Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kondensatormikrofon geeignet für Gitarre?


von acoustic (Gast)


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Hi

Ich wollte mich mal grundsätzlich erkundigen, ob mein Vorhaben so 
möglich ist:

Ich möchte gerne die akkustischen Signale einer Gitarre auswerten.
Mein Ziel wäre grundsätzlich eine Umwandlung nach folgender Tabelle zu 
erreichen:

http://www.xycl.de/de/mixing-mastering/frequenz-gesang-instrument/gitarre-frequenzen.html

Das aufzunehmende Frequenzspektrum wäre demnach ~70Hz - 700Hz.

Meine Fragen dazu:

1. Ist ein Kondensatormikrofonelement dazu die richtige Ausgangsbasis?
2. Das Ganze würde ich gerne auf 5V Basis aufbauen.. genügt diese als 
Polarisationsspannung?

Die Auswertung würde ich gerne später per Mikrocontroller machen über 
einen ADC, da werde ich wohl auf einen ATMEGA xxx zurückgreifen. Sollte 
wohl auch genug Power haben für solch Niederfrequenten Signale?

Schlussendlich soll damit dann eine Gitarre gestimmt werden. Ich habe 
kein absolutes Gehör, eine gewisse Abweichung liegt also durchaus im 
zumutbaren Bereich.

Danke für eure Tipps

von MaWin (Gast)


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acoustic schrieb:
> 1. Ist ein Kondensatormikrofonelement dazu die richtige Ausgangsbasis?

Ein billiges Elektredkondensatormikrophon.

> 2. Das Ganze würde ich gerne auf 5V Basis aufbauen.. genügt diese als
> Polarisationsspannung?

Ja, halbe Polarisationsspannung macht es halb so empfindlich aber laut 
genug ist es dort eh.

Hast du kein Smartphone? Gitarrenstimmer sind seit dem überflüssig.

von acoustic (Gast)


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Hallo MaWin, danke für deine Antwort.

Also das Elektretmikrofon ist vom Aufbau sehr verwandt mit dem 
Kondensatormikrofon, so weit ich das verstehe. Der Unterschied liegt 
aber darin, dass dieses keine (eigene) Polarisationsspannung benötigt 
ist das so korrekt?

Doch ich habe ein Smartphone, aber es geht natürlich in erster Linie ums 
Basteln und ausserdem möchte ich danach gerne einen Schrittmotor 
ansteuern um die Gitarre auch gleich zu stimmen (Saite für Saite, kein 
riesiger Aufbau).

Ist es sinnvoll die Oberwellen der Töne mit Filterschaltungen 
auszufiltern oder ist das per Software (Atmega, 16Mhz..) vernünftig 
umsetzbar?

von Dussel (Gast)


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acoustic schrieb:
> Der Unterschied liegt
> aber darin, dass dieses keine (eigene) Polarisationsspannung benötigt
> ist das so korrekt?
Ja. Die Polarisationsladung ist fest aufgebracht. Wenn es dir nur um das 
Frequenzspektrum geht, reicht ein Elektretmikrophon locker.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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acoustic schrieb:
> Sollte
> wohl auch genug Power haben für solch Niederfrequenten Signale?

Sischer dat. Da gibt es schon einige Projekte, die Gitarrentuner mit AVR 
aufgebaut haben:
http://www.myplace.nu/avr/gtuner/
http://hackalizer.com/arduino-guitar-tuner/

Wenn du es komplett selber schreiben willst, schau nach 'Goertzel 
Algorithmus'.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Ich kann leider keine Bilder erkennen in dem link und es ist offen, 
welche "Tabelle" erzeugt werden soll. Was ich da aber schon wieder lese 
ist der falsch angegebene "Kammerton".

Zum Thema Gitarrenstimmen:

Die meisten Profis stimmen die Gitarre nach Gehör und damit weitgehend 
in Richtung ->reiner Stimmung, bezogen auf ihren jeweils gültigen 
Grundton der Tonart. Den lässt man sich vom Keyboarder oder Pianisten 
geben und dreht dann ein paar Cent hoch. Damit passt es zu dem Rest der 
Truppe, auch wenn die nicht 100% liegen und man liegt off phase. Das ist 
besonders bei glatten Tönen in Begleitmusik wichtig. Für die 
Akusikgitarren oder Sologitarren darf man auch mal etwas variieren, also 
die markanten Töne in der Tonleiter etwas drüber, die Spannungsnoten 
präsise und die Überleitenden Töne etwas drunter.

