Mikrofonaufbau

Unter Mikrofonierung versteht man Auswahl und Aufstellung von geeigneten Mikrofonen für eine aktuelle Situation. Unterschiedliche als Polardiagramme dargestellte Richtcharakteristiken und Frequenzgänge definieren die Klänge und die entsprechenden Einsatzgebiete der Mikrofone. Jeder Mikrofonaufstellungsort und jede Mikrofonanordnung klingt anders.

Mit Mikrofonierung wird gern der Begriff Mikrofonie verwechselt, dieser steht in der Tontechnik für einen Störeffekt, bei dem Nicht-Mikrofone ungewollt als Schallwandler dienen.

Die Ansatzweise der Mikrofonierung für PA-Beschallung oder für Tonaufzeichnung ist recht unterschiedlich und damit auch das Klangergebnis. Bei der Beschallung ist es vordringlich, die Rückkopplungsgefahr durch die Lautsprecher zu vermindern. Darum geht man hier sehr nah an die Schallquellen heran, was zu einem Effektklang führt. Bei der Tonaufnahme sind die Mikrofone weiter von der Schallquelle entfernt, wodurch auch der umgebende Raum als Raumschall natürlicher in die Aufnahme miteinbezogen wird.

Einflussfaktoren

Das tontechnische Gelingen einer Aufnahme ist von folgenden Faktoren abhängig:

• Von den akustischen Eigenschaften des Aufnahmeraums, z. B. von dessen Einfluss auf Nachhall und Stehende Wellen.
• Von der Art und Qualität des Mikrofons, z. B. von der Richtcharakteristik und vom Frequenzgang, vom Impulsverhalten, vom Rauschverhalten (Eigenrauschen, Klirrfaktor).
• Von der Positionierung des einzelnen Mikrofons zur Schallquelle:
  • Position im Raum bzw. Abstand zur Schallquelle
  • Flächenwinkel zwischen flächig abstrahlenden Schallquellen und Microfon
• Von der Positionierung mehrerer Mikrofone im Ensemble (im Negativfall Interferenzauslöschungen).

Der Aufnahmeraum lässt sich durch geeignete Maßnahmen akustisch optimieren, z. B. mittels Stoffgardinen oder Resonatoren (Dämpfung) oder Reflektoren, Diffusoren (Bündelung, Streuung). Es kann sich bei diesen Mitteln um bewegliche/variable Elemente handeln.

Stereoabbildung akustischer Aufnahmen bei Lautsprecherwiedergabe

Nahe Ebene

Einzelne Schallquellen oder auch Schallquellengruppen werden in einem, beim direkten Hören als angenehm empfundenen Abstand, dicht hinter der Lautsprecherebene abgebildet.

• Beispiel: Kammermusikensemble, Einzelinstrumente, Sänger und andere Solisten
• Übliche Mikrofonierung: Der Abstand der Mikrofone vom Klangkörper ist deutlich kleiner als der Hallradius des Aufnahmeraums.

Mittlere Ebene

Schallquellengruppen werden in einem der Gruppengröße angemessenen Abstand hinter der Lautsprecherebene abgebildet. Bei der Wiedergabe hat man den Eindruck eines angenehmen Zuhör-Abstands.

• Beispiel: Größere Instrumentalensembles (Kammerorchester) oder Streichergruppen von Sinfonieorchestern.
• Übliche Mikrofonierung: Kombination von Hauptmikrofonanordnung und Stützmikrofonen.

Der durch die Mischung sich ergebende Abstandseindruck ist kleiner als der Hallradius des Raums.

Entferntere Ebene

Ebene eines tiefengestaffelten, großen Klangkörpers. Die Akustik des Aufnahmeraumes ist deutlich wahrnehmbar.

• Beispiel: Blasinstrumente und eventuell Kontrabässe, sowie die Schlagzeuginstrumente eines Sinfonieorchesters und einer Orgel in einer großen Kirche.
• Übliche Mikrofonierung: Kombination von Hauptmikrofonanordnung und etlichen Stützmikrofonen.

