Audio 101: Wie funktionieren Kopfhörer?

Kopfhörer sind ein wesentliches Element vieler Audioerlebnisse. Sie ermöglichen es Ihnen, Musik direkt in Ihre Ohren zu leiten, während Sie die Welt ausblenden – aber was ist ihre Geschichte und wie funktionieren sie genau? Wenn Sie neugierig auf Ihre Lieblingsdosen sind, finden Sie hier eine Aufschlüsselung.

Eine kurze Geschichte der Kopfhörer

Kopfhörer sind eine Erfindung, die bis in die 1880er Jahre zurückreicht. Damals benutzten Telefonisten schwere Lautsprecher, die auf ihren Schultern saßen, um Telefonleitungen anzuschließen. Leider wogen diese Lautsprecher satte 10 Pfund!

In den 1890er Jahren entwickelte ein britisches Telekommunikationsunternehmen, die Electrophone Company, einen bahnbrechenden Kopfhörer, der unter dem Gesicht hing und als Elektrophon bezeichnet wurde. Dieses Gerät bestand aus Ohrhörern, die mit einem Y-förmigen Griff verbunden waren, ähnlich wie ein modernes Stethoskop.

Das Elektrophon würde an einem Ende direkt an eine Haustelefonleitung angeschlossen und am anderen die Ohren des Benutzers bedecken. Mit dem Gerät konnten Benutzer über diese Leitungen übertragene Musik hören.

Nathaniel Baldwin erfand 1910 den ersten modern aussehenden Kopfhörer. Im Gegensatz zum Elektrophon saß Baldwins Kopfhörer auf dem Kopf, anstatt unter das Gesicht zu fallen.

Als Sony 1979 den Walkman auf den Markt brachte, wurden die Kopfhörer von groß und unhandlich zu kleiner und leichter. Während jedoch heute kleine In-Ear-Modelle beliebt sind, bevorzugen einige Audiophile immer noch größere Over-the-Ear-Modelle.

Verwandt: Die besten veganen Kopfhörer

Das Geheimnis liegt in den Lautsprechern

Der wichtigste Teil Ihres Kopfhörers sind die Lautsprecher, und jeder Lautsprecher besteht aus drei Hauptkomponenten. Sie sind die Schwingspule, der Permanentmagnet und die Membran.

Die Schwingspule ist ein dünner Kreis aus Kupferdraht. Dieser Draht hängt in der Mitte eines Permanentmagneten, der ein konstantes Magnetfeld aufrechterhält. Dieses Feld hilft der Schwingspule zu vibrieren.

Mit der Schwingspule verbunden ist eine dünne Membran, die Membran genannt wird. Diese Membran, auch Lautsprechermembran genannt, ist der Teil, der für die Luftverdrängung verantwortlich ist.

Wie erzeugen Kopfhörer Sound?

Ein Großteil des Audiomaterials, das Sie heute hören, beginnt als digitale Information, die durch einen Digital-Analog-Wandler (DAC) geleitet wird. Dieser DAC wandelt ein digitales Signal in einen analogen elektrischen Strom um, den Lautsprecher zur Tonwiedergabe verwenden können. Bei Geräten, die vor dem digitalen Zeitalter erstellt wurden, kamen diese elektrischen Signale jedoch direkt von den analogen Quellmedien und wurden über einen Verstärker zum Lautsprecher geleitet, ohne dass eine digitale Umwandlung erforderlich war.

Bei Kopfhörern fließen wie bei allen Lautsprechern oszillierende elektrische Ströme über die Drähte zur Schwingspule. Wenn Strom durch die Spule fließt, erzeugt er ein elektrisches Feld, das mit dem elektromagnetischen Feld des Permanentmagneten interagiert. Die Varianz zwischen den beiden Feldern lässt die Schwingspule schwingen.

Wenn die Schwingspule schwingt, bewegt sich die Membran mit. Diese Bewegung der Membran verursacht Druckwellen (oder Schallwellen) in der umgebenden Luft. Diese Wellen sind der Klang, den Sie hören. Bei höheren Tönen bewegt sich die Membran schnell; bei niedrigeren Tonhöhen vibriert die Membran langsam. Die Gesamtlautstärke hängt von der relativen Stärke des elektrischen Signals ab.

Wie unterscheiden sich kabelgebundene Kopfhörer von kabellosen Kopfhörern?

