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Audiotechnik im Computer und MIDI
Elektroakustik
Zu den klassischen elektronischen Einrichtungen, mit denen Informationen übermittelt werden, gehören elektroakustische Anlagen. Als Übermittler dient dabei primär der Schall.
Komponenten im Überblick Grundsätzlich bestehen elektroakustische Anlagen aus verschiedenen Signalquellen,aus elektronischen Einrichtungen (Verstärker, Misch- und Verteileinrichtungen)sowie den Schallsendern, also den Lautsprechern.
Als Signalquellen können Schallempfänger (Mikrofone) oder Speichereinrichtungen,wie Magnetbandgeräte, Schallplatten- und CD-Abspielgeräte, dienen.Rundfunkempfangseinrichtungen (Tuner) oder die Audioteile von Videorecordern sind ebenfalls häufig Signalquellen für solche Anlagen.
Mikrofone geben eine Spannung von ungefähr 2 mV/Pa ab. Da die menschliche Stimmeeinen Schalldruck von ca. 0,5 Pa erzeugt, liefern Mikrofone eine Spannung von ca. 1 mV.In der gleichen Größenordnung liegen die Spannungswerte des Tonabnehmers am Schallplattenspieler. Wesentlich höhere Spannungswerte erhältman aus CD-Spielern, Magnetbandgeräten und dem Rundfunkempfangstuner, nämlich100 ... 200 mV.
Das Eingangsteil einer elektroakustischen Anlage hat die wichtige Aufgabe, die verschiedenenPegel der Signalquellen aneinander anzupassen. Hier sind spezielle Eingänge fürein oder mehrere Mikrofone vorhanden, die mit zusätzlichen Vorverstärkernausgestattet sind. Einen Vorverstärker hat auch der Eingang für den Plattenspielermit elektromagnetischem Abtastsystem. Allerdings ist dieser gleichzeitig mit Korrekturgliedernzum Anpassen an die Schneidkennlinie der Schallplatten ausgestattet. Bei diesen werdennämlich, um einen geringen Rillenabstand und damit lange Spielzeiten zu erzielen, die
tiefen Töne beim Aufnehmen mit konstanter Auslenkung und nicht mit
ihrem tatsächlichen Stichelausschlag in die Platte geschnitten. Das hat zur Folge, dass
die tiefen Frequenzen bei der Wiedergabe mit geringerer Spannung als die mittleren und
hohen Frequenzen abgegeben werden. Sie müssen folglich mit Korrekturgliedern
gegenüber diesen angehoben werden.
Auf Verstärker und Korrekturglieder kann bei piezoelektrischen Kristalltonabnehmern
verzichtet werden, weil diese ohnehin eine höhere Spannung als die mit
elektromagnetischem Abtastsystem abgeben und die tiefen Frequenzen von Natur aus anheben.
Wegen ihrer mäßigen Qualität (Verzerrungen, Frequenzgang) verwendet man
sie in Beschallungsanlagen nur in Notfällen.
Mikrofone
Heute verwendet man als Schallempfänger meistens dynamische Mikrofone. Kristall-,
Kohlegrieß- und magnetische Mikrofone beeinflussen die Verständlichkeit sehr
ungünstig, weshalb man sie möglichst meidet. Kondensatormikrofone bieten zwar
sehr hohe Aufnahmequalität, sind aber sehr teuer und damit nur im Studiobetrieb zu
finden. Elektrodynamische Mikrofone, auch Tauchspulmikrofone, nutzen das elektrodynamische
Prinzip aus, das heißt, eine Spule wird durch den auf die Membran einwirkenden
Schall im Luftspalt eines Topfmagneten bewegt. Dadurch wird in der Spule eine
Spannung induziert.
Wie man im Schnitt des Tauchspulmikrofons erkennt, ist die Schwingspule mit einer Membran
verbunden, die den Schalldruck direkt in Spulenbewegungen umsetzt.
Eine besondere Form des elektrodynamischen Mikrofons ist das Bändchenmikrofon. Bei ihm
schwingt zwischen den Polen eines Magneten ein zwei Mikrometer dickes und vier Millimeter
breites Metallbändchen, das gleichzeitig als Membran dient. Durch seine
geringe Masse erhält man geringe Verzerrungen und ebenso hochwertige Aufnahmen wie
mit Kondensatormikrofonen. Leider liefern sie nur geringe Ausgangsspannungen, sind recht
groß und schwer und dazu noch relativ teuer. Deshalb werden sie kaum noch verwendet.
Zu den Mikrofonkenngrößen, die nicht vom Wandlungsprinzip abhängen,
zählt die Richtcharakteristik. Die Richtcharakteristik gibt die Empfindlichkeit in
Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel an. Durch konstruktive Maßnahmen lassen
sich Kugel-, Achter- und Nierencharakteristik erzielen.
Verständlichkeit
Für die Verständlichkeit sind mehrere Faktoren maßgebend:
- Qualität des Mikrofons,
- Leistung und Qualität der Endverstärker,
- Leistung und Qualität der Lautsprecher und deren Anordnung und
- die akustischen Eigenschaften des Raumes.
Bei den Lautsprechern hat sich auch das dynamische Wandlerprinzip durchgesetzt, bei dem
sich eine vom Signalstrom durchnossene Spule im Luftspalt eines Permanentmagneten bewegt und
eine Membran antreibt.
Bei der Lautsprecheranordnung müssen die akustischen Eigenschaften des Raumes
unbedingt berücksichtigt werden. Unterlässt man das, so erhält man
Zustände wie auf vielen Bahnhöfen. Für eine verständliche
Sprachdurchsage haben sich Hornlautsprecher bewährt. Das sind
Kalottenlautsprecher mit vorgesetztem Exponentialtrichter. Mit ihnen lassen sich hohe und
mittlere Frequenzen bei gutem Wirkungsgrad abstrahlen. Sie werden auch
Druckkammerlautsprecher genannt, weil die Kalotte die Luft in eine
abgeschlossene Kammer geringeren Querschnitts hineindrückt. Dabei findet eine
sogenannte Geschwindigkeitstransformation statt, das heißt, die Geschwindigkeit
der Luftteilchen erhöht sich im Verhältnis zwischen Kalottenquerschnitt und
Druckkammerquerschnitt. Mit den schnellen Luftteilchen wird ein vor die Druckkammer gesetzter
Exponentialtrichter, ähnlich wie ihn viele Blasinstrumente haben, angeregt.
Für tiefe Frequenzen müsste der Trichter zu große Abmessungen
haben. Deshalb wird er meistens gefaltet.