如何閱讀麥克風規格 （麥克風規格全攻略）

規格是用來告知用戶有關麥克風的信息。通過規格，您可以了解麥克風的基本功能以及它如何符合您的需求和設備。

當閱讀麥克風規格時，您必須了解如何解讀它們。在大多數情況下，規格可以用不同的方式進行測量或計算，儘管IEC 60.268-4標準是共同的基礎。此外，在比較規格時，相同的技術術語有時在不同品牌之間的解釋是不同的。

本文重點介紹了DPA麥克風規格表，旨在幫助以有意義的方式評估規格。

分貝（dB）刻度

分貝刻度與人類的聽覺方式有關。因此，該刻度是對數的，提供了等大小增量的感知。

大多數麥克風規格的基礎是分貝刻度。分貝刻度是對數的，之所以應用它，是因為大多數人的感官，包括聽覺，接近對數。使用對數刻度意味著刻度的每個單位之間存在固定的比例（例如，比例為10，單位為1-10-100-1000等，或比例為2，單位為1-2-4-8-16等）。這種對數縮放適用於許多電氣或聲學測量，這些測量指定了麥克風的規格（例如伏特、帕斯卡、瓦特、安培等）。

這種刻度的優點是1分貝大約是您可以聽到的最小級別變化。3分貝是明顯可聽到的變化。10分貝在主觀上被認為是加倍或減半的效果。總的來說，刻度上的每一步被認為是相等的大小。在現實生活中，您會發現的最大分貝數小於200分貝，這意味著，如果分貝數有三位數，第一位數總是“1”。

分貝刻度是一個相對刻度。因此，您可以用分貝來表示任何變化。0分貝的變化根本沒有變化。任何正的分貝數表示正向變化（值現在比之前更高）。任何負的分貝數表示負向變化（值現在比之前更低）。

您可以通過應用參考（例如聲壓級，參考值為20微帕斯卡）使分貝成為絕對刻度。現在，0分貝意味著存在聲壓，並且它為20微帕斯卡（大致上是中頻的聽覺閾值）。將聲壓級描述為“分貝重20微帕斯卡”也可以寫為“dB SPL”（聲壓級）。

對於電氣測量，另一個參考是1伏特，寫為“0 dBV”或“0 dB re 1 Volt”。該絕對值適用於麥克風靈敏度的規格，例如伏特每帕斯卡。

方向性圖案 Directional pattern

方向性圖案是一種圖形方式，用來顯示麥克風的接受角度。

麥克風的一個特點是其方向性，可以通過極座標圖來表示。極座標圖基於一個同心圓網格。每個圓表示一個分貝級別，通常從外圓的0分貝開始。一個參考點，標記為0°，定義在外圓的頂部。0°表示麥克風的軸向方向。

所有測量數據在0°處進行了正規化。這意味著，即使麥克風的靈敏度在不同頻率上可能不同（不均勻的頻率響應），在0°處，它們在0分貝處對齊（圖形的級別被提高或降低以獲得曲線的對齊）。強調圓之間的每次移位通常表示5分貝的步長，除非另有說明。通過這種方式，您將能夠確定錄制的聲音在任何軸向方向上的減弱程度。

通常以極圖的模式來命名麥克風的方向性：

全向 Omnidirectional：反應曲線遵循整個外圓。該麥克風從所有方向均均勻地接收聲音。

寬心型 Wide cardioid（也稱為次心型或亞心型）：在90°處減弱3 dB，在135°處減弱6 dB。

開放心型 Open cardioid：減弱：在71°處減弱3 dB，在98°處減弱6 dB。

心型 Cardioid：該麥克風從正面和兩側接收聲音，但背面不接收。在66°處減弱3 dB，在90°處減弱6 dB。

超心型 Supercardioid：該麥克風從正面和後方輕微接收聲音，但在約±135°處無聲。在58°處減弱3 dB，在78°處減弱6 dB。

超超心型 Hypercardioid：該麥克風從正面和後方一些接收聲音，但在約±115°處無聲。在55°處減弱3 dB，在73°處減弱6 dB。

八字型 Figure-of-eight：該麥克風從正面和背面均等接收聲音，但從兩側不接收。在54°處減弱3 dB，在73°處減弱6 dB。

請參見下面的極圖。

通常只會找到一個描述麥克風的極圖。然而，指向性可能會隨著頻率的變化而變化。因此，極圖在不同頻率上看起來可能不同，通常由麥克風的相關頻率范圍內的標准八度頻帶定義（例如250 Hz，500 Hz，1 kHz，2 kHz，4 kHz，8 kHz和16 kHz）。

