話筒學名是麥克風，是一種將聲音信號轉化為電信號的能量轉換裝置、它在擴聲和廣播系統中起著重要的作用。1827年，麥克風的概念被首次提出，34年后被應用到電話上，但由于技術的限制，并沒有取得很大的成功。20世紀，麥克風從電阻發展到電感電容轉換，使用電子管、鋁帶、晶體管、采用動圈等新技術的麥克風逐漸發展起來。

麥克風主要由換能器元件組成、外殼和連接器由三部分組成，可以將聲波轉化為電能，但是每個麥克風的過程 的轉換取決于麥克風的質量和用途。麥克風的工作原理可以概括為發聲元件將膜片因聲壓變化而產生的物理振動轉化為電能。靈敏度、頻率響應、指向性、輸出阻抗、等效噪聲、最大聲壓級、信噪比、動態范圍是其主要技術指標。

麥克風主要基于聲電轉換的原理、信號傳輸方式、指向性等比如麥克風，根據換能機制的不同，可以分為三種：動圈式、鋁帶式、靜電式。電子產品中使用不同類型的麥克風、醫療、在工業和其他領域，可以根據需要選擇應用于不同場景的麥克風，以達到最佳效果，例如：無線麥克風在多媒體教學中的應用；數碼攝像機在錄制時需要使用內置麥克風；專業話筒用于表演、會議等。

19世紀

雷斯電話

1827年，英國物理學家查爾斯·惠斯特首先提出了麥克風的概念，他也是自動電報的發明者。1861年，德國發明家約翰出現了·菲利普·Les在膜片上固定一條金屬，同時一個金屬觸點與金屬條接觸形成電路。當振膜振動時，觸點上下移動，可產生與振動一致的間歇性電流變化但是這個裝置一直無法產生可以清晰分辨的人聲，于是Les發明了Les電話，歷史上第一個真正的麥克風誕生了。

液體麥克風

18763356年，貝爾發現電話語音傳輸中噪音太多，不夠清晰當時，使用固體麥克風很難克服這些問題為了改善這一問題，液體麥克風被應用到電話中，使電話能夠拾取更好的聲音。貝爾動手制作設備：有側枝的金屬管、一只喇叭、橡皮膜、底座。組裝好之后，整個金屬管固定在一個底座上，這就是最早的液體麥克風，看起來就像一個裝滿水和硫酸的金屬杯。但是這個設備只能勉強使用，放大的聲音只能簡單識別，音質無法保證。與Les電話相比，語言清晰度有所提高，但液體的存在使得量產更加困難，阻礙了商業化的步伐。

碳精麥克風

碳麥克風的原型是德國發明家埃米爾發明的·柏林內爾發明于1876年，但噪音大，不能用于音樂錄制后來經過貝爾和愛迪生的改進，終于成為實用產品，廣泛應用于老式電話機。碳麥克風看起來像一個小鼓，由兩個金屬片和它們之間的碳顆粒組成。向外的金屬片用于傳導振動當聲波振動薄片時，其對碳粒的壓力會發生變化，從而使碳粒之間的接觸電阻發生變化，電流也隨之變化，從而將聲音轉化為電信號。

動圈麥克風

最早的動圈式麥克風是德國電氣工程師西門子在1877年發明的，其工作原理如下：將線圈連接到柔性軟膜上當聲波到達并撞擊軟膜時，線圈與振膜一起振動，線圈與磁鐵的相互運動產生電信號。但在那個時候，磁鐵一般都很弱，變壓器也沒有直到1885年左右，西門子麥克風才出現我不會取得很大的成功。直到20世紀30年代，美國西部電氣公司在以往經驗的基礎上，開發出了動圈式麥克風。2021年，賴清海發明了防止共振嘯叫的動圈式麥克風，減少了麥克風高頻嘯叫和低頻共振的傳導。

