Was sind farbige und flache Mikrofonfrequenzgänge?
Bei der Beurteilung des Frequenzgangs eines Mikrofons verwenden wir oft die Begriffe „flach“ oder „farbig“. Diese allgemeinen Adjektive geben uns ein breites Verständnis dafür, wie das von einem Mikrofon abgegebene Audiosignal in Bezug auf die Tonquelle, die es aufnimmt, klingen wird.
Was ist ein flacher Frequenzgang? Ein rein flacher Mikrofonfrequenzgang bedeutet, dass das Mikrofon für alle hörbaren Schallfrequenzen(20 Hz – 20.000 Hz) entlang seiner Hauptachse(wo das Mikrofon „zeigt“) gleich empfindlich ist. Flachmikrofone klingen sehr natürlich, da sie keine bestimmte Frequenz über die anderen betonen.
Was ist ein farbiger Frequenzgang? Ein farbiger Mikrofonfrequenzgang bedeutet, dass das Mikrofon für einige hörbare Frequenzen empfindlicher ist als für andere. Farbige Mikrofone betonen einige Frequenzen und können als «entzerrt» betrachtet werden, um für einige Schallquellen besser geeignet zu sein als für andere.
In diesem Artikel werfen wir einen ausführlichen Blick darauf, was ein Mikrofon „flach“ oder „farbig“ macht, und sehen uns Beispiele für Mikrofone mit flachen und farbigen Frequenzgängen an.
Flacher versus farbiger Frequenzgang
Bevor wir uns eingehender mit den Frequenzgängen von flachen und farbigen Mikrofonen befassen, werfen wir einen Blick auf die Hauptunterschiede zwischen den beiden:
| Flacher Frequenzgang | Farbiger Frequenzgang |
|---|---|
| natürlicher Klang | markantester Klang |
| Erfordert häufig eine zusätzliche Anpassung und Kapselkonstruktion. | Mikrofone sind natürliche Farben |
| Ideal für Natur-, Ambient- und Raumaufnahmen. | Oft spezialisiert auf bestimmte Schallquellen |
| Am häufigsten bei Kondensatormikrofonen | Am häufigsten bei dynamischen und Bändchenmikrofonen |
Der Begriff «flach» kommt von der Art und Weise, wie der Frequenzgang auf dem Frequenzgangdiagramm des Mikrofons dargestellt wird. Diese Diagramme stellen die relative Empfindlichkeit(in dB) auf der Y-Achse und die Frequenz(in Hz) auf der X-Achse dar. Daher ähnelt ein „flacher“ Frequenzgang einer flachen horizontalen Linie auf dem Diagramm. Beachten Sie, dass «flache» Mikrofone nichts damit zu tun haben, dass sie in Tonhöhe oder Klangfarbe flach klingen.
Der Begriff „eingefärbt“ kommt vom Mikrofon, das den Klang der gewünschten Schallquelle „einfärbt“. Diese Antworten erscheinen in Ihren Diagrammen wellig oder nicht flach.
Eine kurze Anmerkung zu EQ und Frequenzgang
Wie in den ersten Absätzen dieses Artikels erwähnt, können farbige Mikrofone klingen, als wären sie permanent entzerrt, wenn wir an das Mikrofonsignal im Zusammenhang mit einer Audiomischung denken.
Mit anderen Worten, farbige Mikrofone können bei bestimmten Klangquellen bevorzugt werden, die von Cutoffs profitieren und den Frequenzgang des Mikrofons verbessern würden.
Beispielsweise hilft eine Erhöhung des Präsenzbereichs(3-6 kHz), die Sprachverständlichkeit zu betonen und kann dazu beitragen, die Stimme in einem Audiomix nach vorne zu bringen.
Diese verstärkte Präsenz findet sich in Gesangsmikrofonen wie dem Shure SM58, auf das wir später in diesem Artikel im Abschnitt „Beispiele für farbige Frequenzgangmikrofone“ eingehen werden.
Flacher Frequenzgang
Ein flacher Frequenzgang bedeutet in einer perfekten Welt, dass ein Mikrofon für alle hörbaren Frequenzen gleich empfindlich ist.