頻響曲線應平滑且對稱，以提供無色聲音。極端值和低谷是不好的，並且頻響曲線不應交叉。但是，所呈現的曲線可能已經經過曲線平滑處理。曲線平滑的效果可能會產生非常平滑 - 有時過於平滑 - 的曲線。仔細觀察一個曲線，來判斷是否是真實測量。

在測量方向性時，通常以較大的距離1-2米（3-6英尺）進行。即使手持麥克風也是以這種距離進行測量。解釋是，聲音始終在軸向上進行錄制，而背景聲音（應該被減弱）則來自各個角度。

從極圖中，您還可以看到全向麥克風通常在高頻時變得更具定向性。由於振膜前端壓力的積聚，物理上較大的麥克風在高頻時表現出更多的定向性。

從原理上講，極圖只代表方向性的一個“切片”。然而，一般來說，所有鉛筆麥克風都因為外殼的形狀而在旋轉軸周圍表現出對稱的模式。一些麥克風（非對稱麥克風外殼）的水平和垂直模式可能不完全相同。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年）

第13.1條：方向性圖案。

操作原理 Principle of operation

操作原理指的是麥克風的振膜如何與聲場耦合。

麥克風的設計遵循聲學原理。主要有三種原理描述了大多數麥克風（包括DPA麥克風）的設計，即壓電、壓力梯度和干擾管麥克風。

壓力麥克風使得振膜只能從一側接收聲音。壓力麥克風具有全向特性。這些麥克風我們稱之為“全向麥克風”。

通過設計，壓力梯度麥克風使得振膜可以從兩側接收聲音，這就是我們獲得定向性的方式。我們稱這些麥克風為“心型麥克風”、“寬心型麥克風”、“超心型麥克風”或“八字型麥克風”。實際上，只有八字型麥克風應該被稱為壓力梯度麥克風。其他（心型的不同變體）原則上是壓力和壓力梯度麥克風的結合。然而，通常將它們全部歸為梯度麥克風。

干擾管是一種結構，使得麥克風更偏好軸向聲音並拒絕來自側面的聲音。通常將壓力梯度原則和干擾管結合起來，以實現在低頻下最佳的直向性。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年） 第5.2條：麥克風類型。

麥克風插頭型號 Microphone cartridge type

插頭型號是應用於麥克風的傳感器類型。DPA麥克風主要是基於靜電原理構建的。

插頭型號是將聲壓轉換為電力的元素或傳感器。在專業音頻市場上，主要有兩種傳感器類型，即（電）動麥克風和電容麥克風。

DPA生產電容麥克風。大多數電容麥克風需要極化電壓才能工作。這種極化可以是外部的或內部的。DPA麥克風是內部極化的，或者更準確地說是預極化的插頭型號。然而，麥克風需要電源，不是用於麥克風胶囊，而是用於內置的前級放大器。

因此，大多數DPA麥克風的描述為：預極化電容麥克風。少數型號的描述為：電容麥克風。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年） 第5.1條：傳感器類型。

麥克風頻率響應 Microphone frequency response

頻率響應表示麥克風對聲音的完整頻率范圍做出的反應。

頻率響應以頻率為函數表達麥克風的輸出。通常通過在自由場和軸向方向上施加正弦聲學信號進行測試。如果麥克風用於近場使用（例如耳機麥克風），則以相關的較短距離進行測量，然後進行聲明。

通過此規格，DPA描述了麥克風的完整頻率范圍，該范圍可能與“有效頻率范圍”（參見下文）不同。但是，大多數麥克風的響應在規格表中限制在20 Hz至20 kHz之間，即使大多數麥克風實際上提供了超出此范圍的輸出（參見下方曲線）。超過20 kHz的響應不具有公差，因此不被考慮在內。

例如：4006全向麥克風：頻率范圍：軸向：10 Hz-20 kHz。但是，虛線表示麥克風在所提及的范圍之外具有輸出。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年）

第12.1條：頻率響應

麥克風頻率范圍±2 dB

有效頻率范圍是指麥克風在理想/定制響應曲線中偏差不超過特定值的頻率范圍。

完美的頻率響應不一定是平坦的。一些麥克風可能具有定制的頻率響應，例如為了更好的可聽性。有效頻率范圍在狹窄的公差範圍內表達這種定制和預期的頻率。例如，±2 dB。規格可能顯示有限的頻率響應，但在狹窄的公差範圍內提供精確的期望精度。

