WikiDer > Mikrofon

Microfoon
Verschiedene Mikrofone
Ein Tischmikrofon

EIN Mikrofon, abgeleitet von der Altgriechisch Wörter μικρός, Mikros, klein und φωνή, Telefon, Ton oder Stimme, ist a elektromechanisch Instrument, das Klang in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das kann dann sein stärkt zur Wiedergabe während Aufführungen oder für Radiosendungen oder zum Tonaufnahmen zu machen.

Vorwort

Schall besteht aus Luftdruckschwankungen, die sich wellenförmig durch die Luft bewegen. Anstelle einer Schallwelle oder Schallschwingung wird auch als akustisches Signal bezeichnet. Ein Mikrofon wandelt ein akustisches Signal in zwei Schritten in ein elektrisches Signal um: Zuerst wird das akustische Signal von einem Membran das mit der Schallwelle vibriert. Die Schwingung der Membran wird dann in Variationen der elektrische Spannung, die der Schwingung der Membran entsprechen. Wie dies geschieht, hängt von der Art des Mikrofons ab. Je besser die Übereinstimmung zwischen dem ursprünglichen akustischen Signal und dem resultierenden elektrischen Signal ist, desto besser ist das Mikrofon.

Die Signalgröße eines dynamischen Mikrofons ist oft kleiner als a Millivolt. Das Signal wird daher in der Regel zuerst an a . angelegt Vorverstärker weitergegeben, bevor es weiterverarbeitet wird.

Rotes NT2A mit Poppschutz
Ein Windschutz um ein Mikrofon

Wenn der Ton zu laut ist, kann ein Mikrofon den Schalldruck nicht verarbeiten und gibt ein verzerrtes Signal aus. Bei den meisten Mikrofonen wird hierfür eine Zahl eingegeben Dezibel Daten, bei denen das Mikrofon den Ton noch nicht verzerrt. es. Dieses Schalldruck wird mit den Engländern Schalldruckpegel SPL angezeigt, zum Beispiel 'max SPL = 135 dB' oder 'max 135 dB SPL'. Die Empfindlichkeit eines Mikrofons wird in elektrischer Spannung pro Schalldruck angegeben, mit der Einheit mV/Pa entspricht 1 Pa einem Schallpegel von 94 dB Schalldruck.

Wenn jemand in ein Mikrofon spricht, wird die ausgeatmete Luft ungewollt von plosiven Tönen begleitet. Das erzeugt ein lautes flatterndes Windgeräusch am Mikrofon. Insbesondere Elektretmikrofone sind hierfür sehr empfindlich. Mit a Pop-Kappe das wird verhindert. Eine Pop-Up-Kappe ist normalerweise eine Schale aus offenem Schaumstoff, zum Beispiel aus Polyetherschaum. Es kann auch im Freien bei Wind verwendet werden. Auch im Studio wird eine Leinwand zwischen Mikrofon und Sprecher eingesetzt.

Wenn der Ton eines Mikrofons aus einem Lautsprecher gehört und dann vom Mikrofon aufgenommen wird, heißt es herumsingen. Das kann ein schrilles Pfeifen sein, wenn es kaum Verzögerung gibt, aber es kann auch nervig sein Echo wenn der Ton zum Beispiel über eine Telefon- oder Funkverbindung zeitversetzt das Mikrofon erreicht.

Bei Kommunikationsverbindungen wird manchmal das Mikrofon ausgeschaltet, wenn die andere Person etwas sagt. Die Verbindung ist dann a Halbduplex-Verbindung werden.

Grundlegende Mikrofontypen

Ein Druckmikrofon[1] registriert den Schalldruck und ist daher schallempfindlich aus allen Richtungen. Das Mikrofon ist nur vorne offen. Ein Druckgradientenmikrofon[2] registriert den Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite und ist somit richtungsgebunden. Ein reines Druckgradientenmikrofon ist unempfindlich gegen seitliche Geräusche. Der am häufigsten verwendete Typ ist das Druck-Druckgradienten-Mikrofon, bei dem das Verhältnis so gewählt ist, dass es nach hinten unempfindlich ist. Das Richtcharakteristik werden häufig mit den Namen bezeichnet:

  • omnidirektional abgekürzt omnidirektional, allseitig schallempfindlich, aufgrund der Form der Richtcharakteristik auch Bullet genannt.
  • bidirektional, schallempfindlich von vorne und hinten, aber nicht von der Seite; Alias-Figur-8.
  • unidirektional, unempfindlich gegen Geräusche von hinten; alias Niere oder Nierencharakteristik.

