Nieren-Kondenser: Messung von Frequenzgang möglich?

[Moore]

Hallo allerseits!

Kurz zur Info: Ich bin an einer Facharbeit dran, die sich damit beschäftigt auf möglichst einfachem Wege Frequenzgänge von Großmembran-Kondensatormikrofonen mit Nieren-Richtcharakteristik in einem nicht schalltoten Raum zu bestimmen/ermitteln.

1. Ist das auf Grund der Richtcharakteristik überhaupt möglich?

Auf den Polar-Diagrammen der Hersteller ist zu sehen, dass Niere nicht gleich Niere ist, was z.B. den Einfall des Schalls bei 90° oder 160°, etc. betrifft.

Nehme ich jetzt z.B. einen einfachen Studiomonitor, stelle davor ein Mikro auf, dessen Position mit einem Laser festgehalten wird und schicke anschließend ein Rosarauschen oder einen Sinussweep rauf, bekomme ich bei Mikro A ein anderes Ergebnis, als bei Mikro B (dessen Position ebenfalls mit dem Laser vermessen wird). Soweit so klar.

Ist mir der Frequenzgang von Mikro A bekannt müsste ich diesen doch nur vom Messergebnis abziehen, um die Messung von Raum + Monitor zu erhalten. Die Messung von Raum + Monitor dann vom Messergebnis von Mikro B abziehen und schon habe ich den Frequenzgang von Mikro B.

In der Theorie sollte es doch so bei einem Druckempfänger klappen.

2. Wie sieht das bei Druckgradientenempfängern aus?

An den Schlitzen und/oder Löchern treten akustische Kurzschlüsse auf.

Findet die Messung ausschließlich mit Direktschall bei 0° statt, könnte man dort ja ähnlich die Ergebnisse einfach von einander abziehen. Nun habe ich aber das Problem, dass ich noch Reflexionen im Raum habe und die sich dann abhängig von der Position des Mikros im Raum anders auf jedes Mikro auswirken. Selbst bei gleichbleibender Position aller Kapseln der Mikrofone.

Das sind bis hierin meine Überlegungen, bzw. Probleme, die ich nicht unter einen Hut bekomme, bzw. wo sich mir Frage 1 stellt.

3. Lassen sich Probleme durch den Einsatz von Messsoftware beseiteigen? Wenn ja, welche? Bzw. ist es nur überhaupt mit Messsoftware realisierbar? Kann ich mit Fuzz Measure z.B. zwei Mikrofone gegeneinader testen?

4. Gibt es eine ISO-Norm, zur Ermittlung von Frequenzgängen was Nieren-Kondenser betrifft?


Ich bin dankbar für jegliche Art von Hilfe, ob sie in der Widerlegung oder Bestätigung meiner oben geführten Aussagen getätigt wird.

mfG
Moore

[Chaomaniac]

Das müsste mit jeder Messoftware gehen, die eine Fensterung bzw. ein Gating des Impulses zulässt. So kann man dann die Reflexionen des Raumes auf Kosten der Frequenzauflösung/möglichen unteren Grenzfrequenz ausblenden.
Wie das geht ist beispielsweise im Arta Handbuch ganz gut erklärt. Ich selber nutze auch Arta, da es einen sehr großen Funktionsumfang bei angemessener bis einfacher Bedienbarkeit bietet. Fuzz-Measure hatte bei mir damals in der Findungsphase eines Messystems gegen Arta verloren (Arta ist zwar ein Windows-Programm, läuft aber mittels Wine/Playonmac auch auf Apfelkisten wunderbar).
Als „Sender” würde ich aber keinen Zwei- oder nochmehrwege-Lautsprecher nehmen, sondern einen Breitbänder. Bei Mehrwegern haben die einzelnen Chassis nie „direkten Blick” auf's Mikro, sondern strahlen, je nach Messabstand, schon unter einem leichten Winkel auf dieses. Je nach Eigenheiten des Mikrofons könnte das schon verfälschnde Einflüsse haben.
Die Breitbandbox (bitte kein Horn oder ähnliches!) dann mit einem linearen, falls möglich kalibrierten Messmikrofon messen und das Ergebnis als Korrektur in das Messprogramm laden, so dass es auf jede weitere Messung angewendet wird. Der Unterschied zur Referenz ist dann direkt im Amplitudendiagramm ablesbar.
Problematisch sehe ich aber bei Druckgradientempfängern den Nahbesprechungseffekt, weshalb sich Nahfeldmessungen mit solchen Mikrofonen verbieten. Also wird man ohne RAR keine Auswertungen bis in den Bassbereich machen können. Aber gerade da ist es doch auch interessant, zeigen doch verschiedene Nierenmikros dort teils drastische Unterschiede…

