Wie beeinflussen Wind, Regen und Virenschutzmaßnahmen Mikrofone?

Kurzfassung

Wind: Wind erzeugt unerwünschte Geräusche in Mikrofonen, die durch Windschütze gemindert werden können. Dieses praktische Zubehör kann die Geräusche, die unter windigen Bedingungen entstehen, dämpfen (Reduzierung um bis zu 20-30 dB). Im Allgemeinen gilt für diese Lösungen: je größer, desto besser. Bei starkem Wind ist ein Low-Cut im Aufnahmekanal (oder im Mikrofon) ein guter Schutz gegen eine zu starke Beanspruchung des Eingangs im NF-Bereich.

Regen: Die meisten Windschütze können das durch Regen verursachte Problem abmildern, zumindest für eine gewisse Dauer. Wenn der Windschutz jedoch durchnässt wird, beeinträchtigt dies den Klang erheblich. Aus diesem Grund ist es eine gute Idee, zusätzliche (trockene) Windschütze mitzunehmen, da das gründliche Trocknen des nassen Schaumstoffs Stunden dauern kann. Eine Alternative für regnerisches Wetter ist die Verwendung einer Plastiktüte, wenn es nicht um die Aufnahme geht. Beachte aber: Wenn der Windschutz nass ist und eine Plastiktüte darüber gestülpt wird, kann die Luftfeuchtigkeit um das Mikrofon herum über dem Grenzwert liegen, bei dem das Mikrofon innerhalb der Spezifikationen arbeitet.

Luftströmungen durch Gesang: Um Knackser und Windgeräusche bei Nahfeld-Gesangsaufnahmen zu reduzieren, ist ein Poppfilter ein effektives Werkzeug im Studio, da er die Performance des Mikrofons fast vollständig unbeeinflusst lässt. Normalerweise kann der Filter die Luftströmung in einem größeren Abstand als ein normaler Windschutz stoppen.

Schutz vor Viren: Das Abdecken eines Mikrofons mit einer Plastiktüte zum Schutz vor Virenübertragung ist eine praktische Idee. Es ist jedoch wichtig, einen sehr weichen und dünnen (<10 µm) Kunststoff zu verwenden. Außerdem darf die Tüte nur locker um das Mikrofon gelegt werden (nicht verpackt), da sie sonst die Richtwirkung verändern kann.

Einführung

Starker Wind und Regen verursachen in der Regel Probleme bei Außenaufnahmen, da sie unerwünschte Geräusche erzeugen, die vom Mikrofon aufgenommen werden. Darüber hinaus können Mundatmung, Luftstöße und Plosivlaute unerwünschte Geräusche bei der Nahabnahme von Gesangsdarbietungen verursachen. Handmikrofone können auch Bakterien und Viren verbreiten.

Um unerwünschte Geräuschentwicklung zu vermeiden, werden die Mikrofone üblicherweise durch Windjammer, Windschütze und andere Speziallösungen vor Witterungseinflüssen geschützt. Allerdings ist nicht nur die Wirksamkeit dieser Lösungen sehr unterschiedlich, sondern es werden auch selten spezifische und vollständige Angaben zur Rauschunterdrückung, zur spektralen Dämpfung, zum Einfluss von Regen usw. gemacht. Die fehlenden Informationen sind wahrscheinlich zum Teil darauf zurückzuführen, dass es in diesem Bereich keine vollständigen Normen gibt.

Während der Covid-Pandemie war es üblich, austauschbare Abdeckungen (wie Plastiktüten) zu verwenden, um zu verhindern, dass das Virus auf die Mikrofonoberfläche übertragen wird. Das ist zwar eine fantastische Lösung, um die Mikrofone sauber zu halten, beeinträchtigt aber den Klang.

Windgeräusche messen

Normalerweise werden Windgeräusche in einem Labor gemessen, um kontrollierte Bedingungen für die Messungen zu gewährleisten [28]. Die Norm "IEC 60268-4 Microphones" beschreibt mögliche "Geräte", die kontrollierten Wind erzeugen (in der Regel ein großer Ventilator). Außerdem muss das Gebläse so installiert sein, dass nur das Windgeräusch (nicht das Gebläse-/Motorgeräusch) gemessen wird. In den meisten Fällen kann diese Windmaschine Windgeschwindigkeiten von 0 m/s bis >10 m/s erzeugen.

