Kopfhörer als eigener Wiedergabeweg im System

Ein Kopfhörer hängt nicht einfach hinten an der Anlage; er ist ein zweiter Wiedergabeweg mit eigenen Bedingungen. Die fünf Aufgaben der Audiokette gelten unverändert, aber zwei Glieder ändern sich grundlegend: Die Endstufe schrumpft auf einen Bruchteil ihrer Leistung, und der Raum als letzte Station fällt vollständig weg. Daraus folgt, was Du am System vorsehen musst — welcher Ausgang, an welcher Stelle abgegriffen, mit welcher Anpassung —, und daraus erklärt sich auch, warum derselbe Kopfhörer überall gleich klingt, während dieselbe Anlage in jedem Zimmer anders klingt.

Die Kette bleibt, zwei Glieder ändern sich

Die fünf Aufgaben der Audiokette — bereitstellen, wandeln, steuern, Leistung liefern, abstrahlen — gelten für den Kopfhörer genauso. Verschoben sind die Größenordnungen.

Ein Kopfhörertreiber sitzt wenige Zentimeter vom Trommelfell entfernt und bewegt eine kleine Membran in einem kleinen Volumen. Die Leistung dafür liegt im Milliwattbereich, während ein Lautsprecher im Wohnraum Watt braucht, um denselben Schalldruck am Ohr zu erzeugen. Ein Kopfhörerverstärker ist deshalb eine sehr kleine Endstufe mit denselben Aufgaben: Spannung liefern, Strom liefern, dabei stabil bleiben. Warum die Wattzahl auch hier wenig über die Lautstärke sagt, führt der Eintrag Verstärkerleistung aus.

Die letzte Station fällt ganz weg. Bei Lautsprechern steht am Ende der Kette der Raum: Er verstärkt, überhöht, verzögert und färbt alles, was die Membran abgibt. Am Kopfhörer gibt es diese Station nicht. Zwischen Membran und Trommelfell liegen wenige Zentimeter Luft, und was dort passiert, hängt an der Bauform und an der Anatomie Deines Ohrs.

Was am System vorzusehen ist

Fast jeder Vollverstärker, viele Streamer und praktisch jedes AV-Gerät haben eine Kopfhörerbuchse. Die Planungsfrage ist deshalb selten, ob es einen Ausgang gibt. Sie lautet: Was steckt hinter dieser Buchse, und an welcher Stelle der Kette greift sie ab?

Hinter der Buchse stecken zwei sehr verschiedene Lösungen. In der einen sitzt eine eigene kleine Verstärkerstufe, ausgelegt auf die Last eines Kopfhörers. In der anderen greift ein Widerstandsnetzwerk das Signal der großen Endstufe ab und teilt es herunter — die einfachste Bauweise, und die, aus der die meisten Passungsprobleme kommen. Ein eigener Kopfhörerverstärker ist die dritte Möglichkeit: dasselbe Glied, nur in einem eigenen Gehäuse und mit eigener Auslegung.

Die zweite Hälfte der Frage entscheidet über den Funktionsumfang. Ein Kopfhörerausgang kann vor oder hinter der Lautstärkeregelung liegen, vor oder hinter der Raumkorrektur, vor oder hinter dem Bassmanagement. Liegt er dahinter, rechnet das Gerät für den Kopfhörer eine Korrektur mit, die gegen einen Raum gemeint war — und der Raum ist gerade weggefallen. Liegt er davor, bleibt das Signal unbehandelt, dafür greifen auch Klangeinstellungen und Verzögerungen nicht mehr. Beide Auslegungen sind vertretbar; übersehen werden sollte die Entscheidung nicht.

