Noice Cancelling mit Headsets

Bislang war der Begriff "Noice Cancelling" bei Headsets fast immer mit dem Mikrofon verbunden. Ein gutes Headset hat nicht nur ein Mikrofon, sondern versucht die Sprache möglichst gut von den Umgebungsgeräuschen zu trennen. Das kann mechanisch durch einen geschickten Mikrofonaufbau (z.B. bei Sennheiser) oder elektronisch durch digitale Signalverarbeitung erfolgen. Mittlerweile gibt es aber immer mehr Kopfhörer und Headsets, die auch auf der Lautsprecherseite mit Noise Cancelling arbeiten.

NC bei der Wiedergabe

Im Gegensatz zur Aufzeichnung erfolgt die Wiedergabe natürlich "abgeschirmt" und eine unterdrückung von Fremdgeräuschen dient der verbesserten Verständlichkeit beim Zuhörer. Die Daten werden also nach dem Empfang durch Lync ggfls. weiter verarbeitet.

Meine ersten Erfahrungen mit "Noise Cancelling" habe ich mit dem "Sony MDR-NC60 Noise Canceling Headphone" gemacht, den ich vor vielen Jahren in den uSA erstanden habe und seit dem nicht mehr müssen möchte.

Es ist schon erstaunlich, wie effektiv diese Kopfhörer durch externe Mikrofone die Umgebungsgeräusche aufnehmen und quasi als Gegenschall im Kopfhörer aufbereiten. Sicher ist danach keine "Stille" vorhanden aber die nervigen tiefen Frequenzen sind deutlich gedämpft. Heute kann ich mir gar nicht mehr vorstellen, wie ich früher den Turbinenlärm ertragen habe. Insofern bin ich natürlich gespannt auf den Einzug dieser Technik in die Headsets für Lync. Vor allem stellt sich die Frage nach dem Preis, wenn die klassischen Kopfhörer in Flugzeugen meist über 200€ kosten.

Wie funktioniert NC im Prinzip ?

Das Prinzip beruht darauf, dass sich eine Schallwelle durch eine passende "Gegenwelle" idealerweise auslöschen lässt. Stellen Sie sich vor, jemand rüttelt an ihrer Tür und sie wenden von der anderen Seite genau die Gegenkraft auf, damit sich die Tür nicht bewegt. Im Idealfall könnte die erste Person gar nicht unterscheiden, ob die Tür "verschlossen" ist oder offen mit ihrer aktiven Gegenwehr. Das ist aber nur eine eindimensionale Betrachtung, d.h. die bewegt sich nur in eine Richtung. Nehmen wir an, die blaue Linie würde die Amplitude des störenden Schall bedeuten und ihre NC-Logik generiert genau eine gegenläufige Kurve, dann wäre das Signal an der Stelle ausgelöscht. Die Energie ist natürlich immer noch im Raum aber an der Stelle der Überlagerung wäre nichts messbar.

Nun ist es aber so, dass es zwischen der Aufnahme des Schalls, der Errechnung und Erzeugung der Gegenwelle etwas Zeit vergeht, Daher kann die Gegenwelle immer nur etwas "verzögert" wirken und entsprechend ist die Auslöschung nicht komplett. Wenn die Verzögerung gleich bleibt aber die Frequenz nun höher ist, dann verschieben sich die Kurven weiter und die Auslöschung nimmt weiter ab.

Das ist es aber nicht allein, was NC anspruchsvoll macht. Auf dem Weg des fremden Schalls vom Moment der Aufnahme durch das externe Mikrofon (was auch nicht linear erfolgt) durch den Kopfhörer bis zur Membran des Lautsprechers im Kopfhörer, der das Nutzsignal überlagert mit dem Gegensignal ausgibt, verändert sich das Störsignal natürlich. Das kann man in Grenzen auch mit "berechnen" aber eben nicht 100%. Und dann bewegen wir und hier im 3-dimensionalen Raum, d.h. die Störquelle ist sicher nicht punktförmig und so kann eine Überlagerung nur auf einen kleinen Raum optimiert werden, der zudem mit der höhe der Frequenz noch kleiner wird.