Typische Messergebnisse sind das Geräuschspektrum in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit, der äquivalente Geräuschpegel in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit oder der äquivalente Geräuschpegel in Abhängigkeit von der Windrichtung. (Der Äquivalenzpegel vergleicht das Geräusch mit dem einer akustischen Klangquelle - die Messwerte einer akustische Quelle, wenn sie das gleiche Geräusch wie der Wind erzeugen würde).

Wenn keine Windmaschine zur Verfügung steht, kann der natürliche Wind genutzt werden, sofern er gemessen werden kann. Eine einfache (aber möglicherweise weniger genaue) Lösung besteht darin, das Mikrofon während der Fahrt aus dem Autofenster zu halten. Der Tachometer des Autos liefert die aktuelle Windgeschwindigkeit (10 m/s = 36 km/h oder 22,34 Meilen/Stunde).

Windgeräusche bei ungeschützten Mikrofonen

Ein Mikrofon ohne zusätzliches Windschutzzubehör ist niederfrequenten Schwankungen des Windes ausgesetzt. Das Mikrofon kann aufgrund seines Aufbaus selbst bei gleichmäßigem Wind, der ansonsten keine Druckschwankungen aufweist, durch Turbulenzen um sich herum Schwankungen im Winddruck erzeugen. Das Ergebnis kann sich in Form von unerwünschten hörbare Geräuschen zeigen.

Stärkerer Wind erzeugt mehr Geräuschpegel. Im Allgemeinen sind Mikrofone mit Kugelcharakteristik (Druckmikrofone) weniger empfindlich gegenüber Wind als Richtmikrofone (Druckgradientenmikrofone). Der Geräuschpegel variiert jedoch mit dem Windeinfall, auch wenn das Mikrofon ungerichtet ist. Ein Grund dafür ist, dass das Gehäuse und die Form des Mikrofons den erzeugten Rauschpegel beeinflussen können.

Die beiden folgenden Diagramme zeigen das erzeugte Rauschen in Abhängigkeit von der Richtung für ein 16-mm-Kugelmikrofon und ein 19-mm-Kondensatormikrofon mit Nierencharakteristik. Der Geräuschpegelunterschied beträgt etwa 20-30 dB bei niedrigen Frequenzen.

Die Kurven zeigen das Windrauschen in Abhängigkeit von der Richtung (30°-Schritt). Bei beiden Mikrofontypen ist das Rauschen bei 0° Einfallswinkel (on-axis) und 90° (off-axis) am höchsten und bei 180° am niedrigsten.

 

Abb. 1. Das obere Diagramm zeigt das Windgeräusch, das in einem 4006 Kugelmikrofon bei 10 m/s Windgeschwindigkeit aus verschiedenen Richtungen erzeugt wird. Das untere Diagramm zeigt das Geräusch, das in einem 4011 Nierenmikrofon unter den gleichen Bedingungen erzeugt wird. Unabhängig vom Einfallswinkel des Windes ist das erzeugte Rauschen beim Nierenmikrofon viel höher als beim Kugelmikrofon (1/3-Oktave-Band).

Eine weitere Möglichkeit, die Reaktion des Mikrofons auf Wind zu dokumentieren, ist die Erstellung eines Polardiagramms. Sie ähnelt dem Diagramm, das die Richtcharakteristik, die Schallempfindlichkeit und die Richtung darstellt. Nachfolgend zeigen wir zwei Diagramme, die auf den obigen Mikrofondaten basieren, aber jetzt als A-bewerteter und C-bewerteter Pegel in Abhängigkeit vom Windeinfallswinkel gemessen werden. Beide Diagramme sind auf 0° normiert, d. h. der absolute Schallpegel wird nicht angezeigt, sondern relativ zu 0° eingepegelt.

Abb. 2. Nun werden die Daten als Polardiagramm dargestellt. Das linke Diagramm zeigt Windgeräusche, die in einem ungeschützten 4006 Mikrofon mit Kugelcharakteristik bei 10 m/s Windgeschwindigkeit aus verschiedenen Richtungen erzeugt werden. Die rote Kurve ist der A-bewertete Pegel in Abhängigkeit von der Richtung, normiert auf 0 dB bei 0°. Die blau gepunktete Kurve ist der C-bewertete Pegel in Abhängigkeit von der Richtung. Das rechte Diagramm zeigt die gleichen Daten für ein ungeschütztes 4011 Nierenmikrofon.

