Audio/Peripherals Basics Headphones Headsets Practice Reviews

Flexible new measurement setup for my headphone, headsets and in-ears tests: accuracy, reproducibility and practical relevance

Disclaimer: The following article is machine translated from the original German, and has not been edited or checked for errors. Thank you for understanding!

Today’s article is intended to show how a reasonably reliable measurement of very different transducers can be achieved with the resources of a normal editorial office, although of course one quickly comes up against certain limits. This is mainly due to the fact that you would actually need three optimized and standardized couplers, since a distinction is made between in-ear, on-ear and over-ear headphones. And it was exactly this challenge that really appealed to me, because I wanted to combine three measurement setups in a single device. And I almost felt like MacGyver when finding ideas, as I strolled through the hardware store looking for something or searched relevant websites for inspiration. Because you already need a bright idea for the rededication of purchasable products for your own purpose.

What I do not want to provide here in the article is an exact rebuild instruction. The competitors are welcome to become active themselves and to acquire the necessary basic knowledge if required, and they are also welcome to tinker with the practical implementation themselves. Otherwise the fun of such a challenge would be lost. But I will provide enough transparency to understand and evaluate my solution. Then the step to your own solution is only a small one.

Calibrated measurement setup according to IEC711 and two silicone ears

The investment including all parts and calibration/comparison measurement with two reference platforms including service is a good 1000 euros. That may sound like a lot, but considering the prices for ready-made solutions, it’s almost a gift. Of course, it would have been much cheaper to save a little on the microphone (I bought used, professional technology here) and leave out the services. We can see in the picture a ready-made solution for in-ears (only that alone would be a mere 1/3 solution for the earplugs) and two very well replicated “rubber ears” made of silicone, the size of which was chosen to be average and should also fit under all the over-ears to be tested. In addition, there was a measurement protocol and a calibration file, I own Arta as a measurement program anyway.

Of course, this alone is not a complete measurement setup for everything, but it is a good basis. And so my thanks also go to the community for the many comments, suggestions and restrictions, which makes many a “gold standard” look a little different in practice. And I can already spoil that I will measure the over-ears even with 2 methods, because ear canal is not equal to ear canal. But let’s get back to the starting point and the three different measurement setups together with their justification and the underlying principles. 

Three types of headphones require three different couplers

Three principles, one problem

In general, to measure the transmission behavior of headphones, one uses so-called couplers with clearly defined volumes and fixed, cleanly calibrated measurement microphones. There are two internationally standardized couplers for plug-in earphones (in-ears) and small earphones (e.g. from hearing aids). There we have the very simply constructed 2-cm³ coupler (lEC 126) and the technically clearly better simulator for the closed auditory canal according to IEC 711, as I will also use it.

Simpler headphones and headsets as so-called on-ears (see above the Beyerdynamic on the left in the picture) are also called headphones with supraaural cushions. For such headphones (on-ear) there are now two internationally standardized coupler forms, the very simple 6 cm³ coupler (lEC 303) and the “artificial ear” according to lEC 318, which is much better in terms of its technology. The ear thing is good, but it’s also very special. Later, I can compare the results very well with my reconstructed “artificial ear” or with a soft plate. So why I will measure twice here or even have to measure, I’ll explain in detail in a moment. 

The thick over-ears, i.e. circumaural or ear-enclosing headphones, are virtually the top of the class when it comes to measurement and, above all, reproducibility. This is precisely why there are no standardized couplers yet. The reasons for this are due to difficulties in measurement technology and the many influencing factors that make reliable reproducibility almost impossible. Therefore, such circumaural headphones are predominantly measured with appropriately modified couplers for supraaural headphones by additionally using a flat and damping plate as a support for the circumaural cushion.

Of course, I had to experiment a lot with the choice of materials, but I was quite satisfied with the results later. Since various vibrations and resonances quickly turned me away from an initial setup made of wood, I came up with a very solid solution made of steel in combination with well-damping soft materials for the support. How I then solved everything in detail, I’ll show you of course in a moment. Please turn the page once!

 

Kommentar

Lade neue Kommentare

ipat66

Urgestein

1,349 Kommentare 1,348 Likes

Das hört sich noch nach einer Menge Feintuning an....
Bin sehr gespannt auf die ersten Kurven !

Super Projekt !!!

