ANC Headsets (Active Noise Cancellation)

Dröhnende Flugzeugtriebwerke, ratternde Züge und lärmender Verkehr – was eigentlich ein erholsamer Urlaub oder eine angenehme Geschäftsreise werden sollte, stellt sich als laut und stressig heraus. Fliegen kann besonders anstrengend sein, denn die Passagiere sind oftmals Lärmpegeln von 60-65 dB(A) vor dem Start, 80-85 dB(A) während des Fluges und 75-80 dB(A) beim Landen ausgesetzt.Mit Bahnhofsdurchsagen und lauten Mitreisenden, können Zugreisen genauso laut und unangenehm sein.

Hintergrundgeräusche stellen eine Herausforderung dar, die viele Umgebungen belastet und jeden von uns in unterschiedlichem Maße trifft. Genauso verhält es sich leider in den offenen Büroumgebungen, die heutzutage oft anzutreffen sind – ständige Hintergrundgeräusche und Ablenkungen machen es Mitarbeitern nahezu unmöglich, sich effektiv auf ihre Aufgaben zu konzentrieren. Das führt dazu, dass Produktivität und Mitarbeiterzufriedenheit sinken und unter dem Strich ein Minus herauskommt.

Besonders bei Headsets erfreut sich daher Active Noise Cancellation (ANC) immer größerer Beliebtheit. Inzwischen bieten mehrere Headsets ANC, aber es sind mitnichten alle ANC-Headsets gleich.

Übersicht aktueller ANC Headsets für die geschäftliche Nutzung im Büro, Call Center oder unterwegs mit dem Smartphone.

ANC wird möglich durch die Generierung eines Antischalls (oder auch Gegenschall genannt) der die Umgebungsgeräusche widerspiegelt und eliminiert (der Fachbegriff hierfür lautet „destruktive Interferenz“). Oder etwas technischer ausgedrückt: Ein Audiosignal ist physikalisch betrachtet immer eine Sinuswelle. Wenn nun zwei Sinuswellen aufeinander treffen wobei der "Wellenberg" genau auf das "Wellental" trifft (180° Phasenverschiebung), dann löschen sich beide Wellen gegenseitig aus.

Vergleichbar ist dieser Effekt mit einer Meereswelle, die zum Beispiel von einer Steilküste zurückschwappt und auf eine entgegenkommende Welle trifft. Das kann dazu führen, dass sich die Wasseroberfläche an der Schnittfläche beruhigt. Und genau dieses Prinzip hat man sich auch an der Luft zu Nutzen gemacht.

In einer idealen Welt sollte ANC natürlich für eine völlig geräuschfreie Umgebung sorgen für denjenigen, der das Headset trägt. Leider funktioniert dies so nicht.

Übrigens ist ANC keinesfalls eine neue Erfindung, denn die Anfänge der Technologie lassen sich sogar bis zu den 1930ern zurückverfolgen:

1934: der deutsche Erfinder Paul Lueg meldet ein theoretisches Patent an für Geräuschunterdrückung durch Interferenz und die Kreation von „Ruhezonen“

1950er: Harry Olsen demonstriert, wie ANC in der Praxis realisiert werden kann, z.B. für die Geräuschreduktion in Personenkraftwagen

1986: Dick Rutan und Jeana Yeager fliegen um die Welt und verwenden dabei ANC-Headsets von Bose zur Reduzierung des Flugzeuglärms

1990er: ANC-Headsets werden inzwischen vielfach in der Militär- und Zivilluftfahrt eingesetzt

2000: Bose stellt das erste ANC-Headset für Endverbraucher vor

Seitdem haben diverse Headsets mit ANC den Markt erobert. Sie alle beanspruchen für sich, niederfrequenten Lärm auszublenden. Damit ANC aber wirklich funktioniert, braucht es mehr, als lediglich vorgefertigte Techniklösungen ins Headset zu bugsieren und einfach ein ANC-Label aufs Headset zu klatschen.

Was macht also ein wirklich gutes ANC-Headset aus?

Nicht alle ANC-Headsets klingen und arbeiten gleich gut. Dieses Video demonstriert das ziemlich anschaulich:

Warum passiert das? Die Kurzfassung: Es gibt verschiedene Arten von Active Noise Cancellation, und das Headset-Design selbst spielt dabei eine wichtige Rolle.

Die drei Arten von Active Noise Cancellation

Das zugrundeliegende ANC-Prinzip bleibt immer gleich, aber es kann auf drei verschiedene Arten umgesetzt werden: Feedforward, Feedback und Hybrid. Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile.

