Wie funktioniert die Geräuschunterdrückung?

Lärm(Noise) . Es ist überall um uns herum. Ob ein schreiendes Baby, das Summen einer Klimaanlage oder das animierte Geplapper Ihrer Bürokollegen. Ein ruhiger Ort zum Arbeiten oder Entspannen wird zu einem echten Premium-Gut. Die Geräuschunterdrückungstechnologie(Noise) kann Ihnen dabei helfen, den Zen wieder in Ihr Leben zu bringen. 

Die Frage ist, wie funktioniert die Geräuschunterdrückung? Lassen Sie uns die Prinzipien der Technologie durchgehen, damit Sie beim Kauf Ihrer eigenen Geräuschunterdrückungsausrüstung eine fundierte Entscheidung treffen können.

Ein (sehr) grundlegender Überblick über Sound

Schall ist Energie, die sich als Welle durch irgendeine Form von Materie bewegt. Wir hören im Allgemeinen Geräusche, die durch die Luft übertragen werden. 

Beispielsweise vibriert eine Gitarrensaite in der Luft und wirbelt Luftmoleküle herum. Diese Moleküle stoßen an ihre Nachbarn und so weiter. Wenn die Welle, die sich durch die Luft bewegt, auf Ihr Trommelfell trifft, bewegt sie es mit der gleichen Frequenz wie die Gitarrensaite(guitar) . 

Ihr Gehirn wandelt diese Bewegung in elektrische Signale um, die Sie dann als Ton wahrnehmen. Das ist eine sehr vereinfachte Erklärung dessen, was Ton ist, aber es ist das Mindeste, was Sie wissen müssen, um die Geräuschunterdrückung zu verstehen.

Ein ( sehr(Very) ) grundlegender Überblick(Basic Overview) über Anti-Sound

Eine Welle hat unterschiedliche Eigenschaften. Sie hat eine Frequenz, die angibt, wie oft die Welle einen vollständigen Zyklus durchläuft. 

Wieder am Beispiel unserer Gitarrensaite. Die Frequenz gibt an, wie schnell sich die Saite durch eine volle Schwingung bewegt. Höherfrequente Töne nehmen wir als hochfrequent wahr. Niederfrequenter Ton ist basslastiger. Neben der Frequenz haben Wellen auch eine Amplitude. Das ist die Höhe des Wellenbergs. Als nächstes hat die Welle auch eine Phase. Dies ist die Position der Wellenberge und -täler.

Wenn Sie eine Schallwelle erzeugen, die die gleiche Amplitude, aber die entgegengesetzte Phase hat (die Spitzen sind dort, wo die Täler der anderen Welle sind), verursacht dies destruktive Interferenz. Die beiden Wellen heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf. Dies kann in großem Umfang erfolgen, wo Sie genauso viel Energie in Ihrem Anti-Noise-Generator haben müssen wie der Originalton selbst. Wenn Sie jedoch nur für eine Person Geräusche unterdrücken möchten, benötigen Sie überhaupt nicht viel Strom, und hier kommen Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung ins Spiel.

Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung

Noise-Cancelling-Kopfhörer sind technologische Wunderwerke. Auf der Außenseite des Kopfhörers befinden sich Mikrofone, die die Umgebungsgeräusche außerhalb des Kopfhörers abtasten. Dieser Ton wird von der Bordelektronik mit einem mathematischen Algorithmus analysiert. Jeder Kopfhörerhersteller hat seinen eigenen geheimen Algorithmus, der alle mit unterschiedlicher Effektivität arbeitet.

Der Algorithmus wird verwendet, um die Anti-Rausch-Welle zu berechnen, die benötigt wird, um die Umgebungsgeräusche dort, wo Sie sich befinden, destruktiv zu stören. Dann erzeugt ein als Wandler bezeichnetes Gerät, das im Wesentlichen eine Art Lautsprecher ist, die Gegenschallwelle.

