Kopfhörer Frequenzverlauf messen?

[LANDO]

Hallo

gibt es irgendwelche Tips oder Richtlinien wie man den Frequenzverlauf von Kopfhörer (ON EAR nicht Over EAR) messen sollten?

Gruß

[walwal]

http://seanolive.blogspot.de/2013/04...ption-and.html

http://seanolive.blogspot.de/2014_01_01_archive.html

Schwieriges Thema

[Frankynstone]

Sehr interessantes Thema. Meiner Meinung nach kommt man um einen Kunstkopf mit eingebautem Mikrofon nicht herum. Er sollte das Ohr und seine Umgebung möglichst genau nachbilden, um jegliche Schallquelle richtungs- und abstandsbezogen genau so aufzunehmen, wie unser Ohr es auch täte. Ich würde den Kunstkopf dann vor eine Lautsprecherbox mit bekanntem Frequenzgang setzen (Box z. B. 20° rechts der Nase, falls das rechte Ohr das Mikrofon enthält), um in zu kalibrieren.

Rotationssymmetrische Norm-Koppler, die das Ohr nur ungefähr nachbilden, sind vielleicht für Telefonhörer genau genug, aber In-Ohr-Hörer lassen sich da schon mal gar nicht befestigen und die Position des Auf-Ohr-Hörers relativ zum Ohr wird auch nicht korrekt abgebildet. Die tonale Balance hängt davon ab, wie man den Hörer aufsetzt, weil die Ohrmuschel nicht symmetrisch ist und weil der Gehörgang nicht senkrecht zur Kopfoberfläche verläuft.

Super Thema für eine Diplomarbeit!

[fabi]

Super Thema für eine Diplomarbeit!

Naja, wie man Kopfhörer misst ist in der Industrie schon recht gut bekannt. Da braucht man auch nichts gegen eine Lautsprecherbox mit bekanntem Frequengzang kalibrieren...

Künstliches Ohr mit Zwislocki Coupler gibt's von GRAS, B&K etc…

aus walwals link…

The acoustical measurements of the headphone generally confirmed and predicted which headphones listeners preferred.

[Frankynstone]

Den Links ist aber auch zu entnehmen, dass man da noch nicht soweit ist wie bei Lautsprecherboxen. Ich finde, dass es an einer direkten Vergleichbarkeit mangelt und so bin ich auf die Kalibrier-Idee gekommen.

[zxlimited]

In meiner Firma entwickeln und produzieren wir Kopfhörer und Headsets, hauptsächlich für den Profisektor. Wir haben dafür das altbekannte Kunstohr von Brüel&Kjaer...
Witzigerweise habe ich erst letzte Woche fast exakt dieselbe Idee wie Frankynstone durchgedacht, Kunstkopf und Referenzbox im reflexionsarmen Messraum, weil auch ich mit der Aussagekraft und Vergleichbarkeit der herkömmlichen Messungen nicht ganz glücklich bin...

Also wenn Du so eine Diplomarbeit machst, lass es mich wissen!

[Frankynstone]

Also meine Diplomarbeit liegt schon Jahre zurück, im Moment bin ich Entwickler in der Medizintechnikbranche. Übrigens suche ich einen neuen Job, hier gefällt es mir nicht mehr.

Aber wir haben Professor Klippel an der TU Dresden. Vielleicht interessiert den das und er hat einen Studenten mit ausreichend Spieltrieb :-)

[Mr.E]

Sehr interessantes Thema. Meiner Meinung nach kommt man um einen Kunstkopf mit eingebautem Mikrofon nicht herum. Er sollte das Ohr und seine Umgebung möglichst genau nachbilden, um jegliche Schallquelle richtungs- und abstandsbezogen genau so aufzunehmen, wie unser Ohr es auch täte.

Da wäre ich sehr skeptisch. Ich hab mal etwas viel einfacheres versucht, das hat schon nicht funktioniert. Außerdem müßte man sich darauf einigen, wessen Ohr man nachbilden will.

