第2章 傳聲器

2.1 傳聲器的原理及性能

傳聲器俗稱話筒、麥克風，是電聲設備中的第一個環節，作用極為重要。傳聲器是把聲能轉變為機械能，然后再把機械能變為電能的換能器。目前，人們利用各種換能原理制成了各式各樣的傳聲器，錄音中常用的有電容、動圈、鋁帶傳聲器等。

傳聲器可分為高阻抗和低阻抗兩種。高阻抗傳聲器的阻抗在千歐以上，輸出連接線較短，長為2～3m，抗干擾能力差；低阻抗傳聲器的阻抗為幾十歐姆到幾百歐姆，傳聲器輸出連接線可長達幾十米，抗干擾能力強。

2.1.1 傳聲器的指向特性

所謂傳聲器的指向特性是指傳聲器對來自不同方向的聲音具有不同的靈敏度。現代錄音和拾音技術需要各種特定指向特性的傳聲器，有時也需要指向特性可以靈活轉換的多用途傳聲器。

傳聲器的指向性主要可分為3種：無指向性、雙指向性和單指向性。

無指向性（也稱全指向性）傳聲器對于所有方向傳來的聲音靈敏度大致相同，但對于來自傳聲器后面的聲音靈敏度略有降低。

單指向性傳聲器又稱為心形傳聲器。它的靈敏度在正前方很高，兩側的靈敏度略有降低，對后面來的聲音靈敏度則為零，在現場擴聲及錄音中都得到廣泛應用。利用它的指向特性，可減小多傳聲器拾音時的相互串音和相位干涉，同時還可提高傳聲增益，有效地避免由聲反饋所產生的嘯叫。

雙指向性（俗稱8字形指向性）傳聲器對正面入射聲波和背面入射聲波所呈現的靈敏度基本相同，對兩側入射聲波的靈敏度則較低。

另外，還有界于上述3種指向性之間的超心形指向性和超指向性傳聲器。

傳聲器的指向性圖形如圖2-1所示。

按聲場驅動力形成的方式來分，可將傳聲器分為壓強式和壓差式傳聲器兩大類。

壓強式和壓差式傳聲器分別具有無方向指向特性（全指向性）和8字形指向特性（雙指向性），這兩種特性是傳聲器指向特性的兩種最基本形式，也是兩種最極端的指向性，其他各種指向性都是由這兩種指向性派生出來的。

2.1.2 動圈傳聲器

動圈傳聲器有一個粘貼在振膜上并懸于環形磁隙縫之間的線圈，如圖2-2所示。聲波振動振膜使線圈在磁場中運動，從而感應出電壓。這個線圈通常稱音圈，其阻抗很低，一般為30～50Ω。傳聲器體內還裝有一個變壓器，以使音圈與放大器輸入電路的阻抗相匹配，同時也起到使信號電壓升高的作用。

動圈傳聲器通常是全向性的。某些動圈傳聲器殼外的另一個聲波入口形成了特殊聲學相移網絡，因而大致上具有心形指向特性。優質專業用動圈式心形傳聲器的前面和后面的靈敏度差別約為15dB，而普通的有6～8dB。

動圈傳聲器靈敏度高、頻帶寬、結構堅固，廣泛應用于專業和業余錄音。

動圈傳聲器的主要技術特性如下。

① 頻率特性：傳聲器在受聲波作用時，對各個頻率不同的信號所產生的靈敏度是不同的，這種靈敏度隨頻率變化的特性，稱為傳聲器的頻率特性。

② 靈敏度：傳聲器的輸出電壓同作用于該傳聲器上的聲壓之比，以伏/帕（V/Pa）或毫伏/帕（mV/Pa）為單位。

③ 指向特性：傳聲器的靈敏度隨聲波入射方向而不同的特性。

④ 阻抗特性：當傳聲器作為信號源輸出信號時，傳聲器的輸出阻抗（即傳聲器的源阻抗）有高阻和低阻之分。低阻抗傳聲器抗干擾能力強，高頻衰減小，且不明顯，同時，允許使用較長的線纜。

