浅谈基于现场扩声环境下传声器基本参数的作用

周信怡

（中国传媒大学，北京 100024）

浅谈基于现场扩声环境下传声器基本参数的作用

周信怡

（中国传媒大学，北京 100024）

分析反映传声器性能的三个基本参数在现场扩声环境下的作用，举例说明如何更好地理解并利用这些参数，以选择并使用好传声器。

现场扩声；频率响应；指向性；轴外频率响应

动态范围、灵敏度、最大声压级、指向性（有效覆盖角度）、频率响应等这些评定传声器好坏的基本参数对于任何一个有经验的音响师来说都是十分熟悉的。了解并运用好这些参数，在不同应用环境下，选择适合的传声器，会使其在系统中发挥良好的作用。在录音棚中，录音师可以视情况选择分期录音来获得更好的声学隔离，以及对乐器和传声器摆位的把控。但对于现场扩声，与录音棚内录音不同，需要配合灯光、舞美共同实现演出的整体效果，这些都会或多或少地限制各个设备在系统中的发挥。如有些时候按照声学要求对乐器和传声器进行摆位，但并不能符合导演的要求。因此，如果希望在演出的理想声音和整体效果之间取得平衡，就需要更多地关注传声器的选择和使用方面的问题。

同时，目前对现场扩声的要求也越来越高，在注重对人声、乐器的音色进行调试的同时，音频系统其他环节的调试也越来越受到重视，如扬声器的相位曲线，数字调音台母线间的延时等问题。而对于扩声及返送系统来说，传声器作为系统最前端，如何在最大限度地减少系统中声反馈发生的同时，获取更大的传声增益或称反馈前增益，是值得思考的问题。

笔者选取了直接影响现场扩声中音频系统的三个传声器参数，从具体应用的角度出发，分析这些参数在现场扩声中对于音频系统的运用意义和解决问题所起的作用，包括利用不同传声器指向性函数的极坐标曲线，以获得最大限度地隔离舞台上声源的作用等。

1 频率响应

频率响应（简称频响）是选择传声器时重要的参考因素之一。在现代专业音频设备中，大多数传声器的频率响应范围都被设计得较为宽广，几乎类同于人类听觉极限。然而即便如此，了解不同传声器的频率响应，为不同的声源选择合适的传声器仍然是非常重要的。

一些特殊的测试用传声器被设计出具有非常平直的频响曲线，可以达到从30 Hz或40 Hz到超过20 kHz，±（1～2） dB的误差。然而，有一些传声器的频响是为某些声源而量身定制的。

如一部分传声器头的设计专为满足低音丰富的使用需求而定制，以获取更有力量的低频响应， Shure Beta91A就属这一类的传声器，其频响曲线如图1。使用这种传声器可以拾取底鼓、通通鼓或其他低频丰富的乐器；并且它还带有一个频响调节开关，用来衰减一部分400 Hz附近的能量，如同调音师们在调整底鼓EQ时常见的做法。

相应的，有一部分被设计用来拾取人声的传声器，会在200 Hz以下做一个平滑的低切，在4 kHz处略有提升，并在齿音多的频段进行一定的衰减，例如，Shure的Beta58A的频率曲线如图2所示。

有了这些经过修饰后的EQ（均衡）曲线使得这类传声器会比其他传声器更适合拾取特定的声源。所以，不同传声器的频响曲线是有不同特性的，对为特定应用环境选择适合的传声器起着重要的作用。

在现场扩声中，经常会遇到一些歌手尝试以不断改变传声器与嘴之间的距离来改善演唱效果的情况，他们认为较弱的音就应离传声器近些，而强音就该把传声器拉开。事实上，这并不能够有效改善声音的动态，反而会影响到最终呈现的音色。所有的指向性传声器都会有近讲效应，即传声器距离嘴部较近时，低频部分会有一定的提升。由于产生近讲效应，在轻柔的唱段中声音听起来会很温暖；但在稍强音的段落，在表演中应该伴随能量增强，却因为演唱者把传声器拉开反而形成了衰减。有经验的音响师通常会使用一些硬件或者插件来弥补这种错误的演唱技巧，特别是用动态EQ和多段压缩。其实，在所有方法之中，最有效的方法只是要求演唱者让传声器保持一个恒定的距离即可。

图1 增强低频响应力量的频响曲线（Shure Beta91A）

图2 Shure的Beta58A的频率曲线

2 指向性

指向性是传声器基本参数中容易被误解的参数之一。指向性的意义在于描述传声器对来自不同方向声音做出的反应。有些传声器被设计成可以拾取来自各个方向的声音，而有的传声器则被设计用来拾取某一特定方向上的声音。