多個麥克風頻率響應曲線

專業麥克風制造商可能提供多個頻率響應曲線，這是一種展示麥克風如何對來自不同方向和不同聲學聲場的聲音做出反應的方式。

軸向響應 On-axis response

軸向響應展示了麥克風對直接從前方朝它、軸向、指向其振膜的聲音的反應。入射角度為0°，並在自由、未受干擾的聲場中進行測量。測量距離可能會影響梯度麥克風的頻率響應，這是由於接近效應。因此，應始終聲明梯度麥克風的測量距離。

全向麥克風不會出現接近效應，因此測量距離不太重要。

非軸向響應 Off-axis responses

非軸向響應顯示麥克風對從不同角度朝它接近的聲音的反應。這在您想要了解定向（例如心型）麥克風如何消除來自與直接指向振膜不同的角度的聲音時尤其有趣。即使定向麥克風的非軸向響應顯示出較低的輸出，這些曲線也必須具有平滑的頻率響應。否則，將引入非軸向色彩（幕布效應）。

例如：4011心型麥克風，軸向和非軸向頻率響應。軸向響應（0°）在30厘米處進行測量。非軸向曲線在遠場中以軸向響應為參考進行測量。

漫射場響應 Diffuse field response

漫射場響應曲線顯示了全向麥克風在高混響聲場中的反應。漫射聲場存在於聲音沒有特定方向的聲學環境中，所有方向的聲音同等可能。來自牆壁、地板、天花板等的反射聲音與直接聲音一樣響亮，提供了均等的聲壓級。漫射場響應在高頻中會呈現衰減。這種現象部分是由於空氣對高頻的吸收，還因為從側面來的高頻聲音可能被麥克風外殼遮擋。

參考：IEC 60268聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年）

第12.2條：有效頻率范圍

麥克風靈敏度（自由場靈敏度） Microphone sensitivity (Free-Field Sensitivity)

靈敏度表示麥克風將聲壓轉換為電壓的能力。

麥克風的靈敏度是最重要的參數之一，它表示麥克風在特定聲壓下提供多少輸出電壓。

自由場靈敏度表示麥克風在聲壓為1帕斯卡（相當於94分貝聲壓級（SPL））的自由聲場中產生的電壓。

自由場是一個未受干擾的聲場，聲音只有一個方向，與漫射場相對，其中聲音具有所有方向。自由場靈敏度是在軸向上測量的。

靈敏度通常以以下方式表示：在1 kHz時每帕斯卡的xx毫伏或在1 kHz時每帕斯卡的yy分貝伏特。這只是兩種說法而已，使用者可以根據個人偏好選擇。

具有高靈敏度的麥克風提供高電壓輸出，因此不需要像靈敏度較低的麥克風那樣多的放大（增益）。在聲壓級較低的應用中，需要具有高靈敏度的麥克風以降低放大噪音。在聲壓級極高的應用中，則適用於低靈敏度麥克風。

所述的靈敏度是名義值，即存在與此值的偏差。因此，聲明公差是非常重要的。DPA通常在±2 dB或±3 dB的麥克風類型中指定靈敏度。

例如：2011雙振膜心型麥克風，自由場靈敏度，名義，±2 dB：10 mV/Pa；-40 dB re. 1 V/Pa。因此，當暴露於94 dB SPL時，麥克風靈敏度在7.9 mV和12.6 mV之間。

例如：曲線顯示麥克風的輸出與不同SPL的輸入的關係。較低的紅色曲線顯示靈敏度為1 mV/Pa的麥克風的輸出，而較高的藍色曲線顯示靈敏度為40 mV/Pa的麥克風的輸出。將麥克風放置在124 dB SPL的情況下，分別獲得約31 mV和1.3 V的輸出！

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風（2018年）

第11.2.1條：自由場靈敏度

等效噪音水平 Equivalent noise level

等效噪音水平指的是麥克風的自噪聲，可以表示為A加權的均方根（RMS）級別或ITU加權的峰值級別。

等效噪音水平（也稱為麥克風的自噪聲）表示麥克風產生與其自身產生的電氣自噪聲相同大小的輸出幅度所需的聲壓級。所有麥克風都會由於空氣分子（布朗運動）的運動而產生噪音，這影響到振膜並產生電信號。此外，麥克風的電子電路會使其產生更多或更少的噪音。

