Preamps

Welchen Anteil hat der Preamp am Rauschen?

Preamps (4)

Welchen Anteil hat der Preamp am Rauschen?

Dreht man den Gain-Regler auf, wird irgendwann Rauschen hörbar. Aber stammt dieses Rauschen vom Mikrofon oder vom Preamp? Oder von beiden? Und kann man mit einem teureren Preamp einen besseren Rauschabstand erzielen?

Rauschen ist überall

Völlige Rauschfreiheit gibt es nicht. Rauschen ist allgegenwärtig, denn es ist gewissermaßen der Klang des Universums. Der Computer produziert Lüftergeräusche, und öffnet man das Fenster, hört man den Straßenverkehr und zahllose Menschen, die da draußen reden, lachen, husten, arbeiten, Spaß haben. Rauschen entsteht aber sogar in unbewegten Objekten in Form von thermischem Rauschen. Thermisches Rauschen ist ein bisschen wie Stadtlärm, nur dass es nicht Menschen und Autos sind, die sich tummeln, sondern Moleküle. Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Moleküle, und desto mehr Rauschen entsteht.

 

Nehmen wir beispielsweise einen simplen 200-Ohm-Widerstand. Bei Raumtemperatur liegt sein thermisches Rauschen bei rund –130 dBu. Das ist sehr, sehr niedrig. Aber man kann es hörbar machen, indem man ihn an den Eingang eines Mikrofonvorverstärkers anschließt und den Gain-Regler aufdreht. Bei 60 dB Verstärkung wird das thermische Rauschen auf –70 dBu angehoben und rückt somit in den hörbaren Bereich.

 

Und genau das passiert, wenn man ein dynamisches Mikrofon verwendet. Die meisten dynamischen Mikrofone haben eine Ausgangsimpedanz von 200 Ohm, d. h. sie produzieren das gleiche thermische Rauschen wie der oben genannte 200-Ohm-Widerstand. Bei entsprechender Verstärkung wird also unweigerlich Rauschen hörbar.

Preamp-Rauschen

Bisher sind wir davon ausgegangen, dass der Vorverstärker kein zusätzliches Rauschen produziert. Im wahren Leben fügen die meisten Preamps natürlich weiteres Rauschen hinzu. Aber wie viel? Nun, in den meisten Fällen, überraschend wenig! Übliche Preamps von Studioqualität erhöhen das Rauschen um knapp 3 bis 6 dB. Manche ultra-rauscharme Mikrofonvorverstärker produzieren sogar weniger als 1 dB zusätzliches Rauschen.

 

In Datenblättern findet man nur selten die Rauschzahl, d. h. den Betrag um den der Preamp das Rauschen erhöht. Üblicherweise wird das Rauschen eines Vorverstärkers als äquivalentes Eingangsrauschen (engl. equivalent input noise = EIN) spezifiziert, vermutlich weil diese Zahl viel imposanter wirkt. Man kann aber leicht das zusätzliche Rauschen des Preamps errechnen, vorausgesetzt der genannte EIN-Wert wurde für einen Quellwiderstand von 200 oder 150 Ohm ermittelt (manche Hersteller messen mit kurzgeschlossenem Eingang, was – scheinbar – bessere Werte ergibt).

 

Ein üblicher EIN-Wert wäre beispielsweise –127 dBu. Da wir wissen, dass ein 200-Ohm-Widerstand (der die Mikrofonimpedanz repräsentiert) ein thermisches Rauschen von etwa –130 dBu produziert, können wir leicht errechnen, dass der Preamp das Rauschen um 3 dB erhöht.

Dynamische Mikrofone rauschen

Selbst der teuerste, ultra-rauscharme Preamp kann also ein dynamisches Mikrofon nicht völlig rauschfrei machen. Denn der größte Teil des Rauschens, das man hört, wenn man den Gain-Regler aufdreht, stammt ja nicht vom Preamp, sondern vom Mikrofon selbst. Der Kern des Problems ist, dass dynamische Mikrofone eine so niedrige Empfindlichkeit aufweisen, dass sie für leise Quellen häufig über 60 dB Verstärkung benötigen. Dadurch wird das eigentlich sehr niedrige thermische Rauschen der 200-Ohm-Quellimpedanz des Mikrofons zu einem hörbaren Grundrauschen verstärkt.

