Hoe lees ik de technische fiche van een hoofdtelefoon?

Nagenoeg elke fabrikant vermeldt een aantal technische specificaties bij een hoofdtelefoon. Is er een reden voor al die terminologie op de technische fiche en - belangrijker nog - welke waarde mag je er aan hechten? En wat is de betekenis van termen zoals impedantie, rendement of frequentiebereik bij een hoofdtelefoon?

De technische fiche van een hoofdtelefoon kan een goede leidraad zijn om te achterhalen of een hoofdtelefoon past bij de gebruiksdoeleinden die je zelf voor ogen hebt. In die zin kan een technische fiche nuttig zijn om een aantal objectief meetbare kenmerken te vergelijken bij verschillende sets.

Maar zoals je zo meteen zal merken, laat de nauwkeurigheid waarmee technische gegevens worden opgediend enigszins te wensen over, waardoor het moeilijk wordt om echt eerlijke vergelijkingen te maken. Dat is alvast een belangrijke nuance. Eveneens belangrijk om in het achterhoofd te houden, is dat de technische fiche ons weinig tot niets zegt over de eigenlijke klank en de algemene geluidskwaliteit van een hoofdtelefoon. Ook dat zal zo meteen duidelijk worden, wanneer we een tweetal 'at random' van het internet geplukte technische fiches onder de loep nemen.

Driver en frequentierespons
In ons eerste voorbeeld bekijken we de technische gegevens van een in-ear hoofdtelefoon uit het wat hogere segment van de mobiele markt, die maar liefst drie drivertjes gebruikt om geluid op te wekken. 

Het eerste kopje op deze fiche verwijst naar de driver unit. Met de term 'driver (unit)' wordt verwezen naar het geheel van magneet, spoel en diafragma dat een klassieke hoofdtelefoon of luidspreker gebruikt om geluid op te wekken.

Aangezien er hier drie getallen staan, weten we alvast dat er drie verschillende drivers gebruikt worden in deze hoofdtelefoon en kennen we de diameter ervan. Het materiaal en dergelijke wordt echter niet vermeld. Ook het werkingsprincipe wordt hier achterwege gelaten, maar aangezien er in de promotekst op de webpagina wel verwezen wordt naar dynamische drivers, rekenen we het de fabrikant niet aan dat die spec hier niet nog eens herhaald wordt.

Het is echter wel een opvallend kenmerk: wanneer er meerdere drivers gebruikt worden in een in-ear set, gaat het meestal om gebalanceerde armaturen. Die zijn namelijk veel makkelijker te miniaturiseren dan dynamische drivers, wat in een in-ear hoofdtelefoon voor minder puzzelwerk zorgt.

Frequency Respons
Over naar het tweede kopje, frequency respons oftewel het frequentiebereik. Deze waardes geven de onderste en bovenste frequenties weer die de hoofdtelefoon kan weergeven, in dit geval 5 tot 26.000 Hz. Dat lijkt ronduit indrukwekkend, en zelfs een beetje overkill als je weet dat het menselijk gehoor in principe alleen geluiden kan waarnemen in de band van 20 Hz tot 20.000 Hz.

Maar die waarde vertelt ons minder dan het lijkt. In de praktijk zegt het zelfs bitter weinig, aangezien we niet weten of alle geluiden binnen dat bereik even luid worden weergegeven. Een hoofdtelefoon of luidspreker zal aan de boven- en onderkant van zijn frequentiebereik namelijk niet plots stoppen met het weergeven van geluid. Wel worden de extreme frequenties geleidelijk aan minder sterk doorgegeven.

Ook binnen het opgegeven frequentiebereik is het natuurlijk belangrijk dat er geen al te grote pieken of dalen optreden, aangezien dat in de praktijk bepaalde geluiden meer of minder zou doen opvallen. En dat is niet de bedoeling, want dan krijg je een ander geluid te horen dan de artiest of producer je wil laten horen - iets wat lijnrecht ingaat tegen de kerngedachte achter hifi (high fidelity, oftwel 'met een hoge natuurgetrouwheid').

