CN204031422U - 一种全向拾音装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种全向拾音装置。所述全向拾音装置用于针对耳机收听方式进行拾音，所述全向拾音装置包括一支撑体和与所述支撑体相连接两个话筒，所述两个话筒对称的设置在所述支撑体的两侧，所述支撑体内充满可流动介质，所述可流动介质为液体或固体。该全向拾音装置通过上述支撑体和话筒的设置可以拾取完整的声场信息，并可以实现立体声定位信息中时间差，音量差和音色差的放大，从而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

Description

一种全向拾音装置

技术领域

本申请涉及声音拾取技术领域，尤其涉及一种全向拾音装置。

背景技术

目前，人们收听音乐的方式已经逐渐从大尺寸的扬声器时代经过书架式扬声器时代过渡到了耳机时代。采用耳机和扬声器收听音乐的效果是不同的，然而，目前绝大多数拾音装置的结构并未针对耳机收听方式来设置进行拾音。

例如，比较简单的拾音装置仅为一个话筒，立体声效果完全依靠调音台后期制作设备加工完成，实现声像定位的方法也仅仅是调整声音在左右扬声器间的音量差实现的，再有，现在的ORTF(法国广播电视局设计的麦克风系统)，人工头等拾音装置，虽然能够进行现场立体声拾音，但是这些拾音装置由于其自身结构导致人们用耳机收听拾取的声音时均无法还原再现全部的声场信息，进而人们也就无法听到高音质全方向感的音乐。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种全向拾音装置，能够针对耳机收听的方式进行拾音，从而可以在用耳机收听时还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。技术方案如下：

一种全向拾音装置，所述全向拾音装置用于针对耳机收听方式进行拾音，所述全向拾音装置包括一支撑体和与所述支撑体相连接两个话筒，所述两个话筒对称的设置在所述支撑体的两侧，所述支撑体内充满可流动介质，所述可流动介质为液体或固体。

优选的，所述支撑体为球形。

优选的，所述支撑体为圆柱形，所述话筒位于所述支撑体的旋转面上。

优选的，所述支撑体的外壳材料为橡胶。

优选的，所述支撑体内充满的所述可流动介质为下列之一：

水、盐、沙子。

优选的，所述两个话筒之间的间距为25～30cm。

优选的，所述支撑体的质量为4～10kg。

优选的，所述话筒是指向性为心形的话筒。

优选的，所述两个话筒相互平行地设置在所述支撑体的两侧。

本实用新型实施例至少具有以下有益效果：

该全向拾音装置通过上述支撑体和话筒的设置可以拾取完整的声场信息，并可以实现立体声定位信息中时间差，音量差和音色差的放大，从而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本申请的主旨。

图1a为本实用新型实施例一种全向拾音装置的正视示意图；

图1b为图1a所示的全向拾音装置的俯视示意图；

图1c为图1a所示的全向拾音装置的侧视示意图；

图2a为本实用新型实施例另一种全向拾音装置的立体结构示意图；

图2b为图2a所示的全向拾音装置的正视示意图；

图2c为图2a所示的全向拾音装置的俯视示意图；

图3为现有技术中ORTF的俯视结构示意图；

图4为时间差实验中拾音装置与声源之间的位置关系示意图；

图5为音量差实验中测试距离为1m测试频率为3000HZ的测试曲线；

图6为音量差实验中测试距离为2m测试频率为3000HZ的测试曲线；

图7为音色差实验中测试距离为2m测试频率为200HZ的测试曲线；

图8为音色差实验中测试距离为2m测试频率为1000HZ的测试曲线；

图9为音色差实验中测试距离为2m测试频率为10000HZ的测试曲线。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