Der Endeffekt ist, dass Sie beim Einschalten der Geräuschunterdrückungsfunktion plötzlich von (fast) Stille umgeben sind. So können Sie Ihr Audio mit viel besserer Wiedergabetreue genießen oder einfach nur etwas Ruhe und Frieden genießen.

Aktive und passive Geräuschunterdrückung(Noise)

Der gerade beschriebene Prozess wird auf Produktdatenblättern normalerweise als „aktive Geräuschunterdrückung“ oder ähnlich bezeichnet. Verwirrenderweise(Confusingly) behaupten einige Kopfhörer, eine sogenannte „passive“ Geräuschunterdrückung zu haben.

Es ist sehr wichtig, diese beiden Merkmale nicht zu verwechseln. Es gibt wirklich keine passive Geräuschunterdrückung. Was dieser Begriff eigentlich bedeutet, ist, dass ein bestimmtes Paar Kopfhörer entwickelt wurde, um Geräusche mit einer einfachen alten Schallisolierung zu blockieren. 

Das bedeutet, dass die Materialien und das Design der Kopfhörer Sie bis zu einem gewissen Grad von Außengeräuschen abschirmen. So gesehen ist das Einstecken der Finger in die Ohren auch „passive Geräuschunterdrückung“.

Es gibt viel zu sagen für ein Paar Kopfhörer, die eine hervorragende Schallisolierung bieten, aber die Verknüpfung mit der Geräuschunterdrückung ist ein kleiner Marketing-Taschenspielertrick.

Die Grenzen(Limitations) der aktiven Geräuschunterdrückung(Active Noise Cancellation)

Die aktuelle(Current) aktive Geräuschunterdrückungstechnologie kann Geräusche nicht perfekt ausblenden. Sie funktionieren unglaublich gut, wenn es um konstante, vorhersehbare Geräuschquellen geht. Denken Sie(Think) an ein Düsentriebwerk, das Summen einer Klimaanlage oder Ihren Kühlschrankkompressor. Die moderne(Modern) aktive Geräuschunterdrückung ist unglaublich gut darin, diese Art von Geräuschen vollständig zu löschen.

Umgekehrt stellen plötzliche unvorhersehbare Geräusche eine viel größere Herausforderung dar. Dazu gehören normalerweise laute menschliche Gespräche, jemand, der eine Glastasse zerbricht, oder andere Geräusche, für deren Analyse der Algorithmus keine Zeit hat. Allerdings beginnen auch neue hochmoderne Systeme mit schnelleren Prozessoren und ausgefeilteren Algorithmen, mit dieser Art von Rauschen umzugehen. 

Ein interessantes Beispiel für eine solche spezialisierte aktive Geräuschunterdrückungstechnologie sind elektronische Ohrenschützer, die beim Abfeuern von Gewehren, Pistolen und anderen Schusswaffen verwendet werden. 

Diese Kapselgehörschützer verwenden eine passive Schallisolierung, um alle Geräusche zu blockieren, genau wie normale Kapselgehörschützer. Sie verfügen jedoch über externe Mikrofone, die den Ton um Sie herum durchlassen, um das Situationsbewusstsein aufrechtzuerhalten. So können Sie sich problemlos mit einer anderen Person unterhalten. Die maximale Lautstärke aller Geräusche um Sie herum wird jedoch unter einem angenehmen Maximum gehalten. 

Diese Systeme können häufig gerichteten Schall liefern und auch leise Geräusche verstärken, während Schüsse unterdrückt werden. Es ist nicht genau die gleiche Technologie wie herkömmliche Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung, aber sie ist eng verwandt.

KI-gestützte Rauschunterdrückung

 Eine ziemlich neue Entwicklung ist die Anwendung von Technologien der künstlichen Intelligenz, um unerwünschtes Rauschen aus einem Audiosignal zu entfernen. Leider kann dies noch nicht ganz in Echtzeit geschehen, daher ist es bei der Geräuschunterdrückung nicht wirksam. Was es sehr gut kann, ist das Entfernen von Rauschen aus einem Mikrofonsignal.

