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Mikrofone in Theorie und Praxis (Teil 2)

Beitragsreihe Technik
von Theo Bleitgen

Als Fortsetzung aus VTF-Post P 90 (Mikrofone in Theorie und Praxis) soll auf das Frequenzverhalten des Hannoverschen Mikrofons eingegangen werden. Der Grund dafür sind die mehrfach eingegangenen Anfragen wegen Übersteuerungen der Recorder bei tiefen Frequenzen.

Der hörbare Bereich, den ein junger Mensch wahrnehmen kann, beginnt etwa bei 16 Hz und endet ungefähr bei 16 kHz. Bei Frequenzen unter 16 Hz wird ein Schallereignis allerdings nicht mehr als Ton, sondern mehr als eine Folge von Druckstößen wahrgenommen. Für Sprachaufnahmen ist es nicht erforderlich, diesen Frequenzumfang in vollem Maße zu nutzen, da tiefe Töne, etwa ab 80-100 Hz, nicht mehr viel zur Sprachverständlichkeit beitragen. Da das Hannoversche Mikrofon aber gerade den unteren Frequenzbereich sehr stark betont, kann es teilweise zu unbefriedigenden Aufnahmen kommen.

Wird nämlich bei einer Einspielung die automatische Aussteuerung benutzt, so stellt die Automatik zunächst einen etwa 25 % höheren Verstärkungsgrad ein und regelt dann um diesen Arbeitspunkt herauf und herunter. Bei stark dynamisch wechselndem Tonmaterial wie z.B. Musik bringt eine schnelle Automatik Vorteile bei der Aussteuerung, allerdings auch den Verlust der ursprünglichen Dynamik. Da die Automatik bei den meisten Recordern aber eine schlechte Regelcharakteristik hat, so stellt eine reine Mikrofonaufnahme, ohne Hintergrundgeräusche, für sie schon fast ein statisches Tonereignis dar.

Steht z.B. ein hoher Pegel am Mikrofoneingang des Recorders an, dann setzt die Automatik die Verstärkung auf ein bestimmtes Maß zurück. In dieser Zeit ist das Gerät für leise ankommende Signale fast gesperrt. Da die Regelcharakteristik der Automatik (bei manchen Recordern einstellbar) nach unten meist recht schnell, nach oben aber relativ langsam arbeitet, können zwischen diesen beiden Regelvorgängen mitunter bis zu 3 Sekunden vergehen. Ist z.B. ein Pegelbegrenzer eingeschaltet, um Übersteuerungen zu vermeiden - beim Superscope ist das der Limiter -, so braucht dieser im Rücklauf fast 6 Sekunden um wieder auf Normalpegel zu kommen. Bei Musikmaterial wirkt sich die Trägheit wesentlich weniger stark aus als bei Sprache, da meist ein kontinuierliches Tonspektrum vorliegt. Sprache, mit ihren Unterbrechungen und längeren Pausen, läßt die Automatik jedoch wesentlich anders arbeiten. Dazu ein Beispiel.

In einer relativ ruhigen Umgebung soll eine reine Mikrofoneinspielung vorgenommen werden, wobei Mikrofon und Aufnahmerecorder auf normale Aufnahmewerte eingestellt sind.

Die Automatik regelt den Recorder, da keine lauten Umgebungsgeräusche vorhanden sind, zunächst auf hohe Verstärkung ein. Bei Recordern der unteren und mittleren Preisklasse geht diese Verstärkung leider auch mit einer erheblichen Anhebung des Rauschpegels einher. Die Fragen des Experimentators, meist leise gesprochen, lassen die Automatikregelung fast unbeeinflußt. Und trotzdem, ohne daß ein lautes Geräusch zu hören ist, zeigt die Nadel des Anzeigeinstrumentes plötzlich einen mittleren bis starken Ausschlag an. Hier wird oft fälschlicherweise angenommen, es könnte sich um paranormale Signale handeln, welche die Aufnahmeapparatur erreichen. Für diesen Effekt läßt sich aber eine natürliche Erklärung finden.

