Messmikrofon

Ein Messmikrofon soll den Schalldruck an einem Punkt möglichst unverfälscht in ein elektrisches Signal übersetzen — und dort, wo ihm das nicht gelingt, soll seine Abweichung wenigstens genau bekannt sein. Es hat in aller Regel Kugelcharakteristik, einen linear ausgelegten Frequenzgang und eine Kalibrierdatei, die zum einzelnen Exemplar gehört.

Der Unterschied zum Aufnahmemikrofon

Beide wandeln Schall in Spannung, aber sie werden nach entgegengesetzten Kriterien gebaut.

Ein Aufnahmemikrofon wird nach seinem Klang ausgewählt. Eine Anhebung im Präsenzbereich, ein sanfter Abfall im Tiefton, eine bestimmte Richtwirkung — das sind gewollte Eigenschaften, und zwei Mikrofone desselben Modells dürfen sich hörbar unterscheiden, solange beide gut klingen.

Ein Messmikrofon wird nach der Vorhersagbarkeit ausgewählt. Es soll über den ganzen Bereich gleichmäßig übertragen, und wo es das nicht tut, muss die Abweichung dokumentiert und rechnerisch umkehrbar sein. Deshalb hat es fast immer Kugelcharakteristik: Eine Richtcharakteristik würde Reflexionen aus dem Raum unterschiedlich stark bewerten, und genau die sollen ja mitgemessen werden.

Ein Nebeneffekt der Bauart ist praktisch relevant. Messmikrofone sind schlank gebaut, oft mit einem Kapseldurchmesser von einem Viertel oder einem halben Zoll. Je kleiner die Kapsel, desto weniger stört der Mikrofonkörper selbst das Schallfeld, das er messen soll — und desto weniger empfindlich wird das Mikrofon zugleich. Das ist die Abwägung hinter der Baugröße.

Die Kalibrierdatei gehört zum Exemplar

Kein Fertigungsprozess liefert zwei exakt gleiche Kapseln. Deshalb wird jedes Messmikrofon im Werk gegen ein Referenzmikrofon vermessen, und das Ergebnis kommt als Textdatei mit — eine Liste von Frequenzen und den zugehörigen Abweichungen in Dezibel. Die Messsoftware liest sie ein und rechnet die Abweichung aus dem Ergebnis heraus.

Entscheidend ist: Diese Datei gehört zur Seriennummer, nicht zum Modell. Die Datei eines baugleichen Mikrofons ist nicht dieselbe, und sie zu verwenden ist schlechter als gar keine Datei — sie korrigiert nach den Abweichungen eines anderen Exemplars und fügt damit einen Fehler hinzu, der vorher nicht da war. Wer ein gebrauchtes Messmikrofon ohne seine Datei kauft, hat ein Mikrofon mit unbekanntem Frequenzgang.

Kalibrierdateien altern. Die Kapsel verändert sich über Jahre, und Feuchtigkeit, Staub und mechanische Belastung beschleunigen das. Für gelegentliche Raummessungen im Heimkino ist das selten kritisch; wer Messwerte dokumentiert und gegen Zielwerte prüft, lässt das Mikrofon turnusmäßig nachkalibrieren.

Freifeld oder Diffusfeld — die Frage der Ausrichtung

Sobald ein Mikrofon in einem Schallfeld steht, stört es dieses Feld. Bei tiefen Frequenzen ist das Gehäuse klein gegenüber der Wellenlänge und fällt nicht ins Gewicht. Bei hohen Frequenzen staut sich der Schall vor der Kapsel, und das Mikrofon misst mehr, als ohne es dort wäre. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt davon ab, aus welcher Richtung der Schall kommt.

Daraus folgen zwei Entzerrungen desselben Mikrofons:

• Freifeldentzerrung geht davon aus, dass der Schall von vorn kommt, und rechnet den Druckstau für diesen Fall heraus. Sie gilt, wenn das Mikrofon auf eine Quelle gerichtet ist — die typische Situation beim Messen eines einzelnen Lautsprechers.
• Diffusfeldentzerrung geht von Schall aus allen Richtungen gleichmäßig aus. Sie passt, wenn der Nachhall dominiert oder mehrere Quellen gleichzeitig spielen.

Gute Messmikrofone bringen deshalb zwei Kalibrierdateien mit, meist bezeichnet als 0 Grad und 90 Grad: eine für das nach vorn gerichtete Mikrofon, eine für das senkrecht nach oben gehaltene. Beide gehören zum selben Exemplar und beschreiben es in zwei Einbaulagen. Wer die Datei wechselt, ohne das Mikrofon zu drehen, misst falsch — und umgekehrt.

Klar, im Heimkino betrifft der Unterschied vor allem den Hochtonbereich oberhalb einiger Kilohertz; im Bass, wo die meisten Raumprobleme sitzen, liegen beide Kurven praktisch aufeinander. Wer den Übergangsbereich zum Subwoofer einmisst, kann die Frage getrost übergehen. Wer eine Zielkurve über den ganzen Bereich beurteilt, kann es nicht.

Häufiges Missverständnis

„Kalibrierdatei und Kalibrieren sind dasselbe." Es sind zwei verschiedene Vorgänge, die beide „Kalibrierung" heißen und die gern verwechselt werden.

Die Kalibrierdatei korrigiert die Form der Kurve — den Frequenzgang. Sie sagt nichts darüber, welchem absoluten Schalldruck ein bestimmter Pegel am Eingang entspricht. Diese zweite Größe stellt der Kalibrator ein: ein kleiner Schallgeber, der über die Kapsel gestülpt wird und einen festgelegten Pegel bei einer festgelegten Frequenz erzeugt. Die Software merkt sich daraus den Bezug und kann anschließend absolute Werte in Dezibel anzeigen.