Und die Zwischenformen

  • semirenal, breite Niere oder breite Niere, von hinten refraktärer, aber nicht vollständig refraktär.
  • Superniere oder Superniere, schräg von hinten schallunempfindlich, von hinten leicht empfindlich.
  • hyperkardialen oder hyperkardioiden, unempfindlichen Schall schräg von hinten/seitlich; von hinten etwas empfindlicher.

Es gibt auch die Richtmikrofone

  • kurzes Richtmikrofon, Öffnungswinkel 120 Grad, unempfindlich von hinten oder von der Seite.
  • langes Richtmikrofon, Öffnungswinkel 90 Grad, unempfindlich von hinten oder von der Seite.
  • Parabolmikrofon, extreme Frontempfindlichkeit, Öffnungswinkel minimal

Omnidirektionales Mikrofon

Die Polarität eines gerichteten oder omnidirektionalen Mikrofons. Die Empfindlichkeit ist für jede Richtung gleich.

Die Ansprache eines omnidirektionalen Mikrofons, druckempfindlichen oder richtungsunempfindlichen Mikrofons sollte in drei Dimensionen eine perfekte Kugel sein. Dies ist in Wirklichkeit nicht der Fall. Wie bei den Richtmikrofonen ist die Empfindlichkeit bei einem omnidirektionalen Mikrofon eine Funktion der Frequenz. Das Mikrofon ist nicht unendlich klein und stört daher Geräusche, die von hinten kommen. Als Ergebnis kommt es zu einer leichten Abflachung des Richtmusters oder der Polarantwort. Diese Abflachung wird größer, wenn sich der Durchmesser des Mikrofons der Wellenlänge der Schallfrequenz nähert. Daher hat das Mikrofon mit kleinerem Durchmesser bei hohen Frequenzen einen besseren omnidirektionalen Effekt.

Omnidirektionale Mikrofone haben im Gegensatz zu unidirektionalen oder Nierenmikrofonen keine resonant Hohlräumen und können daher als die reinsten Mikrofone in Bezug auf minimale Verfärbungen des Klangs angesehen werden. Da sie nur druckempfindlich sind, können sie auch Niederfrequenz Antwort zeigen. Druckempfindliche Mikrofone reagieren auch viel weniger auf Windgeräusche und Knallgeräusche als Richtmikrofone.

Bidirektionales Mikrofon

Die Polarität eines 8er- oder bidirektionalen Mikrofons. Die Empfindlichkeit ist für zwei entgegengesetzte Richtungen 0° und 180° optimal, senkrecht dazu ist das Mikrofon unempfindlich.

Ein bidirektionales Mikrofon, ein Achtermikrofon oder ein Druckgradientenmikrofon empfängt den Ton nur von der Vorder- und Rückseite des Tonabnehmers gleichermaßen. Bändchenmikrofone habe dieses Muster. Sie reagieren im Prinzip nicht auf den Schalldruck, sondern auf die Schalldruckdifferenz zwischen Front und Heck; dies bewirkt auch, dass sich die Polarität des Ausgangssignals umkehrt, wenn der Ton von der Rückseite das Mikrofon erreicht. Da der von der Seite kommende Schall sich der Vorder- und Rückseite des Mikrofons gleich annähert, gibt es keinen Schalldruckunterschied und somit keine Empfindlichkeit gegenüber Schall aus dieser Richtung. Ein bidirektionales Mikrofon ist daher ein Richtmikrofon.

Mehr in mathematischer Hinsicht, während omnidirektionale Mikrofone Skalar sind Schallwandler, die auf Druck aus allen Richtungen gleich ansprechen, sind bidirektionale Mikrofone Vektor Schallwandler, die auf die Druckgefälle des Schalls entlang einer Achse senkrecht zur Membranebene.

Unidirektionales Mikrofon

Die Polarität eines Mikrofons mit Nierencharakteristik. Die Empfindlichkeit ist optimal für Geräusche von vorne (0°), für Geräusche von hinten (180°) ist das Mikrofon unempfindlich.

Ein unidirektionales Mikrofon reagiert empfindlicher auf Geräusche aus einer Richtung.

Niere, Superniere und Hyperniere

Das allgemeine unidirektionale Mikrofon ist ein Mikrofon mit Nieren- oder Nierencharakteristik, so genannt, weil das Empfindlichkeitsmuster nieren- oder herzförmig ist. Die Mikrofonfamilie mit Nierencharakteristik wird häufig als Gesangs- oder Sprachmikrofon verwendet, da die Mikrofone gegenüber Geräuschen aus anderen Richtungen als der Sprachrichtung unempfindlicher sind. In drei Dimensionen ähnelt die Nierenform eher einer Apfelform um das Mikrofon, das selbst der Stiel des Apfels ist.

