Audio Audio/Peripherals Headphones Practice Reviews

Final test setup for testing headphones and headsets – measuring instead of estimating and the backgrounds

Quickly back to the crafting work. At the microphone input (but not only there) I now use the Soundblaster AE-9 including external panel, which is simply more practical and the bias voltage is also correct. The important thing is that there is as little noise or distortion as possible, even if the levels are of course far above the background noise. The AE-9 even delivers better results here than the Steinberg interface, and the headphones are even better off on the front of the AE-9 than on the Asus Xonar Essence STU. Keyword impedance and maximum voltage gain.

The Harman Curve

The so-called Harman curve is an (optimal) sound signature that most people prefer in their headphones. It is thus an accurate representation of how, for example, high-quality loudspeakers sound in an ideal room, and it shows the target frequency response of perfectly sounding headphones. Thus, it also explains which levels should be boosted and which should be attenuated based on this curve. This also explains the term “bathtub tuning”, which is often quoted, but in which the Harman curve is completely overused and exaggerated.

For this reason, the Harman curve (also called the “Harman target”) is one of the best frequency response standards for enjoying music with headphones, because compared to the flat frequency response (neutral curve), the bass and treble are slightly boosted in the Harman curve. This “curve” was created and published in 2012 by a team of scientists led by sound engineer Sean Olive. At the time, the research also included extensive blind tests with different people testing different headphones. Based on what they then liked (or disliked), the researchers found and defined the most universally popular sound signature.

Headphone tuning can be really problematic because of the human anatomy. Everyone has a slightly different pinna and ear canal, which affects how individuals perceive certain frequencies. In extreme cases, there is a few dB difference from person to person, which then explains the small differences in some measurements with artificial ears. Furthermore, if the sound is not absorbed, it is additionally reflected by other surfaces. Theoretically, a torso could also be included in the test setup, but that would be far too time-consuming.

A comparison with Oratory

I followed the advice and my measurements and based on the 1/8 rule for output impedance with the Sound Blaster AE-9, I use an amplifier with under a 1 ohm. And why all this? The impedance of the headphones should be at least 8x the impedance of the amplifier to avoid possible sound changes, which can be especially negative in the bass (level drop, changed curve). If you also want to measure headphones with 16 Ohm impedance, then we are already at 2 Ohm as maximum for the amplifier! This is then the so-called impedance curve, which, however, does not play any role with my electrostats, for example, so that one can already compare and judge quite well there.

For the first comparison and as a basis for discussion, I had measured the popular and well-known Beyerdynamic MMX300 with 600 ohms and grabbed the appropriate measurement from the database at Oratory. Unfortunately, it does not say which generation with which impedance was measured there, but the curves already look very similar. I use the second generation for my measurement, but here is the reference from Oratory for now:

In the meantime, the measurement was done on the Beyerdynamic A20 behind a very good USB DAC (192 kHz), the curves were normalized to zero (in contrast to Oratory) at 1 kHz as reference point. The curve up to the upper midrange is quite similar to Oratory’s measurement result. The other peaks are a bit apart, even though the character still follows the Harman curve quite well:

Moment of truth: Exemplary test of a gaming headset

Hi-Fi is one thing and since I compared other curves (and they coincided amazingly well), I am now quite sure that everything is as it says and you can also measure something cheaper. So at least I know that the curves are really so bad in an emergency and that it is not due to the measurement setup. Thus, we come to the first measurement in the cheaper segment, because you can see errors much more clearly here. You can see the quite well-developed bathtub very nicely, but it weakens a bit in the bass. I also adjusted the chart graphic, because I don’t want to copy Oratory.

However, the problem with this headset is not so much the drop in the low bass below 40 Hz, which is actually still easily tolerable. What is really annoying here is the very pronounced upper bass, which leads to a somewhat unpleasant “cardboard sound” from 200 Hz. Insiders know this from the party basement, where cheap Chinese scratch boxes boom and drone. I would have preferred to see the hump of the curve a bit more to the left, but ok, it’s a gaming headset. The dark curve is the Harman target, see above.

The lower midrange collapses a bit because the bass pushes everything into the background a bit. The dip at around 550 to 600 Hz isn’t really noticeable, though, even if it spreads some coolness because the fundamental frequencies weaken a bit towards the top. At 2.5 to 3 KHz, we see the hearing-related level increase, which is slightly stronger than the ideal line of the Harman curve. The drivers also jitter a bit in the super high frequencies at about 10 KHz, but you will hardly notice that subjectively in gaming. But we will see this area again in a moment. It is also interesting that the drivers still play cleanly up to 20 KHz, which is also not a matter of course. So you can also listen to music with them, even if they are not hi-fi headphones. But it’s not a toot either, just a bit top heavy on the upper bass. You can like that, or not (like me).

