Hi-Fi Skolen del 8 – Hovedtelefoner

Velkommen til ottende kapitel af Hi-Fi Skolen. Indtil nu har vi beskæftiget os med udstyr, der skal fylde stuen med vellyd. Men denne gang bliver det personligt. Meget personligt. Vi skal tale om hovedtelefoner – den mest intime form for hi-fi, der findes.

At lytte til musik i hovedtelefoner er en disciplin for sig. På den ene side fjerner man med et snuptag det svageste og mest uforudsigelige led i ethvert hi-fi-anlæg: lytterummet. Stående bølger, refleksioner fra gulv og diskussioner med din bedre halvdel om placeringen af to store højttalere midt på gulvet forsvinder som dug for solen. Til gengæld introducerer hovedtelefonerne en helt ny række af overvejelser og faldgruber.

Hovedtelefoner har i årevis været det område indenfor hi-fi, der voksede mest. Det hænger ikke mindst sammen med en revolution indenfor bærbar, trådløs lyd. Men hovedtelefoner kan også bruges hjemme i privaten, og under de rette forhold kan et godt par hovedtelefoner levere en detaljering og et nærvær, som et højttalersystem til mange gange prisen kun kan drømme om.

Hvor skal hovedtelefonerne sidde?

Før vi kommer nærmere ind på det tekniske, skal vi have styr på, hvor hovedtelefoner skal sidde. Ja, på hovedet naturligvis! Men der er tre overordnede typer:

Over-ear: Det er de klassiske, store ‘lyttebøffer’, der med deres bløde ørepuder omslutter hele øret. De er typisk de mest komfortable til lange lyttesessioner, og da de skaber et lille, forseglet rum omkring ørerne, har de potentialet til at levere et stort og overbevisende lydbillede. Ulempen er deres størrelse og vægt – især til trådløs lyd, da de ikke altid er lige praktiske at have med i bussen.

On-ear: Som navnet antyder, hviler disse direkte på øret. De er et kompromis mellem de store over-ear-modeller og de små in-ears. De er ofte lettere og mere transportable, men kan for nogle virke ukomfortable over tid, da de presser på ørerne. Deres evne til at isolere mod udefrakommende støj er også typisk ringere, da ørepuderne ikke i samme grad forsegler rummet omkring ørerne.

In-ear: Her har vi med propper at gøre, der placeres direkte i øregangen. Kategorien spænder fra de billige plasticdimser, der plejede at følge med din telefon, til avancerede, formstøbte In-Ear Monitors (IEM’s), som bruges af professionelle musikere.

In-ear-hovedtelefonerne byder som oftest på komplet akustisk suveræn isolation fra omverdenen og ekstrem bærbarhed. For nogle kan fornemmelsen af at have noget i øregangene dog føles unaturligt eller ‘indelukket’, ligesom pasformen i øregangene kan være et problem.

Udover de tre hovedtyper findes de såkaldte bone conduction-hovedtelefoner, der til forskel fra gængse hovedtelefoner ikke bruges på ørerne, men overfører lyden til mellemøret via knogler i kraniet – eller endda via kravebenet, som det var tilfældet med den første hovedtelefon af denne type, Bone Fone, der desuden indeholdt en FM-radio. Bone conduction-hovedtelefoner har den fordel, at man stadig kan høre sine omgivelser, men lydkvaliteten matcher ikke et sæt ‘rigtige’ hovedtelefoner, der sender lyden ind i øret.

Åbne eller lukkede?

Den vigtigste beslutning er, om hovedtelefonerne skal være åbne eller lukkede. Forskellen ligger i konstruktionen af ørekopperne – altså det ‘kabinet’, som driveren i hovedtelefonen arbejder i.

Lukkede hovedtelefoner

Her er ørekoppen en solid, forseglet skal. Lyden bliver fanget inde i hovedtelefonerne og sendt direkte ind i dine ører. Det er din private koncert, og ingen andre er inviteret.

Fordelen i de lukkede hovedtelefoner er, at de isolerer dig effektivt fra larm i omgivelserne, og lyden generer ikke din sidemand i toget. Lukkede hovedtelefoner har ofte en mere kraftfuld og kontant basgengivelse. Perfekt til kontoret, pendling eller studiet.

Bagsiden af medaljen er, at lyden er fanget i det lille, lukkede rum mellem driveren og øret. Og ligesom i højttalerverdenen er det en kunst at konstruere et kabinet uden resonanser og farvninger af lyden. Og kunst koster. Det er let at lave lukkede hovedtelefoner med solid bas, men ikke nær så let at opnå en naturlig gengivelse.

