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AUDIOTECHNIK Hier finden sie Infos für den interessierten Laien
Leistung von Verstärkern und Lautsprechern
RMS-Leistung
Bei den elektrischen Abbildern von Tönen und von Klängen, die in unseren Audiosystemen «herumgeistern», haben wir es in den analogen Bestandteilen unserer Anlage mit Wechselstrom bzw. Wechselspannung zu tun, ganz gleich, ob es sich beim Audiosignal um die wohl eher seltene Ausnahme einer einfachen Sinusschwingung mit 440 Hz (Stimmgabel-A), oder um Musik, also um eine im allgemeinen sehr komplexe Schwingung handelt. Um die Verstärkerleistung bei der Wiedergabe dieser sich komplex veränderlichen physikalischen Grössen anzugeben, kann man sich des RMS (engl. Root Mean Square = quadratischer Mittelwert) bedienen. Damit kann man die mittlere Leistung bei der Wiedergabe der komplexen Schwingung über ein bestimmtes Frequenzband angeben. In anderen Worten: Dieser quadratische Mittelwert ist der Effektivwert von zeitlich veränderlichen physikalischen Grössen; in Verstärkern und Lautsprechern sind dies Spannung und Strom.
Rosa Rauschen und weisses Rauschen
Als Testsignal für die RMS-Messung der Musikleistung wird meist rosa Rauschen verwendet. Rosa Rauschen ist zwar keine Musik, aber auch ein komplexes Signal, das zudem über die Zeit hinweg gleichmässig stark ist. Diese Kombination von Eigenschaften macht es für die Messung geeignet. Rosa Rauschen wird vom normalen menschlichen Gehör über das ganze hörbare Schallspektrum als etwa gleich lautes Geräusch empfunden. Die Amplitude (Stärke) von rosa Rauschen nimmt mit zunehmender Frequenz kontinuierlich ab, dies gleicht die sich mit erhöhender Frequenz zunehmende Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs aus.
Die Bezeichnung rosa Rauschen kommt übrigens aus der Optik. Im sichtbaren Lichtspektrum erscheint dieses tieffrequenzbetonte Rauschen rosa. Analog dazu gibt es das weisse Rauschen. Es hat über das gesamte Spektrum die gleiche Amplitude. Als Licht erscheint es unserem Auge weiss, in der Akustik wird es vom menschlichen Gehör als stark höhenbetont empfunden.
Mikrophone
Mi-kro’phon Gerät zur Umwandlung von mechanischen Schallschwingungen in elektrische Schwingungen [zu grch. mikros “klein, kurz, gering” + phone “Stimme”]
Nach Wahrig, Deutsches Wörterbuch.
Grundsätzliches
Ein Mikrophon ist ein elektroakustischer Schallwandler, der Schallschwingungen der Luft- in mechanische Schwingungen und diese in elektrische Spannungsimpulse umwandelt.
Im Gegensatz dazu wandelt ein Tonabnehmer (z.B. in einem Plattenspieler oder in einer elektroakustischen Gitarre) Festkörper-Schwingungen in Spannungsimpulse um.
Auch ein Lautsprecher ist ein elektroakustischer Schallwandler, bei ihm erfolgt die Wandlung in umgekehrter Richtung.
Mikrofon-Eigenschaften
Die Eigenschaften des Ausgangssignals eines Mikrofons wird durch die Impulstreue, den Rauschabstand und den Klirrfaktor beschrieben. Diese Grössen hängen stark vom Wandlerprinzip ab. Das Wandlerprinzip beschreibt wie die mechanischen Schwingungen der Membran in elektrische Signale umgewandelt werden. Man unterscheidet passive Wandler (z.B. dynamisches Mikrofon) und aktive Wandler (z.B. Kondensatormikrofon).
Dynamische Mikrofone - Eigenschaften und Einsatzgebiete
Dynamische Mikrofone zeichnen sich durch ihre akustische und mechanische Robustheit aus. Sie können auch sehr hohe Schalldrücke ohne Verzerrungen verarbeiten und vertragen auch mal ein etwas härteres Handling. Auf Grund ihrer Robustheit sind dynamische Mikrophone ideal für den harten Live-Einsatz, z.B. als Gesangsmikrofon auf der Bühne. Sie eignen sich auch sehr gut für die Abnahme von Gitarrenverstärkern, für die direkte und nahe Abnahme von lauten Blas- sowie von Schlagzeug-Instrumenten (Snare, Toms und Bass Drum).
Kondensatormikrofone - Bauweise und Funktionsprinzip
Wie der Name schon besagt arbeiten Kondensatormikrofone nach dem Prinzip eines Kondensators. Sie brauchen für den Betrieb eine Spannungsquelle (Phantomspeisung oder Batterie).
Eine elektrisch leitfähige Membran ist dicht vor einer Metallplatte befestigt, wobei die beiden Elemente voneinander elektrisch isoliert sind. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung (Polarisationsspannung) entsteht zwischen Platte und Membran ein Potenzialgefälle. Dieses System ist physikalisch ein elektrischer Kondensator.
Durch Schallschwingungen der Luft wird die Membran bewegt. Die Auslenkung führt zu einer Veränderung des Abstands zwischen Membran und Metallplatte. Dies erzeugt Kapazitätsschwankungen des Kondensators und damit Spannungsschwankungen. Das resultierende elektrische Signal entspricht wiederum einem Abbild der Schallschwingungen. Das Signal wird durch einen Mikrofonverstärker (Impedanzwandler) verstärkt. Für diesen sowie für die Erzeugung des Potentialgefälles am Kondensator ist eine Spannungsversorgung erforderlich. Diese ehält man meist über eine 48 Volt Phantomspeisung des Mischpults oder des Mikrofon-Vorverstärkers.