[Moore]

Meinst du mit Breitbänder einen Doppelkalottenlautsprecher?

Was ist ein RAR?

Aber wie schaut es denn mit dem Problem der Vergleichbarkeit untereinander von Nieren aus? Jedes Kapselgehäuse hat ja andere Öffnungen, Schlitze, Löcher, wie auch immer. Sprich eigentlich lassen sich doch nur aussagekräftige Ergebnisse erzielen, wenn ich ausschließlich mit Direktschall messe, der bei 0° eintrifft. Reflexionen im Raum, die bei dem einen Mikro in eine Öffnung gehen, bei dem anderen Mikro aber nicht (mal einfach ausgedrückt), dürften doch gar keine Vergleichbarkeit zulassen.

Hast du evtl. eine Ahnung, wo ich Infos darüber herbekomme, wie Hersteller ihre Nieren messen? Und mit was für einem Equipment?

mfG
Moore

[Chaomaniac]

Meinst du mit Breitbänder einen Doppelkalottenlautsprecher?

Ein Breitbänder bzw. eine Breitbandbox ist ein Lautsprecher, bei dem nur ein einziges Chassis alle Frequenzen wiedergibt. So etwas zum Beispiel. Bei einem Zwei- oder Mehrweger sind die Frequenzen auf unterschiedliche Chassis aufgeteilt. Für Deine Zwecke wäre ein Breitbänder zu bevorzugen. Bass muss er nicht können, denn da machen Dir bei einer gefensterten Messung die Raumabmessungen/zu vermeidenden Reflexionen einen Strich durch die Rechnung.
Wenn Dich nur relative Messungen /Vergleich zur Referenz Messmikrofon interessieren, ist sogar der Frequenzgang der Box völlig egal, hauptsache der Pegel liegt im relevanten Frequenzbereich zuverlässig deutlich über dem Umgebungs(-lärm-)pegel.
Ein kleines Geschlossenes Böxlein mit einem Breitbänder der FRS 8-Klasse (falls die Frage aufkommt: das ist ein Chassismodell der Firma, die uns dieses Forum bereitstellt) in vielleicht 1 Liter Volumen, wäre völlig ausreichend.

Was ist ein RAR?

ReflexionsArmer Raum

… Reflexionen im Raum, die bei dem einen Mikro in eine Öffnung gehen, bei dem anderen Mikro aber nicht (mal einfach ausgedrückt), dürften doch gar keine Vergleichbarkeit zulassen.

Genau dafür ist dann das Gating/ die Fensterung der Impulsantwort zuständig.
Bei einer Messung mit einem halbwegs aktuellen computergestützten Messystem, wird ein Signal (MLS, Sweep, Rauschen) aufgenommen und per FFT/DFT in eine Impulsantwort umgerechnet. Anhand dieser kann man grafisch Raumreflexionen erkennen und auch ausblenden, so dass der komplett reflexionsfreie Frequenzgang ermittelt werden kann. Die untere Grenzfrequenz bzw. die Frequenzauflösung hängt von dem Zeitintervall zwischen Eintreffen des Direktschalles und der ersten Reflexion am Mikrofon ab.
Aber bitte informiere Dich darüber selbst etwas z. B. im oben bereits erwähnten Arta-Handbuch.