Gleichstufig gestimmte Gitarren aus dem Stimmgerät oder dem iPhone sind 
müde und durchsetzungsarm.

von acoustic (Gast)


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@Dussel

Danke für die Info, das ist in der Tat ein grosser Vorteil (gerade im 
Bezug auf die 5V Versorgung).

@Matthias

Danke für die Links! Na, wenns' mit einem 2323 geht sollte das wohl kein 
Leistungstechnisch kein Engpass werden. Die Auswertung werde ich 
vermutlich nicht komplett selber schreiben, da bin ich zu wenig fit. 
Trotzdem danke für den Tipp!

Bezüglich des Tuners mit dem Attiny.. die Seite hatte ich schon vor 
meinem Thread mal besucht, war aber schlussendlich nicht ganz schlüssig 
was von einer E-Gitarre so rauskommt Signaltechnisch. Eine kleine 
Recherche hat ergeben, dass die Signale wohl relativ ähnlich sind.

von acoustic (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hi Jürgen, dein Post hat sich wohl gerade mit meinem gekreuzt. Komisch, 
die Tabelle ist eig. nicht als Bild eingefügt auf der Seite. Im Anhang 
findest du sie trotzdem.

Jürgen Schuhmacher schrieb:
> Die meisten Profis

Na als solchen würde ich mich nicht bezeichnen ;)
Und in einer Band spiele ich auch nicht. Da kann die Gitarre noch so gut 
gestimmt sein, wenn man sie nicht so gut spielen kann als das solche 
Feintunings zur Geltung kämen bringt mich das auch nicht weiter.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Diese Tunings sind aber keineswegs unbedeutend, auch wenn sie auf den 
ersten Blick minimale Unterschiede auszumachen scheinen und kommen 
durchaus zur Geltung, wenn Du sie aktiv nutzt. Man sollte sich schon mit 
sowas anfreunden, um über die Zeit seinen Stil zu entwicklen.

Z.b. ist Deine Tabelle vollständig über jeden Bund koheränt. D.h. wenn 
Du auf der einen Seite ein E greifst und auf der anderen den Bund so, 
dass es auch ein E gibt, hättest Du exakt dieselben Frequenzen. Das muss 
nicht so sein. Man kann eine leichte Verstimmung nutzen, um zwei 
verschiedene "E" im Gepack zu haben und sie passend einzusetzen.

Der nächste Punkt ist die Art des Griffs: Kaum ein Gitarrist bringt den 
exakten Druck reproduzierbar aufs Griffbett. Dieser Sachverhalt wird von 
Gitarristen immer wieder angeführt, um darzustellen, dass deshalb die 
exakte Intoonation der Gitarre nicht nötig ist, weil man es eh nicht 
100% hinbekommt. Praktisch ist es aber genau anders herum: Die Spannung 
in der Hand und am Gitarrenhals - gerade bei der E-Gitarre - sind von 
dem Rythmus und der Stimmung und der direkten Bewegung des Giarristen 
abhängig. Auf diesen individuellen Griff muss der Ton "kalibiert" 
werden. Daher stimmt man die Töne sinnvollerweise akkordweise so wie man 
sie greift. Genau genommen stimmt man sie akkordweise so, wie man sie im 
kommenden Stück greift. Dann kann man der Seite, die z.B. einem 
Dominant-Septimen-Akkord die Spannungsnote beigibt, "einen drauf geben" 
und die Schwebungen einszustellen, also den Klang, der erfolgt, man man 
typisch greift.

Von all dem hängt ab, wie die Gitarre in sich und mit anderen 
Instrumenten klingt. Vor allem die Stimmung des Basseiten für die 
gegriffenen tiefen Töne ist wichtig, wenn andere Instrumente später 
denselben Ton zur gleichen Zeit spielen werden. Ohne gezielte 
Verstimmung gibt es dort unkontrollierte oder auch gar keine Schwebung 
und massive Harmonieprobleme.