Bauformen: Bei Kondensatormikrofonen gibt es die verschiedensten Erscheinungs- und Bauformen. Alle haben aber aufgrund des Wandlerprinzips eine ähnliche Klangcharakteristik.
Eigenschaften und Einsatzgebiete
Kondensatormikrofone haben eine sehr hohe Signalqualität und dominieren im Tonstudio. Sie sind meist empfindlicher als dynamische Mikrofone und müssen vor mechanischen Einwirkungen und vor Feuchtigkeit geschützt werden. Der Kondensatorschallwandler kann durch extrem hohen Schalldruck beschädigt werden.
Richtcharakteristiken machen eine Aussage darüber aus welcher Richtung ein Mikrofon Schall am stärksten aufnimmt. Technisch ausgedrückt: Die Richtcharakteristik beschreibt Empfindlichkeit des Mikrofons als Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel.
Gemessen wird die Richtcharakteristik in reflexionsarmen Räumen im Direktfeld. Das Mikrofon wird dazu im Abstand von 1m von einer Schallquelle mit einer bestimmten Frequenz (Sinus-Schwingung) gedreht und der Ausgangspegel in Abhängigkeit vom Einfallswinkel gemessen. Das Resultat dieser Messung wird grafisch durch das Polardiagramm dargestellt. Die genaue Form der Kurve ist frequnzabhängig. Die Richtcharakteristiken sind nach der Form des Polardiagramms benannt.
Kugelchrakteristik - Das Polardiagramm ist kugelförmig. Das Mikrofon nimmt den Schall aus allen Einfalssrichtungen mit gleich starker Intensität auf.
Ist dann geeignet wenn die ganze klangliche Raumcharakteristik eingefangen werden soll, d.h. neben dem Direktschall auch denn Diffusschall (Von Wänden und gegenständen reflektierer Schall (Hall).
Nierencharakteristik - Erraten! Das Polardiagramm hat die Form einer Niere. Schall von der Seite und von hinten wird nur mit reduzierter Intensität oder gar nicht aufgenommen.
Praxis: blendet seitlich einfallenden Schall und damit Diffussschall aus. Ist dann am günstigsten wenn das direkte Signal der Schallquelle (Solist, Sprecher, Gitarrenverstärker) selektiv aufgenommen werden soll. Hall und Feedback-Tendenz werden dadurch reduziert.
Supernierencharakteristik - Die Superniere hat im Polardiagramm eine noch schlankere Form als die Niere.
Praxis: wie bei der Niere selektive Bevorzugung des frontal einfallenden Schalls, wobei diese Eigenschaft aber hier noch ausgeprägter ist.
Hypernierencharakteristik - Noch schlankeres Polardiagramm, noch stärker frontal ausgeprägte frontale Empfindlichkeit.
Keulencharakteristik - Durch zusätzliche bauliche Massnahmen wird die frontale Richtcharakteristik nochmals verstärkt.
Praxis. z.B. Aufnahme von Sprechern auf grössere Distanz, selektive Aufnahme einzelner Vogelstimmen.
Achtercharakteristik - ist quasi eine “Doppelniere” auf zwei entgegengesetzte Seiten hin ausgerichtet. Bsp.: Grossmembran-Studiomikrofone, bei denen die Membran von beiden Seiten her gleich gut durch Schallwellen erreichbar ist. Praxis: z.B. zwei Spreicher oder Sänger sich gegenübersitzend.
Nahbesprechungseffekt - Mikrofone haben die Eigenschaft, dass sie in nächste Nähe einer Schallquelle gebracht die tiefsten Frequenzen verstärkt wiedergeben. Dies hat für die Praxis verschiedene Konsequenzen:
- bei Live-Gesangsmikrofonen, die ja häufig fast im Lippenkontakt betrieben werden müssen die tiefen Frequenzen künstlich abesenkt werden
- durch entsprechende Positionierung eines Mikrofons an einem Instrument oder einem Gitarrenverstärker, kann der Anteil der tiefen Frequenzen beeinflusst werden.
Telefone
Te-le'fon = Fernsprecher [zu grch. tele "fern, weit" + phone “Stimme”]
Nach Wahrig, Deutsches Wörterbuch.
Einige Begriffe der modernen Telekommunikation
Das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ist ein Standard für Mobilfunk. Es ist ein Standard der dritten Generation (3G), mit dem deutlich höhere Datenübertragungsarten als mit dem vorhergehenden Standard (2G) möglich sind.
DECT = Digital Enhanced Cordless Telecommunications. Ein internationaler Standard für Telekommunikation mittels Funktechnik, der vor allem bei Schnurlostelefonen zur Anwendung kommt. Dieser Standard ist durch umfangreiche Spezifikationen genau definiert.
GAT = Generic Access Profile. Das GAP ist das Signalisierungsprotokoll innerhalb des DECT.
Diese Spezifikationen werden vom ETSI (Europeean Telecommunications Standards Institute) erstellt und beschreiben, welche technischen Verfahren eingesetzt werden sollen. Dies dient der Interoperationalität von Geräten verschiedener Hersteller.