Mikrofon

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Das Mikrofon oder Mikrofon ist ein Schallgeber, der als Schalldruckschwingungen Luft in korrespondierende Spannungsveränderungen als Mikrofonsignal aufnimmt. Dadurch unterscheiden sich Mikrophone von Pickups, die Schwingungen in Festkörper umwandeln. Bei der üblichen Ausführung erfolgt eine schmale, elastische Membrane, die den Schalldruckschwankungen nachempfunden ist. Der mit der Membrane gekoppelte Messumformer erzeugt eine der Bewegung der Membrane angepasste Wechselspannung oder eine entsprechend gepulste Spannung.

Das Mikrofon wurde parallel zur Telefonentwicklung entwickelt. Im gleichen Jahr wurde das Mikrofon durch den Briten Henry Hunnings verbessert. Anthony C. White entwarf das Carbon-Mikrofon in der für die folgenden 100 Jahre im Jahre 1890 grundsätzlich unveränderten Fassung Dieses "Carbon-Grain-Mikrofon" war bis in die 40er Jahre als Studio-Mikrofon im Einsatz; heute wird es als das erste "echte" Mikrofon angesehen und wurde nur noch durch das Kondensator-Mikrofon ersetzt.

1923 hat Georg Neumann das Carbon-Mikrofon weiterentwickelt, was die Tonqualität vor allem bei niedrigen Tönen deutlich verbesserte. Diaphragma und Zählelektrode formen einen Gleichspannungskondensator; die Kapazität des Kondensators verändert sich durch die Diaphragmabewegung, aus der das Nutzsignal wird. Das Wandler-Prinzip war der damaligen Tonaufnahmetechnik in Sachen Güte weit voraus und ist auch heute noch Maßstab für Mikrofone von allerhöchster Güte.

Im Jahre 1928 gründet Georg Neumann ein Unternehmen zur Kommerzialisierung seines Kondensatormikrophons, die Georg Neumann & Cie KG in Berlin, die bis heute zu den bedeutendsten Mikrophonherstellern zählte. Die erste funktionsfähige Produktionsmaschine, die Neumann CMV3, auch "Neumann-Flasche" oder "Neumann-Flasche", ist auf vielen aktuellen Aufnahmen zu sehen. Auch das erste Mikrofon mit elektrischer Richtwirkung, das Neumann U47 von 1949, ist eine Legende es ist bis heute eines der gefragtesten und aufwendigsten: Es ist eine der besten Mikrofone:

Bühnendarsteller und Kabarettistinnen, die jetzt im Rundfunk auftreten, empfanden das Mikrofon als nervig. Man musste sich an ein Mikrofon gewöhnen, statt mit einem Auditorium zu reden; in den 20er Jahren waren die Mikrophone so sensibel, dass man nicht mehr in sie schreien musste. 1929 widmete das BBC-Handbuch dem Mikrofon ein eigenes Buch mit dem Titel "My Friends Mike": 1962 erfand Gerhard M. Sessler zusammen mit James Edward Maceo West das Elektretmikrofon, eine Weiterentwicklung des Kondensator-Mikrofons, das heute mit einem 90-prozentigen Anteil am Markt die häufigste Mikrofonart ist.

Andere Bezeichnungen, die bei der Mikrofonentwicklung vorkommen, sind: Bedeutende Produzenten von Mikrophonen: Mit der Sidney Shure Georg Neumann Berlin (seit 1991 Teil von Sennheiser), der Firma H ennheiser (Spezialität: HF-Kondensatormikrofone), der Firma Gefell in Gefell (ehemals Neumann & Co. KG, später der Firma Gefell der Firma VDEB Mikrofontechnik ), der Firma Schöps, Danish Pro Audio von Brüel & Kjaer, der Firma AKG Acoustics und der Firma Brauner Micromon.

Je nach akustischer Ausführung des Mikrophons richtet sich die Membran nach dem Schallpegel (Druckmikrofon, Richtmikrofon) oder dem Schalldruckpegel (Druckgradientenmikrofon, Richtmikrofon). Ausschlaggebend für die Güte des Mikrofonsignales ist das Transducerprinzip, das sich durch Signal-Rausch-Abstand, Pulstreue, Verzerrungsfaktor und Frequenzantwort auszeichnet. Die Funktionsweise des dynamischen Mikrophons basiert auf dem Grundsatz der magnetischen Einkopplung.