Feedforward Active Noise Cancellation (Mikrofon außerhalb der Ohrmuschel):

Bei Feedforward ANC befindet sich das Mikrofon außerhalb der Ohrmuschel. Das Mikrofon „hört“ das Geräusch, bevor die Person selber es tut. Die ANC verarbeitet dann das Geräusch und erstellt einen Antischall, bevor das daraus entstandene Signal an den Headset-Lautsprecher weitergeleitet wird.

Vorteile:
Das Mikrofon nimmt die Geräusche früh auf, somit bietet dieses Verfahren mehr Zeit, um den Antischall zu generieren. Außerdem ist diese Methode besser geeignet, auch Geräusche höherer Frequenzen zu reduzieren – bis zu 1-2 kHz.

Nachteile:
Mit dieser Methode gibt es keine Möglichkeit der Selbstkorrektur, da das Headset niemals den Antischall selber „hört“, den es produziert. Sollte der Nutzer das Mikrofon des Headsets zum Beispiel nicht korrekt platzieren oder das Geräusch geht ein über einen „falschen Winkel“, kann diese Methode sogar dazu führen, dass der Lärm bei manchen Frequenzen noch zusätzlich verstärkt wird.

Außerdem arbeitet Feedforward ANC nur innerhalb einer sehr geringen Bandbreite. Wenn Sie also Geräuschbereiche um 1kHz herum reduzieren möchten, kann es sein, dass ANC per Feedforward bei Niedrigfrequenzen keinen großen Unterschied machen wird. Da sich das Mikrofon näher am Außenlärm befindet, reagiert es natürlich auch sensibler auf Windgeräusche.

Feedback Active Noise Cancellation (Mikrofon befindet sich innerhalb der Ohrmuschel):

Bei Feedback ANC arbeitet das Mikro innerhalb der Ohrmuschel und befindet sich vor dem Lautsprecher – somit nimmt es dieselben Signale auf so wie der Nutzer diese hört.

Vorteile:
Dadurch, dass die Wahrnehmung des Nutzers der der ANC gleichkommt, kann sich die ANC besser anpassen und das Signal bei Bedarf korrigieren. Außerdem bedient die Feedback ANC eine größere Bandbreite. Selbst wenn das Headset nicht korrekt getragen wird oder die Ohren nicht komplett bedeckt sind, kann die Feedback ANC dies bis zu einem gewissen Grad ausgleichen.

Nachteile:
Feedback ANC kann nicht sonderlich gut mit höheren Frequenzen im Bereich von 1-2kHz umgehen. Bei höheren Frequenzen ist tatsächlich die Forward ANC besser geeignet. Es können hier auch Rückkopplungen auftreten – wir alle kennen dieses unangenehm schrille laute Geräusch, das entstehen kann, wenn ein Mikrofon einem Lautsprecher zu nahe kommt. Auch beim Musikhören gibt es ein Manko: niedrigere Frequenzen (wie bei einem leisen Bass) werden auch einfach herausgefiltert.

Hybrides ANC (Mikrofone befinden sich innerhalb und außerhalb der Ohrmuschel):

Diese ANC bedient sich offensichtlich beider Methoden – Feedback und Forward ANC, und strebt danach, das Beste beider Methoden zu vereinen.

Vorteile:
Hier profitiert der Nutzer von allen Vorteilen beider Methoden. Hybrides ANC kann Lärm innerhalb einer größeren Bandbreite von Frequenzen korrigieren, Fehler korrigieren bzw. diese dementsprechend anpassen und reagiert nicht sensibel darauf, in welcher Weise das Headset getragen wird.

Nachteile:
Durch die Vermischung beider Methoden und die Nutzung zweier Mikrofone kosten dementsprechende Headsets leider teilweise fast doppelt so viel wie bei einer der anderen Varianten. Zwei Mikrofone können außerdem mehr unerwünschtes „weißes Rauschen“ generieren, also müssen besonders hochwertige Mikrofone her, um dies auszugleichen.

Hinweis:
Auch Headsets mit ANC können Störgeräusche nicht komplett eliminieren. Zum einen besitzt jeder Mensch eine andere innere und äußere Ohrform, so dass nur eine genaue Anpassung im Labor eine komplette Neutralisation erlauben würde. Zum anderen überträgt auch der Schädelknochen Schall zum Trommelfell (Körperschall), dieser Anteil kann mit ANC überhaupt nicht beeinflusst werden

Quellen & Verweise:


Bei Fragen zögern Sie bitte nicht den Kontakt zu unseren Fachberatern aufzunehmen, wir helfen Ihnen gerne bei der Auswahl des passenden ANC Headsets für den Einsatz im Büro oder im industriellen Umfeld.

Eine Übersicht aller aktuellen ANC Headsets für den geschäftlichen Einsatz (Büro, Call Center & mobil) finden Sie hier: ANC Headset Übersicht

Autor:
Jens Bernhardt

(Vertriebsleiter & Gesellschafter)

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