Elektronische Qualitätsdaten von Mikrofonen Teil 2 - Dynamik. Hans Riekehof, Schoeps Mikrofone

Transkript

1 Elektronische Qualitätsdaten von Mikrofonen Teil 2 - Dynamik Hans Riekehof, Schoeps Mikrofone

2 Einführung Warum Teil 2? Kunst und Technik Formatunabhängig 2

3 Dynamik Begriffe Sym. L p B F L Grenz L Ger L Ersatz Dyn Beschreibung Schalldruckpegel Empfindlichkeit Grenzschalldruckpegel bei 0,5% THD Geräuschpegelabstand Ersatzgeräuschpegel Dynamik 3

4 Aufnahmekette Kapsel Impedanzwandler Vorverstärker / ADC 4

5 Aufnahmekette Kapsel Impedanzwandler Vorverstärker / ADC Kein Limit Molekularbewegung 5

6 Aufnahmekette Kapsel Impedanzwandler Vorverstärker / ADC Kein Limit Eingangspegel bei 0,5% THD Molekularbewegung Elektrisches Rauschen 6

7 Gain Aufnahmekette Kapsel Impedanzwandler Vorverstärker / ADC Kein Limit Eingangspegel bei 0,5% THD Eingangspegel bei 0,5% THD Molekularbewegung Elektrisches Rauschen 7

8 Gain Aufnahmekette Kapsel Impedanzwandler Vorverstärker / ADC Kein Limit Eingangspegel bei 0,5% THD Eingangspegel bei 0,5% THD Molekularbewegung Elektrisches Rauschen 8

9 Akustische Einführung Verzerrungen 9

10 Verzerrungen der Luft Bei hohen Schalldrücken verzerrt die Luft selbst Der hörbare Schalldruck schwingt um den statischen Luftdruck von 10^5Pa Theoretischer Maximalwert 194dB SPL Sessler,

11 Aufbau einer Kapsel Prinzipieller Aufbau eines asymmetrischen kapazitiven Wandlers Verschiedene Quellen für Verzerrungen Hibbing,

12 Verzerrungen der Membran Theoretische Berechnung der Membranverzerrung Pastillé,

13 Verzerrungen der Membran Theoretische Berechnung der Membranverzerrung Pastillé,

14 Verzerrungen der Kapsel Messung einer Kapsel im Impedanzsprungrohr Messung von Druckempfänger bei hohen Schalldrücken Messfrequenzen erfordern eine Anpassung der Resonanz Spezieller Impedanzwandler Pastillé,

15 Membranauslenkung Membranauslenkung bei 147dB SPL ca. 8µm* *Gilt nur für die ungedämpfte Membran. Die meisten Kapseln (auch B3) haben gedämpfte Membranen. Daher ist die Auslenkung eher kleiner als 8µm. Pastillé,

16 Verzerrungen der Kapsel Differenztonmessung von Gradientenempfängern Differenzverzerrungen eher hoch Angekoppeltes Luftvolumen eher groß Differenztonverzerrungen können nicht direkt mit Klirrverzerrungen verglichen werden Peus,

17 Verzerrungen der Kapsel Differenztonmessung von Druckempfängern Differenzverzerrungen eher klein Angekoppeltes Luftvolumen eher klein Peus,

18 Aufbau einer Kapsel Prinzipieller Aufbau eines symmetrischen kapazitiven Wandlers Identische Luftspalte vor und hinter der Membran Asymmetrische Verzerrungen gleichen sich aus Hibbing,

19 Verzerrungen der Kapsel Differenzverzerrungen von asymmetrischen und symmetrischen Wandlern Mikrofon mit symmetrischem Wandler Mikrofon mit asymmetrischem Wandler Hibbing,

20 Messung der Aussteuerbarkeit 20

21 Amplitude Amplitude in db MaxSPL Time signal Spectrum with THD: db = 0.03 % Unverzerrt time in s x Frequency in Hz 21

22 Amplitude Amplitude in db MaxSPL Time signal 0 0.5%??? = 132 db-spl MK4 Spectrum with THD: db = 0.49 % Verzerrung time in s x Frequency in Hz 22