 

Der Preamp trägt nur wenige Dezibel zum Gesamtrauschen bei. Allerdings macht es in der Praxis durchaus einen Unterschied, ob nur 1 dB oder vielleicht 6 dB. Denn sobald das Rauschen in den hörbaren Bereich rückt, zählt jedes zusätzliche Dezibel! Wer also dynamische Mikrofone, insbesondere Bändchen, mit niedriger Empfindlichkeit einsetzen möchte, profitiert von einem hochqualitativen Vorverstärker. Inzwischen werden sogar spezielle Ribbon Preamps für Bändchenmikrofone angeboten.

Kondensatormikrofone rauschen weniger

Kondensatormikrofone haben typischerweise eine viele höhere Empfindlichkeit als dynamische Mikros, d. h. sie produzieren bei gleicher Schalleinwirkung einen höheren Ausgangspegel. Entsprechend weniger Verstärkung benötigen sie durch den Preamp. Das verändert alles! Denn bei niedriger Verstärkung spielt das Rauschen des Preamps eine untergeordnete Rolle. Das Gesamtrauschen wird im Wesentlichen vom Ausgangsrauschen des Mikrofons dominiert, das im Datenblatt als Eigenrauschen oder Ersatzgeräuschpegel spezifiziert ist.

 

Zur groben Orientierung:

  • Eigenrauschen bis 10 dB-A: Hier sind weder das Mikrofon noch der Vorverstärker der begrenzende Faktor, sondern das Raumgeräusch, das selbst in leisen Aufnahmeräumen meist höher liegt.
  • 11-15 dB-A: Nur in kritischen Situationen (leise Schallquelle und/oder weite Mikrofonabstände) ist ein leises Rauschen wahrnehmbar.
  • 16-19 dB-A: Bei hoher Verstärkung ist etwas Rauschen hörbar.
  • 20-22 dB-A:  Schon bei mittleren Gain-Einstellungen wird ein Grundrauschen hörbar.
  • Eigenrauschen von mehr als 22 dB-A ist eines modernen Studiomikrofons unwürdig.

 

Hochqualitative Kondensatormikrofone liegen heute gewöhnlich unter 15 dB-A, gute Großmembranmodelle oft sogar unter 12 dB-A.

 

Zum Vergleich: Das Eigengeräusch eines dynamischen Mikrofons an einem ultra-rauscharmen Preamp liegt bei etwa 18 dB-A.

Preamp-Noise-Test
Wir haben ein dynamisches Mikrofon (Sennheiser MD 441, rechts) und ein Kondensatormikrofon (Neumann TLM 103, links) in gleichem Abstand vor einem Percussion-Instrument positioniert.

Um zu zeigen, wie viel bzw. wenig der Preamp zum Gesamtrauschen beiträgt, haben wir ein dynamisches Mikrofon (Sennheiser MD 441, rechts) und ein Kondensatormikrofon (Neumann TLM 103, links) in gleichem Abstand vor einem Percussion-Instrument positioniert. Beide Mikrofone wurden an jeweils drei Vorverstärkern unterschiedlicher Qualität getestet.

Fazit

Ein hochwertiger, ultra-rauscharmer Preamp lohnt sich, wenn man mit dynamischen Mikrofonen arbeitet. Er kann das Gesamtrauschen jedoch nur in begrenztem Maß mindern, denn das meiste Rauschen stammt vom Mikrofon selbst. Der Preamp kann lediglich seinen eigenen Rauschbeitrag so gering wie möglich halten. Gegenüber einem „normalen“ Vorverstärker, wie man ihn in einem guten Audio-Interface findet, verbessert ein Ultra-Low-Noise-Preamp den Rauschabstand nur um 3 bis 6 dB. Was durchaus einen Unterschied machen kann, wenn man mit Bändchen oder anderen dynamischen Mikrofonen leise Quellen aufnehmen möchte.

 

Für Kondensatormikrofone spielt dagegen das Rauschverhalten des Mikrofonvorverstärkers eine untergeordnete Rolle. Kondensatormikrofone haben typischerweise eine viel höhere Empfindlichkeit (d.h. höheren Ausgangspegel) als dynamische Mikros. Sie benötigen daher viel weniger Verstärkung. Zudem bieten hochqualitative Kondensatormikros ein extrem niedriges Eigenrauschen. Unterm Strich liefert ein gutes Kondensatormikrofon, selbst an einem preisgünstigen Preamp (z.B. den eingebauten Vorstufen des Audio-Interfaces), ein deutlich niedrigeres Gesamtrauschen als ein dynamisches Mikro am teuersten, ultra-rauscharmen Vorverstärker.