常見的動圈話筒是EV的RE20、Sennheiser MD421、Shures sadism, masochism, etc。EV RE20是播音主持和演播室解說員的最佳選擇。RE20單聲道動圈話筒具有強勁的結構、耐用等特點，具有非常寬的頻率響應和出色的瞬態響應，是專為錄音而設計的、專為廣播和擴聲而設計。森海塞爾 MD421是大眾的最愛和擁有“鯨魚”愛稱的麥克風。由于它受氣流“吹拂”影響不大，多用于錄鼓，經常放在鼓里。在這種情況下，錄音略微過載的音質和鼓棒擊打鼓面發出的聲音完美融合，可以營造出搖滾鼓聲的效果。Shure SM58是歌手廣泛使用的麥克風，是實現了“在自家錄音”的首選。有一段演唱會的視頻為證：原警察樂隊的斯圖爾特·柯波蘭還在小鼓里設置了SM58錄音，也說明它可以用于各種樂器的錄音。

20世紀

20世紀出現了新的麥克風技術，麥克風從電阻式發展到電感式、電容式轉換。

鋁帶麥克風

鋁帶麥克風是德國科學家肖特基和格拉赫在1924年首先發明的。它的核心是一根薄鋁帶，利用鋁帶在磁場中的振動實現聲電轉換。鋁帶麥克風屬于麥克風歷史上最古老的類型，其結構如下：磁鐵周圍掛著類似絲帶的振動帶，這些振動帶通過空氣振動產生電信號。小鋁帶能敏銳感知聲音，所以其音頻特性一般較寬。它又被另稱為“轉速（速度）型”，一直是用于日本樂器的強烈沖擊（琴或三味線）的聲音收錄。

然而，鋁帶話筒受到以下因素的影響“吹拂”它極其易碎，外界沖擊常使鋁條斷裂，所以使用、保管時要非常謹慎。再加上制作方法復雜，難度大，鋁帶麥克風會逐漸退出錄制現場。但是最近除了一些知名型號的鋁帶麥克風被轉載，音頻-TECHNICA等麥克風制造商也開發了新的鋁帶麥克風。AUDIO-TECHNICA AT4081是一款帶有側振膜的緊湊型鋁帶麥克風，在安裝的靈活性和便利性方面表現突出。作為鋁制麥克風的代表，RCA77DX值得一提它自1940年以來一直在公眾面前，有時它的歷史風格只能在老音樂家 記錄。AEA發布了它的復制品。

真電容麥克風

1916年，西方電氣公司研制出最早的電容式麥克風。一般來說，電容麥克風利用的是電容的充放電原理，真正電容麥克風的兩層金屬膜（或高分子材料）它們之間的空間是空的，這就構成了電容。當外層金屬膜受到聲波沖擊時，它與內層金屬膜之間的距離會發生變化，從而改變電容，在電路中產生交流電，實現聲電轉換。因為電容話筒的結構特點，可以錄得更清晰穩定、音域更廣的音域。

雖然電容話筒有很多優點，但使用起來的難點是體積大，價格貴，錄音棚里準備的電容話筒數量有限。此外，電容話筒需要直接向電極釋放直流電，這必須通過一種稱為的方法從話筒外部提供“幻象電源”供應源，通過混合器、麥克風前置放大器或專用電源盒為麥克風供電。幻像電源通常使用信號專用的XLR信號線給麥克風供電，如果不符合環境條件就不能使用。

話筒

MD4型麥克風

在20世紀40年代，所有制造商在生產麥克風時都有一個共同的目標：拾音時盡量讓麥克風全向，也就是說讓麥克風對聲音更敏感，這樣任何方向的聲源都可以拾到。1949年，溫尼伯實驗室（森海塞爾品牌的前身）開發的MD4麥克風可以降低嘈雜環境下的背景噪音，是全球首款抑制反饋的降噪麥克風。

