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「看懂看不懂系列」EP1: 麦克风灵敏度

发布时间:12-22 编辑:叮咚音频

我们的麦克风会将机械能转化为电能,也就是将声压级(SPL)转化为输出电压。声压级的单位可以用我们常见的dB或者帕斯卡(Pa)来表示,而这里的1 Pa = 94 dB,而输出电压则可以用毫伏(mV)或者dBV 表示。大家需要简单记一下这里的单位,我们之后都会用得到。

「看懂看不懂系列」EP1: 麦克风灵敏度




那最后的结果还是去问朋友、或者是看完网上的一些测评就草草下单。但这样一来,买到的设备可能本身质量过硬,但不一定是最适合自己的。所以!小编深思熟虑后,准备给大家带来一期「看懂看不懂」系列,让大家能够轻松看懂这些看似复杂的参数,能够根据它们选择到最适合自己的设备~





那今天我们的第一期,给大家带来的是麦克风灵敏度的详细讲解:




在我们明白什么是灵敏度之前,我们需要先去了解一件事情:麦克风是如何工作的?








那在简单了解麦克风的工作原理后,我们就可以去详细看一下灵敏度的参数规格啦。我们可以看到,大多数麦克风的官网上,在灵敏度会给出一个参数,而少部分会给出两个,这是为什么呢?




这就牵扯到我们的核心问题:什是灵敏度?




在欧洲,灵敏度是指输出电压与输入压强的比例,单位是mV/Pa,也就是最常见的参数单位,所以灵敏度可以解释为麦克风将声音输入转化成输出电压的效率。而灵敏度通常使用在1帕斯卡(94 dB)下的1kHz的正弦波来测量,也就是说我们所见的所有灵敏度参数都是在1kHz下的测量数据。




而在美国,刚刚所说的灵敏度(mV / Pa)只是作为一个转换系数,它会根据公式和一个假设的高效数值OutputAREF:1000 mV/Pa去进行比例转换



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那我们得到的灵敏度就是在1 Pa的输入下,麦克风能够获得多少dBV的输出信号,单位就变成了dBV/Pa。




在模拟麦克风中,动圈麦克风或者被动式铝带麦克风的灵敏度一般在0.5到6 mV/Pa(-66 ~ -40 dBV/Pa)之间,而电容麦克风/主动式铝带麦克风一般在8到32 mV/Pa(-42 ~ -30 dBV/Pa)之间。它在理论上是没有灵敏度的上限的,只要放大器、转换器和其他电路能够支持所需的信号电平,就可以实现这种灵敏度,输出信号大小的唯一限制是系统电源的实际限制。并且模拟麦克风的灵敏度可以在前置放大器电路中进行调节,这也是为什么当我们使用多指向麦克风切换指向的时候,灵敏度也会发生变化。




那这个时候很多小伙伴就问了,小编你讲了这么多概念、公式,它到底有什么用啊!为什么我需要知道这些东西?




答案就是我们根据灵敏度计算出推动麦克风所需的话放增益量,也反过来可以根据话放的增益范围来计算出最合适的麦克风灵敏度,确保我们可以买到最适合自己的设备。





比如说,我们手里现在有一支Neumann的U87,现在需要去给它一个最合适的话放增益量。我们可以先找到U87的灵敏度,在心形指向下是28 mV/Pa。那根据公式,我们可以得到它的dBV输出参数是-31.1 dBV/Pa。根据下面的图片,我们就可以得出所需的话放增益量。

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图像上的数字分别是:


我们给到麦克风的输入信号,也就是声压级


麦克风测量时的参考声压级(94 dB)


麦克风的灵敏度


dBV转化为dBu的固定值(2.2 dB)


所需的输出信号


我们最后得到的话放增益量


  



假设我给到的输入是78dB,所需输出信号为 -6dB那么根据图上的公式,我可以得出:




所需话放增益 = 78 - 94 + (-31.1)+ 2.2 -(-6)= -38.9 dB



是不是很简单!如果有没看懂的小伙伴们,可以再仔细回看一下上面讲的内容,相信大家很快就能明白~




那当然,灵敏度也并不是越高越好,它反映的只是麦克风的特性,并不一定是反映其质量。那如何根据我们的需求去选用不同灵敏度的麦克风呢?我们可以记住,具有高灵敏度的麦克风在模数转换之前可能需要较少的前置放大器增益,但会比低灵敏度的麦克风具有更少的动态余量(headroom),容易发生clip。所以我们可以大致分为两种应用场景:




1

图片

近场应用

在近场使用中,我们可能不需要灵敏度过高的麦克风,因为麦克风会更加靠近声源,灵敏度过高的麦克风更有可能达到最大声音输入、发生削波并导致失真


2

图片

远场应用

在远场使用中,我们则需要更高的灵敏度,因为随着声源到麦克风的距离增加,声音则会逐渐衰减




而且,在电容麦克风中,大部分晶体管麦克风会比电子管麦克风灵敏度更高,比如我们刚刚提到的U87在心形指向下灵敏度为28 mV/Pa;-31.1 dBV/Pa,而我们的Manley Reference 黑色的灵敏度则为17 mV/Pa;-35.3 dBV/Pa。




我们也可以通过对比下面的表格来得到这个结论。


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当然这个结论也不是完全准确的,比如我们大家熟知的Telefunken U47 和Flea 47,它们的灵敏度能够达到25 mV/Pa,比很多晶体管麦克风都要高,所以大家在选用的时候也需要注意一下。


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