声压传声器

如何制作传声器呢？其中的一个制作方法就是依据人耳的工作原理：把一张薄膜蒙在一个密封的腔室上，钻一个小孔，就像耳咽管一样，使压力与气压变化相同。通过某种方法测量振膜的变化，然后把这种变化转化成电压。这就是最简单的传声器工作原理。与人耳相比，传声器还需更多的改进。耳道为鼓膜提供了共振的管道，有利于在一定的频率范围内提高它的灵敏度。由于我们通常希望传声器能够保持音质的稳定性，所以需要它要有一个平直的频响曲线。因此，这个共振管就必须做到：振膜尽可能多地暴露在声场内（有一种折中的办法，就是使振膜轻微的凹进去，这样就能够避免物理损坏了）。这种结构的传声器被称为声压传声器（pressure microphone）。因为振膜的振动，以及随后产生的电压，都是由声音所产生的压力变化而导致的。要注意的是，对于比振膜直径大的声音波长来说，声压（pressure）来自哪个方向是无关紧要的。声压促使振膜振动，在输出末端产生正极的电压。这是因为声波是从传声器的后部进行衍射，压挤的声波就会将振膜推向传声器腔体内。因此，声压传声器本质上讲都是全指向性的（omnidirectional），可以接收来自各个方向的声音。

高频声波的波长可能与传声器的尺寸相当。对这些高频来说，如果声音来自振膜的背后，全指向性也就没有用武之地了，整个传声器被置入了一个声学阴影区。尽管如此，来自后面的声压也能通过衍射到达振膜。不过这样的话，声压就会有几分衰减。因此，实际上声压传声器背部传来的高频声音都会有所衰减。

对于来自振膜前面的高频声音，也会产生一些问题。如果没有传声器，声场中的声波则自由地流动。把传声器放置在声场中，它就会干扰这个声场。但是对于波长而言，传声器的尺寸过小，很难产生什么影响。因此，所通过的大多数可听频率范围内的频率几乎不受传声器干扰声场的影响。对于高频，在振膜前面“挤压”的声压会提升电平；这与房间内的墙壁出现的效果（由于障碍的出现使得压力增加，从而使声压局部性提升）是一样的道理。因此，如果没有正确的操作，声压传声器的频率响应就会在轴向上提升，随频率的升高而增大输出。这个影响并非微不足道，对于配有直径为1/2英寸振膜的传声器来说，在20kHz上会有9dB的提升量。

未调校的声压传声器中的高频轴向提升，最初被用来增加声音的“清晰度”。因为，在老式的录音通路中几乎不可避免地存在着高频的损失，而使用这种传声器可以轻松地克服此问题。然而，随着通路质量变得越来越好，有着平直频响曲线的传声器成为进步的标志，这种设计上的改进使它们在轴向上的响应更为平直。

今天，作为录音用的传声器都会提供这两种类型（高频轴向提升的传声器和频响曲线平直的传声器）。当距离很远时，空气吸收造成的声音损失是很难克服的。因此，有频响提升特点的传声器就会显示它的特殊用途；而轴向频响平直的传声器通常被用来近距离工作或者在小房间内工作。

在精确的传声器术语中，未调校的传声器（频响在轴向上提升的传声器）叫作声压传声器，而轴向上平直响应的经过调校的传声器叫作自由声场传声器（free-filed microphone）。当声场只有一个单独的方向时，比如强吸声室（anechoic chamber）中，通常使用自由声场传声器。声压传声器则在混合声场中使用，它的振膜垂直于直达声，声音的掠射角度可消除“挤压”的效果。声压传声器很适合在混合声场中使用，它可以响应所有角度的声音。因为它的扩散声场（diffuse-field）响应是平直的。因此，如果方位正确，它可以非常准确地测量体现出混响声场的特征，如同测量直达声场一样。这也就是为什么在使混录棚和影院声场协调一致时，通常都会看见技师把传声器吊在天花板上，他们使用的是声压传声器。

传声器腔体所遮蔽的高频效果和集中在传声器前面的声压，不利于大振膜的传声器，而有利于小振膜的传声器。另一方面，大振膜能捕捉到很多的声音能量，因此有非常好的灵敏度，能产生良好的信噪比。这两方面折中平衡的结果是1/2英寸典型的传声器振膜直径的出现，这是在上述因素中取得“最佳平衡点”的传声器设计。在某些折中情况下，有些振膜较小的传声器也是可用的，比如随身话筒。而振膜较大的传声器，其大尺寸的“缺点”则恰恰是音乐录音所需的。因为，它可以录制出特别的音质，比如，通过轴向提升对远距离声音进行频率补偿。

总而言之，声压传声器本质上都是全指向性的，一般可以平等地接受来自各个方向的声音，除了高频（波长短）外。与高频的波长相比，传声器腔体和振膜在声学上属于较大的物体，这样对方向性的反应就会有些区别：来自后方的高频声音被衰减，来自前方的则被提升。后者也许可以被调整修正过来，但这样做会使整个频响向下“倾斜”。因而一旦将来自前方的声音频响调整平直，就会导致来自后方的声音有更多的衰减。这就是为什么现场录音（或同期录音）中经常使用小直径振膜的传声器，而录音室则经常使用大直径振膜的传声器的缘由。它们之间的主要差别是：在拍摄现场，人们不可能每次都明确的知道声源的方向；但是在录音棚，录音条件较容易控制，可以安排演员一直处于传声器的正前方。