主题：[原创]关于传声器与扬声器的思考

哈哈，还真多人讨论，我先回答LZ的问题，再来和高手讨论：
本人是一个业余音响爱好者，有些疑问一直困扰着我百思不得其解，恳请声学楼的老师指导一下。
1、录音环节。电信号的瞬时值记录的是声波信号的质点瞬时振动速度？还是瞬时振幅？还是瞬时声压？
    电信号最终要记录的是声压，振动速度和振幅都可以转换成声压。
    传声器按工作原理的不同分为动圈式传声器、电容传声器、压电陶瓷传声器。对于动圈式传声器和电容传声器结构上都有一个能随空气振动的振膜，理想的振膜质量应该轻到可忽略不计，可以视为空气分子，振膜置于声场中做受迫振动的运动状态与空气质点的振动完全一致。但动圈式传声器和电容传声器声电转换原理不同。对电容传声器输出电压正比于电容变化量，而电容变化量的又正比于振膜的位移，因此电容传声器输出电压信号记录的是振膜的瞬时振幅，也就是空气分子的瞬时振幅；而动圈式传声器输出电压信号正比于线圈切割磁场的速度（U=BLV），因此动圈式传声器输出电压信号记录的是振膜的瞬时振动速度，即空气质点的瞬时振动速度。而压电陶瓷传声器输出电压信号则正比于施加于传感器上的压力，因此记录的是瞬时声压。
    不同的传声器因为其性能的不同而用在不同的场合，对于一首歌的录制，鼓声也许是用动圈式传声器录制的，人声也许是电容传声器录制的。问题来了，动圈式传声器输出信号记录的是声波质点的瞬时振动速度，而电容传声器输出信记录的是声波质点的瞬时振幅。这两种记录不同信息的信号在音乐的制作中如何混在一起？
     频率和声压转换成电信号（比如：交流电压信号）后，利用“调音台”将电信号混合在一起。
      
他们之间是否要需要转换为同一形式然后再叠加？如果需要的话，最终转化为振动速度？瞬时振幅？还是瞬时声压？还是其他信号，有规定吗？还是声波信号不关心这个问题而直接叠加？
    一般都要转换成同一形式再叠加（可以是交流电压信号，也可以是数字信号）只考虑频率和电压的叠加。电压是通过话筒采集振动速度，还是振幅或是声压而得到这是不需要关心的问题。
   
   2、放声环节。对于动圈式扬声器，电声转换原理是U=BLV，对于理想的动圈式扬声器，输入一定的电压，平衡状态它输出的是振膜的运动速度。但实际的扬声器振动质量都很大，很难做到理想，对扬声器输入一定的电压，它只能输出振膜的加速度。
   要高保真的回放音乐我们是不是要把录音与放音器材来统一考虑呢？我觉得如果能够把传声器振膜的振动拷贝到扬声器鼓纸上来就能实现高保真回放。既然扬声振膜是电压到振动加速度的转换，那么传声器信号是不是应该转换为瞬时加速度呢？对动圈式信号是速度要进行一次微分，而电容信号是位移信号要进行二次微分。实际录音是不是进行这些处理呢？
   这是我的一些疑问，希望各位老师能指点指点，也希望能给大家一个启发。
  不需要进行还原处理，意义不大，因为录音丢失的性息很多，比如：记录发声物体的形状，大小，分割振动，周围声音反射，物体空间坐标等等这些都无法记录下（理论上采集点越多，越接近母体）拿来和这些丢失的性息比较只是“小巫见大巫”。
   
   

这个关系是不对的！
假设你这里定义的声压为接收点声压，运动速度为振膜的运动速度，振幅为振膜的振幅，压力为空气对于振膜的反作用力的话（我这么猜先），
声压为接受点的声压，振速为振膜的运动速度，振幅为振膜的振幅没有错，但是压力这个概念还要细细推敲，是不是和你想的一样。
那么他们之间的关系应该是，声压正比于振膜运动速度和振动频率的乘积，运动速度正比于振膜振幅和振动频率的乘积，
至于振幅和空气反作用力的关系比较复杂，当然你可以通过辐射阻抗反推回反作用力和振动速度的关系（实际上利用法向速度连续的原理，这个速度就是振膜表面空气质点的振动速度）
去掉频率这个概念，那是不是声压正比振速正比振幅？一定要有频率这个概念？那好----在频率相同的情况下：声压越大振速越大振幅也越大，振膜上受到的压力越大，你又如何证明我说的关系是不对的呢？

