關(guān)於麥克風(fēng)與喇叭之間的潛在增益及使用技巧.doc

吳老師的一篇好文章！轉(zhuǎn)載圖片： 圖片： 圖片： 圖片： F e e d b a c k _迴授的問(wèn)題 _主筆_吳榮宗 朶堗?鱗- _1褍潊(?P 襺墘z廡? 敘述有關(guān)於麥克風(fēng)與喇叭之間的潛在增益及使用技巧.( 030603 v2.0 ) 鹺N粔z巸宯 ?頻Gz畝? 早在數(shù)年前我寫了一篇舞臺(tái)上監(jiān)聽(tīng)喇叭的操作及調(diào)整，內(nèi)容完全沒(méi)有提到有關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算的問(wèn)題， ?r?鑧h?lt; 在郵件的通訊上就可看出概略詢問(wèn)的事情差不多都有一個(gè)方向，為何會(huì)迴授呢 ? 怎麼產(chǎn)生的種種， ?,;摋i耍 這也好，整理完這些信件，就寫篇 Feedback 的問(wèn)題跟大家分享，畢竟音樂(lè)的動(dòng)態(tài)電平是瞬息萬(wàn)變的。 迪遰?A 現(xiàn)在大部份”音響人”對(duì)這方面已有些基本的概念，那我們就把這擾人的問(wèn)題再次拿到檯面上， ?邧 也適時(shí)的加入基本的運(yùn)算來(lái)幫助記憶，各位，接下來(lái)將會(huì)是很美好的。 ?Q綮? 一般人的直覺(jué)總認(rèn)為 Feedback ( 迴授 ) 的狀況是發(fā)生在舞臺(tái)上，其實(shí)不然，原則上從可聽(tīng)的頻率範(fàn)圍 釗咰k踅鴚/ 20 Hz 20 Khz，當(dāng)任一頻率因鏈接設(shè)備的特性或路由錯(cuò)誤，皆會(huì)產(chǎn)生 ” hollow ” ( 沉悶的無(wú)內(nèi)容的 ) 鰉J鱋B?在聽(tīng)覺(jué)上是出現(xiàn)在 160 Hz 以下，或是人們常聽(tīng)到的 ” ring ” ( 鳴響 ) 在聽(tīng)覺(jué)上大致是出現(xiàn)在 3 6 Khz F$F 牉倌?之間，這種現(xiàn)象皆是某一可聽(tīng)頻率產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)性的迴路 ( Loop )，在我們導(dǎo)入這主題前， 簓? 谹檦 我們先要知道在任一個(gè)麥克風(fēng)加上喇叭的架構(gòu)裡，透過(guò)麥克風(fēng)拾起的電平再藉由放大器送到喇叭輸出， p返=麻0E 有多少的增益值，這樣的過(guò)程是有據(jù)可考的，只是太多人已放棄計(jì)算了，甚至是不知道， /莤?FN? 全憑所謂的經(jīng)驗(yàn)及器材優(yōu)沃的條件來(lái)彌補(bǔ)這使用知識(shí)的不足，試問(wèn)你自己是否就是這一類的， P迂P駏?我們講述一件事情起頭，為的是要讓當(dāng)家的，對(duì)一件事情原有的規(guī)則能夠知道，而不是從一半開(kāi)始的， ?Vd罝碲 即使做對(duì)了都不瞭解系統(tǒng)為會(huì)何如此，盡是滿足自以為本身技術(shù)要不得！各位，這樣子遲早是會(huì)吃虧 L? R绔?的，更何況事先知道系統(tǒng)的能耐是比較放心的。而揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)之間事先應(yīng)有的潛在增益 ( PAG ) 吶l3(?Sw 它的全文是 Potential Acoustic Gain 簡(jiǎn)稱 PAG， ?