Natürlich ist die reale Welt nicht perfekt, also bedeutet ein flacher Frequenzgang wirklich, dass ein Mikrofon für alle hörbaren Frequenzen ungefähr gleich empfindlich ist.
Das heißt, Planarmikrofone können über ihre gesamten Frequenzgangbereiche leichte Schwankungen in der Empfindlichkeit aufweisen.
Viele Mikrofone weisen einen Abfall in ihrem Bassfrequenzgang auf. Es kann davon ausgegangen werden, dass diese Mikrofone einen flachen Frequenzgang haben, solange ihr Frequenzgang auf einen vernünftigen Einstellpunkt(dh 100 Hz oder weniger) abgeflacht ist.
Obwohl es extrem schwierig zu verallgemeinern ist, gibt es einige Arten von Mikrofonen, die oft flache Frequenzgänge haben. Sie beinhalten:
- Kleinmembran-Kondensatormikrofone.
- Großmembran-Kondensatormikrofone.
- Mess-/Kalibriermikrofone(normalerweise Kleinmembran-Kondensatormikrofone).
Kleinmembran-Kondensatormikrofone und oft «flacher» als Großmembran-Kondensatormikrofone, da weniger Resonanzauslöschungen in den hohen Frequenzen(kürzeren Wellenlängen) des Schalls auftreten.
Erzielen Sie einen flachen Frequenzgang
Um einen flachen Frequenzgang zu erreichen, müssen Membran und Kapsel eines Mikrofons sorgfältig abgestimmt werden.
Membranen und Kapseln haben von Natur aus Resonanzfrequenzen. Diese Komponenten reagieren empfindlicher auf bestimmte Frequenzen(bekannt als Resonanzfrequenzen) und bewegen sich leichter, wenn sie Schall mit ihren Resonanzfrequenzen ausgesetzt werden.
Daher verursachen hörbare Resonanzfrequenzen mehr Bewegung in der Mikrofonmembran und werden im Mikrofonsignal überrepräsentiert. Daher verursachen Resonanzfrequenzen eine natürliche Färbung im Frequenzgang des Mikrofons, und daher muss die Mikrofonkapsel als Ganzes abgestimmt und konstruiert werden, um diesen natürlichen Resonanzen wirksam entgegenzuwirken.
Dies wird durch die richtige Membranspannung und akustische Labyrinthe um die Mikrofonmembran erreicht. Die richtige Spannung hilft, die natürliche Resonanzfrequenz einzustellen. Akustische Labyrinthe und Taschen wirken stehenden Wellenfrequenzen um die Membran herum entgegen, die helfen, den Frequenzgang auszugleichen.
Ein weiterer wichtiger Faktor für einen flachen Frequenzgang ist, dass die Membran selbst von allen Schallwellenfrequenzen gleichermaßen bewegt wird. Dynamische Tauchspulen-Mikrofonmembranen haben zum Beispiel relativ schwere Spulen, die daran befestigt sind, die es für hochfrequente Töne schwierig machen, sie zu bewegen. Daher ist es unpraktisch, ein dynamisches Mikrofon «flach» zu machen.
Wie wir uns vorstellen können, ist ein spezielles Design erforderlich, um einen wirklich flachen Frequenzgang zu erreichen.
Die Realität flacher Frequenzgänge
An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, dass der Frequenzgang eines Mikrofons entlang der Hauptachse des Mikrofons gemessen wird.
Je nach Richtcharakteristik hat ein Mikrofon unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber Geräuschen, die aus verschiedenen Winkeln kommen. Diese Richtcharakteristiken sind jedoch frequenzabhängig. Grundsätzlich bedeutet dies, dass selbst ein flaches Mikrofon wahrscheinlich farbig klingt, wenn eine Schallquelle außeraxial ist.
Beachten Sie, dass Mikrofone bei höheren Frequenzen von Natur aus stärker gerichtet sind.
Es ist wichtig zu beachten, dass Mikrofone selten, wenn überhaupt, vollkommen flach sind. Perfekt flach würde bedeuten, dass das Mikrofon für alle Frequenzen zwischen 20 Hz und 20.000 Hz gleich empfindlich ist.
