Pfitzinger Voice Design

News

15.10.2017
Field Recorder 7.1 Frequenz und Level des spektralen Peaks

17.3.2017
Field Recorder 7.0.2 SS08, SS08P; Android 7.1

27.12.2016
Field Recorder 6.7 192kHz Samplerate 105dB Dynamik

30.7.2016
Field Recorder 6.4 schreibt SD Card beliebig; Homescreen Widget

26.4.2016
Field Recorder 6.3 Immersive full screen

26.3.2016
Field Recorder 6.2 Echtzeit Spektrum

3.10.2015
Field Recorder 5.7 direkter FTP Upload

22.1.2015
Field Recorder 5.0 mit USB Audio; steuert AGC, NS, EC

18.3.2014
Field Recorder 4.2 exportiert mp3, AAC und FLAC

18.2.2014
Field Recorder 4.0 unterstützt alle MicW Mikrofone

Unser Titelbild

Gezeigt wird das Burgtor und die Große Burgstraße der Altstadt von Lübeck um das Jahr 1865. . . .

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Field Recorder
(Field Recorder)

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Externes Mikro

Unsere Android App Field Recorder unterstützt interne und externe Mono- und Stereo-Mikrofone. Die klanglichen Unterschiede zwischen den Konfigurationen “In:MicA” bis “In:Call” von Field Recorder gelten weitgehend auch für externe Mikrofone.

Immer wenn ein externes Mikrofon an den Kopfhöreranschluß eines Android™ Smartphones angeschlossen wird, deaktivieren sich die internen Mikrofone. Daher können interne und externe Mikros nicht gleichzeitig genutzt werden.

Mono Mikrofone

Bei fast allen Android-Geräten ist der Headset-Anschluß eine 3.5mm Klinkenbuchse mit vier Kontakten (TRRS), wovon bereits drei für Stereokopfhörer benötigt werden. Ein externes Mikrofon kann daher nur monophon sein.

Sehr gut funktionieren Mikrofone etwa von MicW™ (im Bild oben sind das i436, i456, iBoundary und iShotgun zu sehen) oder das Rode™ SmartLav+, das im unteren Bild zu sehen ist.

Im folgenden Bild läuft unsere App Field Recorder auf einem Samsung™ S3 und nimmt dabei direkt über das an der Headset-Buchse angeschlossene i266 von MicW™ auf.

Bei Mikrofonen mit TRS-Stecker, wie etwa dem Rode™ VideoMic Pro Rycote, wird zwingend ein zusätzlicher TRS-TRRS-Adapter benötigt, z.B. der Rode™ SC4, der im folgenden Bild zu sehen ist.

Um zusätzlich zu einem Mikrofon mit TRRS-Stecker einen Kopfhörer ans Smartphone anschließen zu können, ist wiederum sein spezieller Adapter erforderlich, den etwa MicW™ in drei verschiedenen Ausführungen anbietet. Das Bild zeigt die drei Adapter CB012, SA012 und SA011.

Stereo Mikrofone

Eine Sonderstellung in der Android Welt nehmen die Xperia Z2/Z3/Z5-Serien von Sony™ ein, da sie extern auch Stereomikrofone nutzen können, denn deren Headset-Anschluß bietet den dafür notwendigen fünften Kontakt (TRRRS).

Hierfür liefert Sony™ gegenwärtig das hochqualitative Stereo-Mikrofon STM10 und außerdem die beiden Headsets MDR-NC31EM und MDR-NC750, die mit ihren in den Hörern eingebauten Mikros Originalkopfaufnahmen ermöglichen und auch Geräuschunterdrückung bieten.

Im folgenden Bild ist das Stereomikrofon STM10 an die Kopfhörerbuchse eines Sony™ Z5 angeschlossen. Das Mikrofon läßt sich in zwei Dimensionen jeweils um bis zu 180° drehen und kann so auch in Landscape-Ausrichtung des Z5 optimal auf eine Stereoquelle ausgerichtet werden.

