什麼是指向性?




除了通過收音元件對咪高峰進行分類之外,還可從咪高峰的收音方向性質來識別,亦即是從不同方向收音程度來劃分。大多數咪高峰可以放置在兩個主要組別中:全指向性和單指向性。全指向性的咪高峰擁有最簡單的設計、結構和分析力,我們會以此作為對比,比較其他種類的指向性。

全方向指向性

全指向性咪高峰幾乎能從每個方向收錄聲音。如果有多個距離相等的收音目標,這會是最好的應用選擇。然而,即使最好的全指向性型號,在更高頻率的收音狀態下,也會傾向於變成單指向性收音。因此,儘管是相同的音量,從後面而來的聲音看起來,也比來自前面的聲音有點失色。


圖3,4 - 全方向指向性咪高峰及坐標圖

全指向性咪高峰的物理尺寸,直接關係到咪高峰在非常高的頻率下,能否保持其全指向特性的良好程度,咪高峰的主體會不自覺地阻擋從後而來較短的高頻波長,所以咪高峰的主體直徑越小,便能使咪高峰越接近真正的全指向性。

單方向指向性

單指向性咪高峰是專門設計於為能夠最好地響應來自前方(在雙指向情況下包括後方)的聲音,同時傾向於拒絕來自其它方向的聲音,這種效果也會隨着頻率的變化而有改變,並且只有質素更好的咪高峰才能夠在寬闊的頻率範圍內提供均勻的抑制。這種定向收音的能力,通常是在咪高峰中的外部開口和內部通道設計而成的結果,使其容許聲音以仔細控制的方式到達振膜的兩側。從咪高峰前部到達的聲音將有助於振膜運動,而從側面或後部而來的聲音將會消減振膜運動。


圖5 - 單方向指向性咪高峰及坐標圖

基本上單方向指向性的類型包括心形,準心形,超心形和雙向指向性。在單指向性咪高峰的總分類下還包括有超指向性的“擸槍式”咪高峰,這是一種更複雜的設計,但可以比其他四種基本類型提供更高的指向性。

指向性坐標圖案

為了幫助用家可視覺化單指向性咪高峰的工作方式,在產品的文章和規格表中會以指向性坐標圖案來表示收音方向的程度。這些圓形核度顯示了咪高峰在固定聲源前旋轉時的相對靈敏度(以dB為單位)。用家還可以通過圖3和圖4中所示的收音模式,將它們視為水平截面。
咪高峰的指向性響應圖通常會顯示出多個頻率圖案。而最常見的單指向性咪高峰會由心形的指向性圖案表示,因此被稱為“心形”咪高峰。
指向性圖案不應被視為咪高峰響應的“平面圖”。例如,在所示的心形圖案中,在90°離軸時的響應降低約6dB。它在圖案上看起來可能不是很多,但是如果兩個人同時在咪高峰等距離地說話,一個直接在軸上(前方),另一個在90°離軸方向,前方的人發出的音量聽起來好像是離軸的人的兩倍,離軸的人必須移動到咪高峰的一半距離,才能獲得相等的音量。
有一點需要注意,這些指向性圖案的量度是在消聲室中進行,模擬沒有牆壁、天花板和地板的理想聲學環境。但在現實世界中,牆壁和其他表面將非常容易地反射聲音,使得離軸聲音可以從附近的表面反彈並且直接進入咪高峰的前方,因此,用家不會十足應用到咪高峰所提供的定向功能。即使心形咪高峰的後方也不是完全消音的,來自後面的聲音會因附近的表面反射,仍會有部分從側面或前面到達,所以,雖然心形指向咪高峰可以幫助減少不必要的雜音,但也難以完全消除。盡管如此,心形咪高峰亦可減少離軸方向的噪聲約三分之二。
圖5中所示的單指向性咪高峰,在與前方軸上刻度相比,在離軸180°的靈敏度約為20dB。這表示在心形咪高峰旋轉180°後,使收音面向遠離聲源,聲音將對比咪高峰前方,好像已經移動了10倍的距離!
咪高峰能提供均勻靈敏度的最大收音角度被稱為其收音角。從圖6中可以看出每個指向性坐標圖案提供不同的收音角。這通常會隨頻率而變化,但高品質的咪高峰可在不同頻率下仍維持極少變化的指向性圖案。


