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Ein gutes Mikrofon wandelt Schall in ein äquivalentes elektrisches Signal. Eine Aufnahme ist dann lohnend, wenn der Schall am Ort des Mikrofons hörenswerte Qualität besitzt. Das mögliche Aufnahmerepertoire ist daher sehr groß.

Die mit einfachen Mitteln hergestellten Aufnahmen weisen oft erhebliche Unterschiede zu professionellen Produktionen auf.

Da ist zunächst einmal der Unterschied zwischen einem Live-Mitschnitt und einer Musikproduktion, die mit viel Technik und dem Können der Tonmeister per­fekte Aufnahmen zum Ziel hat. Selbst die schönste Auf­führung ist nicht frei von Störungen und Schwächen. Wer glaubt, dies wäre kein Problem, sollte sich nur einmal an eine Schallplatte mit einem Kratzer erinnern. Nach einiger Zeit erwartet man die Störung geradezu an der gewohnten Stelle. Mit Schnitzern einer Darbie­tung kann es einem dann genauso gehen, obwohl man sie beim ersten Hinhören eventuell gar nicht festgestellt hat. Dieses Problem hat schon manchen erfahrenen Künstler kritisch gegenüber Mitschnitten gemacht.

Ein weiterer Unterschied bei Aufnahmen, die mit nur zwei hochwertigen Mikrofonen beziehungsweise einem Stereomikrofon hergestellt wurden, ergibt sich aus den fehlenden Stützmikrofonen. Hier wird die Dis­kussion aber bereits schwierig. Fehlen die Stützen wirklich? Zwischen der ausgiebig begründbaren Befür­wortung durch die Mehrzahl der Tonmeister und der Meinung vieler Audiophiler besteht keine Einigkeit. Geschmackliche Komponenten und Schulung spielen eine Rolle. Benötigt der Verbraucher eine Hörschulung oder führen die Hörgewohnheiten und Klangvorstellun­gen einiger Tonmeister zu einer Distanz zum realen Klanggeschehen?

Tatsächlich gibt es viele CDs, die ohne Stützmikro­fone aufgenommen wurden und die sehr erfolgreich sind. Damit darf aber kein übertriebener Optimismus ausgelöst werden. Ein wohlschmeckendes Gericht er­fordert außer guten Zutaten immer noch einen guten Koch. Ebenso gehören zu einer guten Tonaufzeichnung elektroakustische Kenntnisse und Erfahrungen. Einige wesentliche Grundlagen sollen hier vermittelt werden. Man sollte aber nicht vergessen, dass „Tonmeister“ ein Beruf ist und eine Ausbildung erfordert.
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Fangen wir mit der Schallquelle an. - Die Künstler sind bei einer einfachen Aufnahmetechnik ganz auf sich gestellt. Wenn die Hilfsmittel der modernen Aufnahme­technik nicht zur Verfügung stehen, ist es beispiels­weise erforderlich, dass die Balance zwischen den einzelnen Instrumenten von den Musikern hergestellt wird. Allgemein gesehen kann dies auch durchaus der Musikaufnahme zum Vorteil gereichen.

Die eigentlichen Kriterien für die Aufnahme sind:
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1. die Raumeinflüsse

2. der Aufstellungsort

3. das Stereo-Aufnahmeverfahren und

4. die Mikrofonwahl.

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Von Konzerten weiß man, wie wichtig die Akustik des Raumes ist. Ihre Eignung hängt von der Art der Musik, vielen Details und ganz besonders von den Raumab­messungen ab. Mit kleinerem Volumen nimmt die Qua­lität in der Regel deutlich ab und endet beim Badezim­merklang. Hier wirken oft kleiner Raum, ungünstige Seitenabmessungen und geringe Bedämpfung zusam­men.

Ausgeprägte Resonanzen sind aber besonders bei tiefen Frequenzen auch in größeren Räumen feststell­bar. Sie sind ortsabhängig, was bei der Aufstellung von Mikrofonen bedeutsam ist.

Bei Aufnahmen spielt die Raumakustik eine noch größere Rolle als für das unmittelbare Live-Hören. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass stereo­fone Wiedergabe nur eine Illusion des natürlichen Geschehens sein kann und einige Informationen feh­len, wie alles Visuelle und das Ambiente.

