Grundlagen Mikrofone SHURE Europe GmbH Headquarter Europe, Middle East and Africa Applications Group Wannenäckerstr. 28 74078 Heilbronn Tel: + 49 - 7131.

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1 Grundlagen Mikrofone SHURE Europe GmbH Headquarter Europe, Middle East and Africa Applications Group Wannenäckerstr. 28 74078 Heilbronn Tel: + 49 - 7131 - 7214 - 30 Fax: + 49 - 7131 - 7214 - 14 eMail: support@shure.de

2 Übersicht Elektroakustische Wandler: –Dynamische Mikrofone –Kondensatormikrofone –Elektret-Kondensatormikrofone Allgemeine Begriffe: –Richtcharakteristiken, Nahbesprechungseffekt –Frequenzgänge –Interferenz- und Grenzflächenmikrofone –Stereoaufnahmeverfahren, Mikrofonspezifikationen

3 Elektroakustische Wandler Elektroakustische Wandler können akustische Energie in elektrische, und auch elektrische in akustische Energie umwandeln. Elektroakustische Wandler sind: –Lautsprecher –Dynamische Mikrofone

4 Akustische Geber Kohlestaubmikrofone, Körperschallmikrofone, Beschleunigungsmesser … –Körperschallmikrofone setzen mechanische Energie in elektrische Energie um.

5 Elektroakustische Wandler Funktionsprinzip eines elektroakustischen Wandlers akustisches Signal elektrisches Signal V t

6 Schnitt durch ein dynamisches Mikrofon Hauptsächliche Bestandteile: –Membran, Tauchspule und Magnet

7 Schnitt durch ein dynamisches Mikrofon Hauptsächliche Bestandteile: –Membran, Tauchspule und Magnet

8 Dynamisches Mikrofon Funktionsprinzip: –Schall versetzt Membran in Schwingungen. –Die Tauchspule, welche direkt mit der Membran verbunden ist, bewegt sich im Magnetfeld mit einer bestimmten Geschwindigkeit v. –Eine Wechselspannung u(t) wird in der Tauchspule induziert: B = magnetischer Fluß l = Länge des Leiters v = Geschwindigkeit

9 Bestandteile eines dynamischen Mikrofons SHURE Beta 58 Mikrofonelement Handgriff Mikrofonkorb

10 Membran Tauch- spule Wider- standsring Wind- schirm Widerstandsscheibe Magnet Brumm- kompensations- spule Schock- absorber Schaum- gummi- unterleg- scheibe Bestandteile einer dynamischen Kapsel Explosivzeichnung einer Kapsel

11 Bändchen-Mikrofone Früher Typ eines dynamischen Mikrofons (zum Beispiel: SHURE SM33) Zwischen den Polstücken eines Permanentmagneten wird ein dünnes Metallbändchen positioniert. Elektrischer Leiter und Bändchen (Membran) stellen ein Bauteil dar.

12 Kondensatormikrofone Die elektrisch geladene Anordnung aus Membran und Gegenelektrode bildet einen schallempfindlichen Kondensator. Die Schallwellen setzen eine sehr dünne vergoldete Kunststoffmembran in Schwingungen. Die Membran ist direkt vor der Gegenelektrode befestigt.

13 Membran Besteht aus Mylar (PET) –PET Polyethylenterephthalat Bei PET handelt es sich um die häufigste Thermoplast-Sorte; PET wird oft einfach Polyester genannt.

14 Membran PET/Mylar ist hart, steif, fest und formbeständig. Diese Mylar-Film Arten finden Verwendung bei Kondensatoren, Graphiken, Tonträgern und Videobändern. PET wird häufig auch als Faser in der Industrie, bzw. Textilindustrie eingesetzt. (Dacron, Trevira, Terrylen) Auch für Plastikflaschen und Elektroteile wird dieses Polymer verwendet.

