2.2 Aufbau eines Mikrofons - Audio
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Mikrofonie Inhaltsverzeichnis 1. Einführung.....................................................4 6. Instrumentenmikrofonie ..............................42 6.1 Schlagzeugabnahme ............................ 42 6.2 E-Gitarre ................................................ 45 6.3 E-Bass..................................................... 46 6.4 Kontrabass............................................. 47 6.5 Akustische Gitarren.............................. 47 6.6 Gesang................................................... 48 6.7 Flügel ..................................................... 50 6.8 Klavier.................................................... 51 6.9 Streichinstrumente................................ 51 6.10 Leslie-Cabinet..................................... 52 6.11 Blasinstrumente .................................. 53 2. Grundsätzliches zu Mikrofonen .....................5 2.1 Mikrofon & Ohr ......................................5 2.2 Aufbau eines Mikrofons .........................5 2.3 Nahbesprechungseffekt bei DEG..........8 2.4 Mechanische Entzerrung des Frequenzganges ......................................8 2.5 Membranresonanz..................................9 2.6 Impedanzanpassung.............................10 3. Die verschiedenen Wandlertypen ................11 3.1 Kontaktwandler-Mikrofon....................11 3.2 Kohlewandler-Mikrofon.......................11 3.3 Elektrodynamische Wandler................12 3.4 Elektrostatische Wandler......................14 3.5 Sonderformen von Mikrofonen ...........16 7. Schalldruckwerte.........................................56 8. Stereomikrofonie.........................................57 8.1 Grundsätzliches zu stereofonem Hören ...................................................................... 57 8.2 Grundsätzliches zur Stereomikrofonie.... ...................................................................... 58 8.3 Begriffsdefinitionen .............................. 58 8.4 Laufzeiten-Stereomikrofonie ............... 60 8.5 Intensitäts-Stereomikrofonie................ 62 8.6 Äquivalenz-Stereomikrofonie ............. 65 8.7 Trennkörper-Stereomikrofonie............ 66 8.8 Polymikrofonie ..................................... 68 4. Mikrofondaten und ihre Bedeutung..............22 4.1 Kenngrößen von Mikrofonen ..............22 4.2 Richtcharakteristik ................................26 4.3 Anschluss von Mikrofonen ..................28 5. Die gängigsten Mikrofone und ihre Daten ....31 5.1 Dynamische Mikrofone........................31 5.2 Kondensatormikrofone.........................34 9. Mikrofonlisten .............................................70 10. Impressum ................................................76 3 Skript Mikrofonie 1. Einführung Jeder ambitionierter Homerecordler möchte gerne Musikaufnahmen machen, die sich von denen der Profis nicht unterscheiden. Also müssen ein Mischpult und ein paar Mikrofone her, die gerade im neuen Musikkatalog als Sonderangebote angepriesen werden. Alles wird dann fein säuberlich im Proberaum verkabelt und irgendwie vor die Instrumente gestellt. Aber schon beim Soundcheck fangen die Probleme an. Die Mikrofone erzeugen Rückkopplungen in der Gesangsanlage, auf den Schlagzeugmikrofonen ist der Gitarren Amp lauter als die Becken zu vernehmen, der Bassist hört sich mal wieder nicht, und Clip LED am Mischpult blinkt ständig. Nach der Aufnahmesession ist die Bassdrum nicht hörbar, die Gitarre klingt wie über ein HIFI Anlage gespielt, der Bass ist nur dumpf und der Sänger ist kaum zu verstehen. Diese Erfahrungen muß jeder Musiker und Tontechniker einmal gemacht haben, um sich mit der äußerst schwierigen Materie "Mikrofonie" ernsthaft auseinander zusetzen. Der richtige Umgang mit Mikrofonen wird sicherlich einige Zeit mit Versuche nach dem Prinzip „Trial & Error“ in Anspruch nehmen. Erst nach jahrelanger Übung und etlichen schlechten Aufnahmen wird man verstehen, wie komplex das Thema an sich ist, und warum viele Tontechniker einen regelrechten Kult um Millimeter bei der Mikrofonaufstellung betreiben. Selbst entsprechende Literatur kann dieses Wissen nicht ersetzen, sondern lediglich Anhaltspunkte und einiges an Grundwissen liefern. Dieses Grundwissen, welches zuerst einmal einiger physikalische und elektrotechnischer Basics