Einführung in die Grundlagen der Tontechnik

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1 Einführng in die Grndlagen der Tonechnik Dieses Skrip sell eine Krz Zsammenfassng einiger Seminarinhale dar. Ohne Ansprch af Vollsändigkei; nd ohne allz ief af echnische Deails nd elekroechnische/- elekronische Zsammenhänge einzgehen, soll es anhand einiger Sichpnke nd prakischer Anwendngsbeispiele onechnische Zsammenhänge verdelichen nd in Verbindng mi eigenen Afzeichnngen als Gedächnissüze dienen. As Gründen des Umfangs sind die Themengebiee: Wahrnehmng, Ramaksik, Effeke nd Digialisierng hier nich berücksichig. Inhal Seie 1 Aksik - physikalische Berachng von Schall - Pegelrechnng Seie 2 Signalechnik - Grndlegender Afba einer Verkabelng - Symmerische Kabelführng Seie 3 Anschlssechnik - Sandard Seckverbindngen - Sandard Kabelypen Seie 4 Afba eines Kanalzges - Typischer Afba nd Fnkionsweise eines Mischpl Kanals Seie 5 Klangregelng - nerschiedliche Asführngsformen nd Anwendngsgebiee Seie 6 Mikrofonechnik - Unerschiedliche Mikrofonypen - Richcharakerisika Seie 7 Checklise - krze Checklise für einen ypischen, kleinen Live Afba Seie 8 Diverses - Ram für eigene Noizen - Lierar Tips

2 Schallasbreing Schall breie sich im Medim Lf als longidinale Dicheschwingng as. Im Umgang mi der Tonechnik sind vorwiegend folgende Größen ineressan: Wellenlänge: λ/ (m) Freqenz: f/ (Hz); (Hz =1/ s) Periodendaer: T/ (s) Asbreings/- Schallgeschwindigkei: c/ (m/s); in Lf: c 344 m/s Schalldrck: p/ (Pa) Schallinensiä: I/ (W/m 2 ) Schalleisng: P/ (W) Um den Zsammenhang dieser Größen z Verdelichen, seien hier einige Formeln angegeben: c = f *λ f 1 = T I ideal P = 4Πr 2 = s c Anhand der lezen Formel erkenn man, dass die Schallasbreing über eine Srecke: s/ (m) ses mi einer Lafzei: /(s) verbnden is. Dieser Zsammenhang is beispielsweise bei der korreken Berechnng einer Delay Line wichig. Das menschliche Gehör Das menschliche Tonhöhenempfinden mfass einen Freqenzbereich von: ca. 20 Hz bis 20 khz (diese Angabe is jedoch sark alersabhängig; Bsp.: im Aler von 50 Jahren: ca. 20 Hz 15 khz). Die menschliche Lasärkeempfindlichkei beweg sich zwischen zwei Grenzweren: Hörschwelle: p 0 = 2 * 10-5 Pa oder I 0 = W/m 2 Schmerzgrenze: p max = 20 Pa oder I max = 1 W/m 2 Um diesen enormen Dynamikmfang besser überblicken z können, bedien man sich der Pegelrechnng (Angabe in db). Der Schall (-drck) -Pegel is ein logarihmisches Vergleichsmaß, das als Referenzwere die Daen der Hörschwelle nz: I p L = 10*log * db 20*log * db I = p 0 0 L = 20*log * db Ref Bezogen af die Schmerzgrenze als Maximalwer weis das menschliche Gehör somi einen Dynamikmfang von ca. 120 db af (!! Die Were beziehen sich af empirische Sdien bei einer Referenzfreqenz von 1 khz {phon Skala}; in anderen Freqenzbereichen können delich abweichende Were relevan sein { Krven gleicher Lahei }). In der Tonechnik verwende man häfig den absolen Spannngspegel (db ) (leze Formel). Hier bezieh man sich af einen Referenzwer von Ref = 775 mv. Seie 1

