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Wissenswertes zu Mikrofonen

Wie funktioniert ein Mikrofon?

Ein Mikrofon hat eine schwierige Aufgabe. Ein Mikro, so die Kurzbezeichnung, muss akustische Schallwellen in elektrische Signale umwandeln. Die Aufgabe ist deshalb nicht so einfach, da Mikrofone in einem großen Frequenzbereich arbeiten müssen. Alleine die menschliche Sprach umfasst inkl. Obertöne ein Frequenzspektrum von ca. 80 bis 12.000 Hz. Wenn es um Musik geht, wird der Frequenzbereich noch deutlich größer.

Dabei soll ein Mikrofon die tiefen Töne ebensogut umwandeln, wie die hohen Töne.

Bei der Umsetzung dieser Herausforderung sind im Laufe der Zeit verschiedene technische Lösungen entstanden. Und aus der Ausführung des Schallwandlers sind zum Teil die gängigen Mikrofonklassen entstanden.

Dynamische Mikrofone

Bei einem dynamischen Mikrofon wird die Signalspannung durch Induktion erzeugt. Darum werden diese Mikrofone auch elektromagnetische Mikrofone genannt. Aufgrund des Funktionsprinzips sind dynamische Mikrofone nicht auf externe Spannungsquellen angewiesen. Die gängigsten Vertreter dieser Mikrofonart sind Tauchspulen-Mikrofone und Bändchen-Mikrofone.

Dynamische Mikros können in allen Bereichen eingesetzt werden, eignen sich jedoch besonders für Percussion oder Schlagzeug sowie Live-Gesang-Anwendungen.

Tauchspulen-Mikrofon

Bei einem Tauchspulen-Mikrofon ist an einer schwingbar aufgehängten Membrane eine Spule befestigt. Diese Spule befindet sich im Magnetfeld eines Dauermagneten. Treffen Schallwellen auf die Membrane, bewegt diese die Spule im Rhythmus der Schallwellen. Dadurch wird in der Spule eine Signalspannung induziert.

Ein dynamisches Mikrofon arbeitet demzufolge nach demselben Prinzip, wie ein Lautsprecher. Nur eben umgekehrt. Bei einem Lautsprecher erzeugt ein elektrisches Signal an der Spule für eine schwingende Membran. Bei einem dynamischen Mikrofon erzeugt eine schwingende Membran ein elektrisches Signal an der Spule.

Deshalb werden bei manchen Funkgeräten oder Wechselsprechanlagen oftmals die eingebauten Lautsprecher auch als Mikrofon genutzt. Für die Sprachübertragung ist die eher mangelnde Signalqualität aber trotzdem noch ausreichend.

Schallwellen (1), Membrane (2), Dauermagnet (3), Mikrofongehäuse (4), Signalanschlüsse (5), Schwingspule (6).

Bändchen-Mikrofon

Ein Bändchen-Mikrofon funktioniert ähnlich wie ein Tuschspulen-Mikrofon. Doch anstelle einer Spule befindet sich ein im Zickzack gefaltetes Aluminium-Bändchen im Magnetfeld eines Dauermagneten.

Wird das Bändchen durch Schalldruckwellen in Schwingung versetzt, kann an den beiden Enden des Aluminium-Bändchens eine induzierte Spannung im Rhythmus der Schalldruckwellen gemessen werden.

Da das Bändchen nur wenige Mikrometer dick ist, reagiert es sehr empfindlich. Wind, Erschütterungen und schnelle Bewegungen führen dann zu unerwünschten Störsignalen.

Da der Innenwiderstand (Impedanz) des Mikrofons als auch die induzierte Spannung sehr gering sind, wird dem Bändchen-Mikrofon ein Impedanzwandler nachgeschaltet. Dieser erhöht die Signalspannung und sorgt für eine in der Studiotechnik übliche Ausgangsimpedanz von 200 Ohm.

Schallwellen (1), Aluminium-Bändchen (2), Signalanschlüsse (3), Dauermagnet (4).

