录音技术第三课传声器.ppt
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1、录音技术第三课传声录音技术第三课传声器器现在学习的是第1页,共83页(3)透明感。它感受的是声音的耐听而不刺耳的程度。(4)层次感。它反映的是声场中声音空间层次的清晰程度。(5)定位感。根据声音的来向确定音响感觉。(6)速度感与暂(瞬)态反应。指器材各项反应的快慢。(7)想像力与形体感。它反映声音的立体感。(8)对比性。音效具有可比性。(9)空间感。它反映声场空间的大小。现在学习的是第2页,共83页第第2章章 传声器传声器 2.1 传声器的分类与原理结构传声器的分类与原理结构2.2 传声器的技术指标传声器的技术指标2.3 有线传声器有线传声器2.4 无线传声器无线传声器2.5 立体声拾音技术立
2、体声拾音技术2.6 传声器的选择和使用传声器的选择和使用现在学习的是第3页,共83页2.1 传声器的分类与原理结构传声器的分类与原理结构 传声器(Microphone)简写为MIC,又称话筒或“麦克风”、”微音器”。它是音响系统中最为广泛使用的一种电声器件之一,它的作用是将话音信号转换成电信号,再送往调音台或放大器,最后从扬声器中播放出来。也就是说,传声器在音响系统中是用来拾取声音的,它是整个音响系统的第一个环节,其性能质量的好坏,对整个音响系统的影响很大。现在学习的是第4页,共83页 2.1.1 传声器的分类 传声器的种类很多,可根据能量来源、指向性、换能原理以及受声场作用力的大小等进行分类
3、。1.按能量的来源分 传声器按能量的来源可分为有源类传声器和无源类传声器两类。有源类传声器用外加直流电源作为其能量来源,使传声器的振膜在声场作用下其电学参量发生变化,从而将声能转化为电能。如碳粒式、半导体式及射频式传声器均属于有源传声器。现在学习的是第5页,共83页 无源类传声器可直接把振膜的振动能量转变为电能,而不消耗其它能量。如电磁式、电动式、压电式、电容式传声器都属于这种类型。电容式传声器是在直流极化电压方式下工作的,它只提供电位而不消耗电能,所以是无源的;驻极体电容传声器是用驻极体材料来代替极化电压的,故不必加极化电压就可以工作。现在学习的是第6页,共83页 2.按换能原理分 传声器本
4、身就是一种换能器件,通常是将声能转换为电能的。但是,这种换能器件若内部结构不同,那么它们的换能方式也不同。大部分传声器是按电磁感应定律工作的,其输出电压正比于振膜的振速。而电容、压电传声器是通过改变传声器内部电路参数工作的,输出电压正比于振膜的位移。碳粒传声器是利用碳粒的欧姆接触电阻正比于振膜的位置而工作的。现在学习的是第7页,共83页 3.按声场作用力分 声场作用力是指具体某点声压和振膜面积的乘积。这里的声压是标量,无方向性,与频率无关。它主要有两种形式,即压强式和压差式。压强式传声器是对空间声场某点的声压起响应的,而压差式传声器是对空间两点或多点之间的声压差起响应的。声压差是声压梯度的函数
5、,声压梯度是有方向性的,是矢量且与频率有关,所以压差式传声器是具有方向性的。现在学习的是第8页,共83页 4.按指向性分 指向性分类方法比较直观且容易理解。当声波波长接近其结构尺寸时,都会发生衍射,产生相位损失、障板效应等,因而不可避免地要在高频区产生方向性。具体方向性有单向、双向、全向、8字形、无指向和可变指向等6种。现在学习的是第9页,共83页 2.1.2 传声器的原理结构 现举两个具有代表性的传声器做一说明。1.动圈式传声器 动圈式传声器属于无源类传声器,其结构如图21所示。从图中可以看出,动圈式传声器由永久磁铁、线圈和振膜等部分组成。工作原理工作原理:当振膜受到声波的压力后,它带动线圈
