麥克風的雜音怎麼來?談談平衡訊號系統吧!

前一陣子有幾個朋友接連問了呆呆翰「為什麼我麥克風錄出來的聲音會有雜音,要怎麼解決?」仔細想想這也真是個好問題,在第一個問我這個問題的朋友問完了之後,剛好呆呆翰也聽了一些專業音響的介紹,剛好介紹了消除長距離雜音的「平號式訊號」,想想乾脆把它寫出來,省的以後回答麻煩吧XDD

雜音什麼的,當然得從麥克風的收音原理開始講起,不過維基百科上關於麥克風的條目已經寫了不少,有興趣者可以去看看各種不同的麥克風,他們是怎麼收音。這裡就簡單地講:微收音器,也就是我們習慣稱呼的麥克風,是一種藉由各種方式,將我們講話、唱歌、或是樂器表演的聲波--也就是振動轉換成電的訊號。

不過既然都是「蒐集空氣的震動」,可想而知這樣的這樣的訊號不會是很強大的訊號,但是偏偏訊號距離常會衰減外,空氣種還有各種「電波」,像是你的手機需要基地台的電波、筆電手機都需要的WiFi無線訊號……等等,而你使用的導線多多少少會接受到這些訊號(是的,只是相當微弱)。在訊號已經很弱很小的下,距離又拉很長--訊號更變得小,偏偏這時候又有空氣種各種訊號--相當明顯的雜音,很可能就這樣出來了!!

你說電波感擾到電線裡面的訊號這太玄嗎?其實你的手機不就在利用類似的功能了!如果你的手機有收音機功能,你應該有看過一個提示吧:「請插入耳機(才能使用收音機)」,為什麼要插入耳機,明明我要開擴音聽收音機啊!沒錯,你的耳機線被手機當成「收音機天線」來使用了,不信的話你可以在手機收音機收訊不良時,調整耳機線的位置看看會不會改善品質;或者是哪天有個壞掉的耳機,把線剪掉只留插頭,插頭插上手機騙手機說「耳機接了」,然後開啟擴音看看能不能收到廣播吧!

當然,除了空氣中的電波外,另一種原因也很會造成雜訊:接觸不良(包含導線斷在裡面等等類似狀況)。不過接觸不良什只要簡單換個線(或是將導線氧化的部分處理掉、斷掉的部分剪掉重接)就解決了,這裡就以上面「電波干擾」作為主要討論的對象吧。

也許你會說:加個磁環、或是買更好的線呢?當然可以,不過效果有限(尤其是長距離的狀態),買高檔線也是很貴的,難道就沒有更好一點的方法嗎?

當然有,這個方案叫做「平衡」(Balanced),這東西是什麼,以下我們把聲波轉換成數字表現給大家看(請注意,所有類比訊號都是連續的訊號,這裡只是為了方便解說將他以數字的方式表達。)。假設你的麥克風收到並送出的訊號是這樣:

 6|10| 2| 4| 8|12| 6|16

 

結果在傳輸過程中,你的導線收到了這樣的雜訊:

 2| 0| 2| 0| 2| 0| 2| 0

 

於是,把它們加總後,你最後接收到的信號長這樣:

 6|10| 2| 4| 8|12| 6|16
+2| 0| 2| 0| 2| 0| 2| 0
-----------------------
 8|10| 4| 4|10|12| 8|16

 

狀況不太妙!!但是更糟糕的是,有時候訊號因為線的距離長,訊號可能變成這樣(這裡直接除以二,請記得除以二只是讓聲音變小聲,但是只要放大就會跟原本的一樣大聲,不會有損失):

 3| 5| 1| 2| 4| 6| 3| 8

 

然後再加上根剛剛一樣的雜訊:

 3| 5| 1| 2| 4| 6| 3| 8
+2| 0| 2| 0| 2| 0| 2| 0
-----------------------
 5| 5| 3| 2| 6| 6| 5| 8

 

為了方便比較,我們再把它放大,並且做比較看看(第一行是原始訊號、第二行是接收到的訊號、第三行是接收到衰弱的訊號後放大):

原 6|10| 2| 4| 8|12| 6|16
收 8|10| 4| 4|10|12| 8|16
收10|10| 6| 4|12|12|10|16

 

也太糟糕?!是啊,不然為什麼雜訊會這麼大聲呢XD,而且隨著距離越來越長,這現象也會更加嚴重……。那怎麼辦,這就是接下來要介紹的「平衡系統」:平衡系統的作法就是在一條導線上,一次傳送兩種訊號,一個是正常的訊號,另一個是反轉的訊號--你可以把它想像成每個數字加個負號。到了接收端後,再將反轉的訊號轉回去讓他抵銷,怎麼抵銷,請看看以下範例:

聲音訊號:
   8| 10|  4|  4|
反轉訊號:
  -8|-10| -4| -4|
送出訊號(A是正常訊號、B是反轉訊號,這兩個訊號會同時送出):
A  8| 10|  4|  4|
B -8|-10| -4| -4|

 

這樣兩組訊號送出去以後,因為是「同一條線」,所以會收到一模一樣的干擾訊號,也就是被加上樣的干擾:

A  8| 10|  4|  4|
B -8|-10| -4| -4|
-----------------
 + 2|  0|  2|  0|
-----------------
A 10| 10|  6|  4|
B -6|-10| -2| -4|

 

最後接收設備(錄音卡、混音機等等)收到訊號後,就會把B訊號反轉回去,並把他跟A訊號加總,你應該會發現:雜訊被抵銷了!!

