Ton am Set. Audioaufnahmen für Film-, TV- und Videoproduktionen

Vorwort

Im Frühjahr 2009 wurde ich angefragt ein eintägiges Referat zum Thema Feldton zu halten. Bei den Besuchern des Vortages handelte es sich um Mitarbeiter der Dokumentarabteilung einer Fehrnsehanstalt. Bis dahin hatte ich nur Workshops abgehalten, die für Teilnehmer mit spezifischer Berufserfahrung bestimmt waren. Das positive Echo auf diesen Vortrag und verschiedene Gespräche mit Fachleuten (die Kurse für die Film- und Videobranche organisieren) veranlassten mich, einen zweitägigen Lehrgang für Teilnehmer ohne diese Vorkenntnisse zusammenzustellen. Dieser Kurs sollte vor allem Kameraleuten, Dokumentarfilmern, Tonassistenten und Studiotontechnikern, die keine Erfahrungen im Bereich Tonaufnahmen am Set haben, das Erarbeiten der Technik zur Tonaufzeichung am Film- und Videoproduktionsset erleichtern. Auf Grund der positiven Resonanz reifte der Entschluss, dass Interessierte auch ohne den Besuch des Lehrganges die Möglichkeit haben sollten, sich das nötige Fachwissen anzueignen. Die ursprüngliche Idee, dieses Buch in ein paar Monaten zu schreiben, musste ich rasch aufgeben. Einerseits habe ich den Aufwand unterschätzt, andererseits war ich beruflich sehr eingespannt und musste die Schreiberei immer wieder unterbrechen. Aus diesem Grunde dauerte es schlussendlich über vier Jahre bis zu Fertigstellung dieses Sachbuches. Die Arbeit an diesem Buch wurde Ende 2013 beendet. Somit ist es mehr als wahrscheinlich, dass darin beschriebene Geräte bereits in aktuellerer Form auf dem Markt existieren, sowie neue dazu gekommen sind. Arbeitsweisen und fachtechnische Aspekte aber werden sich in näherer Zukunft kaum verändern. Der Lernstoff ist dementsprechend weiterhin für den Leser von Nutzen.

Eine Bemerkung nebenbei. Psychologen schätzen, dass mehr als zwei Drittel von allem, was ein Mensch weiss, mittels Erfahrungen „durch die Ohren“ zustande kommt. Die anderen vier Sinne steuern weniger als 30 Prozent hinzu. Neueste wissenschaftliche Studien gehen sogar davon aus, dass wir 85% durch Zuhören erlernen.

Im Übrigen ist auch zu bedenken, das Gehör ist ein passives Organ, welches im Gegensatz zum aktiven Organ Auge nicht verschlossen werden kann. Dies, und vor allem der Umstand, dass das Gehör mit unserem Stammhirn korrespondiert (in welchen wiederum unsere Gefühle „sitzen“), machen sich Filmkomponisten und Sounddesigner zunutzen.

Das gesunde menschliche Gehör nimmt einen Frequenzbereich von gut 10 Oktaven wahr. Mit zunehmendem Alter immer noch 8 bis 9 Oktaven. Im Gegensatz dazu kann das Auge nur eine Oktave aus dem Spektrum der elektromagnetischen Strahlung (Infrarot bis Ultraviolett) wahrnehmen.

Zürich im Januar 2014, Raymond Anderegg

Inhaltsverzeichnis

Einleitung ... 8

Teil 1: Physik ... 9

Der Schall / Das Schallfeld ... 9
Schallwelle ... 9
Schallgeschwindigkeit ... 10
Nachhallzeit ... 12
Diffusschallfeld ... 14

Die Frequenz (Hertz) ... 14

Dezibel ... 17

Kammfiltereffekte ... 20

Teil 2: Tontechnik 1 ... 23

Mikrofone ... 23
Mikrofonkonstruktionen ... 24
Richtcharakteristik und Frequenzgang ... 28
Mikrofonbauarten ... 34
Bewertungskriterien für Mikrofone ... 37
Mikrofonierung ... 43
Handhabung der verschiedenen Mikrofone ... 46
Methoden der Mikrofonierung ... 62
Zusammenmischen verschiedener Mikrofontypen ... 67

Wireless (Funkmikrofon) ... 68

Kabel und Anschlüsse ... 81

Eingangs-/Ausgangsbuchsen ... 82

Kameraseitige Vorbereitung (TV- bzw. Video-Kameras) ... 83
Tonspuren-Belegung für ENG-Kameras ... 88

DSLR-Kameras ... 89

Teil 3: Tontechnik 2 ... 92

Psychoakustik. 92

Stereomikrofonierung ... 94
Aufnahmen im MS-Verfahren ... 103

Surroundaufnahmen ... 107

Portabler Tonmischer (Feldmischer) ... 116
Funktionen und Handhabung des ENG-Mischers ... 119
Abmischen ... 131

Portabler Mehrspurrecorder ... 134
Weitere Eigenschaften des Mehrspurrecorders ... 139

Feldtonausrüstung und Zubehör ... 148
Mikrofonwindschutz und Aufhängung... 148
Perche / Tonangel ... 156
Kopfhörer ... 162
Akku ... 163
Synchronklappe / Filmklappe ... 165
Timecode Generator Box, Syncbox, Clockit, Lockit usw. ... 173
Diverses Zubehör ... 176
Weitere Hilfsmittel ... 183

Teil 4: Arbeitsmethodik und Ausführung ... 188

Aufgabenbereiche der Ton-Crew ... 188

Filmtonmeister / O-Tonmeister ... 188
Perchman ... 196
Sound Utility Person ... 205
Weitere Jobfunktionen/-begriffe (PSC Recordist) ... 208

Tipps für aussergewöhnliche Aufnahmesituationen ... 209
Plant Mics ... 209
Versteckte Kamera Drehs ... 212
Aufnahmen während Helikopterflug ... 214
Zirkuszelt (stark reflektierende Begrenzungsflächen) ... 215
Wasserdichte Lavaliermikrofone ... 216
Reality-TV - die Ausnahme ... 217

Vorbereitung für einen guten Dreh ... 219
Locationscouting ... 219
Drehfertig ... 224

Verhaltensweise und Psychologie am Set ... 225
Verhalten und Benehmen innerhalb einer Filmcrew ... 225
Einfühlsamer und respektvoller Umgang mit dem Cast ... 228

Gute Vorarbeit für die Postproduktion ... 230
Ambience (Ambi) ... 230
Room Tone (Presence) ... 233
Nur-Ton ... 234
Wild Lines ... 236
Voice-over ... 237
Raumschall ... 239
B-Roll ... 240

Was es sonst noch zu wissen gibt ... 241
Walla ... 241
ADR / Looping ... 243
L-Cut und J-Cut ... 246
Dialogue Overlap / Overlapping Dialogue ... 247
VOG / Voice of God ... 249
Spezialeffekte ... 250
Foley Artist / Geräuschemacher ... 250
Background Plate ... 250

Schlusswort ... 252

Literaturverzeichnis ... 253

Einleitung

Dieses Fachbuch beinhaltet nur die technischen Grundlagen des Tons für Film, Video und TV. Aus diesem Grund werden unter den Themen Physik, Mikrofonierung und Praxis nur die für diese Anwendung relevanten Formeln, Techniken und Parameter behandelt. Da der Film- bzw. TV-Tontechniker üblicherweise mehr als etwa 80 Prozent Dialog resp. Monolog aufnimmt (den Rest machen szenische Geräusche und atmosphärischer Ton aus), ist die Aufnahmetechnik kaum zu vergleichen mit der einer Symphonieorchester­aufführung. Im Falle einer Orchesteraufnahme für einen Newsbeitrag geht es schließlich auch nicht darum die Leistung des Orchesters in kommerzieller CD-Qualität wiederzugeben.

In folgender Lektüre ist den Fachausdrücken häufig eine englische Übersetzung in Klammern beigefügt. Diese Fachwortübersetzungen und Anglizismen sollen dem Leser ein etwaiges Recherchieren und Vertiefen in die Materie erleichtern. Obwohl im deutschsprachigen Raum vorzügliche Literatur zum Thema Tontechnik zu finden ist, bin ich der Meinung, dass im Falle von einfach formulierten Publikationen die Auswahl im angelsächsischen Sprachraum bedeutend grösser ist. Vor allem, wenn man sich für Erfahrungsberichte betreffend Geräte und Arbeitstechniken interessiert und Blogs oder Webseiten von Fachkollegen sucht, ist das Finden mittels korrektem (englischen) Fachausdruck unumgänglich.

Liebe LeserInnen, aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit wird auf gender­gerechte Differenzierung (z.B. TonoperateurIn) und geschlechtsneutrale Formulierungen (die/der Moderierende) verzichtet. Auch die angestammten Berufsbezeichnungen wie Kameramann, Tonmann, Tonmeister statt Kamera­frau, Tonfrau, Tonmeisterin gelten natürlich im Sinne der Gleichbehandlung für beide Geschlechter. Ich bitte die Leserinnen freundlichst um Nachsicht.

Teil 1 : Physik

Der Schall / Das Schallfeld

Schallwelle

Eine Schallwelle besteht aus einer Folge von Luftverdichtungen und deren Verdünnungen. Wie beim Wechselstrom handelt es sich bei der Luftdruck­veränderung um einen Wechseldruck, der sich periodisch durch den Raum fortpflanzt. Diese Luftdruckschwankungen werden durch Bewegungen von Luftmolekülen in ihrer Ruhelage hervorgerufen. Es findet also durch die Dichteschwankung der Luftmoleküle eine Kettenreaktion statt. Effektiv fort­schreitend, also von der Schallquelle wegbewegend, sind jedoch nur Druck­wellen. Die Wellenberge stellen die Bereiche mit hohem, die Wellentäler diejenigen mit niedrigem Luftdruck dar. Der räumliche Abstand, in dem sich dieses Muster wiederholt (Abstand zweier Druckmaxima in einer Welle), wird in der Schwingungslehre Wellenlänge (Lambda) genannt. Diese ist abhängig von Frequenz (Tonhöhe) und Schallgeschwindigkeit. Unter Freifeldbedingungen, d.h. ausserhalb von Räumen, die mit ihren Begrenzungsflächen Reflexionen und Beugungen verursachen, breitet sich der Schall in kurzer Entfernung um die Schallquelle (Nahfeld) kugelförmig aus (Kugelwelle). Mit zunehmender Entfernung lässt die Krümmung der Wellenfronten nach. In grosser Entfernung von der Quelle (Fernfeld) erfolgt die Schallausbreitung nahezu geradlinig und die Wellenfronten sind eben (ebene Welle), wobei jedoch die Distanz zwischen den einzelnen Wellen gleich bleibt. Mit zunehmendem Abstand verteilt sich der Schall über eine immer grössere Fläche. Somit nimmt der Schalldruck mit zunehmendem Abstand zur Quelle ab. Der Schalldruck (Schalldruckwellen breiten sich linear aus) sinkt jeweils um die Hälfte des vorherigen Wertes (‑6 dB) pro Verdopplung des Abstandes. Dies ist das Abstandsgesetz resp. Entfernungsgesetz 1/r-Regel.

