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Stereophonischer Kopfhörer
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Zusatz zur Patentanmeldung P 27 32 425 Die Patentanmeldung P 27 32
425 betrifft einen stereophonischen Kopfhörer mit einem Schallrohr, dort als Hörrohr
bezeichnet, das die Schallräume vor oder an den Schallabstrahlern der beiden Hörkapseln
akustisch miteinander verbindet und dadurch mit einer zeitlichen Verzögerung von
0,3 bis 1,2 Millisekunden einen Nachhall auf die jeweils andere Hörkapsel gibt.
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Tatsächlich erweist sich diese Anordnung als geeignet, die als am
unangenehmsten empfundene Form der Im-Kopf-Lokalisation, das sogenannte Hinterkopfhörer,
zu beseitigen. Bei einem luftgefüllten Scha]lrohr nach Patentanmeldung P 27 32 425
scheint daraus eine beiderseitige Nahe-dem-Ohr-Lokalisation zu werden, bei einem
teilweise mit Helium gefüllten Schallrohr eine beiderseitige Nahe-den-Schläfen-Lokalisation,
die beide schon als wesentlich angenehmer empfunden werden als die Im-Hinterkopf-Lokalisation,
soweit sich dies verallgemeinernd sagen läßt, da die Lokalisationserscheinungen
auf individuelle Hör-Lernerfahrungen zurückgehen und daher leicht abweichend empfunden
werden können.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe nach dem mit den technischen Mitteln
von Patentanmeldung P 27 32 425 Erreichten war, die Lokalisation einer Schallquelle
weiter vom Kopf wegzurücken, wobei von der hirnphysiologischen Tatsache auszugehen
war, daß der Schall vom Hörzentrum im menschlichen Gehirn nur dann räumlich korrekt
geortet wird, wenn er vom natürlichen Hören her bekannte Eigenschaften vor allem
bezüglich der Intensitäts-, Laufzeit- und Klangfarbenunterschiede zwischen dem vom
linken und vom rechten Ohr wahrgenommenen Tonsignal hat. Stimmen insbesondere die
Laufzeitunterschiede nicht mit den erlerntun Erfahrungswerten ein, so entsteht Im-Kopf-Lokalisation.
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Genauer ausgedrückt handelt es sich dabei darum, daß erstens das
der Schallquelle abgewandte Ohr ein Tonsignal etwas leiser hört als das der Schallquelle
zugewandte Ohr, was vor allem oberhalb einer Schallfrequenz von etwa 1,5 kHz eine
Rolle spielt. Daß zweitens das der Schallquelle abgewandte Ohr ein Tonsignal etwas
später hört als das der Schallquelle zugewandte Ohr; wenn diese Zeitdifferenz 0,6
Millisekunden beträgt, ortet das Hörzentrum im menschlichen Gehirn den Ort einer
Schallquelle in einem Winkel von 45 Grad zu der Seite hin, auf der das betreffende
Ohr das Tonsignal um-diese Zeitdifferenz früher hört. Und daß drittens das der Schallquelle
abgewandte Ohr eine etwas andere Klangfarbe wahrnimmt, weil auf dem Weg um den Kopf
herum vor allem hohe Tonsignale verloren gehen und weil der relative Anteil an reflektiertem,
durch die Raumeigenschaften verfärbtem Schall bei dem abgewandten Ohr erheblich
größer ist.
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Die bisher bekannten stereophonischen Kopfhörer tragen nur dem ersten
Umstand Rechnung, und auch das nur teilweise, zwar qualitativ, aber nicht quantitativ;
das eine Ohr hört ein auf nur einem Stereokanal übertragenes Tonsignal voll, das
andere, zumindest bei gewissen Aufnahmetechniken, überhaupt nicht.
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Ganz logischerweise muß es daraufhin zu dem bekannten übersteigerten
Stereoeffekt kommen.
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Die technischen Mittel nach Patentanmeldung P 27 32 425 tragen zusätzlich
sowohl dem zweiten wie dem dritten vorerwähnten Umstand Rechnung, denn der Schall
wird durch sie ja nicht nur um 0,3 bis 1,2 Millisekunden verzögert, sondern auch
klanglich dadurch verändert, daß auf dem Weg durch ein Schallrohr und durch zwei
Trennmembrane die hohen Frequenzen stärker gedämpft werden als die niedrigen, was
durchaus im Sinne der Erfindung liegt.
