Was ist das Einschwingverhalten von Mikrofonen und warum ist es wichtig?
Es gibt viele Spezifikationen, die uns helfen, die Art und Leistung eines Mikrofons zu verstehen. Das Einschwingverhalten ist eine dieser Spezifikationen, die schwer zu messen ist und nicht in Datenblättern auftaucht, aber es ist wichtig zu verstehen, wenn wir die wahre Natur eines Mikrofons verstehen wollen.
Was ist das Einschwingverhalten von Mikrofonen?
Einschwingverhalten bezieht sich, wie der Name schon sagt, auf die Reaktion der Membran eines Mikrofons auf transiente Schallwellen. Ein Transient ist eine schnelle Spitze in der Amplitude eines Klangs, der am besten als der anfängliche Schlag einer Trommel beschrieben werden kann. Einschwingverhalten gibt an, wie schnell oder langsam das Mikrofon auf den Einschwingvorgang reagiert.
In diesem Artikel werden wir uns das Einschwingverhalten von Mikrofonen genauer ansehen, indem wir die Faktoren behandeln, die das Einschwingverhalten eines Mikrofons ausmachen, und uns das allgemeine Einschwingverhalten verschiedener Mikrofontypen ansehen.
Einschwingverhalten des Mikrofons
Bevor wir in unsere Diskussion über transiente Reaktionen einsteigen, ist es wichtig, dass wir verstehen, was ein Transient ist.
Was sind Ton-/Audiotransienten?
Transienten in Ton und Audio sind momentane Amplitudenerhöhungen in Schallwellen(mechanische Wellenenergie) oder Audiosignalen(elektrische Energie).
Es ist einfacher, sich einen Transienten vorzustellen, als ihn in Worten zu erklären, also schauen wir uns ein einfaches Audiosignal an:
Klänge(insbesondere perkussive) neigen dazu, am Anfang ihrer Schallwellen Transienten zu haben.
Beispielsweise hat eine kleine Trommel im Verhältnis zu ihrem Klangkörper einen großen Transienten.
Eine Trompete zum Beispiel kann einen kleinen Transienten haben, wenn sie leise gespielt wird, oder einen lauten Transienten, wenn sie laut und abgehackt gespielt wird. Transienten in den meisten Instrumenten hängen stark von der Methode/dem Stil ab, in der/dem sie gespielt werden. Dasselbe gilt für die menschliche Stimme, bei der ein kurzer Schrei einen ausgeprägten Transienten hätte, während „oo-ing und ah-ing“ wahrscheinlich tiefe Transienten erzeugen würden.
Synthesizer-Pads sind oft so gestaltet, dass ihre Transienten kaum oder gar nicht erkennbar sind.
Apropos Synthesizer: Wenn Sie mit ADSR-Synth-Hüllkurven(Attack, Decay, Sustain und Release) vertraut sind, können Sie sich den Transienten als den Punkt zwischen Attack und Sustain vorstellen(obwohl wir den Transienten bei Synthesizern effektiv beseitigen können). indem die Sustain-Amplitude gleich der maximalen Amplitude des Synth-Patches ist).
Was ist das Einschwingverhalten eines Mikrofons?
Nun, da wir eine solide Vorstellung davon haben, was einen Audio-/Sound-Transienten ausmacht, können wir die transienten Reaktionen von Mikrofonen klarer diskutieren.
Schallwellen verändern den lokalen Druck, wenn sie sich durch ein Medium bewegen. Wenn eine Schallwelle die Membran eines Mikrofons erreicht, verursacht sie Druckänderungen auf der Membran.
Ein Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite der Mikrofonmembran bewirkt, dass sich die Membran bewegt. Diese Bewegung fällt mit Schallwellen zusammen, die auf die Membran des Mikrofons treffen, wodurch das Mikrofon diese Schallwellen mit erstaunlicher Präzision und Klarheit effektiv in elektrische Audiosignale umwandeln kann.
Transienten sind, wie bereits erwähnt, große Druckschwankungen zu Beginn eines Tons. Daher sagt uns das Einschwingverhalten eines Mikrofons, wie die Membran eines Mikrofons auf vorübergehende Druckspitzen reagiert und wie genau das Mikrofon ein Audiosignal ausgibt, das vorübergehende Geräusche darstellt.
Wenn ein Mikrofon ein genaues Einschwingverhalten hat, reproduziert es Einschwinggeräusche in Ihrem Audiosignal mit enormer Genauigkeit. Wenn das Einschwingverhalten zu nah ist, verfärbt es den Klang(genau wie bei der Kompression). Wenn das Einschwingverhalten zu schnell ist, führt dies wahrscheinlich zu einer ungenauen Wiedergabe des Tons im Audiosignal.
Das Einschwingverhalten eines Mikrofons bezieht sich nicht nur auf seine anfängliche Reaktion auf einen vorübergehenden Ton. Das Einschwingverhalten eines Mikrofons hat viel mit der Fähigkeit seiner Membran zu tun, in die Ruheposition zurückzukehren, nachdem der anfängliche Einschwingvorgang eine Bewegung verursacht hat.