Achtung: In vielen Lehrbüchern wird das Abstandsgesetz statt mit der Formel 1/r, mit 1/r² angegeben. Beim 1/r²-Gesetz handelt es sich um die Schall­intensität (Leistung pro Fläche), also eine Schallenergiegrösse. Der Schall­intensitätspegel nimmt bei Verdopplung des Abstandes auch um 6 dB ab und fällt somit auf das ¼-fache (25%) des Schallintensitätsanfangswertes. Mit anderen Worten, die Energie nimmt proportional im Quadrat des Abstandes von der Schallquelle zu oder ab.

Schallgeschwindigkeit

Die Schallgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle und ist unabhängig von der Grösse des Schalldrucks (mittlere Stärke der Dichteschwankung in der Luft bzw. mittlere Amplitude der Schallwelle) und der Druckänderung (Frequenz). Sie ist aber abhängig davon, in welchem Medium sie sich ausbreitet. Im Falle von Luft ist sie von Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur abhängig. Bei trockener Luft und einem Luftdruck von 1013 hPa ist die Schallgeschwindigkeit 331 m/s bei 0 Grad Celsius respektive 343 m/s bei 20° C. Zum Vergleich, das Licht legt rund 300'000'000 m/s zurück, ist also etwa 874'000 x schneller. Für unsere Berechnungen wenden wir die Konstante bei einer Temperatur von 20 °C an. Wir haben also eine Schallgeschwindigkeit von 1234.8 km/h oder anders gesagt, der Schall braucht fast 3 ms für einen Meter.

Beim absoluten Nullpunkt (-273.15° C) oder im luftleeren Raum, wie z.B. im Weltraum (Vakuum) kann mangels Medium (Teilchen) kein Schall übertragen werden. Der Schall kann sich aber nicht nur in der Luft und in Gasen bewegen, sondern auch als Wasserschall in Flüssigkeiten oder als Körperschall in festen Stoffen ausbreiten. Dabei ist die Geschwindigkeit des Schalls von Dichte und Temperatur des Mediums abhängig. Hier einige Beispiele mit ungefähren Mittelwerten für die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Materien (in Metern pro Sekunde bei 20 Grad Celsius):

– Gummi 150
– Sauerstoff 316
– Luft bei 0° C 331
– Luft bei 20° C 343
– Blei 1300
– Wasserstoff 1315
– Wasser bei 0° C 1405
– Wasser bei 20° C 1485
– Meerwasser 1530
– menschl. Körper 1550
– Eis bei -4° C 3240
– Gold 3250
– Holz 3300
– Beton 3500
– Ziegel 3600
– Glas 5000
– Stahl 5500
– Diamant 18000 (höchste Schallgeschw. aller nat. Medien)

Der Schall reist also in festen Stoffen fast immer schneller als in der Luft. Deswegen legen resp. halten die Indianer und Cowboys in den Wild-West-Filmen jeweils ihr Ohr auf die Zugschienen um festzustellen, ob ein Zug naht.

In geschlossenen Räumen ist eine in alle Richtungen gleichmässige Aus­breitung der Schallwellen nicht möglich, da diese, bevor sie ausgeklungen sind, an Begrenzungsflächen wie Wände, Böden, Decken und Gegenstände anstossen. Dort wird ein Teil der Energie reflektiert und an die nächste Be­grenzungsfläche gesendet und von dieser wieder zur nächsten (Einfalls­winkel = Ausfallswinkel). Im Falle von Gegenständen findet für Wellenlängen die kleiner sind als das Hindernis vor dem Gegenstand ein Druckstau statt. Demzufolge entsteht hinter dem Objekt ein Schallschatten. Grössere Wellen­längen jedoch laufen ungehindert, nunmehr aber gebeugt weiter. Gleichzeitig wird ein Teil der Energie absorbiert. Wie viel davon, hängt von der Oberflächen­beschaffenheit der reflektierenden Fläche ab. Um so stärker eine Oberfläche den Schall zurückwirft (Schallhärte), desto grösser die reflektierende Energie. Ein Teil der Energie (hauptsächlich die tiefen Frequenzen) kann durch die Begrenzungs­fläche hindurch treten (Transmission) oder innerhalb dieser in Form von Körperschall weitergeleitet werden. Das ungerichtete Schallfeld, welches aus vielen einzelnen Reflexionen besteht, nennen wir Diffusfeld.

Nachhallzeit

Das Nachschwingen oder die Hallzeit bzw. Nachhallzeit (T60 oder RT60) ist die Zeitdauer, die der Raumhall benötigt, um vollständig abzuklingen, nachdem die Schallquelle „verstummt“ ist. Genauer gesagt, diejenige Zeit, die der Schall­druck braucht, um auf ein Tausendstel seines ursprünglichen Wertes zu fallen bzw. einen Pegelabfall von 60 dB erreicht. Die Grenze der Wahrnehmbarkeit des menschlichen Ohrs kann aufgrund dessen Frequenzabhängigkeit nicht genau in Dezibel angegeben werden. Bei 1 kHz liegt die Hörgrenze bei 0 dB, etwas über 1 kHz sogar noch darunter. Messtechnisch wird dies durch Rauschen oder einen Pistolenknall (Raum-Impulsantwort) protokolliert. Der Bass schwingt länger als der Mittel- und Hochtonbereich. Typische Nachhall­zeiten in akustisch „guten“ Räumen sind:

– Sprecherstudios unter 0.3 Sekunden
– Wohnraum 0.2 bis 0.7 Sek.
– Schulzimmer (nach DIN) 0.4 bis 0.5 Sek.
– Konzertsäle ca. 1 bis 2 Sek.
– grosse Konzersäle (über 10'000 m3) 2 bis 3 Sek.
– Kirchen ca. 2 bis 5 Sek. (je nach Grösse und Bauform)

Die Formel für die Nachhallzeit (T) ist: 0.163 (Sabin’sche Nachhallkonstante, nach dem amerikanischer Physiker W.C. Sabine) x V (Volumen) geteilt in A (totale Absorption) ergibt T in Sekunden.

[Dies ist eine Leseprobe. Formeln können nicht dargestellt werden.]

Um vorher den Absorptionsgrad zu errechnen (die Summen aller Raum­flächen multipliziert mit dem jeweiligen Absorptionsgrad dieser Flächen), müssen wir diesen für die jeweiligen Materialien kennen. Hier eine kleine Auf­zählung gängiger Materialien und deren Absorptionsgrade:

– Steinwand ohne Anstrich 0.03
– Wand mit Anstrich 0.02
– Glas 0.02 – 0.03
– Holzverkleidung 0.06 – 0.1
– Filz (12% Masse, 88% Luft) 0.52
– dünner Filz hinter Tapete 0.6
– Jutefilz 3/2“ dick 0.63
– Jutefilz 3“ dick 0.77
– Tapete 0.1 – 0.16
– Gipsdecke 0.03
– Korkverkleidung (1“ dick, 1“ Abst, zur Wand) 0.4
– Holzfussboden 0.06 – 0.08
– Parkett 0.05
– Teppich 0.2 – 0.4
– Vorhänge 0.25
– Stuhl (unbesetzt) 0.14
– Stuhl (besetzt) 0.44
– stark besetzter Saal 0.95
– Loch in der Wand 1.00

In der letzten Zeile obiger Tabelle wird bei der Formelberechnung „Loch in der Wand“ oder „O.F.“ für „Offenes Fenster“ angegeben. Der Absorptionsgrad (a) wird immer im Bezug auf den Absorptionsgrades dieses offenen Fensters des Raumes gemessen. Ein Loch absorbiert den Schall ideal (keine Reflektionen von Schall) und daher wird a hier gleich 1 gesetzt. Alle anderen Materialien reflektieren den Schall mehr oder minder stark und deren Absorptionsgrad liegt unter 1. Übrigens existiert in der Natur kein ideal reflektierendes Material mit einem Absorptionsgrad von 0 (null).

Diffusschallfeld

Der indirekte Schall bildet in einem Raum ein Diffusschallfeld, das sich mit dem Direktschallfeld überlagert. Je weiter man sich von der Schallquelle entfernt, desto geringer wird der Anteil des Direktschalls; er fällt quadratisch mit der Entfernung zur Schallquelle ab. Der Pegel resp. Schalldruck des Diffusschalls bleibt jedoch ausserhalb des Hallradius’ (Diffusschallfeld) in der Regel überall im Raum gleich. Den räumlichen Punkt, wo Direkt- und Diffusschall exakt die gleichen Pegel aufweisen, sich also die Waage halten, nennt man Hallradius rH (engl.: reverberation radius, critical distance). Je halliger ein Raum ist, desto kleiner der Hallradius. Für eine optimale Sprachverständlichkeit versuchen wir also einen möglichst grossen Hallradius (stärkeren Anteil des Direktschalls) zu erwirken. Strahlt eine Schallquelle stark gebündelt (z.B. Trompete), so ver­grössert sich der Hallradius in die Hauptabstrahlrichtung oder anders gesagt, wenn ich vor dem Gesicht eines Sprechers messe, ist der Hallradius grösser, als wenn ich dies hinter seinem Kopf tue.

Formel des Hallradius: Man bildet den Quotienten aus Raumvolumen V und Nachhallzeit T und multipliziert die Quadratwurzel dieses Quotienten mit 0.057 (Sabin’sche Formel). Also Raumvolumen (V) geteilt in Nachhallzeit (T) und davon die Quadratwurzel x 0.057 = rH (in Metern).

Die Frequenz (Hertz)

Der Ton besteht aus Schwingungen. Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde ergeben die Tonhöhe (Frequenz). Die Masseinheit dafür ist „Hertz“ (Hz), nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt. 1 Hertz bedeutet 1 Schwingung pro Sekunde, 1’000 Hertz sind also eintausend Schwingungen pro Sekunde usw.

Anhand der Frequenz können wir im Zusammenhang mit der Schall­geschwindigkeit die Wellenlänge errechnen. Beilspiel: 340 m/s geteilt in 1000 Hz ergibt eine Wellenlänge von 0.34 m. Oder andersherum, wir haben eine Wellenlänge von 17 cm und wollen deren Frequenz ermitteln: 340m/s geteilt in 0.17 m Wellenlänge ergeben 2000 Hz. Diese Berechnungen helfen, Phasen­auslöschungen oder Kammfiltereffekte zu vermeiden.

Das menschliche Ohr kann Frequenzen zwischen 16 Hz (tiefster Ton auf dem 97-Tasten-Konzertflügel, das C2) und 18000 Hz (18 kHz) hören. Der Grundton eines Elektrobasses (4-Saiter) liegt z.B. bei 41.2 Hz. Einfachhalber geht man in der Fachliteratur für Mikrofon- und Lautsprechermessung von 20 Hz bis 20 kHz aus. Man nennt diesen Bereich Hörschall resp. Audiofrequenzbereich. Bei tiefen Frequenzen wird ein Schallsignal nicht mehr als Ton, sondern als Folge von Druckstössen wahrgenommen (Flimmergrenze). Frequenzen unterhalb dieses Bereiches nennt man Infraschall (z.B. beim Blauwal), die oberhalb heissen Ultraschall (z.B. bei Fledermäusen). Mit zunehmendem Alter des Menschen nimmt diese Hörbarkeit, vor allem in den höheren Lagen, jedoch stark ab, und zwar ca. 2 kHz pro Lebensjahrzehnt.

Der Kammerton a’ hat eine Frequenz von 440 Hz. Geht man eine Oktave höher auf das zweigestrichene a (a’’) erhält man Frequenzverhältnis von 2 bzw. die doppelte Anzahl Schwingungen, also 880Hz. Folgend einige (ungefähre) An­gaben für menschliche Singstimmen:

[Dies ist eine Leseprobe. Tabellen können nicht dargestellt werden.]