Wenn Sie beispielsweise versuchen, jemanden zu skypen(Skype) oder in einer lauten Umgebung eine Sprachaufnahme zu machen, kann es für die Person am anderen Ende schwierig sein, zu verstehen, was Sie sagen. Mithilfe künstlicher Intelligenz kann dieser Audiostream analysiert und alles außer Ihrer eigenen Stimme entfernt werden. 

Beispielsweise verwendet die RTX-Voice - Anwendung von Nvidia die spezielle Deep-Learning-Hardware in ihren RTX -Grafikkarten, um Mikrofon-Audio zu verarbeiten. Egal, ob jemand auf einer Tastatur tippt, den Boden saugt oder Bauarbeiten ausführt, nichts davon wird für Ihr Publikum hörbar sein. Eine Demonstration dieser unglaublichen Technologie können Sie hier sehen.

Da zwischen dem Sprechen in das Mikrofon und dem Hören des Tons für die KI genügend Zeit bleibt, gibt es kein Problem in Bezug auf Echtzeitbeschränkungen. Vielleicht funktionieren diese supereffektiven KI-Rauschunterdrückungsmethoden mit dem technologischen Fortschritt auch als eine Form der Kopfhörer-Rauschunterdrückung.

Noise-Cancelling-Mikrofone

Abseits von Kopfhörern, einem weiteren Ort, an dem eine ähnliche Technologie für die meisten Menschen sehr nützlich sein kann, insbesondere jetzt, wo so viele von uns auf Fernarbeit angewiesen sind, sind Mikrofone mit Geräuschunterdrückung.

Noch einmal, obwohl die Marketingsprache den Begriff „Noise-Cancelling“ verwendet, erzeugen diese Mikrofone kein Gegengeräusch, um die Geräuschquelle zu stören. Stattdessen nehmen sie den Klang als Ganzes und wenden dann die gleiche Art von Geräuscherkennungsalgorithmus darauf an. Entfernen Sie es aus dem Eingangsaudiostrom, bevor Sie es weitergeben.

Sie erhalten sogar Inline - Lösungen zur Entfernung von Mikrofongeräuschen mit KI-Unterstützung , wie z. B. diesen (AI-powered)ASUS-Adapter . Stecken Sie es in einen USB -Anschluss, schließen Sie Ihr Headset daran an und das kleine elektronische Gehirn im Inneren entfernt unerwünschte Geräusche und lässt nur Ihre kristallklare Stimme zurück.

Der Klang der Stille

Du merkst nicht wirklich, wie sehr dich der ständige Lärm des modernen Lebens zermürbt, bis du es schaffst, ihn auszublenden. Das Aufsetzen eines guten Noise-Cancelling-Kopfhörers kann sich wie ein erfrischender Wind anfühlen, der Ihre Angst auf niedrigem Niveau wegbläst. 

Jetzt, da Sie wissen, wie die Geräuschunterdrückung funktioniert, können Sie fundiertere Entscheidungen über das Anti-Noise-Kit Ihrer Wahl treffen. Wenn Sie das richtige Zeug kaufen, werden Sie feststellen, dass der Klang der Stille wirklich die beste Musik ist, die Sie bekommen können.



Gesine Hofmann

About the author

Ich bin Computerexperte und helfe seit 2009 Menschen mit ihrem PC. Meine Fähigkeiten umfassen iPhone, Software, Gadgets und mehr. Seit vier Jahren arbeite ich auch als Ausbilderin. In dieser Zeit habe ich gelernt, wie ich Menschen helfen kann, neue Programme zu lernen und ihre Geräte professionell zu nutzen. Ich gebe gerne Tipps, wie ich meine Fähigkeiten verbessern kann, damit jeder bei der Arbeit oder in der Schule erfolgreich sein kann.


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