Vorrichtung und Verfahren zur elektroakustischen Klangwiedergabe mittels Kopfhörer, sowie Vorrichtung zur Übertragung von Schallvibrationen auf den menschlichen Körper

Abstract

 Die Vorrichtung weist einen elektroakustischen Wandler (1) auf, dessen Schwingungen auf den menschlichen Körper übertragen werden. Am Wandler (1) ist ein Flüssigkeit enthaltendes Kissen (2) angebracht, über welches die Schwingungen an die Körperoberfläche gelangen. Das Kissen paßt sich dabei den Körperformen bzw. Kleiderkonturen (3) an und stellt eine Übertragung mit hohem Wirkungsgrad sicher. Die Vorrichtung wird zusammen mit Kopfhörern verwendet, indem sie im Bereich des Thorax auf den menschlichen Körper aufgelegt wird, um so die bei Kopfhörerwiedergabe fehlende Schallperzeption mittels des Körpers zu ermöglichen, was ein naturgetreues Hörerlebnis vermittelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektroakustischen Klangwiedergabe mittels Kopfhörern, ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Uebertragung von Schallvibrationen auf den menschlichen Körper.

[0002] An die elektroakustische Klangwiedergabe, insbesondere von Musik, werden heutzutage hohe Anforderungen gestellt. Die Wiedergabe soll dem Hörerlebnis bei der originalen Aufführung so nahe als möglich kommen. Mit der fortgeschrittenen Lautsprechertechnik gelingt es, bei richtiger räumlicher Anordnung der Lautsprecher ein Klangbild zu erzeugen, das den beschriebenen Anforderungen weitgehend genügt. Eine solche Wiedergabe ist jedoch bei fehlenden räumlichen Voraussetzungen erschwert und wird dort problematisch, wo eine Störung Unbeteiligter unvermeidbar ist, wie etwa in Wohnungen, welche eine ungenügende Schallisolation aufweisen.

[0003] Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es schon lange üblich, Kopfhörer zur elektroakustischen Klangwiedergabe zu verwenden. Diese machen den Zuhörer weitgehend unabhängig von den örtlichen Gegebenheiten. Sie stellen eine optimale Trennung der beiden Kanäle bei Stereowiedergaben sicher und erzeugen keine für Dritte wahrnehmbare Geräusche. Ihr Nachteil ist jedoch, dass - im Gegensatz zur genannten Lautsprecherwiedergabedie Schallperzeption mittels des Körpers, welche zwar meist unbewusst wahrgenommen wird, für ein umfassendes Musikerlebnis jedoch eine wichtige sinnespsychologische Rolle spielt, wegfällt. Dies hat zur Folge, dass beim Hören von Musik mittels Kopfhörern, insbesondere wenn tiefe Frequenzen dominieren, trotz grosser Lautstärke ein diffuses Mangelgefühl entsteht.

[0004] Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Klangwiedergabe mittels Kopfhörern zu ermöglichen, welche den oben genannten Nachteil nicht aufweist, ohne dass jedoch die Vorteile der Kopfhörer preisgegeben werden.

[0005] Dies wird erfindungsgemäss mit einem zusätzlichen, elektroakustischen Wandler erreicht, welcher Einrichtungen aufweist, mittels derer er an einer ausserhalb des Bereiches des Gehörs befindlichen Stelle der menschlichen Körperoberfläche aufliegend anbringbar ist, um seine mechanischen Schwingungen auf den Körper zu übertragen.

[0006] Vorzugsweise weist der elektroakustische Wandler Halteeinrichtungen auf, mittels derer er auf der Vorderseite des menschlichen Rumpfes befestigbar ist.

[0007] Bei einer vorteilhaften Ausführungsart ist der elektroakustische Wandler die Schwingspulenkapsel eines Lautsprechers.

