Wie die Geräuschunterdrückung in Kopfhörern funktioniert und warum Sie nicht vor allen externen Geräuschen geschützt sind
Verschiedenes / / May 15, 2021
Die rücksichtslose Physik verhindert, dass Geräuschunterdrückungssysteme eine perfekte Stille erzeugen.
Im Jahr 2020 benötigten viele Menschen aufgrund des Übergangs zur Telearbeit Kopfhörer, um mit Kollegen auf Online-Konferenzen zu kommunizieren und sich von Haushaltsmitgliedern zu distanzieren. Geräte mit Geräuschunterdrückung erfreuen sich besonderer Beliebtheit: Sie haben dazu beigetragen, sich besser auf die Arbeit zu konzentrieren, da sie den externen Geräuschpegel reduziert haben.
Aber es gibt solche Modelle schon lange: Haushaltskopfhörer mit Geräuschunterdrückungssystem kamen bereits 1989 auf den Markt. In jüngerer Zeit machte Apple mit der Veröffentlichung von AirPods Pro auf diese Funktion aufmerksam AirPods max.
Viele erwarten, dass Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung den Umgebungsklang vollständig "ausschalten" und sind enttäuscht, wenn sie dies nicht tun. Um zu verstehen, warum die Technologie die Stummschalttaste nicht nachahmt, müssen Sie verstehen, wie sie funktioniert.
So funktioniert die aktive Geräuschunterdrückung
Die aktive Geräuschunterdrückungstechnologie wurde vom Militär auf Haushaltsgeräte migriert: Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts wurden solche Systeme eingesetzt, um den Geräuschpegel in den Cockpits von Flugzeugen und Hubschraubern zu senken. Die ersten aktiven On-Ear-Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung wurden entwickeltDie Geschichte der Kopfhörer für Hubschrauber im Jahr 1957.
Für den Heimgebrauch wurde die Technologie von Bose angepasst - es waren seine Kopfhörer, die 1989 zu den Pionieren der Geräuschunterdrückung auf dem Markt für Unterhaltungselektronik wurden.
Das Funktionsprinzip lautet wie folgt: Das Mikrofonsystem erkennt den Geräuschpegel um die Kopfhörer, und dann wird ein Signal mit der gleichen Amplitude, jedoch gegenphasig, in den Lautsprechern wiedergegeben. Infolgedessen unterdrücken sich die Rauschwellen und die Rauschunterdrückung gegenseitig. Damit eine gegenphasige Welle erzeugt werden kann, müssen die Kopfhörer natürlich an eine Stromquelle angeschlossen werden, weshalb ein solches System als aktiv bezeichnet wird.
Die Umsetzung in die Praxis ist nicht so einfach, wie es scheint. Es geht um die Natur des Klangs. Das Erzeugen eines gegenphasigen Signals ist eine schwierige Aufgabe: Es muss schnell und genau abgeschlossen werden. Schnell, weil sich das Geräusch beispielsweise in einem Café ändern kann, entweder Tassen an Untertassen klopfen oder jemand zu seinem Geburtstag beglückwünscht wird, das heißt launisch Tonhintergrund und Sie müssen sich daran anpassen. Genau deshalb, weil die Abweichung zwischen Phase und Gegenphase zu unangenehmen Verzerrungen führen kann.
Aus diesem Grund eignet sich Active Noise Cancellation am besten für monotone niederfrequente Geräusche wie das Summen von Flugzeugtriebwerken oder die Belüftung. Sie haben eine mehr oder weniger konstante Amplitude, und die Wellenlänge bei niedrigen Frequenzen ist ziemlich groß und verzeiht eine gewisse Signaldiskrepanz in Phase und gegenphasig. Im Falle eines Cafés wird die Basis des Rauschens durch mittel- und hochfrequente Töne erzeugt, bei denen die Wellenlänge viel kürzer ist und sich die Amplitude stärker ändert - sie haben höhere Anforderungen an ein gegenphasiges Signal.
Moderne aktive Geräuschunterdrückungssysteme verfügen noch nicht über genügend Rechenleistung, um die Gespräche von Fremden und das plötzliche Rumpeln zum Schweigen zu bringen. Aber sie können mit monotonen Hintergrundgeräuschen gut umgehen.
Wie passive Geräuschunterdrückung funktioniert
Neben der aktiven Geräuschunterdrückung gibt es auch die passive Geräuschunterdrückung. Man kann sagen, dass dies schallisoliert ist: Sie setzen Kopfhörer auf - und alles um Sie herum wird gedämpft. Es benötigt keinen Strom und hängt nur davon ab, wie fest das Gerät an Ohren und Kopf sitzt. Wenn es eine Lücke gibt, ist das Geräusch zu hören.