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Die Patentanmeldung P 27 32 425 berücksichtigte aber nur die sogenannten
gebeugten Schallwelleii, Jene, die um den Kopf herumlaufen, nicht Jene, die infolge
der räumlichen Gegebenheiten zum Beispiel von einer seitlich vorhandenen Wand reflektiert
werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe war es daher, solche refAektieren Wellen
zu simulieren, weil nur dann das stereophonische
Hören mit Kopfhörern
als natürlich empfunden wird. Da reflektierte Schallwellen mit einer weit größeren
Zeitdifferenz an beiden Ohrer eintreffen als gebeugte, waren zusätzlich zu den in
der Patentanmeldung P 27 32 425 vorgeschlagenen technischen Mitteln solche zu finden,
mit denen der Überhall von einer Hörkapsel auf die andere um wenigstens 4 bis 5
Millisekunden verzögert wird.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die beiden Schallräume
vor oder an den Schallabstrahlern der beiden Hörkapseln durch ein zweites oder noch
weitere Schallrohre zuverbinden, die so ausgeführt sind, daß der Schall in ihnen
einen möglichst langen Weg nimmt und so eine möglichst lange Verzögerung des Uberhalls
von dem Schallraum der einen Hörkapsel auf den Schallraum der anderen herbeigeführt
wird.
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Erreicht werden kann dies zum einen dadurch, daß das zweite, längere
Schallrohr schlangenförmig geführt wird, oder dadurch, daß in das zweite Schallrohr
ein Labyrinthsystem, beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff, eingeschaltet
ist, das der Schall zu durchlaufen hat Eine weitere Verzögerung des Überhalls kann
dadurch erreicht werden, daß in einem schlangenartig geführten Scha]lrohr durch
zwei Trennmembrane eine Mittelkammer gebildet wird, die mit einem gasförmigen Medium
gefüllt ist, das den Schall mit einer geringeren Geschwindigkeit leitet als Luft,
zum Beispiel Kohlendioxyd, in dem die Schallgeschwindigkeit bei 2730 K rund 258
m/sec beträgt.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung können der folgenden
Beschreibung an Hand der Zeichnung entnommen werden, in der Fig. 1 schematisch den
erfindungsgemäßen'Kopfhörer im aufgebogenen Zustand zeigt, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform
entsprechend der Darstellung in Fig. 1 in Form eines Labyrinths zeigt, das der Schall
beim tiberhall vom Schallraum der einen Hörkapsel zu dem der anderen Hörkapsel zu
durchlaufen hat, Fig. 3 einen Schnitt durch eine dcr Trennmembranen darstellt,
Fig.
4 einen Querschnitt durch den Kopfhörerbügel in einer weiteren Ausführungsform,
mit sieben Lagen eines schlangenartig geführten Schallrohrs, zeigt, Fig. 5 als weitere
Ausführungsform einen Schnitt durch eine geschlossene Hörkapsel darstellt, bei'der
die Ausmündung des Schallrohrs durch den Polsterwulst geführt ist, und Fig. 6 einen
Schnitt durch die Hörkapsel eines offenen Kopf hörers zeigt.
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In Fig. 1 sind in schematischer Darstellung die beiden Workapseln
1 zu erkennen, die Schallräume 2 vor oder an den Schallabstrahlern der beiden Hörkapseln
1, das mit Patentanmeldung P 27 32 425 vorgeschlagene kurze Schallrohr 3 und das
erfindungsgemäß zusätzlich vorgeschlagene längere, schlangenartig geführte Schallrohr
4, in dem durch die beiden Trennmembrane 5 eine mittlere Kammer 6 gebildet wird,
die mit einem vorzugsweise gasförmigen Medium gefüllt ist, das den Schall langsamer
leitet als Luft, sowie für Jedes der Schallrohre 3 beziehungsweise 4 ein eigener
mechanischer Drehregler 7, damit sich an beiden Arten von Schallrohren die Nachhallwirkung
einzeln und unabhängig regulieren läßt. Fig. 2 zeigt mit den Ansätzen für das kurze
Schallrohr 3 und das längere Schallrohr 4 ein Labyrinthsystem 8, das der Schall
auf seinem Wege von dem Schallraum der einen Hörkapsel 1 zu dem der anderen zu durchlaufen
hat. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wurde in dieser Ausführungsform das einfach geführte
kurze Schallrohr 3 mit dem dreifach geführten, längeren zu einer Labyrintheinheit
vereinigt. Fig.