3 Anschlss/- Signalechnik Der im Folgenden dargeselle Beispielafba einer Anlage zeig, dass das Mischpl das Herzsück einer Insallaion is, an dem sich die wesenlichen Einsellngen vornehmen lassen. Zspieler (Tape, CD, ec.) Effekgerä (Hall) Keyboard Endsfe (Leisngsversärker) L R Mikrofon Lasprecher Innerhalb der Signalkee erfüll das Mischpl eine Reihe von Fnkionen: Rückwirkngsfreies Zsammenmischen mehrerer Signale Pegelbeeinflssng (Vorversärkng/ Dämpfng/ Dynamik Gesalng) Klanggesalng (miels diverser Filer/ Regelversärker) Asspielzordnng (PAN, Roing, AUX, ec.).v.m. (plabhängige, individelle Fnkionen) Symmerische Kabelführng In der professionellen Tonechnik wird mi symmerischer Kabelführng gearbeie, da diese vor allem eine höhere Sicherhei gegen Söreinflüsse biee. Prinzip Bei der Symmerischen Kabelführng wird das Nzsignal zweimal überragen. Zm einen in Normallage, zm anderen inverier. Im Eingangs- (OP-) Versärker des Mischples wird der inveriere Teil rückinverier nd zm Signal in Normallage addier. Is af dem Kabelweg ein Sörimpls afgereen, so lösch sich dieser bei der Addiion as, während sich die Nzaneile afsmmieren. 2 Symmerisches Signal - mi Söraneil - nach Inverierng Ergebnis Seie 2

4 Seckverbindngen An dieser Selle sollen einige Sandard Seckverbindngen nd deren Verwendngsmöglichkeien afgeführ werden. Chinch Einpolig, geschirme Verbindng für Line Signale (z.b. CD, Tape ec). Vorwiegende Verwendng im semiprofessionellen nd consmer Bereich. Klinke (3,5 mm o. 6,3 mm) Ein o. zweipolig, geschirme Verbindng zm Führen von symmerischen. asymmerischen Line Signalen; ggf. ach für Lasprecheranschlss. XLR Dreipolige, verriegelbare Verbindng zr Führng von symmerischen Signalen (z.b. Mikrofon), sowie Verwendng zm Lasprecheranschlss. Speakon Zwei o. vierpolige, verriegelbare Lasprecherseckverbindng (ach in größerer Asführng üblich) Kabelypen Bei jedem Geräeanschlss drch eine Seckverbindng is daraf z achen, dass das verwendee Kabel dem gewünschen Zweck ensprich (Bsp.: Mikrofon Kabel sind afgrnd ihres Leierqerschnis nich zr Lasprecherverkabelng geeigne). Insrmenenkabel Einpolig, geschirmes Adiokabel; Leierqerschni: ca. 0,2 bis 0,5 mm 2 ; Aßendrchmesser: ca. 5 bis 7 mm Mikrofonkabel Zweipolig, geschirmes NF Kabel; Leierqerschni: 2* (ca. 0,2 bis 0,5 mm 2 ); Aßendrchmesser: ca. 5 bis 7 mm. Lasprecherkabel Zwei bis achpoliges, ngeschirmes Kabel; Einzelleierqerschni: ca. 1,5 bis 6,0 mm 2 ; Aßendrchmesser: ca. 6 bis 20 mm Mlipair Kabel 4 bis 32 geschirme Adernpaare; Einzelleierqerschni: ca. 0,15 bis 0,25 mm 2 ; Aßendrchmesser: bis ca. 40 mm. Seie 3

