imported>Niels Wrschowitz: /* Kopfhörer für Verbraucher*/ Kommafehler

2025-10-07T14:22:09Z

Kopfhörer für Verbraucher: Kommafehler

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[[Datei:Destructive interference .png|mini|400px|Das Grundprinzip der aktiven Lärmkompensation ist das gezielte Herbeiführen einer destruktiven Interferenz.]]
Unter '''Antischall''' (auch '''Gegenschall''', '''aktive Geräuschunterdrückung''' oder '''aktive Lärmunterdrückung''', englisch ''active noise reduction [ANR]'' oder ''active noise cancellation [ANC]'') versteht man umgangssprachlich [[Schall]], der künstlich erzeugt wird, um mittels [[Interferenz (Physik)#Interferenz zweier Wellen gleicher Frequenz und Amplitude, aber unterschiedlicher Phase|destruktiver Interferenz]] Schall auszulöschen. Dazu wird ein [[Signal|Gegensignal]] erzeugt, das dem des störenden Schalls entspricht, aber entgegengesetzte [[Polarität (Physik)|Polarität]] hat.

== Energieerhaltung ==
Es sind zwei unterschiedliche Problemstellungen zu unterscheiden:
* Strahlt eine Geräuschquelle Schall ab, versucht man durch „Gegenschall“ von einem anderen Ort aus zu erreichen, dass durch destruktive [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] die resultierende Amplitude (und damit die Schallenergie) in ''einem begrenzten'' Raumbereich geringer wird. In benachbarten Bereichen steigt dagegen die Schallenergie, da an keiner Stelle Energie [[Absorption (Physik)|absorbiert]], sondern lediglich kontrolliert umverteilt wird. Es ist bisher nicht gelungen, ein mehrere Wellenlängen großes Volumen ''insgesamt'' zu beruhigen. Erfolgreich war bisher nur die aktive Schalldämpfung in Rohren, in denen die Schallwellen eher linear verlaufen.
* In einem ausreichend kleinen ''abgeschlossenen'' Bereich mit Abmessungen kleiner als λ/4 (wie zwischen Ohr und Kopfhörer) wirkt die Membran des Kopfhörers wie eine verschiebbare Wand, die für etwa konstanten Gesamtdruck sorgt (''siehe auch'' [[Akustischer Kurzschluss]]). Davon zu unterscheiden ist die [[Schalldämpfung|Schalldämmung]], bei der auftreffender Schall in Wärmeenergie umgewandelt wird. Auf diese Weise wird nur die Reflexion verhindert.

== Anwendungen ==
=== Kopfhörer ===
Bei [[Geräuschreduzierender Kopfhörer|Kopfhörern mit aktiver Geräuschunterdrückung]] wird mit einem eingebauten Mikrofon das Umgebungsgeräusch gemessen und hieraus mit Hilfe der akustischen [[Übertragungsfunktion]] des Kopfhörers der Anteil berechnet, der am Ohr noch verbleiben würde. Für diesen Teil wird dann zur Kompensation ein gegenpoliges Signal im Kopfhörer erzeugt.<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=2043416| Code=A| Titel=Process of silencing sound oscillations| A-Datum=1934-03-08| V-Datum=1936-06-09| Erfinder=Paul Lueg}}</ref> Am [[Trommelfell]] treffen der Schall von außen und das Signal aus dem Hörer als Schall zusammen. Der Schalldruckpegel wird deutlich verringert. Zusätzlich kann auch ein Nutzschall (Sprache, Musik) über den Kopfhörer wiedergegeben werden.

Auch Kopfhörer mit aktiven Geräuschreduzierungssystemen 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 („[[Knochenleitung|Knochenschall]]“); dieser Anteil kann mit Gegenschall nicht beeinflusst werden.

==== Gegenschall dämpft niedrige Frequenzen ====
Gegenschall ist besonders zur Dämpfung tiefer Frequenzen geeignet, bei denen Wellenlängen groß im Vergleich zu den Abmessungen des Kopfhörers sind. Nur hier weist der Schall über die gesamte Fläche des Kopfhörers eine ähnliche Phase auf, so dass er durch ein gegenphasiges Signal vollständig gedämpft werden kann. Bei hohen Frequenzen zeigt dieses Verfahren wenig Wirkung, da dann unterschiedliche Phasenlagen auf der Kopfhöreroberfläche auftreten und diese auch noch abhängig von der Einfallsrichtung des Schalls werden. Im Extremfall kann es bei hohen Frequenzen auch zu punktweiser Verstärkung des Schalls kommen.