6、在磁场中作切割磁力线的振动,线圈两端就会输出一个随声波而变化的声频感应电压。现在学习的是第10页,共83页现在学习的是第11页,共83页图21 动圈式传声器结构 现在学习的是第12页,共83页 如果声音响度大,则膜片的振动幅度就大,音圈中产生的感如果声音响度大,则膜片的振动幅度就大,音圈中产生的感应电流的幅度也就大;应电流的幅度也就大;如果声音的音调高,膜片的振动频率就高,音圈中感应电如果声音的音调高,膜片的振动频率就高,音圈中感应电流变化的频率也就高;流变化的频率也就高;如果声音的音色不同,膜片振动的规律(波形)也就不一样如果声音的音色不同,膜片振动的规律(波形)也就不一样,音圈中的电流也就
7、有相应的波形变化。,音圈中的电流也就有相应的波形变化。于是,声音的三个要素(响度、音调、音色)可以由传声于是,声音的三个要素(响度、音调、音色)可以由传声器转变成相应的电流的三个特性(幅度、频率、波形)。器转变成相应的电流的三个特性(幅度、频率、波形)。现在学习的是第13页,共83页 动圈式传声器是历史最悠久的传声器,直到今天仍有动圈式传声器是历史最悠久的传声器,直到今天仍有很强的生命力。这种传声器由于结构简单,稳定可靠,很强的生命力。这种传声器由于结构简单,稳定可靠,使用方便,无需外加直流电压,固有噪声低,因此广使用方便,无需外加直流电压,固有噪声低,因此广泛应用于语言广播和扩声中及广泛应用
8、于家庭和歌舞泛应用于语言广播和扩声中及广泛应用于家庭和歌舞厅等场所。动圈传声器的不足之处是灵敏度较低,容厅等场所。动圈传声器的不足之处是灵敏度较低,容易产生磁感应噪声,频响较窄等。易产生磁感应噪声,频响较窄等。现在学习的是第14页,共83页 2.电容式传声器 电容式传声器的原理结构如图22所示。从原理结构图可以看出,它由一个薄极板(振膜,从几微米到十几微米)和一个厚极板(底极)等组成。两极板之间的距离很近,一般约为2060m,因此两极板间形成一个以空气为介质的电容,其静电容量可达50200pF。当声波激励薄金属片时,该薄片产生振动从而改变了两极板之间的距离,使其电容量发生相应的变化。现在学习的
9、是第15页,共83页图22 电容式传声器的结构现在学习的是第16页,共83页图图2-2 电容传声器的结构电容传声器的结构现在学习的是第17页,共83页 电容传声器的工作原理可简单概括为:电容传声器的工作原理可简单概括为:当声波作用于金属膜当声波作用于金属膜片时,膜片发生相应的振动,于是就改变了它与固定极板片时,膜片发生相应的振动,于是就改变了它与固定极板之间的距离,从而使电容量发生变化。而电容量的变化可之间的距离,从而使电容量发生变化。而电容量的变化可以转化成电路中电信号的变化。以转化成电路中电信号的变化。因此,通过这样一个物理过因此,通过这样一个物理过程就可以把声波的振动转变为电路中相应的电
10、信号,并由负载程就可以把声波的振动转变为电路中相应的电信号,并由负载电阻输出。由于输出阻抗很高,不能直接输出,因此在传声器电阻输出。由于输出阻抗很高,不能直接输出,因此在传声器壳内装入一个前置放大器进行阻抗变换。将高阻改变成低阻输壳内装入一个前置放大器进行阻抗变换。将高阻改变成低阻输出。电容式传声器其实需要二组电源,一组为预放大器电源(出。电容式传声器其实需要二组电源,一组为预放大器电源(约约1.5V3V)另一组是电容极头的极化电压(约)另一组是电容极头的极化电压(约4852V)。)。现在学习的是第18页,共83页 如果声音响度大,膜片的振动幅度就大,则输出电如果声音响度大,膜片的振动幅度就大
11、,则输出电压幅度就大;压幅度就大;如果声音的音调高,膜片的振动频率就高,则输出如果声音的音调高,膜片的振动频率就高,则输出电压变化的频率也高;电压变化的频率也高;如果声音的音色不同,膜片的振动规律(波形)就不如果声音的音色不同,膜片的振动规律(波形)就不同,则输出电压也有相应的波形变化。同,则输出电压也有相应的波形变化。于是,就将声音的三要素(响度、音调、音色)转换于是,就将声音的三要素(响度、音调、音色)转换成了电信号中的三要素(幅度、频率、波形)。成了电信号中的三要素(幅度、频率、波形)。现在学习的是第19页,共83页 采用经过事先极化的驻极体代替上述极化电压的电容传声器称为驻极体电容传声