樁瘓(?利用一些公式我們可以求出在迴授之前 ( Gain Before Feedback ) 系統(tǒng)上應(yīng)有的增益。在對(duì)一系統(tǒng)的調(diào) ?C? 整上，他能夠幫你得到基本的相關(guān)數(shù)據(jù)，也能解開(kāi)各位所詢問(wèn)的疑惑。 9u瀫?溸4 我們就進(jìn)入主題吧。 浜q訄?親 礞8R 炣?就圖面上各位可以看到的是發(fā)音者 ( Source ) ?b?櫮Rm?與收音麥克風(fēng) ( Pick-up ) 的距離，我們?cè)O(shè)為 綹褊(僶:d; Ds。發(fā)音者 ( Source ) 與揚(yáng)聲器 ( Speaker ) z咈撫茉s?的距離，我們?cè)O(shè)為 D1。 啞*輛 揚(yáng)聲器 ( Speaker ) 與觀眾 ( Listener ) 的距離， 鰸婱-矪L 我們?cè)O(shè)為 D2。 蠓N?|u? 觀眾 ( Listener ) 與發(fā)音者 ( Source ) 的距離， X)j?鍔 我們?cè)O(shè)為 D3。然後假設(shè) Ds = 30 cm， 嘌噴蘾2蟼?D1 = 3 m，D2 = 14 m，D3 = 16 m， H內(nèi)髁u 設(shè)收音麥克風(fēng)上得到一個(gè)持續(xù)的 70 dB 聲音 SCkXaK 訊號(hào)，就是發(fā)音者到麥克風(fēng)收取到的音壓。 鈁N -E5f?此時(shí)聲音系統(tǒng)是關(guān)閉的，僅以置於觀眾位置 謔誅膌阛? 的音壓測(cè)試麥克風(fēng)來(lái)拾取發(fā)音者的聲音， 門幫VA5 剛才我們說(shuō)觀眾與發(fā)音者的距離 D3是 16 m， ?慀 xmi 那我們也知道距離每增加一倍就耗損 6 dB 的 萃N鐘?i?增益，用看的就知道 70 dB 的音壓從發(fā)音者 G鸴g魦 到觀眾的位置就剩下 40 dB，( 在未扣除 DS ) 1?偽蹧 我們來(lái)驗(yàn)證它從發(fā)音者到觀眾位置的數(shù)據(jù) 吶譎摛 是否正確， 醇?jí)?)?0見(jiàn)畞TZtj _圖 1 - 1 Gain before Feedback 萓濣耤w躋?70 dB ( 20 log D3 DS ) 代入數(shù)據(jù)， U鵲?eM嫆 gRem軀j?70 dB ( 20 log 16 m 0 . 3 m ) 因?yàn)?30 cm = 0 . 3 m， 銨yxS-p 這樣的情況是如何發(fā)生的？它是因?yàn)槔人l(fā)出來(lái)聲音訊號(hào)內(nèi)容跟麥克風(fēng)拾取的訊號(hào)源是同一個(gè)， ?BP?鸆G5 也同一時(shí)間。如此麥克風(fēng)本身除了拾取音源外，也同時(shí)拾取喇叭所放送出來(lái)的聲音訊號(hào)， 妦親堶?然後一次又一次的收音 / 放送，第一次一倍，第二次兩倍三倍.如此即會(huì)出現(xiàn)各元件上某一頻率出現(xiàn) 篸嵍d=諧0 突倍增益來(lái)產(chǎn)生其迴路的要素，當(dāng)達(dá)到一個(gè)程度時(shí)，就出現(xiàn)所謂的 Feedback 。 垠嚿?問(wèn)題是在 Feedback 產(chǎn)生之前，系統(tǒng)能提供多少的增益呢？我們可以利用反平方在 D1 與 D2 之間求出 M磮籢鋒M?這個(gè)答案。 玫拺U h?! 伲濕鰯?蛧?帳犭?70 dB ( 20 log D2 D1 ) 代入數(shù)據(jù)， 蜐ELB攬) 栰 a劂?LgUGE#許 70 dB ( 20 log 14 m 3 m ) Rx !O酈x ?m鷖?