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Mikrofon

 

[Kurzform Mikro], elektroakustischer Wandler, der Schallschwingungen in elektrische Wechselspannungen umformt. Man nutzt dafür das elektrostatische, elektrodynamische und piezoelektrische Prinzip. Die vor allem im Studio verwendeten Kondensatormikrofone zeichnen sich durch gute Übertragungseigenschaften (ausgeglichener Frequenzgang von 40 bis 16000 Hz, hohe Empfindlichkeit und Aussteuerbarkeit) aus. Zur Erzeugung der Wechselspannungen dient die Kapazitätsänderung eines Kondensators. Die Schallschwingungen werden von einer Membran, die gleichzeitig eine Platte des Kondensators darstellt, aufgenommen. Durch ihre Bewegung ändert sich der Abstand beider Platten und somit die Kapazität der Mikrofonkapsel. Dadurch werden Ladeströme hervorgerufen, die am Ausgang der Kapsel eine dem Schalldruckverlauf entsprechende Tonsignalspannung liefern. Die zur Funktion nötige Gleichspannung wird durch ein Netzteil mittels Phantomspeisung oder durch eine Batterie bereitgestellt. Bei elektrodynamischen Mikrofonen (Tauchspulenmikrofon, Bändchenmikrofon) rufen Schallschwingungen die Bewegung eines elektrischen Leiters hervor, der sich im Feld eines Dauermagneten befindet. Dadurch wird im Leiter eine Wechselspannung induziert. Dynamische Mikrofone finden wegen ihrer guten Übertragungseigenschaften und geringen Störanfälligkeit (robuste Bauweise) häufig Verwendung. Piezoelektrische Mikrofone (Kristallmikrofone) werden im musikalischen Bereich seltener eingesetzt. Das piezoelektrische Prinzip beruht darauf, dass bestimmte Kristalle (Seignettesalz, Bariumnitrat) bei Verformung elektrische Ladungen erzeugen. Ein heute nur noch in der Fernsprechtechnik gebräuchlicher Mikrofontyp ist das Kontaktmikrofon (Kohlemikrofon). Ein mit Kohlekörnern gefüllter Raum zwischen zwei Kontaktplatten dient als Widerstand. Bei Schalleinwirkung wird dieser Raum zusammengedrückt und somit der Widerstand verändert. Es entstehen jedoch gegenüber dem Originalsignal erhebliche Verzerrungen, sodass Kontaktmikrofone für musikalische Zwecke nicht mehr in Gebrauch sind.

 

Mikrofone sind gegenüber Schallwellen aus verschiedenen Richtungen nicht gleich empfindlich, das heißt, sie besitzen eine bestimmte Richtcharakteristik. Man unterscheidet die Grundformen Kugel- (a), Achter- (b) und Nierencharakteristik (c). Unter dem Begriff Nierencharakteristik sind alle Mikrofone zusammengefasst, die gegenüber Schallwellen aus einer Richtung besonders empfindlich sind. Um dem Einfallswinkel Rechnung zu tragen, unterteilt man weiterhin in Supernieren-, Cardioid- (d), Supercardioid, Hypercardioid und Keulencharakteristik (e), wobei der Einfallswinkel in dieser Reihenfolge immer kleiner wird. Die Herausbildung der Richtcharakteristika beruht auf konstruktiven Maßnahmen und hängt nicht vom Wandlerprinzip ab. Kondensatormikrofone sind oft umschaltbar für Kugel, Niere, Acht ausgeführt oder haben eine feste Richtcharakteristik. Bei dynamischen Mikrofonen stellen umschaltbare Richtcharakteristika eine Ausnahme dar. Hier dominieren Mikrofone mit Nieren- und Supernierencharakteristik.

 

 