[0008] Bei der Uebertragung mechanischer Schwingungen, insbesondere von Schallvibrationen, die in einem elektroakustischen Wandler erzeugt werden, auf den menschlichen Körper, stellt sich ferner das Problem, dass beim direkten Aufliegen des Wandlers auf der Haut einerseits lästige Hauterschütterungen an der Berührungsstelle auftreten können und andererseits unangeneheme Druckempfindungen, welche durch Unebenheiten der Körperoberfläche oder des darunterliegenden Knochens bewirkt werden. Soll die Uebertragung der mechanischen Schwingungen durch die Kleider hindurch erfolgen, kann ein lokaler Druck durch Kleiderknöpfe oder Stoffkanten entstehen. Ferner können störende Kleiderschwingungen auftreten. Je nach Dicke der Kleiderschicht kann der Wirkungsgrad der Uebertragung schlecht sein.

[0009] Es soll eine Vorrichtung zur Uebertragung mechanischer Schwingungen eines elektroakustischen Wandlers auf den menschlichen Körper geschaffen werden, die die genannten Nachteile beseitigt.

[0010] Dies wird erreicht durch ein zur Auflage am menschlichen Körper bestimmtes Flüssigkeitskissen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ist das Flüssigkeitskissen an einer vibrierenden Stelle des elektroakustischen Wandlers befestigt.

[0011] Erfindungsgemäss wird die Vorrichtung so betrieben, dass der Kopfhörer und der elektroakustische Wandler derart an dieselbe Verstärkerschaltung angeschlossen werden, dass der elektroakustische Wandler im wesentlichen Schwingungsfrequenzen im Tieftonbereich wiedergibt, wobei er zur Uebertragung dieser Frequenzen auf den menschlichen Körper an einer ausserhalb des Bereiches des Gehörs befindlichen Stelle der menschlichen Körperoberfläche angebracht wird.

[0012] Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. l einen als zusätzlicher Wandler 1 dienende Einrichtung mit Halteband, in Betriebslage (schematisch),

Fig. 2 eine am Körper angebrachte Schwingspulenkapsel im Betriebszustand,

Fig. 3 einen Schaltkreis zum Anschliessen eines zusätzlichen elektroakustischen Wandlers,

Fig. 4 einen zweiten solchen Schaltkreis,

Fig. 5 eine dritte Möglichkeit, den zusätzlichen elektroakustischen Wandler anzuschliessen, und

Fig. 6 eine schematische Schnittaussicht der erfindungsgemässen Vorrichtung in Betriebslage.

[0013] Der in Fig. 1 dargestellte elektroakustische Wandler .weist ein Halteband 2 mit Verstellschnallen 3 auf. Dieses Halteband legt sich der Zuhörer über den Kopf und verstellt die Länge des Bandes 2 mittels der Verstellschnallen 3 derart, dass der Wandler 1 wie dargestellt, im Bereich des Brustbeins auf dem Körper aufliegt. Vom Brustbein aus wird der. Schall durch die Rippen um den ganzen Thorax herumgeleitet und dadurch den schwingungsfähigen Organen Lunge und Zwerchfell zugeführt. Die damit verbundenen Organ-Resonanzen führen zu einem realistischen Musikerlebnis.

[0014] Ferner kann ein zusätzliches Band 8 vorgesehen sein, das vom Wandler 1 ausgehend hinter dem Rücken des Hörers durchgeführt wird, um den Wandler an seinem Platz festhält, auch wenn sich der Hörer nach vorn neigt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel schliesslich sind Kopfhörer 9 und elektroakustischer Wandler 1 mechanisch derart miteinan - der verbunden, dass sich die Haltebänder erübrigen, wobei die erwähnten Komponenten am selben Haltegestell angebracht sind.