Ein Nierenmikrofon ist tatsächlich ein 1:1 a Überlagerung eines omnidirektionalen und eines 8er-Mikrofons. Bei Schallwellen von hinten neutralisiert das negative Signal aus Abbildung 8 das positive Signal des omnidirektionalen Elements, während bei Schallwellen von vorne sich die beiden Signale gegenseitig verstärken.

Ein Hypernierenmerkmal (links) und ein Supernierenmerkmal (rechts)

Ein hyperrenales Merkmal ist einem renalen Merkmal ähnlich, jedoch mit einem stärkeren Beitrag des Figur-8-Merkmals, was zu einem engeren Bereich der frontalen Sensibilität mit einer kleinen Hinterlappen-Empfindlichkeit führt. Eine Superniere ähnelt einer Hyperniere, nur dass die Vorwärtsempfindlichkeit etwas größer und die Rückenempfindlichkeit etwas geringer ist. Dies wird durch einen etwas geringeren Beitrag des Achtermikrofons erreicht. Obwohl jedes Muster zwischen Omni und Figure-8 durch Anpassen der Mischung möglich ist, besagen gängige Definitionen, dass eine hyperkardiale Eigenschaft durch die Kombination der beiden Signale Omni und Figure-8 im Verhältnis 3:1 mit einem unempfindlichen Bereich auf 109,5° realisiert wird. während eine Superniere mit einem Verhältnis von 5:3 mit einer feuerfesten Fläche von 126,9° realisiert wird.

Mikrofontypen nach Umwandlungsprinzip

Die meisten Mikrofone haben eine Membran, die mit den sich durch die Luft ausbreitenden Schallwellen vibriert. Die Bewegung der Membran wird dann in eine elektrische Spannung umgewandelt.

  • elektromagnetisch:
    • dynamisches Mikrofonwird die Bewegung einer starren Membran auf eine Spule innerhalb eines Magneten übertragen und dort Spannung erzeugt.
    • Bändchenmikrofon ein Streifen Metallfolie (Aluminium) zwischen einem Magneten erzeugt eine Spannung. Die Membran ist auch eine Spule.
    • Lautsprecher, kann ein Lautsprecher als Mikrofon fungieren. Dies wird manchmal bei Gegensprechanlagen verwendet.
  • elektrostatisch, unter Verwendung der Kapazitätsvariationen:
    • Kondensatormikrofon, bildet eine straffe Membran ganz in der Nähe einer harten Rückplatte einen Kondensator. Die Spannung wird über einen hohen Widerstand angelegt. Die Auslenkung der Membran bewirkt eine Änderung dieser Spannung, da die Ladung gleich bleibt, sich aber die Kapazität ändert. Das Vorspannung wird in der Regel über das Anschlusskabel durch Phantomspeisung, mit 48 V an den Signalleitungen. Dieser speist auch den eingebauten Pufferverstärker.
    • Elektretmikrofon, auch Elektretmikrofon genannt oder Elektret-Kondensatormikrofon erwähnt. Die Vorspannung wird bei der Herstellung aufgebracht und perfekt isoliert. Der eingebaute Pufferverstärker benötigt eine Stromversorgung. Dies ist auch mit Batterien möglich.
  • Hochfrequenz, unter Verwendung von Kapazitätsvariationen:
    • Hochfrequenz-Kondensatormikrofon, akustisch und mechanisch gleich. Hier ist der Kondensator Teil eines Hochfrequenz-Tongenerators. Die Verarbeitung ist die gleiche wie bei einem Radio. Verwechseln Sie dies nicht mit drahtlosen Mikrofonen, die einen Sender an Bord haben.
  • elektrische Widerstandsschwankungen
    • Kohlemikrofon: lose anliegende Kohlekörner werden durch den Schall mehr oder weniger komprimiert, wodurch die elektrischer Wiederstand Änderungen. Ein kleiner Strom liefert schnell ein großes Signal.
    • Flüssiges Mikrofon. Um 1900 gab es Flüssigmikrofone. das Flüssigmikrofon ist unter anderem Alexander Graham Bello verbessert, konnte aber mit dem Kohlemikrofon nicht mithalten. Das Flüssigkeitsmikrofon bestand aus einem Metallgefäß mit einer leicht leitfähigen Flüssigkeit mit einem Metallröhrchen oder einer Nadel in der Mitte. Oben auf der Nadel befindet sich eine Art Horn, in dem die Leute sprachen. Der Boden dieses Horns besteht aus einer Membran, mit der die Nadel verbunden ist. Schall lässt die Nadel vibrieren und dringt daher etwas tiefer oder etwas weniger tief in die Flüssigkeit ein. Dadurch war es möglich, eine Widerstandsänderung zwischen der Nadel und der Außenseite des Metallbehälters zu messen.
  • Kristallmikrofon, auch Keramikmikrofon, Piezomikrofon oder Piezoelement genannt. Die Membran überträgt Druck auf eine Platte aus piezoelektrischem Material. Das Spannungssignal basiert auf dem piezoelektrischer Effekt und hängt vom Druck ab, der auf die Platte ausgeübt wird.
  • Lasermikrofon. Die Schwingung in einer Membran oder in einer abgesetzten Scheibe wird mit einem Laser gemessen. Die Wellenlänge des Lichts ist jedoch zu groß, um einen hochwertigen Klang zu erzielen.