Für die praktische Folge heißt das: Ohne Kalibrierdatei stimmt die Form nicht. Ohne Kalibrator stimmen die absoluten Zahlen nicht. Für eine Raumkorrektur, bei der es auf den relativen Verlauf ankommt, reicht die Datei allein. Sobald jemand einen Pegel oder ein Grundgeräusch als Zahl festhält, braucht es beides.

„Ich brauche ein Klasse-1-Mikrofon." Die Klassen 1 und 2 stammen aus IEC 61672 und gelten dort für den Schallpegelmesser als vollständiges Gerät — Mikrofon, Vorverstärker, Bewertung und Anzeige zusammen. Ein Mikrofon allein hat keine Klasse nach dieser Norm. Der Unterschied zwischen den beiden Klassen liegt laut Norm nicht in unterschiedlichen Entwurfszielen, sondern in den Toleranzgrenzen und im zulässigen Betriebstemperaturbereich; die Grenzen der Klasse 2 sind stets gleich weit oder weiter als die der Klasse 1. Wer für eine Abnahme einen belastbaren Pegelnachweis braucht, braucht also ein Messsystem und nicht nur ein Mikrofon.

„Das Mikrofon aus dem Karton des AV-Receivers ist auch eines." Es ist ein Messmikrofon, aber eines, das fest zu seinem System gehört. Seine Korrektur steckt im Gerät, nicht in einer Datei, die Du auslesen kannst, und es lässt sich in der Regel nicht sinnvoll an einer Messsoftware betreiben. Umgekehrt gilt dasselbe: Ein gutes Messmikrofon ersetzt das mitgelieferte nicht, wenn die Einmessautomatik ihr eigenes erwartet.

Wann die günstige Variante reicht

Ein Messmikrofon mit Einzelkalibrierdatei und USB-Anschluss kostet einen kleinen Bruchteil eines normgerechten Messsystems, und für den größten Teil der Heimkinoarbeit ist es ausreichend. Der Grund liegt in der Art der Fragen: Wo sitzt eine Raummode, wie fällt der Bass zur Hörposition ab, wie verändert sich die Kurve, wenn der Subwoofer einen Meter weiter steht — das sind alles relative Fragen. Sie beantwortet auch ein Mikrofon, dessen absolute Genauigkeit bescheiden ist, solange sein Frequenzgang bekannt ist.

Nicht mehr ausreichend wird es, sobald eine Zahl nach außen geht. Ein zugesicherter Grundgeräuschpegel, ein Nachweis gegenüber einem Bauherrn oder eine Messung, die eine Reklamation stützen soll, verlangen ein Messsystem mit dokumentierter Klasse und gültigem Kalibrierschein. Die Trennlinie verläuft also nicht zwischen Hobby und Profi, sondern zwischen „ich will wissen, was hier passiert" und „ich muss belegen, was hier passiert".

Nicht zu verwechseln mit

• Aufnahmemikrofon: Nach Klang ausgewählt, oft mit gewollter Richtwirkung und gewolltem Eigencharakter.
• Pegelkalibrierung mit Kalibrator: Setzt den absoluten Bezug, nicht den Frequenzgang.
• Klasse 1 und 2 nach IEC 61672: Eine Einstufung des gesamten Schallpegelmessers, nicht des Mikrofons.
• Einmessmikrofon eines AV-Receivers: Gehört zu seinem Gerät und ist außerhalb davon meist nicht verwendbar.

Typischer Fehler

Ein Kunde hat sich ein Messmikrofon und freie Software zugelegt und meldet, seine Messung zeige einen Hochtonabfall, den er nicht höre. Beim Nachfragen stellt sich heraus: Das Mikrofon stand aufrecht in Richtung Decke, geladen war die Datei für frontalen Schalleinfall.

Bevor über Absorber oder Entzerrung gesprochen wird, muss geklärt sein, ob die Messung überhaupt das zeigt, was sie zeigen soll. Die Kette dafür ist kurz: Gehört die geladene Datei zu genau diesem Exemplar? Passt sie zur tatsächlichen Ausrichtung? Ist ein absoluter Pegelbezug nötig, und wenn ja, wurde er gesetzt? Erst danach ist die Kurve eine Aussage über den Raum.

Im geschilderten Fall genügte der Wechsel auf die Datei für senkrechten Schalleinfall, und der vermeintliche Abfall war weg. Das ist der übliche Ausgang: Die weitaus meisten unerklärlichen Messkurven im Heimkino sind Fehler in der Messung und nicht Eigenschaften des Raums.

Verknüpfte Inhalte

Wie eine Messung im Raum abläuft und welche Positionen sinnvoll sind, steht bei der Raummessung. Warum eine XLR-Messkapsel Speisespannung braucht und eine USB-Variante nicht, klärt die Phantomspeisung. Was die gemessenen Dezibelwerte bedeuten und welche Bezugsgröße dahintersteht, führt der Eintrag zum Dezibel aus; die Frequenzbewertungen, mit denen ein Spektrum zu einer Zahl zusammengefasst wird, stehen bei der Frequenzbewertung.

Quellen

Die Aussagen zu den Leistungsklassen 1 und 2 und zu ihrem Unterschied in Toleranzgrenzen und Temperaturbereich stammen aus der Einleitung von IEC 61672-1:2013, die für diese Seite im Vorschauumfang am Objekt gelesen wurde. Dass die Norm zwischen Freifeld- und Diffusfeld-Kalibrierung unterscheidet, ist über ihre normativen Verweise auf IEC 61183 und IEC 62585 belegt; beide Dokumente selbst lagen nicht vor. Die Reihe IEC 61094 ist für Messmikrofone als Bauteil einschlägig und hier nur als Fundstelle genannt.