Verbrennungsmotore, Auspuffanlagen, Düsenflugzeuge und Windgeräusche erzeugen teilweise sehr tiefe Frequenzen, die unser Ohr infolge geringem Pegel nicht aufnehmen kann. Dies kann in vielen Fällen auch auf relativ weit entfernt vom Aufnahmeort vorbeifliegende Düsenflugzeuge zutreffen, welche je nach Wetterlage eine mehrere Kilometer lange Geräuschschleppe hinter sich herziehen können. Selbst kleinere Luftbewegungen verursachen Turbulenzen, die mit ihrem Spektrum teilweise bis in den Infraschallbereich hinein reichen. Und selbst der Fußboden und das Mauerwerk des Hauses sind in ständiger Bewegung und geben ihre Schwingungen an die Luft ab. All dies zusammen ergibt den uns ständig umgebenden Geräuschpegel, wovon unser Ohr infolge geringster Lautstärken nur einen kleinen Teil zu hören bekommt. Die eigentliche Geräuschquelle muß also zum Zeitpunkt des Zeigerausschlages nicht unbedingt dominant hörbar sein. Wer einmal Gelegenheit hat, mit speziellen Körperschallmikrofonen die verschiedensten Gegenstände abzutasten, der wird erstaunt sein, welch seltsame akustische Welt sich ihm da auftut. In geschlossenen Räumen mit Fenstern aus Thermoglas wird dieser Effekt noch verstärkt, da die schallabsorbierende Wirkung solcher Scheiben nicht bei allen Frequenzen gleich stark ist. Und so kommt es, daß mittlere und hohe Frequenzen relativ stark bedämpft werden, tiefe Töne dagegen aber die Scheibe in Resonanz bringen. Da diese wiederum die Luftmoleküle im Zimmer mit gleicher Frequenz zum Schwingen bringt, werden die Schallwellen vom Mikrofon fast so aufgenommen, als wäre kein schallhemmendes Hindernis vorhanden.

Eine tief abgestimmte Elektret-Mikrofonkapsel (bis etwa 20 Hz) mit nachgeschaltetem hochverstärkendem Vorverstärker, wie sie das Hannoversche Mikrofon darstellt, verstärkt z.B. diese Frequenzen extrem hoch. Obwohl unser Gehör sie infolge des geringen Schalldruckpegels noch nicht wahrnimmt, sie also noch unter seiner Ansprechschwelle liegen, werden sie vom Eingangsver-stärker des Recorders als hohe Spannungsspitzen interpretiert. In einem speziellen Baßlautsprecher wären sie nun zu hören, der Lautsprecher des Recorders beginnt seine Abstrahlung meist aber erst im Bereich von etwa 80-100 Hz. Wird in der vorgenannten Situation, in der die Automatik infolge hoher Schalldruck-Pegel, resultierend aus tiefen Frequenzen, die Verstärkung zurückregelt, eine paranonnale Stimme eingespielt, dann wird sie unweigerlich überdeckt oder abgeschnitten.

Auch das Zurückdrehen des Aufnahmereglers am Recorder, bei manueller Aussteuerung, wird diesen negativen Effekt nicht umgehen können. Einzige Abhilfe ist das Vorschalten eines Equalizers am Recorder, oder die Beschneidung des Frequenzumfanges des Vorverstärkers. Dies gilt auch für hohe und höchste Frequenzen.

Für die nächste im VTF anvisierte Mikrofongeneration sollte man sich schon einmal mit dem Einsatz eines sogenannten Grenzflächenmikrofons befassen. Diese Mikrofonart stellt in der Aufnahmetechnik eine Besonderheit dar und liefert, z.B. in Gesprächs- und Diskussionsrunden, auch in akustisch schwieriger Umgebung, hervorragende Ergebnisse. Grenzflächenmikrofone nutzen nämlich die besonderen akustischen Bedingungen bei der Schallreflektion an Grenzflächen aus.

