Mikrofon

Als Mikrofon bezeichnet man einen Sensor (Messfühler) im Schallfeld, der mit seiner Membran akustische Schwingungen als Schalldruck (Schallwechseldruck) oder Schalldruckdifferenz (Schallschnelle) aufnimmt und je nach der Schalleinfallrichtung in Abhängigkeit von der Mikrofonrichtcharakteristik in elektrische Spannungs-Signale umwandelt. Die Richtwirkung des Mikrofons wird im Polardiagramm dargestellt.
Umgangssprachlich wird das Gerät auch Mikro oder Mik/Mic genannt. Ljvfhsdljfjdsloiewoir.jpg

Geschichte des Mikrofons

MikrofonGrundig1.JPG | MikrofonGrundig2.JPG Es scheint keine Klarheit darüber zu bestehen, wann genau und von wem das Mikrofon erfunden wurde. Je nach Quelle werden verschiedene Daten und Personen genannt.

Das Kohlekörner-Mikrofon, wahrscheinlich 1849 von Wilkins entwickelt, gilt als erstes Mikrofon. Danach gab es weitere Systeme nach diesem Prinzip, die sogar das später erfundene elektromagnetische Prinzip wieder ablösten.

Die Entwicklung des Mikrofons ging Hand in Hand mit der Entwicklung des Telefons. Emile Berliner erfand eines der ersten Mikrofone am 4. März 1877, doch das erste brauchbare Gerät wurde 1876 von Alexander Graham Bell als „Telefon“ entwickelt.

Anderen Quellen ist zu entnehmen, dass Philipp Reis vor der „Physikalischen Gesellschaft“ bereits im Jahre 1861 ein funktionstüchtiges Telefon vorgestellt hat, das zur Schallwandlung eine Membran aus Schweinsdünndarm benutzte, die über einen Platinkontakt ein einfaches Ein/ Aus- Signal generierte (Kontaktwandler, Prinzip Wackelkontakt).

Weitere Namen, die in der Entwicklung des Mikrofons auftauchen, sind: Thomas Alva Edison, David Edward Hughes und Georg Neumann.

Die Erkenntnis, dass Kohlekörner die Schwingung der Membran besser als ein einfacher Kontakt in elektrische Impulse umsetzen können, führte zur Entwicklung des Kohlemikrofons. Das Prinzip des Kohlemikrofons ist ein druckabhängiger Übergangswiderstand, der mit Hilfe von Kohlepulver erreicht wird. Die damit verbundene Steigerung der Übertragungsqualität ermöglichte am 1. April 1881 die Eröffnung des ersten öffentlichen Fernsprechamtes in Berlin.

Georg Neumann entwickelte im Jahr 1923 das Kohlemikrofon bedeutend weiter. Dadurch wurde die Klangqualität besonders bei tiefen Frequenzen stark verbessert. Der Durchbruch gelang ihm jedoch mit der Erfindung des Kondensatormikrofons (erstes funktionstüchtiges Serienmodell: die „Neumannflasche“). 1928 gründete Georg Neumann eine Firma, die noch heute zu den führenden Qualitäts-Mikrofonherstellern gehört.

1962 erfanden Gerhard Sessler und James E. West das Elektret-Mikrofon, das heute mit 90% Marktanteil den häufigsten Mikrofontyp darstellt. G. Sessler erfand in 1980iger Jahren an der TH Darmstadt auch das Silizium-Mikrofon.

Mikrofonrichtcharakteristik (Richtcharakteristik)

(engl. Omnidirectional) (engl. Subcardioid) (engl. Cardioid)

(engl. Hypercardioid) (engl. Figure Eight, Bidirectional) (engl. Directional)

Kugel	Breite Niere	Niere	Hyperniere	Acht	Keule
Breitpattern.jpg

Die Richtwirkung, also die richtungsabhängige Empfindlichkeit eines Mikrofons, ist vor allem von der Bauform der Kapsel, weniger von dem zugrundeliegenden Wandlerprinzip abhängig. Ein reiner Druckempfänger besitzt keine Richtwirkung, also eine kugelförmige Richtcharakteristik (omnidirektional). Ein Druckgradientenempfänger in seiner reinen Form (z.B. Bändchenmikrofon) liefert als Richtcharakteristik die Form einer Acht. Die beiden Richtcharakteristiken Kugel und Acht können in beliebigen Verhältnissen gemischt werden und liefern die Zwischenformen „breite Niere“, „Niere“, „Superniere“ und „Hyperniere“. Die Richtcharakteristik „Keule“ wird nicht aus der Überlagerung von Kugel und Acht gewonnen, sondern durch das Prinzip des Interferenzrohres (Schallrichtungsabhängige Auslöschungen durch akustisch wirksame Laufzeitelemente). Die Keule nimmt nach vorne hin höhere Frequenzen nur in einem sehr engen Bereich auf. Diese Richtcharakteristik ist also stark frequenzabhängig. Nach hinten ist die Aufnahmeempfindlichkeit geringer aber diffus, d.h. "unbestimmbar", was ihr den Spitznamen "Richtcharakteristik Rettich" eingebracht hat.

