So wählen Sie Hi-Fi-Kopfhörer

So wählen Sie Hi-Fi-Kopfhörer - INHALTSVERZEICHNIS

1. Was ist HiFi?
2. Grundbegriffe: Frequenzbereich und Impedanz
3. Design und Konstruktion der Kopfhörer
4. Kabelgebundene vs. drahtlose Übertragung
5. Codecs gewährleisten die Kompatibilität der drahtlosen Übertragung

Was ist HiFi?

Die Abkürzung Hi-Fi stammt von dem Begriff High-Fidelity und wird seit den 1960er Jahren verwendet. Damals wurde die auch heute noch verwendete Norm DIN 45 500, die die hohe Genauigkeit der Wiedergabe des akustischen Signals bezeichnet, eingeführt. Die Norm legt die Untergrenze der Parameter für Produkte, die als Hi-Fi gekennzeichnet sind, fest. Sie kann nicht als das einzige Qualitäts-Kriterium angesehen werden, schafft jedoch eine Art Grenze zwischen alltäglichen Konsumgegenständen und Produkten, die für anspruchsvolle Zuhörer bestimmt sind.

Obwohl dieser Begriff immer noch verwendet wird und bei Hörern und Elektronikherstellern eine klare Bedeutung hat, wird heutzutage der Begriff Hi-End-Audio immer mehr verwendet. Dies liegt unter anderem daran, dass die heutigen Audiogeräte die Anforderungen der oben genannten Norm ohne Probleme oft sogar übertreffen.

Die Standards, die bestimmen, ob ein bestimmtes Gerät die HiFi-Bezeichnung verwenden kann, spezifizieren genau Rauschen, Geräusche und andere Formen von harmonischen und nicht harmonischen Verzerrungen, das heißt unerwünschte Änderungen bei der Audiosignal-Wiedergabe.

Grundbegriffe: Frequenzbereich und Impedanz

Um völlig zu verstehen, was Hi-Fi ist, wie es funktioniert und worauf Sie sich bei der Auswahl von Hi-Fi-Kopfhörern konzentrieren sollten, muss man zwei Schlüsselkonzepte erklären. Diese bestimmen, wie die Kopfhörer spielen. Es geht um Frequenzbereich und Impedanz.

Frequenzbereich

Aus der Sicht der Physik ist Schall eine mechanische Wellenbewegung mit einer bestimmten Frequenz (Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit), die in Hertz (Hz) angegeben wird. Die Frequenz, die eine Person wahrnehmen kann, ist sehr individuell und bewegt sich im Bereich von ungefähr 16 bis 20.000 Hz, wobei dieser Bereich mit dem Alter geringer wird. Was unter diesem Niveau liegt, wird als Infraschall bezeichnet, was darüber liegt, ist als Ultraschall bekannt.

Der Frequenzbereich kann unter den Grundparametern von Kopfhörern gefunden werden. Er gibt an, welche Töne und mit welchen Frequenzen die Kopfhörer verarbeiten können. Bei den Modellen, die die Bezeichnung Hi-Fi verwenden können, liegt dieser Wert meistens zwischen 20 und 20.000 kHz.

Der Frequenzgang (auf Englisch:frequency response) ist die Anzeige des zeitlichen Verlaufs von einzelnen Schallfrequenzen. Selten begegnen wir einer einzelnen, isolierten Amplitude. Der resultierende Klang, den wir beim Hören wahrnehmen, sei es Musik, gesprochenes Wort oder gewöhnliche Umgebungsgeräusche, besteht aus mehreren sich überschneidenden Schichten. Im resultierenden Frequenzgang sind die Frequenzen am sichtbarsten, die den geringsten Einfluss auf den resultierenden zusammengesetzten Verlauf haben. Wenn man sich den Frequenzgang ansieht, kann man schon auf den ersten Blick erkennnen, wie die Kopfhörer spielen.

