我们都认识心形指向性的麦克风,但是你知道它的工作原理吗?

我们都认识心形指向性的麦克风,但是你知道它的工作原理吗?

如同施了魔法一样,心型指向麦克风可以只拾取它们正前方的声音,屏蔽其后方和侧方的声音。

让我们来做个小测试:从心型指向麦克风的各个方向对着麦克风发声,然后听一听麦克风输出的声音。你会发现,你对着麦克风正面所发出的声音会很响亮,而对着麦克风后面所发出声音则非常微弱。

这是因为心型指向麦克风对其后方和侧方的声音有屏蔽作用,其心型设计可以剔除室内环境声(反射声)、声反馈以及其他乐器的声音等。基于此,心型指向麦克风是最受音乐人欢迎的麦克风。

心型指向麦克风的工作原理是怎样的?

换句话说,你如何使麦克风有指向性?

为了便于理解,我们可以先做个全指向式的。取一个麦克风传感器,这个传感器由能将振膜的振动转换成信号的振膜以及一些硬件制成。之后将传感器放入到一个密封罐的末端,以便传入的声音只能接触振膜的前表面。来自前方的声音挤压振膜的前表面并产生信号。来自侧面和后面的声音则成弧线到达振膜的前表面。

来自侧面和后面的声音也会挤压振膜的前表面并产生信号。所以麦克风对来自四面八方的声音的反应是一样的。也就是说,这款麦克风是全指向式的。

需要注意的是,全指向麦克风如果遇到较高的频率会变成定向的,这是因为麦克风的外壳阻挡了到达离轴的高频。

现在假设我们在振膜后方的密封罐上打一些孔。这些孔的大小要非常精确,之后加一些诸如毛毡或隔音棉等声阻尼,以此来创建一个声相移网络。

它就像一个能延迟通过它的信号的RLC电路。这些孔(或称之为“后端口” )能使声音进入到振膜的后面。同时,这些后端口会使到达振膜后面的声音延迟。

那么这个装置是如何消后面的声音的呢?假设声波从后方靠近麦克风,它会从两条路径抵达振膜:从麦克风的外部和麦克风的内部(声音从端口进入)。(如图1)

一些声波从麦克风的外部(也就是麦克风的前面)到达振膜。声波从后端口位置到达振膜前面的时间我们称之为T。

一些声波也会从进入到后端口,这些声波将会被延迟。如果麦克风内部的延迟与麦克风外部的延迟相同,则声音会同时到振膜的前部和后部。

声音同时挤压振膜的前后两面,振膜就无法移动,所以来自后方的声音的信号会非常微弱,后方的声音就被抵消掉了,就成为了一个心型指向。

那么为什么来自前面的声音不会被抵消掉呢?正面声波在T期间内到达后面端口。在麦克风内部,相移网络在T时间内进一步延迟了声波。

我们都认识心形指向性的麦克风,但是你知道它的工作原理吗?

图1:声波在心型指向麦克风内部和外部抵达振膜。

那么总的延迟就变成了2T。因为在振膜的前后面的信号有比较大的延迟和相移,所以麦克风前方的声音会产生比较强的信号。因为高频会被后端口的RLC过滤器过滤掉,所以它们不会到达振膜的后面。心型指向麦克风在遇到高频时会有指向性,是因为麦克风的外壳阻挡了离轴高频。

那么双指向性的铝带麦克风的工作原理又是怎样的呢?铝带麦克风的前后面都可以拾音,来自前方和后方的声音在经过铝带时会经历一个相移过程,因此产生输出信号。

来自侧面的声音同样也会挤压铝带的前方和后方,使得铝带不能移动,所以来自侧面声音的信号就会比较微弱。

通过改变后端口的延迟,可以得到几乎任何双指向和心型指向之间的模式,如超心形指向。


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