milliwatt。这 EIA ( 美国电子工业协会 ) 是公认正确的而公推采用的比值规格。麦克风的输出经由匹配的负载在授予特定的音压电平位准;这特定的音压电平位准为 0 dBSPL。
SPL + dBm ( EIA ) = 经由个匹配的负载所输出的 dBm。
所有等值的灵敏度规格如下:
-60 dB 1 V / μbar = 10 mV / Pa = -40 dB 1V / Pa = -38 dBm / 10 dynes / cm2 = -132 dBm EIA。
批注:dBV:以一般人声大小的 74 dBSPL 的音压电平位准为参考标准,这等于 1 microbar ( 1 μbar )的压力到麦克风,然后变换出1 Volt的讯号电压输出。
在压力学说上:milli = m ( 毫 ) 为 10 - 3 = 0.001,
则 1 millibar ( 毫巴 ) = 0.001 bar。
micro = μ ( 微 ) 为 10 - 6 = 0.000001,
则 1 microbar ( 微巴 ) = 0.000001 bar。
Pascal 中文为「 巴斯噶 」物理学的名词,以人名命名全名为 Blaise Pascal 1623 ~ 1662,其为法国数学家、物理学家、及哲学家。他早年以水银柱测验大气压力,发现距海平面愈高气压愈小,而这差异可由水银柱生降的高度得知,即是为巴斯噶原理。
巴斯噶原理:施压力于限界之液体的任何部分,则其压力对于液内的各部分都一样传达而无增减。即限界液体之一部分受压力作用时,其它部分亦必受强度相同之压力作用。
以巴斯噶发现故以其名命名,是为巴斯噶原理。
Dyne 中文为「 达因 」,又简称「 达 」,不过较少使用。达因为物理学的名词,以人名命名。是在 CGS 制 ( centimeter - gramme - second ) 中的单位。其为计「 力 」之绝对单位。
作用于 1 公克质量的力,能使此质量得到每秒 1 公分 ( Centimeter;厘米 ) 之加速度者即称为「 1达因 」。
重力单位的 1 公克之力等于 980 达因。它之所以在物理学中有地位,主要是因为「 小 」,等于使 1 公克之质量产生 1 公分 / 秒 2 加速度的力,又 1 达因等于 0.00001 牛顿。达因公分 ( dyne centimeter ) 为物理学的名词,为计「 功 」之绝对单位,又通称为「 尔格 」。尔格 ( Erg ) 旧称为「 厄格 」,为物理学的名词,是计「 功 」之绝对单位。以 1 达因之力作用于物体,其使作用点移动 1 公分,以之为功之绝对单位并称之为尔格。在实用上常以尔格之 107 倍为功之绝对单位,又通称为「 焦耳 」。
焦耳(Joule)为物理学的名词,由焦耳其人的名命名。
Jomes Prescott Joule 1818 ~ 1889 为英国物理学家,是道尔顿的弟子。焦耳毕生致力于物理学及化学实验,发明以流电生热法、测定热之功当量、建设能量不灭学说等等,他的著作很多。焦耳在实用上是计「 功 」或「 能 」之绝对单位。通例以 10,000,000 尔格为 1 焦耳。
在功的学说上,受 1 牛顿的力,其作用点沿力的方向移动 1 公尺所作的功。0 dB = 0.000,2 microbar ( 20 - 4 ) = 0.000,2 dyne / cm2 ( 20 - 4 ) = 0.000,02 newton / m2 ( 20 - 5 )= 0.000,000,000,002 watts / m2 ( 20 - 12 ),
因此 1 microbar = 1 dyne / cm2 = 0.1 newton / m2,
或 10 microbar =10 dyne / cm2 = 1 newton / m2。
1 lb / ft2__ 127.6 dBSPL 1 lb / in2___170.8 dBSPL
1 newton / m2___94 dBSPL 1 microbar___74 dBSPL
1 microbar____1 dyne / cm2 1 microbar__1 / 1,000,000 atmos
上述的数据是告诉各位一支麦克风的测定数据规矩,以及这些科学的宣告,后人是怎么得来应用,从一支昂贵而且好质量的麦克风产品,他们就很敢将所得的数据公布于规格表内。
在早期的年代,人们是终规终矩的制作合乎条件下的产品,尤其是那时东欧国家的麦克风,那真的是耐用又标准!慢慢的,技术外移,各样式的麦克风现世,在唯商业的市场竞争下,这方面的技术资料将会是愈来愈混沌,最好是让你看不清楚!哈哈!!
