Der richtige Dreh für störungsfreie Signale

Symmetrische Übertragung bei Kopfhörern

Symmetrie ist eine schöne Sache – symmetrische Formen gefallen dem Auge und Studien belegen, dass Symmetrie eine große Rolle dabei spielt, ob wir Menschen als attraktiv empfinden. Darüber hinaus kann sie auch das Ohr erfreuen – in Form von symmetrischer Signalführung. Aber der Reihe nach: Was bedeutet symmetrische Signalübertragung überhaupt?

(Jetzt folgt viel Theorie – wer sich für die detaillierten Hintergründe nicht interessiert, der springt am besten direkt zur „TL;DR“-Zusammenfassung am Ende des nächsten Absatzes. Für alle anderen kommt hier eine geballte, aber immer noch vereinfachte Ladung Theorie zur symmetrischen Signalführung:)

Unanfällig gegen Störungen dank 180°-Phasendrehung

Wenn wir von elektrischer Signalübertragung sprechen, geht es in der Audiotechnik üblicherweise um eine Spannung, die sich entsprechend des Signals ändert und so die Information über das Kabel überträgt. Dabei unterscheidet man zwischen unsymmetrischer Übertragung (beispielsweise Cinch) und symmetrischer Übertragung (zum Beispiel XLR). Klinkenverbindungen können übrigens sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch sein. 

Bei der unsymmetrischen Signalführung gibt es einen Leiter, der die Spannung führt. Die Masse dient dabei als Referenzleitung. Bei der symmetrischen Übertragung, auch englisch als ‚Balanced’ bezeichnet, wird hingegen das Signal zweimal auf zwei Leitern übertragen – einmal allerdings um 180° phasengedreht, also genau umgekehrt. Der Leiter mit dem Originalsignal wird übrigens als ‚Hot’ bezeichnet, der Leiter mit dem phasengedrehten Signal als ‚Cold’. Der Empfänger ermittelt das Nutzsignal, indem der Spannungsunterschied zwischen den Leitungen ermittelt wird – es findet also eine Subtraktion statt. Aber was ist dabei jetzt genau der Vorteil?

Die Magie der symmetrischen Signalführung offenbart sich, wenn externe Störungen ins Spiel kommen – diese lauern in Form von elektrischen und magnetischen Feldern überall um uns herum und warten nur darauf, uns den Spaß an unserer Musik zu vermiesen! Solche Störungen wirken sich bei unsymmetrischer Übertragung direkt auf das Nutzsignal aus, der einzige Schutz ist die Abschirmung des Kabels. Bei symmetrischer Übertragung hingegen wirkt sich die Störung auf beide Leiter identisch aus – und kürzt sich bei besagter Subtraktion dann selbst heraus. Um das zu veranschaulichen, werden wir kurz mathematisch:

Auf einer Leitung wird das Nutzsignal N übertragen, auf der anderen wird das Nutzsignal umgekehrt, als -N. Kommt jetzt eine Störung S ins Spiel, sehen die Signale wie folgt aus:

 

Leiter 1 (Hot):            N+S

Leiter 2 (Cold):         -N+S

 

Bei der Subtraktion passiert dann folgendes:

 

(N+S) – (-N+S) = N+S+N-S = 2N

 

Am Ende bleibt also das doppelte Nutzsignal übrig, die Störung ist gänzlich verschwunden. Bildlich sieht das so aus:


BU:

Abbildung 1: Symmetrische Signalübertragung auf zwei Leitern, das Originalsignal ‚Hot’ oben, das um 180° gedrehte Signal ‚Cold’ unten.
Abbildung 2: Eine externe Störung wirkt sich auf beide Leiter gleichermaßen aus.
Abbildung 3: Bei der Subtraktion der Signale wirkt die Störung in entgegengesetzte Richtungen und kürzt sich so selbst heraus.

 

TL;DR (Zusammenfassung): Im Gegensatz zur unsymmetrischen Signalführung sind symmetrisch übertragene Signale komplett unanfällig gegen externe Störungen.

 

Alles schön und gut – aber wie klingt das jetzt bei meinem Kopfhörer?

Die oben beschriebene Immunität gegen Signalstörungen von außen ist natürlich an sich schon ein großer Vorteil – und der Grund dafür, dass professionelle Audioschaffende auf symmetrische Signalübertragung schwören. Gerade in einem Tonstudio mit jeder Menge elektrischen Geräten und unzähligen, teilweise sehr langen Kabeln sind Störeinflüsse praktisch vorprogrammiert. Hier bringt symmetrische Übertragung die Sicherheit absolut störungsfreier Signale. Und das ist natürlich auch beim privaten Musikgenuss ein Plus – obwohl das Potential für externe Störungen gerade bei Kopfhörern sehr viel geringer ist, falls man nicht gerade in einem Umspannwerk lebt.

Der große „Wow!“-Effekt bei symmetrischen Kopfhörern hat eine andere Ursache, nämlich die Kanaltrennung beziehungsweise ihren größten Feind: das Übersprechen! Bei Kopfhörern wird ja nicht nur ein Signal übertragen, sondern es sind gleich zwei, nämlich für den linken und den rechten Kanal. Bei unsymmetrischer Übertragung werden Leiter für diese beiden Signal nebeneinander geführt und teilen sich die Masse als Referenzleiter. Das Ergebnis ist das sogenannte Übersprechen: Das linke Signal wirkt auf das rechte und umgekehrt. Bei symmetrischer Übertragung hingegen können sich die beiden Kanäle nicht gegenseitig beeinflussen, es herrscht perfekte Kanaltrennung. Und das hört man!

Denn durch die optimal getrennten Kanäle wird der Klang räumlicher und detaillierter. Die Schärfe der akustischen Abbildung nimmt zu und jede Schallquelle, jedes Instrument im Raum ist deutlich besser ortbar. Generell ist die Übertragung sauberer und das Stereobild präziser. Man hat förmlich das Gefühl, mit den Musikern auf der Bühne zu stehen! Allerdings gilt hier wie so oft: Am Ende entscheidet der persönliche Geschmack – manche Hörer empfinden die hohe Kanaltrennung sogar eher als störend und bevorzugen es, wenn das Stereobild etwas mehr „zusammenrutscht“. Um bei unserem Bild zu bleiben: Sie stehen lieber etwas vor der Bühne als zusammen mit den Musikern darauf. 

Weil wir bei ULTRASONE der Meinung sind, dass jeder seine Musik so genießen sollte, wie es ihm am meisten Spaß macht, lassen wir unseren Kunden die Wahl: Unsere Top-Modelle aus der handgefertigten ULTRASONE Edition Reihe, beispielsweise der offene Premium-Kopfhörer Edition 15 und sein geschlossenes Pendant Edition 15 Veritas , sind „balanced ready“. Sprich: Sie sind vorbereitet zum Umrüsten auf symmetrischen Betrieb und kommen mit LEMO-Steckverbindern und vieradrigen Kabeln. So kann jeder selbst entscheiden, wie er seine Lieblingsmusik genießt.

 

Machen Sie den Hörtest – auf Gut Raucherberg!

Bei ihrer ganz persönlichen Entscheidung für oder gegen einen symmetrischen Kopfhörer beraten wir Sie natürlich mit Vergnügen – gerne auch direkt in unserer Manufaktur auf Gut Raucherberg nahe des Starnberger Sees. Besuchen Sie unser Experience Center, hören Sie sich verschiedenen ULTRASONE Kopfhörer an und führen Sie Fachgespräche direkt mit unseren Kopfhörer-Experten.