Was ist ANC und wie funktionieren Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung?

Kopfhörer und Ohrhörer mit Geräuschunterdrückung sind ein Geschenk des Himmels. Wenn Sie jemals ein Paar besessen haben, wissen Sie, dass sie ein friedliches, geräuschfreies Hörerlebnis schaffen, das sich hervorragend zum Musikhören, zum Ausblenden von Arbeitslärm und sogar zum Arbeiten eignet. Und wenn Sie darüber nachdenken, in ein Set zu investieren, werden Sie sich freuen. Natürlich sind nicht alle Produkte zur Geräuschunterdrückung gleich, aber viele dieser Geräte verfügen über eine gemeinsame Audiotechnologie. Eine Funktion, die viele dieser Kopfhörer und Ohrhörer nutzen, ist die sogenannte aktive Geräuschunterdrückung (ANC).

Wenn es um Geräuschunterdrückung geht, können Sie sich ANC als Grundlage vorstellen. Doch wie genau funktioniert diese beeindruckende Schaltung und Klangverarbeitung? Was bedeutet der Jargon? Wer sind die Big Player? Wir sind heute hier, um Ihnen einen Crashkurs über ANC und seine vielen Audio-Ableger zu geben.

Was ist aktive Geräuschunterdrückung?

Sony

Wenn Sie jemals an der High School oder am College einen Einführungskurs in die Physik besucht haben, erinnern Sie sich vielleicht an einen Abschnitt, in dem es um Wellen ging. Wellen aus Wasser, Licht oder Schall haben alle einige intrinsische Eigenschaften gemeinsam. Die ANC-Technologie macht sich eine dieser Eigenschaften zunutze: Jede Welle kann effektiv „ausgelöscht“ werden, wenn man eine zweite Welle erzeugt, die das genaue Gegenteil der ersten Welle ist – ein Prozess, der als destruktive Interferenz bekannt ist.

Wenn Sie also einen Kopfhörer entwickeln können, der die Außenwelt hören und sofort eine Reihe von Schallwellen erzeugen kann, die das genaue Gegenteil der Schallwellen sind, die er hört (auch Anti-Lärm genannt), dann würden Sie das theoretisch nicht tun. Sie hören die externen Geräusche überhaupt nicht – sie wären ausgelöscht worden, bevor sie jemals Ihr Trommelfell erreicht hätten. Genau das macht ANC.

Bose, das Unternehmen, das die ersten kommerziellen ANC-Kopfhörer für Piloten und dann die ersten ANC-Kopfhörer für die breite Öffentlichkeit entwickelte, beschreibt es folgendermaßen:

Mit Mikrofonen innerhalb und außerhalb der Ohrmuscheln erfassen, messen und senden Bose-Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung kontinuierlich unerwünschte Geräusche an proprietäre digitale Signalverarbeitungschips, die ein präzises, gleiches und entgegengesetztes Signal berechnen, um in weniger als einem Bruchteil einer Sekunde auf sich ändernde Geräusche zu reagieren Millisekunde. Das Ergebnis ist, dass Umgebungsgeräusche nahezu verschwinden.

Allerdings sind nicht alle ANC-Kopfhörer und -Ohrhörer gleich, was bedeutet, dass es dennoch große Unterschiede zwischen Marken und Modellen geben kann, auch wenn alle ANC-Kopfhörer und -Ohrhörer dasselbe Prinzip verwenden.

Aktive versus passive Geräuschunterdrückung

Simon Cohen / Digitale Trends

So großartig ANC auch sein kann, es ist erwähnenswert, dass es nicht die einzige Möglichkeit ist, mit Lärm umzugehen. Die passive Geräuschunterdrückung (manchmal auch als passive Geräuschisolierung bezeichnet) verfolgt einen ausgesprochen Low-Tech-Ansatz zur Lösung des Problems, indem sie eine physische Barriere zwischen Ihrem Trommelfell und externen Geräuschen schafft.