bedarf, soll in diesem Skript vermittelt werden. Florian Gypser Karsten Dubsch November 2003 Skript 4 Mikrofonie 2. Grundsätzliches zu Mikrofonen Was ist eigentlich ein Mikrofon? Um es zum Anfang stark vereinfacht zu erklären: Mikrofone erfassen wie auch das menschliche Ohr eine Schallschwingungen, die sie in elektrische Energie umwandeln 2.1 Mikrofon & Ohr − hervorgerufen durch ein Schallereignis (z.D. einen Snareschlag) wird ein Luftdruck erzeugt − dieser Luftdruck verdrängt Luftmoleküle, dieses Ereignis führt zu einer Kettenreaktion weiterer Luftmoleküle − dieser Luftdruck breitet sich dann in alle Richtungen im Raum aus − das menschliche Gehör empfängt diesen Luftdruck der das Trommelfell zum Schwingen anregt − durch Übertragung dieser Schwingungen in ein flüssiges Medium im Mittel- und Innenohr werden feinste Sinneshaare angeregt, welche wiederum Nervenzellen reizen; diese Erregung wird zum Gehirn weitergeleitet und dort als ein Geräusch oder Ton erkannt − in gewisser Weise nutzt ein elektrischer Schallempfänger, also ein Mikrofon, ein ähnliches Prinzip − bei einem Mikrofon gibt es auch eine Membran die durch Luftdruckveränderungen zum Schwingen gebracht wird, lediglich die Umwandlung in elektrische Spannung erfolgt anders 2.2 Aufbau eines Mikrofons − Mikrofone werden auch als „Wandler“ oder „Empfänger“ bezeichnet, weil sie den Schall empfangen und in eine elektrische Spannung wandeln − als „Kapsel“ wird die Wandlereinheit eines Mikrofons benannt, da ein Mikrofon auch noch aus Gehäuse-Anschlüssen und eventuell Schalter + Elektronik besteht − das Grundprinzip der Schallabnahme ist bei allen Mikrofontypen gleich − angeregt durch einen Schalldruck wird im Mikrofon eine Membran zum Schwingen angeregt, die eine elektrische Energie erzeugt − diese recht geringe Energie wird im Mikrofonverstärker zu einen nutzbaren Signal gewandelt bevor sie vom Mischpult verarbeitet werden kann − später kann diese Energie auf dem Aufnahmemedium gespeichert, oder von den Lautsprecherboxen widergegeben werden − die Membran des Mikrofons kann zwischen zwei Ereignisse unterscheiden: − Tonhöhe des Tons: − die Tonhöhe wird von der Membran als Schwingungsgeschwindigkeit abgenommen − das bedeutet, je höher ein Ton ist, desto schneller bewegt sich die Membran − die physikalische Bezeichnung dafür ist „Frequenz“ und wird als Schwingungen pro Sekunde in „Hertz“ (Hz) angegeben − Intensität des Tons: − die Intensität bestimmt den Schwingungshub, die maximale Auslenkung der Membran − je weiter die Membran vom Ruhepunkt bewegt wird, desto größer ist die Intensität der Schwingung 5 Skript Mikrofonie 3.4 Elektrostatische Wandler (Kondensator-Mikrofone) − die Mikrofonkapsel ist ein Kondensator mit einer festen und einer beweglichen, als Membran ausgebildeten Elektrode − die Membran ist eine 1 µm bis 10 µm starke Metallfolie oder metallbedampfte Kunststoff-Folie, de in geringem Abstand zu einer perforierten Gegenelektrode angeordnet ist − Konstante Vorspannung: Polarisationsspannung sorgt für konstante Vorladung des Kondensators − entsprechend d. Membranschwingung ändert sich der Plattenabstand und damit Kapazität − Wechselspannung entsteht durch Ladungsausgleich − die Wechselspannung ist proportional zur Kapazitätsänderung, aber auch abhängig v. Höhe der Polarisationsspannung − es gibt Kleinmembran-Kondensatormikrofone (z.B. und GroßmembranKondensatormikrofone Funktionsprinzip Kondensatormikrofon NF − die auftreffenden Schallwellen bewegen die Membran und verändern die Kapazität des Luftkondensators − Empfindlichkeit und Dämpfung der Membran werden durch das Luftpolster zwischen den Elektroden des Kondensators bestimmt − bei der Niederfrequenzschaltung wird die Kapazität des Mikrofons über einen großen Lastwiderstand auf eine feste Gleichspannung von 40 V bis 200 V aufgeladen − die im Mikrofon gespeicherte Ladung bleibt bei einer Kapazitätsänderung fast konstant − die Spannung am Mikrofon hängt deshalb nur von der Kapazitätsänderung ab − die große Innenimpedanz des Kondensatormikrofons in Niederfrequenzschaltung erfordert einen Impedanzwandler − der erforderliche große Eingangswiderstand des Impedanzwandlers lässt sich mit Feldeffekttransistoren verwirklichen − Mikrofon und Impedanzwandler sind in einem Gehäuse vereinigt Funktionsprinzip Kondensatormikrofon HF − bei der Hochfrequenzschaltung liegt das Kondensatormikrofon grundsätzlich als Kondensator in einem Schwingkreis und ändert dessen Resonanzfrequenz − dadurch wird die hochfrequente Wechselspannung eines Oszillators frequenzmoduliert bzw. phasenmoduliert, oder ein Demodulator wird verstimmt − an den Elektroden des Mikrofons liegt anstelle der hohen Gleichspannung nur Skript 14 Mikrofonie 4.3.3 Symmetrische Verkabelung − symmetrische Verkabelungen hingegen sind weniger störanfällig − eine Phantomspeisung der Mikrofone über das Mischpult ist möglich − symmetrische Leitungen bestehen aus zwei Adern (tonführende Leiter; mit (+) und (-) bezeichnet) und einer darum liegenden Abschirmung (Masse). 