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话筒原理详细介绍（1）麥克風_主筆_吳榮宗 麥克風真的是做咱們這一行必碰之物，幾乎天天見面與把玩！我不知收到多少封信提及寫一篇這方面的事情，在時間的允許下，整理了一些資料以及很多前輩的工作經驗，這篇文章將會很受用。我們就開始進入這拾音器的領域吧！麥克風的靈敏度麥克風的靈敏度 ( Sensitivity ) 有幾種解說的方式：dBV per microbar：在 74 dB ( dBSPL；Decibel - Sound Pressure Level ) 的音壓電平位準下量測開路 ( Open Circuit ) 的麥克風，( 記得大 V 嗎？那是建立於1V之下 )。mV / Pa：在 94 dB 的音壓電平位準下量測開路的麥克風，取得的毫伏特 ( millivolt, 1 10 - 3 )。dBm / 10 dynes / cm2：在 94 dB 的音壓電平位準下，被量測的麥克風是匹配在個特定的阻抗；dB 數低於 1 毫瓦特( milliwatt, 1 10 - 3 )。dBm, EIA Rating：在 0 dB 的音壓電平位準下，被量測的麥克風是匹配在個特定的阻抗；dB 數低於 1 毫瓦特 ( milliwatt, 1 10 - 3 )。以下有幾種不同的方式，而卻同樣的是表達靈敏度：1、開路靈敏度 ( Open Circuit Sensitivity )：60 dBV / bar：這60 dB 的另一種說法是，_可認定能變換或相當於每bar ( Microbar ) 1 伏特。這意思是：當麥克風是連接在開路狀態 ( 測量用的儀器設備之輸入阻抗比麥克風的輸出阻抗值大於7 倍的值 )，而且是在 1 bar ( 74 dBSPL ) 的音壓電平位準環境下；它產生了的 60 dBV ( 1 mV ) 的輸出電壓，也就是 74 dB 的音壓電平位準使麥克風產生了 60 dBV ( 1 mV ) 的輸出電壓。2、開路靈敏度 ( Open Circuit Sensitivity)：10 mV / Pa ( 每 Pascal 為 10 millivolts )。這意思是：這麥克風是在沒有負載的狀況下，施以 1 Pascal ( 94 dBSPL ) 的情況；能製造產生10 millivolts 的輸出。也就是麥克風是在 94 dBSPL 的音壓電平位準下產生 10 millivolts ( 40 dBV )的輸出。3、開路靈敏度 ( Open Circuit Sensitivity )：40 dBV / Pa ( 40 dB 相當於 1 Volt )。這麥克風在沒有負載的情況下能製造產生 40 dBV 的輸出。這麥克風在 1 Pascal ( 94 dBSPL ) 的狀況下而又沒有負載的情況下，能製造產生 40 dBV 的輸出。也就是麥克風是在 94 dBSPL 的音壓電平位準下能製造產生 40 dBV 的輸出。4、功率靈敏度 ( Power Sensitivity )：38 dBm per 10 dynes / cm2 ( 每 10 dynes / cm2 38 dBm )。當麥克風是連接在個對等的輸入阻抗時；這是有負載的情況下。述說在個每平方公分 10 達因 94 dBSPL 時，能製造產生出 38 dB 的輸出；這能認定可變換為 相當於 1 毫瓦特。這也是述說 94 dB的音壓電平位準能製造產生出 38 dBm的輸出。5、EIA靈敏度 ( Electronic Industries Association U.S.A. Sensitivity )：132 dBm 1 milliwatt。這 EIA ( 美國電子工業協會 ) 是公認正確的而公推採用的比值規格。對個麥克風的輸出經由個匹配的負載在授予特定的音壓電平位準；這特定的音壓電平位準為 0 dBSPL。SPL dBm ( EIA ) 經由個匹配的負載所輸出的 dBm。 所有等值的靈敏度規格如下：60 dB 1 V / bar 10 mV / Pa 40 dB 1V / Pa 38 dBm / 10 dynes / cm2 132 dBm EIA。