12、器,简称驻极体传声器。驻极体传声器的优点是省去了极化电压的装置,电路也简化了,从而体积小巧,价格相对低廉,常用在家用录音机中作内置传声器和普通歌舞厅乐队的扩音中,效果优良。缺点是极化电压保持时间有一定限度。对于使用者来说,应避免在高温和高湿环境下存储和使用电容传声器,这对延长其使用寿命是有利的。现在学习的是第20页,共83页电容式传声器是目前各项指标都较为优秀的一种传声器,电容式传声器是目前各项指标都较为优秀的一种传声器,具有频率特性较好、音质清脆、构造坚固、体积小巧具有频率特性较好、音质清脆、构造坚固、体积小巧等优点。它被广泛应用在广播电台、电视台、电影制等优点。它被广泛应用在广播电台、电视
13、台、电影制片厂及厅堂扩声等各种场合。片厂及厅堂扩声等各种场合。现在学习的是第21页,共83页2.2 传声器的技术指标传声器的技术指标 2.2.1 灵敏度灵敏度是表示麦克风声电转换效率的重要指标。其定义为:在自由声场中,当向传声器施加一个声压为1bar的声信号时,传声器的开路输出电压(mV)即为该传声器的灵敏度。换句话说,在一个标准声压的作用下,传声器的开路输出电压越高,传声器就越灵敏,反之,传声器就不灵敏。现在学习的是第22页,共83页 动圈式麦克风灵敏度约1.54毫伏/帕,而电容式麦克风灵敏度比动圈式高10倍左右,约20毫伏/帕 麦克风灵敏度高是件好事,它可以向调音台提供较高输入电平,可以提
14、高信噪比,但太高其输出电压也高,容易产生过激失真。用于卡拉OK演唱时,麦克风与嘴巴的距离很近,所以对灵敏度的要求并不高。如果用于乐队录音或舞台剧演出,则对灵敏度的要求较高。现在学习的是第23页,共83页 2.2.2 频率范围(带宽)频率范围是指传声器正常工作的频带宽度,通常以带宽的下限和上限频率来表示。一只好的传声器应具有较宽的频率范围,最好包含20hz-20khz整个范围,有时为了增加拾音的明亮度和清晰度,还可在某一频率范围内,使其输出有所增强。频率范围可通过频响曲线来反映。一只传声器的频率响应可以设计成平直一只传声器的频率响应可以设计成平直的,也可根据需要对高、中、低频有适当的提升或衰的,
15、也可根据需要对高、中、低频有适当的提升或衰减。电容传声器的频响特性较动圈式要宽阔且平直。减。电容传声器的频响特性较动圈式要宽阔且平直。现在学习的是第24页,共83页频响曲线频响曲线频率响应是麦克风接受到不同频率声音时,输出信号会随著频率的变化而发生放大或衰减。它是反映麦克风电转换过程中对频率失真的一个重要指标 最理想的频率响应曲线为一条水平线,代表输出信号能直实呈现原始声音的特性,但这种理想情况不容易实现。现在学习的是第25页,共83页频响曲线频响曲线 频率响应是麦克风接受到不同频率声音时,输出信号会随著频率的变化而发生放大或衰减。它是反映麦克风电转换过程中对频率失真的一个重要指标 最理想的频
16、率响应曲线为一条水平线,代表输出信号能直实呈现原始声音的特性,但这种理想情况不容易实现。常见的麦克风频率响应曲线大多为高低频衰减,而中高频略为放大;低频衰减可以减少录音环境周遭低频噪音的干扰。现在学习的是第26页,共83页 2.2.3 信号噪声比(S/N)信号噪声比指的是传声器有电信号输出时的信号电压与传声器内在噪声电压的比,通常用dB表示。信噪比越高越好,信噪比越大,则表示混在信号里的杂波越少,还原质量就越高。现在学习的是第27页,共83页 2.2.4 输出阻抗 源阻抗简称阻抗,指传声器的交流内阻,以为单位,通常用1kHz信号测得。一般而言,低于600欧姆为低阻抗;介于600至10,00欧姆
17、为中阻抗;高于10,00欧姆为高阻抗。高阻抗麦克风灵敏度有所提高,但容易感应交流声等外来干扰,电缆不宜长。舞台演出等专业用基本上都采用低阻抗不易引起干扰,电缆也可较长。现在学习的是第28页,共83页 为了使传声器的阻抗特性和后面设备的输入阻抗对整个系统的频率响应不会产生任何影响,通常要求后面设备的输入阻抗是传声器阻抗的611倍,称为推荐的负荷阻抗。由于高质量低阻抗传声器的阻抗多为200,所以推荐的负荷阻抗多为1k。这是专业用调音台和录音机常用的输入阻抗值。现在学习的是第29页,共83页 2.2.5最大输入声压级 通常以传声器产生0.5%谐波畸变时的声压级作为最大容许声压级。高质量传声器的最大容
