麦克风！你了解多少？

minihifi · 发表于 2010-2-5 14:28:20

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麦克风！你了解多少？
麦克风，学名为传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，由Microphone翻译而来。也称话筒、微音器。二十世纪，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

按换能原理为：电动式（动圈式、铝带式），电容麦克风

式（直流极化式）、压电式（晶体式、陶瓷式）、以及电磁式、碳粒式、半导体式等。

按声场作用力分为：压强式、压差式、组合式、线列式等。

按电信号的传输方式分为：有线、无线。

按用途分为：测量话筒、人声话筒、乐器话筒、录音话筒等。

按指向性分为：心型、锐心型、超心型、双向（8字型）、无指向（全向型）。

此外还有驻极体和最近新兴的硅微传声器、液体传声器和激光传声器。

动圈传声器音质较好，但体积庞大。

驻极体传声器体积小巧，成本低廉，在电话、手机等设备中广泛使用。

硅微麦克风基于CMOS MEMS技术，体积更小。其一致性将比驻极体电容器麦克风的一致性好4倍以上，所以MEMS麦克风特别适合高性价比的麦克风阵列应用，其中，匹配得更好的麦克风将改进声波形成并降低噪声。

激光传声器在窃听中使用。

编辑本段历史

麦克风的历史可以追溯到19世纪末，贝尔（Alexander Graham Bell）等科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法，以用于改进当时的最新发明——电话。期间他们发明了液体麦克风和碳粒麦克风，这些麦克风效果并不理想，只是勉强能够使用。

1949年，威尼伯斯特实验室（森海塞尔的前身）研制出MD4型麦克风，它能够在吵杂环境中有效抑制声音回授，降低背景噪音。这就是世界上第一款抑制反馈的降噪型麦克风。

1961年，德国汉诺威的工业博览会上，森海塞尔推出了MK102型和MK103型麦克风。这两款麦克风诠释了一个全新的麦克风制造理念——RF射频电容式，即采用小而薄的振动膜，具有体积小，重量轻的特点，同时能够保证出色的音质。另外，这种麦克风对电磁干扰非常敏感。它们对气候的影响具有很强的抗干扰性能，非常适用于一些全新的领域，例如，探险队使用，日夜在室外操作，面对温差极大的、气候恶劣的户外条件，该麦克风仍然表现出众。

森海塞尔专门为音乐家设计制造的第一款麦克风曾在1967年的消费者电子产品博览会上展出。黑色与金色相间的MD409型是典型的立式麦克风，它的平面设计形状堪称森海塞尔的经典之作，而和它类似的MD415主要是一款手持式麦克风。它是最坚固的话音麦克风之一，其重低音外壳全部是纯手工制造，然后镀金。这两款超心型麦克风很快便成了音乐家们的理想选择。他们对MD421的钟爱与日俱增。后来森海塞尔又推出了黑金相间的MD421豪华版，其产品手册中称它为“闪耀的金光”。

1978年森海塞尔又推出心型动圈式MD431舞台麦克风，人送绰号“潜能”，它绝对拥有成为表演巨星的潜质。为了自然地再现乐器的曼妙声音和独奏的特殊音质，工程人员进行了大量的测量和改进工作来创造更加适合的频率响应。这只坚固的麦克风声音干脆、毫不含糊，对操作噪声也有很强的抑制性。冲击声过滤器可以确保舞台上的低频噪声不会影响声音的完美再现。

随后推出的超心型MD429“音棚之声”则是专门为演播厅设计开发的产品。它的近讲效果与指向性麦克风类似，但这种效果和对噼啪声的敏感度都被降到最低。其另外一个品质特点是：由于采取了更加复杂的弹簧悬吊系统，麦克风的操作噪声也大大减弱。同时推出的还有“具有专业设计的业余麦克风”MD427型动圈式话音麦克风，它同“潜能”在音质特点和外形特征上都很相似。