Dies geschieht in der Regel durch eine dichte Abdichtung um Ihr Ohr (bei Kopfhörern) oder in Ihrem Gehörgang, wenn Sie Ohrhörer verwenden. Das Ergebnis ist in jedem Fall dasselbe: Sie hören keinen Ton, der es gar nicht erst bis zu Ihrem Trommelfell schafft. Wenn die passive Geräuschunterdrückung gut durchgeführt wird, kann sie so effektiv sein, dass Sie nicht das Bedürfnis nach etwas anderem verspüren.

Es ist auch erwähnenswert, dass sich aktive und passive Geräuschunterdrückung trotz unterschiedlicher Ansätze tatsächlich ergänzen. Je mehr Geräusche Sie passiv blockieren können, desto besser kann die ANC-Technologie die Geräusche unterdrücken, die noch durchdringen.

Stellen Sie sich das wie Farbe vor: Wenn Sie eine Grundierung auf Ihre Wände auftragen, benötigen Sie wahrscheinlich weniger Farbschichten, um die gewünschte Farbe und Deckkraft zu erhalten, als wenn Sie die Farbe einfach direkt auftragen würden.

Was ist der Unterschied zwischen ANC und ANR?

Möglicherweise haben Sie neben dem gebräuchlicheren ANC auch den Begriff Active Noise Reduction (ANR) gesehen. In der Praxis gibt es keinen Unterschied zwischen ihnen. Jedes Unternehmen verwendet sein bevorzugtes Label, es handelt sich jedoch um das gleiche Merkmal.

Interessanterweise verwendet Bose beide Begriffe, allerdings unter unterschiedlichen Umständen. Wenn Bose seine eigenen Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung herstellt, nennt man sie ANC, weil Bose zu 100 % für die Leistung dieser Kopfhörer verantwortlich ist. Aber manchmal lizenzieren Drittunternehmen die Geräuschunterdrückungstechnologie von Bose, um ihre eigenen ANC-Kopfhörer zu entwickeln. Amazon hat dies getan, als es seine Echo Buds der ersten Generation vorstellte. In diesem Fall verwenden diese Dritten den Begriff ANR, um sich auf den Beitrag von Bose zu beziehen, um darauf hinzuweisen, dass Bose nicht an jedem Aspekt der Leistung der Kopfhörer beteiligt war.

Wie funktionieren ANC-Kopfhörer und -Ohrhörer?

Apfel

Alle ANC-Kopfhörer und -Ohrhörer verwenden Mikrofone, um externe Geräusche zu erkennen. Ein integrierter Mikroprozessor analysiert dann diese Geräusche und sendet über die Lautsprecher des Kopfhörers die erforderlichen entgegengesetzten Schallwellen an Ihre Ohren. Erstaunlicherweise ist dies unabhängig davon möglich, ob Sie Musik abspielen oder nicht.

Einige ANC-Modelle verwenden „Feedforward“-Mikrofone. Diese Mikrofone werden an der Außenseite der Kopfhörer angebracht, wo sie Außengeräusche klar und schnell aufnehmen können. Aber Feedforward-ANC-Systeme wissen nicht, was mit externen Geräuschen passiert, wenn sie die geräuschisolierende Barriere der Ohrmuscheln (oder Ohrstöpsel) passieren. Das bedeutet, dass der von ihnen erzeugte Gegenschall möglicherweise nicht perfekt zu dem Lärm passt, der in Ihre Ohren dringt.

Andere ANC-Systeme verwenden „Feedback“-Mikrofone, die in den Ohrmuscheln der Kopfhörer sitzen. Sie erhalten die genauesten Messwerte über die externen Geräusche, die in die Kopfhörer eingedrungen sind, und sollten daher in der Lage sein, die genauesten Gegengeräusche zu erzeugen. Allerdings sind diese Systeme nicht so gut darin, hochfrequente Geräusche zu unterdrücken wie Feedforward-Mikrofone. Sie müssen sich auch mit der Musik auseinandersetzen, die Sie hören. Es kann schwierig sein, zwischen dem Ton, den Sie hören möchten (Ihrer Musik), und dem Ton, den Sie unterdrücken möchten, zu unterscheiden, und Feedback-Systeme laufen Gefahr, einen Teil Ihrer Musik auszulöschen.

