麥克風

kenny7190

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 / μbar：這－60 dB 的另一種說法是，
___可認定能變換或相當於每μbar ( 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 μbar ( 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 / μbar ＝ 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 μbar )
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 ＝ μ ( 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 dBSPL


1 lb / in2____________170.8 dBSPL


1 newton / m2_________94 dBSPL


1 microbar___________74 dBSPL


1 microbar___________1 dyne / cm2


1 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 SPL


150Ω


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。
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SHURE 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！


   

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-Directional Polar Pattern ( 全指向 )

Omni-Directional Polar Pattern ( 全指向 )
   

Bi- Directional Polar Pattern ( 雙指向 )

Bi- Directional Polar Pattern ( 雙指向 )
   
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- 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 )。



   

Uni- Directional ( Cardioid ) Polar Pattern ( 單指向 心型的 )

Uni- Directional ( Cardioid ) Polar Pattern
( 單指向 心型的 )
  

Super-and Hyper Cardioid Polar Pattern ( 超指向 靈敏的 )

Super-and Hyper Cardioid Polar Pattern
( 超指向 靈敏的 )
   
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特性，
相對的應用在舞台演出時，
當其音頭後方有監聽喇叭的放送，
其影響值是很低的。


  Super-and Hyper Cardioid Polar Pattern
( 超指向 靈敏的 )

為求音頭收音反應的靈敏與傳真，電容式的結構音頭
自然就誕生了，會有超指向 ( 收音頻率高的時候，
音頭後方會長尾巴的 ) 的特性就是電容式麥克風。
各式各樣的麥克風以電容式最民生，頻率響應最廣、
頻率特性最平坦。
雖然不耐震，容易受潮出雜音、還要額外電源，然而
在錄音室、電台、現場演唱等各場合幾乎都是這類
特性的麥克風。


   
未完待續.................

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