话筒

话筒学名是麦克风，是一种将声音信号转化为电信号的能量转换装置、它在扩声和广播系统中起着重要的作用。1827年，麦克风的概念被首次提出，34年后被应用到电话上，但由于技术的限制，并没有取得很大的成功。20世纪，麦克风从电阻发展到电感电容转换，使用电子管、铝带、晶体管、采用动圈等新技术的麦克风逐渐发展起来。 www.qwbaike.cn

麦克风主要由换能器元件组成、外壳和连接器由三部分组成，可以将声波转化为电能，但是每个麦克风的过程 的转换取决于麦克风的质量和用途。麦克风的工作原理可以概括为发声元件将膜片因声压变化而产生的物理振动转化为电能。灵敏度、频率响应、指向性、输出阻抗、等效噪声、最大声压级、信噪比、动态范围是其主要技术指标。 www.qwbaike.cn
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麦克风主要基于声电转换的原理、信号传输方式、指向性等比如麦克风，根据换能机制的不同，可以分为三种：动圈式、铝带式、静电式。电子产品中使用不同类型的麦克风、医疗、在工业和其他领域，可以根据需要选择应用于不同场景的麦克风，以达到最佳效果，例如：无线麦克风在多媒体教学中的应用；数码摄像机在录制时需要使用内置麦克风；专业话筒用于表演、会议等。 www.qwbaike.cn

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19世纪

雷斯电话

1827年，英国物理学家查尔斯·惠斯特首先提出了麦克风的概念，他也是自动电报的发明者。1861年，德国发明家约翰出现了·菲利普·Les在膜片上固定一条金属，同时一个金属触点与金属条接触形成电路。当振膜振动时，触点上下移动，可产生与振动一致的间歇性电流变化但是这个装置一直无法产生可以清晰分辨的人声，于是Les发明了Les电话，历史上第一个真正的麦克风诞生了。 www.qwbaike.cn
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液体麦克风

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18763356年，贝尔发现电话语音传输中噪音太多，不够清晰当时，使用固体麦克风很难克服这些问题为了改善这一问题，液体麦克风被应用到电话中，使电话能够拾取更好的声音。贝尔动手制作设备：有侧枝的金属管、一只喇叭、橡皮膜、底座。组装好之后，整个金属管固定在一个底座上，这就是最早的液体麦克风，看起来就像一个装满水和硫酸的金属杯。但是这个设备只能勉强使用，放大的声音只能简单识别，音质无法保证。与Les电话相比，语言清晰度有所提高，但液体的存在使得量产更加困难，阻碍了商业化的步伐。

碳精麦克风

碳麦克风的原型是德国发明家埃米尔发明的·柏林内尔发明于1876年，但噪音大，不能用于音乐录制后来经过贝尔和爱迪生的改进，终于成为实用产品，广泛应用于老式电话机。碳麦克风看起来像一个小鼓，由两个金属片和它们之间的碳颗粒组成。向外的金属片用于传导振动当声波振动薄片时，其对碳粒的压力会发生变化，从而使碳粒之间的接触电阻发生变化，电流也随之变化，从而将声音转化为电信号。

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动圈麦克风 www.qwbaike.cn

最早的动圈式麦克风是德国电气工程师西门子在1877年发明的，其工作原理如下：将线圈连接到柔性软膜上当声波到达并撞击软膜时，线圈与振膜一起振动，线圈与磁铁的相互运动产生电信号。但在那个时候，磁铁一般都很弱，变压器也没有直到1885年左右，西门子麦克风才出现我不会取得很大的成功。直到20世纪30年代，美国西部电气公司在以往经验的基础上，开发出了动圈式麦克风。2021年，赖清海发明了防止共振啸叫的动圈式麦克风，减少了麦克风高频啸叫和低频共振的传导。 www.qwbaike.cn