15 Kondensatormikrofon SHURE Beta87

16 Membran Gummi- Schock- absorber Kapsel Platine mit Vorverstärker Abschirmungsröhre Ausgangs- transformator Bestandteile eines Kondensatormikrofons

17 Kondensatormikrofon Beschaltung einer Kondensatorkapsel –Versorgungsspannung an der Kapsel aus Phantomspannung

18 Auslenkung der Membran Abstand Membran-Gegenelektrode:

19 Kapazität C(t) eines Kondensatormikrofons: A = effektive Kondensatorfläche = dielektrische Konstante Kapazität einer Kondensatorkapsel

20 Ausgangsspannung der Kapsel Spannung zwischen Kondensatorplatten: Q 0 = Ladung auf Kondensatorplatten U 0 = konstante Spannungsquelle (z.B. Batterie oder Phantomspeisung, oder hervorgerufen durch Elektrete auf einer Kondensatorplatte)

21 Kondensatormikrofone Kondensatorelemente benötigen zusätzlich einen internen Vorverstärker, um das Ausgangssignal den nachfolgenden Stufen elektrisch anzupassen. Der interne Vorverstärker hat zwei Funktionen: –Impedanzwandlung von ca. 1 M auf ca. 150 –Ausgangssignal auf Mikrofonpegel verstärken

22 Dauerpolarisierte Kondensator Mikrofone Auch Elektret-Kondensator-Mikrofon genannt SHURE stellt derzeit fast nur diesen Typus her (Ausnahme KSM44 & KSM27). Beruht auf dem gleichen physikalischen Prinzip wie ein normales Kondensatormikrofon

23 Dauerpolarisierte Kondensator Mikrofone Elektrete speichern elektrische Ladungen und versorgt die Kondensatorkapsel mit elektrischer Spannung –Von außen zugeführte Gleichspannung wird lediglich für den Impedanzwandler benötigt. –Von außen zugeführte Gleichspannung wird nicht dazu benötigt, die Kondensatorkapsel elektrisch zu laden.

24 Herstellung von Elektreten Ein spezielles synthetisches Material wird in einem starken elektrischen Feld zum Schmelzen gebracht. Die sog. elektrischen Dipole werden in der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet. Unter Einfluß des elektrischen Feldes wird das Maerial abgekühlt. Die Ausrichtung der elektrischen Dipole wird auf diese Weise eingefroren. Hierdurch wird ein permanentes elektrisches Feld erzielt. Das Elektretmaterial wird auf der rückwärtigen Platte (Gegenelektrode) der Kondensatorkapsel aufgebracht.

25 Versorgung von Kondensatormikrofone Zur Speisung des Vorverstärkers werden benötigt: –Batterien oder Phantomspannung Die Vorspannung an der Kondensatorkapsel kann nur aus der Phantomspannung gezogen werden. –Bei Mikrofonen die mit einer Batterie betrieben werden können handelt es sich immer um Elektret- Kondensatormikrofone

26 Phantomspeisung und Bias-Vorspannung Die Phantomspannung wird über einen XLR- Stecker vom Mischpult geliefert –Versorgt die Vorspannung an der Kapsel eines reinen Kondensatormikrofons und den Vorverstärker Ein externer Vorverstärker bzw. ein Taschensender liefert die BIAS-Vorspannung –Taucht beispielsweise bei Ansteckmikrofonen und Headsets auf. Versorgt einen Transistor

27 Phantomspeisung –Spannungsversorgung (11-52 V=) für den Vorverstärker und Kapsel eines Kondensatormikrofon –Phantomspeisung erfolgt normalerweise durch professionelles Mischpult oder spezielle Speisegeräte. –Symmetrischer Anschluss wird benötig

28 Mixer mit Phantomspeisung haben interne Widerstände zur Strombegrenzung: Bei falscher Kontaktierung des Mikrofons oder des Mikrofonkabels: –Widerstände begrenzen den Stromfluß zum Mikrofon –Schutz für das Mischpult Phantomspeisung

29 Betrieb eines dynamischen symmetrischen Mikrofons mit Phantomspeisung: keine Beeinflussung Betrieb eines unsymmetrischen Mikrofons mit Phantomspeisung: wahrscheinlich keine Beschädigung, jedoch Funktionsstörungen möglich