圖6 - 基本的指向性圖案

距離係數

在單指向的咪高峰中,由離軸位置到大部分聲音被抑制的距離,比較相同的全指向咪高峰的工作距離比例稱為“距離係數”。如圖6所示,心形咪高峰的距離係數(DF)為1.7,而全指向為1.0。這意味著如果在均勻嘈雜的環境中使用全指向咪高峰接收10英寸遠的指定聲音,則在心形咪高峰中以相同指定聲音和同樣均勻嘈雜環境比率下,可在17英寸處提供相同的結果。在其他咪高峰類型中,準心形在12英寸處有同樣結果、超心型在20英寸和雙向則在17英寸。
然而,如果噪聲只從一個方向而來,而單指向咪高峰可以被定位到把噪聲置於指向性的零位(最低點),則咪高峰將可提供更大的工作距離。

超指向咪高峰

當需要從更遠的距離進行收音時,超指向性的“獵槍型”咪高峰將會是最好的選擇。超指向咪高峰非常適合用於視頻和電影製件中,以便當咪高峰必須放置在拍攝框架外圍時,即在攝影機的視角之外時收錄聲音。
超指向咪高峰在收音元件前面設置有共鳴管,以確保能更好地消除從側面到達的聲音。Audio-Technica的超指向咪高峰提供了(“坡度”)元件與共鳴管組合,以增加在後部的雜音消除。


圖7 - 超指向咪高峰

在一般的設計原則上,超指向咪高峰的共鳴管必須加長,以縮小收音角並增加工作距離。儘管較短的超指向咪高峰不能提供與較長形有一樣大的工作距離,但在一般應用上,並無需要有精確的瞄準收音,所以較寬接收角是更為可取。一些A-T的超指向咪高峰使用專用設計(美國專利號4,789,044),使其提供與常規設計相比縮短三分之一的共鳴管,亦能有相同性能。

它們的聲音如何?

在一個絕對寧靜的房間中,以兩英尺左右的距離收音,一個好的全指向咪高峰和一個好的心形咪高峰聽起來非常相似;但把這對咪高峰並排在一個現實的房間中,你會聽到立竿見影的差異。全指向咪高峰將收到所有的混響和回聲,些聲音將是非常現實。而心形咪高峰也會收到一些混響,但卻少得多,所以和絕對寧靜的房間相比,改變不會大太。(這是“距離係數”的作用)
如果在一個非常嘈雜的環境中,要使咪高峰作遠離噪音指向比較,會在心形和全指向咪高峰中,得到一個訊噪比率更高的結果。

鄰近效應

現在讓我們從上面的實驗重複比較,但這次把咪高峰非常接近聲源(例如一個歌手)。當在兩英寸左右收音時,可以注意到大多數心形咪高峰有上升的低音響應的特性,這被稱為鄰近效應,是全指向咪高峰不會有的特性。
鄰近效應既可以是福也可以是禍,取決於如何使用它。一個歌手可以唱得很接近,從而獲得一個深刻又樸實的聲音,然後通過響亮的歌聲而拉遠咪高峰的距離,以轉為更具穿透力的聲音。這種創造性的運用需要一些實踐練習,但是非常有效。另一方面,以相同的音量(不需要特殊效果)再移動咪高峰的進出,除了整體咪高峰電平的變化外,還產生音調平衡轉變的現象,這是一些表演者喜歡在任何時候都非常貼接地唱歌,以加強一個很輕的聲音。


圖8 - 在單指向性咪高峰中鄰近效應的影響

鄰近效應還可以有效地在加強聲音的情況下減少嘯叫聲。如果表演者非常接近咪高峰,並且不需要額外的低音,則可以使用均衡器來降低聲道的低頻響應。這使得咪高峰對低頻的反饋聲不太敏感,令到咪高峰在超過一英尺遠處,所收到的任何低頻聲音也不太敏感。(這種均衡技術也將有助於減少任何處理噪聲的影響。)

那一種指向性是最好的?

選擇單指向或全指向的咪高峰取決於實際應用(錄音或擴聲)、聲學條件、所需的工作距離,以及所希望達到的聲音種類。單指向咪高峰可以抑制不需要的噪聲,減少混響的影響,提高出現嘯叫聲前的增益。但是在良好的聲學環境中,妥善放置的全指向咪高峰,則可以保存收錄位置的“聲音”,而且往往優選自己需要的平整響應和免於鄰近效應的影響。
全指向咪高峰通常比單指向咪高峰有更好的抗風噪聲和機械噪聲或手持摩擦聲表現。全指向咪高峰也較不易於在發言中的某些音節而引起的“破聲”,例如“p”、“b”和“t”。認真的錄音師會因應不同的錄音情況,而同時使用兩種類型的咪高峰。