Kondensator-Mikrofone

Im Gegensatz zu den dynamischen Mikrofonen wird bei Kondensator-Mikrofonen ein ganz anderes Funktionsprinzip genutzt. Wie der Name schon sagt, werden hier die typischen Eigenschaften eines Kondensators zur Signalgewinnung genutzt. Im Gegensatz zu dynamischen Mikrofonen benötigen Kondensator-Mikrofone eine Betriebsspannung.

Kondensator-Mikrofon

Ein Kondensator-Mikrofon hat eine gelochte Metallplatte (Gegenelektrode), vor der eine hauchdünne und elektrisch leitende Membrane montiert ist. Da beide Bauteile elektrisch isoliert sind, ist dieser Aufbau im Prinzip ein Plattenkondensator mit einer bestimmten Kapazität. Sobald an die Metallplatte und die Membrane eine Spannung angelegt wird, lädt sich der Kondensator auf. In der Praxis wird dazu oft die 48 V Phantomspeisung des Mikrofonverstärkers oder des Mischpultes genutzt.

Wenn nun die Membrane durch Schallwellen bewegt wird, ändert sich der Abstand der Membrane zur Metallplatte im Rhythmus der Schalldruckwellen. Im gleichen Maße verändert sich auch die Kapazität des Kondensators. Wird der Abstand der Membrane zur Metallplatte geringer, steigt die Kapazität und der Kondensator kann mehr Ladung aufnehmen. Wird der Abstand größer, sinkt die Kapazität und der Kondensator kann weniger Ladung aufnehmen. Da ein hochohmiger Widerstand jedoch den schnellen Ladungsaustausch verhindert, kann über ihn eine von den Schallwellen abhängige Spannung abgegriffen werden.

Schallwellen (1), elektrisch leitende Membrane (2), hochohmiger Widerstand (3), Mikrofongehäuse (4), Signalanschlüsse (5), Spannungsquelle (6), gelochte Metallplatte (7).

Da die Membrane eine geringe Masse aufweist und sehr sensibel reagiert, sind Kondensatormikrofone auch im hohen Frequenzbereich sehr empfindlich. Darum werden sie gerne als Studiomikrofone genutzt. Dabei werden die windempfindlichen Mikrofone noch durch eine zusätzliche Vorrichtung vor dem Atemluftstrom geschützt.

Ist die Membrane kleiner als 1“ (2,54 cm) sprechen die Fachleute von Kleinmembran-Mikrofonen. Ist die Membran größer, handelt es sich um ein Großmembran-Kondensatormikrofon.

Elektret Kondensator-Mikrofon

Bei einem Kondensatormikrofon befindet sich Luft als Dielektrikum zwischen der elektrisch leitenden Membrane und der Metallplatte. Bei einem Elektret-Mikrofon wird zwischen der Membrane und der Metallplatte ein Elektret als Dielektrikum eingebaut. Als Elektret wird eine elektrisch isolierende aber vorgeladene Polymer-Folie genutzt.

Das bedeutet, dass die Moleküle der Folie permanente Dipoleigenschaften aufweisen, sodass ein elektrisches Feld messbar ist. Durch das Elektret-Dielektrikum kommt es durch Influenz zu einer gegenpoligen Aufladung des Kondensators. Es muss also von außen keine Spannung mehr zugeführt werden.

Wird jetzt die Membrane durch Schallwellen bewegt, ändert sich der Abstand der Membrane zur Metallplatte und somit die Kapazität des Kondensators im Rhythmus der Schalldruckwellen. Da die Influenz-Ladung aber immer gleich bleibt, ändert sich zwangsläufig die Spannung am Kondensator.

Diese Spannung wird dann dem im Mikrofon integrierten Verstärker zugeführt.

Schallwellen (1), elektrisch leitende Membrane (2), integrierter Verstärker (3), Mikrofongehäuse (4), Signalanschlüsse (5), gelochte Metallplatte (6), Elektret-Folie (7).

Nach anfänglichen Problemen, ein über Jahre stabiles Elektret zu entwickeln, haben sich Elektret-Kondensatormikrofone mittlerweile auf ganzer Linie durchgesetzt. Dank kostengünstiger Herstellung und kompakter Abmessungen werden diese Mikrofone u.a. in Telefonen, Diktiergeräten oder Headsets verbaut. Hochwertige Elektret-Mikrofone werden auch in Studios und in der Musikindustrie verwendet.

