Mikrofone
Vorwort
Das Mikrofon steht in der Reihenfolge eines Signalwegs an zweiter Stelle, es wandelt die vom Sänger, Sprecher oder Instrument (1. Stelle) erzeugten akustischen Signale (Schallwellen) in elektrische Signale um und führt diese den weiteren Komponenten des PA- Systems zu, wo sie im gleichen nur umgekehrten Prinzip wieder vom Lautsprecher in Schallwellen umgewandelt werden.
Für rein akustische Instrumente und Gesang oder Sprache, bleibt meist nur die direkte Aufnahme mit einem Mikrofon. Mikrofone unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht z.B. Funktionsweise, Richtcharakteristik, Frequenzgang, Empfindlichkeit und Baugröße.
In der PA-Technik sind hauptsächlich dynamische Ausführungen interessant, werden aber mittlerweile nicht mehr ausschließlich sonder zunehmend von Kondensatorenmikrofonen ergänzt.
Beide Mikrofontypen sind einfach in der Anwendung und gelten als zuverlässig. Dies bedingte ihre konsequente Weiterendwicklung in den letzten Jahren. Andere Bauarten wie Röhrenmikrofone haben zwar ihre klanglichen Reize, sind aber wegen ihrer mechanischen Empfindlichkeit ungeeignet für den Live-Betrieb.
In der Studiotechnik werden alle nur erdenklichen Sorten von Mikrofonen sowie Mikrofone verschiedener Hersteller verwendet. Es gibt Mikrofone, mit denen man nahezu alles aufnehmen kann und wiederum sehr spezialisierte Typen. Zwischenzeitlich gibt es sogar Modeling-Mikrofone, welche die Klangcharakteristik jedes nur erdenklichen Mikrofons nachahmen kann.
Tauchspulenmikrofon (Dynamisch)
Beim Tauchspulenmikrofon wird die an der Mikrofonmembran befestigte Schwingspule in einem ringförmigen Spalt des Magneten eingelagert. Schwingt die Membran, so wird in der Spule eine Spannung induziert, die ohne einen Überträger direkt abgegriffen werden kann, da der Widerstand der Schwingspule im allgemeinen schon 200 Ohm beträgt.
Kompliziert sind alle Maßnahmen, den Frequenzgang im gesamten Übertragungsbereich linear zu halten. Im Vergleich mit einem Kondensator- oder Bändchenmikrofon verfügt das Tauchspulenmikrofon über keinen linearen Frequenzgang.
Auch das Impulsverhalten ist aufgrund der relativ hohen Membranmasse nicht optimal.
Bändchenmikrofon (Dynamisch)
Die Membran eines Bändchenmikrofons ist ein Aluminiumstreifen von 2-4 mm Breite und einigen Zentimetern Länge.
Dieses Bändchen wird zwischen den beiden Polen eines Magneten eingespannt. Es kann nur um wenige µm schwingen. Da der Widerstand des Bändchens weniger als 1 Ohm beträgt, wird dem Bändchen ein Überträger nachgeschaltet, der den Ausgangswiederstand auf ca. 200 Ohm transformiert. Bändchenmikrofone besitzen im allgemeinen einen linearen Frequenzgang.
Trotz dieser Einschränkungen bieten hochwertige Tauchspulenmikrofone eine gute Klangqualität und werden auch im Studio häufig verwendet. Auf der Bühne wird man sie jedoch noch häufiger vorfinden. Sie sind robuster als Kondensatormikrofone und arbeiten auch bei hohen Schalldruckpegeln ohne Verzerrungen.
Da bei einem Tauchspulenmikrofon ein linearer Frequenzgang ohnehin nicht zu erreichen ist, versuchen viele Hersteller wenigstens, den Frequenzgang so zu beeinflussen, dass ein Mikrofon sich für einen speziellen Anwendungsfall besonders eignet. Ein ausgesprochenes Vocal-Mikrofon ist z.B. das SM 58 (Shure).
