Was ist Geräuschunterdrückung und wie funktioniert sie?

Geräuschunterdrückung ist eine Funktion, die in den AirPods Pro (1. oder 2. Generation) und den AirPods Max vorhanden ist. Sie dient dazu, externe Geräusche zu erkennen und zu neutralisieren, bevor sie vom Benutzer wahrgenommen werden. Dabei kommen nach außen gerichtete Mikrofone zum Einsatz, die die Geräusche erfassen, und Antischall zur Anwendung, um sie zu neutralisieren. Gleichzeitig lauscht ein nach innen gerichtetes Mikrofon auf unerwünschte interne Geräusche und unterdrückt sie ebenfalls mit Antischall. Auf diese Weise wird eine effektive Geräuschunterdrückung erreicht und der Benutzer kann sich besser auf seine Musik oder Anrufe konzentrieren.

Um die Geräuschunterdrückung optimal nutzen zu können, ist es wichtig, dass die AirPods Pro gut sitzen. Mit den AirPods Pro (2. Generation) und der neuesten Version von iOS oder iPadOS kann außerdem die adaptive Transparenz verwendet werden, um laute Töne in der Umgebung zu reduzieren. Dadurch wird das Klangerlebnis weiter verbessert und störende Hintergrundgeräusche werden minimiert.

Das ist jedoch nicht die einzige Funktion, die Geräusche betreffend. Die AirPods Pro und AirPods Max bieten auch einen Transparenzmodus. Dieser ermöglicht es dem Benutzer, Geräusche von außen zuzulassen, sodass er hören kann, was um ihn herum geschieht. Dies kann besonders praktisch sein, wenn man beispielsweise im Straßenverkehr unterwegs ist oder Gespräche führen möchte, ohne die AirPods abnehmen zu müssen.

Wie funktioniert Geräuschunterdrückungstechnologie?

Die Geräuschunterdrückungstechnologie, auch bekannt als Antischall, Gegenschall, aktive Geräuschunterdrückung oder aktive Lärmunterdrückung, funktioniert durch die Erzeugung von künstlichem Schall, um durch destruktive Interferenz den störenden Schall auszulöschen. Dabei wird ein Gegensignal erzeugt, das dem des störenden Schalls entspricht, aber entgegengesetzte Polarität hat.

Es gibt zwei unterschiedliche Problemstellungen bei der Geräuschunterdrückungstechnologie. Zum einen versucht man durch “Gegenschall” von einem anderen Ort aus zu erreichen, dass durch destruktive Interferenz die resultierende Amplitude in einigen begrenzten Raumbereichen geringer wird. Dabei wird die Schallenergie lediglich kontrolliert umverteilt. Zum anderen wirkt die Membran eines Kopfhörers in einem ausreichend kleinen abgeschlossenen Bereich wie eine verschiebbare Wand, die für etwa konstanten Gesamtdruck sorgt. Dadurch wird die Reflexion verhindert.

Bei Kopfhörern mit aktiver Geräuschunterdrückung wird das Umgebungsgeräusch mit einem eingebauten Mikrofon gemessen und hieraus der Anteil berechnet, der am Ohr noch verbleiben würde. Für diesen Teil wird dann zur Kompensation ein gegenpoliges Signal im Kopfhörer erzeugt. Dadurch wird der Schalldruckpegel deutlich verringert. Gegenschall ist besonders zur Dämpfung tiefer Frequenzen geeignet, bei denen Wellenlängen groß im Vergleich zu den Abmessungen des Kopfhörers sind. Bei hohen Frequenzen zeigt dieses Verfahren weniger Wirkung.

Die Geräuschunterdrückungstechnologie wird nicht nur bei Kopfhörern, sondern auch in der Beschallungstechnik bei Großveranstaltungen eingesetzt, um die Schallbelastung in bestimmten Bereichen zu verringern. Zudem findet sie Anwendung in Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur Innenraumdämpfung und in aktiven Abgasschalldämpfern.

Unterschied zwischen aktiver und passiver Geräuschunterdrückung

Die aktive Geräuschunterdrückung (Active Noise Cancelling, ANC) und passive Geräuschunterdrückung (Passive Noise Cancelling, PNC) sind zwei verschiedene Methoden, um Umgebungsgeräusche beim Hören von Musik mit Kopfhörern auszublenden.

