10 Punkte zu Mikrofonen in installierten Systemen

Der Einsatzzweck des Systems

Was ist ein Mikrofonsystem?

Wenn wir über Mikrofone in Verbindung mit fest installierten Beschallungsanlagen sprechen, denken wir in erster Linie an fest installierte Mikrofonsysteme in allen Arten von Räumen, in denen Sprache verstärkt wird: Konferenzräume, Hörsäle, Kirchen, Gerichtssäle und so weiter. Ein Mikrofonsystem umfasst nicht nur die Mikrofone. Es umfasst auch den Rest der Tonkette, einschließlich Vorverstärker, Mischpulte, Endstufen, Lautsprecher – und den Raum selbst!

Was ein gutes System leisten sollte

Das Ziel des Mikrofonsystems ist es, eine ausreichende und stabile Verstärkung zu bieten – ohne hörbare Systemgeräusche, mit natürlichem und verzerrungsfreiem Klang und ausgezeichneter Sprachverständlichkeit. Das System sollte einfach zu bedienen sein. Einige Systeme werden manuell gesteuert, oft aber auch durch intelligente Hardware/Software, die dafür sorgt, dass das richtige Mikrofon zur richtigen Zeit und mit dem richtigen Pegel eingeschaltet wird.

Wie ein System nicht sein sollte

Manchmal hört man Systeme, die nicht so optimal sind. Diese haben starke Verzerrungen, einen schlechten Frequenzgang, nervige Systemgeräusche, Störgeräusche von Handys, schlechte Sprachverständlichkeit und eine instabile Verstärkung, was zu akustischen Rückkopplungen führt. Ein gutes System soll diese Probleme minimieren.

Raumakustik

Der Raum

Mikrofone allein machen noch kein perfekt installiertes System aus. Der Raum – vor allem die Raumakustik – hat einen großen Einfluss auf die Leistung des fertigen Systems.

Nachhall

Die Nachhallzeit eines Raumes ist die Zeit, die ein Signal braucht, um nach dem Abklingen um 60 dB abzunehmen. Wir verwenden oft den Begriff „RT60”. Die optimale Nachhallzeit eines Raumes hängt von der Nutzung des Raumes ab. Ein Sprechstudio sollte eine kurze Nachhallzeit (< 0,5 Sek.) haben. Ein Konzertsaal für symphonische Musik liegt im Bereich von 2,2 bis 2,4 Sekunden. Alte Kirchen, die oft als große Räume mit harten Oberflächen gebaut wurden, können eine sehr lange Nachhallzeit haben (5 bis 8 Sekunden). In diesen Räumen ist es schwierig, eine hohe Sprachverständlichkeit zu erreichen, da der Nachhall die Worte „verschmiert”.

Betrachte alle Nachklänge als Störgeräusche, die das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems beeinträchtigen. Wenn der Nachhall länger als zwei Sekunden dauert, kann es schwierig sein, eine hohe Sprachverständlichkeit zu erreichen. Wenn du einen guten Raum für Sprechanwendungen planst, solltest du die Nachhallzeit des Raums berücksichtigen. Ein Raum für natürliche Sprache ohne elektrische Verstärkung hat normalerweise eine etwas längere Nachhallzeit als ein Raum mit installierter Beschallungsanlage.

Akustischer Lärm

Der Lärm in einem Raum kommt zum Teil von draußen, wie zum Beispiel Verkehrslärm oder Vibrationen von Zügen und U-Bahnen. Wie laut das ist, hängt davon ab, wie gut der Raum gegen Geräusche und Vibrationen geschützt ist.
Auch Geräusche von Geräten wie Klimaanlagen, Ventilatoren in Projektoren und Netzteilen können echt nervig sein.

Auch wenn man ständige Geräuschquellen ausblenden kann, machen sie es schwerer, Gespräche zu verstehen, und machen die Zuhörer schneller müde. Lüftersysteme können sogar Windgeräusche in nahe gelegenen Mikrofonen verursachen.