Die obigen Angaben der Stimmlagen Bass, Bariton und Tenor sind wichtig für das spätere Arbeiten mit dem High-Pass- resp. Low-Cut-Filter (manchmal auch Low roll-off genannt).

Für die Musiker unter Ihnen, der C-Dur-Grundton (C-Stimmung) und deren Frequenzen in Hertz: C2 = 16.35 / C1 = 32.7 / C = 65.41 / c = 130.81 / c1 = 261.63 / c2 = 523.25 / c3 = 1’046.5 / c4 = 2’093 / c5 = 4’186.01.

Der übliche Sprachbereich ist ca. 350 bis 3'500 Hz. Ein Klang besteht neben dem Grundton noch aus vielen Obertönen. Wortpräsentationen gehen kaum über 10 kHz. Zum Vergleich: Der höchste Ton auf der Violine ist 3.5 kHz, der auf einer Oboe 1.8 kHz. Nur die Pfeifenorgel kommt über 5 kHz. TV und FM-Radio sind in den USA ab 15 kHz limitiert, da höhere Frequenzen Probleme im Broadcastsystem zur Folge hätten. Die meisten Filme vor 1970 brachten nicht mehr als 12.5 kHz. zustande. Ein Telefon kommt nicht über 3.5 kHz. Bei den meisten Hi-Fi-Anlagen kommen die Lautsprecher (obwohl „high-fidelity“-Standard von 20 kHz durch den Verstärker gegeben ist) kaum auf diesen Wert.

Die menschliche Stimme hat bei Männern einen Grundtonumfang zwischen ca. 125 Hz und ca. 155 Hz. Tiefer als 80 Hz kommt die männliche Stimme aber kaum. Die Obertöne reichen bis ca. 6 kHz. Bei weiblichen Stimmen ist der Bereich zwischen ca. 165 Hz und ca. 255 Hz und die Obertöne gehen bis zu einem Bereich von ca. 8 kHz. Sibilanten (Zischlaute wie „s“, „sch“, „z“, „x“) können aber bis zu 12 kHz gehen. Vokale weisen eine relativ konstante Tonhöhe mit nur wenig hochfrequenten Anteilen auf. Zwecks Sprachpräsenz werden die Frequenzen im Bereich zwischen 1 bis 3 kHz vielfach angehoben. Dies kann durch den Einsatz von spezialisierten Mikrofonen oder durch nachträgliche Bearbeitung in der Nachvertonung geschehen.

Zum Einmessen von Audiogeräten (Mikrofone, Lautsprecher, Wandler, Mischpulte, Verstärker usw.) benutzt man eine Sinusschwingung (Ton), deren Frequenz den gesamten Audiobereich durchläuft. Ein Klang jedoch beinhaltet noch eine Vielzahl von Teilschwingungen, die zum Grundton dazu kommen. Deren Verschmelzung wird von unserem Ohr als Klang wahrgenommen. Die tiefste Frequenz bezeichnen wir als Grundwelle (Grundton) und ihre Be­zeichnung wird gemäss dem Musikton festgelegt. Alle weiteren Frequenzen (also Teilschwingungen) sind ganzzahlige Vielfache dieser Grundfrequenz. Diese werden Obertöne oder Harmonische genannt. Die 2. Harmonische bedeutet also den zweifachen, die 3. Harmonische den dreifachen und die 4. Harmonische den vierfachen Wert der Grundfrequenz (usw.). Das Ampli­tuden­verhältnis (Amplitude = max. Auslenkung einer sinusförmigen Wechsel­grösse) von Grund- und Obertönen ergibt dann den jeweils charakteris­tischen Klang einer Stimme, eines Instruments oder eines Geräusches.

Dezibel

Der Schalldruckwert, besser gesagt der Pegelwert, wird mittels der Pseudo­einheit Dezibel (nach Alexander Graham Bell, britischer Sprech­therapeut und Erfinder) in dB oder für Akustik auch dB-SPL (dB Sound Pressure Level) ange­geben. Durch Messungen an Versuchspersonen hat man festgestellt, dass die Hörschwelle des Menschen bei ca. 20 mPa (0.00002 Pascal bzw. 20 Million­stel Pascal) liegt. Dieser Wert wurde mit 0 dB festgelegt. Die Schmerzgrenze des menschlichen Ohrs liegt bei ca. 140 dB (etwa 200 Pascal). Eine Pegeländerung von 1 dB entspricht dem für das menschliche Gehör kleinsten wahrnehmbaren Unterschied. Die theoretische Grenze für ver­zerrungsfreien Schall (bei Normal­druck) liegt bei 194.1 dB.

Das menschliche Ohr besitzt einen Dynamikumfang oder Dynamikbereich (hörbarer Schall vom leisesten Flüstern bis zum Starten eines Düsenflugzeugs) von ca. 130 dB. Ein gutes Mikrofon sollte min. 110 dB erreichen. Eine Schall­platte bringt es auf 80 und eine CD auf 96 dB. UKW-Radio erreicht nur 65 dB, d.h. zu leise Stellen verschwinden im Rauschen und zu laute Passagen ver­zerren. Der Frequenzgang des menschlichen Gehörs ist nicht geradlinig. Er hängt davon ab, wie laut die Schallquelle insgesamt ist. Das Ohr ist sehr empfindlich für Töne im 4 kHz-Bereich, jedoch nimmt es Töne ab 8 kHz erst bei einem grösseren Schalldruck wahr. Bei tiefen Tönen ist es noch unemp­find­licher. Die Hörgrenze liegt z.B. bei einem 40 Hz-Ton 50 dB SPL höher als bei einem 1000 Hz-Ton. Das entspricht ungefähr dem 300-fachen Schalldruck. Relativ geradlinig im Frequenzgang ist das menschliche Gehör erst ab etwa 100 dB SPL. Dieser „verbogene Frequenzgang“ ist vermutlich im Ursprung des Menschen zu suchen, als das Hören von Geräuschen zur Jagd oder zur Er­kennung von Gefahren benötigt wurde. Da das Ohr bei geringer Lautstärke für sehr tiefe und hohe Töne unempfindlich ist, müssen diese Frequenzen bei leisen Passagen in der Regel angehoben werden. Um dies zu bewerten, werden Filter mit empirisch angepassten Übertragungsfunktionen eingesetzt. Folgend die Frequenzbewertungskurven bei gleicher Lautstärke in Phon (phon, durch den deutschen Physiker Heinrich Barkhausen 1925 eingeführt, ist die Massheinheit der vom Mensch empfundenen Lautstärke bzw. „Lautheit“):

A-Bewertung, dB(A) : ca. 20 bis 40 phon
B-Bewertung, dB(B) : ca. 50 bis 70 phon
C-Bewertung, dB(C): ca. 80 bis 90 phon
D-Bewertung, dB(D): bei sehr hohen Schalldrücken

Eine Schalldruckverdoppelung hat einen Pegelzuwachs von 6 dB. Der Mensch nimmt jedoch subjektiv eine Lautstärkenverdopplung erst bei einem Zuwachs von 10 dB wahr. Wenn eine Verdoppelung des Signals +6 dB bedeutet, so ist eine Zunahme von 12 dB eine Vervierfachung, 18 dB das achtfache, 20 dB das zehnfache, 24 dB das 16-fache, 42 dB das 128-fache, 60 dB das 1’024-fache, 90 dB das 32’768-fache usw. Natürlich gilt dies auch in die andere Richtung, d.h. bei einer Abnahme von 6 dB (-6 dB) halbiert sich die Lautstärke jeweils. Ein startendes Düsenflugzeug (ca. 130 dB) ist folglich fast dreieinhalb Millionen Mal lauter als der leiseste Testton beim Ohrenarzt.

Achtung: Eine über eine Lautsprecheranlage veränderte Lautstärke wird vom Gehör nicht identisch wahrgenommen. Möchte man übrigens die „gehörte“ Lautstärke auf elektronischem Weg verdoppeln, so muss der Verstärker die zehnfache elektrische Leistung liefern, um die, für diesen Schallpegel nötige Leistung, zu erbringen. Beispiel: Bin ich bei einem 50 Watt-Verstärker mit dem Volumenregler voll am Anschlag, und ich möchte die Lautstärke verdoppeln, so muss ich mir einen 500 Watt-Verstärker besorgen.

Hier einige Beispiele für verschiedene Schalldruckpegel (in dB SPL):

0 Menschliche Hörgrenze / Hörschwelle
10 Atmen, schalltoter Raum
20 Flüstern aus 1 m Entfernung (in akustisch gutem Raum)
30 Sehr leise Musik / Sprechzimmer beim Arzt
40 leise Unterhaltung / Aussenlärmpegel in durchschnittlicher Stadt­wohnung
50 Flüstern in 10 cm Abstand oder leise Sprache in einem Meter Entfernung / Durchschnittlicher Geräuschpegel im Büro
60 Normales Gespräch resp. Unterhaltung aus 1 m Abstand
70 Geräuschpegel im Auto (bei schneller Fahrt) / Staubsauger aus 1 m Abstand
80 Lauter Strassenlärm / Durchschnittlicher Fabriklärm / Akkordspiel mit Plektrum auf akustischer Gitarre aus 40 cm Abstand
90 Grosses Sinfonieorchester / Saxophone oder Posaune aus 40 cm Entfernung
100 PA-Lautsprecher aus 1 m Entfernung bei Rockkonzert oder Tanz­schuppen / Lauter Gesang aus 15 cm Entfernung
110 Gewitter / Kuhglocke aus 10 cm Entfernung / Kettensäge aus 1 m Entfernung
115 Donnerschlag
120 Starker Fabriklärm / 60-Watt-Gitarrenverstärker aus 30 cm Entfer­nung (Unwohlseinsschwelle oder gar Schmerzgrenze bei 1 kHz)
130 Startendes Flugzeug aus 3 m Abstand / Lauter Gesang direkt mit Ohr vor dem Mund (Schmerzschwelle)
135 Trompete direkt ins Ohr gespielt (Schmerzgrenze)
140 15-Zoll-Lautsprecher mit voller Leistung (200 Watt) in 5 cm Abstand / Gewehrschuss aus einem Meter Entfernung
150 Unmittelbar an einem Düsentriebwerk

Neben der besprochenen Masseinheit dB SPL für Akustik gibt es noch weitere Dezibeleinheiten, die in der Elektronik eingesetzt werden. Hier kurz die gängigsten Einheiten, die für unsere Arbeit wichtig sind.

dBA: A-bewerteter Schalldruckpegel
dBV: Spannung mit Bezugsgrösse 1 Volt
dBu: Spannung mit Bezugsgrösse 0.775 Volt
dBv: Siehe dBu. Diese ältere Bezeichnung wurde in Europa in dBu geändert, um Verwechslungen mit dBV zu vermeiden.
dBm: Spannungspegel mit Bezugsgrösse 1 Mikrovolt bei 50 Ohm
dBmV/m: Elektrische Feldstärke mit Bezugsgrösse 1 Mikrovolt
dBm: Leistungspegel mit Bezugsgrösse 1 Milliwatt
dBFS: Full-scale-Pegel ist der max. Wert in der digitalen Wortbreite eines A/D-Wandlers (Analog/Digital-Wandler)

Kammfiltereffekte

Interferenzen ergeben sich, wenn sich zwei gleiche Frequenzen überlagern. Je nach Phasenlage der Wellen wird das Signal verstärkt, abgeschwächt oder gänzlich gelöscht. Letzteres ist jedoch nur bei zwei nahezu gleichen Fre­quenzen möglich, wie z.B. Orgelpfeifen oder Flöten, die der reinen (synthetisch erzeugten) Sinusschwingung am nächsten kommen. In der Natur existiert übrigens keine reine Sinusschwingung.