Cumulative spectra (CSD, SFT, Burst)

The cumulative spectrum refers to various types of graphs showing time-frequency characteristics of the signal. They are generated by sequentially applying the Fourier transform and appropriate windows to overlapping signal blocks. These analyses are based on the frequency response diagram already shown above, but additionally contain the element of time and now show very clearly as a 3D graphic (“waterfall”) how the frequency response develops over time after the input signal has been stopped.

Colloquially, such a thing is also called “fading out” or “swinging out”. Normally, the driver should also stop as soon as possible after the input signal is removed. However, some frequencies (or even whole frequency ranges) will always decay slowly(er) and then continue to appear in this diagram as longer lasting frequencies on the time axis. From this, you can easily see where the driver has glaring weaknesses, perhaps even particularly “clangs” or where resonances occur in the worst case and could disturb the overall picture.

Cumulative Spectral Decay (CSD)
Cumulative spectral decay (CSD) uses the FFT and a modified rectangular window to analyze the spectral decay of the impulse response. It is mainly used to analyze the driver response. The CSD typically uses only a small FFT block shift (2-10 samples) to better visualize resonances throughout the frequency range, making it a useful tool for detecting resonances of the transducer. The picture shows very nicely the transient response and some present bass resonances in the upper bass. It has to come from somewhere. The diaphragm resonates slightly below 250 Hz. Lousy, highly compressed MP3 files or lousy YouTube streams are crystallized a bit in the treble by the peaks, but with very good recordings this is already a bit too much for me. You can love it, but you don’t have to hate it. Actually, it fits quite well.

Short-time Fourier Transform (STF)
The Short-time Fourier Transform (STF) uses the FFT and Hanning window to analyze the time-varying spectrum of the recorded signals. Here, one generally uses a larger block shift (1/4 to 1/2 of the FFT length) to analyze a larger portion of the time-varying signal spectrum, especially approaching application areas such as speech and music. In the STF spectrum we can now also see very nicely the work of the drivers, which afford various weaknesses in some frequency ranges. This “dragging” at the lower frequencies below 500 Hz is then repeated and at about 2.5 to 3 kHz and then there is the jittery whip in the super high frequencies at about 10 kHz.

Burst Decay

In the CSD, the plot is generated in the time domain (ms), while the burst decay plot used here is represented in periods (cycles). And while both methods have their advantages and disadvantages (or limitations), it’s fair to say that plotting in periods may well be more useful for determining the decay of a driver with a wide bandwidth. We see a strong resonance oscillation in the upper bass with the maximum at about 200 Hz, a few small lags around 2 to 3 kHz and later a peak between about 8 and 12 kHz. But at least the treble is nothing that is subjectively perceived as a real negative. However, the bass is not only audible, but also visibly a bit too muddy and pop-like here.

These are the metrics that I will continue to use in the upcoming tests, of course, based on the new test setup and Arta as the software.

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darky1986

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52 Kommentare 4 Likes

Hey, finde eure Arbeit dazu sehr Lobenswert und da jeder Mensch eine relativ individuelle Kopfform und Ohrform hat, empfinde ich es als ein ziemlich schwieriges Unterfangen was ihr euch da vor genommen habt ;)
Trotz dessen wünsche ich euch viel Erfolg!

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Igor Wallossek

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Dafür gibt es ja Gott sei Dank Normen (Kopfdurchmesser, Anstellwinkel), das klappt eigentlich ganz gut :)

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Ghoster52

Urgestein

1,363 Kommentare 1,029 Likes

Mikro hab ich bei der AE-9 leider nicht/nie getestet, konnte die PE Version auch nicht.
Die Karte hab ich frustriert nach 1 Jahr Benutzung wieder verkauft, weil...
1. Treiberprobleme, es kam immer wieder vor, das man einen Treiber-Reset durchführen musste.
Im täglichen Gebrauch verliert die Software ihre persönlichen Einstellungen. (Windowsstart=Grundeinstellung)
2. Abstürze, auf einem x470 war es noch relativ selten, auf dem x570 Board fast täglich. (n)
Immer wenn mein Sohn ein Spiel gezockt hat mit 100% CPU Last (z.B. GTA 5), startete die Kiste einfach neu.
Nach lesen in diversen Foren & Ausbau der Karte waren meine ominösen Abstürze Geschichte.
3. Für den urBeyer DT880 600 Ohm und den gemoddeten Fostex T50 MKII (Magnetostat) hat es dann doch nicht ganz gereicht,
leichte Verzerrungen und bei Lastspitzen Aussetzer waren die Folge.