In der Nähe eines Instruments hört man auch in einem Raum den direkten Schall dominierend und empfindet den Raumeinfluss weniger. Weiter entfernt ist aber der reflektierte Schall und damit der Raum­einfluss stärker.
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Das Verhältnis von direktem zu reflektiertem Schall nennt man die Hallbalance. Bei Aufnahmen realisiert man die Hallbalance durch die Wahl der Richtcharak­teristik und den Abstand der Mikrofone zur Schallquelle.

Wie später noch verständlich wird, dürfen Mikrofone mit ausgeprägter Richtcharakteristik, wie zum Beispiel “Nieren”, weiter von der Schallquelle entfernt aufgestellt werden als „Kugeln“, wenn die gleiche Hallbalance erwünscht ist.

Die richtige Hallbalance ist eine Frage der Musikart, des Geschmacks und eventuell von Notwendigkeiten. Wenn die Raumakustik weniger gut ist, kann es not­wendig sein, den Abstand etwas kleiner zu wählen, um den reflektierten Schall etwas schwächer ins Gewicht fallen zu lassen. Die Hallbalance wird damit zu einem “trockeneren” (weniger halligen) Klangbild verschoben.
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Es ist bekannt, dass das stereofone, beziehungs­weise das Richtungshören auf zwei Effekten beruht. Erstens erreicht Schall, der zum Beispiel von links kommt, zuerst das linke Ohr und dann das rechte. Wir haben also einen Laufzeitunterschied. Zweitens bildet der Kopf für Frequenzen, gegenüber deren Schallwellenlänge er groß ist, einen akustischen Schat­ten, so dass es für Frequenzen oberhalb ca. 1,5 kHz zu einem Schallpegelunterschied zwischen den Ohren kommt.

Will man diese Effekte naturgetreu übertragen, so kommt man zur Konstruktion des Kunstkopfs. Mit ihm erreicht man bei Wiedergabe über Kopfhörer auch wirk­lich überzeugend naturgetreue Reproduktionen.

Bei Lautsprecherwiedergabe werden die Verhältnisse leider viel komplexer. Zunächst kommt dabei immer der reflektierte Schall des Wiedergaberaums hinzu. Dies ist aber mehr ein allgemeines Problem. Grundlegender ist, dass der links und rechts übertragene Schall nicht nur das eine Ohr erreicht, sondern auch das jeweils gegenüberliegende.
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Besonders wenn man sich vergegenwärtigt, dass der Hörer kaum ständig den exakt gleichen Abstand zu beiden Lautsprechern einhalten kann, wird anschau­lich, dass die natürlichen Laufzeitverhältnisse nicht über Lautsprecher übertragen werden können.

Genauer betrachtet, lassen sich Laufzeitdifferenzen in frequenzabhängige Phasenunterschiede zwischen den Kanälen umrechnen. So kommt es bei ungerad­zahligen Vielfachen einer bestimmten Frequenz zu Gegenphasigkeit, die bei Zusammenschaltung zu Mono zu Auslöschungen führt und insgesamt einen verfärb­ten Klang bewirkt. Die Aufnahme ist mono-inkompatibel.

Tonaufzeichnungen mit Laufzeitunterschieden können also bereits auf dem Übertragungsweg Schwierigkei­ten machen. In besonderer Weise kann dies auch beim Schnitt einer analogen Vinylplatte Probleme auslösen.
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Derartige Betrachtungen haben zu KOINZIDEN­TEN STEREO- MIKROFONSYSTEMEN geführt.
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Die “XY-TECHNIK” ist die am häufigsten angewand­te Stereofonie, die auf Pegelunterschieden beruht. Als Variablen bleiben dabei die Wahl der Kapselrichtcharakteristik und der Winkel zwi­schen den Hauptachsen der Kapseln. Die richtige Ein­stellung wird später besprochen. Abb. 1 zeigt eine derartige Mikrofonanordnung.
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Die „MS-TECHNIK“ gehört auch zu den koinziden­ten Verfahren. M und S bedeutet Mitte und Seite und bezieht sich auf die Anwendung jeweils eines Mikrofons, das auf die Mitte des Orchesters gerichtet wird, und eines, das seitlich die Rauminformation aufnimmt. Das Mikrofon für den S-Kanal muss Acht-Charakteristik haben, während für M beliebige Richtcharakteristiken inklusive „Kugel“ eingesetzt werden können. Die beiden Kanäle stellen zunächst noch keinen lin­ken und rechten Kanal dar und lassen sich deshalb nicht gleich stereofon abhören. Lediglich der M-Kanal ist eine saubere Monoaufnahme und kann alleine ge­nutzt werden.
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Alle bisher genannten Prinzipien basieren auf der Verwendung von Mikrofonen mit ausgeprägter Richt­charakteristik.

