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In
diesem Artikel wird beschrieben, inwieweit sich grundlegende
Qualitätsmerkmale wie das Grundrauschen bei verschiedenen
Aufnahmesituationen niederschlagen.
Bei
Mikrofonen sind zwei Aspekte von großer Bedeutung: Einmal ist es
die sogenannte Linearität, also die Fähigkeit, über einen
weiten Pegelbereich (= Aufnahmelautstärke) unverzerrt
aufzuzeichnen und zum Anderen ist es die Forderung nach einem
möglichst geringen Eigenrauschen. Während die Linearität
vorwiegend von mechanischen Eigenschaften bestimmt ist, hängt das
Rauschen auch von den elektrischen Komponenten ab. Verkürzt
lässt sich Folgendes feststellen:
Jedes
Mikrofon wandelt entsprechend der ihm eigenen Empfindlichkeit den
aktuellen Schalldruck an der Membran in eine mehr oder weniger
große Spannung, die je nach Wandlerprinzip von der Frequenz
abhängt, was man gfs. durch elektrische Bauteile korrigieren
kann, um zu einem glatten Frequenzverlauf zu gelangen. Da dies
nicht vollständig gelingt, ergibt sich ein frequenzabhängiger
Spannungsverlauf- so können sich Bässe und Höhen etwas
unterscheiden, einzelne Frequenzbereiche betont oder abgeschnitten
sein. Im Allgemeinen spricht man hier von linearen Verzerrungen,
die alle Schallpegel betreffen und die mit einem Equalizer
prinzipiell korrigierbar sind.
Leider
führt nun ein doppelter Schalldruck nicht immer zu einer exakt
doppelt so hohen Spannung. Insbesondere, wenn die Grenzen des
Mikrofons erreicht werden, ist dies der Fall, was zu nichtlinearen
Verzerrungen führt, die generell nicht mehr korrigierbar sind. Da
sich diese Verzerrungen als Auftreten weiterer harmonischer
Frequenzen, den sog. Oberwellen, ausdrücken lässt, berechnet man
deren Anteil und bestimmt daraus den sogenannten Klirrfaktor.
Durch Festlegung eines gerade noch akzeptablen Klirrfaktors
erhält man bei Mikrofonen nun die maximal zulässige
Schallstärke. Typische Mikrofone erreichen bei Pegeln um die 130
dBSPL den allgemein üblichen Grenzwert von 0,5%. Eine Verdopplung
der Schallstärke ( +6dB) führt in etwa auch zu einer Verdopplung
auf 1%, was ebenfalls ein gebräuchlicher Grenzwert ist.
Da
in jedem Mikrofon elektrische Komponenten verbaut sind, die ein
Eigenrauschen produzieren, ist es nun von Bedeutung, wie hoch
diese Rauschspannung im Verhältnis zur Nutzspannung ist. Bei
dynamischen Spulenmikrofonen liegen kaum Komponenten vor, sodass
die Qualität der ersten Eingangsstufe des Verstärkers
maßgeblich ist, weswegen kein wirkliches Grundrauschen angegeben
werden kann, sondern nur die Empfindlichkeit allein benannt wird.
Bei
Kondensatormikrofonen, mit denen wir uns hier befassen wollen,
liegt im Mikro schon ein Vorverstärker vor, der - wie oben
angesprochen - unter anderem den Frequenzgang der Wandereinheit
(-> Kapsel) korrigieren soll und ein zwangsläufig ein
Grundrauschen mitbringt, das z.B. von der Bauteilqualität
abhängt. Dieses Rauschen lässt sich nach normierten Kurven
zunächst in eine Spannung - und dann über die Empfindlichkeit in
einen Schalldruck umrechnen. Dieser Schalldruck entspricht dann in
etwa der Lautstärke, die so laut ist, wie das Grundrauschen. Sie
wird allgemein Ersatzgeräuschpegel genannt und ist umso kleiner,
je weniger die Elektronik rauscht und je höher die
Empfindlichkeit des Mikrofons ist. Die Werte nach der sogenannten
A-Kurve liegen für gute Mikros bei 7-15 dB. Die Werte nach der
sinnvolleren CCIR-Kurve liegen jeweils um 12-13 dB höher. Gute
Mikros haben demnach nach CCIR einen Ersatzgeräuschpegel von
20-25dB. Schlechte Mikrofone liegen z.T. um bis zu 20dB höher!
Besagter
Mikrofonvorverstärker ist bei Kondensatormikros auch ein begrenzenter
Faktor für die Maximallautstärke: Gibt eine Kapsel bei hohen
Lautstärken mehr Spannung ab, als dieser VV verträgt, so
entstehen ebenfalls Verzerrungen. Daher lassen sich auf viele
Kondensatormikros Vordämpfungsglieder aufschrauben oder
zuschalten, um noch höhere Lautstärken verkraften zu können. Da
hierdurch indirekt der Rauschabstand sinkt, sollte nur dann
Gebrauch davon gemacht werden, wenn es nötig ist. Liegen diese
hohen Pegel aber vor, so ist das Grundrauschen logischwerweise
bedeutungslos.
Ob
und wie sich diese Werte nun auswirken, hängt von der logischen
Funktion des Mikros und damit von der einfallenden Schallenergie
ab. Es ist einsichtig, dass nah beschallte Mikros eher zum
Übersteuern neigen, wodurch die Pegelfestigkeit von Relevanz ist,
während leise beschallte- und in einiger Entfernung von der
Quelle stehende Mikrofone kein Pegelproblem haben, dafür aber das
Rauschen von hoher Wichtigkeit ist.
Diesbezüglich
wird im
Weiteren noch ein sog. Signal-Rauschabstand definiert, der angibt,
wie groß die Differenz zwischen dem Nutzsignal und dem Rauschen
ist. Um ohne Kenntnis der späteren Lautstärke am Mikrofon einen
solchen Wert festlegen zu können, bezieht man sich auf einen
Normpegel von 94dB SPL. Hat man bei einem konkreten Mikro unter
Berücksichtigung seiner Empfindlichkeit und der
Eigenrauschspannung nach der CCIR-Kurve einen Ersatzgeräuschpegel
von z.B. 24dB ermittelt, so beträgt der Abstand zwischen
Nutzsignal und Rauschen (94-24) = 70 dB. Hat man später bei
der Aufnahme real ein Signal mit 84 dBSPL, so liegt dieses immer
noch um 60dB über dem Rauschpegel, was einen Faktor 1000
bedeutet.
Die
nachstehende Grafik (Exceltabelle) gibt einen Überblick über
verschiedene Einsatzformen von Mikros aus der auch einige typische
Schallereignisse und deren Pegel ersichtlich ist.
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