註解：dBV：以一般人聲大小的 74 dBSPL 的音壓電平位準為參考標準，這等於 1 microbar ( 1 bar )的壓力到麥克風，然後變換出1 Volt的訊號電壓輸出。在壓力學說上：milli m ( 毫 ) 為 10 - 3 0.001，則 1 millibar ( 毫巴 ) 0.001 bar。micro ( 微 ) 為 10 - 6 0.000001，則 1 microbar ( 微巴 ) 0.000001 bar。Pascal 中文為 巴斯噶 物理學的名詞，以人名命名全名為 Blaise Pascal 1623 1662，其為法國數學家、物理學家、及哲學家。他早年以水銀柱測驗大氣壓力，發現距海平面愈高氣壓愈小，而這差異可由水銀柱生降的高度得知，即是為巴斯噶原理。巴斯噶原理：施壓力於限界之液體的任何部分，則其壓力對於液內的各部分都一樣傳達而無增減。即限界液體之一部分受壓力作用時，其它部分亦必受強度相同之壓力作用。以巴斯噶發現故以其名命名，是為巴斯噶原理。Dyne 中文為 達因 ，又簡稱 達 ，不過較少使用。達因為物理學的名詞，以人名命名。是在 CGS 制 ( centimeter - gramme - second ) 中的單位。其為計 力 之絕對單位。作用於 1 公克質量的力，能使此質量得到每秒 1 公分 ( Centimeter；厘米 ) 之加速度者即稱為 1達因 。重力單位的 1 公克之力等於 980 達因。它之所以在物理學中有地位，主要是因為 小 ，等於使 1 公克之質量產生 1 公分 / 秒 2 加速度的力，又 1 達因等於 0.00001 牛頓。達因公分 ( dyne centimeter ) 為物理學的名詞，為計 功 之絕對單位，又通稱為 爾格 。爾格 ( Erg ) 舊稱為 厄格 ，為物理學的名詞，是計 功 之絕對單位。以 1 達因之力作用於物體，其使作用點移動 1 公分，以之為功之絕對單位並稱之為爾格。在實用上常以爾格之 107 倍為功之絕對單位，又通稱為 焦耳 。焦耳（Joule）為物理學的名詞，由焦耳其人的名命名。Jomes Prescott Joule 1818 1889 為英國物理學家，是道爾頓的弟子。焦耳畢生致力於物理學及化學實驗，發明以流電生熱法、測定熱之功當量、建設能量不滅學說等等，他的著作很多。焦耳在實用上是計 功 或 能 之絕對單位。通例以 10,000,000 爾格為 1 焦耳。在功的學說上，受 1 牛頓的力，其作用點沿力的方向移動 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。 壓力_等於1 lb / ft2_ 127.6 dBSPL1 lb / in2_170.8 dBSPL1 newton / m2_94 dBSPL1 microbar_74 dBSPL1 microbar_1 dyne / cm21 microbar_1 / 1,000,000 atmos _( 以上感謝黃建國 先生提供相關資料 )_ 上述的資料是告訴各位一支麥克風的測定數據規矩，以及這些科學的宣告，後人是怎麼的來應用，從一支昂貴好品質的麥克風產品，他們就很敢將所得的數據公佈於規格表內。在早期的年代，人們是終規終矩的製作合乎條件下的產品，尤其是那時東歐國家的麥克風，那真的是耐用又標準！往往是先驅，慢慢的，技術外移，各樣式的麥克風現世，唯商業的市場競爭下，這方面的技術資料將會是愈來愈混沌，最好是讓你看不清楚！哈哈！這資料在我身邊已經是好久好久了，別笑我，壓根兒背不下來，我能簡記的與應用在工作現場裡的是，發音體對著音頭，距離約 20 公分所能感應的音壓多寡就是其靈敏度值，最簡單的解釋就是在麥克風的附文裡，如果標示是這麼寫的:Sensitvity ( 1000 Hz Opne Circuit Voltage )- 54 dBV / Pa ( 1.85 mV )1 Pa = 94 dB SPL150 什麼數目字、什麼參考數據都別管，看那負值的靈敏度數據 - 54 dB，如果你以數學去求出來這個值，那將是非常非常微小的一個電壓值，不足使用，所以你必須藉由混音平台上所附與的麥克風增益放大器 ( Gain or Trim ) 將其調整至 + 45 dB 的位置處，你將得到接近匹配的麥克風放大值，這樣子的做法也許不是最標準，不過現場應用的時候，它將快速的使你 Vocal 麥克風設定上得到最快的定位時間！