Mikrofone Theorie und Praxis

Wenn eine Veranstaltung oder Auftritt enttäuschend klingt, hat das in vielen Fällen mit dem Mikrofon zu tun. Denn am Anfang der Signalkette steht das Mikrofon.
 
Es wandelt Schallwellen in elektrische Signale um. Mängel, die bei dieser Umwandlung - sprich bei der Aufnahme - entstehen, können später nicht oder nur sehr schwer behoben werden.

Selbst wenn Sie Mikrofone bester Qualität einsetzen, können sich Fehler einschleichen: z.B. wenn ein Mikrofon für einen bestimmten Zweck nicht geeignet ist, oder wenn Sie es falsch handhaben.

Da jedes Instrument und jede Stimme anders klingt, beschäftigt sich eine Vielzahl von Firmen mit der Aufgabe, für bestimmte Anwendungsbereiche die idealen Mikrofone zu konstruieren.

Entsprechend wichtig ist das Wissen um die richtige Auswahl der am besten geeigneten Mikrofone und deren Positionierung.

Man unterscheidet Mikrofone zunächst nach dem Grad ihrer Richtwirkung, das heißt sie sind für Schallwellen aus verschiedenen Richtungen unterschiedlich empfindlich.
Die Konstruktion des Mikrofons legt fest, ob und wie es auf den Schall aus den unterschiedlichen Richtungen reagiert.

Die Richtcharakteristik ist somit maßgeblich für die Verwendung des Mikrofones.



Richtcharakteristik

Die Richtcharakteristik von Mikrofonen wird in reflexionsarmen Räumen gemessen. Dabei wird das Mikrofon in 1 m Abstand vor einer 1-kHz-Schallquelle gedreht und dabei der Ausgangspegel des Mikrofonsignals in Abhängigkeit vom Einfallswinkel gemessen.
Das Resultat dieser Messung wird grafisch in einem Polardiagramm dargestellt.

Die Richtwirkung ist durch charakteristische Muster gekennzeichnet:

Kugelcharakteristik:



Dieses Mikrofon ist theoretisch nach allen Seiten gleich empfindlich.

Es ist gut für Aufnahmen geeignet, bei denen auch die Geräuschkulisse mit aufgezeichnet werden soll.

Oft bei Ansteck- und Grenzflächenmikrofonen zu finden oder um Atmos einzufangen.







Nierencharakteristik:


Schall von der Seite und von hinten wird nur mit reduzierter Intensität oder gar nicht aufgenommen.

Ist dann am günstigsten wenn das direkte Signal der Schallquelle (Solist, Sprecher, Gitarrenverstärker) selektiv aufgenommen werden soll. Es gilt als optimal für Filmer, da sie Kamerageräusche nicht mit aufnehmen.

Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor der Kapsel.
Am unempfindlichsten für Schall, der unter 180° zur Mikrofonachse einfällt.
Weniger empfindlich für Umgebungsgeräusche als Mikrofone mit Kugelcharakteristik.

Nahbesprechungseffekt.

Wenn man mit Nierenmikrofonen richtig umgeht, trägt der Nahbesprechungseffekt zu einer sonoren, voll klingenden Stimme bei.

Supernierencharakteristik:


Die Superniere hat im Polardiagramm eine noch schlankere Form als die Niere.
Einsatzgebiet: Wie bei der Niere selektive Bevorzugung des frontal einfallenden Schalls, wobei diese Eigenschaft aber hier noch ausgeprägter ist.

Mikrofon ist am empfindlichsten für Schall vor der Kapsel.
Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 126° zur Mikrofonachse einfällt.
Weniger empfindlich für Umgebungsgeräusche als Mikrofone mit Kugelcharakteristik.
Nahbesprechungseffekt.


Hypernierencharakteristik:


Noch schlankeres Polardiagramm, noch stärker ausgeprägte frontale Empfindlichkeit.

Das Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor der Kapsel (0°).

Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 110° zur Mikrofonachse einfällt.
Ein Mikrofon mit Hypernierencharakteristik kann etwas weiter von der Schallquelle entfernt stehen als ein Mikrofon mit Superniere oder Niere.

Starker Nahbesprechungseffekt.



Keulencharakteristik:


Hier ist die Richtungsempfindlichkeit noch stärker ausgeprägt als bei einem Nierenmikrofon.
Es ist besonders geeignet für die Aufzeichnung von Gesprächen aus größerer Entfernung.