Mit „Übersprechen“ (engl.: spill, bleeding[1]) meinen wir die exakte Addierung des zusammengemischten Signals von zwei oder mehreren zur Schallquelle im gleichen Abstand befindlichen Mikrofonen mit den jeweils gleichen Amplituden (Grössen). Es entsteht eine Pegelanhebung von 6 dB. Wenn nun die Abstände der beiden Mikros zur Schallquelle unterschiedlich sind, also der Schall bei einem der Mikros später ankommt, so sind die Kurven der Schallwellen ver­schoben (Phasenverschiebung). Daraus entstehen Verstärkungen (Addition), Abschwächungen (Subtraktion) oder, falls die Phasenverschiebung der beiden Signale genau die Hälfte der Wellenlänge beträgt, eine Phasenauslöschung (notches) in der Summe. Die beiden Signale laufen dann quasi spiegelbildlich zur Zeitachse. Das heisst, während das eine Mikrofon eine positive Halbwelle empfängt, erhält das andere Mikro eine negative Halbwelle. Dies geschieht natürlich auch mit Wellenlängen von verschiedenen Frequenzen (Phasen­verschiebung bei einer 1.5-, 2.5-, 3.5-facher Wellenlänge usw. oder anders­herum bei Signalen mit 3-, 5-, 7-, 9-fachen Frequenz).

Da eines der beiden Mikrofone von der Signalquelle weiter entfernt ist, den Schall also mit einer Laufzeitdifferenz aufnimmt, und wenn sich die Signalquelle auch noch bewegt (wie meistens bei sprechenden Talents), so kommt es durch die Verschiebung der Frequenzen, die ausgelöscht werden, zum gefürchteten Kammfiltereffekt (periodischer Wechsel von Überhöhungen und Kerben). Dies gilt auch bei Aufnahmen mit nur einem Mikrofon, aber zwei oder mehreren iden­tischen Signalquellen oder nur einer Signalquelle, jedoch mit einer zusätzlichen Reflektion. In letzterem Beispiel findet der Kammfiltereffekt (engl.: comb filtering) nur in abgeschwächter Form statt, da das reflektierende Signal einen längeren Weg zurücklegen muss und dadurch bedeutend schwächer beim Mikrofon ankommt. Ausserdem wird ein Teil der Schallenergie von der Oberfläche (Wände, Decke, Fussboden usw.) nicht reflektiert, sondern von diesem Begrenzungsmaterial geschluckt. Für die Entstehung von Phasen­auslöschungen/-verschiebungen ist nur entscheidend, dass mindestens zwei laufzeitverzögerte Signale vorhanden sind, egal ob auf elektrischer oder akustischer Ebene. Das Ergebnis ist ein störender Phasingeffekt, den Sie sicher schon bei Aufnahmen von Publikumsapplaus oder Meeresbrandung bemerkt haben.

Tonreflektionen ab einer Zehntelsekunde werden vom Menschen als Hall wahrgenommen. Bei Aufnahmen mit zwei oder mehreren Mikros sollte die „Eins-zu-Drei-Regel“ angewendet werden, d.h. der Abstand zwischen den Mikros sollte mindestens dreimal grösser sein als der Abstand zur Signalquelle. Bei Multi- resp. Polymikrofonie kann das Reduzieren der Anzahl Mikrofone ebenfalls zur Verminderung von Phasenverschiebungen beitragen. In diesem Falle wird das Ergebnis durch die Wahl von gerichteten Mikros noch verbessert. Für Aufnahmen mit Hauptmikrofonsystemen (Stereomikrofonie) gilt diese Regel natürlich nicht.

Teil 2: Tontechnik 1

Mikrofone

Das Mikrofon ist ein elektroakustischer Wandler (Schallwandler), der akustische Schallwellen in elektrische Wechselspannung umsetzt. Zuerst wird das Schallsignal mittels einer Membran in eine mechanische Schwingung gewandelt. Diese akustisch-mechanische Wandlung findet in der Mikrofon­kapsel statt. In einer zweiten Stufe (elektro-mechanischer Wandler) wird die Membranbewegung in elektrische Spannung gewandelt.

Der Frequenzgang benennt die Empfindlichkeit (Ausgangsspannung bei gegebenem Schalldruck) des Mikrofons in Abhängigkeit von der Frequenz des Schallsignals. Der Frequenzgang wird als Kurve in einem doppelt logarith­mischen Pegel-Frequenz-Diagramm dargestellt.

Die Richtcharakteristik beschreibt die Richtungsabhängigkeit der Mikrofon­empfindlichkeit, also die bevorzugte(n) Aufnahmerichtung(en) des Miks und wird durch dessen Kapsel bestimmt. Sie wird in einem Kreisdiagramm (Polar­diagramm) dargestellt.

Eine grosse Kapselbauweise (Membrandurchmesser grösser als 1 Zoll resp. 2.54 cm) ist vor allem in Tonstudios gefragt. Wegen der grösseren Membran ist diese jedoch etwas träger. Für unsere Anwendungen kommen Kleinmembran-Mikrofone in Stäbchenbauform mit einem Membrandurchmesser von unter einem Zoll, meistens ca. 1.5 bis 2.2 cm, zum Einsatz. Da die Masse der Mem­bran kleiner ist und sie dadurch weniger nachschwingt als die der Grossmem­bran-Mikrofone ist ihr Impulsverhalten präziser. Ein weiterer Vorteil des kleineren Mikrofonkörpers ist der Umstand, dass er für Schallwellen, die von hinten auf das Mik auflaufen, ein kleineres Hindernis darstellt und somit nur die kurzen Wellen beugt oder gar reflektiert. Man bedenke, eine 10 kHz-Schallwelle ist nur 3.43 cm lang. Sollte der Schall vom Mikrofonkörper oder der Membran reflektiert werden entsteht ein Schallschatten an der abgewandten Seite des Miks. In solchen Fällen klingt das Signal bei Beschallung von hinten, wegen den fehlenden hohen Frequenzen, dumpfer als bei Beschallung von vorne. Die dadurch entstehenden Interferenzen (Überlagerungen) führen bei hohen Frequenzen zu einem ungleichmässigen Richtungsverhalten.

Mikrofonkonstruktionen

Mikrofone mit elektrodynamischen Wandlern nennt man dynamische Mikro­fone. Sie funktionieren nach dem Induktionsprinzip. In einen, mit der Membran verbundenen Leiter, der sich in einem Luftspalt des Magnetfeldes bewegt, wird eine elektrische Ladung induziert. Wir unterscheiden zwischen Bändchen- und Tauchspulen-Mikrofonen. Erstere existieren schon seit den 1930er-Jahren. Ein elektrisch leitendes Bändchen (einige Millimeter breit und ca. eineinhalb Zentimeter lang) im Luftspalt des Magneten ist gleichzeitig Membran und elektromechanischer Wandler. Klanglich ist das Bändchen- dem Tauchspulen-Mikrofon zwar überlegen, es ist jedoch sehr körperschall- resp. stoss­empfindlich und auch anfällig auf Popgeräusche. Aus diesem Grund wird es nur im Tonstudio eingesetzt, wo es in den letzten Jahren von den Kondensator-Mikrofonen verdrängt wurde. Nur noch wenige Hersteller produzieren Bändchen-Mikrofone. Das heute gebräuchlichere dynamische Mikrofon ist das Tauchspulenmik, bei dem statt eines Bändchens, eine Schwingspule mit einer Membran fest verbunden ist und ringförmig im Luftspalt des Magneten sitzt. Dadurch erreicht man eine bedeutend grössere Leiterlänge auf kleinem Raum. Diese dynamischen Tauchspulen-Mikrofone sind mechanisch äusserst robust und unempfindlich gegen Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit. Des­wegen werden sie vorwiegend im Bühnenalltag eingesetzt.

Das Kondensator-Mikrofon ist ein elektrostatischer Wandler, der dem dyna­mischen Mik (was Übertragungsverhalten wie Dynamikbereich usw. anbelangt) überlegen ist. Dank ständigen technischen Verbesserungen, die in den letzten Jahren resp. Jahrzehnten im Bereich mechanischer Empfindlichkeit (Tritt- und Körperschall) stattfanden, ist dieses Mik nicht mehr ausschliesslich im Studio­bereich anzutreffen. Das Kondensator-Mikrofon wurde bereits 1928 entwickelt. Kondensator-Mikrofone haben heute ihren festen und vor allem unverzichtbaren Platz im Konzert-, Life- und Film/TV-Bereich. Das Kondensatormik funktioniert auf Basis eines elektrostatischen Wandlers, in dem die elektrisch leitfähige Membran (metallisierte Kunststoff- oder Metallfolie) als Elektrode eines Platten­kondensators wirkt. Als Gegenelektrode fungiert ein massiver, durchlöcherter Metallblock, der in der Regel feststehend ist (engl.: back plate). Durch die Bewegung der Membran im Schallfeld ist der Plattenkondensator einer, dem akustischen Signal entsprechenden, Kapazitätsänderung ausgesetzt. Die Kondensatorkapsel kann entweder durch Hochfrequenzschaltung HF (engl.: RF = Radio Frequency) oder Niederfrequenzschaltung NF (engl.: AF = Audio Frequency) beschaltet werden. Mikrofone mit einer HF-Schaltung (z.B. Senn­heiser MKH-Serie) arbeiten intern quasi mit einem Radiosender/-empfänger. Deswegen sollte darauf geachtet werden, dass diese Miks eine RF-Ab­schirmung haben, da wir auf dem TV-Set in der Regel HF- resp. UHF-Funk­strecken einsetzen. HF-Kondensatormiks sind in unserer Branche vor allem wegen ihrer Robustheit beliebt. Sie sind den NF-Miks in Bezug auf Un­empfindlichkeit von Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit überlegen. Kondensator-Mikrofone mit NF-Schaltung arbeiten lediglich mit einem Vor­verstärker. Beide Typen benötigen eine Versorgungsspannung. Die Speisung läuft in der Regel über das Anschlusskabel (meistens XLR-Kabel), ein Netzgerät oder Batterien. Heutzutage arbeitet man fast nur noch mit 48 Volt Phantomspeisung (Gleichspannung zwischen 9 V und 48 V).

Aber Achtung: Es sind auch noch Mikrofone mit Tonaderspeisung (engl.: T‑power) mit 12 Voltspannung (T 12) im Umlauf. Falls man solche Mikrofone an eine 48 Volt Phantomspeisung anschliesst, können sie Schaden nehmen. Andersherum können dynamische Mikrofone, die ja keine Speisung benötigen, zerstört werden, wenn man sie an einen Tonaderspeisungsausgang an­schliesst. Für Besitzer von Miks, die Tonaderspeisung benötigen, jedoch nur Phantomspeisung an ihren Recorder- oder Mischerausgängen haben, gibt es günstige Phantom-/T-Power Adapter, z.B. von der Firma PSC (PSC Profes­sional Sound Corporation, California, USA). Ein grosser Vorteil von echten Kondensator-Mikrofonen und Electret-Kondensatormiks ist die Möglichkeit ihrer Miniaturisierung (Lavalier- bzw. Ansteck-Mikrofone).

