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08.10.2019

Wieso die Acht die beste Richtcharakteristik ist

Alle Macht der Acht – Ein Plädoyer für das bidirektionale Pattern

Eigenschaften und Vorteile der Figure-of-Eight

Es gibt Mikrofone, die besitzen die feste Richtcharakteristik Acht. Manche andere Mikros lassen sich auf dieses „Figure-of-Eight“- oder „bidirektionale“ Pattern umschalten. Es gibt nicht wenige Producer, Tontechniker oder Musiker, die die Acht so gut wie nie benutzen. Oft wird sie nicht einmal vemisst, maximal einmal kurz ausprobiert und dann das ganze Leben nicht mehr angerührt.

Dabei entgeht jedem, der zu wenig über die Acht weiß, seine Vorurteile gegenüber dieser Richtcharakteristik pflegt oder einfach ein ausgewachsenes Desinteresse hat, eine ganze Menge an Möglichkeiten beim Recording. Also will ich mal eine Lanze brechen für diese stiefmütterlich behandelten Mikrofone und dafür sorgen, dass der Pattern-Wahlschalter am umschaltbaren Großmembranmikro häufiger mal von der Niere hin zur Acht geschalltet wird.

Was bedeutet „Richtcharakteristik Acht“ oder „Achtercharakteristik“?

  • Mikros mit „Richtcharakteristik Acht“ nehmen Schall von vorne und hinten gleichermaßen auf, sind also symmetrisch.
  • Ihre Off-Axis, also der Bereich der geringsten übertragung, liegt bei 90 und 270°, also genau seitlich im rechten Winkel zur Hauptaufsprechrichtung.
  • Figure-8-Mikros sind so gut wie immer Side-Fire-Mikrofone, werden also von der Seite besprochen, nicht axial.

Können alle Mikrofone die Richtcharakteristik Acht besitzen?

  • Nein, nicht jedes Mikrofon kann in „Achtercharakteristik“ betrieben werden: Bei Druckempfängern ist das prinzipbedingt nicht möglich, sie sind immer Kugeln.
  • Bändchenmikrofone sind bis auf wenige Ausnahmen immer Achten.
  • Es gibt Kleinmembran-Kondensatormikrofone oder Einzelkapseln von Modularsystemen mit fester Richtcharakteristik Acht.
  • Umschaltbare Doppelmembran-Kondensatormikrofone lassen sich üblicherweise auf „Acht“ stellen.

Wie entsteht das Achterpattern?

In Mikrofonen folgen Membrane oder Bändchen der Bewegung des Schalls. Wenn man sich die Membran eines Mikrofons wie einen Notizzettel vorstellt und von der Vorder- oder Rückseite dagegen pustet, bewegt er sich. Pustet man dagegen von der Seite auf die Kante , bewegt er sich so gut wie gar nicht. Wäre hinter diesem Notizzettel beispielsweise eine leere Klorolle angebracht, würden sich die Schallwellen von der Seite nicht auf der Vorder- und Rückseite gegenseitig auslöschen. Nieren arbeiten auf diese Weise.

Bei einem Achtermikrofon ist also das Grundprinzip: Für von vorne oder von der Seite einfallenden Schall ist das Achtermikrofon gleichermaßen empfindlich, für seitlichen (Einsprechwinkel 90° oder 270°) hingegen nicht. Von der Front oder der Rückseite zur Seite nimmt die Empfindlichkeit kontinuierlich ab. Trägt man alle diese Werte in ein Polardiagramm (Das ist ein Kreisdiagramm, welches den Output des Mikrofons abhängig vom Einsprechwinkel zeigt.) ein, erhält man die Form der namensgebenden Acht bzw. die „Figure-of-Eight“.  

Unterschiedliche Mikrofontypen liefern Richtcharakteristik Acht

Es gibt verschiedene Mikrofone, die die Richtcharakteristik Acht besitzen oder bei denen man diese einstellen kann. Und genau danach kann man sie auch unterscheiden: nach denen mit fester, bauartbedingter Acht und umschaltbaren Mikrofonen, die diese Richtcharakteristik auf andere Art erzeugen.