反B  6| 10|  2|  4|
+A 10| 10|  6|  4|
------------------
   16| 20|  8|  8|

 

沒有看出來嗎?沒關係,我們把接收後並且完成處裡(反轉B後AB加總)除以2,並把原本的訊號排再一起,你會發現:

原  8| 10|  4|  4|
收  8| 10|  4|  4|

 

一模一樣的訊號出現了!因為在這樣一來一往的處理中,雜訊就這樣被抵銷--不見了。而且只要是稍微正式一點的麥克風(也就是說非玩具類的麥克風)與訊號接收設備,其實都已經支援平衡的設計了,萬事俱備只差東風:平衡線。

我們一直提到,平衡線會一次傳輸「兩種訊號」、會在一條導線傳輸兩種訊號、會在一條導線傳輸兩種訊號、會在一條導線傳輸兩種訊號(很重要所以要說三次)。也許你已經想到了對吧,沒錯,就像三個接處點的耳機線那樣:
3.5mmTRS的耳機線插頭

你的耳機也只有一條線,但是他卻一口氣傳輸了兩種訊號:「左邊耳機的聲音」與「右邊耳機的聲音」。要傳輸平衡訊號也得有類似這樣的設計,像這種常常被稱為Cannon的XLR接頭/端子(Cannon是發明它的製造商,XLR才是正式名稱),三個接點確實可以傳輸兩種訊號,只要兩邊都是這種街頭就沒問題,當然其中一個也可是等等提到的「三個接點的TS接頭/端子」。另外也許你會發現這種線可以無限地互接延長長度,沒錯!因為採用平衡的方式傳輸,既使傳輸距離再長也不會有嚴重雜訊干擾,所以它的端子在設計的時候就讓你無限延伸長度瞜!!
在學校想讓麥克風線更長,只要麥克風那邊線可以拔掉,都是這種插座,也可以買兩邊都是這種端子(一公一母)的線來延長長度歐!
XLR平衡線插頭,就是圓圓的中間有三根線那種。

還有這種,有三個接觸點,常常被稱為Phone Jack的TS接頭/端子(因為被用在早期的電話上故得Phone Jack這個名子),它也可以一次傳輸兩種訊號沒問題。如果一邊是XLR一邊是三個接點的TS呢?也是可以傳輸平衡訊號歐!
XLR平衡線插頭,就是圓圓的中間有三根線那種。

但是,只要有一邊是這種「兩個接觸點的TS接頭/端子」,就算你的設備都支援平衡的方式傳輸與接收,整個傳輸會馬上被打回非平衡的傳輸模式歐!!什麼,你說看不出差異?仔細看,上面的圖有兩個塑膠絕緣環,所以有三塊金屬的接觸點;但是這個只有一個塑膠環,只有兩塊金屬接觸點,發現了嗎?
XLR平衡線插頭,就是圓圓的中間有三根線那種。

當然,如果你買到黑心線材,看起來有三個接觸點實際上裡面只有兩條線的話……沒錯,也是非平衡的傳輸模式。其實大部分的線材除了一體成形的外,都可以拆開來檢視,只要簡單的檢查一下就可以知道是不是這種黑心線瞜(暫時沒有圖,請自己想像吧XD)

那麼,如果我的樂器不支援平衡輸出,但我想讓他走平衡線好讓我把線拉的遠遠遠怎麼辦?DI-Box就是專門把麥克風以外的「非平衡訊號」轉換成平衡訊號的東西,不過如果你只是想把吉他接上音響,這種短距離的傳輸,其實平衡不平衡到也沒差。不過或許你有發現:難怪非平衡的線(像是吉他用的導線等等)都沒看過超長距離(喇叭線不算)在賣的,當然啦!

蝦,為什麼喇叭線不算?基本上,喇叭線的訊號已經是經過擴大機把訊號放很大很大的訊號了。假如麥克風是剛剛那種數字的訊號,那麼喇叭的訊號大概會是這樣:

 8000|10000| 4000| 4000|

沒錯,就是一般建造與大型建造消耗資源的等級差距,這種強度的訊號,跟這種程度的雜訊,簡直不值得一提啊、也根本不可能發生干擾嘛!當然,如果你的系統是「還沒放大的訊號送到喇叭,喇叭要插電並把訊號放大再推喇叭的振膜」,那還是請用平衡訊號吧,那是會被干擾的!

2 關於 “麥克風的雜音怎麼來?談談平衡訊號系統吧!” 的評論

    1. 我會看狀況,因為如果台上的麥克風,我遇過幾種狀況:

      • 台上監聽太大聲,導致麥克風收了一堆樂器的聲音
      • Vocal的聲音跟其他樂器太接近
      • 破音導致麥克風沒收到特定頻率的聲音

      根據上面不同的狀況,我我用的處理方式也不會一樣,所以還是只能說「看狀況」。

發表迴響

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *