監控拾音器選擇及工程可實現性分析
閱讀：4239發布時間：2013-12-5
監控拾音器主要用于監控場合話音拾取，追求的是遠距離大范圍拾音的方便性和工程實用性。我們使用監控拾音器不是因為它效果多么好多么保真，而是因為除此之外別無它法。遠距離大范圍拾音的方便性是以犧牲話音質量為代價的，好的監控拾音器要在降低噪音、提高清晰度、減少室內建筑物回聲干擾的同時盡量減少對話音損傷，并同時具有工程實用性。
一、話音音頻降噪－監控拾音器的重中之重
監控拾音器的噪聲源自電路噪聲和環境背景噪聲。使用普通駐極體電容咪頭和設計合理的低噪聲放大電路，可以很容易將電路噪聲控制在30dBSPL（等效噪聲級）以下，遠低于環境背景噪聲。環境背景噪聲是監控拾音器面臨的主要問題，復雜且難于解決。
影響話音質量好壞及能否被聽到的關鍵因素是話音對環境噪聲的信噪比。正常談話時，相距1米處的統計平均話音強度為66dBSPL，話音強度隨距離增加而降低，話音對環境噪聲的信噪比也同步降低。當距離達到一定程度時，話音就會因信噪比過低而“淹沒”在環境背景噪聲中無法聽清。室內環境背景噪聲級通常在35～55dBSPL，城市及道路兩側室外環境背景噪聲級則更高。在35～55dBSPL的室內背景噪聲環境下，人耳可以在大約3米～0.3米內滿意地聽到正常談話的聲音，在大約17米～2米內聽清辨析正常談話的聲音。
室內正常談話時話音質量的“滿意距離”與“辨析距離”隨環境變化，室外差異更大。拾音器通過對聲音放大，提高聲音的響度，可以使弱聲音信號聽起來更容易。但簡單的高保真放大，無法提高話音對環境噪聲的信噪比，“滿意距離”及“辨析距離”也無法增加。采用模似或DSP數字降噪技術，對拾取的原始話音信號進行處理，提高輸出信號的信噪比，增加拾音的“滿意距離”及“辨析距離”，是監控拾音器設計的核心。信噪比每提高6dB，滿意度相同的拾音距離便增加1倍。如果能將信噪比提高10dB,55dB以下室內背景噪聲環境的zui小“辨析距離”便可達到5～6米。
二、高保真、低噪聲、高清晰度、靈敏度之間的相互關系
“高保真、低噪聲、高清晰度、高靈敏度”是監控拾音器產品宣傳中zui為流行的詞匯。
監控拾音器本質上是以犧牲話音質量換取使用方便性的產品，根本無法做到“高保真”。“高保真”在很在程度上意味著噪聲大、清晰度低。頻響20Hz～200000Hz拾音器，從保真角度看是好的，但拾音效果卻很差。
低噪音與清晰度有一定的關聯性，一些降低噪音的方法會提高清晰度，但另一些降噪方法則有可能降低清晰度。降噪通常是以犧牲“保真性”為代價的，話音降噪處理必須兼顧低噪聲和話音真實性，不能對話音造成過大損傷。清晰度的提高，就意味著保真性的下降。過度追求清晰的拾音器會成話音嚴重損傷，甚至造成特定人群話音的丟失。
拾音器靈敏度高就能聽得遠是一種表面現象，但由此認定靈敏度決定拾音距離卻是一個錯誤。拾音距離zui終是由信噪比決定的。拾音器靈敏度反映的是聲音信號強度與拾音器輸出信號電平的關系，相同聲音強度下靈敏度高的拾音器輸出信號電平高，*而已。從音頻監控系統的整體角度看，拾音器靈敏度既不能過高也不能過低，而是要與使用環境及整個系統的設備狀態匹配。
三、方便實用性及工程可實現性
監控拾音器是追求方便實用性及實用工程可實現性的產物，應該具有以下特殊征：
1.低成本
低成本的重要性無需多言。監控拾音器由前端麥克風咪頭和后端低噪聲放大電路組成,放大電路對環境背景噪聲的降噪處理是決定拾音器品質好壞的關鍵。麥克風咪頭的作用是將聲音信號轉換成電信號，只要信噪比高于60dB,便足以滿足實用環境的需要。在監控拾音器實際使用環境中，環境背景噪聲是主要問題，麥克風咪頭對降低環境噪聲沒有任何作用，只有在專業降噪隔音的30dBSPL以下低噪聲環境（錄音棚、播音室、劇院等）麥克風咪頭的性能優勢才會體現出來。拾音器麥克風咪頭的選擇應避免盲目追求以有效控制成本。
