Das passende Richtrohrmikrofon finden: Das Wichtigste auf einen Blick
Audioingenieur Matthew Koschak gibt einen Einblick in das Thema Richtrohrmikrofone: Er erklärt ihre Funktionsweise, häufige Fehlannahmen und erläutert, wie man das passende Mikrofon für seine Anforderungen findet.
Eines der am häufigsten falsch interpretierten Mikrofone ist das Interferenz- oder Richtrohrmikrofon. Die Herkunft der Bezeichnung „Richtrohr" ist offensichtlich: Diese Mikrofone sehen ähnlich aus wie Kleinkondensatormikrofone, sind jedoch viel länger und ähneln einem Rohr. Vielleicht hat man solche Mikrofone schon mal bei Sportveranstaltungen gesehen oder an einem Filmset, wo sie üblicherweise an einer Tonangel oder an einer Kamera befestigt werden.
Warum sind diese Mikrofone so lang? Warum gibt es sie in so vielen verschiedenen Längen? Wofür braucht man ein Richtrohrmikrofon? Wie lang sollte das Rohr sein? In diesem Artikel werden wir all diese Fragen beantworten.
Richtrohrmikrofone: Einsatzbereiche und häufige Fehlannahmen
Richtrohrmikrofone gehören zu den "stark gerichteten Mikrofonen". Sie sind noch stärker gerichtet als herkömmliche Nieren- oder Supernierenmikrofone. Dadurch können sie unerwünschten seitlich einfallenden Schall blockieren oder dämpfen und ermöglichen eine gezieltere, transparentere Abnahme der Schallquelle. Ein typischer Einsatzbereich für Richtrohrmikrofone ist die Abnahme einer Schallquelle, die relativ weit vom Mikrofon entfernt ist und aus irgendeinem Grund nicht näher am Mikrofon positioniert werden kann. Das kann zum Beispiel der Sound eines Tennisballs sein, der auf den Schläger trifft, oder das Brüllen eines Löwen.
Eine häufige Fehlannahme ist, dass diese Mikrofone auf magische Weise die Distanz überwinden und den Schall „einfangen"; tatsächlich verfügen sie einfach nur über eine außergewöhnliche Off-Axis-Dämpfung (weitere Details hierzu unter Der Mythos der Mikrofonreichweite in den FAQs auf shure.com). Sie dämpfen den Umgebungslärm auf der Straße ebenso wie starke Reflexionen in einem Raum, in dem ein Dialog aufgenommen wird. Richtrohrmikrofone werden daher oft bei Voiceovers verwendet, insbesondere, wenn keine spezielle Sprachkabine vorhanden ist und ein direkter, präsenter Sound benötigt wird. Auch hier dämpft das Richtrohrmikrofon den Raumhall, der Off-Axis einfällt.
Eigenschaften von Richtrohrmikrofonen
Die wichtigste Eigenschaft von Richtrohrmikrofonen ist wie erwähnt ihre starke Richtwirkung. Weitere Parameter, auf die man achten sollte, sind eine hohe Empfindlichkeit und geringes Eigenrauschen. (Eigenrauschen bezeichnet den Rauschpegel des Signals, der durch die Schaltkreise des Mikrofons entsteht. Wenn man ein Mikrofon mit zu starkem Eigenrauschen verwendet, um eine sehr leise Schallquelle aufzunehmen, wird dein Signal ein hörbares Rauschen aufweisen.) Wie bereits erwähnt werden Richtrohrmikrofone üblicherweise verwendet, um weiter vom Mikrofon entfernte Schallquellen abzunehmen. Das bedeutet, dass der Pegel des eintreffenden Schalls häufig sehr gering ist, weshalb ein Richtrohrmikrofon eine höhere Empfindlichkeit aufweisen sollte als andere Mikrofone, bei denen die Schallquelle näher an der Kapsel positioniert werden kann. Da der niedrige Pegel verstärkt werden muss, um eine akzeptable Signallautstärke zu erzielen, sollte das Richtrohrmikrofon unbedingt ein geringes Eigenrauschen aufweisen.
Die "keulenförmige" Richtcharakteristik (und weitere Missverständnisse)
In den technischen Daten von Richtrohrmikrofonen wird die Richtcharakteristik als "Superniere/Keule" oder als "Hyperniere/Keule" angegeben. Um diese Bezeichnungen zu erklären, muss ich zunächst erläutern, wie die starke Richtwirkung bei Richtrohrmikrofonen erzielt wird. Die Richtwirkung entsteht durch das Interferenzrohr, das vor der Mikrofonkapsel (üblicherweise einer Kondensatorkapsel) angebracht ist. An den Seiten dieses Rohrs sind einige Schlitze angebracht, durch die Schall in die Röhre einfallen kann.
Das Mikrofon kann zwischen axialem Schall und Off-Axis-Schall unterscheiden, da diese auf verschiedene Weise auf die Kapsel treffen.
Die Schallwellen aus axialer Richtung fallen ungehindert vorn in das Rohr ein – sie legen alle die gleiche Weglänge zurück und treffen alle gleichzeitig auf die Kapsel. Sie sind somit „in Phase" und werden von der Kapsel in ein elektrisches Signal umgewandelt und weitergeleitet.
Off-Axis-Schallwellen treten durch die Schlitze ins Rohr ein. Dadurch werden sie auf verschiedenen Pfaden geleitet, legen unterschiedliche Weglängen zurück und treffen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Kapsel. Schallwellen, die an Schlitzen weiter unten ins Rohr eintreten, legen eine längere Strecke zurück als Schallwellen, die näher an der Kapsel eintreten. Da die Schallwellen zeitverzögert auf die Kapsel treffen, sind sie phasenverschoben und löschen sich gegenseitig (teilweise) aus. Die maximale Auslöschung entsteht, wenn die Phasenverschiebung eine halbe Wellenlänge beträgt.