Åbne hovedtelefoner

I de åbne hovedtelefoner er ydersiden af kopperne dækket af et gitter, så lyden kan passere frit ind og ud. Du deler så at sige musikken med dine omgivelser.

Resultatet er et imponerende stort, luftigt og naturligt lydbillede. Lyden ‘ånder’ frit og minder mere om at lytte til et par gode højttalere i en stue.

Den åbne konstruktion har to ulemper. Den første er åbenlys, nemlig at de lækker lyd som en si og er totalt uegnede til offentlig transport og andre steder, hvor man kan genere sine omgivelser. Den anden er mere teknisk: De har svært ved at gengive den dybeste bas. For at opbygge et solidt lydtryk i basområdet kræves et forseglet rum – ligesom et højttalerkabinet. Åbne hovedtelefoner er det kompromisløse valg til kritisk lytning derhjemme, men forvent ikke jordskælvsbas. En måde at omgå svagheden i bassen er at bruge drivere med større membraner.

Stereoperspektiv – en ud af hovedet-oplevelse

Når det gælder detaljeopløsning, kan gode hovedtelefoner konkurrere med langt dyrere højttalere, men sværere står det til med perspektivet og evnen til at fremmane en illusion af en akustisk scene foran lytteren.

Når du lytter til musik på et traditionelt stereoanlæg, hører begge dine ører lyden fra begge højttalere. Lyden fra venstre højttaler når venstre øre først og kraftigst, men en brøkdel af et sekund senere når en let dæmpet version også højre øre – og omvendt. Denne ‘krydstale’ (crosstalk) er, sammen med rummets refleksioner, afgørende for, at din hjerne kan konstruere et tredimensionelt lydbillede foran dig.

Med hovedtelefoner brydes denne regel totalt. Venstre kanal går 100 procent til venstre øre, og højre kanal går 100 procent til højre øre. Der er ingen krydstale. Resultatet er, at lyden ikke opleves som kommende fra en scene foran dig, men snarere fra en linje, der løber direkte gennem dit kranie.

Nogle entusiastforstærkere har en ‘crossfeed’-funktion, der elektronisk blander en smule af kanalerne for at simulere et mere naturligt lydbillede. Men den mest avancerede løsning på problemet er en teknologi i stærk fremgang: Spatial Audio – eller ‘rumlig lyd’.

Rumlig lyd og head tracking

Forestil dig, at du kunne tage lyden fra en fuldblods hjemmebiograf med surroundlyd og proppe den ind i et par hovedtelefoner. Det er i grove træk løftet fra teknologier som Dolby Atmos for Headphones, DTS Headphone:X og Apples Rumlig Lyd (Spatial Audio).

Ved hjælp af avanceret digital signalbehandling skaber teknologien en virtuel 3D-oplevelse. Den simulerer ikke bare, at lyden kommer fra venstre og højre, men også forfra, bagfra, fra siderne og endda over dig. Når det gælder film og spil er det en revolution, men teknologien vinder også hastigt frem i musikproduktion. Det betyder, at musikselskaberne er begyndt at efterbehandle en stor del af deres bagkatalog med rumlig lyd. Med større eller mindre succes.

Det fjerner måske nok fornemmelsen af at have de fire medlemmer af The Beatles spærret inde i sit hoved, men det er ikke alle musikelskere, der har været begejstrede for at genopleve deres yndlingsalbums i en 3D-manipuleret udgave.

Head Tracking tager 3D-magien et skridt videre. Små gyroskoper og accelerometre i hovedtelefonen registrerer, hvordan du bevæger dit hoved. Hvis du vender hovedet mod venstre, bliver lyden i det virtuelle rum stående, som om lydkilden (f.eks. TV-skærmen) stadig er foran dig. Højre øre får nu ‘frontlyden’, mens venstre øre får lyden ‘bagfra’. Denne artikels forfatter husker stadig oplevelsen af første gang at høre hovedtelefoner med headtracking (Audeze Mobius) – og at tro, at lyden kom fra højttalerne på hver side af skærmen.

Motoren: Hvordan laves lyden?

Ligesom med højttalere (som vi kiggede på i del 6), findes der forskellige motorteknologier i hovedtelefoner. Hver har sine styrker og svagheder.

Dynamiske drivere

Ligesom blandt højttalere er den dynamiske driver også den mest almindelige i hovedtelefonverdenen. Driveren er i bund og grund en traditionel højttalerenhed i miniatureformat: En svingspole er limet fast på bagsiden af en kegleformet membran og placeret i et kraftigt magnetfelt. Når lydsignalet løber gennem spolen, bevæger den sig frem og tilbage og skubber til membranen, som derved skaber lydbølger.

