DE3309796C2 - Grenzflächenmikrofon - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Grenzflächenmikrofon mit einem nahe einer akustischen Grenzfläche angeordneten Mikrofonsystem. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Mikrofonsystemen mit Richtcharakteristik erhält das Grenzflächenmikrofon ebenfalls eine ausgeprägte Richtcharakteristik und kann somit universell eingesetzt werden. Besondere Ausgestaltungen des Grenzflächenmikrofons gestatten auch eine Verwendung bei stereofonen Aufnahmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Grenzflächenmikrofon mit mindestens einem nahe einer akustischen Grenzfläche angeordneten Mikrofonsystems.

Mikrofone dieser Bauart bestehen aus einer Piaue aus schallhartem Material, auf deren Oberfläche ein Mikrofonsystem angeordnet ist. Diese Platte wird auf den Fußboden gelegt oder an eine Wand gehängt und bildet so einen Teil der Grenzfläche eines Raumes, in dem sich die aufzunehmenden Schallquellen befinden. Als Mikrofonsysteme sind bisher Druckempfänger bekanntgeworden.

Diese Mikrofonanordnung weist gegenüber der am meisten gebräuchlichen Anordnung von Mikrofonen auf Stativen einige Vorteile auf.

Zu den üblicherweise auf Stativen angeordneten Mikrofonen gelangt der von einer Schallquelle abgestrahlte Schall auf mehreren Wegen: Außer dem Direktschall wird auch reflektierter Schall — insbesondere der am Fußboden reflektierte — aufgenommen, wodurch, durch Interferenzen bedingt, ein Frequenzgang des Mikrofons mit zahlreichen Maxima und Minima resultiert Um diesen Nachteil der konventionellen Mikrofonaufstellung zu vermeiden, werden Richtmikrofone mit möglichst hohem Bündelungsmaß eingesetzt und/oder nahe der Schallquelle angeordnet Bei dieser, auch PoIymikrofonie genannten Mikrofonanordnung ergibt sich nachteilig, daß zwischen den von den einzelnen Mikrofonen abgegebenen Tonfrequenzspannungen Interferenzen auftreten; auch wird eine künstliche Verhallung der Signale notwendig.
Bei den Grenzflächenmikrofonen werden dagegen Interferenzen, die durch Fußbodenreflektionen entstehen, vermieden, wenn die Mikrofone nahe dem Fußboden so angeordnet werden, daß derselbe die Grenzfläche bildet Die Reflektion führt dann zu einem Schall-Druckstau über den gesamten Frequenzbereich, wobei der resultierende Schalldruck am Fußboden — also auch am Mikrofon frequenzunabhängig um 6 dB größer ist als im freien Schallfeld bei gleicher Entfernung von der Schallquelle.

Dieser Schall-Druckstau sowie die sich ergebenden Mikrofon-Richtcharakteristiken können erklärt werden, indem die Grenzfläche als Reflektionsfläche für den Schall angesehen wird. Ein über der Grenzfläche angeordnetes Mikrofon wird von dem von einer Schallquelle ausgehenden Schall einerseits direkt und andererseits indirekt über den von der Grundfläche reflektierten Schallanteil angeregt Hierbei entstehen in Abhängigkeit von der Frequenz Interferenzen, d. h. Schalldruckerhöhungen um 6 dB bzw. Auslöschungen. Wird das Mikrofon jedoch nahe oder in der Grenzfläche selbst angeordnet, so wird nur die Schalldruckerhöhung von 6 dB wirksam. Die Richtcharakteristik wird ermittelt, indem für jede Schalleinfallsrichtung die Welle des direkten Schalls mit der Welle des reflektierten Schalls überlagert und die Resultierende gebildet wird. Ist die Grenzfläche unendlich ausgedehnt — in der Praxis genügen einige Quadratmeter —, so ergibt sich die Richtcharakteristik bei Einsatz eines Druck-Mikrofonsystems zu einer Halbkugel mit einem Bündelungsmaß von 3 dB.
Grenzflächenmikrofone der beschriebenen Art gehören zum Stand der Technik. Beim Einsatz derartiger Mikrofone hat sich jedoch als Nachteil das geringe Bündelungsmaß herausgestellt, da unter anderem durch die Rundumcharakteristik die Durchsichtigkeit des wiedergegebenen Klangbildes ungenügend ist

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Bündelungsmaß eines Grenzflächenmikrofons wesentlich zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen weise gelöst, in den unieraiisprüuiicii wciucn Zweckmäßige Ausbildungsformen eines Mikrofons nach der Erfindung angegeben.