Die hohen Frequenzen werden von einem dicht sitzenden geschlossenem Bügelkopfhörer oder durch die Abdichtung des Gehörgangs durch einen Ohrstöpsel-Kopfhörer gut gedämpft. Der Gegenschall wird dann eingesetzt, um die mangelnde Dämpfung eines Kopfhörers bei tiefen Frequenzen zu verbessern.

==== Geschichte ====
Anlass zur Entwicklung solcher Kopfhörer war der Bedarf nach Lärmschutz für Piloten. ANR-[[Headset]]s können in der Luftfahrt – etwa für Hubschrauberpiloten – eingesetzt werden, um eine möglichst ermüdungsfreie Umgebung zu gewährleisten. Das Rotorgeräusch enthält extrem starke tieffrequente Anteile, die über einen Kopfhörer nur wenig gedämpft werden. Auf Grund des [[Maskierungseffekt]]s werden hierdurch auch höherfrequente Signale, die zur Sprachkommunikation erforderlich sind, verdeckt, so dass die [[Lautstärke]] der Kopfhörer sehr stark angehoben werden muss, um die Flugsicherung überhaupt noch verstehen zu können. Werden nun über dieses Verfahren die tieffrequenten Rotorgeräusche gedämpft, kann die Kommunikationslautstärke der Kopfhörer wesentlich gesenkt werden.

==== Kopfhörer für Verbraucher{{Anker|Active Noise Cancelling in Consumer-Kopfhörern}} ====
Als sich aktive Geräuschunterdrückung in der Luftfahrt etabliert hatte und die Entwicklungskosten beglichen waren, fand die Technik auch bei Kopfhörern für Verbraucher ihren Platz. Zuerst wurden dabei ohrumschließende – und weniger ohraufliegende – Bügel-Kopfhörer vermarktet, da diese bereits durch ihre Bauweise eine merkliche Reduzierung der mittel- und hochfrequenten Umgebungsgeräusche liefern. Durch den Einsatz von niederfrequentem Antischall können störende Motorengeräusche oder das Dröhnen von Flugzeugturbinen effektiv ausgelöscht werden.

Seit einigen Jahren gibt es aber auch immer mehr In-Ear-Kopfhörer und True-Wireless-In-Ear-Kopfhörer, die Antischall nutzen. Diese Kopfhörer sind deutlich kleiner und handlicher als Over-Ear-Kopfhörer und lassen sich somit einfacher transportieren. Stand 2023 hat sich die Technik soweit verbessert, dass selbst kleine In-Ear-Kopfhörer eine ebenbürtige Lärmreduktion erreichen wie die großen Over-Ear-Bügelkopfhörer.

ANR-Kopfhörer benötigen im Gegensatz zu passiven Kopfhörern eine eigene Spannungsversorgung, meist einen Lithium-Akku, selten eine AAA-Batterie. Da dieser in einem Schnurloskopfhörer ohnehin vorhanden ist, sind ANC-Kopfhörer für Verbraucher meistens Schnurloskopfhörer.

=== Beschallungstechnik ===
In der Beschallungstechnik wird '''aktive Schallunterdrückung''' z. B. bei Großveranstaltungen verwendet, da die für derartige Veranstaltungen ausgelegten [[Subwoofer]] bei entsprechend tiefen Tönen sehr starke Vibrationen verursachen. In diesem Anwendungsfall wird ein [[Lautsprecher]] in die entgegengesetzte Richtung der anderen Lautsprecher (meistens [[Bühne (Theater)|Bühne]]) ausgerichtet, der dann [[prozessor]]gesteuert ein Antischall-Signal erzeugt, um somit die Schallbelastung in einem bestimmten Bereich zu vermindern.

=== Kraftfahrzeuge ===

==== Innenraumdämpfung ====
1992 wurde mit dem Nissan Bluebird ein erstes Serienfahrzeug mit aktiver Lärmunterdrückung vorgestellt, die den Passagierraum „beruhigt“. Etwa zwanzig Jahre später zog die Technik bei vielen Herstellern in den Oberklassemodellen ein, z. B. bei Audi [[Audi A8|A8]], Honda [[Honda Legend|Legend]], Buick, Cadillac, Chevrolet, Infiniti, Jaguar, Land Rover.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.bestcaraudio.com/what-is-active-noise-cancellation/ |titel=What is Active Noise Cancellation? |werk=BestCarAudio.com |hrsg= |datum=2020-01-11 |abruf=2020-10-19 |abruf-verborgen=1 |sprache=en-US}}</ref> Bekannte [[Automobilzulieferer|Zulieferer]] sind [[Harman/Kardon]] (Samsung) mit HALOsonic und Silentium aus Israel.

