DPA大学堂:麦克风的“邻近效应”是如何影响不同声源的
解释麦克风中的“邻近效应”——它是如何影响不同声源的
“邻近效应”是指麦克风中的低频响应随着麦克风靠近声源(点声源或线声源)而增加。
本篇文章将带你了解一些麦克风邻近效应的基本知识,并介绍对这一现象的高级观点。
我们之前也为大家介绍过很多麦克风指标及录制过程中的设置等等知识,还没有看过的小伙伴可以在文章结尾看到我们所有的DPA大学堂相关内容。
什么是邻近效应?
大多数录音师都知道“邻近效应”。当麦克风靠近嘴部时,歌手的声音会变得更加低沉。而随着麦克风的远离,声音则会变得越来越细。
“邻近效应”只会影响压力梯度(gradient-types)麦克风——宽心形、开放心形、心形、超心形、“强”超心形、双指向形——以及介于两者之间的所有麦克风。因此,麦克风的极性图(directionality pattern )越接近8字形,则越接近(实际)表现的声音。此外,邻近效应在(声源面前的)轴(axis)上表现最强烈。如果转动麦克风,邻近效应就会减弱。
下图显示了两种不同类型的麦克风“邻近效应”的计算方式:一支为8字形另一支则为心形,两个麦克风都位于点声源前面的轴上。
两个梯度麦克风的邻近效应,比较两个麦克风在100hz时的低音提升。8字形(双向)麦克风的(声音)接近度比心形高得多。
请注意,根据设计,邻近效应有时会在麦克风靠近声源(如人声用麦克风)时提供平坦的响应,或在麦克风距离声源超过1米时(远距离录音)提供平坦的响应。因此,在评估梯度麦克风的信息时(例如在规格表中),应该说明(麦克风)距离声源频率响应为中性/平坦的距离。
请注意,压力麦克风(全向麦克风)不会表现出邻近效应。这是因为声音只会进入隔膜的前部。而压力麦克风(的膜片)一般是位于密闭固定压力舱内。
声源
邻近效应(Proximity)的强度取决于声源。点声源会产生一个球形声场,其中每增加一倍距离,声压级(SPL)就会下降6db。接近点声源(1 米)上,则几乎不会产生邻近效应。
点声源本质上是一个没有尺寸大小的脉动球体。会产生一定量的声能,均匀地分布在远离该点的所有方向上。距离越远,因为声能会分布在更大的区域中,所以声音会被稀释的越多。
距离每增加一倍,点声源的声压级会下降6 dB。
距离每增加一倍,线声源的声压级会下降3 dB。
距离每增加一倍,平面声源的声压级会下降0 dB。
你可能会认为这个世界是非常嘈杂的,存在声级永不下降的声源。然而,这只适用于平面声源具有无限大小时的情况下——这是不可能的。因此,任何平面声源在远处都可充当点声源。下面你可以看到这种现象的一个实际例子。
(这个例子中)声源是录音室监听音箱(Genelec 8341A)。这款扬声器具有同轴/对称排列的薄膜,分别适用于低频、中频和高频。交叉频率为500Hz和3KHz。
扬声器播放的是粉红噪音(pink noise)。
测量距离分别为 64、32、16、8、4、2 和 1 厘米。
当从64厘米移动到32厘米或从32厘米移动到16厘米时,在所有频率下声压级都增加了6db。
然而,如果从8厘米移动到4厘米或从4厘米移动到2厘米,低频则几乎保持不变,而高频仍在增加。
当从2厘米移动到1厘米时(从红色曲线到蓝色曲线),只有高于3 kHz的频率增加。测量使用全向麦克风(不受邻近效应的影响)。
分别在64、52、16、8、4、2和1厘米处进行测量。
右侧的图表显示了三个单独频率(100Hz、1kHz、10kHz)和一个频段(20Hz-20kHz)的电平与距离之间的关系。
为什么会出现“邻近效应”?
