XY-Stereosystem

XY-Stereomikrofonierung mit 90° Achsenwinkel

Die XY-Stereofonie ist ein Stereo- Mikrofonierungsverfahren für die Lautsprecherstereofonie. Es arbeitet mit Pegeldifferenzen zwischen den Kanälen Links und Rechts und gehört daher zur Pegeldifferenz- oder Intensitätsstereofonie.

Zwei gerichtete Einzelmikrofone werden dabei in möglichst geringem Membranabstand vertikal übereinander als Hauptmikrofonsystem angeordnet. Die Pegeldifferenzen ergeben sich durch die Richtwirkung der nach außen gedrehten Mikrofone. Somit gibt es nur Interchannel-Pegeldifferenz und keine Interchannel-Laufzeitdifferenz; ∆ t = 0 ms.

Bei den beiden dazu verwendeten Richtmikrofonen werden als Richtcharakteristiken verwendet: Breite Nieren, Nieren, Super- oder Hypernieren. Auch diffusfeldentzerrte Druckmikrofone mit Kugelcharakteristik eignen sich; Druckstaueffekt und Schallschatten führen bei hohen Frequenzen zur Richtwirkung auch bei der Kugel.

Bedingt durch den vernachlässigbaren Mikrofonabstand und die Richtcharakteristiken entstehen beim Auswinkeln der XY-Mikrofone je nach der Richtung des Schalleinfallswinkels Pegeldifferenzen zwischen den Signalen der beiden Mikrofone. Damit wird der Aufnahmebereich des Stereo-Mikrofonsystems bestimmt. Die Mikrofone wirken somit wie akustische Panpots. Früher wurde diese Aufnahmeart wegen der Kompatibilität zu Mono besonders beim Rundfunk vorzugsweise angewendet. Sie führt auch zur Tonaufnahme mit der größten Lokalisationsschärfe; siehe Weblinks.

Da die Ohren und auch die Mikrofone keine Schallintensität wandeln und verarbeiten können, ist das Wort "Intensitäts"- Stereofonie historisch anzusehen, da bei diesem System eigentlich Schalldruckdifferenzen (Schalldruckunterschiede) bzw. Schalldruckpegeldifferenzen ∆ L als Schallfeldgröße wirksam sind. Die korrektere Bezeichnung für Intensitätsstereofonie wäre Pegeldifferenzstereofonie.

Es gibt demnach reine Intensitätsstereofonie. Eine Pegeldifferenz zwischen ∆ L = 16 und 20 dB führt zu einer Hörereignisrichtung von 100 %, also voll aus der Richtung eines Lautsprechers. Mittlerer Rechenwert ∆ L = 18 dB. Siehe:[1] Die erzeugten Pegelunterschiede ∆ L zwischen den Lautsprechersignalen sind nicht mit den sich an den Ohren des Zuhörers als Ohrsignale ergebenden frequenzabhängigen Pegelunterschieden ILD (Interaural Level Difference) zu verwechseln.

Zur Theorie der Intensitätsstereofonie, insbesondere der Erzeugung der Lautsprechersignale und auch zum Aufnahmebereich dieses XY-Hauptmikrofonsystems, siehe [2] oder unten den Weblink: „Theoriegrundlagen der „Intensitäts"-Stereofonie".

Zu dieser sogenannten Intensitätsstereofonie, gehört auch die Polymikrofonierung, die mit völlig getrennten Monomikrofonsignalen arbeitet und deren Phantomschallquellen über Panpots in die gewünschte Hörereignisrichtung auf der Lautsprecherbasis gestellt werden. Das ist die übliche Aufnahmetechnik in der Unterhaltungsmusik. Dieses einfache Zusammenfügen von Monoschallquellen zu einem Stereopanorama hat auch den Namen Knüppelstereofonie.

Mit der XY-Aufnahmetechnik mathematisch gleichzusetzen ist die MS-Aufnahmetechnik (MS = Mitte-Seite), bei der das S-Signal (Richtungssignal) von einem seitwärts gerichteten Mikrofon mit Achtercharakteristik erzeugt wird. Nach vorne auf die Schallquelle kann ein Mikrofon (Mittensignal) mit beliebiger Richtcharakteristik gerichtet werden. Zwischen den Mikrofonen soll der kleinstmögliche Abstand sein - der im Idealfall Null ist.

Eine Tonaufnahme mit einem Hauptmikrofonsystem wird häufig noch durch Stützmikrofone ergänzt.

