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Dieses Tutorial ist als Artikel zu verstehen, welcher sich mit verschiedenen Mikrofontypen und deren Richtcharkteristik, beschäftigt. Er ist der erste Teil eines gesamten, dessen Fortsetzung hier zu finden ist. ---> [Mikrofone] - Mikrofonierung von Instrumenten und Stimmen (Teil 2)
Der zweite Teil beschäftigt sich mit dem Thema der Mikrofonierung gängiger Instrumentengruppen.


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1. Was ist ein Mikrofon

2. Welche Mikrofontypen gibt es und wie funktionieren diese
2.1 dynamisches Mikrofon
2.2 Kondensatormikrofon
2.3 Kohlemikrofon

3. Richtcharakteristik
3.1 Kugel
3.2 Niere
3.3 Superniere
3.4 Hyperniere
3.5 Keule
3.6 Acht

4. Stereomikrofonie
4.1 XY Stereofonie
4.2 M/S Stereofonie
4.3 AB Stereofonie
4.4 ORTF Stereofonie
4.5 OSS Stereofonie



1. Was ist ein Mikrofon:
Ein Mikrofon ist ein elektroakustischer Schallwandler, der Schallwellen, in Form von Luftdruckunterschieden, in elektrische Impulse umwandelt.


2. Welche Mikrofontypen gibt es und wie funktionieren diese:
In diesem Artikel möchte ich mich ausschließlich mit Mikrofonen beschäftigen, die entweder in der Vergangenheit eine sehr große Rolle gespielt, wie z.B. Kohlemikrofone, oder sich sogar bis zum heutigen Tag erfolgreich durchgesetzt haben, wie dynamische oder Kondensatormikrofone. Da Piezo- oder Kristallmikrofone heute, aufgrund ihres hohen Klirrfaktors, nicht mehr als Luftschall-, sondern nur noch als Körperschallwandler eingesetzt werden, verzichte ich auf eine eingehende Beschreibung deren Funktionsweise.

2.1 dynamisches Mikrofon:

2.2 Kondensatormikrofon:

2.3 Kohlemikrofon:


3. Richtcharakteristik:
Die Richtcharakteristik beschreibt die Aufnahmerichtung eines Mikrofons. Hierbei unterscheidet man zwischen Druck- und Druckgradientenempfängern.

Bei einem Druckempfänger handelt es sich um ein ungereichtetes Mikrofon.
Bei einem Druckempfänger ist die Kapsel mit der Membran, im Gegensatz zu einem Druckgradientenempfänger, rückseitig geschlossen. Auf diese Weise ermöglicht das Mikrofon die Aufnahme zu allen Seiten hin, was in einem Richtdiagramm als Kugel dargestellt wird. Da es den Schallwechseldruck abbildet, besitzt er im Idealfall keine Richtwirkung. Da bei höheren Frequenzen die Wellenlängen nachlassen und diese sich nicht mehr vollständig um das Kapselgehäuse beugen können, nimmt die exakte Kugelform mit steigender Frequenz ab und bewegt sich in Richtung Niere. Dieser Effekt tritt bei Frequenzen auf, deren halbe Wellenlänge kleiner ist, als die Abmessungen des Mikrofons.
Da der Druckempfänger keinen Nahbesprechungseffekt aufweist, bildet er am neutralsten und natürlichsten die Umgebung ab und wird daher auch als das "normale" Mikrofon bezeichnet.

Bei einem Druckgradientenempfänger handelt es sich um ein gerichtetes Mikrofon.
Im gegensatz zu einem Druckempfänger ist die Kapsel mit der Membran rückseitig offen. Das hat zur Folge, dass die Membran für den Schall von allen Seiten zugänglich ist. Trifft eine Schallinformation rückseitig auf einen Druckgradientenempfänger, wird der Luftdruckunterschied, der an der Vorderseite der Membran ausgelöst würde, im Inneren der Kapsel neutralisiert. Die volle Empfindlichkeit hat ein Druckgradientenempfänger daher, wenn die Schallinformation in einem Winkel von 0° direkt auf die Membran trifft. In diesem Fall entsteht im Inneren der Kapsel ein Unterdruck während vor der Membran ein Überdruck entsteht. Je weiter die Schallquelle aus der 0° Achse ausbricht, desto mehr werden die Druckunterschiede ausgeglichen.
Manche Großmembran Kondensatormikrofone in Druckgradientenbauweise, mit umschaltbarer Richcharakteristik, verfügen über zwei kombinierte "Rücken an Rücken" eingebaute Membranen, die, je nach Kombination, die Richtcharakterisiken:
breite Niere (33,3% Druckgradientenanteil)
Niere (50% Druckgradientenanteil)
Superniere (63,3% Druckgradientenanteil)
Hyperniere (75% Druckgradientenanteil)
Acht (100% Druckgradientenanteil)
darstellen können.
Die Charakteristik besonders stark gerichteter Druckgradientenempfäner, bezeichnet man als Keule. Diese "Richtrohre" verfügen über eine Vielzahl von Luftdurchlässen, was einen sehr präziesen Druckausgleich von Schallinformationen ermöglicht, die außerhalb der 0° Achse liegen. Richtrohre findet man häufig an Tonangeln im Broadcastbereich.
Bei einer nahen Positionierung des Druckgradientenempfängers an einer Schallquelle tritt der sogenannte Nahbesprechungseffekt auf, welcher zu unerwünschten und unangenehmen tieffrequenten Überbetonungen führen, jedoch auch als kreatives Stilmittel verwendet werden kann.

