HS80 v2 Max: 50-mm-Treiber mit nicht-newtonschem Laminat – Erläuterungen

In einem Wettkampf ist oft gerade das leise Geräusch, das auf ein lautes folgt, das entscheidende: der Schritt nach einer Explosion, das Nachladen nach einem Feuergefecht, der Ruf zur Drehung nach einem Kugelhagel. Herkömmliche Headset-Treiber erschweren das Erkennen dieser Geräusche, da sich dieselbe Membran, die die Explosion wiedergibt, noch kurz weiterbewegt, nachdem das Signal ihr den Stoppbefehl gegeben hat. Die neuesten 50-mm-Treiber von CORSAIR, die mit dem HS80 v2 MAX Wireless Gaming-Headset eingeführt wurden, verwenden eine Membran aus nicht-newtonschem Laminat (NNL), die so konzipiert ist, dass sie sich nach einem lauten Transienten schneller beruhigt. Dieser Artikel erläutert, was nicht-newtonsches Material eigentlich ist, warum es das Verhalten eines Treibers verändert und was die dahinterstehenden akustischen Messungen zeigen.

Eine Lautsprechermembran ist ein physikalisches Objekt mit Masse, und Masse widersetzt sich plötzlichen Bewegungsänderungen. Wenn ein Lautsprecher etwas Lautes und Plötzliches wiedergibt, wie beispielsweise einen Schuss oder eine Explosion, beschleunigt die Membran schnell, um diesen Klang zu erzeugen, und muss dann ebenso schnell wieder abbremsen, sobald das Signal endet. In der Praxis kommen die meisten Membranen nicht auf Kommando zum Stillstand. Sie schwingen noch kurz von selbst weiter – eine Bewegung, die eher durch die eigene Steifigkeit und den eigenen Impuls der Membran als durch irgendetwas im Audiosignal angetrieben wird.

Diese verbleibende Schwingung wird als „akustisches Ghosting“ bezeichnet und stellt eher ein zeitliches als ein Lautstärkeproblem dar. Der ausklingende Nachhall eines Tons überschneidet sich mit dem Beginn des nächsten, und wenn in diesem Zeitfenster ein Schritt oder ein Nachladen stattfindet, wird dieser Klang teilweise von der Explosion überlagert, die technisch gesehen bereits beendet ist. Die Lösung besteht nicht darin, den Treiber lauter oder empfindlicher zu machen, sondern darin, seine Bewegung früher zu beenden.

Der Begriff „nicht-newtonsch“ stammt aus der Strömungsmechanik. Bei einer newtonschen Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, bleibt die Viskosität konstant, unabhängig davon, wie viel Kraft ausgeübt wird. Bei einer nicht-newtonschen Flüssigkeit ändert sich die Viskosität in Abhängigkeit von der auf sie ausgeübten Beanspruchung. Das bekannteste Beispiel ist eine Mischung aus Maisstärke und Wasser: Rührt man sie langsam um, verhält sie sich wie eine Flüssigkeit, schlägt man jedoch schnell darauf, widersteht sie kurzzeitig wie ein Feststoff. Das Verhalten des Materials hängt davon ab, wie schnell und wie stark es beansprucht wird, und nicht nur davon, woraus es besteht.

Ein nicht-newtonsches Laminat wendet dasselbe Prinzip im Inneren der Membran selbst an, indem eine dünne Schicht nicht-newtonscher Flüssigkeit zwischen feste Laminatschichten eingebettet wird, anstatt sich allein auf ein festes Material zu stützen. Bei normaler Audiowiedergabe bleibt das Laminat weich und reaktionsfreudig und bewegt sich frei, um Mitten und Höhen wiederzugeben, während die zusätzliche Masse und Steifigkeit gering gehalten werden. Bei einem Schall mit hoher Kraft, wie beispielsweise einer Explosion, versteift sich dasselbe Material und absorbiert die überschüssige Energie in Form von Wärme, anstatt sie als Schwingung hin und her prellen zu lassen. Das praktische Ergebnis ist eine Membran, die nach einem lauten Ton schneller aufhört zu schwingen und so den Weg für die Wiedergabe des nächsten Tons freimacht, anstatt diesen zu übertönen – ein Vorteil, den eine herkömmliche Membran nicht bieten kann.

