Kopfhörer mit Dolby Atmos, 3D Audio und Surround Sound

Was ist eigentlich augmented reality audio? Virtual Reality dürfte den meisten mittlerweile ein Begriff sein – dieses “neue” Medium mit den komischen Brillen. Doch es gibt etliche Möglichkeiten, auch ohne Headmounted Displays in neue Welten einzutauchen. Aktuell werden diese Realitäten unter dem Begriff XR (extended Reality) gebündelt.

Darunter fallen „dieses“ VR und eben AR. Also wie sieht es mit Augmented Reality Audio aus? Das, zurzeit noch, “kleine Geschwisterlein” von VR ist gerade dabei groß zu werden. Denn auch hier erkennt man langsam das Potential hinter dem Medium.

Natürlich soll in diesem Artikel der Fokus auf dem auditiven Aspekt liegen. So möchte ich neben einer Einführung ins Thema vor allem einen Überblick über relevante Hardware schaffen. Der Begriff AR taucht immer öfter auch beim Konsumenten auf. Augmented Reality Audio wird also marktreif.

Update 21/07:

• Head-Tracker hinzugefügt: MMR – METAMOTIONR, MMRL – METAMOTIONRL, NVSonic Headtracker NYU
• Kopfhörer hinzugefügt: Yamaha L700A wireless headphones

Update 22/02:

• Kopfhörer hinzugefügt: headphone added: Sony LinkBuds Truly Wireless Earbud Kopfhörer
• Kopfhörer hinzugefügt: JVC Exofield XP-EXT1 unterstützt Dolby Atmos, DTS:X und biometrische Messung

Update 22/12:

• Kopfhörer hinzugefügt: Galaxy Buds2 Pro unterstützt endlich Mehrkanal-Audio. Immer noch 360°-Audio genannt, als angebliches Surround-Sound-Erlebnis.

Update 23/01:

• Kopfhörer hinzugefügt: Google Pixel Buds Pro für die Pixel 6 und Pixel 7 Smartphones oder in der Liste unten

Was ist AR?

Was ist eigentlich Augmented Reality und was ist der Unterschied zu Virtual Reality? Während es das Ziel von VR ist, den/die NutzerIn komplett in eine andere Realität eintauchen zu lassen, ist es bei AR unsere Realität zu erweitern.

Es kommt sozusagen zu einer Verschmelzung von virtueller und “natürlicher” Realität. Bisher kommt Augmented Reality größtenteils auf visueller Ebene zum Einsatz. Anwendungen in Form von Apps für das Smartphone die in Kombination mit der eingebauten Kamera virtuelle Gegenstände auf das gefilmte Bild projizieren wären hier als Beispiel zu nennen. Oder etwa auch spezielle AR-Brillen die relevante Informationen ins Sichtfeld einblenden können.

Paradebeispiel ist wohl Pokemon Go. Hier wurde der Hype um die Taschenmonster genutzt und diese in die echte Umgebung gesetzt. Doch Einblendungen wie man sie aus dem Fernseher kennt könnten als AR bezeichnet werden. Die Grenzen verschwimmen und was genau Mixed Reality soll uns an der Stelle nicht weiter verwirren.

Augmented Reality trifft Audio

Das Konzept der Realitäts-erweiterung lässt sich auch auf Audio umlegen. Bei Augmented Reality Audio geht es also darum, unsere Hör-Umgebung zu erweitern, aber auch zu verändern. Natürlich spielt hier auch 3D Audio eine Rolle.

Damit diese Audioinhalte auf unsere Bewegungen reagieren ist Head-Tracking eine Voraussetzung. Dies ist jedoch nur eine Variante von AR Audio, denn es gibt weitere Facetten: Ähnlich wie es bei AR-Brillen auf der visuellen Ebene passiert, können umgebungs relevante Informationen auch über Kopfhörer eingespielt werden.

Noise Cancelling trifft Noise Awareness

Hier wird unser Hör-Umfeld also nicht als räumliches Erlebnis erweitert, sondern als informatives. Ein weiterer Punkt in Sachen Augmented Reality Audio ist die Manipulation der Hörumgebung. Hier gibt es einerseits das Unterdrücken und andererseits das gezielte Verstärken der Umgebung. Active Noisecancelling (ANC) ist mittlerweile in den meisten Kopfhörern verbaut. Neuerdings wird aber auch das Filtern von Sprachanteilen der Umgebung immer wichtiger. Dies wird gerne als Noise Awareness oder Transparent Hearing bezeichnet.

Im besten Fall hört man also nur den Teil der Realität, den man hören will. Also keinen Straßenverkehr, dafür seine Gesprächspartner. Vielleicht noch mit der richtigen Musik im Hintergrund über die Kopfhörer untermalt.

Alles eine Frage der Definition

Wenn man so will, ist die bloße Verwendung von Kopfhörern auch schon eine Art AR Audio Anwendung. Man erweitert seine Realität, auch wenn man nur etwa Spotify oder einen Podcast hört. Hier wollen wir aber natürlich einen Schritt tiefer gehen.

