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麦克风详述

2018/06/1954 作者:佚名
导读: 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.声波从耳廓,耳道,中耳传到鼓膜时,声音的

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

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).

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。

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

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。

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)。

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。

技术指标

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

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。

频率响应

是指麦克风接受到不同频率声音时,输出信号会随着频率的变化而发生放大或衰减。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。一般来说,电容式麦克风的频率响应曲线会比动圈式的来得平坦。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。

频率响应曲线图中,横轴为频率,单位为赫兹,大部份情况取对数来表示;纵轴则为灵敏度,单位为分贝。

阻抗

在麦克风规格中,都会列出阻抗值(单位为欧姆),根据最大功率传输定理(Maximum Power Transfer Theorem),当负载阻抗和麦克风阻抗匹配时,负载的功率将达到最大值。不过在大部份阻抗不匹配的情况下,麦克风依然能使用,也因此造成这项规格并未受到太大的重视。一般而言,低于600欧姆为低阻抗;介于600至10,000欧姆为中阻抗;高于10,000欧姆为高阻抗。例如像Shure SM58这支麦克风的阻抗值为300欧姆。

3-pin XLR接头可以产生平衡输出信号,可有效消除外来的噪声干扰。三支针脚会标明1、2、3三个数字;在美规中,1代表接地线,2代表正相(hot)讯号,3代表反相(cold)讯号;欧规中,1代表接地线,2代表反相(cold)讯号,3代表正相(hot)讯号。

等效噪声

用来描述传声器自身的噪声电压。

信号噪声比

用传声器输出信号电压与传声器内在噪声电压比值的对数值来衡量。一般优质电容式传声器的S/N值为55~57dB。

方向性

方向性描述麦克风的灵敏度随声源空间位置的改变而变化的模式。ADI公司的所有MEMS麦克风都是全向麦克风,即它们对来自所有方向的声音都同样敏感,与麦克风所处的方位无关。无论麦克风的收音孔位于x-y平面、x-z平面还是y-z平面,此图看起来都相同。

动态范围

麦克风的动态范围衡量麦克风能够做出线性响应的最大SPL与最小SPL之差,它不同于SNR(相比之下,音频ADC或DAC的动态范围与SNR通常是等同的)。

等效输入噪声(EIN)

等效输入噪声(EIN)是将麦克风的输出噪声水平(SPL)表示为一个施加于麦克风输入端的理论外部噪声源。低于EIN水平的输入(SPL)在麦克风的噪底以下,并且在麦克风能够产生输出的信号动态范围以外。EIN可以从动态范围或SNR参数导出,如下式所示:

EIN=最大声学输入-动态范围

EIN=94dB-SNR

总谐波失真(THD)

总谐波失真(THD)衡量在给定纯单音输入信号下输出信号的失真水平,用百分比表示。此百分比为基频以上所有谐波频率的功率之和与基频信号音功率的比值。

电源抑制比(PSRR)

麦克风的电源抑制比(PSRR)衡量其抑制电源引脚上的噪声,使之不影响信号输出的能力。PSRR通过将一个217 Hz、100 mV峰峰值正弦波施加于麦克风的VDD引脚来测量。PSRR测量将给出从麦克风的输出来看,此输入信号衰减了多少dB。此参数之所以使用217 Hz频率,是因为在GSM电话应用中,217 Hz开关频率通常是电源的一个主要噪声源。

最大声学输入

最大声学输入指的是麦克风能够承受的最高声压级(SPL)。高于此参数的SPL会导致输出信号发生严重的非线性失真。最大声学输入用峰值SPL来规定,而不是均方根值。

接头

1/4吋(6.3mm)接头以及3.5mm接头有分单声道(mono)和立体声(stereo)两种,简单的区分方式是看接头上有几个黑色的绝缘环,两个绝缘环代表立体声,一个绝缘环则代表单声道。

接地立体声时为右声道;平衡单声道时为反相讯号;或做为单声道的电源输入端立体声时为左声道;平衡单声道时为正相讯号;非平衡单声道时的信号输出端绝缘环

消除回音

随着网络的普及,视频聊天和语音聊天逐渐成为我们和朋友沟通、交流的重要手段。不过,当大家谈兴正浓的时候,如果在语音中夹杂着其他的杂音,或者耳机中同时传出自己和对方的说话声,你一定会觉得非常扫兴。这时,千万不要怪你的麦克风,很可能不是它的错。

不少人在使用麦克风之前,喜欢将音量控制面板中“麦克风”一栏的“静音”选项的勾去掉,并且把麦克风音量调到最大。其实这种做法是有问题的,下面我们一起做个测试说明这一点。

试验一

在音量控制面板中,先把“麦克风”一栏的“静音”选中,然后用Windows系统自带的“录音机”来做 录音测试 ,当对着麦克风说话时,“录音机”中是有波形的。这说明录音操作是实现了的。

试验二

而当把麦克风的“静音”选项的勾去掉,再用“录音机”进行录音时,首先进入你耳朵的,恐怕 就是音箱或耳机中那些刺耳的杂音了。录音后再听一下回放,你会发现你的声音有重叠现象。