Hast du evtl. eine Ahnung, wo ich Infos darüber herbekomme, wie Hersteller ihre Nieren messen? Und mit was für einem Equipment?

mfG
Moore

Infos hab ich keine, aber Neumann und Konsorten werden mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit in nicht zu geringem Messabstand in einem RAR mit relativ herkömmlicher, auch für Lautsprecher genutzter Messtechnik messen.

[F.H.]

Mikrofonhersteller messen im Freifeld im Reflexionsarmen Raum (RAR). Wenn der Raum groß genug ist, kann man auch im Bassbereich messen. Im Visaton-Raum wäre in 1 m Abstand mit leichter Korrektur eine Messung bis 20 Hz möglich. Die wichtigste Kurve wird bei 0°, also genau auf Achse gemessen. Um die Abstrahlcharakteristik (z.B. Niere) zu messen, wird das Mikro gedreht. Die Schlitze, runde Öffnungen oder Gitter seitlich und hinten bewirken die Richtcharakteristik, zusammen mit den Innenkonstruktion des Mikros.

Was macht man, wenn man keinen Freifeldraum (RAR) zur Verfügung hat? Genau das, was Chaomaniac geschrieben hat: mit einer Messsoftware wie ARTA in 1 m Abstand nur den Direktschall messen, indem man die später eintreffenden Reflexionen ausblendet. Ich rate auch zu einem Breitbänder (ohne Hochtonkegel) mit späterer Korrektur wie Chaomaniac vorgeschlagen hat. Der Lautsprecher und das zu messende Mikro müssen von allen reflektierenden Flächen (Rück-, Seitenwände, Boden und Decke) möglichst weit entfernt aufgestellt werden.

[Moore]

Um die Abstrahlcharakteristik (z.B. Niere) zu messen, wird das Mikro gedreht.

Verstehe ich das richtig, dass, wenn ich die Richtcharakteristik messen/ definieren möchte ich das Mikro drehen müsste, aber solange ich nur den Frequenzgang haben möchte, das Mikrofon an fester Position messen kann?

Oder muss ich bei einer Niere das Mirkofon drehen, um den Frequenzgang zu messen?

Ich bin Freitag im Studio. Ach so mein Raum ist ein Aufnahmeraum eines Tonstudios. Da habe ich noch Trennwände zum Schalltöten. Von daher gehe ich aus, dass der Raum schallarm ist. Zumindest klingt er doch sehr trocken, ist aber nicht schalltot.

Genau, Freitag bin ich im Studio und werde alles berücksichtigen was ihr mir gerade vorgeschlagen habt. Das einzige was ich brauche ist eine Breitbandbox. Mal sehen, ob ich die morgen irgendwo auftreiben kann.

Also bis hierhin vielen Dank euch zwei. Das war jetzt wirklich verständlich und, wenn die obere Frage noch beantwortet wird, steht auch mein Messaufbau. Sollte euch noch was einfallen, bitte ich euch noch die Infos hier reinzustellen

[F.H.]

Verstehe ich das richtig, dass, wenn ich die Richtcharakteristik messen/ definieren möchte ich das Mikro drehen müsste, aber solange ich nur den Frequenzgang haben möchte, das Mikrofon an fester Position messen kann?

So ist es!