Om deze waardes echt een betekenis te geven, zou er dus minimaal een vermelding moeten zijn van de tolerantie bij de meting - meestal aangegeven als (-3dB) tot (-10dB). Die laatste waarde mag je overigens zien als een echte ondergrens voor de nauwkeurigheid van een meting: een verschil van 10 dB wordt door het menselijke gehoor ervaren als een verdubbeling of halvering van het volume, en is dus door ieder normaal werkend paar oren merkbaar.

Impedantie

Het derde kopje verwijst naar de impedantie van de hoofdtelefoon, uitgedrukt in ohm. Deze term is een stuk technischer en vereist wat interesse in de werking van elektronica.

Daarom beginnen we met de eenvoudige vuistregel dat laagohmige hoofdtelefoons (typisch 16 tot 50 ohm) beter geschikt zijn voor toestellen die op een batterij werken - denk aan tablets, smartphones of laptops. Hoogohmige hoofdtelefoons (typisch 250 tot 600 ohm) passen dan weer beter bij hifi-apparatuur in de woonkamer. Kortom, deze waarde geeft een indicatie van het inzetgebied waarvoor de hoofdtelefoon ontworpen werd en in welke opstelling hij optimaal zal presteren.

Om te begrijpen waarnaar de impedantie van een hoofdtelefoon verwijst, moet je in de eerste plaats weten dat een hoofdtelefoon een belasting vormt voor de versterker (of telefoon, tablet, enzovoort) waarop je hem aansluit. Eigenlijk gaat het om de gecombineerde (zelf)inductie, elektrische capaciteit en elektrische weerstand van de spreekspoel in de hoofdtelefoon. Een versterker (of telefoon, tablet) moet dan ook opgewassen zijn tegen die belasting om de hoofdtelefoon optimaal te doen klinken, en dat is niet altijd evident. Verschillende soorten hoofdtelefoons laten op dit vlak immers enorme verschillen optekenen.

Daarom wordt er weleens gewezen op het belang van 'impedance matching' bij een versterker en hoofdtelefoon, waarmee men verwijst men naar de ideale onderlinge verhouding tussen twee gegevens: enerzijds de impedantie van de hoofdtelefoon, en anderzijds de uitgangsimpedantie van de versterker waarop hij aangesloten wordt.

Voor een optimale controle, hoort de impedantie van de hoofdtelefoon minimaal een factor acht hoger te zijn dan de uitgangsimpedantie van de versterker. In ons voorbeeld (met een impedantie 16 ohm) zou de uitgangsimpedantie van de versterker dus niet hoger mogen zijn dan 2 ohm, wat overigens ook een goede algemene stelregel is voor de uitgangsimpedantie.

Naar het resultaat van deze verhouding wordt ook verwezen met de term 'dempingsfactor' (impedantie hoofdtelefoon/uitgangsimpedantie versterker), waarbij een dempingsfactor van acht of meer over het algemeen als ideaal wordt gezien. Meer maakt weinig tot geen verschil, minder kan voor een ondergedempt resultaat zorgen in de vorm van geaccentueerde, losse en rommelige bastonen - veroorzaakt door een driver die ongewenste en ongecontroleerde bewegingen maakt (vandaar ook de term 'controleverlies').

Hoe sterk dat merkbaar is hangt erg af van geval tot geval. Soms is het overduidelijk hoorbaar, soms amper of zelfs helemaal niet. Hier zijn de elektrische karakteristieken van de hoofdtelefoon in kwestie verantwoordelijk voor, waarbij een vlakke impedantiecurve en dito frequentierespons wijzen op een ontwerp dat minder gevoeilig is aan deze effecten. Ontwerpen die minder leunen op elektrische demping (er wordt ook gebruik gemaakt van mechanische demping om het gewenste resultaat te bereiken, een ontwerpkeuze) zijn ook minder gevoelig aan dit effect.

Helaas vertelt ook deze waarde minder dan je zou denken. Omdat we het over wisselstroom hebben, is de hoofdtelefoon immers een reactieve belasting voor de versterker. Of in normaal Nederlands: de impedantie van de hoofdtelefoon verandert naargelang de frequenties die hij weergeeft.