Wie zu erwarten ist, verwenden die besten ANC-Systeme eine Mischung aus Feedforward- und Feedback-Modellen und verwenden sowohl interne als auch externe Mikrofone, um Lärm zu bekämpfen. Wenn Sie einen Kopfhörer mit der Aufschrift „Hybrid ANC“ sehen, wird diese Methode verwendet.

Adaptives ANC

Adaptive ANC ist ein relativ neuer Begriff im Kopfhörerbereich und kann je nach Kopfhörermodell und verwendeter Technologie unterschiedliche Bedeutungen haben.

Die Adaptive ANC-Technologie von Qualcomm beispielsweise hilft ANC-Schaltkreisen dabei, in Echtzeit auf Änderungen in der Menge des externen Tons zu reagieren, der in den versiegelten Bereich der Kopfhörer gelangt. Es handelt sich um einen Versuch, die Tatsache zu kompensieren, dass es Hunderte verschiedener Ohr- und Kopfformen gibt, die es einem einzelnen Modell schwer machen, allen Menschen perfekt zu passen.

Die aktive Geräuschunterdrückung von Qualcomm ist in den Nuraloop-Kopfhörern enthalten. Nuraloop

Selbst wenn Sie mit einem Satz Ohrhörer eine gute Abdichtung erreichen, verschieben sich die Ohrhörer beim Gehen, Laufen oder sogar Sprechen auf natürliche Weise in Ihrem Ohr, wodurch sich die Abdichtung verändert. Das Adaptive ANC von Qualcomm reagiert auf diese Veränderungen.

Eine andere Form des adaptiven ANC bezieht sich auf die von der ANC-Schaltung verwendeten Algorithmen. Außengeräusche verändern sich ständig abhängig von unserer Umgebung. In Innenräumen treffen wir wahrscheinlich auf viele sprechende Menschen, während wir draußen mit Verkehrslärm konfrontiert werden und in einem Flugzeug meist das weiße Rauschen der Triebwerke eines Flugzeugs zu hören ist. Viele Unternehmen bieten Smartphone-Apps an, mit denen Sie den passenden ANC-Modus entsprechend Ihrer Umgebung auswählen können. Adaptive ANC-Systeme versuchen jedoch, diese sich ändernden Geräusche zu analysieren und den Modus automatisch zu wechseln, sodass Sie immer ein optimiertes Geräuschunterdrückungserlebnis haben.

Was macht einen ANC-Kopfhörer besser als einen anderen?

Das ist die Millionen-Dollar-Frage. Die ehrliche Antwort ist alles. ANC ist viel mehr als nur externe und interne Mikrofone in Kombination mit einigen Schaltkreisen. Es geht um die Anzahl, Platzierung und Art der verwendeten Mikrofone. Es kommt auf die Qualität der Elektronik an, mit der die Komponenten miteinander verbunden werden. Es liegt an der Ausgereiftheit der Geräuschunterdrückungsalgorithmen und an der Empfindlichkeit der Treiber, mit denen sowohl Ton als auch Gegengeräusche erzeugt werden.

Da ANC so komplex ist, müssen Käufer auf Herstellerangaben wie die Menge der unterdrückten Geräusche in Dezibel (dB) achten. Möglicherweise sehen Sie einen ANC-Kopfhörer, der angeblich Geräusche von -35 dB unterdrückt. Aber was bedeutet das? Unerwünschter Schall wird nicht nur in der Lautstärke gemessen, sondern setzt sich auch aus einem Spektrum von Frequenzen zusammen. Wenn das ANC-System hochfrequente Töne um -35 dB reduziert, tieffrequente Töne jedoch kaum reduziert, ist das dann gut oder schlecht? Wenn Sie versuchen, die Geräusche der Kinder des Nachbarn (oder vielleicht Ihrer Kinder) auszublenden, die beim Spielen schreien, könnte das sehr hilfreich sein. Da die meisten von uns jedoch nicht unterschiedliche Kopfhörer tragen möchten, um unterschiedliche Geräusche zu unterdrücken, ist dies wahrscheinlich nicht die richtige Wahl.