Schlecht konzipierte Lautsprechersysteme können aufgrund einer schlechten Verkabelung oder falscher Verstärkungseinstellungen ebenfalls Brumm- oder Störgeräusche verursachen. Dies sollte natürlich bei einer hochwertigen Installation niemals vorkommen.

In einem für Sprachübertragungsanwendungen optimierten Raum sollte der Geräuschpegel immer so niedrig wie möglich sein. Zur Dokumentation des Hintergrundgeräuschpegels werden Geräuschbewertungskurven (NR) oder Geräuschkriterienkurven (NC) verwendet. Diese Kurven gelten auch für die Beschreibung der Raumanforderungen zu Beginn eines Projekts. Typische Installationsgeräusche sollten NR/NC-30 nicht überschreiten. Alternativ kann der A-bewertete Schalldruckpegel (SPL) angewendet werden. Im Durchschnitt liefert der A-bewertete Schall Werte, die etwa 4-5 dB höher sind als NR/NC. (Beispiel: Die untenstehende NR-25-Kurve kann auf 29 dB(A) umgerechnet werden.

Elektrische Störgeräusche

Manchmal kann man elektrische Störgeräusche hören. Elektromagnetische Felder von Stromkabeln, Lichtdimmern und Handys können erfasst und in hörbare Geräusche umgewandelt werden. Die Lautstärke der vom System wiedergegebenen elektrischen Störgeräusche sollte am besten 10 dB unter der Lautstärke der Geräusche im Raum liegen (d. h. NR/NC 20).

Ultraschallsensoren

Eine knifflige Art von Geräuschen sind die von Ultraschallsensoren ausgehenden Töne, die normalerweise im Bereich von 30–50 kHz arbeiten.  Die meisten Mikrofone sind empfindlich für diese unhörbaren Geräusche, deren Schalldruckpegel (SPL) ziemlich hoch ist (>100 dB SPL) – oft höher als der einer sprechenden Person. Aus diesem Grund können die Ultraschallgeräusche automatische Pegelregelkreise aktivieren. Es ist wichtig, diese Sensoren aus Räumen mit Mikrofonen zu entfernen – oder sie zumindest so zu programmieren, dass sie mit der höchstmöglichen Frequenz arbeiten.

Wo sind die Lautsprecher?

Lautsprecheranordnung

Es sollte klar sein, dass es keine gute Idee ist, ein Mikrofon vor einem Lautsprecher zu platzieren, der das verstärkte Signal dieses Mikrofons wiedergibt. Das Risiko einer akustischen Rückkopplung ist dabei ziemlich hoch.

Lautsprecher haben normalerweise eine gewisse Richtwirkung – zumindest bei höheren Frequenzen. Dadurch sollte hinter dem Lautsprecher weniger Schall erzeugt werden als vor ihm. Daher gilt die Grundregel, Mikrofone hinter den Lautsprechern oder zumindest außerhalb der Achse zu platzieren.

In Systemen mit verteilten Deckenlautsprechern besteht ein hohes Risiko, dass sich die Mikrofone vor (direkt unter) einem Lautsprecher befinden. Eine gängige Lösung besteht darin, den/die nächstgelegenen Lautsprecher auszuschalten.

Die Verstärkung vor Feedback ist ein wichtiger Parameter in allen Mikrofonsystemen. Denk daran, dass die Kette alle Komponenten umfasst, die das System durchläuft – einschließlich des Raums. Je länger die Nachhallzeit, desto höher das Risiko einer akustischen Rückkopplung. Je mehr offene Mikrofone vorhanden sind, desto höher ist ebenfalls das Risiko.