⑤ 信噪比：即傳聲器信號電壓與本身產生的噪聲電壓之比。信噪比越大，傳聲器的靈敏度越高，性能越好；反之則結果相反。

⑥ 最大聲壓級：傳聲器在一定聲壓級作用下，其諧波失真限制在一規定值（如1%或3%），此聲壓級即為該傳聲器的最大聲壓級。

2.1.3 電容傳聲器

電容傳聲器的基本形式為壓強式，由一塊膜片式的可動極板和一塊固定式后極板構成。這些裝置稱為極頭（電容盒），極頭所需的極化電壓為50～100V。因膜片的振動導致電容的容量發生變化，使極頭兩端的電壓隨著發生變化，于是負載電阻器兩端輸出電壓也就跟著發生變化。

由于極頭對聲頻的阻抗很高，為10～15MΩ，因此在傳聲器體內裝有前置放大器，這樣就可得到很低的輸出阻抗。它的原理圖如圖2-3所示。

電容傳聲器中極頭所需的極化電壓可以從傳聲器電池中得到，也可以從外部電源如幻象供電得到。電源除了供給極化電壓外，也為前置放大器提供必要的電壓。

電容傳聲器基本上是全向性的，但經過某些改進后也可成為雙向的甚至心形的。電容傳聲器的靈敏度特別高，并具有很寬的頻率響應特性，因此最適宜于錄音室內高質量的錄音。

2.1.4 鋁帶傳聲器

鋁帶傳聲器是一種壓差式傳聲器。鋁箔制成的薄帶夾在磁鐵系統中，直接受聲波的沖擊而振動，感應出很微弱的電流。鋁帶感應的電流與鋁帶振動速度成正比。鋁帶傳聲器的原理圖如圖2-4所示。鋁帶的阻抗很低，只有零點幾歐姆，因此在傳聲器內通常都裝有一只阻抗匹配變壓器。

從理論上講，鋁帶傳聲器的指向特性為8字形，但實際上始終可以聽到從側面來的少量聲音。鋁帶傳聲器也有制成單指向性的，應用于廣播與電視演播室。

一般來說，鋁帶傳聲器的瞬態響應優于動圈傳聲器，但在氣流強勁的地方，必須對鋁帶嚴加保護，否則強氣流會將鋁帶吹彎，脫離原位而不能復原，所以鋁帶傳聲器基本上是一種在室內使用的傳聲器。

2.1.5 其他傳聲器

1.駐極體電容與壓力區域傳聲器

駐極體電容傳聲器在它的振膜和后極板材料上存在著永久性電荷，可省去一般電容傳聲器所必需的極化電源，因而體積小、重量輕、造價低。最先進的駐極體電容傳聲器的指標和性能不但已經可以滿足專業錄音的要求，甚至還可以制成測量用傳聲器。

壓力區域傳聲器（Pressure Zone Microphone,PZM）簡稱為壓區傳聲器，它是將一個小型電容傳聲器的振膜朝下安裝在一塊反射板上，使振膜處于“壓力區域”內的傳聲器?！皦毫^域”是指反射板附近直達聲和經反射板反射的反射聲相位幾乎相同的區域。

壓力區域傳聲器的振膜與反射板平行放置，兩者相距極近，直達聲和經反射板反射的反射聲幾乎同時到達振膜，使兩者相位抵消的頻率超過人耳可聽頻段之外，從而得到平直的響應。壓力區域傳聲器的側視圖如圖2-5所示。