展现一个传声器的指向性的最常见方式是用极坐标图形，展示了振膜拾取全方向的声音与全频段灵敏度之间的关系。需要特别注意的是，虽然指向性在极坐标图上是以二维呈现，但实际是三维的。

最初的指向性传声器是把一个全指向性传声器单元和一个8字形指向性传声器单元结合在一个传声器头内。如果把两者的输出信号在电路上等量混合就会得到一个心形指向性图形。事实上，通过控制这两种传声器的比例关系就可以得到超心形和锐心形指向性。但是，这些早期的双单元指向性传声器有很多缺点，一方面，它们的体积很大而且笨重，这对于使用者而言是极其重要的；另一方面，性能也不好。由于全指向性和8字指向性传声器单元有不同的频响，并且它们在传声器头内占据的物理位置也不统一，因此将两者合并所导致的频率响应和极坐标图形是不对称的，并且也很难控制。虽然这个概念不是很完美，但是在当时已经可以解决很多现场扩声中严重的声反馈或噪声的问题。

全指向性传声器的关键之处在于传声器头的声学密封，这使得没有声音可以传递到振膜背面。而指向性传声器的设计容许声音进入到传声器振膜的背面，在这种情况下，振膜所受到的合力等于正面与背面受力的差值。到达振膜背面的声学路径具有精准的内部延时，这是一个与频率和声源的入射角度无关的恒量。

在现场扩声中，经常会有一部分艺人喜欢握住传声器头的部位，这会让艺人感觉很酷。艺人在舞台上的感觉对于演出的效果来说确实很重要，只是这个动作降低了传声器的性能。有过此经历的音响师应该不在少数：在前期声音调试时都会发现传声器的声音完全没有问题，并且在扩声和监听系统中的电平值和峰值储备也很好，但是只要演员一上台，就会产生不明原因的啸叫。而这个问题，有些时候是由于艺人拿传声器的方式导致的。从传声器基本参数的角度分析，主要是由于传声器的指向性被改变了。声波需要通过声学相移网络来到达振膜的背面以形成指向性传声器，如果声音无法到达传声器振膜的背面，声波将只能作用在传声器振膜的正面，这便意味着它成为一个全指向性传声器，也就促成了产生啸叫的因素。

在现场演出的拾音中，传声器既可以被用来拾取带有空间环境信息的声源，也可以只针对声源本身而隔离掉环境声。当想要拾取声场的环境信息时，显然全指向传声器是最佳选择。当使用全指向传声器时，直达声和环境声的比例可以很容易地通过调整传声器和声源之间的距离来控制。虽然很多全指向性传声器在录音棚中有非常杰出的表现，但是在现场扩声中却很少使用，是因为有可能带来不同乐器间的串音或潜在声反馈。

当使用指向性传声器拾取一定量的环境声时，有两个主要问题需要考虑。第一点，指向性传声器和声源之间距离的变化会影响直达声和环境声的比例。第二点就是指向性，和全指向传声器不同的是，被使用的指向性传声器的极坐标图形会对想要达到的效果产生一些影响。如表1所示，心形、超心形和锐心形三种指向性的有效覆盖角度分别是131°、115°和105°，换句话说，与全指向传声器比，它们对声场环境声的灵敏度分别是33%、27%和25%。

在实际应用中，如果需要最大限度地隔离声源，那么依照上述分析，锐心形比心形的传声器会是更好的拾音效果。当然，这还取决于声场的自身条件。每种指向性传声器的最大抑制点也是需要被考虑的。如果想要最大程度地隔离声源，但在传声器正后方还有第二个声源，此时心形指向性相比于锐心形指向性是一个更好的选择，因为它的最大抑制点是在180°轴上。利用好传声器的最大抑制点来摆放传声器是很重要的，这样可以尽可能地减小舞台上乐器之间的串音，以及最大化返送扬声器前的传声增益。

3 轴外频率响应

另外一个非常重要的传声器参数是轴外频率响应（轴外频响）。轴外频率响应是根据频率的变化而变化的。好的传声器的设计会尽量使声源在主轴和轴外有非常一致的频率响应，减小变化。大多数传声器厂商会在产品手册中给出几个不同频率的极坐标响应图，如图3所示，这对于音响师在选择传声器时是非常有用的信息。然而，一些设计不好的传声器会有非常不一致的轴外频响，为了掩盖这一不好的性能，部分厂商选择只公布一个最理想频率下的极坐标图，通常是1 kHz的。