Fazit: Ich bin froh, das ich weder Neupreis gezahlt habe und die Karte zum "guten Kurs" weiter verkaufen konnte.
Hardware ist eigentlich Top, aber die Software / Treiber sind zum...

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Die Problematik mit der Motherboard-Erkennung ist eigentlich ein AGESA Issue und ich werde aus vielerlei Gründen ein B660 mit einem 12400 nutzen. Vollaussteuerung brauche ich nicht. Boards mit USB Anbindung und CPUs ohne Azalia Codec sollen ja nicht betroffen sein. Die nuAudio von EVGA mag auch nur Intel. 😫

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T
ThomxxX

Neuling

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Hallo, würde nicht doch etwas mehr Silicon um die Nachbildung von Vorteil seien? Im Bezug auf die von Euch genannten Reflexion.
Oberfläche aus Stahl- u. Silicon vs. Oberfläche nur aus Silicon

Sehr interessanter Artikel.

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Ghoster52

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1,363 Kommentare 1,029 Likes

Ich war seit Ende der 90'er "Craetive-Fan" (SB32 PNP, AWE64, Live & Live 5.1, Audigy II & IV, X-Fi, Z, AE-5 & 9)
ABER seit Windoof 7/10 und X-Fi gibt es immer mal wieder Treiberprobleme (n) auch auf der Intel-Kisten.

PS: Zum Teil bekommt man in DE nur die AE-9 PE (ohne Mikro-Eingang), muss man aufpassen!
Schade, die hatte ich auch mal auf den Schirm...

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Das Ganze ist pulverbeschichtet, aber ich denke auch noch drüber nach, da mal was Dünnes aus Gummi oder Silikon drüberzuzuiehen und dann die beiden Resultate zu vergleichen. Die Hörer schließen aber ganz gut ab, was man auch am Bass sieht. Normalerweise ist der Kopf ja unebener und Bartträger sind eh immer im Nachteil. Vielleicht mache ich ja noch ein Rubbercoating drauf, gibts ja auch als Sprühdose...

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DommeP

Veteran

113 Kommentare 32 Likes

Moin
Ich hab die AE-9 (ohne PE) mit einem Sennheiser Game One (Oratory) jetzt Länger ohne Probleme auf meinem B550 Board im Einsatz, bin mit der Soundkarte ganz zufrieden - nutze aber kaum die Software-Spielereien.
Phantomspeisung/XLR Input habe ich noch nicht getestet, steht auf meiner Wunschliste - aber nicht soo weit oben.
Wenn ich was ausprobieren soll kann ich das gerne machen, schrecke auch vor so ARTA/LIMP Gebastel nicht zurück - auch wenn das für meine Werkstatt auch noch unter ToDo zu finden ist ;)
Ggf. könnte ich die auch mal für 1-2 Wochen oder so ausbauen :rolleyes:

Hab bisher nicht nach gesucht, gibt's sowas wie ein igao'sLAB-Discord auf dem man mal zu sowas Brainstormen kann?

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Ich nutze Telefon (Festnetz), Whatsapp, Telegram und Skype. Noch so ein Dienst und ich kommuniziere mehr als ich testen kann :D
Was die Karte betrifft - ich kann mir die auch bestellen und retournieren, falls es nicht läuft. Ich bin der perfekte Refurbisher :D

Du kannst mich aber telefonisch erreichen, die Nummer steht sogar im Impressum und ist echt. Nur bitte nicht zwischen 11.15 und 15.00 Uhr. Die Festnetznummer verteilt es dann auch in Echtzeit aufs Smartphone oder das Auto, falls ich draußen bin. Schöne neue Welt :D