2.遠距離傳輸
信號放大是主要的遠距離傳輸手段，拾音器中均已采用。監控拾音器信號接口通常采用非平衡Line電平接口，這種電壓型音頻信號接口對阻抗匹配要求很低，通常只要求拾音器輸出阻抗小于等于200Ω，后端設備輸入阻抗大于等于1KΩ便可。600Ω輸出阻抗并不是好的Line電平接口設計，很多不太專業的“專業廠家”將拾音器輸出阻抗標成600Ω或更高，其產品輸出阻抗實際遠低于600Ω）。有的更是風馬牛不相及的亂標一通。
在工程實踐中，影響傳輸距離的主要因素是傳輸線的分布電容及抗干擾性能。分布電容決定了信號的zui大傳輸距離，應盡量選擇分布電容小的傳輸線，但實際操作很困難。用戶應重點關注傳輸線的抗干擾性能，并根據布線路由的干擾情況選擇相應線材。在傳輸距離不足200米，沒有外部干擾的情況下，雙絞線、4芯線、網線、同軸線、RVV線、RVVP線等線材差別很小。只要線材抗干擾屏蔽性能足夠好，拾音器輸出阻抗和后端設備輸入阻抗在合理范圍內，拾音器話音信號3公里傳輸距離輕而易舉。所以拾音器技術指標中的傳輸距離，用戶*無需理會。
3.寬電壓范圍無需供電電源。一般變壓器式的穩壓電源皆可。
拾音器供電經常采用開關電源集中供電，這是不合理的，是采用變壓器式的穩壓電源供電。傳輸線長度線徑不同，供電電源傳輸壓降也不同。好的拾音器設計一定是寬電壓范圍的。考慮到節能環保的需要，盡量要使用12VDC或以下供電電源。
好的拾音器設計不需要的供電電源的，市場上價格在10.00元左右的12VDC/500mA變壓器型穩壓電源就足已滿足拾音器的供電需求。“拾音器電源”一般是內置了變壓器型穩壓電源，并根據拾音器工作電流通常小于50mA的特點選用功率更小的變壓器，以達到降低成本的目的。開關型穩壓要在專業指導下，經測試無問題才能使用。當然目前市場上也有好的拾音器可適應變壓器式的穩壓電源，開關電源，甚至交流24V的都可以，如Reasld/Redsky的CT218系列拾音器.
4.適用不同的后端設備
拾音器后端連接的設備有硬盤錄像機、采集卡、編碼器、網絡視頻服務器、網絡攝像機、電腦聲卡、有源音箱、調音臺、光端機、音頻矩陣等，這些設備要求的輸入信號電平范圍差別很大，這就要求拾音器靈敏度是可調的。
拾音器中使用的麥克風咪頭靈敏度存在差異。依據現行標準，標稱靈敏度相同的麥克風咪頭，相同聲壓強度下輸出信號的幅度zui大允許相差一倍。這種差異性必須通過調整加以彌補。
5.外觀符合實用需求
監控拾音器外觀設計“美觀實用便于安裝”是重點，通常采用半圓型、扁圓型或長方型設計，這種外觀聲學結構可以滿足話音拾取的需要，但無論如何都做不到高保真。
定向拾音器是一種較為特殊的拾音器，聲波作用于定向麥克風咪頭膜片前后兩面的抵消作用產生方向性，麥克風咪頭前后透聲是定向拾音器的基本結構要求。
四、監控拾音器的局限性
監控拾音器噪聲及回聲處理的技術瓶頸，決定了監控拾音器不是的，對此應有充分的認識。人聲噪雜的公用場所、空曠大廳其效果通常很難令人滿意，室外天氣及晝夜環境噪聲變化對拾音距離有非常大影響。這些問題絕非簡單的“”“數字”“DSP降噪回聲消除”“ASIC設計”“專業語音芯片”等說詞所能解決的。與其幻想“DSP降噪數字回聲消除專業語音芯片拾音器”創造奇跡，不如用合理的工程設計布局加以改善，必要時放棄才是明智之舉。
對音質要求高的場所，是不能使用監控拾音器的。不僅是拾音器，現有的監控系統設備也無法滿足高保真的要求。專業演出轉播錄音，語言及音樂類的遠程教學考試系統也不能使用拾音器、監控設備及普通電腦錄音卡。一般性遠程教學系統，如果對音質要求不高，可以使用。拾音器廠家顧燚撰文，轉載時請標明出處及作者名稱，否則作者將追究法律責任。