18、许声压级已达135dBSPL。专业麦克风的最大输入声压级一般定得较高,只要它和声源间的距离得当,就不会产生可闻的失真。2.2.6 隔振能力 隔振能力包括传声器与其支架间的隔振能力,以及传声器外壳内芯件与壳体间隔振能力。现在学习的是第30页,共83页 2.2.7动态范围 是指麦克风输出最小有用信号和最大不失真信号之间电频差。动态范围小,会引起声音失真,音质变坏,因此要求有足够大的动态范围。现在学习的是第31页,共83页 2.2.8 指向特性麦克风灵敏度随声波入射方向的变化而变化的特性称为指向性。是表征传声器对不同入射方向的声信号检拾的灵敏度,常用指向图来表示。用不同指向特性的麦克风拾音时,对直达
19、声混响声的比例有很大影响。我们可以根据声源选择合适指向性的麦克风。常见指向性有全向型(无指向)、心形、超心型、锐心型、8字型(双向)等几种。1.无方向指向特性 压强式传声器的振膜是裸露在声场中的,振膜后面是密封的,声波无法入射。所以,这种传声器具有无方向指向特性,或者说它具有球形指向特性,此特性对所有360o方向声波入射有同等灵敏度。要拾取环境声时,通常都会使用全指向性的麦克风,这样拾取到的声音会有强烈的空间感。如图23所示。现在学习的是第32页,共83页图23 无方向指向特性 现在学习的是第33页,共83页 2.压差式传声器8字形指向特性 压差式传声器的振膜后面不密闭,因此振膜的振动取决于前
20、面和后面的瞬时声压差,即对声压梯度产生响应。很显然,从前面0和后面180入射的声波,都可以产生很大的声压梯度,所以接收能力最强,具有较高的灵敏度。从侧面90和270入射的声波,到达振膜前后两面的强度相等,因而声压梯度为零,传声器没有输出,灵敏度为零。因此,压差式传声器具有8字形(或双向)指向特性,如图24所示。现在学习的是第34页,共83页图24现在学习的是第35页,共83页 3.多种指向图形的组合 将一个无方向图形与一个8字形图形叠加起来,就能得到一个心形图形,如图25所示。这是因为在0方向上,无方向图形与8字形图形相叠加,得到了两倍的灵敏度;在180方向上两者大小相等,方向相反,结果相互抵
21、消;在90和270方向上,因8字形图形灵敏度为零,因而,叠加的结果是保持无方向图形的灵敏度,它是0入射灵敏度的一半。现在学习的是第36页,共83页图25 心形特性的合成 现在学习的是第37页,共83页 心形指向特性是一种单方向指向特性,介于无方向和8字形指向特性之间。此特性对正面180o方向声波入射有效,背面声音被抑制。如要拾取正前方的声源,心形指向性的麦克风较为理想,适合于手持式人声演唱和乐器演奏用传声器。现在,我们可以以无方向、8字形和心形指向特性为基本图形,通过适当的组合,就可以得到许多个合成指向图形了。图26给出了5种主要的合成指向特性图形,可供选择传声器时参考。现在学习的是第38页,
22、共83页 图26 多种指向图形的合成 现在学习的是第39页,共83页 实践证明,各种传声器的指向特性都会随频率而变化。当频率升高到34kHz以上时,指向特性有变尖锐的趋势。另外还应指出,传声器前后方向上灵敏度的比值,对优质传声器来说,在声频的全频带内应保持基本相同。但这一点对有些传声器来说就不容易做到。现在学习的是第40页,共83页2.3 有线传声器有线传声器 有线传声器在专业和非专业应用方面均有广泛用途,不论在大型影剧院、豪华娱乐场所,还是在普通家庭音响中都可以看见。所谓有线传声器就是指从拾音头到录音机或者放大器、调音台、VCD机等之间,电声信号是通过能够看得见、摸得着的电缆连通起来的。现在
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