淺談基于現場擴聲環境下傳聲器基本參數的作用

周信怡

（中國傳媒大學，北京 100024）

淺談基于現場擴聲環境下傳聲器基本參數的作用

周信怡

（中國傳媒大學，北京 100024）

分析反映傳聲器性能的三個基本參數在現場擴聲環境下的作用，舉例說明如何更好地理解并利用這些參數，以選擇并使用好傳聲器。

現場擴聲；頻率響應；指向性；軸外頻率響應

動態范圍、靈敏度、最大聲壓級、指向性（有效覆蓋角度）、頻率響應等這些評定傳聲器好壞的基本參數對于任何一個有經驗的音響師來說都是十分熟悉的。了解并運用好這些參數，在不同應用環境下，選擇適合的傳聲器，會使其在系統中發揮良好的作用。在錄音棚中，錄音師可以視情況選擇分期錄音來獲得更好的聲學隔離，以及對樂器和傳聲器擺位的把控。但對于現場擴聲，與錄音棚內錄音不同，需要配合燈光、舞美共同實現演出的整體效果，這些都會或多或少地限制各個設備在系統中的發揮。如有些時候按照聲學要求對樂器和傳聲器進行擺位，但并不能符合導演的要求。因此，如果希望在演出的理想聲音和整體效果之間取得平衡，就需要更多地關注傳聲器的選擇和使用方面的問題。

同時，目前對現場擴聲的要求也越來越高，在注重對人聲、樂器的音色進行調試的同時，音頻系統其他環節的調試也越來越受到重視，如揚聲器的相位曲線，數字調音臺母線間的延時等問題。而對于擴聲及返送系統來說，傳聲器作為系統最前端，如何在最大限度地減少系統中聲反饋發生的同時，獲取更大的傳聲增益或稱反饋前增益，是值得思考的問題。

筆者選取了直接影響現場擴聲中音頻系統的三個傳聲器參數，從具體應用的角度出發，分析這些參數在現場擴聲中對于音頻系統的運用意義和解決問題所起的作用，包括利用不同傳聲器指向性函數的極坐標曲線，以獲得最大限度地隔離舞臺上聲源的作用等。

1 頻率響應

頻率響應（簡稱頻響）是選擇傳聲器時重要的參考因素之一。在現代專業音頻設備中，大多數傳聲器的頻率響應范圍都被設計得較為寬廣，幾乎類同于人類聽覺極限。然而即便如此，了解不同傳聲器的頻率響應，為不同的聲源選擇合適的傳聲器仍然是非常重要的。

一些特殊的測試用傳聲器被設計出具有非常平直的頻響曲線，可以達到從30 Hz或40 Hz到超過20 kHz，±（1～2） dB的誤差。然而，有一些傳聲器的頻響是為某些聲源而量身定制的。

如一部分傳聲器頭的設計專為滿足低音豐富的使用需求而定制，以獲取更有力量的低頻響應， Shure Beta91A就屬這一類的傳聲器，其頻響曲線如圖1。使用這種傳聲器可以拾取底鼓、通通鼓或其他低頻豐富的樂器；并且它還帶有一個頻響調節開關，用來衰減一部分400 Hz附近的能量，如同調音師們在調整底鼓EQ時常見的做法。

相應的，有一部分被設計用來拾取人聲的傳聲器，會在200 Hz以下做一個平滑的低切，在4 kHz處略有提升，并在齒音多的頻段進行一定的衰減，例如，Shure的Beta58A的頻率曲線如圖2所示。

有了這些經過修飾后的EQ（均衡）曲線使得這類傳聲器會比其他傳聲器更適合拾取特定的聲源。所以，不同傳聲器的頻響曲線是有不同特性的，對為特定應用環境選擇適合的傳聲器起著重要的作用。

在現場擴聲中，經常會遇到一些歌手嘗試以不斷改變傳聲器與嘴之間的距離來改善演唱效果的情況，他們認為較弱的音就應離傳聲器近些，而強音就該把傳聲器拉開。事實上，這并不能夠有效改善聲音的動態，反而會影響到最終呈現的音色。所有的指向性傳聲器都會有近講效應，即傳聲器距離嘴部較近時，低頻部分會有一定的提升。由于產生近講效應，在輕柔的唱段中聲音聽起來會很溫暖；但在稍強音的段落，在表演中應該伴隨能量增強，卻因為演唱者把傳聲器拉開反而形成了衰減。有經驗的音響師通常會使用一些硬件或者插件來彌補這種錯誤的演唱技巧，特別是用動態EQ和多段壓縮。其實，在所有方法之中，最有效的方法只是要求演唱者讓傳聲器保持一個恒定的距離即可。

