Dieser Artikel wurde ursprünglich in Englisch verfasst und automatisch übersetzt.
Gültige Begriffe und Vorschriften für Studiomikrofone sind in der DIN-IEC 268-4 standardisiert.
Das akustische Funktionsprinzip
1a. Druckwandler
Druckwandler setzen nur die Vorderseite der Membran der Schallquelle aus. Die vom Mikrofon erzeugte Ausgangsspannung hängt nur vom Schalldruck vor der Membran ab. Es ist daher weitgehend richtungslos (Kugelcharakteristik). Je nach Größe der Membran werden hohe Frequenzen mit zunehmender Richtwirkung übertragen, abweichend von der Kugelcharakteristik.
1b. Druckgradientenwandler
Druckgradientenwandler setzen beide Seiten der Membran der Schallquelle aus. Bei einem idealen Druckgradientenwandler hängt die vom Mikrofon übertragene Spannung nur von der Druckdifferenz vor und hinter der Membran ab. Das Ergebnis ist eine Achter-Charakteristik. Durch die konstruktive Gestaltung der Mikrofonkapsel mit Verzögerungsleitungen können einseitige Richtcharakteristiken erzielt werden, wie zum Beispiel Weitwinkel-Cardioid, Cardioid und Hypercardioid.
1c. Interferenzwandler
Der Interferenzwandler verfügt vor der Kapsel über ein Rohr mit seitlicher Schallpermeabilität (Shotgun). Schall von der Seite wird teilweise durch Mehrweg-Auslöschung aufgehoben. Dies führt zu einer sehr gerichteten Shotgun-Richtcharakteristik. Das Interferenzprinzip funktioniert nur bis zu einer bestimmten Grenzfrequenz, abhängig von der Länge des Rohres. Unterhalb dieser Frequenz arbeitet das Mikrofon als Druckgradientenwandler mit Hypercardioid-Charakteristik.
Richtcharakteristik
Abhängig von ihrem akustischen Prinzip reagieren Mikrofone mit unterschiedlicher Empfindlichkeit auf Schallquellen aus verschiedenen Richtungen. Druckwandler haben eine mehr oder weniger richtungslose Empfindlichkeit (Kugelcharakteristik). Druckgradientenwandler können mehrere Richtcharakteristiken aufweisen: Weitwinkel-Cardioid, Cardioid, Hypercardioid oder Achter-Charakteristik. Interferenzwandler erhöhen die Richtwirkung der Richtcharakteristik weiter (Shotgun-Charakteristik).
Die Dummy-Head ist eine Ausnahme: Sie hat die Richtcharakteristik des menschlichen Ohrs.
Aus physikalischen Gründen sind Druckwandler entweder diffusfeld- oder freifeldentzerrt.
- Diffusfeldentzerrt
Ein diffusfeldentzerrter Druckwandler ist so abgestimmt, dass die Frequenzgang bei diffusem (allseitigem) Schalleinfall flach ist. Frontaler Schalleinfall verursacht einen Höhenanstieg infolge des Druckaufbaus vor der Membran.
- Freifeldentzerrt
Ein freifeldentzerrter Druckwandler ist so abgestimmt, dass der Frequenzgang bei frontalem (0°) Schalleinfall flach ist. Diffuser Schalleinfall führt zu einem Höhenabfall.
Übertragungsbereich
Der Übertragungsbereich gibt den vom Hersteller für jedes Mikrofon definierten Frequenzbereich an. Bei Studiokondensatormikrofonen reicht er üblicherweise von 20 Hz bis 20 kHz.
Empfindlichkeit (bei 1 kHz)
Die Empfindlichkeit gibt die RMS-Spannung an, die ein Mikrofon bei einem Schalldruck von 1 Pa = 94 dB unter Freifeldbedingungen erzeugt. Der Wert bezieht sich auf eine Frequenz von 1 kHz und eine Lastimpedanz von 1 kOhm. Die Werte sind im Leerlaufbetrieb etwas höher. Bei Studiokondensatormikrofonen liegt die Freifeld-Empfindlichkeit üblicherweise zwischen 8 mV/Pa und 40 mV/Pa.