Extrem gerichtetes Richtmikrophon.
Mikrofone mit einer Keulen-Charakteristik haben den Nachteil, dass sie nach hinten nahezu die gleiche Empfindlichkeit haben wie nach vorne.
Häufig in Theatern und bei Fernseh- und Kinoproduktionen eingesetzt.

Reagiert sehr empfindlich auf Wind!



Achtercharakteristik:


Die Acht ist quasi eine "Doppelniere" auf zwei entgegengesetzte Seiten hin ausgerichtet.
 
Diese zweiseitig empfindlichen Mikrofone werden vorwiegend in der Studiotechnik für Interviews genutzt.

Das Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor und hinter der Kapsel.
Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 90° zur Mikrofonachse einfällt.

Sehr starker Nahbesprechungseffekt.



Die Richtcharakteristik hat zwar primär keinen Einfluss auf den Klang, aber das davon abhängige Verhältnis von direktem zu diffusem Schall (Hallbalance) spielt eine große Rolle.


Mikrofonarten

Es gibt zwei grundlegende Mikrofonarten, die hauptsächlich verwendet werden.
Dynamische Mikrofone und Kondensator Mikrofone.
Der Unterschied liegt im Wandlerprinzip, also der Art, wie die mechanischen Schallschwingungen in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Dynamische Mikrofone


Bei diesen Mikrofonen wird durch Induktion Strom erzeugt.
An der Membran des Mikrofons ist eine Spule befestigt.

Diese Drahtspule hängt in einem schmalen Schlitz eines Magneten.

Wird die Membran durch den Schall in Schwingung versetzt, bewegt sich die Spule im Magnetfeld und es wird Strom erzeugt.

• Brauchen keinen Strom
• Halten hohem Schalldruck stand
• Relativ unempfindlich gegen Schläge




Beispiele für dynamische Gesangsmikrofone:


















• AKG D7 (dynamisch, Superniere)

• Sennheiser e 935 (dynamisch, Niere)

• Shure Beta 58A (dynamisch, Superniere)

• Shure SM58 (dynamisch, Niere)







Beispiele für dynamische Schlagzeugmikrofone:


• AKG D-112 (dynamisch, Niere),
   z.B. für Bassdrum, E-Bass, Tuba

• Sennheiser e 602 II (dynamisch,
   Niere)
   z.B. für Bassdrum, Brass,
   Kontrabass







Beispiele für dynamische Gitarrenmikrofone:















• Sennheiser e 606 (dynamisch, Superniere)

• Sennheiser e 906 (dynamisch, Superniere)

• Shure SM57 (dynamisch, Niere)


Kondensator Mikrofone



Bei Kondensator Mikrofonen setzten die Schallwellen eine sehr dünne vergoldete Kunststoffmembran in Schwingungen.
Die Membran ist direkt vor der Gegenelektrode befestigt.

Die elektrisch geladene Anordnung aus Membran und Elektrode bildet einen schallempfindlichen Kondensator.

Schwingt die Membran, ändert sich der Abstand zur Elektrode und damit die Kapazität des Kondensators.



Um diese Kapazitätsschwankungen in ein elektrisches Spannungssignal umzuwandeln, wird der Kondensator über einen hochohmigen Widerstand mit einer Gleichspannung aufgeladen.

• Kondensatormikrofone benötigen immer eine Spannungsversorgung (Batterie, Phantomspannung) für ihre interne Elektronik.
• Halten nur begrenzte Lautstärken aus
• Wesentlich empfindlicher gegen Schläge
• Klingen wesentlich feiner, oberton-reicher
• sind in sehr kleinen Dimensionen herstellbar (Lavalier-Mikrofon)

Dauerpolarisierte Kondensator Mikrofone auch Elektret-Kondensator-Mikrofon genannt beruhen auf dem gleichen physikalischen Prinzip wie ein "normales" Kondensatormikrofon.

Kondensatormikrofone zeichnen sich durch eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit auf kurze, impulsartige Klänge aus. Die geringe Masse ihrer Membran sorgt für einen erweiterten Höhenbereich, während gleichzeitig dank ihrer Konstruktion niederfrequente Töne hervorragend aufgenommen werden.
Das Ergebnis ist ein natürlicher, sauberer und klarer Klang mit außergewöhnlicher Transparenz und Detailtreue.