Mit Kugelmikrofonen ergeben sich auf Grund ihrer theoretisch gleichen Empfindlichkeit für Schall aus allen Richtungen nicht die notwendigen Intensitätsunter­schiede.

Kondensatormikrofone mit Kugelcharakteristik sind aber die einzigen, die selbst die tiefsten von Musik­instrumenten produzierbaren Frequenzen ohne jede Abschwächung aufnehmen können. Warum dies so ist, wird später erklärt. Im Zeitalter der digitalen Aufnahme­geräte und guter Subwoofer ist dies je nach Musikart ein beachtlicher Vorteil.

Wie schon gesagt, sind Laufzeiten zwischen den Mikrofonsignalen in der Größenordnung, wie sie zwi­schen den beiden menschlichen Ohren auftreten, be­sonders interessant (siehe Kapitel 2, Theile). Wenn aber kein Pegelunterschied hinzukommt, genügt der Ohrabstand bei Verwendung von „Kugeln“ nicht, um damit basisfüllende Stereofonie zu produzieren.
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Dies ist ein Grund für ein Prinzip, das der Autor mit „TRENNKÖRPER-STEREOFONIE“ überschreibt. Dabei wird zwischen zwei „Kugeln“ eine Art akusti­sches Hindernis aufgebaut. Den Kunstkopf könnte man als erstes Modell und Sonderfall ansehen. Dann kam Charlin (Paris) mit einer pelzbeklebten Kugel, in die er die Mikrofone derart einbaute, dass die Mem­branebenen mit der Oberfläche abschlossen. Sein Mitarbeiter Kisselhoff erprobte weitere Formen. Jecklin wurde besonders bekannt mit seiner nach ihm benannten Scheibe, die eine einfache Realisation darstellt (auch als OSS-Technik bekannt). Die Woywod-Kugel wäre hier auch zu nennen (stereoplay 12/86). Außerdem gibt es Vorschläge, Grenzflächenmikrofone auf keilförmige Trennkörper aufzubringen. Defossez und Professor Peters mit „Clara“ (stereoplay 4/86) tun derartiges.
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Alle diese Aufbauten sind interessant und finden ihre Liebhaber. Sie profitieren alle von der bereits genannten guten Tiefenwiedergabe der „Kugeln“ (Druckempfänger). Nachteile gibt es aber auch hier. Der durch den Trenn­körper hervorgerufene Pegelunterschied ist fre­quenzabhängig und besteht nicht bei tiefen Frequen­zen. Nach D. Griesinger (Lexicon) ergeben sich dadurch Nachteile bei der Lokalisation. Ferner hat der Trennkörper stets einen Einfluss auf die Eigenschaften der Mikro­fone.

Einige Hörer wollen sich mit den dadurch her­vorgerufenen Klangveränderungen nicht abfinden. So kam es zum „Kugelflächenmikrofon“, bei dem zwei Druckempfänger in eine Kugel eingebaut sind. Dr. Theile (IRT = Institut für Rundfunktechnik) begründete die Merkmale dieses Mikrofons wissenschaftlich. S. Gey­ersberger erforschte die Möglichkeiten der praktischen Realisierung mit Unterstützung der Firma SCHOEPS, bei der das Kugelflächenmikrofon inzwischen ein be­währtes Produkt ist. (Siehe auch Aufsatz 5)

Wenn man den Abstand zwischen den Mikrofonen vergrößert, benötigt man keinen Trennkörper mehr. So kommt man zu dem als LAUFZEITSTEREOFONIE oder AB-AUFNAHME bekannten Prinzip.