4.3.4 Phantomspeisung (+48Volt) − Kondensator Mikrofone benötigen, wie bereits erwähnt, eine sogenannte Phantomspeisung oder Phantomspannung − die Phantomspeisung wird vom Mischpult geliefert und beträgt 48 Volt Gleichspannung und führt einen Stromfluss von max. 10 mA (Milliampere) − diese Gleichspannung baut an der Kondensatorkapsel eine Polarisationsspannung auf − ebenso wird diese Spannung zur Versorgungsspannung des Impedanzwandlers benötigt − die Spannung wird jeweils über die beiden tonführenden Adern des symmetrischen Kabels vom Mischpult an das Mikrofon geleitet − (+) Phase = 48V, (-) Phase = 48V, Abschirmung = Bezugspunkt oder Potential − die Abschirmung bzw. Masse wird also zur Rückführung oder als Potential benötigt − ist keine Masse vorhanden, kann die Versorgungsspannung nicht erzeugt werden − wird eine Phase unterbrochen, wird das Mikrofon mit zu wenig Strom versorgt, was meistens einen zu geringen Ausgangspegel des Mikrofons zur Folge hat! − dynamische Mikrofone benötigen keine Phantomspeisung, allerdings können die 48V das Mikrofon oder das Mischpult auch nicht beschädigen. − da dynamische Mikrofonkapseln nicht mit der Masseleitung verbunden sind, liegen die 48V sozusagen „in der Luft“ und bieten keinen Abfluss dieser Spannung gegen Masse − wie bereits erwähnt ist die Phantomspannung (Phantomspeisung) nur mit der symmetrischen Tonführung zu realisieren 29 Skript Mikrofonie 6. Instrumentenmikrofonie 6.1 Schlagzeugabnahme 6.1.1 Bass-Drum Mikrofon 1 − Fell: Ausrichtung zur Mitte bringt mehr Bässe (Kick-Anteil in der Mitte des Fells am meisten vertreten) − Mikrofon: z.B. D 112 − am Rand des Fells sind die Obertöne/Höhen mehr vertreten − je weiter Mikrofon 1 vom Schlagfell entfernt ist, desto größer ist der Anteil der Bass-Drum-Resonanz (weniger trocken/knackig) − Mikrofon 1 nahe am Fell -> trockener/knackiger Sound − ca. 10 cm vom Schlagfeld entfernt positionieren; seitliche Ausrichtung sehr wichtig − Dämpfung ist der Bass-Drum ist sehr wichtig − schwerer Gegenstand auf Decke in die BassDrum legen fördert den Bassanteil − Spannung des Schlagfells: o Fell zu straff gespannt -> es entwickelt sich ein Ton (nicht gewollt) o Fell schlaff, so dass die Feststellschrauben gerade greifen -> Bass-Drum entfaltet sich und erzeugt mehr Bässe − das Resonanzfell wichtig für Volumen der BassDrum und Toms; daher nicht abnehmen, weil dadurch der Sound negativ verändert wird Mikrofon 2 − optional − flexiblere Soundgestaltung zusammen mit Mikrofon 1 möglich − etwas außer- oder innerhalb der Bass-Drum -> niemals direkt in der Öffnung positionieren wegen des enstehenden Luftzuges − Mikrofon: RE 20 für Kick Anteil − Tunnel an die Bass-Drum bauen (aus Decken etc.) und mit Decken abschatten fördert SubBaß-Anteil − beim Zumischen 6 – 10 dB unter Pegel von Erstsignal Mikrofon 1 bleiben, sonst gibt es möglicherweise Probleme mit Interferenzen, Laufzeitunterschiede und es kommt zu Auslöschungen Skript 42 Mikrofonie 10. Impressum www.audio-workshop.de Copyright by: audio-workshop GbR, popstuff media, X-pert Media Autoren: Florian Gypser & Karsten Dubsch Layout/Cover: Holger Steinbrink, KEMEL music production Kontakt: audio-workshop GbR z.H. Florian Gypser Frankenbachstr. 27 53498 Bad Breisig Fon: 02633 – 474583 Fax: 02633 – 474584 Email: [email protected] Hinweis Die Autoren übernehmen für Fehler, die in diesem Skript auftreten können, keinerlei Verantwortung. Der Inhalt dieses Skripts kann ohne Vorankündigung geändert werden. Bei der Erstellung dieses Skripts wurde mit aller Sorgfalt gearbeitet, um Fehler und Widersprüche auszuschließen. Die Autoren übernehmen keinerlei Garantien für dieses Skript. Dieses Skript darf ohne Genehmigung der Autoren – auch auszugsweise – nicht vervielfältigt werden. Skript 76