Aktive Geräuschunterdrückung (ANC):

  • ANC verwendet elektronische Mittel, um unerwünschte Hintergrundgeräusche zu überblenden.
  • Ein oder mehrere Mikrofone am Kopfhörer nehmen die Geräusche in der Umgebung auf.
  • Eine Software analysiert die Aufnahmen und filtert statische Geräusche wie Flugzeug- oder Autogeräusche heraus.
  • Das Programm berechnet die inversen Frequenzen dieser statischen Geräusche und sendet sie an die Lautsprecher.
  • Durch Interferenz löschen sich die statischen Geräusche und die Musik gegenseitig aus, sodass der Hörer nur noch die Musik wahrnimmt.
  • ANC-Kopfhörer sind in unterschiedlichen Preisklassen erhältlich, wobei hochwertige Modelle oft um die 100 Euro kosten.
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Passive Geräuschunterdrückung (PNC):

  • PNC funktioniert durch mechanische Maßnahmen, um den Hörer von der Außenwelt abzuschirmen.
  • Kopfhörer mit PNC sind mit dämmenden Materialien ausgestattet, die keine Außengeräusche zum Ohr durchlassen.
  • Es werden keine elektronischen Mittel oder Software verwendet.
  • PNC wirkt wie ein Gehörschutz und blockiert die physikalische Übertragung von Geräuschen.
  • Die Wirksamkeit von PNC hängt von der Abschirmung der Hörmuscheln und schallschluckenden Materialien ab.
  • In-Ear-Kopfhörer sind für PNC am besten geeignet, gefolgt von klassischen Modellen und Over-Ear-Kopfhörern. On-Ear-Kopfhörer bieten die geringste passive Isolation.

Hybrid-Geräuschunterdrückung:

  • Die Hybrid-Variante kombiniert aktive und passive Geräuschunterdrückung.
  • Ein Mikrofon nimmt die Umgebung auf, während ANC die unerwünschten Geräusche reduziert.
  • Durch die Verwendung von zwei Mikrofonen wird die Geräuschreduktion weiter verbessert.
  • Hybrid-Geräuschunterdrückung ist derzeit nur in teuren Kopfhörern verfügbar, aber es wird erwartet, dass diese Technik in Zukunft auch in preiswerteren Modellen erhältlich sein wird.

Viele Hörer bevorzugen passive Geräuschunterdrückung aufgrund möglicher Probleme mit der Klangqualität bei preiswerten ANC-Kopfhörern.

Anwendungen von Geräuschunterdrückungstechnologie

Geräuschunterdrückungstechnologie, auch bekannt als aktive Schallunterdrückung, hat viele verschiedene Anwendungen und wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Hier sind einige der Hauptanwendungen dieser Technologie:

  • Kopfhörer: Eine der bekanntesten Anwendungen von Geräuschunterdrückungstechnologie ist in Kopfhörern. Aktive Geräuschunterdrückung wird verwendet, um Umgebungsgeräusche zu reduzieren und ein reines Klangerlebnis zu bieten. Hierbei misst ein eingebautes Mikrofon das Umgebungsgeräusch und erzeugt ein gegenpoliges Signal, um diesen Teil des Lärms zu kompensieren. Dadurch wird der Schalldruckpegel deutlich verringert und störende Hintergrundgeräusche werden ausgeblendet.
  • Ohrstöpsel-Kopfhörer: Neben herkömmlichen Kopfhörern gibt es auch Ohrstöpsel-Kopfhörer, die Geräuschunterdrückungstechnologie verwenden. Obwohl sie eine etwas geringere Lärmreduzierung bieten, sind sie ideal für Menschen, die nach einer kompakten und tragbaren Option suchen.
  • Beschallungstechnik: Geräuschunterdrückungstechnologie findet auch in der Beschallungstechnik Anwendung. Bei Großveranstaltungen kann sie eingesetzt werden, um die Schallbelastung in bestimmten Bereichen zu verringern. Hierbei wird ein Lautsprecher in die entgegengesetzte Richtung der anderen Lautsprecher ausgerichtet und erzeugt ein Antischall-Signal, um den Schallpegel zu reduzieren.
  • Kraftfahrzeuge: Innenraumdämpfung ist eine weitere Anwendung von Geräuschunterdrückungstechnologie. In einigen Oberklassemodellen von Automobilherstellern wie Audi, Honda, Buick, Cadillac, Chevrolet, Infiniti, Jaguar und Land Rover wird diese Technologie eingesetzt, um den Fahrzeuginnenraum leiser zu machen. Sie sorgt dafür, dass Fahrer und Insassen von störenden Geräuschen außerhalb des Fahrzeugs isoliert sind und eine ruhigere Fahrumgebung genießen können.
  • Aktiver Abgasschalldämpfer: Aktive Geräuschunterdrückung wird auch bei Abgasschalldämpfern eingesetzt, um den Lärm von Fahrzeugauspuffen zu reduzieren. Dies trägt zur Verringerung der Umweltbelastung und zur Schaffung einer angenehmeren Umgebung bei.