Eine feste Acht gibt es vor allem bei zwei Mikrofontypen. Eine davon ist das Bändchenmikrofon („Ribbon“), bei welchem das Aluminiumbändchen nicht so einfach auf der Rückseite verschlossen werden kann oder einen Schallumweg für die Rückseite bekommt, um Kugel- oder Nierenpatterns zu erhalten.

Ebenfalls als feste Acht können Kleinmembran-Kondensatormikrofone gebaut werden. Manchmal sind dies komplette Mikrofone, häufig jedoch Optionen für ein Modularsystem. Prinzipiell könnte man noch unterscheiden, ob beide Kapselseiten wirklich symmetrisch aufgebaut sind oder nicht. In der Praxis gibt es bezüglich der Patternkonstanz von guten nicht-symmetrischen Lösungen (z.B. Schoeps Colette MK8) keine erkennbaren Nachteile. Großmembran-Achten in Einzelkapseltechnik sind äußerst selten. Mir sind nur Rechteckmembranmikrofone der schwedischen Firma Pearl bekannt.  

Es gibt neben den genannten einmembranigen Achtermikrofonen aber noch eine weitere Möglichkeit, wie eine Achtercharakteristik zustande kommen kann: Setzt man zwei Nierenkapseln Rücken an Rücken, lassen sich beide Ausgangssignale zu gleichen Pegelanteilen, aber mit unterschiedlicher Polarität zusammenführen. Das Signal der rückseitigen Kapsel wird dazu „auf den Kopf gestellt“, damit die identischen Membranbewegung der beiden Kapseln einmal einen positiven und einmal einen negativen Ausschlag liefern. Wenn nun ein so verschaltetes Mikrofon von der Seite besprochen wird, löschen sich positives und negatives Signal aus – zumindest in der Theorie. In der Praxis ist aufgrund der Nierencharakteristik der beiden Kapseln die Frequenzkonstanz einer derartigen Acht schlechter. Eine solche „Fake-Acht“ hat dadurch einige der Vorteile von Achten leider nicht. Üblicherweise sind umschaltbare Doppelmembran-Kondensatormikrofone Großmembraner, das HF-Mikrofon Sennheiser MKH800 nutzt jedoch kleine Membranen.

Verschiedene Bauarten der Richtcharakteristik Acht

häufig:

  • (fast alle) Bändchenmikrofone
  • Kleinmembran-Kondensatormikrofone mit fester Richtcharakteristik Acht
  • Großmembran-Kondensatormikrofone mit einstellbarer Richtcharakteristik Acht

(sehr) selten:

  • Kleinmembran-Kondensatormikrofone mit einstellbarer Richtcharakteristik Acht
  • Großmembran-Kondensatormikrofone mit fester Richtcharakteristik Acht  

Stabile Patterns möglich

Einer der Hauptgründe für die zugegebenerweise etwas reißerische Überschrift dieses Artikels: Der Abfall der Empfindlichkeit des Mikrofons von der Frontachse und auch der Rückseite zu den Seiten ist unabhängig von der Wellenlänge. Die Acht also von den tiefen bis zu den hohen Frequenzen stabil. Nieren und Kugeln schaffen das nur eingeschränkt. Andere Mikrofone zeigen abseits der Hauptaufsprechrichtung zunehmend unregelmäßige Pegel und Phasenlagen. Dadurch sind vor allem bei Nieren oftmals die seitlich übersprechenden Signale, Schallquellen mit großer räumlicher Ausdehnung und Rauminformationen nicht so neutral und qualitativ nicht so gut wie bei Achten.

Aber: Mit Doppelmembranen verschaltete Achtercharakteristiken sind deutlich weniger frequenzkonstant. Und in den Höhen sind Bändchenmikrofone ebenfalls leicht schwächer im Bereich um die 90 und 270°. 

Starke Ausblendungen in der Off-Axis

Ein „echtes Achtermikrofon“ besitzt eine einorm starke Dämpfung der Off-Axis. Damit ist es möglich, eine auch sehr nahe Schallquelle (idealerweise natürlich ohne große räumliche Ausdehnung) so gut wie verschwinden zu lassen. Kleinmembran-Achten haben diesbezügliche meist ein wenig die Nase vorn.  

