使用 MEMS 指向性麦克风的 XY 配置简介
作者：查理-比曼
2023-08-24
单个偶极子麦克风沿一条轴线记录声音，并抑制来自两侧和上方的声音。当用户的方向是固定的时候，这种方法就很好，但将两个指向性麦克风组合成 "XY "配置，可以满足更广泛的用途。XY 配置是指我们将两个指向性麦克风正交对准。 使用这对麦克风，软件可以识别声音的到达方向（DOA），360° 地引导声束，并录制具有宽广声场和精确成像的高质量立体声音频。
XY 配置
要以 XY 配置排列两个偶极子传声器，请如下图所示将它们对齐，使偶极子彼此正交。传声器应尽可能相互靠近。
这种配置可以集成到非常紧凑的外形中。下图是我们Horizon 开发套件的XY 对和垫圈，其中包括这种 XY 配置和一个额外的全向麦克风。通过添加全向麦克风，可以创建不同的极性模式，如心形和超心形。如需了解更多信息，请参阅我们关于创建不同极性模式的文章。
两个重叠偶极子的声束图如下图 2 所示。通过两个偶极子，可以捕捉到 360° 的整个声场。在这种 XY 配置中，一个 Soundskrit 麦克风的方向是捕捉来自 "X "方向的声音，而第二个麦克风则捕捉来自 "Y "方向的声音，就像在坐标网格上一样。
就像许多其他物理现象一样，声波是一种有特定传播方向的矢量，可以分解成沿 "X "方向传播的成分和沿 "Y "方向传播的成分。下面举例说明。
抵达方向
通过两个 Soundskrit 传声器测量声波的 "X "和 "Y "分量，XY 配置可以完全确定声波的传播方向。例如，声波与传声器成 45° 角传播时，"X "方向和 "Y "方向的能量相等。两个声波传声器都会看到振幅相等的信号。相反，如果声波从 15° 角方向传播，其 "Y "分量的振幅将是 "X "分量振幅的 3.8 倍。通过比较两个传声器之间的相对振幅，可以确定声波的发声方向。
光束转向
同样，XY 配置的信号也可以重新组合，以输出指向不同方向的新偶极模式。这可用于将麦克风的有效聆听方向调整到所需的角度，只需将两个麦克风信号相加即可实现。例如，"X "和 "Y "麦克风信号相加，权重相等，就会产生沿 45° 方向的偶极子极性模式。但 "Y "传声器的权重是 "X "传声器的 3.8 倍，则会产生一个指向 15°的偶极子。下面的工具显示了 "X "和 "Y "传声器的刻度以及波束的方向。偶极子的前叶和后叶极性相反，因此按照惯例，正叶指的是前叶。在下面的工具中，您可以通过调整它们之间的比例，直观地看到波束转向。
立体声录音
立体声录音有一个左声道和一个右声道，以复制我们的自然定向听觉，使我们能够分辨声音来自何处以及距离声源有多远。消费电子产品面临的挑战是，专业的立体声录音方法需要大型设备或麦克风之间有很大的空间。为了现场录制立体声，专业音响工程师使用了几种不同的技术，所有这些技术都需要指向性麦克风。XY 配置基于 Blumlein 对录音技术，可将专业录音技术缩小到消费电子产品的大小。要观看使用定向 MEMS 麦克风进行立体声录音的演示，请收听 Soundskrit 的 Carly Stalder 和 Stephane Leahy 演唱歌曲的视频。这段视频比较了使用两个全向麦克风和定向 MEMS 麦克风进行立体声录音的效果：