[Frankynstone]

Ein Durchschnittsohr, wenn es so etwas gibt es kommt ja hauptsächlich auf die Veränderung an, die der Kopfhörer durch Druckkammer- und sonstige Effekte erzeugt als auf die absolute Charakteristik des Kunstohres.

Aber du hast schon Recht, die Besonderheiten jedes Individuums gehen in die Nachbildung nicht ein, so könnte die Bassausbeute eines In-Ohr-Hörers je nach Volumen des individuellen Gehörganges abweichen, oder der Frequenzgang eines Auf-Ohr-Hörers im Hochtonbereich.

Nur, was ist besser? a) mit einem relativ grob genäherten, rotationssymmetrischen Normkoppler messen und dabei relativ große Fehler machen, die dafür stets reproduzierbar sind oder b) mit einem so gut wie möglich nachgebildeten Durchschnittsohr messen, wobei als Fehler fast nur individuelle Abweichungen vorkommen, oder vielleicht doch c) sehr verschiedenen Testpersonen die Hörer aufflanschen und einen gefühlten Frequenzgang mitteln?

Ich halte mich mit meiner Meinung erst einmal zurück. Was meint ihr?

[fabi]

Ein Durchschnittsohr, wenn es so etwas gibt

KEMAR gibt es seit den 80er Jahren. Damit werden auch Kopfhörer gemessen.

http://www.gras.dk/43ag.html

[walwal]

Ein echtes Goldohr.

[Frankynstone]

Ohne Schädel nützt das IMHO nix, weil sich die Position und der Anpressdruck des Hörers erst durch ihn ergibt. Ich würde also eher einen "Head & Torso simulator" bevorzugen, so etwas gibt es nicht nur von GRAS, z. B. auch von Sennheiser und Neumann. Interessant finde ich auch die Silikon-Ohrnachbildungen von Soundman, allerdings sind deren Kunstköpfe aus Holz etwas - wie soll man sagen - grob geschnitten. Das reicht für Freifeldaufnahmen, aber nicht für den korrekten Sitz eines Kopfhörers. In anderen Diskussionsforen sind Kopfe von Schaufensterpuppen diskutiert worden, wobei diese Nachbildungen teilweise auch unmenschlich sind.

[Soundyman]

Hallo,

ich habe vor einem halben Jahr mich intensiv mit Frequenzgangmessungen am eigenen Ohr beschäftigt und gute Resultate erhalten, vernünfiger aussehende als was mit der klassischen Audiometrie zu erhalten ist. Schaut man die Kurven der an und für sich sehr guten Tests von Innerfidelity (Beispiel: http://www.innerfidelity.com/content...3-measurements) oder Headroom (http://www.headphone.com/pages/build...BGraph&graphID[0]=633&graphID[1]=&graphID[2]=&graphID[3]=&graphType=0&scale=20) an, so fällt eine alle Tests übergreifende Frequenzgang-Struktur auf - die kommt von der Messmethode der Audiometrie, welche andere Zielsetzungen als Kopfhörertests hat.

Die Aufgabe eines Kopfhörers ist:
• Den Freifeld-Frequenzgang der Ohrmuschel - etwa 12 dB Anhebung um 3 - 4 kHz - nachzubilden.
• Selbstgeschaffene Resonanzen im Ohr Raum zu kompensieren
• Den Klang eines sehr guten Raumes nachzubilden.

Meine Methodik besteht darin, den Frequenzgang mit einem von unten bei der Muschel“delle“ eingeschobenen ¼ Zoll Messmikrofon aufzunehmen, ins Excel zu exportieren und dort die kopfbezogene Frequenzgang Korrektur (HRTF) anzuwenden.