5 Afba eines Kanalzges Am Beispiel dieses Mono Kanalzges sollen die wichigsen Fnkionen des Signalweges verdelich werden, wie man sie so, oder in ähnlicher Form an jedem analogen Pl finde. Inp- Sekion: Mi dem Gain/ Trim- Regler wird das anliegende Signal af den Arbeispegel des Ples angehoben oder abgeschwäch. Der Pegel kann drch Drücken der Tase PFL oder SOLO am Level Meer (meis in der Masersekion) konrollier werden. Meis in Verbindng mi PAD Schaler (Pegelabsenkng) nd ggf. PHASE Reverse Schaler. Ax Sekion Als Ax- (-illary) Wege bezeichne man die zsäzlichen Asspielwege eines Ples. Mi ihnen is es möglich einen separaen Mix z ersellen (Kopfhörermix, Moniormix ec.) oder ein Effekgerä z speisen. Man nerscheide zwei Fnkionsweisen: PRE Fader: hier wird das Signal vor dem Fader abgezweig, d.h. es is ein von den Kanal- Fadern völlig nabhängiger Mix möglich (z.b.: Monior- Livemix für einzelne Msiker) POST Fader: hier wird das Signal für den Ax -Weg nach dem Kanal -Fader abgegriffen, d.h. das Mischngsverhälnis des Ax Weges änder sich proporional zr Sellng des Kanal- Faders (z.b.: Send -Signal für Hallgerä). EQ Sekion Die Eqalizer Sekion eines Kanalzges ermöglich es einem drch gezielen Einsaz von Filern die klanglichen Eigenschafen des Signals z beeinflssen. Es gib eine Reihe nerschiedlicher Filer, die ner dem Kapiel EQ näher erläer werden. Low C Der LOW CUT Schaler schneide bildlich gesprochen die iefen Freqenzen des Signals ab; d.h. er dämpf alle Signalaneile nerhalb einer besimmen Grenzfreqenz (hier: 75 Hz) mi einer definieren Flankenseilhei (hier: 18 db/ok.) (geeigne m z.b. Trischall, der über das Mikro- Saiv überragen wird abzschwächen). Pan Der PAN- (Panorama) Regler vereil das Signal des Kanalzges af den linken-, bzw. rechen Maser Bs, d.h. hier läss sich das Sereo Bild des gewünschen Mixes einsellen. Me Der MUTE - Schaler bewirk eine Smmschalng des Kanals. Bei einigen Plen is ein ON Schaler an seiner Selle, mi dem man den Kanalzg akivier. Solo Mi dem SOLO Schaler läss sich.a. der Signalpegel konrollieren. SOLO beinhale bereis die PAN. FADER- Einsellng, was bei PFL (pre fader lisening) nich der Fall is. Roing Die Roing Schaler vereilen das Signal ner Abhängigkei des PAN Reglers af die angewählen Sbgrppen oder den Maser Bs. Fader Der Kanal Fader regel den Signalaneil für den Mainmix oder die Sbgrppen. Seie 4

6 Klangregelng/ Eqalizer Die klangliche Gesalng eines Signals oder Mixes kann af diversen Wegen realisier werden nd nerschiedlichen Zielen dienen. Neben einigen Varianen sehen grndsäzlich zwei Grppen von Werkzegen zr Verfügng: 1. Klangregelng im Kanalzg 2. Klangregelng in der Smme (Mix) 1. Klangregelng im Kanalzg Mi der EQ Sekion im Kanalzg eines Mischples können verschiedene Effeke af das jeweils anliegende Signal erziel werden: Herasfilern sörender oder nerwünscher Freqenzaneile Hervorheben charakerisischer, erwünscher Freqenzaneile Dämpfng von feedbackgefährdeen Freqenzbereichen Klangliche Absimmng af ähnliche Signale (Sichwor: Verdeckng af Lücke mischen ) Ec. Zr Umsezng der Gesalng sehen verschiedene Asführngsformen zr Verfügng: Fesfreqenzen: Semiparamerisch: (Voll-) Paramerisch: Low C: Hier ha man die Möglichkei den Freqenzgang m eine definiere Freqenz (Cener Freqenz) mi feser Bandbreie z beeinflssen ( Glocken oder bell Filer ; of für MID Bereich); oder ab einer besimmen Grenzfreqenz ( Khschwanz oder shelving Filer; of für HI- nd LOW Bereich) Hier kann man den Freqenzgang m eine frei - wählbare Freqenz mi feser Bandbreie beeinflssen (häfig mehrfach pro Kanalzg; vorwiegend im MID Bereich) Hier kann man den Freqenzgang m eine frei - wählbare Freqenz mi variabler oder schalbarer Bandbreie beeinflssen (vorwiegend hochwerige Ple; vorwiegend MID Bereich) Der Low C oder Hi Pass Schaler biee die Möglichkei nerwünsche ieffreqene Signalaneile mi meis hoher Flankenseilhei abzschneiden ; bei afwendiger Asführng ach drchsimmbar (Grenzfreqenz is wählbar). 2. Klangregelng in der Smme Mi dieser Ar der Klang Gesalng nimm man Einflss af den gesamen Mix (oder einzelne Grppen). Häfigse Anwendngsgebiee sind: Anpassng an ramaksische Gegebenheien Gesalng des Gesam Klangeindrckes Dämpfng von feedbackgefährdeen Freqenzbereichen Differenzierere Klanggesalng einzelner Insrmenengrppen (Sbgrppen) Asgleich von Überragngsschwachsellen der P.A. Anpassng an Wahrnehmngsverhalen ( Krven gleicher Lahei ) Als verbreiese Asführngsform finde man in diesen Bereichen sog. Graphische Eqalizer (ggf. + Analyser): Okavband EQ: Bei dieser Ar eines Eqalizers wird das Smmensignal als Ganzes beeinflss. Man ha die Möglichkei mi (meis 10) Schiebereglern, die für Freqenzen im Absand einer Okave sehen, den Freqenzgang bereichsweise z beeinflssen, wobei die Bandbreie m die jeweiligen Freqenzen fes is. Terzband- EQ: Die Fnkionsweise ensprich der des Okavband EQs; jedoch sehen hier Freqenzen im Absand einer Terz zr Verfügng (meis 31 Sück). Seie 5

