Gehörresonanzen

Hier der erste Blogbeitrag von Dennis, der vielen unter dem Nick „Hirnwindungslauscher“ aus den Foren bekannt sein wird. Dennis schreibt hier über Gehörresonanzen. Was das ist, warum die nicht gut sind, wie man diese individuell aufspürt, quantifiziert und welche Maßnahmen  dagegen sinnvoll sind. Wir bei Prof-X freuen uns über diesen neuen Aspekt des individualisierten Hörens mit Kopfhörern und Inears. 

 

„Ich bin gegen jegliche Signal-Verfälschung!“ sprach er und steckte sich die Lautsprecherkabel in’s Gehirn.

 

Vorwort

Es gibt ein Thema, welches ich für DAS wichtigste Thema halte, wenn es um Kopfhörer-Wiedergabe geht. Leider scheinen die wenigsten Menschen es zu verstehen oder haben Angst vor „Verfälschungen“ des Signals. Denn unser Ohr verfälscht das Signal bereits selbst. Und das in nicht unerheblichem Ausmaß. Grund dafür sind die Resonanzen in unserem Gehörgang. Ich werde hier erstmal verständlich erläutern, warum diese Resonanzen wichtig sind und wie schlussendlich auch die Gehörgesundheit profitiert.

 

Gehörresonanzen

Wenn man sich einen Kopfhörer aufsetzt, bildet sich ein mehr oder weniger abgeschlossener Raum zwischen Treiber und Ohr. Dieser Raum im Kontext mit der Anatomie der Ohren sorgt dafür, dass sich starke Resonanzen bilden. Was sind Resonanzen?

Wikipedia sagt dazu: „Resonanz ist in Physik und Technik das verstärkte Mitschwingen eines schwingfähigen Systems, wenn es einer zeitlich veränderlichen Einwirkung unterliegt. Dabei kann das System um ein Vielfaches stärker ausschlagen als beim konstanten Einwirken der Anregung mit ihrer maximalen Stärke. Bei periodischer Anregung muss die Anregungsfrequenz oder ein ganzzahliges Vielfaches davon in der Nähe einer Resonanzfrequenz des Systems liegen. Das Phänomen kann bei allen schwingfähigen physikalischen und technischen Systemen auftreten und kommt auch im Alltag häufig vor. Resonanzen werden in der Technik oft ausgenutzt, um eine bestimmte Frequenz herauszufiltern oder zu verstärken. Wo eine Verstärkung nicht gewünscht ist, müssen unerwünschte Resonanzen jedoch vermieden werden.“

Ich werde nun nicht das komplette Ohr erläutern, sondern eher die Praxis beschreiben.

 

Wie wirkt es sich aus?

Ganz einfaches Beispiel bei mir selbst:
Jeder Kopfhörer, den ich bislang hatte, hat für mich Spitzen (teilweise um 8 dB höher, als das Durchschnittssignal) im Bereich zwischen 2 – 3 kHz, 4 – 5 kHz, 7 – 8 kHz, 11 kHz usw. Wie in dem Wikipedia Zitat bereits steht, sollen unerwünschte Resonanzen vermieden werden, wenn eine Verstärkung nicht gewünscht ist.

Viele Anwender sagen oft  „Mein Kopfhörer ist gut genug“ und halten Massnahmen dagegen für nicht erforderlich. Es sei nicht nötig. Ist das wirklich nicht nötig? 

Auch bedenklich finde ich, dass das Thema selbst von Herstellen von Kopfhörern nicht wirklich aufgegriffen wird. Mir scheint es so, als hätten einige den Effekt nicht vollständig verstanden.

Um es noch mal ganz einfach und verständlich zu sagen: Wir hören mit einem Kopfhörer, der z. B. ein Schallsignal von durchschnittlich 80 dB liefert, mittendrin schmalbandige um 8 – 10 dB ansteigende Resonanzspitzen. Kann das wirklich als neutral bezeichnet werden?