常见的动圈话筒是EV的RE20、Sennheiser MD421、Shures sadism, masochism, etc。EV RE20是播音主持和演播室解说员的最佳选择。RE20单声道动圈话筒具有强劲的结构、耐用等特点，具有非常宽的频率响应和出色的瞬态响应，是专为录音而设计的、专为广播和扩声而设计。森海塞尔 MD421是大众的最爱和拥有“鲸鱼”爱称的麦克风。由于它受气流“吹拂”影响不大，多用于录鼓，经常放在鼓里。在这种情况下，录音略微过载的音质和鼓棒击打鼓面发出的声音完美融合，可以营造出摇滚鼓声的效果。Shure SM58是歌手广泛使用的麦克风，是实现了“在自家录音”的首选。有一段演唱会的视频为证：原警察乐队的斯图尔特·柯波兰还在小鼓里设置了SM58录音，也说明它可以用于各种乐器的录音。

20世纪

20世纪出现了新的麦克风技术，麦克风从电阻式发展到电感式、电容式转换。
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铝带麦克风 www.qwbaike.cn

铝带麦克风是德国科学家肖特基和格拉赫在1924年首先发明的。它的核心是一根薄铝带，利用铝带在磁场中的振动实现声电转换。铝带麦克风属于麦克风历史上最古老的类型，其结构如下：磁铁周围挂着类似丝带的振动带，这些振动带通过空气振动产生电信号。小铝带能敏锐感知声音，所以其音频特性一般较宽。它又被另称为“转速（速度）型”，一直是用于日本乐器的强烈冲击（琴或三味线）的声音收录。 www.qwbaike.cn

然而，铝带话筒受到以下因素的影响“吹拂”它极其易碎，外界冲击常使铝条断裂，所以使用、保管时要非常谨慎。再加上制作方法复杂，难度大，铝带麦克风会逐渐退出录制现场。但是最近除了一些知名型号的铝带麦克风被转载，音频-TECHNICA等麦克风制造商也开发了新的铝带麦克风。AUDIO-TECHNICA AT4081是一款带有侧振膜的紧凑型铝带麦克风，在安装的灵活性和便利性方面表现突出。作为铝制麦克风的代表，RCA77DX值得一提它自1940年以来一直在公众面前，有时它的历史风格只能在老音乐家 记录。AEA发布了它的复制品。 www.qwbaike.cn

真电容麦克风

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1916年，西方电气公司研制出最早的电容式麦克风。一般来说，电容麦克风利用的是电容的充放电原理，真正电容麦克风的两层金属膜（或高分子材料）它们之间的空间是空的，这就构成了电容。当外层金属膜受到声波冲击时，它与内层金属膜之间的距离会发生变化，从而改变电容，在电路中产生交流电，实现声电转换。因为电容话筒的结构特点，可以录得更清晰稳定、音域更广的音域。 www.qwbaike.cn

虽然电容话筒有很多优点，但使用起来的难点是体积大，价格贵，录音棚里准备的电容话筒数量有限。此外，电容话筒需要直接向电极释放直流电，这必须通过一种称为的方法从话筒外部提供“幻象电源”供应源，通过混合器、麦克风前置放大器或专用电源盒为麦克风供电。幻像电源通常使用信号专用的XLR信号线给麦克风供电，如果不符合环境条件就不能使用。

话筒

MD4型麦克风 www.qwbaike.cn

在20世纪40年代，所有制造商在生产麦克风时都有一个共同的目标：拾音时尽量让麦克风全向，也就是说让麦克风对声音更敏感，这样任何方向的声源都可以拾到。1949年，温尼伯实验室（森海塞尔品牌的前身）开发的MD4麦克风可以降低嘈杂环境下的背景噪音，是全球首款抑制反馈的降噪麦克风。

