Mikrofondaten verstehen

Sind übertragerlose Mikrofone besser oder schlechter als Mikrofone mit Ausgangsübertrager?

Mikrofondaten verstehen (7)

Sind übertragerlose Mikrofone besser oder schlechter als Mikrofone mit Ausgangsübertrager?

Im Datenblatt eines Mikrofons ist meist angegeben, ob dieses Modell mit einem Ausgangsübertrager ausgestattet ist oder elektronisch symmetriert, d. h. übertragerlos arbeitet. Was bedeutet das überhaupt, und wie wirkt es sich auf den Klang aus?

Was bedeutet “symmetrisch”?

Studiomikrofone haben immer einen symmetrischen Ausgang. Symmetrisch bedeutet, dass es zwei Signalleiter gibt sowie eine separate Masseverbindung, normalerweise der Kabelschirm. Unsymmetrische Ausgänge wie z. B. der einer elektrischen Gitarre haben nur einen Signalleiter und eine Masseverbindung über den Kabelschirm. Ein elektrisches Audiosignal benötigt immer zwei Verbindungen. Das Ausgangssignal der Gitarre nutzt die Masseverbindung als Spannungsreferenz, während beim Mikrofon (bzw. jedem anderen symmetrischen Ausgang) das Signal zwischen den beiden Signaladern anliegt. Denn durch symmetrische Verbindungen lassen sich Interferenzen durch Störfelder unterdrücken, d. h. Störgeräusche wie Britzeln und Brummen.

 

Das funktioniert wie folgt: Läuft beispielsweise ein Mikrofonkabel parallel zu einem Netzkabel, induziert letzteres einen geringen Wechselstrom, d. h. 50-Hz-Brummen, in beide Signaladern. Dennoch wird man das Störgeräusch nicht hören, denn der Mikrofon-Preamp arbeitet als „Differenzverstärker“, d. h. er verstärkt die Unterschiede zwischen den beiden Signalleitern. Da das Brummen aber in beiden Signaladern induziert wurde, ist diese Fremdspannung in beiden Adern gleichermaßen vorhanden. Der Preamp verstärkt daher die eingestreuten Störgeräusche nicht, sondern nur das Nutzsignal, das zwischen den beiden Signaladern anliegt. Ziemlich clever!

Ausgangssymmetrierung

Einen symmetrischen Ausgang kann man auf verschiedene Weise erhalten. Ganz simpel ist es bei dynamischen Tauchspulmikrofonen. Die beiden Enden der Tauchspule werden einfach mit den Pins 2 und 3 des XLR-Steckverbinders verdrahtet, fertig! Mit Kondensatorkapseln würde das nicht funktionieren, denn sie arbeiten extrem hochohmig und erfordern zwingend einen Impedanzwandler, d. h. eine elektronische Schaltung. Der Ausgang dieser Impedanzwandlerschaltung muss nun symmetriert werden.

 

Traditionell wurde dafür ein Ausgangsübertrager verwendet, d. h. ein Transformator für Audiosignale. In der Röhrentechnik bzw. frühen Transistortechnik waren Übertrager sehr praktisch, denn man konnte sie gleichzeitig für einen Teil der Impedanzwandlung nutzen. Die erste Stufe übernahm die Röhre bzw. ein einzelner Feldeffekttransistor (FET), die zweite Stufe der Impedanzwandlung übernahm ein Abwärtsübertrager (z. B. mit einem Übersetzungsverhältnis von 7:1, siehe Abbildung). So ließen sich Schaltungen realisieren, die mit nur wenigen Bauteilen auskamen.

SimpleFET-Trafo-Circuit-Peus
So einfach sahen frühe Mikrofonschaltungen aus: Der Ausgangsübertrager zur Symmetrierung übernahm gleichzeitig einen Teil der Impedanzwandlung.

In den späten 1970ern und 80ern wurden übertragerlose Ausgangsschaltungen immer beliebter bei Audio-Puristen. Um diese Zeit erschienen die ersten Neumann-Mikofone der TLM-Serie (TLM = trafoloses Mikrofon). Audioübertrager galten nun als veraltete Technologie, die – potenziell – die Klangreinheit und Transparenz verwässern konnte. Um das zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass seinerzeit Audioübertrager nicht nur in Mikrofonen verbaut wurden, sondern in allen Studiogeräten. Ein typisches Rundfunkpult enthielt seinerzeit Dutzende, wenn nicht hunderte von Übertragern. Insofern schien es eine gute Idee, unnötige Übertrager aus der Signalkette zu entfernen. Nicht nur, um die Klangverfärbung zu minimieren, sonder auch, um Kosten zu sparen. Denn während andere elektronische Bauteile wie Transistoren oder Operationsverstärker über die Jahre im Preis fielen, blieben hochqualitative Übertrager weiterhin teuer.

103-Electronics
Moderne Mikrofone arbeiten meist mit elektronischer Symmetrierung. Solch komplexe Schaltungen lassen sich heute auf engstem Raum realisieren.

Übertrager und ihre Klang(ver)färbung

Als Übertrager jeden Signalweg pflasterten, sah man ihren Einfluss auf das Klangverhalten negativ. Man sprach von Klangverfärbung. Heutiges Studioequipment arbeitet größtenteils übertragerlos, und tatsächlich ist der Klang hörbar transparenter geworden. Viele Toningenieure könnten kaum glücklicher sein. Aber andere Engineers, hauptsächlich aus dem Bereich Pop/Rock/Hip-Hop, finden diesen ultratransparenten Klang jedoch langweilig und wünschen sich etwas von diesem guten alten „Vintage Tone“ zurück. Equipment mit Übertragern ist heute wieder sehr gefragt; man sprich auch nicht mehr von (böser) Klangverfärbung, sondern von (angenehmer) Klangfärbung.

