KUGELFLÄCHENMIKROFONE

 

Das Kugelflächenmikrofon (Kfm) ist der sogenannten Trennkörperstereofonie zugeordnet, bei der durch einen irgendwie gearteten Körper z.B. eine Scheibe, Kugel oder Keil zwischen den beiden Mikrofonkapseln erreicht wird. Da das Stereosignal größere Intensitätsunterschiede enthält als bei Kapseln mit einer Kugelcharakteristik mit einem Abstand von 20 cm normalerweise möglich ist. Es unterscheidet sich von allen  herkömmlichen Anordnungen dadurch, dass es keine Kombination von Monomikrofonen ist, die teilweise mit ganz anderen Zielsetzungen entwickelt wurden (z.B. Frequenz unabhängiges Polardiagramm). Denn zwei optimale Monomikrofone ergeben leider nicht zwangsläufig ein optimales Stereomikrofon.

Es wurde im Jahre 1990 ein Stereo- Hauptmikrofon gefunden  welches die Anforderungen an die Kugelflächenmikrofonierung erfüllt. Es vereint die guten klanglichen Eigenschaften eines Druckempfängers mit der Richtcharakteristik einer Niere und im Gegensatz zu Kunstkopfaufnahmen bleibt bei der Lautsprecherwiedergabe eine von links nach rechts wandernde Schallquelle verfärbungsfrei. Die weitere Entwicklung führte zu einer Optimierung des Bündlungsmaßes. Es ist definiert als Pegeldifferenz zwischen Freifeld und Diffusfeldempfindlichkeit, wobei bei den Einzelmikrofonen der Freifeld- frequenzgang in Richtung der Mikrofonachse gemeint ist. Bei Stereomikrofonen hingegen erscheint es allgemein sinnvoll, das Bündlungsmaß für die gesamte Anordnung, d.h. für Stereo 0° anzugeben. Bei Kfm mit einem Öffnungswinkel von 180° zwischen den Kapseln ist das Bündlungsmaß die Differenz zwischen den 90° Freifeld- Frequenzgang (= Stereo 0°) und dem Diffusfeld- Frequenzganges. Das lineare Bündlungsmaß konnte nur durch eine besondere Kapselkonstruktion und eine spezielle elektrische Entzerrung erreicht werden, denn mit einer herkömmlichen Kapsel war die Anforderung nach einem linearen Bündlungsgrad nicht zu erfüllen. Dadurch ist das Kfm Diffusfeld entzerrt und über alle Schalleinfallsrichtungen verfärbungsfrei. Weiterhin hat die Freifeldentzerrung des Kfm einen linearen Frequenzgang, so dass eine Schallquelle von vorne ausgezeichnet abgebildet wird.

Bei der praktischen Anwendung des Kfm ist in der Regel auf die Beschaffenheit des Klangkörpers besonders Wert zulegen. Da man nach wie vor Nahinformationen der einzelnen Schallquellen braucht um eine sinnvolle Klangbalance aufzubauen, werden oft bei großen Klangkörpern wie Chören oder Orchestern binaurale Stütztechniken, die ich später noch etwas genauer beschreiben werde, verwendet.

Ganz anders sieht die Angelegenheit bei kleinerer Besetzung wie z.B. bei Kammermusik aus. Dort ist es durchaus möglich und sogar sinnvoll, das Kfm ohne zusätzliche Stützen zu verwenden.

Es gibt noch andere Ausführungsformen eines Druckempfänger- Stereomikrofons mit Trennkörpern. Allen Verfahren ist gemeinsam, dass die Abmessungen des Trennkörpers in der Größenordnung des menschlichen Kopfes liegen (außer SASS) und die Mikrofonkapseln etwa Ohrenabstand aufweisen, dass also die erzeugten stereofonen Signalunterschiede mehr oder weniger ähnlich zu den interauralen Signalunterschieden des Kunstkopfes sind.

 

 

SASS

 

Das Stereo Ambient Sampling System (SASS) wurde von Crown International Inc. entwickelt. Es gibt 2 Ausführungen: eine SASS-P mit Crown- Kapseln (Kugel) und eine SASS-B mit Bruel & Kjaer 4006- Kapseln.

Die Mikrofone sind auf Glanzflächen eingebaut, die sich etwas nach links und rechts neigen und die Kapseln sind durch zwei aus Schaumstoff bestehenden Wänden getrennt. Die Lokalisation wird unter 500 Hz durch reine Laufzeitunterschiede und ab 500 Hz durch Laufzeit- Intensität- Kombination bestimmt. Obwohl  SASS- Verfahren relativ kleine Grenzflächen aufweist, zeigt es auch in tieferen Frequenzen einen linearen Frequenzgang. Dieses Trennkörper- Verfahren besitzt eine gute Monokompatibilität.