Das wichtigste Bearbeitungsmittel für Monosignale bei der Intensitätsstereofonie ist das Panpot (der Panoramasteller), welches das Platzieren jeder Hörereignisrichtung für Phantomschallquellen auf der Stereo-Lautsprecherbasis ermöglicht. Der „Intensitäts"-Stereofonie wird die beste Lokalisationsschärfe nachgesagt.

Zur Feststellung der Phasenlage oder der Verpolung zwischen den Stereosignalen L und R wird bei der Intensitätsstereofonie ein Phasenindikator, genannt Korrelationsgradmesser oder ein Goniometer verwendet.

Zur Intensitätsstereofonie gehört auch die MS-Stereofonie.

Aufnahmebereich vs. Klangkörperbereich bei X/Y-Hauptmikrofonierungen

Der Klangkörperbereich ist der Winkel, unter dem der Klangkörper mit seiner Breitenausdehnung von einem bestimmten Punkt aus (vor dem Klangkörper) „gesehen“ werden kann.

Grundsätzlich gilt (auch für andere Mikrofonierungen), dass der Aufnahmebereich des Hauptmikrofons dem Bereich des Klangkörpers entsprechen soll (nicht mehr und nicht weniger), wenn der Klangkörper auf der Basis der Wiedergabelautsprecher vollständig abgebildet werden soll.

Es wird oft der Fehler begangen, dass die Mikrofone für X/Y mit einem Winkel von 90° zusammengesetzt werden (und so auch als „Set“ von der Industrie angeboten werden) und in größerem Abstand vor dem Klangkörper angeordnet werden. Die Folge ist eine „enge“, auf die Mitte konzentrierte Wiedergabe mit mangelhaft getrennten Phantomschallquellen.

Der Aufnahmebereich des X/Y-Systems mit 90°-Mikrofonwinkel ist größer als 180°! Somit müsste das System im Klangkörper stehen, um o. Forderungen zu erfüllen.

Besser ist eine Winkelung von 120° (Aufnahmebereich 160°), 130° (Aufnahmebereich 148°) oder 150° (Aufnahmebereich 128°)

(Die Aufnahmewinkel können dem allgemein zugänglichen Fachschriftum (Görne, Sengpiel, Dickreiter et. al.) nachvollzogen werden).

Durch Berechnung mit den bekannten Winkelfunktionen ergeben sich für o. Winkelungen folgende Abstände für das System zum Klangkörper:

120° = 1/10 der Klankörperausdehnung 130° = 1/6 der Klankörperausdehnung 150° = ¼ der Klankörperausdehnung

(Die Werte wurden praxistauglich gerundet)

Somit ist eine Winkelung von mindesten 120° vorzuziehen, um das Hauptmikrofon noch vor dem Klangkörper positionieren zu können.

Literatur

• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9
• Thomas Görne: Mikrofone in Theorie und Praxis. 8. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 2007, ISBN 978-3-89576-189-8
• Michael Dickreiter, Volker Dittel, Wolfgang Hoeg, Martin Wöhr, Handbuch der Tonstudiotechnik, 7. völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Herausgegeben von der ARD.ZDF medienakademie, Nürnberg, 2 Bände, Verlag: K G Saur, München, 2008, ISBN 3-598-11765-5 oder ISBN 978-3-598-11765-7

Siehe auch

• MS-Stereofonie
• Laufzeitstereofonie | Äquivalenzstereofonie | Knüppelstereofonie | Mikrofonierung |
• ORTF-Stereosystem | NOS-Stereosystem | Kunstkopf |
• Interchannel | Hörereignisrichtung | Lautsprecherbasis | binaural | Summenlokalisation | Phantomschallquelle | Aufnahmebereich |
• Präzedenz-Effekt | Abstandsgesetz |
• Stützmikrofon | Hauptmikrofon |

Weblinks

• Theoriegrundlagen der „Intensitäts"-Stereofonie (PDF-Datei; 60 kB)
• Stereo-Abbildung und Lokalisationsschärfe (PDF-Datei; 192 kB)
• Hörereignisrichtung in Abhängigkeit von der Interchannel-Pegeldifferenz (PDF-Datei; 114 kB)
• Das unmögliche Hauptmikrofon für „Intensitäts"-Stereofonie - Achsenwinkel 90° (PDF-Datei; 76 kB)
• Über den Umgang mit Stereo-Koinzidenz-Mikrophonen (PDF-Datei; 848 kB)
• Visualisierung XY Stereomikrofonsystem Niere/Niere 90° Intensitätsstereofonie - Aufnahmebereich SRA