Der Ansatz der verschiedenen Windschutzlösungen

Ein Windschutz sollte den Audioklang frei von Rauschen und Verfärbungen/Spektraldämpfungen halten. Leider ist es schwierig, beides gleichzeitig zu optimieren.

Der beste Schutz gegen Wind ist ein geschlossener, biegesteifer Kasten [29]. Allerdings kann der Schall nicht hindurchdringen. Auf der anderen Seite hält ein akustisch transparentes Gerät den Wind nicht auf. Es muss der beste Kompromiss zwischen diesen beiden Extremen gefunden werden.

Schaumstoff-Windschutz / -Schirm / -Jammer

Die meisten Windschütze/-schilde (in diesem Artikel synonym verwendet) bestehen aus einem offenporigen Schaumstoff, der für akustische Transparenz sorgt. Der Schaumstoff kann entweder aus Polyurethan (PUR) oder einem ähnlichen Material bestehen. Das gleiche Ergebnis kann auch mit Metallschaum erzielt werden, der einen gleichwertigen Strömungswiderstand aufweist [9]. Diese Windschütze sind oft kreisförmig/kugelförmig und bieten die beste Winddämpfung aus allen Richtungen. Im Allgemeinen gilt: Je größer der Durchmesser des Windschutzes, desto stärker werden Windgeräusche gedämpft [5, 9, 16, 17, 19]. Mikrofone mit Kugelcharakteristik reagieren nicht sehr empfindlich auf das Design des Windschutzes, solange die Kapsel in der Mitte positioniert ist. Die Leistung von Nierenmikrofonen kann jedoch leiden, wenn Schaumstoff den vorderen und hinteren Eingang zur Membran abdeckt, was die tatsächliche Richtwirkung des Mikrofons verändern kann. Einige gängige Windschütze lassen einen Luftraum in der Nähe dieser Einlässe, um die Richtwirkung zu erhalten [29].

Schalen-/Korb-Windschutz / -Schirm / -Jammer

Schalenförmige Windschutzvorrichtungen (oft auch Körbe genannt) zielen darauf ab, den Wind so weit wie möglich von der Membran fernzuhalten. Sie enthalten oft kein Absorptions- oder Dämpfungsmaterial zwischen der Schale und dem Mikrofon. Die Schale/der Korb besteht aus einem starren Gitter, das mit einer oder mehreren Lagen feinem Gewebe überzogen ist. Auch hier ist die Kugelform am effizientesten, es ist jedoch möglich, den Formfaktor (für lange Mikrofone) zu ändern, indem man den Radius vergrößert, oder besser gesagt, ihn zylindrisch streckt [29].

Abb. 3. Prinzip der Erweiterung der 

Diese Art von Windschutz ist aufgrund seiner Form, die an ein Luftschiff erinnert, auch unter dem Spitznamen "Zeppelin" bekannt. In der Filmindustrie sind sie auch als Blimp bekannt.

Die Winddämpfung der Schale kann durch Hinzufügen einer Schaumstoffauskleidung im Inneren vor der Montage oder durch Hinzufügen eines fellartigen Mantels auf der Außenseite (Spitznamen: "tote Katze" oder "toter Wombat") verbessert werden. Allerdings kann das Hinzufügen des Außenfells auch die akustische Transparenz verringern.

Es ist wichtig, dass die Oberfläche des Gehäuses nicht im Wind schwingt, denn ansonsten ist es, als würde man eine Schallquelle/schwingende Membran in der Nähe des Mikrofons hinzufügen. Andererseits wirkt das Innere eines Zylinders wie eine Röhre, und stehende Wellen im Gehäuse können den Frequenzgang des Systems beeinträchtigen, so die unveröffentlichten Ergebnisse von DPA.

Abb. 4 zeigt die Winddämpfung eines herkömmlichen Schalen-/Korbschirms von Rycote (Herstellerangaben). Hier wurde natürlicher Wind für die Messungen verwendet, wobei der Durchschnitt über 20 Einzelmessungen gebildet wurde. Das Mikrofon ist ein Shotgun-Mikrofon.

Abb. 4. Dämpfungskurven für Rycote-Standardkorb + Windjammer mit Fell. Mittelwerte über 20 Messwerte (Herstellerangaben)

Bei größeren Mikrofonarrays (einer Anordnung mehrerer Mikrofone für eine bestimmte Konfiguration) kann es von Vorteil sein, einen Korb für alle Mikrofone zu verwenden, auch wenn dieser sperrig ist.

