Wie funktioniert ein Mikrofon?

Basics: Dynamische Mikrofone und Kondensatormikrofone

| Foto: Shutterstock von TandemBranding

Du möchtest die Unterschiede der Mikrofone verstehen; willst wissen, weshalb das eine sich besonders auf der Bühne zu Hause fühlt, das andere im Studio perfekte Ergebnisse liefert? Na dann, lass uns tiefer in die Materie einsteigen. Wie funktioniert ein Mikrofon?

Check it – Wie funktioniert ein Mikrofon?

  • Luftdruck in elektromagnetische Schwingungen wandeln
  • Dynamische Mikrofone / Tauchspulmikrofone: die Roadtauglichen
  • Sensibler Sonderkandidat: Bändchenmikrofon
  • Kondensatormikrofone: Matchwinner in Studio & Co.

Die Welt der Mikrofone ist ziemlich facettenreich bevölkert. Es gibt zahlreiche verschiedene Arten und Modelle mit jeweils eigenen Vorzügen, die halt auch für unterschiedliche Anforderungen zum Einsatz kommen. Beschränken wir uns auf die Musik, ist ein Mikrofon dafür verantwortlich, die „akustischen Reize“, die Töne von Gesang oder Instrumenten aufzunehmen.

Ja, schon klar, nicht jeder Ton ist unbedingt reizvoll. Aber keine Angst, Mikrofone sind in Sachen musikalischer Geschmack ziemlich tolerant und enthalten sich einer Wertung. Sie sind einfach neutral, zumindest versuchen sie es. Klar ist aber: Je vernünftiger das Mikrofon, umso perfekter (= präziser) wird das Signal abgenommen und übertragen.

Die drei selbstverständlichen Korpus-Bauteile | Foto: Shutterstock von CHALERMPHON SRISANG
Shure SM57 LC
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Simples Prinzip – von Luftdruck zum elektromagnetischen Signal

Von außen betrachtet besteht ein Mikrofon aus drei Hauptbestandteilen: Dem Korb auf der einen Seite, dem Griff bzw. Korpus in der Mitte und dem Adapter für entweder Kabelanschluss oder Funkübertragung. Das Prinzip ist relativ leicht verständlich: Lass uns mal genauer unter den Mikrofonkorb schauen – wir schrauben ihn gleich mal ab. Denn im Inneren wird es deutlicher, wie ein Mikrofon funktioniert.

Die Roadtauglichen: Dynamische Mikrofone / Tauchspulmikrofone | Foto: Shutterstock von Josue Xiquin

Erste Abteilung: Wie funktioniert ein dynamisches Mikrofon

Dynamische Mikrofone sind im Inneren gewissermaßen wie Lautsprecher aufgebaut. Da gibt es also zunächst eine Membran. Auf der Rückseite befindet sich eine Drahtspule aus Kupferdraht. Die wiederum ist von einem starken Magneten umgeben. Treffen nun Schallwellen auf die Membran, wird die in Schwingungen versetzt, zugleich die rückseitige Schwingspule.

Sennheiser E 906
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Grundsätzlich ist es ja so, dass jeder Ton und jedes Geräusch sich aus realen Schwingungen zusammensetzen. Was beispielsweise von deiner Stimme oder deinem Instrument in Bewegung versetzt wird, ist nichts anderes als die Umgebungsluft. Und das eben in unterschiedlicher Lautstärke und Tonhöhe.

Elektromagnetisches Innenleben | Grafik: Ina Germer

Das Spiegelmedium: Die Membran

Gespiegelt wird der reale Ton – das Signal – auf der Membran. Abgenommen werden die Schwingungen nun in einem starren Magnetspalt. Im nächsten Schritt heißt es „Induktion, mach, was deine Aufgabe ist!“ Die Töne werden in elektrische Spannung gewandelt. Und genau die lassen sich am Ende der Signalkette wieder hörbar machen. Wie funktioniert ein Mikrofon? Mit Strom!