Die Anwendungen von Geräuschunterdrückungstechnologie sind vielfältig und reichen von der Verbesserung des Musikerlebnisses bis hin zur Schaffung leiserer Innenräume in Fahrzeugen. Durch die Reduzierung störender Geräusche kann diese Technologie das Wohlbefinden und die Produktivität der Menschen verbessern. In den kommenden Jahren wird die Geräuschunterdrückungstechnologie voraussichtlich noch weiterentwickelt und in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, um das Leben angenehmer zu gestalten.

Vor- und Nachteile von Geräuschunterdrückungstechnologie

Die Geräuschunterdrückungstechnologie, auch bekannt als Noise Cancelling, erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Sie ermöglicht die Filterung unerwünschter Hintergrundgeräusche. Es gibt zwei Arten von Geräuschunterdrückungstechnologien: passive und aktive. Passive Geräuschunterdrückung wird bei Over-Ear-Kopfhörern eingesetzt und blockiert Geräusche durch das physische Material der Kopfhörer. Im Gegensatz dazu verwendet aktive Geräuschunterdrückung (Active Noise Cancelling, ANC) Mikrofone, um Schallwellen außerhalb der Kopfhörer zu erfassen und Gegenschall zu erzeugen, der die störenden Geräusche eliminiert.

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Die Vorteile des Noise Cancelling sind vielfältig:

  • Es verbessert die Klangqualität, da niedrige und mittlere Frequenzbereiche ausgefiltert werden, was zu einem klareren Sound führt.
  • Es kann potenziell Hörschwierigkeiten reduzieren, da durch die Filterung von Außengeräuschen eine geringere Lautstärke erforderlich ist.
  • Die Technologie wird kontinuierlich weiterentwickelt und ist mittlerweile auch in kompakten In-Ear-Kopfhörern verfügbar.
  • Es gibt spezielle Funktionen wie “TalkThru“, welche Durchsagen oder menschliche Stimmen von der Geräuschunterdrückung ausnimmt, um die Wahrnehmung der Außenwelt zu ermöglichen.

Es gibt jedoch auch einige Nachteile bei der Verwendung von Noise Cancelling-Technologie:

  • Insbesondere bei aktiven Geräuschunterdrückungskopfhörern ist der Akkuverbrauch erhöht, da der Betrieb der Mikrofone und der Gegenschall-Erzeugung Energie benötigt.
  • Kopfhörer mit ANC sind in der Regel teurer als passive Modelle aufgrund der zusätzlichen Technologie.

Mit diesen Vor- und Nachteilen im Hinterkopf sollten Verbraucher ihre individuellen Bedürfnisse und Prioritäten berücksichtigen, um zu entscheiden, ob die Nutzung von Geräuschunterdrückungstechnologie für sie sinnvoll ist.

Geräuschunterdrückung in Kopfhörern

Die Geräuschunterdrückung in Kopfhörern oder Ohrhörern ermöglicht es, Geräusche beim täglichen Berufspendeln, während eines Fluges oder bei lauten Nachbarn zu unterdrücken. Diese Technologie zur Geräuschminimierung analysiert die Umgebungsgeräuschwellen und erzeugt entgegengesetzte Schallwellen, um die Umgebungsgeräusche zu reduzieren.

