Teveel kabaal om je heen? Zo werkt ruisonderdrukking

Elke koptelefoon onderdrukt ruis natuurlijk wel een beetje. Door materiaal tussen jouw oren en de buitenwereld te plaatsen, hou je immers geluidsgolven tegen.

Hoe meer materiaal, hoe meer geluid je tegen kan houden, zou je denken. Maar we kunnen moeilijk allemaal met enorme blokken plastic op onze oren rondlopen.

Ruis onderdrukkende koptelefoons maken daarom gebruik van een andere techniek, het ‘actieve ruisonderdrukken’. Om dat te doen, stoppen de makers niet alleen een speaker in deze koptelefoons, maar óók een microfoon.

Het eerste systeem voor actieve ruisonderdrukking werd bedacht in de jaren vijftig, door de Amerikaanse onderzoeker Lawrence Fogel. Hij wilde helikopterpiloten helpen door het achtergrondgeluid van de motor te beperken, zodat ze gemakkelijker konden communiceren.

Dr. Amal Bose, de oprichter van elektronicafabrikant Bose, raakte in de jaren zeventig geïnteresseerd in dit soort technologie. Hij wilde het mogelijk maken om in het vliegtuig naar muziek te luisteren zonder constant de motoren te hoeven horen, en besloot een onderzoeksteam op te zetten. Het duurde tot 1989 voordat Bose een werkende versie te koop kon aanbieden.

Geluid bestaat uit een soort golven in de luchtdruk. Je hebt ze misschien wel eens gezien als je geluid opneemt met je smartphone: het geluid vormt eerst een heuvel, dan een dal. De vorm van deze golf bepaalt hoe het geluid klinkt. Hoe sneller de golven op elkaar volgen, hoe hoger, bijvoorbeeld.

Kopieer je deze golf exact, dan hoor je het geluid harder. Keer je deze golf om, dan krijg je het tegenovergestelde effect: je hoort het geluid juist minder hard. Als een dal in de golf precies op een heuvel in de andere golf valt, dan hoor je helemaal niks meer. Ze schakelen elkaar als het ware uit.

Nu kan je nooit van tevoren precies weten wat voor geluid eraan komt. Je koptelefoon kan echter wel voorspellen wat er waarschíjnlijk voor een geluid aankomt. Om die voorspelling te kunnen maken, luistert je koptelefoon mee via de microfoon. Een chip analyseert precies wat er allemaal voor geruis op de achtergrond te horen is.

Op basis van die analyse maakt je koptelefoon een voorspelling. Vervolgens draaien je oortjes de geluidsgolf om, waardoor het geruis zo min mogelijk te horen is.

De meeste ruis onderdrukkende koptelefoons kunnen het geluid om je heen tussen 20 en 45 decibel verlagen. Iedereen die weleens zo’n koptelefoon gebruikt heeft, weet echter wel dat die lang niet al het geruis weet weg te moffelen.

Het is nu eenmaal gemakkelijker om iets te voorspellen als het constant gebeurt. Denk bijvoorbeeld aan het geluid van je computer als die aanstaat of de motor van een auto: dat geruis blijft de hele tijd hetzelfde.

Een blaffende hond of een huilend kind is een andere zaak. De chip in je koptelefoon kan dat soort geluid niet zo gemakkelijk voorspellen. Daarom zal je dat vaak wél horen. Als je de hond van de buren niet wil horen, heeft het eigenlijk meer zin om een gewone koptelefoon op te zetten die helemaal over je oren past, of oortjes die je oor helemaal vullen.

Ook hogere geluiden zijn lastig voor dergelijke koptelefoons: dat komt doordat de golven elkaar zo snel opvolgen. Het algoritme moet dan een stuk sneller zijn om de juiste geluidsgolven aan te maken, wat lang niet altijd goed lukt.