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驻极体麦克风
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1961年，贝尔实验室对传统电容式麦克风进行了改进，利用驻极体材料将电荷永久保持在驻极体中，驻极体麦克风问世。在中国，上海有机化学研究所和上海乐飞电声总厂首先制造了驻极体传声器，并得到广泛应用。驻极体麦克风具有小尺寸、功耗低、价格低廉等优势，是一款手机、常用的传感器，比如电话，有语音交互功能的机器人，比如SONY AIBO，本田ASIMO，都是用这种麦克风作为声音传感器。MK102麦克风、MK103麦克风。 www.qwbaike.cn

1961年，在德国汉诺威工业博览会上，森海塞尔推出了MK102和MK103话筒这两款麦克风采用了小而薄的振膜，其特点是体积小，重量轻，同时保持了出色的音质。这两款麦克风对气候的抗干扰性能很强，适合探险、室外条件恶劣等新领域。

微机电系统麦克风（MEMS）

随着半导体和集成电路技术的不断发展，将电容器移到硅片上是合乎逻辑的1983年，德国科学家Cesler和Holm在贝尔实验室共同开发了第一个MEMS麦克风。MEMS麦克风起源于带独立薄膜的压力传感器，基于MEMS技术，可以理解为在半导体上刻蚀一个微型电容。这种麦克风可以采用自动表面贴装工艺，简化了生产工艺，可以实现批量生产同时体积和各种特性可以为用户提供更高的设计自由度和系统成本优势，因此MEMS麦克风逐渐在市场上普及。

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2003年，罗氏电子有限公司（Knowles   electronic, abbreviation“楼氏电子”率先向日本手机厂商京瓷株式会社出货MEMS麦克风（Kyocera），开创了MEMS麦克风进入商用市场的先河。2012年，MEMS麦克风的营业额达到2.115亿美元，开始主导手机市场。如今，MEMS麦克风安装在每一部智能手机和平板电脑中，例如：AirPods Max总共配备了9个MEMS麦克风，增强了产品的降噪效果，也增加了MEMS麦克风的销量。汽车领域也有MEMS麦克风2021年4月21日，英飞凌科技推出Xen SIV   im 67d 130 a，这是市场上首款通过汽车应用认证的麦克风。这种新设备结合了英飞凌 凭借高端MEMS麦克风的领先技术，我们在汽车行业拥有丰富的专业知识，能够满足汽车应用的高性能要求、低噪声MEMS麦克风的要求。此外，MEMS麦克风还可以用于无人机的拍摄和监控。

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数字式传声器

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数字麦克风基本分为两种。一种是把把模拟信号转换成数字信号的模数转换器放在麦克风外壳里，转换后输出数字信号的麦克风还是传统的模拟结构拾音器头和模拟麦克风没有区别，只是将声电转换后的模拟信号通过内置的模数转换器进行数字化处理后输出。另一种是麦克风，用声电换能器直接把声音信号转换成数字信号输出。在这些数字麦克风中，光电数字麦克风是最成熟的一种。光电数字麦克风是一种用光电方法将声膜的位移直接转换成数字输出的器件，可以直接输出数字信号，不需要使用模数转换器，因此消除了中间环节的失真和噪声源。数字麦克风功能强大，应用广泛，音质和抗干扰能力也很出色。 www.qwbaike.cn
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1998年初，beyerdynamic推出了第一款数字麦克风型号MCD100。与传统的模拟麦克风不同，数字麦克风可以解决微弱信号和噪声一起拾取的问题。MCD100数字麦克风内置心形定向振膜和24位模式/数字转换器，可以匹配录音棚和扩声设备的24位数字音频设备。MCD100输出24个b/EBU数字信号，可以使整个操作更容易，减少重复a/D变换引起的声音损伤。

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到目前为止，已经衍生出了很多类型的麦克风，其中电容式麦克风较为常见、铝带麦克风、动态麦克风、有线麦克风和无线麦克风等这些不同类型的麦克风被用于人们生活的方方面面的生活，如：演唱会、会议、节目录音等。

