第2章 傳聲器

2.1 傳聲器的原理及性能

傳聲器俗稱(chēng)話(huà)筒、麥克風(fēng)，是電聲設(shè)備中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，作用極為重要。傳聲器是把聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能變?yōu)殡娔艿膿Q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(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)達(dá)幾十米，抗干擾能力強(qiáng)。

2.1.1 傳聲器的指向特性

所謂傳聲器的指向特性是指?jìng)髀暺鲗?duì)來(lái)自不同方向的聲音具有不同的靈敏度。現(xiàn)代錄音和拾音技術(shù)需要各種特定指向特性的傳聲器，有時(shí)也需要指向特性可以靈活轉(zhuǎn)換的多用途傳聲器。

傳聲器的指向性主要可分為3種：無(wú)指向性、雙指向性和單指向性。

無(wú)指向性（也稱(chēng)全指向性）傳聲器對(duì)于所有方向傳來(lái)的聲音靈敏度大致相同，但對(duì)于來(lái)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(chēng)為心形傳聲器。它的靈敏度在正前方很高，兩側(cè)的靈敏度略有降低，對(duì)后面來(lái)的聲音靈敏度則為零，在現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲及錄音中都得到廣泛應(yīng)用。利用它的指向特性，可減小多傳聲器拾音時(shí)的相互串音和相位干涉，同時(shí)還可提高傳聲增益，有效地避免由聲反饋所產(chǎn)生的嘯叫。

雙指向性（俗稱(chēng)8字形指向性）傳聲器對(duì)正面入射聲波和背面入射聲波所呈現(xiàn)的靈敏度基本相同，對(duì)兩側(cè)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(chǎng)驅(qū)動(dòng)力形成的方式來(lái)分，可將傳聲器分為壓強(qiáng)式和壓差式傳聲器兩大類(lèi)。

壓強(qiáng)式和壓差式傳聲器分別具有無(wú)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(lái)的。

2.1.2 動(dòng)圈傳聲器

動(dòng)圈傳聲器有一個(gè)粘貼在振膜上并懸于環(huán)形磁隙縫之間的線圈，如圖2-2所示。聲波振動(dòng)振膜使線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，從而感應(yīng)出電壓。這個(gè)線圈通常稱(chēng)音圈，其阻抗很低，一般為30～50Ω。傳聲器體內(nèi)還裝有一個(gè)變壓器，以使音圈與放大器輸入電路的阻抗相匹配，同時(shí)也起到使信號(hào)電壓升高的作用。

動(dòng)圈傳聲器通常是全向性的。某些動(dòng)圈傳聲器殼外的另一個(gè)聲波入口形成了特殊聲學(xué)相移網(wǎng)絡(luò)，因而大致上具有心形指向特性。優(yōu)質(zhì)專(zhuān)業(yè)用動(dòng)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(dòng)圈傳聲器靈敏度高、頻帶寬、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，廣泛應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)和業(yè)余錄音。

動(dòng)圈傳聲器的主要技術(shù)特性如下。

① 頻率特性：傳聲器在受聲波作用時(shí)，對(duì)各個(gè)頻率不同的信號(hào)所產(chǎn)生的靈敏度是不同的，這種靈敏度隨頻率變化的特性，稱(chēng)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(dāng)傳聲器作為信號(hào)源輸出信號(hào)時(shí)，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(qiáng)，高頻衰減小，且不明顯，同時(shí)，允許使用較長(zhǎng)的線纜。

⑤ 信噪比：即傳聲器信號(hào)電壓與本身產(chǎn)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(jié)果相反。

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

2.1.3 電容傳聲器

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

由于極頭對(duì)聲頻的阻抗很高，為10～15MΩ，因此在傳聲器體內(nèi)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(jīng)過(guò)某些改進(jìn)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(yīng)特性，因此最適宜于錄音室內(nèi)高質(zhì)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(tǒng)中，直接受聲波的沖擊而振動(dòng)，感應(yīng)出很微弱的電流。鋁帶感應(yīng)的電流與鋁帶振動(dòng)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(diǎn)幾歐姆，因此在傳聲器內(nèi)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(shí)際上始終可以聽(tīng)到從側(cè)面來(lái)的少量聲音。鋁帶傳聲器也有制成單指向性的，應(yīng)用于廣播與電視演播室。

一般來(lái)說(shuō)，鋁帶傳聲器的瞬態(tài)響應(yīng)優(yōu)于動(dòng)圈傳聲器，但在氣流強(qiáng)勁的地方，必須對(duì)鋁帶嚴(yán)加保護(hù)，否則強(qiáng)氣流會(huì)將鋁帶吹彎，脫離原位而不能復(fù)原，所以鋁帶傳聲器基本上是一種在室內(nèi)使用的傳聲器。

2.1.5 其他傳聲器

1.駐極體電容與壓力區(qū)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(jià)低。最先進(jìn)的駐極體電容傳聲器的指標(biāo)和性能不但已經(jīng)可以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)錄音的要求，甚至還可以制成測(cè)量用傳聲器。

壓力區(qū)域傳聲器（Pressure Zone Microphone,PZM）簡(jiǎn)稱(chēng)為壓區(qū)傳聲器，它是將一個(gè)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(qū)域”內(nèi)的傳聲器。“壓力區(qū)域”是指反射板附近直達(dá)聲和經(jīng)反射板反射的反射聲相位幾乎相同的區(qū)域。

