Kürzlich kündigte der Mikrofonhersteller Blue ein professionelles Studiomikrofon namens Ember für den Preis von 100 US-Dollar an. Das wirft die Frage auf: Was genau ist dieses XLR-Ding und wie funktioniert es? Betrachten wir, was XLR eigentlich bedeutet und aus welchen Gründen es in einem Tonstudio verwendet wird.
XLR ist im Bereich der professionellen Audiotechnik zu Hause. Es ist der Standard in allen Ton- und Rundfunkstudios und wird ebenso von Live-Künstlern auf der Bühne verwendet. Der Grund hierfür liegt darin, dass XLR-Kabel ein symmetrisches Audiosignal übertragen, was essenziell für eine saubere Klangqualität ist.
Was bedeutet XLR?
Zunächst klären wir die Bedeutung von XLR. Es ist die Abkürzung für X Connector, Locking Connector, Rubber Boot. Die „Gummistiefel“-Komponente des Steckers ist jedoch heute nicht mehr immer vorhanden, da sie nicht mehr benötigt wird. Trotz dieser kleinen Designänderung ist der Name bestehen geblieben.
Aktuell existieren diverse Varianten von XLR-Kabeln mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pins (XLR3 bis XLR7). Wir sprechen hier jedoch von XLR3, also dem dreipoligen Kabeltyp, der mit Abstand am weitesten verbreitet ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass XLR der Standard für hochwertige Audioeingänge wie Mikrofone ist. Dies beruht auf der Fähigkeit, ein symmetrisches Signal zu übertragen und somit Störungen zu minimieren. Es ist schlichtweg der überlegene Steckertyp für diesen Anwendungsbereich, wenngleich der Durchschnittsverbraucher sich damit nicht auseinandersetzen muss, es sei denn, es geht um hochqualitative Audioaufnahmen oder Streaming.
Neben einem XLR-Mikrofon und einem XLR-Kabel ist ein Audio-Interface oder Mischpult notwendig, damit der Computer das Mikrofonsignal empfangen kann. Ein brauchbares Audio-Interface ist bereits für 40-50 US-Dollar erhältlich, während hochwertigere Geräte deutlich teurer sein können. Ein ambitionierter Enthusiast sollte wohl 150 bis 200 US-Dollar für ein gutes Interface wie das Focusrite Scarlett 2i2 einkalkulieren, das einen soliden Einstieg bietet.
Für Aufnahmen zu Hause ist eine sogenannte DAW (Digital Audio Workstation) erforderlich. Eine kostenlose Option ist Audacity, während Reaper eine exzellente, jedoch kostenpflichtige Alternative darstellt. Weitere Informationen zu den besten DAWs finden Sie hier.
Die technischen Hintergründe, die XLR-Verbindungen gegenüber anderen Audioeingängen überlegen machen, sind sehr detailliert. Lassen Sie uns die wichtigsten Punkte näher betrachten.
Der Balanceakt
Wer einmal Batterien in eine Taschenlampe eingesetzt hat, weiß, dass diese mit einem Plus (+) und einem Minus (-) Pol ausgestattet sind. Wenn man nur eine Seite der Batterie mit der Glühbirne verbindet, passiert nichts. Es braucht sowohl den positiven als auch den negativen Anschluss, damit die Lampe leuchtet. Dies ist ein geschlossener Stromkreis. Elektronen müssen von einem Pol der Batterie durch den Draht, durch das Leuchtmittel und zurück zum anderen Pol fließen. Audio verhält sich ähnlich: Für die Signalübertragung sind positive und negative Seiten notwendig. Ein Mikrofon schickt Elektronen durch einen Draht, die dann zu einem Verstärker und wieder zurück zum Mikrofon geleitet werden.
Das Problem ist, dass die Mehrheit der Audiosysteme die Leitung so behandelt, als gäbe es nur einen Draht, meist den Mittelleiter eines Koaxialkabels, und kombiniert den anderen Draht mit der übrigen Elektronik im System. Dadurch können unerwünschte Störungen in der Audiokette auftreten:
- Brummschleifen: Dies ist in meinen 35 Jahren Erfahrung mit professionellen Audio- und Videosystemen das am häufigsten auftretende Problem, besonders bei der Verwendung von Computern. Es macht sich meist als leises Brummen bemerkbar, kann jedoch auch als statisches oder unregelmäßiges Summen auftreten. Brummschleifen entstehen, wenn Audiosignale auf zwei verschiedenen Wegen zum Verstärker gelangen: einerseits über das Audiokabel und andererseits über die Gebäudeverkabelung.
- Elektromagnetische Interferenz (EMI) und Radiofrequenzinterferenz (RFI): Transformatoren, Motoren und Hochfrequenzelektronik können Magnetfelder erzeugen, die Ströme in Audiokabeln induzieren. Dies führt zu Summen, Brummen und sogar zum Empfang von Funksignalen, wenn man sich in unmittelbarer Nähe eines AM-Senders befindet.
- Übersprechen: Hierbei wird ein Signal innerhalb desselben Systems auf ein anderes Signal übertragen.
Wie lässt sich das beheben? Die Lösung ist eigentlich ganz einfach: Man isoliert beide Adern in der Signalkette voneinander, damit die positive und negative Hälfte des Signals getrennt von allen anderen Komponenten übertragen werden können. Der Hauptvorteil eines symmetrischen Audiosignals ist, dass das Signal (bei korrekter Ausführung) nie die Masseverbindung der Verstärker oder anderer Geräte im System berührt, wodurch Übersprechen und Brummschleifen vermieden werden.