Mikrofon-Spezifikationen

Was Du beachten solltest

Das Mikrofon, das Du ausgewählt hast, sollte die Stimme aus der Entfernung gut erfassen können, in der es benutzt werden soll. Eine höhere Richtwirkung hilft, das Risiko von akustischen Rückkopplungen zu verringern. Je weiter das Mikrofon von der sprechenden Person entfernt ist, desto höher sollte die Richtwirkung sein. Der Sprachpegel sollte in der Mitte des Dynamikbereichs des Mikrofons liegen. Es sollten keine Vibrationen von der Halterung über das Mikrofon übertragen werden.

Empfindlichkeit

Die Empfindlichkeit eines Mikrofons hängt davon ab, wie hoch der Ausgangspegel ist, wenn das Mikrofon in einem Schallfeld mit einem Schalldruckpegel von 94 dB steht.

Wenn das Mikrofon ganz nah an der sprechenden Person ist, reicht eine Empfindlichkeit von 1–5 mV/Pa. Ist das Mikrofon weiter weg, sollte eine höhere Empfindlichkeit von etwa 20 mV/Pa verwendet werden. Wenn ein Mikrofon eine zu geringe Empfindlichkeit hat, kann eine hohe Verstärkung dazu führen, dass das Eigenrauschen hörbar wird.

Empfindlichkeit gegenüber Atemgeräuschen und mechanischen Geräuschen

Selten findet man Angaben zur Empfindlichkeit eines Mikrofons gegenüber Atemgeräuschen/Poppgeräuschen oder mechanischen Vibrationen.

Befindet sich das Mikrofon sehr nahe an der sprechenden Person, können laute Atemgeräusche zu einem Problem werden. Die Lösung besteht in der Regel darin, das Mikrofon mit einem Windschutz auszustatten oder die Personen darin zu schulen, direkt in das Mikrofon zu sprechen.

Außerdem muss die Empfindlichkeit des Mikrofons gegenüber mechanischen Vibrationen berücksichtigt werden. Das gilt vor allem für Tischmikrofone. In diesem Fall ist es am besten, einen speziellen Shockmount zu verwenden.

Richtcharakteristik, Öffnungswinkel, Richtungsindex (DI)

Die Wahl eines Mikrofons mit der passenden Richtcharakteristik ist entscheidend. In den technischen Daten wird die Richtcharakteristik oft als Polarmuster angegeben. Ein Nierenmuster hat eine höhere Richtwirkung als ein Kugelmuster und ein Supernierenmuster hat eine noch höhere Richtwirkung als ein Nierenmuster. Richtwirkung bedeutet, dass der Schall auf der Achse bevorzugt wird und Schall aus anderen Richtungen mehr oder weniger unterdrückt wird. 

In den meisten Fällen ist eine hohe Richtwirkung erforderlich. 

Manchmal werden Richtmikrofone anhand ihres Öffnungswinkels beschrieben. Dieser ist definiert als der Winkel vor dem Mikrofon, bei dem die Ausgangsleistung im Vergleich zur Empfindlichkeit auf der Achse um 6 dB abfällt. Es ist zu beachten, dass sich Richtcharakteristiken und Öffnungswinkel mit der Frequenz ändern können.

Allerdings lassen sich nicht alle Mikrofone einfach anhand einer Richtcharakteristik oder eines Öffnungswinkels kategorisieren. Eine bessere Beschreibung eines Mikrofons ist der Richtungsfaktor oder der Richtungsindex (DI). Eine höhere Zahl bedeutet eine höhere Richtwirkung. Der Richtungsindex wird als Funktion der Frequenz angegeben.

Wenn das Mikrofon nah am Sprecher ist, reicht ein Mikrofon mit Nierencharakteristik (Richtungsindex = 1,7 dB). Wenn das Mikrofon weiter entfernt ist, ist ein Mikrofon mit Supernierencharakteristik (Richtungsindex ≥1,9 dB) die bessere Lösung.

