第2章 传声器

2.1 传声器的原理及性能

传声器俗称话筒、麦克风，是电声设备中的第一个环节，作用极为重要。传声器是把声能转变为机械能，然后再把机械能变为电能的换能器。目前，人们利用各种换能原理制成了各式各样的传声器，录音中常用的有电容、动圈、铝带传声器等。

传声器可分为高阻抗和低阻抗两种。高阻抗传声器的阻抗在千欧以上，输出连接线较短，长为2～3m，抗干扰能力差；低阻抗传声器的阻抗为几十欧姆到几百欧姆，传声器输出连接线可长达几十米，抗干扰能力强。

2.1.1 传声器的指向特性

所谓传声器的指向特性是指传声器对来自不同方向的声音具有不同的灵敏度。现代录音和拾音技术需要各种特定指向特性的传声器，有时也需要指向特性可以灵活转换的多用途传声器。

传声器的指向性主要可分为3种：无指向性、双指向性和单指向性。

无指向性（也称全指向性）传声器对于所有方向传来的声音灵敏度大致相同，但对于来自传声器后面的声音灵敏度略有降低。

单指向性传声器又称为心形传声器。它的灵敏度在正前方很高，两侧的灵敏度略有降低，对后面来的声音灵敏度则为零，在现场扩声及录音中都得到广泛应用。利用它的指向特性，可减小多传声器拾音时的相互串音和相位干涉，同时还可提高传声增益，有效地避免由声反馈所产生的啸叫。

双指向性（俗称8字形指向性）传声器对正面入射声波和背面入射声波所呈现的灵敏度基本相同，对两侧入射声波的灵敏度则较低。

另外，还有界于上述3种指向性之间的超心形指向性和超指向性传声器。

传声器的指向性图形如图2-1所示。

按声场驱动力形成的方式来分，可将传声器分为压强式和压差式传声器两大类。

压强式和压差式传声器分别具有无方向指向特性（全指向性）和8字形指向特性（双指向性），这两种特性是传声器指向特性的两种最基本形式，也是两种最极端的指向性，其他各种指向性都是由这两种指向性派生出来的。

2.1.2 动圈传声器

动圈传声器有一个粘贴在振膜上并悬于环形磁隙缝之间的线圈，如图2-2所示。声波振动振膜使线圈在磁场中运动，从而感应出电压。这个线圈通常称音圈，其阻抗很低，一般为30～50Ω。传声器体内还装有一个变压器，以使音圈与放大器输入电路的阻抗相匹配，同时也起到使信号电压升高的作用。

动圈传声器通常是全向性的。某些动圈传声器壳外的另一个声波入口形成了特殊声学相移网络，因而大致上具有心形指向特性。优质专业用动圈式心形传声器的前面和后面的灵敏度差别约为15dB，而普通的有6～8dB。

动圈传声器灵敏度高、频带宽、结构坚固，广泛应用于专业和业余录音。

动圈传声器的主要技术特性如下。

① 频率特性：传声器在受声波作用时，对各个频率不同的信号所产生的灵敏度是不同的，这种灵敏度随频率变化的特性，称为传声器的频率特性。

② 灵敏度：传声器的输出电压同作用于该传声器上的声压之比，以伏/帕（V/Pa）或毫伏/帕（mV/Pa）为单位。

③ 指向特性：传声器的灵敏度随声波入射方向而不同的特性。

④ 阻抗特性：当传声器作为信号源输出信号时，传声器的输出阻抗（即传声器的源阻抗）有高阻和低阻之分。低阻抗传声器抗干扰能力强，高频衰减小，且不明显，同时，允许使用较长的线缆。

⑤ 信噪比：即传声器信号电压与本身产生的噪声电压之比。信噪比越大，传声器的灵敏度越高，性能越好；反之则结果相反。

⑥ 最大声压级：传声器在一定声压级作用下，其谐波失真限制在一规定值（如1%或3%），此声压级即为该传声器的最大声压级。

2.1.3 电容传声器

电容传声器的基本形式为压强式，由一块膜片式的可动极板和一块固定式后极板构成。这些装置称为极头（电容盒），极头所需的极化电压为50～100V。因膜片的振动导致电容的容量发生变化，使极头两端的电压随着发生变化，于是负载电阻器两端输出电压也就跟着发生变化。

由于极头对声频的阻抗很高，为10～15MΩ，因此在传声器体内装有前置放大器，这样就可得到很低的输出阻抗。它的原理图如图2-3所示。

电容传声器中极头所需的极化电压可以从传声器电池中得到，也可以从外部电源如幻象供电得到。电源除了供给极化电压外，也为前置放大器提供必要的电压。

电容传声器基本上是全向性的，但经过某些改进后也可成为双向的甚至心形的。电容传声器的灵敏度特别高，并具有很宽的频率响应特性，因此最适宜于录音室内高质量的录音。

2.1.4 铝带传声器

铝带传声器是一种压差式传声器。铝箔制成的薄带夹在磁铁系统中，直接受声波的冲击而振动，感应出很微弱的电流。铝带感应的电流与铝带振动速度成正比。铝带传声器的原理图如图2-4所示。铝带的阻抗很低，只有零点几欧姆，因此在传声器内通常都装有一只阻抗匹配变压器。