二十世纪，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

编辑本段性能特点

大多数麦克风都是驻极体电容器麦克风(ECM)，这种技术已经有几十年的历史。ECM 的工作原理是利用具有永久电荷隔离的聚合材料振动膜。

与ECM的聚合材料振动膜相比，MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定，不会受温度、振动、湿度和时间的影响。由于耐热性强，MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊，而性能不会有任何变化。由于组装前后敏感性变化很小，这甚至可以节省制造过程中的音频调试成本。

MEMS麦克风需要 ASIC提供外部偏置，而ECM则不需要这种偏置。有效的偏置将使整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数。MEMS芯片的外部偏置还支持设计具有不同敏感性的麦克风。

传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大，并且不能进行SMT操作。SMT回流焊简化了制造流程，可以省略一个制造步骤，而该步骤现在通常以手工方式进行。

IC与驻极体电容器麦克风内信号处理电子元件并无差别，但这是一种已经投入使用的技术。在驻极体中，必须添加IC，而在MEMS麦克风中，只需在IC上添加额外的专用功能即可。与ECM相比，这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比。也就是说，如果电源电压有波动，则会被有效抑制。

编辑本段种类介绍

内置麦克风

内置麦克风是指设置在数码摄像机内的麦克风，用作拍摄录音之用。作为视频和音频的记录装置，数码摄像机的麦克风当然不能马虎。对于消费级的数码摄像机来说，很多麦克风都安装在机体里面，这样的好处是能节省空间，真正实现，消费数码摄像机方便的理念，但是这样一来，内置麦克风可能会在录音的同时录下机器的转动声音，这些噪音在后期制作中很容易分辨，却很难分离和去掉的。

要解决这些噪音问题，有以下几个办法：

选择录音功能强大的数码摄像机。在众多数码摄像机中，内置麦克风功能最多的要数松下的机型。松下内置的广域收音麦克风，在用远摄镜拍摄较远的人物时，较近的环境声都盖过了人物的声音，而松下公司给摄录机均加上Zoom Mic功能，可以随镜头变焦，缩窄收音范围，减少杂声，是简单而实用的设备。收音方面亦有Wind Cut功能，可减少因风声过大引起的杂声。

至于佳能、索尼和JVC的数码摄像机，虽然麦克风在收音性能上与松下并无大差异，但是也相对少了麦克风

不少的特殊功能。以上提及的数码摄像机，都可以另外配置一个变焦麦克风，其功能和松下的内置麦克风一样，外置的麦克风有一点好处，就是可以避免录下机器转动的声音，外置麦上的隔风层，还能减少空气流过的声音。而对于专业的数码摄像机来说，通常使用的都是外置麦克风。专业麦克风

专业麦克顾名思义是有别于普通民用麦克风。

从种类上来分目前主要有电容麦克风（包括驻极体也叫预极化）、动圈麦克风、铝带麦克风.........

从功能大概组要分三类：

第一，演出用麦克风，主要使用动圈麦克风和电容麦克风（主要根据使用场合和要求不同而选择）。

第二，录音用麦克风，主要使用电容麦克风和铝带话筒，录音用电容话筒不包括驻极体麦克风。

第三，会议用麦克风，主要使用驻极体和少量的动圈麦克。

无线麦克风：

麦克风

目前，市场上销售的麦克风主要分为两大类：一类是动圈式话筒。其主要特点是音质好，不需要电源供给，但价格相对较高。另一类话筒是驻极体话筒。其特点是耐用，灵敏度较高，需要1.5～3V的电源供给，音质比同价位的动圈式话筒要差一些。但其价格相对较低，适合作播音麦克风。

作为家用麦克风，最好选择动圈式，因为其音质比其他种类的要好一些，可以真实地再现人声，且不易在音量大的环境下与音响设备发生自激啸叫，损坏音箱中的高音扬声器。正品货通常包装精美，外观设计也很美观，话筒握在手中应有沉甸甸的感觉，手感舒适，丝网罩上应无毛刺，更不能损坏。话筒线上应有与话筒相一致的商标品牌。