Hast Du vor,einen sehr linearen KH als „Referenz-Kurve“ zu vermessen?

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Ja, da suche ich aber mal noch was nach dem Kalibrieren.

Antwort Gefällt mir

S
Schrauber1982

Mitglied

27 Kommentare 8 Likes

Echt tolles Projekt! Ich würde nur nicht meine schwerhörigen Ohren anbieten.
Mach bitte immer weiter - es ist sehr interessant und auch hilfreich - zumindest für mich.

Danke

Antwort 1 Like

Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Heute mal einen Ear Bud getestet - geht mega...

Antwort Gefällt mir

XXL

Mitglied

70 Kommentare 15 Likes

Ich bin wie immer stark beeindruckt von deinem Streben nach den zuverlässigsten Messwerten, um die unwissenden Mitmenschen ( wie mich ) mit Empfehlungen und Hinweisen zu versorgen, die genau auf diesen beruhen. Danke dafür! Und wie ich heraus zu lesen glaube, hast du auch Spaß an dieser Tüftelei. Achso und ja ich kenne die 3 Herren von denen du sprichst, waren ein schöner Teil meiner Kindheit. :love:

Antwort Gefällt mir

O
Ozzy

Veteran

225 Kommentare 137 Likes

Woher hast du denn die Durchschnittsgröße der Ohren?
Ich hab das jetzt gerade bei meinen neuen Corsair bemerkt, offenbar sind meine schon am Limit.
Was mir so jetzt nicht bewusst wäre.

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Die Größen habe ich von meiner Doc, die hat sich extra schlau gemacht. Und dann habe ich mir die passenden Silikon-Segler rausgepickt. Meine Löffel sind auch größer, aber das steigert sich ja mit dem Alter.

Die Corsair kommen aus Vietnam, da sind die Ohren im Allgemeinen kleiner. Bei Beyerdynamic werden noch die Löffel alter weißer Männer eingepreist :D

Antwort 2 Likes

O
Ozzy

Veteran

225 Kommentare 137 Likes

:)
Stimmt, das Alter hab ich nicht mit berücksichtigt. ;)
Da mein Astro kaputt ging bin ich zu Corsair gewechselt.
Beyer wird das nächste Mal ins Auge gefasst.

Antwort Gefällt mir

RevAngel

Veteran

120 Kommentare 87 Likes
ipat66

Urgestein

1,349 Kommentare 1,348 Likes

Diese sind aber für das altersbedingte selektive Hörvermögen notwendig...;)

Der AKG K702 könnte vielleicht als preiswerter linearer KH einen Versuch wert sein.
Dazu etwas aus Deiner Edel-Sammlung..., ?

Audio ist wirklich ein sehr spannendes Thema!

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Finde ich auch. Und im DE-Raum machen es leider nur wenige richtig. Ich kann das ganze HiFi-Geschwurbel echt nicht mehr lesen. Und die, die wirklich gut sind, haben eine andere Zielgruppe.

Hier mal ein Beispiel:

Coole Umschreibung für eine basslastige Abstimmung ohne echte Höhen. Ich habe exakt diese Teile mal nachgemessen und sie sind reichlich dumpf. Das subjektive Hörbild deckt sich mit meinen Messungen erschreckend gut. Bei 8k und 12k sind nochmal Peaks, was Höhen vorgaukelt, wo keine sind. "Seidig" statt geschmeidig. Nun ja... :D

View image at the forums

Antwort 4 Likes

RedF

Urgestein

4,644 Kommentare 2,542 Likes

Ich war ja immer Fan von viel Mitte, etwas weniger Bass und bei Höhen bekomme ich schnell Schmerzen.

Die kurve sieht nicht aus als würde mir das gefallen.

Antwort Gefällt mir

O
Ozzy

Veteran

225 Kommentare 137 Likes

Gerade Audio ist ja sehr subjektiv.
Da geben echte Meßkurven eben echten Mehrwert für die Kaufentscheidung.

Antwort Gefällt mir

e
eastcoast_pete

Urgestein

1,452 Kommentare 816 Likes

Sehr interessant! Bin immer wieder beeindruckt, wieviel Sorgfalt Du (Igor) beim Aufbau von Messstellen betreibst. Und ja, das menschliche Ohr ist ein akustisches Wunder, nicht nur ein Loch seitlich am Kopf. Die Ohrmuscheln sind eben doch wichtig.
Ich frage mich allerdings auch, wie viele Hersteller von (v.a. billigeren) Kopfhörer sich da auch die Mühe machen, zumindest einen vergleichbaren Testpark zu betreiben und ihre Designs auch korrekt austesten.