Bei Miniaturmikrofonen besteht die Herausforderung, dass diese so unauffällig wie möglich sein sollen. Daher gibt es Limits für die Größe des Windschutzes. Es ist üblich, kleine Windschütze auf Schaumstoffbasis zu verwenden. Wenn jedoch eine effizientere Lösung benötigt wird, kommen Korb-/Felllösung zum Einsatz.

Abbildung 5 zeigt einen Standard-Windschutz aus Schaumstoff und den AIR1 Windschutz für Miniaturmikrofone.

 

Abb. 5. Schaumstoff- und Fellwindschutz für Miniaturmikrofone

Die drei Kurven in Abbildung 6 zeigen das Geräuschspektrum eines 5-mm-Lavaliermikrofons (DPA 4061) ohne Schutz, mit Schaumstoff und mit Korb/Fell-Abschirmung (gemessen bei 5 m/s).

 

Abb. 6. Geräuschspektren der Windgeräusche bei 7,5 m/s für ein 5-mm-Miniaturmikrofon, nackt, mit Schaumstoff- und mit Fellwindschutz (AIR1). Der Fellwindschutz ist am effektivsten.

Die Felllösung kommt auch den kleinsten Miniaturmikrofonen (3 mm) zugute. Abbildung 7 zeigt das Ergebnis der Anwendung des AIR1 an einem DPA 6060 Lavalier-Mikrofon.

 

Abb. 7. Spektren des vom Wind erzeugten Lärmpegels bei einer Windgeschwindigkeit von 10 m/s ohne und mit einem Fellwindschutz (AIR1). Die Reduzierung des Lärms beträgt etwa 27 dB(A).

Die meisten Gesangsmikrofone verfügen über ein (kleineres) korbförmiges Gitter. Das starre Gitter bietet auch mechanischen Schutz. Auf der Innenseite kann es eine dünne Schaumstoffschicht sowie ein zusätzliches Netz aufweisen. Abb. 8 zeigt, wie das DPA 2028 Gesangsmikrofon diese Komponenten integriert.

 

Abb. 8. Gitter, Schaumstoff und Netz, Schutzvorrichtungen des handgehaltenen Gesangsmikrofons DPA 2028

Die Wirkung eines Schaumstoff-Windschutzes, Windgeräusche

Der Zweck eines Windschutzes ist es, das im Mikrofon entstehende Störgeräusch zu reduzieren, nicht das Geräusch des Windes selbst.

Das Windgeräusch tritt vorwiegend im tieffrequenten Bereich auf, solange das Mikrofon (oder der Vorverstärker) nicht verzerrt. Auch die Form des Windschutzes beeinflusst die Dämpfung. Wie bereits erwähnt, hängt die Rauschunterdrückung vom Durchmesser des Windschutzes ab. In diesem Fall gilt also: Je größer, desto besser.

Die nachstehenden Kurven zeigen das Rauschspektrum eines ungeschützten 19-mm-Stäbchenmikrofons mit Nierencharakteristik (Gradient) in einem natürlichen Windfeld und eines identischen Mikrofons mit einem 60-mm-Windschutz. Die beiden Mikrofone werden gleichzeitig gemessen. Die Windgeschwindigkeit liegt im Bereich von 4-7 m/s. Die durchschnittliche Zeit für die Analyse beträgt 1 Minute. Der Windschutz reduziert den Wind um etwa 15-25 dB im Niederfrequenzbereich.

Abb. 9. Ein 4011 Nierenmikrofon in einem Rauschfeld (4-7 m/s, verschiedene Richtungen, 1-Minuten-Mittelwert). Die obere Kurve: ungeschütztes Mikrofon. Untere Kurve: Mikrofon mit einem Schaumstoff-Windschutz UA0896 für Stäbchenmikrofon, Ø19. Die Geräuschdämpfung liegt im Bereich von 15-25 dB bei niedrigen Frequenzen. (1/3-Oktave-Band).

Die Wirkung eines Schaumstoff-Windschutzes, spektrale Dämpfung

Wie bereits erwähnt, ist es schwierig, einen Windschutz hinzuzufügen, ohne gleichzeitig eine gewisse spektrale Dämpfung zu erreichen. Die folgenden Diagramme zeigen die Auswirkungen des Windschutzes auf den Frequenzgang. Das erste Diagramm ist für ein Mikrofon mit Kugelcharakteristik, das zweite für ein Mikrofon mit Nierencharakteristik. Der Windschutz ist derselbe wie oben dargestellt: UA0896 Schaumstoffwindschutz für Stäbchenmikrofon, Ø19.