30 Bias-Spannung Gleichspannung (1.5 - 9V typisch) zur Spannungsversorgung eines Junction Field Effect Transistors (JFET), welcher mit dem Ausgang des Kondensatorelements verbunden ist JFET arbeitet als Impedanzwandler/Vorverstärker Bias-Spannung wird im Gegensatz zur Phantomspannung über einen einzelnen Leiter übertragen keine symmetrischen Eingangsschaltungen nötig

31 Bias-Spannung Ein Kondensatorelement hat eine hohe Ausgangsimpedanz (>1,000,000 Ohm). Der JFET-Eingang belastet den Ausgang des Kondensatorelements mit einer noch höheren Impedanz (>10,000,000 Ohm), um Verluste des Signalpegels zu minimieren. Der JFET-Ausgang stellt eine niederohmige Quellimpedanz (<1,000 Ohms) dar, welche zur Speisung von Mikrofonvorverstärkern benötigt wird.

32 Bias-Spannung Übertragungsarten: –Bei manchen Kondensatormikrofonen wird die BIAS- Spannung auf demselben Leiter übertragen wie das Audiosignal –Andere Modelle nutzen zwei getrennte Leiter für Bias und Audiosignal.

33 z.B. Sennheiser SHURE Bias-Spannung bei drahtlosen Mikrofonen

34 Bias- / Phantom Spannung Externer Vorverstärker –Beispielsweise bei drahtgebundenen Headsets und Anstecker PREAMP Bias Spannung + Audio Phantom Power XLR -Stecker Pin 3 Pin 2 Pin 1 Elektr. Kapsel + JFET

35 Bias-Spannung Ein dynamisches Mikrofon sollte nicht mit einem Eingang, der Bias-Vorspannung auf dem Audioleiter liefert (zum Beispiel: Taschensender), verbunden werden: –Beeinträchtigung des Frequenzgangs Verzerrung des Audiosignals Bei Anschluß eines dynamischen Mikrofons an SHURE Taschensender: Verwendung des Adapterkabels WA310

36 Kondensator Dynamische Mikrofone Hochqualitatives Kondensatormikrofon hat komplexeren Aufbau als ein dynamisches meistens teurer Empfindlichkeit im Hochtonbereich meist sehr gut Mit Kondensatormikrofonen leichter zu erzielen als mit dynamischen: –linearer Frequenzgang und große Bandbreite –Kondensatormikrofone in sehr kleinen Dimensionen herstellbar (Lavalier-Mikrofon)

37 Impulsantwort Kondensator Dynamisch

38 Richtcharakteristik Richtcharakteristik ist dreidimensional Demonstriert die Empfindlichkeit eines Mikrofons für Schallsignale aus unterschiedlichen Richtungen Messung der Richtcharakteristik: –Drehen des Mikrofons vor einem Lautsprecher –Aufzeichung des Ausgangssignals im Verhältnis zum Einfallswinkel des Schalls

39 Richtdiagramm Richtdiagramm ist zweidimensional. Richtdiagramm ist ein Schnitt durch die dreidimensionale Richtcharakteristik. Wird häufig in Datenblättern angegeben. Gibt Auskunft über die Empfindlichkeit des Mikrofons bezogen auf den Winkel zwischen Klangquelle und Mikrofonmembran.

40 Typische Richtcharakteristiken Kugel Niere Superniere Hyperniere Achtcharakteristik / bidirektional ("Figure Eight") Keule

41 Kugelcharakteristik / Druckempfänger Mikrofon ist gleichermaßen empfindlich für Klangquellen aus jeder Richtung. Druckempfänger Keine Vorzugsrichtung Kein Nahbesprecheffekt

42 Richtwirkung - Druckgradientenmikrofon Druckgradienten-Mikrofone haben Öffnungen auf der Rückseite des Mikrofonelements. Durch diese Öffnungen können Schallwellen von hinten in die Mikrofonkapsel eintreten.