首先，人依靠两只耳朵通过音量差、音色差、时间差三个主要的要素实现对声源的定位。对于音量差，两耳之间的距离虽然很近，但由于人体头部对声音的阻隔作用，声音到达两耳的声级就可能不同。如果声源偏左，则左耳感觉声级大一些，而右耳声级小一些。对于音色差，由于波的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关，同一个声音中的不同频率绕过头部的能力各不相同，频率越高的声音衰减越明显，于是当声波从人头部偏左侧或偏右侧传播时，左耳听到的音色同右耳听到音色就有差异，只有从头部正前方(或正后方)来的声音，两耳听到声音才没有音色差。对于时间差，由于左右两耳之间有一定的距离，因此，除了来自前方(或正后方)的声音之外，由其他方向传来的声音到达两耳的时间就有先后，从而造成时间差。现有技术中的大部分拾音装置无论是后期调制为立体声还是现场立体声录音都只关注了音量差，而没有考虑到音色差和时间差，因此不能很好的模拟人在真实环境中耳朵所感受的结果，在用耳机收听时也就无法还原更完整的声场信息。

基于此，本实用新型实施例专门针对耳机收听方式设计了全向拾音装置。该装置包括一个支撑体和与该支撑体相连接的两个话筒，话筒与支撑体之间的连接方式有多种，例如通过粘胶粘合，或通过绳索固定，或通过支架固定等。

其中，两个话筒对称地设置在该支撑体的两侧，具体的可以是两个话筒关于该支撑体的对称轴对称或关于该支撑体的中心点对称。两个话筒可以相互平行或近似平行设置，也即两话筒的开角为0°或接近0°，例如夹角在0°～5°范围内；两话筒也可以呈180°夹角设置等。两个话筒可以是同类型的话筒，也可以是不同类型的话筒，例如，两话筒均为普通话筒，具体可以是指向性为心形的话筒。

该支撑体可以有多种形状，例如球形，圆柱形，椭球型等规则几何外形或类似于人头形状的非规则几何外形。该支撑体的材质可以是橡胶或其他弹性材料，还可以是纸质材料等，该支撑体的材质不易在拾音时产生共振。支撑体的尺寸和重量与人体头部的尺寸和重量类似，例如，尺寸可以是25～30cm，重量可以是4～10kg等。

该支撑体内充满可流动介质，该介质需满足两个条件，一方面是要充满该支撑体，二是可流动的，不能是实体或实心的。该可流动介质可以是多种现有公知的可以流动的液体或固体，例如水、盐、细砂粒或其他小颗粒状固体。该可流动介质不仅可以避免支撑体在拾音时产生共振，而且可以在两个话筒之间对声音起到屏蔽和遮挡作用，从而可以实现立体声定位信息中音量差和音色差的放大，进而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方案进行描述。

参见图1a～1c，为本实用新型实施例一种全向拾音装置的结构示意图。

该全向拾音装置包括支撑体11、话筒12和话筒13。

如图1a，1b所示，话筒12和话筒13对称的设置在支撑体11的两侧，话筒12和话筒13通过粘合剂粘合在支撑体11上，话筒12和话筒13相互平行，两话筒的收音的一端朝向同一方向。话筒12和话筒13均为指向性为心形的话筒。如图1c所示，话筒12和话筒13的外围没有任何遮挡，这样可以拾取完整的声场信息。

该支撑体11的形状为球形，话筒12和话筒13位于该球形支撑体11的直径的两端。该支撑体11的外壳的材质为橡胶，类似于篮球，该支撑体11内充满水，该设置不仅可以避免支撑体在拾音时产生共振，而且水可以在两个话筒之间对声音起到很好的屏蔽和遮挡作用，从而可以实现立体声定位信息中音量差和音色差的放大。

该支撑体11的直径大约为25～30cm，也即话筒12与话筒13之间的间距为25～30cm，优选为25cm。该尺寸设置可以更好的实现立体声的定位信息中时间差的放大。

该全向拾音装置通过上述支撑体和话筒的设置可以拾取完整的声场信息，并可以实现立体声定位信息中时间差，音量差和音色差的放大，从而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

参见图2a～2c，为本实用新型实施例另一种全向拾音装置的结构示意图。

该全向拾音装置包括支撑体21、话筒22和话筒23。

本实施例中，如图2a～2b所示，该支撑体21的形状为圆柱形，话筒22和话筒23位于该圆柱形支撑体21的旋转面上，且位于该支撑体21横截面的直径的两端，如图2c所示。该支撑体21的外壳的材质为橡胶，该支撑体21内可以装满盐或细沙，该设置不仅可以避免支撑体在拾音时产生共振，而且也可以在两个话筒之间对声音起到很好的屏蔽和遮挡作用，从而可以实现立体声定位信息中音量差和音色差的放大。