 

 Abb. 10. Die Abweichung von einem linearen Frequenzgang bei Verwendung eines 60 mm Schaumstoffwindschutzes. Zwei mit einem Schaumstoff-Windschutz ausgestattete Mikrofone, gemessen auf der Achse (blaue Kurven) und bei 90° (rote Kurven). Oberhalb von 6-8 kHz gibt es einen Roll-off, wobei die maximale Dämpfung weniger als 2,5 dB bei 20 kHz beträgt. Eine geringe Verstärkung um 2-4 kHz ist vernachlässigbar. (1/3-Oktave-Band).

Die Auswirkung von Logos auf Schaumstoffwindschützen

Im Rundfunk ist es üblich, die Windschütze mit Logos zu versehen. Unten ist ein typischer Windschutz mit aufgeklebten Schildern zu sehen. In diesem Fall befinden sich die Schilder auf den gegenüberliegenden Seiten. 

Abb. 11. Windschütze mit aufgeklebten Logos auf gegenüberliegenden Seiten.

Nachfolgend wird die Dämpfungswirkung des Windschutzes in Abhängigkeit vom Schalleinfall dargestellt. Bei Ansprache von oben (Mikrofon in Achsrichtung) handelt es sich um eine Dämpfung, wie sie vom Schaumstoff erwartet wird. Bei seitlicher Ansprache wird die Dämpfung durch die Logos beeinflusst. Leider wird die Dämpfung in dem für die Sprachverständlichkeit kritischsten Frequenzbereich erhöht.

Profi-Tipp! Sprich das Handmikrofon für Interviews nicht von der Seite an, wenn es mit einem Windschutz mit Logos ausgestattet ist.

 

 Abb.12. Die dämpfende Wirkung des Windschutzes ist abhängig vom Schalleinfallswinkel. Wird das Mikrofon von der Seite angesprochen, kann die Sprachverständlichkeit durch die zusätzliche Dämpfung im Frequenzbereich von 2 bis 4 kHz beeinträchtigt werden.

Windschütze und Regen

Manchmal müssen die Windschütze auch vor Regen abschirmen. Normalerweise machen ein paar Regentropfen keinen Unterschied. Einige Windschütze haben eine etwas wasserabweisende Oberfläche durch eine Nanobeschichtung des Schaums. Dadurch kann das meiste Wasser an der Außenseite des Schaumstoffs ablaufen, anstatt ins Innere zu dringen. Dies funktioniert jedoch nicht, wenn der Schaumstoffwindschutz durchnässt ist. Bei einer Luftfeuchtigkeit von über 90 % ist der Betrieb von Mikrofonen normalerweise nicht gewährleistet. Das Hauptproblem in dieser Situation ist jedoch wahrscheinlich nicht die Feuchtigkeit, sondern die Verstopfung des offenporigen Schaumstoffs.

Abb. 13 zeigt die Dämpfung eines Kugelmikrofons, das mit einem Schaumstoffwindschutz ausgestattet ist.

• Die blaue Kurve (oben) zeigt die Dämpfung des Windschutzes, wenn dieser nicht durch Wasser beeinträchtigt wird. Eine geringe Dämpfung (<1 dB) bei 20 kHz ist unhörbar.
• Die rote Kurve zeigt die Dämpfung, wenn der Windschutz durchtränkt ist. Der verstopfte Schaumstoff bildet nun einen Hohlraum, der eine Resonanz um 3 bis 4 kHz aufweist (fast so, wie wenn man ein Gesangsmikrofon "cuppt").
• Die grüne Kurve zeigt, wenn der Windschutz von Hand ausgedrückt und wieder auf das Mikrofon aufgesetzt wird. Das Ergebnis ist weniger Resonanz, aber mehr Dämpfung bei höheren Frequenzen >5 kHz.
• Die violette Kurve (unten) zeigt, dass sich der Schaumstoff nach dem Durchnässen, Ausdrücken und Trocknen für eine weitere halbe Stunde immer noch nicht wie ein vollständig trockener Schaumstoffwindschutz verhält.

Profi-Tipp! Achte darauf, dass Du bei starkem Regen zusätzliche trockene Schaumstoffwindschütze mitnimmst.