Das Diagramm kann in fünf Bänder unterteilt werden - wie auf dem Bild oben. Der breiteste Teil des Diagramms, etwa sein erstes Drittel, ist von Tiefen besetzt, das heißt von den niedrigsten Frequenzen. Es folgen niedrigere Mitten, Mitten und höhere Mitten, die allmählich in Höhen übergehen. Der engste Teil wird von den höheren Mitten eingenommen (etwa nur ein Drittel davon, was die Tiefen bedecken), die bei einer Frequenz von etwa 5.000 Hz liegen.

Auf dem Bild oben sehen wir die Frequenzgänge von 16 Kopfhörern (die Grafik stammt aus dem Jahr 2018). Die Frequenzen sind auf der X-Achse aufgezeichnet, wobei Tiefen, Mitten und Höhen von links nach rechts aufgelistet sind. Auf der Y-Achse finden wir dann die Amplitude bzw. ihre Abweichung abhängig von der gegebenen Frequenz.

Man kann also sagen, dass wir mit Kopfhörern mit starkem Bass zu tun haben, wenn die linke Seite des Spektrums höher platziert ist und umgekehrt. Höhere Werte auf der rechten Seite stehen für Kopfhörer mit einem schärferen Höhenklang. Das Ideal ist eine ausgeglichene Kurve ohne signifikante Schwankungen auf der einen oder anderen Seite.

Impedanz

Die Impedanz ist eine physikalische Größe, die den Widerstand der Komponente und die Phasenverschiebung der Spannung gegenüber dem Strom beim Durchgang vom Wechselstrom einer bestimmten Frequenz angibt. Sie drückt somit de facto dasselbe aus, wie die physikalische Größe, die als elektrische Stromstärke bekannt ist. Im Gegenteil zur Impedanz betrifft diese jedoch nur Gleichstrom.

Man könnte sagen, dass das Verhältnis zwischen Spannung und Strom auch durch den Widerstandswert angegeben wird. Das ist richtig, die Impedanz hat sogar die gleiche Einheit, Ohm. Aber beim Widerstand sind die beiden Komponenten in einer Phase. Bei der Impedanz sind sie phasenverschoben. Dies bedeutet, dass sie einen anderen Ausgangspunkt haben.

Wie wirkt sich das auf den Klang der Kopfhörer aus?

• Durch Kopfhörer mit einer niedrigeren Impedanz fließt mehr Strom und sie spielen lauter, aber mit einem höheren potenziellen Risiko, das der resultierende Klang verzerrt wird.
• Kopfhörer mit einer höheren Impedanz lassen weniger Strom durch. Sie sind nicht so laut und es besteht ein geringeres Risiko von möglichen Klangverzerrungen.

In der Praxis bedeutet dies, dass, wenn man zum Beispeil an ein Handy Qualitäts-Kopfhörer mit einer hohen Impedanz anschließt, diese sehr leise spielen. Daher sind höhere Impedanzen normalerweise für Kopfhörer von höherer Qualität bestimmt, die mit einem Zwischenschritt in der Form eines Verstärkers auf eine ausreichende Lautstärke rechnen.

Design und Konstruktion der Kopfhörer

Konstruktion und Ausführung der Kopfhörer wirken sich grundlegend auf Design und Benutzerkomfort beim Tragen aus. Wenn man von den Kopfhörern die maximale Qualität verlangt, die idealerweise durch die Abkürzung Hi-Fi bestätigt werden solte, könnte man jedoch In-Ear-Kopfhörer von der Auswahl gleich ausschließen. Aufgrund ihrer Form ist es nicht möglich, so hochwertige Hardware zu verwenden, damit man über HiFi sprechen könnte.

In Bezug auf das Design der Kopfhörer gibt es folgende Kategorien:

• On-Ear-Kopfhörer (supra-aural) – ihr Vorteil ist die leichte Konstruktion. Wie schon der Name verrät, werden sie auf die Ohren platziert, was es schwieriger macht, die Umgebungsgeräusche zu isolieren. Die Kopfhörer können beim langen Tragen etwas weniger bequem sein.
• Kopfhörer um die Ohren (circum-aural) – stehen für große Hi-Fi-Kopfhörer und robuste Gaming-Headsets. Sie schließen das gesamte Ohr um und isolieren auf diese Weise Umgebungsgeräusche. Sie bieten störungsfreies Hören, obwohl sie schwerer und für häufiges Übertragen weniger praktisch sind.