 

Teknologien er relativt billig at producere, robust og i stand til stor membranvandring, hvilket gør den fremragende til at levere en kraftfuld og dyb bas. Udfordringen er, at membranen ved høje frekvenser kan begynde at flekse og ‘bryde op’, hvilket fører til forvrængning.

Membranen kan være lavet af alt fra simple plastictyper som mylar til mere eksotiske materialer som biocellulose. Skal det være rigtig avanceret, kan membranen være belagt med metal for øget stivhed og færre opbrydninger. De økonomisk bevidste vælger aluminiumsbelægning, men driverens membran kan også være belagt med titan eller endda beryllium.

Planar-magnetiske drivere

Her bevæger vi os op i luksusklassen. I stedet for en kegleformet membran, der skubbes af en lille spole, består en planar-driver af en ultratynd, flad film med et indgraveret elektrisk kredsløb. Denne film er spændt ud i en ‘sandwich’ mellem to rækker af kraftige magneter. Når lydsignalet sendes gennem kredsløbet på filmen, reagerer det med magnetfeltet og får hele membranens overflade til at bevæge sig ensartet.

Fordi drivkraften er fordelt over hele fladen, er bevægelsen ekstremt kontrolleret, hvilket resulterer i meget lav forvrængning og en lynhurtig transientrespons. Resultatet er en usædvanligt klar, åben og detaljeret lyd. Ulempen er typisk en højere vægt på grund af de store magneter og en lav følsomhed, der gør en dedikeret forstærker til en nødvendighed.

Elektrostatiske drivere

Hvis planar-magnetiske er en sportsvogn, er elektrostater en Formel 1-racer. Her er princippet ren statisk elektricitet. Driveren består af en næsten vægtløs, mikrometer-tynd membran, der er belagt med et elektrisk ledende materiale og placeret mellem to perforerede metalplader (statorer).

Membranen holdes konstant på en meget høj elektrisk spænding (bias-spænding), mens musiksignalet – også forstærket til højspænding – sendes til statorerne. De skiftende elektriske felter fra statorerne skubber og trækker i den lette membran. Fordi membranen stort set ingen masse har, kan den reagere med en ufattelig hastighed og præcision, hvilket giver en lyd med en gennemsigtighed og detaljering, som ingen anden teknologi kan matche.

Ulemperne er dog til at tage og føle på – men lad hellere være: Højspændingen. Elektrostatiske hovedtelefoner kræver en speciel, dyr højspændingsforstærker. Og da hovedtelefonerne næsten altid er af den åbne type, kan de være skrøbelige, og de har generelt en svagere basgengivelse end andre typer.

Balanced Armature-drivere

Balancerede armaturer er en teknologi, der er udviklet til høreapparater og bruges i dag i de mest avancerede in-ear-modeller. En BA-driver virker ikke ved at skubbe en stor membran direkte. I stedet er hjertet en lille metalbøjle (‘armaturet’), der er omviklet med en spole og perfekt afbalanceret mellem to magneter. Når signalet passerer gennem spolen, får det armaturet til at vibrere som en stemmegaffel.

Denne lille, præcise bevægelse overføres via en stang til en lille, stiv membran, der skaber lyden. Fordelen er den diminutive størrelse og den høje effektivitet, men inden for et snævert frekvensområde. BA-armaturer er gode til at gengive mellemtone og diskant med stor klarhed. Da en enkelt BA har svært ved at dække hele spektret, bruger high-end in-ears ofte et system med flere BA-drivere, der hver er tunet til sin egen opgave. BA-armaturerne suppleres normalt med en dynamisk driver til basområdet.

Passiv & kablet vs. aktiv & trådløs

Indtil for relativt nylig var hovedtelefoner simple anordninger: To drivere i et par ørekopper, forbundet med et kabel. En passiv driver, der var fuldstændig afhængig af kvaliteten og kraften fra den forstærker, den blev sluttet til. Men den trådløse revolution har skabt en dyb kløft i landskabet. I dag er vi nødt til at skelne mellem to fundamentalt forskellige filosofier.

Den passive, kablede hovedtelefon. Dette er entusiastens valg. En par passive, kablede hovedtelefoner har kun én opgave: At omdanne det elektriske signal fra kablet til lydbølger så trofast som muligt. Her er der ingen batterier, Bluetooth-chips og digital signalbehandling, der kan forvanske musiksignalet.

