Shotgun microphone也稱為interference tube mic干涉管麥克風。

 1938OLSON教授發明shotgun microphone的叫法,得之於麥克風外形及其指向的特性,麥克風最重要的特性就是靈敏度及指向性,假設有一個固定壓力的音源,音源與mic的距離變遠或變近時,如果想得到不變的輸出電平時,就必須控制放大系統的增益使之變強或變弱,然而間接音有時會和直接音量相等,此時該音源就顯得不能被利用,然而音源與mic之間距離的限制可以利用增加mic靈敏度,或用改變指向性來減少殘響效果或噪音的拾取以克服收音的困難,干涉管mic就有這兩種特殊的特性。 

 

通常干涉管裝在震膜上,而麥克風由四個部份組成:

1.     干涉管由一個前方收音口及數個側面收音口,由纖維或其他阻尼物質遮蔽。

2.     具有震膜及counterelectrode反電極的音頭。

3.     後方收音口。

4.     電子線路。

 

指向特性基於兩個不同的原則:

(a) 低頻率範圍,干涉管麥好像一台第一階(每八度衰減6dB)指向性諧調器,在震膜之前的干涉管可以視為一種利用管內的空氣音量及側面的洞或干涉管的裂縫來所決定的阻力的自然發聲的元件,後收音口設計成為一個低通濾波器,來作相位轉移的工作以達到指定的指向性。

(b)  高頻率範圍,干涉管的acoustical聲學特性決定指向性,兩個不同指向性的頻  率傳輸差異係由干涉管長度決定 

fo=C/2Lfo是差異頻率,C音速 m/secL干涉管長度m

 

如果干涉管暴露在一個平面的聲波當中,每一個側面收音口都是新聲波旅行的起始點,新聲波將會在干涉管內旅行至震膜及前收音口,除了前方音源,每一個特定的聲波都旅行不同的距離才到達震膜,當然到達時間也不同,圖一顯示a,b聲波相對於a聲波的延遲時間,請注意延遲時間因事件發生的角度有關,震膜所受的總壓力可以把所有經過干涉管各長度產生的特定聲波相加而得,每一個聲波都具有相同的震幅,但是不同的相位轉移,因此頻率及相位的響應曲線就可以下列方程式敍述:

P(Q)       SinπL/λ×(1-cosΘ)

       

P(Q-O)       πL/λ×(1-cosΘ)

P(Q) 某些角度收音的麥克風輸出

P(Q-O) 麥克風正軸輸出

λ 是波長

是干涉管長度

Q 音源角度

 

計算出來的曲線及指向性都畫在圖二、三上,干涉管麥克風長25公分,此例不考慮後收音口低頻指向性的問題,頻率響應圖看起來像一個有每八度衰減6dB的梳形濾波器的圖形上有前方收音的相位響應,是各頻率獨立變化的,其他角度,相位和頻率高低是線性關係,因此震膜最後承受的壓力呈現出拾音角度愈大延遲時間愈長

實際上,干涉管麥克風的結果和這個簡單的理論模形有誤差,圖四是MKH-60的指向性圖,內建干涉管使得內側收音有高頻滑落現象,有顯著的衰減尤其第一耳垂,側面收音口的形狀及遮蓋的物質,會影響頻率及相位響應圖,差異頻率可以更低只要在前方收音口加上一個聲學物質以增加低頻率的延遲時間。


 

使用干涉管麥克風有幾點注意,因為它們是利用抵消頻率來得到指向性,頻率響應及相位的表現不會像全指向麥克風那麼平順,同時基於頻率較不具方向性,干涉管麥克風的頻率響應在200HZ就下降得很快,這樣可以幫助控制指向性。

使用長的干涉管麥克風時,請別誤會以為在拾音區(圓錐形)以外的聲音都不會被拾取,偏軸180°的拾音當然會比正軸0°在音量上有明顯的變化,在偏軸90°至180°之間的音源其音壓可能被抵消20Db以上,具抵消的數量當然得依音源距離麥克風距離多少及音量大小而定。


 

例如:如果一個從6m傳過來正軸的聲音,在同距離90°至180°偏軸的強度將衰減20dB以上,以防止從牆壁,天花板等反射過來的聲音送至前方收音口,換句話說,在2m偏軸的音壓和相同音壓在6m正軸可拾取相同的音量,這是因為麥克風仍然抵消至少20dB的不需要聲音,但因為兩個音源不等的距離,偏軸音源音量比正軸音源音量大了20dB,因此,它們由麥克風產生相同的音量。麥克風拾音時,在會有隨意噪音及殘響的房間內問題很大,麥克風需擺在不需要音源的最遠端並且儘量不受干擾到。

如果麥克風在車內或密閉空間內使用,並指向後門時,拾音結果將會很差,因為所有的聲音,包括需要與不需要的音源,都將到達麥克風正軸方向。因為車門是唯一的入口,車身壁禁止音源由麥克風側面拾音,麥克風變成全指向性能,因為牆的反射音,我們可以預知麥克風在不同的點收音的結果,好的收音,麥克風應用在開放空間使用,不得用在密閉的角落,拾音角度的狹窄,隨著噪音很有效地減小,麥克風與音源的距離可以增加卻不用產生真實感的損失。

Shotgun干涉管麥克風無法和伸縮鏡相比,因為焦距既能不變也不能有伸出音頭改善收音效果的功能。

狹窄指向性和高頻率抵消麥的作用是用來減低隨機噪音的能量及允許放大器將增益放大而不嚴重地減少信噪比SNR

使用Shotgun在舞台上及在觀眾群中收集某一個人講話是很困難的,尤其音源距離麥克風23~30m時,所有觀眾還要靠有音響系統放大才聽得到,在這些環境下,只能在9~15m之內,在良好的平衡控制之下才不會產生回授。