Weit entfernte Ebene

Deutlich entfernt platzierte Schallquellen, die im Raum, oder sogar außerhalb des Raums abgebildet erscheinen.

• Beispiel: Fernorchester

Entscheidende Parameter zur Tonaufnahme

Das Gelingen einer Tonaufnahme von akustischen Instrumenten (unplugged) ist von recht vielen Faktoren abhängig:

• Von den akustischen Eigenschaften des Aufnahmeraums, z. B. dem Nachhall, dem Klang und den Störgeräuschen
• Aufgrund der unterschiedlichen Richtcharakteristiken und Frequenzgänge der Mikrofone können die vom Instrument abgestrahlten und vom Raum reflektierten Frequenzen je nach Mikrofonauswahl besser oder weniger gut aufgenommen werden.
• Von der Position des Mikrofons

Einige dieser Parameter, z. B. der Aufnahmeraum, sind gar nicht oder nur in geringem Maße veränderbar; durch eine "intelligente" Mikrofonierung wird hingegen die Aufnahme immer deutlich positiv beeinflusst. Das ist gerade das schwierige, wozu es keine Kochrezepte gibt und geben kann. Letztendlich kann eine Aufnahme schon an trivialen akustischen Störungen wie Verkehrslärm oder der Band im Proberaum nebenan scheitern.

Mikrofonauswahl

Dynamisches oder Kondensatormikrofon?

Kleinmembran- Kondensatormikrofone (1/4"..1/2") können einen sehr linearen Frequenzgang besitzen. Demgegenüber besitzen Großmembran-Kondensatormikrofone oder dynamische Mikrophone eine weniger lineare Charakteristik. In der Praxis spielt ein linearer Frequenzgang nur bei der Aufnahme von klassischer Musik eine wichtige Rolle. Bei der Effekt- und Pop-Musik stellt sich eher die Frage nach dem individuellen Klangcharakter eines Mikrofontyps. Man sucht eine effektvolle spezielle Klangfarbe.

Neben ästhetischen Betrachtungen ergeben sich aber auch handfeste technische Abwägungen. So erlauben dynamische Mikrofone eine verzerrungsfreie Aufnahme auch noch bei deutlich höherem Schalldruck als Kondensatormikrofone. Des weiteren sind sie auch mechanisch robuster. Allgemein lässt sich sagen, dass für Konzertaufnahmen wegen der besseren Klangtreue eher Kondensatormikrofone verwendet werden, während für Konzertbeschallung häufig dynamischen Mikrofonen der Vorzug gegeben wird, besonders wenn andere Erwägungen ausschlaggebend sind (Robustheit, Pegelfestigkeit, Rückkoppelungsfestigkeit, gewollte Klangverfärbung z.B. bei Gesangsmikrofonen usw.).

Klein- und Großmembrankondensatormikrofon

Kleinmembranmikrofon

Als Kleinmembranmikrofon gelten nach branchenüblicher Bezeichnung Mikrofone, deren Mikrofonkapsel einen Membrandurchmesser von kleiner als 1 Zoll, entsprechend 2,54 cm aufweisen. Typisch bei Kondensatormikrofonen sind Durchmesser von 1/2 Zoll (1,3 cm) und 1/4 Zoll (0,64 cm).

Der Kapseldurchmesser beeinflusst maßgeblich den Klang und bestimmt damit den Anwendungszweck des Mikrofons mit. Je kleiner der Kapseldurchmesser ist, desto höhere Frequenzen können gemäß ihrer Einfallsrichtung und Schallstärke korrekt aufgenommen und übertragen werden, da sich das Mikrofon dem punktförmigen Ideal annähert und die wirksame Membranfläche maximal in der Größenordnung der Wellenlänge der höchsten hörbaren Schallfrequenzen liegt.