練?萔C軿驪 70 dB ( 20 log 4 . 67 ) 畈砷鰾矞?yzgNq?a?籬sFD 70 dB ( 20 0 . 67 ) 饏灋hF齟?噸 Yo?N 朷?膦$4 70 dB 13 . 4 = 56 . 6 = 57 dB， fhj裝縒9?0呠p儧2?vSV籲銁穕?57 dB 36 dB = 21 dB， _O杅? _ 埈.3瓘?9紓噿?這個(gè)答案就告訴我們上述的系統(tǒng)在這個(gè)音場(chǎng)的聲援，從揚(yáng)聲器位置到聆聽(tīng)者，聲音系統(tǒng)開(kāi)啟與關(guān)閉 饢斃_暢酆 之間有效增益是 21 dB。超過(guò)此值即會(huì)得到任一頻率的 Loop 而產(chǎn)生 Feedback， ?lt;h挨獏1 我一直寫著 ” 任一頻率 ” 之由是因?yàn)楫a(chǎn)生迴授之際，是那一個(gè)頻率我們都僅是假設(shè)， 擄剳黥?者 當(dāng)我們?cè)谙到y(tǒng)上加入一個(gè)圖形等化器來(lái)修正降低任一頻率的迴授值後，這聲援的系統(tǒng)增益值將會(huì)再 鬾n;?蠏 提升不少。不過(guò)在此時(shí)先不考慮，我們?cè)傺}習(xí)一下，上述的例題裡在未使用聲援系統(tǒng)時(shí)， 鸁X?n錢 從聆聽(tīng)者位置得到 36 dB 的 SPL，在使用聲援系統(tǒng)，因喇叭與麥克風(fēng)位置的原因使得有效增益是 湪 朕? 21 dB，有了彼此間的數(shù)據(jù)後，我們可以寫出系統(tǒng)的最大增益是 ( Max Gain ) YCNzT胷祝 4浗: Ap?PAG = ndB 20 log ( D2 D1 ) - 20 log ( D3 DS ) 屶?嬰?掔W?厭? PAG = 20 ( 0. 67 + 1. 72 ) ?MF驣簁Q 録耖蔙灥? ?葴3? PAG = 20 ( 1. 05 ) ?奧饳h饜 _hiI芄H勂?n?竲W PAG = 21 dB 怚sb餽洍(E _ 蕵MA它&.?*裹応(x 利害吧！這個(gè)結(jié)果等於前一式子 Max Gain 式子的答案，而且不用預(yù)先知道發(fā)音者的音壓值。 u拴F%轠f 多多利用它， ?$潕=歨- 潛在增益 ( PAG ) 也等於當(dāng)下系統(tǒng)最大增益 ( Max Gain )，現(xiàn)在清楚一下，這 21 dB 是 Feedback 的 尯 b*還隴?臨界點(diǎn)，將這個(gè)電平位置拿來(lái)運(yùn)用是不安全的，很容易因?yàn)橐粼吹碾娖狡鸱斐?Feedback 的 P骿?;品 現(xiàn)象，所以我們必須在這增益數(shù)據(jù)內(nèi)酌量加入一個(gè)安全的餘欲差數(shù) 6 dB， 9蚎楧殲 ?也因此上述的 21 dB 6 dB = 15 dB 這個(gè)增益值是絕對(duì)安全的，這個(gè) 6 dB 是怎麼定義的？ ?L?贖 # 人因?yàn)閷?duì)聲音的大小變化特性是 + - 3 dB 的增減，而這3 dB 的增減已是讓讓後級(jí)放大器功率 n y|cj + - 10 倍的變化了，又由於音樂(lè)性質(zhì)的電平瞬息萬(wàn)變，為了讓這樣的電平變動(dòng)有一充分的空間發(fā)揮， 抽鴰窶,7? 所以我們?cè)偌由?3 dB 來(lái)得到動(dòng)態(tài)餘欲的空間，如此才會(huì)有這餘欲差數(shù) 6 dB，數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。 