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Augmented Reality Audio – AR Kopfhörer und Hardware Überblick

Inhalt

    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 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

    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

    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.

    Erklärurung: 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.

    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.

    augmented reality

    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 Noisecancelling

    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.

    Kopfhörer Beschreibung
    Apple AirPods Max Wie schon erwähnt verfügen die Kopfhörer von Apple neun eingebaute Mikrophone um aktives Noisecancelling zu gewährleisten.
    Apple AirPods Pro Auch die In-Ear Variante verfügt über unterschiedliche Noisecancelling-Funktionen.
    Samsung Galaxy Buds Pro Die Galaxy Buds verfügen ebenfalls über unterschiedliche Noisecancelling-Funktionen, sowie Sprachverstärkung.
    Huawei FreeBuds Pro Über ähnliche Funktionen verfügen diese Buds von Huawei.
    Sony MDR-1000X Sonys Kopfhörer verfügen nicht nur über Noise-Cancelling. Sie haben auch eine Personalisierungs Möglichkeit für 3D audio. Mit 360 Reality Audio kompatiblen Musik-Streaming-Diensten lässt sich der Klang individuell optimieren
    Nuheara IQbuds2 Max Diese In-Ear-Kopfhörer verfügen über 6 eingebaute Mikrophone um aktives Noisecancelling zu gewährleisten.
    Sennheiser AMBEO AR One Die Stärken diese Kopfhörer zeigen sich, wie oben schon erwähnt, in Kombination mit der AR-Brille von Magic Leap. Jedoch bieten die In-Ears alleine auch eine Transparent Hearing Funktion, sowie die Möglichkeit binaurales Audio aufzunehmen.
    Yamaha YH-L700A Es mischt den Klang derzeit ähnlich wie die Samsung Ear Buds Pro hoch. Sie können jedoch Ihre optimierte Hörumgebung auswählen, wie z. B. Kino und andere Orte. Außerdem wird die Ohrform angepasst.

    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!

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