Geluidsopnames in de praktijk – deel 2/4: Welke microfoons zijn geschikt voor onze hobby?

Redactie Audiobewerking How to

Archief Digital Movie 124-2018
Videohobbyisten ervaren vaak problemen met het maken van goede geluidsopnames. In deze serie artikelen ontdekken we waarom het zo vaak fout gaat, maar we onderzoeken ook wat je moet doen om je geluidsopnames sterk te verbeteren. Ik richt mij met deze serie speciaal op de Videohobbyist. Ik wil in begrijpelijke taal en met aansprekende voorbeelden dit complexe onderwerp voor hen inzichtelijk maken.


Deze serie gaat over geluid, dan wil je ook voorbeelden kunnen laten horen, daarom wordt deze reeks artikelen ondersteund met filmpjes (tutorials). Kijk hiervoor op het YouTube kanaal van Digital Movie. Klik hiervoor op het YouTube logo op de website www.digitalmovie.nl onder het kopje volg ons! Of ga rechtstreeks naar het desbetreffende filmpje via de volgende link: https://youtu.be/\g9_NxrbLVfY.

Figuur 2: Geluid op afstand geeft vaak problemen

Recap
In deel 1 hebben we gezien, waarom het met geluidsopnames zo vaak fout gaat.
We ontdekten twee belangrijke redenen te weten:
1. De snelle afname van het geluidsniveau in relatie tot de afstand.
2. De sterke invloed van het omgevingslawaai.
We kwamen tot de conclusie dat een goede geluidsopname alleen met behulp van een externe microfoon kan worden gemaakt.

Figuur 3: Welke microfoons zijn geschikt voor ons?

Het huidige aanbod aan microfoons is enorm, hieruit een goede keuze maken is voor menig hobbyist een probleem. Door goed op te letten tijdens tv-programma’s, is eenvoudig te achterhalen welke type microfoons vaak worden toegepast. We bespreken de volgende drie typen:
1. Dynamische microfoon
2. Richtmicrofoon
3. Dasspeld microfoon

Een beetje inzicht
Microfoons zetten geluidstrillingen om in bruikbare elektrische stroompjes, er zijn twee gangbare systemen:
1. Dynamisch systeem
2. Condensator systeem

Figuur 4: Doorsnede van een dynamisch microfoonelement

Het is niet de opzet om erg diep op de natuurkundige principes in te gaan, maar een klein beetje inzicht in hoe een systeem werkt, helpt enorm om in de praktijk de juiste keuze te maken, vandaar een korte uitleg.

Dynamisch systeem
Een dynamisch systeem bestaat uit een groot membraan (circa 30 mm doorsnee) dat is gekoppeld aan een elektrische spoel, deze spoel bevindt zich in een sterk magneetveld, zie figuur 4.  Zodra de spoel door het membraan in trilling komt, wordt een wisselstroompje opgewekt. Het eigen gewicht van de bewegende onderdelen (circa 1-2 gram) en de ophanging zijn direct van invloed op de geluidseigenschappen. Het membraan komt in dit systeem niet makkelijk in beweging bij hele kleine luchttrillingen, dit heeft zowel voor- als nadelen.
Een nadeel is dat de hoge tonen iets minder helder lijken te klinken, maar daar staat tegenover dat hard geluid door hetzelfde mechanisme zeer fraai wordt gedempt.

Figuur 4a: Dynamische microfoon

Als je recht tegen het membraan aanspreekt, dus in de bewegingsrichting van het membraan, is het geluid optimaal, maar zodra je aan de zijkant, dus langs het membraan spreekt, worden de trillingen veel minder goed overgenomen. Deze eigenschap maakt het dynamische systeem richtingsgevoelig en dat is een belangrijk praktisch voordeel. Mede hierdoor is dit type element het minst gevoelig voor rondzingen. De combinatie van eigenschappen maken dynamische microfoons erg populair zijn bij zangartiesten. Let bij tv-uitzendingen vooral op de wijze waarop deze professionals dit type microfoon hanteren.
Omdat het dynamische microfoon element relatief groot is, vereist dit ook een ruime behuizing. Dit type is vaak te herkennen aan de tapse handgreep en de grote bolvormige gril, zie figuur 4a.