Darüber hinaus hat die sehr leichte Membran ein gutes Impulsverhalten. Das Bändchenmikrofon kann mit dem Kondensatormikrofon durchaus konkurrieren und ist im Preis/Leistungsverhältnis diesem sogar noch überlegen. Empfindlich reagiert es auf Wind, Erschütterungen und schnelle Bewegungen
Kondensatormikrofone
Kondensatormikrofone sind komplizierter und damit – prinzipiell – auch anfälliger aufgebaut als Tauchspulmikrofone. Beim Kondensatormikrofon trifft der Schall auf eine goldbeschichtete Membran, die in winzigem Abstand zu einer Metallscheibe angebracht ist. Die starre Metallscheibe nennt man Gegenelektrode, denn zusammen mit der Membran bildet sie einen Kondensator. Treffen Schallwellen auf die Membran, verändert sich der Abstand zwischen der schwingenden Membran und der starren Gegenelektrode, wodurch der Kondensator seine Kapazität ändert – und zwar im Rhythmus der Schallwellen. Kondensatormikrofone benötigen eine zusätzliche Elektronik, um diese Kapazitätsänderung in eine Spannungsänderung zu übersetzen und diese Wechselspannung dann auf ein brauchbares Niveau zu verstärken.
Elektret-Kondensatormikrofone
Bei Elektret-Kondensatormikrofonen ist die Polarisationsspannung zwischen Membran und Gegenelektrode in Form einer statischen Ladung in der Kapsel „eingefroren". Früher hatte man Angst, dass diese Ladung nach ein paar Jahren verflogen sein könnte. Das passierte aber nur bei ein paar ganz frühen Elektret-Modellen. Die Hersteller haben die Elektret-Technik schon lange im Griff.
Ein Kondensatormikrofon benötigt deshalb immer eine Spannungsversorgung. Üblicherweise erfolgt diese über die so genannte Phantomspeisung. Das ist eine Spannung von 48 Volt, die das Mischpult bzw. der Mikrofonvorverstärker zur Verfügung stellt und über die ganz normale XLR-Leitung dem Mikrofon zuführt.
Eine sehr clevere Lösung. Fast alle heute gebräuchlichen Mischpulte und Mikrofonvorverstärker verfügen über Phantomspeisung, denn Kondensatormikrofone sind inzwischen weit verbreitet. Manche Kondensatormikrofone lassen sich auch mit Batterien betreiben, aber längst nicht alle.
Es gibt jede Menge alte Elektret-Kondensator-mikrofone, die immer noch tadellos funktionieren. Die meisten Kondensatormikrofone für den Bühnengebrauch sind in Elektret-Technik gefertigt. Elektret-Kondensatormikros unterscheiden sich klanglich nur wenig von „echten“ Kondensatormikrofonen, sind aber wesentlich günstiger in der Fertigung.
Lavalier-Mikrofone
Hiermit sind entgegen der landläufigen Meinung keine Ansteck- und Clipmikros gemeint, sondern Mikrofone, die eine standardisierte Entzerrung (Frequenzgangkorrektur) besitzen und somit direkt vor dem Brustkorb getragen werden (Also doch Ansteckmikros? Nein! Dies ist von Mikro zu Mikro unterschiedlich und besonders im Niedrigpreisbereich selten gegeben).
Der Frequenzgang besitzt eine starke Absenkung bei 800 Hz (das ist der Bereich der Brustkorbresonanz) und eine deutliche Pegelanhebung bei den hohen Frequenzen (bis +8 dB bei 8 kHz) um die Sprachverständlichkeit zu verbessern. Wem ein solches Mikro fehlt, der kann den Frequenzgang aber mit dem Pult-EQ nachbauen.
Richtcharakteristik
Unter Richtcharakteristik eines Mikrofons versteht man dessen Eigenschaft, Schall aus bestimmten Richtungen lauter wahrzunehmen als aus dem restlichen Umfeld. Richtmikrofone können so bei entsprechender Ausrichtung unerwünschte Geräusche weitgehend ausblenden.
Wichtig! Aus der Richtcharakteristik eines Mikrofons lässt sich nicht unbedingt dessen Verhalten in rückkopplungsgefährdeten Situationen ableiten.
Um rückkopplungsunempfindliche Mikrofone zu bauen, muss ein Hersteller neben der Richtcharakteristik noch andere konstruktive Maßnahmen vornehmen.
