Was man über Mikrofone wissen sollte

Klinkenstecker Bild: Klinkenstecker - Bestimmte Rechte vorbehalten: Glurz (cc-by-nc-sa 2.0)

In den letzten zwei Wochen habe ich mich endlich mal intensiv in das Thema Mikrofone eingelesen. Was ich dabei fürs Podcasting interessant fand möchte ich hier mal kurz zusammentragen.

Mono

Zunächst einmal ist jedes Mikrofon ein Mono-Gerät. Wenn es sich um ein Stereomikrofon handelt, dann kann man es schlicht als 2 Mikrofone betrachten. In der Regel sind in einem solchen Stereo-Mikrofon auch einfach 2 Mikrofonkapseln drin. Eine Bestätigung hat man in jedem Fall, wenn man sich den Stecker ansieht, und der hat nur 2 Pole. Das eine Stereo-Klinke als Stecker dran ist, bedeutet aber besonders bei PC-Mikrofonen noch nicht, das es sich auch um ein Stereo-Mikrofon handelt. Wenn man also sein Mikrofon z.B. vom Headset an den PC anschließt, und der Computer zeichnet ein Stereo-Signal auf, dann liegt das schlicht und ergreifend daran, dass die Soundkarte aus dem Mono- ein Stereo-Signal macht. Dazu nimmt sie normalerweise einfach das Signal, und verdoppelt es auf zwei Kanäle. Beide Kanäle sind dann absolut gleich, und man kann dem Ton dann nicht anhören, ob er eher rechts oder links vom Mikrofon entstanden ist. Wie auch, wenn schon das Mono-Mikrofon das nicht aufgenommen hat?

Welche Mikrofone gibt es?

In der Praxis hat man es eigentlich nur mit drei verschiedenen Mikrofonen zu tun, die dann nochmal auf etwas unterschiedliche Arten angeschlossen werden können.

Dynamische Mikrofone

Bei diesen Mikrofonen bewegt sich eine Spule an einem Magneten vorbei und erzeugt dadurch eine Spannung. Diese Spannung ist allerdings eher schwach, und benötigt einen Mikrofon-Vorverstärker damit das Signal auf den üblichen Mikrofon Level angehoben wird. So einen Vorverstärker gibt es als separates Gerät, aber in der Regel ist auch ein Mischpult am Mikrofoneingang mit einem solchen Vorverstärker bestückt. Diese Mikrofone kann man also am Mischpult anschließen, aber in der Regel nicht direkt in einen PC.

Kondensatormikrofone

Kondensatormikrofone erzeugen solch eine Spannung überhaupt nicht. Um hier ein Signal zu bekommen muss eine Spannung von außen angelegt werden, man spricht hier von der Speisespannung. Mit dieser Speisespannung wird im Mikrofon ein Kondensator versorgt, der den Schall dann in Spannungsschwankungen umwandelt. Im professionellen Bereich hat sich die Phantomspeisung mit 48 Volt durchgesetzt, und auch viele Einsteigermischpulte haben eine Taste auf der “Phantom” oder ähnliches steht in der Nähe des Mikrofoneingangs stehen. Wenn Ihr euch tatsächlich ein Kondensatormikrofon besorgt, achtet darauf, das die Phantomspannung von Mikrofon und Mischpult zusammenpasst (am besten nur P48 Geräte nehmen, das bedeutet eine Phantomspannung von 48 Volt. Manche Hersteller bezeichnen auch andere Spannungen als Phantomspannung, ohne weitere Erläuterungen, was zwar technisch erstmal nicht falsch ist, aber zu unschönen Ergebnissen führen kann.
Wenn man kein Mischpult hat, oder keines einsetzen möchte, dann gibt es auch Adapter, die z.B. den USB-Port mit einem Kondensatormikrofon verbinden, und auch gleich die passende Phantomspannung zur Verfügung stellen. Auch diese Mikrofone brauchen am Ende noch einen Vorverstärker, der wiederum im Mischpult, oder dem Adapter steckt.

Elektret Mikrofone

Wenn Ihr ein Mikrofon habt, das Ihr einfach am PC einstecken könnt, dann handelt es sich nahezu sicher um ein Elektret- Mikrofon. Ganz genau müsste es Elektret-Kondensatormikrofon heißen. leider geben manche Hersteller das nur als Kondensatormic. auf Ihrer Packung an, was dann sehr missverständlich ist.
Der große Unterschied, zum normalen Kondensatormikrofon ist nämlich, das der Elektret-Kondensator nicht von außen mit Spannung versorgt werden muss (also kein P48 braucht). Er bringt seine Spannung quasi schon aus der Fabrik mit, und verliert sie auch nicht wieder. Leider ist das nur extrem wenig Spannung, und so ist schon in dem Mikrofon ein Art kleiner Verstärker eingebaut, der das kaum messbare Signal auf einen normalen Mikrofon-Level bringt. Dieser kleine Verstärker braucht allerdings dann doch eine externe Stromversorgung, die dann der PC am Mikrofonausgang zur Verfügung stellt.