Kohle-Mikrofone und Piezo-Mikrofone

Auch wenn Kohle- und Piezo-Mikrofone in der heutigen Zeit keine Rolle mehr spielen, haben sie doch einen wesentlichen Anteil zum technischen Fortschritt  geliefert. So wurden z.B. Kohle-Mikrofone bis 1970 in hoher Stückzahl in der Fernmeldetechnik eingesetzt. Das Funktionsprinzip war recht einfach: Ein Kohlegranulat wurde durch eine Membrane im Rhythmus der Schallwellen komprimiert, wodurch sich der Widerstand des Granulats änderte. Der große Vorteil dieser Mikrofone lag im hohen Ausgangssignal, wodurch nachgeschaltete Vorverstärker nicht erforderlich waren. Allerdings alterte das Granulat, was nach einiger Zeit zu einer weiteren Verschlechterung der ohnehin nicht guten Tonqualität führte.

Bei einem Piezomikrofon ist eine Piezokeramik mit der Schallmembran mechanisch gekoppelt. Durch die Schallwellen wird das Piezoelement minimal „verbogen“, worauf das Element eine Spannung abgibt. Aufgrund des hohen Klirrfaktors eigneten sich die Mikrofone nicht für qualitativ hochwertige Aufnahmen und wurden schnell von anderen Mikrofonkonzepten verdrängt. Im Gegensatz dazu konnte sich das Piezoprinzip als Tonabnehmer für Instrumente oder als Schwingungsaufnehmer bis heute behaupten.

Welche Mikrofon-Typen gibt es?

Neben den konstruktionsbedingten Unterschieden werden Mikrofone auch noch nach dem Einsatzbereich klassifiziert.  

Gesangsmikrofone

Gesangsmikrofone sollen die Stimme des Interpreten so wiedergeben, wie es vom Publikum erwartet wird – druckvoll, kräftig und klar verständlich.

Dabei müssen Gesangsmikrofone besonders bei Live-Auftritten viel aushalten. Schnell passiert es, dass ein Mikro runterfällt oder der Mikrofonständer umgekippt wird. Von gezielten Wurf- und Schleuderaktionen der Interpreten mal ganz abgesehen.

Und im Winter, wenn die Mikrofone von der kalten Transporter-Ladefläche in den gut beheizten Club gebracht werden, dürfen die zum Teil heftigen Temperaturschwankungen auch kein Thema sein. Darum werden hier gerne robuste Tauchspulen-Mikrofone eingesetzt.


Instrumentenmikrofone

Instrumente stellen ganz bestimmte Anforderungen an ein Mikro. Schlagzeuge entwickeln druckvolle und harte Beats, während Gitarren ein Mikro mit sehr weitem Übertragungsbereich und ausgezeichnetem Impulsverhalten erfordern.

Für jedes Instrument bringen diese professionellen und spezialisierten Mikrofone die perfekte Technik für klaren Sound, die passende Form und auch geeignetes Zubehör mit.


Studiomikrofone

Wer als Hobby-Musiker oder als Profi auf höchste Soundqualität großen Wert legt, greift zu geeigneten Studio-Mikrofonen.

Sie bringen in Sets mit Mischpulten und weiterem Zubehör je nach Ausstattung auch eine geeignete Software mit. Dank mehrerer Eingänge sind Stereo- sowie Raumklang-Aufnahmen möglich, die am Computer im Studio noch bearbeitet werden können.


Kameramikrofone

Speziell bei Video- und Filmproduktionen kommt es auch auf den richtigen Sound an.

Darum müssen Kamera-Mikrofone ausschließlich die Töne vom Ort des Geschehens aufnehmen und keine störenden Nebengeräusche.

Dank einer gezielten Richtcharakteristik im Zusammenspiel mit einer hohen Empfindlichkeit werden auch akustikschwache Signale aus der Blickrichtung der Kamera aufgezeichnet. 