Deshalb komplett mit In-Ear-Kopfhörer Es gibt mehrere Paar Ohrhörer gleichzeitig, die unterschiedlich groß sind: Alle Ohren sind unterschiedlich, manchmal ist es nicht einfach, die perfekten Ohrpolster zu finden. Wenn sie nicht sehr fest sitzen, bietet das Gerät nicht die richtige Schalldämmung.
Perfekt abgestimmte Düsen dämpfen jedoch genau das Geräusch, mit dem die aktive Geräuschunterdrückung nicht umgehen kann: mittlere und hohe Frequenzen, scharfe, plötzliche Geräusche. Denn dieses Schema hängt nicht von der Geschwindigkeit der Elektronik ab, sondern dämpft einfach alles, obwohl es nicht zu völliger Stille führt.
Die passive Geräuschunterdrückung spielt auch bei großen Kopfhörern mit großen Tassen eine wichtige Rolle. Je fester die Ohrpolster gegen Ihren Kopf gedrückt werden, desto weniger Geräusche hören Sie und desto weniger Menschen in Ihrer Nähe wissen etwas über Ihre Musik. Wenn Sie jedoch ungeeignete Zubehörteile für In-Ear-Kopfhörer austauschen können, können Sie nichts mit großen Kopfhörern tun, die nicht gut auf den Kopf passen.
Trotzdem kann mit einem solchen Gerät keine perfekte Stille erreicht werden. Der Grund liegt wiederum in der Art des Klangs und in den Materialien. Schall breitet sich überall dort aus, wo es eine Umgebung gibt. Physische Hindernisse können es stören, so dass Sie einfach schließen können Ohren Hände und übertönen die Welt um.
Um jedoch eine vollständige Schalldämmung zu erreichen, müssen spezielle schallabsorbierende Materialien verwendet werden.
Erinnern Sie sich an die großen Kopfhörer, die zum Schutz vor harten Geräuschen wie ein Presslufthammer getragen werden? Es gibt keine elektronische Füllung - sie bedecken einfach die Ohren, bilden eine physische Barriere für Lärm und machen Ihre Hände frei. Gleichzeitig schweigen sie immer noch nicht vollständig: Der Presslufthammer ist hörbar, wenn auch langweilig.
Um das Maximum in solchen Kopfhörern zu bekommen Schalldämmungmüssen Sie mehr saugfähiges Material hinzufügen, wodurch sie spürbar schwerer und voluminöser werden. Stellen Sie sich nun vor, Sie müssten die gesamte notwendige Elektronik an die bereits an Gewicht zunehmenden Kopfhörer anschließen. Das Modell wird sehr schwer.
Natürlich verbessern die Hersteller sowohl die Materialien, aus denen die Kopfhörer hergestellt sind, als auch ihre elektronische Füllung, aber sie sind noch weit davon entfernt, eine ideale Stille zu schaffen. Jetzt versuchen sie, ein Gleichgewicht zwischen dem Bedienkomfort und der Effizienz der angebotenen Funktionen zu finden.
Was beeinflusst die Qualität der Geräuschreduzierung?
Es gibt viele Unternehmen auf dem Markt, die Kopfhörer mit aktiver Geräuschunterdrückung anbieten. Aber woher wissen Sie, wer die besten hat?
Sie können sich die Eigenschaften ansehen. Je mehr Mikrofone beispielsweise im Rauschunterdrückungssystem arbeiten, desto genauer wird der Umgebungsbrummpegel abgelesen und desto korrekter wird das gegenphasige Signal aufgebaut. Je leistungsfähiger und moderner der Prozessor ist, desto schneller reagiert das System auf Änderungen des Rauschens. In der Theorie.
Einige Unternehmen wie Sony, Bose, Samsung und Apple bieten sogar benutzerdefinierte Rauschunterdrückungsalgorithmen an. Mit solchen Systemen ausgestattete Kopfhörer verfügen neben Mikrofonen, die Geräusche außerhalb des Geräts hören, auch über Mikrofone, die die Geräusche im Inneren aufnehmen.
Während der Kalibrierung geben die Kopfhörer Testsignale wieder und dieselben internen Mikrofone lesen die Antwort. Basierend auf den Kalibrierungsergebnissen korrigiert der Rauschunterdrückungsalgorithmus seine Arbeit: Er wird jetzt an die Geometrie bestimmter Ohren und des Kopfes angepasst.
Die passive Schalldämmung wirkt sich auch auf den Betrieb des aktiven Geräuschreduzierungssystems aus. Wenn die Kopfhörer locker sind und durch Rauschen gehen, funktioniert das gegenphasige Signal nicht so effektiv. Die meisten aktiven Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung in voller Größe verfügen über große, weiche Ohrpolster, die sich an die Kurven Ihres Kopfes anpassen, um eine maximale Schallisolierung zu erzielen.