麦克风有很多种，下面主要介绍常用的动圈、晶体、电容式麦克风的结构和工作原理。

动圈式话筒

动圈话筒由永久磁铁组成、音膜、输出变压器等当音膜在声波的作用力下振动时，音圈切割磁力线，在两端产生感应电压。因为麦克风的音圈匝数非常少，所以其输出电压和输出阻抗非常低。为了提高灵敏度和匹配放大器的输入阻抗，麦克风中还安装了一个输出变压器。变压器有自耦和互感两种，根据初始、输出阻抗有高阻抗和低阻抗两种，次级匝数比不同。输出阻抗低于600ω的麦克风是低电阻麦克风；输出阻抗高于10，000ω的麦克风是高阻抗麦克风。某些话筒的输出变压器次级有两个抽头，既有高阻输出，也有低阻输出只要改变连接器，它的输出阻抗就可以改变。动圈麦克风的工作原理如下：当声波引起振膜振动时，也会带动附着其上的音圈在磁场中一起振动音圈在永磁体的磁场中来回振动，线圈中会产生感应电动势，从而将音膜的振动转化为电信号输出。 www.qwbaike.cn

晶体式话筒

晶体麦克风又称压电麦克风，由振膜和与之相连的压电晶体弯曲梁组成。它的工作原理是利用晶体物质的压电效应制成的扬声器。压电效应是当在晶体的某一方向施加电压时，晶体会产生机械变形；当对一种晶体物质施加压力使其发生机械变形时，晶体会产生一定方向的电压，这种现象称为压电效应。当声压使振膜振动时，振膜将声振动传递给晶体，使其变形，所以在1、在端子2处产生随声振动而变化的电压，并且实现声电转换。工作时不需要外加电压。水晶麦克风根据结构不同可分为振膜式和声电池式膜片型的一般输出电平为-45~-70 dB，频率响应在60到8000 Hz之间；声学电池的频率响应在50 ~ 15000Hz之间，失真度为1%~5%，输出电平为-50~-80分贝。 www.qwbaike.cn

电容式话筒

电容式麦克风由膜片板组成、音窗、固定极板、电极引线、振荡鉴频电路和电池。它的原换能器是一个等效的可变电容，电容有两块板，分别是固定板和隔膜板。电容话筒的工作原理是利用振膜来拾音当两块板由DC极化电压——的幻影供电时，振膜的振动会改变它与固定板之间的距离，从而获得随声压变化而变化的电流。这样电容的容量也不断变化，使得输出电压不断变化，即产生模拟信号。 www.qwbaike.cn

麦克风有很多种，可以基于声电转换的原理、电信号传输方式、指向性、外观和形状等，每个类别又可以细分为各种话筒。例如：根据声电转换原理，可分为动圈式麦克风、铝带麦克风和静电麦克风。 www.qwbaike.cn

根据声电转换的原理
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动圈式：动圈式麦克风属于压力式，麦克风中有一个线圈贴在振膜上，悬浮在两极之间。这种麦克风操作简单、不需要DC工作电压、性能稳定、具有良好的方向性、相对便宜，是应用最广泛的话筒之一。动圈话筒在实际工作中通常用来拾取摇滚音乐中的人声、鼓声和电吉他或贝斯的扬声器的声音。

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铝带式：铝带麦克风属于压差式，声电转换的原理是带状振膜两面都暴露在声波中，利用两面的声压差进行振动。隔膜是由铝制成的薄带为了提高它的弹性，铝带上有很多褶皱。这种麦克风具有良好的频率特性和音质，具有双向特性用在舞台上，挂在空中。 www.qwbaike.cn

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静电式：静电麦克风使用接收声波的薄金属板作为电容器的一个极板，使用面向振膜的固定厚金属背板作为电容器的另一极当声波作用于金属振膜时，振膜产生相应的振动，改变振膜与背板之间的距离，改变电容。这种麦克风振膜轻，频响和瞬态特性好，灵敏度高，在广电行业应用广泛，但需要工作电源，绝缘性能要求高。 www.qwbaike.cn
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根据电信号传输方式