Figuur 5: Doorsnede van een condensatorelement

Condensatorsysteem
Dit systeem bestaat uit een dun metalen plaatje waar vlak boven een zeer dunne gemetalliseerde folie is gespannen, ten opzichte van elkaar zijn ze elektrisch gescheiden, zie figuur 5.
Door op deze metalen vlakken een elektrische gelijkspanning aan te sluiten ontstaat een elektrisch veld tussen de twee metaaloppervlakken, daardoor ontstaat een condensatorsysteem. Zodra de dunne folie (het membraan) door luchttrillingen in beweging komt, varieert de werking van het elektrisch veld. Deze veldvariatie wordt met een klein stukje elektronica omgezet in een bruikbaar signaal. Een nadeel van dit systeem is dat er altijd elektrische voeding nodig is.

Figuur 6: De zeer compacte dasspeldmicrofoon

Door op deze metalen vlakken een elektrische gelijkspanning aan te sluiten ontstaat een elektrisch veld tussen de twee metaaloppervlakken, daardoor ontstaat een condensatorsysteem. Zodra de dunne folie (het membraan) door luchttrillingen in beweging komt, varieert de werking van het elektrisch veld. Deze veldvariatie wordt met een klein stukje elektronica omgezet in een bruikbaar signaal. Een nadeel van dit systeem is dat er altijd elektrische voeding nodig is.

Figuur 7: De shotgun microfoon (Rode NTG2)


Er zijn ook condensator elementen die werken met statisch geladen folie, in dat geval is de elektrische spanning ten behoeve van het elektrische veld niet nodig, maar voeding voor de elektronica wel. Dit type is bekend onder de naam electret microfoon.
Omdat de folie van het membraan nauwelijks een eigen massa heeft, reageert het heel makkelijk op de kleinste luchttrillingen vanuit alle richtingen, het element is daarom niet richtingsgevoelig. Het dunne membraan registreert vrijwel foutloos het hele hoorbare spectrum. De grote gevoeligheid van het systeem betekent echter dat hard geluid en geluidspieken kunnen leiden tot vervorming. Omdat dit principe ook heel compact kan worden uitgevoerd is het zeer geschikt voor zogenaamde dasspeldmicrofoons, zie figuur 6.

Figuur 8: Het lange buismodel is niet handig voor compacte camera’s

Richtmicrofoon
Dit type microfoon bestaat uit een slanke buis. Het voorste gedeelte is van gleufjes voorzien, dit deel noemen we de interferentiebuis. Achterin dit deel bevindt zich een condensatorelement van circa 15 mm doorsnede, hierdoor wordt de microfoon richtingsgevoelig. Via de gleufjes kunnen geluidsgolfjes op slimme wijze met elkaar interfereren. Deze verfijnde constructie maken de microfoon zeer richtingsgevoelig, hij is zeer populair bij professionals en hobbyisten. Vanwege deze eigenschappen spreken we vaak over een Shotgun-microfoon.

Figuur 9: Uitwendig zijn ze zeer verschillend

De videomicrofoon
Menig hobbyist mist in dit rijtje de videomicrofoon. Professionele richtmicrofoons, zijn vanwege hun lengte, niet praktisch voor onze compacte camera’s, ze steken te ver naar voren uit, waardoor ze zichtbaar zijn in het beeldkader. Omdat de eigenschappen van shotgun microfoons erg aantrekkelijk zijn, is gezocht naar compacte oplossingen voor de consumentencamera’s. Fabrikanten ontwikkelden daarom compacte uitvoeringen onder de naam Videomicrofoon.

Figuur 10: Hun eigenschappen blijken nauwelijks verschillend

Een bekend voorbeeld
In figuur 8 zien we twee populaire microfoons van Røde. Ze ogen totaal verschillend, maar toch blijken ze familie van elkaar. Kijk eerst eens naar opbouw van de NTG 2 in figuur 9. Deze shotgun is onder te verdelen in vier delen te weten:
1. De interferentiebuis
2. Het elektronicadeel
3. De batterijhouder
4. De aansluitconnector
Bij de videomicrofoon zien we bovenaan ook een interferentiebuis met dezelfde lengte, de elektronica en de batterijhouder zijn direct onder de buis in een compacte behuizing samengebracht. De professionele XRL aansluiting is nu vervangen door een kort kabeltje met een 3,5 mm jack plug en past daarmee op vrijwel elke consumentencamera.