7 Mikrofon Technik In der Tonechnik gib es eine Vielzahl nerschiedlicher Mikrofone für verschiedense Anwendngen; im Folgenden sollen einige wichige Unerscheidngsmerkmale erläer werden. 1. Mikrofonypen Ein Mikrofon ha grndsäzlich die Afgabe eine Schallwandlng drchzführen; d.h. Schallwellen werden znächs in mechanische Schwingngen, nd danach in eine Wechselspannng gewandel. Für diesen Wandlngsvorgang gib es einige z.t. sehr nerschiedliche Verfahren; hier seien zwei davon näher erläer: Elekrodynamischer Wandler (dynamisches Mikrofon) Elekrosaischer Wandler (Kondensaormikrofon) Membran Schwingsple Permanenmagne Membran Gegenelekrode Elekrodynamischer Wandler Bei diesem Wandlngsprinzip riff die Schallwelle af die Membran nd reg diese zm Schwingen an. An der Membran is die Schwingsple befesig, die sich im Magnefeld eines Permanenmagneen beweg. Drch die Bewegng der Sple im Magnefeld wird ein Srom indzier, dessen zeiliche Änderng ensprechend die Charakerisik der afreffenden Schallwelle repräsenier. (Typisches Beispiel für diesen Mikrofonyp: Shre SM 58) Elekrosaischer Wandler Dieser Wandleryp sell prakisch einen Kondensaor mi variabler Kapaziä dar; d.h. die bewegliche Membran fngier als Elekrode, gegenüber einer fesen Gegenelekrode. As der Kapaziäsänderng über der Zei folg eine ensprechenden Wechselspannng, die dann die gewünsche Informaion enhäl. Diese Mikrofonypen benöigen eine Vorspannng (Baerie oder Phanomspeisng: phanom power +48V). 2. Baformen & Richcharakerisik Ein weieres Krierim, das die Eigenschafen eines Mikrofons kennzeichne is seine Baform, die wiederm direken Einflss af dessen Richcharakerisik ha. Mi dem Begriff Richcharakerisik bezeichne man die rämlich vereile Empfindlichkei eines Mikrofons. Ach hier seien zwei Beispiele näher erläer: Drckempfänger Drckgradienenempfänger/ Schallschnelleempfänger Membran Drckempfänger Hier beweg sich die Membran gegenüber einem geschlossenen Gehäse (Volmen). Dadrch nimm sie Schalldrcknerschiede (insbesondere für iefere Freqenzen) as allen Richngen gleich g af. Die Folge is eine kgelförmige Richcharakerisik. Membran Drckgradienen o. Schallschnelleempfänger Bei dieser Baar reagier die Membran af die (Momenan-) Geschwindigkeisänderngen der Lfeilchen. Da dies nr in einer Richng senkrech zr Membranfläche möglich is ergib sich als ypische Richcharakerisik eine Acherform. Drch die Verwendng von sog. Lafzeigliedern (bei Drckgradienenempfängern) können nerschiedliche Richcharakerisika erzeg werden: Seie 6