Musikerslang: Tauchspulmikrofone werden als dynamische Mikrofone bezeichnet

Übrigens reden wir an dieser Stelle eigentlich von Tauchspulmikrofonen. In unserem musikalischen Mikrokosmos ist es zur Selbstverständlichkeit geworden, Tauchspulmikrofone mundartgerecht als dynamische Mikrofone zu bezeichnen. Das sind sie durchaus, allerdings ist das „dynamische Mikrofon“ eigentlich ein Oberbegriff. Und der gilt für Tauchspulmikrofone und Bändchenmikrofone, die inzwischen wieder von vielen Herstellern angeboten werden und ihren Exotenstatus in den letzten Jahren mehr und mehr verloren haben.

Shure SM58 LC
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Beliebte Bühnenprotagonisten, weil robust

Tauchspulmikrofone beherrschen insbesondere die Bühnen. Grund dafür ist, dass sie aufgrund der großen Membran und der speziellen Bauweise relativ robust und roadtauglich sind. Nicht falsch verstehen, lässt du sie immer wieder auf den Boden fallen, werden auch diese Mikrofone das nicht lange verzeihen.

Robust bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sie in zweierlei Weise weniger empfindlich sind als ihre Artgenossen. Einerseits mechanisch, andererseits was die Aufnahme von Umgebungsgeräuschen anbelangt. Im Vergleich mit anderen Mikrofonen ist die Membran relativ träge. Das heißt, man kann sie mit entsprechender Richtcharakteristik auch in lärmender Umgebung auf der Bühne gut verwenden.

Klanggeniale Sensibelchen unter den dynamischen Mikrofonen | Foto: Shutterstock von dangapinga

Auch dynamisch: Bändchenmikrofone

Bändchenmikrofone gehören da eher zu den Sensibelchen. Die klanggenialen Warmduscher der dynamischen Mikrofone sozusagen. Das Prinzip ist ähnlich, auch hier geht es um Induktion. Allerdings besitzen sie weder eine großflächige Membran noch eine Drahtspule. Stattdessen sind sie mit einem sehr dünnen Bändchen aus Aluminium ausgestattet. Dieses Bändchen ist zugleich der elektrische Leiter. Und der schwingt im Magnetspalt.

Ohne Transformator kommt da nicht viel

Die Spule eines Tauchspulmikrofons ist beim Bändchenmikrofon lediglich das dünne Bändchen. Da ist es einleuchtend, dass die elektromagnetische Spannung sehr viel niedriger ausfällt. Um nun wieder für den notwendig satte Ausgangsspannung zu sorgen, wird ein Transformator verbaut, der die Signalspannung multipliziert und auf ein verarbeitungsfähiges Niveau anhebt.

Präzise Klangabbildung durch geringe Masse des Bändchens

Wenn nun das „Medium“, das die Schwingungen spiegelt, besonders dünn ist, ist es auch imstande, die eintreffenden Frequenzen viel komplexer abzubilden bzw. zu duplizieren.  Vor diesem Hintergrund ist es leicht nachvollziehbar, dass Bändchenmikrofone den Klang weitaus präziser und authentischer als ihre trägen Kameraden einfangen können.

SE Electronics V7
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Doch alle geht damit auch nicht! An ihre Grenzen kommen diese Mikros bei den besonders hohen Frequenzen. Das ist nicht ihre Domäne, was allerdings nicht zwangsläufig ein Nachteil sein muss. Aufgrund des begrenzten Frequenzgangs ist es gut möglich, dass besonders höhenintensive Instrumente im Gesamtmix weniger dominant oder gar störend erscheinen.

Da müsst ihr echt vorsichtig sein

Mit Bändchenmikrofonen muss man sehr behutsam umgehen. Plakativ gesprochen hängt ihr Leben und Überleben an einen hauchdünnen Faden. Okay, das klingt jetzt vielleicht etwas dramatisch, aber ist nicht wirklich verkehrt. Konstruktionsbedingt, insbesondere aufgrund des Bändchens, kann es sich bei unachtsamen Stößen, beim Umkippen, erst recht beim Herunterfallen und ähnlichen Ungeschicklichkeiten schnell mal verabschieden.

Aber noch viel mehr als das. Bereits dann, wenn irgendein Schlaumeier in das Mikro hineinpustet, kann das Bändchen reißen. Ins Mikro zu pusten ist eine unsägliche – auch unhygienische – Unsitte. Aber lässt sich einfach nicht aus den Köpfen von Musikern und (ungeübten) Rednern kriegen. Redner machen das gerne mal als Kontrolle, ob das Mikrofon funktioniert und scharf geschaltet ist. Na ja, was soll man sagen? Eben funktionierte es noch; jetzt nicht mehr. Besser geht das mit der Mikrofonhygiene übrigens so!