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butch111

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49 Kommentare 16 Likes

Ich find die Kombo nicht so zielführend. Bei der Geschichte würde ich als DAC nen RME ADI 2 DAC empfehlen und dazu n gebrauchten Violectric HPA281.... damit haste dann sogar ein vollsymmetrischen Aufbau welcher keine Wunsche offen lässt.
Lese Dir mal spasseshalber das Kopfhörerverstärkerkochbuch (PDF kostenlos) von Fried Reim durch....dann verstehste warum Kopfhörerverstärkertechnik es um Faktor XX schwerer hat als Lautsprecherverstärker, welche mit wesentlich berechenbareren Gegebenheiten klar kommen müssen.
Mit dem grossen Violectric hasste eine grosse Fehlerquelle eliminiert - ich hab 5 stellig in China-Hype-des Monats-KHV investiert im Wochenrythmus, bis ich völlig desillusioniert son gebrauchten ollen Violectric Boliden mal aufm Tisch hatte.....danach hatte überraschter Weise diese ewige Suche ein Ende. Der ADI 2 DAC (ebenfalls deutsche Profi-Ware - kein Hifi Snakeoil-Mist) ergänzt das Ganze meiner Meinung nach perfekt.
Beides bekommste für unter 2K und hast dann Hardware welche nur noch Unzulänglichkeiten am Ende der Kette aufdeckt und konkurrenzlos gut konfigurierbar ist, je nach Bedarf.

Ich hab zb nur so eine MiniDSP-Ears Messstation für Kopfhörermessungen. Aber nie dazu gekommen diese wirklich zu nutzen.

Übrigens: Nachdem ich auf die RME/Vio-Kombo gewechselt habe, waren für mich auch alle sündhaft teuren highend Kopfhörer uninteressant welche ich ebenfalls ständig durchtauschte.......habe jetzt nur noch nen HD 660S Plastikbomber.....alles smooth und deep........auch zum Zocken genial - fast schon wie cheaten ;-)

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FUSION5

Veteran

138 Kommentare 42 Likes

Sehr interessantes Projekt! Ich fände es gut, wenn die Teststellung auch die Prüfung von Funkheadsets erlauben würde, was dann ja in jedem Fall getrennte Zuspielung (über den Dongle oder dergleichen) und Aufnahmegeräte erfordern würde. Einfach um mal zu wissen, wie schlimm oder gut die Teile sind. Bei mir ist beispielsweise ein Steelseries Arctic Pro Wireless im Einsatz, was im Homeoffice mit den wechselbaren Akkus und der Bewegungsfreiheit einfach toll ist. Klanglich aber zumindest leichte Defizite hat.

Hast du als Alternative zu der AE-9 über professionelle Audio-Interfaces nachgedacht? RME, Focusrite und wie sie alle heißen. Ich habe Audio-Interface nur bei der Raumeinmessung genutzt, wo man durch Limitierungen in der Software nur ein Gerät für Aufnahme und Wiedergabe ansprechen konnte.

Hatte grad noch mit einem Kumpel gesprochen, der selbst Kopfhörerverstärker baut. Da wäre bei Bedarf auch ein Testgerät verfügbar, falls du Interesse hast. Vielleicht ja auch nur als Gegentest für die vorhandenen Geräte. Ich könnte auch noch einen Beyerdynamic T1 mit 4 Pol XLR und Adaptern auf 2x 3 Pol XLR und unbalanced 6,3mm Klinke als Versuchskaninchen anbieten.

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Nur mal zum besseren Verständnis:
Ich bin weder Krösus noch größenwahnsinnig. Ich brauche etwas Praktisches, denn wir werden ja nicht (oder nur selten) im High-End messen müssen und das Meiste wird sich eher im Bereich unter 300 Euro bewegen. Man kann es somit auch übertreiben. Das Reim'sche Buch kenne ich, allerdings ist ein Messaufbau, wie wir ihn einsetzen wollen, schon ein klein wenig anders gelagert, als das Muss, um ja auch letzte Quäntchen Klangspielerei bei Vollaussteuerung zu erhaschen. Gerade zum Messen brauche ich so wenig Schnickschnack wie nötig und ich war schon fast drauf und dran, mir wieder selbst eine KH-Verstärkereinheit zu basteln. Aber die liebe Zeit...

Im Allgemeinen werde ich auch keine symmetrischen KH oder Elektrostaten mit deren Eigenheiten messen, die Zielgruppe ist ja doch eine etwas andere. Dafür gibts die HiFi-Magazine und ihre treuen Jünger. Focusrite hatte ich zweimal hier, damit kann ich aber nicht warm werden. Ich bin ja Thomann Kunde und habe dort schon ein gefühltes Auto versenkt, immer wieder was bestellt und auch nicht immer behalten. Hype vs. praktischen Nutzen und so. :D

Warum eine interne Soundkarte mit externem Steuerteil? Ich brauchte das Ganze möglichst portabel als ITX-PC, den ich auch mal öfters bewegen kann. Nicht immer kommen die Samples zu mir, manchmal werde ich mich wohl auch hinbegeben müssen. Das hat durchaus Vorteile, wenn man sich mal in einem Lager austoben kann. Und ich brauche das gute Stück im labor und wahlweise auch im Office. Im Winter ziehe ich lieber ins Büro, da muss ich nicht immer die ganze Etage durchheizen.