Der Mikro­fonabstand beträgt bei „Klein-AB“ 40 - 80cm und bei „Groß-AB“ bis zu einigen Metern. 50cm ist ein häufig passender Abstand. (Weitere Ausführungen hierzu finden sich in Aufsatz 3.)

Könner wissen die Vorteile von Kugelmikrofonen mit AB-Technik zu nutzen. Der bekannte Nachteil, dass die Lokalisation einzelner Schallquellen oft unpräzise ist, wird in Kauf genommen oder durch zusätzlichen Auf­wand (drittes Mikrofon) reduziert. Dabei spielt wiede­rum die persönliche Einstellung beziehungsweise der Geschmack eine wichtige Rolle. Auch von der Musik hängt die Bewertung der Präzision der Lokalisation ab. Oder wollen Sie die einzelnen Pfeifen einer Orgel orten?

Extreme AB-Stereofonie kann leicht zu lächerlichen Ergebnissen führen, wenn die Mikrofone zu dicht an den Schallquellen stehen. Sie artet dann in Pingpong-Stereofonie mit getrennter linker und rechter Seite aus. Vorsicht ist auch geboten bei bewegten Schallquellen wie zum Beispiel einer Sängerin, die sich heftig nach links und rechts bewegt.

AB-Aufnahmen vermitteln meist den Eindruck einer großen räumlichen Tiefe. Es ist bekannt, dass dies durch die wenig korrelierten Raumsignale an den von­einander entfernten Mikrofon-Aufstellungsorten bewirkt wird. Andererseits klingt die Monowiedergabe von AB-Aufnahmen deutlich schlechter als die koinziden­ter Aufnahmen. AB-Aufnahmen sind nicht „mono­kompatibel“.
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Die Kombination der hörphysiologischen Daten für die Richtungsabbildung und die errechneten Unterschie­de in Pegel und Laufzeit führen zu den Diagrammen von Williams. Ihre Anwendung bewirkt eine gleich­mäßige Verteilung der einzelnen Schallquellen eines Orchesters zwischen den beiden Lautsprechern. Größere oder kleinere Pegel- oder Laufzeitunter­schiede durch das Stereomikrofon in seiner gegebenen Aufstellung würden eine Anhäufung der Schallquellen links und rechts oder eine zu schmale Stereobasis ver­ursachen.

Abb. 6 zeigt eines dieser Diagramme für die Anwen­dung bei „Nieren“. In der Praxis wählt man als erstes den geeigneten Mikrofonaufstellungsort. Wie gesagt, hängt er von der Raumakustik, der Richtcharakteristik der Mikrofone und der erwünschten Hallbalance ab. Manchmal entscheiden hierüber aber auch praktische Gesichtspunkte.
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Die Werte für α = ±50° und α = ±70° lassen sich z.B. auch in Abb. 6 an der horizontalen Achse (Abszisse) ablesen. (Winkel zwischen den Mikrofonen α = 0°, folg­lich kein Pegelunterschied und gleiche Verhältnisse wie bei “Kugeln”.)

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Nach Williams haben auch Sengpiel und Theile/Wittek den Aufnahmewinkel stereofoner Mikrofone auf ihre Weise beschrieben. Folgende Links geben einen Überblick:
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• Michael Williams: www.mmad.info
  Zum Einstieg in seine umfangreiche Arbeit ist preprint 2466 besonders geeignet.
• Eberhard Sengpiel: www.sengpielaudio.com/TheorieGrundlaAequivalenz.pdf
  Dies ist auch nur eine Seite mehrerer Abhandlungen zum Thema Lokalisation.
• Helmut Wittek: www.hauptmikrofon.de/ima2-folder/ImageAssistant2.html
  Der „Image Assistant“ beantwortet interaktiv im Netz wie die stereofone Abbildung von Mikrofonanordnungen aussieht.

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Wie schon beschrieben, führt die Beachtung des Aufnahmewinkels dazu, dass bei alleiniger Verwendung des „Hauptmikrofons“ das aufgenommene Geschehen die Basis zwischen den Lautsprechern ausfüllt. Wenn dies gar nicht beabsichtigt ist, muss man den Aufnahmewinkel nicht respektieren. Wenn die Schallquellen z.B. nur  in einem kleinen Bereich des Aufnahmewinkels liegen, werden sie verstärkt in der Mitte lokalisiert.