　　“我在朋友家里看下棋。一位客人屡次输掉，我讥笑他计算失误，总是想替他改放棋子，认为他赶不上自己。过一会儿，客人请求和我下棋，我颇为轻视他。刚刚下了几个棋子，客人已经取得主动的形势。棋局快到中盘的时候，我思考得更加艰苦，而客人却轻松有余。终局计算双方棋子，客人赢我十三子。我很惭愧，不能说出一句话。以后有人邀请我观看下棋，我整天默默地坐着看而已。

　　“现在求学的人读古人的书，常常非议古人的错误；和现在的人相处，也喜欢说别人的错误。人本来就不可能没有错误，但是试试彼此交换位置来相处，心平气和地估计一下，自己真的没有一点过错吗？自己能够认识别人的错误但是不能看到自己的错误，自己能够指出别人的小过失但是不能看到自己的大错，自己检查自己的过错尚且没有时间，哪里有时间议论别人呢！

　　“棋艺的高低，是有标准的，一着的失误，人们都看到见，即使想回护以前的错误也是隐瞒不了的。事理方面的问题，人人都赞成自己认为正确的，人人反对自己认为不正确的。现在世间没有孔子那样圣人，谁能断定真正的正确与错误？既然这样那么别人的失误未必不是有所得，自己没有失误未必不是大失误，但是人们彼此互相讥笑，没有停止的时候，简直连看棋的人都不如了。”

我举例只是为了说明动圈话筒是可以记录脉冲”

提问者知道动圈可以记录脉冲
他问的不是这个，而是当电容给出方波的时候，动圈记录到的究竟“是什么”
我在3楼已经回答过，动圈记录到的同样是方波。他六楼下方的那个图错了，错在没有理解声接收的基本原理
您犯的是同样的理论错误——同时您还没有好好听题
楼主画的图稍微啰嗦了点，让我误以为楼主想问的是“方波通过动圈扬声器重放，动圈话筒能否记录？”仔细看后方明白楼主想问的是“假设强制让话筒振膜以方波形式振动，动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？”楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同。但是我认为只是理论上会出现不相同，实际上我和楼上REQIUS网友的观点一致认为方波无法在空气中传播，而话筒振膜由于机械“柔性”限制也无法进行方波振动，所以这个问题不需要考虑，退一万步就算有影响和话筒的其它失真比较也是微不足道。


“你提出的什么声学的基本概念和我要论述的道理有关系吗？真的有关系吗？是不是真的有关系了？”

 

声学基本概念跟“您论述的道理”没有关系；一旦有了关系，现有的声学理论就不自洽了
但是，声学基本原理和“我们讨论的问题”是相关的，真的是相关的，一定是相关的，必然是相关的，肯定是相关的，的确是相关的
为什么？
因为物理原理决定了可近似的范围。超过了这个范围，往同样方向迈出的一小步都是错误的
如果您了解了这些原理，就不会做你那几个“假设”，弄出个其实是耳道的模型，来证明你似是而非的“道理”

有个道理值得反复宣扬：声波的辐射和接收不是互逆过程。
扬声器做声辐射在各个场点上得到声压，而传声器做声接收是“弱水三千取一瓢饮”，只看单独一个场点的声压
所以扬声器和传声器的设计可以有本质的不同
这个道理可以解决很多问题，包括本帖讨论的这个问题
我的导师，某留洋的声学博士，也在这里迷糊过

另一个道理也值得反复宣扬：
先读题目再回答、先翻翻书再下断语是对别人的尊重，也是对自己的尊重。
我们国家不缺乏电声理论上的专家，但是制作不出好的音响，也许和“千军易得，一将难求”有关吧。
理论知识一大堆，公式也是一堆又一堆，理论和实践脱离得厉害，当年学电子的时候，公式厉害考试好的同学不会制作修理，而会制作修理的考试又不及格。让我回想起的声学之父爱迪生，当年可没有这些复杂的理论和公式，只是根据声音是靠物体振动而产生这一个简单得不能再简单的道理就发明了留声机，成功的把声音记录在蜡上，真要依靠专家的理论和公式，我看再过一百年也发明不出留声机。