“邻近效应”只会出现于梯度麦克风中。因为声音会从前面和后面撞击振膜。(振膜后侧有一个入口)。前后的压力差(梯度麦克风)造成了隔膜的运动。前后的距离在1-2厘米的范围内。在低频范围内(表现出几米的长波长),声波在这个范围内的压力差很小。在较高频率下,这种差异则会增大。
除此之外,当你靠近麦克风时,还存在另一个额外的压力差(≤1米)。这和距离有关。如果你有一个距离振膜前侧2 cm的声源,那么到后方的距离就更远(本例中假设为4 cm)。到后侧的距离是到前侧距离的两倍。如果声源是点声源,声压从振膜前面到后面会衰减6 dB。这被视为一个额外的梯度。然而,它只在低频下有效,因为初级梯度(primary gradient)在这个范围内很弱。
总而言之,当话筒靠近点声源时,低音就会提升。
同轴与离轴
在声波中,前后距离还取决于麦克风的角度。当麦克风直接指向声源时,距离达到最大值。当不在轴上时,距离差就会减小,“邻近效应”则会更小。如果声波前后距离相同,则不存在”邻近效应”。
对于心形麦克风,当角度正好为 90 度时则会发生这种情况。如果麦克风从中轴角度进一步旋转,邻近效应就会再次出现。因此,如果麦克风完全离轴(大约 180 度),则会再次出现邻近效应。
什么时候会产生“邻近效应”
基本上,当声音来自点声源或线声源,同时麦克风是压力梯度型,并且它指向声源时,“邻近效应”就会发生。当声源为平面声源,麦克风为压力梯度型,或者麦克风指向侧面时,则不会出现“邻近效应”。然而,在这些特定条件之间,也存在着差异。
当涉及到乐器时,等效声源可能很难预测或定义。下面是一些例子。
喇叭
有时,由于乐器的频率响应,“邻近效应”会不起作用。例如,喇叭一般会被定义为点声源。然而,(它的)频谱没有扩展到低音范围。因此,在录制该乐器时,近距离一般不会成为一个挑战。
小号近场录音。
这些曲线显示了心形麦克风(4011)和全向麦克风(4007)在不同距离上的差异。乐器的频率范围在实际频率范围内只引起有限的“邻近效应”。图中去掉了基于距离产生的电平差(以便对比曲线)。
大钢琴
一架大钢琴(琴弦上方的空间)一般会被认为是一个平面声源,即使单根琴弦可能被视为其他的(声源)。声音电平在2、4、8和16厘米相对稳定。没有发生“邻近效应”(没有突出低频)。
大钢琴近场录音,乐器的频率范围不会产生“邻近效应”。
原声吉他
原声吉他(麦克风位于琴桥下方的木质音板前端中心)在短距离上(可以视为)一个平面音源。然而,这个位置的频谱并不是那么吸引人,所以通常会首选其他麦克风位置,主要是因为从这里发出的声音很强烈。
原声吉他的近场录音
踏板鼓
由于鼓皮显著的直径,你可能会认为踏板鼓的鼓面会作为一个平面声源。然而,事实上它更接近于点声源。鼓面在任何距离上都不是一个纯平面声源,因为”邻近效应”的存在。因此,选择麦克风时一定要小心。不应该过于依赖梯度分量(gradient componen)。
踏板鼓的近场录音,这些曲线表明谐振器头(resonator head)更像一个点声源而不是一个平面声源
全新开发的DPA 4055踏板鼓麦克风是一个梯度麦克风,同时具有“开放心形”麦克风的特点。它位于“宽心形”麦克风和“心形”麦克风之间。这意味着邻近效应小于心形麦克风。然而,即使距离较远,它也能表现出完整的低频响应。因此,录音师可以自由地把麦克风放置在合适的距离,而不用担心鼓皮的振动会碰到麦克风。
此外,它的设计是为了管理鼓周围和内部过度的声级。这种麦克风不必直接指向谐振器头,谐振器头孔或接近击球手头的锤区。它提供了绝佳的机会,让你可以尝试放置在鼓的外部或内部,以根据情况需要拾取声音。
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