Wenn es um die Konstruktion der Kopfhörer geht, kann man aus drei Gruppen wählen:

• Offen - Der Vorteil von Kopfhörern mit offenem Design ist eine originalgetreuere Klangwiedergabe mit wenigen Verzerrungen. Andererseits ist die offene Struktur nach außen durchlässiger, das heißt dass Sie Ihre Umgebung stören könnten, wenn Sie laute Musik hören.
• Geschlossen - Geschlossene Kopfhörer unterdrücken besser störende Umgebungsgeräusche, sodass Sie auch auf einer lauten Straße die Musik störungsfrei genießen können. Gleichzeitig lassen sie fast keine Töne raus.
• Halbgeschlossen - Halbgeschlossene Kopfhörer sind eine Kompromisslösung. Umgebungsgeräusche werden teilweise gedämpft und der Ton wird teilweise aus den Kopfhörern durchgelassen.

ANC, also Unterdrückung der Umgebungsgeräusche

Im obigen Kapitel haben wir mehrmals erwähnt, dass einige Arten von Kopfhörern Umgebungsgeräusche besser oder schlechter isolieren. Dies ist die sogenannte passive Unterdrückung der Umgebungsgeräusche. In den letzten Jahren sieht man bei den Kopfhörern oft die sogenannte ANC, also "Active Noise Cancelling" (Kopfhörer mit aktiver Geräuschunterdrückung). Das Prinzip ist einfach. Es besteht darin, unerwünschte Geräusche zu unterdrücken, indem ihnen ein anderer Ton in den Weg gestellt wird. Durch diesen Klang werden die Umgebungsgeräusche beseitigt. Zur Unterdrückung der unerwünschten Geräusche wird dieselbe Wellenbewegung wie die von dem störenden Geräusch verwendet, nur bei der entgegengesetzten Frequenz. Wenn diese beiden Töne zusammenkommen, heben sie sich gegenseitig auf.

Am einfachsten werden Geräusche mit einer kürzeren Wellenlänge eliminiert. Dies bedeutet, dass die ANC am besten zum Beispiel bei Störungen durch öffentlichen Verkehr oder im Büro, also in der Regel bei Geräuschen mit niedrigerer Frequenz, funktioniert. Bei plötzlichen Geräuschen wie einem Krankenwagen, einem Schrei usw. hat das System normalerweise keine Zeit, sich anzupassen, und deshalb erreichen solche Geräusche die Ohren. In der Praxis arbeitet die aktive Geräuschunterdrückung auf der Grundlage eines zusätzlichen Mikrofons, das Umgebungsgeräusche aufnimmt, auswertet und dann dem Schallstrom ein Signal mit der entgegengesetzten Amplitude hinzufügt. Diese Technologie ist definitiv ein Vorteil für die Sound-Qualität.

Kabelgebundene vs. drahtlose Übertragung

Obwohl der Begriff Hi-Fi immer noch mit klassischen, das heißt kabelgebundenen Kopfhörern verbunden ist, gibt es heutzutage auf dem Markt einige drahtlose Modelle, die Wiedergabe in hoher Qualität unterstützen. Dabei helfen auf jeden Fall auch Streaming-Dienste wie Tidal, das die verlustfreie LAC-based 16-bit/44,1 kHz Audiokomprimierung, die der CD-Qualität entspricht, ermöglicht.

Es hängt natürlich nicht nur von der Qualität der abgespielten Musikdateien, sondern auch von der Quelle, ab. Es geht um die Kompatibilität der Codecs (siehe unten) zwischen dem Quellgerät (nicht immer einem Handy, auf dem Markt gibt es auch Verstärker oder Plattenspieler, die das Signal drahtlos übertragen) und den Kopfhörern. Auch heute gilt jedoch, dass die drahtlose Übertragung eine Verschlechterung des Audiosignals bedeutet. Mit hochwertigen Geräten auf beiden Seiten ist sie jedoch nicht so rasant und kann auch diejenigen ansprechen, die hohe Klangqualität verlangen.