當電平位置就序後，再依應用特性是否 Low cut 或是等化修補等。另外一件必須說明的，以基本的物理觀念建立下，很多人容易誤解一件事情，那就是兩支麥克風在做比較時，當在同一 channel 上，及同一增益的數據下，某一支麥克風輸出比較大聲時，就認定那一支麥克風比較好！是你嗎？如有這樣觀念的人，看到此篇文章就請快些改正過來，阻抗高低也會影響麥克風定位輸出大小，唯其並非絕定麥克風優劣。_Beta52_01.gif (27.9 KB)SHURE BETA-52 頻率響應圖表2007-9-7 02:09SHURE BETA-52 頻率響應圖表 規麥克風規格表內都會劃出頻率響應的圖，( 以前咱們介紹過 )。它們會告訴你在所謂標準距離下，其收音的頻率響應如何，在多少距離或角度亦或如何，可別小看它的標示，咱們拿那每家都有的 Shure Beta-52 大鼓麥克風來解說，如果你把麥克風置於大鼓內 3mm ，這意味貼鼓皮很近很近，告訴你，那是不可能的！大鼓一踩，鼓皮早把麥克風彈掉了！仔細想一下，一般與鼓皮間距有 10 公分之多，ok你看那曲線，6公分的位置低頻的響應是如何，也因此在主喇叭系統調整完大鼓，你還需要那超低音的幫忙來揚升這大鼓低頻氣氛，你可以利用 EQ 來補償啊！是的，然而是有限的，如果補償到外場的聲音是滿意的，那麼當你使用耳機或是側錄下來的聲音，那絕對很好笑，另外更嚴重的是調整過多的頻率範圍，那將使得功率放大器提早用掉那珍貴的 Head Room 那麼擴大器很早就滿載了。又你降低現場音壓來保護它，則會使得整體放送音壓不足，利害吧，一個大鼓竟然可以把你整得死死的！Beta52_02.gif (44.47 KB)SHURE BETA-52 頻率指向圖表2007-9-7 02:09 SHURE BETA-52 頻率指向圖表 接下來是在那標示距離下，其突出3 4 Khz 頻域數值幾乎不變，所以在你尚未調整 EQ時，你就可得到那亮亮的鼓皮聲，瞭解麼，別高興，看另一張圖，你可以看到它標示了幾個頻點，別管那美美的指向特性，請看那些開始長尾巴的頻域，這故事告訴我們頻率愈高，則尾巴就愈寬愈長！又很不幸的剛巧大鼓正前方擺了個 Guitar Amp，哈！這真是結果如何你自己玩吧。看清楚自個兒買的設備所給予的規格特性，各位同*號一定要養成習慣，即便商人加湯加料的，你只要折衷數據就可以知道其特性，如此出門應用它才能順暢，也從上述的看圖說故事，怎麼瞭解麥克風其脾氣個性，分享各位。麥克風的種類大至上可分為4種常用的型態，在我們的工作領域裡幾乎都會碰到的，我們現在就來認識或複習這些麥克風的種類。 Omni.gif (27.37 KB)Omni-Directional Polar Pattern ( 全指向 )2007-9-7 02:09 Omni-Directional Polar Pattern ( 全指向 )參照圖檔可以看出其為全方位收音的特性，也就是其前後左右任何一個方位的收音靈敏度幾乎是一樣的。不過那是理想物理的環境，真正在握柄，也就是音頭的後方還是一定會有那麼一點的凹陷狀態，而且頻率響應也不會很一樣的。Bi.gif (25.23 KB)Bi- Directional Polar Pattern ( 雙指向 )2007-9-7 02:09Bi- Directional Polar Pattern ( 雙指向 )音頭兩邊所拾起的電平及其頻率響應是一樣的，相對的，如同兩個音頭收音的特性，它也自然在 90?、270? 的地方產生兩組 Dead Spot ( 無放射區 )。 cardioid.gif (26.91 KB)( 單指向 心型的 )2007-9-7 02:09 Uni- Directional ( Cardioid ) Polar Pattern ( 單指向 心型的 )這是最理所當然的，也是大部份動圈麥克風的特性，Dead Spot ( 無放射區 )依其反方向 180? 為其最深的不反應區，也因此從音頭後方來的聲音訊號，最不會被拾取，這也是一般動圈音頭製程所最容易得到的物理