Verschiedene Mikrofonkategorien

Mikrofone können in unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden:

Nach dem Wandlerprinzip (Signalqualität: Impulstreue, Klirrfaktor):

- Dynamische Mikrofone: Tauchspulenmikrofon, Bändchenmikrofon
- Kondensatormikrofon, Elektretmikrofon
- Kohlemikrofon: veraltetes, in Telefonen genutzes Prinzip
- Kontaktmikrofon: veraltetes Prinzip aus den Anfängen der elektrischen Schallwandlung)
- Piezomikrofon: in der Telekommunikation genutztes, kostengünstiges Wandlerprinzip

Nach der akustischen Arbeitsweise der Mikrofonkapsel:

- Druckgradientenmikrofon (gerichtet)
- Druckmikrofon (vorwiegend ungerichtet)
- Grenzflächenmikrofon (halbgerichtet)
Die meisten Mikrofone sind so gebaut, dass sie für die tiefen Frequenzen (etwa bis 5 kHz) Druckgradientenempfänger sind. Zu höheren Frequenzen hin sind sie in der Regel Druckempfänger.

Nach der Größe der Membran (Kleinmembran - Großmembran, Grenze 1 Zoll)

Nach der äußeren Bauform:
- Handmikrofon
- Schwanenhalsmikrofon
- Klemmmikrofon
- Lavaliermikrofon

Nach der Richtcharakteristik (siehe oben)

Es gibt Mikrofone in unterschiedlichen Kombinationen von Wandlerprinzip, Bauform und Membrangröße; die äußere Bauform spielt eine für die Funktion untergeordnete Rolle und lässt nur vom Anwendungsbereich her auf die akustischen Eigenschaften schließen.

Stereomikrofonie

Zwei Mikrofone zusammen bilden ein Mikrofonsystem für Stereoaufnahmen, die damit einen ganz bestimmten Aufnahmebereich für die Hörereignisrichtung auf der vollen Stereo-Lautsprecherbasis einfangen. Mikrofone sollten innerhalb des Hallradius aufgestellt werden. Siehe hierzu: Laufzeitstereofonie, Intensitätsstereofonie, Äquivalenzstereofonie, ORTF-Stereosystem, NOS-Stereosystem und Decca Tree.

Ist der Klang der Mikrofonaufnahme zu trocken, so muss mit hinzugemischten Raummikrofonen oder mit digitalem Nachhall nachgeholfen werden.

Anmerkung

Im Gegensatz zu Lautsprechern spielt die Membrangröße bei Mikrofonen bezüglich deren Tiefenwiedergabe wirklich keine Rolle, da Mikrofone wie die menschlichen Ohren lediglich als Sensoren wirken, und nicht wie Lautsprecher Luft im tieffrequenten Bereich zu verdichten haben.

Unter den Ton-Amateuren ist die Redewendung gebräuchlich, 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. Darum sollte man den falschen Begriff der Schallabnahme in Zusammenhang mit akustischen Instrumenten oder mit Gesangsstimmen vermeiden, weil dieses zu unklaren Vorstellungen bei der akustischen Tonaufnahme im Raum führt.
Siehe dagegen: Tonabnehmer für nicht akustische Musikinstrumente. Das „Abnehmen“ von Körperschall gehört zum Jargon bei der PA-Beschallung. Die schwierige Aufgabe ist dabei nicht die Tonaufnahme akustischer Instrumente und Gesangsstimmen in natürlicher akustischer Umgebung.

Kunstkopf

Zu Messzwecken und manchmal auch bei Audioaufnahmen werden Mikrofone in einem Kunstkopf benutzt. Der Kunstkopf bildet die menschliche Anatomie nach und zeichnet ein binaurales Klangbild auf, das über Kopfhörer abzuhören ist. Dabei fällt besonders dem Ohrabstand eine hohe Bedeutung zu. Der Kunstkopf ist von allen Aufnahmesystemen das mit dem realistischsten Klangbild. Der Nachteil des Kunstkopfes ist, dass die optimale Klangwiedergabe nur über Kopfhörer funktioniert. Die Aufnahmen sind nicht monokompatibel.

Siehe auch

Literatur

Thomas Görne: Mikrofone in Theorie und Praxis. Elektor- Verlag, Aachen, ISBN 3-928051-76-8
Andreas Ederhof, das Mikrofonbuch, Carstensen Verlag, München, ISBN 3-910098-28-2
Norbert Pawera: Mikrofonpraxis. Tipps und Tricks für Bühne und Studio. PPVMEDIEN, Bergkirchen, ISBN 3-932275-54-3
Anselm Rößler: Neumann – The Microphone Company. PPVMEDIEN, Bergkirchen, ISBN 3-932275-68-3

Weblinks

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