 

Audioübertrager färben tatsächlich den Klang, aber längst nicht so stark wie vielfach angenommen. Insbesondere, wenn es um Mikrofone geht. Gerne wird behauptet, dass Mikrofone mit Ausgangsübertrager in den Höhen sanfter und in den Bässen fetter klingen. Tatsächlich können gut konstruierte Übertrager Frequenzen bis über den menschlichen Hörbereich ohne Pegelabfall verarbeiten; die Höhenwiedergabe wird also nicht nennenswert begrenzt. Im Gegenteil, oft bilden Übertrager eine leichte Resonanz oberhalb von 20 kHz, welche die obersten Frequenzen luftig erscheinen lässt. Übertrager können auch eine leichte Resonanz am unteren Ende des Frequenzspektrums erzeugen, die tatsächlich den Bassbereich satter wirken lässt.

 

Andererseits decken übertragerlose Schaltungen einen noch weiteren Frequenzbereich ab, der ohne Pegelabfall vom untersten Basskeller bis in oberste Höhenfrequenzen reicht, die das menschliche Hörvermögen weit übersteigen. Und was noch wichtiger ist: Übertragerlose Mikrofone können selbst extrem hohe Schallpegel verzerrungsfrei verarbeiten.

 

Übertrager sind diesbezüglich eingeschränkt, denn bei hohen Pegeln gerät ihr Kern in ferromagnetische Sättigung. Häufig wird behauptet, dass die dadurch verursachten Verzerrungen einen angenehmen Charakter hätten, doch das stimmt nicht wirklich. Übertragerverzerrungen verursachen hauptsächlich ungeradzahlige Obertöne, d. h. ihr Klangcharakter ist eher harsch und dissonant. Noch schlimmer ist, dass die Verzerrungen recht abrupt ansteigen. Sobald der Übertragerkern in Sättigung gerät steigt der Klirrfaktor mit dem Pegel rasch auf ein unerträgliches Niveau. Das Signal klingt nicht „harmonisch angereichert“ sondern völlig verzerrt. Bedenken sollte man auch, dass Mikrofonpegel in den meisten Anwendungen ja recht niedrig sind; eine Akustikgitarre oder ein Sänger produziert kaum genug Pegel, um den Mikrofonübertrager in die Sättigung zu fahren. Bei Schlagzeugaufnahmen kann das anders aussehen, aber, wie beschrieben, verursacht Übertragersättigung nicht unbedingt die Art von Verzerrung, die man als angenehm empfinden würde. Wichtig zu wissen ist außerdem, dass Übertrager durch Signale mit hohem Bassgehalt schon bei moderaten Pegeln in Sättigung geraten können. Es gibt deshalb nur wenige Mikrofone mit Ausgangsübertrager, die man zur Abnahme einer Kick Drum verwenden kann – eine berühmte Ausnahme ist das Neumann U47 fet mit seinem ungewöhnlich großen Übertrager.

Klangbeispiel:

Mit oder ohne Übertrager: Was ist besser?

Je nachdem, wen man fragt, bekommt man unterschiedliche Antworten. Tatsache ist aber, dass es kaum Mikrofone gibt, die mit und ohne Ausgangsübertrager erhältlich sind. Die Meinungen zu diesem Thema beruhen daher selten auf einem direkten Vergleich, sondern auf Erfahrungen mit ganz unterschiedlichen Mikrofonen, von denen einige mit Ausgangsübertrager ausgestattet sind und andere übertragerlos arbeiten. Viele Mikrofondesigns mit Ausgangsübertrager stammen jedoch aus den 1960ern und 70ern (z. B. das Neumann U 87), als die Toningenieure einen eher runden, samtigen Klang bevorzugten. Übertragerlose Mikrofone (wie das Neumann TLM 103) wurden dagegen in den 1980ern und 90ern populär, als die Engineers ein helleres, moderneres Klangbild bevorzugten. Die Klangunterschiede dieser Mikrofone sind also nicht einfach ein Resultat ihrer technischen Ausstattung, sondern beruhen auf unterschiedlichen Zielsetzungen im Sounddesign.

 

Nichtsdestotrotz haben Audioübertrager sehr wohl Auswirkungen auf den Klang – nur eben nicht so große, wie oftmals glauben gemacht wird. Mikrofone mit Ausgangsübertrager klingen meist ein wenig satter im Bass und ein wenig luftiger in den Höhen. Außerdem wirkt das Klangbild meist nicht ganz so direkt.

 

Übertragerlose, elektronisch symmetrierte Mikrofone können dafür höhere Pegel verarbeiten, selbst in den tiefsten Bassfrequenzen. Wer einen wuchtigen, ultra-direkten Sound mit tollem Punch bevorzugt, sollte daher zu einem übertragerlosen Kondensatormikrofon greifen.

 

Es gibt also kein besser oder schlechter.  Beide Technologien haben ihre spezifischen Vorzüge. Ganz abgesehen von solchen Klangunterschieden, die sich eigentlich nur im Bereich von Nuancen bewegen, gibt es natürlich auch den Kostenfaktor. Übertrager sind teuer. Am meisten Sound fürs Geld bekommt man daher bei übertragerlosen Modellen wie dem Neumann TLM 102, TLM 103 und KM 184. Denn viel wichtiger als die Mikrofonelektronik ist eine hochwertige Kondensatorkapsel – sie allein macht locker 90% des Sounds aus!