Diversen en Thuisstudio

De (home-)studio 41 - Microfoons III

Infoteur: Coenraad12

De (home-)studio 41 - Microfoons III

Na een reeks van ongeveer 40 columnachtige artikelen over de homestudio, nu een serie waarin ik in meer detail aandacht schenk aan bepaalde aspecten in en rond de opname- & homestudio. De teksten van deze artikelen zijn gebaseerd op het eerder door mij geschreven 'Het Grote Opnameboek' . Opmerking: ik heb geen financiële belangen (meer) bij de verkoop ervan!


Richtkarakteristieken

Een van de meest opvallende eigenschappen van een microfoon is de richtkarakteristiek, die voorkomt uit de specifieke constructie van het membraan, huis en kapsel. Elk microfoontype of ontwerp heeft een bepaalde richtkarakteristiek, die weergegeven is in een typerend polair patroon of richtpatroon. In een straal van 360 graden blijkt de respons van een microfoon voor de aangeboden signalen niet overal gelijk te zijn. Hier is ook de gevoeligheid voor bepaalde frequenties aangegeven (zie foto). Dat kan in verschillende opnamesituaties zowel gunstig als ongunstig zijn. Een drukmicrofoon (pressure) heeft een membraan, waarvan in principe alleen de voorzijde in contact staat met de invallende geluidsgolven en reageert daarom alleen op veranderingen in geluidsdruk. Een voorbeeld hiervan is de rondomgevoelige microfoon. Een drukgradiëntmicrofoon (pressure gradient) heeft een membraan, dat zowel aan de voorkant als de achterkant in contact staat met de invallende geluidsgolven. Dit type microfoon registreert alleen geluidsgolven wanneer een drukverschil optreedt tussen de voor- en achterkant van het membraan.

De achtvormige en cardioïde microfoon zijn voorbeelden hiervan. De dynamische microfoon heeft meestal een door de fabrikant vastgelegd richtpatroon. Vanwege het ontwerp en de daaruit voortkomende relatieve ongevoeligheid, alsmede de prijsstelling heeft dit type een cardioïde richtkarakteristiek. Een professionele condensatormicrofoon biedt vaak meer richtkarakteristieken en biedt een technicus flexibele aanpassingen in diverse opnamesituaties. Het ontwerp van deze modellen is gebaseerd op de aanwezigheid van twee parallelle membranen, die bevestigd zijn aan één gemeenschappelijke plaat (backplate). In feite gaat het om een gekoppeld paar cardioïde microfoons met één samenvallend punt. Door een omschakelbare combinatie van weerstanden worden deze membranen naar behoefte in de gewenste richtkarakteristiek gezet en voorzien van de benodigde polarisatiespanning. Door het signaalniveau te veranderen en de fase van een van beide membranen om te draaien wordt een achtvormig- of omnipatroon verkregen; maar liefst 2-9 combinaties zijn denkbaar. De hiervoor benodigde elektronica en constructies vertalen zich in forse aanschafprijzen. Sommige microfoonfabrikanten (AKG, Oktava) hebben een systeem bestaande uit een microfoonhuis met afneembare elementen, om zo de karakteristiek naar wens aan te passen.

Rondomgevoelige microfoon

Bij een omnimicrofoon is de geluidsdruk (pressure) op het membraan direct afhankelijk van de druk van de aankomende geluidsgolf en niet van de afgeleide hiervan (pressure gradient). Dit type vertoont slechts dan een omnipatroon wanneer de golflengten van de invallende geluidsgolven groot zijn in vergelijking met de diameter van het membraan. Om de frequenties te bepalen vanaf wanneer de microfoon zich met een omnikarakteristiek zal gedragen, geldt als vuistregel de frequentie die overeenkomt met de diameter van het membraan. De microfoon zal ook slechts dan een goede omnikarakteristiek vertonen wanneer de invallende frequenties tussen de twee en drie octaven onder deze vastgestelde frequenties liggen. Een microfoonmembraan heeft bijv. een doorsnede van 2.25 cm, waarbij de corresponderende frequentie ongeveer 15 kHz bedraagt. Een octaaf lager is dan 7.5 kHz, twee octaven lager komt overeen met 3.75 kHz en drie octaven met ongeveer 2 kHz. De microfoon vertoont tot aan deze frequenties een omnikarakteristiek. Hierbij neemt de richtingsgevoeligheid voor de hogere frequenties volgens deze redenering in lichte mate toe.

