Klirrfaktor (THD) einfach erklärt

Kurz gesagt: Der Klirrfaktor (THD) gibt an, wie viele zusätzliche Obertöne ein Gerät dem Signal hinzufügt. Er wird in Prozent oder dB angegeben: 1 % entsprechen –40 dB, 0,1 % sind –60 dB. Ob Verzerrungen hörbar sind, hängt neben der Zahl auch von der Art der Verzerrung und vom Pegel ab.

Was Klirren bedeutet

Ein ideales Audiogerät würde das Eingangssignal einfach lauter machen, ohne irgendetwas daran zu verändern. In der Realität fügt jede Elektronik und jeder Wandler dem Signal etwas hinzu. Ein Teil davon sind Verzerrungen. Die bekannteste Form ist die harmonische Verzerrung: Das Gerät erzeugt zusätzliche Töne, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache des Originaltons sind. Aus einem reinen 1-kHz-Ton werden dann zusätzlich Anteile bei 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz und so weiter.

Diese zusätzlichen Obertöne heißen Harmonische, und ihr Gesamtanteil am Signal ist der Klirrfaktor. Die englische Abkürzung THD steht für Total Harmonic Distortion, also gesamte harmonische Verzerrung. Benchmark-Entwickler John Siau beschreibt THD als Verzerrungsspannung, ausgedrückt als Anteil an der Spannung des Messsignals. Der Name „Klirrfaktor“ stammt aus der Zeit, als starke Verzerrungen tatsächlich klirrend und scheppernd klangen.

Weil Instrumente ohnehin Obertöne erzeugen – siehe Frequenz und Hertz –, verändert harmonische Verzerrung vor allem die Klangfarbe. Bei geringen Anteilen fällt das kaum auf, bei hohen wird der Klang rau, kratzig oder unsauber.

Prozent oder Dezibel?

Hersteller geben den Klirrfaktor meist in Prozent an. Benchmark plädiert dafür, lieber in Dezibel zu denken, weil diese Skala besser zum Hörempfinden passt. Die Umrechnung lautet dB = 20 · log10(Prozent / 100). Eine einfache Merkregel: Jede zusätzliche Null hinter dem Komma bedeutet 20 dB Verbesserung.

Klirrfaktor in Prozent	in Dezibel (relativ zum Signal)
1 %	–40 dB
0,1 %	–60 dB
0,01 %	–80 dB
0,001 %	–100 dB
0,0001 %	–120 dB

In Dezibel ausgedrückt wird klar, wie weit die Verzerrung unter dem eigentlichen Signal liegt. Bei –60 dB sind die Verzerrungsprodukte tausendmal schwächer als das Signal (bezogen auf die Spannung), bei –100 dB hunderttausendmal. Wie Dezibel grundsätzlich funktionieren, erklärt der Artikel Dezibel: Lautstärke in Zahlen.

THD, THD+N und Intermodulation

Im Datenblatt begegnen dir mehrere verwandte Angaben:

THD: nur die harmonischen Verzerrungen, also die ganzzahligen Vielfachen des Messtons.
THD+N: Verzerrung plus Rauschen (Noise). Der Wert fasst alles zusammen, was nicht zum Messsignal gehört, inklusive Brummen oder Pfeifen. Er trennt also nicht zwischen Verzerrung und Rauschen, eignet sich aber gut, um zu prüfen, ob ein Gerät insgesamt transparent arbeitet.
IMD (Intermodulationsverzerrung): Treffen zwei Töne aufeinander, entstehen zusätzliche Töne bei Summen- und Differenzfrequenzen. Diese stehen in keinem harmonischen Verhältnis zur Musik.

Gerade die Intermodulation ist tückisch. Benchmark schreibt, sie werde von Musik schlecht verdeckt und bilde reale Musikverzerrungen oft besser ab als THD. Ein Beispiel liefert ein Fachartikel der Xiph.Org Foundation: Schickt man zwei Ultraschalltöne mit 30 und 33 kHz durch einen Verstärker mit rund 0,09 % THD, entstehen Verzerrungsprodukte, die quer durch den hörbaren Bereich fallen. Unhörbare Signale können so hörbaren Dreck erzeugen – ein Argument, das in der Diskussion um hohe Abtastraten eine Rolle spielt.

Wann ist Verzerrung hörbar?

Eine pauschale Grenze gibt es nicht, weil mehrere Faktoren zusammenspielen. Benchmark nennt einige Grundprinzipien:

Verzerrung zweiter Ordnung, also beim doppelten Grundton, wird von Musik häufig gut verdeckt (maskiert).
Harmonische höherer Ordnung werden oft schlechter maskiert und fallen eher auf.
Nicht-harmonische Verzerrungen und Rauschen werden schlecht maskiert.
Auch zweite Harmonische können stören: Weil die Obertöne eines Klaviers leicht gestreckt sind, kann elektronisch erzeugte Verzerrung mit ihnen Schwebungen bilden und das Klavier verstimmt wirken lassen.

Benchmark schlägt zudem einen anschaulichen Denkansatz vor: Liegen die Verzerrungsprodukte unter der Hörschwelle von etwa 0 dB SPL, sind sie unhörbar. Bei einer Wiedergabe mit Spitzen von 100 dB SPL erreicht eine Verzerrung von –60 dB (0,1 %) etwa 40 dB SPL und kann hörbar sein. Bei –100 dB (0,001 %) landet sie bei 0 dB SPL und bleibt bis zu diesem Pegel unhörbar. Wie gut Musik Verzerrungen überdeckt, beschreibt der Beitrag zur Psychoakustik.

