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【Tech】麥克風-種類及運作原理

張貼者:2012年1月20日 上午12:20管理員   [ 員管理 已於 2012年2月3日 上午3:15 更新 ]
  麥克風是錄音室中最常見到也最重要的器材之一,它站在第一線面對所要收錄的聲音,將物理振動產生出的聲波能量轉變成電子訊號的一種工具。以下將針對幾種錄音室常見麥克風的構造及特性做簡單的介紹。

一、動圈式Dynamic

  振膜(diaphragm)是麥克風最核心的元件,振膜的作用是用以接收聲波的振動,並將這些物理動能轉換成電子訊號。動圈式麥克風及電容式麥克風的收音原理都式透過振膜來收音。

   動圈式麥克風的振膜正面接受音壓,反面連接著一個線圈,線圈再纏繞著磁鐵。當振膜正面接受音壓時,振膜的振動會使得線圈移動而與磁鐵感應起電,而隨著音壓的強弱振膜移動感應起電的程度也就有所強弱,麥克風的電路再將感應起電產生的電流做放大的處理。與電容式麥克風相比起來,電容式需輸入一額外的電源來使麥克風運作,而動圈式麥克風則單純透過振動振膜與線圈產生電磁感應;線圈的重量使得振膜需要較大的音壓才能驅動,且也較難因為細微的音壓變化而產生感應起電,因此對於細微的聲音較不易收錄,靈敏度較電容式麥克風低。這樣的特點使得動圈式麥克風適合用於不需收錄很多細節的場合,例如:演唱技巧較差的歌手使用電容式麥克風就會顯出許多瑕疵,但使用動圈式麥克風,由於靈敏度較低,瑕疵便不太明顯。


  動圈式麥克風可以承受的音壓大,因此常用於收音壓大的樂器,例如:大鼓、鈸等等。而它的結構使得它的頻率響應不是那麼平整,因此也常常有針對特定用途使用的麥克風,例如專門收大鼓的Shure Beta52,就特別針對了低頻做強化。最常見的動圈式麥克風Shure SM57,它的頻率響應在4k~6kHz的地方特別強化,在收小鼓、電吉他音箱及人聲時皆有很好的表現。



二、電容式Condenser


  電容式麥克風的特點之一就是需要額外的電源才能運作。音圈(Capsule)是由較厚的Back Plate和較薄的Front Plate所組成,兩者之間有個極小的間距。Front Plate是由振膜(Diaphragm)組成,當金屬振膜接收到音壓的振動時,通電的線路會因為Front PlateBack Plate的距離改變而產生電位差,感應電流再透過電路放大獲得足夠的訊號以便擷取。

  麥克風振膜是以一不導電的薄膜再鍍上一層金屬,而金屬鍍膜的厚度及重量會直接影響振膜的敏感度,這樣的工藝也是一般電容式麥克風會比動圈式麥克風貴的原因。此外,電容式麥克風的訊號經過了電路放大,且振膜的厚度較動圈式麥克風的震膜薄且脆弱,因此它能承受的最大音壓也比動圈式麥克風來的小。但反之,電容式麥克風的敏感度(sensitivity)與頻率響應都較動圈式高,並且訊號放大的電路也可以有不同的方式,例如真空管放大就會讓麥克風的聲音表現比較溫暖。

    電容式的高靈敏度讓它多用在人聲配唱、或者是弦樂等需要細膩表現的收音場合。錄音室有許多經典的電容式麥克風,例如像Neumann U87,在人聲收音的場合經常會使用。AKG C414系列的麥克風,對樂器、人聲等都有相當好的表現,可說是錄音室必備的一支麥克風。DPA 4006是全向式的電容式麥克風,常用於樂器的收音,更多是使用在古典音樂的現場演奏上。Manley Gold Reference是非常昂貴的一支麥克風,其放大迴路中使用了真空管,因此有種真空管特有的溫暖特性。




三、絲帶式Ribbon

  絲帶式麥克風的收音原理與動圈式麥克風相同,是透過振膜振動與磁場產生感應起電,兩者的差別在於使用不同的振膜材質。絲帶式麥克風的振膜材質大多是極輕薄的鋁,極脆弱,若不小心撞擊或是供電都會使麥克風的絲帶損壞。因其製作成本高,保存不易,也較少錄音室使用,但現在絲帶式麥克風的振膜材質因著科技的進步,已有很大的突破,不再如早期絲帶式麥克風的振膜如此脆弱,但相較起來,仍不如動圈式麥克風一樣堅固。

  多數的絲帶式麥克風的收音型態為8字型(Figue 8),原因是因為其設計電磁感應的方式,可參考圖例中,絲帶振膜位在兩個磁鐵之中,因此振膜的正反兩面皆可收音。絲帶式麥克風的靈敏度介於動圈式與電容式麥克風之間,聲音表現帶有溫暖的特性,一般使用於人聲配唱或一些弦樂器收音。



經典的Ribbon Microphone-Royer R-121 


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