有线麦克风：有线麦克风的工作原理是麦克风与音频线连接，然后音频线连接到音频接口，实现电信号的传输。

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无线麦克风：无线麦克风是由无线发射器和无线接收器组成的无线声音传输系统从技术角度来说，可以分为射频无线麦克风和红外无线麦克风。

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按指向性分类

心形指向：心形定向麦克风之所以得名，是因为它的拾音范围就像一颗心，对麦克风正面的音频信号高度敏感；话筒侧面（90度处）的灵敏度比正面低6分贝；麦克风后面的音频信号将被屏蔽。 www.qwbaike.cn
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过心形指向：心形指向性话筒对话筒前方的音频信号灵敏度最高，150~160度的话筒侧面灵敏度最低。

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超心形指向：超心形指向性话筒类似于心形指向性话筒，对话筒前方的音频信号灵敏度最高，但不同的是，最低灵敏度位于话筒侧面200~210度。

双指向形：8字形麦克风对麦克风前后的音频信号灵敏度一样高，但对麦克风侧面的音频信号灵敏度不高拾音范围就像数字8，麦克风位于8字的分界点，因此得名。 www.qwbaike.cn

全指向形：全向麦克风对所有方向的音频信号都具有同样高的灵敏度。 www.qwbaike.cn

按外观形式分类
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台式：桌面麦克风有一个支架，它是灵活的，可以放在桌子上供扬声器使用它常用于特殊的小组会议。

领夹式：衣领话筒可以戴在领带或围巾上。

头戴式：耳机麦克风可应用于拍卖主持人、主唱、鼓手等。 www.qwbaike.cn

其他类型

驻极体麦克风：这种麦克风体积小，成本低，广泛应用于电话中、手表等设备中。

硅微麦克风：基于CMOS MEMS技术，比驻极体麦克风更小、耐热性好、一致性好、稳定性强、高可靠性，适合高性价比麦克风阵列应用。 www.qwbaike.cn

激光麦克风：激光麦克风可用于窃听。

除了手机之外，麦克风应用于生活的许多领域、电脑、耳机、KTV等传统消费电子领域也应用于汽车电子、医疗、数码摄录影机等。此外，随着人工智能技术的快速发展，可穿戴智能设备无人驾驶等新的消费领域、物联网、智能家居等工业领域逐渐成为麦克风的新兴应用市场。在不同的领域，根据对音质的要求、录音环境等要求考虑使用不同技术特性和形状的麦克风。

影视媒体领域

录音：内置麦克风是数码摄像机中设置的麦克风，用于拍摄和录制。松下型号是数码摄像机中内置麦克风功能最多的型号。松下 s内置广域无线电麦克风，用长焦镜头拍摄远处的人时，近处环境的声音已经淹没了人的声音；

拾音：拍摄微电影时可以使用拾音麦克风、固定话筒、微型话筒、无线麦克风等拾取现场声音。森海塞尔推出的MKH 416-P48U3麦克风用在电影里、广播电视用短枪干扰管话筒，特别适用于影视前期/同期；

广播电台：广播电台可以使用动态麦克风来采集声音。电动汽车 s RE20广播话筒是所有广播电台的标准配置其宽广的频率响应和出色的瞬态响应使其成为行业标准，受到世界各地广播员和音响工程师的青睐。

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医学领域

远程对话：可以让医生在无菌手术环境之外与人交流（从护士和放射科医生到在教室里观看的学生）保持完全移动性的同时进行交流；

语音识别：将听写转换成单词并生成病人 的报告；

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电子听诊器：接触式麦克风麦克风厘米-01B是专为电子听诊器设计的拾音器它由高灵敏度性能稳定的PVDF压电薄膜结合低噪声前置放大电路组成，通过缓冲输出提供声音或振动信号拾取。

消费电子领域

手机：随着手机智能化的提高，单个手机中MEMS传感器的数量越来越多； www.qwbaike.cn

电脑：麦克风是电脑的上游部件和附件；
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KTV：在KTV唱歌的时候，大部分都是动圈麦克风；