该支撑体21的直径大约为25～30cm，也即话筒22与话筒23之间的间距为25～30cm，优选为27cm。该尺寸设置可以更好的实现立体声的定位信息中时间差的放大。

如图2a，2b所示，话筒22和话筒23对称的设置在支撑体21的两侧，话筒22和话筒23通过粘合剂粘合在支撑体21上，话筒22和话筒23相互平行，两话筒的收音的一端朝向同一方向。话筒22和话筒23均为指向性为心形的话筒。如图2c所示，话筒22和话筒23的外围没有任何遮挡，这样可以拾取完整的声场信息。

该全向拾音装置通过上述支撑体和话筒的设置可以拾取完整的声场信息，并可以实现立体声定位信息中时间差，音量差和音色差的放大，从而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

上述支撑体可以放置或固定在一刚性支撑杆或支撑架上，例如话筒杆，用于支撑该支撑体及话筒，该刚性支撑杆或支撑架可以实现高度可调和角度可调等位置调节。两话筒的末端可以以无线或有线的方式与控制设备连接，以便对话筒采集到的声音进行后续处理，该控制设备包含常用的声音处理设备，此处不再一一列举。

下面分别在时间差，音量差和音色差上对本实用新型实施例的全向拾音装置与ORTF进行对比测试。

首先，ORTF是由法国广播电视局(ORTF)设计的麦克风系统，其结构如图3所示，中间的支撑架31为刚性实体杆，用于支撑位于支撑架31两端的话筒32，两话筒32之间的夹角为40°-45°。

1)时间差实验：

方法：将节拍器的声音作为测试内容录制，其中左声道为无延时声，右声道延时0ms-40ms，1ms为一档，单话筒录音，左右声道的记录电平完全一致。

用扬声器监听：

录音棚监听扬声器要求：位置对称、音量相等、特性一致。

当延时出现时，声音逐步向左扬声器偏移，当延时12ms时右边扬声器的存在完全被掩蔽；当延时20ms时察觉到2个节拍器的声音，随着延时量的增加逐步趋于明显。

用耳机监听：

耳机要求：专业监听级耳机。

当延时出现时，声音逐步向左耳机偏移，当延时5ms时右边耳机的存在完全被掩蔽；当延时10ms时察觉到2个节拍器的声音，随着延时量的增加逐步趋于明显。

ORTF呈直线排列，两只话筒的中心距离为17cm，全向拾音装置(球形)两只话筒的中心距离为25cm，全向拾音装置(圆柱形)两只话筒的中心距离为27cm。如图4所示，如果各拾音装置距离声源41的位置均为呈60°夹角，距离1m，并以ORTF两只话筒的时间差作为基数1，则全向拾音装置(球形)为：1.47；全向拾音装置(圆柱形)为：1.58。

以球形全向拾音装置计算为例：声音在空气中传播速度：340m/s。以全向拾音装置(球形)中心向左1m，向正前方移动0.6m，此点以正前方为原点的60°。由于全向拾音装置(球形)的直径为25cm，此点与左耳的距离为1.05m；此点与右耳的距离为1.3m；转换为左右耳的时间差即为0.73ms。而ORTF以同样的方法计算左右耳的时间差小于为0.5ms，可见，全向拾音装置在人耳接受的范围内将左右耳的时间差有效地放大了。

由此可以得出结论：时间差在声像定位中的作用在扬声器监听和耳机监听之间是有区别的，时间差对耳机监听更明显。由于全向拾音装置的两只话筒的中心距离以及全向拾音装置支撑体的遮挡掩蔽的综合作用，时间差定位效果大大优于ORFT。

2)音量差实验：

方法：在录音棚通过扬声器发出正弦波信号，分别将需要测试的话筒在1m、2m的位置进行测试，其中，1m是扬声器以及话筒出厂时的测试标准，2m更接近于实际使用的环境；测试频率3000Hz，因为人耳对这个频率最为敏感；用调音台的电平表记录在不同角度同样距离的电平变化。