Aus technischer Sicht ergibt sich aus der Drehzahl der Membrane das Ausgangssignal im Dynamikmikrofon, nicht die Stromablenkung, weshalb es auch als Drehzahlempfänger bekannt ist. Das Haupteinsatzgebiet für dynamisches Mikrofon ist der Live-Bereich. Neben dem Live-Einsatz wird das Dynamic-Mikrofon auch für die Abnahme von Drums (Snare Drums, Cymbals, Tom Toms, etc.), gelegentlich auch für Gesangs- oder Instrumentenaufnahmen eingesetzt.

Ein dynamisches Mikrofon ist das Tauchspulen-Mikrofon. Die Bezeichnung bezeichnet den Bau des Wandlers: Wie bei einem Elektrodynamiklautsprecher ist die Membrane von Tauchmikrofonen eng mit einer Wicklung (Tauchspule) verknüpft, die durch die Bewegung der Membrane in einem Dauermagnetfeld (Luftspalt eines Topfmagneten) verschoben wird. Der Vorteil dieses Mikrofontyps: ist verhältnismäßig günstig.

Das Bandmikrofon ist eine Art dynamisches Mikrofon. Mit diesem Mikrophontyp sind das Schallwandlerprinzip und die Akustik in enger Verbindung. Das Bandmikrofon besteht aus einem zwei bis vier Millimeter breiten und einige Zentimeter langen, im Zickzack gefalteten Aluminiumband. Es ist nur wenige µm stark. Die Magnetfeldbewegung erzeugt bei Erregung durch den einfallenden Ton eine der Geschwindigkeit angepasste elektrische Energie, die an den Stirnseiten der Aluminiumbänder abgetastet wird.

Bandmikrofone haben einen fast linienförmigen Übertragungsbereich im Bereich des Arbeitsbereichs; ihre extrem helle Membrane gibt ihnen eine gute Impulsantwort. Grundsätzlich kann der Ton von beiden Seite auf die Membrane treffen. Dadurch ergibt sich die Richtungscharakteristik einer Acht. In der Umgangssprache hat sich der Ausdruck jedoch als Mikrofonklasse durchgesetzt, da die Klangeigenschaften stark mit dem Umwandlungsprinzip verbunden sind.

Im Kondensator-Mikrofon ist eine wenige tausend tel mm starke, leitende Membrane in der Nähe einer metallischen Scheibe galvanisch getrennts. Der einfallende Schall lässt die Membrane vibrieren, was den Spalt zwischen den beiden Kondensatoren folien und damit die Kapazitäten des Kondensator ändert. Auch solche Bauelemente können als Mikrosystem eingesetzt werden. Bei Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung besteht ein Potentialgradient zwischen der Membrane und der Platten.

Zur Erzielung der Potentialdifferenz zwischen den Kondensatorenplatten und zur Speisung des Mikrophonverstärkers (Impedanzwandler) ist eine Spannungsversorgung erforderlich. In der Regel wird die 48 Volt Phantomspeisung des Mikrofon-Vorverstärkers oder des Mischpultes verwendet, s. auch: Balanced Signalübertragungen. Es ist auch möglich, ein beliebiges niederfrequentes Eingangssignal zu erzeugen (eigentlich ist das Mikrofon dann ein schneller Barometer).

In der Beschallung und im Live-Bereich dominiert daher der Einsatz von dynamischen Wandlern. Dabei ist das Elektret-Mikrofon mit dem Kondensator-Mikrofon verwandt. Gegenüber der Membran wird eine Elektret Folie auf die Kondensatorenplatte aufgetragen, in der die Membran-Vorspannung quasi "eingefroren" ist. In der Regel ist in der Mikrophonkapsel ein Mikrophonverstärker eingebaut, der die geringen Signalleistungen verstärkt. Elektretmikrophone sind die meistgefertigten und meist verwendeten Mikrophone der Welt mit einem Anteil von 90%.

Der Mikrofonkapselumfang beträgt in der Regel zwischen einem mm und einem Zehntel. Die Frequenzgänge guter Elektretmikrofone als Druckwandler (omnidirektionale Mikrofone) können im Bereich von 20 bis 20 Hertz liegen. Die druckabhängigen Kontaktwiderstände im hinter der Membran gespeicherten Kohlenstoffgranulat dienen der Umsetzung. Carbon-Mikrofone haben ein schlechtes Wiedergabeverhalten; die Massen der Metallmembranen begrenzen und verzerren den Übertragungsbereich, während die Carbon-Körner vor allem während der Bewegungen Geräusche auslösen.

