Was bedeutet Richtcharakteristik?
Kugel-Richtcharakteristik | Richtwirkung | Darstellung von Richtcharakteristiken | Abstandsfaktor | Richtrohrmikrofone | Der Klang der Mikrofontypen | Nahbesprechungseffekt | Welche Richtcharakteristik eignet sich wofür?Zusätzlich zur Einteilung von Mikrofonen nach ihren Wandlerelementen können sie auch nach ihren Richtungseigenschaften eingeordnet werden, d. h. danach, wie gut sie Schall aus verschiedenen Richtungen aufnehmen. Die meisten Mikrofone gehören zu einer der beiden Hauptgruppen: Kugel oder Richtwirkung. Mikrofone mit Kugel-Richtcharakteristik haben den einfachsten und verständlichsten Aufbau. Sie dienen im Folgenden auch als Vergleichsbasis zu allen anderen aufgeführten Mikrofontypen.
Abbildung 3 & 4: [3] Mikrofon mit Kugel-Richtcharakteristik; [4] Richtmikrofon (mit Nieren-Richtcharakteristik)
Mikrofone mit Kugel-Richtcharakteristik nehmen Schall aus praktisch jeder Richtung gleich gut auf. Es macht fast keinen Unterschied, ob sie auf das Objekt gerichtet sind oder in die entgegengesetzte Richtung, sofern die Entfernung gleich ist. Allerdings neigen bei höheren Frequenzen selbst die besten Kugel-Modelle zu Richtwirkung, weshalb Geräusche von hinten trotz gleicher Lautstärke etwas dumpfer klingen können als welche von vorn.
Die Abmessung eines Mikrofons mit Kugel-Richtcharakteristik hat direkten Einfluss darauf, wie gut das Mikrofon seine Kugel-Richtcharakteristik bei sehr hohen Frequenzen beibehält. Das liegt daran, dass das Gehäuse des Mikrofons die kürzeren hochfrequenten Schallwellen aus der hinteren Richtung blockiert. Je kleiner der Durchmesser des Mikrofongehäuses, desto stärker fällt die Kugel-Richtcharakteristik aus.
Richtwirkung
Richtmikrofone sind speziell für eine optimale Klangaufnahme von vorn (oder bei zweiseitigen Typen von hinten) ausgelegt, unterdrücken aber normalerweise Geräusche aus anderen Richtungen. Dieser Effekt hängt von der jeweiligen Frequenz ab, und nur hochwertige Mikrofone können unerwünschte Geräusche über einen breiten Frequenzbereich gleichmäßig unterdrücken. Diese Richtwirkung kommt normalerweise durch Öffnungen im Gehäuse und interne Zuführungen im Mikrofon zustande, durch die der Schall sorgfältig gesteuert beide Seiten der Membran erreicht. Schall von der Vorderseite des Mikrofons unterstützt die Membranbewegung, während Schall von der Seite oder Hinterseite die Membranbewegung hemmt.
Grundlegende Richtcharakteristiken sind unter anderem Niere, Kleinniere, Hyper-Niere und zweiseitige Richtcharakteristik. Zu dieser Kategorie gehört auch das Richtrohrmikrofon, eine komplexe Konstruktion mit deutlich größerer Richtwirkung als die vier grundlegenden Richtcharakteristiken.
Abbildung 5: Typische Kugel-Richtcharakteristik; Typische (Nieren-) Richtcharakteristik
Damit Sie sich die Funktionsweise eines Richtmikrofons bildlich vorstellen können, sind die Richtcharakteristiken in unserer Produktliteratur und Datenblättern aufgeführt. Diese runden Darstellungen zeigen die relative Empfindlichkeit des Mikrofons an (in dB), während es sich vor einer fixierten Schallquelle dreht. Sie können diese Darstellungen auch als horizontalen Schnitt durch die in Abbildung 3 und 4 gezeigten Richtcharakteristiken betrachten.
Normalerweise wird die Richtcharakteristik eines Mikrofons bei verschiedenen Frequenzen dargestellt. (Der Eindeutigkeit halber werden auf diesen Webseiten nur die Richtcharakteristiken bei 1.000 Hz angezeigt.) Die gebräuchlichsten Richtmikrofone besitzen eine herzförmige Richtcharakteristik und werden daher als Mikrofone mit Nieren-Richtcharakteristik bezeichnet.