Einsatzmöglichkeiten für erweiterte Sound Welten

Augmented Reality Audio kann vielseitig Anwendung finden. Sowohl im Unterhaltungsbereich als auch im Business- und Industrieumfeld erscheinen nach und nach Applikationen mit einem echten Mehwert.

In Kombination mit GPS könnten augmentierte Navigations Stimmen in Zukunft nicht nur sagen wohin man nun gehen soll. Das Navi wäre etwa auch aus der richtigen Richtung zu lokalisieren. Damit verfällt der prüfende Blick aufs Smartphone und die Ohren geben den Weg vor.

Zudem kann standortbasierter Audio Content auch für Nachrichten genutzt werden. Oder Spoileralarm: Werbung. Doch auch Inklusion wird vorangetrieben weil Blinde von dieser Technologie profitieren könnten.

Weiters möchte ich auf ein eigenes Projekt hinweisen. Und wer sich für weitere Anwendungen interessiert, wird in der 3D Audio Content Übersicht fündig.

Augmented Audio (AR) Hardware

Es gibt also verschiedene Anforderungen an die Audiogeräte, Ansätze und Technologien. Viele Hersteller schreiben aufgrund des Hypes eben gerne „AR“ auf die Verpackung. Aber nicht immer ist auch Augmented Reality Audio drin. Die Begrifflichkeiten um Spatial Sound, 3D Audio und Co sind aber noch in der Findungsphase. Daher wollen wir uns nicht an Bezeichnungen stören und mal den Markt nach Produkten durchstöbern.

Erklärrung: Head-Tracking Kopfhörer für 3D Audio

Beim Head-Tracking werden die Kopfbewegungen mittels eines Gyroskops erkannt und gemessen. Diese Daten werden dann auf einen Bezugspunkt angewendet, was hier in den meisten Fällen das Smartphone ist. So kann der wiedergegebene Audiocontent adäquat auf Bewegungen reagieren.

Die Sensoren der Kopfhörer senden also per Bluetooth Bewegungsdaten auf das Smartphone. Dieses berechnet in Echtzeit die räumliche Akustik und schickt nun das Audiosignal an die Kopfhörer in den Ohren zurück.

Welche Apps solche Geräte bereits unterstützen ist hier zu sehen.

Apple AirPods

Apple hat mit den AirPods Pro und den AirPods Max gleich zwei Head-Tracking-fähige Kopfhörer am Start. In Kombination mit diversen Streaming-Apps die Apples Spatial Audio unterstützen, machen diese Kopfhörer in Sachen 3D Audio einen wirklich guten Eindruck.

Zudem haben beide Geräte eine smarte Noisecancelling-Funktion. Die AirPods Max haben sogar 9 (!) Mikrophone eingebaut. Damit neutralisieren sie den Umgebungslärm mit “Antischall”, also mit gegenphasigen Schallsignalen. Weiters filtern sie damit die menschliche Stimme noch präziser heraus.

Samsung Galaxy Buds Pro

Die Galaxy Buds Pro von Samsung können als Konkurrenz von den AirPods betrachtet werden. Wenngleich hier nach eigener Erfahrung im Vergleich zu den Apple-Produkten noch aufholbedarf besteht.

Denn über diese Head-Tracking-fähigen Kopfhörer wird zwar so ziemlich jede Schallquelle spatialisiert, im Sinne von „aus einer bestimmten Richtung wahrnehmbar gemacht“. Jedoch handelt es sich bislang nicht um ein tatsächliches 3D Audio-Erlebnis, bei dem eine Einhüllung entsteht.

Es wird wie bei 8D Audio nur ein Mono- oder Stereosignal spatialisiert. Darüber hinaus haben die Galaxy Buds Pro, wie die AirPods, eine aktive Noisecancelling-Funktion, die unerwünschte Nebengeräusche unterdrückt, aber Stimmen durchlässt.

Samsung Galaxy Buds2 Pro

Endlich ein Update mit Multichannel: „Der 360°-Audio-Sound mit Direct Multi-Channel (5.1ch / 7.1ch / Dolby Atmos) erzeugt nahezu Kinoatmosphäre und Konzertfeeling. Instrumente, Stimmen und Geräusche werden eindrucksvoll auf der Klangbühne platziert. Wenn Sie Ihren Kopf bewegen, kommt der Ton immer noch aus der entsprechenden Richtung und sorgt so für ein realistisches Erlebnis. Die reaktionsschnelle Kopfverfolgung macht’s möglich.“

Nur verfügbar auf Samsung Galaxy Smartphones und Tablets mit Android One UI Version 4.1 oder höher. Die Unterstützung für 360 Audio und Head Tracking™ kann je nach Anwendung und Inhalt variieren. Head Tracking und Direct Multi-Channel werden mit Android One UI Version 4.1. oder höher unterstützt.

Vorsicht: Das Mehrkanal Feature wird nur von den Galaxy Buds2 Pro unterstützt. Die Galaxy Buds2 und Galaxy Buds Live haben zwar auch ein Feature namens „360 audio“. Aber kein Direct Multi-Channel audio wie es bezeichnet wird, etwa für Dolby Atmos Inhalte.