Hinter dem Begriff Maskierung steckt ein Effekt des Gehörs: Ein lauter Ton kann einen leiseren teilweise oder ganz überdecken. Am stärksten wirkt das, wenn beide Töne in einem ähnlichen Frequenzbereich liegen, und tiefe Töne verdecken höhere leichter als umgekehrt. Laut Benchmark verlassen sich viele günstige Geräte genau auf diesen Effekt, damit ihre Verzerrungen nicht auffallen. Hochwertige Konstruktionen versuchen dagegen, die Verzerrung so weit zu senken, dass sie auch ohne Maskierung unter der Hörschwelle bleibt. Bei leisen Passagen, einzelnen Instrumenten oder sehr reinen Tönen wie einer Flöte fehlt nämlich oft das dichte Klanggemisch, hinter dem sich Verzerrungen verstecken können.

Typische Werte: Elektronik und Lautsprecher

Bei elektronischen Komponenten sind heute sehr niedrige Klirrwerte erreichbar. Benchmark nennt für den eigenen Wandler DAC3 einen THD+N von –113 dB (0,00022 %) und für den Verstärker AHB2 unter –110 dB (0,0003 %) bei voller Leistung. Gleichzeitig schreibt das Unternehmen, dass die meisten Endverstärker bei ihrer Nennleistung etwa 1 % THD+N erzeugen. Datenblattwerte gelten deshalb immer für bestimmte Bedingungen.

Die frühere deutsche HiFi-Norm DIN 45500 verlangte für Verstärker eine Nennleistung, die bei höchstens 0,7 % Klirrfaktor über zehn Minuten gehalten werden musste. Diese Norm wurde 1996 durch die EN 61305 ersetzt, die keine Mindestwerte mehr vorgibt.

Und Lautsprecher? Laut Benchmark sind sie oft die größte Verzerrungsquelle in der gesamten Kette. Konkrete Werte schwanken stark und hängen von Frequenz und Pegel ab; vor allem bei tiefen Tönen und hoher Lautstärke steigt der Klirr typischerweise an, weil die Membran dann große Hübe machen muss. Ein Verstärker mit 0,001 % Klirr ändert daran nichts. Wer hier ansetzen will, landet schnell beim Thema Verstärker und beim richtigen Pegel.

So liest du die Angabe im Datenblatt

Eine Klirrangabe ohne Bedingungen ist wenig aussagekräftig. Achte auf folgende Punkte:

Bei welcher Leistung? Ein Wert bei 1 Watt sieht meist viel besser aus als bei voller Leistung.
Bei welcher Frequenz? Häufig wird bei 1 kHz gemessen. Im Bass oder in den Höhen kann der Wert deutlich schlechter sein.
An welcher Last? 4 oder 8 Ohm machen bei Verstärkern einen Unterschied.
THD oder THD+N? Die zweite Angabe enthält zusätzlich das Rauschen.

Gerade bei günstigen Verstärkern lohnt ein genauer Blick. Eine Leistungsangabe „bei 10 % Klirr“ beschreibt einen Zustand, in dem der Verstärker bereits massiv verzerrt. Seriöse Angaben nennen die Leistung bei geringem Klirrfaktor. hifi.de weist außerdem darauf hin, dass ein Verstärker umso eher verzerrt, je weiter er aufgedreht werden muss.

Mythen und Praxis-Tipps

„Weniger Klirr ist immer hörbar besser.“ – Unterhalb der Hörschwelle bringt eine weitere Verbesserung keinen hörbaren Nutzen. Sinnvoll ist sie als Sicherheitsreserve.
„THD sagt alles über Verzerrung.“ – Nein. Intermodulation und Rauschen werden nicht erfasst, und die Art der Harmonischen bleibt verborgen.
„Verzerrung entsteht vor allem im Verstärker.“ – Häufig sind es die Lautsprecher, besonders bei hohen Pegeln und im Bass.

Praktisch heißt das: Vermeide es, Verstärker oder kleine Lautsprecher bis an die Grenze aufzudrehen. Klingt Musik bei hoher Lautstärke plötzlich hart oder scheppernd, ist das ein deutliches Zeichen für Verzerrung. Dreh dann lieber etwas zurück – oder wähle Lautsprecher mit höherem Wirkungsgrad, die für dieselbe Lautstärke weniger Leistung brauchen.

Passend dazu bei rauschverbot.de

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Häufige Fragen

Was ist ein guter Klirrfaktor?

Bei moderner Elektronik sind Werte deutlich unter 0,1 % üblich. Wichtig ist, unter welchen Bedingungen gemessen wurde: Leistung, Frequenz und Last.

Wie rechne ich Prozent in dB um?

Mit dB = 20 · log10(Prozent/100). 1 % entspricht –40 dB, 0,1 % –60 dB, 0,01 % –80 dB.

Was ist der Unterschied zwischen THD und THD+N?

THD erfasst nur harmonische Verzerrungen, THD+N zusätzlich das Rauschen und andere Störanteile.

Wo entstehen die meisten Verzerrungen?

Laut Benchmark Media häufig im Lautsprecher, vor allem bei hohen Pegeln und tiefen Frequenzen.

Klirrfaktor (THD): Verzerrung verständlich erklärt