圖1 增強低頻響應力量的頻響曲線（Shure Beta91A）

圖2 Shure的Beta58A的頻率曲線

2 指向性

指向性是傳聲器基本參數中容易被誤解的參數之一。指向性的意義在于描述傳聲器對來自不同方向聲音做出的反應。有些傳聲器被設計成可以拾取來自各個方向的聲音，而有的傳聲器則被設計用來拾取某一特定方向上的聲音。

展現一個傳聲器的指向性的最常見方式是用極坐標圖形，展示了振膜拾取全方向的聲音與全頻段靈敏度之間的關系。需要特別注意的是，雖然指向性在極坐標圖上是以二維呈現，但實際是三維的。

最初的指向性傳聲器是把一個全指向性傳聲器單元和一個8字形指向性傳聲器單元結合在一個傳聲器頭內。如果把兩者的輸出信號在電路上等量混合就會得到一個心形指向性圖形。事實上，通過控制這兩種傳聲器的比例關系就可以得到超心形和銳心形指向性。但是，這些早期的雙單元指向性傳聲器有很多缺點，一方面，它們的體積很大而且笨重，這對于使用者而言是極其重要的；另一方面，性能也不好。由于全指向性和8字指向性傳聲器單元有不同的頻響，并且它們在傳聲器頭內占據的物理位置也不統一，因此將兩者合并所導致的頻率響應和極坐標圖形是不對稱的，并且也很難控制。雖然這個概念不是很完美，但是在當時已經可以解決很多現場擴聲中嚴重的聲反饋或噪聲的問題。

全指向性傳聲器的關鍵之處在于傳聲器頭的聲學密封，這使得沒有聲音可以傳遞到振膜背面。而指向性傳聲器的設計容許聲音進入到傳聲器振膜的背面，在這種情況下，振膜所受到的合力等于正面與背面受力的差值。到達振膜背面的聲學路徑具有精準的內部延時，這是一個與頻率和聲源的入射角度無關的恒量。

在現場擴聲中，經常會有一部分藝人喜歡握住傳聲器頭的部位，這會讓藝人感覺很酷。藝人在舞臺上的感覺對于演出的效果來說確實很重要，只是這個動作降低了傳聲器的性能。有過此經歷的音響師應該不在少數：在前期聲音調試時都會發現傳聲器的聲音完全沒有問題，并且在擴聲和監聽系統中的電平值和峰值儲備也很好，但是只要演員一上臺，就會產生不明原因的嘯叫。而這個問題，有些時候是由于藝人拿傳聲器的方式導致的。從傳聲器基本參數的角度分析，主要是由于傳聲器的指向性被改變了。聲波需要通過聲學相移網絡來到達振膜的背面以形成指向性傳聲器，如果聲音無法到達傳聲器振膜的背面，聲波將只能作用在傳聲器振膜的正面，這便意味著它成為一個全指向性傳聲器，也就促成了產生嘯叫的因素。

在現場演出的拾音中，傳聲器既可以被用來拾取帶有空間環境信息的聲源，也可以只針對聲源本身而隔離掉環境聲。當想要拾取聲場的環境信息時，顯然全指向傳聲器是最佳選擇。當使用全指向傳聲器時，直達聲和環境聲的比例可以很容易地通過調整傳聲器和聲源之間的距離來控制。雖然很多全指向性傳聲器在錄音棚中有非常杰出的表現，但是在現場擴聲中卻很少使用，是因為有可能帶來不同樂器間的串音或潛在聲反饋。

當使用指向性傳聲器拾取一定量的環境聲時，有兩個主要問題需要考慮。第一點，指向性傳聲器和聲源之間距離的變化會影響直達聲和環境聲的比例。第二點就是指向性，和全指向傳聲器不同的是，被使用的指向性傳聲器的極坐標圖形會對想要達到的效果產生一些影響。如表1所示，心形、超心形和銳心形三種指向性的有效覆蓋角度分別是131°、115°和105°，換句話說，與全指向傳聲器比，它們對聲場環境聲的靈敏度分別是33%、27%和25%。

在實際應用中，如果需要最大限度地隔離聲源，那么依照上述分析，銳心形比心形的傳聲器會是更好的拾音效果。當然，這還取決于聲場的自身條件。每種指向性傳聲器的最大抑制點也是需要被考慮的。如果想要最大程度地隔離聲源，但在傳聲器正后方還有第二個聲源，此時心形指向性相比于銳心形指向性是一個更好的選擇，因為它的最大抑制點是在180°軸上。利用好傳聲器的最大抑制點來擺放傳聲器是很重要的，這樣可以盡可能地減小舞臺上樂器之間的串音，以及最大化返送揚聲器前的傳聲增益。