Ganz dicht vor schallreflektierenden Flächen befinden sich alle Schallwellen, sowohl die des Direktschalls, der ersten Reflexionen des Direktschalls und des Diffusschalls, in einem sogenannten Druckbauch. Das heißt, der auf einer glatten Wand, Tisch oder Fußboden herrschende Schalldruck ist praktisch gleichmäßig verteilt und außerdem durch den Druckstaueffekt, im Vergleich zum Schalldruck im Raum, doppelt so groß. Das entspricht einem Pegelgewinn von 6 dB ohne Zuhilfenahme einer elektrischen Verstärkung. Dies ist ein nicht zu verachtender Pegelgewinn, wenn man bedenkt, daß jede elektrische Verstärkung des Schallsignals unweigerlich auch mit einer Anhebung des Rauschpegels verbunden ist.

Druckbäuche an Grenzflächen kommen aber nur dann zustande, wenn die Schallwelle reflektiert wird, und die Ausdehnung der reflektierenden Fläche mindestens die halbe Wellenlänge des reflektierten Schalls besitzt.

Die Formel zur Berechnung der halben Wellenlänge aus der Frequenz lautet:

halbe Wellenlänge = Schallgeschwindigkeit geteilt durch Frequenz geteilt durch zwei.

Bei einer Frequenz von 100 Hz wäre die notwendige Größe der reflektierenden Fläche 1,7 m entsprechend der Formel: 340 m/s / 100 Hz / 2 = 3,4 m / 2 = 1,7 m.

In diesem Beispiel würde also eine ebene Fläche von 1,7 m ausreichen, um eine Frequenz von 100 Hz zu reflektieren.

Gängige Fußbodenbeläge und Wandoberflächen, wie man sie in normalen Wohnräumen antrifft sind für Grenzflächenmikrofone geeignet, da im kritischen Frequenzbereich über 1000 Hz die Einbauplatte des Mikrofons als Grenzfläche maßgeblich ist. Die Verwendung eines Grenzflächenmikrofons könnte in mancher Aufnahmesituation, bei richtiger Anwendung, bessere Ergebnisse liefern können als andere Mikrofone. Da es sich beim Grenzflächenmikrofon ebenfalls um kleine Elektretkapseln handelt, welche bündig in einen schallharten Träger eingebaut werden, gelten für unsere Anwendungen die gleichen vorgenannten Bedingungen bezüglich des unteren Frequenz-bereiches. Entscheidend für einen generellen Einsatz wird allerdings der Anschaffungspreis sein.

Die nächste Ausgabe der Betragsreihe Technik wird sich in Verbindung mit dem Begriff "Umformungen" mit den besonderen akustischen Verhältnissen im Aufnahmeraum befassen. Es wird sich dabei zeigen, daß so manche geringügige Klangveränderung, welche vom Experimentator als paranormale Umformung interpretiert wird, eine ganz natürliche akustische Erklärung hat. In diesem Zusammenhang sei noch eine persönliche Bemerkung erlaubt.

Wenngleich es auch so manchem Leser der VTF-Post als unsinnig erscheinen mag, daß man Tonbandstimmen und Einspieltechniken einer so peinlich genauen Untersuchung unterzieht, so ist folgendes festzuhalten.

Der VTF und seine aktiven Mitarbeiter tragen die Verantwortung für ihre Behauptung: "Es gibt ein Leben nach dem Tode und wir erhalten auf unseren Tonbändern Mitteilungen von Verstorbenen!"

Da der VTF keine Glaubensgemeinschaft, sondern eine Forschungsgemeinschaft darstellt, ist es mehr als notwendig, Tonbandstimmenforschung im Sinne einer wissenschaftlichen Definition zu betreiben. Ein Techniker, der bei der Erforschung des Stimmenphänomens seine emotionalen Empfindungen im Glauben an eine jenseitigen Existensebene unberücksichtigt läßt, sollte deshalb keine negative Bewertung seiner Arbeit erwarten müssen.


(Quelle: VTF-Post P 91, Heft 2/98)