Mikrofonierung

Stereophonie

Verschiedene Stereophonie-Verfahren (YouTube-Video)

Laufzeit-Stereophonie-Verfahren

AB-Stereofonie (2 parallel angeordnete Nieren oder Kugelmikrofone)

AB-Stereofonie
(Boudreau et al. 2002, S. 18)

Stereobild wird durch Laufzeitdifferenzen zwischen den beiden Mikrofonen erzeugt; es wird von einem parallelen Schalleinfall ausgegangen, d.h. die Schallquelle ist etwas weiter entfernt (z.B. Ensembleaufnahmen).

Klein-AB: Abstand zwischen den Mikrofonen (Mikrofonbasisbreite) klein (<35 cm)
Groß-AB: Abstand zwischen den Mikrofonen (Mikrofonbasisbreite) groß (>35 cm)

Übliche Mikrofonbasisbreite: 20cm bis 2m.

• nur vage Abbildung von Schallquellen, wenn sie nicht in der Stereomitte plaziert sind.
• weicher Hintergrundklang (wegen Kugelcharakteristik wird der ganze Raum mit aufgenommen)
• nicht monokompatibel (Klangverfärbungen treten beim Zusammenmischen auf)

Gefahren:

Loch in der Mitte = übertriebene Kanaltrennung, wenn Mikrofonbasisbreite zu groß = wenn Laufzeitdifferenz größer ist als 1,5 ms: Schallquellen sind bei der Aufnahme zu sehr am rechten und linken Rand verteilt.

Loch in der Mitte bei Laufzeitdifferenzen von >1,5ms
(http://www.sengpielaudio.com/LupenEffektUndLoch.pdf)

Lupeneffekt: wenn Mikrofone zu nahe an der Schallquelle: neben Laufzeitdifferenzen kommen Pegeldifferenzen hinzu = Schallanteile, die nicht genau in der Mitte liegen, werden bei der Aufnahme stark nach links oder rechts verlagert; Klangbild wird wie unter einer Lupe zu den Rändern hin verzerrt

Berechnung des Lupeneffekts nach Sengpiel
(http://www.sengpielaudio.com/LupenEffektUndLoch.pdf)

Intensitäts-Stereophonie-Verfahren

XY-Stereofonie (2 übereinander, meist um 90° gekreuzt angeordnete Nierenmikrofone)

XY-Stereofonie
(Boudreau et al. 2002, S. 18)

Stereobild wird durch Pegeldifferenzen zwischen den beiden Mikrofonen erzeugt.
Achsenwinkel zwischen den Mikrofonen bestimmt die Breite des Stereobilds.

• größte Lokalisationsschärfe bei Abbildung der Schallquellen
• gerichtete Aufnahme (restlicher Raum wird weitestgehend ausgeblendet)
• monokompatibel, keine Kammfiltereffekte/Klangverfärbungen

Variante: Blumlein-Stereofonie (2 übereinander, um 90° gekreuzt angeordnete Achtermikrofone, ab 1930)

MS-Stereofonie (1 Kugel- oder Nierenmikrofon, 1 Achter-Mikrofon)

MS-Stereofonie
(Quelle: http://www.wikirecording.org/Mid-Side_Microphone_Technique)

Stereobild wird durch Pegeldifferenzen zwischen den beiden Mikrofonen erzeugt.

• Kugel/Niere (für Mittensignal (M))
• Acht (für Seitensignal (S))
  
  M- und S-Signale lassen sich in Links- und Rechts-Signale umwandeln (und umgekehrt):
  
  
• links = M+S
• rechts = M-S
  
  
• Basisbreite des Stereosignals lässt sich durch Veränderung der Pegelverhältnisse zwischen M- und S-Signal nachträglich verändern (je größer S, desto breiter der Stereo-Eindruck)
• monokompatibel, keine Kammfiltereffekte/Klangverfärbungen

Äquivalenz-Stereofonie-Verfahren

ORTF-Stereofonie (2 Nierenmikrofone im Winkel von 110° im Abstand von 17 cm)

um 1960 beim französischen Rundfunk entwickelt (Office de Radiodiffusion Télévision Française (ORTF))
Stereobild wird durch Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen den beiden Mikrofonen erzeugt (=Äquivalenz-Stereofonie).

NOS-Stereofonie (2 Nierenmikrofone im Winkel von 81° im Abstand von 30 cm)

um 1960 beim holländischen Rundfunk entwickelt (Nederlandse Omroep Stichting (NOS))
Stereobild wird durch Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen den beiden Mikrofonen erzeugt (=Äquivalenz-Stereofonie).

Kopfbezogene Verfahren

OSS-Stereofonie (2 Kugelmikrofone im Abstand von 16,5 cm (Ohrabstand), dazwischen eine Scheibe mit absorbierendem Material, Durchmesser: 30-36 cm)

von Jürg Jecklin entwickelt (OSS = Optimales Stereo-Signal), um akustische Verhältnisse am menschlichen Kopf nachzubilden (quasi eine Art Kunstkopfstereophonie)

Kunstkopf-Stereophonie, auch kopfbezogene Stereophonie
(2 Kugelmikrofone im Gehörgang eines künstlichen Kopfs).