Man muss sich bewusst sein, dass der Frequenzgang bei dieser Messmethode vom eigenen Ohr geprägt ist und nicht für jedermann gilt. Ich habe darin zwar keine Auffälligkeiten erlebt; mein Ohr schein recht durchschnittlich und damit normenähnlich zu sein - aber ein paar dubiose dB hat es trotzdem.
Der Kern der ganzen Sache ist die Kopf-bezogene Frequenzgang Korrektur (HRTF) die es braucht. Die habe ich auf 3 Arten bestimmt und dann den Mittelwert genommen:

• Empirisch: Ich habe 6 sehr gute Kopfhörer vermessen und daraus eine typischen Frequenzgang bestimmt; quasi ein gewichteter Mittelwert. Nach dem Motto „die haben alle versucht, den besten Klang zu erreichen, und deren Fehler / Unzugänglichkeit gleichen sich über das Gesetz der grossen Zahl (6 aha !) statistisch aus“ habe ich diesen Mittelwert invertiert und als HRTF genommen.
• Logisch / Normen-orientiert: Aus den ITU p.57 und 58 Normen den Ohreingangs-bezogenen ERP HRTF bestimmt und darauf die X-Kurve nach Norm angewendet. Da jeder sehr gute Lautsprecher gemäss meiner Erfahrung in einem sehr guten Wohnraum einen Frequenzgang zeigt, der ab 200 Hz sinkt und zwar linear bis 20 kHz um 10 dB, musste auch dies abgebildet werden. Dazu wollte ich normenkonform vorgehen - ergo die X-Kurve genutzt.
• Pragmatisch: Ich habe die hoch beachteten Resultate von Sean Olive angesehen und ausgehend von seinen Erfahrungen den HRTF vom Trommelfell-Bezugspunkt DRP auf den Ohreingang ERP umgerechnet.

So sehen dann die Resultate aus: Siehe Anhang HRTF for Diffus to ERP.jpg[/IMG]

Mit dieser (Mittelwert Average) HRTF Korrekturkurve wurden verschiedene Kopfhöhrer vermessen und die Resultate sehen einleuchtender aus, als was in den frühren Tests von Innerfidelity, Headroom etc zu finden ist:

Siehe die 2 Frequenzgänge im Anhang.

Zu Messmikrofon: Zuerst kam ein MicW i436 zur Anwendung; da erhält man für € 100.- ein Klasse 2 Messmikrofon. Davon konnte ich 4 Exemplare zusammenkratzen und im RAR vermessen; bis 10 kHz sind alle schön flach, danach kommen erhebliche Frequenzgangschwankungen - bei jedem Mic sehr individuell. Aber: Oberhalb 10 kHz wird ohnehin alles unsicher: Kleine Sitzvariationen des Kopfhörers ergeben starke FG-Aenderungen oberhalb 10 kHz und die HRTF-Normen hören bei 10 kHz auf.

Gemessen wir mit ARTA, PN Pink Zweikanal-Messung. Inzwischen kommt ein MTG MK 301E ICP-Mikrofon zur Anwendung; nach dem Netzgerät (Metra M28) direkt auf den line-Eingang des RME UC Konverters, den ich als einen der bestgeeigneten Konverter für Audio-Messaufgaben betrachte (besser geeignet als beispielsweise der hochwertigere UFX).

Vor der Messung ist es wichtig zu checken, dass der Kopfhöhrer dicht und zentriert sitzt. Das geht rein akustisch gut mit dem PN Pink Testsignal, da man den links – rechts Unterschied sehr bewusst erlebt und dadurch vergleichend oprimieren kann. Bei den Messungen den Kopfhörer nicht an den Kopf anpressen !

Innerfidelity hat einige Videos die sehr gut die Messmethode erklären. Dessen Tester vewendet inzwischen auch eine an Olive angelehnte HRTF-Kurve - zumindest testweise. Als damals klar wurde, das Kopfhörertester nicht darum herum kommen, die neuen Erkenntnisse von Olive zu beachten, hatte ich mit dem Tester von Innerfidelity Kontakt. Was er auf der Trommelfellseite (DRP) verändern musste ist dasselbe wie ich auf der Ohreingangsseite(ERP) der HRTF tat; dank seiner Audiometrischen Hardware erhält er Messwerte die normenkonform sind, also für das „Durchschnittsohr“ kalibriert. Das ist die Ideallösung; nur kostet so ein Kunstkopf etwa € 15‘000.-.