[0015] Als besonders geeignete Ausgestaltung des elektroakustischen Wandlers erweist sich eine Schwingspulenanordnung oder ein piezoelektrischer Wandler, an dem ein Flüssigkeitskissen 22 angebracht ist, wie in Fig. 6 im Schnitt dargestellt ist. Das Kissen 22 weist eine Hülle aus Kunststoff-Folie auf, die eine Flüssigkeit enthält. Der Füllzustand des Kissens soll derart sein, dass vorspringende Teile der körperseitigen Auflagefläche die Kapsel des elektroakustischen Wandlers 1 nicht direkt berühren können, dass aber andererseits die körperseitige Auflagefläche flexibel bleibt. Die Viskosität der verwendeten Flüssigkeit kann über einen weiten Bereich variieren, nämlich von ca. 0.1 mPa.s bis über 100'000 mPa.s bei Zimmertemperatur, wie etwa Aether (0,23 mPa.s), Wasser (1 mPa.s), Rizinusöl (1060 mPa.s), Glycerin (1600 mPa.s), dickflüssiges Motorenöl (800 mPa.s), Melasse (100,000 mPa·s) und gallertartige Stoffe. Bei Flüssigkeiten hoher Zähigkeit kann die Kissendicke kleiner gewählt werden, als bei dünnflüssigen Stoffen.

[0016] Diese Vorrichtung kann ebenfalls, wie in Fig. 6 dargestellt, über einer Kleiderschicht 23 angeordnet sein. Dabei gelangt der Schall vom Wandler 1 über das Flüssigkeitskissen 22 durch die Kleider 23 und die Haut 24 zum Knochen 25.

[0017] Die geschilderte Vorrichtung eignet sich neben der geschilderten Verwendung auch dazu, grundsätzlich an jeder Stelle Vibrationen auf den menschlichen Körper zu übertragen so etwa am Rumpf, am Schädel hinter dem Ohr oder im Bereich der Kopfhaare. Bei der bevorzugten Verwendung der Vorrichtung zusammen mit Kopfhörern, wobei mittels der Lautsprecher die Schallübertragung zum Ohr und mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung die Schallübertragung auf den Körper direkt erfolgt, liegt das Flüssigkeitskissen dem Brustbein bzw. den darüber liegenden Kleidern auf, wie in Fig. 2 schematisch gezeigt. Da als Lautsprecher Kopfhörer verwendet werden und dadurch die beim originalen Hörerlebnis auftretende Körperbeschallung fehlt, ermöglicht die so angebrachte Vorrichtung die Erzeugung von Schall-Tiefenvibrationen mit geringer Oberflächenvibration, indem die auf das Brustbein übertragenen Schallschwingungen durch die Rippen um den ganzen Thorax herumgeleitet und dadurch den schwingungsfähigen Organen Lunge und Zwerchfell zugeführt werden. Die dadurch entstehenden Sinnesempfindungen entsprechen dem originalen Hörerlebnis sehr gut.

[0018] Die Vorrichtung kann bei der geschilderten Verwendung ebenfalls mittels einer Schlaufe am Hals getragen werden, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist oder aber mittels zwei getrennten Bügeln an den Schultern befestigt werden. Das Flüssigkeitskissen 2 gewährleistet dabei eine gute Schallübertragung auf den Körper, ohne dass die Vorrichtung zusätzlich gegen die Körperoberfläche gepresst werden muss.

[0019] Die Speisung des elektroakustischen Wandlers erfolgt in bekannter Weise mittels einer Leitung 7 oder aber drahtlos über einen Verstärker. Der gute Wirkungsgrad der Schallübertragung durch das Flüssigkeitskissen 2 gestattet es, die Vorrichtung mit vergleichsweise kleiner Leistung zu betreiben, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Deshalb kann die Vorrichtung etwa an den Kopfhörerausgang eines ein- oder mehrkanaligen Verstärkers angeschlossen-werden.

[0020] Bei der Betriebsweise zusammen mit Kopfhörern bestehen die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Anschlussmöglichkeiten.