Man unterscheidet 4 Grundcharakteristika:
Kugelcharakteristik: Mikrofone mit Kugelcharakteristik nehmen alle Geräusche unabhängig von ihrer Richtung (fast) gleich stark auf. Für Verstärkung über PA-Systeme werden sie daher nur selten verwendet. Typische Anwendungsfälle sind z.B. Aufnahmen von akustischen Atmosphären.
Nierencharakteristik: Mikrofone mit Nierencharakteristik entsprechen in ihrer Richtwirkung etwa der des menschlichen Ohres. Zwei Mikrofone mit Nierencharakteristik ergeben, wenn sie korrekt positioniert sind, ein gutes Stereobild einer akustischen Situation > Stereo-Aufnahmetechnik. Wegen der Ausblendung unerwünschter Schallquellen lassen sie sich auch gut in Situationen einsetzen, in denen Rückkopplung zum Problem werden kann.
Super- & Hypernierencharakteristik: Supernieren-, Hypernieren- und Keulencharakteristik kommt zum Einsatz, wenn man entfernte Schallquellen aufnehmen will. Typische Anwendungssituationen sind Film- & Fernsehaufnahmen. Hypernierenmikrofone können u.U. aber auch Schallquellen "von hinten" aufnehmen, weshalb sie nicht unbedingt den Nieren in punkto Rückkopplungsunempfindlichkeit überlegen sind (wenn nicht noch andere Maßnahmen angewendet werden).
Achtcharakteristik: Die Achtcharakteristik ergibt sich eher als theoretischer Sonderfall der Mikrofon-Konstruktionstechnik (reine Druckempfänger haben Kugelcharakteristik, reine Druckgradientenempfänger haben 8-Charakteristik). Das Mikrofon nimmt Schall aus zwei Richtungen auf. Früher spielte die 8-Charakteristik bei der MS-Stereophonie eine bedeutende Rolle. Heute benutzt man ggf. 8-Charakteristik für empirische Experimente im Studio.
Übertragungsbereich
Ihn findet man häufig in Prospekten angegeben, leider jedoch ohne die Toleranzen. Beinahe jedes billige Kondensatormikro schafft einen Frequenzgang von 20 Hz - 20 kHz.
Entscheidend ist hier jedoch der Zusatz z.B. +- 2,4 dBr. Er gibt die maximale Abweichung der Kurve vom Idealverlauf in dem angegebenen Frequenzbereich an.
Diese Angaben sind letztendlich völlig unwichtig, denn gerade Mikros mit einem beliebten Sound haben einen sehr unregelmäßigen Frequenzgang bzw. Anhebungen bestimmter Frequenzbereiche um den Klang zu verbessern. Manchmal finden sich auch Frequenzdiagramme, welche aber in der Regel beschönigt sind.
Schaltelemente am Mikrofon
Ein-/Aus-Schalter finden sich ausschließlich an Live-Mikrofonen. Im Studioalltag wären sie eine Fehlerquelle, auf der Bühne jedoch kann damit der Musiker dem Tontechniker unter die Arme greifen und das Mikro bei Nicht-Benutzung abschalten und somit Rückkopplungen und eine verwaschenen Sound vermeiden.
LowCut-Schalter finden sich meist an Großmembran-Kondensern. Dabei handelt es sich um einen Hochpassfilter, der meist mit 12dB/Oktave alle Frequenzen unter 60 - 150 Hz (je nach Mikro unterschiedlich, manchmal auch in mehreren Stufen schaltbar) absenkt. Er hilft z.B. bei der Aufnahme von HiHat und Becken am Schlagzeug um die Bass Drum auszublenden und einen glockigen Klang der Becken zu vermeiden.
PAD/Vordämpfung: Man findet sie ebenfalls an den meisten Großmembran-Kondensern als Schalter und bei den modular aufgebauten Kleinmembranmikrofonen (z.B. Oktava MK 012) als schraubbares Dämpfungsglied. Sie beträgt meist zwischen -10 und -20 dBr und gleicht den geringereren Grenzschalldruck von Kondensern aus.
Die Dämpfung sitzt vor (!) dem Vorverstärker, da dieser sonst bei Überlastung Verzerrungen produzieren würde. Man sollte die Vordämpfung grundsätzlich nur dann einschalten, wenn sie auch gebraucht wird, da sonst der Störspannungsabstand schlechter wird (Es rauscht mehr!).