Auch ohne Messlabor und Fourieranalyse der Signale nach Frequenzen und Intensität lässt sich das real "gehörte" Ergebnis sicher auch physikalisch begründen, dass Noise Cancelling am besten mit tieferen Frequenzen funktioniert.

NC bei Piloten-Headsets

Lync und VoIP ist nicht der erste Einsatzzweck für Headsets. Während der Durchschnittsbürger den Telefonhörer ans Ohr gehalten hat, haben Flugzeugpiloten schon sehr früh mit Headsets gearbeitet. Laut Sennheiser hat in den 80er Jahren die Lufthansa zusammen mit Sennheiser und Bose die NoiseGuard®-Technik entwickelt und mit dem "Headset LHM 45" das erste Pilotenheadset mit NoiseGuard® auf den Markt gebracht. Hier stellt sich der Einsatzfall natürlich so dar, dass die Umgebungsgeräusche sehr hoch sind und die die Verständlichkeit verschlechtern und man daher die Wiedergabelautstärke hochdrehen müsste. Noise Cancelling am Mikrofon ist hier natürlich auch gefordert, dass die andere Seite etwas verstehen kann..

Allerdings unterscheiden Sie diese Headsets zu "Büroheadsets" nicht nur durch den mechanischen Aufbau. Sie müssen schließlich stundenlang getragen werden, das Ohr umschließen und dennoch Brillenträger unterstützen. In deren Einsatzbereich ist es natürlich auch deutlich lauter als in einem Büro. Ich weiss nun nicht wie laut es im Cockpit eines Flugzeugs ist, aber selbst im Passagierraum ist es doch merklich laut. Auch wenn es sicher kein geeichtes Messinstrument ist, so gibt es vom Bundesverband der Hals Nasen Ohren-ärzte e.V. eine "Lärm App" für IOS, die angeblich die Lautstärke in dB müssen kann. Beim Rückflug im Februar 2015 einem Airbus A340-300 V4 (http://www.seatguru.com/airlines/Lufthansa/Lufthansa_Airbus_A340-300_42_225_new.php) war der Pegel im hinteren Bereich (46D) schon sehr laut.

In der Regel ist es weiter vorne, d.h. über dem Flügel oder vor den Triebwerken etwas leiser. Aber wenn das wirklich der "Durchschnitt" ist, dann tun mir die Flugbegleiter noch mal extra leid. Angeblich müsste der Arbeitgeber ab 80dB(A) Tages-Lärmexpositionspegel (8h) Gehörschutz bereit stellen und ab 85dB(A) müsste dieser sogar getragen werden.

Auch wenn ich anfangs die >200€ als recht hoch für einen Kopfhörer angesehen habe, möchte ich ihn auf Flügen nicht mehr müssen. Allerdings dämpft ein "das Ohr umschließender" Kopfhörer auch ohne NC den Schall merklich. Das NC hilft aber noch mal die nervigen tiefen Frequenzen zu reduzieren.

Die originale "NoiseGuard"-Technologie wurde patentiert und steht immer noch unter Patentschutz. Andere Hersteller müssen sich also zwangsläufig unterscheiden. Das muss aber nicht schlechter sein, da heutige DSPs deutlich leistungsstärker sind und damit Dinge möglich werden, die in den 80er nicht realisierbar waren.

NC-Headsets für Lync

Anfang 2015 habe ich dann die ersten Headsets von den Herstellern zum Testen bekommen. Nicht alle Geräte in der Liste sind auch mit Lync zertifiziert, aber diese lassen sich per Bluetooth oder Kabel mit einem Smartphone verbinden und in den meisten Fällen auch mit einem PC. Sie sind als Headsets natürlich nur bedingt für die reinrassige Audiowiedergabe geeignet. Aber der Einsatzbereich von NC-Headsets bei der Telefonie sind andere:

  • Eine bessere Verständlichkeit selbst in lauten Umfeldern
    Wenn die Umgebungsgeräusche nur stark gedämpft am Ohr ankommen, dann sollte die Sprache besser verständlich werden, d.h. es ist auch weniger anstrengend dem Gegenüber zuzuhören.
  • Leisere Lautstärke der Wiedergabe
    Zusätzlich kann die Wiedergabelautstärke ebenfalls gesenkt werden, was die Belastung der Ohren reduziert. Das kann ich zumindest mit NC-Kopfhörern im Flugzeugt bestätigen. Wenn die NC Funktion eingeschaltet wird, dann dreht man automatisch die Lautstärke des Entertainmentsystems zurück.
  • Eigene leisere eigene Aussprache
    Ein Mensch spricht eher lauter, wenn die Umgebungslautstärke hoch ist. Das stört natürlich auch die anderen telefonierenden Personen und am Ende sprechen alle lauter, als sie müssten.

Das Problem ist allerdings, dass der "Sprachlärm" von Nachbarn natürlich kein gleichmäßiger Turbinenlärm eines Flugzeugs ist. Das sind also neue Herausforderungen an die Signalverarbeitung. Aber sicher wird dies auch noch gelöst werden werden.

Es gibt also viele Gründe für den Einsatz eines NC Headsets, selbst wenn sie vielleicht etwas teurer sind. Allerdings ist beim Headset weiterhin die optimierte Nutzung für Sprache das erste Ziel und weniger die Musikeignung. Insofern könnte sich auch ein Preisunterschied einfacher argumentieren lassen. Die Headsets mit USB-Anschluss benötigten z.B. auch keinen Akku oder Batterie.

Headset Kosten Beschreibung

Plantronics Focus UC

300€

Das Plantronics Voyager Focus UC ist sowohl für "Skype für Business" als auch Lync zertifiziert und gehört sicher zu den High-End Headsets, was sich auch im Listenpreis bemerkbar macht.

Plantronics  Blackwire C725-M

150€

Technisch ist das C725-M auf dem gleichen hohen Niveau wie z.B. das Blackwire C420-M oder das Blackwire 720. Die NC (hier Active Noise Cancelling = ANC) genannte Funktion ist über einen zusätzlichen Schiebschalter abstellbar.

Das erste Modell und gleich ein Volltreffer. Mein Testgerät konnte ich gerade mal 4h ausprobieren, da wurde es mir schon abgeluchst. Im Support-Büro gibt es auch "laute" Personen und dass hier NC das Umgebungsgeräusch beim Tischnachbarn senkt. ist der beste Einsatzbereich. Es ist damit ein grundsolides Headset für den täglichen Gebraucht mit Lync.

Ich könnte mir vorstellen, dass dies nur der Anfang einer Gerätefamilie ist. Mit einer 5V USB-Batterieeinheit und einem 3,5mm Klinkenstecker könnte man sich auf dem Flug vielleicht dann den zweiten Kopfhörer sparen. Zudem dürfte die NC-Technik sicher schnell in die meisten Headset-Produktserien Einzug halten.

Plantronics Blackbeat Pro
Nicht Lync zertifiziert
Zwei Mikrofone

<200 €

Genau genommen ist der Blackbeat Pro ein Kopfhörer für die Musikwiedergabe. Auch ohne Messgeräte ist klar, dass hier auch Bässe wiedergegeben werden, die bei normalen (leichteren) Headsets kaum zu hören sind. Auch die Steuerung über die eingebauten Tasten (Play/Pause, Laut/Leise) sind klare Indikatoren.

Über Bluetooth können aber bis zu zwei Partnerschaften verbunden werden, die neben der Musikzuspielung aber auch zum Telefonieren nutzbar sind. Klassisch sind das Mobilfunkgerät aber auch eine Partnerschaft mit einem PC Bluetooth-Stack konnte ich einrichten.

Die beiden Mikrofone nehmen die Sprache auch sehr gut auf. für den Einsatz auf der Straße ist das sicher geeignet. Setzt man den Kopfhörer ab, wird das erkannt und die Musikwiedergabe stoppt. Schaltet man NC per Schiebeschalter aus, dann schaltet sich die Logik nicht komplett ab, sondern gibt externe Geräusche sogar verstärkt weiter, um die Dämpfung durch den Kopfhörer zu kompensieren.

