Nahbesprechungseffekt – was ist das und warum tritt er auf?

Nahbesprechungseffekt – was ist das und warum tritt er auf?

Jürgen Schwörer | November 29, 2011

Wer mit Mikrofonen arbeitet –  also sowohl „Tonis“ als auch Musiker – sollte den Nahbesprechungseffekt  (engl. proximity effect) beachten. Dieser Effekt ist mitunter  ausschlaggebend für die Positionierung des Mikrofons und den daraus  resultierenden Klang.

 Frequenzgang Beta 58A
Frequenzgang Beta 58A

Aber was  ist überhaupt der Nahbesprechungseffekt? 

Je näher ein Mikrofon an die Schallquelle heranrückt, desto stärker  werden die tiefen Frequenzen angehoben. Dies sieht man sehr schön, wenn  man einen Blick in die technischen Daten des Beta 58A schaut. Der  Frequenzgang ist bei unterschiedlichen Entfernungen angegeben. Bei einem  Abstand von 3 mm ist eine extreme Anhebung der Frequenzen um 200 Hz zu  sehen.

Tritt der Nahbesprechungseffekt bei allen Mikrofonen auf? 

Nein, nur bei Druckgradienten-Mikrofonen – also bei gerichteten  Mikrofonen wie Niere, Superniere, Hyperniere, Acht usw. Je stärker die  Richtwirkung desto stärker ist auch der Nahbesprechungseffekt. Beim Beta  58A ist er durch die Supernierencharakteristik also stärker ausgeprägt  als beim SM58, welches eine Nierencharakteristik hat.

Bei der Verwendung von Mikrofonen mit Kugelcharakteristik (wie z.B. das Beta 53 Headset) tritt dieser Effekt nicht auf.

Wie wirkt sich das in der Praxis aus? 

Klassisches Beispiel ist die Platzierung des Mikrofons vor dem  Gitarren Speaker. Je näher das Mikrofon an den Speaker heran gebracht  wird, desto wärmer wird der Gitarren-Sound. Aber auch Sänger können –  oder besser sollen – mit diesem Effekt „arbeiten“. Wird das Mikrofon mit  Lippenkontakt besungen wird eine warme Stimme erzielt. Das eignet sich  für balladeske Stücke. Soll die Stimme schriller, aggressiver klingen  wird das Mikrofon weiter entfernt gehalten.

Und warum ist das überhaupt so? 

Hier muss etwas tiefer in in die Technik eingetaucht werden. Zuerst  sehen wir uns den Aufbau eines „Druckgradienten-Mikrofons“ an. Wie in  der Abbildung zu sehen ist, kann bei diesen Modellen der Schall direkt  von vorne auf die Membran auftreffen aber auch über so genannte  Laufzeitglieder von hinten auf die Membran. Wichtig ist der  Wegunterschied – also die Länge der Laufzeitglieder. Ist diese Länge  eine halbe Wellenlänge bedeutet dies, dass die Welle mit dem positiven  Druck auf die Membran von außen auftritt; eine halbe Wellenlänge später  allerdings mit negativem Druck. Von außen wird die Membran nach innen  gedrückt, von Innen wird die Membran nach innen gezogen. Dadurch wird  eine maximale Auslenkung der Membran erzielt, wodurch auch das  Ausgangssignal den maximalen Wert erreicht.

Kommt der Schall von hinten auf das Mikrofon, so sind die Wege des  Schalls in etwa gleich lang. Es tritt also keine Laufzeitverschiebung  auf und damit kommen beiden Wellen mit dem positiven Druck an der  Membran an. Von außen wird die Membran folglich nach innen gedrückt,   von innen wird nach außen gedrückt – die Drücke arbeiten also  gegeneinander und die Membran bleibt in Ruhe.

Druckgradientenempfänger: Schall von vorne und Schall von hinten
Druckgradientenempfänger: Schall von vorne und Schall von hinten

Im nächsten Schritt müssen wir uns nun die Schallausbreitung ansehen.  Im einfachsten Fall kann man die Schallausbreitung mit den  Wellenbildungen bei einem Steinwurf ins Wasser verdeutlichen. Nahe der  Quelle sind die Wellenfronten stark gekrümmt. Je weiter entfernt desto  gerader werden die Fronten. Bei der Wellenausbreitung spricht man von  Nahfeld, wenn die Wellenfronten stark gekrümmt sind und von Fernfeld,  wenn die Wellenfronten annähernd parallel sind.

Das Nah- und Fernfeld bei einer Wellenausbreitung
Das Nah- und Fernfeld bei einer Wellenausbreitung

Dieser Sachverhalt ist frequenzabhängig. Über den Daumen gepeilt ist  das Nahfeld ein bis zwei Wellenlängen groß und das Fernfeld beginnt ab  10 Wellenlängen. Somit beträgt die Nahfeld-Ausdehnung  eines 100 Hz  Tons  einige Meter und das Fernfeld beginnt ab etwa 30 m Abstand zur  Schallquelle. Diese Abstände schrumpfen bei einem 10 kHz Ton auf wenige  cm die das Nahfeld einnimmt und das Fernfeld beginnt bereits ab etwa 30  cm. Je tiefer die Frequenz desto größer ist das Nahfeld.

Nun sehen wir uns an, wie sich das Druckgradienten-Mikrofon im Nah-  bzw. Fernfeld verhält. Im Fernfeld – also mit (annähernd) parallelen  Wellenfronten – ergibt sich aufgrund der Laufzeitgleiter ein definierter  Wegunterschied. Dieser Unterschied ist maßgeblich für den  Druckunterschied – und damit ausschlaggebend für den Ausgangspegel. Wird  das Mikrofon nun einem Nahfeld ausgesetzt, so vergrößert sich der  Wegunterschied, damit steigt auch der Druckunterschied und es ergibt  sich ein höheres Ausgangssignal. Ein Druckgradienten-Mikrofon ist also  in einem Nahfeld lauter als in einem Fernfeld. Und da tiefe Frequenzen  ein stärker ausgeprägtes Nahfeld haben, ergibt sich die  überproportionale Anhebung der tiefen Frequenzen je näher das Mikrofon  der Schallquelle angenähert wird.

Druckgradienmikrofon im Nah- und Fernfeld
Druckgradienmikrofon im Nah- und Fernfeld

Jürgen Schwörer

Jürgen ist seit 2000 Applications-Engineer bei Shure und damit Ansprechpartner für alle technischen Fragen insbesondere über die Anwendung von Mikrofonen, Funkmikrofonen und In-Ear-Monitoring – aber auch Mischer, Konferenzanlagen und Phono-Nadeln. Durch sein Elektrotechnik Studium „Bild- und Tontechnik“ an der Universität Karlsruhe erlangte Jürgen die theoretischen Grundlagen. Jürgen ist aber selbst Musiker (Klavier/Keyboard, Gitarre, Cajon) und kennt die Branche auch von der aktiven Seite auf der Bühne.