Die Geräuschunterdrückung funktioniert am besten, wenn die Umgebungsgeräusche konstant sind und im niedrigen bis mittleren Tonhöhenbereich liegen. Allerdings kann die Geräuschminimierung den Klang nicht vollständig isolieren, da Luft zwischen dem Audiogerät und dem Trommelfell eingeschlossen ist. Die Geräuschunterdrückungsfunktion unterdrückt hauptsächlich Geräusche im Niederfrequenzband wie Zug-, Flugzeug- und Motorgeräusche, reduziert sie aber nicht vollständig.

Es wird empfohlen, die Geräuschunterdrückungsfunktion nicht in ruhiger Umgebung zu aktivieren, da Außengeräusche erforderlich sind, damit die Technologie optimal funktioniert. Es ist auch nicht ratsam, Kopfhörer mit Geräuschunterdrückungstechnologie während des Autofahrens zu tragen, da die Beachtung der Verkehrsgeräusche eine Grundvoraussetzung für die Sicherheit ist.

Geräuschunterdrückung in der Luftfahrtindustrie

Die Geräuschunterdrückungstechnologie hat sich zu einem wichtigen Aspekt der Luftfahrtindustrie entwickelt. Sie spielt eine entscheidende Rolle beim Einsatz von Kopfhörern in Flugzeugen. Die Nachfrage nach Kopfhörern mit aktiver Rauschunterdrückung in der Luftfahrt ist hoch und trägt zum Wachstum des Marktes bei. Insbesondere in Zeiten der COVID-19-Pandemie und den damit verbundenen Reisebeschränkungen hat die Luftfahrtindustrie zwar einen Rückgang des Marktwachstums erlebt, jedoch bleibt die Nachfrage nach Kopfhörern mit aktiver Geräuschunterdrückung bestehen. Dies ist auf die steigende Flotte von Hubschraubern, die weltweite Erweiterung der Militärflugflotte und den Anstieg des Bedarfs an Freizeitaktivitäten zurückzuführen.

Die Vorteile der Geräuschunterdrückungstechnologie in Flugzeugkabinen sowohl für Passagiere als auch für die Besatzung sind vielfältig. Durch die Reduzierung von Hintergrundgeräuschen und Störungen wird ein angenehmeres und entspannteres Reiseerlebnis ermöglicht. Passagiere können Musik, Filme oder andere Medieninhalte ohne störende Geräusche genießen. Die Geräuschunterdrückungstechnologie trägt auch zur Verbesserung der Kommunikation an Bord bei, da sie die Verständlichkeit von Durchsagen und Instruktionen erhöht. Für die Besatzungsmitglieder ist eine effektive Kommunikation von großer Bedeutung, um die Sicherheit und den Komfort der Passagiere zu gewährleisten.

Die wachsende Nachfrage in der Geschäfts- und Militärluftfahrt wird das Marktwachstum von Geräuschunterdrückungstechnologien in der Luftfahrtindustrie weiterhin beeinflussen. Die Integration von Flugzeug-Autopilotsystemen kann zwar das Marktwachstum von Luftfahrt-Headsets hemmen, jedoch bleibt die Nachfrage nach fortschrittlichen und innovativen Lösungen zur Geräuschunterdrückung hoch. Die Entwicklung von Kopfhörern mit aktiver Rauschunterdrückung wird auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen, um Passagieren und Besatzungsmitgliedern ein angenehmes und stressfreies Flugerlebnis zu bieten.

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Geräuschunterdrückung im Automobilbereich

In letzter Zeit hat Bose angekündigt, seine erfolgreiche Noise-Cancelling-Technologie “QuietComfort” auch in Autos einzubauen. Diese bahnbrechende Technologie, auch bekannt als “Bose QuietComfort Road Noise Control” (RNC), zielt darauf ab, die Geräusche zu minimieren, die durch den Straßenbelag und das Abrollen der Reifen entstehen. Dabei nutzt Bose das bereits vorhandene Soundsystem im Fahrzeug und integriert bis zu sechs Mikrofone und Beschleunigungssensoren. Die Beschleunigungssensoren erfassen die Vibrationen an der Fahrzeugkarosserie und eine spezielle Software verarbeitet diese Signale, kombiniert sie mit den Aufnahmen aus dem Innenraum und sendet über die Lautsprecher ein Gegensignal aus.