Beispiele für Kondensator Gesangsmikrofone:
















• AKG C-5 (Kondensator, Niere)

• Sennheiser e 865 (Kondensator, Superniere)

• Shure Beta 87a (Kondensator, Niere)

• Shure KSM-9 (Kondensator, Superniere)








Beispiele für Kondensator Overheadmikrofone:


• Sennheiser e 614 (Kondensator, Superniere) speziell für Overhead













Mikrofon-Empfindlichkeit

Die Mikrofonempfindlichkeit gibt an, wie hoch die elektrische Ausgangsspannung (in mV) ist, die ein Mikrofon für einen bestimmten Schalldruck (in dB SPL = Sound Pressure Level = Schalldruckpegel) erzeugt.

Wenn zwei Mikrofone dem gleichen Schalldruck ausgesetzt werden, so ist das Mikrofon empfindlicher, welches die höhere Ausgangsspannung liefert. Jedoch ist ein empfindlicheres Mikrofon nicht automatisch auch ein besseres Mikrofon. Deshalb sollte man zum Empfindlichkeitsvergleich Datenblätter zu Rate ziehen und nur gleich getestete Mikrofone vergleichen!

In den Datenblättern unterschiedliche Hersteller wird die Empfindlichkeit mitunter nicht durchgängig in dB (SPL) angegeben.
Hier finden wir oft Begriffe wie "Feld-Betriebs-Übertragungsfaktor" oder "Freifeld-Leerlauf-Übertragungsfaktor".

Beispiele für die Bezeichnung der Mikrofonempfindlichkeit in Datenblättern:

Freifeld-Leerlauf-Übertragungsfaktor: (1 kHz) 3 mV/Pa ± 2,5 dB   

Übertragungsfaktor: 2.6 mV/Pa    

Leerlaufempfindlichkeit: -54 dBV/Pa (2 mV)    

Empfindlichkeit : -51 dBV/Pa / 2,81 mV/Pa

Die meisten Bezugspegel liegen deutlich über dem Ausgangspegel des Mikrofons, so dass die ermittelten Werte (in dB) negativ sind. Daher liefert ein Mikrofon mit einem Empfindlichkeitswert von -51 dB ein stärkeres Signal an den Eingangsanschluss als ein Mikrofon mit -54 dB.
AKG verwendet zum Beispiel einen Bezugsschalldruck von 1 Pa (Pascal), der 94 dB SPL oder 10 Dyn/cm2 entspricht.



Mikrofonierung

Unter Mikrofonierung versteht man die Auswahl und Anordnung der Mikrofone im Raum, eine der wichtigsten Aufgaben in der Tontechnik.

Ein Hinweis vorab:
Es gibt kein fertiges Konzept und keine Anleitung wie bei einem Modellbaukasten die beste Position für das Mikrofon beim Aufnehmen zu bekommen!
Es gibt einige Grundsätze und ein paar Faustregeln für die Positionierung der Mikrofone, um den Klang und die Atmosphäre möglichst perfekt aufzunehmen.
Die Kunst, eine gelungene Aufnahme zu kreieren, besteht darin, sich der jeweiligen Musik, Band und Aufnahmesituation anpassen zu können und kreativ am Klang mitzuarbeiten.


Bei Konzerten wird jedes Instrument auf der Bühne mit einem eigenen Mikrofon im direkten Nahbereich abgenommen. Am Mischpult werden dann die einzelnen Signale zu einem Stereoklangbild zusammengemischt und über die PA-Boxen wiedergegeben.

Bei der Sprachabnahme legt man hohen Wert auf die Verständlichkeit des gesprochenen Wortes.
Dabei spielt auch die Raumakustik eine sehr wichtige Rolle.
So ist eine Nachhallzeit von unter einer Sekunde ideal.

Frequenzbereich der männlichen Stimme: 90Hz – 7kHz
Frequenzbereich der weiblichen Stimme: 160Hz – 9kHz

Zwischen der männlichen und weiblichen Stimme ist ungefähr ein Abstand von einer Oktave.