Wenn man auf all das nicht achten will, braucht man auch keine genauen 
Töne und kein Stimmgerät.:-)

Schnapp Dir mal einen guten Giarristen und messe die von ihm 
eingestellte Gitarre durch. Dann nimm ein anderes Lied in einer anderen 
Tonart auf und lasse sie ihn neu stimmen und messe dann, was er beim 
Neustimmen rausbekommt. Das ist sehr interessant. Die reproduzieren das 
zwar recht gut aber niemand kommt zu einer gleichförmigen Stimmung. Eine 
totale reine Stimmung ist es auch nicht, sondern irgendwas dazwischen.

: Bearbeitet durch User
von acoustic (Gast)


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Hi Jürgen

Nochmals danke für deinen ausführlichen Beitrag.
Ja, das ist korrekt ich hätte zwei identische E, das ist auch noch so 
gewollt. Es ist für mich gut, wenn ich einen "Orginalzustand" habe, wenn 
der eingestellt ist kann man dann ja immer noch verfeinern. Wie du das 
ja schon schreibst - dazu braucht man allerdings kein Gerät und um das 
geht es hier ja schliesslich :)

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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ok, kommen wir mal zum Messen:

Wenn du das nicht akustisch über das Ohr, also mit einer Vorgabe machen 
möchstest, dann wird das schon aufwändig:

Zum Mikro:

Was wäre mit einem Körperschallmikro? Die Gitarre klingt bekanntlich 
stark über den Resonanzkörper? Oder geht es doch einfach nur um die 
Frequenzen der Saiten? Zum Stimmen müsst man sich auf die Saiten 
konzentrieren und auch nicht unbedingt über dem Schalloch abnehmen, weil 
da enorme Schwebungungen und Resonanzen erscheinen.

Das Genaueste wäre ein Tonabnehmer für E-Gitarren. Scheidet bei 
Nylonsaiten natürlich aus. Bliebe die Mikrolösung. Die von Dir 
vorgedachte Elektrettechnik ist grundsätzlich nicht falsch - es gibt 
bekannte Mikros wie das AKG 391C, die so arbeiten.

Es gibt da aber einiges zu beachten:

Nah positionierte Mikros leiden am Dopplereffekt der Saiten, zudem 
schwingen die Saiten aus und zeigen eine scheinbar andere Frequenz. 
Diese ändert sich also über den Tonverlauf, zudem ist der Obertonverlauf 
variant. Das macht das Messen etwas anspruchsvoller.

Wie genau Du damit die Frequenz bestimmen kannst, hängt von der 
Auflösung Deiner zu implementierenden FFT ab. Die muss lang und zugleich 
fein genug sein, um über den Dopplereffekt hinweg zu integrieren und es 
braucht eine AGC, also eine schnelle Lautstärkenanpassung, um ein 
stabiles Messsignal zu haben. Beides liesse sich offline mit einem 
Audioprogramm machen.

Eine Hilfe ist es, wenn die Schwingung komplex aufgenommen wird: Dazu 
kann man zwei Mikros in 90 Grad über die Saite positionieren und den 
Vektorbetrag benutzen. Das geht im Audioprogramm aber nur über einen 
selbstprogrammierten Plugin oder mit einem DSP. Ich mache das so:
http://www.96khz.org/htm/spectrumanalyzer2.htm

Wie tief willst Du da einsteigen?

Schau Dir mal die MiniDSP Architekturen an. Die haben Audio-IO und 
Audio-DSP um Signalverarbeitung zu machen.
http://www.minidsp.com/

von acoustic (Gast)


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Hi Jürgen

Jürgen Schuhmacher schrieb:
> Wie tief willst Du da einsteigen?

Definitiv nicht so tief wie von dir beschrieben :)
Ich kenne mich da mit Audiotechnik sowie Analogtechnik im Allgemeinen zu 
wenig aus um so etwas selbst zu realisieren. Ich denke bei der 
Umwandlung von Ton -> Signal werde ich wohl bei anderen Arbeiten etwas 
abschauen. Wenns gar nicht hinhaut werde ich vermutlich was fertiges 
auseinanderfriemeln und für meine Anwendung anpassen.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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acoustic schrieb:
> Das aufzunehmende Frequenzspektrum wäre demnach ~70Hz - 700Hz.