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3 zeigt einen Schnitt durch ein Teilstueck eines Schallrohrs 3 oder
4 mit der Schallrohrwandung 9, in das ein aus einem starren Trennmembranring 10
und einer nicht sehr straffen oder sogar schlaffen Trennmembranhaut bestehende grennmembran
5 eingesetzt ist, die in das Schallrohr 3 oder 4 zum Beispiel auf thermischem Wege
eingeschrumpft sein kann. Fig. 4 zeigt als Schnitt durch einen Kopfhörerbügel das
einfach geführte kurze Schallrohr 3 und das siebenfach schlangenartig geführte längere
Schallrohr 4. Damit die eins plus sieben beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff
gefertigten Lagen von Schallrohr
3 beziehungsweise 4 gleichzeitig
als Polsterung des Kopfhörerbügels dienen können, sind sie mit einer Umspannung
12 beispielsweise aus Kunstleder umgeben und, die Hohlräume zwischen den Schallrohrlagen
mit einer elastischen Füllmasse 13 ausgefüllt, unter dem Federstahlbügel 14 angeordnet,
der dem Kopfhörerbügel die notwendige elastische Steifheit gibt. Fig.
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5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Schallrohr 3 durch den Polsterwulstring
15 an der Hörkapsel 1 eines geschlossenen Kopfhörers geführt ist, mit dem Schallabstrahler
16. Fig.
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6 zeigt mit der Polstermasse 17 beispielsweise aus Schaumgummi, daß
sich das erfindungsgemäße System des Uberhalls grundsätzlich auch bei offenen Kopfhörern
anwenden läßt, indem die Schallabstrahlerhalterung 18 gleichzeitig als Trennwand
dient und im rückwärtigen Teil der Hörkapsel 1 eine Druckkamer 19 entstehen läßt,
an die das eine Ende des Schallrohrs 3 angeschlossen ist, während das andere Ende
in die Polstermasse 17 der anderen Hörkapsel ausmündet. Allerdings würde in dieser
Ausführungsform jeweils die doppelte Anzahl von Schallrohren 3 beziehungsweise 4
notwendig sein. Deshalb dürfte das erfindungsgemäße Ziel des Nachhalls vom Schallraum
der einen Hörkapsel zu dem der anderen bequemer und unkomplizierter bei geschlossenen
oder halboffenen Kopfhörern zu erreichen sein.
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Zwangsläufig ergibt sich aus dem erfindungsgemäßen Grundprinzip eine
ganze Vielfalt von Varianten und Kombinationen.
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Zum Beispiel können die Schallrohre 3 und 4 nahe den Enden ineinander
einmünden. Labyrinthsysteme 8 können ein- oder zweietagig ausgeführt sein. Das längere
Schallrohr 4 kann spiralförmig ausgeführt sein. Zahllose weitere Möglichkeiten ergeben
sich in der Ausgestaltung der Schallräume 2, was deren räwdiche Form und deren Innenbelag
betrifft, die so ausgelegt sein können, daß der in den Schallraum der jeweils anderen
Hörkapsel 1 gelangte Überhall als Echo aus dem zweiten Schallraum entweder besonders
gut oder besonders schwach wieder in den ersten Schallraum zurückhallt. Und weiterhin
ließe sich das erfindungsgemäße System der Nachhallerzeugung auf den Schallraum
der jeweils anderen Hörkapsel mit elektronischen Mitteln zur Nachhallerzeugung kombiniercn,
wodurch die letzteren unter Umständen wesentlich einfacher und billiger
ausgeführt
werden könnten.
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Im übrigen vermag auch die Tatsache, daß man inzwischen mit kopfbezogenen
Stereoaufnahmen, der sogenannten Kunstkopfstereophonie, bei den bisher bekannten
stereophonischen Kopfhörern zu besseren Ilörergebnissen gelangt ist, den Wert des
erfindungsgemäßen Nachhallsystems kaum zu schmälern, denn selbst wenn es gelingen
sollte, Aufnahmen mit Kunstkopf lautsprecherkompatibel zu machen, haben sich bei
Ausnutzung aller technischen Möglichkeiten normale Stereo- und Quadroaufnahmen,
was Musikaufnahmen betrifft, denen mit Kunstkopf als weit überlegen erwiesen, einfach
weil sich durch zwei beziehungsweise vier weitauseinandergezogene Mikrofone ein
räumliches Klangbild viel perfekter darstellen läßt.