Die Differenz zwischen dem Hauptachsenwinkel und dem Aufnahmewinkel bezeichnet Williams als „Offset“. Dieser beträgt beim ORTF-Mikrofon 110°- 100°. Eine beabsichtigte Besonderheit des IRT-Kreuzes ist es dagegen, dass die Kombination von Winkel und Abstand zweier benachbarter Nieren keinen Offsetwinkel ergibt und so alle „Quadranten“ rundum aneinander anschließen.

Sofern zusätzlich zum Hauptmikrofon Stützmikrofone eingesetzt werden, übertragen sie Signale, bevor diese das Stereomikrofon erreichen. Dadurch verliert das Hauptmikrofon an Bedeutung und es besteht die Empfehlung Signale von Stützmikrofonen zeitlich zu verzögern, damit sie nicht die erste Wellenfront übertragen.
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Mikrofone sind elektroakustische Wandler, die nicht so problematisch sind wie Lautsprecher. Es ist aber angebracht, Mikrofone höchster Qualität einzusetzen.

Besonders gilt dies, wenn es sich – wie bei einfachen Aufnahmeverfahren – um nur zwei Mikrofone handelt. Großmembranmikrofone kommen dann streng genommen nicht mehr in Frage, jedenfalls stimmen dann die Betrachtungen der Aufnahmewinkel nicht mehr, weil frequenzunabhängige Polardiagramme vorausgesetzt werden.

Kondensatormikrofone sind zweifellos die beste Wahl. Sie sind zwar teuer, können aber fast als „An­schaffung fürs Leben“ betrachtet werden. Anders als sonst bei technischen Produkten unterliegen sie nur sehr langfristig gravierenden Veränderungen. Es gibt Modelle, die seit mehr als 20 Jahren gebaut werden. Der kaum erforderliche Service ist oft noch wesentlich länger ge­währleistet.
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Um eine ideale Kugelcharakteristik zu besitzen, muss ein Mikrofon sehr klein sein (etwa 5mm Durch­messer). Hierdurch hat es aber einen schlechten Stör­spannungsabstand. Übliche „Kugel-Mikrofone“ (mit gutem Störspannungsabstand) sind bei hohen Fre­quenzen nicht genügend klein gegenüber der Wellen­länge (Abb. 8b). Daher wird die Membran bei seitli­chem Schalleinfall teils gedrückt und teils gezogen. Die Empfindlichkeit wird dadurch kleiner als für axial einfallenden Schall. Wir bekommen eine Richtwirkung (Abb. 8d für Frequenzen von 5kHz und 10kHz).

Auch Kugelmikrofone richtet man daher auf die Schallquel­le aus. Für den reflektierten Schall, der ja aus allen Richtungen kommt, also auch von der Seite und von hinten, ergibt sich ein Frequenzgang, der bei hohen Frequenzen schwächer ist als im Datenblatt ausge­wiesen (Abb. 8e).

Die Messung des Frequenzgangs für das Datenblatt erfolgt grundsätzlich unter Aus­schluss aller Reflexionen und frontal auf der Achse Abb. 8a-e Arbeitsweise und Merkmale eines elektrostatischen Druck-Empfängers des Mikrofons. (Weitere Ausführungen hierzu auch in Aufsatz 11)

Der Höhenverlust im reflektierten Schallfeld darf nicht überbewertet werden, aber der Anwender muss wissen, dass er mit steigendem Abstand von der Schallquelle, beziehungsweise höherem Anteil des reflektierten Schallfelds gegenüber dem direkten, ein dunkleres Klangbild erhalten wird. Eine so genannte “Diffusfeld-Kugel” kann Abhilfe schaffen. Sie ist mit einem Höhenanstieg im Datenblatt angegeben, der aber bei bestimmungsgemäßer Anwendung im diffu­sen Schallfeld nicht auftritt.

Bei „Kugeln“ spricht auch kaum etwas dagegen, eine notwendige Diffusfeld-Korrektur mit einem guten Equalizer vorzunehmen. (Siehe auch Aufsatz 6)

Wie beschrieben, gehört zu den Besonderheiten von Druck-Empfängern („Kugeln“) eine Abhängigkeit des Höhenfrequenzgangs von der Art des Schallfelds. Man kann darin einen Nachteil sehen.