Mikrofontypen

Fest installierte Mikrofone

Mikrofone, die fest montiert sind, zum Beispiel in Tischen, Rednerpulten oder an der Decke, sind bei Installationen oft die erste Wahl. Die Verkabelung ist versteckt und der Abstand zwischen Mikrofon und Sprecher bleibt gleich. Das Einzige, was sich ändert, ist das „Objekt” vor dem Mikrofon – also die sprechende Person –, was natürlich das Schallfeld um das Mikrofon herum verändert.

Handmikrofone

Handmikrofone, ob mit oder ohne Kabel, sind manchmal einfach notwendig. Für erfahrene Redner ist das kein Problem. Aber unerfahrene Redner halten das Mikrofon vielleicht zu weit weg vom Mund oder richten es in die falsche Richtung. In vielen Installationen ist das Handmikrofon nur ein Ersatzmikrofon für unvorhergesehene Situationen.

Headset-Mikrofone

Headset-Mikrofone sind super, weil sie nah am Mund sind. Das wird oft von Rednern bevorzugt, die sich während ihrer Präsentationen im Raum bewegen müssen, zum Beispiel vor einer Tafel oder einer Leinwand.

Es gibt mehrere Modelle von Headset-Mikrofonen zur Auswahl. Du musst überlegen, welche Funktionen wichtig sind. Das omnidirektionale Headset ist am einfachsten zu handhaben, da der Klang (fast) unabhängig von der Positionierung sehr gleichmäßig ist und am wenigsten empfindlich gegenüber Wind/Poppgeräuschen und Handhabung ist. Ein Mikrofon mit Nierencharakteristik muss in einer sicheren Position gehalten werden. 

Headsets mit zwei Ohrbügeln sind sehr effizient. Allerdings eignet sich die Lösung mit einem Ohrbügel oft besser für Mikrofonwechsel zwischen Sprechern und – je nach Frisur – ruiniert sie dem Benutzer nicht die Haare.

 

Lavalier-Typen

Lavalier-Mikrofone sind weit verbreitet. Es ist zu beachten, dass die Sprachlautstärke um etwa 10 dB geringer ist (im Vergleich zu einer Position an der Wange), da das Mikrofon an der Brust des Sprechers positioniert ist. Ein weiterer wichtiger Punkt bei Lavalier-Mikrofonen ist, dass der Frequenzbereich von 2–4 kHz reduziert ist, was die Sprachverständlichkeit beeinträchtigt. Richtungsabhängige Lavalier-Typen können verwendet werden, müssen jedoch in die korrekte Richtung ausgerichtet werden.

Mikrofonplatzierung

Die optimale Platzierung ist wichtig

Die allgemeinen Regeln für die Platzierung von Mikrofonen sind:

1. So nah wie möglich an der Quelle (der sprechenden Person) (aber Vorsicht bei starkem Atmen und Plosivlauten)
2. So weit wie möglich von anderen Mikrofonen entfernt
3. So weit wie möglich von den Lautsprechern entfernt
4. Niemals auf Lautsprecher gerichtet
5. Keine Hindernisse zwischen Sprecher und Mikrofon (wie Manuskripte)

Tischstative

Auf Konferenztischen und Rednerpulten kann ein mobiles Tischstativ verwendet werden – vor allem, wenn keine Löcher gebohrt werden dürfen.

Tischhalterung – Rednerpult/Kanzel

Eine Tischhalterung ist praktisch, weil das Mikrofon fest sitzt. Ein Schwanenhals kann helfen, das Mikrofon in die gewünschte Richtung zu bringen. Wie lang der Schwanenhals sein sollte, hängt davon ab, ob der Sprecher steht oder sitzt.

Bodenstative

Bodenstative werden bei Festinstallationen selten verwendet. Ein Bodenstativ kann jedoch als Basis für ein Handmikrofon dienen.

Deckenmontage

Die Montage von Mikrofonen an der Decke ist oft eine praktische Lösung. Die Mikrofone sind (fast) nicht sichtbar. Normalerweise sind die Mikrofone auch physisch nicht erreichbar, sodass keine Handhabungsgeräusche entstehen. An der Decke montierte Mikrofone sollten eine hohe Richtwirkung haben.