Erfahrungen

Bei unseren Testgeräten reduzieren externe Mikrofone das Grundrauschen gegenüber den eingebauten Mikros nicht immer, obwohl wir nur bessere Elektret-Kondensator-Kapseln einsetzen. Offenbar ist bei einigen Android-Geräten der Eingangsverstärker der limitierende Faktor.

Externe Kapseln haben aber meistens eine andere Empfindlichkeit als die eingebauten Mikros. So läßt sich indirekt die Aufnahmeaussteuerung verändern. Z.B. ermöglichen unempfindliche Kapseln verzerrungsfreie Aufnahmen von sehr lauten Signalen.

Außerdem verbessern sie oft den Frequenzgang und bestimmen vor allem die Richtcharakteristik, die bei eingebauten Mikros immer nahezu kugelförmig ist. Will man also Aufnahmeaussteuerung, Frequenzgang oder Richtcharakteristik ändern, ist das externe Mikrofon eine ausgezeichnete Lösung.

Do-It-Yourself

Kundenanfragen zum gleichzeitigen Anschließen eines externen Elektret-Kondensator-Mikrofons und eines Profi-Kopfhörers ans Android Smartphone brachten uns auf die Idee, hier ein kleines Do-It-Yourself-Projekt vorzustellen. Ausgangsbasis war der von Peter Tonak angefertigte Schaltplan der Klinkenbuchse des Samsung Galaxy S™:

Links ist der Stereokopfhörerverstärker, in der Mitte eingerahmt ein Headset und rechts die Mikrofon- und Steuersignalverarbeitung skizziert. Das Headset ist über einen TRRS-3,5mm-Klinkenstecker angeschlossen. Dieser ist im folgenden Bild ganz links zu sehen. Die zwei Adapter rechts dienen unserem Projekt als Ausgangsmaterial. Der eine verbindet normalerweise z.B. einen Laptop mit Audio und Video, der andere verdoppelt einen 3,5mm-Stereokopfhörerausgang:

Wir schneiden die Adapter durch, isolieren die Enden ab und verzinnen sie. Ein Ohmmeter verrät die Verbindungen zwischen TRRS-Stecker und den einzelnen Adern: die Spitze (T) ist mit der weißen Ader verbunden, der erste Ring (R1) mit der gelben, der zweite Ring (R2) mit den drei Abschirmungen und die Hülse (S) mit der roten Ader:

Nun müssen die Adern korrekt miteinander verbunden werden: Für den Kopfhörer verwenden wir die rote TRS-Buchse: die Ader des linken Kanals ist weiß und mit der Spitze der Buchse verbunden, die des rechten Kanals rot und mit dem Ring verbunden und die Masse beider Kanäle ist an die Hülse angeschlossen. Somit müssen wir die weiße Ader des TRRS-Steckers (T) mit der weißen der TRS-Buchse des Kopfhörers verbinden und die gelbe (R1) mit der roten.

Wir haben die Schaltung auf einer Experimentierplatine aufgebaut:

Für das Elektret-Kondensator-Mikrofon verwenden wir die weiße Buchse: hier ist die schwarze Ader mit der Spitze der Buchse verbunden und die gelbe mit dem Ring. Da der Pluspol der Mikrofon-Kapsel mit der Spitze verbunden ist und der Ring ohne Verbindung bleibt, müssen wir die schwarze Ader der TRS-Buchse an die rote (S) des TRRS-Steckers anschließen und die Massen miteinander verbinden.

Der zum Mikrofon parallel zu schaltende Widerstand Rb ist bei unseren Geräten in der Dimensionierung unkritisch: Die Spannung am Mikrofoneingang fällt bereits ohne Widerstand von 2,78V je nach gewählter Mikrofon-Kapsel auf 2,16-2,32V ab, was bei unseren Testgeräten zur sicheren Erkennung eines externen Elektret-Kondensator-Mikros ausreicht. Ohne Mikro, aber mit 15kΩ fällt die Spannnung zwar nur auf 2,43V, aber auch das reicht bereits. Wir wählen 10kΩ und damit 2,28V. Auch 6,8kΩ sind mit 2,1V noch geeignet, aber je geringer der Widerstand gewählt wird, desto stärker wird das vom Mikrofon gelieferte Signal reduziert und damit das Grundrauschen lauter.