Figuur 11: Nog enkele bekende videomicrofoons

Røde bracht de microfoons uit het voorbeeld kort na elkaar op de markt. Als we de microfooneigenschappen met elkaar vergelijken, wordt de familieband pas echt duidelijk, de resultaten komen verrassend overeen, zie ook de grafiek in figuur 10.
Bijzonder prettig is dat veel fabrikanten hun videomicrofoon ook hebben voorzien van verende ophanging, een zogenaamd shockmount, waardoor veel mechanische stoorgeluiden uitstekend worden onderdrukt.

Figuur 12: Een eenvoudige testopstelling

Een mooie bijkomstigheid is dat sommige fabrikanten hun versie van de videomicrofoon hebben uitgevoerd met extra mogelijkheden zoals een low cut filter, erg handig bij het reduceren van windgeruis. Daarnaast zijn er diverse instellingen om de gevoeligheid aan te passen. Deze combinatie van eigenschappen en instellingen maken dit soort microfoons zeer compleet.

Microfoonexperiment
De richtingsgevoeligheid van een microfoon speelt in de praktijk een belangrijke rol. Met een eenvoudig experiment laat ik zien hoe je deze belangrijke eigenschap kunt bepalen.

Figuur 13: Een professionele testopstelling in een dode kamer

We hebben een groot cirkelvormig diagram neergelegd. Aan de bovenzijde, bij het nulpunt van de grafiek, is een kleine geluidsbox geplaatst die een constante toon weergeeft. We plaatsen op het diagram, recht tegenover de geluidsbox, de testmicrofoon. We stellen het volume zodanig in dat de geluidsmeter, die aan de microfoon is gekoppeld, 0 dB aangeeft.
De testmicrofoon plaatsen we voor volgende metingen steeds onder een andere hoek ten opzichte van de luidspreker, de gevonden waardes worden in de ronde grafiek ingevuld, zo ontstaat een zogenaamd Polardiagram. Het laat ons zien in welk stand ten opzichte van een geluidsbron een microfoon geluid makkelijk of juist moeilijk opneemt.

Figuur 14: Plaats voor het begrip de microfoons op het diagram

Deze test wordt gewoonlijk bij verschillende frequenties uitgevoerd, daarom zien we vaak meerdere lijnen in een Polardiagram. Fabrikanten leveren een testdiagram gewoonlijk mee met de microfoon, of kijk op internet.
In het begeleidende filmpje zien we hoe we het experiment uitvoeren. Tevens laten we een kort filmfragment zien van een microfoontest in een zogenaamde dode kamer, een ruimte die fabrikanten gebruiken om hun microfoons te testen.
Om een Polardiagram goed te doorgronden is enige kennis vereist, maar plaats, om een aardige indruk te krijgen, een microfoon op het diagram, zoals in figuur 14, dit geeft een goed beeld van wat je van de richtingsgevoeligheid mag verwachten.

Figuur 15: Diagram van een dasspeldmicrofoon

De groene zone is het gebied waarin de microfoon het geluid het beste opneemt. Probeer je voor te stellen dat zones niet vlak zijn (2D), maar bolvormig om de microfoon heen zitten, dus 3D, bekijk ook de animatie in het filmpje.

We kunnen zien dat de dasspeld microfoon rondom gevoelig is, het maakt niet uit vanwaar het geluid de microfoon bereikt, we noemen dit omnidirectioneel. De ingebouwde microfoon van consumentencamera’s heeft dezelfde eigenschap. Dit is de reden dat al het achtergrondgeluid wordt opgenomen, ook het geluid van bronnen die niet in het beeld zichtbaar zijn. Het diagram van de dynamische microfoon laat duidelijk zien dat dit type richtingsgevoelig is. Geluid aan de achterzijde neemt hij niet op, een klein beetje aan de zijkant en heel goed aan de voorzijde.