Mit anderen Worten, das Einschwingverhalten hat mit der Trägheit der Membran eines Mikrofons zu tun. Membranen mit höherer Trägheit beginnen sich langsamer zu bewegen und brauchen länger, um in die Ruheposition zurückzukehren.
Langsames Einschwingverhalten und seine Ähnlichkeit mit der Signalkomprimierung
Einige Mikrofone, wie z. B. viele dynamische Mikrofone mit beweglicher Spule, haben langsame Einschwingvorgänge.
Mehr zu dynamischen Mikrofonen später.
Ein bemerkenswert langsames Einschwingverhalten färbt den Klang sicherlich. Analysieren wir die Gründe:
Erstens bedeutet die hohe Trägheit der Membran, dass das Mikrofon etwas langsam auf Transienten reagiert. Der transiente Schall erreicht die Membran, aber die Membran reagiert nicht sofort.
Zweitens, sobald sich das Zwerchfell zu bewegen beginnt(was langsam geschieht), dauert es länger, bis es aufhört, sich zu bewegen. Selbst nachdem die kurze Transiente des Schalls verschwunden ist, kann die Membran weiterhin mit einigen relativ hohen Amplituden schwingen.
Kurz gesagt, ein langsames Einschwingverhalten bedeutet, dass ein Mikrofonsignal den Einschwington effektiv mit einem längeren, nachhaltigeren Attack nachbildet. Das Mikrofonsignal erzeugt einen stärkeren Schweif des Transienten, der den Klang färbt.
Dieses zusätzliche «Sustain» ist im Wesentlichen das, was ein Audiokompressor tut, wenn er die Lautstärke von Transienten in einem Audiosignal reduziert. Unabhängig davon, ob wir die Amplitude der Transienten reduzieren(wie beim Kompressor) oder die Amplitude der Flanke erhöhen(wie bei einem langsamen Einschwingverhalten), kommen wir im Wesentlichen zum gleichen Ergebnis: ein komprimiertes Audiosignal, das die Flanke überhöht und die Schärfe verringert. des Übergangs.
Dies kann dazu beitragen, dass Transienten weniger hart und voller und druckvoller klingen. Im Gegenteil, seine Färbung kann den Charakter einiger Instrumente trüben, was zu stumpfen und schlecht definierten Ergebnissen führt.
Transiente Antwortüberschreitung
Überschwingen bezieht sich bei elektrischen Signalen auf das Ereignis, wenn ein Signal sein Ziel überschreitet. Bei Mikrofonen spricht man von Überschwingen, wenn die Membran zu schnell reagiert und/oder sich zu weit bewegt, wenn sie einem transienten Geräusch ausgesetzt wird.
Das mag wie eine gute Sache erscheinen. Wollen wir nicht ein schnelles Einschwingverhalten, um Schallwellen genau als Audiosignale zu reproduzieren?
Lassen Sie mich Ihnen versichern, dass dies nicht so gut ist, wie wir sofort denken.
Was im Grunde passiert, wenn ein Mikrofon Überschwingprobleme hat, ist Folgendes: Der transiente Schall trifft auf die Membran und die Membran bewegt sich sehr schnell. So weit, ist es gut. Die Membran bewegt sich jedoch aufgrund physikalischer Einschränkungen rückwärts, bevor der Schallwellenübergang eine Druckabnahme(oder -erhöhung) zur Bewegung der Membran verursacht.
Die Membran schwingt also schneller, als die Schallwelle sie zum Schwingen bringen sollte. Dies ist oft nicht wahrnehmbar, führt aber zu Verzerrungen im Mikrofonsignal.
Phasenprobleme, die durch Überschwingen entstehen, können eine etwas „winzige“ High-End-Reaktion verursachen.
Billige Kondensatormikrofone gehen manchmal über Bord.
Mehr zu Kondensatormikrofonen später.
Trägheit und andere Faktoren des Einschwingverhaltens von Mikrofonen
Wie oben erwähnt, ist die Trägheit der Membran der Hauptfaktor für das Einschwingverhalten eines Mikrofons.
Trägheit ist der Widerstand eines physischen Körpers gegen Bewegungsänderungen. Beim Mikrofon-Einschwingverhalten geht es um die Tendenz der Mikrofonmembran, in Ruhe zu bleiben oder alternativ in Schwingung zu bleiben(sobald die Membran in Bewegung ist).
Doch welche Faktoren beeinflussen die Trägheit einer Mikrofonmembran? Es gibt 2 Hauptfaktoren:
Membrangewicht
Das Gewicht der Membran ist ein wichtiger Faktor für das Einschwingverhalten eines Mikrofons.
Im Allgemeinen gilt: Je schwerer die Membran, desto größer die Trägheit und desto langsamer das Einschwingverhalten. Umgekehrt bedeuten leichtere Membranen typischerweise schnellere und genauere Einschwingvorgänge, können aber auch ein Überschwingen aufweisen.