Abb. 13. Die spektrale Dämpfung eine Schaumstoff-Windschutzes 1: Trocken. 2: Durchtränkt. 3: Durchtränkt und dann ausgedrückt. 4: Durchtränkt, ausgedrückt und 0,5 Stunden lang getrocknet. (1/3-Oktave-Band).

Es gibt spezielle Abdeckungen für den Außenbereich, die die einzigartige Eigenschaft haben, den Regen an der Oberfläche ablaufen zu lassen und an der Unterseite, unter den Mikrofonelementen, abzutropfen.

Abb. 14. OC5100 Outdoor Cover (links) und WJ5100 Fellwindschutz (rechts) für 5100 Mobiles 5.1 Surround-Mikrofon (Immersives Mikrofon).

Bei der Übertragung von Sportveranstaltungen im Freien werden häufig Richtmikrofone um ein Fußball- oder Baseballfeld herum, in der Nähe der Laufbahnen usw. aufgestellt. Leider finden diese Veranstaltungen auch bei Regen statt und es gibt keine Möglichkeit, die Mikrofone zu schützen, während die Veranstaltung weiterläuft.

Abb. 15 zeigt die Schalldämpfung durch das Anbringen herkömmlicher Mittel wie Schaumstoff-, Schirm- und Fellwindschütze zur Winddämpfung. Die Dämpfung ist natürlich hörbar, wenn alle Abschirmungen angebracht sind, kann aber im Großen und Ganzen kompensiert werden. Viele Richtrohrmikrofone sind mit einem eingebauten Kompensationsfilter ausgestattet. Wenn jedoch ein Fellwindschutz durchnässt wird, ist die Dämpfung erheblich (und kann nicht kompensiert werden).

Abb. 15. Die Dämpfung (auf der Achse) des Schalls hängt vom Zustand des Windschutzes ab: 1 (blau): 4017 Shotgun-Mikrofon mit Schaumstoff. 2 (rot): 4017 + Rycote-Korb. 3 (rot gestrichelt): 4017 + Schaumstoff + Korb. 4 (grün): 4017 + Schaumstoff + Korb + Fell. 5 (lila): 4017 + Schaumstoff + Korb + NASSES Fell. Beachte die starke Dämpfung des Klangs. 6 (schwarz): Zeigt die eingebaute Kompensation für den Hochfrequenzverlust. Es ist jedoch unmöglich, die extreme Hochfrequenzdämpfung eines nassen Fells zu kompensieren. (1/3-Oktave-Band).

Bei regnerischem Wetter kann eine Plastiktüte über den Schaumstoffwindschutz gelegt werden. Dies sollte nur geschehen, bevor der Regen einsetzt, nicht wenn der Schaumstoff bereits nass ist. Wenn der Schaumstoff nass ist, kann die Wärme in der Tüte dazu führen, dass das Wasser verdampft, das dann im Mikrofon kondensiert. Manche Mikrofone neigen aufgrund dieser " eingebrachten " Feuchtigkeit zu "Klick"-Geräuschen (unerwünschte Entladung). Eine bessere Lösung ist es, den Windschutz zu belassen und ihn durch einen trockenen zu ersetzen, wenn der Regen aufhört.

Pop-Filter

Ein Pop-Filter ist normalerweise ein Ring (Ø = 150-200 mm) mit einer oder zwei Lagen Stoff (wie Nylonstrümpfe) oder einer dünnen Schaumstoffscheibe. Er wird vor allem für Gesangsaufnahmen mit einer Person verwendet. Der Pop-Filter ist in der Regel mit einer Befestigungsklammer für das Mikrofonstativ versehen. Der Filter sollte so nah wie möglich an den Lippen des Sprechers oder Sängers und so weit wie praktisch möglich vom Mikrofon entfernt angebracht werden. So reduziert er den Luftstrom so schnell wie möglich, bevor er das Mikrofon erreicht. Da das Element nur eine Seite des Mikrofons abdeckt, führt es zu keiner Veränderung der Richtcharakteristik, und der HF-Verlust ist absolut minimal.

Abb. 16. Korrekte Platzierung des Pop-Filters.