43 Druckgradientenmikrofon Erzeugung der Richtcharakteristik durch akustische Laufzeitglieder. Durch rückwärtige Öffnungen eintretender Schall trifft aufgrund anderer Weglänge phasenverschoben auf Membran.

44 Druckgradientenmikrofon Schall von vorne

45 Druckgradientenmikrofon Schall von hinten

46 Richtwirkung / Richtcharakteristik Die Differenz der Schalldrücke, welche von außen und von innen auf die Membran treffen, bestimmen das Ausgangssignal des Mikrofons. Je nach Richtung besitzen beide Komponenten unterschiedliche Phasenlagen und damit einen unterschiedlichen Antrieb der Membran. additive und destruktive Interferenzen

47 Niere / Cardioid Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor der Kapsel Am unempfindlichsten für Schall, der unter 180° zur Mikrofonachse einfällt. Weniger empfindlich für Umgebungslärm als Mikrofone mit Kugelcharakteristik. Zur gezielten Abnahme von Schallquellen Nahbesprechungseffekt

48 Superniere / Supercardioid Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor der Kapsel Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 126° zur Mikrofonachse einfällt. Weniger empfindlich für Umgebungslärm als Mikrofone mit Kugelcharakteristik. Nahbesprechungseffekt

49 Superniere / Supercardioid Platzierung des Monitors in Anwendung von Supernieren

50 Hyperniere / Hypercardioid Das Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor der Kapsel (0°). Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 110° zur Mikrofonachse einfällt. Weniger empfindlich für Umgebungslärm als Mikrofone mit Kugelcharakteristik. Starker Nahbesprechungseffekt

51 Achtcharakteristik / bidirektional Das Mikrofon ist am empfindlichsten für Signale vor und hinter der Kapsel. Am unempfindlichsten für Schall, welcher unter 90° zur Mikrofonachse einfällt. Weniger empfindlich für Umgebungslärm als Mikrofone mit Kugelcharakteristik. Sehr starker Nahbesprechungseffekt

52 Übersicht

53 Distance Factor Kugel Niere Superniere Hyperniere Keule und Acht

54 Keulencharakteristik Extrem gerichtetes, sogenanntes Richtmikrophon Sehr empfindlich für Schallquellen vor dem Mikrofon, extrem unempfindlich für Signale von der Seite oder von hinten Häufig in Theatern und bei Fernseh- und Kinoproduk- tionen eingesetzt Reagiert sehr empfindlich auf Wind!für Außenproduktionen Windschutzfilter unerläßlich!

55 Interferenz - Mikrofone: "Rifle - Mikrofon

56 Interferenz-Mikrofone Vor der Membran des Mikrofons: Kammer und mehrere parallele Röhren Direkt auf das Mikrofon treffende Schallwellen erreichen die Membran in Phase. Seitlich auf das Mikrofon treffende Schallwellen werden durch die einzelnen Röhren vor der Membran in Teilwellen aufgespaltet: Teilwellen haben aufgrund unterschiedlicher Rohrlängen unterschiedliche Laufzeiten zur Membran Teilwellen nicht in Phase gegenseitige Auslöschung Kammer Membran Parallele Röhren Einfallende Schallwellen

57 Interferenz-Mikrofone Anstatt mehrerer Röhren vor der Membran, ist es auch möglich nur ein Rohr –mit mehreren Öffnungen zu verwenden (SHURE SM89) oder –mit einem Schlitz zu verwenden (Neumann) Druckkammer Membran Schlitz Rohr

58 SHURE SM89 Schallwellen welche vor dem Mikrofon erzeugt werden, kommen an der Membran in Phase an. Seitlich einfallender Schall wird durch die Löcher in Teilwellen aufgespaltet. Verschiedene Teilwellen haben unterschiedlich lange Wege zur Membran nicht in Phase zueinander Phasenverschiebung der Schallwellen wird bestimmt durch den Winkel zwischen Mikrofonachse und Schalleinfallsrichtung Phasenverschobene Teilwellen löschen sich vor der Membran teilweise aus.

