Einfache Messstation für Bügelkopfhörer

Wenn man sich intensiv mit dem Klang von Kopfhörern auseinandersetzt, findet man an vielen Stellen im Internet – so z.B. in unserem Forum unter forum.prof-x.de immer wieder Diagramme von “Frequenzgängen”, die die Intensität der Wiedergabe über der Frequenz darstellen. Dabei stellt sich vielleicht die Frage, wie man eigentlich an solcherlei Diagramme kommt. Hier wird eine einfache Messstation vorgestellt, mit der man Frequenzgänge selbst zuhause vermessen kann. Es kostet nicht viel, nur ein wenig Arbeit und Experimentierfreude und man kann sich so selbst ein wertvolles Werkzeug zur quantitativen Beurteilung von Kopfhörern erstellen. 

Die Gründe, die technisch-akustischen Eigenschaften eines Kopfhörers zu ergründen, können sehr vielfältig sein. Während der eine seiner neuesten, bislang in audiophilen Kreisen mehr oder weniger bekannten Errungenschaft auf den klanglichen Zahn fühlen möchte, beurteilt der andere vielleicht das Ergebnis eigener Modding-Versuche. Wieder andere, zu denen ich mich zähl(te), sind von der puren Neugier getrieben. Im Bereich der Klangreproduktion ist der Frequenzgang die wichtigste Eigenschaft eines jeden Schallwandlers. Passt diese Eigenschaft nicht zu den Vorlieben des Hörenden ist Hopfen und Malz verloren, egal mit welchen Raffinessen der Schallwandler ansonsten aufwarten kann.

Da kommerziell hergestellte Lösungen für Messstationen mitunter sehr teuer sind, habe ich schon vor einiger Zeit entschieden, mir eine eigene Messstation zu bauen, mit Hilfe derer ich On- und Over-Ear Kopfhörer vermessen kann. Soviel sei gesagt, die wirklich objektiv, neutrale Messung von Kopfhörern im Allgemeinen ist hinsichtlich ihrer Komplexität mit der Quadratur des Kreises vergleichbar.

Mit der Station, deren Bau ich im Anschluss beschreiben werde, kann sehr gut reproduzierbar festgestellt werden, was ein Kopfhörer gewissermaßen “liefert”. Die individuellen, anatomischen Eigenschaften des Menschen können damit selbstverständlich nicht abgebildet werden.

Los geht es mit dem Mikrofon. Ein ebenfalls kopfhörerbekloppter Freund hat mir eines empfohlen, das eine Reihe von Vorteilen aufweist:

  • Selektierte Kapsel mit sehr linearem Frequenzgang
  • 3,5mm Klinkenstecker
  • direkt an der Soundkarte des PCs zu betreiben
  • geringe Baugröße

Für schlanke 30€ habe ich dieses Mikrofon bei Kirchner Elektronik gekauft. Mittlerweile ist die Verfügbarkeit leider eingeschränkt, zumindest im Moment.

Im Auslieferungszustand ist die Kapsel an einem relativ langen, dünnen Rohr aus Kunststoff befestigt, und das nicht mal besonders gut.

Weil das Mikrofon so nicht in meinen wahnsinnig highendigen Aufbau passt, musste ich dieses besagte Rohr kürzen. Das Kabel, das durch das Rohr bis zur Kapsel verläuft, muss natürlich unversehrt bleiben. Bei der Gelegenheit habe ich die Kapsel mit Pattex Multi und Schrumpfschlauch besser an dem Rohr befestigt. Vorsicht, die Kapsel ist relativ empfindlich, es darf auf keinen Fall Kleber an die Vorderseite gelangen.

Das gekürzte Mikrofon sieht so aus:

Kommen wir zum physischen Aufbau der Station. Ich habe Aufgrund vieler guter Erfahrungen im Lautsprecherbau auf MDF gesetzt, ein tolles und günstiges Material, wie ich finde.

In dieser Ansicht beträgt die Breite 160mm, die Höhe 300mm, die Tiefe 200mm.