Piezomikrofone sind Mikrofonkonstruktionen, deren Wandler-Prinzip auf den piezoelektrischen Elementen basiert. Ein Diaphragma verfolgt die Schalldruckschwankungen. In den 1930er bis 1950er Jahren waren solche Mikrophone beliebt. Ausschlaggebend für die Richtwirkung und den Übertragungsbereich ist das Akustikdesign. Anders als bei Boxen ist die Membrangrösse von Mikrophonen für die Tiefenreproduktion irrelevant, da Mikrophone wie menschliche Gehörgänge nur als Sensor fungieren und nicht wie bei Boxen im Tieftonbereich mit so wenig Schlag wie möglich komprimiert werden müssen.

Der Richtcharakter ist abhängig von der Akustik der Mikrophonkapsel und von externen Formteilen (z.B. Grenzmikrofon, Richtrohrmikrofon). 12] Die Richtwirkung von Mikrophonen wird in schalltoten Zimmern im direkten Feld D1 bestimmt. Das Mikrofon wird in einem Umkreis von 1 Meter von einer 1 kHz Schallquelle verdreht und der Pegel des Mikrofonsignales in Funktion des Einfallswinkels abgelesen.

Wenn auch bei höheren Tönen die Abweichung von der theoretisch vorgegebenen Richtwirkung verhindert werden soll, darf das Mikrofon nur einen Teil ( "weniger als die Hälfte") der maximalen gewünschten Wellenlängen als Wandlerabmessungen aufweisen. Durch die quadratische Anordnung der Empfangsfläche und der absorbierten Schallwellen ergibt sich ein unempfindliches Mikrofon mit relativ geringem Geräuschverhalten.

Mikrofone für die Aufnahme sind daher in der Regel groß. Druckmikrophone (Mikrofon mit Druckkennlinie, Druckaufnehmer) funktionieren überwiegend einseitig. Im Unterschied zu einem Druckgradientenmikrofon ist die Mikrophonkapsel eines Druckmikrofons auf der Rückwand geschlossen: Der Schallschutz wird vor einem nach außen hin verschlossenen Raum montiert. 18 ] Dadurch wird vermieden, dass der Ton um die Membrane herum zirkuliert und sich auch auf deren Rückwand ausbreitet.

Der ankommende Ton wird immer in der gleichen Polung reproduziert, ungeachtet der Einfallrichtung. Ein solches Mikrofon kann daher auch bei sehr niedrigen Tönen bis in den Infraschall-Bereich verwendet werden. Alle Mikrophone mit anderen Richtcharakteristika als die des omnidirektionalen Mikrofons, insbesondere solche mit schaltbaren Eigenschaften, werden mit dem Druckgradientmikrofon -Design verwirklicht. Die Mikrophonkapsel ist bei einem druckgradienten Mikrofon (Mikrofon mit Druckgradientencharakteristik) im Unterschied zu einem Druckmikrophon nach hinten offen - die Membran ist von allen Richtungen für den Ton erreichbar.

Dieses Mikrofondesign wird in der Wissenschaft auch als Druckgradientenwandler oder schneller Empfänger bezeichne. Weil der Ton auch die Membranrückseite berührt, erfolgt nicht wie beim Druckaufnehmer der absolute Druck, sondern der Druckgradient bzw. die Schallgeschwindigkeit. Der Druckunterschied entsteht, weil der Klang um die Membran zirkulieren muss, um auch auf der Rückwand zu wirken.

In Richtung tiefer Töne nimmt der entstehende Druckgefälle ?p ab. Das Design des Mikrophons erlaubt auch andere Richtcharakteristika zwischen omnidirektional und Achtercharakteristik, wie die weite Kardioide, die Kardioide, die Supernieren und die Hyperkardioide. "Grenzflächenmikrofon " oder "Druckzonenmikrofon" bezieht sich auf eine Mikrofonkonstruktion hinsichtlich ihrer Akustikfunktion.

Das ist ein Spezialfall, denn hier ist der Mikrophonkörper der konzeptionelle Teil des Akustikdesigns. Das Mikrofongehäuse ist eine Platine, auf der in der Regel eine Druckkapsel bündig mit der Membran eingebettet ist. Dieses Design wurde mit dem Ziel der Ausnutzung der günstigen Akustikeigenschaften auf schallharten Oberflächen ohne Beeinträchtigung des Schallfeldes selbst konzipiert. Die Platzierung des Mikrofons erfolgt auf einer großen schallharten Oberfläche, z.B. auf dem Boden oder einem Esstisch.