Mit etwas Geschick lassen sich der Widerstand und die Lötstellen innerhalb eines schraubbaren TRRS-Steckers unterbringen, aus dem dann zwei kurze Kabel jeweils für Mikro und Kopfhörer führen. Dann sähe der fertige Adapter etwa wie der rechte im zweiten Bild aus.

Line In Adapter

Auch Mischpultausgänge oder professionelle Studiomikrofone, z.B. Großmembran-Kondensator-Mikrofone, können nach einer kleinen Modifikation der Schaltung an das Smartphone angeschlossen werden.

Für Mikrofone nutzen wir einen professionellen Mikrofonvorverstärker oder ein Mischpult mit Mikrofoneingängen, um die für Studiomikrofone nötige Phantomspannung von +48V zu erhalten. Dann lösen wir das Problem, wie der extrem hohe Ausgangspegel von professionellem Audio Equipment (in der Spitze etwa ±1.8Volt) an den hochempfindlichen Eingang eines Smartphones oder Tablets angeschlossen werden kann.

Unsere Messungen haben ergeben, daß der Pegelunterschied im Mittel 54dB beträgt. Also werden manche Smartphone-Eingänge bereits oberhalb von ±3.6mV übersteuert. Wir reduzieren den Pegel mit einer einfachen Spannungsteilerschaltung aus zwei Widerständen. Sinnvolle Werte für den parallel zum Eingang des Android-Geräts geschalteten Widerstand liegen zwischen 1kΩ und 2kΩ. Wir wählen 1kΩ und damit steht der für die gewünschte 54dB Abschwächung in Serie zu schaltende Widerstand ebenfalls fest: 1000/10^(-54/20) = 500kΩ. Im Bild verwenden wir dafür zwei parallel geschaltete 1MΩ Widerstände, aber der Standardwert 470kΩ wäre auch perfekt:

Ein zusätzlicher Kondensator ist nicht zwingend, da der Eingang des Smartphones durch diesen Spannungsteiler gut geschützt ist. Auch bleibt von der Gleichspannung, die Smartphones für Elektret-Kondensator-Kapseln liefern, bei angeschlossenem Mikrofonvorverstärker/Mischpult an dessen Ausgang ein unkritischer Wert von typischerweise weit unter 100mV übrig. Soll dennoch ein Kondensator verwendet werden, so reicht für eine untere Grenzfrequenz von 3.2Hz bereits eine Kapazität von 100nF.

Bei Consumer-Geräten mit etwa 14dB geringerem Ausgangspegel ist ein 100kΩ-Widerstand die bessere Wahl, was einer Abschwächung von 40dB entspricht. Dann sollte auf einen Kondensator nicht verzichtet werden, der mit 470nF eine tiefe Eckfrequenz von 3.4Hz garantiert.

Warnhinweis

Ändert man den Widerstand Rb oder die Verbindungen, während der TRRS-Stecker im Smartphone steckt, so erkennt das Gerät die Veränderungen nicht richtig und es kommt zu Audio-Fehlfunktionen. Zudem besteht grundsätzlich die Gefahr des Zerstörens der empfindlichen Smartphone-Elektronik. Vor jeder Veränderung der Schaltungen sollte also unbedingt der Stecker entfernt und erst danach wieder in das Gerät gesteckt werden.

Wir haben diese Schaltungen nur an fünf verschiedenen Geräten getestet und können selbstverständlich keine Gewährleistung für die Funktion geben. Wenn Sie aufgrund dieser Beschreibung Schaden erleiden oder anrichten, so können wir nicht dafür haftbar gemacht werden, denn wir weisen ausdrücklich darauf hin, daß Sie die mit dem Basteln verbundenen Risiken und Gefahren allein verantworten müssen.

Vielen Dank an Peter Tonak, dessen Webseite wesentliche Teile dieser Website inspirierte, und der freundlicherweise die Veränderung seines Schaltplans gestattete.

Zwei weitere Internetquellen zu diesem Thema sollen nur am Rand erwähnt werden, da sie den Widerstand nicht erwähnen und damit auf einigen Smartphones Probleme bereiten dürften.