在选出自己比较满意的产品后，可用一台质量优越的进口高保真音响进行试机。试机时，将麦克风插入音响耳机插孔，将音量旋至最小，用随机的CD机或VCD机播放正版音乐带，音量开小一些，打开话筒开关，此时，你会发现麦克风成了一只小的扬声器，你可以用不同的话筒试验，选出音质最好的一种。

最后再检查其工艺，即摇动咪头，不应松动，更不能与话筒脱离。接入功放的话筒插孔后，开关时话筒不应有“咔啦”声，按压开关不应有任何杂音出现。经过以上的精挑细选，麦克风均能通过的话，这样的麦克风无疑是优良的。电容式麦克风

minihifi · 发表于 2010-2-12 08:31:26

麦克风

电容式麦克风有两块金属极板，其中一块表面涂有驻极体薄膜（多数为聚全氟乙丙烯）并将其接地，另一极板接在场效应晶体管的栅极上，栅极与源极之间接有一个二极管。当驻极体膜片本身带有电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，当受到振动或受到气流地摩擦时，由于振动使两极板间的距离改变，即电容C改变，而电量Q不变，就会引起电压的变化，电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率，这就是驻极体传声器地工作原理。

电容式麦克风的膜片多采用聚全氟乙丙烯，其湿度性能好，产生的表面电荷多，受湿度影响小。由于这种传声器也是电容式结构，信号内阻很大，为了将声音产生的电压信号引出来并加以放大，其输出端也必须使用场效应晶体管。

电容式麦克风的优点

1、能将声音直接转换成电能讯号的最佳设计原理：

电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理，以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压，以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号，经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。

2、能展现『原音重现』的特性：

音响专家以追求『原音重现』为音响的最高境界！从麦克风的基本设计原理分析，不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术，而且结合复杂的电子电路，能直接将声音转换成电能讯号，先天上就具有极优越的特性，所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。

3、具有极为宽广的频率响应：

振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计，是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成，而且感应的音压，直接转换成音频讯号，所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频，高音可以轻易的达到数十KHz的超音波，展现非常宽广的频率响应特性！

4、具有超高灵敏度的特性：

在振动膜上面因为没有音圈的负载，可以采用极为轻薄的设计，所以不但频率响应极为优越，而且具有绝佳的灵敏度，可以感应极微弱的声波，输出最清晰、细腻及精准的原音！

5、快速的瞬时响应特性（Transient Response）是先天上的赢家：

振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外，对声波反应快慢的能力，即所谓「瞬时响应」特性，是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢，决定于整个振动膜的轻重，振动膜越轻，反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜，具有极快速的瞬时响应特性，能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及『箱音』，高音细腻而清脆，是电容式最显著的音色特点。由下面的附图可明显看出电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。

6、具有超低触摸杂音（Handling Noise）的特性，是音响专家最赞赏的特点：

使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音，让原音混杂了额外的噪音，对音质影响至巨，尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重，所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨，鹅毛与铜板同样掉到地板上，鹅毛几乎听不到掉落的声音，而铜板就很大声，显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理，电容式麦克风的振动膜比较轻，先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。

7、具有耐摔与耐冲击的特性：

使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成，掉落地面的撞击力较小，损坏的故障率较低。

8、具有体积小、重量轻的独特优点：

电容式麦克风因采用超薄的振动膜，具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点，所以能设计成超小型麦克风（俗称小蜜蜂）广泛的应用。

9、最适合装配在无线麦克风上！

电容式麦克风具有上述绝佳的特点，成为音响工程专家及演唱高手的最爱，而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK，已经成为当今世界的趋势，无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压，而拥有电容式麦克风的全部优点，成为数字音响时代，专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风。

