Kopfhörer mit Raumklangwirkung

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Stereo-Kopfhörer mit Raumklangwirkung, aufweisend zwei pro linker und rechter Hörkapsel in bezug auf die normale zentrale Schallwandlerposition vor dem Gehörgang eines Nutzerohrs dezentral angeordnete Schallwandler (3, 17; 7, 8), und
eine Tonsignal-Zufuhreinrichtung (9 bis 11, 16) zum Beaufschlagen der dezentral angeordneten Schallwandler der jeweiligen Hörkapsel mit dem linken bzw. rechten Stereo-Tonsignal und zum Konditionieren dieser Signale relativ zueinander bezüglich Phasenlage und/oder Pegel so, dass
a) einem der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (3, 7) das eine originale Stereo-Tonsignal zugeführt wird, während b) dem anderen der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (17, 8) das andere Stereo-Tonsignal phasengedreht und/oder pegelreduziert zugeführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit Raumklangwirkung zur Aufweitung der Stereobasisbreite bzw. zur Schaffung eines natürlich anmutenden 3D-Klangeffekts auf Grundlage eines Stereo-Tonsignals bzw. Mehrkanal-Tonsignals (Mehrkanal steht vorstehend beispielsweise für Surround-Klang). Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stereo-Kopfhörer mit Raumklangwirkung bzw. einen Surround-Sound-Kopfhörer auf Grundlage des erfindungsgemäßen Stereo-Kopfhörers.

[0002] Üblicherweise ist ein Kopfhörer entweder als ohrumschließendes (ohraufliegendes oder im Gehörgang befindliches) System ausgebildet. Auf den Erfinder der vorliegenden Anmeldung gehen zahlreiche Kopfhörerentwicklungen zugunsten einer Vorneortbarkeit von Hörereignissen auf Grundlage eines Stereo-Kopfhörers zurück. Diese Vorneortung ersetzt die bei Nutzung von Kopfhörern üblicherweise auftretende Im-Kopf-Lokalisation von Schallquellen, und erzielt wird die Vorneortung durch Anordnung der Schallwandler ausgehend von der üblichen zentralen Position auf Höhe des Gehörgangs nach vorne und unten versetzt. Ein derartig geschalteter Kopfhörer erzeugt im Gehörgang richtungsspezifische lineare Verzerrungseffekte entsprechend dem Richtungsfilter "Außenohr bzw. Ohrmuschel" bei frontalem Schalleinfall. Mit anderen Worten läßt sich dadurch ein natürlicher Raumklang für beliebige Kopfhörernutzer ähnlich dem Raumklang erzeugen, der mittels Lautsprechern erzeugbar ist.

[0003] Ferner gehen auf den Erfinder der vorliegenden Anmeldung mehrkanalige Kopfhörer mit gleichermaßen dezentraler Schallwandleranordnung (Schallwandler nach vorne und unten versetzt) zurück, welche für die Wiedergabe von Surround-Sound-Tonsignalen (beispielsweise nach dem 5.1-Standard) bestimmt sind.

[0004] Ferner ist es bekannt, auf Grundlage von Stereo-Kopfhörern mittels Tonsignal-Verzögerungsschaltungen Raumklangwirkung zu erzeugen. Diese Technik konnte sich jedoch zumindest aus zwei Gründen nicht durchsetzen. Zum einen kann mit Hilfe dieser Technik eine individuelle Außenübertragungsfunktion nicht oder nur gemittelt berücksichtigt werden, was je nach Kopfhörer-Nutzer zu Klangbildverzerrungen und Hörebenen-Elevationseffekten bei der 3D-Klangbildwahrnehmung führt. Zum anderen ist der Aufwand dieser Technik aufgrund der erforderlichen zahlreichen Schaltungselemente hoch, weshalb diese Technik teuer ist.