[Chaomaniac]

Also nochmal zum Vorgehen bei der reinen isolierten axialen Frequenzgangbestimmung eines x-beliebigen Mikrofons:

• Breitbandbox und lineares/kalibriertes Messmikrofon so weit wie es geht entfernt von Reflexionsflächen entfernt aufstellen. Den Messabstand nicht zu gering wählen, da sonst bei Druckgradientmikros der Nahbesprechungseffekt schon einsetzt, aber auch nicht zu weit weg gehen, da sonst das reflexionsfreie Zeitintervall zu kurz wird und so der verwertbare Frequenzbereich erst zu hoch einsetzt. Ein beispielshaftes Gate von 5 ms ergibt 200 Hz Frequenzauflösung (1/Gate-Länge in Sekunden). Wirklich verwertbare Frequenzgänge sind ab ungefähr zweifacher Frequenzauflösung zu erwarten, also ab 400 Hz. Der Bereich zwischen 200 und 400 Hz ist eine Schätz-Grauzone mit etwas begrenzter Aussagekraft.
• Messung machen
• Berechneten Impuls gaten (Raumreflexionen ausblenden)
• Frequenzgang darstellen lassen
• Frequenzgang als Textdatei exportieren
• Exportierten Frequenzgang als Mikrofon-Korrekturdatei in's Messprogramm laden (je nach Messprogramm kann es notwendig sein, die Textdatei umzubenennen)
• Unter gleichen Bedingungen die Messung mit dem zu testenden Mikrofon durchführen
• Dargestellter Frequenzgang mit gleichem Impulsgating wie bei der Referenzmessung zeigt den isolierten Amplitudenfrequenzgang des zu testenden Mikrofons. Falls die Messung mit dem Messmikrofon wiederholt wird, sollte eine gerade, waagerechte Linie angezeigt werden (bzw. bei einem kalibrierten Messmikrofon dessen Korrekturkurve).

Anmerkung zur Installation von Windows-Messprogrammen auf dem Mac via Wine/Playonmac:
bei Studio-Mehrkanalinterfaces werden automatisch die Ein- und Ausgangskanäle 1 und 2 als links und rechts verwendet.
Will man andere Kanäle verwenden, muss das im Mac bzw. in der Treibersoftware anders definiert werden, denn es werden immer die als Standard definierten Stereo-Kanäle verwendet (meistens eben 1 und 2)

[Moore]

Hallo nochmals!

Folgendes: Erstmal vielen Dank für eure Erklärungen!

Ich hab heute mit unserem Fachbereichsleiter gesprochen und wir sind zu dem Schluß gekommen, dass ich eher eine Facharbeit über die Problematiken, die sich bei einer Messung eines Großmembrankondensers mit Nieren-Richtcharakteristik ergeben, wenn man keinen schalltoten Raum, noch eine Breitbandbox zur Verfügung hat, schreiben sollte/werde.

Demnach sieht mein Versuchsaufbau jetzt so aus:

-Sinussweep und/oder pinkes Rauschen vom Sender auf den Empfänger schicken
-Mit phasenlinearem EQ versuchen Moden/Verzerrungen zu begradigen
-Nochmals mit EQ in der Kette messen und schauen ob linearer Fall eintritt
-Falls ja, andere Mikrofone durchmessen

Was für einen Speaker ich nehme werde ich mir morgen anschauen. Als "Referenz-, bzw. Begradiegungsmikro" werde ich ein MKH20 oder MKH40 nehmen. Die Messung findet in einem professionellen Tonstudio mit SSL-Konsole statt.

Dass diese Messungen dann eher wenig Aussagekräftig über den Frequenzverlauf der Mikros sind, ist mir bewusst. Darum geht es auch.

"Warum sind sie nicht aussagekräftig?"

Da ich mich seit einigen Tagen mit diesem Problem beschäftige, habe ich schon einiges zusammengetragen. Ich würde euch aber sehr gerne darum bitten mir eure Gedanken mitzuteilen.

Wenn ihr Lust habt, schießt los

mfG
Moore

PS: Alles bisher von euch Erklärte war nicht für die Katz, meinem Verständnis für gewisse Probleme hat es enorm auf die Sprünge geholfen!

[Chaomaniac]

Wenn Du Moden mitmisst, misst Du auch indirekten Schall mit. Die Messung ist dann nicht mehr als neutral bzw. unabhängig von der Umgebung/Raum/Richtcharakteristik des Prüflings zu sehen.