駐極體麥克風

1961年，貝爾實驗室對傳統電容式麥克風進行了改進，利用駐極體材料將電荷永久保持在駐極體中，駐極體麥克風問世。在中國，上海有機化學研究所和上海樂飛電聲總廠首先制造了駐極體傳聲器，并得到廣泛應用。駐極體麥克風具有小尺寸、功耗低、價格低廉等優勢，是一款手機、常用的傳感器，比如電話，有語音交互功能的機器人，比如SONY AIBO，本田ASIMO，都是用這種麥克風作為聲音傳感器。MK102麥克風、MK103麥克風。

1961年，在德國漢諾威工業博覽會上，森海塞爾推出了MK102和MK103話筒這兩款麥克風采用了小而薄的振膜，其特點是體積小，重量輕，同時保持了出色的音質。這兩款麥克風對氣候的抗干擾性能很強，適合探險、室外條件惡劣等新領域。

微機電系統麥克風（MEMS）

隨著半導體和集成電路技術的不斷發展，將電容器移到硅片上是合乎邏輯的1983年，德國科學家Cesler和Holm在貝爾實驗室共同開發了第一個MEMS麥克風。MEMS麥克風起源于帶獨立薄膜的壓力傳感器，基于MEMS技術，可以理解為在半導體上刻蝕一個微型電容。這種麥克風可以采用自動表面貼裝工藝，簡化了生產工藝，可以實現批量生產同時體積和各種特性可以為用戶提供更高的設計自由度和系統成本優勢，因此MEMS麥克風逐漸在市場上普及。

2003年，羅氏電子有限公司（Knowles   electronic, abbreviation“樓氏電子”率先向日本手機廠商京瓷株式會社出貨MEMS麥克風（Kyocera），開創了MEMS麥克風進入商用市場的先河。2012年，MEMS麥克風的營業額達到2.115億美元，開始主導手機市場。如今，MEMS麥克風安裝在每一部智能手機和平板電腦中，例如：AirPods Max總共配備了9個MEMS麥克風，增強了產品的降噪效果，也增加了MEMS麥克風的銷量。汽車領域也有MEMS麥克風2021年4月21日，英飛凌科技推出Xen SIV   im 67d 130 a，這是市場上首款通過汽車應用認證的麥克風。這種新設備結合了英飛凌 憑借高端MEMS麥克風的領先技術，我們在汽車行業擁有豐富的專業知識，能夠滿足汽車應用的高性能要求、低噪聲MEMS麥克風的要求。此外，MEMS麥克風還可以用于無人機的拍攝和監控。

數字式傳聲器

數字麥克風基本分為兩種。一種是把把模擬信號轉換成數字信號的模數轉換器放在麥克風外殼里，轉換后輸出數字信號的麥克風還是傳統的模擬結構拾音器頭和模擬麥克風沒有區別，只是將聲電轉換后的模擬信號通過內置的模數轉換器進行數字化處理后輸出。另一種是麥克風，用聲電換能器直接把聲音信號轉換成數字信號輸出。在這些數字麥克風中，光電數字麥克風是最成熟的一種。光電數字麥克風是一種用光電方法將聲膜的位移直接轉換成數字輸出的器件，可以直接輸出數字信號，不需要使用模數轉換器，因此消除了中間環節的失真和噪聲源。數字麥克風功能強大，應用廣泛，音質和抗干擾能力也很出色。

1998年初，beyerdynamic推出了第一款數字麥克風型號MCD100。與傳統的模擬麥克風不同，數字麥克風可以解決微弱信號和噪聲一起拾取的問題。MCD100數字麥克風內置心形定向振膜和24位模式/數字轉換器，可以匹配錄音棚和擴聲設備的24位數字音頻設備。MCD100輸出24個b/EBU數字信號，可以使整個操作更容易，減少重復a/D變換引起的聲音損傷。

到目前為止，已經衍生出了很多類型的麥克風，其中電容式麥克風較為常見、鋁帶麥克風、動態麥克風、有線麥克風和無線麥克風等這些不同類型的麥克風被用于人們生活的方方面面的生活，如：演唱會、會議、節目錄音等。