[0005] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht angesichts dieses Standes der Technik darin, einen Kopfhörer der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, dass die Wiedergabe von Stereotonsignalen bzw. Mehrkanaltonsignalen (Surround-Sound-Tonsignalen) eine verbesserte, natürlich anmutende Räumlichkeit für den Kopfhörer-Nutzer gewährleistet.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Mit anderen Worten wird auf Grundlage einer dezentralen Anordnung von jeweils zumindest einem Schallwandlerpaar eine verbesserte, natürlich anmutende Räumlichkeit bei Kopfhörerbenutzung dadurch gewährleistet, dass jeweils ein Schallwandler des dezentralen Schallwandlerpaars mit dem originalen Stereo-Tonsignal beaufschlagt wird, während der andere Schallwandler des dezentralen Schallwandlerpaars mit dem anderen Stereo-Tonsignal beaufschlagt wird, das jedoch einer Phasendrehung und/oder einer Pegelreduzierung unterworfen wird. Insbesondere kann dadurch ohne elektronischen Aufwand eine verbesserte natürlich anmutende Räumlichkeit bei Kopfhörerwiedergabe erzielt werden. Im Falle eines Stereo-Kopfhörers baut sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen neben der normalen "links/rechts"-Hörebene eine "vorne/hinten"-Hörebene und eine weitere Hörebene auf, die im wesentlichen "vertikal bzw. lotrecht" verläuft.

[0008] Vor allem die Hörebene "vorne/hinten" kommt dann ausgeprägt zur Wirkung, wenn bei einem oben liegenden Schallwandler und einem unten liegenden Schallwandler, bezogen auf die normale Schallwandlerposition vor dem Gehörgang, der oben liegende Schallwandler des dezentralen Schallwandlerpaars um einen vorbestimmten Betrag horizontal nach hinten versetzt ist, während der unten liegende Schallwandler um einen vorbestimmten Betrag horizontal nach vorne versetzt ist.

[0009] Bei dem dezentralen Schallwandlerpaar mit oben und unten liegendem Schallwandler ist bevorzugt der untere Schallwandler mit dem originalen Stereo-Tonsignal beaufschlagt.

[0010] Die entscheidend zur natürlichen Raumklangwirkung beitragende Phasendrehung, die in einem der beiden dezentral angeordneten Schallwandler erfindungsgemäß vorgesehen ist, beträgt bevorzugt im wesentlichen 180°. Eine derartige Phasendrehung von 180° kann durch eine äußerst einfache Maßnahme erzielt werden, nämlich durch Vertauschen des heißen und des kalten Leiters einer üblichen zweiadrigen Signalleitung, die das Tonsignal dem Schallwandler zuführt.

[0011] Die erfindungsgemäß vorgesehene, zur natürlichen Raumklangeinwirkung beitragende Pegelreduzierung des Tonsignals beträgt zumindest zwei dB, bevorzugt sechs bis zwanzig dB. Diese Pegelreduzierung kann in einfacher Weise durch ein Stellorgan, beispielsweise in Gestalt eines Potentiometers erzielt werden.

[0012] Dieses Potentiometer zur Pegelreduzierung ist bevorzugt als Stereopotentiometer ausgelegt, mit welchem die Pegelreduktion "links" und "rechts" in der jeweiligen Hörkapsel gleichzeitig bewirkt wird.

[0013] Durch die Pegelregelbarkeit kann der Effekt einer naturgetreuen Raumklangerzeugung stufenlos auf einen als optimal empfundenen Wert eingestellt werden.

[0014] Ferner kann jederzeit ein A-B-Vergleich des ursprünglichen des Stereo-Tonsignals mit dem räumlich aufbereiteten 3D-Klangbild erzielt werden, indem ein Schalter vorgesehen ist, mit welchem das jeweilige phasengedrehte und/oder pegelreduzierte Tonsignal, das zu einem der Schallwandler des dezentralen Schallwandlerpaars zugeführt wird, abgeschaltet werden kann.

[0015] Die Erfindung kann jedoch anstatt auf einen Stereo-Kopfhörer auch auf einen Surround-Sound-Kopfhörer auf Grundlage des vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Stereo-Kopfhörers angewendet werden. Hierzu sind erfindungsgemäß zwei zusätzliche, pro linker und rechter Kopfhörerkapsel in bezug auf die normale zentrale Schallwandlerposition vor dem Gehörgang eines Nutzerohrs dezentral angeordnete Schallwandler zur Wiedergabe eines linken bzw. rechten Surround-Tonsignals vorgesehen, wobei die Tonsignal-Zufuhreinrichtung zum Beaufschlagen der dezentral angeordneten zusätzlichen Schallwandler der jeweiligen Hörkapsel mit dem linken bzw. rechten Surround-Tonsignal und zum Konditionieren dieser Signale relativ zueinander bezüglich Phasenlage und/oder Pegel so ausgelegt ist, dass

a) einem der beiden dezentral angeordneten Schallwandler das eine Original des Surround-Tonsignals zugeführt wird, während

b) dem anderen der beiden dezentral angeordneten Schallwandler das andere Surround-Tonsignal phasengedreht und/oder pegelreduziert zugeführt wird.

