Noise cancelling koptelefoons – wat houdt dat in?

Iedereen die zijn koptelefoon onderweg op weg naar werk of op reizen gebruikt, kent het probleem: in een lawaaierige omgeving moet je de koptelefoon harder zetten om het verkeerslawaai en of de gesprekken  om je heen te overstemmen. Meer volume houdt echter ook in, dat de belasting op het oor toeneemt. Tot een bepaalde hoogte is dit misschien niet zo storend, maar een voortdurende hoge belasting is onaangenaam. Sinds een paar jaren vind je daarom steeds meer noise cancelling koptelefoons in het aanbod van diverse fabrikanten.

Ruisonderdrukking: de oplossing voor ruis?

Het klinkt op het eerste gezicht geweldig dat er koptelefoons zijn die het geluid moeten uitschakelen. Maar laten we eens wat beter kijken naar wat ze precies zijn, hoe ze werken en welke verschillende technologieën er beschikbaar zijn.

Passieve ruisonderdrukking met ruisisolerende koptelefoon

Ook het begrip noise isolating koptelefoons duikt in deze samenhang steeds weer op. Dit is echter iets volledig anders. Terwijl noise cancelling koptelefoons het omgevingsgeluid met behulp van een computerchip daadwerkelijk kunnen elimineren, isoleren de noise isolating koptelefoons slechts het omgevingsgeluid van de luisteraar. Zulke isolerende koptelefoons zijn al meerdere jaren op de markt verkrijgbaar. Bijzonder goed functioneert deze techniek bij in-ear koptelefoons, omdat deze direct in de gehoorgang worden gedragen en daarmee als een soort plug met luidsprekers werken. Voorwaarde is: ze moeten precies pas zitten in je oor.

Bij onze in-ears krijg je daarom altijd meerdere eartips meegeleverd. Zo is voor ieder oor een passende grootte te vinden. Andere fabrikanten gaan zelfs zover dat ze op maat gemaakte high-end in-ears aanbieden. Die kosten dan weliswaar 10 tot 20x meer dan een normale in-ear koptelefoon, maar zijn wat pasvorm betreft het absolute summum. Ze worden vooral in het professionele circuit gebruikt, bijvoorbeeld door muzikanten of geluidstechnici, maar ook audiofiele muziekfans kunnen zulke op maat gemaakte koptelefoons bestellen.

Noise isolating koptelefoons zijn er overigens niet alleen als in-ears, maar ook als gesloten koptelefoons. Ook hier bestaan er modellen die behoorlijk veel omgevingsgeluid dempen. Maar meestal is het toch een compromis tussen draagcomfort en volume-onderdrukking. Veel modelllen zijn bij lang dragen niet comfortabel meer of isoleren niet genoeg. Juist bij treinreizen of een lange vlucht kan het omgevingsgeluid behoorlijk storen, waardoor je een de koptelefoon eigenlijk ook langer dan 1 of 2 uur zou willen dragen. Hier komen de moderne noise cancelling koptelefoons in beeld, die de omgevingsgeluiden daadwerkelijk proberen te elimineren.

Actieve ruisonderdrukking met Active Noise Cancelling koptelefoons

Koptelefoons met actieve ruisonderdrukking staan ook bekend als actieve ruisonderdrukkende koptelefoons (ook wel noise cancelling koptelefoons genoemd) of kortweg ANC-koptelefoons. Actief omdat een kleine computer extern geluid oppikt met behulp van microfoons en dit elimineert door middel van antigeluid.

Actieve ruisonderdrukking met behulp van antigeluid werd voor het eerst gepatenteerd in 1933. De natuurkundige Paul Lueg beschreef een proces dat geluid onderdrukt met geluidsgolven van tegengestelde fase. Het duurde echter tientallen jaren voordat het ook in koptelefoons werd gebruikt: In de jaren 1980 werden de eerste ANC-koptelefoons ontwikkeld om piloten van vliegtuigen en helikopters te beschermen tegen lawaai.

Hoe werken koptelefoons met ruisonderdrukking?