3 軸外頻率響應

另外一個非常重要的傳聲器參數是軸外頻率響應（軸外頻響）。軸外頻率響應是根據頻率的變化而變化的。好的傳聲器的設計會盡量使聲源在主軸和軸外有非常一致的頻率響應，減小變化。大多數傳聲器廠商會在產品手冊中給出幾個不同頻率的極坐標響應圖，如圖3所示，這對于音響師在選擇傳聲器時是非常有用的信息。然而，一些設計不好的傳聲器會有非常不一致的軸外頻響，為了掩蓋這一不好的性能，部分廠商選擇只公布一個最理想頻率下的極坐標圖，通常是1 kHz的。

現場擴聲中，音響工程師們的工作環境并沒有像在錄音棚中的那種良好的條件，在對樂器拾音時難有非常完美的隔離度。一個開啟的傳聲器會拾取到舞臺上所有的聲音，傳聲器被整個聲場所包絡，離軸頻響和主軸頻響對于環境聲的影響是同樣重要的。例如在一個開放的舞臺中，主唱的傳聲器拾取到的舞臺背景聲對于混音來說也有非常顯著的影響，通常來說，軸外響應越一致，這一通道的平衡和比例就越容易調整。

表1 不同指向性傳聲器的參數特性

圖3 幾個不同頻率的極坐標響應圖

另外，在擴聲中通常都會對鼓和打擊樂使用噪聲門來人為增強樂器間的聲學隔離度。這些樂器的力度和瞬態的快速啟動給數字噪聲門帶來了一個問題，如果門的啟動時間設置得過慢，瞬態就被抑制了，影響到樂器的原始聲音；如果門的啟動時間設置得過快，比如在0 ms～2 ms之間，噪聲門會及時啟動，但這也經常會帶來由于DSP產生的數字爆音或者咔噠聲。在錄音棚的后期制作中，這個問題會被一種稱為數字“前視”功能的技術解決，這一功能能夠檢測到幾毫秒之后的瞬態，所以噪聲門能夠使用慢一點的建立時間被提前打開，因此避免了數字爆音。而在現場擴聲中，這種有效的數字“前視”特性由于數字調音臺延時的問題而被限制。擴聲系統中需要盡可能保持“快速”，或者是低延時來避免直達聲先于主擴中的聲音到達觀眾。

透徹了解傳聲器的這一參數意義，并合理地選擇、運用傳聲器可以有效地解決這個問題。選用一款合適的傳聲器來對鼓進行拾音，傳聲器擺在非常接近鼓面的位置，為10 cm以內，這支傳聲器的擺位與聲音質量是無關的，只需要盡可能地靠近樂器；除此之外，再為這件樂器放置第二支傳聲器，放在稍遠一點但更為理想的位置來拾取聲音。在調音臺上，通道上使用高低擱架式均衡器，在樂器的基頻上制作一個有效的帶通濾波器，這是在這一通道上僅需的處理，特別注意不需要使用動態處理。近距離拾音的傳聲器不會被路由到主擴或者監聽系統中，只是被用做在第二支傳聲器通道中插入的門的旁鏈觸發開關，第二支傳聲器拾取到的才是被送到擴聲和監聽系統中的信號。這樣即可把樂器的主要傳聲器門限的啟動時間設置得稍微慢一點，因為瞬態會先被第一支拾取到并觸發門的開啟。這樣的處理方式可有效地避免因為數字門限的啟動時間設置得過快而導致的爆音現象，并讓通過主要傳聲器的瞬態音頭有所保留。唯一的弊端是這需要額外的傳聲器和通路，但是對于大型演出來說，這個問題可以忽略不計。

從上述內容中可以看出，如果可以將傳聲器說明書上的參數充分地與實際應用結合起來，充分發揮創造力，有效利用傳聲器各參數的特性，規避傳聲器應用固有的局限性，不但可以有效地解決現場擴聲中容易出現的一系列問題，甚至可以巧妙地加以利用來提升整體音頻系統的效果，將一場演出整體的音響美感提升到一個新的高度。

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

[2] 朱偉. 擴聲技術[M]. 北京:中國廣播電視出版社,2003.

[3] (英)伊扎基. 混音指南[M]. 雷偉譯. 北京:人民郵電出版社,2010.

[4] (英)Dave Swallow. 現場擴聲[M]. 胡澤譯. 北京:人民郵電出版社,2012.

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

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

周信怡，中國傳媒大學研究生，師從李大康教授，主攻古典音樂錄音方向，錄音作品《舒曼a小調鋼琴協奏曲》獲中國錄音與唱片藝術學會第一屆學生錄音競賽古典音樂類三等獎及中國電影電視技術學會首屆聲音學院獎音樂現場同期類二等獎；在現場擴聲領域，多次隨中央民族樂團、上海交響樂團、中國愛樂樂團等演出團體從事現場聲音工作。

（編輯 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