 

Messen von  Kopfhörern ist nicht objektiv 

Lautsprecher zu messen ist theoretisch einfach (wenn man alles richtig macht). Sie sind vergleichbar mit anderen Messungen und der einzige große Unterschied in der Wiedergabe ist zumeist dem Bündelungsmaß und Energie-Frequenzgang (beides zeigt quasi, wieviel Schalldruck im Durchschnitt in den Raum gegeben wird)zu zuschreiben.

Bei Kopfhörern haben wir aber die Resonanzen des Außen-Ohres und Gehörgangs dazwischen. Auch ein Kunstkopf bringt diese nicht zum Vorschein. Deshalb ist das Messen mit Kunstköpfen für mich sinnlos.

 

Wozu dann messen?

Ganz einfach: Wir brauchen einen Anhaltspunkt. Mehr ist eine solche Messung auch nicht. Von dort können wir per Gehör weiter schauen, ob und welcher Bereich „gut klingt“ oder nicht.

 

Gesundheit der Ohren

Es sollte jedem recht schnell klar werden, dass es nicht gesund für die Ohren ist, wenn wir mit durchschnittlich 90 dB hören und dabei trotzdem Peaks im Signal haben, die um 8 dB höher sind. Filtert man diese Resonanzen heraus, haben wir effektiv mehr „Headroom“ und können stressfrei lauter hören.

 

Praktische Anwendung

Ich nutze einen Sinusgenerator, den ich bei laufendem Signal per Pfeiltasten verändern kann. Ich sweepe dann ab ca. 1 kHz bis 4 kHz durch und suche die Frequenz dieses Peaks. Bei mir ist es nahezu immer 2,2 kHz. Diese regele ich dann soweit runter, dass sie in etwa im Bereich des Pegels von 1 kHz sind. Diese Prozedur wird dann weiter gemacht, bis alle Peaks gefunden sind. Danach wird die relative Bandbreite der Resonanzen ermittelt.

Es ist eine Sache von weniger als 10 Minuten, bis das fertig ist (das weiss ich, weil ich vor kurzem ein Zeitfenster von 10 Minuten hatte, in dem ich sämtliche Resoanzen aufgespürt und korrekt gefiltert habe).

Die Programme dafür:
Sinegen (http://e-cat.bm.ru/sinegen)
EqualizerAPO (ein systemweiter Windows-Equalizer)

Als Player nutze ich Foobar. Es gibt noch andere Programme (Viper4Windows), aber jeder soll nutzen, was er möchte. EqualizerAPO ist im Dateiformat kompatibel mit RoomEQWizard, was für Messungen sehr vorteilhaft ist.

 

Messen per Gehör und Verifizierung per Messung

Die „Messung“ per Gehör ist recht anstrengend, aber einfach. Trifft man die Resonanzfrequenz, merkt man es am „klingeln“ in den Ohren sehr schnell. Per Messung mit In-Ear-Mikrofonen lässt sich die exakte Frquenz und auch Bandbreite ermitteln, wenn man die ungefähren Frequenzen kennt. Die Resonanzfrequenz sorgt für einen Sprung in der Phase um 180° in der Messung. Ebenfalls ist der „Anfang“ (also die Bandbreite) des Anstiegs in der Messung als Phasensprung erkennbar (das „Ende“ ebenfalls). Damit kann man die Frequenzen wirklich sehr genau ermitteln.

 

Praktisches Beispiel am AKG K701 Kopfhörer (flache 2D-Räumlichkeit vs. 3D-Tiefe)

Der AKG K701 ist für mich einer der Kopfhörer, die sehr stark profitieren. Er besitzt von Haus aus ziemlich genau auf der ersten Resonanzfrequenz bereits einen starken Peak. 

Jetzt kommt etwas persönliche Meinung: Dieser Peak sorgt dafür, dass er in meinem Empfinden zwar „weit“ klingt, aber auch flach und zweidimensional. Von den großen Drei ist er „räumlich“ mit Abstand der schlechteste. Der Sennheiser HD650 ist dort (entgegen sovieler Meinungen) der Beste. Dieser Hörer „übertreibt“ nicht, sondern legt die Stimme in einem Lied korrekt mittig und etwas „nach vorne“. Beim K701 habe ich eine flache Tapete ohne jegliche Tiefe. 