这资料在我身边已经是好久好久了,别笑我,压根儿背不下来,我能简记的与应用在工作现场里的是,发音体对着音头,距离约 20 公分所能感应的音压多寡就是其灵敏度值,最简单的解释就是在麦克风的附文里,如果标示是这么写的:
Sensitvity ( 1000 Hz Opne Circuit Voltage )
- 54 dBV / Pa ( 1.85 mV ) 1 Pa = 94 dB SPL 150Ω
什么数目字、什么参考数据都别管,看那负值的灵敏度数据 - 54 dB,如果你以数学去求出来这个值,那将是非常非常微小的一个电压值,不足使用,所以你必须藉由混音平台上所附与的麦克风增益放大器 ( Gain or Trim ) 将其调整至 + 45 dB 的位置处,你将得到接近匹配的麦克风放大值,这样子的做法也许不是最标准,不过现场应用的时候,它将快速的使你 Vocal 麦克风设定上得到最快的定位时间!当电平位置就序后,再依应用特性是否 Low cut 或是等化修补等。
另外一件必须说明的,以基本的物理观念建立下,很多人容易误解一件事情,那就是两支麦克风在做比较时,当在同一 channel 上,及同一增益的数据下,某一支麦克风输出比较大声时,就认定那一支麦克风比较好!是吗?如有这样观念的人,看到此篇文章就请快些改正过来,阻抗高低也会影响麦克风定位输出大小,所以输出数值并非绝定麦克风优劣。
SHURE BETA-52 频率响应图表
麦克风规格表内都会划出频率响应的图,( 以前咱们介绍过 )。
它们会告诉你在所谓标准距离下,其频率响应如何,在多少距离或角度亦或如何,可别小看它的标示,咱们拿那每家都有的 Shure Beta-52 大鼓麦克风来解说,如果你把麦克风置于大鼓内 3mm ,这意味贴鼓皮很近很近,告诉你,那是不可能的!大鼓一踩,鼓皮早把麦克风弹掉了!
仔细想一下,一般与鼓皮间距有 10 公分之多,ok你看那曲线,6公分的位置低频的响应是如何,也因此在主喇叭系统调整完大鼓,你还需要那超低音的帮忙来扬升这大鼓低频气氛,你可以利用 EQ 来补偿啊!是的,然而是有限的,如果补偿到外场的声音是满意的,那么当你使用耳机或是录下来的声音,那绝对很好笑,另外更严重的是调整过多的频率范围,那将使得功率放大器提早用掉那珍贵的 Head Room 那么扩大器很早就满载了。
又你降低现场音压来保护它,则会使得整体放送音压不足,利害吧,一个大鼓竟然可以把你整得死死的!
SHURE BETA-52 频率指向图表
接下来是在那标示距离下,其突出3 ~ 4 Khz 频域数值几乎不变,所以在你尚未调整 EQ时,你就可得到那亮亮的鼓皮声,了解么,别高兴,看另一张图,你可以看到它标示了几个频点,别管那美美的指向特性,请看那些开始长尾巴的频域,这告诉我们频率愈高,则尾巴就愈宽愈长!又很不幸的刚巧大鼓正前方摆了个 Guitar Amp,哈!这真是结果如何…你自己玩吧。
看清楚自个儿买的设备所给予的规格特性,各位同仁一定要养成习惯,即便商人加汤加料的,你只要折衷数据就可以知道其特性,如此出门应用它才能顺畅,也从上述的看图说故事,
才了解麦克风其脾气个性,分享各位。
麦克风的种类大至上可分为4种常用的型态,在我们的工作领域里几乎都会碰到的,我们现在就来认识或复习这些麦克风的种类。
Omni-Directional Polar Pattern ( 全指向 )和Bi- Directional Polar Pattern ( 双指向 )
Omni-Directional Polar Pattern ( 全指向 )
参照图档可以看出其为全方位收音的特性,也就是其前后左右任何一个方位的收音灵敏度几乎是一样的。不过那是理想物理的环境,真正在握柄位置,也就是音头的后方还是一定会有那么一点的凹陷状态,而且频率响应也不会很一样的。
Bi- Directional Polar Pattern ( 双指向 )
音头两边所拾起的电平及其频率响应是一样的,相对的,如同两个音头收音的特性,它也自然在 90度、270度 的地方产生两组 Dead Spot ( 无放射区 )。
Uni- Directional ( Cardioid ) Polar Pattern ( 单指向 心型的 )和Super-and Hyper Cardioid Polar Pattern( 超指向 灵敏的 )
Uni- Directional ( Cardioid ) Polar Pattern
( 单指向 心型的 )这是最理所当然的,也是大部份动圈麦克风的特性,Dead Spot ( 无放射区 )依其反方向 180度 为其最深的不反应区,也因此从音头后方来的声音讯号,最不会被拾取,这也是一般动圈音头制程所最容易得到的物理特性,相对的应用在舞台演出时,当其音头后方有监听喇叭的放送,其影响值是很低的。
Super-and Hyper Cardioid Polar Pattern ( 超指向 灵敏的 )
为求音头收音反应的灵敏与传真,电容式的结构音头自然就诞生了,会有超指向 ( 收音频率高的时候,音头后方会长尾巴的 ) 的特性就是电容式麦克风。各式各样的麦克风以电容式最民生,频率响应最广、频率特性最平坦。虽然不耐震,容易受潮出杂音、还要额外电源,然而在录音室、电台、现场演唱等各场合几乎都是这类特性的麦克风。
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