3.1 Kugel:
Die Kugelcharakterisik beschreibt den Aufnahmeradius eines ungerichteten Mikrofons.
Ein Mikrofon mit Kugelcharakteristik gehört zu der Gruppe der ungerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckempfänger" bezeichnet. Bei diesen Mikrofonen wird, aufgrund der geschlossenen Kapselbauweise, der Schallwechseldruck abgebildet, was ein kugelförmiges Richtdiagramm nach sich zieht. Kugelmikrofone werden auch als "normale" Mikrofone bezeichnet und bilden im Idealfall zu allen Seiten gleich ab. Bei steigender Frequenz ändert sich das Diagramm in Richtung "Niere".

Richtdiagramm:


3.2 Niere:
Die Nierencharakteristik beschreibt den Aufnahmeradius eines gerichteten Nierenmikrofons.
Ein Mikrofon mit Nierencharakteristik gehört zu der Gruppe der gerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckgradientenempfänger" bezeichnet.

Richtdiagramm:


3.3 Superniere:
Die Supernierencharakteristik beschreibt den Aufnahmeradius eines gerichteten Supernierenmikrofons.
Ein Mikrofon mit Supernierencharakteristik gehört zu der Gruppe der gerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckgradientenempfänger" bezeichnet.

Richtdiagramm:


3.4 Hyperniere:
Die Hypernierencharakteristik beschreibt den Aufnahmeradius eines gerichteten Hypernierenmikrofons.
Ein Mikrofon mit Hypernierencharakteristik gehört zu der Gruppe der gerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckgradientenempfänger" bezeichnet.

Richtdiagramm:


3.5 Keule:
Die Keulencharakterisitk beschreibt den Aufnahmeradius eines gerichteten Keulenmikrofons.
Ein Mikrofon mit Keulencharakteristik gehört zu der Gruppe der gerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckgradientenempfänger" bezeichnet. Die extreme Richtwirkung der Keule wir durch das Prinzip des Interferenzrohres gewonnen. Hier werden die Luftdruckunterschiede jenseits der 0° Achse des Aufnahmewinkels, besonders stark ausgeglichen und dadurch ausgelöscht.

Richtdiagramm:


3.6 Acht:
Die Achtcharakteristik beschreibt den Aufnahmeradius eines speziellen gerichteten Mikrofons.
Ein Mikrofon mit Achtcharakteristik gehört zu der Gruppe der gerichteten Mikrofone. Diese werden auch als "Druckgradientenempfänger" bezeichnet. Ein Mikrofon mit Achtcharakteristik ist ein Druckgradientenempfänger in seiner reinsten Form, z.B. ein Bändchenmikrofon.

Richtdiagramm:



4. Stereofonie:
Die Stereofonie ist die einfachste Möglichkeit, Schallereignisse räumlich abzubilden und wiederzugeben. Gegenüber der Monofonen Aufzeichnung, benötigt man hierzu entweder ein Stereomikrofon mit zwei getrennten Kapseln, oder zwei Monomikrofone.
Bei einer monofonen Wiedergabe wird entweder das aufgezeichnete Monosignal auf einer Lautsprecherbox, oder zu gleichen Teilen auf zwei Lautsprecherboxen wieder gegeben.In beiden Fällen erhält der Höhrer den Eindruck, als würden alle Schallereignisse aus der selben Richtung kommen. Bei einer stereofonen Wiedergabe werden zwei diskrete Kanäle auf zwei unabhängig von einander angefahrenen Lautsprecherboxen wiedergegeben. Unterscheiden sich die angelegten Signale, kommt es zu einer räumlichen Darstellung, welche es dem Zuhörer ermöglicht die Schallereignisse, zwischen rechts und links, orten zu können. In manchen Fällen in der Musik steht nicht die Ortung im Vordergrund, sondern ein breites Stereobild, das kraftvoller und fetter wahrgenommen wird. Hierzu werden beispielsweise elektrische Gitarren zwei mal Aufgezeichnet. Das eine Signal wird auf der linken, das andere auf der rechten Lautsprecherbox wiedergegeben. Da es sich um das gleiche "Riff" handelt, kann man die einzel Kanäle nicht genau zuordnen, sodass eine direkte Ortung nicht möglich ist, das Stereobild jedoch in die Breite zieht.
In der Stereofonen Aufzeichnung unterscheidet man im Grunde zwischen zwei unterschiedlichen Stereofonieverfahren:
Pegeldifferenzverfahren und Laufzeitdifferenzverfahren.