Eine interessante Option sind Kopfhörer mit abnehmbarem Kabel. Beim Hören im Freien kann man die drahtlose Freiheit genießen und zu Hause für die Verbindung mit einem Verstärker oder mit einer externen Soundkarte im PC das mitgelieferte Kabel verwenden.

Codecs gewährleisten die Kompatibilität der drahtlosen Übertragung

Wenn Sie vorhaben, drahtlose Kopfhörer zu kaufen, sollten Sie sicherstellen, dass sich die Kopfhörer und die Geräte „verstehen“, also dass auf den beiden Seiten dieselben Codecs unterstützt werden. Diese werden verwendet, um das Audiosignal zu dekodieren, und es ist gar nicht selbstverständlich, dass jedes Gerät alle Codecs unterstützt.

Die am häufigsten verwendeten Codecs sind:

• aptX – gehört zu den ältesten Codecs, die bei der drathlosen Bluetooth-Audioübertragung verwendet werden. Er verwendet eine Komprimierung, die die Signallatenz verringert. Er unterstützt 16-Bit/48-kHz-LCPM mit Datenübertragung von bis zu 352 kbit/s und gilt als eine verlustbehaftete Komprimierung. Am besten versteht er sich mit dem verlustbehafteten MP3-Format und wird auf Geräten mit dem Betriebssystem Android weitgehend unterstützt.
• aptX HD - es handelt sich um die HD-Version des oben genannten aptX. Sie ist momentan im Besitz der Marke Qualcomm und man kann sie in teureren Geräten mit Chipsets dieser Marke finden. Dieser Codec unterstützt hochauflösende 24-Bit/48-kHz-Datenübertragung mit einer maximalen Übertragungsrate von bis zu 576 kbps. Andererseits wird die resultierende Klangqualität durch die niedrigere Übertragungsgeschwindigkeit beeinflusst. Es gibt auch eine Variante dieses Codecs - aptX HD LL. Die Abkürzung LL bedeutet Low Latency, die Latenz wird auf kaum erkennbare 40 ms reduziert.
• SBC - SBC (Subband Coding) ist der grundlegende Codec, den Bluetooth unterstützt. Er stellt die niedrigstmögliche Übertragungsqualität dar und eher die erforderliche niedrigste Klasse, die geräteübergreifend unterstützt wird. Mit hochwertigen Kopfhörern spielt jedoch auch SBC ziemlich gut.
• AAC – den AAC-Codec (Advanced Audio Codec) findet man in Apple-Geräten. Es handelt sich auch um das grundlegende Komprimierungsformat für YouTube. Qualitativ ist der AAC mit dem MP3-Format vergleichbar, die Bitrate hat jedoch eine Obergrenze von 250 kbit/s. Der Nachteil des AAC ist ein höherer Energieverbrauch, was die Akkuausdauer der kabellosen Kopfhörer negativ beeinflußt.
• LDAC – der Codec LDAC wurde von der Marke Sony entwickelt. Der größte Vorteil ist die variable Bitrate, die Werte von bis zu 990 kbps erreicht. Die Unterstützung unter den Herstellern mobiler Geräte ist nicht sehr groß. Bei vielen Geräten ist ein Zugriff auf komplexere Einstellungen notwendig, um die Verwendung von diesem Codec zu ermöglichen. Wenn es aber gelingt, erhält man im Vergleich mit dem SBC eine dreifachere Übertragungsrate.
• LHDC - der Low Latency High Definition Codec wurde von den Marken Hi-Res Audio (HWA) Union und Savitech zusammen entwickelt. Er hat eine ähnliche Bitrate wie der LDAC (900 kbps) und eine Abtastrate von bis zu 96 kHz. Die sehr geringe Latenz ist ebenfalls ein Plus.

Die HiFi-Kopfhörer sind für die anspruchsvollsten Hörer konzipiert. Sie erfüllen hohe Anforderungen an die Klangwiedergabe, bieten Komponenten von höchster Qualität und dem entspricht natürlich auch der Preis. Diese Kopfhörer gehören neben Studio-Kopfhörern zu den teuersten. Auf der anderen Seite können Sie sie problemlos in Verbindung mit Ihrem Heim-Audiosystem verwenden.