Dafür sind folgende MDF Einkäufe nötig:

1 Stk.; 22mm Dicke; 200x300mm
1 Stk.; 12mm Dicke; 200x300mm
2 Stk.; 12mm Dicke; 200x126mm

In jedem gut sortierten Baumarkt bekommt man alles schon fertig zugeschnitten für ein paar Euro. Das ganze wird, wie im Bild oben zu sehen ist, mit Ponal Classic rechtwinklig zusammengeleimt.

Wie in dem Bild oben zu sehen ist ragt das Mikrofon durch die dicke MDF Platte hindurch. Es ist sehr, sehr wichtig, dass das Mikrofon sehr stramm in dieser Bohrung sitzt, damit kein Druck entweicht. Der Durchmesser der Bohrung hängt demnach von Außendurchmesser des Mikrofons bzw. des Schrumpfschlauchs ab. Ich habe mit 6,5mm angefangen und mich dann langsam so weit gesteigert, bis das Mikrofon gerade so durch zu stecken war. Von “oben” gemessen beträgt der Abstand zwischen der oberen Kante des MDF Rahmens bis zum Mittelpunkt der Bohrung 75mm. Bezogen auf die Dimension Tiefe des Bildes oben ist die Bohrung mittig platziert.

Ich empfehle dringend, die ideale Position des Mikrofons empirisch zu bestimmen. Durch einen Abgleich meiner Ergebnisse mit bekannten Messkurven (und meinem Gehör) bin ich darauf gestoßen, dass das Mikrofon in meinem Fall idealerweise 2,5mm über das MDF heraus ragt. Ebenfalls empirisch bestimmt habe ich den nötigen Stoff zur Bedämpfung der MDF Oberfläche. Ich habe Filz, Baumwolle, Küchenpapier, etc. und diverse Kombinationen getestet und im Ergebnis verglichen. Stehen geblieben bin ich bei dreilagigem Küchenpapier, in das ich mittig ein Loch für das Mikrofon geschnitten habe.

Es besteht auch die Möglichkeit, das Mikrofon in einer Vertiefung zu platzieren. In dem Fall rechne ich fest damit, dass eine andere Dämpfung erforderlich wäre.

Was den Bau der Station angeht, war es das schon. Sieht extrem einfach aus, wenn man auf Anhieb alles “richtig” macht. Startet man als Neuling bei 0, ist Geduld und viel trial and error erforderlich. Umso erfreulicher, wenn man brauchbare Ergebnisse erzielt. Als nächstes wird die Software REW benötigt, die ich bereits erwähnt hatte. Die Beschreibungen des Einrichtens und Kalibrierens folgen jetzt.

Ich habe versucht, meine individuelle Kopfbreite in der Station umzusetzen. Ganz klar könnte man bessere (vielleicht, aber möglichweise andere) Ergebnisse kommen, wenn man eine Kopfform besser nachahmt. Mir ging es nie um die Optik (wer hätte das gedacht…), sondern darum, mit einfachsten Mitteln brauchbare Ergebnisse zu erzielen, die reproduzierbar sind, auch hinsichtlich des Seals. In Anbetracht des Aufwandes von ca. 35€ und den bisherigen Messungen bin ich höchst zufrieden.

Wie ich bereits schrieb, wenn man weiß, wie es geht, ist es sehr einfach. Auf dem Weg bis zu diesem Punkt tauchen aber immer wieder Effekte in den FGs auf, die da nichts zu suchen haben, im Vergleich zu Referenzmessungen. Wenn man diesen Arbeitspunkt für sich gefunden hat, hat die eigentliche Umsetzung Station keinen großen Einfluss auf die Messung mehr.

Die Messungen haben in meinem Fall keinerlei Aussagekraft bzgl. des tatsächlichen, absoluten Pegels. Das ist für die Bestimmung des FG schlichtweg nicht nötig.

Kommen wir zur Einrichtung von REW. Die Software dürfte ihr euch hier kostenlos herunter laden: https://www.roomeqwizard.com/

Wer den Mikrofoneingang seines Mainboards benutzt, sollte die Verstärkung auf den höchsten Wert einstellen:

Systemsteuerung -> Sound -> Reiter “Aufnahme” anklicken -> Klick auf den gewünschten Mikrofoneingang -> Button “Eigenschaften” unten rechts klicken

-> Reiter “Pegel” anklicken -> Pegel auf Wert “100” einstellen, Mikrofonverstärkung auf Maximalwert stellen, in meinem Fall “+30.0 dB”, mindestens aber auf +20.0dB. Es ist außerdem dringend ratsam, auf dem Reiter “Verbesserungen” (falls vorhanden) das Häkchen “Alle Soundeffekte deaktivieren” zu setzen.