[0021] In diesen Figuren stellen die mit L und R bezeichneten Anschlüsse jeweils den Verstärkerausgang für den linken (1) bzw. rechten (R) Kanal eines Zweikanalverstärkers dar. Der dazwischenliegende Anschluss stellt einen Nulleiter dar, welcher der Einfachheit halber für beide Kanäle gemeinsam gezeichnet ist, in Wirklichkeit jedoch oft für jeden Kanal separat vorliegt. In den Fig. 3 und 4 sind jeweils Kopfhörer 10, 11 je für den rechten und linken Kanal schematisch eingezeichnet, während in Fig. 5 zur Verbesserung der Uebersichtlichkeit darauf verzichtet wurde.

[0022] Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung weist zwei Kopfhörerelemente 10,11 auf, welche je an den linken bzw. rechten Kanal eines Zweikanalverstärkers angeschlossen sind. Der elektroakustische Wandler 1 ist parallel zum Element 10 gestaltet und überträgt somit nur die im linken Kanal des Verstärkers erscheinenden Signale. Dies tut der angestrebten Wirkung dieses Wandlers jedoch deshalb keinen Abbruch, weil die zu beeinflussenden Organe in der Regel nicht in der Lage sind, die Signale aus rechtem und linkem Kanal zu unberscheiden. Zur Anpassung des rechten Uebertragungskanals an die durch Parallelschaltung des Wandlers im linken Kanal bewirkte Aenderung des Impedanzwertes ist im rechten Kanal eine der Lautsprechercharakteri - sti_k bezüglich Impedanz entsprechendes Schaltelement 12 angeordnet. Dies ist notwendig, um eine ausgeglichene Klangwiedergabe der beiden Kopfhörerelemente10,11 sicherzustellen. Im Fall der Verwendung eines Einkanalverstärkers wird der Wandler 1 mit beiden Kopfhörern parallel geschaltet.

[0023] In Fig. 4 ist eine zweite Schaltung zum Anschluss des Wandlers 1 dargestellt. Dabei werden der L- und R-Kanal eines Zweikanalverstärkers über eine Frequenzweiche gekoppelt und danach gemeinsam dem Wandler 1 zugeleitet. Die Frequenzweiche wird im vorliegenden Beispiel durch die Drosseln 13 dargestellt, kann jedoch durch Tiefpassfilter komplizierteren Aufbaus ersetzt werden, wie sie dem Fachmann geläufig sind. Der y verstellbare Spannungsteiler 14 erlaubt die Beeinflussung der "Balance" zwischen Kopfhörer 10,11 und Wandler 1 bezüglich der Bassfrequenzen.

[0024] Fig. 5 schliesslich zeigt eine dritte Schaltungsvariante zum Anschluss des elektroakustischen Wandlers 1. Dabei werden die Signale aus einem Zweikanalverstärker über je einen Entkopplungswiderstand einem Einkanal-Endverstärker 16 zugeleitet, der den Lautsprecher 1 speist.

[0025] Falls die Verwendung des Wandlers 1 mit verschiedenen Kopfhörertypen angestrebt wird, ist vorgesehen, die in Fig. 3 und 4 dargestellten Schaltungen mittels eines Stufenschalters zu versehen, der die Zuschaltung von Schaltelementen mit ver- , schiedenen Impedanzwerten erlaubt, wodurch eine Anpassung an die Impedanz des jeweils verwendeten Kopfhörertyps möglich ist

[0026] Ferner ist als weitere Anschlussart des Wandlers 1 seine Verbindung mit dem Lautsprecherausgang des Verstärkers denkbar, während der Kopfhörer, am Kopfhörerausgang angeschlossen wird. Dies setzt selbstverständlich einen Verstärker voraus, bei dem die genannten Ausgänge gleichzeitig betrieben werden können.