麥克風有很多種，下面主要介紹常用的動圈、晶體、電容式麥克風的結構和工作原理。

動圈式話筒

動圈話筒由永久磁鐵組成、音膜、輸出變壓器等當音膜在聲波的作用力下振動時，音圈切割磁力線，在兩端產生感應電壓。因為麥克風的音圈匝數非常少，所以其輸出電壓和輸出阻抗非常低。為了提高靈敏度和匹配放大器的輸入阻抗，麥克風中還安裝了一個輸出變壓器。變壓器有自耦和互感兩種，根據初始、輸出阻抗有高阻抗和低阻抗兩種，次級匝數比不同。輸出阻抗低于600ω的麥克風是低電阻麥克風；輸出阻抗高于10，000ω的麥克風是高阻抗麥克風。某些話筒的輸出變壓器次級有兩個抽頭，既有高阻輸出，也有低阻輸出只要改變連接器，它的輸出阻抗就可以改變。動圈麥克風的工作原理如下：當聲波引起振膜振動時，也會帶動附著其上的音圈在磁場中一起振動音圈在永磁體的磁場中來回振動，線圈中會產生感應電動勢，從而將音膜的振動轉化為電信號輸出。

晶體式話筒

晶體麥克風又稱壓電麥克風，由振膜和與之相連的壓電晶體彎曲梁組成。它的工作原理是利用晶體物質的壓電效應制成的揚聲器。壓電效應是當在晶體的某一方向施加電壓時，晶體會產生機械變形；當對一種晶體物質施加壓力使其發生機械變形時，晶體會產生一定方向的電壓，這種現象稱為壓電效應。當聲壓使振膜振動時，振膜將聲振動傳遞給晶體，使其變形，所以在1、在端子2處產生隨聲振動而變化的電壓，并且實現聲電轉換。工作時不需要外加電壓。水晶麥克風根據結構不同可分為振膜式和聲電池式膜片型的一般輸出電平為-45~-70 dB，頻率響應在60到8000 Hz之間；聲學電池的頻率響應在50 ~ 15000Hz之間，失真度為1%~5%，輸出電平為-50~-80分貝。

電容式話筒

電容式麥克風由膜片板組成、音窗、固定極板、電極引線、振蕩鑒頻電路和電池。它的原換能器是一個等效的可變電容，電容有兩塊板，分別是固定板和隔膜板。電容話筒的工作原理是利用振膜來拾音當兩塊板由DC極化電壓——的幻影供電時，振膜的振動會改變它與固定板之間的距離，從而獲得隨聲壓變化而變化的電流。這樣電容的容量也不斷變化，使得輸出電壓不斷變化，即產生模擬信號。

麥克風有很多種，可以基于聲電轉換的原理、電信號傳輸方式、指向性、外觀和形狀等，每個類別又可以細分為各種話筒。例如：根據聲電轉換原理，可分為動圈式麥克風、鋁帶麥克風和靜電麥克風。

根據聲電轉換的原理

動圈式：動圈式麥克風屬于壓力式，麥克風中有一個線圈貼在振膜上，懸浮在兩極之間。這種麥克風操作簡單、不需要DC工作電壓、性能穩定、具有良好的方向性、相對便宜，是應用最廣泛的話筒之一。動圈話筒在實際工作中通常用來拾取搖滾音樂中的人聲、鼓聲和電吉他或貝斯的揚聲器的聲音。

鋁帶式：鋁帶麥克風屬于壓差式，聲電轉換的原理是帶狀振膜兩面都暴露在聲波中，利用兩面的聲壓差進行振動。隔膜是由鋁制成的薄帶為了提高它的彈性，鋁帶上有很多褶皺。這種麥克風具有良好的頻率特性和音質，具有雙向特性用在舞臺上，掛在空中。

靜電式：靜電麥克風使用接收聲波的薄金屬板作為電容器的一個極板，使用面向振膜的固定厚金屬背板作為電容器的另一極當聲波作用于金屬振膜時，振膜產生相應的振動，改變振膜與背板之間的距離，改變電容。這種麥克風振膜輕，頻響和瞬態特性好，靈敏度高，在廣電行業應用廣泛，但需要工作電源，絕緣性能要求高。