2.立體聲傳聲器

錄制立體聲節目時，還會用到立體聲傳聲器。它是組裝在同一殼體內的兩只配好對的傳聲器。這兩只傳聲器可以是相同指向特性（如XY制式，心形或8字形、超心形），也可以是不同指向特性（如MS制式，一只心形和一只橫向放置的8字形）。立體聲重合傳聲器通常分上、下兩部分，上者對下者可作90?或180?大范圍的轉動，因此二者的主軸夾角以及整個立體聲傳聲器的仰角可以很方便地調整，調整情況可以從傳聲器中部的刻度上顯示出來。

3.無線傳聲器

無線傳聲器是由發射機和接收機兩部分組成的。

無線傳聲器的組合形式分為3種：一部接收機、3個發射機為一套，兩部接收機、6個發射機為一套，3部接收機、9個發射機為一套。

無線傳聲器現在早已廣泛使用。無線傳聲器最早作為擴聲系統的一個組成部分用于劇院舞臺演出，隨后逐步成為電視實況轉播、電影、電視等錄音工作中不可缺少的一種特殊輔助設備。

無線傳聲器有電容式和駐極體式兩種，既可以單獨使用，也可以和有線傳聲器結合使用。在某種特定的情況下單獨使用無線傳聲器，不但能夠提高錄音的藝術效果和技術質量，而且還能排除傳聲器或其影子對畫面、圖像的干擾。

當使用有線傳聲器時，若傳聲器與演員距離較遠，聲音能量會有較大的衰減，出現聲音聽不清或聽不見的現象。無線傳聲器和有線傳聲器擴聲系統組合使用，不但能避免上述問題，而且還能加強藝術效果。

無線傳聲器具有頻帶寬、音色好、失真小、動態大等特性，還具有體積小、重量輕、便于演員在身上佩戴的優點，完全可以在同期錄音中推廣應用。此外，還可將無線傳聲器和有線傳聲器結合起來使用。實踐證明，傳聲器掛在胸前，在它與嘴部相距50cm時，拾音效果較為理想，頻率特性較為平坦。然而在實際使用時，傳聲器卻很難放在理想的位置，由于演員服裝的厚度及材料等不同，對發射機工作頻率響應有較大的影響。一般來說，服裝越薄越好，服裝越厚高頻損失越大，嚴重時會感到演員的聲音發悶或不清晰。為了進行補償，要對中高頻作較大的提升。使用傳聲器時，最好根據演員的體形及服裝設計制造一種專用帶，用它來佩戴傳聲器，并把電池、天線等固定起來，否則會出現傳聲器與衣服的摩擦噪聲。演員進行表演時，在一般情況下聲音是能夠保持平衡的。傳聲器電源電池能連續工作5h，超過5h，會因電壓過低影響其工作性能，致使發射場強不足，而增加接收機的噪聲。因此，要求傳聲器電源電壓不應低于7.5V。溫度與濕度對傳聲器的影響也很大，工作時應盡力避免汗濕和過熱，每次工作完后，應用干燥劑吸去傳聲器的潮氣。

如果在劇場使用無線傳聲器擴聲，接收機與有線傳聲器擴聲系統最好都安放在劇場中心點或樓上第1排，這樣便于技術人員根據演員的表演對聲音進行及時調整（音量和音質），而且還能照顧到整個劇場的藝術效果。同時，要注意發射天線與接收天線之間的關系，金屬反射物越少越好，這有利于無線電波直接傳播，接收電磁波強了，噪聲也就相對減小了，接收死點也可以得到進一步的改善。

在演播室及劇場工作時，特別要注意防止干擾，晶閘管調光器、電風扇、變壓器、日光燈以及電臺或電視現場實況轉播對發射機和接收機都會有干擾。

使用無線傳聲器的幾種連接方法如圖2-6及圖2-7所示。

無線傳聲器的用途比較廣泛，除用于電影、電視錄音外，還可以用于現場教學、展覽會講解、工礦企業、運動場、建筑工地等多種場合。它的缺點是所錄聲音無遠近感和環境感，同時聲音的透明度較差，空間干擾噪聲和衣服的摩擦聲比較大。