Nasenkonus

Ein Nasenkonus ersetzt das Standardgitter eines Stäbchenmikrofons und verleiht ihm eine perfekte Kugelcharakteristik über den gesamten Audiofrequenzbereich. Er wirkt den Richtungseigenschaften entgegen, die Mikrofone mit Kugelcharakteristik bei höheren Frequenzen aufweisen. Außerdem wird eine gleichmäßige Klangbalance des aus allen Einfallswinkeln eintreffenden Schalls gewährleistet, wobei die hohen Frequenzen in der Achse verstärkt werden.

Nasenkonen sind eine wirksame Methode zur Verringerung von Windgeräuschen, werden aber bei Mikrofonen mit Kugelcharakteristik nur bei starkem unidirektionalem Luftstrom auf der Achse eingesetzt [9].

Schutz vor Viren

Während der Covid-Pandemie war es üblich, austauschbare Abdeckungen (wie Plastiktüten) zu verwenden, um zu verhindern, dass das Virus auf die Mikrofonoberfläche übertragen wird. Dies ist zwar eine fantastische Lösung, um Mikrofone sauber zu halten, beeinträchtigt aber den Klang. Das Schallfeld bewegt die Folie und der Schall wird von der anderen Seite der Folie abgestrahlt. Der geringe Verlust hängt jedoch stark von der Dicke des Kunststoffs ab.

Abb. 17 zeigt die Ergebnisse eines Tests, bei dem drei verschiedene Mikrofone mit einer Plastiktüte (eines nach dem anderen) mit unterschiedlicher Dicke bedeckt wurden: 6 µm, 15 µm, 20 µm bzw. 120 µm. Die Plastikbeutel wurden nicht um die Mikrofone gepackt, sondern nur lose überzogen. Die Beutel wurden auch offen gelassen. Die Experimente von Schoeps [24] zeigen, dass die Richtwirkung beeinträchtigt wird, wenn die Kunststoffschicht um das Mikrofon gewickelt ist. Die Abbildung zeigt die resultierende Dämpfung und den Einfluss auf die Richtmikrofone. Alle drei Mikrofone waren mit einem Schaumstoff-Windschutz ausgestattet, um das Plastik von der Kapsel fernzuhalten.

Abb. 17a. Das Diagramm zeigt die Ergebnisse der Messungen eines 4060 Miniaturmikrofons mit Kugelcharakteristik mit einem DUA0560 Schaumstoffwindschutz und verschiedenen Plastiktüten zum Schutz. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dämpfung mit der Materialdicke der Plastiktüte zunimmt. Selbst die dünnste Tüte hat einen hörbaren, negativen Einfluss, obwohl sie für die meisten Zwecke akzeptabel ist. (1/3-Oktave-Band).

 

Abb. 17b 1&2. Abweichung von der Standard-Performance der Mikrofone: Es handelt sich um Messungen eines 4017 Shotgun-Mikrofons, auf der Achse und bei 90°. Je dicker die Kunststoffabdeckung ist, desto mehr beeinflusst sie den Frequenzgang. Es kommt zu einer Dämpfung der hohen Frequenzen in der Achse. Außerdem wird in diesem Fall die Richtwirkung des Mikrofons verringert (die Pegel werden im Bereich von 1-3 kHz bei 90° angehoben). (1/3-Oktave-Band).

 

Abb. 17c. Abweichung von der Standard-Performance der Mikrofone: Das d:facto™ Gesangsmikrofon wird in der Achse und im 90°-Winkel gemessen. Wie in 14b gibt es einen Hochfrequenzverlust auf der Achse und eine Anhebung der Frequenzen im mittleren Bereich, wodurch die Richtwirkung verringert wird. Der Effekt des dünnsten Kunststoffs ist jedoch für die meisten Zwecke noch akzeptabel. (1/3-Oktave-Band).

Profi-Tipp! Dünne, weiche Plastiktüten (über einem Schaumstoff-Windschutz) können zum Schutz des Mikrofons nützlich sein. Ist das Plastik zu hart oder zu dick, kann es bei Wind Geräusche erzeugen. Wenn das Plastik zu dick ist, kommt es außerdem zu einer inakzeptablen Absenkung der höheren Frequenzen.