Bose AR Frames

Die AR Brille von Bose ist mit Lautsprechern an den Bügeln ausgestattet. Zusätzlich hat die Brille ein Mikrophon eingebaut, wodurch man beispielsweise telefonieren oder Voice-Assistenten wie Siri nutzen kann. Die Brille erkennt mittels GPS-Sensor den Standpunkt und kann somit umgebungsrelevante Informationen abspielen oder navigieren.

Ebenfalls hat die Brille eine Head-Tracking-Funktion. Bose hat das angestrebte AR Projekt, das es mittels Software Development Kit ermöglichte unterschiedliche AR-Apps zu kreieren, mittlerweile leider wieder eingestellt. Damit hat die Head-Tracking-Funktion in den Bose Frames mittlerweile eher wenig Nutzen. – Dieses Problem haben im übrigen auch die Headphones 700 und QC 35II von Bose, deren Head-Tracking-Funktion an die Bose AR Software gekoppelt war.

Das spannende an den Bose Frames ist definitiv das Gefühl, die Ohren frei zu haben. Man fühlt sich in keiner Form in der akustischen Wahrnehmung eingeschränkt wie bei Kopfhörern. Trotzdem kann die Umgebung quasi nicht hören, was die Glasses wiedergeben. Modisch interessant ist es ebenso, doch das soll nicht unser Thema sein 😉

Audeze Mobius

Dieses Headset hat ebenfalls einen eingebauten Head-Tracker und funtkioniert in Kombination mit der NX Virtual Mix Room Software vom bekannten Audioplugin-Hersteller Waves. Die Software erkennt die Bewegungen des Headsets und ermöglicht es so den/die HörerIn in unterschiedliche Raumsimulationen zu setzen. Zudem ermöglicht die NX-Software die binauralisierte Wiedergabe von Surround Sound Formaten.

JBL Quantum ONE

Das Flagschiff unter den Gaming-Headsets von JBL macht sich die hauseigene “QuantumSPHERE 360”-Technologie zu nutze. Durch eigene Algorithmen und einer Head-Tracking-Funktion wird den Nutzern des Headsets eine hohe räumliche Klangauflösung versprochen.

Sennheiser AMBEO AR One mit Magic Leap

Diese In-Ear-Kopfhörer haben kein Head-Tracking eingebaut, sind aber kompatibel mit der AR-Brille von Magic Leap. In Kombination mit dieser Brille und der Transparent Hearing Funktion, kann man AR auf visueller und auditiver Ebene simultan erleben. Zudem haben diese In-Ears Mikrophone zum Recorden von binauralem Audio eingebaut. Der Ansatz ähnelt also dem Ambeo Smart-Headset.

Headtracker ohne Kopfhörer

Neben in Kopfhörern eingebaute Head-Tracker gibt es die Möglichkeit ‘normale’ Kopfhörer mit externem Head-Tracker zu erweitern. Im Folgenden werden einige Optionen aufgelistet:

Diese Übersicht ist mittlerweile im großen Artikel zum Thema Head-Tracking zu finden.

Smartes Noise-canceling

Wie schon erwähnt ist auch aktives bzw. smartes Noisecancelling ein Aspekt von Augmented Reality Audio. In der Folgenden liste soll ein Überblick über zurzeit erhältliche Kopfhörer gegeben werden. Dabei werden ein paar namhafte Vertreter genannt, denn eine Vollständige Liste würde den Rahmen mittlerweile sprengen.

Anknüpfend an die Sennheiser Kopfhörer sei an dieser Stelle noch auf diese 360°-Mikrophon-Übersicht hingewiesen. Dort finden sich binaurale Kopfhörer. Das sind meist in-ear Ohrhörer, die nicht nur Ton als Stereo wiedergeben. Denn in den Treibern sind auch Mikrofone verbaut.

Heißt so lässt sich die Umgebung aufzeichnen und gleichzeitig über die Kopfhörer wiedergeben. Im Idealfall würde man damit nicht mehr hören, überhaupt Audio Hardware in den Ohren zu haben. Doch in der Realität verfärben der Frequenzgang der Mikros und Kopfhörer die Umgebungsgeräusche. Dennoch ein spannender Ansatz, der den Gedanken von Kunstkopf Mikrofonen weiterdenkt.

Fazit

Wie der Beitrag zeigt, passiert im AR Bereich schon sehr viel. Die Technologie ist da und nun gilt es sich spannende Anwendungen zu überlegen. Die Einsatzmöglichkeiten dieses Mediums sind jedenfalls vielfältig.

Viele denken bei XR-Medien vermutlich zuerst an den Unterhaltungssektor, dabei liegt vor allem bei AR auch viel Potential im Industrie- und B2B-Bereich. Wo auch immer AR Anklang findet, sicher ist jedenfalls, dass Audio auch hier nicht zu vernachlässigen sein wird.

Wie immer stehe ich gerne zur Verfügung wenn es um Auskunft oder Projekte geht bei denen Audio eine wichtige Rolle spielt, also am besten nicht zögern und gleich Kontakt aufnehmen!