Membranspannung
Die Membranspannung ist ein weiterer wichtiger Faktor für das Einschwingverhalten eines Mikrofons.
Im Allgemeinen reagieren stark gespannte Membranen schnell auf Geräusche und kehren schnell in die Ruheposition zurück. Lockerere Membranen reagieren oft langsamer und brauchen fast immer länger, um mit dem Schwingen aufzuhören, nachdem sie sich aus der Ruheposition bewegt haben.
Typisches Einschwingverhalten verschiedener Mikrofontypen
Wenn Sie etwas über ein neues Thema lernen, ist es gut, die Allgemeinheiten zu kennen und Beispiele zu haben.
Konzentrieren wir uns nun auf das typische Einschwingverhalten der folgenden 4 Mikrofontypen.
Beachten Sie, dass es viele andere Arten von Mikrofonen gibt. Dies sind jedoch die vier Typen, die bemerkenswerte Unterschiede in Bezug auf das Einschwingverhalten aufweisen.
Typisches Einschwingverhalten eines dynamischen Tauchspulenmikrofons
Dynamische Tauchspulmikrofone haben relativ schwere Leiterspulen, die an ihren Membranen befestigt sind. Dies macht ihre Zwerchfelle insgesamt ziemlich träge.
Das typische Einschwingverhalten eines Tauchspulenmikrofons ist langsam, was dynamischen Mikrofonen einen etwas komprimierten Klang verleiht. Je nach Größe und Gewicht der Membran kann ein dynamisches Mikrofon sogar dumpf und leblos klingen(was in manchen Situationen wie Kick-Drum-Mikrofon sogar von Vorteil ist).
Ein extremes Beispiel für ein dynamisches Tauchspulenmikrofon mit langsamem Einschwingverhalten ist das Shure Beta 52A. Dieses Mikrofon klingt aufgrund seines vollen Basses und der dumpfen Ansprache() großartig auf Kickdrums. Ansonsten ist es jedoch normalerweise eine schreckliche Wahl.
Typisches Einschwingverhalten eines dynamischen Bändchenmikrofons
Mikrofonbandmembranen sind seltsam geformt. Sie sind extrem dünn; rechteckig; an jeder Seite seiner Länge gewellt und verklebt (statt um seinen Umfang herum wie bei anderen Membranen).
Diese Membranen sind sehr leicht, aber sehr locker gespannt.
Das Ergebnis ist normalerweise ein sehr genaues Einschwingverhalten. Generell schwingen Bändchenmikrofone nicht über, klingen komprimiert oder „langsam“.
Ein Beispiel für ein natürlich klingendes Bändchenmikrofon mit präzisem Einschwingverhalten ist das berühmte Royer R-121:
Typisches Einschwingverhalten eines Kleinmembran-Kondensatormikrofons
Kleinmembran-Kondensatoren (SDC) sind normalerweise leicht und ziemlich dicht besaitet.
Diese Mikrofone gehören zu den genauesten Messmikrofonen der Welt und haben in der Regel ein sehr genaues Einschwingverhalten.
Ein großartiges Beispiel für einen natürlich klingenden SDC mit schnellem Einschwingverhalten ist der Neumann KM 184:
Beachten Sie, dass einige kostengünstige SDCs überschießen und verzerrte transiente Informationen erzeugen können.
Typisches Einschwingverhalten eines Großmembran-Kondensatormikrofons
Großmembrankondensatoren (LDC) haben, wie der Name schon sagt, größere Membranen als ihre SDC-Pendants.
Diese größeren Membranen sind etwas lockerer und schwerer, daher sind LDC-Transientenantworten oft nicht so genau wie SDC-Antworten.
PMAs werden jedoch oft auf Genauigkeit abgestimmt, wenn es um das Einschwingverhalten geht, und viele PMAs klingen sehr genau, wenn sie Transienten spielen.
Ein großartiges Beispiel für einen LDC mit schnellem Einschwingverhalten ist der AKG C 414 XLII mit mehreren Mustern:
Verwandte Fragen
Wie hoch ist die Empfindlichkeit eines Mikrofons?
Die Mikrofonempfindlichkeit bezieht sich auf die Ausgangssignalstärke(in mV oder dBV), die ein Mikrofon erzeugt, wenn es einem bestimmten Schalldruckpegel(in Pa oder dB SPL) ausgesetzt wird. Empfindlichkeitswerte werden typischerweise mit einem 1000 Hz 94 dB SPL-Ton an der Mikrofonkapsel gemessen.
Was ist ein Mikrofonfrequenzgang?
Der Mikrofonfrequenzgang bezeichnet die frequenzabhängige Empfindlichkeit des Mikrofons. Der Antwortbereich gibt den allgemeinen Bereich hörbarer Frequenzen(niedrig bis hoch) an, die ein Mikrofon reproduzieren wird. Ein Diagramm zeigt uns die Variation der Empfindlichkeit in diesem Bereich.