Dies ist in der realen Welt unglaublich schwierig zu erreichen, und um die Schwierigkeit noch zu erhöhen, befinden sich Schallquellen nicht immer auf der Hauptachse eines Mikrofons(Schallquellen erzeugen oft Schall von mehreren Punkten oder von einem Bereich und nicht von einem Punkt)..
Ein flacher Frequenzgang ist also etwas subjektiv, da er sich auf einen nahezu flachen Frequenzgang bezieht.
Um flache Frequenzgänge wirklich zu verstehen, sollten wir uns Beispiele aus der Praxis ansehen. Dies bringt uns zu unserem nächsten Abschnitt:
Beispiele für Mikrofone mit flachem Frequenzgang
Schauen wir uns einige Beispiele für Mikrofone mit flachem Frequenzgang an. Wir betrachten zwei Kleinmembran-Kondensatormikrofone(davon einer als Messmikrofon) und einen Großmembran-Kondensatormikrofon.
DPA 4006A
Das DPA 4006A ist ein Kleinmembran-Kondensatormikrofon mit einem unglaublich flachen Frequenzgang. Es hat eine omnidirektionale Richtcharakteristik.
Wie wir oben sehen können, ist der Frequenzgang des 4006A extrem flach von 20 Hz bis etwa 8.000 Hz. Dieser Frequenzbereich beherbergt alle Grundfrequenzen von Musikinstrumenten. Die oberen Bereiche des menschlichen Gehörs beherbergen viele der höheren Harmonischen von Tönen und die «Helligkeit» oder «Luft» von Schallquellen und Umgebungen.
Auf dem Diagramm des DPA 4006A gibt es zwei verschiedene Reaktionslinien. Die gepunktete Linie(mit der oberen Frequenzanhebung) zeigt die Reaktion, wenn das High-Boost-Gitter mit dem Mikrofon verbunden ist, während die gerade Linie das ursprüngliche Soft-Boost-Gitter darstellt. Diese Gitter verändern effektiv die akustischen Labyrinthe um die Mikrofonmembran herum, was wiederum die High-End-Reaktion des 4006A verändert.
Der Frequenzgang des 4006A zeigt einen ausgeprägten Höhenabfall. Wenn wir jedoch genau hinsehen, werden wir sehen, dass dieser Einbruch nach 20.000 Hz auftritt, was die obere Grenze des menschlichen Gehörs und die Grenze ist, an der wir aufhören, den Frequenzgang zu messen.
DPA geht tatsächlich weiter als erwartet und liefert uns diese Informationen oberhalb von 20 kHz. Wie wir in den folgenden Beispielen sehen werden, zeigen die meisten Mikrofonhersteller in ihren Frequenzgangdiagrammen nur die erforderlichen 20 Hz – 20 kHz.
M50 Erdarbeiten
Das Earthworks M50 ist ein Kleinmembran-Kondensator-Messmikrofon. Natürlich hat dieses Mikrofon einen sehr flachen Frequenzgang, der sogar über das hörbare Frequenzspektrum(von 3 Hz bis 50 kHz) hinausreicht. Es hat eine omnidirektionale Richtcharakteristik.
Messmikrofone werden häufig verwendet, um Frequenzen innerhalb und außerhalb des hörbaren Spektrums genau zu erfassen. Beim Earthworks M50 reicht der Frequenzgang von 5 Hz(Infraschall) bis 50.000 Hz(Ultraschall).
Wie wir in der Grafik sehen, ist die Reaktion wunderbar flach im hörbaren Bereich von 20 Hz bis 20.000 Hz. Es gibt einen leichten Abfall der Empfindlichkeit unterhalb von 20 Hz, der bei 5 Hz auf etwa -1 dB abfällt. +10 kHz gibt es leichte Schwankungen im Frequenzgang, die wir berücksichtigen müssen, insbesondere wenn Sie dieses Mikrofon für Messungen verwenden.