编辑本段定位优化

在嘈杂环境中听懂谈话内容对于听力有损失的人来说是一个很头疼的事(科赫肯,1993&1994).适当的放大在多数场合都能带来很大的帮助，可是在需要定位和在人群中辨别出某个人的声音时却存在着缺陷.这个缺陷有时会涉及到助听器麦克风的定位问题. 外耳的声学

为了研究助听器麦克风定位对佩戴者听力的影响,先来看看外耳在听觉过程中所扮演的角色.声波从麦克风

耳廓,耳道,中耳传到鼓膜时,声音的频谱会发生改变.根据肖(1975)的研究,造成声音从外界传到鼓膜的变化的因有:耳廓,颅骨和身体对声音的漫射,外耳和内耳形成的共鸣效应等等.因为耳廓,颅骨和身体来自不同方向声音的漫射,所以引起声音从外界到鼓膜变化的主要因素是声音的入射角度.声音从外界传到鼓膜造成各个方向上的差异,为收听者辨别声音是从前还是从后,从上还是从下提供了重要的信息.然而,不仅仅只有外耳能够帮助收听者定位声源.声音到达两耳的时间差异和强度差异也可以帮助听者判断声源之所在(西曼和托夫曼,1985;狄龙,2001). 麦克风的定位

对于佩戴助听器的人来说,声音是从助听器的麦克风收集来的.很明显麦克风的位置决定了进入声音的范围,就和耳廓收集引导声音的原理一样.这样就可能会产生一些问题,例如定位和信噪比(SRN)等.把助听器的麦克风安放在耳朵后面是有证可查的.格拉芬和普里威斯(1976)讨论了利用外耳来提高信噪比和耳内机如何利用这个声学现象来确定麦克风的位置.另外,他们还猜测这个结果可能会提高语言的可懂度。

西曼和托夫曼(1985)用听力有损失的人和正常人分别佩戴耳背机和耳内机来作对比,证明了麦克风定位的重要性.他们要求试验者在相同的噪音环境下试验3种情况:戴耳背式助听器,戴耳内式助听器,不戴助听器.所有的受试验者都反应佩戴耳背机时的效果最差。听力正常的试验者觉得戴耳内式助听器和不戴助听器是一样的，当然给了他们一点时间来调整和适应助听器。听力有损失的试验者戴上耳内机时可以听得更多的声音，可能是因为习惯于佩戴助听器吧，在没有佩戴助听器的条件下，他们都没有听到声音。

这些结论证实了助听器的麦克风放置在耳朵内（例如外耳内和耳道内）能更有效地让佩戴者定位声音和增加信噪比的猜测。

整个的测试过程中，定制机在麦克风定位方面都比耳背机更有优势，同时人们却很少去留意耳背机的麦克风在不同部位时的差异。就算是这样，在市面上出售的耳背机的麦克风位置还是不尽相同的。巴乔尔和沃兰森(1995)指出助听器有效的方向特性不单是由麦克风的型号或是助听器的类型(例如耳背机或耳内机)来决定的,机壳的形状和大小,使用的导管,入声口和声源的相对位置等也有很大的关系.赫勒(1978)将耳背机的麦克风放置在机壳的4个不同位置,采用从前方传入声音的方法,分别用KEMAR来测量频率响应曲线.他的报告指出频率响应曲线最大的不同之处在于高频.从这些结论可以推论出耳背机麦克风的位置对于定位有影响的说法还是道理的.本次研究的目的是讨论耳背式助听器和耳内式助听器的麦克风不同位置对方向性的影响。

本段特性

1 传声器是电声系统中的关键器件

传声器是整个电声系统( 包括扩音系统和录音系统) 的入口，如果声音一开始受到污染，则无可救药。

有人对影响电声系统重放音质优劣的各种因素作了比较，认为：放大器对音质好坏的影响约占10~20% ；扬声器( 包括音箱) 对音质的影响约占50~60% ；节目源( 特别指传声器) 对音质的影响约占30~40%。对这个比例数字的见解见仁见智，但传声器( 及扬声器) 对音响系统重放音质起关键性影响这一观点是没有分歧的。大多数音响爱好者包括专业人士，在实践中都有如下的感受：两台功率相同而档次稍有差异的放大器进行对比试听，对音质差别的影响并不容易一下子就分辨出来；但拿两只不同档次的传声器请一名稍有音乐素养的歌手唱歌，进行对比试听，其差别就非常明显，确有“立竿见影”的感觉。