f.媋_dt杹l 也許你可以不理會(huì)這個(gè)值，你自信技術(shù)高超，利用等化器修正衰減迴授的頻率，到了最後才發(fā)現(xiàn) G媿蘛給 等化器上的調(diào)整鈕已全被你動(dòng)過(guò)了，甚至反相了都還不知所以然，這樣的人太多了， 館鰀Z灖2_p 簊囫hw) ?,M?M?各位有無(wú)發(fā)現(xiàn)上述的計(jì)算是以一支麥克風(fēng)的狀況來(lái)說(shuō)明的，在實(shí)際操作的現(xiàn)場(chǎng)上不止一支麥克風(fēng)吧， ,紩?;恠V 所以我們必需在原有的式子裡再加上使用的麥克風(fēng)數(shù)量，所以式子即成為 : 椯裌/_蘆?謤鏙魓泯 ? 聧榘g?PAG = 20 ( log D1 - log D2 + log D3 - log DS ) - 10 log NOM - 6 F?F +蕈eX 憜檉縊铘 NOM = ( Number of Open Microphones ) 麥克風(fēng)開(kāi)放數(shù)量。 楞1 ?/J 6?櫚鈿H3?悾倁?J 當(dāng)你使用 2 支麥克風(fēng)時(shí)，PAG = 11. 9 dB = 12 dB，使用 3 支麥克風(fēng)時(shí)，PAG = 10 dB， 蕿瘔*$蕳?f匍収泘 梞?趢?使用 4 支麥克風(fēng)時(shí)，PAG = 9 dB， +?|岺?汄 5罙&咴愸?-sx救笈?a 各位不難看出系統(tǒng)上的麥克風(fēng)數(shù)量增加後，PAG 的值相對(duì)減少，也應(yīng)驗(yàn)電器物理的特性， 團(tuán)輾?鏡 從原有一支 15 dB 兩支 12 dB 三支 10 dB 四支 9 dB，1支與兩支之間相差 3 dB， ttK m? 2 支與 4 支之間相差 3 dB，也應(yīng)對(duì)了麥克風(fēng)數(shù)量每增加一倍 PAG 就耗損 3 dB 的數(shù)據(jù)， v騑從? 千萬(wàn)別把這種數(shù)學(xué)當(dāng)成是理論的東西，它可以幫你在現(xiàn)場(chǎng)瞭解到 feedback 的狀況，當(dāng)一頒獎(jiǎng)節(jié)目上 ?!偄_e?固定開(kāi)放麥克風(fēng)的數(shù)量能有多少的增益輸出，如何補(bǔ)償音壓的投射點(diǎn)種種，還有一項(xiàng)必需跟各位說(shuō)明 霅棽 是上述的硬體條件，我們假設(shè)那麥克風(fēng)的特性是全指向的，喇叭揚(yáng)聲器也是全音域的，所以測(cè)試下來(lái) t7s?J 的條件會(huì)比較嚴(yán)苛些，實(shí)際在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的揚(yáng)聲器包括舞臺(tái)上監(jiān)聽(tīng)喇叭 ( Stage wedge ) 幾乎是兩音路 b筇jnq臍 以上的結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)下的麥克風(fēng)指向特性大部份是單指向的元件，這對(duì) PAG 的提升都能超出所計(jì)算 津?&? 出來(lái)的結(jié)果。 +緘?厗 _ 吀畸涥jI JV瞅嘁?Shure SM-58，這種單指向的收音方式通稱 誠(chéng)?觤蟏5?心型 ( Cardioid ) 麥克風(fēng)，如此一來(lái)系統(tǒng)上的 J:惱d?q PAG 值將會(huì)多出不少的增益出來(lái)。