59 Richtdiagramme eines Interferenz Mikrofons Richtdiagramm des SM89

60 Mikrofone mit schaltbarer Richtcharakteristik Zwei Kapseln in einem Mikrofon: –Doppelmembran –Doppel-Niere

61 Resultierende Charakteristik Kugel = A+B = 1 –Capsule A: =(1+cos)/2 –Capsule B: =(1-cos)/2

62 Resultierende Charakteristik Niere: nur Kapsel A

63 Resultierende Charakteristik Hyperniere

64 Resultierende Charakteristik Bi-direktional

65 Nahbesprechungseffekt Gerichtete Mikrofone besitzen im Gegensatz zu ungerichteten einen sogenannten Nahbesprechungseffekt. Verantwortlich für diese Erscheinung bei Druckgradientenmikrofonen ist das Nahfeld des Schalls.

66 Nah- und Fernfeld des Schalls Nahfeld Gekrümmte Wellenfronten Fernfeld parallele Wellenfronten

67 Nah- und Fernfeld des Schalls Kugelförmige Ausbreitung des Schalls nahe bei einer Schallquelle (im sogenannten Nahfeld) Krümmung der Wellenfronten läßt mit zunehmendem Abstand nach. Ausbildung von Ebenen Wellenfronten

68 Nah- und Fernfeld des Schalls Die Größe des Nahfeldes hängt direkt von der Wellenlänge des Signals ab: –tiefe Frequenzen großes Nahfeld –hohe Frequenzen kleines Nahfeld

69 Ursache des Nahbesprechungseffekts Wenn Mikrofone sehr dicht an Schallquellen herangeführt werden, so gewinnt die Krümmung der Wellenfronten (Kugelwelle) im Vergleich zur Wellenlänge an Einfluß. Druckgradient steigt im Vergleich zum Schalldruck überproportional an.

70 Druckgradientenmikrofon Ebene Wellenfront (Fernfeld)

71 Druckgradientenmikrofon Gekrümmte Wellenfront (Nahfeld)

72 Ursache des Nahbesprechungseffekts Zu der Phasenverschiebung des rückwärtigen Schalls addiert sich die Phasenverschiebung, welche durch die Kugelform hervorgerufen wird. erhöhter Antrieb der Mikrofonmembran erhöhtes Ausgangssignal

73 Mikrofon im Nahfeld Für hohe Frequenzen: sehr kleines Nahfeld, kleiner als der Abstand zwischen Schallquelle und Mikrofonmembran Ein Mikrofon befindet sich daher beim sogenannten close talking nur für sehr tiefe Frequenzen im Nahfeld. nur eine Anhebung im Baßbereich durch den Nahbesprechungseffekt

74 Auswirkung auf die Praxis Tiefe Frequenzen werden umso stärker wiedergegeben, je näher das Mikrofon an die Schallquelle herangeführt wird. –gezielt nutzbar, um Stimmen und Instrumente voller klingen zu lassen Bei größerer Entfernung (1 m) klingt eine Stimme dünn, ohne Baßfundament. –Hohe Disziplin von Sängern im Umgang mit ihren Mikrofonen nötig: konstanter Abstand für gleichbleibenden Klang

75 Nahbesprechungseffekt Typischer Frequenzgang (Beta 58A) –Anhebung der tiefen Frequenzen bei Nahbesprechung

76 Auswirkung auf die Praxis Beispiel: Beta58A

77 Frequenzgang von Mikrofonen Der Frequenzgang eines Mikrofons wird bestimmt: –durch das Klangspektrum, welches es reproduzieren kann und –durch die Schwankungen des Ausgangspegels innerhalb des Frequenzbereiches. Der Frequenzgang ist maßgeblich für die Klangqualität eines Mikrofons.