Eine weitere Bauform des Nieder-Frequenz-Kondensator-Mikrofons ist das Electret-Kondensator-Mikrofon, das in der Anschaffung meist günstiger ist als ein echtes Kondensatormik. Im Gegensatz zu der grossen Polarisations­spannung, welche das normale Kondensatormik für den Wandler braucht (siehe 48 Volt Phantomspannung), ist im Electret-Mikrofon diese Spannung in den Elektroden des Wandlers, die aus einem besonderen Kunststoff bestehen, eingeschlossen. Bei der Herstellung wird diese Ladung auf der Electretfolie (heutzutage Teflonfolie) durch Elektronenbeschuss permanent elektrisch eingeschlossen und sollte ein ganzes Mikrofonleben (was auch immer das genau bedeutet) halten. Bei früheren Werkstoffen war das „Abfliessen“ der Ladung von der Electretfolie ein Problem, d.h. sie waren sehr temperatur- und feuchtigkeitsempfindlich. Irgendwann einmal war das Mikrofon quasi ver­braucht. Heutzutage ist dies nicht mehr der Fall. Man ist sogar dazu über­gegangen, anstelle der Membran, die Gegenelektrode mit Electretfolie zu beschichten (Back-Electret-Mikrofon). Somit kann die Membran aus geeig­neterem Material, und zwar wie wir es aus der normalen Kondensatorkapsel her kennen, gefertigt werden. Electretmiks benötigen für die Speisung des Vor­verstärker/Impedanzwandler ebenfalls Strom, jedoch bedeutend weniger als die richtigen Kondensatormiks. Obwohl man die Electretmiks auch über die Phantomspeisung betreiben kann, funktionieren sie auch über eine (in der Regel im Mikrofonbody einsetzbare) 1.5- oder 9-Volt-Batterie. Die meisten Mikrofone laufen mit einer einzelnen 1.5-V-Batterie mindestens einhundert, in manchen Fällen sogar mehrere hundert Stunden. Man nennt das Electret-Mikrofon auch dauerpolarisiertes Kondensator-Mikrofon (engl.: permanently polarised condenser, self-porarised condenser). Ein Vorteil des Electretmik ist sein hoher Ausgangspegel.

Kristallwandler resp. Piezoelektrische Mikrofone funktionieren auf Basis von bestimmten Kristallen oder Keramiken (PZT), die bei mechanischem Druck eine elektrische Spannung abgeben. Sie eignen sich am ehesten zur Abnahme von Vibrationen an einem Schallkörper (Klavier, Kontrabass usw.). Im Feldton­einsatz sind sie jedenfalls nicht gebräuchlich. Die einzigen Piezo-Mikrofone, die sich in meinem Mikrofonkoffer befinden, sind ein Hydrophone (Unterwasser-Mikrofon), ein Saugnapf-Mikrofon zur Tonabnahme von Telefonhörern und einige Kehlkopfmikros.

Kohle-Mikrofone resp. Kontakt- und Kohlewandler sind nicht mehr auf dem Markt. Sie wurden zwar bis vor einigen Jahren noch als Telefonkapseln in Telefonhörern eingebaut, dort werden jedoch heutzutage Kristallwandler eingesetzt.

Digitale Mikrofone. Auch wenn ich der Meinung bin, dass vorläufig kein zwingender Grund besteht von analogen Kondensatormikrofone auf digitale Modelle zu wechseln, so möchte ich sie doch der Vollständigkeit halber er­wähnen. Die Kapseln der MKH 8000er-Serie von Sennheiser (Sennheiser electronic GmbH & CO KG Deutschland) können statt auf den herkömlichen Mikrofonverstärker auch auf das Digitalmodul MZD 8000 aufgeschraubt werden. Dabei steht ein zweikanaliger 24 Bit-A/D-Wandler und ein fernsteuer­barer DSP (Digital Signal Processing = digitaler Signalprozessor) zur Ver­fügung. In unserer Branche ist vermutlich das Rohr-Richt-Mikrofon SuperCMIT 2 U der Firma Schoeps (Schalltechnik Dr.-Ing. Schoeps GmbH Deutschland) das bekannteste digitale Mikrofon. Dieses Mikrofon besitzt zwei (nach vorne und hinten gerichtete) Kapseln. Der DSP kann durch Analyse der beiden Signale diskreten und diffusen Schall erkennen und somit die Richtwirkung des diskreten Schalls vergrössern bzw. den Pegel des diffusen Schalls absenken. Es ist zu beachten, dass beide Mikrofontypen nicht mit normaler Phantom­speisung sondern nur mit einer Speisung nach Standard AES42 mit DPP 10 Volt (DPP = Digital Phantom Power) betrieben werden können. Im Falle des CMIT 2 U von Schoeps wird eine AES42-Speisebox mit digitalem Ausgang mitgeliefert. Es gibt aber auch portable Audiorecorder und Production-Mixer-Recorder wie zum Beispiel die Modelle 788T, 664 und 633 von Sound Devices (Sound Devices, LLC, USA) oder die Typen Nomad und Zax-Maxx von Zaxcom (Zaxcom, Inc., USA) sowie der AETA 4MinX von Aeta Audio Systems, Frank­reich, die AES42 bzw. Signale von digitalen Miks unterstützen.

Fazit: Wir benutzen praktisch nur Kondensator- resp. Electretmiks. Es kann jedoch bei sehr lauter Umgebung, wie z.B. Openairveranstaltungen oder ähn­lichen Anlässen von Vorteil sein, dass ein schreiender Präsentator/Moderator ein Mikrofon mit robusterer Membran, sprich ein dynamisches Mikrofon benutzt. Bis vor ein paar Jahren war es sogar Pflicht, ein solches bei Aufträgen des Schweizer Fernsehesn dabei zu haben. Ich besitze für solche Fälle ein dynamisches Supernieren-Mikrofon (Sennheiser MD 425) mit vorgespannter Membran, um den nachteiligen Nahbesprechungseffekt (engl.: proximity effect) zu mindern. Bei diesen Mikrofonen ist die Membran so stark vorgespannt, dass die Empfindlichkeit der Frequenzen von weiter entfernten Schallquellen schon ab 1 kHz abnimmt, und der Reporter das Mikrofon sehr dicht (2 bis 4 cm) vor den Mund halten muss, um einen normalen Sprach-Frequenzgang zu erzielen. Gute Dienste geleistet hat mir dieses dyamische Mikrofon auch schon bei Aufnahmen von sehr lauten Signalquellen wie bei Beiträgen von Formel-1-Testfahrten oder Stuntaufnahmen unter Einsatz von Platzpatronen und Markierungsmunition für MGs und Panzergeschütze.

Richtcharakteristik und Frequenzgang

Mit Richtcharakteristik bezeichnen wir die Richtungsabhängigkeit der Emp­findlichkeit und mit Frequenzgang die Frequenzabhängigkeit der Empfindlich­keit. In der Theorie sollte der Frequenzgang nicht richtungsabhängig und die Richtcharakteristik nicht frequenzabhängig sein. In der Praxis ist dies bei Mikro­fonen jedoch nicht der Fall. Wir unterscheiden zwischen Druckempfänger auch Kugelmikrofon resp. Kugelrichtcharakteristik genannt (engl.: omnidirectional, nondirectional) und allen anderen, also gerichteten Mikrofonen (Richtmikrofone, engl.: unidirectional), den sogenannten Gradientenempfänger, auch Druck­gradientenempfänger genannt. Der Bezugswinkel bzw. Einsprechwinkel von 0 Grad (engl.: on axis) informiert uns, aus welcher Einsprechrichtung die Membrane am empfindlichsten reagiert. Auf dem Richtdiagramm (engl.: polar pattern), das einem Mikrofon beigelegt ist, kann die Empfindlichkeit und Frequenzangabe im Verhältnis zum Besprechungswinkel abgelesen werden.

Das Kugelmikrofon mit seiner einfachen Druckempfängerkapsel (engl.: pressure transducer, pressure microphone) hat von allen Charakteristiken den ausgeglichensten oder anders gesagt geradesten Frequenzgang und kann im Gegensatz zu den gerichteten Mikrofonen (Gradientenempfänger) auch tiefe Frequenzen bis 20 Hz unverfärbt wiedergeben. Es werden für Messzwecke sogar Druckempfänger mit einer unteren Grenzfrequenz von weniger als 1 Hz gebaut. Ein weiterer Vorteil des Kugelmikrofons gegenüber dem gerichteten Mik ist, dass es bedeutend (ca. 20 dB) unempfindlicher gegen Pop- und Körper­schall, also Wind sowie Griffgeräusche und Trittschall ist. Wegen seiner kugel­förmigen Richtcharakteristik (engl.: omni-directional) nimmt es den Schall aus allen Richtungen gleich laut auf und wird daher selten im Film oder Fernsehen eingesetzt. Es sei denn, man möchte bewusst die akustische Atmosphäre (Raumhall in einem Dom oder Naturgeräusche in einem Wald) einfangen. Eine Ausnahme stellen einige Reportagemikrofone dar, die teilweise sogar mit einem verlängerten Handgriff versehen sind und somit dem Interviewer gestatten, diese an schwer zugängliche Orte (in eine Rennwagenfahrerkabine oder über eine dicke Mauer hinweg) zu positionieren. Da es sich um eine Kugel­charakteristik handelt, muss der Reporter auch nicht auf den Winkel des Miks achten. Eine weitere Ausnahme bilden die Ansteckmikrofone (Lavaliermiks) mit Kugel- bzw. Omni-Charakteristik. Da sie sehr nahe an der Signalquelle (Mund) angebracht sind und somit das Verhältnis von Nutzsignal zu Hintergrund­geräuschen in der Regel genügend gross ist, stellt die Kugelcharakteristik in diesem Fall kaum ein Problem dar. Darüber hinaus können Druckempfänger (Kugelcharakteristik) kleiner gebaut werden als Gradientenempfänger (Richt­charakteristik) und somit sind Omni-Lavaliermikrofone unauffälliger.

Das Richtmikrofon resp. Gradientenempfänger, Druckgradientenempfänger, Druckdifferenzempfänger oder auch Schalldruckdifferenzempfänger genannt (engl.: pressure-gradient microphone) hat eine von beiden Seiten akustisch zugängliche Membran. Die Kapsel ist also im Gegensatz zum Druckempfänger (Kugelcharakteristik) an der Rückseite offen. Da der Schall zwischen Vorder- und Rückseite der Membran einen kleinen Weg zurücklegen muss, entsteht zwischen den beiden Seiten ein Phasenunterschied im Schallsignal, der zu einem Druckunterschied führt. Je grösser der Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite, je stärker der Ausschlag der Membran. Dieser Druck­unterschied ist vom Einfallswinkel abhängig. Der grosse Unterschied zu Druck­empfängern (Kugelmikrofonen) ist die Frequenzabhängigkeit der Antriebskraft. Mit abnehmender Frequenz wird der Druckgradient (Gradient = sehr kleine Differenz) kleiner. Sehr tiefe Frequenzen werden von allen Richtmikrofonen schwach resp. unsauber wiedergegeben. Ein weiterer Unterschied zum Kugel­mikrofon ist der Nahheitseffekt resp. Nahbesprechungseffekt (engl.: proximity effect). Dieser Effekt äussert sich darin, dass die tiefen Frequenzen stärker wiedergegeben werden, je näher sich das Mikrofon an der Schallquelle be­findet. Dieser physikalische Effekt, der bei Stimmen zu einer dunklen, gar sexy Stimmfärbung führt, wird für Aufführungen und Aufnahmen von Sängern, Radiosprechern und vor allem Voice-over-Sprechern für TV-Werbe-Spots sehr gerne eingesetzt, hat jedoch bei Dreharbeiten für Film/TV nichts zu suchen. Es gibt Richtmikrofone, bei denen die Hersteller durch physikalische (bauliche) oder elektronische Massnahmen diesen Nahbesprechungseffekt zu eliminieren versuchen. Zumindest sollte ein Richtmikrofon durch einen zuschaltbaren Filter (low cut) die Bassanteile senken können. Das Richtverhalten der allgemeinen Nierenmikrofone (breite Niere, Niere, Superniere, Hyperniere, Acht) ist standar­disiert worden. Damit hat der Tonmeister einen Anhaltspunkt über das akustische Verhalten von, ihm eventuell unbekannten, Mikrofontypen. Dies gilt vor allem für den Bündelungsgrad bzw. dessen Kehrwert (engl.: Random Energy Efficiency – REE), der im Verhältnis zu einem idealen Kugelmikrofon angegeben wird.

