DPA话筒大学技术篇：干涉管及其在话筒中的应用

DPA话筒大学技术篇：干涉管及其在话筒中的应用

干涉管技术使我们能够创造出具有令人难以置信的方向性和性能的麦克风，但要优化使用它们，了解它们能提供什么和不能提供什么很重要。您可以在下面了解更多关于这种优秀麦克风的信息。

声学干涉管用于增强话筒的指向性。在过去的几十年里，DPA对干涉管技术进行了大量的研究，并将其性能提高到了前所未有的新水平。

在某些情况下，很难将音源与周围环境充分隔离。在广播和电影行业中，为了保持记着或演员的语言清晰度，需要将他们的对话与其他环境噪音的干扰声源分开。在这些情况下，要么使用非常窄的指向性话筒，或者采用随身携带的话筒。

在扩声和现场演出行业也面临着同样的挑战。现场调音时，能控制只需要的音源是至关重要的。

比如在现场录制期间将观众声从扩声系统中隔离。这些问题可以通过将话筒放置在离声源很近的位置或使用强指向性话筒来解决。

强指向性话筒通常被称为枪式话筒。通常它被安装在吊杆上，并指向所需拾取的声源。

枪式话筒也以这种方式用于监控和安全行业，以及为歌剧独奏进行舞台混音的音乐制作。

指向性话筒-压力梯度

像心形、宽心形（次心形）、超心形这些传统指向性，是使用话筒的压力梯度换能器原理。

为了进一步提高指向性，可以添加声学干涉管。即便是压力传感器（本质上是全向的）也可以使用干涉管。

通常，指向性话筒是由于压力梯度的工作原理而变得具有定向性。压力梯度传感器通过记录隔膜正面和背面之间的压力差来工作。在没有进一步修正的情况下，这种话筒仓的设计会形成八字指向型的特征。

干涉管-是什么？

“干涉”这个名词与高质量的音频产品相结合使用时，显得很奇怪。实际上，在话筒中使用的干涉管，指的是管子的实际工作方式。

一根小管子被放置在话筒振膜的前面。这个管子有一定的长度，它的壁有一定的厚度，这会衰减传入的声音，并延迟来自所有离轴方向的声音。

它不是真空管；所有处理过程都是纯声学的，并没有DSP处理或类似功能。这根管子会在话筒仓内形成声压干涉效应。

干涉管覆盖有一个保护格栅，该格栅沿侧面切割有槽。管子正前方的音频不受影响。对于其他方向，声波的抵消（由于行程长度不同）消除了大部分离轴的声音。

由于离轴的频率响应会有很多旁瓣和尖峰状的极性图形，通常是非线性的且听起来很可怕，这成为应用干涉管最主要的挑战。

理想情况下，干涉应该是广泛的，从而有效地抵消声波。而在现实中，这很困难。在某些入射角和某些频率下，声音几乎完全被抵消。

其他方向和其他频率将衰减到某个水平。正是由于这种相位工作原理（称为干涉），枪式话筒（理所当然地）以其在轴线以外方向上糟糕音频质量而闻名。

此外，当枪式话筒旋转时，由于声色的微小变化，导致周围环境声听起来就不同了。

DPA话筒的研究和改进旨在最大限度地减少相位消除偏移和离轴峰谷。这是在4017枪式话筒的开发过程中实现的。

更详细地了解它的工作原理：

以下是一些关于波长的基本知识，它们与频率和波抵消的关系。

声波的长度λ与其频率有关，由以下表达式给出：

λ=c/f

其中

c是声速（约340 m/s）

f是特定频率

例如，200赫兹的音调将具有340/200=1.7米（5.58英尺）的波长。

如果两个声波同时撞击同一地点，我们说它们是重合的或没有相位差。否则，它们之间将存在相位偏移。相位等于距离，也等于时间。

左图：两个同相波，导致振幅加倍。右图：两个180°异相波，导致振幅抵消。

带有干扰管的麦克风内部会出现复杂的声学现象。其基本理论认为，有效干扰的关键是任何声音入射都会有不同的距离或传播路径。主要目的是为离轴方向创建声波抵消，从而提高方向性。