Impedanz und Pegel — die eigentliche Passungsfrage

Kopfhörer unterscheiden sich elektrisch viel stärker voneinander als Lautsprecher. Verbreitet sind Nennimpedanzen von rund 16 bis 600 Ohm, also über einen Bereich von mehr als dem Dreißigfachen, während Lautsprecher fast immer zwischen vier und acht Ohm liegen. Dazu kommt die Empfindlichkeit, also wie viel Pegel am Ohr aus einer gegebenen Spannung wird. Erst beide Größen zusammen sagen, ob ein Ausgang einen bestimmten Kopfhörer sauber betreibt; was die Ohm-Angabe für sich genommen bedeutet, steht im Eintrag Impedanz.

Aus dieser Spreizung folgen zwei Fehlerbilder in entgegengesetzte Richtungen. Ein hochohmiger, unempfindlicher Kopfhörer bleibt an einem schwachen Ausgang zu leise oder klingt bei Pegelspitzen angestrengt. Ein sehr empfindlicher In-Ear am kräftigen Ausgang macht das Gegenteil: Die brauchbare Lautstärke liegt im untersten Bereich des Reglers, die Feinregelung fehlt, und ein Grundrauschen, das an Lautsprechern nie auffällt, wird hörbar.

Das dritte Fehlerbild ist das unauffälligste und deshalb das lehrreichste. Stand der Technik ist eine niedrige Ausgangsimpedanz: Je kleiner sie gegenüber der Impedanz des Kopfhörers ausfällt, desto weniger wirkt sie sich aus. Bei Mehrtreiber-In-Ears schwankt die Impedanz über die Frequenz erheblich, weil eine Weiche die Treiber aufteilt. An einer hohen Ausgangsimpedanz bildet dieser Verlauf einen Spannungsteiler, und der Frequenzgang verschiebt sich hörbar. Derselbe Kopfhörer klingt dann an zwei Geräten verschieden, ohne dass eines davon defekt wäre.

Historisch war die Auslegung eine andere: IEC 61938 nennt für Anschlüsse dieser Art bevorzugte Anpassungswerte und darunter eine vergleichsweise hohe Quellimpedanz. Geräte, die dieser älteren Auslegung folgen, gibt es weiterhin.

Was ohne Raum wegfällt

Der Kopfhörer umgeht die aufwendigsten Probleme einer Anlage. Weg sind die Raummoden, also die stehenden Wellen, die denselben Basston am einen Sitzplatz laut und am nächsten leise machen. Weg ist die Verstärkung durch Wand, Boden und Ecke, die jede Aufstellung mitbringt. Weg sind Erstreflexionen und Nachhall — und mit ihnen die Aufstellungsfrage, die im Wohnraum meist mehr ausmacht als die Wahl der Elektronik.

Damit verliert auch die Raumkorrektur auf diesem Weg ihren Gegenstand. Sie rechnet gegen einen Raum, den es hier nicht gibt.

Die zweite Hälfte dieser Rechnung wird seltener ausgesprochen. Weil kein Raum mitspielt, klingt derselbe Kopfhörer überall gleich — im Wohnzimmer, im Zug, im Hotel. Für jemanden mit schwieriger Wohnsituation ist das ein starkes Argument. Für die Planung ist es zugleich der Hinweis auf die Grenze: Der Kopfhörer liefert eine andere Darbietung derselben Aufnahme, und was er über den Raum verrät, ist nichts.

Was dafür neu dazukommt

Die Bühne wandert in den Kopf

Stereoaufnahmen sind für Lautsprecher gemischt. Vor zwei Lautsprechern erreicht jedes Ohr beide Kanäle: Der rechte Lautsprecher ist auch am linken Ohr zu hören, etwas später und um den Kopf herum gebeugt. Aus diesen Laufzeit- und Pegelunterschieden baut das Gehör eine Bühne vor Dir auf, deren Stimmen zwischen den Lautsprechern stehen — der Eintrag Phantomschallquelle führt das aus.

