Wie funktioniert Noise Cancelling? Lärm mit Antischall bekämpfen

Setz im Flugzeug oder Zug Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung auf, schalte sie ein – und das Dröhnen der Triebwerke scheint zu verschwinden, als hätte jemand die Welt leiser gedreht. Physisch blockiert nichts den Schall stärker als vorher. Stattdessen erzeugen die Kopfhörer eigenen Schall, der den Lärm zerstören soll.

Schall ist eine Welle

Schall breitet sich in der Luft als Druckwelle aus: Winzige Bereiche, in denen die Luft verdichtet ist, wechseln sich mit Bereichen ab, in denen sie verdünnt ist. In einem Diagramm sieht das aus wie eine Welle mit Bergen und Tälern.

Treffen zwei Schallwellen aufeinander, addieren sie sich. Liegen ihre Berge übereinander, wird es lauter. Trifft aber der Berg der einen auf das Tal der anderen, löschen sie sich aus. Das nennt man destruktive Interferenz – das Geheimnis der Geräuschunterdrückung.

Antischall erzeugen

Kopfhörer mit aktiver Geräuschunterdrückung enthalten:

1. Mikrofone, die den Umgebungsschall ständig aufnehmen. Viele Modelle nutzen eines außen an der Ohrmuschel für den eintreffenden Lärm und eines innen, um zu prüfen, was tatsächlich im Ohr ankommt.
2. Einen schnellen Prozessor, der den Lärm analysiert und die genau entgegengesetzte Welle berechnet – den Antischall.
3. Den Lautsprecher, der den Antischall gemischt mit Musik oder Telefonat abspielt.

Treffen Lärm und Antischall im Ohr aufeinander, löschen sie sich weitgehend aus. Das System muss sehr schnell sein: Kommt der Antischall auch nur minimal zu spät, passt er nicht mehr zum Lärm, und die Auslöschung scheitert.

Was es dämpft – und was nicht

Aktive Unterdrückung wirkt am besten bei tiefen, gleichmäßigen Geräuschen unter etwa 1.000 Hertz: dem Dröhnen von Triebwerken, dem Rumpeln von Zügen, dem Brummen von Klimaanlagen. Diese Geräusche sind vorhersehbar und haben lange Wellenlängen – man bleibt leicht im Takt.

Viel schwächer wirkt sie bei plötzlichen oder hohen Tönen wie Stimmen, Hundegebell oder Türknallen. Sie ändern sich zu schnell, um sie genau vorherzusagen und auszulöschen. Deshalb hört man oft noch, wenn jemand in der Nähe spricht.

Hier übernimmt die passive Dämmung. Ohrmuscheln, Schaumstoffpolster und Silikonaufsätze blockieren hohe Frequenzen, die sich mit Material leichter stoppen lassen. Die besten Kopfhörer kombinieren beides.

Eine 90 Jahre alte Idee

Das Prinzip ist alt. In den 1930er-Jahren patentierte der deutsche Physiker Paul Lueg die Idee, Schall mit einer Gegenwelle aus einem Lautsprecher auszulöschen. Doch die Elektronik war damals zu langsam. Praktische Systeme kamen erst Jahrzehnte später: Die ersten kommerziellen Headsets mit Geräuschunterdrückung wurden Ende der 1980er-Jahre für Piloten gebaut, um ihr Gehör zu schützen und den Funk verständlicher zu machen. Verbraucher-Kopfhörer folgten, und heute passt die Technik in winzige kabellose Ohrstöpsel.

Ähnliche Technik nutzen manche Autos, um Fahr- und Motorgeräusche im Innenraum zu dämpfen, und die Industrie, um Lärm aus Lüftungskanälen und Ventilatoren zu senken.

Kurz gesagt

• Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung nehmen Umgebungslärm mit Mikrofonen auf.
• Ein Prozessor erzeugt eine Antischall-Welle, das Spiegelbild des Lärms.
• Treffen die Wellen aufeinander, löschen sie sich durch destruktive Interferenz aus.
• Am besten wirkt das bei tiefen, gleichmäßigen Geräuschen wie Triebwerken und Zügen.
• Stimmen und plötzliche Geräusche sind schwerer zu unterdrücken; da hilft passive Dämmung.
• Paul Lueg patentierte die Idee in den 1930ern; die ersten kommerziellen Headsets waren für Piloten.