[0027] Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass dadurch mit kleiner Speiseleistung eine wirksame Schallübertragung auf den menschlichen Körper ermöglicht wird. Dabei treten keine störenden Kleider- oder Hautvibrationen auf, und die Vorrichtung passt sich mit gleichmässigem Druck den Unebenheiten von Körperoberfläche oder Kleidern an. Die derart auf den Körper übertragenen Schallschwingungen erzeugen ein Gefühl der Tiefenvibration, das im Zusammenhang mit Klangwiedergaben, die auch durch das Gehör aufgenommen werden, zu einem Hörerlebnis führt, welches dem originalen Hörerlebnis sehr nahe kommt. Das bisher insbesondere beim Kopfhörerempfang vorhandene diffuse Mangelgefühl wird dadurch beseitigt, ohne dass auf die Vorteile dieses Kopfhörerempfangs - keine Stö - rung der Umwelt, gute Trennung der Kanäle - verzichtet werden muss.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur elektroakustischen Klangwiedergabe mittels Kopfhörern, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen elektroakustischen Wandler (1), welcher Einrichtungen aufweist, mittels derer er an einer ausserhalb des Bereichs des Gehörs befindlichen Stelle der menschlichen Körperoberfläche aufliegend anbringbar ist, um seine mechanischen Schwingungen auf den Körper zu übertragen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen Haltebänder (2,8) aufweisen, mittels derer der elektroakustische Wandler (1) auf der Vorderseite des menschlichen Rumpfes anbringbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroakustische Wandler (1) die Schwingspulenkapsel eines Lautsprechers ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroakustische Wandler (1) Kopplungseinrichtungen zur Speisung mit einer Tonfrequenzspannung aus einer Verstärkerschaltung aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung eine Schaltung aufweist, mittels derer der elektroakustische Wandler (1) parallel zu mindestens einem Kopfhörerelement (10) geschaltet ist, wobei der Schaltkreis des anderen Kopfhörerelementes (11) mit einer kompensierenden Belastungsimpedanz (12) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung eine Schaltung mit je einem Entkopplungswiderstand (15) für jeden Kanal eines mehrkanaligen Verstärkers, sowie mit einem Einkanalendverstärker (16) aufweist, wobei die verschiedenen Kanäle vor dem Endverstärker (16) miteinander verbunden sind, und dass der elektroakustische Wandler (1) einen Filter für hohe Frequenzen aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroakustische Wandler (1) einen Leistungsregler (4) aufweist.

8. Verfahren zur elektroakustischen Klangwiedergabe mittels Kopfhörern, mit mindestens einem elektroakustischen Wandler gemäss Anspruch 1, wobei die Kopfhörer Schallfrequenzen über das gesamte hörbare Spektrum wiedergeben, dadurch gekennzeichnet, dass Kopfhörer (10,11) und elektroakustischer Wandler (1) derart an dieselbe Verstärkerschaltung angeschlossen werden, dass der elektroakustische Wandler (1) im wesentlichen Schwingungsfrequenzen im Tieftonbereich wiedergibt, wobei er zur Uebertragung dieser Frequenzen auf den menschlichen Körper an einer ausserhalb des Bereichs des Gehörs befindlichen Stelle der menschlichen Körperoberfläche angebracht wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zur Auflage am menschlichen Körper bestimmtes Flüssigkeitskissen am elektroakustischen Wandler.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Kunststofffolie als Kissenbegrenzung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsinhalt des Kissens bei Zimmertemperatur eine Viskosität zwischen 0,1 und 100'000 mPa-s aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen Haltebügel aufweisen, mittels derer der elektroakustische Wandler anbringbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kisseninhalt ein Wasser-Gelatine-Gemisch ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen an einer vibrierenden Stelle des elektroakustischen Wandlers befestigt ist.

15. Vorrichtung zur Uebertragung von Schallvibrationen auf den menschlichen Körper mit einem elektroakustischen Wandler, gekennzeichnet durch ein zur Auflage am menschlichen Körper bestimmtes Flüssigkeiskissen.

Zeichnung