Am Kopfhörer bekommt jedes Ohr nur seinen eigenen Kanal, und der Weg um den Kopf herum entfällt. Das Ergebnis heißt Im-Kopf-Lokalisation: Die Mitte sitzt zwischen den Ohren statt vor Dir, links und rechts stehen weit außen an den Rändern. Manche Hörer bemerken das nach kurzer Zeit nicht mehr, andere stört es dauerhaft. Es ist eine Eigenschaft dieses Wiedergabewegs und kein Mangel eines bestimmten Kopfhörers.

Der Bass fehlt dem Körper

Tiefe Frequenzen nimmst Du im Raum über die Ohren wahr und zusätzlich über den Körper: Ein Subwoofer bewegt Luft in einem Volumen, in dem Du sitzt, und regt Boden, Sitzmöbel und Brustkorb mit an. Ein Kopfhörer kann sehr tief hinunter Pegel liefern und diesen Anteil trotzdem nicht erzeugen, weil er zu wenig Luft und zu wenig Masse bewegt. Deshalb wirkt Filmton über Kopfhörer auch bei sauberem Tiefgang anders, und deshalb fällt der Unterschied bei Musik mit viel Tiefbass am deutlichsten aus.

Der Pegel liegt direkt am Ohr

Ein Lautsprecher verliert auf dem Weg zum Hörplatz Pegel, und im Zweifel merkt der ganze Haushalt, dass es zu laut wird. Am Kopfhörer entfällt beides: Der Schall entsteht am Ohr, und niemand außer Dir hört ihn. Dass leise gehörte Musik dünn wirkt und dadurch zum Aufdrehen verleitet, hat einen physiologischen Grund, den Menschliches Hören und Lautheit herleitet; dauerhaft hohe Pegel schädigen das Gehör unumkehrbar.

Deshalb gehört der Ausgang auf den Kopfhörer abgestimmt: Wird schon das untere Drittel des Reglers unangenehm laut, fehlt die Feinregelung genau dort, wo Du sie brauchst.

Bauform und Umgebung

Ob ein Kopfhörer offen oder geschlossen gebaut ist, entscheidet zuerst über die Nutzung und erst danach über den Klang. Ein offener Kopfhörer lässt Schall in beide Richtungen durch: Du hörst den Raum mit, und der Raum hört Dich. Für abendliches Hören neben einem schlafenden Haushalt ist das die falsche Wahl, für konzentriertes Hören im eigenen Zimmer oft die angenehmere. Geschlossene Bauformen dämmen passiv; aktive Geräuschunterdrückung kommt dort dazu, wo tieffrequenter Dauerlärm im Spiel ist. Wie das Verfahren arbeitet und wo seine Grenze liegt, steht bei Noise Cancelling.

Drahtlose Zuspielung

Ein Bluetooth-Kopfhörer verlegt zwei Glieder der Kette ins eigene Gehäuse: Wandlung und Verstärkung sitzen dann im Kopfhörer, und über die Funkstrecke geht ein komprimiertes Signal. Der Eintrag DAC beschreibt, was bei dieser Wandlung passiert; für die Planung zählen zwei Folgen.

Erstens wird das Signal auf dem Weg verlustbehaftet gepackt und wieder ausgepackt. Wie stark das ins Gewicht fällt, hängt am Verfahren und an der Verbindungsqualität, und beides legt der Kopfhörer gemeinsam mit dem Zuspieler fest — nicht Dein Verstärker. Zweitens braucht diese Verarbeitung Zeit. Bei Musik fällt die Verzögerung nicht auf, beim Bild sofort: Lippensynchronität ist die Grenze, an der drahtlose Zuspielung im Wohnzimmer entweder scheitert oder eine eigene Lösung braucht.

In der Planung

Ein Wohnzimmer mit Anlage und Fernseher, dazu der Wunsch, abends spät noch Musik oder einen Film zu hören, ohne den Rest des Hauses wachzuhalten. Die Frage kommt fast immer als Gerätefrage an: Welcher Kopfhörer?