In der Praxis ist es von großer Bedeutung, ein für den Einsatzzweck geeignetes Mikrofon aus dem reichhaltigen Angebot auszuwählen. Ein »bestes Mikrofon« gibt es dabei nicht. Mikrofone, die den Anforderungen bei Livekonzerten mit hohen Beschallungslautstärken entsprechen, sind sehr robust und betriebssicher, übertragen hohe Schalldrücke verzerrungsfrei, haben einen hohen Bündelungsgrad und gute Klangeigenschaften. Sie sind rückkopplungsarm, körperschallunempfindlich und poppfest (wenig empfindlich gegenüber Explosivlauten). Es werden fast ausschließlich dynamische Mikrofone verwendet. Einige Mikrofone sind aufgrund ihrer Klangeigenschaften für bestimmte Aufgaben prädestiniert. Beispielsweise verwenden viele Rockgruppen für die Übertragung der großen Trommel das »Selection Master« D12 von AKG. Im Studio herrschen grundsätzlich andere Bedingungen als auf der Bühne. Die Anforderungen an die Mikros in Bezug auf Robustheit, Körperschallunempfindlichkeit, Bündelung, Rückkopplungsfreiheit und Poppfestigkeit sind nicht so hoch. In den Vordergrund treten die Klangeigenschaften, die sich messtechnisch in Frequenzgang, hoher Impulstreue, niedrigem Klirrfaktor und großem Fremdspannungsabstand ausdrücken. Diesen Anforderungen werden Kondensatormikrofone in hohem Maße gerecht. Bei Synchrongängen des Mehrspurverfahrens verwendet man sie für die Aufnahme von Bläsern, Streichern und Sängern fast ausschließlich. Dynamische Mikrofone haben ihre Bedeutung im Tonstudio bei der Aufnahme der Rhythmusgrundbänder (z. B. Abnahme des Drum-Set mit etwa sieben Mikros) und bei der Aufnahme von größeren, gemeinsam musizierenden Gruppen (z. B. Bigband, Blasorchester), also dort, wo allzu grobes akustisches Übersprechen vermieden werden muss. Stereomikrofone finden in der Popmusik nur im Studio, und auch dort nur sehr selten Anwendung. Ihr Einsatz ist nur sinnvoll bei der Aufnahme von akustisch ausgeglichenen Gruppen. Das trifft beispielsweise für einen Saxophonsatz zu, der geschlossen auf ein Grundband synchronisiert wird.

Mikrofon,

 

ein Gerät, das Schallwellen in elektronische Signale umwandelt. Es ist ähnlich wie ein Lautsprecher aufgebaut und enthält wie dieser eine Membran als aktives Element. Sie nimmt die Schallwellen auf, ihre Schwingungen werden in oszillierende elektrische Spannungen (bzw. Ströme) umgewandelt.

 

Eine mit Mikrofonanschluss versehene Soundkarte oder eine andere geeignete Hardware-Komponente wandelt die analogen Signale des Mikrofons in digitale Signale um. Im Zusammenhang mit der fortschreitenden Verbesserung von Spracherkennungssystemen gewinnen Mikrofone für den Computer zunehmend an Bedeutung. Inzwischen werden Mikrofone häufig mit Kopfhörern zu sog. Headsets integriert.

 

 

 

Unter Windows funktioniert ein Mikrofon nur dann, wenn die korrekten Einstellungen gewählt sind. Die Auswahl geschieht über Start-Einstellungen-Systemsteuerung-Sounds und Multimedia bzw.. ..-Multimedia; Register »Audio«. Per Doppelklick auf das Lautsprechersymbol rechts in der Task-Leiste kann zudem die Lautstärkeregelung eingeblendet werden. Hier darf sich kein Häkchen vor »Ton aus« befinden; zudem sind über »Erweitert« zusätzliche Einstellungen möglich. Schließlich muss der Widerstand des Mikrofons zu Soundkarte bzw. Sound-Chip passen (im Zweifelsfall Widerstand nicht zu gering wählen).

Mikrofon

 

[englisch, zu griechisch »phōne̅́ »Stimme«, »Ton«] das -s/-e, Mikrophon, elektroakustischer Wandler (Empfänger) zur Umwandlung von Schall in niederfrequente (tonfrequente) Spannungen und Ströme. Neben den Mikrofonen zur Wandlung von Luftschall gibt es auch solche zur Umwandlung von Körperschall, z. B. zur Aufnahme mechanischer Schwingungen von Maschinenteilen in der Materialprüfung, zur Umwandlung der durch die Halspartien vermittelten Schwingungen (Kehlkopfmikrofon), zur Aufnahme von Herzgeräuschen u. a. Alle Mikrofone sind ähnlich wie Lautsprecher aufgebaut und enthalten wie diese eine Membran als aktives Element. Beim Druckmikrofon (Druckempfänger) mit geschlossener Gehäuseform spricht die Membran auf den Schalldruck an, der auf ihre Vorderseite wirkt, da alle übrigen Mikrofonteile schalldicht von der Umgebung isoliert sind. Da der Schalldruck aus allen Raumrichtungen gleichmäßig aufgenommen wird, besitzt das Druckmikrofon eine kugelförmige Richtcharakteristik (Kugelmikrofon). Dagegen spricht ein beidseitig offenes Mikrofon auf die Geschwindigkeitsänderung des Schalls, die Schallschnelle, beziehungsweise den Druckunterschied vor und hinter der Membran an, sodass die Membran abhängig vom Einfallswinkel des Schalls ausgelenkt wird. Ein solcher Gradientenempfänger (Druckgradientenmikrofon, Druckgradientenempfänger, Schnelleempfänger) besitzt eine Achtercharakteristik. Kombinationen beider Mikrofonarten mit einer kardioid- oder nierenförmigen Richtcharakteristik werden auf verschiedener Weise realisiert, z. B. durch auf der Membranrückseite angebrachtes, akustisch wirksames Dämpfungsmaterial, das auftreffende Schallwellen dämpft. Eine ausgeprägte Richtwirkung (Keulencharakteristik) haben Rohrrichtmikrofone (Interferenzempfänger) zur Aufnahme entfernter Schallquellen. Ein aufgesetztes Richtrohr mit einer Vielzahl von Schalleintrittsöffnungen und darauf abgestimmten Dämpfungselementen löscht seitlich auftreffenden Schall durch Interferenzen aus.