Literaturnachweise

[1] Backman, Juha: Numerical Simulation of Microphone Wind Noise, Part 1: External Flow. AES Convention: 134 (May 2013). Paper Number: 8866.
[2] Backman, Juha: Numerical Simulation of Microphone Wind Noise, Part 2: Internal Flow. AES Convention: 135 (October 2013). Paper Number: 8925.
[3] Backman, Juha: Numerical Simulation of Microphone Wind Noise, Part 3: Wind Screens and Shields. AES Convention: 136 (April 2014). Paper Number: 9062.
[4] Becker, Gunnar R., Hermstruewer, Guenther H., and Knoetsch, Rainer: A comparison of conventional and metal foam windscreens. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 117, 2533 (2005).
[5] Bleazey, John C.: Experimental Determination of the Effectiveness of Microphone Wind Screens. JAES, January 1961, Vol. 9, No. 1.
[6] Brixen, Eddy B.; Microphones, High Wind and Rain. AES Convention: 119 (October 2005). Paper number: 6624.
[7] Brixen, Eddy B.; Hensen, Ruben: Wind Generated Noise in Microphones - An Overview - Part I. AES Convention: 120 (May 2006). Paper number: 6635
[8] Brixen, Eddy B.: Wind Generated Noise in Microphones - An Overview - Part II. AES Convention: 121 (October 2006). Paper number: 6879
[9] Brock, M.: Wind and Turbulence Noise of Turbulence Screen, Nose Cone, and Sound Intensity Probe with Wind Screen. Brüel & Kjær Technical Review No. 4. (1986).
[10] Broch, Jens Trampe: Application of B&K Equipment to Acoustic Noise Measurements. 2nd edition 1971, Brüel & Kjær.
[11] Cook, Mylan; Gee, Kent L.; Transtrum, Mark K.; Lympany, Shane V.; Carlton, Matt: Automatic classification and reduction of wind noise in spectral data. JASA Express Letters 1, 063602 (2021); (https://doi.org/10.1121/10.0005308)
[12] Davies, R.A.; Lower, M.C.: Noise measurements in windy conditions. ETSU Report W/13/00386/REP. 1996.
[13] Dillion, Kevin; Raspet, Richard; Webster, Jeremy: Wind noise at a flush microphone in a flat plate. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 117, 2532 (2005).
[14] Hill, Jeffrey; Blotter, Jonathon; Leishman, Timothy: Harsh environment windscreen analysis and design. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 116, 2618 (2004).
[15] IEC 60268: Sound system equipment – Part 4: Microphones. Edition 6 (2018).
[16] Jakobsen, J.; Andersen B.: Wind noise. Measurement of wind generated noise from vegetation and microphone system. Danish Acoustical Institute Report 108. (1983).
[17] Jakobsen, J.: Investigations of wind screens insertion loss and attenuation of wind noise. DELTA Acoustics & Vibration, Note 1, JOR3-CT95-0065, AV50/97.
[18] McIntosh, Jason; Bhunia, Sourav:  Wind Noise Measurements and Characterization Around Small Microphone Ports. AES Convention: 139 (October 2015). Paper Number: 9379.
[19] Phelps, W. D.: Microphone wind screening. RCA Review 3 (Radio Corporation of America, New York), pp. 203–212. (1938).
[20] Raspet, Richard; Webster, Jeremy; Dillion, Kevin: Framework for windnoise studies. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 117, 2531 (2005).
[21] Rycote: Wind_Noise_and_Vibration.pdf (rycote.com)
[22] Shams, Qamar A.; Sealey, B. Scott; Zuckerwar, Allan J.; Bott, Laura M.: Infrasonic windscreen. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 114, 2323 (2003).
[23] Shields, F. Douglas: Low-frequency wind noise correlation in microphone arrays, JAES 117, June 2005, pp 3489-3496.
[24] Schoeps: Microphone use & Covid-19 | SCHOEPS Microphones
[25] Wilson. D. Keith: Wind noise and the spectrum of atmospheric turbulence pressure fluctuations. Abstract: J. Acoust. Soc. Am. 113, 2248 (2003).
[26] Woolf, Chris: How to reduce wind noise and vibration. Article at www.rycote.com
[27] Woolf, Chris: Characterization and Measurement of Wind Noise around Microphones. AES Convention 140 (May 2016). Paper Number: 9495.
[28] Wuttke, Jörg: Microphones and Wind. The 91st Convention of the AES, Preprint 3152. (Attention should be paid to the German references mentioned in this paper).
[29] Cook, Mylan; Gee, Kent L.; Transtrum, Mark K.; Lympany, Shane V.; Carlton, Matt: Automatic classification and reduction of wind noise in spectral data. JASA Express Letters 1, 063602 (2021); (https://doi.org/10.1121/10.0005308)