根據電信號傳輸方式

有線麥克風：有線麥克風的工作原理是麥克風與音頻線連接，然后音頻線連接到音頻接口，實現電信號的傳輸。

無線麥克風：無線麥克風是由無線發射器和無線接收器組成的無線聲音傳輸系統從技術角度來說，可以分為射頻無線麥克風和紅外無線麥克風。

按指向性分類

心形指向：心形定向麥克風之所以得名，是因為它的拾音范圍就像一顆心，對麥克風正面的音頻信號高度敏感；話筒側面（90度處）的靈敏度比正面低6分貝；麥克風后面的音頻信號將被屏蔽。

過心形指向：心形指向性話筒對話筒前方的音頻信號靈敏度最高，150~160度的話筒側面靈敏度最低。

超心形指向：超心形指向性話筒類似于心形指向性話筒，對話筒前方的音頻信號靈敏度最高，但不同的是，最低靈敏度位于話筒側面200~210度。

雙指向形：8字形麥克風對麥克風前后的音頻信號靈敏度一樣高，但對麥克風側面的音頻信號靈敏度不高拾音范圍就像數字8，麥克風位于8字的分界點，因此得名。

全指向形：全向麥克風對所有方向的音頻信號都具有同樣高的靈敏度。

按外觀形式分類

臺式：桌面麥克風有一個支架，它是靈活的，可以放在桌子上供揚聲器使用它常用于特殊的小組會議。

領夾式：衣領話筒可以戴在領帶或圍巾上。

頭戴式：耳機麥克風可應用于拍賣主持人、主唱、鼓手等。

其他類型

駐極體麥克風：這種麥克風體積小，成本低，廣泛應用于電話中、手表等設備中。

硅微麥克風：基于CMOS MEMS技術，比駐極體麥克風更小、耐熱性好、一致性好、穩定性強、高可靠性，適合高性價比麥克風陣列應用。

激光麥克風：激光麥克風可用于竊聽。

除了手機之外，麥克風應用于生活的許多領域、電腦、耳機、KTV等傳統消費電子領域也應用于汽車電子、醫療、數碼攝錄影機等。此外，隨著人工智能技術的快速發展，可穿戴智能設備無人駕駛等新的消費領域、物聯網、智能家居等工業領域逐漸成為麥克風的新興應用市場。在不同的領域，根據對音質的要求、錄音環境等要求考慮使用不同技術特性和形狀的麥克風。

影視媒體領域

錄音：內置麥克風是數碼攝像機中設置的麥克風，用于拍攝和錄制。松下型號是數碼攝像機中內置麥克風功能最多的型號。松下 s內置廣域無線電麥克風，用長焦鏡頭拍攝遠處的人時，近處環境的聲音已經淹沒了人的聲音；

拾音：拍攝微電影時可以使用拾音麥克風、固定話筒、微型話筒、無線麥克風等拾取現場聲音。森海塞爾推出的MKH 416-P48U3麥克風用在電影里、廣播電視用短槍干擾管話筒，特別適用于影視前期/同期；

廣播電臺：廣播電臺可以使用動態麥克風來采集聲音。電動汽車 s RE20廣播話筒是所有廣播電臺的標準配置其寬廣的頻率響應和出色的瞬態響應使其成為行業標準，受到世界各地廣播員和音響工程師的青睞。

醫學領域

遠程對話：可以讓醫生在無菌手術環境之外與人交流（從護士和放射科醫生到在教室里觀看的學生）保持完全移動性的同時進行交流；

語音識別：將聽寫轉換成單詞并生成病人 的報告；

電子聽診器：接觸式麥克風麥克風厘米-01B是專為電子聽診器設計的拾音器它由高靈敏度性能穩定的PVDF壓電薄膜結合低噪聲前置放大電路組成，通過緩沖輸出提供聲音或振動信號拾取。