Aber ich werde mal noch ein bisschen was vergleichen. Es sollen semi-professionelle Messungen werden, da muss man seine Grenzen schon erkennen. Soundkarte wäre schon praktisch :)

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butch111

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49 Kommentare 16 Likes

Ok - Hatte das Projekt etwas überschätzt als ich die Messstation gesehen hab. Sorry dafür.
Ich selber empfand die ewige Rumtauscherei ja auch lästig - andere betrachten das als essentiellen Teil des Hobbys inkl endlosem Geschwurbel drumherum.
Ich hab jetzt rein zufällig DAC/KHV und KH aus Deutschland.......erstaunt mich selbst das die audiophile Weltreise genau vor der Haustüre endete.

BTW: Krösus bin ich nicht......Du Youtubestar! 😄✌️

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FUSION5

Veteran

138 Kommentare 42 Likes

Der Hinweis zur Portabilität ist gut. Bei den Audiointerfaces meinte ich mit professionell auch nicht teuer (du brauchst ja auch keine 30 Kanäle), sondern eher die güstigeren Geräte, die im Preisbereich der Consumer Soundkarten bzw. konkret der AE-9 liegen. RME war ein schlechtes Beispiel.

Wollte es nur angeboten haben. Ob jetzt als mögliche Ausstattung oder einfach für einen Gegentest der gewählten Ausstattung. Die wenigsten werden den mehrfachen Preis für ein paar Prozent mehr Leistung bezahlen.

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butch111

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Bei Klang gibt es keine Prozentwerte.

Entweder Wow oder unzufrieden/genügsam/hab eh kein Geld mehr.

Das Schlimmste bleibt eh, dasse mit 50 nicht mehr die Ohren eines 20-Jährigen hast

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Wer mit seinen Ohren pfleglich umgeht, hat lange was davon. Obwohl ich mittlerweile 58 bin, höre ich noch bis 14 kHz recht gut. Sagt der Doc und der muss es ja wissen. Ja, es wird weniger, aber noch geht es. 😜

Ich gehöre auch nicht zu denen, die OpAmps umstecken, damit sie besser schlafen können. Klang ist immer subjektiv, den kann man nicht messen 😎

Ich werde alles mal gegeneinander testen, gute Kopfhörer habe ich ja auch. Dann werde ich checken, ob ich mir besser noch was ausleihe und es ist gut zu wissen, dass es Optionen gibt. Schon mal danke dafür 🙂

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B
Besterino

Urgestein

6,667 Kommentare 3,264 Likes

Nochmal ein, zwei Preisklassen unter den von @butch111 genannten Geräten für die Ausgabe: ich bin mit dem Dacmagic 200m echt sehr sehr glücklich, kann angeblich KH auch bis 600Ohm.

Für mich sowohl bei Praktikabilität (recht klein, DAC + KH-"Verstärker"; noch recht handlich von den physischen Ausmaßen) als auch Qualität eine Offenbarung. Nie wieder internes Soundgeraffel.

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butch111

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49 Kommentare 16 Likes

Ich weiss - will jetzt keiner HÖREN - testet die RME/VIO-Kombo (zumindest geräteseitig XLR verkabelt - Vio nutzt dann 4 Verstärker inkl kein Übersprechen usw)......gebraucht kaufen/verkaufen bedeutet nahezu 0-Summen-Spiel bei den Teilen........Ich kann mir nicht vorstellen das das einer dann nochmal abgibt - ausser er braucht Geld für ne Immobilienfinanzierung, is klah. 😄
Und ich hab mitlerweile wie gesagt nur noch nen <500Euro Hörer dran! ..also nix High End.

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Igor Wallossek

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10,103 Kommentare 18,586 Likes

Der DacMagic hat eine viel zu hohe Ausgangsimpedanz. Mit Angaben wie <50 Ohm kann ich nichts anfangen, sowas habe ich auch. Oben erwähnte jemand das Kochbuch... 1:8 sollte man schon hinbekommen, also müsste der Amp für die 32 Ohm Tröten deutlich unter 10 Ohm liegen, besser nahe null.

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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.

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