23 Amplitude Amplitude in db MaxSPL 1 Time signal Spectrum with THD: db = 1 % db-spl MK Verzerrung time in s x Frequency in Hz 23

24 Amplitude Amplitude in db MaxSPL Time signal 0 10%??? = 140 db-spl MK4 Spectrum with THD: db = 10 % Verzerrung time in s x Frequency in Hz 24

25 Beispiel technische Daten 25

26 Eigenrauschen 26

27 Pegel in db SPL Eigenrauschen Rauschspektren 1/3 Octave gesmoothed. 10 avg, 128k FFT. Unbewertet rms. L Ersatz db(ccir) db(a) CMC6 MK4 24,0 14,8 ~300 26,7 16, ~ ,1 18,5 ~ ,4 14,7 ~ ,4 16, Frequenz in Hz 27

28 28

29 Eigenrauschen FS Hörvergleich 1*FS 29

30 Eigenrauschen FS Hörvergleich 1/8*FS 30

31 Beispiel Sounddesign Emil Klotzsch Original Downpitched 1oct 31

32 Vorverstärker / ADC 32

33 L Ersatz Aw in db Vorverstärker / ADC Ersatzgeräuschpegel vom CMC62 an zwei Vorverstärkern Pre1 Pre2 CMC62 Lger Ersatzgeräuschpegel abhängig vom Gain Vorverstärker unterscheiden sich besonders bei kleinen Verstärkungen Gainstufen in db 33

34 Dynamik Aw in db Vorverstärker / ADC Dynamik des CMC62 an zwei Vorverstärkern Komplette Dynamik des Impedanzwandlers wird nicht erreicht Pre1 Pre2 CMC62 Dyn Aw Gainstufen in db 34

35 Zusammenfassung Kapselverzerrungen sind zu vernachlässigen Elektrische Verzerrungen und MaxSPL Vorsicht bei großen Zahlen Eigenrauschen und Bewertungsfilter Anpassen der Dynamik am Vorverstärker 35

36 Ende Vielen Dank! 36

37 Literatur Pastillé, 2001: Über die Nichtlinearitäten am Kondensatormikrofon unter besonderer Berücksichtigung der Membran, TU Berlin, 2001 Peus, 1997: Measurements on Studio Microphones, 103th AES Convention New York, 1997 Hibbing, 1987: New Investigations on Linearity Problems of Capacitive Transducers, 68th AES Convention, Hamburg Sessler, 2009: Lerch, Reinhard, Gerhard Sessler, and Dietrich Wolf. Technische Akustik: Grundlagen und Anwendungen. Springer-Verlag,

38 Notizen Mit Dynamikbild anfangen Was ist dynamik wodurch wird sie beschränkt beim Mikro Aufnahmekette. Kapsel, Body, PreAmp, ADC Dynamik der Kapsel Passtilier und Hibbing Papers lesen und gegenüberstellen. Thema ist strittig und nicht eindeutig. Schwer zu messen. Eigene differenztonmessungen von Kapseln machen. Ist glaube ich nicht so schwer. Dynamik eines Verstärkers Impedanzwandler im Mikrofon hat rauschen und Aussteuerbarkeit 38

39 Beispiel Sounddesign Emil Klotzsch Original Downpitched 39

40 Eigenrauschen FS Hörvergleich 1/12*FS 40

41 Leistungsdifferenz zwischen P1 und P2 Dynamik 0 Einfluss zweier Rauschquellen aufeinander Verschlechterung in db 41

42 Verzerrungen der Kapsel Messung einer Kapsel im Impedanzsprungrohr Messung von Druckempfänger bei hohen Schalldrücken Messfrequenzen erfordern eine Anpassung der Resonanz Spezieller Impedanzwandler Pastille,

43 Membranauslenkung Membranauslenkung ca. 8µm Pastille,