话筒与计算机声卡的接口

发布于：2006/10/9 8:41:05 | 3784 次阅读

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很多计算机声卡用户购买话筒，但由于计算机领域的互连规程与音频领域所用的不同，话筒与计算机配合起来有时并不容易。为了成功地将话筒接到计算机，就必须了解话筒和声卡两方面的知识。其中，信号电平、电阻抗、连接器类型和接线方案等方面信息对了解每一种产品非常重要，可通过参考产品资料或与制造商的技术支持部门联系而获得。

　　信号电平话筒的输出信号很弱，小于1mV。声卡的音频输入处虽然也可能标有“MicIn”，或以一个小话筒图符标识，但按设计通常不会接受如此低电平的信号。大多数声卡输入要求最小电平为10mV；一些较早的8b声卡要求100mV的电压。这些差异意味着，如果将典型的话筒接到声卡的输入端，用户就不得不对着话筒大叫和/或者与其拉近至约1"的距离，以便产生声卡“听得到”的足够强的信号。
　　可能的解决方案有两种。其一是提高声卡的输入灵敏度，这样就可以更容易地探测来自话筒的信号。某些声卡提供的软件可使用户提高输入灵敏度或“增益”，通过“点击—拖拉”式输入电平控件，或者一组可使灵敏度以2、3或4倍倍增的复选框。如果输入灵敏度不能提高，另外一种方法是在声卡输入端之前，对话筒信号进行放大。这可让话筒信号通过一个称为“话筒前置放大器”或“话筒至线路放大器”的设备而实现。（例如音响在线提供的LTO　MIC　TUBE双通道电子管话筒放大器）。如果话筒混音器能提供声卡输入所需的足够电平的话，也可以使用它。(此时，混音器仅仅起到了前置放大器的作用，而不是混合。)无论哪种情况，为了知道究竟需要多少放大量，以及一个特定的话筒前置放大器或者混音器是否合适，均须知道话筒的典型输出电平(见话筒的技术规范)和声卡输入灵敏度。阻抗阻抗是同电阻类似的一种电气参数。该参数很重要，因为话筒的阻抗和相连的声卡的阻抗之间的关系，可能对实际上从话筒传送到声卡的信号多少有显著的影响。为获得可接受的效果，话筒的输出阻抗必须小于声卡的输入阻抗。如果话筒的阻抗与声卡的输入一样或者更大，话筒的部分或全部信号强度将会丢失(称为负载效应)。话筒的阻抗相对声卡的阻抗越高，丢失的信号就越多。将一个高阻抗(也称“高Z”)的话筒接到输入阻抗为600Ω的声卡，将会丢失很多信号，以至于讲话者的声音都听不见。一般说来，话筒的输出阻抗低于600Ω，而大多数声卡的输入阻抗为600～2000Ω，因此一般不存在阻抗方面的问题。连接器和接线方案将话筒连接到声卡时，最直观的问题是，所使用的连接器是各式各样的。由于宽度有限，计算机声卡通常只能容纳很小的连接器。用于大多数随声听个人立体声设备的3.5mm(1/8")“微型插座”是最普遍的一种。用于话筒的标准1/4"和XLR连接器太大，无法插入单个声卡插槽。
    和连接器的“类型”一样重要的是所采用的“接线方案”。具有XLR连接器的话筒采用了工业标准的“平衡”接线方案，其中两个引脚运载音频信号，第三个引脚接地。声卡使用的3.5mm微型插头连接器目前尚无接线标准，因此实际接线方案随声卡制造商的不同而不同。
    3.5mm微型插头通常有两种不同的结构。大多数声卡采用由三段组成的连接器，通常称作“立体声”连接器，因为除接地外，还能运载两个独立的声道。当其用作话筒连接器时，连接器的尾部(称作末端)通常运载音频信号；中央部分(称作环)有时用以运载随声卡提供的话筒所需的低压直流电源；第三部分(称作套管)接地。在两段结构或者“单声道”类型中，连接器的末端运载音频，套管接地。通常单声道3.5mm微型插头不能提供直流电源。
    有些声卡具有一个以“Linein”标识的附加立体声输入。其设计目的是满足来自VCR、CD机或者磁带机的立体声信号，并不适合用作话筒输入。
    动圈式话筒与电容式话筒比较
    不同类型的话筒使用不同的方法，将声源(如话音)的声能转换成可以放大、处理、记录或者传输的电能。最常见的两类话筒是动圈式和电容式(有时称作驻极体式)。与声卡有关的主要差别，在于电容式话筒需要DC电源来工作；动圈式话筒不需要任何外部电源。
    电容式话筒所需电源的类型和提供方法是非常重要的，可能会影响到某个特定的话筒是否能够与某一特定的声卡配合，以及将它们连接到一起的电缆如何配置。其中一种称作“偏置电压”的电源为话筒“头”内部的一只小晶体管供电。另一类称作“幻像电源”，用来驱动一个放大倍数较小或为频响曲线整形的小型前置放大器。该前置放大器可能位于话筒的手柄；而在小型颈挂式或鹅颈型话筒的情况下，则位于一根外管或包装的内部。
    话筒与声卡的连接
    将带有一只3芯XLR输出连接器的一支话筒连接到某块声卡的3.5mm微型插头的输入端时，必须购买或制作一根特制的电缆。为了使话筒正常工作，接于声卡的电缆连接器的类型(两根导线的“单声道”或3根导线的“立体声”微型插头)必须合适，接线必须正确。正确的接线方案取决于话筒的类型和声卡上话筒的输入接线。以下是一些普通类型的话筒和声卡连接器的接线情况：