Früheste Kunstköpfe (Deutsches Museum, Foto: Silke Berdux)

Früheste Kunstköpfe von der Seite (Deutsches Museum, Foto: Silke Berdux)

Frühester Kunstkopf
(Deutsches Museum, Foto: Silke Berdux)

Kunstkopfmikrofon, Neumann KU 80
(Quelle: www.drm-berlin.de)

Kunstkopfmikrofon
(Cremer 1978, S. 443)

Kunstkopfstereophonie Mercedes-Benz Welt Mobil
100-jähriges Jubiläums von Mercedes Benz, 1986 HEAD acoustics

Prinzip der Kunstkopfstereophonie
(Eargle 2012, S. 242)

Patent für die Kunstkopfstereophonie von Fletcher und Sivian 1927

ab 1933 (Fletcher: 2 Im-Ohr-Mikrofone), Laufzeit- und Intensitätsunterschieden des Schallsignals zwischen beiden Ohren sowie die Übertragungsfunktion am Kopf, bis der Schall tatsächlich das Trommelfell erreicht hat (head related transfer function (HRTF)), wird so realistisch wie möglich nachgebildet.

Typische Außenohr-Übertragungsfunktion bei frontaler Beschallung.
a: tieffrequenter Bereich, b: Schulterreflexion,
c: Eigenresonanz des Ohrkanals, d: Einfluss der Ohrmuschel
(Schneider in Weinzierl 2008, S. 359; nach Daniel et al. 2007)

• sehr realistisches Abbild des Raums bei Kopfhörer-Wiedergabe
• Wiedergabe über Lautsprecher eher unbefriedigend
• Im Idealfall: HRTF muss ständig an Kopfhaltung angepasst werden (head tracking)
• Oben/Unten- und Vorne-Hinten-Lokalisation klappt manchmal nicht richtig (da häufig Ohrmuscheln außer Acht gelassen werden)

Experimente mit Kunstkopf-Mikrofonen wurden zunächst vor allem mit dem Neumann-Kunstkopf KU80 durchgeführt, dieser erwies sich aber in Klangfarbe und vorne-hinten-Lokalisation/Richtungstreue nicht sehr zuverlässig.

Deswegen: Kunstkopfstereofonie setzte sich erst mal nicht durch, höchstens im Rundfunk-Feature oder -Hörspiel.

Durch Verbesserung der Ohr- und Kopfmaße und -form sowie Hinzufügen von Diffusfeldentzerrung im Nachfolgemodell KU81 (sowie heutigen Kunstköpfen) konnten diese Mängel weitestgehend behoben werden.

Ähnlich: Originalkopf-Stereophonie (2 Kugelmikrofone in einem Im-Ohr-Kopfhörer (OKM))

Am Institut stehen sowohl ein Neumann KU100 Kunstkopfmikrofon zur Verfügung
als auch zwei Soundman OKM Classic A3 Im-Ohr-Mikrofon-Kopfhörer.

Kunstkopfmikrofonie im reflexionsarmen Raum

Holophonics: um 1980 von Hugo Zuccarelli eingeführt unter der Annahme, dass das Gehör wie ein Interferometer funktioniert (d.h. beim Empfang einer Tonhöhe eine Vergleichstonhöhe aussendet und durch die dabei entstehende Interferenz die Tonhöhe und Richtung bestimmen kann). Wurde nie bestätigt. Zuccarelli beschrieb das System auch nur ein einziges Mal (Zuccarelli, Hugo: Ears Hear by Making Sounds. In: New Scientist (1983), 438-440); was zu viel Kritik führte. Seine Holophonics-Aufnahmen sind im Grunde kunstkopfstereophonische Aufnahmen, die er werbewirksam als "holophonics" verkauft.

Beispiele (mit Kopfhörer anhören): Streichhölzer - beim Friseur - Glocke - Flugzeug - Stimme - verschiedene Effekte

Mikrofonierung und Klangabstrahlung

Allgemein: Es gibt keine ideale Lösung für die Aufstellung von Mikrofonen, je nach Raum, Mikrofontyp, Spieler, Umgebung, Instrument etc kann eine andere Positionierung sinnvoller sein als die empfohlene.

Falls das klangliche Ergebnis unbefriedigend ist: mit Mikrofontyp, Abstand und Instrument experimentieren.

empfehlenswert: zwei Mikrofone in Abstrahlungsrichtung mit einigem Abstand direkt hintereinander; Raumeinfluss kann über Balance zwischen den beiden geregelt werden

Bei Störgeräuschen oder unbefriedigender Raumakustik: Das Mikrofon direkt und so nahe wie möglich am Instrument in die Hauptabstrahlrichtung platzieren.

3-zu-1-Regel: Wenn mehr als ein Mikrofon im Einsatz sind: Der Abstand zwischen den Mikrofonen sollte dreimal so groß sein wie der Abstand der Mikrofone zur Schallquelle.

