Nu Skype niet langer een vreemd woord is en ook de termen Zoom en Teams op ieders lip zijn, hebben veel tijdgenoten de afgelopen maanden veel ervaring opgedaan met videoconferenties – maar niet alleen positieve. Naast verkeerde bediening door sommige deelnemers zijn de beperkte bandbreedte van de internetverbindingen, de slechte kwaliteit van de videobeelden (slechte camera’s en/of slecht licht) en last but not least het vaak beroerde geluid ergerlijk. Dit geldt vooral voor degenen die met een laptop onderweg zijn. In tegenstelling tot een PC is het met slechte laptop-hardware niet zo vanzelfsprekend om een betere webcam aan te schaffen.

Laptop-frustratie

Ik heb vrienden, kennissen en familieleden over de hele wereld, en daarom doe ik al lange tijd veel aan ‘video-telefonie’. Omdat ik ‘voor onderweg’ ook draagbare computers gebruik, heb ik veel gevloekt over de kwaliteit van de videotransmissie met die dingen.

En vooral een ietwat duurder product van de fabrikant met de ‘aangevroten’ appel viel negatief op: nadat ik vorig jaar mijn oudere MacBook Pro had ingeruild voor een nieuwe MacBook Air, kon ik nauwelijks geloven wat een onzeglijk korrelig en donker beeld Apple daar voor veel geld waagde te verkopen. Ik had natuurlijk een extra webcam kunnen kopen en deze via USB kunnen aansluiten, maar dat is toch de reden waarom je iets draagbaars koopt – dat je niet een heleboel extra’s mee hoeft te zeulen? Bovendien heeft de MB Air alleen USB-C-interfaces. Zeer modern, maar webcams met USB-C zijn schaars en de noodzaak om ook nog een USB-C/USB-A-converter mee te moeten nemen was voor mij de spreekwoordelijke druppel. En zo geschiedde dat de nieuwe laptop werd verkocht en ik berouwvol terugkeerde naar het oudere model.

Het probleem van inferieure camera’s (en microfoons) in klapcomputers is overigens niet beperkt tot Apple. Windows 10-gebruikers kunnen er ook mee te maken krijgen. Ik ken in ieder geval één (duur) Samsung-notebook waarvan het beeld verruist is en het geluid verschrikkelijk. Er zijn echter ook draagbare computers met een acceptabele videokwaliteit. Het is jammer dat precies deze aspecten worden verwaarloosd in de tests in de diverse tijdschriften. Het belang van goed beeld en geluid had in ieder geval sinds begin dit jaar duidelijk moeten zijn. Het is overigens niet echt begrijpelijk waarom elke goedkope mobiele telefoon een beduidend betere camera aan de voorkant en een redelijk bruikbare microfoon heeft – en laptops niet!

Oplossing

De eenvoudigste oplossing om alle beeld- en geluidsproblemen op te lossen is de aanschaf van een webcam. Voor een PC is dit sowieso nodig, maar een dergelijke aanschaf is ook het overwegen waard voor een bedrijfslaptop die voor het thuiskantoor ter beschikking wordt gesteld. Om tevreden te zijn met een extreem goedkope no-name webcam uit China moet je heel veel geluk hebben. Maar zowel Logitech als Microsoft en andere merkfabrikanten bieden bruikbare webcams vanaf ongeveer € 35 aan. De ingebouwde microfoons zijn niet perfect, maar goed genoeg en meestal voldoende voor spraakoverdracht.

Als de kwaliteit van de camera voldoende is maar het geluid niet voldoet, kun je ook overwegen om een externe microfoon aan te schaffen. De industrie heeft deze markt ontdekt en biedt een aantal modellen met USB in plaats van klinkstekkers aan. Dankzij de geïntegreerde A/D-converter en de integratie van de benodigde stuurprogramma’s in alle gangbare besturingssystemen levert aansluiting op een PC onder Windows, MacOS of Linux geen problemen op. U kunt natuurlijk ook ‘normale’ microfoons met een analoge uitgang gebruiken – in ieder geval op de meeste PC’s. Bij moderne laptops is echter steeds vaker de microfooningang wegbezuinigd. Een goedkope USB-converter die zo’n ingang heeft en meestal ook een audio-uitgang kan dan uitkomst bieden. Alleen heb je dan weer zo’n klein ding dat kwijtraakt en waar je lang naar kunt zoeken. Niets voor mij.