Nasalbereich: 1kHz-2,5kHz
Wärme der Stimme: 100Hz-200Hz
Zischlaute: 6kHz-12khz
Kehlkopfgeräusche: 10kHz-12kHz
Mikrofonabstand: 15 - 40cm

Ob eine Aufnahme gut klingt, hängt entscheidend von der Platzierung des Mikrofons ab.
Schallquellen strahlen ihren Klang im Allgemeinen in eine bevorzugte (typische) Richtung ab.
Bei Sprechenden ist dies die Richtung der Mundöffnung, bei Trompeten die des Schalltrichters, bei Gitarren die des Schalloches im Instrumentenkörper.
Das Mikrofon muss sich in dieser bevorzugten Schallrichtung befinden und dabei selbst genau auf die Schallquelle ausgerichtet sein, denn die Hauptachse eines Mikrofons ist klanglich immer die beste.

Auf der Bühne zur Live-Beschallung

Wegen Rückkopplungsgefahr kommen nur Richtmikrofone in Frage.
Für Stimme i.d.R. dynamisches Mikrofon verwenden, bei Sprache 15-25 cm Abstand,
bei Gesang 5-15 cm (Betonung der tiefen Frequenzen, »voller« Klang).

Sprechstimme von schräg unten aufnehmen, Singstimme von vorne; das Mikrofon immer »axial« besprechen.
Für gesprochene Stimme ggf. Poppschutz bereitstellen.

Blechblasinstrumente: 20-30 cm Abstand vom Trichter, axial.
Vorsicht, wenn Trompeten laut spielen: dynamisches Mikrofon empfehlenswert.

Holzblasinstrumente: 20-30 cm Abstand, rechtwinklig zur Instrumentenachse (auf die Klappen) ausrichten, Kondensatormikro empfohlen.

E-Gitarren vom Verstärker mit Mikro abnehmen. Zwischen 2 und 10 cm, auf die LS-Mitte oder auf den Rand gerichtet. Je dichter und je mehr in der Mitte, desto fetter, aggressiver der Sound.

Trommeln: dichter Abstand, am Rand (am bequemsten mit Spezialmikros wegen der Befestigung, aber auch mit Stativ möglich - Vorsicht wegen Trittschall).

Becken: am besten von oben (»over head«) mit Kondensatormikros an Stativen.


Chöre

Chöre sind wie auch ein Orchester eine große Gruppe von Musikern, die eine beachtliche Eigenlautstärke entwickeln und auch meistens in sich ganz gut eingepegelt sind.

Aus diesem Grund wäre es unnötig, wenn nicht sogar klangschädigend, jeden Sänger einzeln abzunehmen.

Bei einer Live-Chorverstärkung ist es aufgrund starker Rückkopplungsgefahr wichtig die Mikrofone möglichst nahe zum Chor zu stellen.

Faustregel: hallige große Räume – kleiner Mikrofonabstand

Trockene kleine Räume – größerer Mikrofonabstand

Mikrofonabstand: 2,5 - 3m


Grenzflächenmikrofone können hervorragend für Aufnahmen von großen Chören oder Orchestern verwendet werden.
Vorrausetzung dafür ist allerdings eine geeignete Raumakustik. Aufgrund ihrer praktischen Unsichtbarkeit werden sie auch sehr gerne bei Theateraufführungen auf der Bühnenrampe positioniert. Mit einem Abstand von zwei bis drei Metern zwischen den Mikrofonen kann so fast der ganze Bühnenbereich abgenommen werden.

Schwanenhalsmikrofone und Grenzflächenmikrofone

Für die Mikrofonierung an einem Rednerpult oder in Konferenzräumen eignen sich Schwanenhalsmikrofone hervorragend. Es ist unauffällig und kann sehr gut auf den Redner gerichtet werden.


Durch den Schwanenhals kann die Mikrofonkapsel recht nahe an den Mund gebracht werden. Standardmäßig sollte hier eine Nierencharakteristik zum Einsatz kommen.

Eine Kugel nimmt zu viele Umgebungsgeräusche mit auf und eine Superniere liefert schnell Pegelschwankungen wenn der Redner sich quer zu Kapsel bewegt.






Stört der Schwanenhals die Optik werden gerne Grenzflächen-Mikrofone (auch PZM = Pressure Zone Microphone) eingesetzt.

Grenzflächenmikrofone haben besonders frequenzunabhängige Polardiagramme.

Dies führt zu einer besonders natürlichen Wiedergabe des Raumklangs.