Welche Stecker gibt es?

Für den Anschluss von Mikrofonen gibt es im wesentlichen zwei verschiedene Steckersysteme, die sich noch mal ein wenig aufteilen können.

Klinkenstecker

Klinkenstecker gibt es in verschiedenen Ausführungen, die sich in 2 Merkmalen unterscheiden: Der Größe und der Anzahl der Pole

Größe

In Deutschland gibt es im wesentlichen die große und die kleine Klinke. Groß bedeutet 6,3 mm Durchmesser das ist 1/4 Zoll und klein sind 3,5 mm Durchmesser. Wenn ihr ein Mikrofon habt, das eigentlich zu einem kleinen Diktiergerät gehört, kann es auch schon mal vorkommen, das ihr einen noch kleineren Durchmesser vor Euch habt. Grob gesagt kann man sich merken, wenn es sich in die Buchse des tragbaren MP3 Players einstecken lässt ist es die kleine Klinke. Die große Klinke benötigt man in der Regel, wenn man das Mikrofon über den Klinkeneingang mit einem Mischpult verbinden will.

Es gibt Adapter von einer Größe auf die andere. Dabei sollte man darauf achten, keinen Adapter von Mono auf Stereo oder umgekehrt zu erwischen, wenn man nicht ganz genau weis, warum man da gerade von Mono auf Stereoklinke will. Bei Mikrofonen gibt es da nämlich kaum einen Verwendungszweck für. Größenwechsel ist aber problemlos.

Anzahl der Pole

Hier wird’s jetzt spannend, den die Anzahl der Pole verrät schon oft etwas über das Mikrofon, und die Technik, die man benötigt, um ein Signal zu bekommen. Grundsätzlich benötigt man mindesten 2 Pole, nämlich Masse und das Signal. Das Signal ist eigentlich der Spannungsunterschied zur Masse, daher braucht man die Masse unbedingt auch.
Ein Klinkenstecker, der genau diese beiden Pole hat wird auch als Mono-Klinke bezeichnet. Masse liegt dabei am Schaft, und das Signal an der Spitze an.

Das bedeutet aber auch, das es keinen gesonderten Pol zur Versorgung mit Speisespannung gibt. Wir haben es also entweder mit einem dynamischen Mikrofon zu tun (welches keine Speisung braucht), oder mit einer Speisung über den Signal Anschluss (welcher als Tonaderspeisung bezeichnet wird, anfällig für Störungen ist, und daher kaum noch verwendet wird). Aber gerade wenn man sich “irgendwo her” ein altes Mikrofon besorgt hat, sollte man das im Hinterkopf behalten. Daumenregel: Monoklinke = Dynamisches Mikrofon.

Dann gibt es da noch die Stereo-Klinke mit 3 Polen am Stecker. Das Stereo im Namen rührt daher, das über den gleichen Stecker beim Kopfhörer die Signale für Links und Rechts übertragen werden. Ein Mikrofon ist wie gesagt Mono, daher ist der Name hier etwas irreführend, und die Pole habe auch ganz andere Aufgaben. Das ist auch der Grund, warum für Mikrofone ein Adapter von Mono auf Stereoklinke in der Regel eine dumme Idee ist.

Wie bei der Mono-Klinke gibt es hier auch den Pole Masse am Schaft. In der Regel handelt es sich bei der Spitze um das Signal und der Ring in der Mitte dient der Speisung des Mikrofons. Speisung könnte hier die schon besprochene P48 also eine Phantomspeisung mit 48 Volt für ein Kondensatormikrofon sein (eher unwahrscheinlich, weil die selten über einen Klinkenstecker gemacht wird), oder die kleine Versorgungsspannung für ein Elektret-Mikrofon (besonders wahrscheinlich, wenn der Stecker direkt in eine Soundkarte passt).

XLR

Ein XLR Stecker ist auch immer dreipolig, und er kommt in 2 Größen daher. Als “Normaler” XLR in etwa daumendick, und als Mini-XLR in etwa kinderfingerdick. Er ist der Standardstecker im Profi-Bereich, weil er sehr robust ist, sowohl was seine mechanische Belastung betrifft, als auch von der Qualität des Ausgangssignals her. Die Belegung ist immer gleich. Es gibt einen Massepol und zwei Signalpole. Diese zwei Pole sind jedoch bitte nicht mit Links und Rechts zu verwechseln. Auch hier stimmt das nur für Kopfhörer- oder Boxenstecker. Beim Mikrofonanschluss nennt man die beiden Signalpole eher Hot und Cold und sie übertragen zusammen das eine Mono-Signal des Mikrofons. Das ist erstens der Grund warum es eine doofe Idee ist im Mikrofonbereich mit Mono/Stereo- Adapter zu hantieren (Mehrpolig bedeutet hier fast nie auch Stereo) und bringt uns zweitens direkt zum Bereich der verschiedenen Signale, die aus so einem Mikrofon raus kommen können, und warum das Signal bei einem XLR Stecker “robuster” ist. Nämlich:

Symmetrisch oder unsymmetrisch?