Sind Doppelmembran-Achtercharakteristiken so gut wie „echte“ Achten?

Nein, reine Achterkapseln und Bändchen besitzen ein konstanteres Polar Pattern.

Darauf muss man Acht-en, wenn man Figure-8-Mikros nutzt

Sorry, das kleine Wortspielchen lag einfach auf der Hand. Gewöhnungsbedürftig ist sicherlich die Lage der Off-Axis, also des Bereichs der geringsten Empfindlichkeit. Wer sonst Nieren benutzt, kommt oft zu Beginn mit der hohen rückseitigen Empfindlichkeit nicht klar. Problematisch sind dabei andere Instrumente, aber auch beispielsweise Rückwürfe von Wänden, dem Boden oder aus Mic Screens. Das kann zu Kammfiltereffekten und somit Signalverfärbungen führen. Das von der Rückseite eintreffende Signal ist in der Polarität invertiert.

Allerdings ist die Phasenlage eines Signales nur dann erheblich, wenn es mit anderen gemischt wird. Bei Achtermikrofonen ist der Anteil des axialen Direktschalls am Gesamtsignal geringer als beispielsweise bei Supernieren- oder Hypernierenmikrofonen. Das bedeutet, dass man für den gleichen Anteil von Raumschall zu Nutzschall mit einem Achtermikrofon näher an die Schallquelle heranrücken muss – aber bei weitem nicht so nah wie mit einer Kugel. Und: Der Anteil von Direkt- zu Diffusschall (ausgedrückt mit „DSF“ [Distance Factor = Relativer Abstandsfaktor]) ist identisch mit dem der normalen Nierencharakteristik!

Das bedeutet: Wenn man ein Nierenmikrofon gegen eine Acht an der gleichen Position tauscht, bleibt der Raumanteil genau gleich.

Frequenzgang und Nahbesprechungseffekt

Ein wichtiger Punkt bei Mikrofonen ist immer, wie sie mit unterschiedlichen Frequenzen umgehen. Das ist durchaus komplex und nicht mit einem „Mikrofontyp XY ist eher höhenarm“ beschrieben. Es lohnt sich, ein wenig genauer hinzusehen: Ein einmembraniges Achtermikrofon ist ein echter Druckgradientenempfänger. Das bedeutet, dass die Membran ausgeenkt wird, wenn vor und hinter der Membran ein Druckunterschied besteht. (Anders bei Druckempfängern, welche im Grunde den vor der Membran herrschenden Druck mit dem atmosphärischen Ruhedruck, der hinter der Membran eingeschlossen ist, vergleicht.) Dieser Druckunterschied ist natürlich von der Wellenlänge eines Signals abhängig: Eine hohe Wellenlänge (= tiefe Frequenz) besitzt bei wenigen Zentimetern Wegunterschied nur einen geringen Schalldruckunterschied. Eine geringe Wellenlänge (= hohe Frequenz) hingegen kann auf der gleichen Strecke größere Unterschiede produzieren. Zunächst einmal bedeutet das, dass Gradientenmikrofone eher bassarm sind. Das wird für normale Abstände allerdings kompensiert – und im absoluten Nahbereich einer Schallquelle greift der Nahbesprechungseffekt.

Im Nahbereich einer Schallquelle ist der Wegunterschied für Schall zur Vorderseite und zur Rückseite der Membran im Vergleich zum Abstand zur Schallquelle recht groß – und Schalldruck nimmt mit der Entfernung quadratisch ab. Außerdem ist durch die kugelförmige Ausbreitung die Schallwelle „gebogen“, während sie nach einiger Entfernung fast „gerade“ erscheint. Der Druckunterschied ist in einem solchen Fall besonders hoch, also auch die Auslenkung der Membran. Dieser Nahbereich ist für hohe Frequenzen sehr klein und für tiefe Frequenzen recht groß (etwa im Bereich einer Wellenlänge). Im Ergebnis ist ein Achtermikrofon nah an Schallquellen sehr bassig. Das kann nerven, etwa bei Becken, aber auch vorteilhaft sein, beispielsweise bei manchen Stimmen. Übrigens funktioniert der Nahbesprechungseffekt auch genau so von der Rückseite.