Wird in einem Grenzflächenmikrofon ein Richt-Mikrofonsystem eingesetzt, so addiert sich dessen jeweiliges Bündelungsmaß in vorteilhafter Weise zu dem durch das Grenzflächenprinzip gebildeten Bündelungsmaß von 3 dB. Beispielsweise ergibt ein Mikrofonsystem mit Hypercardioid-Charakteristik, welches ein

Bündelungsmaß von ungefähr 6 dB aufweist, eine Gesamtbündelung des Grenzflächenmikrofons von 9 dB. Bei der Anordnung von Interferenz-Mikronfonsystemen auf einer Grenzfläche können noch wesentlich höhere Bündelungsmaße erzielt werdea

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Beschreibung und einer Zeichnung beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung zeigt die

F i g. 1 die prinzipielle Anordnung eines Druckgradientensystems auf einer Grenzfläche, ι ο

F i g. 2 die vertikale und horizontale Ausbild der Richtcharakteristik eines Grenzflächenmikrofons mit einem Cardioid-Mikrofonsystem,

F i g. 3 die prinzipielle Anordnung eines Interferenzsystems auf einer Grenzfläche,

Fig.4 die besondere Ausbild eines Interferenzsystems,

F i g. 5 die Anordnung von zwei Druckrrradientensystemen in einem für Stereofonie-Aufnahmen geeigneten Grenzflächenmikrofon,

F i g. 6 für ein ebensolches Mikrofon die Kombination von einem Druckgradientensystem mit einem Drucksystem,

Fig.7 eine konstruktive Einzelheit eines Grenzflächenmikrofons.

In F i g. 1 ist ein Druckgradientenmikrofonsystem 1 nahe der ein Teil der Grenzfläche bildenden Mikrofongrundplatte 2 angeordnet Die Befestigung kann zum Beispiel federnd gummigelagert zwischen zwei Tragbolzen 3 erfolgen, um Körperschallanregungen zu mindem. Ein angedeuteter Schutzkorb 2.1 schützt das Mikrofonsystem 1 vor Beschädigungen und Staub. Mit der Bezugszahl 4 ist die Hauptachse der Richtcharakteristik gekennzeichnet. Die Ausrichtung erfolgt nahezu parallel zur Grenzfläche und in einem Abstand zu derselben, der kleiner ist als die Wellenlänge der höchsten zu übertragenen Frequenz. Obwohl mehrere Möglichkeiten der Ausrichtung der Hauptachse denkbar sind, ergibt in der Praxis nur die angegebene Richtung eine sinnvolle Orientierung des Richtmikrofonsystems zur Grenzfläehe. Wird ein Mikrofonsystem mit einer Cardioid-Charakteristik eingesetzt, so wird die Richtcharakteristik des Grenzflächenmikrofons insgesamt die einer halben Cardioide aufweisen. Entsprechend werden auch die keulenförmigen Richtcharakteristiken von Hypercardioid- bzw. Interferenzsystemen den entsprechenden Grenzflächenmikrofonen jeweils halbierte Formen als Gesamtrichtcharakteristik verleihen.

Diese genannten Richtcharakteristiken sind für ein Grenzflächenmikrofon besonders zweckmäßig, da dieses bei der meistgewählten Lage auf dem Fußboden nicht mehr direkt unterhalb der Schallquellen bzw. der Musiker angeordnet werden muß, wo es einerseits der Gefahr der Zerstörung unterliegt und andererseits auch viel Störschall durch Fußgeräusche aufnimmt Vielmehr kann das Mikrofon nunmehr vor den Musikern oder den Vortragenden auf einer Bühne bzw. Podium beispielsweise am vorderen Rand angeordnet werden, wie es in der F i g. 2 gezeigt ist. Die Richtcharakteristik ist somit ciriSciüg aiii die müSikcF ausgerichtet Und ucT im Audi- öü torium erzeugte Störschall wird weitgehend ausgeblendet.

Eine Erhöhung des Bündelungsmaßes kann durch die Anordnung eines Richtrohr-Mikrofonsystems auf der Grundplatte erzielt werden. In F i g. 3 ist die prinzipielle Ausführung gezeigt. Ein Inierferenzsystem 5 mit der Hauptachse 6 ist in die Grundplatte 2 eingearbeteit. Wie in der F i g. 4 zusätzlich gezeigt wird, kann jedoch auch bereits eine in der Grundplatte 2 vorgesehene kanalförmige Aussparung 7 mit einer aus akustischem Widerstandsmaterial bestehenden Abdeckung 8 ein Interferenzsystem bilden, wobei die allgemein bekannten Regeln für die Gestaltung solcher Interferenzsysteme angewendet werden. Mit der Bezugsziffer 9 ist das am Ende des Interferenzsysterns angeordnete Mikrofonsystem bezeichnet.