Derzeit gibt es nur zwei Haupttypen von Kopfhörern, kabelgebunden, die ein herkömmliches Kabel verwenden, um eine Verbindung mit der Audioquelle herzustellen, und kabellos, die kabellose Signale zur Wiedergabe von Audio verwenden. Es gibt jedoch noch andere Unterschiede, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie Ihr perfektes Paar auswählen.

Benutzerfreundlichkeit

Kabelgebundene Kopfhörer sind oft einfacher zu bedienen als ihre kabellosen Gegenstücke. Das Umschalten von Geräten ist so einfach wie das Trennen der Kopfhörer und das Anschließen an eine andere Audioquelle. Andererseits ist das Kabel auch der größte Nachteil, da es physisch mit der Audioquelle verbunden werden muss. Dieser Draht verhindert die Bewegung des Benutzers.

Hier punkten kabellose Kopfhörer mit vergleichsweise mehr Komfort. Mit Wireless können Sie frei herumlaufen, solange Sie sich in Reichweite Ihrer Bluetooth-Verbindung befinden. Sie erfordern jedoch zusätzlichen Aufwand, wenn Sie Geräte wechseln möchten.

Audio Qualität

Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, wo digitales Audio in analoges Audio umgewandelt wird. Bei kabelgebundenen Kopfhörern wird digitales Audio mit einem DAC auf dem Audiogerät wie Ihrem Computer in eine analoge Ausgabe umgewandelt, bevor es über Kabel an die Kopfhörerlautsprecher gesendet wird. Auf der anderen Seite wird Bluetooth-Audio normalerweise zuerst als Daten an die Kopfhörer gesendet und dann vom integrierten DAC des Kopfhörers in ein analoges Signal umgewandelt.

Der Grund für diesen Unterschied ist, dass drahtlose Kopfhörer einen Algorithmus namens Codec verwenden, der ein Koffer für Coder/Decoder ist, um Audiodaten zu verschlanken. Diese Codecs werden oft als „verlustbehaftet“ bezeichnet, da Daten zugunsten einer geringeren Dateigröße entfernt werden. Drahtlose Kopfhörer verwenden diese Codecs, denn je weniger Daten über eine Bluetooth-Verbindung übertragen werden, desto zuverlässiger ist die Verbindung.

Komprimieren beeinträchtigt jedoch die Qualität. Im Gegensatz zu kabellosen Modellen können kabelgebundene Kopfhörer den Ton ohne verlustbehaftete Komprimierung liefern. Das bedeutet, dass Sie bei kabelgebundenen Modellen eine bessere Wiedergabetreue erzielen. Aus diesem Grund werden Sie in einer professionellen Studioumgebung nicht oft kabellose Kopfhörer finden. Kabelgebundene Einheiten haben auch eine reduzierte Latenz.

Audiosteuerung und Stromversorgung

Bluetooth-Kopfhörer bieten eine umfassendere Kontrolle über Ihre Musik. Während Sie mit einigen kabelgebundenen Kopfhörern Ihre Inhalte abspielen und anhalten können, können Sie bei vielen Bluetooth-Modellen die Lautstärke anpassen, Ihre Musik anhalten oder abspielen sowie Titel überspringen oder zurückspulen. Einige lassen dich sogar digitale Assistenten wie Siri herbeirufen. Aber was Sie an Komfort gewinnen, opfern Sie an Audiotreue.

Schließlich benötigen kabellose Kopfhörer zum Betrieb Batteriestrom. Das heißt, wenn Ihnen der Saft ausgeht, funktionieren Ihre Kopfhörer nicht. Kabelgebundene Kopfhörer verwenden normalerweise keine Batterien und funktionieren daher immer dann, wenn sie an eine Audioquelle angeschlossen sind.

Verwandt: Die besten USB-C-Kopfhörer

Neue Kopfhörer, alte Technologie

Kopfhörer sind eine unglaubliche Erfindung. Während Marken mit neuem Schnickschnack entstehen mögen, ist die Kerntechnologie seit über 100 Jahren weitgehend unverändert geblieben. Und während sich einige Designs mit dem Fortschritt dieser Technologie ändern können, wird der klassische Kopfhörer wahrscheinlich noch viele Jahre lang ein Synonym für Musik sein.

Welche Ausrüstung benötigen Sie, um verlustfreies Audio zu genießen?

Sie werden den Unterschied nicht hören, wenn Sie nicht die richtige Hardware haben, so einfach ist das.

Weiter lesen

Über den Autor