-> Vor allem einmembranige Achtermikrofone sind bei größeren Abständen etwas bassarm und können nah an einer Schallquelle sehr bassig werden.

Tipp: Mit Achten lassen sich viele klangliche Dinge regeln, etwa Ausblendungen, Bassanteile, Diffusschallanteile. Will man aber den Abstand beibehalten und den Nahbesprechungseffekt etwas kompensieren, kann das Mikrofon auch etwas auf seiner Achse gedreht werden! Dadurch nimmt der Wegunterschied von Vorder-zu Rückseite ab, aber der Frequenzgang bleibt gleich! Im Nahbereich ist der dann leicht erhöhte Diffusschallanteil durchaus zu vernachlässigen.


Praxisanwendungen für Achtermikros

Achten können überall dort zum Einsatz kommen, wo starke Ausblendungen von seitlichem Schall gewünscht oder notwendig sind. Beispiele:

  • Sprecher: Harte Reflexionen vom Sprechertisch, aber auch starke Resonanzen aus dem Brustraum können verringert werden.
  • Verstärker und viele akustische Instrumente (Akustikgitarre, Cello…): Reflexionen durch den Boden können ausgeblendet werden.
  • Drumset: Auch sehr nahe Instrumente können gut ausgeblendet werden (Snare Top/Hi-Hat, Snare Bottom/Bassdrum, Floor Tom/Ride etc.). Als Overheads liefern sie ein scharfes und klares Bild. Die „negative“ Rückseite der Mikrofone zeigt nach oben, deswegen sollte die Decke nicht zu nah sein.
  • Violinen, Bratschen etc: Zu laut atmende Spieler können ausgeblendet werden. 

Durch den oft starken Nahbesprechungseffekt und die bei naher Besprechung sehr „direkt“ klingenden Eigenschaften sind bidirketionale Mikros gern gesehene Sprach- und Gesangsmikrofone, können aber auch etwa Akustikbässen, Trommeln etc. ein dickes Fundament geben.

Wegen der gleichmäßigen Aufnahmeeigenschaften eignen sich Achten für alle Klangkörper mit einem ausgedehnten Einfallswinkel (Orchester, nahe Akustikgitarre, Drumset…) und insbesondere auch für die Aufzeichnung von Rauminformationen, bei denen der Direktschall ausgeblendet werden soll. Sonst werden meist Druckempfänger-Kugeln bevorzugt, die natürlicher klingen.

Tipp: mit einem einzelnen, quer zur Schallquelle ausgerichteten Achtermikrofon lassen sich auch in kleinen Räumen und mit geringen Abständen zur Schallquelle tolle Ambience-Signale generieren! Das geht auch wunderbar in Mono und muss nicht einmal wie beim vollständigen MS dematriziert werden.

Überall dort, wo eine schnelle Levelbalance nötig ist, sind Achten ideal. Das wohl beste Beispiel sind Bluegrass-Recordings, bei denen sich die Musiker um ein einzelnes Bänchenmikrofon gruppieren. Über den Abstand und den Winkel wird die Lautstärke „geregelt“. Die Musiker können sich im Halbkrei positionieren. Wer ein Solo spielt, tritt einfach in die Mitte und ein Stück nach vorne.  

Die Acht im Stereo- und Mehrkanalverbund

Mit Achten lassen sich auch Stereo- und Mehrkanalaufnahmen bewerkstelligen.