壓力區(qū)域傳聲器的振膜與反射板平行放置，兩者相距極近，直達(dá)聲和經(jīng)反射板反射的反射聲幾乎同時(shí)到達(dá)振膜，使兩者相位抵消的頻率超過(guò)人耳可聽(tīng)頻段之外，從而得到平直的響應(yīng)。壓力區(qū)域傳聲器的側(cè)視圖如圖2-5所示。

2.立體聲傳聲器

錄制立體聲節(jié)目時(shí)，還會(huì)用到立體聲傳聲器。它是組裝在同一殼體內(nèi)的兩只配好對(duì)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(duì)下者可作90?或180?大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此二者的主軸夾角以及整個(gè)立體聲傳聲器的仰角可以很方便地調(diào)整，調(diào)整情況可以從傳聲器中部的刻度上顯示出來(lái)。

3.無(wú)線傳聲器

無(wú)線傳聲器是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分組成的。

無(wú)線傳聲器的組合形式分為3種：一部接收機(jī)、3個(gè)發(fā)射機(jī)為一套，兩部接收機(jī)、6個(gè)發(fā)射機(jī)為一套，3部接收機(jī)、9個(gè)發(fā)射機(jī)為一套。

無(wú)線傳聲器現(xiàn)在早已廣泛使用。無(wú)線傳聲器最早作為擴(kuò)聲系統(tǒng)的一個(gè)組成部分用于劇院舞臺(tái)演出，隨后逐步成為電視實(shí)況轉(zhuǎn)播、電影、電視等錄音工作中不可缺少的一種特殊輔助設(shè)備。

無(wú)線傳聲器有電容式和駐極體式兩種，既可以單獨(dú)使用，也可以和有線傳聲器結(jié)合使用。在某種特定的情況下單獨(dú)使用無(wú)線傳聲器，不但能夠提高錄音的藝術(shù)效果和技術(shù)質(zhì)量，而且還能排除傳聲器或其影子對(duì)畫(huà)面、圖像的干擾。

當(dāng)使用有線傳聲器時(shí)，若傳聲器與演員距離較遠(yuǎn)，聲音能量會(huì)有較大的衰減，出現(xiàn)聲音聽(tīng)不清或聽(tīng)不見(jiàn)的現(xiàn)象。無(wú)線傳聲器和有線傳聲器擴(kuò)聲系統(tǒng)組合使用，不但能避免上述問(wèn)題，而且還能加強(qiáng)藝術(shù)效果。

無(wú)線傳聲器具有頻帶寬、音色好、失真小、動(dòng)態(tài)大等特性，還具有體積小、重量輕、便于演員在身上佩戴的優(yōu)點(diǎn)，完全可以在同期錄音中推廣應(yīng)用。此外，還可將無(wú)線傳聲器和有線傳聲器結(jié)合起來(lái)使用。實(shí)踐證明，傳聲器掛在胸前，在它與嘴部相距50cm時(shí)，拾音效果較為理想，頻率特性較為平坦。然而在實(shí)際使用時(shí)，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(duì)發(fā)射機(jī)工作頻率響應(yīng)有較大的影響。一般來(lái)說(shuō)，服裝越薄越好，服裝越厚高頻損失越大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)感到演員的聲音發(fā)悶或不清晰。為了進(jìn)行補(bǔ)償，要對(duì)中高頻作較大的提升。使用傳聲器時(shí)，最好根據(jù)演員的體形及服裝設(shè)計(jì)制造一種專(zhuān)用帶，用它來(lái)佩戴傳聲器，并把電池、天線等固定起來(lái)，否則會(huì)出現(xiàn)傳聲器與衣服的摩擦噪聲。演員進(jìn)行表演時(shí)，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(xù)工作5h，超過(guò)5h，會(huì)因電壓過(guò)低影響其工作性能，致使發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)不足，而增加接收機(jī)的噪聲。因此，要求傳聲器電源電壓不應(yīng)低于7.5V。溫度與濕度對(duì)傳聲器的影響也很大，工作時(shí)應(yīng)盡力避免汗?jié)窈瓦^(guò)熱，每次工作完后，應(yīng)用干燥劑吸去傳聲器的潮氣。

如果在劇場(chǎng)使用無(wú)線傳聲器擴(kuò)聲，接收機(jī)與有線傳聲器擴(kuò)聲系統(tǒng)最好都安放在劇場(chǎng)中心點(diǎn)或樓上第1排，這樣便于技術(shù)人員根據(jù)演員的表演對(duì)聲音進(jìn)行及時(shí)調(diào)整（音量和音質(zhì)），而且還能照顧到整個(gè)劇場(chǎng)的藝術(shù)效果。同時(shí)，要注意發(fā)射天線與接收天線之間的關(guān)系，金屬反射物越少越好，這有利于無(wú)線電波直接傳播，接收電磁波強(qiáng)了，噪聲也就相對(duì)減小了，接收死點(diǎn)也可以得到進(jìn)一步的改善。

在演播室及劇場(chǎng)工作時(shí)，特別要注意防止干擾，晶閘管調(diào)光器、電風(fēng)扇、變壓器、日光燈以及電臺(tái)或電視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都會(huì)有干擾。

使用無(wú)線傳聲器的幾種連接方法如圖2-6及圖2-7所示。

無(wú)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(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、展覽會(huì)講解、工礦企業(yè)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、建筑工地等多種場(chǎng)合。它的缺點(diǎn)是所錄聲音無(wú)遠(yuǎn)近感和環(huán)境感，同時(shí)聲音的透明度較差，空間干擾噪聲和衣服的摩擦聲比較大。