[0016] Im Fall des Surround-Sound-Kopfhörers auf Grundlage des erfindungsgemäßen Stereo-Kopfhörers ist die Auslegung der Regelung der zusätzlichen Schallwandler analog zur Auslegung und Regelung der Schallwandler des Stereo-Kopfhörers getroffen, die vorstehend erläutert sind.

[0017] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch die erfindungsgemäße Anordnung von dezentralen Schallwandlerpaaren in den beiden Kopfhörerkapseln des erfindungsgemäßen Kopfhörers zusammen mit der Tonsignal-Zufuhreinrichtung für das dezentrale Schallwandlerpaar.

[0018] In Fig. 1 sind die beiden Kopfhörerkapseln eines erfindungsgemäßen Stereo-Kopfhörers gezeigt. Diese Kapseln weisen ovale Form auf. Die mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Kopfhörerkapsel stellt die linke Kopfhörerkapsel des Stereo-Kopfhörers dar und die mit der Bezugsziffer 6 bezeichnete Kopfhörerkapsel stellt die rechte Kopfhörerkapsel des Stereo-Kopfhörers dar. Mit der Bezugsziffer 2 ist ein Teil eines Kopfhörerbügels bezeichnet, der über ein Gelenk 5 mit der linken Kopfhörerkapsel 1 verbunden ist. Eine entsprechende Verbindung besteht zwischen dem Kopfhörerbügel 2 und der rechten Kopfhörerkapsel 6 (nicht gezeigt).

[0019] Jede Kopfhörerkapsel 1, 6 ist erfindungsgemäß mit zwei Schallwandlern bestückt. Demnach ist die linke Kopfhörerkapsel 1 mit einem Schallwandler 3 und einem Schallwandler 17 bestückt und die rechte Kopfhörerkapsel 6 ist mit einem Schallwandler 7 und einem Schallwandler 8 bestückt. Die Schallwandler 3, 17 bzw. 7, 8 des jeweiligen Schallwandlerpaars sind dezentral angeordnet in bezug auf eine normale zentrale Schallwandlerposition vor dem Hörgang eines Nutzerohrs, welche Schallwandlerposition insofern normal ist, als sie bei herkömmlichen Stereo-Kopfhörern zum Einsatz kommt. Die beiden Schallwandler 3, 17 bzw. 7, 8 befinden sich zumindest in etwa im selben Abstand zu der zentralen Schallwandlerposition, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zusammenfällt mit dem Gelenk der Kopfhörerkapsel (im Fall der linken Kapsel im Gelenk 5).

[0020] Der jeweils untere Schallwandler 3, 7 der Schallwandlerpaare 3, 17; 7, 8 ist in bezug auf eine Lotrechte C in Blickrichtung eines Kopfhörerbenutzers nach vorne versetzt angeordnet, während der zugehörige Schallwandler eines Schallwandlerpaars der Schallwandler 8 bzw. 7 um denselben Betrag in Blickrichtung eines Kopfhörerbenutzers nach hinten versetzt ist. Mit anderen Worten befinden sich die Zentren der Schallwandler 3, 17 (für den Fall der linken Kapsel) auf einer Geraden B, die im Uhrzeigersinn ausgehend von der Lotrechten C um den Winkel β gedreht ist. Dieser Winkel β, obwohl in der Zeichnung nicht eingezeichnet, existiert auch zwischen der Horizontalen und einer Geraden A, die die Gerade B rechtwinklig schneidet. Damit stellt die Gerade A gewissermaßen die im Uhrzeigersinn verdrehte Horizontale dar, ausgehend von einer horizontalen Lage unter 90° zur Lotrechten C.