Beim Pegeldifferenzverfahren werden gerichtete Mikrofone verwendet, um ein räumliches Stereobild zu erzeugen.
Hierzu werden zwei Mikrofone, meisstens mit Nierencharakteristik, so zueinander ausgerichtet, dass die 0° Achse in unterschiedliche Richtungen zeigt. Treffen Schallinformationen auf die Mikrofone, werden diese von einem Mikrofon, aufgrund der Richtwirgung, lauter abgebildet als vom anderen, was einen räumlichen Eindruck erzeugt.

Beim Laufzeitdifferenzverfahren handelt es sich um eine Technik der Stereoaufzeichnung, bei der ungerichtete Mikrofone zur Anwendung kommen.
Die Mikrofone mit Kugelcharakteristik werden in einem beliebigen Abstand (in der Regel 35-80cm) zueinander positioniert. Da Schallwellen in der Luft bei einer Temperatur von 20°C einen weg von 343m/s zurück legen, treffen die Schallereignisse in einem versetzten Zeitpunkt an den Mikrofonkapseln an. Diese geringe Laufzeitdifferenz wird vom Menschlichen Ohr wahrgenommen und erweckt einen räumlichen Eindruck in der Schallinformation.

Stereofonieverfahren, die rein auf dem Prinzip des Pegeldifferenzverfahrens basieren sind:
XY und M/S
Stereofonieverfahren, die rein auf dem Prinzip des Laufzeitdifferenzverfahrens basieren sind:
klein AB und groß AB
Auch Mischverfahren dieser beiden grundlegenden Techniken sind möglich:
ORTF und OSS

4.1 XY Stereofonie:
Die XY-Mikrofonie wird mit zwei gerichteten Mikrofonen, deren Kapseln "an gleicher Stelle" angebracht werden, aufgebaut.
Da es in der Realität nicht möglich ist, zwei Kapseln an der exakt gleichen Stelle zu positioniern, werden diese übereinander angebracht.
Im Regelfall benutzt man zwei Mikrofone mit Nierencharakteristik, deren Aufnahmerichtung in einem Öffnungswinkel von ca. 90° zueinander ausgerichtet wird. Durch Veränderung dieses Winkels kann die Stereobreite bestimmt werden. Durch die Richtwirkung der Mikrofone entstehen, je nach Position der abzubildenden Schallquelle, Pegelunterschiede an den Mikrofonen, was dem Höhrer gestattet, auch ohne das Ereignis zu sehen, diese orten zu können. Daher spricht man auch von einer "Pegeldifferenzstereofonie".

Die Ortung der Einzelereignisse ist sehr gut, jedoch oft mit einer überbetonten Mittenlokalisation. Der räumliche Eindruck ist wenig ausgeprägt.

4.2 M/S Stereofonie:
Bei der MS-Mikrofonierung (Stereophonie) nutzt man eine Acht und eine Kugel (meisstens Niere), deren Kapseln idealer Weise am gleichen Ort mit einem Öffnungswinkel von 90° zueinander positioniert werden.
Da das in der Realität nicht möglich ist, weden diese möglichst nah beieinander positioniert. Die MS-Mikrofonierung (Stereophonie) ermöglicht es dem Anwender mit den Signalen M (Mitte) und S (Seite) den Raum gegenüber der Mitte zueinander auszupegeln. Hierzu wird eine Matrix erstellt, die einmal das positive Signal der Acht und einmal das negative Signal der Acht mit der Niere addiert.
Daraus resultieren drei Kanäle:
Links = S+M
Rechts = S-M
Mitte = M
Durch die Zumischung des Seitensignals, kann dem Mittensignal der Raum stufenlos zuaddiert werden. Beim Abhören einer MS-Aufnahme in Mono, fallen die Seitensignale durch die Phasendrehung aufgrund der resultierenden Totalauslöschung weg.