Beachten Sie, dass der Frequenzgang angibt, dass die Schallquelle 12 Zoll von der Mikrofonkapsel entfernt ist. Wenn Sie das Mikrofon in diesem Abstand mit der Schallquelle in Richtung ihrer Hauptachse platzieren, erhalten Sie die in der Frequenzganggrafik angegebenen Ergebnisse.
AKG C414XLS
Das AKG C 414 XLS ist ein Großmembran-Kondensatormikrofon mit mehreren Richtcharakteristiken. Obwohl dieses Mikrofon einen „wackeligeren“ Frequenzgang hat als seine oben erwähnten Kleinmembran-Pendants, hat es immer noch einen flachen Frequenzgang.
Erwähnenswert ist auch, dass der C 414 XLS über 9 wählbare Richtcharakteristiken verfügt. Jeder von diesen weist einen etwas anderen Frequenzgang auf, aber sie sind alle ziemlich flach.
Um unsere kurze Liste von Beispielen für Mikrofone mit flachem Frequenzgang zu beenden, dachte ich, ich zeige Ihnen ein Großmembranmikrofon.
Großmembrankondensatoren haben eine größere Variation in ihren Richtcharakteristiken über ihren Frequenzgang. Außerdem sind sie in Bezug auf die Ebenheit in ihren Frequenzgängen auf der Achse im Allgemeinen farbiger.
Wenn wir uns also die Frequenzgangkurve des AKG C 414 XLS ansehen, sehen wir eine ziemlich gerade horizontale Linie. Zwar gibt es durchaus Schwankungen im Line-Verhalten, dennoch ist das Mikrofon im Vergleich zu vielen anderen Mikrofonen als „flach“ zu bezeichnen.
Ich wollte das AKG C 414 XLS zeigen, um zu zeigen, dass der Line-Frequenzgang eines Mikrofons nicht absolut horizontal sein muss, damit das Mikrofon genau klingt.
Nebenbei sehen wir 4 verschiedene Linien, die unterschiedliche Hochpassfilter auf dem C 414 darstellen. Obwohl wir dieses Mikrofon mit eingeschalteten Hochpassfiltern immer noch als ziemlich flach bezeichnen könnten, würde sich der Klang des Mikrofons sicherlich ändern(insbesondere bei 160 Hz Abbruch). An diesem Punkt könnten wir definitiv argumentieren, dass das Mikrofon nicht mehr flach ist.
Mit einem Hochpassfilter bei 160 Hz kann man den C 414 als farbig bezeichnen, womit wir beim nächsten Abschnitt wären!
Farbiger Frequenzgang
Ein farbiger Frequenzgang bedeutet, dass ein Mikrofon den Ton, den es aufnimmt, effektiv „färbt“. Mit anderen Worten, ein farbiges Mikrofon hebt einige Frequenzen stärker hervor als andere und fügt dadurch einen bestimmten Charakter hinzu, der einigen Schallquellen und Anwendungen zugute kommt, während er anderen abträglich ist.
Obwohl es schwierig ist zu verallgemeinern, gibt es einige Arten von Mikrofonen, die dazu neigen, farbige Frequenzgänge zu haben. Sie beinhalten:
- Dynamische Tauchspulmikrofone
- Dynamische Bändchenmikrofone
- Einige Kondensatormikrofone
Tauchspulmikrofone haben relativ schwere Leiterspulen, die an ihren Membranen befestigt sind. Dies macht es für hochfrequente Töne schwierig, die Membran effektiv zu bewegen, was zu ziemlich scharfen Rolloffs der Höhen an niedrigen Cutoff-Punkten führt.
Tauchspulmikrofone leiden auch oft unter vielen Resonanzfrequenzen(in ihren Tonabnehmern, Membranen, Schwingspulen, Magneten). Obwohl es viele Designstrategien gibt, um diesen Resonanzen entgegenzuwirken, ist es oft zu kompliziert und teuer, sie alle zu beseitigen.
Bändchenmikrofonmembranen haben eine relativ geringe Spannung. Im Allgemeinen bringt dies seine Resonanzfrequenz unter das hörbare Spektrum. In Kombination mit Wandlerwelligkeit und Induktion zeigen diese Mikrofone jedoch fast immer einen sanften Roll-Off der hohen Frequenzen.