Richtcharakteristiken sollten nicht wörtlich als "Grundriss" des Mikrofonfrequenzgangs angesehen werden. In der dargestellten Nieren-Richtcharakteristik verringert sich der Frequenzgang auf etwa 6 dB bei 90° außerhalb der Achse. Obwohl der Unterschied in der Darstellung gering erscheint, können die tatsächlichen Unterschiede in der Aufnahme beträchtlich sein. Wenn z. B. zwei Personen in gleicher Entfernung vom Mikrofon sprechen, wobei sich eine Person auf der Achse befindet und die andere bei 90°, klingt die Person außerhalb der Achse doppelt so weit entfernt vom Mikrofon wie die Person davor. Für gleiche Lautstärke dürfte die Person außerhalb der Achse nur halb so weit vom Mikrofon entfernt sein.
Beachten Sie aber, dass diese Richtcharakteristiken in einer Absorberkabine gemessen werden, die eine ideale akustische Umgebung simuliert, d. h. ohne störende Wände, Decken oder Böden. Im praktischen Einsatz wird Schall häufig von Wänden und anderen Oberflächen reflektiert, so dass Schall von außerhalb der Achse von einer nahen Oberfläche direkt ins Mikrofon abgelenkt werden kann. Daher werden Sie selten die volle Richtwirkung eines Mikrofons ausnutzen können. Selbst wenn Mikrofone mit Nieren-Richtcharakteristik auf der Rückseite vollständig "taub" wären (was niemals der Fall ist), würde Schall von hinten, der von nahen Oberflächen reflektiert wird, so zum Teil die Seiten oder die Vorderseite erreichen. Daher können Mikrofone mit Nieren-Richtcharakteristik unerwünschte Geräusche unterdrücken, sie aber selten vollständig herausfiltern. Trotz alldem kann ein Mikrofon mit Nieren-Richtcharakteristik Störgeräusche von außerhalb der Achse um zwei Drittel verringern.
Das Richtmikrofon in Abbildung 5 ist bei 180° außerhalb der Achse um ca. 25 dB weniger empfindlich als auf der Achse. Wenn also ein Mikrofon mit Nieren-Richtcharakteristik um 180° gedreht wird, so dass es mit der Hinterseite auf die Schallquelle zeigt, hört sich der Ton plötzlich ACHTZEHN MAL so weit entfernt an!
Abbildung 6: Grundlegende Richtcharakteristika
Abstandsfaktor
Dadurch, dass ein Richtmikrofon Schall von außerhalb der Achse zum Großteil herausfiltern kann, ist die Arbeitsdistanz bzw. der "Abstandsfaktor" größer als bei Kugel-Richtcharakteristik. Wie in Abbildung 6 ersichtlich, liegt der Abstandsfaktor (AF) bei Nieren-Richtcharakteristik bei 1,7 und bei Kugel-Richtcharakteristik bei 1,0. Das bedeutet: Wenn ein Kugel-Mikrofon in einer gleichmäßig lauten Umgebung ein erwünschtes Geräusch aus etwa 25 cm Entfernung aufnimmt, ist bei einem Nieren-Mikrofon das gleiche Signal/Rausch-Verhältnis erst bei 43 cm erreicht. Dieses Verhältnis würden Kleinnieren-Mikrofone bei 30 cm erreichen, Hyper-Nieren bei 50 cm und Mikrofone mit zweiseitiger Richtcharakteristik bei 43 cm.
Wenn das unerwünschte Rauschen allerdings nur aus einer Richtung kommt und das Mikrofon mit seinem Nullpunkt (geringste Aufnahme) auf die Schallquelle gerichtet wird, bieten Richtmikrofone deutlich größere Arbeitsdistanzen.
Abbildung 7: Richtrohrmikrofon
Bei Aufnahmen aus noch größerer Entfernung liefern Richtrohrmikrofone oft die besten Ergebnisse. Richtrohrmikrofone eignen sich hervorragend für Video- und Filmaufnahmen, um Geräusche aufzunehmen, wenn sich das Mikrofon außerhalb des Blickwinkels der Kamera befindet.
Bei einem Richtrohrmikrofon befindet sich vor dem Wandlerelement eine Interferenzröhre, die für eine stärkere Auslöschung seitlicher Geräusche sorgt. In Audio-Technica Richtrohrmikrofonen werden Wandlerelemente mit Richtwirkung mit Interferenzröhren kombiniert, um auch Geräusche von der Rückseite auszulöschen.
Für die Bauweise gilt die Regel: je länger die Interferenzröhre eines Richtrohrmikrofons, desto kleiner der Öffnungswinkel und umso größer die Arbeitsdistanz. Obwohl die Arbeitsdistanz kürzerer Richtrohrmikrofone geringer ist als die längerer Versionen, ist ihr Öffnungswinkel für manche Anwendungen von Vorteil, weil die "Zielgenauigkeit" nicht annähernd so hoch sein muss. Einige A-T Richtmikrofone sind in einer speziellen Bauweise gefertigt (U.S. Patent-Nr. 4.789.044), die trotz um ein Drittel kürzerer Interferenzröhre die gleiche Leistung bieten wie konventionelle Ausführungen.
