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界面传声器的应用
2006年7月14日 14:20  来源:兆文论谈

    界面传声器(Boundary microphone)是1978年由美国人爱德华.朗和罗纳德.威克沙姆所发明,最早称为压力区(带)传声器(Pressure xone microphone)简称PZM,现在也有称之为平面传声器的。

    目前,界面传声器在我国应用还不普遍,关于它的介绍也不多,但在美国和欧洲的录音、广播,以及音乐剧、话剧等演出方面应用界面传声器就比较广泛。著名男高音帕瓦罗蒂在北京人民大会堂演出时就使用了界面传声器。

一、 界面传声器的特点

    界面传声器与普通传声器的不同点就在于它对界面的应用。所谓界面,就是声压所及的反射面。压力区是指声压边界的直达声和反向声基本同相位的压力区域,因此传声器的头(膜片)和反射界面必须靠得很近。

    普通放在支架上的传声器和地面反射面的距离在500-1800mm之间,它的反射声滞后于直达声的时间长,相移比较严重。在相移到直接声和反射声同相时,叠加进入传声器膜片,声压增加一倍使振幅增加了6dB;但如果反相叠加则信号互相抵消,造成频率响应强度不等的升升降降而失真,从而产生梳状滤波效应。

    界面传声器的反射面和传声器的膜片之间的距离在应1-3mm之间,由于声速是340m/s,3mm的行程时间差为3/340000=1/110000s,也就是说它的相位也是滞后1/110000。这样微小的差别对音频来讲可以忽略不计,视作同时同相位到达。和一般传声器相比,界面传声器的优点体现在以下几个方面:

    1、 声压加倍:反射声和直达声无论任何频率都是同时同相位到达传声器膜片,因此声压增大一倍(6dB),信噪比也增加6dB。

    2、 因为不会产生梳状滤波效应,所以频响是平滑的。

    3、 界面传声器使用的极头的膜片直径很小,在6-10mm之间,而且声音都要通过径向对称的缝隙才能到达膜片,没有偏轴效应,声源运动时音质不会发生变化。这特别适用于戏曲、话剧、音乐剧、小品等艺术形式的演出扩声。

    4、 由于信噪比高、频响平滑,因此可以增强清晰地拾取远距离低声级声音的能力。

    5、 尺寸小,便于隐藏,很多情况下可以不被观众发现,录像时不会出现在镜头中。

    6、 如果适当调整和增加界面的面积和形状,还可以提高灵敏度和指向性。

二、 多界面PZM的试验

    界面传声器具有很多优点,但是在现实应用中也存在一些问题,界面传声器最方便的界面是地面、桌面和墙面,可是表演区没有墙面,舞台地面虽是很好的界面,但是由于界面传声器半球形的指向特性,容易接收来自扬声器的声反馈。

    为了解决它的指向性问题,从1979年开始,美国有人进行了各种多边界面的试验,他们用电工胶带把三块板粘在一起,把界面传声器放在一个角上。经过试验发现,由于挡板的作用,环境混响声被抑制了很多,声音清晰度大大增加,对10m外声音的拾取效果就更好了,1980年,又把垂直边界面的尺寸加大到240mm。为了不影响观众的视线,界面挡板采用透明有机玻璃板。后来又试验了360mm的垂直界面,放在舞台前沿,其前后鉴别率可达到40dB,可以为离界面传声器10m远的独唱扩声。

三、 界面传声器的演变

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