在處理低聲壓級時，低噪音水平尤其理想，這樣聲音就不會“淹沒”在麥克風自身的噪音中。自噪聲也決定了麥克風動態範圍的下限。

有兩種常見的指定噪音的方式：

1. A加權的RMS測量近似於耳朵的靈敏度，濾除低頻噪音。在這個尺度上，非常低的噪音結果（很低的噪音）通常低於15 dB(A)。

2. ITU-R BS.468-4標準使用不同的加權和准峰值檢測，在這個尺度上，很好的結果低於25-30 dB。這個測量對於比較電容麥克風的噪音很有用，因為它可以指示麥克風是否遭受“爆米花噪音”或其他爆裂噪音形式。

麥克風的膜片尺寸與其能夠保持安靜（即具有低噪音水平）的能力之間存在聯繫。通常情況下，較大的振膜導致較低的自噪聲。這一物理事實解釋了為什麼相對於類似大小的麥克風來說，具有非常低自噪聲的4060微型全向麥克風仍然測量出23 dB(A) re 20 µPa的等效噪音水平。以下是一個大振膜麥克風的示例：

4041-SP全向固態麥克風

A加權等效噪音水平：最大7 dB(A) re. 20 µPa。

CCIR 468-1等效噪音水平：最大19 dB。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：

麥克風 第16條：因固有噪音引起的等效聲壓級。

失真，THD <1%

指定的最大SPL（RMS和峰值），在這個SPL下，總諧波失真小於1％。

麥克風的一個重要組件是振膜。如果傳感器是電容型的，則振膜位於背板的前面。兩者之間的空間在20-50 µm的範圍內。當將麥克風放置在高SPL的情況下，顯然振膜的運動存在限制，至少在朝向背板的方向上是如此。同樣，振膜材料本身在任何方向上的“可伸展性”也有限。這些限制導致幅度的非線性，也稱為失真。

除了振膜和背板外，電容型麥克風還需要一個電子中間級，將傳感器的高阻抗轉換為相對較低的阻抗以供長距離電纜使用。電子設計可能是非對稱行為的來源，也可能是失真的來源（然而，DPA的CORE技術是改進這一點的成功嘗試）。

儘管製造商不斷努力改進麥克風，但麥克風系統總是存在限制，這可能導致失真。

失真的一種形式是截頂。當波形從純正弦形狀變形為某種程度的平頂曲線（時域）時，譜域（頻率域）中會出現諧波。它是這些非預期的頻率成分的量，稱為諧波失真，以百分比表示輸入信號。

在DPA，我們指定THD <1％的SPL。這個值很重要，因為它形成計算麥克風動態範圍的基礎。動態範圍是THD為1％時的RMS級別與噪音底（麥克風的自噪聲，RMS，A加權）之間的差值。此外，還測量並在規格中聲明相關的峰值級別。

DPA在一個頻率上測量THD。所選頻率取決於麥克風類型（全向還是定向）。

為什麼只在單一頻率上測量THD？這是由於實際情況。要在整個頻率範圍內提供能夠提供零失真的SPL（例如160 dB）的聲源是困難的。

在DPA中，全向麥克風使用B＆K 4221高壓麥克風校準器進行測量。使用DPA設計的獨特聲管測量定向麥克風。

在比較不同品牌的麥克風時，請確保測量的THD包括完整的麥克風（膠囊+前級放大器），因為許多製造商只在前級放大器上指定THD的測量。通常情況下，前級放大器的失真要比膠囊小得多，因此定義了比實際可用範圍更大的動態範圍。

在低水平下，失真應始終低於1％。增加SPL會增加失真。因此，指定的是THD不超過1％的最大SPL（RMS和峰值）。

Ref: IEC 60268-4 Sound System Equipment - Part 4: Microphones

clause 14.2: Total harmonic distortion

麥克風最大SPL，THD 10％

麥克風對極限聲壓的反應。

此參數也稱為“超載SPL”。在許多錄音情況下，了解麥克風能夠處理的最大聲壓級（SPL）以及在該情況下可以期望的輸出電壓是實用的。請注意，在大多數音樂錄音中，最大峰值SPL很容易超過RMS值超過20 dB以上。RMS值表示一種平均SPL，而不是真實的峰值級別。