Abstand zwischen den Mikrofonen

Eine gängige Regel (die 1:3-Regel) besagt, dass bei der Verwendung eines Mikrofons andere offene Mikrofone mindestens dreimal so weit entfernt sein sollten (vom ersten Mikrofon). Damit soll eine Verfärbung des Klangs (Kammfiltereffekt) verhindert werden.

Vibrationen loswerden

Körperschall

Schall kann über feste Strukturen wie eine Tischplatte übertragen werden. Wenn also ein Mikrofon auf einem Tisch steht, können die mechanischen Vibrationen, die durch Gegenstände verursacht werden, die auf den Tisch fallen, als Schall im System landen.

Um zu verhindern, dass Vibrationen ins Mikrofon gelangen, sollte es mechanisch von der Struktur, an der es befestigt ist, entkoppelt werden.

Im Prinzip nutzen die meisten Entkopplungen elastische Aufhängungen. Die Struktur vibriert, aber das Mikrofon bleibt stabil. Das klingt einfach, aber jede elastische Aufhängung hat eine Resonanz. Im Idealfall ist die Resonanz so ausgelegt, dass sie bei einer sehr niedrigen Frequenz unterhalb des Sprachfrequenzbereichs liegt. Unterhalb der Resonanzfrequenz sind die Bewegungen der tragenden Struktur (Tisch oder Rednerpult) und des aufgehängten Mikrofons genau gleich. Bei der Resonanzfrequenz ist die Bewegung des Mikrofons viel größer als die Bewegung der Struktur. Oberhalb der Resonanzfrequenz setzt die Dämpfung der elastischen Aufhängung ein.

Tisch-Shockmount

Fehler beim Laden einer "Partial View Kodedatei" (Datei: ~/Views/MacroPartials/TaggedProducts.cshtml)

Der TSM4001 Tisch-Shockmount ist eine sehr effektive Lösung für die Tischmontage eines Lavalier- oder Stabmikrofons. Er bietet die beste Stoßabsorption aller integrierten Halterungen. Die vertikale Flexibilität dämpft Handhabungsvibrationen. Horizontale Bewegungen werden kontrolliert, um zu verhindern, dass der Podiumarm die Halterung berührt. Die beste Leistung wird mit Mikrofonen zwischen 140 g und 240 g erzielt.

Shockmounts für Stative

Es ist auch möglich, eine Shockmount-Halterung für das Mikrofon oben auf einem Mikrofonstativ anzubringen. Diese Lösung funktioniert, sieht aber etwas weniger elegant aus.

Mischen der Mikrofonsignale

Manuelle Mischpulte

Alle Mikrofone müssen abgeglichen und bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden. Ein Mischpult – und jemand, der es bedient – kann diese Aufgabe übernehmen. Viele Installationen setzen jedoch eine vollständige oder teilweise automatische Mischung voraus.

Auto-Mixer

Die meisten Konferenzräume sind so konzipiert, dass sie ohne Techniker betrieben werden können. Den Benutzern steht ein kleines Bedienfeld zur Steuerung von Beleuchtung, Projektoren, Vorhängen und Ton zur Verfügung. Wenn mehr als ein Mikrofon verwendet wird, ist eine gewisse Steuerung erforderlich. Die Lösung ist ein Auto-Mixer.

Auto-Mixer haben eine eingebaute Erkennung für aktive Kanäle. Aktive Kanäle werden eingeschaltet, inaktive bleiben ausgeschaltet. Prioritätskreise können bestimmen, welche Mikrofone geöffnet werden sollen. Eine automatische Pegeleinstellung reduziert den Pegel jedes Mikrofons, wenn mehr Mikrofone eingeschaltet werden.