Die Konzeptfrage steht davor. Bleibt es beim gelegentlichen Griff zur Buchse am Verstärker, oder ersetzt der Kopfhörer abends regelmäßig den Hauptweg? Im zweiten Fall gehört er in die Planung wie eine zweite Zone, mit eigener Quellenwahl, eigener Lautstärke und der Möglichkeit, die Lautsprecher stumm zu lassen.

Daraus folgt die Verfahrensfrage: Wo wird abgegriffen? Soll der Kopfhörerweg dieselbe Quellenwahl und dieselbe Lautstärkelogik nutzen, sitzt er hinter der Steuerstufe. Soll er unabhängig laufen, während im Raum nichts spielt, braucht er einen Ausgang, der die Endstufen abschaltet oder gar nicht erst einbezieht. Und wenn im System eine Raumkorrektur rechnet, gehört geklärt, ob sie auf diesem Weg mitläuft.

Erst danach kommt die Gerätefrage, und sie beginnt beim Kopfhörer: Seine Impedanz und seine Empfindlichkeit legen fest, was der Ausgang leisten muss. Der umgekehrte Weg — erst das Gerät, dann ein passender Kopfhörer — führt regelmäßig zu einer Kombination, die zu leise bleibt oder im Leerlauf rauscht.

Grenzen und Sonderfälle

Mehrkanal über Kopfhörer. Filmton mit mehreren Kanälen lässt sich über zwei Wandler nur rechnerisch abbilden; ein Verfahren bildet die Richtungen nach, die im Raum aus Lautsprecherpositionen entstehen. Wie gut das gelingt, hängt an der Nachbildung und an der Anatomie des Hörers. Das ist eine eigene Frage mit eigenen Verfahren, und sie steht bei der binauralen Wiedergabe von Mehrkanalton.

Der Stecker sagt wenig über die Passung. Ob 3,5 mm, 6,35 mm oder ein symmetrischer Anschluss mit mehr Kontakten — die Bauform legt fest, was mechanisch zusammenpasst, und sonst nichts. Dieselbe Bauform steckt im Wohnraum an ganz anderen Signalen; was daraus folgt, steht beim Klinkenstecker.

Dein Ohr ist Teil der Übertragung. Ohne Raum bleibt eine Stelle, die von Mensch zu Mensch verschieden ist: Ohrmuschel und Gehörgang. Bei geschlossenen und In-Ear-Bauformen entscheidet zusätzlich der Sitz über den Tiefton, denn ein undichter Abschluss kostet Bass sofort. Deshalb sind fremde Höreindrücke bei Kopfhörern weniger übertragbar als bei Lautsprechern, obwohl der Raum als Störgröße gerade weggefallen ist.

Verknüpfte Inhalte

Welche fünf Aufgaben in jeder Anlage anfallen und wie Produkte sie bündeln, steht in Die Audiokette. Die elektrische Passung führen Impedanz und Verstärkerleistung aus, die Wandlung der Eintrag DAC. Was der Raum am Lautsprecherweg anrichtet und hier entfällt, behandeln Raummoden und Raumkorrektur. Für die aktive Geräuschunterdrückung ist Noise Cancelling der nächste Schritt, für den Steckverbinder der Klinkenstecker. Warum Pegel und Wahrnehmung nicht dasselbe sind, begründet Menschliches Hören und Lautheit.

Quellen

Die Pegel- und Impedanzverhältnisse an Kopfhöreranschlüssen folgen der tontechnischen Standardliteratur, die Beschreibung der Im-Kopf-Lokalisation den Arbeiten von Jens Blauert zum räumlichen Hören. Die Gegenüberstellung von Kopfhörer- und Lautsprecherwiedergabe samt der Rolle des Raums stützt sich auf Floyd E. Tooles Auswertung der Forschungslage. IEC 61938 ist als Norm für Anpassungswerte angeführt. Die Bauteilebene ist in den verlinkten Glossareinträgen des Bestands belegt und wird hier nicht wiederholt.