對於一般規格，有用的是THD達到0.5％或1％的SPL，因為這是您開始檢測到可聽的失真的點。

一般情況下，圓形振膜的失真隨著輸入水平的增加而加倍，每增加6 dB，因此可以使用這個因子計算其他THD級別的水平。

然而，DPA指定了麥克風的最大峰值SPL。最大SPL的定義是當輸出達到10％的THD時。該測量在單一頻率上進行，包括膠囊和前級放大器。

呈現這個規格表明，在超過1％的THD之後，麥克風還提供增加的信號。此外，該規格為無線系統的輸入部分提供了有用的最大值。 （注意：在某些品牌的規格中，最大SPL表示麥克風不會故障的最大聲壓級！除非您從事航天業務，否則此測量沒有實際用途。）

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風

第15.2條：超載聲壓

额定阻抗 Rated impedance

製造商聲明的輸出阻抗。

專業麥克風的輸出阻抗應該與前級放大器的輸入阻抗相比較低，通常低十倍。

電容麥克風的輸出阻抗基本上是由電阻決定的。因此，該阻抗隨頻率保持恆定（與動圈麥克風相反，其中線圈/磁鐵/懸掛有可能對阻抗產生影響，可能導致阻抗隨頻率不那麼恆定。非線性阻抗在某些情況下可能會影響麥克風的頻率響應）。稱此規格為“额定阻抗”的原因是製造商可以根據其認為最能描述整體阻抗值的方式來稱呼它。

DPA麥克風的阻抗在頻率上是恆定的。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風

第10.2條：额定阻抗

最小負載阻抗 Minimum load impedance

外部前級放大器的最小輸入阻抗。

完整的電容麥克風由膠囊和內部前級放大器組成。連接到外部世界時，應用外部前級放大器。麥克風應能夠在這個外部前級放大器的輸入端提供合適的電壓。然而，如果負載過重（輸入阻抗太低），存在減少麥克風輸出信號的風險。

因此，了解允許的最小負載阻抗而不會損失信號是實用的。

（某些情況下，出於緊急原因，可能會將一個麥克風被動地分成兩個輸入。如果是這種情況，負載阻抗低於兩個輸入阻抗中的較低者！）

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風

第10.3條：额定允許的最小負載阻抗

電纜驅動能力 Cable drive capability

長電纜可能會降低信號。損失通常首先在較高頻率上發生（電纜可能起到低通濾波器的作用）。為了避免這種情況，DPA指定了在不會有顯著損失的情況下的最大電纜距離。

DPA麥克風的典型值為100米（328英尺）。

這些信息不需要任何標準。

輸出平衡原理 Output balance principle

與線路級信號相比，麥克風信號較弱，可能在100倍左右。然而，我們使用長電纜連接麥克風。因此，為了將麥克風電纜引入的噪音最小化，使用平衡線非常重要。

在大多數麥克風類型（或者更確切地說是大多數麥克風的輸出放大器）中，DPA使用一種稱為“主動驅動”的原理。主動驅動具有平衡的阻抗（來自2腳和3腳到地的相同阻抗）。通過這樣，感應到的電氣噪音的影響大大降低。（參見CMRR）。

雖然阻抗是平衡的，但信號不是如此。信號只在2腳上傳輸，3腳是沉默的。這樣做的好處是可以提供簡單且乾淨的電路，能夠提供足夠高的輸出。

參考：IEC 60268-4聲音系統設備-第4部分：麥克風

第16.1條：麥克風輸出的平衡

CMRR

CMRR代表共模抑制比（也可解釋為共模範圍抑制）。此措施指示了阻抗平衡的效果。它是麥克風抑制電氣噪音的能力的度量，這些電氣噪音主要由連接麥克風到前級放大器的電線收集。

CMRR在50 Hz至20 kHz的頻率范圍內測量。

未找到的規格

還有許多規格未在上述列出。在DPA中，我們在許多其他參數上測試麥克風：風、氣息、濕度、EMC等。它們在這一點上沒有列出。然而，在未來，您可能會在規格表中找到更多內容（即使大多數人認為已經提供了足夠的信息）。DPA希望向用戶提供盡可能多有用的信息。

無法從規格中確定的內容

雖然麥克風規格表顯示了麥克風的電聲性能，但它們無法為您提供對其聲音的全面了解。規格可以提供客觀信息，但無法傳達任何主觀的聲音體驗。例如，頻率響應曲線可以向您展示麥克風如何忠實地重現輸入的純正正弦頻率，但無法顯示結果的細節、溶解度或透明度。

結論

麥克風規格表不能完全展示麥克風的品質。聲音體驗是無可替代的。儘管麥克風規格可能在不同製造商之間無法完全比較，但在正確評估時，它們提供了有用的客觀性，並將幫助您尋找合適的麥克風。