Ich hatte beispielsweise bei einer Live-Band das Problem, dass das Click-Track-Signal von einem der Künstler auf der Bühne zu hören war. Es sickerte in die anderen Ausgänge seines Audio-Interfaces und war im PA-System als „Piepton“ hörbar. Nachdem wir seine unsymmetrischen Audiokabel durch symmetrische XLR-Kabel ersetzt hatten, war das Problem behoben.
Ein weiterer Vorzug ist die Rauschunterdrückung. EMI und RFI entstehen dadurch, dass ein Magnetfeld eine Spannung in einem Draht erzeugt. Bei unsymmetrischen Signalen erzeugt das Magnetfeld eine Spannung auf der positiven Seite, aber nicht auf der negativen Seite (oder umgekehrt). Bei einem symmetrischen Kabel liegen die Adern direkt nebeneinander, wodurch auf beiden Seiten das gleiche Signal erzeugt wird.
Durch die Invertierung der Kopie der Wellenform wird die Interferenz ausgelöscht und das ursprüngliche Signal ist wiederhergestellt. Auf der Senderseite erzeugt ein XLR-Gerät eine zweite, invertierte Kopie des Audiosignals. Auf der Empfangsseite wird die invertierte Kopie dem Original hinzugefügt. Wie in der Mathematik, wo -2 + 2 = 0 ist, werden Störungen durch ein symmetrisches Audiosignal aufgehoben.
Außerdem werden die Übersprechmöglichkeiten minimiert, da die Signale keine gemeinsame Massefläche haben. Hochwertige Geräte mit einer durchgängig symmetrischen Audiokette weisen praktisch kein Übersprechen auf.
Die Umsetzung in der Praxis
Wie können Sie dies alles in der Praxis anwenden? Und was sind die Vorteile?
Wenn Sie das Ember-Mikrofon sehen, denken Sie vielleicht an Streaming auf Twitch, das Aufnehmen von Podcasts oder von Musik. In allen Fällen können Sie dieses Mikrofon an ein USB-Mischpult (wie das Mackie Pro FX8) anschließen, das als Verstärker für das Mikrofon und als USB-Audiointerface fungiert. Zusätzlich können weitere Mikrofone für Gesprächspartner, Musikinstrumente, andere Computer (für Skype oder Discord) oder Smartphones angeschlossen werden.
Entscheidend ist, dass Ihr Mischpult oder Audio-Interface die folgende Funktion bietet: Phantomspeisung (oft durch einen Schalter mit der Aufschrift „+48V“ gekennzeichnet). Da das Mikrofon Strom benötigt, muss dieser bereitgestellt werden. Mischpulte sind hier eine gute Wahl, da sie diese Stromversorgung intern bereitstellen. Hochwertige Mikrofonvorverstärker können ebenfalls Phantomspeisung bieten, und bestimmte XLR-Computer-Audio-Interfaces haben die Phantomspeisung eingebaut.
Weitere Optionen
Neben XLR-Steckern gibt es weitere Methoden, um symmetrische Audiosignale zu übertragen.
Auch TRS-Klinkenstecker können symmetrische Signale übertragen. Klinkenkabel finden oft in professioneller Audiotechnik Verwendung, um Mischpulte und Verstärker, sowie externe Effektgeräte wie Hallprozessoren, Equalizer, Kompressoren und Audiorecorder zu verbinden. Obwohl der Stecker identisch (oder ein Teil davon) mit dem Stecker von hochwertigen Kopfhörern ist, wird der Ring hier für die negative Seite des Audiosignals genutzt.
Einige Vorteile eines symmetrischen Audiokabels lassen sich auch mit einem Brummschleifenisolator nutzen. Dies ist meist ein kleines Gehäuse mit zwei Paar Cinch-Buchsen oder Mini-Klinkenbuchsen. Brummschleifenisolatoren beinhalten einen 1:1-Audiotransformator, der Brummschleifen unterbricht. Wenn ein Computer mit einem Mischpult oder einer Kabelbox verbunden wird, sind Brummschleifen und Netzbrummen fast garantiert. Ein Brummschleifenisolator behebt diese Probleme fast immer. Auch im Auto können Sie von einem solchen Isolator profitieren, wenn Ihr Smartphone mit dem Autoradio verbunden wird. Ein Brummschleifenisolator mit 3,5-mm-Klinkensteckern ist hier sehr nützlich.
Warum kein USB-Mikrofon?
Sie fragen sich womöglich, warum ein USB-Mikrofon nicht ausreichend sein soll.
Wenn Sie nur eine Quelle gleichzeitig aufnehmen müssen, ist es völlig in Ordnung. Ich verwende selbst ein Samson USB-Mikrofon für Podcasts und Streaming. Der Nachteil bei USB-Mikrofonen ist jedoch, dass nur eines gleichzeitig nutzbar ist. Jedes USB-Audiogerät besitzt seine eigene Taktung zur Steuerung der digitalen Audiowandler. Sind diese Taktungen nicht synchron, kann es zu Knacksern oder Aussetzern in den Aufnahmen kommen, da die Software versucht, die Fehler zu korrigieren.
Auch das Mischen von Signalen ist schwieriger, da keine physischen Regler zur Verfügung stehen. Wenn ich also mehr als eine Person gleichzeitig aufnehmen möchte, verwende ich meinen Desktop-Mixer und meine bewährten XLR-Studiomikrofone.