Das halte ich für eine interessante These. Das ist gerade mal das 
Grundtonspektrum; eine Gitarre aber hat auch Obertöne (entstehen u.a. 
beim Zupfen, beim Streichen über die Bünde etc.).

Du kannst ja probeweise mal eine Aufnahme einer Gitarre in Audacity o.ä. 
durch einen Tiefpass mit 700 Hz Grenzfrequenz schicken ...

von c-hater (Gast)


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acoustic schrieb:

> Ist es sinnvoll die Oberwellen der Töne mit Filterschaltungen
> auszufiltern oder ist das per Software (Atmega, 16Mhz..) vernünftig
> umsetzbar?

Kommt drauf an, kommt drauf an.

Das Grundproblem ist, dass kein Softwarefilter den Scheiß verhindern 
kann, der durch die Interaktion des Eingangssignals mit der 
Samplefrequenz AD-Wandlers entsteht, bevor die Softwarefilter überhaupt 
eine Chance zum Eingreifen bekommen.

Das erweiterte Grundproblem besteht schlicht darin, daß man bei einem 
Mikrofon als Signalquelle sinnvollerweise nicht davon ausgehen kann, daß 
es immer nur das eigentliche Nutzsignal dominant erfaßt...

Der Rest ist reine Abwägungssache: in welcher akustischen Situation muß 
die Anwendung noch vernünftig funktionieren. Bezogen auf einen 
Gitarrenstimmer: Muß das Ding nur in der heimischen Bude und im stillen 
Probenraum vernünftig funktionieren oder notfalls auch auf einer Bühne 
mit 100.000 Fans davor und Roadies, die noch am Aufbauen sind...

Und, bevor du jetzt sagst: "Ja, aber ich spiele nur in kleinen 
Kellerkneipen", dann sage ich dir: Das ist das Schlimmste, was der 
Elektronik passieren kann. Viel schlimmer als ein Stadion mit 100.000 
Fans und schwer beschäftigten Roadies. In der Kellerkneipe muß nur einer 
versehentlich ein Glas fallen lassen, im Stadion müßten das mindestens 
10.000 Leute ziemlich synchron tun, um dieselbe negative Wirkung auf 
deinen verschissenen Gitarrenstimmer zu erzielen...

von acoustic (Gast)


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Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Das halte ich für eine interessante These. Das ist gerade mal das
> Grundtonspektrum; eine Gitarre aber hat auch Obertöne (entstehen u.a.
> beim Zupfen, beim Streichen über die Bünde etc.).

Ja, das da auch höhere Frequenzen entstehen ist durchaus verständlich, 
aber das sind ja nicht die, die ich auswerten möchte. Oder habe ich da 
eine Fehlüberlegung gemacht?

c-hater schrieb:
> Das Grundproblem ist, dass kein Softwarefilter den Scheiß verhindern
> kann, der durch die Interaktion des Eingangssignals mit der
> Samplefrequenz AD-Wandlers entsteht, bevor die Softwarefilter überhaupt
> eine Chance zum Eingreifen bekommen.

Ok, das leuchtet ein. Ich werde mal schauen, ob es da fertige 
Schaltungen gibt wo man ein wenig abkupfern kann. Tief/Hoch/Bandpass 
kann ich jetzt gerade noch so berechnen aber ab einem Filter 2. Ordnung 
hört bei mir das Wissen auch schon auf.

c-hater schrieb:
> Der Rest ist reine Abwägungssache: in welcher akustischen Situation muß
> die Anwendung noch vernünftig funktionieren.

Na, die Anforderungen sind überschaubar. Ruhiges Zimmer, 25qm.

c-hater schrieb:
> deinen verschissenen Gitarrenstimmer zu erzielen...

Noch nicht mal den Plan fertig entworfen und schon verschissen, alles 
klar. Danke für die konstruktive Kritik ;)

von Mani W. (e-doc)


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acoustic schrieb:
> ausserdem möchte ich danach gerne einen Schrittmotor
> ansteuern um die Gitarre auch gleich zu stimmen (Saite für Saite, kein
> riesiger Aufbau).