Fordelen er, at kvaliteten defineres udelukkende af de fysiske komponenter. Det giver dig som bruger den ultimative frihed til at sammensætte og opgradere dit system. Du kan parre den med en hvilken som helst DAC og forstærker for at forme lyden præcis, som du vil have den.

Ulempen er kablet, der altid er i vejen – og tilmed er for kort…

Et sæt aktive, trådløse hovedtelefoner er ikke bare hovedtelefoner. De er et komplet, selvstændigt lydsystem proppet ind i et par ørekopper. Ud over driverne indeholder de et Bluetooth-modul, en digital-til-analog konverter (DAC), en specialbygget forstærker, et genopladeligt batteri og – vigtigst af alt – en kraftig Digital Signal Processor (DSP).

Bekvemmeligheden er uovertruffen, men den største tekniske fordel er DSP’en, der giver producenten mulighed for at optimere lyden digitalt. Det er også denne indbyggede elektronik, der muliggør funktioner som aktiv støjreduktion (ANC), justerbar EQ og rumlig lyd.

Ulempen er, at det er et lukket system. Du kan ikke opgradere den indbyggede DAC eller forstærker – du er gift med den lyd, producenten har defineret. Og med kvaliteten af de codecs, der er navlestrengen til mobiltelefonen eller computeren.

Forbindelsen til verden: Kabler, stik og trådløse sprog

Hvordan du forbinder dine hovedtelefoner til din musikafspiller er ikke en ligegyldig detalje. Det er en fundamental del af signalkæden, der har stor indflydelse på både lydkvalitet og brugervenlighed. For de to verdener – den kablede og den trådløse – har hver deres spilleregler, stikstandarder og digitale sprogbarrierer.

Den kablede forbindelse

En kablet forbindelse vil, alt andet lige, altid have potentialet til at levere den højeste og mest stabile lydkvalitet. Men ikke alle kabler og stik er skabt ens.

De fleste kablede hovedtelefoner i dag bruger 3,5 mm minijackstik. Det er en såkaldt ‘single-ended’ forbindelse, hvor de to kanaler (venstre og højre) deler en fælles jordforbindelse.

Det store kvarttommes 6,35 mm jackstik er storebror til minijack. Engang var alle hovedtelefonstik sådan. Elektrisk set er det magen til 3,5 mm, men den større fysiske form gør det mere holdbart, og det findes typisk på stationært hi-fi-udstyr som forstærkere og DAC’er, samt på professionelt studiegrej.

De senere år har vi set mere avancerede forbindelser vinde frem. Balancerede forbindelser (4,4 mm Pentaconn og 4-pin XLR) er entusiasternes valg. I en single-ended forbindelse kan den fælles jordforbindelse i teorien opsamle støj, der kan påvirke lyden. I en balanceret forbindelse elimineres dette problem ved at give hver kanal sit helt eget, separate kredsløb.

Trådløs frihed – og dens sprogbarrierer

Trådløs lyd i hovedtelefoner er i praksis synonymt med Bluetooth. Men standarden for at overføre lyd via Bluetooth har udviklet sig en del med årene.

Forskellen på AptX Lossless og LDAC kan opsummeres i spørgsmålet: Vil du helst have en blended whisky i et rent glas eller en single malt i et snavset glas?

Da Bluetooth-båndbredden er for begrænset til ukomprimeret lyd i hi-fi-kvalitet, er lyden nødt til at blive komprimeret, sendt trådløst og pakket ud igen. Codec’en er den algoritme, der står for denne proces. Og codecs er heller ikke skabt lige.

• SBC (Sub-Band Codec): Dette er den absolutte basis-codec, som alle Bluetooth-enheder skal understøtte. Den er universal, men også den mest simple. Lydkvaliteten er acceptabel, men ikke mere end det.
• AAC (Advanced Audio Coding): Dette er Apples foretrukne codec. På en iPhone, iPad eller Mac vil AAC ofte levere en markant bedre lydkvalitet end SBC. Det er standardsproget i Apples økosystem.
• aptX-familien: Udviklet af Qualcomm og meget udbredt på Android-telefoner. aptX er et solidt skridt op fra SBC, mens aptX HD tager den videre og leverer en lydkvalitet tæt på CD-niveau.

I toppen af den trådløse fødekæde finder vi især to rivaler, der kæmper om tronen med hver deres filosofi: aptX Lossless og LDAC.

• aptX Lossless har ét mål: at levere en matematisk tabsfri, bit-for-bit perfekt kopi af en lydfil i CD-kvalitet (16-bit / 44.1 kHz). Den ofrer den højere opløsning for at garantere en 100 procent nøjagtig gengivelse af et standardsignal.
• LDAC, derimod, sigter efter at overføre lyd i højere opløsning (op til 24-bit / 96 kHz). For at opnå dette benytter den en meget avanceret, men stadig tabsgivende (lossy) kompression.