Zuletzt funktioniert das Gerät per Bluetooth Device am PC auch mit Lync, wenn gleich das Setup natürlich "Custom" ist. für mich ist er aber zu schwer und groß für den täglichen Einsatz im Büro. Zuhause ist er aber aber zum Musikhören und ohne Gerätewechsel mal schnell zu telefonieren sehr gut geeignet.

Jabra Envolve 65

130 €

Noch keine eigene Erfahrungen damit gemacht. Test steht noch aus

http://www.jabra.com/products/pc_headsets/jabra_evolve__series

Jabra Envolve 80

250 €

Noch keine eigene Erfahrungen damit gemacht. Test steht noch aus:

http://www.jabra.com/products/pc_headsets/jabra_evolve__series

Plantronics war der erste Hersteller, der mir unaufgefordert das BlackBeat als auch das Blackwire C725-M von jedem der Gerät ein Test-Exemplar zugesendet hat und natürlich im Gegenzug auch ein direktes Feedback bekommen hat. Die Liste wird natürlich erweitert, wenn ich auch andere Geräte und Hersteller begutachten konnte.

Einschätzung

"Noise Cancelling" funktioniert nicht nur bei der Aufnahme am Mikrofon sondern auch beim der Widergabe über die Lautsprecher. In der ersten Stufe werden natürlich zuerst die hochwertigeren Modelle auch als NC-Version auf den Markt kommen aber über kurz oder lang werden die meisten Headsets irgendwie eine NC-Funktion bekommen. Der Nutzen ist schon deutlich zu merken und wenn ein Headset eine Standzeit von 2 oder mehr Jahren hat, dann ist der Aufpreis auf den Tag umgerechnet nur noch gering.

Allerdings ist es eine sehr subjektive Einschätzung, ob man mit einem NC-Headset besser "verstehen" kann. Der erste Ansatzpunkt sollte das Vermeiden von Lärm an der Quelle sein (Siehe auch VU Meter). In Büros können bauliche Maßnahmen, z.B.: vermeiden von parallelen Wänden, zur enge Büros, Platzierung von Dämmstoffen, Pflanzen, Gardinen etc. das Gesamtniveau des Lärms merklich reduzieren. Wer schon einmal in eine leere Wohnung gegangen ist oder die vorherige Wohnung nach dem Auszug "gehört" hat, weiß um die Dämpfungseigenschaften von Teppichen und Möbeln.

NC funktioniert mit tiefen vorhersehbaren Tönen am besten. Wer einmal in einem amerikanischen Motel mit Klimaanlage gelegen hat und dann das NC-Headset aktiviert hat, wird mich sicher gestehen. Ob es aber auch in ihrem Büro solche Geräusche gibt, müssen Sie selbst heraus finden. Wer einen brummenden Kühlschrank im Rücken stehen hat, sollte vielleicht besser einen anderen Platz hierfür suchen. Vielleicht ist der Wechsel von einem "ein-Ohr"-Headset zu einem Duo-Headset schon eine Verbesserung, d.h. beide Ohren "hören" zu und sind etwas "gedämmt

Meine persönliche Einschätzung ist die, dass Noise Cancelling die Geräusche absenkt aber dadurch die Sprache des Nachbarn sogar klarer verständlich wird. Ist natürlich auch etwas leiser bzw. "dünner" da um die Bässe beraubt. aber subjektiv besser verständlich. Wie das Thema "NC" in Büros funktioniert, so extra ein "Rauschen" abspielen um eben die Verständlichkeit des Nachbarn zu reduzieren, kann ich nicht bewerten.

Dennoch erwarte ich, dass immer mehr Headsets mit "NC-Funktion" eingesetzt werden. Sie werden zumindest im High-End im Preis nur noch gering unterscheiden und wenn Sie NC abschalten können, dann ist es einfach nur ein sehr gutes "normales" Headset. Und wenn Sie mit der NC-Funktion wirklich eine Verbesserung erreichen, dann ist es um so besser, dass Sie die Funktion dann einfach einschalten können.

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