Also mehrere Schrittmotoren? Mann, bist Du taub?


acoustic schrieb:
> Das aufzunehmende Frequenzspektrum wäre demnach ~70Hz - 700Hz.

Bassgitarre?


Ich denke, Du willst uns hier verarschen, jeder Gitarrenspieler
stimmt nach Gehör oder nach anderen Instrumenten...

von Sebastian L. (sebastian_l72)


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Mani W. schrieb:

> Ich denke, Du willst uns hier verarschen, jeder Gitarrenspieler
> stimmt nach Gehör oder nach anderen Instrumenten...

Naja es gibt solche und solche.
Klar stimmen einige nach dem Instrument des Kappellmeisters, Stimmgabel 
etc..
Manche Gitarristen sieht man immer auf den kleinen scharzen Kasten neben 
dem Sattel gucken. Andere glotzen auf das rot/gelb/grün diode auf dem 
Korpus oder sie haben ein Pedal um die Gitarre mal eben off-line und auf 
den Tuner zu schieben.

Andere spielen verstimmt aber das macht ja nix weil da ein Marschall 
dahinter ist und jenseits der 125 dB ist eh alles egal.
Andere haben ein Instrument, das so bundfalsch ist, das stimmen 
vergebene Lebensmüh wäre und die Gitarre eigendlich besser zum Anzünden 
des Lagerfeuers geeignet wäre.



Für den OP:
Da es ja eher ims Basteln als ums Gitarrespielen geht, ist die Wahl des 
Mikros ja eigendlich egal. Ein Schoeps / DPA Kondensatormikrofon wäre 
overkill. Ja selbst ein Grenzflächenmikro ist doch zu teuer. Eine 
Elektred reicht völlig.
Frühliches Basteln.

von K. J. (Gast)


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Oben wurden Neilonseiten angegeben ka. ob es damit geht in meiner 
Westerngitarre hab ich ein Pitzu Element welche unter den Stek kommt vom 
Klang her mit die beste Lösung die ich so gefunden habe ohne großartige 
umbauten zu machen.

von acoustic (Gast)


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Sebastian L. schrieb:
> Da es ja eher ims Basteln als ums Gitarrespielen geht

Genau so ist es, danke für die Klarstellung :)

K. J. schrieb:
> Oben wurden Neilonseiten angegeben ka. ob es damit geht in meiner
> Westerngitarre hab ich ein Pitzu Element welche unter den Stek kommt vom
> Klang her mit die beste Lösung die ich so gefunden habe ohne großartige
> umbauten zu machen.

Interessanter Ansatz. Die Lösung sollte für Nylon- und Stahlsaiten 
funktionieren.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mani W. schrieb:
> Ich denke, Du willst uns hier verarschen, jeder Gitarrenspieler
> stimmt nach Gehör oder nach anderen Instrumenten...

Quack. Wir in der Band haben alle unsere Tuner im Rack, damit wir eben 
auch stimmen können, wenn wir Aufnahmen machen, damit es reproduzierbar 
die gleiche Stimmung ist. Und es ist auch viel leiser, nach LED zu 
stimmen als nach Gehör. Das Geplärre von vor 20 Jahren ('Gib mal ein 
A!') quer über die ganze Bühne kann dann auch wegfallen.

acoustic schrieb:
> Interessanter Ansatz. Die Lösung sollte für Nylon- und Stahlsaiten
> funktionieren.

Stichwort 'Fishbone'. So heisst einer der führenden Hersteller für die 
Dinger.

: Bearbeitet durch User
von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Auf welche Frequenzen stimmst Du die Gitarre? Gleichstufig?

von Andreas U. (Gast)


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acoustic schrieb:
> Ich möchte gerne die akkustischen Signale einer Gitarre auswerten.
> Mein Ziel wäre grundsätzlich eine Umwandlung nach folgender Tabelle zu
> erreichen:
Das interessiert mich. Ich hatte auch mal etwas mit einer FFT-Auswertung 
an meinem Musiksetup gemacht, um den AMP auszumessen. (Kemper Amp). Als 
Kondensatormikrofone hatte ich Rode NT1 am Start

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