测得的音量差曲线如图5、6所示，其中，横坐标为拾音装置与声源之间的连线与水平方向的夹角，纵坐标为音量差，图5为测试距离为1m，测试频率为3000HZ的测试曲线，图6为测试距离为2m，测试频率为3000HZ的测试曲线。其中，L1为ORTF的左话筒测试曲线，R1为ORTF的右话筒测试曲线；L2为全向拾音装置(球形)的左话筒测试曲线，R2为全向拾音装置(球形)的右话筒测试曲线；L3为全向拾音装置(圆柱形)的左话筒测试曲线，R3为全向拾音装置(圆柱形)的右话筒测试曲线。

由测试曲线可以得出结论：ORTF的敏感角度为60°；全向拾音装置的敏感角度为30°。人耳的掩蔽效应证明只要左右两个扬声器的音量差存在时，声像向音量大的扬声器偏移，当音量差达到50％时，音量小的扬声器的声音将被完全的屏蔽。ORTF双话筒的音量差及全向拾音装置的双话筒的音量差在超过30°部分完全满足了声像定位的条件。而且，全向拾音装置的音量差曲线比ORTF的音量差曲线更加平缓，人用耳机收听全向拾音装置拾取的声音时会感觉更自然。

3)音色差实验：

方法：在录音棚通过扬声器发出正弦波信号，分别将需要测试的话筒在2m的位置进行测试，测试频率200Hz、1000Hz、3000Hz、10000Hz；用调音台的电平表记录在不同角度同样距离的、左右两只话筒的电平变化。

测得的曲线如图6、7、8、9所示，其中，横坐标为拾音装置与声源之间的连线与水平方向的夹角，纵坐标为音量差，图6为测试距离为2m，测试频率为3000HZ的测试曲线；图7为测试距离为2m，测试频率为200HZ的测试曲线；图8为测试距离为2m，测试频率为1000HZ的测试曲线；图9为测试距离为2m，测试频率为10000HZ的测试曲线。其中，L1为ORTF的左话筒测试曲线，R1为ORTF的右话筒测试曲线；L2为全向拾音装置(球形)的左话筒测试曲线，R2为全向拾音装置(球形)的右话筒测试曲线；L3为全向拾音装置(圆柱形)的左话筒测试曲线，R3为全向拾音装置(圆柱形)的右话筒测试曲线。

通过对比两种拾音设备在不同测试频率下的测试曲线可以得出结论：由于ORTF双话筒的开角为40°-45°，所以所有频点30°-90°位置均有提升，以此增强声像定位的效果。全向拾音装置仅在30°角有微小的提升，其它角度均接近理想的心形话筒的指向性，而这种指向性也最接近人耳的指向性。实现接近人耳的指向性完全靠全向拾音装置支撑体的遮挡和掩蔽效应。所以从耳机听觉检验，全向拾音装置的定位准确度略好于ORTF。

由以上实验结果可知，本实用新型实施例的全向拾音装置可以实现立体声定位信息中时间差，音量差和音色差的放大，从而可以使得在耳机收听中再现的声场效果更真实，定位更精确，可以还原更完整的声场信息，改善耳机收听效果。

以上实施例中，各部件的形状和结构仅为示例，并非限定。并且，以上各部件还可以用其它具有相同功能的元件来分别替换，以组合形成更多的技术方案，且这些替换后形成的技术方案均应在本实用新型技术方案保护的范围之内。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种全向拾音装置，其特征在于，所述全向拾音装置用于针对耳机收听方式进行拾音，所述全向拾音装置包括一支撑体和与所述支撑体相连接两个话筒，所述两个话筒对称的设置在所述支撑体的两侧，所述支撑体内充满可流动介质，所述可流动介质为液体或固体。

2.根据权利要求1所述的全向拾音装置，其特征在于，所述支撑体为球形。

3.根据权利要求1所述的全向拾音装置，其特征在于，所述支撑体为圆柱形，所述话筒位于所述支撑体的旋转面上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述支撑体的外壳材料为橡胶。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述支撑体内充满的所述可流动介质为下列之一：

水、盐、沙子。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述两个话筒之间的间距为25～30cm。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述支撑体的质量为4～10kg。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述话筒是指向性为心形的话筒。

9.根据权利要求1至3中任意一项所述的全向拾音装置，其特征在于，所述两个话筒相互平行地设置在所述支撑体的两侧。