Sprachmikrofone

Sprachmikrofone sind so ausgelegt, dass die gesprochenen Worte klar und verständlich übertragen werden. Störende Atemgeräusche müssen effektiv ausgeblendet und der Anwender darf nicht zu sehr beeinträchtigt werden. Um die Hände frei zu haben, werden Sprachmikrofone gerne in Headsets integriert oder auch als Ansteck-Mikros (Lavalier-Mikrofon) ausgelegt.

Um der Moderatorin oder dem Moderator die entsprechende Bewegungsfreiheit zu bieten, werden Sprachmikrofone oftmals in Zusammenhang mit einer Funk-Übertragung genutzt.


USB-Mikrofone

Ein USB Mikrofon kann mit wenigen Handgriffen per USB-Kabel an einem PC angeschlossen werden.

Ein integrierter A/D-Wandler formt die analogen Mikrofonsignale in digitale Informationen um, die mit einer speziellen Software am Computer gespeichert und nachbearbeitet werden können.

Ein USB Mikrofon eignet sich ideal für Podcast-Produktionen, Multimedia-Präsentationen oder auch Probemitschnitte. 

Unser Praxistipp: Funk oder kabelgebunden?

Mikrofone können sowohl kabelgebunden als auch mit Funkübertragung eingesetzt werden. Ein kabelgebundenes Mikro bietet eine hohe Übertragungssicherheit, allerdings ist durch das Kabel die Bewegungsfreiheit des Anwenders deutlich eingeschränkt.

Ein Funkmikrofon bietet eine hohe Bewegungsfreiheit, benötigt aber Batterien zur Stromversorgung des Senders. Bei ungünstigen Funkbedingungen kann es zu Störungen bei der Übertragung kommen.

Ein Funkmikrofon-Set besteht aus einem Sender (Mikrofon) und einem Empfänger, der an ein Mischpult oder einen Verstärker angeschlossen wird.

Was ist die Charakteristik bei einem Mikrofon?

Die Bauart von Mikrofonen hat Auswirkungen darauf, wieviel Schall aus welcher Richtung aufgenommen wird. Man spricht dabei von der Richtcharakteristik. Für Gesang wird in den meisten Fällen eine „Nieren“-Charakteristik gewählt, die sowohl dynamische als auch Kondensator-Mikrofone bieten.

Ein Mikro mit Nieren-Charakteristik nimmt hauptsächlich auf einer Seite des Mikrofons und im Winkel von 90° zu beiden Seiten Schallwellen an. Im Winkel von 180° (auf der Rückseite) ist das Mikrofon dagegen unempfindlich. Für bestimmte Instrumente kann eine andere Charakteristik, zum Beispiel die Acht oder Kugel auch sehr sinnvoll für das Tonstudio oder die Proberaum-Aufnahmen sein, wenn aus zwei Richtungen Schall aufgenommen werden soll (zum Beispiel über dem Schlagzeug).

Bändchen-Mikrofone sind grundsätzlich ungerichtet und haben eine „Kugel“-Charakteristik, d. h. sie nehmen aus allen Richtungen in gleicher Intensität Schallwellen auf. Mittlerweile gibt es jedoch technisch angepasste Varianten, die auch eine Nieren-Charakteristik besitzen. Welche Charakteristik die richtige ist, hängt in erster Linie vom Instrument, der Stimme sowie dem Einsatzort ab. So gibt es auf einer Bühne, die eventuell mit Monitoren ausgestattet ist, deutlich mehr Geräusche im Raum als in einem Studio.

Übersicht der gängigsten Charakteristik-Formen

Charakteristik: Kugel

Charakteristik: Acht

Charakteristik: Keule

Charakteristik: Niere

Charakteristik: Breite Niere

Charakteristik: Superniere

Worauf müssen Sie beim Kauf von Mikrofonen achten?

Das wohl wichtigste Kaufkriterium ist der Einsatzzweck. Denn für fast jeden Einsatz werden optimierte Mikrofone oder Mikrofon-Sets angeboten. So lassen sich bei Live-Auftritten oder Studio-Aufnahmen die besten akustischen Ergebnisse erzielen.