 

Beim Kohlemikrofon befindet sich Kohlegranulat zwischen einer schwingungsfähigen Metallmembran mit einer auf ihr angebrachten Kohleelektrode und einer festen Gegenelektrode. Dieses wird entsprechend dem Schalldruck zusammengedrückt. Dadurch ändert sich der Widerstand des Kohlegranulats, und in einem angeschlossenen Stromkreis entsteht ein im Takt der Tonschwingungen wechselnder, dem Ruhegleichstrom überlagerter Wechselstrom. Das Kohlemikrofon arbeitet nur in einem begrenzten Frequenzbereich zufriedenstellend und wird deshalb nur noch selten verwendet.

 

Die gebräuchlichste Ausführung des elektrodynamischen Mikrofons ist das Tauchspulmikrofon, bei dem der Schall über eine Membran auf eine kleine Spule übertragen wird, die im Rhythmus der Schallwellen mehr oder weniger in den Spalt des Permanentmagneten eintaucht. In der Spule werden dabei tonfrequente Wechselspannungen induziert. Elektrodynamische Mikrofone zeichnen sich durch die Übertragung großer Frequenzbereiche sowie durch einen niederohmigen Innenwiderstand aus. Gegenüber dem elektrodynamischen Mikrofon haben die elektromagnetischen Mikrofone (magnetische Mikrofone), bei denen sich der Anker als Teil des Eisenweges eines Magneten in einer fest stehenden Spule bewegt, eine geringe Bedeutung. Magnet. Mikrofone werden vorwiegend als Miniaturmikrofone, z. B. in Hörhilfen, angewendet.

 

Beim Kristallmikrofon wird der piezoelektrische Effekt ausgenutzt. Der Schalldruck wirkt auf ein Plättchen aus piezoelektrischem Material (z. B. Bariumtitanat), das mechanisch verformt wird. Dabei treten an der Oberfläche des Wandlersystems elektrische Spannungen auf. Neuere Systeme verwenden als Membran eine synthetische Folie aus Hochpolymeren (HP-Mikrofon).

 

Als hochwertigster Schallempfänger gilt das Kondensatormikrofon (C-Mikrofon, elektrostatisches Mikrofon); es wird v. a. in der Studiotechnik verwendet. Die leitende Membran bildet hier mit einer fest stehenden Gegenelektrode in Form einer auf eine Isolatorgrundplatte aufgedampften Metallschicht einen Kondensator, der über einen hochohmigen Widerstand mit Gleichstrom zur Erzeugung des elektrischen Feldes zwischen den Kondensatorplatten gespeist wird. Durch die entsprechend den Membranbewegungen auftretenden Ladungsverschiebungen ändert sich die Kapazität, sodass am Widerstand ein Spannungsabfall, d. h. eine Wechselspannung im Takt der Schallwellen hervorgerufen wird. Wegen des hohen Innenwiderstands müssen Kondensatormikrofone stets über einen Impedanzwandler angeschlossen werden. Eine Sonderform ist das Elektretmikrofon, das ohne eine außen angelegte Polarisationsspannung auskommt. Kondensatormikrofone können als Druck- oder Druckgradientenempfänger ausgeführt werden. Kondensatormikrofone mit Doppelmembran lassen sich mittels besonderer Abstimmung auf unterschiedliche Charakteristiken (Kugel-, Nieren-, Achtercharakteristik) umschalten.

 

Der Frequenzbereich eines modernen Mikrofons umfasst Frequenzen von etwa 20 bis 20 000 Hz. Da die abgegebene Nutzspannung eines Mikrofons sehr gering ist, muss in der Regel allen Mikrofonen ein Mikrofonverstärker nachgeschaltet werden; außerdem werden abgeschirmte Leitungen verwendet, deren Länge abhängig von der Ausgangsimpedanz ist. Niederohmige Mikrofone (z. B. Tauchspulmikrofone) können Leitungen mit bis zu 200 m Länge besitzen, die Kabellänge bei mittel- und hochohmigen Mikrofonen (z. B. Kondensatormikrofon) ist begrenzt. Kabellose Mikrofone enthalten einen miniaturisierten UKW-Sender, der die einer Trägerfrequenz aufmodulierte erzeugte elektrische Spannung zu speziellen Empfängern abstrahlt, die die Signale wieder demodulieren und an ihren Ausgängen ein tonfrequentes Signal zur Verfügung stellen.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

 

Mikrofone und Lautsprecher