[0021] Die erfindungsgemäße Tonsignal-Zufuhreinrichtung 9 bis 11, 16 besteht aus einem Anschlußteil 16 mit einem heißen Tonsignalanschluß R für den rechten Kanal und einem heißen Tonsignalanschluß L für den linken Kanal, jeweils zusätzlich mit "+" bezeichnet. Ferner befindet sich im Anschlußteil 16 ein Minus- bzw. Masseanschluß, der das Bezugspotential für beide heißen Anschlüsse R und L bildet. Die Anschlüsse R, L und Masse sind über ein Leitungsnetzwerk mit den Schallwandlern 3, 17; 7, 8 verbunden. Dabei führt eine Leitung 9 das heiße Tonsignal für den rechten Kanal, eine Leitung 10 das heiße Tonsignal für den linken Kanal und eine Leitung 11 für den Masseanschluß zu den Schallwandlern.

[0022] Die Leitungsführung ist so getroffen, dass jeweils der untere Schallwandler der dezentralen Schallwandlerpaare 3, 17 bzw. 7, 8 mit dem originalen Tonsignal des linken bzw. rechten Kanals 1 : 1 versorgt wird. 1 : 1 bedeutet dabei in ursprünglicher Phasenlage sowie mit ursprünglichem Pegel. Demnach ist der untere Schallwandler 3 der linken Kapsel 1 phasenrichtig verbunden mit dem Anschluß R und Masse des Anschlußteils 16. In gleicher Weise ist der unten liegenden Schallwandler 7 der rechten Kapsel 6 phasenrichtig verbunden mit dem linken Anschluß L und Masse im Anschlußteil 16.

[0023] Im Gegensatz hierzu dienen die oben liegenden Schallwandler 7 bzw. 18 gewissermaßen als Raum-Effektkanäle, die für einen ausgeprägten 3D-Klang sorgen. Diese oben liegenden Schallwandler 8 und 17 sind mit einer um 180° gedrehten Phase mit den Anschlüssen im Anschlußteil 16 verbunden und außerdem über Kreuz in bezug auf den linken und rechten Kanal angeschlossen. Das heißt, der oben liegende Schallwandler 17 der Kapsel 1 wird phasengedreht mit dem rechten Tonsignal versorgt und der oben liegende Schallwandler 8 der Kapsel 6 wird phasengedreht mit dem linken Tonsignal vom Anschlußteil 16 versorgt.

[0024] Die Phasenlage der jeweiligen Tonsignale geht aus der Zeichnung hervor durch schematische Sinus-Wellenanteile, die vor die rechte Stereo-Kopfhörerkapsel mit den Bezugsziffern 12 und 13 bezeichnet sind.

[0025] Die Raumklangeffektkanäle, die bereitgestellt werden durch die oben liegenden Schallwandler 17 und 8 der beiden Kapseln 1, 6, sind außerdem erfindungsgemäß bezüglich ihres Pegels regelbar, und zwar über einen Bereich von bevorzugt 6 dB bis ca. 18 dB, und zumindest 2 dB mittels Potentiometern 14, 15, die in ihren "heißen" Zuleitungen liegen. Hierdurch wird das phasengedrehte und kreuzverschaltet an die oben liegenden Schallwandler 17, 8 angelegte jeweilige Tonsignal zu dem originalen Links-Rechts-Tonsignal hinzugemischt in einer Art und Weise, dass sich ein verbesserter Raumklangeindruck ergibt. Der Raumklangeindruck überlagert das Schallereignis aus den ursprünglich linken und rechten Tonsignalen, das über den unten liegenden Schallwandler 3 und 7 abgestrahlt wird und das aufgrund der versetzten (in bezug auf das Zentrum und die Lotrechte) Anordnung zu einer Vorneortbarkeit von Schallereignissen führt. In derselben Weise führt die nach hinten versetzte Anordnung der oben liegenden Schallwandler 17, 8 zur Hintenortbarkeit, die mit normalen Kopfhörern mit zentral angeordneten Schallwandlern grundsätzlich ebenso wenig wahrnehmbar ist wie die Vorneortbarkeit.