Einsatzzweck

  • Spezielle Sprach-Mikrofone für klaren Stimmklang und gute Verständlichkeit
  • Gesangsmikrofone für voluminösen Klang ohne Störgeräusche
  • Geeignete Mikrofone für das entsprechende Instrument, z. B. Schlagzeug oder Piano
  • Spezielle Mess-Mikrofone zum Einmessen von Räumen
  • Sonderformen wie Kamera-Mikrofone oder Handy-Mikrofone mit entsprechenden Anschlüssen

Ausstattung und Bauform

  • Funkmikrofone für Live-Aufritte oder im Proberaum sowie für Präsentationen
  • Kabelgebundene Mikrofone für stationären Einsatz und optimale Platzierung
  • Headsetmikrofone für freies Sprechen oder Gesang mit viel Bewegungsfreiheit
  • Passende Bauform für Stative, Klipp-Halter oder andere Befestigungen
  • Passende Anschlüsse für den gewünschten Zweck: Mini-Klinke, Klinke, XLR, USB
  • Extras wie Poppschutz, Windschutz oder Stativ

Unser Praxistipp: Abstimmung der Technik

Die optimale Abstimmung von Mikrofon und Einsatzzweck kann entscheidend für den gelieferten Klang sein. Wichtig ist aber auch die passgenaue Abstimmung mit der ergänzenden Technik: z. B. Mischpult, Verstärker und Lautsprecher. Denn was hilft das beste Mikrofon, wenn die nachgeschaltete Technik eine mindere Qualität aufweist.

FAQs: Die häufigsten Fragen zum Thema Mikrofone

Welches Zubehör braucht man für Mikrofone?

Ein Mikrofon alleine macht noch keinen Klang. Diesen Zweck erfüllt ein Megafon. Lautsprecher, Verstärker und Funkstrecken sind nötig. Besonderes Augenmerk sollte auf die Kabel und passende Adapter (zum Beispiel Mini-Klinke auf XLR) gelegt werden, damit an Mischpulten oder beim Anschluss an den Rechner alles klappt. Daneben sind auch Stative, Clip-Befestigungen und Standfüße wichtige Ergänzungen.
 

Wie teuer ist ein gutes Mikrofon?

Je nachdem wofür ein Mikrofon eingesetzt werden soll, können die Preise stark variieren. Einsteiger bekommen bereits im mittleren Preissegment einen guten Klang, der viel Spaß bringt. Profis mit speziellen Ansprüchen werden dagegen meist im oberen Preissegment fündig, da besondere Spezifikationen gefragt sind.
 

Kann man mit jedem Mikrofon aufnehmen?

Grundsätzlich kann jedes Mikrofon zur Aufnahme genutzt werden. Dabei ist in erster Linie das Zubehör ausschlaggebend. Dazu zählen passende Anschlusskabel (Klinke für die Grafikkarte, XLR für ein Mischpult) unter Umständen ein Mischpult und die entsprechende Software. Je nach gewähltem Mikrofon kann die Qualität sich jedoch stark unterscheiden.

Fazit: So kaufen Sie das richtige Mikrofon

Vor dem Kauf sollte klar sein, welchen Zweck das Mikrofon erfüllen soll und wo es eingesetzt wird. Danach gilt es, auf die Charakteristik und eventuell auf die passende Ausstattung für verschiedene Instrumente zu achten. Schließlich ist auch das passende Zubehör relevant.

Für den heimischen Karaoke-Abend kann bereits ein günstiges Mikrofon den gewünschten Effekt erzielen. Wer viel Bewegungsfreiheit braucht, greift am besten zu Funkmikrofonen mit entsprechender Reichweite. Besonders für Aufnahmen und die Bearbeitung von Musik eignen sich Sets für Studio-Mikrofone, die besondere Qualität liefern und je nach Ausstattung auch eine Software mitbringen. Für besondere Anwendungsbereiche wie Kameraaufnahmen oder das zusätzliche Mikrofon am Handy greift man zum entsprechenden Modell.

Ob ein Kondensator-Mikrofon oder ein dynamisches Modell das Richtige ist, hängt und zum einen vom spezifischen Einsatzbereich und zum anderen vom persönlichen Geschmack ab.


 

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