78 Frequenzgänge linearer Frequenzgang konturierter Frequenzgang

79 Resonanzfrequenzen Jeder physikalische Körper hat seine eigene Resonanzfrequenz (z. B.: gestimmte Saite). –Erreichen des Schwingungsmaximums bei Anregung seiner Resonanzfrequenz –Hervorrufen eines komplexen Frequenzgangs bei Verbindung verschiedener physikalischer Körper miteinander Entstehung von Spitzenwerten und Einbrüchen, welche durch unterschiedliche Resonanzen hervorgerufen werden.

80 Ursprung des Frequenzgangs M1 = Masse der Membran und Schwingspule M2 = Masse der Luft innerhalb des Magnettopfes M3 = Masse der Luft in Spalt F1 = Federsteifigkeit der Membran F2 = Federsteifigkeit der Luft unterhalb der Membranaufhängung F3 = Federsteifigkeit der Luft innerhalb des Magnettopfes W1 = Viskoser Widerstand der Membranaufhängung W2 = Viskoser Widerstand der Luft innerhalb des Übertragers

81 Elektromechanische Analogien Zwei unterschiedliche Ansätze: –Mobility Analogy definiert Spannung U ist analog zu Geschwindigkeit v Strom I ist analog zur Kraft F –Impedance Analogy definiert Spannung U ist analog zur Kraft F Strom I ist analog zu Geschwindigkeit v Häufiger benützt, da leichter zu handhaben.

82 Elektromechanische Analogien U = Spannung F = Kraft v = Geschwindigkeit I = Strom L = Induktivität M = mechanische Masse N = mech. Nachgiebigkeit C = Kapazität R = el. Widerstand W = mech. (viskoser) Widerstand

83 Impedance Analogy

84 M1 N1 W1W2 N3 M2 M3 Mechanisches Ersatzschaltbild Dynamische Mikrofonkapsel

85 Elektrisches Ersatzschaltbild Elektrisches Ersatzschaltbild einer dynamischen Mikrofonkapsel ~ C = f(N2) L = f(M3) L = f(M1) C = f(N1) R = f(W1)L = f(M2)R = f(W2) C = f(N3)

86 Resonanzen Dynamische Mikrofone nutzen oftmals Hohlräume zur Beeinflussung des Frequenzgangs. Solche sogenannten Resonatoren (Lochscheiben) befinden sich häufig vor der Membran.

87 Resonanzen Jeder Hohlraum besitzt eine spezifische Resonanzfrequenz, welche durch die äußeren Dimensionen bestimmt ist: –Großer Durchmesser tiefe Resonanzfrequenz –Kleiner Durchmesser hohe Resonanzfrequenz –Langer Hohlraum tiefe Resonanzfrequenz –Kurzer Hohlraum hohe Resonanzfrequenz Harmonische der Resonanzfrequenz können ebenfalls vorkommen.

88 Bestandteile einer dynamischen Kapsel Membran Tauch- spule Wider- standsring Wind- schirm obere Pol- platte Magnet Widerstands- scheibe Magnet

89 Frequenzgang unter verschiedenen Winkeln

90 Grenzflächenmikrofone Je weiter ein Mikrofon von einer Schallquelle entfernt steht, umso "hohler" wird der Klangeindruck. Verfärbung des Klangbildes hervorgerufen durch: –verstärkten Raumhallanteil –und Laufzeitunterschiede zwischen direkten und reflektierten Schallwellen

91 Grenzflächenmikrofone Wege der direkten und einer reflektierten Schallwelle

92 Kammfiltereffekt Direkter und reflektierter Schall

93 Kammfiltereffekt Zwei Mikrofone auf Monomischer

94 3 kHz Kammfiltereffekt 1 kHz 5 kHz

95 Kammfiltereffekt Werden 2 Mikrofone in 15 cm Abstand platziert und auf einen Mono-Mischer gegeben, so werden die Frequenzen 1 kHz, 3 kHz, 5 kHz, …. herausgefiltert Kammfiltereffekt

96 Grenzflächenmikrofone Unterschiedliche Phasenlage des reflektierten und des direkten Signals: Interferenzeffekte: –Anhebungen oder –Auslöschungen bestimmter Frequenzen