Kleinmembranmikrofone haben daher einen recht gleichförmigen Verlauf der Empfindlichkeit in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel und übertragen bis weit über 15 kHz einigermaßen sauber. Dagegen kommt es bei Großmembranmikrofonen z. B. zu ausgeprägten Partialschwingungen und Wechselwirkungen der Membran mit kurzwelligen Schallwellen, sodass im oberen Frequenzbereich ab etwa 10 kHz ein oft ungleichförmiger Frequenzverlauf entsteht. Mitverantwortlich sind hierbei auch die Größe und Geometrie des gesamten Mikrofons. Kleinmembranmikrofone stellen ein geringes Hindernis im Schallfeld dar und wirken damit weniger verändernd, was z. B. auch in Stereo-Mikrofonanordnungen sehr zum Tragen kommt, wenn zwei Mikrofone in unmittelbarer Nähe platziert werden müssen.

Grundsätzlich gilt: Je kleiner die Kapsel, desto neutraler und präziser ist das Klangbild. Daher werden bei Musikproduktionen und Übertragungen, bei denen es auf klangliche Authentizität ankommt, nahezu ausschließlich Kleinmembranmikrofone eingesetzt.

Andererseits verliert man bei kleineren Kapseln an Kondensatorfläche, wodurch die Empfindlichkeit, also das Vermögen, einen bestimmten Schalldruck in eine möglichst große Spannung umzuwandeln, sinkt und bei festem Grundrauschen nachgeschalteter Verstärker, der effektive Rauschabstand verschlechtert wird.

Durch die Bauart weisen Kleinmembranmikrofone auch eine oft benötigte gute Rückwärtsdämpfung, also Abschattung von hinten kommender Schallwellen auf. Typische Rückwärts-Dämpfungswerte sind bis zu 35 dB für Nieren-Kleinmembranmikrofone, während bei Großmembranmikrofonen nur maximal 20 dB Dämpfung von hinten üblich sind.

Großmembranmikrofon

Großmembran-Kondensator-Mikrofon mit Spinne

Bei Kondensatormikrofonen ist es in der Branche bis heute üblich, alle Kapseln mit Membrandurchmessern von größer oder gleich 1 Zoll = 2,54 cm als Großmembranmikrofon zu bezeichnen, auch wenn es manche junge Firmen gibt, die es mit dieser geschichtlich gewachsenen Begriffsbestimmung nicht so ernst nehmen und auch Membranen mit nur 0,75 Zoll = 1,9 cm Durchmesser (die damit eigentlich Kleinmembranmikrofone sind) schon als Großmembran zu benennen, um sie besser vermarkten zu können. Real ist, dass die historisch bedingte Baugröße der Großmembranmikrofone bei nichttechnischen Anwendern noch heute auf positive Resonanz stößt und somit häufig kaufentscheidend ist.

Psychologisch begründet ist die Fehlannahme, dass ein größeres Mikrofon einen besseren Klang haben müsse. Tatsächlich sind jedoch Kleinmembranmikrofone als im Schalllfeld wenig störende Sensoren in der Klangneutralität überlegen und sind daher in den Anwendungen bei Tonproduktionen vorzuziehen.

Der Klang wird durch den Kapseldurchmesser und dessen Störungen im Schallfeld maßgeblich beeinflusst und damit der Anwendungszweck des Mikrofons mitbestimmt. Je größer der Kapseldurchmesser wird, desto schlechter können höhere Frequenzen noch sauber übertragen werden, da ein Membrandurchmesser von 2 cm und mehr bereits in der Größenordnung der Wellenlänge der noch hörbaren hohen Schallwellen liegt, wodurch es zu unerwünschten Effekten kommt.

Ein weiteres typisches Merkmal von Großmembranmikrofonen ist es, dass sie für das Schallfeld ein großes mechanisches Hindernis darstellen und durch die Platzierung eines dermaßen großen Fremdkörpers die Schallsituation in unmittelbarer Umgebung des Mikrofons stark verzerrt wird. Einfluss nimmt hier auch das oft großvolumig gestaltete Gehäuse bei Großmembranmikrofonen.

Da die Richtcharakteristik aufgrund der großen Abmessungen sehr frequenzabhängig und auch weniger gut ausgeprägt ist, entsteht bei diesem Mikrofontyp typischerweise eine deutliche hörbare Klangfärbung, die für jedes einzelne Exemplar charakteristisch ist, während sich Kleinmembranmikrofone untereinander klanglich deutlich ähnlicher sind.