Der Klang der Mikrofontypen
Aus einer Entfernung von einem halben Meter in einem absolut reflextionsfreien Raum ist der Unterschied zwischen Kugel- und Nierenmikrofonen sehr gering. Werden allerdings beide Mikrofontypen nebeneinander in einem nachhallreichen Raum (einer großen Kirche oder einem Hörsaal) eingesetzt, ist der Unterschied sofort zu hören. Das Kugel-Mikrofon nimmt allen Nachhall und Echos auf, wodurch der Sound sehr "real" klingt. Das Nieren-Mikrofon nimmt sehr viel weniger Nachhall auf, weshalb sich der Klang im Vergleich zum reflexionsfreien Raum nicht sehr verändert. (Das sind die Auswirkungen des "Abstandsfaktors".)
Wenn Sie sich in einer sehr lauten Umgebung befinden und das Mikrofon von der Störquelle weggedreht wird, zeigt ein direkter Vergleich beim Nieren-Mikrofon ein besseres Verhältnis aus gewollten und ungewollten Geräuschen als beim Kugel-Mikrofon.
Abbildung 8: Einfluss des Nahbesprechungseffekts auf den Frequenzgang eines Richtmikrofons
Auch dieser Effekt kann mithilfe des oberen Beispiels erklärt werden, wobei sich die Mikrofone diesmal näher an der Schallquelle (z. B. einem Sänger) befinden. Sinkt die Entfernung auf etwa 5 cm, steigt bei den meisten Mikrofonen mit Nieren-Richtcharakteristik der Bassfrequenzgang stark an. Dies wird als Nahbesprechungseffekt bezeichnet, der übrigens bei Kugel-Mikrofonen nicht auftritt.
Der Nahbesprechungseffekt kann positiv sein oder störend wirken, was ganz von den Umständen abhängt. Ein Sänger kann seiner Stimme einen tiefen, erdigen Klang verleihen, indem er das Mikrofon sehr nahe an den Mund hält, aber auch durchdringender klingen, wenn er lauter singt und das Mikrofon dabei vom Mund entfernt. Diese kreative Verwendung erfordert zwar einige Übung, ist aber sehr effektiv. Singt der Solist andererseits mit der gleichen Lautstärke und bewegt das Mikrofon zum Mund und zurück (ohne dabei einen bestimmten Effekt erzielen zu wollen), kommt es abgesehen von Pegelschwankungen zu Problemen mit der Tonbalance. Einige Künstler haben das Mikrofon immer sehr nahe am Mund, um ihre relativ "dünne" Stimme etwas kräftiger klingen zu lassen.
Mithilfe des Nahbesprechungseffekts können Rückkopplungen bei Beschallungen sehr gut unterdrückt werden. Wenn der Künstler das Mikrofon sehr nahe am Mund hat, aber keine verstärkten Bässe wünscht, kann der Bassfrequenzgang des Kanals mithilfe eines Equalizers zurückgeregelt werden. Dadurch ist das Mikrofon weniger anfällig für Rückkopplungen bei niedrigen Frequenzen, da es alle niederfrequenten Signale aus einer Entfernung von mehr als 30 cm stärker ausblendet. (Mit diesem Ausgleichsverfahren können auch Körperschalleinflüsse unterdrückt werden.)
Welche Richtcharakteristik eignet sich wofür?
Ob Sie ein Richtmikrofon oder eines mit Kugel-Richtcharakteristik benötigen, hängt vom Einsatzzweck (Studio oder Beschallung), den akustischen Bedingungen, der notwendigen Arbeitsdistanz und dem gewünschten Klangbild ab. Richtmikrofone können unerwünschte Störgeräusche herausfiltern, Nachhall unterdrücken und die Rückkopplungsfestigkeit verbessern. Richtig aufgestellte Mikrofone mit Kugel-Richtcharakteristik können wiederum unter guten akustischen Bedingungen den "Klang" des Aufnahmeortes erhalten und werden häufig wegen ihres linearen Frequenzgangs und des nicht vorhandenen Nahbesprechungseffekts bevorzugt eingesetzt.
Mikrofone mit Kugel-Richtcharakteristik sind normalerweise weniger anfällig gegen mechanische und Windgeräusche oder Körperschalleinflüsse als Richtmikrofone. Kugel-Mikrofone sind auch weniger empfindlich für Popplaute, die bei Konsonanten wie "p," "b" und "t" gebildet werden. Jeder wirkliche Fachmann hält mit Sicherheit beide Mikrofontypen für jede Aufnahmesituation bereit.
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