Stel je voor dat een passerende auto een geluidsgolf met een waarde van +1 uitzendt. De microfoon van je ruisonderdrukkende koptelefoon detecteert deze geluidsgolf. De computer in de koptelefoon berekent de antigeluidsgolf met de waarde -1 en geeft deze door aan jou. Beide geluidsgolven samen resulteren in de waarde 0 en je neemt (bijna) niets waar van het ongewenste geluid.

Wat in theorie relatief eenvoudig klinkt, vergt in de praktijk veel inspanning. De microfoons in de ANC-hoofdtelefoon moeten de toonhoogte en amplitude van extern geluid vele honderden of zelfs duizenden keren per seconde herkennen. Op basis van deze gegevens genereert de regelelektronica op adaptieve wijze het antifasegeluid zodat de geluidsgolven in de onmiddellijke omgeving van het oor elkaar opheffen.

Voor de weergave van ruis is het cruciaal dat de behuizing extern geluid absorbeert voordat het het oor bereikt. Daarom worden ANC-koptelefoons meestal ontworpen als over-ear koptelefoons. Omdat geluid zich met 340 meter per seconde door de lucht verplaatst, voeren processors de berekening uit in fracties van een seconde. Dit alles is alleen mogelijk dankzij krachtige processors en zeer nauwkeurige geluidstransducers. Er is een extra oplaadbare batterij nodig om de microfoon te laten werken.

Door de video te downloaden ga je akkoord met het privacybeleid van YouTube.
Meer informatieOpent in nieuwe tab

Video laden

YouTube-video’s altijd openen

Maar hoewel het basisconcept van ANC hetzelfde is, kan het op verschillende manieren worden geïmplementeerd: Feedforward, Feedback of Hybride ANC.

Feedforward ANC – de sensormicrofoon staat buiten

Bij feedforward ANC (d.w.z. voorwaartse ruisonderdrukking) wordt de microfoon buiten het oor geplaatst. De microfoon “hoort” geluiden voordat ze het oor bereiken en geeft deze informatie door aan de ANC-controller. Deze verwerkt vervolgens het geluid en genereert de ruisonderdrukking voordat het resulterende signaal naar de bestuurder wordt gestuurd. Dit gebeurt in een fractie van een seconde.

Dit is waar feedforward ANC goed voor is:
De microfoon aan de buitenkant pikt lawaai in een vroeg stadium op, zodat er meer tijd is om erop te reageren en de antiruis te genereren.. 

Dit zijn de zwakke punten:
De feedforward ANC kan zichzelf niet corrigeren, omdat hij het geluidssignaal van de ANC-controller niet detecteert. Als het geluid onder een ongunstige hoek binnenkomt, kan deze opstelling zelfs onbedoeld leiden tot versterking.

Bovendien werkt feedforward ANC in een smal frequentiebereik. Feedforward ANC kan weinig effect hebben bij frequenties buiten zijn bereik. De microfoon aan de buitenkant reageert ook gevoeliger op windruis.

Feedback ANC – de sensormicrofoon is binnen

Bij feedback ANC (d.w.z. feedback op het geluidssignaal) bevindt de sensor zich in de oorschelp en voor de luidspreker, zodat de ANC-controller het resulterende signaal op dezelfde manier kan “horen” als de luisteraar.

Dat is waar feedback ANC goed voor is.:
Feedback ANC controleert het geluidssignaal dat het oor hoort en kan daarom reageren op zelfs kleine variaties. Feedback ANC werkt ook met een breder frequentiebereik dan feedforward ANC. Een ander voordeel is dat feedback ANC ruis kan verminderen, zelfs als de hoek naar de geluidsbron of de manier waarop de koptelefoon wordt gedragen niet optimaal is.

Dit zijn de zwakke punten:
Bij geluiden met een hogere frequentie is feedback ANC niet zo effectief als voorwaartse ANC. Feedbackruis kan in zeldzame gevallen ook optreden, omdat de sensor en driver heel dicht bij elkaar zitten. Feedback ANC kan ook te veel lage tonen als ruis wegfilteren.