==== Aktiver Abgasschalldämpfer ====
Neue mit Antischall arbeitende [[Schalldämpfer]] sind technisch in der Lage, den Schall von Autos gegenüber klassischen Schalldämpfern um bis zu 20 dB<ref name="3SAT">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.3sat.de/uri/f74774df-fa34-4521-9437-11a96f8aae7c |titel=3sat-Mediathek |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-07-06 |sprache=de |kommentar=Link tot}}</ref> zu senken. Eine Pegelreduzierung um 20 dB empfindet der Mensch als eine Reduzierung der Lautheit auf ein Viertel.<ref name="3SAT" />

Die elektronischen Gegenschalldämpfer sind kleiner und leichter als klassische Schalldämpfer. Der reduzierte [[Abgasgegendruck]] steigert die Leistung oder reduziert den Kraftstoffverbrauch und damit den CO<sub>2</sub>-Ausstoß.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.heise.de/multimediadatei/Mit-Laerm-gegen-Laerm-Wie-moderne-Technik-aus-lauten-Autos-fluesternde-Strassenkreuzer-macht-1510327.html |titel=Mit Lärm gegen Lärm - Wie moderne Technik aus lauten Autos flüsternde Straßenkreuzer macht |werk=heise online |hrsg= |datum=2010-06-05 |abruf=2020-10-19 |abruf-verborgen=1 |sprache=de |kommentar=Video in Zusammenarbeit mit dem [[Hessischer Rundfunk|Hessischen Rundfunk]]}}</ref> Bei aktuellen Fahrzeugen wird der Abgasgegendruck jedoch maßgeblich durch Abgasreinigungssysteme wie [[Dieselrußpartikelfilter|Partikelfilter]] und nicht mehr durch den Schalldämpfer verursacht.

=== Anderes{{Anker|Weitere}} ===
Das Antischall-Prinzip wird in Verbindung mit herkömmlichen [[Schalldämpfer]]n in Kanälen und Rohrleitungen zur Dämpfung tiefer Frequenzen bei kleinem Bauraum eingesetzt. Herkömmliche (passive) Schalldämpfer benötigen große Volumina, um auch bei tiefen Frequenzen noch wirksam zu sein.

An weiteren Anwendungen wird oder wurde geforscht, so z. B.
* zur Dämmung von Flugzeugtriebwerken<ref>[https://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article2924315/Erste-Fluesterflugzeuge-in-fuenf-Jahren.html ''Raumfahrt: Erste „Flüsterflugzeuge“ in fünf Jahren''], welt.de 23. Dezember 2008.</ref>,
* zur Minderung des Schallpegels in Flugzeugen ([[De Havilland DHC-8]], SAAB 340B+, SAAB 2000, Raytheon Beech King Air 350, Raytheon Beech 1900D, Raytheon Beech King Air 90, 200, 300 und Twin Commander)<ref>[https://umaritime.com/ Ultra Electronics] Ultra Quiet Cabin</ref>,
* zur Veränderung des Klangs von Automotoren<ref>[https://www.heise.de/autos/artikel/Antischall-sorgt-fuer-neuen-Motorsound-796760.html ''Technik – Antischall sorgt für neuen Motorsound''] Heise.de Autos, vom 9. Oktober 2009.</ref>,
* zur Minderung des tieffrequenten Brummens von [[Netztransformator]]en in [[Transformatorenstation|Umspannstation]]en,
* zur Verbesserung der [[Schalldämmung]] bei Fenstern,
* zur Schaffung von ''Zonen der Ruhe'' in Großraumbüros,
* zur Bekämpfung hoher Schallpegel bei Druckmaschinen,
* zur Reduktion der Lärmbelastung in [[Kernspintomograph]]en<ref>[http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/633568/ ''Antischall gegen Tomographen-Krach'']</ref>,
* zur Unterdrückung von stehenden Wellen in quaderförmigen Räumen, die bei der Musik- oder Filmtonwiedergabe auftreten, siehe [[Double Bass Array]],
* zur Reduktion der Lärmbelastung in Motorradhelmen.

Bei fast allen Anwendungen kann eine ähnliche Wirkung mit geringeren Kosten und ohne weitere Energiezufuhr auf anderem Weg erreicht werden. Deshalb ist die Anwendung in der Regel auf spezielle Einsatzfälle beschränkt.

== Ähnliche Verfahren ==
Ein ähnliches Verfahren wird bei der [[Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung]]sleitung [[Baltic Cable]] verwendet, um hochfrequente Störsignale, die beim Stromrichterbetrieb entstehen, zu unterdrücken.

== Siehe auch ==
* [[Lärmschutz]]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Technische Akustik]]
[[Kategorie:Tontechnik]]
[[Kategorie:Geräusch]]

Antischall - Versionsgeschichte

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