智能家居：在与智能家居产品进行语音交互的过程中，用户往往处于相对嘈杂的远程场景，因此一般需要由多个 MEMS麦克风组成的麦克风阵列来实现远场拾音和降噪。

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工业领域

无人驾驶：MEMS麦克风在汽车电子领域的应用规模整体较小，但市场空间较大；可穿戴智能设备：可穿戴设备不仅仅是硬件设备，还通过软件支持和数据交互、云交互实现强大功能。通过MEMS麦克风进行语音交互已经成为智能设备接收信息和指令的重要方式。

麦克风的技术指标如下：灵敏度、频率响应、指向性、输出阻抗、等效噪声、最大声压级、信噪比、动态范围等。 www.qwbaike.cn

灵敏度：灵敏度是用来表示麦克风的声电转换效率的指标。它的定义为：在自由声场中，当对麦克风施加1Pa的声压时(帕)开路输出电压时麦克风的声音信号(毫伏)就是麦克风的灵敏度。单位是毫伏/帕(mV/Pa)麦克风灵敏度的单位通常是mV/Pa的意思是，但是mV也有用/ubar表示。1Pa是指1N的力施加在1m2面积上的压力。Pa和ubar之间的转换关系为：10μbar=1Pa，1mV/ubar=10mV/Pa。所以动圈麦克风的灵敏度是1.5~4mV/Pa，而电容麦克风由于内置前置放大器，灵敏度比动圈麦克风高10倍左右，典型值为20mV/Pa左右。麦克风的灵敏度通常也是分贝(dB)表示。一般以1伏/帕(1V/Pa)作为参考灵敏度，规定值为1V/Pa为0dB。因为麦克风的灵敏度通常远小于0dB，所以用dB表示的灵敏度为负。比如麦克风的灵敏度是2mV/Pa，用dB表示为-54dB。 www.qwbaike.cn

麦克风的灵敏度越高越好它可以向混合器发送信号（或前置放大器）一方面，提供被转移到高电平的输入信号降低了对混频器的增益要求，并且有利于提高信噪比；另一方面，因为传输电压高，所以与线路感应相比，信噪比可以保持较高。但对于高灵敏度麦克风来说，如果激励声级过高，其输出电压会相应增加，容易导致功放动态范围失真过大。对于唱歌的话筒，离嘴的距离要保持在5~10cm，激发比较强，所以对话筒的灵敏度要求不高。 www.qwbaike.cn
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频率响应：简称频响，是指在恒定声压的作用下，麦克风的输出电平随不同频率的电压而变化，单位为分贝(dB)频率响应是评价麦克风音质的重要标准如果频响曲线在规定的频率范围内是平坦的，说明麦克风可以最大程度地还原原声。 www.qwbaike.cn

麦克风轴上的频率响应：指声波到达麦克风0度轴，即麦克风振膜中心时的音质。麦克风轴上频率响应的概念包括两个方面：声学信号的频率范围和该频率范围内信号的幅度变化范围意味着传声器的频率响应曲线不是一条绝对的直线。根据测量方法的不同，可以分为自由声场的频率响应和混响声场的频率响应。其中，混响声场测得的频响曲线更接近实际工作情况。

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麦克风的离轴频率响应：当声波从0度轴以外的其他角度进入麦克风时，其响应特性称为麦克风的离轴频率响应。当声波离开0度轴，角度发生变化时，振幅和频率会相对于0度轴发生变化。

指向性：麦克风的指向性是指对来自不同方向的声源具有不同灵敏度的特性。主要包括三种：全指向、双指向、单指向。全向方向由麦克风上的圆圈表示，它对周围的音频信号具有相同的灵敏度。双方向由麦克风上的数字8表示，这意味着麦克风只对来自0度轴和180度轴的声源敏感。麦克风上的心形表示单一方向，这意味着麦克风只对来自0度轴的音频信号敏感。 www.qwbaike.cn
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