Valget står altså, sat på spidsen, mellem en 100 procent nøjagtig gengivelse af et principielt ringere signal (CD-kvalitet) eller en let forringet, men stadig fremragende udgave af et principielt bedre signal (højopløst lyd). Hvad vil du helst have: En blended whisky i et rent glas eller en single malt i et snavset glas?

Du får brug for en forstærker

Kan jeg ikke bare sætte mine nye, dyre hovedtelefoner til min mobil? Jo, det kan du godt, hvis du altså kan finde en, der har gammeldags 3,5 mm stereojack-udgang. Men du får sandsynligvis ikke det optimale ud af hovedtelefonerne.

Ligesom højttalere har hovedtelefoner en impedans (målt i ohm) og en følsomhed (målt i dB). Som en grov tommelfingerregel gælder det, at jo højere impedans og/eller jo lavere følsomhed, desto mere krævende er hovedtelefonen at drive. Forstærkerens udgangseffekt afhænger af den impedans, den belastes med. Godt nok skal der kun få milliwatt til, men effekten halveres, hver gang impedansen fordobles. Og mens impedansen på fuldvoksne højttalere varierer indenfor få ohm, kan hovedtelefoner ligge inden for et bredt spænd (fra 8 til 600 ohm).

En krævende hovedtelefon tilsluttet en mobiltelefon vil ofte resultere i tynd, blodfattig lyd og manglende kontrol, fordi mobilens indbyggede forstærker simpelthen løber tør for kræfter. Løsningen er en dedikeret hovedtelefonforstærker. Til mobil brug er en lille, bærbar DAC/Amp (en kombineret digitalkonverter og forstærker) en populær og yderst effektiv opgradering, der både leverer strømmen og forbedrer lydkvaliteten fra den digitale kilde.

Aktiv Støjdæmpning (ANC)

Ud over friheden for kabel giver aktive hovedtelefoner også mulighed for at behandle signalet digitalt. En af velsignelserne er aktiv støjreduktion – ANC.

Dette er den moderne pendlers bedste ven og en velsignelse i åbne kontorlandskaber. Små mikrofoner på ydersiden af hovedtelefonerne lytter til den omgivende støj. Herefter skaber en lille computerchip i hovedtelefonerne et ‘mod-støj’-signal – et lydsignal i præcis modfase – som, når det afspilles i hovedtelefonerne, effektivt udligner motorstøj, susen og kontorsnak.

Teknologien er blevet imponerende god til at fjerne konstant, monoton støj. Pludselige lyde eller stemmer kan den have sværere ved. Selv om teknologien bliver stadigt bedre, påvirker elektronikken uundgåeligt lydkvalitetet. Dels kan den fine elektronik introducere en svag susen, og dels vil ikke blot støjen, men også noget af musiksignalet blive påvirket af det fasevendte signal.

Kritiske hi-fi-lyttere slår derfor støjreduktionen fra, når der virkelig skal lyttes, men til at skabe en oase af ro på farten er det genialt. Og man skal huske, at ANC ikke er skabt til lytning hjemme i stuen, men til at få musikalsk ørenlyd i støjende omgivelser. Og her generer den lille, men uundgåelige påvirkning af lydkvaliteten mindre end den enerverende støj, der bortfiltreres.

Konklusion: Lyt, føl og vælg med omhu

At vælge hovedtelefoner er en dybt personlig rejse. Der findes ikke ét par, der er bedst for alle og i alle situationer. Det bedste valg afhænger fuldstændig af dig: Hvor skal du bruge dem? Hvad prioriterer du – isolation eller et åbent lydbillede? Skal de have moderne funktioner som rumlig lyd, eller sværger du til den rene, kablede forbindelse? Hvis du går kabelvejen, så husk også, at din vigtigste rejsekammerat er en god hovedtelefonforstærker (der meget vel kan være indbygget i forstærkeren i stereoanlægget).

Når det gælder trådløse hovedtelefoner, er pointen, du absolut skal huske, at din afspiller og dine hovedtelefoner skal understøtte den samme avancerede codec for at opnå fordelen. Hvis du forbinder dine spritnye LDAC-kompatible hovedtelefoner til en iPhone, vil de tale sammen via AAC, da iPhone ikke understøtter LDAC. Tjek derfor altid specifikationerne på både sender og modtager, hvis du jagter den bedst mulige trådløse lyd.

Og et sidste tip: De fleste af os har mere end ét par hovedtelefoner.