如圖 1 - 2 是 憮諬3珸?一個(gè)時(shí)常在規(guī)格表裡看到的圖形，卻沒(méi)有多少 跏c?t ?w 的人可以說(shuō)出一個(gè)適切的解說(shuō)， fi闖ms?圖 1 - 3 所示，一支監(jiān)聽(tīng)喇叭與一支麥克風(fēng)在舞臺(tái) s?&?碥 上所建立起來(lái)的最有效聆聽(tīng)區(qū) ( Sweet Spot ) 袹驊N? 大概是這樣的範(fàn)圍，另外幾乎會(huì)用到的麥克風(fēng) ?p_熕?就是主麥克風(fēng) ( Lead Vocal Microphone )， w枙9潚1檳 同樣的也幾乎都是採(cǎi)用心型 ( Cardioid ) 單指向 J?V躤ZGZ 麥克風(fēng)，在監(jiān)聽(tīng)喇叭與麥克風(fēng)之間的擺設(shè)技巧 恉!紏瘁?是有典故的，依這心型球面的收音圖示解說(shuō)， 悖$盔耗n 在麥克風(fēng)音頭後方最凹深的位置我們稱為 齞孔?蕵F?無(wú)放射區(qū) ( Dead Spot )。 J#gP幛a 因?yàn)閱沃赶蚴找舻奈锢硖匦?，在這支麥克風(fēng) 雔嘵? 音頭後方產(chǎn)生這麼一個(gè)收音空乏區(qū)， G?餛?2 因此在擺設(shè)監(jiān)聽(tīng)喇叭的基本原則上就是將角度 ?.m嶧悼 朝這個(gè)臨界點(diǎn)對(duì)正，將會(huì)使產(chǎn)生 Feedback 勨?湸 的 Loop因素降低， 咐2?IB 洼盰oc苰7 容N 壇鰧?_圖 1 - 2 典型的單指向麥克風(fēng)收音特性平面圖 潄L%糊y? 如此系統(tǒng)的 PAG就能多出很多來(lái)。 猠Q莢痺?左圖是一個(gè)立體視覺(jué)的 Sweet Spot，這是我 A鋏u_妳?自己畫的，透過(guò)上述的式子，只要將聆聽(tīng)者 ?6X:湵zv 的數(shù)據(jù)變成發(fā)音者，( 因?yàn)檫@是監(jiān)聽(tīng)模式 )， 7!矻Sp& 穲 因此 D1 = D2，這求出來(lái)的 PAG 值將會(huì)更高 f殐E偖藖q. 那是一定的，唯實(shí)際在 2 way 的喇叭上， 黢篝抽 當(dāng)演唱者左右移動(dòng)時(shí)，這個(gè) Sweet Spot 塮?註趡?區(qū)域?qū)?huì)依左圖所示的範(fàn)圍而減少， X菗垐?這樣的數(shù)據(jù)是一般 2 way 的監(jiān)聽(tīng)喇叭幾乎都 測(cè)x?lt;f遙閥 可以做到的效能，在我們一般同業(yè)的朋友， :駍a|2Ng?是不會(huì)這樣運(yùn)用的，因?yàn)檫€必須浪費(fèi)掉一邊 )掭濰是?的擴(kuò)大器，所以大都採(cǎi)用 Full Range 的系統(tǒng)， a嬄c?相對(duì)的這個(gè)最佳聆聽(tīng)區(qū) ( Sweet Spot ) 也將 ?f?穏i 會(huì)縮小其範(fàn)圍，這原因無(wú)它，不過(guò)是一系統(tǒng) ? DJ 效率問(wèn)題罷了， ?|符焟 所以各位在架設(shè)舞臺(tái)監(jiān)廳喇叭 ( Stage Wedge ) ?岞黃*? 時(shí)，你可以事前的比照自己使用的麥克風(fēng) 聁X瞆$啇 特性然後來(lái)做適當(dāng)?shù)睦任恢脭[設(shè)。 sEv 幦沶 圖 1 - 4 是心型單指向麥克風(fēng)收音特性立體解 ?