MS Mikrofone findet man im Broadcastbereich häufig, wenn Feature in Stereo produziert werden sollen, da in der Mischung entschieden werden kann, wie hoch der Raumanteil dem direkten Mittensignal zugemischt werden soll. In vielen Fällen hat der Tontechiker bereits bei der Tonaufnahme eine MS-Matrix in seinem Mischer integriert. Wahlweise kann er sich die Matrix auf den Kopfhörer oder auf den Ausgang zum Aufzeichnungserät routen, was im letzteren Fall zur Folge hat, dass die Trennung in der Nachbearbeitung durch eine weitere Matrix erfolgen muss.
Mitte = links + rechts
Seite = links - rechts

Die Ortung der Einzelereignisse ist sehr gut, der räumliche Eindruck wenig ausgeprägt.

4.3 AB Stereofonie:
Bei der AB-Stereophonie werden zwei ungerichtete Mikrofone verwendet, um ein möglichst breites Stereobild zu erzielen.
Das AB-Stereophonieverfahren ist ein reines Laufzeitdifferenzverfahren. Daher werden hier Mikrofone mit Kugelcharakteristik verwendet, die in einem Abstand von ca. 35cm (klein AB) oder mehr (groß AB) zueinander aufgestellt werden. Da bei dieser Anwendung ein sehr breites Stereobild entsteht, wird das AB Verfahren häufig bei Choraufnahmen verwendet. Die Monokompatibilität ist sehr weit eingeschränkt, da es häufig zu Phasenverschiebungen kommt.

4.4 ORTF Stereofonie
Bei der ORTF-Stereophonie wird, unter Zuhilfenahme zweier gerichteter Mikrofone, durch ein Mischverfahren aus Pegel- und Laufzeitdifferenz, ein Raum stereophon abgebildet.
Hierbei werden zwei gerichtete Mikrofone, zumeinst Nieren, mit einem Kapselabstand von ca. 17cm (Abstand der menschlichen Ohren) und einem Öffnungswinkel von 55° - 110° aufgestellt. Durch die Richtwirkung werden die Pegelunterschiede (Pegeldifferenzverfahren) und zusätzlich deren Laufzeitunterschiede (Laufzeitdifferenzverfahren) des Schallereignisses von den Mikrofonen erfasst. Diese Mikrofonie hat sich in den meissten Fällen als Hauptmikrofon Durchgesetzt, da die Phantomschallquellen beim Abhören sehr gut geortet werden können. Es entsteht ein relativ breites Stereobild, mit einer sehr geringen Gefahr von Phasenverschiebugen.

Die Ortung der Einzelereignisse ist gut, der räumliche Eindruck ausgewogen und verhältnismäßig breit.

4.5 OSS Stereofonie:
Beim OSS Verfahren wird eine runde, schallabsorbierende Scheibe (Jecklin Scheibe) verwendet, von der rechts und links, jeweils ein (meisstens) ungerichtetes Mikrofon montiert ist.
Im Mittelpunkt dieser Stereomikrofonie steht eine Schallabsorbierende Scheibe (Jecklin Scheibe) mit einem Durchmesser von ca. 30cm. Rechts und links dieser Scheibe, werden zwei Mikrofone mit einem Kapselabstand von ca. 17cm und einem Öffnungswinkel von ca. 40° (bei gerichteten Mikrofonen) zueinander angebracht.

Ungerichtete Mikrofone:
Durch den Abstand der Mikrofonkapseln entstehen Laufzeitunterschiede (Laufzeitdifferenzverfahren)
Durch die Abschattung der Scheibe entstehen Frequenzunterschiede, da hohe Frequenzen aufgrund der geringen Wällenlänge nicht in der Lage sind, sich um die scheibe herum zu beugen.
Durch die Abschattung der Scheibe entstehen geringe Pegelunterschiede, die zur besseren Ortung beitragen.

Gerichtete Mikrofone:
Durch den Abstand der Mikrofonkapseln entstehen Laufzeitunterschiede (Laufzeitdifferenzverfahren)
Durch die Abschattung der Scheibe entstehen Frequenzunterschiede, da hohe Frequenzen aufgrund der geringen Wällenlänge nicht in der Lage sind, sich um die scheibe herum zu beugen.
Durch die Richtwirkung der Mikrofone und die Abschattung der Scheibe entstehen Pegelunterschiede, die zur besseren Ortung beitragen.

Im Regelfall werden hier ungerichtete Kugelmikrofone verwendet.
Die Ortung der Einzelereignisse ist annehmbar, der räumliche Eindruck gut.