试验三

当把麦克风的音量调到最小时,仍然可以录音。而且录出来的声音音量没有任何问题,说明该音量控制对于麦克风输出的声音音量没有什么影响。

通过以上测试,可以得出如下结论:(1)“麦克风”的“静音”选项并不是控制麦克风发声的,而是控制音箱和耳机是否反馈麦克风的声音。所以建议大家在使用麦克风时,将“静音”选项选中!这样你可以消除耳机中的杂音和回馈音,以便得到更好的语音效果。

(2)调节“麦克风”中的音量控制滑块,并不能改变麦克风实际输出音量的大小。问:既然这个麦克风选项没有用,那如何才能正确调节麦克风呢?答案:首先双击“小喇叭”图标,打开“选项中的“属性”界面,然后选中“录音”并确定,然后进入“录音控制”的对话框,这里也有一个麦克风选项,勾选“麦克风”一栏的“选择”项,接下来就可以用音量控制来调节麦克风的音量了。

最后补充两点:

(1)如果双击“小喇叭”图标没有看到“麦克风”的选项,你可以打开“选项”中的“属性”, 然后选中“播放”,并在界面下方的列表框中将“麦克风”一项选中即可。

(2)如果将麦克风的音量调到最大,对方还是听不清,可以将麦克风的“话筒增强”打开, 具体方法为:打开“选项”中“属性”,选择“录音”并确定,然后进入“录音控制”面板,在该面板中点击“麦克风”一栏下的“高级”按钮,并在“麦克风高级控制”界面中将"1.Mic Boost”选中即可。在确保麦克风是“健康“的前提下,通过上述设置,你的麦克风一定会更加有活力。

传声器的拾音

传声器的不同距离的拾音所出来的声音效果质量也会不同

1:近距离(5—10cm)——有较强的真实感与亲切感,声音干净,清晰度高,适合嗓音小的歌手与流行唱法。

2:中距离(10—20cm)语言轻松爽朗,乐音清晰明亮,声音干净,适合通俗,民族长发的歌手,以及中音语调的主持人。

3:远距离(20—30cm)音色浑厚饱满,幅度较强,泛音较多,适合美声唱法的歌手,歌手气息够用,相应水平高。

要根据其需求来进行确定什么距离能拾取出更好的声音。

维护

麦克风是多媒体教室非常重要的一个组成部分,虽然它使用简单,价格也相对便宜,但其作用举足轻重。麦克风是多媒体设备中使用频率最高的设备之一,如果使用不当,会大大降

低其寿命,影响多媒体教室的正常使用。其维护保养要注意以下常识:

1、正确安装与拆卸连接线与麦克风。把XLR插头(俗称卡侬头)插入麦克风,旋转插头使上面的扣键与麦克风上的槽口对准,然后将插头推入麦克风,直至扣键定位;麦克风与连接线分开时,可握住插头,同时按住压扣键,然后将插头从麦克风拉出。切勿在没有对准或按下压扣键的情况下强行进行接入和分开的操作。

2、麦克风在使用中出现“啸叫声”,可能是由于手罩住了麦克风头部或麦克风太接近扩音器造成的,正确的解决方法是:首先降低音量,拉开同扩音器的距离,尽量避免麦克风与扩音器相对,然后再调节到合适的音量。

3、麦克风是一种高灵敏度的音响设备,必须注意轻放轻拿,避免从高处掉下。撞击可能会造成麦克风灵敏度降低甚至损坏。

4、不要对麦克风用力吹气或用手拍打其头部以试音,正确的试音方法是对准麦克风以正常口气说话。

5、对麦克风开关键的推拉要注意力度适中,推拉到位。如果在使用中发现有极大的噪音,可能是由于开关键未推拉到位或接触不好造成的,正确的做法是重新推拉开关。若是接触不好,应及早维修。

6、会议用麦克风或无线话筒长期不用,应该取出电池,待使用时再安装。在使用过程中如果出现声音断续的情况,可能是由于电池电力不足造成的,要及时更换新电池。

7、不用时,将麦克风存放在干燥清洁的场所,避免在温度、湿度过高的场所存放和使用,以免影响麦克风的灵敏度和音色。

解决杂音

麦克风有杂音,第一归结为音乐音质问题,一些劣质的声音本身就包含杂音的刺耳效果,你可以选择取消试听此声音,然后选择更换其他音乐即可。

可能会出现硬件故障,检查麦克风是否完好无缺,是否有异物落入其中,是否震动纸边缘已经剥落、损坏。如果出现这种情况你可以对麦克风进行维修或者更换麦克风即可。

也有可能是电路中交流成分过大,这个时候很可能是音箱电源的滤波电路出现了故障,特别是滤波电容。还有就是电源问题,可能是电源导致的电流声,属正常现象。

麦克风和电脑主机间连接如果有问题,则把麦克风和电脑主机连接断掉,再重新正确连接,并查看有无接触不良现象。 麦克风处于加强状态可能出现此问题,只需把麦克风加强去掉即可,因为有的声卡不支持。

查看您周围有没有磁场和带声波的物质,如手机、电扇等设备,把带磁场的电器设备拿开即可解决此问题。

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