3-zu-1-Regel: der Abstand von Schallquelle zu d2 sollte dreimal so groß sein wie der zu d1
dadurch: Verzögerung ist 9dB unterhalb des Signals; Kammfiltereffekt wirkt maximal um +/-1 dB
(= so gut wie nicht mehr wahrnehmbar)
(Everest 2001, S. 378)

Kammfilter-Effekte vermeiden: Beim Einsatz von gerichteten Mikrofonen oder bei reflektierenden Flächen in Mikrofonnähe: Kammfiltereffekte könnnen auftreten = periodische Einschnitte im Spektrum in Abhängigkeit vom Abstand (-> Klangverfärbung, da der Reflexionsschall etwas später eintritt als der Direktschall; dadurch: Phasenverschiebung = Auslöschung der Frequenzen bei n/t)

links: Kammfiltereffekt: bei großem Abstand zur Schallquelle und kleinen Reflexionswegen am Mikrofon
rechts: kein Kammfiltereffekt: bei kleinem Abstand zur Schallquelle und langen Reflexionswegen am Mikrofon

Kammfiltereffekt aufgrund von Mikrofonabständen
(Boudreau et al. 2002, S. 27)

Kammfiltereffekt aufgrund von Reflexionen
(Boudreau et al. 2002, S. 27)

Kammfiltereffekt bei verschiedenen Mikrofonpositionen
(Everest 2001, S. 376-377)

Mikrofonierung einzelner Instrumente

Stimme - Aufnahmeempfehlungen:

Vokalensemble:
Kugelmikrofon oder 2 Nierenmikrofone um 180 Grad versetzt: Sänger kreisförmig darum angeordnet

Einzelne(r) Sänger(in):
Kugelmikrofon; je nach Abstand kann der Raumklang mit in die Aufnahme einfließen

Nierenmikrofon sollte zwischen Mund und Nase ausgerichtet werden; Mikrofon-Achse sollte ein wenig neben den Mund zeigen, damit es bei Plosiven nicht "poppt". Frühe Reflexionen sollten bei Aufnahmen möglichst vermieden werden (Vermeidung von Kammfiltereffekten), ebenso störende Raumgeräusche (notfalls - oder wenn der Sänger die Begleitung nicht über Kopfhörer hören möchte - Aufnahme mit Superniere).

Chor:
Nierenmikrofon ca. 60-100 cm vor und 60-100 cm über dem Chor (bei 15-20 Personen, bei mehr Personen: mehr Mikrofone nebeneinander einsetzen, 3-zu-1-Regel beachten)

Chor-Aufnahme (von vorne)
(Boudreau 2002, S. 6)

Abstand der Mikrofone untereinander sollte dreimal so groß sein wie der Abstand zur Schallquelle

Es sollten immer so wenig Mikrofone wie möglich verwendet werden.

Am besten: Chor in einzelne Abschnitte unterteilen (z.B. Sopran, Alt, Tenor, Bass), die jeweils mit einem Mikrofon aufgenommen werden.

Chor-Aufnahme (seitlich)
(Boudreau 2002, S. 6)

Saiteninstrumente

Gitarre - Aufnahmeempfehlungen:

Aufnahmepositionen für Saiteninstrumente
(Boudreau 2002, S. 7)

Aufnahmeempfehlung für alle Saiteninstrumente: Miniaturmikrofon zwischen Steg und Saitenhalter (heller Klang, Bewegungsfreiheit)

Gitarre:

Banjo:

Verstärker/Lautsprecher (E-Gitarre/Keyboard)

Aufnahmepositionen für Verstärker-Lautsprecher
(Boudreau 2002, S. 14)

Aufnahmeempfehlung:

Leslie-Box:

Geige - Aufnahmeempfehlungen:

Cello - Aufnahmeempfehlungen:

Kontrabass - Aufnahmeempfehlungen:

Flügel - Aufnahmeempfehlungen:

Aufnahmepositionen für Flügel
(Boudreau 2002, S. 9)

Aufnahmepositionen für Klavier
(Boudreau 2002, S. 11)

Holzblasinstrumente

Flöte - Aufnahmeempfehlungen:

Sound Radiation of Flute Instruments
(Reuter, Delisle 2019)

Oboe, Klarinette, Fagott etc. - Aufnahmeempfehlungen:

Saxophon - Aufnahmeempfehlungen:

Mundharmonika - Aufnahmeempfehlungen:

Akkordion - Aufnahmeempfehlungen:

Blechblasinstrumente

Trompete, Horn, Posaune, Tuba etc. - Aufnahmeempfehlungen:

Schlaginstrumente - Aufnahmeempfehlungen:

Allgemein:

• Mikrofone müssen mindestens 130 dB verkraften können (besser: Dynamische Mikrofone verwenden)
• Mikrofone sollte Nierencharakteristik haben (Vermeidung von Interferenzen/Kammfiltereffekten)
• Nahbesprechungseffekt kann auftreten (nachher mit Hochpassfilter nachbearbeiten)

Aufnahmepositionen für Schlagzeug
(Boudreau 2002, S. 16)