De ontwerpers van microfoons houden bij de constructie van het membraan rekening met dit gegeven; naast een aantal andere factoren. Zo kan de constructie van kapsel en microfoonhuis bepalend zijn voor welke hoge frequenties nog onder een bepaalde hoek op het membraan invallen. Bij een niet-symmetrische vorm van het kapsel kan namelijk intermodulatievervorming optreden. Dus wanneer twee verschillende frequenties gelijktijdig aankomen op het kapsel, resulteert dit in een mengsignaal van oorspronkelijke frequenties, aangevuld met de som- en verschilfrequenties. Dit levert uiteindelijk een zwakker en minder gedefiniëerd signaal op. Sommige modellen zijn speciaal ontworpen voor specifieke toepassingen, denk bijvoorbeeld aan (dynamische) basdrummicrofoons. Een goede microfoon ontwerpen is geen eenvoudige taak, aangezien de microfoon de eerste vitale stap in de registratie van geluid betekent.

Een microfoon die het frequentiebereik van de op te nemen geluidsbron representatief kan weergeven, zal minder ruis en bijgeluiden oppikken. Daarom verkiezen veel technici eerder een microfoon met een neutrale respons in plaats van een passende frequentierespons. De lage frequenties zijn weliswaar goed weergegeven, maar de hoge frequenties (boventonen en transiënten) vormen doorgaans een grillig patroon (onder meer door het fasegedrag).

Een kleinmembraan microfoon met een doorsnede van hooguit 10-13 mm vertoont meestal een gelijkmatige respons voor alle frequenties. Overigens hebben sommige oudere grootmembraan microfoons de neiging om hoge frequenties te versterken, waardoor scherpe pieken in het op te nemen signaal terechtkomen (5-10 kHz). Een grootmembraan-microfoon registreert daarentegen lage frequenties vaak beter en klinkt daardoor ook warmer, aangezien de eigen resonantiefrequentie van het membraan laag is in vergelijking met kleinmembraan microfoons.

In de opnamepraktijk worden rondomgevoelige microfoons regelmatig ingezet bij optredens en opnamen van klassieke uitvoeringen. Dit type is minder geschikt in situaties met veel storende rondom signalen, hoewel ze juist ook kunnen bijdragen aan een open en ruimtelijke sfeer (zoals live-optredens). Overspraak komt voor in gebruik met dit type microfoon. Dit houdt in, dat een microfoon signalen registreert, die eigenlijk bedoeld zijn voor een elders geplaatste microfoon. Bij het opnemen van een enkel instrument is overspraak vaak ongunstig vanwege de vermenging van ongewenste stoorsignalen. Bij het opnemen van een omvangrijker geheel, zoals een drumstel, koor of ensemble, kán overspraak bijdragen tot een natuurlijk klankbeeld.

In live-situaties werkt gedoseerde overspraak vaak sfeerverhogend. De technicus moet dan wel rekening te houden met ongecontroleerde terugkoppeling van monitorsystemen naar microfoons (feedback). Hierdoor gaat het signaal van de microfoon rondzingen (doordringende fluittoon), hetgeen voor de muzikanten op het podium en het publiek onaangenaam is. In de professionele opnamestudio met gescheiden opname- en regieruimtes komt rondzingen nauwelijks voor. In de homestudio is het aan te bevelen om bij het afregelen van microfoons met slechts een ruimte ter beschikking - altijd - bij lage volumes te werken om rondzingen via de luidsprekerboxen en de nadelige gevolgen voor het gehoor en boxen te voorkomen.