[0026] Nicht dargestellt sind in der Zeichnung Schalter, die in Reihe geschaltet sind zu den Potentiometern 14, 15 zur Pegeleinstellung. Mit diesen Schaltern wird erreicht, dass die Effektkanäle, d.h. die über die oben liegenden Schallwandler 17, 8 abgestrahlten Tonsignale ein- und ausgeschaltet werden können, so dass der Nutzer sich jederzeit von dem Effekt versichern kann, der durch die zusätzlichen Schallwandler 8, 17 bereitgestellt wird.

Ansprüche

1. Stereo-Kopfhörer mit Raumklangwirkung, aufweisend:

zwei pro linker und rechter Hörkapsel in bezug auf die normale zentrale Schallwandlerposition vor dem Gehörgang eines Nutzerohrs dezentral angeordnete Schallwandler (3, 17; 7, 8), und

eine Tonsignal-Zufuhreinrichtung (9 bis 11, 16) zum Beaufschlagen der dezentral angeordneten Schallwandler der jeweiligen Hörkapsel mit dem linken bzw. rechten Stereo-Tonsignal und zum Konditionieren dieser Signale relativ zueinander bezüglich Phasenlage und/oder Pegel so, dass

a) einem der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (3, 7) das eine originale Stereo-Tonsignal zugeführt wird, während

b) dem anderen der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (17, 8) das andere Stereo-Tonsignal phasengedreht und/oder pegelreduziert zugeführt wird.

2. Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei einer der dezentral angeordneten Schallwandler unter der normalen Schallwandlerposition und der andere über der normalen Schallwandlerposition zu liegen kommt.

3. Kopfhörer nach Anspruch 2, wobei der unten liegende Schallwandler um einen vorbestimmten Betrag horizontal nach vorne versetzt ist.

4. Kopfhörer nach Anspruch 2 oder 3, wobei der oben liegende Schallwandler um einen vorbestimmten Betrag horizontal nach hinten versetzt ist.

5. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der untere Schallwandler mit dem originalen Stereo-Tonsignal beaufschlagt ist.

6. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Phasendrehung im wesentlichen 180° beträgt.

7. Kopfhörer nach Anspruch 6, wobei die Phasendrehung durch Vertauschen des heißen und des kalten Leiters einer zweiadrigen Signalleitung erzeugt ist.

8. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Pegelreduzierung mindestens 2 dB, bevorzugt 6 bis 20 dB beträgt.

9. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zur variablen die Pegelreduzierung ein Stellorgan vorgesehen ist.

10. Kopfhörer nach Anspruch 9, wobei das Stellorgan ein Potentiometer ist.

11. Kopfhörer nach Anspruch 10, wobei das Potentiometer ein Stereopotentiometer ist, um die Pegelreduzierung für beide Stereokanäle synchron zu gewährleisten.

12. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Tonsignal-Zuführung zu dem mit phasengedrehtem und/oder pegelreduziertem Tonsignal zu beaufschlagenden Schallwandler abschaltbar ist.

13. Surround-Sound-Kopfhörer auf Grundlage des Stereokopfhörers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Verbesserung der Surround-Sound-Wiedergabe mit zumindest einem zusätzlichen Surround-Sound-Kanal pro Hörkapsel , aufweisend zwei zusätzliche pro linker und rechter Hörkapsel in bezug auf die normale zentrale Schallwandlerposition vor dem Gehörgang eines Nutzerohrs dezentral angeordnete Schallwandler zur Wiedergabe eines linken bzw. rechten Surround-Tonsignals, wobei die Tonsignal-Zufuhreinrichtung zum Beaufschlagen der dezentral angeordneten zusätzlichen Schallwandler der jeweiligen Hörkapsel mit dem linken bzw. rechten Surround-Tonsignal und zum Konditionieren dieser Signal relativ zueinander bezüglich Phasenlage und/oder Pegel so ausgelegt ist, dass

a) einem der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (3, 7) das eine originale Surround-Tonsignal zugeführt wird, während

b) dem anderen der beiden dezentral angeordneten Schallwandler (17, 8) das andere Surround-Tonsignal phasengedreht und/oder pegelreduziert zugeführt wird.

14. Kopfhörer nach Anspruch 13, wobei die Auslegung und Regelung der zusätzlichen Schallwandler analog zur Auslegung und Regelung der Schallwandler des Stereokopfhörers nach einem der Ansprüche 2 bis 12 getroffen ist.

Zeichnung