We on Facebook
Externes Mikro
Immer wenn ein externes Mikrofon an den Kopfhöreranschluss von einem Android™ Smartphone angeschlossen wird, deaktivieren sich die internen Mikrofone. Daher kann ein externes Mikro nie zusammen mit internen Mikros genutzt werden.
Externes Mono Mikrofon
Alle Android-Geräte mit einer 3.5mm Klinkenbuchse als Headset-Anschluss haben vier Kontakte (TRRS = Tip-Ring-Ring-Sleeve) außer ältere Sony™. Stereokopfhörer benötigen davon bereits drei Kontakte. Also muss ein externes Mikrofon mit einem Kontakt auskommen und ist daher hardwarebedingt immer nur monophon. Bei fehlender 3.5mm Klinkenbuchse werden Headsets, Mikros und Kopfhörer per USB angeschlossen. Hier geht es aber um Mikros für die 3.5mm Klinkenbuchse:
Sehr gut funktionieren Mikrofone etwa von MicW™: im Bild oben sind das i436, i456, iBoundary und iShotgun zu sehen. Oder das Rode™ SmartLav+ im Bild unten.
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, nachfolgend zu sehen.
Um ein externes Mikrofon mit TRRS-Stecker zusammen mit einem Kopfhörer ans Smartphone anschließen zu können, ist wiederum ein spezieller Adapter erforderlich, den etwa MicW™ in drei verschiedenen Ausführungen anbietet. Das Bild zeigt die drei Adapter CB012, SA012 und SA011.
Externes Stereo Mikrofon
Eine Sonderstellung in der Android Welt haben die älteren Xperia-Geräte von Sony™ (Z2, Z3, Z5 und XZ1), da sie extern auch Stereomikrofone nutzen können, denn deren Headset-Anschluss hat den für echtes Stereo zwingend notwendigen fünften Kontakt (TRRRS):
Hierfür bot Sony™ das hochqualitative Stereo-Mikrofon STM10 und außerdem die beiden Headsets MDR-NC31EM und MDR-NC750, die mit ihren in den Hörern eingebauten Stereo-Mikros Originalkopfaufnahmen ermöglichen und auch Geräuschunterdrückung beherrschen.
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.
Audio Qualität
Unsere Android App Field Recorder unterstützt interne und externe Mono- und Stereo-Mikrofone. Die klanglichen Unterschiede zwischen den Input-Konfigurationen “In:MicA” bis “In:Raw” von Field Recorder gelten weitgehend auch für ein externes Mikrofon.
Bei unseren Testgeräten reduziert ein externes Mikro das Grundrauschen gegenüber eingebauten Mikros nicht immer, selbst wenn wir Mikros mit High-End Elektret-Kondensator-Kapseln einsetzen. Offenbar ist bei vielen 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: Unempfindliche Kapseln ermöglichen verzerrungsfreie Aufnahmen von sehr lauten Signalen.
Außerdem verbessert ein externes Mikrofon oft den Frequenzgang und bestimmt 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.
Wird noch bessere Audio-Qualität gewünscht oder externe Stereo-Mikrofone, dann geht kein Weg an einem USB Audio Interface vorbei.
Adapter
Neben dem oben erwähnten TRS-TRRS-Adapter, um Mono-Mikrofone an Android Geräte anschliessen zu können, die nicht die notwendigen vierpoligen TRRS-Stecker besitzen, fragen uns Kunden häufig nach dem umgekehrten Fall:
Speziell für Android/iOS entwickelte Mikrofone (wie etwa das MicW™ iShotgun oder Rode™ SmartLav+) funktionieren nicht an einer gewöhnlichen 3.5mm-Klinkenbuchse (z.B. bei Mobil-Recordern oder Computer-Audioeingängen). Hier wird zwingend ein TRRS-TRS-Adapter benötigt, denn fast alle 3.5mm-Klinkenbuchsen außerhalb der Welt von Smartphones und Tablets sind TRS-Buchsen, in denen TRRS-Mikrofone wegen ihrer inkompatiblen Kontaktbelegung nicht funktionieren können. Hier bietet MicW™ als Adapterlösung den CB013 an.
Stereo-Mikrofone sind (außer den oben erwähnten von Sony™) grundsätzlich nicht für Android geeignet. Mit einem TRSx2-TRRRS-Adapter könnten sie immerhin an den Xperia-Geräten von Sony™ funktionieren; solche Adapter produziert aber niemand. Man könnte sie etwa aus einem Sony™ Headset MDR-NC31EM bauen. Hier würden wir uns sehr über Kommentare/Beispiele von Kunden freuen.
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.
Danksagung und Links
Vielen Dank an Peter Tonak, dessen Webseite wesentliche Teile dieser Website inspirierte, und der freundlicherweise die Veränderung seines Schaltplans gestattete.
Zwei weitere Internetquellen zum Selbstbau erwähnen wir nur am Rand, da sie den Widerstand ignorieren und so einigen Smartphones Probleme bereiten dürften.