从理论上讲，铝带传声器的指向特性为8字形，但实际上始终可以听到从侧面来的少量声音。铝带传声器也有制成单指向性的，应用于广播与电视演播室。

一般来说，铝带传声器的瞬态响应优于动圈传声器，但在气流强劲的地方，必须对铝带严加保护，否则强气流会将铝带吹弯，脱离原位而不能复原，所以铝带传声器基本上是一种在室内使用的传声器。

2.1.5 其他传声器

1.驻极体电容与压力区域传声器

驻极体电容传声器在它的振膜和后极板材料上存在着永久性电荷，可省去一般电容传声器所必需的极化电源，因而体积小、重量轻、造价低。最先进的驻极体电容传声器的指标和性能不但已经可以满足专业录音的要求，甚至还可以制成测量用传声器。

压力区域传声器（Pressure Zone Microphone,PZM）简称为压区传声器，它是将一个小型电容传声器的振膜朝下安装在一块反射板上，使振膜处于“压力区域”内的传声器。“压力区域”是指反射板附近直达声和经反射板反射的反射声相位几乎相同的区域。

压力区域传声器的振膜与反射板平行放置，两者相距极近，直达声和经反射板反射的反射声几乎同时到达振膜，使两者相位抵消的频率超过人耳可听频段之外，从而得到平直的响应。压力区域传声器的侧视图如图2-5所示。

2.立体声传声器

录制立体声节目时，还会用到立体声传声器。它是组装在同一壳体内的两只配好对的传声器。这两只传声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，一只心形和一只横向放置的8字形）。立体声重合传声器通常分上、下两部分，上者对下者可作90˚或180˚大范围的转动，因此二者的主轴夹角以及整个立体声传声器的仰角可以很方便地调整，调整情况可以从传声器中部的刻度上显示出来。

3.无线传声器

无线传声器是由发射机和接收机两部分组成的。

无线传声器的组合形式分为3种：一部接收机、3个发射机为一套，两部接收机、6个发射机为一套，3部接收机、9个发射机为一套。

无线传声器现在早已广泛使用。无线传声器最早作为扩声系统的一个组成部分用于剧院舞台演出，随后逐步成为电视实况转播、电影、电视等录音工作中不可缺少的一种特殊辅助设备。

无线传声器有电容式和驻极体式两种，既可以单独使用，也可以和有线传声器结合使用。在某种特定的情况下单独使用无线传声器，不但能够提高录音的艺术效果和技术质量，而且还能排除传声器或其影子对画面、图像的干扰。

当使用有线传声器时，若传声器与演员距离较远，声音能量会有较大的衰减，出现声音听不清或听不见的现象。无线传声器和有线传声器扩声系统组合使用，不但能避免上述问题，而且还能加强艺术效果。

无线传声器具有频带宽、音色好、失真小、动态大等特性，还具有体积小、重量轻、便于演员在身上佩戴的优点，完全可以在同期录音中推广应用。此外，还可将无线传声器和有线传声器结合起来使用。实践证明，传声器挂在胸前，在它与嘴部相距50cm时，拾音效果较为理想，频率特性较为平坦。然而在实际使用时，传声器却很难放在理想的位置，由于演员服装的厚度及材料等不同，对发射机工作频率响应有较大的影响。一般来说，服装越薄越好，服装越厚高频损失越大，严重时会感到演员的声音发闷或不清晰。为了进行补偿，要对中高频作较大的提升。使用传声器时，最好根据演员的体形及服装设计制造一种专用带，用它来佩戴传声器，并把电池、天线等固定起来，否则会出现传声器与衣服的摩擦噪声。演员进行表演时，在一般情况下声音是能够保持平衡的。传声器电源电池能连续工作5h，超过5h，会因电压过低影响其工作性能，致使发射场强不足，而增加接收机的噪声。因此，要求传声器电源电压不应低于7.5V。温度与湿度对传声器的影响也很大，工作时应尽力避免汗湿和过热，每次工作完后，应用干燥剂吸去传声器的潮气。

如果在剧场使用无线传声器扩声，接收机与有线传声器扩声系统最好都安放在剧场中心点或楼上第1排，这样便于技术人员根据演员的表演对声音进行及时调整（音量和音质），而且还能照顾到整个剧场的艺术效果。同时，要注意发射天线与接收天线之间的关系，金属反射物越少越好，这有利于无线电波直接传播，接收电磁波强了，噪声也就相对减小了，接收死点也可以得到进一步的改善。

在演播室及剧场工作时，特别要注意防止干扰，晶闸管调光器、电风扇、变压器、日光灯以及电台或电视现场实况转播对发射机和接收机都会有干扰。

使用无线传声器的几种连接方法如图2-6及图2-7所示。

无线传声器的用途比较广泛，除用于电影、电视录音外，还可以用于现场教学、展览会讲解、工矿企业、运动场、建筑工地等多种场合。它的缺点是所录声音无远近感和环境感，同时声音的透明度较差，空间干扰噪声和衣服的摩擦声比较大。