Dadurch wird der maximale Schallpegel ohne überlappende Raumklanganteile erreicht, was zu einem ausgeglichenen Frequenzverlauf und einem optisch ansprechenden Gesamteindruck führt: Im Raum werden ihre natürlichen Resonanzen von diesem Mikrofon weniger aufgezeichnet; die Anordnung des Mikrophons auf einer Grenzfläche erzeugt nicht die im Raum auftretenden klangfarbigen Kamm-Filtereffekte. In einem Richtrohr wird der Mikrophonkörper durch ein Interferenzröhrchen erweitert.

Die Richtcharakteristik bei tiefen Tönen stimmt mit derjenigen der Mikrophonkapsel (Niere oder Superniere) überein. Für die Beobachtung von Vögeln werden als Richtmikrofone Mikrophone im Brennpunkt eines parabolischen Spiegels eingesetzt. Der aus der Schallumwandlung entstehende Wechselstrom, das Mikrofonsignal, wird durch die folgenden Parameter charakterisiert: Das Frequenzverhalten eines Mikrophons ergibt sich aus seinem Akustikdesign, der Mikrofonstimmung und dem Aufnehmerprinzip.

Die Membran (und ggf. die Tauchspule) ist umso kleiner und heller, je weniger Eigenschwingungen sie im Frequenzbereich (20 bis 20 kHz) hat. Bei der akustischen Auslegung von Druckgradientenmikrofonen werden beispielsweise niedrige Grenzfrequenzen festgelegt; außerdem hängt der Übertragungsbereich aller Mikrophone vom Abstrahlwinkel (Richtcharakteristik, Druckakkumulationseffekt) und bei Druckgradientenmikrofonen vom Schallquellenabstand ab (Nahbesprechungseffekt).

Mikrophone verwandeln Schall in Wechselstrom. Das Rauschen wird jedoch nicht durch die Mikrofonmembrane verursacht, sondern durch den elektrischen Eigenwiderstand der Mikrofonkapsel. Dies ist bei Dynamikmikrofonen beispielsweise der Widerstandswert der Kolbenspule, bei Elektretmikrofonen der Belastbarkeit. Mit zunehmendem inneren Widerstandswert steigt das Mikrofon, aber in der Praxis ist auch die Spannung an.

Der Impedanzwert ist der elektrische Widerstand des Mikrophons bei AC-Spannung im Audiosignalbereich. Bei dynamischen Mikrofonen liegen die Wellenwiderstände oft bei 600 ?, bei Kondensatorkapseln ist die Eingangsimpedanz sehr hoch, aber da sie einen Betriebswiderstand erfordern, tritt nur diese als Außenimpedanz auf (bei Electret-Mikrofonen im Frequenzbereich zwischen 1 und 5 k?).

Mit zunehmender Impedanz des Mikrofonausgangs wird die Leitungskapazität des Anschlusskabels größer: Der Verzerrungsfaktor ist bei Dynamikmikrofonen niedrig, nicht-lineare Distorsionen treten meist nur bei sehr hohen, nicht-relevanten Lautstärken auf. Das bedeutet, dass in der Praxis nicht das Mikrofon selbst, sondern das Anschlusskabel und die Verbindungsart für solche Interferenzen zuständig sind.

Manche Mikrophonkabel haben einen mikrophonischen Effekt; sie reagieren sensibel auf Körperschall und Bewegungen, wenn ihr Geflecht oder ihre Schirmung während der Fahrt veränderliche Übergangswiderstände hervorruft. Die Mikrofonarmut ist ein Qualitätsmerkmal für Mikrophonkabel. Die AES42 Norm legt eine Digitalschnittstelle für Mikrophone fest, die unmittelbar einen Digital-Audio-Stream ausgeben. Im Mikrophongehäuse ist die Prozesskette Impedanz-Wandler - Mikrofonvorverstärker - A/D-Wandler eingebaut.

Die Phantomspeisung kann durch die Modulierung der Phantomspeisung ferngesteuert werden, um z.B. die Dämpfung/Richtcharakteristik vorzugeben. NormXLR Cannon-Stecker, Klinken-Stecker, Klinken-Stecker, 3-poliger großer und kleiner Handtuchstecker, 3-polig + Gehäuseerdung; ApplicationMonomicrophone analoge, digitale Mikrofonsignale vom Typ DIN EN 42, Studiomikrofon und Bühnenmikrofon, Stereo-Mikrofon, Homerecording Stereo-Mikrofon, Homerecording-Monomikrofon, Diese Verbindungsstandards sind heute die gebräuchlichsten. Ältere Modelle haben einen DIN- oder Tuchel-Stecker. Für alle Mikrophone gilt: Der "Stecker" am Mikrofon-Stecker gibt das Zeichen ab und die "Buchse" an der Kabelkopplung akzeptiert das Zählersignal.