现场扩声中，音响工程师们的工作环境并没有像在录音棚中的那种良好的条件，在对乐器拾音时难有非常完美的隔离度。一个开启的传声器会拾取到舞台上所有的声音，传声器被整个声场所包络，离轴频响和主轴频响对于环境声的影响是同样重要的。例如在一个开放的舞台中，主唱的传声器拾取到的舞台背景声对于混音来说也有非常显著的影响，通常来说，轴外响应越一致，这一通道的平衡和比例就越容易调整。

表1 不同指向性传声器的参数特性

图3 几个不同频率的极坐标响应图

另外，在扩声中通常都会对鼓和打击乐使用噪声门来人为增强乐器间的声学隔离度。这些乐器的力度和瞬态的快速启动给数字噪声门带来了一个问题，如果门的启动时间设置得过慢，瞬态就被抑制了，影响到乐器的原始声音；如果门的启动时间设置得过快，比如在0 ms～2 ms之间，噪声门会及时启动，但这也经常会带来由于DSP产生的数字爆音或者咔哒声。在录音棚的后期制作中，这个问题会被一种称为数字“前视”功能的技术解决，这一功能能够检测到几毫秒之后的瞬态，所以噪声门能够使用慢一点的建立时间被提前打开，因此避免了数字爆音。而在现场扩声中，这种有效的数字“前视”特性由于数字调音台延时的问题而被限制。扩声系统中需要尽可能保持“快速”，或者是低延时来避免直达声先于主扩中的声音到达观众。

透彻了解传声器的这一参数意义，并合理地选择、运用传声器可以有效地解决这个问题。选用一款合适的传声器来对鼓进行拾音，传声器摆在非常接近鼓面的位置，为10 cm以内，这支传声器的摆位与声音质量是无关的，只需要尽可能地靠近乐器；除此之外，再为这件乐器放置第二支传声器，放在稍远一点但更为理想的位置来拾取声音。在调音台上，通道上使用高低搁架式均衡器，在乐器的基频上制作一个有效的带通滤波器，这是在这一通道上仅需的处理，特别注意不需要使用动态处理。近距离拾音的传声器不会被路由到主扩或者监听系统中，只是被用做在第二支传声器通道中插入的门的旁链触发开关，第二支传声器拾取到的才是被送到扩声和监听系统中的信号。这样即可把乐器的主要传声器门限的启动时间设置得稍微慢一点，因为瞬态会先被第一支拾取到并触发门的开启。这样的处理方式可有效地避免因为数字门限的启动时间设置得过快而导致的爆音现象，并让通过主要传声器的瞬态音头有所保留。唯一的弊端是这需要额外的传声器和通路，但是对于大型演出来说，这个问题可以忽略不计。

从上述内容中可以看出，如果可以将传声器说明书上的参数充分地与实际应用结合起来，充分发挥创造力，有效利用传声器各参数的特性，规避传声器应用固有的局限性，不但可以有效地解决现场扩声中容易出现的一系列问题，甚至可以巧妙地加以利用来提升整体音频系统的效果，将一场演出整体的音响美感提升到一个新的高度。

[1] DavisGary D.,JonesRalph. The Sound Reinforcement Handbook [M]. Yamaha,1988.

[2] 朱伟. 扩声技术[M]. 北京:中国广播电视出版社,2003.

[3] (英)伊扎基. 混音指南[M]. 雷伟译. 北京:人民邮电出版社,2010.

[4] (英)Dave Swallow. 现场扩声[M]. 胡泽译. 北京:人民邮电出版社,2012.

[5] Shure. Beta 91A User Guide[Z] .

[6] Shure. Beta 58A User Guide[Z] .

周信怡，中国传媒大学研究生，师从李大康教授，主攻古典音乐录音方向，录音作品《舒曼a小调钢琴协奏曲》获中国录音与唱片艺术学会第一届学生录音竞赛古典音乐类三等奖及中国电影电视技术学会首届声音学院奖音乐现场同期类二等奖；在现场扩声领域，多次随中央民族乐团、上海交响乐团、中国爱乐乐团等演出团体从事现场声音工作。

（编辑 杜 青）

Practical Significance of Microphone Basic Parameters Based on Live Sound Environment

ZHOU Xin-yi
(Communication University of China, Beijing 100024, China)

The author analyzed the significance of three basic parameters of the microphone performance in live sound environment, and gave an example to illustrate how to understand and use these parameters better, in order to choose and use the microphone.

live sound reinforcement; frequency response; directionality; off-axis frequency response

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.03.005