Wie man nicht auf die Tricks von Vermarktern hereinfällt
Das Problem mit Kopfhörern mit Geräuschunterdrückung besteht darin, dass Unternehmen schlau sind: In Werbespots ändert sich die Partei, wenn die Geräuschunterdrückung aktiviert ist klingelnde Stille, der Platz der schlagenden Räder des Zuges wird von ruhigen Almwiesen eingenommen, und das Baby, das auf dem nächsten Sitz schreit, löst sich auf Dunst.
Aufgrund der Physik des Rauschunterdrückungsprozesses selbst ist es jedoch unrealistisch, einen solchen Effekt zu erzielen. Übrigens nannte die Firma Bose ihre Kopfhörer zunächst geräuschreduzierend - "Geräuschreduzierung", wechselte dann aber wie andere zum Begriff "Geräuschunterdrückung" - "Geräuschunterdrückung".
Infolgedessen gehen Benutzer in der Hoffnung auf Stille in solche Kopfhörer runter Metro, Lärmreduzierung einschalten... Das Heulen des Windes im Tunnel verschwindet, aber die Schüler, die davon sprechen, die Sitzung mit Stanislavskys Angst zu bestehen, tun dies nicht. Und die Art und Weise, wie jemand in der Nähe hustete, ist zu hören. Langweilig, aber immer noch hörbar.
Wo sind meine versprochene Stille, Wiesen und alpine Frische? In Träumen. Weil die Technologie dieses Niveau noch nicht erreicht hat.
Gleichzeitig prahlen Entwickler in Marketingmaterialien sehr gern damit, dass ihr System eine Rauschunterdrückung von beispielsweise bis zu -15 dB bietet. Das erste, worauf wir achten, ist das Wort "vorher". Das zweite ist, dass nicht angegeben ist, unter welchen Bedingungen diese –15 dB erreicht werden können. Das heißt, es gibt einige Zahlen, aber wie man sie mit der Realität vergleicht, ist nicht sehr klar.
Ein weiterer Trick ist die Substitution von Konzepten. Es kommt vor, dass in der Beschreibung von Kopfhörern die Geräuschunterdrückung als ein System bezeichnet wird, das das Geräusch während der Sprachübertragung während eines Anrufs dämpft. Das heißt, Ihr Gesprächspartner hört Sie deutlicher. Die Unterdrückung von externen Geräuschen beim Musikhören wird jedoch nicht beeinträchtigt.
Was ist das Endergebnis
Geräuschreduzierungstechnologie in der Form, in der sie von den Werbeabteilungen der Hersteller präsentiert wird Kopfhörer, existiert nicht. Darüber hinaus ist die Wirkung individuell und hängt von den physikalischen Parametern eines bestimmten Hörers ab. Bei einigen bieten Kopfhörer in voller Größe eine ausreichende passive Schallisolierung, sodass die aktive Geräuschunterdrückung gut funktioniert. Und bei einer anderen Person, zum Beispiel aufgrund einer anderen Struktur der Wangenknochen, passen die Kopfhörer nicht so fest und der Algorithmus ist unwirksam. Also muss alles anprobiert werden.
Modelle mit aktiver Geräuschunterdrückung eignen sich für diejenigen, die viel im Verkehr unterwegs sind: in Bussen, Zügen und Flugzeugen. Das Hauptmerkmal solcher Kopfhörer ist die Fähigkeit, das monotone Niederfrequenzbrummen zu dämpfen, und er ist es, der am häufigsten auf Reisen begleitet. Sie unterscheiden sich in der hochwertigen aktiven Geräuschunterdrückung, zum Beispiel:
- Sony WH - 1000XM4,
- Soundcore Liberty Air 2 Pro,
- Sennheiser Momentum True Wireless 2,
- Marshall Monitor II ANC,
- Samsung Galaxy Buds Pro.
Wer versucht, lauten Büros und Haushalten zu entkommen, sollte besonders auf die Passform der Kopfhörer achten und nach Modellen suchen, die so nah wie möglich am Kopf oder am Gehörgang sitzen. Diese Kopfhörer reduzieren den Pegel aller Geräusche, einschließlich Stimmen. Aber Sie können sie nicht nach Ratschlägen auswählen: Sie müssen sie anprobieren.
Wenn Sie auf ein Modell stoßen, das eng anliegt und über eine aktive Geräuschunterdrückung verfügt, können Sie sich freuen: Sie erhalten das Beste aus beiden Welten. Aber Sie können immer noch keine perfekte Stille erreichen.
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