USB-microfoon

Nadat ik de afgelopen jaren nooit echt tevreden was met verschillende goedkope microfoons, heb ik onlangs een zogenaamde ‘grootmembraan-microfoon’ met USB-stekker besteld. Deze condensatormicrofoons worden ook gebruikt in opnamestudio’s en zouden daarom op zijn minst bruikbaar moeten zijn. Wikipedia biedt veel informatie over microfoons onder (inderdaad) het trefwoord ‘microfoon’.

En afgezien daarvan: door de enorme groei van de social media produceren veel (jonge) mensen podcasts of exploiteren ze actief een eigen videokanaal. Dat vereist niet alleen een goede videocamera, maar ook een goede microfoon. Juist voor dergelijke doeleinden worden tegenwoordig ‘podcast-sets’ aangeboden, bestaande uit een microfoon met een groot membraan en een standaard, soms zelfs met een spin, een microfoonhengel en een plopscherm.

Dus ik wilde mijn geluk beproeven in deze sector. Twee zaken vallen op in het audiowereldje: enerzijds is niet elk gehanteerd argument ook steekhoudend, en anderzijds kan kwaliteit al snel erg duur worden. De prijs/prestatie-verhouding is helaas geen langzaam oplopende rechte lijn – de toename is veeleer exponentieel. En aangezien beter geluid me maar een beperkt bedrag waard was, googelde ik naar goedkope grootmembraan-USB-microfoons. En vond wat ik zocht.

CAD Audio U29

Deze microfoon wordt geleverd inclusief statief en windkap en is met € 34 verrassend goedkoop. Daar kon ik geen buil aan vallen, dacht ik. Dus ik bestelde hem en twee dagen later werd ik na het uitpakken verblijd met de aanblik van figuur 1.

Visueel maakt de microfoon een goede indruk: geen plastic maar helemaal van metaal.

Ik heb hem meteen op mijn PC aangesloten, de freeware Audacity gestart en er een opname mee gemaakt en ter vergelijking ook een opname gemaakt met de microfoon van mijn webcam (Logitech C525). Ik was niet teleurgesteld. Ik kon het duidelijk betere geluid horen en wel zo duidelijk dat een meting niet nodig was. Niet slecht!

Ik was benieuwd of mijn gesprekspartners een verschil zouden merken op Skype. En ook daar werd het verschil opgemerkt. Twee ‘proefpersonen’ konden heel duidelijk horen welke van de twee microfoons actief was toen ik omschakelde. Het verschil? De CAD-microfoon benadrukte het laag niet zo en had veel duidelijkere hoge tonen.

Niveaus en gevolgen

Eigenlijk had het verhaal hier kunnen eindigen. Tijdens de opnames merkte ik echter dat het niveau van de CAD-microfoon iets meer dan 5 dB lager was dan dat van de webcam, waardoor de microfoon ‘zachter’ klonk. In de programma’s voor videoconferencing is het weliswaar mogelijk het niveau op te voeren, maar dan moest ik de regelaar ‘helemaal opendraaien’.

Dit is niet de eerste keer dat ik lage signaalniveaus bij microfoons tegenkom. Maar als elektronicus weet je wat je moet doen, daarom heb ik ‘achteraf’ versterkers in microfoons ingebouwd of de versterking van bestaande elektronica vergroot door componenten te wijzigen. Dat zou toch ook met deze microfoon moeten kunnen?

Zo gedacht was de microfoon al gedemonteerd, met het resultaat van figuur 2.

Bovenaan het eigenlijke microfoonkapsel, waarvan de membraan een diameter van ongeveer 0,5" heeft, naar mijn mening aan de kleine kant voor ‘grootmembraan’. Figuur 3 toont de achterzijde van het kleine kapsel. Het zij zo.