Vergleich zwischen Klein- und Großmembran-Mikrofonen

Großmembranmikrofone besitzen eine typische obere Grenzfrequenz von etwa 12 kHz, während Kleinmembranmikrofone problemlos bis 40 kHz sauber übertragen und auch Impulsen besser folgen können. Moderne Großmembranen bestehen aus extrem dünnen (unter 2 µm) und leichten Materialien und können somit hohe Frequenzen etwas besser wiedergeben als ältere Modelle.

Je kleiner die Mikrofonkapsel, desto neutraler und präziser ist das Klangbild. In Aufnahmesituationen werden Großmembranmikrofone daher oft eingesetzt, um bestimmte Instrumente oder Stimmen zu färben, z. B. um Solostimmen, vor allem Gesang, hervorzuheben. Bei Übertragungen hingegen, wo es auf gute Rückwärts-Dämpfungswerte der Mikrofone ankommt, erweisen sich Großmembranmikrofone als unterlegen: Typische Werte für ein Nieren-Großmembranmikrofon sind 20 dB, während bei einem Kleinmembranmikrofon eine hohe Dämpfung bis zu 35 dB keine Seltenheit sind.

Große Kapseln haben einen Vorteil: Mit größerer Kondensatorfläche steigt die Empfindlichkeit. Bei gegebenem Schalldruck erzeugt daher eine Großmembrankapsel mehr Signalspannung (Modulationsspannung), wodurch bei gleichem Grundrauschen nachfolgender elektrischer Verstärker der effektive Rauschabstand verbessert wird. Damit lassen sich mit Großmembrankapseln grundsätzlich rauschärmere Mikrofone bauen. Daher finden sich in der Produktpalette einiger fernöstlicher Anbieter optisch imposante Riesenmikrofone mit relativ guten Rauschwerten.

	kleine Membran	große Membran
Eigenrauschen	höher	niedriger
Empfindlichkeit	niedriger	höher
Schalldruck-Verkraftung	höher	geringer
Frequenzbereich	breiter	enger
Schallfeldeinfluss	gering	stark
Dynamikbereich	höher	geringer

Anmerkungen

Im Gegensatz zu Lautsprechern (die tief abgestimmt arbeiten) spielt die Membrangröße für die Tiefenwiedergabe bei (Kondensator-)mikrofonen keine Rolle, da die Eigenresonanz des Wandlers im Wesentlichen sowieso oberhalb des nutzbaren Frequenzbereichs liegt.
Umgangssprachlich heißt es oft, dass man mit einem Mikrofon den Schall abnimmt. Ein Mikrofon ist jedoch ein Schallaufnehmer, denn es steht im Schallfeld und nimmt dort den einwirkenden Schall als empfindlicher Sensor auf. Siehe dagegen: Tonabnehmer für nicht-akustische Musikinstrumente. Das „Abnehmen“ von Körperschall gehört zum Jargon bei der PA-Beschallung.

Literatur

• Thomas Görne: Mikrofone in Theorie und Praxis. 8. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 2007, ISBN 978-3-89576-189-8
• Norbert Pawera: Mikrofonpraxis. 4. Auflage, Franzis Verlag GmbH, München, 1993, ISBN 3-932275-54-3
• Siegfried Wirsum: Praktische Beschallungstechnik, Gerätekonzepte, Installation, Optimierung. 1. Auflage, Franzis Verlag GmbH, München, 1991, ISBN 3-7723-5862-4
• Michael Ebner: Handbuch der PA Technik. 1. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 2002, ISBN 3-89576-114-1

Siehe auch

• | Drei-zu-eins-Regel | Mikrofonsystem | Aufnahmebereich | Mikrofon |

Weblinks

• Klassische Mikrofonierung von Flügel, Klavier und Piano 1 - pdf
• Klassische Mikrofonierung von Flügel, Klavier und Piano 2 - pdf
• Klassische Mikrofonierung von Flügel, Klavier und Piano 3 - pdf
• Typische Kochrezepte zur Mikrofonierung - für die, die's nötig haben
• Mikrofonaufstellungen für Pop: Gesang, Naturgitarre, Klavier - Video - engl.