消費電子領域

手機：隨著手機智能化的提高，單個手機中MEMS傳感器的數量越來越多；

電腦：麥克風是電腦的上游部件和附件；

KTV：在KTV唱歌的時候，大部分都是動圈麥克風；

智能家居：在與智能家居產品進行語音交互的過程中，用戶往往處于相對嘈雜的遠程場景，因此一般需要由多個 MEMS麥克風組成的麥克風陣列來實現遠場拾音和降噪。

工業領域

無人駕駛：MEMS麥克風在汽車電子領域的應用規模整體較小，但市場空間較大；可穿戴智能設備：可穿戴設備不僅僅是硬件設備，還通過軟件支持和數據交互、云交互實現強大功能。通過MEMS麥克風進行語音交互已經成為智能設備接收信息和指令的重要方式。

麥克風的技術指標如下：靈敏度、頻率響應、指向性、輸出阻抗、等效噪聲、最大聲壓級、信噪比、動態范圍等。

靈敏度：靈敏度是用來表示麥克風的聲電轉換效率的指標。它的定義為：在自由聲場中，當對麥克風施加1Pa的聲壓時(帕)開路輸出電壓時麥克風的聲音信號(毫伏)就是麥克風的靈敏度。單位是毫伏/帕(mV/Pa)麥克風靈敏度的單位通常是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面積上的壓力。Pa和ubar之間的轉換關系為：10μbar=1Pa，1mV/ubar=10mV/Pa。所以動圈麥克風的靈敏度是1.5~4mV/Pa，而電容麥克風由于內置前置放大器，靈敏度比動圈麥克風高10倍左右，典型值為20mV/Pa左右。麥克風的靈敏度通常也是分貝(dB)表示。一般以1伏/帕(1V/Pa)作為參考靈敏度，規定值為1V/Pa為0dB。因為麥克風的靈敏度通常遠小于0dB，所以用dB表示的靈敏度為負。比如麥克風的靈敏度是2mV/Pa，用dB表示為-54dB。

麥克風的靈敏度越高越好它可以向混合器發送信號（或前置放大器）一方面，提供被轉移到高電平的輸入信號降低了對混頻器的增益要求，并且有利于提高信噪比；另一方面，因為傳輸電壓高，所以與線路感應相比，信噪比可以保持較高。但對于高靈敏度麥克風來說，如果激勵聲級過高，其輸出電壓會相應增加，容易導致功放動態范圍失真過大。對于唱歌的話筒，離嘴的距離要保持在5~10cm，激發比較強，所以對話筒的靈敏度要求不高。

頻率響應：簡稱頻響，是指在恒定聲壓的作用下，麥克風的輸出電平隨不同頻率的電壓而變化，單位為分貝(dB)頻率響應是評價麥克風音質的重要標準如果頻響曲線在規定的頻率范圍內是平坦的，說明麥克風可以最大程度地還原原聲。

麥克風軸上的頻率響應：指聲波到達麥克風0度軸，即麥克風振膜中心時的音質。麥克風軸上頻率響應的概念包括兩個方面：聲學信號的頻率范圍和該頻率范圍內信號的幅度變化范圍意味著傳聲器的頻率響應曲線不是一條絕對的直線。根據測量方法的不同，可以分為自由聲場的頻率響應和混響聲場的頻率響應。其中，混響聲場測得的頻響曲線更接近實際工作情況。

麥克風的離軸頻率響應：當聲波從0度軸以外的其他角度進入麥克風時，其響應特性稱為麥克風的離軸頻率響應。當聲波離開0度軸，角度發生變化時，振幅和頻率會相對于0度軸發生變化。

指向性：麥克風的指向性是指對來自不同方向的聲源具有不同靈敏度的特性。主要包括三種：全指向、雙指向、單指向。全向方向由麥克風上的圓圈表示，它對周圍的音頻信號具有相同的靈敏度。雙方向由麥克風上的數字8表示，這意味著麥克風只對來自0度軸和180度軸的聲源敏感。麥克風上的心形表示單一方向，這意味著麥克風只對來自0度軸的音頻信號敏感。