De print is interessanter: de chip in het midden is een SoC met audio-ingang en USB-interface. In tegenstelling tot de seriële EEPROM rechtsonder draagt de SoC waarschijnlijk omwille van de geheimhouding geen typenummer. Jammer! Maar de kleine zwarte SMD-driebener bovenin is de eigenlijke voorversterker.

Een eerste meting op de twee pads ‘–’ en ‘+’ midden bovenaan toonde aan dat er precies 0,0 V op de microfoonmembraan staan. Dus geen voorspanning. Het moet dus een elektret-condensatormicrofoon zijn. Ondanks het goede geluid was ik een beetje teleurgesteld. De SMD-driebener bleek ‘J35’ te zijn, een N-kanaals JFET van het type 2SK1109 met een drainstroom van ongeveer 200 µA bij kortgesloten gate.

Impedantie-omzetter

Figuur 4 toont het gedeelte van de print rond deze JFET.

Impedantie-omzetting is nodig omdat de capaciteit van de microfoonmembraan erg laag is en de impedantie voor audiosignalen erg hoog. Dankzij de gemeenschappelijke source-schakeling versterkt T1 – uitgangspunt voor een hoger uitgangsniveau. In figuur 5 zien we de schakeling van de onderdelen van figuur 4.

R2 filtert samen met C3 de voedingsspanning. Over R1 en R2 valt in totaal ongeveer 1,7 V; de drainstroom is dus ongeveer 245 µA.

Wat opvalt: zonder de DC-instelling te verstoren kunnen we R1 en R2 omwisselen, waardoor de versterking tweemaal zo groot wordt (≈ +6 dB). Dat levert geen problemen op, aangezien het laagdoorlaatfilter van 2,2 kΩ en 22 µF nog steeds bij een acceptabele 3,2 Hz ligt. Het laagdoorlaatfilter van R1 = 4,7 kΩ en C1+C2+C4 ligt dan echter lager dan 5 kHz. Dit kan worden veranderd door C2 of C4 te verwijderen.

Resultaten

Na de aanpassing was het niveau nu zelfs iets hoger dan van mijn webcam en was het geluid ongewijzigd. Dus de procedure is goed verlopen.

Nu wilde ik weten hoe de gemodificeerde CAD-microfoon klinkt in vergelijking met andere microfoons. Dus maakte ik opnames met mijn webcam, mijn MacBook Pro en ook met een oude goedkope microfoon (figuur 6) en een goedkoop kaal elektret-microfoonkapsel (figuur 7).

Het is niet verwonderlijk dat de MacBook Pro (subjectief) het slechtst klonk. Het gebrek aan laag maakte dat mijn sonore stem blikkerig klonk. Jaren geleden had ik een ruisarme voorversterker in de Yoga-microfoon ingebouwd omdat deze ondanks het lage niveau in de oorspronkelijke toestand teveel ruiste.

Om u een indruk te geven heb ik voor dit artikel een paar korte mp3-bestanden gemaakt die u via de download-knop onderaan dit artikel kunt downloaden. U hoort een korte zin en ongeveer een seconde ruis – alles met hetzelfde niveau zodat alleen het klank verschilt. Figuur 8 toont de vijf verschillende ruisniveaus, elk zo’n 30...40 dB versterkt.

Alleen de microfoons van CAD, Logitech en Yoga vertonen ‘echte’ ruis. De Logitech vertoont ook een gesuperponeerd gezoem, en bij de MacBook Pro HF en het elektretkapsel is netbrom te horen.

Conclusie

Ben ik tevreden met het geluid van de CAD-microfoon? Mijn antwoord is een tweeduidig ‘ja maar’...

Aan de ene kant is mij een kleinmembraan-microfoon verkocht als grootmembraan-exemplaar. Papier en HTML zijn geduldig. Aan de andere kant was hij niet duur en eigenlijk beter dan de microfoon van de webcam, en dat is ook wat waard.

Overigens: een microfoon als deze wordt niet recht van voren ‘besproken’ maar vanwege de richtkarakteristiek van opzij, zoals te zien in figuur 9.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Wilt u meer van die fantastische Elektor-artikelen?

--> Neem vandaag nog een abonnement op Elektor - u mist nooit meer een artikel, project of handleiding!

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------