Durch diese Wirkweise des Interferenzrohrs entsteht eine Richtcharakteristik in Form einer schmalen, stark gerichteten, nach vorn zeigenden Keule.
Hierbei sollte man beachten, dass die tiefste Frequenz, die ausgelöscht werden kann, durch die Länge des Interferenzrohrs festgelegt wird. Je länger das Rohr, desto tiefer ist die untere Grenzfrequenz, also die niedrigste Frequenz des Off-Axis-Schalls, die effektiv ausgelöscht wird. Um Frequenzen bis 100 Hz auszulöschen, müsste das Rohr allerdings über 1,5 Meter lang sein!
Ein häufiger Irrglaube ist, dass die Länge des Rohrs den allgemeinen Aufnahmewinkel des Mikrofons bestimmt. Das ist nicht ganz falsch, aber die Schallfrequenz spielt dabei auch eine wichtige Rolle. Unterhalb der Grenzfrequenz wird die Richtcharakteristik durch die Mikrofonkapsel selbst bestimmt – dabei handelt es sich in den meisten Fällen um eine Hyperniere. Aus diesem Grund wird die gesamte Richtcharakteristik eines Richtrohrs als Hyperniere/Keule bezeichnet: Im tiefen Frequenzbereich liegt eine Hypernierencharakteristik vor, oberhalb der unteren Grenzfrequenz ist es eine schmale Keule.
Unten ist das Polardiagramm des VP89L (Rohrlänge ca. 46 cm) bei verschiedenen Frequenzen dargestellt.
Mit steigender Frequenz wird das Mikrofon stärker gerichtet und das Polardiagramm wird schmaler. Da das Interferenzrohr des VP89L recht lang ist, ist das Mikrofon bis zu etwa 250 Hz noch stark gerichtet. Unterhalb dieser Frequenz liegt überwiegend eine Hypernierencharakteristik vor. Man kann auch gut erkennen, dass die Richtcharakteristik in den Höhen sehr gleichförmig ist und die unerwünschten Nebenkeulen dort sehr klein sind.
Das Bündelungsmaß
Um das Konzept der Richtwirkung und deren Abhängigkeit von der Frequenz zu verstehen, ist das sogenannte Bündelungsmaß (Englisch „Directivity Index"/DI) hilfreich. Das Bündelungsmaß (Einheit dB) ist das Verhältnis der On-Axis-Empfindlichkeit des Mikrofons zur durchschnittlichen Empfindlichkeit in allen Richtungen. Je höher der Wert, desto gerichteter ist das Mikrofon.
Ein Mikrofon mit Kugelcharakteristik hat einen DI von 0 dB, da es in alle Richtungen die gleiche Empfindlichkeit aufweist. Ein Mikrofon mit Hypernierencharakteristik hat einen DI von 6,0 dB. Im folgenden Diagramm sieht man, bei welcher Frequenz die Richtwirkung des Interferenzrohrs einsetzt. Dargestellt sind die Bündelungsmaße der Richtrohrmikrofone VP89S (kurzes Rohr), VP89M (mittellanges Rohr) und VP89L (lang). Die Nierencharakteristik ist kaum frequenzabhängig, während die untere Grenzfrequenz sehr stark von der Rohrlänge abhängt.
Welche Rohrlänge benötige ich?
Das kommt drauf an! Ein längeres Rohr sorgt für eine größere Richtwirkung, ist aber auch schwerer in der Handhabung. Es muss sehr präzise ausgerichtet werden und ist hauptsächlich für stationäre Schallquellen geeignet. Wenn sich die Schallquelle bewegt, benötigt man einen sehr erfahrenen Tonangler, da bereits eine leichte Off-Axis-Ausrichtung den Signalpegel von der Schallquelle erheblich dämpft. Für sehr weit entfernte Schallquellen bzw. sehr laute Umgebungen ist dies häufig die beste Wahl. Ein mittellanges Richtrohr eignet sich bei den meisten Situationen beim Tonangeln und bei der Sprachabnahme. Kürzere Richtrohre haben eine geringere Richtwirkung, sind jedoch nützlich, wenn ein längeres Rohr unpraktikabel ist; sie bieten immer noch eine bessere Off-Axis-Dämpfung als Mikrofone mit Hypernierencharakteristik. In solchen Fällen ist auch der Shure A89U Double-Barrel-Adapter nützlich, da die Positionierung des Vorverstärkers unterhalb des Rohrs die Mikrofonlänge reduziert.
Die Gleichförmigkeit der Off-Axis-Dämpfung ist ebenso wichtig wie der allgemeine Dämpfungsfaktor. Auch ein stark gerichtetes Richtrohrmikrofon nimmt Off-Axis-Schall bei bestimmten Frequenzen auf. Dadurch können Kammfiltereffekte entstehen, die die Klangqualität beeinträchtigen.
Die meisten Richtrohrmikrofone bieten eine gute Richtwirkung. Wenn man ein richtig gutes Mikrofon sucht, solltet man jedoch auch auf geringes Eigenrauschen, eine hohe Empfindlichkeit, eine gute On-Axis-Klangqualität und eine gleichförmige Off-Axis-Dämpfung achten. Auf diese Weise erhältst du rundum die beste Klangqualität.
