Geräuschreduzierender Kopfhörer

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Ein geräuschreduzierender Kopfhörer oder geräuschmindernder Kopfhörer dient als Gehörschutz zum Eliminieren von Störschall bei der Wiedergabe von Nutzschall. Dabei kann der Nutzschall mit geringerer beziehungsweise erträglicherer Lautstärke wiedergegeben werden. Zur Geräuschreduktion werden die passive Dämpfung durch schalldämmende Materialien und die aktive Geräuschreduktion durch Antischall eingesetzt.

Geräuschreduzierender Kopfhörer

Funktionsweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Kopfhörer nimmt mit einem integrierten Mikrofon den Schall von außen auf, der dann über einen eingebauten Verstärker mit eigener Stromversorgung und gegenpoligem Signalverlauf über die Lautsprecher des Kopfhörers wiedergegeben wird. Der ursprüngliche Schall wird dann durch destruktive Interferenz abgeschwächt. Dieses Prinzip funktioniert nur bei niedrigen Frequenzen im hörbaren Bereich bis zu einigen 100 Hertz hinreichend gut. Bei hohen Frequenzen ist die passive Dämpfung, auch Noise Isolation genannt, durch Dämmstoffe im Kopfhörergehäuse deutlich wirksamer.[1]

Kopfhörer mit integrierter, aktiver Geräuschunterdrückung gibt es in den folgenden Bauweisen:

  • On-Ear (Ohraufliegende Kopfhörer)
  • Over-Ear (Ohrumschließende Kopfhörer)
  • In-Ear (Im-Ohr-Kopfhörer)

Für die Funktion der aktiven Geräuschminderung benötigen die Kopfhörer eine eigene Stromquelle. Diese wird in Form einer Batterie oder eines aufladbaren Akkus bereitgestellt.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Erstmals entdeckte der Nobelpreisträger Lord Rayleigh das Prinzip der aktiven Geräuschunterdrückung im Jahr 1878. Ihm war die Interferenzfähigkeit aus der Optik bekannt und er übertrug sie auf Geräusche. Mittels zweier Stimmgabeln lokalisierte er Maxima und Minima. Rayleigh erkannte zwar das Prinzip, konnte es jedoch nicht praktisch umsetzen.

Ein Nutzen aus der erkannten Interferenzfähigkeit ergab sich erst 1934 durch Paul Lueg und Henri Marie Coanda. In Luegs Patent kam erstmals die aktive Lärmminderung zum Ausdruck. Doch auch hier blieb es bei theoretischen, wenngleich deutlich präziseren Ansätzen.

1949 erkannte Bichovskij die Möglichkeiten durch Antischall, sodass er ein Patent für einen geräuschreduzierenden Kopfhörer anmeldete, jedoch nicht realisierte.

Die ersten praktischen Experimente zur aktiven Geräuschunterdrückung wurden 1953 durchgeführt. Aufgrund der damals fehlenden Technik wurde aus den Experimenten jedoch kein praktischer Nutzen gezogen.

1988 konnte der geräuschreduzierende Kopfhörer durch die Digitaltechnik final umgesetzt werden. Das Unternehmen Bose entwarf damals den ersten Kopfhörer mit Antischall-Technik. 

Zunächst waren die Kopfhörer für Flugzeugpiloten bestimmt, damit sie mit dem Bodenpersonal kommunizieren können. Später wurden die Kopfhörer kommerziell veräußert.

Einsatzgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Geräuschreduzierende Kopfhörer werden überall eingesetzt, wo in Bereichen mit lauten Umgebungsgeräuschen Tonsignale zum Ohr übertragen werden sollen, wie zum Beispiel im Cockpit eines Flugzeugs für den Flugfunk oder für die Kommunikation zwischen den Piloten an Bord. Aber auch Passagiere in lauten Fahrzeugen benutzen solche Kopfhörer, um während der Reise beispielsweise möglichst entspannt Musik zu hören. Ferner können auch im Innenraumbereich die Geräusche von elektrischen Geräten wie zum Beispiel Geräusche von Gebläsen, Klimaanlagen oder Elektromotoren gemindert werden.

Der Vorteil geräuschreduzierender Kopfhörer besteht darin, dass der verringerte Gesamtschallpegel am Ohr sowohl die Belastung bei der auditiven Wahrnehmung als auch die Emission des Nutzschalls vom Kopfhörer in die Umwelt vermindert. Geräuschreduzierende Kopfhörer können auch ohne die Beaufschlagung mit einem Nutzsignal zur Geräuschreduktion eingesetzt werden.

Als Nachteil ist zu nennen, dass diese Kopfhörer eine Stromversorgung durch Batterien, Akkumulatoren oder andere Spannungsquellen benötigen. Einige Geräte können ohne Spannungsversorgung keine Nutzsignale wiedergeben. Da die Kopfhörer ähnlich wie Aktivboxen mit auf die eingebauten Lautsprecher optimierten, internen Verstärkern arbeiten, können die ursprünglichen Nutzsignale mehr oder weniger stark verändert oder mit zusätzlichen Störgeräuschen, zum Beispiel Rauschen, verfälscht werden.

Die Bauformen erstrecken sich von besonders wirksamen ohrumschließenden Kopfhörern über halboffene Geräte bis hin zu In-Ohr-Kopfhörern.[2]

Anbieter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bekannte Hersteller bzw. Marken geräuschreduzierender Kopfhörer sind beispielsweise AKG, Blaupunkt, Bose, Creative, Denon, JVC, Panasonic, Philips, Sennheiser, Sony, Teufel und Vivanco.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Reinhard Lerch, Gerhard Sessler, Dietrich Wolf: Technische Akustik: Grundlagen und Anwendungen. Kapitel 14.7.3 Kopfhörer – Hörertypen, Verlag Springer, 2008, ISBN 978-3-540-23430-2, S. 431.
  2. Stiftung Warentest: Geräuschmindernde Kopfhörer – Insel der Ruhe, test 7/2011, S. 53.