Hybride ANC – microfoons buiten en in de oorschelp

Zoals je zou verwachten, maakt een hybride benadering gebruik van het beste van twee werelden, waarbij feedforward en feedback ANC worden gecombineerd door een microfoon aan de binnen- en buitenkant van de oorschelp te plaatsen.

Hybride ANC is hier goed voor:
De voordelen van beide concepten worden hier gecombineerd. Hybride ANC kan ruis onderdrukken over een breder frequentiebereik, zich aanpassen en fouten corrigeren en is niet zo gevoelig voor geluidshoek en draagstijl.

Dit zijn de zwakke punten:
Hybride ANC is veel gecompliceerder om te implementeren vanwege de combinatie en is ook duurder om te produceren vanwege het aantal hoogwaardige componenten (microfoons) dat nodig is. Niet alle fabrikanten durven dit aan. Teufel wel.

ANC is niet zomaar ANC: de verschillende soorten ANC

Actieve ruisonderdrukkingstechnologie wordt voortdurend ontwikkeld door fabrikanten, dus er zijn nu verschillende soorten ANC. We hebben de huidige varianten van ANC samengevat in een tabel.

Adaptieve ANC	Adaptieve ANC past zich aan de huidige situatie aan. Zo moeten belangrijke geluiden zoals naderende auto’s of aankondigingen van luidsprekers op het perron hoorbaar blijven, terwijl “ruis” wordt weggefilterd. Adaptieve ANC is ook ontworpen om de slechte pasvorm van in-ears te compenseren.
Aanpasbare ANC	Met aanpasbare ANC kun je als gebruiker zelf instellen in welke mate je omgevingsgeluid wilt wegfilteren.
Transparantie modus	Deze modus stuurt omgevingsgeluid naar de hoofdtelefoon zodat je kunt horen wat er om je heen gebeurt zonder de muziek uit te schakelen.
Aanpasbare transparantiemodus	Met de aanpasbare transparantiemodus kun je instellen hoeveel van de omgeving je wilt horen.

Populaire koptelefoons van Teufel

ANC-koptelefoon: meer dan alleen muziek in je oren

ANC-koptelefoons, noise cancelling koptelefoons of koptelefoons met ruisonderdrukking kunnen ruis onderdrukken, ongeacht of je naar muziek luistert of niet. Dit maakt ze ook een uitstekend hulpmiddel om beter te ontspannen of te concentreren. Een groot deel van het geluid wordt buiten gehouden of aanzienlijk verminderd – het is (nog) niet mogelijk om al het geluid uit het oor te houden. In het algemeen isoleert ANC lage en middenfrequenties veel beter dan hoogfrequente geluiden.

Een koptelefoon met ruisonderdrukking is een echte zegen voor frequente reizigers. Ze ontlasten de oren omdat de buitenwereld niet overstemd hoeft te worden. De ruisonderdrukkende technologie heeft zich nu een plaats veroverd op de markt en het aanbod van ANC-koptelefoons is navenant groot. Zoals al aangegeven zal de technologie zich blijven ontwikkelen, in ieder geval in de consumentensector, want piloten gebruiken al enige tijd koptelefoons (of headsets) met ruisonderdrukking. In de cockpit van een vliegtuig is het geluidsniveau meestal zo hoog dat het bijna onmogelijk is om te communiceren zonder dergelijke apparatuur.

Koptelefoons met ruisonderdrukking hebben een batterij of oplaadbare batterij die de geïntegreerde computer van stroom voorziet. Als de batterij leeg is, werkt de ruisonderdrukkende functie niet meer, maar de normale hoofdtelefoonfunctie blijft behouden als de koptelefoon via een kabel is aangesloten op de smartphone of computer. Bovendien moet de kleine computer die de ANC-functie overneemt ergens worden geplaatst. Dit is geen probleem bij grote gesloten koptelefoons, omdat de ANC-computer in de oorschelp kan worden geplaatst. Bij in-ear oordopjes bevindt deze zich echter meestal op de koptelefoonkabel, vergelijkbaar met een iets grotere afstandsbediening voor kabels.