Ein solches Membranverhalten lässt sich nicht anhand eines Datenblatts erkennen oder leicht beschreiben; daher stützen sich Akustikingenieure auf eine Messung, die als „Cumulative Spectral Decay“ (CSD) bezeichnet wird und manchmal auch als „Wasserfall-Diagramm“ bekannt ist. Ein CSD-Diagramm verfügt über drei Achsen: die Frequenz auf der einen Achse, die Zeit auf der zweiten und die Amplitude auf der dritten. Anstatt darzustellen, wie ein Treiber zu einem bestimmten Zeitpunkt klingt, zeigt es, wie die Energie bei jeder Frequenz nach der Anregung abklingt, und gibt so genau Aufschluss darüber, welche Frequenzen noch nachklingen und wie lange. Werfen wir einen Blick auf das CSD-Diagramm und vergleichen wir eine Polymer-Membran mit einer NNL-Membran:

Der Unterschied zeigt sich unmittelbar in der Form des Ausklingverhaltens. Bei der Standard-Polymermembran erstreckt sich die durch eine Explosion im Bereich von 1 kHz bis 10 kHz verursachte Restenergie – genau jenem Bereich, in dem Schritte, Nachladevorgänge und andere Positionsdetails übertragen werden – bis zu 70–80 ms nach dem ursprünglichen Schall. Bei der NNL-Membran erstreckt sich derselbe Mitteltonbereich über den größten Teil des Frequenzbandes auf etwa 60 ms und liegt damit immer noch vor den 70–80 ms der Standardmembran. Das entspricht einer Beschleunigung von rund 16 % bei den Frequenzen, bei denen es am wichtigsten ist, und bietet den Spielern ein klareres Zeitfenster, um den nächsten Hinweis zu hören, anstatt darauf warten zu müssen, dass der letzte ausklingt.

Derselbe Vergleich lässt sich anhand einer einzigen Zahl leichter nachvollziehen: dem Punkt, an dem die jeweilige Frequenz endgültig unter die Hörschwelle fällt. Durch die grafische Darstellung dieser Einschwingzeit über den gesamten Frequenzbereich lassen sich die beiden Wasserfall-Diagramme zu einem direkten Vergleich zusammenfassen.

Im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 kHz stabilisiert sich die NNL-Membran bei einem konstanten Schwellenwert von 60 dB im Durchschnitt um etwa 7 % schneller als die Standard-Polymermembran. Im Bereich von 1 bis 3 kHz, in dem die Resonanz der Standardmembran am längsten anhielt, vergrößert sich der Abstand auf bis zu 16 %. Unterhalb von 1 kHz weichen die beiden Materialien voneinander ab: Insbesondere im Bereich von 400 bis 800 Hz stabilisiert sich die NNL-Membran tatsächlich langsamer als die Standard-Polymermembran. Da Geisterbilder im Tieftonbereich beim Spielen insgesamt jedoch eine geringere Rolle spielen, konzentriert sich die entscheidende Verbesserung fast ausschließlich auf den Mitteltonbereich, wo ein lautes Geräusch am ehesten einen Schritt oder das Nachladen unmittelbar danach übertönen kann.

NNL-Treiber beeinflussen nicht die maximale Lautstärke eines Treibers; sie verändern vielmehr, wie schnell der Treiber nach einem lauten Ton aufhört zu schwingen. Ein kürzerer Ausklingvorgang bedeutet eine geringere Überlappung zwischen zwei Tönen, sodass ein Schritt oder ein Nachladen unmittelbar nach einer Explosion eher wahrgenommen wird, anstatt durch verbleibende Schwingungen übertönt zu werden.

Der 50-mm-Laminat-Treiber mit nicht-newtonscher Technologie feiert sein Debüt im kabellosen Gaming-Headset „HS80 v2 MAX“ von CORSAIR, wo er mit einer 10-mm-Mikrofonkapsel in Broadcast-Qualität, gleichzeitiger 2,4-GHz- und Bluetooth-Funkverbindung sowie Unterstützung für Dolby Atmos-Raumklang kombiniert wird. Zusammen sorgen diese Funktionen dafür, dass nach dem Abklingen eines lauten Tons der nächste Ton im Ohr klar und deutlich zu hören ist – genau das ist das Ziel, für das das HS80 v2 MAX entwickelt wurde.