Zo is het best mogelijk dat een hoofdtelefoon waarvoor de fabrikant een impedantie van 32 ohm opgeeft, op bepaalde frequenties een hogere of lagere impedantie laat optekenen - bijvoorbeeld tussen 80 en 16 ohm. Dat is belangrijker dan het misschien lijkt, omdat het meteen heel andere eisen stelt aan de uitgangsimpedantie van de versterker.

Maar zelfs als je deze uitersten zou kennen - bijvoorbeeld door een grafiek van een impedantiemeting op te zoeken - krijg je nog steeds geen volledige kijk op de zaak. Ten eerste weet je daarmee nog niets over de uitgangsimpedantie van het toestel waarop de hoofdtelefoon aangesloten wordt. Dat valt vrij makkelijk te meten en berekenen (iets wat we sinds enkele maanden ook doen bij onze tests), maar smartphone- of tabletfabrikanten geven zo'n cijfer zelden op.

We geven alvast enkele van onze eigen (louter indicatieve!) metingen mee - gemeten met een 100 Hz testtoon en op apparatuur die we toevallig bij de hand hadden - om duidelijk te maken dat deze cijfers er minder goed uitzien dan je misschien verwacht. Wat heet, alleen ons oude draagbare hoofdtelefoonversterkertje voldoet aan het ideaalbeeld om een 16 of 32 ohm hoofdtelefoon perfect gecontroleerd aan te sturen:

Ten tweede kan je ook daarmee nog niet met zekerheid zeggen hoe groot het effect van een verkeerde impedantiematch zal zijn voor een specifieke hoofdtelefoon. Daarvoor heb je - naast de eerder vermelde impedantiemeting - eigenlijk ook nog een frequentiemeting nodig, waarna het mogelijk wordt om exact te berekenen hoe sterk bepaalde frequenties worden aangedikt. En dat gaat misschien toch net wat te ver voor de doorsnee thuisgebruiker...

Rendement, efficiëntie en gevoeligheid

De volgende specificatie - hier weegegeven als het Engelse sensitivity - zien we op Nederlandstalige specificatielijstjes onder verschillende benamingen terug: rendement, efficiëntie en gevoeligheid.

We starten ook hier met een praktische vuistregel: bij een gelijke stand van de volumeregelaar op je telefoon, zal een hoofdtelefoon met een hoger rendement meer decibels produceren dan een hoofdtelefoon met een lager rendement. In principe zitten daar enkele voordelen aan vast: een hoger maximaal volume (al stelt de belastbaarheid daar dan weer grenzen aan) of een iets lager batterijverbruik.

Bij de in-ear hoofdtelefoon uit ons voorbeeld ligt het rendement aan de lage kant, met 96 dB/1 mW. Dat wil zeggen dat hij bij een vermogen van 1 mW een geluidssterkte van 96 dB kan produceren. Dat is nog werkbaar voor een doorsnee tablet of smartphone, zolang je geen echt hoge volumes verwacht. In vergelijking met een typische hoofdtelefoon voor onderweg is deze waarde echter aan de lage kant - meestal zien we cijfers rond 105 dB, met waardes tot zo'n 120 dB bij de meest efficiënte ontwerpen.

Belastbaarheid

De volgende term die we tegenkomen, is max input capability. Daarmee geeft de fabrikant de maximale belastbaaheid aan van de hoofdtelefoon, het maximale vermogen dat de hoofdtelefoondriver(s) gedurende een bepaalde periode kunnen verdragen voor er mogelijk permanente schade optreedt.

Gebruik je je hoofdtelefoon alleen met een smartphone of tablet, dan hoef je je hierover alvast geen zorgen te maken. Iedere hoofdtelefoon die we al testten bij FWD Magazine - en dat zijn er intussen wel wat - kan het maximale vermogen van zo'n toestel makkelijk bolwerken.

Toestellen die mogelijk wel te veel vermogen leveren voor een hoofdtelefoon voor onderweg, zijn de hoofdtelefoonuitgang van een hoogwaardige geïntegreerde stereoversterker of een stevige hoofdtelefoonversterker. Maar waarschijnlijk hebben je trommelvliezen het al lang begeven vooraleer dat een issue wordt. Vooral niet al te druk in maken dus.