Geluiddempende koptelefoons vs. geluidsisolerende koptelefoons

Je zou kunnen denken dat computergestuurde noise-cancelling koptelefoons beter presteren dan noise-isolerende koptelefoons die geen gebruik maken van computertechnologie. Maar zo eenvoudig is het niet. Zoals bij zoveel systemen hebben beide voor- en nadelen. Welke geschikt is voor hangt af van wat je van je koptelefoon verwacht.

In dit artikelOpent in nieuwe tab op de Amerikaanse techsite Cnet.com beschrijft auteur Steve Guttenberg zijn ervaringen met beide systemen. Hij komt tot de conclusie dat beide technologieën aan hun doel voldoen en dat geen van beide varianten op dit moment als duidelijke winnaar kan worden bestempeld. Guttenberg is onder de indruk van moderne koptelefoons met ruisonderdrukking, maar merkt ook op dat deze wellicht beter geschikt zijn voor thuisgebruik zonder ANC-functie. Ook hier zouden fabrikanten een compromis moeten sluiten tussen hifi en volumereductie.

Ruisonderdrukkende koptelefoon van Teufel

Opent in nieuwe tab

▶ AIRY TWS 2Opent in nieuwe tab: Waar je ook bent – soms wil je gewoon je geluid horen. De AIRY TWS 2 is Teufels innovatieve in-ear koptelefoonOpent in nieuwe tab met actieve ruisonderdrukking (ANC). Ze bieden een nog intensere luisterervaring. En als je het geluid van buiten weer wilt blokkeren, schakel je gewoon over naar de transparantiemodus om je veilig te kunnen bewegen.

▶ REAL BLUE PROOpent in nieuwe tab: Gewoon afstemmen op het dagelijks leven. Laat je luisterervaring niet onderbreken door straatgeluiden of drukte, maar geniet van je geluid met deze eersteklas hybride ANC-koptelefoon. Ze zijn ook geschikt voor audio met een hoge resolutie dankzij de lichtgewicht lineaire HD-drivers. En met een batterijlevensduur van meer dan 44 uur met ANC kun je zelfs een langeafstandsvlucht aan met één keer opladen.

▶ Wees voorzichtig met koptelefoons in het verkeer en andere situaties waarin je alert moet blijven op geluiden van buitenaf! We raden aan ANC te vermijden en een open ear koptelefoonOpent in nieuwe tab te dragen, zoals bijvoorbeeld de AIRY OPEN TWSOpent in nieuwe tab, waarmee je omgevingsgeluiden kunt blijven horen.

▶ Heb je de perfecte koptelefoon al gevonden? Natuurlijk vind je bij Teufel ook losse microfoonsOpent in nieuwe tab voor ruisvrije opnames..

Andere Teufel producten

Conclusie

• Koptelefoons met ruisonderdrukking laten zien wat er mogelijk is op het gebied van onderdrukking van omgevingsgeluid.
• Geluiddempende koptelefoons zijn met name geschikt voor mensen die vaak vliegen, thuiswerken en mensen die hun hoofdtelefoon gebruiken tijdens het reizen.
• In het Teufel assortiment vind je koptelefoons met ruisonderdrukking van hoge kwaliteit.
• Geluidsisolerende koptelefoons voldoen ook aan hun doel en zijn soms iets eenvoudiger in het gebruik door het ontbreken van computertechnologie.
• Conventionele koptelefoons zonder speciale ruisonderdrukking zijn ideaal als high-end koptelefoon voor thuis en bieden een goede balans tussen prijs en geluidskwaliteit.

Leestip: Zoek uit welke soorten koptelefoons er zijn en wat hun voor- en nadelen zijn.

• Image 2: © Marekich „Active Noise Reduction“ Rechten voorbehoudenOpent in nieuwe tab. Bron: Wikimedia CommonsOpent in nieuwe tab
• Image 6: © Ostersund Photography „ARNOSD7“ Rechten voorbehoudenOpent in nieuwe tab. Bron: Flickr.comOpent in nieuwe tab