Breite Niere (engl.: subcardioid). Diese Charakteristik hat grosse Ähnlichkeit mit der Kugel. Der rückwärtige Schall wird um 10 dB gedämpft, der seitliche Schall um 4 dB. Die relative Phasenlage ist (wie bei der Kugel) für alle Einfalls­richtungen gleich. Sie hat einen „weichen Klang“, wird aber wegen ihrer eher schwachen Richtungsbündelung bei uns kaum eingesetzt.

Niere (engl.: cardioid). Der rückwärtige Schall wird vollständig ausgelöscht, der seitliche Schall um 6 dB gedämpft. Die relative Phasenlage für den gesamten Aufnahmebereich ist gleich. Der Abstand zur Schallquelle darf 1.7-mal grösser sein als bei der Kugel, um das gleiche Mischungsverhältnis von Direktschall und Diffusschall aufzunehmen. Es ist das meistgebaute Richtmikrofon und wird vor allem als Gesangsmikrofon eingesetzt. In unserer Branche wird es am ehesten für die Stereomikrofonie benutzt.

Superniere (engl.: supercardioid). Dämpfung des rückwärtigen Schalls um knapp 12 dB, des seitlichen Schalls um knapp 9 dB. Sie hat also einen sehr hohen Bündelungsgrad und bietet daher einen guten Kompromiss zwischen Rückwärtsdämpfung (optimal bei Niere) und Unterdrückung des Diffusschalls (optimal bei Hyperniere). Der Abstand zur Schallquelle darf 1.9-mal grösser sein als bei einem Druckempfänger, um das gleiche Mischungsverhältnis von Direkt- und Diffusschall aufzunehmen. Der rückwärtige Schall wird mit einer Phasendrehung von 180° aufgezeichnet, d.h. ein positives akustisches Signal führt bei Beschallung von vorne zu einer Membranschwingung zum Mikrofon hin, bei der Beschallung von hinten zu einer Schwingung vom Mikrofon weg (negatives Ausgangssignal). Dieses Mik wird gerne bei Livegesang eingesetzt. Bei Film und Fernsehen kommt dieses Mik vor allem in Innenräumen zum Einsatz.

Hyperniere (engl.: hypercardioid). Der seitliche Schall wird noch stärker unterdrückt (Dämpfung um 12 dB), gleichzeitig wird das Mikrofon aber von hinten empfindlicher (Dämpfung um 6 dB). Die Hyperniere ist optimal in halligen Umgebungen. Der Bündelungsgrad ist maximal, keine andere Charak­teristik unterdrückt den diffusen Schall so gut (noch engere Bündelung erreicht man nur durch den Trick des Interferenzrohres). Der Abstand zur Schallquelle darf doppelt so gross sein wie bei einem Druckempfänger, um das gleiche Mischungsverhältnis von Direkt- und Diffusschall aufzunehmen. Rückwärtiger Schall wird wie bei der Superniere mit gedrehter Phase aufgezeichnet.

Acht (engl.: figure of eight, bidirectional). Rückwärtiger Schall wird im Vergleich zum frontalen Schall mit gleichem Pegel, aber gedrehter Phase aufgenommen. Seitlicher Schall wird vollständig gelöscht. Der Abstand zur Schallquelle darf wie bei der Niere 1.7-mal grösser sein als bei einem Druckempfänger um das gleiche Mischungsverhältnis von Direkt- und Diffusschall aufzunehmen. Das Einmembran-Mikrofon mit Achtercharakteristik ist als einziges Mikrofon ein reiner Druckgradientenempfänger. In Studios wurde das „Achtermikrofon“ früher gerne für Klavier- und Choraufnahmen eingesetzt. Es eignet sich vorzüglich für den Einsatz von zwei Personen, welche sich gegenüber sitzen und einen Dialog führen. In unserer Branche wird es vor allem für die MS-Stereomikrofonierung (MS = Mitte/Seite, engl.: mid/side) benutzt.

Umschaltbare Charakteristik. Umschaltbare Mikrofone bestehen in der Regel aus zwei elektrisch verschalteten Kapseln mit Nierencharakteristik (Doppel­gradientenempfänger). Dadurch lassen sich alle Richtcharakteristiken von Kugel bis Acht erzeugen. Dieses Mik bleibt jedoch auch in der Stellung „Kugel“ ein Gradientenempfänger, es sei denn, es handelt sich um eine mechanisch schaltbare Kapsel. Dieser Mikrofontyp wird nur in Tonstudios eingesetzt.

Richtrohrmikrofon, Keule, Interferenzempfänger (engl.: interference tube, ultra-directional, shotgun, rifle microphone, club shaped, line microphone). Das Richtrohrmikrofon wird auch hierzulande meistens Shotgun genannt. Stärkste Richtcharakteristik mit sehr grosser Unterdrückung der Signale von den Seiten. Dieser Druckgradientenempfänger empfängt den Schall einerseits von vorne (axial) und gleichzeitig durch seitlich angebrachte Interferenzschlitze. Durch die dadurch entstehenden Signalverzögerungen kommt es zu Auslöschungen des seitlich eintreffenden Schalls, was wiederum zu einer Verstärkung des frontal eintreffenden Schalls für mittlere und hohe Frequenzen führt. Diese starke Richtwirkung von vorne wird aber erst bei Frequenzen ab ca. 5 kHz erreicht. Das Keulenmikrofon wird an der Tonangel geführt oder an der Kamera montiert. Shotgunmikros werden in zwei Gruppen unterteilt: kurze Richtrohre und lange Richtrohre (wovon letztere nicht für die Kameramontage bestimmt sind). Zumeist sind Interferenzrohrmiks Kondensator- resp. Electret-Mikros.

Shotgunmiks sind, wie auch andere Richtmikros, vielfach mit einem zuschaltbaren Roll-off Filter, auch Hochpassfilter oder Tiefensperre genannt (engl.: low-cut oder high-pass filter), ausgerüstet mit dessen Hilfe Nah­besprechungseffekte, tieffrequente Trittschallstörungen sowie Pop- und Wind­geräusche kompensiert werden. Die meisten Mikros haben einen einstufigen Schalter. Die Schalterstellung Flat, Lin oder Off bedeutet keine Filterung. In der Stellung On oder einer Zifferangabe findet eine Bassabsenkung bei üblicher­weise 80 Hz resp. gemäss der Ziffernangabe statt. Einige Mikrofone besitzen sogar einen mehrstufigen Roll Off-Schalter, z.B. 75 Hz und 150 Hz für einen nahen resp. sehr nahen Abstand zur Signalquelle (Sprecher). Etliche Mikrofone haben unabhängig davon, ob der Roll-off-Filter zugeschaltet ist, einen festen Cut-off-Filter, der den tieffrequenten Luft- und/oder Körperschall unterdrückt. Je nach Richtcharakteristik findet diese Beschneidung bei unterschiedlichen Frequenzen statt (etwaige Möglichkeiten sind z.B.: bei Superniere ab 30 Hz, bei kurzem Richtrohr wie Superniere/Keule ab 50 Hz und bei langem Richtrohr bei 70 Hz). Ohne diese Trittschall- bzw. Körperschallfilterung (egal ob im Mikrofon selber oder im Feldtonmischer vorhanden), wären diese Mikrofone kaum mittels Tonangel (Perche) zu handhaben. Günstigere Mikrofontypen oder Miks für den eher universellen Einsatz haben manchmal einzig einen M-S (Music / Speech) oder M-V (Music / Voice) Schalter, dessen Einstellung Musikdarbietungen oder Spracheinsätzen dient. Im Voice- resp. Speech-Modus wird ebenfalls ein leichter High-Pass-Filter zugeschaltet.

Ein weiterer, manchmal an diesen Mikrofonen zuschaltbarer Filter, ist der Präsenzfilter (engl.: presence filter), der die hohen Frequenzen anhebt. Dieser Filter gleicht den Höhenverlust aus, der durch Ausbreitungsdämpfung entsteht (Pegel von höheren Frequenzen nehmen mit der Entfernung zur Schallquelle mehr ab als die von tieferen). Der Höhenverlust, hervorgerufen durch Wind­schutzschirme (Zeppeline, Softies usw.) wird ebenfalls kompensiert.

Bei gewissen Miks ist noch ein Pad-Schalter (Vordämpfung) angebracht, um die Empfindlichkeit herabzusetzen (i.d.R. 10 dB Pegelabsenkung). Somit kann der Grenzschalldruckpegel des Mikrofons für sehr laute Signale um 10 dB erhöht werden, damit das Mikrofon in solchen Fällen nicht verzerrt. Der Pad-Schalter dient also der Anpassung eines zu lauten Eingangssignals an den Mikrofon­eingang von Kameras, Mischern usw., die nicht für eine (durch starken Schall­druck entstehende) hohe Mikrofonausgangsspannung ausgelegt sind. Somit werden Verzerrungen durch ein hochpegeliges Tonsignal vermieden.

Mikrofonbauarten

Neben den gängigen Bauformen, die in der Hand gehalten (engl.: handheld mic, stick mic) oder an der Tonangel (engl.: boom pole) resp. am Stativ oder auf der Kamera montiert werden gibt es noch weitere Formen.