Außerdem sorgt der Grenzflächeneffekt für eine Anhebung der Empfindlichkeit.








Headsets

Egal wie stark sich die Person bewegt, das Mikrofon bleibt an seiner Stelle. Bei Headsets wirkt sich die Richtcharakteristik extrem auf den Klang aus.

Die Kugelcharakteristik ist sehr gutmütig und liefert den natürlichsten Klang. Atemgeräusche sowie die genaue Platzierung sind unkritisch.

Anders sieht es bei gerichteten Headsets aus. Diese nehmen sehr schnell Windgeräusche auf.
Ein Windschutz ist deshalb unerlässlich.
Die Positionierung wirkt sich stark auf den Klang aus.


Ein gerichtetes Mikrofon sollte nie vor dem Mund platziert werden, da dies zu sehr starken Pop-Effekten führt.
Die optimale Platzierung ist der Mundwinkel.


Ansteckmikrofone

Bei Ansteck-Mikrofonen ("Lavalier"-Mikrofonen) schätzen die meisten Benutzer den Tragekomfort und die Bewegungsfreiheit.


Obwohl Modelle mit Kugel-Richtcharakteristik für die meisten Ansteck-Anwendungen geeignet sind, können Mikrofone mit Nieren-Richtcharakteristik durch ihre geringere Anfälligkeit für Rückkopplungen oder Nachhall Vorteile bieten.
Das Lavalier-Mikrofon (sprich: La-wall-jeh) wird etwa 15 cm unter dem Kinn des Benutzers angebracht. Zu beachten ist, dass das Mikrofon keinesfalls an der Kleidung reiben oder von ihr verdeckt werden darf.


Raumeinflüsse

Von Konzerten weiß man, wie wichtig die Akustik des Raumes ist.
Ihre Eignung hängt von der Art der Musik, vielen Details und ganz besonders von den Raumabmessungen ab.
Mit kleinerem Volumen nimmt die Qualität in der Regel deutlich ab.
Hier wirken oft kleiner Raum, ungünstige Seitenabmessungen und geringe Dämpfung zusammen.

Ausgeprägte Resonanzen sind aber besonders bei tiefen Frequenzen auch in größeren Räumen feststellbar.
Sie sind ortsabhängig, was bei der Aufstellung von Mikrofonen bedeutsam ist.

In der Nähe eines Instruments hört man auch in einem Raum den direkten Schall dominierend und empfindet den Raumeinfluss weniger. Weiter entfernt sind aber der reflektierte Schall und damit der Raumeinfluss stärker.

Präsenz kontra Atmosphäre – Die Raumbalance

Unter Raumbalance versteht man das Verhältnis zwischen dem direkten Klang einer Schallquelle und dem diffusen Schall, der aus dem umgebenden Raum kommt, also Nachhall zum Beispiel, oder Hintergrundgeräusche.

Das Verhältnis dieser beiden Schallarten können Sie über den Abstand von Mikrofon zu Schallquelle verändern:

Ein nah platziertes Mikrofon nimmt vor allem die Schallquelle selbst auf und kaum Nebengeräusche.
Ein großer Mikrofonabstand dagegen bildet mehr die diffusen Raumanteile ab, die Schallquelle gerät dadurch aus dem Vordergrund auf eine Ebene mit vielen anderen Geräuschen, die aus allen Richtungen kommen.

Bei kleinem Mikrofonabstand klingt eine Aufnahme sehr präsent. Dies ist bei Sprache notwendig, damit man sie gut verstehen kann. Ein zu geringer Abstand erzeugt allerdings eine unnötig "analytische" oder gar "klinische" Aufnahme, bei der Sie jedes Schmatzen, jede Lippenbewegung eines Gesprächspartners überdeutlich genau hören.

Zu große Mikrofonabstände erzeugen aber diffuse und indifferente Aufnahmen.
Die richtige Raumbalance sollte ein idealer Kompromiss sein zwischen Präsenz einerseits und Atmosphäre andererseits und muss für jede Aufnahme neu gefunden werden.




Was auch immer Sie benötigen, wir stehen Ihnen mit Erfahrung und Ideen zur Seite!
Ein sehr guter Klang ist nicht unbedingt nur abhängig von der besten Technik, sondern auch von dem, der sie letztendlich einstellt und bedient.
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