Schließlich haben einige Kondensatormikrofone(besonders preiswerte) aufgrund ihrer Resonanzfrequenzen und sogar ihrer internen Elektronik auch farbige Frequenzgänge.
Im Allgemeinen gibt es 4 grundlegende Abweichungen, die eine grafische Frequenzganglinie von der Horizontalen annehmen kann:
Lassen Sie uns über jedes davon ein wenig detaillierter sprechen, sollen wir?
Low-End-Roll-Off
Ein Low-End-Rolloff ist im Wesentlichen eine Verringerung der Empfindlichkeit unter einen bestimmten Frequenzsollwert.
Während einige Mikrofone von einer Bassrolle profitieren, um Rumpeln und Rauschen in ihren Signalen zu reduzieren, beraubt es sie auch der genauesten Erfassung, die möglich ist, und „färbt“ somit den Klang.
Hochpassfilter dämpfen den Bass im Wesentlichen an einem festgelegten Grenzpunkt und färben auch den Klang eines Mikrofons.
High-End-Roll-off
Ein High-End-Rolloff ist eine allmähliche oder plötzliche Verringerung der Empfindlichkeit über einem bestimmten Cutoff-Punkt.
Wie bereits erwähnt, haben dynamische Tauchspulenmikrofone oft Höheneinbrüche, während dynamische Bändchenmikrofone oft ein sanftes Höhengleiten haben, das über einen längeren Frequenzbereich stattfindet.
Impulse
Resonanzfrequenzen und stehende Wellen in den akustischen Labyrinthen von Mikrofonen können die Empfindlichkeit des Mikrofons erhöhen. Diese Anhebungen können scharf sein oder einen größeren Frequenzbereich in der Antwort eines Mikrofons abdecken.
Schnitte/Dips
Umgekehrt kann das Design eines Mikrofons zu einem Abfall der Mikrofonempfindlichkeit bei bestimmten Frequenzen oder Frequenzbereichen führen.
Beispiele für Mikrofone mit Farbfrequenzgang
Schauen wir uns einige Beispiele von Mikrofonen mit farbigen Frequenzgängen an. Wir betrachten zwei dynamische Tauchspulmikrofone(eine große und eine kleinere Membran). Wir werden auch über ein Bändchenmikrofon und ein Kondensatormikrofon sprechen.
Shure Beta52A
Wenn ich an farbigen Frequenzgang denke, fällt mir als erstes das Shure Beta 52A ein. Dieses Mikrofon ist extrem farbenfroh und mit einem Frequenzgang ausgestattet, der speziell für Kickdrums entwickelt wurde. Es hat eine supernierenförmige Richtcharakteristik.
Wie wir oben sehen, ist der Frequenzgang des Shure Beta 52A alles andere als flach. Tatsächlich ist es das bunteste Mikrofon, das in diesem Artikel erwähnt wird. Wo fangen wir an?
Nun, erstens gibt es keine wirkliche untere Grenze. Dieses Mikrofon nimmt Ton bis hinunter zu 20 Hz auf.
Am unteren Ende dieses Diagramms sind jedoch 4 verschiedene Frequenzganglinien eingezeichnet. Jeder hat einen zugewiesenen Abstand, der den Nahbesprechungseffekt des Mikrofons berücksichtigt.
Grundsätzlich besagt der Nahbesprechungseffekt, dass bei Richtmikrofonen(wie dem Beta 52A Superniere) je näher das Mikrofon an einer Schallquelle ist, desto mehr Basswiedergabe das Mikrofon zeigt.
Es gibt einen großen Abfall in den unteren Mittenfrequenzen(300-400 Hz). Deren Schweregrad wird maßgeblich durch die Entfernung des Mikrofons zur Schallquelle bestimmt.
Etwa 4 kHz ist eine deutliche Erhöhung der Mikrofonempfindlichkeit.
Das Mikrofon weist auch einen steilen High-End-Rolloff bei etwa 10 kHz auf. Obwohl dieser scharfe Abfall typisch für dynamische Mikrofone ist, ist die Grenzfrequenz bei 10 kHz sehr niedrig.
