ende
Home / Hintergrund / Ratgeber / Ratgeber: So funktionieren Kopfhörer-Equalizer
Headphone Equalizer
Headphone Equalizer können Pegelberge versetzen und ebnen damit den Weg für guten Kopfhörerklang. (Diagramm: J. Schröder)

Ratgeber: So funktionieren Kopfhörer-Equalizer

Was bringen Kopfhörer-Equalizer – zu diesem spannenden Thema initiierte LowBeats bereits zur CanJam 2016 in Essen eine viel beachtete Podiumsdiskussion. Durch die wachsende Präsenz von Musik-Streaming-Diensten rückt die nachträgliche Frequenzgangoptimierung von Kopfhörern nun zunehmend in den Blickpunkt.

So hat beispielsweise der Streaming-Player von Roon Labs entsprechende Korrekturfilter für einige Kopfhörermodelle von Audeze bereits an Bord. Und auch der soeben vorgestellte HRA-Streaming-Player vom Berliner Musikportal highresaudio.com integriert demnächst optional Sonarworks True-Fi – ein System, welches beliebige Kopfhörer korrigieren kann.

kopfhörer-equalizer Roon-Player headphone setup
Roon-Player Kopfhörer-Setup (Screenshot: R.Vogt)

Dieser Ratgeber verschafft einen grundlegenden Überblick über die möglichen Methoden von Kopfhörer-Equalizing. Da sich das Thema überraschend umfangreich gestaltet, haben wir dem Inhalt auf zwei Beitragspakete verteilt: Im vorliegenden, ersten Paket werden Hintergründe und technische Zusammenhänge erläutert.

Dazu gibt’s ausführliche Tests zweier spannender Software-Equalizer für Kopfhörer – einen für Tonprofis und ProSumer, den anderen speziell für HiFi-Anwender. Zudem findet sich noch ein weiterer interessanter Beitrag, der den Stein für diese umfangreiche Geschichte in Rollen brachte – der Test des neuen Planarwandler-Kopfhörers Audeze LCD-2 Classic.

Im demnächst erscheinenden, zweiten Teil folgen dann die Hardware-EQ-Alternativen, die keinen Computer erfordern. Dazu gibt’s Tipps zum Einstellen und natürlich auch Tests von empfehlenswerten Geräten: Der neue RME ADI-2 DAC wartet bereits auf seinen Einsatz.

Kopfhörer sind keine Lautsprecher

Zwei ohrnahe Schallwandler, von einem Bügel gehalten – auch wenn es das einfache Prinzip kaum vermuten lässt: Die akustische Abstimmung von Kopfhörern ist kaum weniger diffizil als dienjenige von Lautsprechern.

Das mag unglaublich klingen, ist aber eine wissenschaftlich belegte Tatsache. Der wesentliche Grund: Das menschliche Gehör bewertet den bei Kopfhörerwiedergabe seitlich einfallenden Schall anders als frontal eintreffenden.

Herkömmliche Stereo-Aufnahmen werden jedoch zur Wiedergabe über Lautsprecher gemacht, die üblicherweise vor dem Zuhörer platziert sind – und das nicht nur zuhause, sondern auch beim Aufnehmen und Abmischen im Tonstudio.

Daher müssen Kopfhörer in einer Weise korrigiert, sprich: „entzerrt“ werden, dass sie trotz abweichender akustischer Bedingungen Musik ähnlich wiedergeben wie Lautsprecher – zumindest in tonaler Hinsicht.

Leichter gesagt als getan, denn vergleichbar dem Fingerabdruck fällt auch die Anatomie der Ohrmuscheln bei jedem Menschen anders aus. Es gilt also für Kopfhörer-Entwickler, für jedes Modell eine Art „Durchschnittsentzerrung“ zu finden, die eine möglichst große Zuhörerschaft anspricht.

Die Mechanik von HD 800 S und HD 800 wirkt filigran, ist aber ziemlich robust. Der HD 800 im Bild hinten ließ bereits sieben harte Jahre ziemlich spurlos hinter sich. (Foto: J. Schröder)
Die beiden ohrumschließenden Kopfhörer Sennheiser HD 800 S (vorn) und HD 800 haben sich dank ihrer geschickten Abstimmung eine weltweite Fangemeinde erspielt (Foto: J. Schröder)

Die wahrgenommene Klangqualität eines Kopfhörers hängt damit nur bedingt von seinen physikalischen Qualtäten ab. Klanglich maßgebend ist vielmehr, wie gut seine akustische Entzerrung mit dem geplanten Einsatzbereich sowie der Ohmuschel-Anatomie des Benutzers harmoniert.

Hier stellt sich natürlich die Frage, ob man da nicht mit elektronischen Mitteln nachhelfen kann – ganz gleich, ob man nun einen bestimmten Kopfhörer für die eigenen Ohren „passend machen“ oder aber das klangliche Ergebnis mit dem Lieblingshörer noch verbessern möchte.