Danach die Software REW öffnen und in der Menüleiste auf “Preferences” klicken.

Dann in dieser Reihenfolgen vorgehen:

1.) Output Device einstellen, in meinen Fall den SMSL M8 DAC, der als XMOS XS1-U8 MFA (ST) auftaucht und ein analoges Signal an meinen LPA-2 DIY KHV liefert.

2.) Input Device einstellen, in meinem Fall Mikrofon

3.) Checkbox “Control” output mixer/volume” aktivieren. Danach den Ausgang eures KHV per Audiokabel mit dem gewünschen Mikrofoneingang verbinden. Falls erforderlich könnt ihr über den Button “Check Levels…” ganz unten die Signalstärke prüfen und ggf. über den Wert “Sweep Level” anpassen.

4.) Kalibration durchführen per Klick auf “Make Cal…”. REW weist einem den Weg. Das Ergebnis der Kalibrierung speichern und am gewünschten Speicherort ablegen.

5.) Verbindungskabel aus 3.) entfernen.

Hinweis: Bei wem die Kalibrierung des Eingangs partout nicht funktionieren möchte, verzichtet am besten ganz darauf. In diesem Fall gilt die Devise “besser keine Kalibrierung als eine komplett verbogene” – Klingt komisch, ist aber so 🙂

Für die nun folgenden Schritte wird die fertige Messstation benötigt, auf der ein Hörer eurer Wahl sitzt. Der KH wird mit dem Ausgang des Messsystems verbunden, das Mikrofon mit dem Eingang.

Bevor man wirklich per Klick auf “Measure” die Messung starten kann, bemängelt REW fehlende Kalibrierung des SPL Meters.

Per Klick auf “Calibrate SPL” öffnet sich ein kleines Menü, mit Hilfe dessen die Kalibrierung möglich ist. Der zu messende Kopfhörer muss dann der Messstation aufgesetzt werden. Nach einem Klick auf “Calibrate” muss die Signalquelle gewählt werden, in meinem Fall der Eintrag “Use REW speaker cal signal”.

REW generiert ein Rauschen. In das Eingabefeld “SPL Reading Calibration” muss dann der Wert eingegeben werden, der links in rot angezeigt wird. Ist der Pegel zu gering, meckert REW. Ich habe mir angewöhnt, die Messung auf der Lautstärke vorzunehmen, auf der ich normalerweise höre.

Hinweis: Die Angaben der Pegel haben nichts mit absoluten, “physikalisch echten” Pegeln zu tun.

Hat man alle einzelnen Schritte bis hier hin geschafft, öffnet sich endlich das Fenster, in dem man die Messung per Klick auf “Start Measuring” auslösen kann. Die Umgebung sollte möglichst ruhig sein, gerade bei offenen Hörern schleichen sich sonst gerne Fehler ein.

Und so sieht dann ein auf diese Weise ausgemessener Frequenzgang aus. Hier diente mein STAX Lambda Pro als Probant. Zu sehen sind zwei separate Messungen für den linken bzw. den rechten Treiber.

Die Achsen und deren Teilung können natürlich beliebig eingestellt werden. Wird die Y-Achse besonders weit aufgespreizt, wird jeder Frequenzgang zum Lineal, das ist meiner Meinung nach nicht sinnvoll.

Viel Spaß mit deiner eigenen Messstation 🙂

 

Für ausführliche Fragen und Diskussionen darf gerne der entsprechende Thread unseres Forums konsuliert werden: http://forum.prof-x.de/viewtopic.php?f=4&t=34

Alle Fragen werden so gut als möglich beantwortet – Ehrensache.

Dominik

Dominik

Moderator Professor X
Überzeugter DIYer, Kopfhörersympathisant, Musiker, Blogger
Dominik

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