Kondensatormikrofone: Soundtechnisch unschlagbar | Foto: Shutterstock von Makarov Aleksandr

Wie ein Kondensatormikrofon funktioniert:

Fehlt noch ein Familienmitglied: das Kondensatormikrofon. Das ist nach einem anderen Prinzip konstruiert. Hier arbeiten vor allem zwei spezielle Bauteile zusammen. Das erste ist die Membran, wobei diese elektrisch leitend sein muss. Zweiter Protagonist ist eine Metallscheibe. Für einen Augenblick geht es nun ähnlich weiter wie beim dynamischen Mikrofon:

Die Membran wird durch den auftreffenden Luftdruck – den Ton – in Schwingungen versetzt. Vollkommen anders ist aber die weitere Umsetzung: Abgenommen und gewandelt wird nun der sich ständig ändernde Abstand zwischen der schwingenden Membran und der starren Metallscheibe.

Kondensator-Prinzip: Präziser und sensibler geht’s nicht | Grafik: Ina Germer

Kondensatormikrofone benötigen Phantomspeisung

Dieses Signal ist zwar sehr präzise, aber viel zu outputschwach, um ohne Unterstützung vernünftige Ergebnisse zu liefern. Es benötigt ein wenig Hilfe, und die erhält es in Form einer speziellen elektronischen Schaltung. Dafür notwendig ist eine externe Stromversorgung, die sogenannte Phantomspeisung. Viele Mischpulte und Audio-Interfaces bieten die per Knopfdruck an. Meist werden dann 48 Volt durch das Kabel zum Mikrofon geschickt und das Signal wird hörbar.

AKG C7
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Die Dinger hören vermutlich das Gras wachsen

Manche der Kondensatormikrofone sind im positiven Sinne derart empfindlich, dass man damit vermutlich noch das wachsende Gras knistern hören würde. Ich kenne sogar eine Geschichte von einer fast geschlossenen Studiotür und einem Reißverschluss im Nachbarzimmer. Interessante Aufnahme. 😉 Und pustet euch beim Open-Air-Gig eine leichte Windbrise um die Nase, wird der Lufthauch akustisch auch vom Mikrofon eingefangen. Das muss man schon filigran am Pult einstellen. Dennoch schwören viele Musiker auch im Livebetrieb auf diese Mikrofone.

Kondensatormikrofone sind präzise, schnell und frequenzweit

Das Besondere ist einfach, dass die Membran eine äußerst geringe Masse hat, also auch entsprechend schnell auf die Schwingungen reagieren kann. Und zwar – anders als bei Bändchenmikrofonen – bis in höchste Frequenzbereiche. Entsprechend obertonreich bleibt das Originalsignal von Stimme oder Instrument erhalten.

Hinzu kommt, dass es ja nicht lediglich darum geht, wie schnell und authentisch eine Schwingung abgenommen wird. Genauso wichtig ist, dass der Ton exakt geschlossen wird und nicht durch die Nachschwingungen anderer Quellen schwammig überlagert wird.

Kondensatormikrofone sind die eindeutigen Gewinner in Sachen Übertragungsqualität, Frequenzabnahme, Schwingungswandlung und Geschwindigkeit. Eine Präzision des Frequenzspektrums, wie man sie von dynamischen Mikrofonen nicht erwarten darf.

Wenn du dich im Netz herumtreibst, wie gerade jetzt in diesem Augenblick, wirst du inflationär immer wieder dies erfahren: „Die Entwicklung des Mikrofons ist eng mit der Erfindung des Telefons verknüpft.“ Ist es in Wahrheit gar kein Mikro, sondern ein verkleidetes Smartphone? Schon brüllst du mal locker eine WhatsApp-Sprachnachricht hinein. Nein, mach das bitte nicht! Immerhin haben wir doch ausführlich auf die Frage geantwortet: Wie funktioniert ein Mikrofon.

Wenn dir dieser Artikel gefallen hat, dann freue dich auf die Fortsetzungen, in denen wir uns mit USB-Mikrofonen, Richt- bzw. Röhrenmikrofonen und mehr beschäftigen werden.

 

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