本版号称“基础理论室”，同时本楼谈论的是理论问题

你来这里踢版，本来就要冒着枪林弹雨前进的

理论的好处，是它是基于事实的推理，出了错总有个源头，且推理出的东西总有实验支持

由此带来另一个好处，就是稍过几招，半瓶子醋自己就漾出来了

要顾左右而言他了，要把“理论”“实践”对立起来了

或者要转去讨论“动手”问题了

——你说这么多，自己动手做了么？

有些事情多说无益，算我不成熟，啰嗦几句：

年轻人（包括我）好为人师，是正常的现象

一方面，争强好胜有利于促进个人学习

另一方面，无益争论对长期发展没有好处，这个我是清醒的

闻道有先后，我也从不觉得说明白一两个道理有什么了不起的

 

从前面的一些帖子看，老兔子自视甚高，喜欢给人指点指点，同时批评说“这还是专业论坛么？”

你可以骄傲一些，无妨的，但你说话应该就事论事，这个也是对技术人员最基本的要求了

总结起来就是四个大字：“实事求是”

错了就是错了，没有什么理由。尤其是理论上错了的东西，怎么辩解都没用的，自取其辱罢了

 

从老兔子开始的一些帖子看，我还觉得是看过《声学基础》1.1节的

但以“声压正比振速正比振幅”观之，没有看到1.2节

“【原文】动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同”

这个也是错的。做过几个传声器项目的都知道，动圈和ECM是可以互换的，电的部分不负责做积分处理

“【原文】你怎么证明我是错的？”你动手能力强，你做个实验看看吧

另外，“正比”的含义，是说A除以B为常数，这个小学学过了

你收入4k他8k，你5k他1W，这个是正比

你4k他8k，你5k他5W，这个虽然也是同向增长，但绝不是正比关系的

——我不明白你这种错误都犯，有什么好拽的？

向下瞧不上爱好者，觉得人家不专业，问的问题简单

向上看不起科班的，说理论强动手弱如何如何——你自己怎么定位的？

我个人的定位一向是学生
我看到的，是很多有数十年经验的老师对自己的定位还是“学生”！

 

理论和实践不是互斥的关系，也不是跷跷板的关系

别人理论好了，动手好不好，不是你说了算的，因为你看不到

换言之，一个人可能两方面的能力都有，也可能都没有

你理论不行，也不说明你动手能力强了；你没自己做这个实验，你自己承认了的

“公式厉害考试好的同学不会制作修理，而会制作修理的考试又不及格”——这个是贵校的现象，我在其它地方没有听说过类似现象

当然你可以像阿龙那样，假设自己是对的，那就没什么必要辩论了，我管这叫“技术手Yin”

 

声学楼是有不专业的文章，但不是都有你这么不专业

另外也有深藏不露的，你来踢版被拍，太容易了

用杨老师的话说：“人贵有自知之明”

山外有山

超过你的人，多了

好自为之吧

 

 

精简一下楼上的观点：
1，老兔子目中无人。
2，老兔子过于骄傲。
3，老兔子最基本的错误犯。
4，老兔子不专业。
5，论坛上有的是高手。
首先本人也许目中无人，也许过于骄傲但这是我个人的人品问题和我们要讨论的话筒录音无关，请不要拿来说事。
而我说过“这还是专业论坛吗？”是在另一个帖子里说的，说这句号的原因是看到论坛上很多不足，连某个业余论坛的水平都不如，感慨而发，因为在我印象中这里应该是中国最高水平论坛，却像个菜市场。而我们的版主看在眼里，痛在心里，君不见版主发帖要求大家不要把扬声器称为喇叭吗？而楼上却误会为本人是来踢版，我只能深表遗憾。
声压正比振幅正比振速这是我说的话没错，但我脑中的意思并非如此，而是声压越大振幅越大振速也越大。这是我的表达方式的错误，我改正，对于给大家造成的不便表示歉意。
至于认为我不专业本人接受，本人从来都没有标榜过自己是专家。
至于论坛上有的是高手，对不起，本人不认同。一个很简单的道理我们和国外的差距摆在这里，等我们领先世界了再来和我说有高手。

“【原文】动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同”

这个也是错的。做过几个传声器项目的都知道，动圈和ECM是可以互换的，电的部分不负责做积分处理

这个我是这样理解，当动圈话筒振膜以方波形式振动时，只在一瞬间（理论上是无时间）话筒振膜会运动，其它时间话筒振膜是停留在最外面或最里面不运动，音圈不切割磁场，这时是没有电压输出。
而电容话筒振膜以方波形式振动时，依据楼主的观点“输出电压正比于电容变化量，而电容变化量的又正比于振膜的位移”当振膜停留在最外面或最里面不运动时，电容话筒输出电压最大。
这样楼主就得出振膜同样是以方波形式振动，但是动圈和电容话筒的输出电压不同（电信号不同）
而你认为是错误的，请拿出道理来。
理论脱离实际是希望你多动手，少说理论，这样就看问题的面才会广。如果你认为自己动手能力很强，看问题面很广，不需要本人说教，那就当本人没说过。