De enige categorie hoofdtelefoons waarbij de maximale belastbaarheid echt een praktisch nut heeft, is bij DJ-hoofdtelefoons. Wanneer ze gebruikt worden door een DJ die met zijn mixconsole moet opbeuken tegen een orkaan van decibels, welteverstaan.

Plug, kabel, gewicht en extra's

Het zware deel zit er op, nu komen we weer bij aanzienlijk lichtere kost.

De plug geeft aan welk type connector er gebruikt wordt. De meest populaire types zijn 3,5 millimeter (voor smartphones, tablets, ...) en 6,35 millimeter (voor hifi- en studiotoepassingen), maar ook XLR (al dan niet gebalanceerd) is mogelijk in het exotische segment van de markt.

Bij onze voorbeeldhoofdtelefoon geeft de fabrikant nog mee dat hij met 24K goud bekleed is, iets wat een nog beter contact van de plug moet garanderen en wel vaker voorkomt bij duurdere sets. Onmisbaar is het echter niet.

Onder kabel (cable) zien we dat het om een exemplaar gaat van 120 centimeter, zowat de standaardlengte voor mobiele hoofdtelefoons. Bij modellen voor de huiskamer zie je typisch 300 centimeter. In beide gevallen een praktische keuze.

Minder typisch is dat het om een verzilverde OFC-kabel gaat (oxygen free copper). Duur spul dus, wat het hoogwaardige karakter van deze set moet onderstrepen. Of het een levensgroot klankmatig verschil gaat maken, dat is weer een andere vraag. Met een niet-afneembare kabel (daarover wordt niets vermeld, dus we gaan er even van uit dat die er niet op zit) is het moeilijk vergelijken.

Het gewicht (weight) - hier amper 11 gram, wat erg weinig is - wordt volgens de algemene standaard opgegegeven in dit voorbeeld, dus zonder kabel. Die kan er nog enkele grammen aan toevoegen bij een in-ear hoofdtelefoon, bij een dure over-ear hoofdtelefoon kan het om meer dan 100 gram gaan.

De extra's geven dan weer aan wat je verder nog in de verpakking aantreft. En dat kunnen heel wat nuttige en minder nuttige spullen zijn...

Geluidsdruk en THD

In ons tweede - aanzienlijk kortere - voorbeeld bekijken we de specs van een populaire hoofdtelefoon voor mobiel gebruik.

Over de impedantie en frequentierespons hebben we het al uitgebreid gehad bij ons vorige voorbeeld, dus we stappen meteen over naar de derde spec: geluidsdrukniveau. Hiermee verwijst de fabrikant naar de geluidsdruk (sound pressure level of SPL) die de hoofdtelefoon kan voortbrengen, voor wat dat waard is voor een doorsnee gebruiker.

THD is in kwalitatief opzicht een stuk belangrijker. Het is geen garantie voor een goede geluidskwaliteit, maar het geeft de totale harmonische vervorming (total harmonic distortion) aan. En minder dan 0,5 procent vervorming geeft aan dat er in dit geval slechts een erg kleine vervorming werd toegestaan voor de meting.

En zo hoort het ook, maar evident is het niet. Door bijvoorbeeld 10 procent THD of iets dergelijks als norm te hanteren, had deze fabrikant zijn cijfers aanzienlijk mooier kunnen doen lijken. Maar dan wel met oerslecht geluid. Kortom, deze aanpak wijst op hoge normen - en het gaat hier eerlijk gezegd ook over een premium set.

Contactdruk geeft aan hoeveel druk de hoofdtelefoon op de oren uitoefent (2,8N is eerder strak, ideaal voor onderweg), en bij oorkoppeling (draagwijze) is circumaural gewoon een synoniem voor over-ear (of around-ear). Daar hadden we het eerder al uitgebreid over.

Onder transductorprincipe worden het werkingsprincipe (hier dynamisch) en de constructie van de behuizing (gesloten) samengevat. Ook die bespraken we elders al. En gewicht verklaart zichzelf, mogen we hopen.

Maximale belastbaarheid is op zijn beurt een synoniem voor de max input capability uit ons eerste voorbeeld: het geeft het maximale vermogen aan dat de hoofdtelefoon gedurende korte tijd kan verwerken zonder dat er schade optreedt aan de hoofdtelefoon.