Das Grenzflächenmikrofon (engl.: boundary layer microphone, PZM = pressure zone microphone) ist meistens eine Druckmikrofonkapsel, die membranoberflächenbündig in eine Platte eingelassen ist. Dadurch ergibt sich in der Richtcharakteristik eine Halbkugel. Es existieren aber auch Boundaries mit Supernieren- oder Nierencharakteristik, wie z.B. das in Hollywood sehr beliebte Sanken CUB-01. Bei allen befindet sich die Kapsel nur ca. 1 mm über der Platte. Dieser Bereich, also die Druckzone (pressure zone), ist so klein, dass der Phasenunterschied zwischen den Signalanteilen nahezu Null ist. Man nutzt mit dieser Technik die vorteilhaften akustischen Eigenschaften, die an schallreflektierenden Flächen entstehen, da an diesen Stellen die Reflexionen überhaupt erst erzeugt werden. Dies geschieht ohne Beeinträchtigung des Schallfeldes. Durch die Phasengleichheit von direktem und reflektierendem Signal erhält man einen Schalldruckpegelgewinn (resp. Empfindlichkeit) von 6 dB und somit eine Verbesserung des Störabstands (S/N oder SNR = signal-to-noise ratio [2]). Da dieses Mikrofon meistens an einer grossen Begrenzungs­fläche (Boden, Wand) angebracht wird, erhält es den maximalen Schalldruck mit verringerten Raumschallanteilen (Raumsignale sind gegenüber Direkt­signalen um 3 dB gedämpft). Es entstehen keine klangfärbenden Kammfilter­effekte. Eigenresonanzen des Raums werden weniger stark aufgenommen. Das Grenzflächenmik hat einen geraden, ebenen Frequenzgang von Direkt- und Raumschall. Die Klangfarbe ändert sich weder mit der Entfernung, noch mit der Schalleinfallsrichtung (engl.: off axis coloration). Dieses Spezialmikrofon wird sehr gerne auf Bühnen (Theater, Musical usw.) eingesetzt. In unserer Branche werden sie fast zu selten eingesetzt. Es gibt aber durchaus Einsatz­möglichkeiten, wie z.B. bei Aufnahmen eines Redners, der an einem Tisch sitzt. Da die menschliche Stimme nicht über sehr tiefe Frequenzen verfügt, also keine grosse Basswiedergabe vonnöten ist, kann das Boundary ruhig auf einer kleineren Begrenzungsfläche wie Tisch oder Pult positioniert werden. Neben dem grössten Vorteil, dass wir (im Gegensatz zu einem auf einem Tischstativ montiertem Mikrofon) keinen Kammfiltereffekt generieren, ist das Boundary kaum sichtbar zwischen den allgemeinen Gegenständen wie Büroutensilien usw., welche sich auf dem Tisch oder Pult befinden. Somit kann der Kamera­mann zu einer Halbtotalen aufziehen.

Lavaliermikrofon, Ansteckmikrofon (engl.: lavaliere microphone, lav, lapel microphone, body worn microphone, personal microphone). Es heisst, der Name Lavalier (französisch für Juwel, das vor der Brust getragen wird) stammt von Mme Louise de La Vallière, einer Vertrauten von König Louis XIV, die gerne Anhänger an einer goldenen Kette um ihren Hals trug. Diese Miniatur­mikrofone werden in ca. 20 bis 25 cm Entfernung vom Mund (falls die ver­kabelte Person starke Kopfbewegungen plant, eher grösseren Abstand wählen) des Darstellers am Jackenrevers, an der Hemdknopfleiste, an der Krawatte usw. angebracht. Bei den Lavaliermiks handelt es sich fast immer um Electret­mikrofone. Obwohl die meisten Hersteller diese Miks in Stäbchenform anbieten (engl.: round top mic), hat sich auch die flache Bauform (engl.: flat facing mic), bei der die Besprechungsrichtung seitlich, also senkrecht zur Mikrofonachse, etabliert. Da dieses Mikrofon i.d.R. an der Brust des Sprechers angebracht ist, ergibt sich eine resonanzartige Überhöhung der Frequenzen bei ca. 700 Hz für Männer resp. 800 Hz für Frauen. Das klassische Lavaliermikrofon hat daher eine vom Institut für Rundfunktechnik (IRT) standardisierte Frequenzentzerrung, die einen ebenen Frequenzgang erzeugt. Dies wird erreicht, indem diese Frequenzen herabgesetzt und die hohen Frequenzen, die vom Mund nicht in die Richtung des Mikrofons abgestrahlt werden, angehoben werden. Eine allfällige Lavalier-Entzerrungskurve kann nachträglich durch die Klangregelung am Mischpult erfolgen. Die meisten heutzutage verwendeten Ansteckmikrofone haben aber einen ebenen Frequenzgang. Diese neueren Ansteckmikrofone sollten zwecks höherer Präsenz der Stimme eine Frequenzanhebung haben. Diese Anhebung ist Hersteller- und Typabhängig zwischen 3 kHz und 5 kHz, bei anderen wiederum bei ca. 8 kHz, teilweise sogar erst ab 10 kHz. Dies ist besonders gefragt, wenn das Ansteckmikrofon unter den Kleidern des Dar­stellers angebracht wird (engl.: hidden mic). Die meisten Miniaturmiks haben eine Kugelcharakteristik und werden vor allem bei Reportagen, Dokusoaps, Reality-TV usw. eingesetzt. In Fällen, in denen sich der Cast nicht bewegt, wie z.B. bei gegenübersitzenden Zweierdialogen oder bei einem Quote (engl.: to quote = zitieren/anführen; wird aber von unseren deutschen Kollegen „O-Ton“ genannt) kann auch ein gerichtetes Ansteckmikrofon eingesetzt werden (Nierencharakteristik). Es existieren sogar Supernieren-Ansteckmiks, die eigentlich für den Kopfbügel konstruiert wurden und von einigen Herstellern aber auch als Ansteckmik angeboten werden.

Kopfbügelmikrofone (engl.: headworn microphone) besitzen die gleichen Kapseln wie Ansteckmiks. Sie werden gerne eingesetzt, falls die Aufzeichnung an einem Anlass mit Publikum, also mit PA-Anlage, stattfindet. Da diese Mikro­fone noch näher am Mund positioniert sind, ist die Gefahr von Rückkopplungen (engl.: feedback) durch die Beschallungsanlage vermindert. Da die Mikrofone statisch am Schädel des Präsentators befestigt sind, gibt es keine Pegel­schwankungen durch etwaige Bewegungen des Kopfes. Zumeist tragen die Moderatoren Bügelmiks mit Kugelcharakteristik. Da diese Miks und deren Bügel sehr klein sind und etwa auf Höhe Mitte Wange platziert werden, sind sie sehr unauffällig. Bei sehr lauter Umgebung und/oder starken Rückkopplungs­problemen durch Lautsprechermonitore, kann man Bügelmiks mit Nieren- oder gar Supernierencharakteristik einsetzen. Diese Kapseln und vor allem deren Popschutz (auch Poppschutz, engl.: pop filter) sind in der Regel aber grösser und müssen näher am Mund positioniert werden. Dies kann einen visuell störenden Eindruck vermitteln.

Parabolmikrofon (engl.: parabolic microphone, parabolic dish microphone) bündelt und reflektiert die Schallwellen mittels einer, in der Regel durch­sichtigen, Kunststoffparabolschüssel auf ein hochwertiges Mikrofon, welches in der Mitte des Parabolspiegels angebracht ist. Da die Grösse der Schüssel beschränkt ist (sie wird von einem Tonassistenten mit beiden Händen vor dessen Brust und Gesicht gehalten) eignet sie sich nur für hohe Frequenzen. Tiefere Frequenzen müssen zusätzlich mit normaler Mikrofontechnik parallel dazu aufgenommen werden. Einsatzmöglichkeiten sind beim Naturfilm z.B. die Aufnahme von Vogelgezwitscher. Bei Szenen mit Einstellungsformen von Total oder gar Supertotal, kann das Parabolmik ebenfalls Sinn machen, auch wenn die Qualität in diesem Falle nur für einen Führungston reicht. Im ENG wird diese Technik für Sportproduktionen im Bereich Tennis, Fussball usw. einge­setzt.

Hydrophon bzw. Unterwassermikrofon (engl.: hydrophone) wird, wie der Name bereits sagt, für Unterwasseraufnahmen eingesetzt. Hydrophone sind i.d.R. piezoelektrische Wandler und zumeist als Druckempfänger (Kugelcharak­teristik) konzipiert. Obwohl der Mensch unter Wasser Töne nicht lokali­sieren kann, gibt es dennoch gerichtete Hydrophone wie z.B. das von der deutschen Firma Ambient Recording entwickelte Sonar Surround DS (DS = Directivity Sphere). Hierbei handelt es sich um eine Richtkugel, die mit einem normalen Hydrophon bestückt werden kann. Mittels einer speziellen Stereo­schiene können mit diesem System auch Unterwasser-Stereoaufnahmen resp. mit einem Surround-Rig Unterwasser-Surroundaufnahmen gemacht werden.

Die meisten Hydrophone werden für Forschungszwecke, militärische Über­wachung und in der industriellen Messtechnik eingesetzt. Professionelle Hydro­phone, die vor allem für Expeditionen in die Arktis usw. konzipiert wurden, sind sehr teuer und ihre Anschaffung macht dementsprechend nur Sinn, wenn man sie für solche Einsätze häufig nutzen kann. Für weniger anspruchsvolle Auf­gaben (z.B. Reality-TV) genügen jedoch günstigere Hydrophone die übrigens in den meisten neueren Unterwasserkameras bereits eingebaut sind. Mein Hydro­phon kommt bestenfalls einmal alle zwei bis drei Jahre zum Einsatz.

Bewertungskriterien für Mikrofone

Bei der Wahl eines Mikrofons stehen uns Beurteilungskriterien zur Verfügung, die wir in den technischen Spezifikationen des jeweiligen Mikrofons finden. Folgend sind kurz die wichtigsten Fachausdrücke erklärt.

Wandlerprinzip (engl.: transducer principle, acoustic principle) gibt die Art der Umsetzung der elektrischen Wechselspannung an und beeinflusst das Übertragungsverhalten sowie den Frequenzgang. Dies wurde im obigen Ab­schnitt Mikrofonkonstruktionen bereits näher erklärt. Die beiden Hauptgruppen sind einerseits die elektrodynamischen Mikrofone (engl.: dynamic mics) und andererseits die elektrostatischen Mikrofone wie die extern polarisierten Kondensator-Miks (engl.: externally polarised mics, condenser mics), zu denen auch die dauerpolarisierten Miks resp. Elektret- bzw. Back Elektret-Mikrofone (engl.: pre-polarised condenser mics, electret mics, back electret mics) zählen.

Richtcharakteristik (engl. directional pattern, pick-up pattern, polar pattern directivity) gibt die Empfindlichkeit der Schalleinfallsrichtung an und wurde im obigen Abschnitt „Richtcharakteristik und Frequenzgang“ beschrieben. Das Polardiagramm, das beim Kauf eines Mikrofons beiliegt, ist, je nach Hersteller, von unten nach oben oder umgekehrt dargestellt. Zur Orientierung: Die 0°‑Marke zeigt die Hauptempfindlichkeitsachse an und die 180°-Markierung somit die Rückseite des Mikrofons.

Frequenzgang oder Audio-Übertragungsbereich (engl.: frequency response, frequency range) gibt an, mit wieviel Pegel der jeweilige Frequenzbereich übertragen wird. Je grösser der Übertragungsbereich, je besser. Ideal wären natürlich 20 Hz bis 20 kHz, also der gesamte Audiofrequenzbereich, den ein Mensch theoretisch wahrnehmen kann. Mikrofone mit Kugelcharakteristik im Studiobereich haben vielfach einen Übertragungsbereich von 10 Hz bis 60 kHz. Qualitativ hochwertige, gerichtete Mikrofone bringen es auf etwa 30 Hz bis 50 kHz. Die in unserer Branche üblicherweise eingesetzten Richtmikrofone sollten in etwa Werte (für Niere, Superniere und Achter-Charakteristik) von ca. 40 Hz bis 20 kHz haben. Für kurze Richtrohre (Superniere/Keule) und vor allem für lange Richtrohre (Keule) genügen 50 Hz bis 20 kHz.