Antwort Gefällt mir

K
Kistenklaus

Mitglied

13 Kommentare 8 Likes

Eindrucksvoll. Ich bin bei jedem Testaufbau erneut darüber erstaunt, wie viel Mühe du dir gibst und wie viele Gedanken in der Vorbereitung stecken.
Bereits der Messaufbau für die Kühler hielt ich für beeindruckend. Derartig aufwändige Messaufbauten sind im Review-Bereich ja die Ausnahme.

Wenn ich an die Vergangenheit denke (lange ists her), in der ich auf der Suche nach einem neuen CPU-Kühler über Benchmarks gestoßen bin, die nicht das Delta als Leistungsreferenz angaben, sondern die absoluten Temperaturen, stechen deine Berichte regelmäßig heraus. Nicht umsonst habe ich bereits das Kompliment gemacht, dass deine Tests und Reviews auf akademischen bzw. wissenschaftlichen Niveau sind. Fehlt im Prinzip nur noch die Anfangshypothese vor jedem Testbericht. Dieses Kompliment kann bei dem hier vorgestellten Messaufbau in jedem Fall aufrecht gehalten werden.

Die Messergebnisse werden sicher interessant, insbesondere wenn es darum geht, wie sich die Kopfhörer untereinander schlagen.
Bei allen darüber hianusgehenden Schlussfolgerungen werde ich allerdings skeptisch bleiben. Das Thema Klang ist subjektiv. Das ließt man immer wieder und es stimmt (leider). Man hört auch interessanterweise mit dem gesamten Ohr, nicht nur mit dem Trommelfell.
Insoweit muss ich gestehen, dass das ganze Thema für mich immer "Schlangenöl-Thema" war und vermutlich bleiben wird. Entweder mir gefallen Kopfhörer vom Klang her oder aber nicht. Dass es auch objektiv gute und schlechte Fabrikate gibt, keine Frage. Doch am Ende entscheidet der Nutzer. Dennoch: deine Testberichte dienen mir sicher zur Orientierung am Markt und beeinflussen die Produkte, die ich in den Fokus nehmen würde. Was bleiben darf und gekauft wird, wird am Ende die Höhrprobe zeigen.

Mach weiter. Ich bin gerne hier und lese mit. Und vielleicht bald mal mit einem Bericht im Forum. Der PC Aufbau steht wohl Ende '22 endlich an.

Antwort Gefällt mir

Klicke zum Ausklappem
Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Na dann... Ich habe nie Zeit für meinen eigenen PC :D

Antwort Gefällt mir

FragwürdigesIndividuum

Mitglied

21 Kommentare 13 Likes

Erstmal ein Lob für die viele Arbeit!
Viele (teilweise sogar kleinere Hersteller) machen es sich ja leicht und nutzen die miniDSP EARS oder Mikrofon mit Röhre/Platte welche aufgrund fehlender Simulatoren vor allem bei In-Ears keine guten Ergebnisse liefern. Allein deswegen verdient dein Aufwand großen Respekt.
Um deine Lösung einschätzen zu können wären Messungen von gängigen Kopfhörern von Vorteil. K701/2/12, HD600/650 wurden zu tode gemessen und bieten somit einen guten Vergleichspunkt. Wenn ich mich nicht irre befindet sich in deinem Fuhrpark auch ein Amiron Home, der auf den gängigen Seiten bereits durchexerziert wurde:

Die verlinkten Websites messen alle mit an 711 angelehnten Kupplern mit Silikonohr. Dieses Setup erlaubt die Messung von jedem Kopfhörertyp, auch In-Ears. Spezialisten werden sagen, dass eine In-Ear Messung an der "Reference-Plane" vom Kuppler mit konischem Passstück erfolgen sollte. In folgender Grafik zeigt der Pfeil c senkrecht auf diese Bezugsebene:

View image at the forums

Pfeil a = konischer Gehörgangsimulator(Aufsatz), b = Mutter, d = Staubfilter, e&f = Ringnuten (Seitenvolumen), g = Gehäuse, h = Bohrungen für Druckausgleich, i = Mikrofon, welches in das Gehäuse (g) geschraubt wird, j = Mikrofonvorverstärker

Das Ohrpassstück vom In-Ear wird also so weit in das Passstück vom Kuppler reingequetscht, bis es auf c aufliegt. Diese Art der Messung entstammt dem Sektor der Gehörgeräte und ist für consumer-in-ears meiner Meinung nach nicht realitätsnah, weil viele In-Ears gar nicht so weit reingedrückt werden können. Das Gehäuse vom In-Ear limitiert. Ich finde es demnach besser den konischen Aufsatz wegzulassen und anstelle das Silikonohr zwischen Bezugsebene und in-ear zu haben. Der Kopfhörer wird dann reingedrückt, bis er in der Concha ansetzt.
Die Bezugsebenenmethode ist aber nicht schlecht insbesondere aufgrund der Reproduzierbarkeit.
Ich glaube die einzige Online-Person, die einen In-Ear jemals wirklich richtig gemessen hat war Rinchoi:

View image at the forums

Messung bei Bezugsebene und zwei weitere mit je +3mm Abstand zur BE. Man sieht hier sehr gut wie der Peak von 10 kHz auf 7 kHz mit abnehmender "insertion depth" runterwandert. Der Ear Entrance Point EEP liegt ca. 10mm von der Bezugsebene entfernt. Bei mir messe ich mit Silikonohr 13mm von der BE zum Gehörgangeingang.

Zur Messung von Circum/Supra:
Polster als Platte ist nicht mein Favorit. Die Region ums Ohr herum ist bis auf die Haut und Nacken eher massiv und das einpressen des weichen Ohres in eine steife Platte erzwingt Abdichtung.
Das Beispiel mit dem Avantone deckt sich nicht ganz: https://www.dropbox.com/s/o867ox65g124mp1/Avantone Planar.pdf?dl=0
Er müsste eigentlich bis 20 Hz einigermaßen linear runtergehen, was auf eine Leckage hindeutet. Entweder der Schaumstoff schluckt oder die Platte dichtet nicht zum Ohr beziehungsweise das Ohr dichtet nicht zum Kuppler ab. Oder es liegt nur an deinem Exemplar vom Avantone.

Der Rest vom Spektrum schaut wie ich finde aber gut aus, alle relevanten Merkmale decken sich ( Senke bei 1.8, 4 und 7 kHz). Genau wird das mit den Toleranzen (vor allem vom Kopfhörereigenen Polster) nie 100%. Über 8 kHz ist die Kopfhörer'messung' meistens raten. Viele plotten ja gerne noch eine Referenzkurve als Anhaltspunkt oder kompensieren mit der Referenzkurve weil viele Leser sonst verwirrt darüber sind, warum der Kopfhörer bei 3 kHz lauter zu werden scheint. Könnte man darüber nachdenken, welche Kurve da sinnvoll ist (ich nehme da gerne den HD 650), oder ob man sie einfach weglässt.

Genug geschrieben, habe morgen IHK Zwischenprüfung :^)

Antwort Gefällt mir

Klicke zum Ausklappem
Igor Wallossek

1

10,157 Kommentare 18,728 Likes

Danke erst mal, der modulare Aufbau lässt es mich ja einfach abändern. 😁

Antwort Gefällt mir

geist4711

Veteran

274 Kommentare 127 Likes

klasse aufbau und wiedermal viel 'hirnschmalz' der da drinne steckt.

apropo schmalz, ich sehe da schon vergleichsmessungen auf uns zukommen mit und ohne schmalz und zu viel/ zu langen haaren
um und in den ohren :) .

habe selber solch ein problem, weil ich mal in einer firma mit defekter klima gearbeitet hab, hab ich probleme mit chronisch erhöhten ohr-ablagerungen -sowas nervt und beeinflusst irgendwann auch den klang :cool:

Antwort Gefällt mir

Danke für die Spende



Du fandest, der Beitrag war interessant und möchtest uns unterstützen? Klasse!

Hier erfährst Du, wie: Hier spenden.

Hier kannst Du per PayPal spenden.

About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

Follow Igor:
YouTube Facebook Instagram Twitter

Werbung

Werbung