Genau diese Aufgabe wollen spezielle Kopfhörer-Equalizer erfüllen: Hier haben sich im Wesentlichen zwei Gruppen ausgebildet: Software-basierte Headphone-Equalizer für den Einsatz mit Computer oder Smartphone sowie in DACs oder Kopfhörerverstärker bereits integrierte Hardware-Equalizer.

Kopfhörer-Equalizer: Kurvendiskussionen

Bei Lautsprechern herrscht weltweit Konsens, dass ein möglichst geradliniger Verlauf beim Amplituden-Frequenzgang eine solide Basis für hohe Klangqualität ist. Nicht jedoch bei Kopfhörern: Hier stellt sich vielmehr die Frage, wie ein „optimaler Frequenzgang“ eigentlich auszusehen hat.

Denn linear wie bei Lautsprechern kann er definitiv nicht verlaufen, weil er damit den gehörphysiologischen Anforderungen (beispielsweise der korrekten Transformation einer Außenohr-Übertragungsfunktion) nicht entsprechen würde.

So kommt denn auch die International Electrotechnical Commission (IEC) in der entsprechenden Norm 60268-7 (Headphones and Earphones) zu folgendem Schluss*: „Keine bekannte, objektive (Mess-) Methode erzeugt eine lineare Frequenzgang-Charakteristik mit einem Kopfhörer, der, subjektiv betrachtet, eine breitbandige, unverfärbte Wiedergabe aufweist.“

Aus diesem Grund macht denn auch die IEC 60286-7 erst gar keine Vorgaben zu effektiven Frequenzgangcharakteristiken nebst den dazugehörigen Toleranzbereichen. Kein Wunder also, dass Kopfhörer-Hersteller für ihre Modelle nur äußerst selten Frequenzgang-Diagramme publizieren.

sound pressure level at drp with circumaural hps (chart: www.cjs-labs.com)
Wilde Berg- und Talfahrt: Verlauf des Schalldruckpegels im Gehörgang (nahe Trommelfell = DRP), gemessen mit mehreren, ohrumschließenden Kopfhörern (Grafik: www.cjs-labs.com)

Im Gegensatz zu Lautsprechern existiert bei Kopfhörern demnach keine allgemein anerkannte, genormte Zielkurve für einen optimalen Frequenzgang – was denn mittlerweile auch zu einem gehörigen „Wildwuchs“ geführt hat.

Immerhin bieten sich einige Philosophien als Ausgangsbasis zur Entzerrung von Kopfhörern an. Die beiden bekanntesten sind zweifellos die Freifeld- sowie die Diffusfeld-Methode. Zwar berücksichtigen beide Verfahren die Tatsache, dass das menschliche Ohr ein richtungsabhängiges Filter darstellt; sie gehen dabei jedoch von geradezu gegensätzlichen akustischen Rahmenbedingungen aus.

Entsprechend deutlich fällt denn auch der Klangunterschied zwischen Freifeld- und Diffusfeld-entzerrten Kopfhörern aus, selbst wenn diese ansonsten technisch gleichwertig sind.

Freifeldentzerrung und Diffusfeldentzerrung im Vergleich www.cjs-labs.com
Freifeld- und Diffusfeld-HRTF im Vergleich. Je nachdem, welche der beiden Übertragungsfunktionen der Entzerrung eines Kopfhöres zugrunde liegt, fällt sein Frequenzgang anders aus. (Grafik: www.cjs-labs.com)

Als Alternative zur klassischen Freifeld- oder Diffusfeld-Schule bietet sich mittlerweile eine weitere Entzerrungsoption für Kopfhörer an, die die beiden Akustik-Experten Dr. Sean  Olive und Todd Welti (beide Harman International) im Jahre 2014 vorstellten.

In einer international angelegten Studie zeigen sie, dass die Versuchpersonen diejenige Kopfhörer-Klangcharakteristik am höchsten bewerteten, die dem Klangbild von (guten) Lautsprechern in Wohnraumumgebung am meisten entsprach.

Die Harman-Methode hat in der Tat einigen Charme und durchaus das Zeug zu einem internationalen Standard. Signaltechnisch betrachtet, findet sie einen guten Kompromiss zwischen Freifeld- und Diffusfeldentzerrung, weil sie frontal eintreffende Direktschallanteile prinzipbedingt verfärbungsärmer reproduzieren kann als letztere.

headphone target curve (diagram: harman international)
Diese Grafik zeigt die von Dr. Sean Olive und Todd Welti (beide Harman International) erarbeiteten Target-Kurven zur Grundentzerrung von Kopfhörern. Sowohl die aktuelle Studie (hellblau) als auch die vorhergehende Studie (schwarz) stimmen sehr gut überein mit der (optimierten) Lautsprecherwiedergabe im Wohnraum (hellgrün). Die Bassanhebung der Kopfhörer-Targetkurven entspricht der rezeptiv stärker empfundenen Tieftonwiedergabe bei Lautsprecherwiedergabe in Räumen (Diagramm: Harman International)

Seite 1    Kopfhörer-Equalizer: Funktionsweise
Seite 2    Korrektur nach Maß, Fazit