97 Grenzflächenmikrofone

98 Kein Wegunterschied zwischen wirklicher Schallquelle und virtueller Schallquelle bei Integration eines Mikrofons in eine bodenseitige Begrenzungsfläche: keine Interferenzen "hohler" Klang verschwindet

99 Richtdiagramm eines Grenzflächenmikrofons

100 Stereophonie Menschliches räumliches Hören

101 Stereophonie - Laufzeitunterschied Seitlich eintreffender Schall gelangt zuerst zu einem Ohr und mit einer gewissen Laufzeit erreicht der Schall erst später das andere Ohr:

102 Stereophonie - Intensitätsunterschied Durch die längere Wegstrecke zum entfernten Ohr verliert das Schallsignal an Intensität. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlänge (Beugungsfähigkeit) ist dies frequenzabhängig.

103 Stereophonische Aufnahmetechniken A/B Stereophonie X/Y- Koinzidenz Technik, Intensitäts-Stereophonie M/S-Stereophonie Kunstkopf-Stereophonie

104 A/B-Laufzeit-Stereophonie Zwei identische Mikrofone, einige Zentimeter bis Meter voneinander getrennt aufgestellt und auf das gleiche Ziel ausgerichtet.

105 A/B-Laufzeit-Stereophonie Das Schallsignal kommt früher beim rechten als beim linken Mikrofon an.

106 A/B-Laufzeit-Stereophonie Diese Zeitverschiebung zwischen den Mikrofonsignalen erzeugt das Stereobild.

107 A/B-Laufzeit-Stereophonie Liefert nur eine vage Abbildung von Schallquellen, welche nicht in der Stereomitte plaziert sind. Ergibt einen weichen Hintergrund-Klang Gibt bei der Aufnahme einer Rock-Band auf der Bühne den Klang wieder, wie ihn die Zuschauer empfinden Plazierung der Mikrofone näher an den Lautsprecher-Türmen erhöht die Lautstärke des Gesangs im Verhältnis zu den Instrumenten

108 A/B-Laufzeit-Stereophonie Liefert tendenziell übertriebene Kanaltrennung, wenn Mikrofone weiter als 1 m voneinander entfernt sind Jedoch verbessert sich die Abnahme eines großen Klangkörpers (z.B. eines Orchesters), wenn die Mikrofone ca. 3 m voneinander aufgestellt werden. Nicht Mono-kompatibel !

109 X/Y- oder Intensitäts-Stereophonie Zwei Mikrofone werden sehr nahe beieinander, übereinander angeordnet, in einem Winkel von etwa 131 ° (X/Y) zueinander ausgerichtet (keine Laufzeitunterschiede).

110 X/Y- oder Intensitäts-Stereophonie Aufgrund der Nieren- Richtcharakteristik wird der Schhall aus unterschiedlichen Richtungen mit unterschied- licher Intensität wahr- genommen.

111 X/Y- oder Intensitäts-Stereophonie Dieser Intensitätsunterschied führt zum Begriff "Intensitäts-Stereophonie". Erzeugt ein enges Stereobild. Gute Abbildung der Schallquellen Mono-kompatibel

112 M/S-Stereophonie Zwei Wandlerelemente nötig: –Niere (für Mittensignal) –Acht (für Seitensignal) M/S = Mitte & Seite; M = rechts+links, S = links-rechts "Links" und "Rechts" werden nicht direkt erzeugt Stereosignal resultiert aus der Summe und der Differenz der M/S-Signale. M = Niere S = Acht vorne hinten links = M+S rechts = M-S

113 M/S-Stereophonie Interne Potis zur Einstellung der Stereobasis Externe Potis für die Balance Arbeitsprinzip des Shure VP88 Mono-kompatibel Potis zur Einstellung der Breite des Stereobildes Potis für Balance zwischen links und rechts intern extern

114 M/S-Stereophonie Resultierende Richtdiagramme

115 Kunstkopf-Stereophonie Für realistische Abbildung des Stereobildes ist Nachbildung des menschlichen Kopfes nötig Mikrofone werden in den Ohrmuscheln plaziert Unterschiede bezüglich Laufzeit und Intensität an beiden Mikrofonen Kopfhörer zur Reproduktion dieses Stereobildes erforderlich !