Ein membranloses Mikrofon könnte prinzipiell besser sein, da es keine Membran benötigt, die Verzerrungen verursachen kann. Tatsächlich gibt es nur wenige physikalische Methoden, um Schallschwingungen ohne Membran in eine elektrische Spannung umzuwandeln.

Derzeit gibt es ein membranloses Mikrofon, das hauptsächlich für Messungen verwendet wird. Es besteht aus einem Element, das die Luftverdrängung misst, indem es den Temperaturabfall zweier erhitzter winziger Drähte misst.

Kondensatormikrofone können eine so gute Qualität erreichen, dass die Luft selbst restriktiver ist als die Membran.

Klassifizierung nach Zweck

  • Gesangsmikrofon. Als Gesangsmikrofon wird häufig ein robustes dynamisches Mikrofon verwendet. Obwohl ein Kondensatormikrofon je nach Stimmcharakter oft bessere Ergebnisse liefert, ist die viel größere Anfälligkeit ein Problem. Ein Gesangsmikrofon ist weniger empfindlich gegenüber Bässen, da der Nahbesprechungseffekt, 'Nahgespräch', bereits die Bassempfindlichkeit erhöht.
  • Handmikrofon. Ein Mikrofon, das in der Hand gehalten wird. EIN Lippenmikrofon ist eine für die Berichterstattung vorgesehene Variante.
  • Studiomikrofon. Ein Studiomikrofon ist oft ein Kondensatormikrofon. Der Klang ist klarer als bei einem dynamischen Mikrofon.
  • Mikrofon kontaktieren. Ein Kontaktmikrofon wird direkt an einem Musikinstrument montiert. Dafür wird manchmal das billige Quarzmikrofon verwendet. Für bessere Ergebnisse werden Elektretmikrofone verwendet.
  • Messmikrofon, ein reines Druckmikrofon mit flachem Frequenzgang für Messungen. Genauigkeit ist hier wichtiger als Klangqualität.
  • Ein „Druckzonenmikrofon“ oder ein „Grenzeffekt“-Mikrofon oder ein Grenzflächenmikrofon Verwenden Sie eine ebene Fläche, über der das Mikrofon montiert wird. Der Ton prallt zuerst von der ebenen Fläche ab und erreicht dann das Mikrofon.
  • Richtmikrofon, Telemikrofon oder Richtmikrofon sind stark gerichtete Mikrofone. EIN Mikrofon-Array oder Matrixmikrofon besteht aus vielen Mikrofonen, mehrere bis Hunderte, die in einer Matrix angeordnet sind. Dadurch kann die Richtwirkung bestimmt werden, ohne dass sich die Mikrofone bewegen.
  • Tischmikrofon
  • Ansteckmikrofon[3] ist ein an der Kleidung getragenes Mikrofon mit einem dafür angepassten Frequenzgang. Nützlich für Präsentationen, Shows und TV-Programme.
  • „Kopfbügelmikrofon“ oder „Kopfbügelmikrofon“ ist ein kleines Mikrofon, das mit einem Kopfbügel um den Hinterkopf oder um das Ohr getragen wird. Das Mikrofonelement wird neben dem Mund platziert. Kann auch über die Wange oder auf die Stirn geklebt werden. Nützlich für Musikdarbietungen.
  • In-Ear-Mikrofon. Ein Mikrofon, das flach an oder nur in den Ohren getragen wird, um auch bei Bewegungen schnell einen guten Stereoton aufzunehmen.
  • Digitales Mikrofon. Alle Mikrofone sind grundsätzlich analog, aber ein digitales Mikrofon enthält eine eingebaute Elektronik, die es in ein digitales Signal umwandelt.
  • Headset. Kopfhörer mit angeschlossenem Mikrofon.
  • 'Mikrofon mit Rauschunterdrückung'. Dieses Mikrofon enthält ein Mikrofonelement, das konstruktionsbedingt die leisen Töne nicht sehr gut überträgt. Zum Beispiel in a Call Center Umgebungsgeräusche werden weniger hörbar. Der Nachteil ist die Verzerrung des Klangs, besonders wenn jemand leise in das Mikrofon spricht.

