Wie testen Profis das Noise Cancelling von Kopfhörern?

Pragmatisch. So beschreibt Philippe Niquille, CEO von Rocket Science, das Testverfahren. Er und sein Team nehmen für meinen Beitrag ANC-Kopfhörer unter die Lupe. Wir wollen herausfinden, welcher Kopfhörer das effektivste Noise Cancelling hat, sprich, Störgeräusche am besten eliminieren kann. Ich bin erstaunt, als ich sehe, dass die Kopfhörer einfach im Büro vermessen werden. Jetzt weiss ich: Es kommt viel weniger auf das Messen selbst an als auf die Auswertung der Messungen.

Wer Rocket Science ist, und warum die Firma für uns Kopfhörer testet, erfährst du im untenstehenden Beitrag.

Für den Vergleich von sieben ANC-Kopfhörern hat Rocket Science im Büro im Zürcher Binz-Quartier ein kleines, aber effektives Test-Szenario aufgebaut. Die vier Lärm-Experten Nele, Philippe, Nino und Manu wollen herausfinden, wie gut die Kopfhörer den Aussenlärm verschwinden lassen.

Der Noise-Kanzler von Vogelfreunden im Einsatz

Die Kopfhörer setzen Philippe und sein Team einem Plastikkopf auf. Der Kopf, vom Team «der Noise-Kanzler» genannt, hat in den «Ohren» zwei Mikrofone verbaut. Den Plastikkopf hat Christian Frick, CTO von Rocket Science, ein paar Vogelfreunden abgekauft. Diese hatten ihn gebraucht, um Vogelgeräusche so echt wie möglich zu aufzunehmen. Rocket Science verwendet den Noise-Kanzler fast auf gleiche Art und Weise: Er misst die Störfrequenzen, die das Team abspielt, mit seinen Mikrofon-Ohren ähnlich wie ein Mensch.

Die Position der Störsignalanregung bleibt dabei zur Reproduzierbarkeit immer derselbe.

Das Störsignal: Pink Noise von Dodekaeder und Subwoofer

Aber was für ein Störlärm ist dazu geeignet, einen Kopfhörer konsistent zu vermessen? Das Team von Rocket Science hat sich für Pink Noise, auch rosa Rauschen gennant, entschieden. Bei diesem Rauschen nimmt die Lautstärke mit steigender Frequenz ab. Bei Pink Noise dominieren also die tiefen Töne, was in einer natürlichen Umgebung auch in etwa der Fall ist. Viele Alltagssignale, wie zum Beispiel Zugräder, sind ähnlich wie Pink Noise.

Das Störsignal spielt Rocket Science mit einem Dodekaeder-Lautsprecher und einem modifizierten Fostex-Subwoofer ab.

Was ist ein Diffusfeld und wieso brauchen die das?

Mit dem Zwei-Wege-System des Dodekaeder-Lautsprechers und des Fostex-Subwoofers erzeugen die Akustik-Profis ein sogenanntes Diffusfeld. Bei einem Diffusfeld kommt der Schall aus allen Richtungen. Das ist wichtig. Denn wenn du zum Beispiel im Zug sitzt, befindest du dich auch in einem Schallfeld, dessen Lärmquellen sich an unterschiedlichen Orten befinden; das Rattern des Zuges kommt von fast allen Seiten. Der Lärm wird dort von den Wänden und Fenstern des Zugwaggons abgestrahlt. So können die Profis von Rocket Science ihre Messungen im Gegensatz zu Tests in einer anechoischen Kammer, also einem schallisolierten Raum, in einem realistischen, aber dennoch reproduzierbaren Umfeld vornehmen. Das heisst, im Gegensatz zu einem Test in einer abgedichteten Kammer mit einem künstlichen Diffusfeld, können die Profis mit einem echten Diffusfeld realistische Messungen vornehmen.

Schall, welcher nur aus einer Richtung direkt von einer Schallquelle kommt, heisst Direktschall. Der Direktschall wird meist von einfachen und mehrfachen Reflexionen begleitet. In Räumen spielt der Direktschall für grössere Entfernungen zur Schallquelle nur eine untergeordnete Rolle.

Wieso im Büro messen funktioniert

Eigentlich kann alles Mögliche gemessen werden. Wichtig ist die Interpretation der Ergebnisse und welche Schlüsse daraus gezogen werden. Die Messkkette muss konsistent sein. Deshalb ist es auch möglich, das Noise Cancelling der Kopfhörer im Büro zu messen.

Das Team nutzt zur Interpretation der Ergebnisse die Messsoftware Smaart. Diese misst die Signale, also den Störlärm, der von den Lautsprechern gesendet wird, und vergleicht sie mit den Frequenzen, die relevant sind für die Messung. Das Team wertet die Frequenzen von 50 Hz bis 2’000 Hz aus. In diesem Bereich arbeitet das aktive Noise Cancelling.

Die verwendete Software stellt sicher, dass die Messung nur die vom Lautsprecher gesendeten Signale auswertet. Das heisst, die Messung wird nicht gestört, wenn jemand im Büro währenddessen spricht.

Das Resultat: Nur der aktive Teil zählt

Um die Messungen, beziehungsweise die Messresultate von Rocket Science zu verstehen, musst du wissen, wie Noise Cancelling funktioniert. Lärmunterdrückung kann grob in zwei Kategorien unterteilt werden: passiv und aktiv. Die passive Unterdrückung von Lärm dämpft Schallwellen ab. Das passiert, wenn du den Kopfhörer einfach ausgeschaltet auf dem Kopf hast. Der passive Anteil ist vor allem auf hohe Frequenzen beschränkt und die Effektivität ist von vielen Faktoren, wie etwa dem Material der Ohrmuschel, abhängig. Die Dämpfung verliert an Wirkung, wenn der Kopfhörer nicht gut sitzt und die Ohren nicht vollständig umschliesst.

Aktives Noise Cancelling beschreibt das Auslöschen von Lärm durch Einspielen von Antischall. Damit heben sich unter gewissen Voraussetzungen der aktiv eingespielte Antischall und das Störsignal auf – auf diese Weise wird der Lärm reduziert. Der Vorgang wird auch destruktive Interferenz genannt. Mikrofone, die in den Kopfhörern integriert sind, registrieren den Lärm und eingebaute Prozessoren berechnen daraufhin das notwendige Antischall-Signal. Das funktioniert am besten bei tiefen Frequenzen.

Rocket Science will wissen, welcher Kopfhörer das effektivste aktive Noise Cancelling hat. Um die passive Reduktion auszuschliessen, messen sie diese separat am Noise-Kanzler und subtrahieren sie dann bei der Auswertung. Die Audio-Profis haben sich auf den technologischen, aktiven Teil des Noise Cancellings fokussiert, da dieser ausschlaggebend und spannender ist.

Welcher Kopfhörer am besten aktiv Schall reduziert, erfährst du im untenstehenden Beitrag.