徂3S 讀，在此要謝謝我的同學(xué) 莫庸幫忙畫出這3D意示圖， 醛Q匴?a &?lt;輓?J/Z 再次說(shuō)明在其凹陷的地方就是所謂的 渜 g5 柨 無(wú)放射區(qū) ( Dead Spot )。 賸JM?;湁 然後你再看看圖 1 - 5 會(huì)發(fā)現(xiàn)到 Dead Spot 膜蝧濯)Pb 離喇叭更平行，這樣的角度大約 75 度， ?8?箅k鑑 也就是老外常常把麥克風(fēng)調(diào)整到無(wú)放射區(qū) 瀠b?是常常用到的，由於它是超單指向的，在其音頭後方會(huì)產(chǎn)生一條收音的尾巴，尤其是 6. 3 Khz glD嬸鑿恆O 的頻率最長(zhǎng)，因此 Vocal 麥克風(fēng)使用 Beta 87A 時(shí)，就必須斜放約 125 度這個(gè)位置將會(huì)是最好的 渾?fn Dead Spot，可得到較多的 PAG 電平。另外依其曲線特性，在正確的擺設(shè) Wedge 位置下，你試著加 笈E+钄?lt; 大麥克風(fēng)的收音電平時(shí)，它並不會(huì)是 Ring 的 feedback ，而是 hollow 低頻迴授產(chǎn)生先，不過(guò)各位 Ly鲿n#滾 要清楚的並不是每一種麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)特性在某一個(gè)角度都一樣的反應(yīng)，然啦！你要擺在正後方也 繰摧U邇? 行，你要造成自己調(diào)整上的困擾是沒(méi)有人會(huì)阻止你的。 Ox衡萕I 剛才圖所示一支監(jiān)聽(tīng)喇叭與一支麥克風(fēng)在舞臺(tái)上所建立起來(lái)的 A柗邘鎳* 最有效聆聽(tīng)區(qū) ( Sweet Spot ) 大概是這樣的範(fàn)圍，當(dāng)?shù)诙M的架構(gòu)建立於旁時(shí)，各樂(lè)手會(huì)依其所須的 萉/ 騩諦% 監(jiān)聽(tīng)電平而相互傳送聲音訊號(hào)，此時(shí)的原則就是有多少支麥克風(fēng)在你的監(jiān)聽(tīng)喇叭上出聲音？ a鐒佯jP?也就是 ( Number of open microphones in a sound system )， 鉞?Mb?. _ ?幀 躭糡jh?_圖 1 - 6 超指向麥克風(fēng)收音圖示 講白一點(diǎn)，兩組 Aux 輸出在舞臺(tái)上若彼此的 Sweet Spot ?L蚲實(shí)鷺 有相互交錯(cuò)到時(shí)，以 Aux 1 為 Lead Vocal，那送至 Aux 2 獱I(yíng)儲(chǔ)b Lead Vocal 的聲音訊號(hào)就不能大於 Aux 1 的電平， 蛫苐?$rr竁 這很好玩的，因?yàn)辂溈孙L(fēng)收音時(shí)並不是如圖所示的僅有那麼 ?Q?詭Ul 些的收音範(fàn)圍，它依環(huán)境即其靈敏度還有賦與的電平放大值 d溎e? 也接收到其他的訊號(hào)，只不過(guò)是依距離的關(guān)係， -墓 ?其收到的訊號(hào)頻率響應(yīng)沒(méi)有近距離好而已，如果在 Aux 2 j埃%?_A?的 Lead Vocal 電平大到一個(gè)程度，在 Aux 1 的 Lead Vocal q=z傟?a?電平會(huì)因?yàn)辂溈孙L(fēng)也收到 Aux 2 的同聲音訊號(hào)， 刐U椴A#髒 又因位置不同就有距離，有了距離就有了時(shí)間差，也就有了 H伐k?v1 相位問(wèn)題，在相位時(shí)間