 

 

CLARA-SYSTEM

 

Dieses System wurde im Jahre 1985 entwickelt, es vermeidet die Nachteile der Jecklin- Scheibe zum größten Teil. Diese Nachteile werden umgangen indem als Trennkörper ein speziell geformter "Keil" benutzt wird, dessen parabolförmige Querschnittsfläche sich nach hinten verjüngt. Die seitlichen Schalleinsprachen schließen wie beim "Grenzflächen- Keil" bündig mit der Trennkörperfläche ab, sodass auch hier störende Reflexionen am Trennkörper ausgeschlossen sind und gleichzeitig bei seitlichem Schalleinfall der Druckabfall oberhalb 800 Hz auf der abgewandten Seite mit einem Klangfarben und Schalldruckanstieg auf der zugewanden Seite verbunden ist. Bei frontaler  Schalleinfallsrichtung wirkt die parabolförmige Rundung der Trennkörper- Vorderseite vorteilhaft: Bereits kleine seitliche Auslenkungen der Schallquelle führen zu korrespondierenden Laufzeit- und Intensitätsunterschieden oberhalb 800 Hz. Die Staudruckzone liegt bei 0°- Schalleinfall im wesentlichen vor den Schalleinsprachen, so- dass auch hier in Bezug auf die Klangfarbe recht günstige Verhältnisse vorliegen. Theoretisch ist oberhalb 800 Hz nur ein geringfügiger Druckanstieg von etwa 2 dB zu erwarten.

 Infolge des nahezu steifenden Schalleinfalls müssen die Querschnitte der Schalleinsprachen kleiner als die halbe Wellenlänge der oberen Grenzfrequenz sein, um im oberen Frequenzbereich Verluste durch Kompensationseffekte auf der Membran zu vermeiden. Das 0°- Bündlungsmaß des "Clara- Systems" ist also noch nicht ganz Frequenz unabhängig, sondern weist eine Anhebung von etwa 2 dB bei 800 Hz auf, die aber oberhalb von 10 kHz wieder abfällt.

 

 

         DER GRENZFLÄCHEN- KEIL

 

Zwei Grenzflächenmikrofone sind so auf einen Keil gesetzt (Spitze des Keils nach vorne gerichtet, Winkel zwischen den Keilflächen 60° bis 90° ), dass der Kapselabstand 17 cm beträgt. Daraus resultieren stereofone Signalunterschiede, die denjenigen der Jecklin- Scheibe ähneln. Auch hier ist die akustische Wirkung des Trennkörpers für den vorderen Schalleinfallsbereich etwa 30° bis 45° (je nach Keilflächenwinkel) praktisch nicht vorhanden, sodass im Vergleich zur Jecklin- Scheibe gleichwertige räumliche Abbildungseigenschaften zu erwarten sind. Dagegen ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Klangfarbe (insbesondere für kleine Kugelflächenwinkel), weil die Intensitätsunterschiede nicht nur durch Abschattung sondern zusätzlich durch Druckstaueffekte verursacht werden. Die Klangfarbe des Hörereignisses ist deshalb von der Schalleinfallsrichtung am Mikrofon weitestgehend unabhängig. Allerdings werden die Schallquellen im frontalen Bereich wie mit der Woywod- Kugel höhenbetont aufgenommen.

WOYWOD- KUGEL

 

Der Trennkörper ist eine Kugel mit einem Durchmesser von 20- 25cm und wirkt hier gleichzeitig auf die Richtcharakteristik von vier Druckempfängern, deren Schalleinsprachen mit der Kugeloberfläche bündig abschließen und deren Verbindungslinien ein Tetraeder bilden ("Tetraphonie"). Werden für die Stereofonie nur das linke und rechte vordere Mikrofon verwendet, so ist in diesem Fall der Trennkörper nicht ausreichend, da sich beide Einsprachen im vorderen Kugelbereich bei einem Öffnungswinkel der Mikrofonachse von 110° befinden. Infolgedessen entstehen zu den Laufzeitunterschieden kaum die geforderten äquivalenten Intensitätsunterschiede, was vermutlich zu einer verhältnismäßig engen und flachen räumlichen Abbildung führt. Die Positionierung der Einsprachen im vorderen Kugelbereich wirkt sich auch im Bezug auf  die Klangfarbe ungünstig aus, weil für frontale Schalleinfallsrichtungen beide Druckempfänger in der Zone einer Schalldruckanhebung liegen, die oberhalb 2kHz etwa 4 -6dB beträgt.

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