Unser Rat – Sie werden nicht überrascht sein – ist, sowohl professionelle als auch käuferbasierte Bewertungen zu lesen, um zu erfahren, wie das von Ihnen gewählte Modell mit einer Vielzahl von Situationen umgeht.

Was kann ich von einem guten ANC-Kopfhörer erwarten?

Sony

Alle ANC-Kopfhörer oder -Ohrhörer, die sich lohnen, sollten eine sofortige und deutlich spürbare Reduzierung der Außengeräusche bewirken. Die meisten ANC-Kopfhörer verfügen außerdem über einen Transparenzmodus, der viel Lärm durchlässt (so dass Sie auf Gefahren aufmerksam bleiben oder Gespräche führen können, ohne die Kopfhörer entfernen zu müssen). Im Idealfall vermittelt der Transparenzmodus das Gefühl, überhaupt keine Kopfhörer zu tragen.

Wenn Sie Transparenz und ANC ausschalten, sollte es deutlich leiser werden, aber Sie nehmen Außengeräusche immer noch einigermaßen wahr. Durch Einschalten von ANC sollten die verbleibenden Geräusche deutlich reduziert werden. In einigen Fällen kann ANC dafür sorgen, dass ein Geräusch (wie das Dröhnen eines Ventilators) vollständig verschwindet, sodass Sie ein nahezu perfektes Gefühl von Ruhe und Stille haben.

Was sind einige Anzeichen für schlechte ANC-Kopfhörer?

Das erste und offensichtlichste Anzeichen ist, dass das Einschalten der ANC-Funktion kaum dazu beiträgt, die Geräusche zu dämpfen, die Sie vor dem Einschalten gehört haben. Das mag offensichtlich erscheinen, aber wir haben einige Modelle ausprobiert, bei denen es fast unmöglich war zu erkennen, wann ANC aktiviert war.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass ANC die Qualität Ihrer Musik beeinträchtigen kann. Denken Sie daran, dass dieselben Lautsprecher, die Ihre Musik wiedergeben, auch den Gegenschall erzeugen, der unerwünschte Geräusche unterdrückt. Wenn das ANC-System zu aggressiv oder schlecht abgestimmt ist oder unter einer Reihe anderer Schwächen leidet, kann es sein, dass die Musik bei eingeschaltetem ANC merklich schlechter klingt.

Schließlich können schlecht konzipierte ANC-Schaltkreise tatsächlich neues Rauschen verursachen, obwohl sie versuchen, unerwünschtes Rauschen zu unterdrücken. Dies macht sich am häufigsten durch ein Zischen bemerkbar, das Sie hören können, wenn Sie keine Inhalte anhören. Das Abspielen von Musik kann dieses Rauschen überdecken, aber wenn Sie Ihre Kopfhörer als Alternative zu Ohrstöpseln verwenden möchten, wird Sie dieses hörbare Rauschen garantiert in den Wahnsinn treiben.

Was ist mit der Umgebungslärmunterdrückung (Environmental Noise Cancellation, ENC)?

Achten Sie beim Lesen von Produktbeschreibungen besonders auf Begriffe wie Environmental Noise Cancellation (ENC), Clear Voice Calling (CvC) oder Noise-Cancelling (ohne „aktiv“). Dies alles bezieht sich auf die Geräuschunterdrückung, die durch Mikrofonschaltkreise durchgeführt wird, um die Auswirkungen von Hintergrundgeräuschen zu verringern, wenn Sie mit jemandem telefonieren oder Ihre Kopfhörer zum Aufzeichnen Ihrer Stimme verwenden.

Es handelt sich auf jeden Fall um eine Funktion, die Sie sich in einem Kopfhörer- oder Ohrhörerset wünschen, wenn Sie diese für Sprachanrufe verwenden möchten, aber es handelt sich nicht um eine andere Form der aktiven Geräuschunterdrückung und es wird überhaupt keinen Unterschied in der Lautstärke machen Sie hören, wenn Sie Musik hören oder einfach nur Kopfhörer tragen.