Einfaches Mikrofon ist nicht symmetrisch und hat nur ein einziges Koaxkabel (2 Leitungen) als Anschlusskabel. Dies gilt auch für Elektretmikrofone mit Schallleiterversorgung - sie funktionieren auf dem Rechner / der Karte mit der an diesen Mikrofon-Eingängen anliegenden Versorgungsspannung (in der Regel 5 V) und dem Quellenwiderstand (mehrere Kiloohm) dieser Versorgungsspannung.

Funkmikrofone werden dort verwendet, wo eine Kabelanbindung aus technischer, praktischer oder optischer Sicht nachteilig ist. Auf der Bühne sind beispielsweise dynamisch arbeitende Gesangsmikrophone mit eingebautem Transmitter (Bild) zu finden. Der Frequenzbereich von 823 bis 832 MHZ, auch bekannt als Duplex-Mittenabstand oder Mittenabstand, wurde im Januar 2011 für den Einsatz von drahtlosen Mikrofonen festgelegt.

Die Verwendung von Mikrophonen wird als Mikrofonie oder Mikrofonie genannt. Verschiedene Mikrofonständer werden zur Platzierung verwendet. Die Mikrophone können auch nach der Membrangröße (kleine Membran/Großmembran, die Begrenzung beträgt 1 Zoll), nach der externen Ausführung eingeteilt werden: Klemm-, Ansteck- oder Lavaliermikrofone (Lavaliermikrofone sind in der Regel Kondensatormikrophone und erfordern Phantomspeisung). als integrale Bestandteile von Apparaten wie Kopfhörern, Telefone und Hörgeräte.

Mit zwei Mikrofonen entsteht ein Mikrofon-System für Stereo-Aufnahmen, das einen sehr spezifischen Aufnahmeraum für die Richtung des Hörereignisses auf dem Voll-Stereo-Lautsprechersockel erfasst. Bei der akustischen Meßtechnik kommen omnidirektionale Mikrophone mit einem so linearen Frequenzverlauf wie möglich zum Einsatz. Ein spezielles Einsatzgebiet ist die Ortung von Klangquellen mit Hilfe von Mikrofon-Arrays. Eine Wind- oder Popblende verhindert Luftströme, die beim Telefonieren oder im Außenbereich entstehen und zu Rasseln, Rumpeln, "Knallen" (insbesondere bei Verschlussgeräuschen wie "B" oder "P") führen.

Bei vielen Mikrofonen ist ein fester Metallkorb mit Gazegewebe zum Schutze der Membrane angebracht, der auch den Luftzug verhindert. Zur Entkopplung des durch Vibrationen (Körperschall) verursachten Rumpelns oder Rumpelns des Schallsignals vom Mikrofon werden Studiomikrofone in einer elastischen Lagerung, der Spinne, am Ständer aufgehängt. Die Spinne besteht aus einem Halter, in dem das Mikrofon durch ein im Zickzack gedehntes Gummi -Band ungehindert mitschwingen kann.

Stimmmikrofone haben in der Regel eine Kapsel mit Elastomerschaum zur Entkoppelung von Greifgeräuschen. Walther de Gruyter, Berlin/Boston 2014, ISBN 978-3-11-028978-7 oder (e) ISBN 978-3-11-11-031650-6 Thomas Görne: Schalltechn. Hanser, Leipzig 2006, ISBN 3-446-40198-9 Gerhart Boré, Stephan Peus: Mikrofon. Unternehmensschrift, Georg Neumann gGmbH, Berlin, 4. Ausgabe 1999 Norbert Pawera: Mikrofon-Praxis.

PPV-Medien, Berlin, ISBN 3-932275-54-3 Anselm Rößler: Neumann, the Microphone Company. Gerhart Boré, Stephan Peus: Mikrofon. Neumann, Berlin 1999 (Firmenschrift). Ausgabe 1997, Band 1, S. 182. Thomas Görne: Mikrofon in Wissenschaft und Technik. Thomas Görne: Mikrofon in Wissenschaft und Technik. 1997, Bd. 1, S. 146, S. 161. , Thomas Görne: Mikrofon in Wissenschaft und Technik.

Thomas Görne: Mikrophone in Wissenschaft und Technik. 1996, S. 39. Thomas Görne: Mikrophone in Wissenschaft und Technik.