DRP: Heisst auf das Trommelfell (drum) bezogen. Im Kunstkopf ist das Mic an dieser Stelle, hinter Ohrmuschel-, Ohrkanal- und Ohrnachbildung (Kuppler).

ERP: Heisst auf den Ohreingang bezogen (entry), dort wo ich das Mikrofon 90 Grad abgewinkelt positioniere. Wegen der 90 Grad Abwinkelung arbeitet das Freifeld-Mic als Druckempfänger, was in der HRTF-Kurve auch noch berücksichtigt werden sollte; es sind bis 4 dB bei 20 kHz (siehe Mic Specs). Ist das Mic ein 80 / 100 kHz Typ, gilt es allenfalls auch noch den Einfluss des Schutzgitters zu kompensieren; der ist aber klein und kann allenfalls vernachlässigt werden.

Grüsse

[Frankynstone]

Hallo Soundyman,

danke für deine ausführlichen Ausführungen. Ich finde es interessant, im Außenohr zu messen und dann aufs Innenohr mit einer gemittelten Übertragungsfunktion umzurechnen. Allerdings würde ich wahrscheinlich das Mikrofon "bündig" in den Gehörgang stecken, anstatt es irgendwo 90° verdreht zu befestigen. Das Ding ist halt, dass nicht jeder Kopfhörer rotationssymmetrisch aufgebaut ist, die Lage des Lautsprechers relativ zum Gehörgang respektive zum Mikrofon spielt eine entscheidende Rolle.

Hab schon mitgekriegt, so ein Kunstnischel ist barbarisch teuer. Wollen wir einen Forums-Kunstkopf machen? Ich würde sogar meinen Kopf für eine Gipsform zur Verfügung stellen. Lage, Länge und Form des Gehörgangs kann man aus Silikonschlauch machen, weil das Material dem Körpergewebe ähnelt. Oder, Soundyman, da dein Ohr dem Normohr wohl sehr ähnelt, wäre ein Abguss deines Gehörgangs vielleicht noch besser als das Schlauchmodell. Eine übliche Elektret-Kapsel (MCE-2000 oder wie die hieß) am Ende genügt, kalibriert muss eh werden.

Grüße
Frank

[Soundyman]

Hallo Frankynstone,

die Sache ist leider kompliziert: Das Ohr stellt eine akustische Impedanz dar - bis zur Schnecke hin - und die beeinflusst den Frequenzgang. Das nachzubilden ist im Innenohr Sache der Kuppler mit Vorbau und im Aussenohr die Silikon Muschelnachbildung. Diese Teile allein, inkl. dem darin fest verbauten Mikrofon, kosten schon einie Tausender für eine Seite der Kopfnachbildung.

Warum dieses nachbilden, wenn schon auf dem Kopf vorhanden (geht nicht mal so leicht verloren...). Was ich aber mal machen sollte, ist ein Kopfhörer-Exemplar (oder eines je Bauform wie offen, auf dem Ohr aufsitzend) auf einem Kunstkopf zu vermessen sowie auf meinem Kopf und ein Korrektur-Profil zu erstellen. Die Gefahr, dass das Korrekturprofil nicht immer stimmt, ist da; denn Ohr und Kopfhörer interagieren. Trotzdem wäre es interessant zu wissen, wie stark da die Abweichung ist.

Die Bedenken wegen dem Mikrofon habe ich nicht, es muss nur klein sein und seine Spitze am richtigen Ort haben. Natürlich wäre ein 1/8 Zoll Mic da noch etwas im Vorteil - nur wer hat schon so eines ? Ein Profi 1/4 Zoll Mic ist schon sehr sehr klein.

Ich habe im Ausblick, in den nächste Monaten einen HD800 und Stax Kopfhörer mit mir und anderen mit meinem Verfahren ausmessen zu können. Ich bin gespannt auf die Resultate.

Fürs Testen von In-Ears gibt es keine mir bekannte Alternative zu audiometrischen Kuppler.

Viele Grüsse