8 Live Checklise Naürlich kann man mi einer kleinen Checklise nie alle Anforderngen eines Live Evens abdecken, zdem ha jeder eine andere Herangehensweise nd ach jede Anlage is anders; sie kann jedoch ggf. hilfreich m sich eine eigene Sysemaik z ersellen. Afba 1. Daraf achen, dass die Mikros hiner einer gedachen Nlllinie hiner der P.A. (Beschallngslinie) sehen m Rückkopplngen z vermeiden; 2. Bei Verkabelng über Mlicore nd Sbmlicores af eine sysemaische Belegng achen (ggf. Lise anferigen) m späer den Drchblick z behalen; 3. Daraf achen, dass die Mikros immer näher an der Signalqelle sehen als an einem evenell vorhandenen Monior (Feedbackgefahr); 4. Mikros mi geeigneer Richcharakerisik aswählen; P.A. Check 1. Mi einer CD, die man g kenn nd die einen asgewogenen Klang ha, die Beschallngsanlage in der Konzerlasärke checken; 2. Drch den Ram gehen nd konrollieren, ob die Beschallng in den relevanen Bereichen gleichmäßig is; ggf. Boxen drehen (Absrahl Charakerisik der Lasprechersyseme beachen); 3. Am Graphic EQ (ggf. ach an der Akivweiche) die P.A. an die Ramaksik anpassen;!!achng: ein Ram mi Pblikm kling in der Regel wieder anders; 4. Moniorwege checken!! CD Signal ach af die Moniore schicken nd Asseerng sowie Klang konrollieren (ggf. am Monior- Graphic EQ anpassen); Pl 1. Die Kanalbelegng am Pl übersichlich beschrifen; 2. Dynamikprozessoren secken (Kompressoren, Gaes); 3. Phanom power, wo benöig einschalen; 4. Die Axwege für die jeweiligen Zwecke zordnen (welcher Axweg am Pl wird welcher Monior af der Bühne oder speis welches Hallgerä)!! Beschrifng; 5. Vor dem eigenlichen Sondcheck die Msiker af der Bühne spielen lassen; die Msiker sollen ihre Amps so afsellen, dass sie sich selbs bereis g hören nd die Amps nich direk ins Pblikm absrahlen; 6. Vor dem Sondcheck die Sbgrppenzweisng (z.b. Schlagzeg) am Pl vornehmen ( Roingknöpfe drücken nd Grppenfader af Mix L/R roen nd af Fadersellng 0 schieben); 7. Sysemaisch einen Kanal nach dem anderen checken; Sondcheck 1. Signal mi Gain/ Trim (ggf. PAD Absenkng) af Pl- Arbeispegel bringen (PFL drücken nd am Level Meer konrollieren;!! Bei Konrolle über SOLO: Kanalfader af 0 nd PAN af Miel Sellng); 2. Am EQ den Klang korrigieren nd/ oder ggf. Feedback Freqenzbereiche dämpfen;!!! Ggf. ach nochmals das Mikro ne posiionieren (z.t. besser als am EQ z drehen); 3. Über Inser eingeschliffene Dynamikprozessoren (Gae, Kompressor) absimmen; 4. Über Pos Fader Ax Wege Signal nach Bedarf zm Hallgerä schicken ( nerwegs, d.h. z.b. am Ax Send Maser via AFL den Pegel af Überseern überprüfen); nd das zrückkommende Hallsignal über Ax Rerns oder Kanalzüge dazmischen (!! ach hier Einpegeln nich vergessen); 5. Wenn alle Kanäle gecheck sind, über die Fader langsam einen Mix ersellen nd am EQ ggf. nachregeln nd ypische Klangcharakerisika einzelner Insrmene herasheben m af Lücke mischen z können (!!Verdeckng); Monior Mix 1. Über die vorher zgewiesenen nd gechecken Moniorwege die einzelnen Mixes ersellen; 2.!! Immer ewas Headroom zr Rückkopplngsgrenze lassen (ggf. nochmals am Monior EQ nachregeln); 3. Es is hilfreich ein Talkback Mikro anzschließen, mi dem man Dich nr af der Bühne (über die Axwege) hör, m sich mi den Msikern besser versändigen z können; Beim Konzer 1. Immer wieder die Pegel konrollieren, den EQ nd die Dynamics anpassen nd mal in die Kanäle reinhören. Seie 7

9 Prakischer Teil Hier is Plaz für eigene Noizen nd Erfahrngswere, die bei der prakischen Arbei hilfreich sind: Anschlss des Mikrofons: Plfnkionen: Plfnkionen/ Roing: Sonsiges: Lierar Tips Diese Lierarangaben sollen lediglich Beispiele für einige verbreiee Sandardwerke sein: Handbch der Tonsdioechnik; Band 1; Michael Dickreier; Sar Verlag Handbch der Tonsdioechnik; Johannes Webers; Franzis Verlag Das Tonsdio Handbch; Hber Henle; GC Carsensen Verlag Seie 8