Nennimpedanz
Die Nennimpedanz ist der komplexe Ausgangswiderstand des Mikrofons. Die Eingangsimpedanz des folgenden Mikrofonvorverstärkers sollte mindestens dreimal so hoch sein.
Nennlastimpedanz
Die Nennlastimpedanz ist die kleinste empfohlene Impedanz des folgenden Mikrofonvorverstärkers, um die Nennwerte des Mikrofons zu gewährleisten.
Die Nennlastimpedanz sollte immer mindestens dreimal so hoch sein wie die Nennimpedanz des Mikrofons.
Äquivalenter Lautstärkepegel aufgrund Eigenrauschens
Neben dem Audiosignal enthält das Ausgangssignal jedes Mikrofons stets ein niedriges Rauschsignal. Um das Ausmaß dieser Rauschspannung anzugeben, wird sie als fiktiver Schalldruckpegel angegeben. Bei einem idealen rauschfreien Mikrofon würde ein Schalldruckpegel dieses Werts eine Ausgangsspannung ergeben, die dem Eigenrauschen entspricht.
Das Eigenrauschen wird gemessen und gemäß CCIR 468-3, auch DIN/IEC 651 (A-Bewertung), gewichtet, um das Ergebnis mit dem Hörempfinden des menschlichen Ohrs zu korrelieren.
Bei Studiokondensatormikrofonen liegt der äquivalente Rauschpegel üblicherweise zwischen 20 und 30 dB (CCIR) bzw. 10 bis 20 dB (A).
S/N-Verhältnis
Das S/N (Signal-Rausch) Verhältnis ist die Differenz zwischen dem Referenz-Schallpegel von 94 dB = 1 Pa und dem äquivalenten Rauschpegel.
Bei Studiokondensatormikrofonen liegt das Signal-Rausch-Verhältnis üblicherweise zwischen 74 und 64 dB (CCIR) bzw. 84 bis 74 dB (A).
Max. SPL
Der maximale Schalldruckpegel gibt die Grenzen der elektrischen Schaltung des Mikrofons an. Die Verzerrung des Mikrofonverstärkers liegt dann bei k < 0,5 %. Die Referenzfrequenz ist f = 1 kHz.
Hat das Mikrofon einen Vorabschwächungsschalter, kann dieser Wert um 6 bis 10 dB erhöht werden.
Maximale Ausgangsspannung
Die maximale Ausgangsspannung wird erreicht, wenn das Mikrofon dem maximalen Schalldruckpegel ausgesetzt ist. Die Verzerrung des Mikrofonverstärkers liegt dann bei k < 0,5 %.
Bei transformatorloser Schaltung erreicht die maximale Ausgangsspannung 2,5 V RMS entsprechend +10 dBu (relativ 0,775 V).
Dynamikumfang
Der Dynamikumfang ist die Differenz zwischen dem maximalen Schalldruckpegel und dem A-bewerteten äquivalenten Rauschpegel (gewichtet gemäß DIN/IEC 651). Er charakterisiert die Dynamik des Mikrofons zwischen Eigenrauschen und Verzerrung.
Studiokondensatormikrofone arbeiten mit einem Dynamikumfang von mehr als 130 dB.
Stromversorgung
Fast jedes Studiomikrofon benötigt eine 48 V ± 4 V Phantomspeisung (P 48, IEC 268-15). Die Phantomspeisung wird symmetrisch auf beide Modulationsleitungen eingespeist und über die Kabelabschirmung zurückgeführt.
Einige Mikrofone können auch mit Batterien oder einem Netzteil betrieben werden.
Stromaufnahme
Fast jedes Studiomikrofon benötigt eine 48 V ± 4 V Phantomspeisung (P 48, IEC 268-15). Um eine einwandfreie Funktion des Mikrofons sicherzustellen, müssen die eingesetzten Netzteile mindestens den angegebenen Strom liefern.