Für die stereofone Aufnahmetechnik werden mindestens zwei in einem geeigneten Abstand angeordnete Grenzflächenmikrofone der beschriebenen Bauart benötigt Eine besondere Ausführungsform eines Grenzflächenmikrofons nach der Erfindung ermöglicht jedoch allein eine stereofone Aufnahme, wenn eine Gruppe aus zwei gleichen Mikrofonsystemen mit Richtcharakteristik derart auf der Mikrofongrundplatte angeordnet sind, daß deren Hauptachsen einen für die ΛΎ-Stereofonie geeigneten Winkel einschließen. In bekannter Weise können auch Mikrofonsysteme mit einer Cardioid- bzw. einer Achtercharakteristik Anwendung finden. In den F i g. 5 und 6 sind solche stereofonen Grenzflächeamikrofone im Prinzip dargestellt Auf den Mikrofongrundplatten 2 sind jeweils zwei Richtmikrofonsysteme 10 angeordnet deren zugehörige Richtcharakteristiken gestrichelt eingezeichnet sind. Die Ausgangsspannungen dieser Mikrofonsysteme werden nach den bekannten Regeln für die XY- bzw. MS-Stereofonie weitergeführt.

Die Aufnahmerichtung solcher Grenzflächenmikrofone, gekennzeichnet mit der Bezugsziffer 11, muß gekennzeichnet werden, sofern sie nicht durch beispielsweise eine asymmetrische Bauart dem Benutzer nahegelegt wird. Eine besondere Gestaltung bzw. Anordnung eines Warenzeichens und/oder eines Firmenschriftzugs kann für den Benutzer einen Hinweis darstellen.

In F i g. 7 ist ein Grenzflächenmikrofon mit einem auf der Mikrofongrundplatte 2 angeordneten Cardioid-Mikrofonsystem 12 dargestellt. Im Auslöschungsbereich, d. h. im Bereich des der Schallquelle abgewandten hinteren Mikrofonsystemeinlasses wird eine Teilfläche der Grundfläche 2 mit akustischem Dämpfungsmaterial 13, beispielsweise einer Filzschicht, belegt. Durch diese konstruktive Maßnahme wird der grenzflächenbedingte Staudruck im Bereich des hinteren Schalleinlasses gedämpft, so daß eine stärkere Bündelung der Grenzflächenmikrofon-Richtcharakteristik erreicht wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Grenzflächenmikrofon mit mindestens einem nahe einer akustischen Grenzfläche angeordneten Mikrofonsystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrofonsystem mit Richtcharakteristik auf einer die Grenzfläche bildenden Mikrofongrundplatte angeordnet ist, wobei die Hauptachse der Richtcharakteristik nahezu parallel zur Grenzfläche ausgerichtet ist, und der Abstand des Mikrofonsystems zu derselben kleiner ist als die Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz.

2. Grenzflächenmikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofonsystem ein Gradientensystem ist.

3. Grenzflächenmikrofon nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein nach dem Interferenzprinzip arbeitendes Mikrofonsystem.

4. Grenzflächenmikrofon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Interferenzteil des Mikrofonsystems aus einer in das die Grenzfläche bildende Material eingearbeiteten kanalartigen Aussparung besteht, welche mit akustischem Widerstandsmaterial abgedeckt ist.

5. Grenzflächenmikrofon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe aus zwei gleichen Gradientensystemen mit Cardioidcharakteristik derart auf der die Grenzfläche bildenden Mikrofongrundplatte angeordnet sind, daß deren Hauptachsen einen für die ΛΎ-Stereofonie geeigneten Winkel einschließen.

6. Grenzflächenmikrofon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von zwei Gradientensystemen, deren eines eine Cardioidcharakteristik und deren zweites eine Achtercharakteristik aufweist, derart auf der die Grenzfläche bildenden Mikrofongrundplatte angeordnet werden, daß deren Hauptachsen einen Winkel von 90° zueinander aufweisen.

7. Grenzflächenmikrofon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwächung des grenzflächenbedingten Staudrucks im Bereich der Auslöschungsrichtung eines Mikrofonsystems auf der Grenzfläche nahe dem hinteren Mikrofoneingang ein akustisches Dämpfungsmaterial aufgebracht ist.

8. Grenzflächenmikrofon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Warenzeichen und/oder Bezeichnungszeichen auf der Grenzfläche die Hauptaufnahmerichtung des Mikrofons angibt.