Empfindlichkeit resp. Übertragungsfaktor (engl.: sensitivity) gibt die effektive Wechselspannung eines Mikrofons an, d.h. die Ausgangsspannung des Mikro­fons bei einem bestimmten Schalldruck. Gemessen wird bei einem Schalldruck von 1 Pascal (94 dB SPL) mit einem Sinuston von 1 kHz. Angegeben wird dieser Wert in Millivolt pro Pascal (mV / Pa). Kondensatorenmikrofone haben im Schnitt eine Empfindlichkeit von etwa 10 mV / Pa. Einige erlangen jedoch bis zu 30 mV / Pa oder gar mehr. Dynamische Mikrofone dagegen haben eine Aus­gangsspannung von ca. 0.5 bis 3 mV / Pa. Je höher diese Ausgangsspannung ist, desto weniger muss sie bzw. deren Signal an einem Mischer, Audio-Recorder oder an einer Kamera verstärkt werden. Somit werden Störeinstreu­ungen, die auf dem Weg durchs Kabel auftreten können und vor allem die kleinen Signale tangieren, weniger mitverstärkt. Dieser Betriebsübertragungs­faktor wird auch Freifeld-Leerlauf-Übertragungsfaktor bzw. Feldbetriebsüber­tragungsfaktor (engl.: open circuit voltage oder sensitivity in free field – no load) genannt, falls für die Messung das Mikrofon nicht oder sehr hochohmig (Leerlauf) belastet wurde und die Messung im Freifeld (reflexionsarmer bzw. schalltoter Raum) erfolgte. In diesem Fall erhöhen sich die Millivoltwerte pro 1 Pascal. Sind zwei Werte angegeben, so handelt es sich beim zweiten (in Klammern vermerkten Wert) um die Angaben mit eingeschalteter Vordämpfung bzw. PAD-Schaltung (engl.: pre-attenuation).

Die Empfindlichkeit resp. Sensitivity kann auch (vor allem in den USA) in dB bzw. dBV angegeben werden. Dabei wird ein Minuszeichen (-) vor dB gesetzt. Der Wert gibt an, um wieviel dB die Empfindlichkeit kleiner ist als die bei einem Mikrofon mit 1 V / Pa. Je höher der Wert in mV / Pa, desto tiefer ist der Zahlenwert in -dB. Ein empfindlicheres Mikrofon hat z.B eine Wertangabe von 31 mV / Pa (-30 dBV / Pa), ein Mikrofon mit weniger Empfindlichkeit vielleicht 20 mV / Pa (-34 dBV / Pa).

Grenzschalldruck oder auch Grenzschalldruckpegel (engl: max. sound pressure level) gibt an, ab wieviel Schalldruck, gemessen mit 1 kHz, der Klirrfaktor (Verzerrung) grösser als 0.5% ist (engl.: THD – Total Harmonic Distortion). Er wird in dB angegeben und ist der übliche Messwert, an den sich die meisten Mikrofonhersteller halten. In manchen Fällen (vor allem im anglophonen Raum) erfolgen die Angaben für den Klirrfaktor mit 1%. Dadurch wird die Zahl des Grenzschalldruckwertes um 6 dB erhöht, was sich natürlich in den Spezifikationen der Mikrofone schöner darstellen lässt. Ein für unsere Anwendungen geeignetes Kondensatormikrofon sollte einen Grenzschalldruck­pegel von mind. 130 dB bzw. im Falle eines stark gerichteten Mikrofons (Shot­gun) mind. 120 dB aufweisen. Sollte das Mikrofon über eine zuschaltbare Vordämpfung verfügen, so erhöht sich dieser Wert dementsprechend. Konden­sator-Gesangsmikrofone kommen nicht selten auf einen Grenzschalldruckpegel von 150 dB. Dynamische Mikrofone haben i.d.R. einen höheren Grenzschall­druckwert (z.B. 160 dB) da sie eine schwerere, sprich trägere Membran, besitzen. Bei dynamischen Miks wird dieser Wert jedoch in den Spezifikationen zumeist nicht angeben.

Geräuschpegelabstand auch Geräuschspannungsabstand oder Signal-Rauschabstand (engl.: signal-to-noise ratio, s/n ratio) ist der Abstand zwischen dem Eigenrauschen des Mikrofons und dessen Nutzsignal (Bezugspegel) bei einem Schalldruck von 1 Pascal (94 dB SPL). Dieser Wert sollte möglichst hoch sein. Ein guter Wert ist z.B. 70 dB (CCIR) oder höher.

Oder anders gerechnet, 94 dB minus 70 dB ergeben einen Ersatzgeräusch­pegel resp. Äquivalent-Schalldruckpegel (engl.: equivalent noise level) von 24 dB. Wenn also der Ersatzgeräuschpegel in den Spezifikationen angegeben ist, so sollte dieser Wert möglichst niedrig sein.

Es gibt also zwei unterschiedliche Bewertungsangaben für das Rausch­verhalten eines Mikrofons. Den Geräuschpegelabstand (möglichst hoher dB-Wert) und den Ersatzgeräuschpegel (möglichst niedriger dB-Wert). Nun ist es aber so, dass diese beiden Messmethoden auch noch nach zwei verschie­denen Normen erfolgen. Zum einen, wie im obigen Beispiel, nach der neutralen Norm CCIR 468-3 (Comité Consultatif International des Radiocommunications), also der Internationalen Fernmeldeunion in Genf und zum anderen nach der A-Bewertungskurve DIN IEC 651 (Deutsches Institut für Normung / International Electrotechnical Commission), welche die Eigenschaften des menschlichen Gehörs berücksichtigen. Im Falle einer Messung nach DIN IEC 651 ist der Wert des Geräuschpegelabstandes in etwa 10 bis 11 dB höher bzw. beim Ersatz­geräuschpegel tiefer, als bei einer Messung nach der CCIR-Norm. Meistens wird auf den CCIR-Wert geachtet. Sollten die Bezeichnungen für die Messart fehlen („CCIR“ oder „DIN IEC“ ) so geht man von CCIR aus. Im Falle der Messmethode A-bewertet DIN IEC 651 wird dies in der Regel zumindest mit dem Vermerk „A-bewertet“ (engl.: A-weighted) oder „A“ angegeben. Mikrofon­hersteller (vor allem in den USA) heben gerne die A-bewertete DIN IEC 651 Norm hervor, da diese Zahlenwerte in Broschüren besser aussehen. Z.B. besitze ich Mikrofon-Datenblätter, in denen der Equivalent Noise Level, sprich Ersatzgeräuschpegel, mit „19 db (A weighted)“ angegeben ist. Auf der nächsten Linie ist der Signal to Noise Ratio, also der Geräuschpegelabstand mit „75 dB“, jedoch ohne Angaben der Messung, vermerkt. Dieser Signal to Noise Ratio ist somit gemäss der neutralen CCIR-Bewertung bestenfalls etwa 65 dB.

Angaben in Klammern geben in den Mikrofonspezifikationen die Werte bei eingeschalteter Vordämpfung an (PAD-Schaltung).

Dynamikumfang (engl.: dynamic range) beschreibt die gesamte Bandbreite zwischen den leisesten und lautesten Schalldrücken und wird in dB angegeben. Er ergibt sich aus der Differenz zwischen Grenzschalldruckpegel und Ersatz­geräuschpegel (A-bewertet). Wenn also ein Mikrofon einen Grenzschalldruck von 132 dB und einen Ersatzgeräuschpegel nach DIN/IEC 651 von 12 dB (A) hat, so ist der Dynamikumfang 120 dB. Auch hier gilt natürlich: je höher der Wert, desto besser der Dynamikumfang. Studiomikrofone verarbeiten teilweise einen Dynamikumfang von über 130 dB.

Nennimpedanz (engl.: nominal impedance), in unserem Falle die Ausgangs­impedanz, ist der Wechselstromwiderstand eines Mikrofons. Da diese Impe­danz frequenzabhängig ist, wird sie bei 1 kHz in Ohm angegeben. Es wird zwischen nieder- und hochohmigen Typen unterschieden. Hochohmige Mikro­fone sind aber im professionellen Bereich nicht anzufinden. Die professionellen, niederohmigen Mikrofone (Impedanz i.d.R. nicht über 200 Ohm) sollten eine mindestens drei- bis fünfmal geringere Ausgangsimpedanz haben als die Mikrofonverstärker-Eingangsimpedanz des angeschlossenen Gerätes (Misch­pult, ENG-Mixer, Kamera usw.). Ist die Impedanz der Anschlussgeräte (mind. 600 Ohm) zu niedrig, so kommt es (wegen der zu hohen Belastung) zu einer Verringerung des Mikrofonsignals bzw. zu einer Abnahme der Lautstärke und zu Klangverlusten.

Abschlussimpedanz (engl.: terminating impedance) ist die empfohlene Mindesteingangsimpedanz des anzuschliessenden Gerätes (Mischer, Kamera usw.), bei der die angegebenen Übertragungswerte, gemäss der Datenblätter des Mikrofonherstellers, garantiert werden. Die meisten Mikrofonfirmen geben hierfür den Standardwert 1 Kilo-Ohm an.

Impulsverhalten (engl.: impulse response) gibt Auskunft über die Impuls­antwort des Mikrofons. Diese wird während einer Impulsmessung durch Schall­druckimpuls (Funkenknall) ermittelt. Diese Angabe ist sicherlich sinnvoll bei einem Mikrofon, das speziell für Aufzeichnung von kurzen, steilflankigen Signalen bestimmt ist, wie z.B. Schlagzeug- und Bläseraufnahmen, ist aber eher selten auf den Mikrofondatenblättern zu finden. Das Impulsverhalten hängt vor allem von der Trägheit der Membran ab. Somit ist klar, dass das Konden­satormikrofon resp. dessen kurze Impulsantwort dem dynamischen Mik (lange Impulsantwort) überlegen ist. Innerhalb der Kondensatormikrofone hat das, in unserer Branche üblicherweise eingesetzte Kleinmembranmik ein besseres Impulsverhalten bzw. eine kürzere Impulsantwort als das Grossmembran­mikrofon aus dem Studiobereich. Druckempfänger (Kugelcharakteristik) weisen ein besseres Impulsverhalten aus, als Druckgradientenempfänger (Richt­charakteristik).

Speisespannung (engl.: power supply voltage) gibt die für Kondensator­mikrofone geforderte Phantomspannung an. Meistens ist die Angabe „P48“, vielfach auch „44 bis 52 Volt“ oder „48 Volt / 24 Volt“ bzw. „P48 / P24“ usw. Auf jeden Fall sollten alle normalen Kondensatormiks mit der üblichen Phantom­speisung P48 (48 V ±4 V) betrieben werden können. Elektretmikrofone kommen mit weniger Spannung aus, können aber problemlos mit P48 (48 Volt) betrieben werden. Vielfach sind bei ihnen Angaben wie „12 – 48 V Phantom“ zu finden.

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[1] Es wird auch häufig der englische Ausdruck „crosstalk“ verwendet, obwohl damit eigentlich das Über- bzw. Nebensprechen (gegenseitige Beeinflussung/Störung) von elektrischen Leitungen gemeint ist.

[2] Achtung: Mit S/N resp. SNR bezeichnen wir auch den Geräuschspannungsabstand, der durch das Eigenrauschen des Mikrofons selbst produziert wird. Dieses Störsignal wird durch Wärmebewegungen der Luftmoleküle auf der Mikfrofonmembran und durch die Elektronik der Kondensatorenmiks hervorgerufen.