2 传声器是电声系统中最薄弱的环节之一

如图

放大器、调音台、处理设备等都是音响系统中的重要环节，在技术上也很复杂，但它们是属于电信号输入到电信号输出的放大、处理等功能的电子器件，不牵涉到能量性质的变换。随着电子技术、电脑技术和DSP 技术的发展，这些设备的性能和技术指标都得到飞速的发展与提高。而传声器( 还有扬声器) 则不同，它们是进行电能和声能相互变换的电声器件。如传声器的任务是将声能变成电能，这是不同性质的能量转换，难度要大得多！因而成为电声系统中最薄弱的环节之一。所谓“薄弱”，主要是指它的各项技术指标如频响、失真度和动态范围等都远低于其他电声设备的指标。如图(a)，(b)，(c) 分别列出典型的放大器、传声器和扬声器的频响特性曲线，读者一眼就能看出三者在频率范围和曲线的“平滑”程度等表现有多大差距！人们还注意到，传声器( 和扬声器) 的基本结构在几十年的长时间内尚未出现过脱胎换骨的变革，反过来，还有许多未知领域有待探索。例如：传声器( 和扬声器) 的各项客观技术指标与主观听感的关系？至今尚未有定论。

近年中国颁布了一批有关传声器的技术标准，这些标准是传声器设计、生产和质量检验的基本依据。但行内比较一致的看法是：客观技术指标好的传声器，并不代表其主观听感一定很好；而客观技术指标差的传声器，其主观听感就不大可能很好。

以电容传声器( 有线) 为例，最便宜的售价可以是几角钱买一个( 不带外壳)，同样可以用于开会发言、唱歌和乐器拾音；随着“档次”的升级，价格可以是几元、几十元、几百元( 属中档级) 到几千元( 高档级)。

本段指向性

指向性描述麦克风对于来自不同角度声音的灵敏度，规格上常用如上的polar pattern来表示，在每个示意图中，虚线圆形的上方代表麦克风前方，下方则代表麦克风的后方。全指向式

全向式(Omnidirectional)对于来自不同角度的声音，其灵敏度是相同的。常见于需要收录整个环境声音的录音工程；或是声源在移动时，希望能保持良好收音的情况；演讲者在演说时配带的领夹式麦克风也属此类。全向式的缺点在于容易收到四周环境的噪音，而在价格方面相对较为便宜。单一指向式

常见的单一指向式为心型指向(Cardioid)或超心型指向(Hypercardioid)，对于来自麦克风前方的声音有最佳的收音效果，而来自其他方向的声音则会被衰减，常见于手持式麦克风和卡拉OK场合，此类型的极端为枪型指向(Shotgun)。双指向式

双指向式(Bi-directional或Figure-of-8)可接受来自麦克风前方和后方的声音，实际应用场合不多。

本段灵敏度

指麦克风的开路电压与作用在其膜片上的声压之比。实际上，麦克风在声麦克风

场必然会引起声场散射，所以灵敏度有两种定义。一种是实际作用于膜片上的声压，称为声压灵敏度，另一种是指麦克风未置入声场的声场声压，称为声场灵敏度，其中声场灵敏度又分为自由场灵敏度和扩散场灵敏度。通常录音用麦克风给出声压灵敏度，测量用麦克风因应用类型给出声压或声场灵敏度。

灵敏度的单位是伏/帕（伏特/帕斯卡，V/Pa），通常使用灵敏度级来表示，参考灵敏度为1V/Pa。

technica · 发表于 2010-2-12 23:55:06

不错！哇！受用、学习了！太感谢楼主了… 支持啦！

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