Mikrofone können drahtlos sein. Da ist dann ein kleines Radiosender in das Mikrofon, das das Signal über die Äther an einen Empfänger sendet.

Mono und Stereo

In einem Tonstudio Im Allgemeinen wird mehr als ein Monomikrofon verwendet. Beim Mischen dieser verschiedenen Quellen wird dieser zu einem Stereo- oder Surround-Sound verarbeitet. Tonaufnahmen sind daher in der Regel quellenorientiert. Das Stereobild ist daher etwas künstlich.

Eine weitere Technik stellt die Aufnahme des Stereo-Schallfeldes dar. Grundsätzlich lassen sich zwei Stereo-Aufnahmetechniken unterscheiden.

  1. X-Y-Anordnung - Das erste ist mit zwei zusammenfallenden Richtmikrofonen, die in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. Übereinstimmend bedeutet hier, dass die Mikrofonkapseln möglichst nahe beieinander platziert werden, der Winkel, den die Mikrofone zueinander bilden, wird zum Teil durch die Breite des aufzunehmenden Klangbildes bestimmt. Da es keinen Abstand zwischen den Mikrofonen gibt, weist das aufgenommene Stereosignal auch keinen Unterschied in der Laufzeit auf. Die Stereoinformation ist nur in den Amplitudenunterschieden zwischen dem linken und rechten Kanal gegeben. Einige Hersteller liefern Schallfeldmikrofone. Diese bestehen aus drei druckgradientsensitiven Mikrofonen in drei senkrechten Richtungen und einem drucksensitiven Mikrofon, wobei die Mikrofonkapseln möglichst nahe beieinander platziert sind.
  2. A-B-Setup - Bei der zweiten Methode sind die Mikrofone beabstandet. Der Abstand verursacht Laufzeitunterschiede zwischen dem linken und rechten Kanal, was zu den Stereoinformationen für den Hörer führt. Wenn rundum empfindliche Mikrofone verwendet werden, ist dies auch die wichtigste Information, der Aufbau kann aber auch mit Richtmikrofonen erfolgen, sodass der Amplitudenunterschied auch bei der Wiedergabe zur Schalllokalisierung beiträgt.

Eine weniger verbreitete Methode ist die Kunstkopf-Stereotechnik. Diese Methode ist nur wirksam, wenn der Hörer Kopfhörer verwendet. Mikrofone werden in oder direkt auf den Gehörgang eines Kunstkopfes platziert. Die Idee ist, dass bei der Wiedergabe das Tonsignal am Ohr des Hörers mit dem Ton der Aufnahme identisch ist. Die Qualität der Wiedergabe hängt von der Übereinstimmung des Kopfes des Hörers mit dem Kunstkopf in Form und Größe ab. Die Jecklin-Scheibe ist von dieser Technik abgeleitet.

Verbinder

Dreipolige XLR-Stecker, wie sie heute für professionelle Mikrofone verwendet werden.
Moderne Klinkenanschlüsse: 2,5 mm, 3,5 mm und 6,35 mm, wie sie z.B. für Memorekorder verwendet werden.

Für professionelle Mikrofone ist die XLR-Anschluss verwendet, mit drei Kontaktstiften, die einen symmetrischen Anschluss ermöglichen. Semiprofessionelle Mikrofone werden verwendet mit 6,3 mm Klinkenstecker oder Klinkenstecker verbunden, dies ist normalerweise a asymmetrische Verbindung und damit anfälliger für Störungen. Mikrofone mit 3,5-mm-Klinkenstecker werden aufgrund ihrer begrenzten Haltbarkeit meist nur für Consumer-Produkte verwendet.

Bis in die 1960er Jahre wurden professionelle Mikrofone meist mit Kleintuchel-DIN-Steckern angeschlossen.

Eigenschaften

Elektrische und akustische Eigenschaften von Mikrofonen sind:

Siehe die Kategorie Mikrofone von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.
Suche Mikrofon auf im Wiktionary.