Hier kommt einer der Vorteile der Entzerrung zum Tragen: Entzerrt wird die Räumlichkeit bedeutend genauer und das gesamte Hören stressfreier.

Man kann mit fast jeder Abstimmung bei einem Kopfhörer leben, wenn man sich die Mühe macht, die Gehörresonanzen zu entzerren.

 

Lautstärkevorteile

Wie erwähnt regele ich einzelne Bereiche per Equalizer runter, die sonst ca. 8 dB lauter sind. Das sollte jedem Menschen einleuchten, dass man automatisch stressfreier lauter hören kann. Es gibt einige Menschen, die von Tinnitus-Erscheinungen nach längerem Hören berichten. Das kann vom Kopfhörer selbst kommen, wenn dieser Peaks hat oder eben von den beschriebenen Gehörresonanzen.

 

Die Angst vor Equalizern und der Verfälschung des Signals

Oft hört man, dass es gegen die reine Hifi-Lehre geht, wenn man das Signal „verfälscht“. Leider machen unsere Ohren das schon von Natur aus. Anderes Argument ist, „dass man ja nie die richtige EQ-Einstellung findet und nur noch dran rumspielt“.

Wenn man mit System vorgeht, dann regelt man nicht permanent am EQ rum. Für mich dauert die Prozedur weniger als  10 Minuten und ich regele danach – ausser etwas Feintuning – nicht mehr weiter dran rum.

Aktuell höre ich mit dem entzerrten Denon AH-D2000. Ich schätze an diesem Hörer den mächtigen Tiefbass und das recht stressfreie Hören.
Hier meine EQ-Einstellung:

#Filter 1: ON PK Fc 4140 Hz Gain -8,0 dB Q 1,00
Filter 2: ON PK Fc 5412 Hz Gain -3,0 dB Q 2,00
Filter 3: ON PK Fc 7200 Hz Gain -6,0 dB Q 4,00
Filter 4: ON PK Fc 10740 Hz Gain -6,0 dB Q 1,00

Tatsächlich sind nur die 7200Hz eine Gehörresonanz. Bei 2,2kHz ist ebenfalls eine solche. Es ist auch eine Geschmacksfrage. Die 7,2kHz sind für mich der wichtigste Bereich. Die # vor dem ersten Filter heißt, dass der Filter „aus“ ist (bzw. als Kommentar gelesen wird). Der Klang wurde für mein Empfinden zu leblos. Zur Veranschaulichung habe ich ihn hier aber mit abgebildet.

Also: Ran an den Sinusgenerator. Dieses Thema halte ich für sehr wichtig. NICHTS anderes hat mir mehr Wohlklang gebracht, als diese kleinen Regeln umzusetzen. Vor Jahren hatte ich das im Head-Fi gelesen und seitdem immer wieder selbst angewendet.

Ich fordere jeden auf, dieses Vorgehen für sich mal auszuprobieren. Zuletzt profitiert auch die Gehörgesundheit davon. Wer sich das Ganze mal logisch überlegt, wird verstehen, wie sinnvoll das ist. Von AKG gibt es einen geschlossenen Kopfhörer, der sich „selbst einmisst“. Nun sollte jedem klar werden, wie und was er „selbst misst“.

 

Resümee

Der beste Vergleich ist, wenn man einen Lautsprecher auf den Raum in dem er spielt, optimiert. Das ist das sinnvollste, um einen besseren Klang zu erhalten. Bei Kopfhörern sind halt unsere Ohren „der Raum“. Das sollte man bedenken, bevor man Unsummen in teureres Equipment steckt, obwohl man komplett umsonst eine Optimierung vornehmen kann, die wirklich etwas bringt. Das ist der Grund, warum ich auch so lange „durchschnittlichen“ günstigen (AKG K501, Sennheiser HD650) Kopfhörer hören konnte.

 

Hier der Link für weiterführende Diskussionen zum Thema im Forum: https://www.prof-x.de/forum/viewtopic.php?f=5&t=523

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