请参考《声学基础》P.30和P.31

一个很简单的道理我们和国外的差距摆在这里，等我们领先世界了再来和我说有高手。
老兔子同学的话实在，赞同

当然你可以像阿龙那样，假设自己是对的，那就没什么必要辩论了，我管这叫“技术手Yin”
arch大侠这点就弱智了，看了http://www.nju520.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=11&Id=17634再说吧

请再仔细看下楼主的提问好不好，求你了。
楼主问的是假设振膜以方波形式运动，动圈或电容话筒输出电信号是否一致！！！
还不明白？我再说明清楚点-----
假设有个物体是以方波形式运动，算了我是怕你了，再说清楚点，一个物体在一米外停留10秒，再突然回到原地10秒，重复以上运动多次。我们用两个传感器来检测该物体的运动状态，一个传感器是检测物体的运动速度，一个传感器检测物体的运动的位置，这两个传感器输出的电信号是否一至？？？？？？答案当然是不一致。
这是力--电转换的过程，没有声音的任何概念！没有任何声--力转换的概念！就是简单的机械传感器概念。请不要再拿任何声学方面的书来说事了，再不明白我只有死给你看！

我针对的是lz在6楼画的两个黑图，

这里lz并未作出“振膜以方波形式运动”的假设

他认为声压波形等同于空气分子振动波形，同时做了一个假设：

“对于动圈式传声器和电容传声器结构上都有一个能随空气振动的振膜，

理想的振膜质量应该轻到可忽略不计，可以视为空气分子”



引用《声学基础》P.30，P.31，就是为了说明这个假设的错误之处

基于这个错误的假设，得出的结论是：

“对于一个做矩形波振动的音源，两种传声器的录音就会产生差别”

所以他错在没有理解“声-力-电”变换的本质

在设计电容和动圈传声器的时候，通过对力学参数的选择，利用声力之间的变换完成了声压采集

所以振膜质量不是可有可无的

声压、空气分子振动、振膜振动状态之间不是对等的

动圈接受方波声信号的时候，其振膜振速与声压成比例

电容接受方波声信号的时候，其振膜振幅与声压成比例

两者电压信号都是方波，都对应声压信号，不需要做后期处理


你不理解这个过程，同时也不试图理解这个过程，所以在反复犯同样的错误

《声学基础》是老一些，但是可靠，比拍脑袋得来的结论踏实多了

精简一下楼主的问题:
动圈话筒是速度传感器，
电容话筒是位置传感器。
当振膜是以方波形式振动时两者输出的电信号是不一致的，假如声波是方波形式传输过来，两者振膜会以方波形式振动（假设振膜无质量），输出的电信号也会不一致。
这个问题我早就回答了看24楼原文：
“假设强制让话筒振膜以方波形式振动，动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？”楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同。但是我认为只是理论上会出现不相同，实际上我和楼上REQIUS网友的观点一致认为方波无法在空气中传播，而话筒振膜由于机械“柔性”限制也无法进行方波振动，所以这个问题不需要考虑，退一万步就算有影响和话筒的其它失真比较也是微不足道。
然后某人在26楼断章取义：

“【原文】动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同”