  • XY: XY arbeitet nur mit Pegelunterschieden, da sich die Mikros an einem Ort befinden und keine Phasenunterschiede aufzeichnen. Es stimmt zwar, dass ein One-Point-Stereo-System häufiger mit Nierenkapseln aufgebaut wird, doch lassen sich auch sehr gut Achten verwenden. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der relative Abstandsfaktor ist identisch mit dem von Nierenkapseln, es gibt keine Klangfärbungen für nicht axial eintreffenden Schall. Für ein XY werden zwei Achten möglichst nah aneinander positioniert. Sie werden mit gleichem Abstand aus der Hauptachse des Stereosystems gedreht („Öffnungswinkel“). Je weiter die beiden Achten auseinander gedreht werden, desto kleiner ist der Aufnahmebereich!
  • Blumlein: Das Blumlein ist einfach nur eine Sonderform des mit Achten durchgeführten XY: Hier beträgt der Öffnungswinkel genau 90°. Viele sehr alte Stereoaufnahmen wurden mit Bändchenmikrofonen durchgeführt. Heute gibt es sogar spezielle Blumlein-Stereobändchen!
  • Äquivalenzstereofone Verfahren: Verschiedenste Aufstellungen sind hier denkbar, mit geringen oder großen Abständen, mit geringer oder großer Eindrehung der Achsen.
  • Faulkner Phased Array: Mit zwei gerade ausgerichteten Achten und einem Abstand von 20 Zentimetern wird das von Tony Faulkner entwickelte Stereoverfahren gebaut, welches als Hauptmikrofonsystem für Orchester und Chor verwendet wird.
  • MS: Das flexible MS-Verfahren (M=“Mitte“, S=“Seite“) benötigt sogar nur eine Acht und kann mit zwei verschiedenen Mikrofonen gebaut werden. Dabei muss die Acht für das S-Signal quer zur Achse des Hauptmikrofons liegen. Das M-Mikrofon zeigt nach vorne zum Klangkörper, liegt also genau in der Off-Axis des S-Mikros. Toll: Das M-Mikrofon kann jede Richtcharakteristik haben. Oft ist es eine Niere oder Superniere, aber auch Offene und Breite Nieren bis hin zum Kugelmikrofon sind möglich. Und noch eine Richtcharakteristik kann das Mittensignal liefern: die Acht! Damit sind Blumlein-Stereomikrofone immer auch als MS-Mikros nutzbar, sie müssen nur um 45° verdreht werden, damit eine Acht quasi „nach vorne“ zeigt, anstatt symmetrisch mit der zweiten zur Seite. MS kann direkt aufgenommen werden, die Stereobasis bei Bedarf nachträglich eingestellt werden. Dazu ist eine MS-Matrix notwendig, die man bei Bedarf auch am Mischpult oder in der DAW selbst basteln kann.
  • Doppel-MS: Mit einem nach vorne zeigenden Nieren-Mikrofon („M vorne“), einem quer liegendem Achtersignal („S“) und einem zusätzlichen Nierensignal für die Rückseite („M hinten“) kann mit drei Kapseln ein kompaktes Surroundmikrofonsystem gebaut werden.

Vorteile der Richtcharakteristik Acht

  • Bei festen Achten ist das Pattern üblicherweise sehr frequenzstabil und zeigt keine Phasenprobleme.
  • Ein Achtermikrofon klingt aus allen Richtungen so gut wie gleich.
  • Die Off-Axis-Rejection ist enorm.
  • Über den Abstand zur Schallquelle kann der Bassanteil geregelt werden.
  • Mit Achten lassen sich viele verschiedene Stereoverfahren nutzen.

Nachteile der Richtcharakteristik Acht

  • Ein Achtermikrofon ist rückseitig genauso empfindlich wie von vorne. Das muss man berücksichtigen.
  • Das Signal der Rückseite ist phaseninvertiert.
  • verändert den Frequenzgang mit dem Abstand
  • Auswahl bei Kleinmembran-Kondensatormikros gering, Preise hoch

Beispiele für Achtermikrofone (Affiliate-Links)

Kleinmembran-Acht:

Schoeps Colette MK8

Sennheiser MKH30

Umschaltbare Kleinmembran-Mikrofone mit Achtercharakteristik:

Sennheiser MKH800

Shure Beta 181 

Bändchenmikrofone mit Richtcharakteristik Acht:

Coles 4038

Beyerdynamic M130

Blumlein-/MS-Mikrofonr (Bändchen):

Golden Age Project R1 ST

Royer Labs SF-24

Veröffentlicht am 08.10.2019

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