    动圈式话筒与声卡的接口
    与XLR连接器的1、3脚相连的线束应同时与单声道微型插头的套管连接。与XLR连接器的第2脚相连的线束应该与微型插头的尖相连。
    如果声卡采用立体声微型插头，上述配置就稍有不同。与XLR连接器的1、3脚相连的线束应该同时与立体声微型插头的套管相连。与XLR连接器的第2脚相连的线束应该与微型插头的尖相连。微型插头的环悬空，因为动圈式话筒不需要外部DC电源。
    有时侯，要说清某个声卡上的连接器属于单声道或者立体声是不可能的。如果将某个具有单声道连接器的电缆插入一个具有立体声连接器的声卡的输入端，话筒仍会工作。这是因为声卡插口的环与同话筒的电缆相连的微型插头的套管接触，该套管将使任何DC基准电压接地。
    电容式话筒与声卡的接口
    电容式话筒与声卡的接口可能很复杂，因为就基准电压而言，不同话筒之间的差别很大。(幻像电源已有定义，符合音频工业标准，不论品牌如何总是一样的，但是没有声卡能够提供该类电源。)这里有几种可能的解决方案：
    (1)如果话筒依靠内部电池工作，就无须外部电源，该话筒可按同动圈类话筒一样的接线图连接到声卡。例如AKGC1000S
    (2)如果是自带前置放大器的手持型或者鹅颈管型话筒，该前置放大器要求幻像电源，就不能将其直接连接到声卡(因为电池可能不适合)。这类话筒必须连接于专用的幻像电源或者具有该功能的话筒混音器；然后使用同动圈类话筒一样的方法，将电源或者混音器的输出接到声卡的输入端。AKGC1000SC2OOOBC3000BBERHRINGERB-1等
    (3)如果该话筒属于具有分立的管或盒型前置放大器的颈挂式、头戴式或者其它类型，该放大器需要幻像电源，就有可能把前置放大器旁路，再将话筒直接连到声卡的输入端。如果声卡能够提供同前置放大器一样的偏置电压的话，这仅仅是一个可选项。
    让电容式话筒在声卡电压下工作
    有些电容式话筒工作于来自声卡的偏置电压，该偏置电压通常为直流3～9V；有些话筒工作于某个电压段，有些则要求确定的电压。为了使电容式话筒直接工作于声卡所提供的偏置电压，需要更换或者改进将话筒连接到前置放大器的电缆。因此，了解话筒和接线图的要求，以及声卡输入端的偏置电压值是相当重要的。特别是，必须知道将该电容式话筒连接到前置放大器的电缆是一根导线的屏蔽电缆，还是两根导线的屏蔽电缆。如果这一点不能确定，就不要进行下一步。切记信号电平和阻抗依然非常重要，只在偏置电压下工作的电容式话筒的阻抗可能比连接前置放大器的话筒的阻抗更高。话筒的输出阻抗应该小于或者等于声卡的输入阻抗。
    两根导线的屏蔽电缆是很普遍的，其中一根导线负载音频信号，另一根提供直流电源。屏蔽层接地，应该与微型插头的套管相连。偏压导线应该与环部相连，音频导线与微型插头的末端相连。
    如果电容式话筒使用一根导线的屏蔽电缆，则该导线同时负载音频信号和偏置电压。在这种情况下，必须附加一些电路，以便将音频信号从偏置电压中分离出来。该电路由一个电阻和一个电容组成，固定于大多数可拆式微型连接器里面。这里再建议与话筒制造商联系，以保证其能够与特殊话筒配合。
    其它话筒问题
    话筒的电缆应该多长？由于计算机声卡的输入采用非对称接线，话筒的电缆长度超过15米"的话，通常就会产生电磁干扰，或者使声音消逝。为了保持声音质量，要使话筒电缆尽可能短。
    “极性”是否重要？如果与微型插头的尖相连的是XLR连接器的第3脚，而不是第2脚，信号的极性将被倒置。人耳朵听起来，话筒的声音是一样的；但是话音识别软件可能识别不了该波形，导致较高的错误率。
    使用非XLR连接器话筒的音源
    如果话筒或其它类型的音源带有其它东西，而不是三个引脚的XLR连接器，就应该稍作研究，以弄清楚连接器的那一部分负载音频信号，那一部分接地。音频信号应该总是通过声卡微型插头连接器的，连接器的套管接地。立体声连接器的环悬空。这种用途的电缆，其一端为一个单声道1/4"电话插头，声卡端是一个3.5mm的电话插头，环悬空。与适配器结合在一起的标准音频线缆也能满足条件。
    采用1/4"插头的话筒的尖通常负载音频，套管接地。该类话筒的阻抗通常较高(大约10kΩ)，也就是说，只有相当于输入信号总量的零头的那一部分才被传送到低阻抗值(600Ω～2kΩ)声卡的输入端。
    总结
    将音频设备连接到计算机声卡时，有很多变量必须予以考虑。切记声卡的输入端的结构可能和这里描述的不一样。如果声卡提供的技术信息不清楚的话，请致电制造商。但在任何一种情况下，本文所描述的信息都会帮助你找到一种适当的解决方案。

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