Figuur 16: Diagram van een dynamische microfoon

De meest voorkomende Polarpatronen worden vaak aangeduid met namen zoals het cardioide patroon, het verwijst naar de vorm van een omgekeerd hart. Kijk voor uitgebreidere informatie ook op internet, bijvoorbeeld Wikipedia. De richtmicrofoon, dus ook de videomicrofoon (behorende bij de familie van de shotguns), zijn verreweg het meest richtingsgevoelig. Ze zijn het beste in staat het geluid in een klein gericht gebied op te nemen. Door de diagrammen te draaien en er een hoofd bij te tekenen wordt een en ander nog duidelijker.

Figuur 17: De shotgun microfoon is het meest richtingsgevoelig

Aansluiten van microfoons
Als we de besproken microfoons willen aansluiten, dan hebben we te maken met twee systemen. Bij consumentencamera’s worden de verbindingen gewoonlijk gemaakt met kabels voorzien van mini jack connectors (3,5 mm). In figuur 19 zien we de meest gebruiken plugjes TS, TRS en TRRS. Deze laatste komen we vaak tegen bij allerlei accessoires voor smartphones en tablets. Veel van deze spullen zijn ook erg handig voor onze hobby. Om een en ander te kunnen uitwisselen zijn diverse verloopsnoertjes onmisbaar.

Figuur 18: De praktijk schematisch weergegeven

Ze zijn op de bekende adressen verkrijgbaar, schrik echter niet van de prijzen. Daarom hebben we speciaal voor de deelnemers aan onze workshops zeer voordelige equivalente kabeltjes beschikbaar.

Plug-in power
Condensatormicrofoons hebben elektrische voeding nodig om te functioneren. Dasspeldmicrofoons met een TRS plugje kunnen rechtstreeks op de meeste consumentencamera’s worden aangesloten, de benodigde, geringe stroom wordt via deze aansluiting automatisch doorverbonden, dit systeem noemen we plug-in power.

Figuur 19: Aansluiten met mini jack connectors

Als een microfoontje is voorzien van een 4-polig plugje (TRRS), dan moet eerst een verloopkabeltje (TRRS vrouwtje naar TRS mannetje) worden tussengevoegd, de plug-in power wordt dan ook automatisch doorverbonden, zie ook figuur 20.
Professionele en semiprofessionele camera’s zijn uitgerust met zogenaamde gebalanceerde XRL aansluitingen. Dit XRL systeem maakt het mogelijk om met zeer lange kabels te werken terwijl het storingsniveau toch uiterst laag blijft. Speciaal voor dit soort camera’s is een adapter te verkrijgen (Røde VXRL), hiermee wordt de aansluiting vergelijkbaar met het mini jack systeem met de plug-in power zoals bij de consumentencamera’s gebruikelijk is, zie ook figuur 21.

Figuur 20: Aansluiten met plug-in power

Videomicrofoons met een TRS mannetje, kunnen zonder problemen op consumentencamera’s worden aangesloten, ze gebruiken hun eigen batterijvoeding en hebben geen last van het plug-in power systeem.
Met een speciale adapter, zoals bijvoorbeeld iRig (circa € 35,-), kan elke microfoon met XRL aansluiting op een consumentencamera worden aangesloten, zie figuur 22, nu zijn ook lange kabels mogelijk want het apparaatje heeft 48 Volt Fantoomvoeding beschikbaar.

Figuur 21: Speciale adapter voor XRL aansluitingen

Het uitgaande kabeltje heeft een TRRS plugje, dus een verloopkabeltje van TRRS vrouwtje naar TRS mannetje is dan noodzakelijk.
Met deze adapter kunnen microfoons met een XRL aansluiting ook rechtstreeks op een smartphone of tablet worden aangesloten. iRig levert een goede bijpassende recorder app voor de verschillende systemen (gratis).

In het derde deel van deze serie gaan we op zoek naar de geheimen van de VU meter.

Figuur 22: Slimme XRL adapter

Johan van den Adel (Video College)

Leave a Reply

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Check Also
Sennheiser AMBEO Soundbar beschikbaar vanaf mei
AMBEO Soundbar beschikbaar vanaf meiMeeslepend 5.1.4 geluid en diepe bassen, en dat allemaal in één ...