In größeren Konferenzanlagen kann das Prioritätsmanagement sehr komplex sein, damit die richtige Person zur richtigen Zeit sprechen kann.

Anschließen der Mikrofone

Störungsfreie Verbindungen

Die Verbindungen sollten komplett störungsfrei sein. Das gilt für Kontakte, das Ein- und Ausschalten von Mikrofonen usw. Die Verkabelung (und die Mikrofone) sollten keine elektromagnetischen Störungen, weder LF noch RF, auffangen und wiedergeben. Nichts ist nerviger als unerwünschte Störsignale im System.

 

Kabel

Einige Mikrofone haben möglicherweise unsymmetrische Kabel (Miniaturmikrofongehäuse ohne integrierten Stecker). Die unsymmetrische Verkabelung sollte jedoch so kurz wie möglich gehalten werden. Die analoge Haupt-Audioverkabelung sollte immer symmetrisch sein.

Drahtlose Anwendungen für die Installation

Drahtlose Sender können für alle am Körper getragenen Mikrofone verwendet werden. Auch Mikrofone in beweglichen Rednerpulten können von der Verwendung drahtloser Systeme profitieren. Dadurch bleibt die Bühne frei von Kabeln.

Digitales Netzwerk

Konferenzsysteme mit digitaler Signalverteilung werden immer häufiger eingesetzt. Den einzelnen Mikrofonen oder den Mikrofonbasen werden IP-Adressen zugewiesen. Trotzdem muss die Signalverteilung korrekt erfolgen.

Systemcheck und Kalibrierung

Polarität der Mikrofone 

Laut den Standards sollten Mikrofone eine positive Spannung am „heißen“ Pin liefern, um einen positiven Druck vor der Membran zu erzeugen. Leider liefern manche Mikrofone eine negative Spannung für einen positiven Druck. Wenn alle Mikrofone in einer Anlage die gleiche Polarität haben – positiv oder negativ –, ist das kein Problem. Wenn man aber verschiedene Typen mischt, kann das zu Problemen führen. Überprüfe die Polarität aller Mikrofone mit einem Polaritätsprüfer oder einem ähnlichen Gerät.

Verstärkungseinstellung (Verstärkung vor Feedback)

Ein Mikrofonsystem sollte möglichst stabil sein und nicht zu akustischem Feedback neigen. Trotzdem kann es manchmal zu Rückkopplungen kommen. Es ist ratsam, etwas Headroom im System zu lassen. Besonders wenn Leute, die sprechen, ganz nah ans Mikrofon kommen. Das Vorhandensein von Objekten wie dem Kopf oder Oberkörper einer Person kann die scheinbare Richtwirkung des Mikrofons verändern. Außerdem sollten alle Mikrofone in einer Reihe, die beispielsweise eine Podiumsdiskussion abdecken, die gleiche Empfindlichkeit haben, um eine einfache Verstärkungseinstellung zu ermöglichen.

Anzahl der offenen Mikrofone

Die Anzahl der offenen und verstärkten Mikrofone sollte auf ein Minimum beschränkt werden. Eine Verdopplung der Anzahl der offenen Mikrofone reduziert den Headroom um 3 dB. Außerdem nehmen mehr offene Mikrofone mehr Hintergrundgeräusche aus dem Raum auf.

Der Gesamtpegel

The purpose of the microphone system is to bring the voice of the person speaking closer to the listener. This is why Der Hauptzweck des Mikrofonsystems ist es, die Stimme des Sprechers näher an den Zuhörer heranzubringen. Deshalb sollte der wiedergegebene Schalldruckpegel den Schalldruckpegel einer normalen Unterhaltung nicht überschreiten. Auch gut zu wissen: Die Sprachverständlichkeit nimmt ab, wenn der Hörpegel etwa 80 dB Schalldruckpegel überschreitet.

Hochwertige Mikrofone, die richtige Kalibrierung und Ausrichtung sorgen dafür, dass das Soundsystem optimal funktioniert.