SAA R84
Das AEA R84 ist ein High-End-Bändchenmikrofon mit typischem Farbbandmikrofon-Frequenzgang. Mit typisch meine ich, dass dieses Bändchenmikrofon einen sanften High-End-Roll-Off hat. Es hat eine bidirektionale Richtcharakteristik.
Das AEA R84 verhält sich wie ein typisches Band, da es ein sanftes High-End-Gleiten hat, das sich über einen langen Bereich(200 Hz bis 20.000 Hz) erstreckt.
Als nächstes stellen wir fest, dass AEA tatsächlich zwei Linien des Frequenzgangs bereitstellt: eine für die Vorderseite des Mikrofons und eine für die Rückseite. Dies liegt daran, dass das Mikrofon eine bidirektionale Richtcharakteristik hat, aber nicht absolut symmetrisch in seiner Antwort ist.
Im Tieftonbereich ist uns ein leichter Frequenzabfall aufgefallen, der aber mit bloßem Ohr nicht zu stark auffällt.
Im Allgemeinen ist dieser Frequenzgang ziemlich unregelmäßig. Dies ist jedoch eher ein Produkt der sorgfältigen Berechnung des Frequenzgangs durch AEA als eine Reihe merklicher Anhebungen und Absenkungen.
Shure-SM58
Das Shure SM58 ist ein legendäres dynamisches Mikrofon mit beweglicher Spule und wurde bereits in diesem Artikel erwähnt. Dieses Mikrofon weist sowohl Low-End- als auch High-End-Rolloffs auf und profitiert stark von einer Verstärkung des Präsenzbereichs. Es hat eine Nierencharakteristik.
Das Shure SM58 verfügt über einen High- und Low-End-Roll-Off.
Dieses Mikrofon wird oft für Live-Gesang verwendet. Bass Rolloff hilft, die Verstärkung vor Rückkopplung zu verbessern, indem Bassbrummen reduziert und Rauschen im Mikrofonsignal verwaltet wird. High-End-Roll-Off hilft, das Auswaschen von Becken und High-End-Raumfrequenzen zu dämpfen.
Das Hauptverkaufsargument des SM58 ist jedoch die Präsenzsteigerung von etwa 5 dB. Diese Anhebung, die durch die Resonanz im Mikrofondesign verursacht wird, trägt dazu bei, die Stimmklarheit in lauten und/oder dichten Audiomischungen zu gewährleisten. Die Sprachverständlichkeit liegt bei und um 4 kHz, sodass Gesangsmikrofone(wie das SM58) stark von einer Präsenzanhebung profitieren.
Neumann M150
Das Neumann M 150 ist ein Mikrofon, das auf dem legendären Neumann M 50 basiert. Dieses Kleinmembran-Kondensatormikrofon ist naturgemäß recht flach. Im Vergleich zu vielen anderen Kondensatormikrofonen kann dieses Mikrofon jedoch als ziemlich bunt bezeichnet werden. Es hat eine omnidirektionale Richtcharakteristik.
Wie wir sehen können, ist der M 150 ziemlich flach. Die üppigen High-End-Anhebungen verleihen ihm jedoch einen hellen Charakter, der seit dem ursprünglichen M 50 in der Audiowelt sehr beliebt ist.
Dieser «helle Charakter» deutet sicherlich darauf hin, dass dieses Mikrofon farbig ist(wenn auch nicht so farbig wie das oben erwähnte Shure Beta 52A).
Verwandte Fragen
Was ist ein guter Frequenzgang für Mikrofone?
Der «gute» Frequenzgang eines Mikrofons hängt maßgeblich vom Verwendungszweck des Mikrofons ab. Bestimmte Situationen erfordern flache, natürlich klingende Mikrofone, während andere eher von farbigen Mikrofonen profitieren.
Was ist ein Richtmikrofon?
Ein Richtmikrofon bezieht sich auf jedes Mikrofon, das in einer Richtung empfindlicher auf Schall reagiert als in einer anderen. Bei diesen Mikrofonen sind beide Membranseiten schalloffen und können effektiv auf die gewünschte Schallquelle ausgerichtet werden.