哪些参数可以控制？

长度、直径、材料和网格的流动阻力都是在设计干涉管时可以调节的一些参数。以下是一个示例，说明干涉管的调整可能会影响多个参数和话筒的整体声音：

干涉管长度的增加将导致在较低频率下衰减的增加。然而，管越长，管内声音的声流阻力和延迟时间就越大。这增加了离轴频率产生非线性响应的风险。

改进对干涉管参数的控制并将它们优化组合并获得首选的声音是相当大的成就。DPA话筒能应对多种指向性特性、灵敏度和频率响应的要求，在细微的公差范围内进行生产制造。

采用先进干涉管技术的DPA产品

4017枪式话筒

4017是对干涉管技术进行深入研究和改进的结果。这是一款小巧轻便的枪式话筒，在保持DPA清晰度的同时，提供高指向性的拾音模式。

由于其卓越的清晰度、宽广的动态范围和出色的抑制特性，4017在录音室、扩声和现场演出方面都同样得心应手。

在同等长度干涉管的产品中，4017的锐利指向性是非常突出的。

4017具有最清晰的指向性。

4080领夹式微型心形话筒

4080非常适合在演播室或现场进行广播、会议和其他现场演出。

它在声学上进行了预均衡，提供了4dB的提升，使声音更加清晰可辨，并提高了语音清晰度。专业人士十分欣赏这种轻便而又出色的还音能力。

4097 CORE超心型枪式话筒

凭借其超心型指向性，4097提供了高度定向的拾音模式、低底噪和高灵敏度。该话筒能够处理高SPL，即使用户大声说话或大喊大叫，也能发出不失真的自然声音。

它具有线性响应、低失真和超大动态范围，在具有挑战性的环境中运行良好。此外，话筒侧面（离轴）的对话和背景噪声保持了音频质量；只是声压下降。

4098超心型天花话筒

这款4098话筒专门用于教堂、乐池、剧院和电视演播室等场所的悬挂应用，为合唱团、器乐团或声乐团体、演讲或现场观众的录音和扩声提供了明亮清晰的自然声音。

它有一个考虑周到，优雅和轻量级的设计。其鹅颈管极低，可以轻松对准话筒，确保非常优秀的定位，视觉冲击最小，因为可选的延长电缆非常纤细，几乎看不见。

4099乐器话筒

4099是一款独特的微型夹式话筒，它继承了与传奇的DPA录音室话筒相似的声音特性。4099话筒和安装系统经过精心设计和优化，专门用于乐器拾音。

这确保了在现场表演时实现最佳的安装和音效增强。4099代表了多年的研发，具有超心形指向特性，可在反馈前获得卓越的增益。

5100可移动环绕立体声话筒

5100是一款可移动的环绕声话筒，其紧凑的尺寸和易用性丝毫无损其高品质声音。

它可以被视为一种环绕氛围增强器，非常适合将真正引人入胜的环绕氛围带到体育赛事、纪录片和其他多种制作类型的氛围应用中。

不需要外部信号处理。5100可以安装在相机或话筒支架上，悬挂式或通过手柄简单地手持。

该单元重量轻、便携，结构坚固，对恶劣天气条件也有很强的抵抗力。

5100是一款用于5.1音频捕获的完全独立的“即插即用”解决方案，它采用了五个微型压力传感器，对风和机械噪声的灵敏度极低，失真低，低频响应高度一致，动态范围大。

通过结合DPA的专有DiPMic（定向压力话筒）实现适当的信道分离和指向性，在L/C/R omni话筒头上安装干扰管，并使用隔音板，进一步保持离散模拟输出通道之间的电平精度。

参考文献

Bigoni, Francisco; Agerkvist, Finn; Brixen, Eddy B.

A stepped acoustic transmission line model of interference tubes for microphones.

AES Convention 145, NY, NY, USA. Preprint 10094 (2018).