Dank dieser innovativen Technologie wird das Fahrerlebnis deutlich verbessert. Die Geräuschunterdrückung ermöglicht eine ruhigere und angenehmere Fahrt, indem störende Fahrzeuggeräusche minimiert werden. Das Resultat ist eine bessere Konzentration des Fahrers und eine erhöhte Sicherheit auf der Straße. Zudem erfolgt die Kombination der Geräusche mit den Klangaufnahmen aus dem Innenraum, was eine verbesserte Audioqualität und ein beeindruckendes Klangerlebnis für die Insassen des Fahrzeugs zur Folge hat.

Geplant ist der Markstart dieser Technologie in Serienproduktion im Jahr 2021. Bose ist bereits ein etablierter Player in der Automobilbranche und arbeitet mit renommierten Partnern wie Audi, Chevrolet und Porsche zusammen, die die hochwertigen Soundsysteme von Bose in ihren Fahrzeugen anbieten. Obwohl diese Technologie zunächst in Neufahrzeugen verfügbar sein wird, bleibt offen, ob auch Nachrüstungen für ältere Fahrzeuge möglich sein werden.

Insgesamt verspricht die Geräuschunterdrückung im Automobilbereich durch die Nutzung der Bose QuietComfort Road Noise Control Technologie eine beeindruckende Reduzierung der störenden Straßengeräusche und eine verbesserte Audioerfahrung für Fahrer und Insassen. Der Fortschritt in diesem Bereich zeigt, dass immer mehr Automobilhersteller darauf setzen, ihren Kunden ein ruhigeres und angenehmeres Fahrerlebnis zu bieten.

Zukunftsaussichten für Geräuschunterdrückungstechnologie

Die Zukunftsaussichten für Geräuschunterdrückungstechnologie sind vielversprechend. Mit dem steigenden Bedürfnis nach Ruhe und Konzentration in unserer hektischen Umgebung gewinnt die Geräuschunterdrückungstechnologie immer mehr an Bedeutung. Es gibt bereits verschiedene Arten von Geräuschunterdrückungstechnologien, darunter passive Geräuschunterdrückung mit Noise-Isolating-Kopfhörern und aktive Geräuschunterdrückung mit Active-Noise-Cancelling-Kopfhörern (ANC-Kopfhörern).

Passive Geräuschunterdrückungstechnologie funktioniert durch die Isolierung des Hörers vom Schall der Umwelt und wirkt somit als passive Geräuschunterdrückung. Noise-Isolating-Kopfhörer können dabei den Schall besonders effektiv reduzieren. In-Ear-Kopfhörer, die direkt in den Gehörgang eingesetzt werden, bieten hierbei eine besonders gute Isolation. Zusätzlich gibt es geschlossene Kopfhörer, die die Umgebungslautstärke dämpfen können, auch wenn sie oft einen Kompromiss aus Tragekomfort und Lautstärkeunterdrückung darstellen.

Die aktive Geräuschunterdrückung mit ANC-Kopfhörern geht noch einen Schritt weiter. Hierbei werden Außengeräusche mithilfe von Mikrofonen erfasst und durch Antischall eliminiert. Antischall ist eine entgegengesetzte Schallwelle, die die ursprüngliche Schallwelle nahezu vollständig neutralisieren kann. Diese Technologie erfordert leistungsstarke Prozessoren und präzise Schallwandler. ANC-Kopfhörer sind in der Regel als Over-Ear-Kopfhörer konzipiert, um die Außengeräusche zu dämpfen, bevor sie das Ohr erreichen.

Die Technologie der aktiven Geräuschunterdrückung wird ständig weiterentwickelt. Forscher und Entwickler arbeiten an neuen Ansätzen, um die Leistung von ANC-Kopfhörern zu verbessern. Zudem werden neue Anwendungen für Geräuschunterdrückungstechnologie erforscht. Es bleibt spannend, welche Fortschritte in Zukunft erzielt werden können und welche Möglichkeiten sich für die Geräuschunterdrückungstechnologie eröffnen werden.

Dieser Beitrag wurde ursprünglich veröffentlicht auf https://situam.org.mx/was/wie-funktioniert-gerauschunterdruckung/