这个也是错的。做过几个传声器项目的都知道，动圈和ECM是可以互换的，电的部分不负责做积分处理

难道我连动圈话筒和电容话筒振膜以正弦方式运动可以互换都不懂吗？楼主的图说得很明白了，动圈和电容正弦振动是可以互换只是相位不同而已。
首先录音是为了什么？为了采集声音？不是一定对！声音从何而来？-----物体振动发音。我们最终要记录的是发声物体是如何振动的。但是物体是如何振动我们不好采集，比如人的喉咙。我们只能把人的喉咙振动转成声音，再把声音转为振动，这样才采集到了人喉咙的振动。假如有个传感器可以装入人的喉咙里，就不需要再通过振动转声音来传递了。
还有几个物体同时振动（合唱），我们也不能每个物体都装传感器，可以通过空气将几个物体的振动产生的声音叠加后再采集合成后的声音振动，这样我只需要一个传感器就可以。
明白了这个道理，就会明白如果要懂得物体如何振动只要给物体装上传感器就可以。
我们再来看看：
首先方波声音信号的产生，必须要有一个能以方波形式振动的物体。我们可以用动圈话筒或电容话筒来采集该物体的振动。为了减少空气的干扰，可以将动圈振膜和电容振膜贴近振动物体来安装。理论上话筒振膜和振动物体的距离越小越准确，当然最准确还是将话筒振膜粘在振动物体上----物体振动和话筒振膜振动的关系接近1：1。
当动圈话筒接受物体方波振动时，由于采集的是物体运动速度，所以输出的是猝发波。
当电容话筒接受物体方波振动时，由于采集的是物体运动位置，所以输出的是方波。
（楼主的图已经说明得很清楚，只是他多余画了个方波电信号输入扬声器，用来表示这是个方波振动物体，而振动物体和话筒的距离也画得太远，只要修改一下这图就正确了。）
由此可见：
动圈接受方波声信号的时候，其振膜振速与声压成比例

电容接受方波声信号的时候，其振膜振幅与声压成比例

两者电压信号都是方波（应该是一个猝发波，一个方波），都对应声压信号，不需要做后期处理-----这个观点是错误的。

动手能力强的自己弄个实验看看吧

1、楼主把简单问题复杂化，也没大错，可以学习了解一些声学方面的知识。不管什么传声器，接收到声信号后转换出来的无非是频率、相位、幅度，在录音的时候，关键是考虑相位，因为相位相反输入电信号会相互抵消；扬声器输出的声信号也是如此，相位相反也会相互抵消、削弱。从楼主的帖子里能看得出：重理论，少实践。
2、ARCHI理论功底深厚，但是论述并非完美无缺，在与老兔子的辩论中，咄咄逼人，有些语言逐渐丢失了一开始所展示出的大家风范，最不应该的是顺便给了阿龙一巴掌，风马牛不相及，且扩大了打击面。
3、老兔子实践经验比较丰富，理论基础也算上乘，但是不太严谨，也缺少论战的经验与技巧。
4、论坛，讨论、辩论、争论、论战都是无可厚非的，力求遵循：客观、逻辑、内在理性思维的范畴内。
   因此，俺希望看到理性论战继续下去！继续！

看起来晕呼呼的

是否最后变成瞬态特性的问题?

不管是顺性控制还是质量控制,都不是理想的.
电容话筒,也仅是谐振频率以下是顺性控制.谐振频率附近是阻性控制.
动圈话筒,只有中频区域是质量控制.

理想的方波或脉冲电信号,对应的频谱是什么?

理想的全频话筒或扬声器是不存在的.

至于电声转换,其实关注的应该是相对相位,不同频率的相位差.

这么扯？

基本的物理概念都忘了？

位移 速度 加速度的基本定义去查查吧！

你说的那个关系只有在简谐力作用下才是稳态的情况下

每个文件100k太令人发指了

压缩到这个样子，还是刚好能辨别吧

这个专门讲了动圈和电容的区别，速度响应和位移响应都给出了

 

此主题相关图片如下：未标题-1 拷贝.jpg


此主题相关图片如下：jaes 1987 - 各种传声器的工作原理（图） - 缩小.jpg

最近都难得见这样级别的讨论了。

其实原来正比于声压或者速度都无所谓，问题是都不可能在无限的频带宽度内保持这种特性。

所以，里面讨论的方波如何如何，大家就没必要挖牛角尖。

其中提到的各种不同类型麦克风混合使用的问题，我想比我们早很多的录音系统工程师早就认识到了这点，最终努力的结果是各种录音用成品麦克风的输出电压都在其工作频带内某个指向大致保持一个相对平直的响应，当然如何大致平直可看厂家提供的频率响应及指向特性:-)。偶尔看过一些资料，记忆中录音师是会根据声源的特性、距离等等来选择不同类型的麦克风，且需要在录音后期混缩时再加以处理--------其实很多时候录到的东西已经没有什么保真而言，就算保，也是保了录音师“感觉上”的真。

有限频宽的方波理论上可以在空间的某一点处获得，但不保证在空间其他点都能获得----这个可能是ARCH兄想表达但没有说的很清楚的观点。

类似的问题，其实在还原时候也存在啊。

例如也可以问：低音扬声器在F0以下是大致以12dB/oct随频率降低而降低。那岂不是不同频段的输出声压不相等了吗？怎么办？

“最佳”答案就是：你如果要相等，就不要把它用在此频带内啊，或者用EQ补偿。