Richtingsgevoelige microfoon

De richtingsgevoelige vorm is geschikt voor optredens of studiowerk, vanwege het opvangen van het dichtbij en recht voor gelegen bronsignaal. Het studiowerk vereist een gecontroleerde opname van één individueel instrument zonder overspraak of stoorsignalen. Voorbeelden hiervan zijn de cardioïde (ook wel aangeduid als hart- of niervormig), de hypercardioïde of de supercardioïde microfoon. Deze vormen zijn sterker richtingsgevoelig, maar registreren door de constructie in lichte mate ook het geluid, dat direct van achteren nadert. Daarentegen is de bijdrage van zijwaarts invallende geluiden grotendeels te verwaarlozen. Een tele- of shotgun-microfoon is voorzien van een lange akoestische verlengingsbuis waardoor de richtingsgevoeligheid sterk toeneemt. Het principe van de interferentiebuis resulteert in fase-uitdoving van zijwaarts naderende signalen. Nadeel is de afname van de respons van signalen met een golflengte, die kleiner is dan de fysieke lengte van de interferentiebuis.

De richtingsgevoeligheid is goed bij relatief hoge frequenties (>1-2 kHz), maar neemt sterk af bij lagere frequenties (<500 Hz) tot het niveau van een normale cardioïde microfoon. Dit is vergelijkbaar met de respons van de microfoon zónder de interferentiebuis. De microfoon blijkt dus gevoelig voor laagfrequente stoorsignalen. Een laag-af filter is dan noodzakelijk. De constructie heeft nog een nadeel, hetgeen vooral in een begrensde ruimte tot uiting komt; het indirecte geluid heeft namelijk door de weerkaatsingen een onvoorspelbaar patroon van invalshoeken en faseverschuivingen, waardoor het principe van interferentie ook minder goed functioneert. Dit type zien we regelmatig bij buitenopnamen in de film- & videowereld. Hiervoor is een windkap nodig en de geluidstechnicus moet de microfoon met voorzichtigheid hanteren. Vanwege de hoge richtingsgevoeligheid, het ongewenst registreren van onvoorspelbare reflecties en lage frequenties komt de telemicrofoon vrijwel niet voor in de opnamestudio.

Het menselijk gehoor is in staat om zachte geluiden in de ons omgevende driedimensionele ruimte op de achtergrond waar te nemen, terwijl een gerichte microfoon voornamelijk de meer ervoor gelegen signaalbron registreert. Een homestudio heeft doorgaans een beperkte isolatie ten opzichte van geluiden van buiten naar binnen (verkeer). Door nu te kiezen voor een richtmicrofoon zijn de storende achtergrondgeluiden vrijwel volledig uit te sluiten. Met een zorgvuldige microfoonplaatsing en enkele extra ingrepen op het gebied van geluidsregistratie is ook het niveau van interne stoorzenders (ruisende apparaten) in de opnameruimte tot een minimum te beperken. Het gehoor is in dit opzicht dus veel kritischer dan een microfoon.

Achtvormige microfoon

De 8-vormige microfoon is een drukgradiëntmicrofoon met een sterk richtingsgevoelige karakteristiek en wel aan beide kanten van het membraan. Een van opzij komend signaal levert aan beide zijden van het membraan een vergelijkbare (maar tegengestelde) beweging op, zodat de resultante van dit signaal vrijwel verwaarloosbaar is. De microfoon wordt gebruikt om bijvoorbeeld twee achtergrondzangers op te nemen, waarbij hun positie aan weerszijden in het verlengde van het membraan ligt.
© 2007 - 2010 Coenraad12, gepubliceerd in Diversen (Muziek en Film) op 04-06-2007. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Coenraad12 is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen


Reageer op het artikel "De (home-)studio 41 - Microfoons III"


Er zijn nog geen reacties geplaatst op dit artikel.