Demgegenüber ist das Verhalten bei tiefen Frequen­zen gut. Speziell Kondensatormikrofone, die als Druck-Empfänger ausgelegt sind, können bei tiefen Frequen­zen als ideal betrachtet werden. Wenn es um die Auf­nahme tiefster Frequenzen geht (50Hz und weit da­runter), kommt praktisch nichts anderes in Frage. Das liegt daran, dass prinzipiell die Ausgangsspannung eines Kondensatormikrofons, anders als bei dynami­schen Systemen, proportional zur Membranauslenkung ist, egal wie langsam diese erfolgt, also auch bei ex­trem tiefen Frequenzen. Ein dynamisches Mikrofon hin­gegen gibt nur bei Bewegung seiner Membran ein Sig­nal ab, jedoch hat deren Auslenkbarkeit Grenzen. (Ein Vergleich mit einem Magnet-Tonabnehmer  im analogen Schallplattenspieler bietet sich an.)

Die gute Tiefenwiedergabe von “Kugeln” erlaubt be­sonders eindrucksvolle Aufnahmen. Andererseits sind damit auch bestimmte Risiken verbunden, denn Räu­me mit unausgewogener Akustik zeigen ihre Unarten vor allem bei den Tiefen. Die Folge kann ein “mul­miger” Klang der Aufnahme sein. Ein anderer Aufstel­lungsort kann viel ändern.

Insgesamt erfordert der Ein­satz von Kugel-Mikrofonen mehr Erfahrung als der von Mikrofonen mit ausgeprägter Richtcharakteristik, wie vor allem “Nieren”. Außerdem engen „Kugeln“ die möglichen stereofonen Aufnahmeverfahren ein. Koinzi­dente Aufnahmen sind mit ihnen nicht möglich.
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Der Druckgradient nimmt mit der Frequenz ab und verschwindet schließlich bei dem Grenzfall, bei dem die Fre­quenz Null ist, also nur noch ein Gleichdruck vorliegt. Es gibt dann überhaupt keinen Druckunterschied zwi­schen den beiden Membranseiten und folglich auch keine Membranbewegung und keine Ausgangsspan­nung.

Weil die Membranantriebskraft also mit sinkender Frequenz abnimmt, muss konstruktiv dafür gesorgt werden, dass die Membran bei tiefen Frequenzen sehr leicht beweglich ist. Darauf ist es zurückzuführen, dass andere Anregungen der Membran als Schall zu großen Bewegungen führen können.

Druckgradienten-Emp­fänger sind daher viel empfindlicher gegen Luftbewe­gungen (Wind) und Körperschall (Vibrationen) als Druck-Empfänger.

Bei extrem tiefen Frequenzen offenbart sich die ab­nehmende Druckdifferenz an den Schalleintrittsöffnun­gen auch im Frequenzgang.
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Da das Richtdiagramm von Druckgradienten-Emp­fängern bei hohen Frequenzen besser konstant gehal­ten werden kann als bei „Kugeln“, ist es möglich, dass der Frequenzgang im diffusen Schallfeld dem im direkten Schallfeld recht ähnlich sieht (Abb. 10e).

Die Empfindlichkeit gegenüber dem reflektierten Schall ist aber um das so genannte Bündelungsmaß kleiner. Das liegt daran, dass es für Druckgradienten-Emp­fänger immer Schalleinfallsrichtungen gibt, in denen sie deutlich unempfindlicher sind als auf der Achse, und dass der diffuse Schall natürlich auch aus die­sen Richtungen kommt.

Die „Acht“ ist zum Beispiel theoretisch um 4,8 dB unempfindlicher gegenüber Schall, der aus dem Raum zurückkommt. Bei Beschallungsanlagen ist dies wich­tig, um die Gefahr der akustischen Rückkopplung zu verringern. In der Aufnahmetechnik bedeutet dies, dass das Mikrofon weiter entfernt aufgestellt werden muss beziehungsweise darf, wenn man die gleiche Hallbalance erhalten will wie mit einer „Kugel“.
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