Unsymmetrisch

Wenn Ihr euch das Ausgangssignal eines Mikrofon mal grafisch vorstellt, habt Ihr wahrscheinlich eine Sinuskurve vor Augen. Diese Kurve zeigt dann den Spannungsverlauf des Mikrofonsignals an, wenn ein Ton auf die Membran trifft. Wenn die Kurve oben ist, dann ist die Spannung z.B. bei 1,2 Volt und wenn sie unten ist z.B. bei 0,8 Volt. Die Kurve hat also einen Mittelpunkt bei etwa 1 Volt und bewegt sich um ein gewisses Maß (hier 0,2 Volt) nach oben und unten. Der Verstärker wertet direkt dieses Signal aus, und verarbeitet es weiter. Dieses Verfahren nennt man unsymmetrisch, weil hier immer ein beispielsweise positives Signal gegenüber einer Masse auftritt. eine negative Spannung, kommt in unserem Fall hier nicht vor. das hat den Vorteil, das der Verstärker dahinter sehr einfach aufgebaut sein kann. Unsymmetrische Signale werden in der Regel über Klinkenstecker miteinander verbunden man brauch ja nur Masse als Bezugspunkt und ein Signal.
Der große Nachteil ist hier die geringe Störfestigkeit, die umso wichtiger wird, je länger die Kabel sind, durch die das Signal übertragen wird. Denn diese Kabel wirken auch immer als Antenne für andere elektrische Felder wie sie z.B. von Neonröhren, oder Handys erzeugt werden. Die Schwingungen die hier erzeugt werden verschieben den Masse-Nullpunkt in unserem sauberen Signal ständig rauf und runter. da unser Signal aber die Masse als Bezugspunkt benutzt, hören wir dieses rauf und Runter dann als störendes brummen, das der Verstärker dahinter dann auch sauber weiter verstärkt, weil er das Brummen nicht vom Signal unterscheiden kann.

Symmetrisch

Die Lösung dieses Problems besteht also darin, das Signal nicht mehr auf eine (nur scheinbar fixe) Masse zu beziehen. Und hier setzt das Verfahren der symmetrischen Signalübertragung an. Hierzu wird das Signal, welches sich bisher nur im positiven Spannungsbereich bewegte nochmal zusätzlich in den negativen Bereich gespiegelt. Daher hat ein XLR Stecker auch zwei Signalpins. Wenn jetzt eine Störspannung von außen diese Spannungen hin und her verschiebt, ist das für das Signal egal, weil nicht mehr der absolute Spannungspegel das Signal beinhaltet, sondern die Differenz zwischen dem positiven und dem negativen Signal verwendet wird. Schwanken beide in die gleiche Richtung (was bei einem Störsignal die Regel ist) verändert das die Differenz nicht, und das Signal bleibt somit sauber. Ein Verstärker der für die Verarbeitung von *un*symmetrischen Signalen gedacht ist, kann mit diesem Differenzsignal natürlich nicht viel anfangen. Daher ist es immens wichtig, das man weiß, ob sein Mikrofon ein Symmetrisches oder unsymmetrisches Signal liefert. Daumenregel Klinkenstecker ist unsymmetrisch, XLR Stecker symmetrisch. Ein Adapter von dem einen auf den anderen Stecker muss also immer auch die Elektronik beinhalten,die die Pegel und die Symmetrieumsetzung macht. Für die Google-Suche: DI-BOX ist der Suchbegriff der Wahl. Es gibt Schaltpläne um so-was selbst zu bauen, allerdings sind die Aussagen gemischt, ob sich der Selbstbau finanziell lohnt.

Zusammenfassend

Solange man ausschließlich am PC erzeugte Signale verarbeiten will, sollte man bei unsymmetrischen Elektret-Mikrofonen bleiben, und hier ein wenig ausprobieren, welche davon einen guten Klang bieten. Mein bisheriges Optimum im Preis/Leistungsverhältnis ist da das “Speedlink Medusa NX” (ca. 35€). Es sei denn man hat genügend Geld (> 200€ besser > 400€) um auf Kondensatormikrofone zu wechseln wobei dann auch gleich ein die restliche Technik auf die Gegebenheiten bei Pegel und Symmetrie eingestellt sein müssen (ca 150€). Von einem Mischbetrieb aus professioneller und billiger PC Technik, wie ich sie zunächst vorhatte, rate ich mittlerweile ab. Auch wenn es verlockend klingt erst nach und nach Geld in besser werdende Hardware zu investieren, ist man dauern mit Adaptern und Wandlern beschäftigt, die eine Menge Geld fressen, und unter Umständen blöde Störgeräusche verursachen. dann lieber sparen, und warten, bis das Geld für einen kompletten Wechsel zusammen gekommen ist. Ich habe meine konkreten Probleme also zunächst mal durch reine Anpassungen an meinen Soundeinstellungen und minimaler Hardware gelöst, darüber werde ich allerdings nochmal einen eigenen Blogeintrag schreiben.