116 Elektrisches Ausgangssignal: Ausgangspegel (Empfindlichkeit) –wird gemessen in Millivolt (mV) oder Dezibel (dB) Impedanz –niederohmig oder "low Z" –hochohmig oder "high Z" Verkabelung –unsymmetrisch (unbalanced) (eine geschirmte Leitung) –symmetrisch (balanced) (zwei Leitungen mit Schirm)

117 Elektrisches Ausgangssignal: Pegel 'Mic'-Pegel: –ungefähr 2 mV oder in dB: -54 dBV Andere Pegel bei Audiogeräten: –'Aux'- oder 'Tape'-Pegel: ungefähr 100 mV oder in dB: -20 dBV –zu finden bei TV-Geräten, Videorekordern, Kassettenrekordern, CD-Spielern, MD-Spielern etc. 'Line'-Pegel: –ungefähr 1 V oder 0 dBV –auch 1,55V oder +6 dBu an 600

118 Elektrisches Ausgangssignal: Impedanz Niederohmig –150 bis 600 –gut für Kabellängen von 300 m und mehr Hochohmig –10 k oder mehr –gut für Kabellängen bis 6 m oder weniger

119 Unsymmetrische Mikrofonleitung Audio Signal + - Rauschen Versärker Mikrofon-Kabel

120 Symmetrische Mikrofonleitung PIN 2 PIN 3 + - Symmetrisches Mikrofon-Kabel PIN 2 - PIN 3 = (Audio + Rauschen) - (- Audio + Rauschen) = 2 x AUDIO heißes Audio Signal Rauschen kaltes Audio Signal INPUT CIRCUIT

121 Was ist Mikrofonempfindlichkeit ? Die Mikrofonempfindlichkeit gibt an, wie hoch die elektrische Ausgangsspannung (in mV) ist, welche 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.

122 Was ist Schalldruckpegel "dB SPL ? Schalldruckpegel L: Zum Vergleich: in 1m Abstand beträgt der Schalldruckpegel –eines Sprechers etwa 60dB SPL –eines Preßlufthammers etwa 120dB SPL

123 Was ist Schalldruckpegel "dB SPL ? "dB SPL" ist eine Messung des Schalldruckpegels. Schalldruck am höchsten direkt vor der Schallquelle; nimmt mit wachsender Entfernung ab. Referenzpegel: 0dB SPL = leisestes Schallsignal, das der Mensch hört. Der Schalldruck an der Hörschwelle: –p 0 = 2 * 10-5 N/m2; 1N/m2 = 1 Pascal –1dB ist die kleinste Veränderung des Schalldruckpegels, welche das menschliche Gehör wahrnehmen kann.

124 Welcher dB SPL Eingangspegel ? Mikrofonhersteller spezifizieren normalerweise ein oder zwei dB SPL Eingangspegel bei ihrer Angabe der Mikrofonempfindlichkeit: –74 dB SPL (typisch für einen Sprecher in einer Entfernung von etwa 25 cm) –94 dB SPL (typisch für einen Sprecher in einer Entfernung von etwa 2,5 cm)

125 Welcher dB SPL Eingangspegel ? Beispiele: – 94 dB SPL = 1 Pascal = 10 µbar = 10 Dyn/cm2 – 74 dB SPL = 0,1 Pascal = 1 µbar = 1 Dyn/cm2 Unglücklicherweise geben unterschiedliche Hersteller unterschiedliche SPL-Werte an. bei Empfindlichkeitsvergleich: Datenblätter zu Rate ziehen und nur gleich getestete Mikrofone vergleichen !

126 Fragen ? SHURE Europe GmbH Headquarter Europe, Middle East and Africa Applications Group Wannenäckerstr. 28 74078 Heilbronn Tel: + 49 - 7131 - 7214 - 30 Fax: + 49 - 7131 - 7214 - 14 eMail: support@shure.de