DE3922118A1 - Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragung - Google Patents
Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragungInfo
- Publication number
- DE3922118A1 DE3922118A1 DE19893922118 DE3922118A DE3922118A1 DE 3922118 A1 DE3922118 A1 DE 3922118A1 DE 19893922118 DE19893922118 DE 19893922118 DE 3922118 A DE3922118 A DE 3922118A DE 3922118 A1 DE3922118 A1 DE 3922118A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- directional
- sound
- transmission
- outer ear
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S1/00—Two-channel systems
- H04S1/007—Two-channel systems in which the audio signals are in digital form
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R5/00—Stereophonic arrangements
- H04R5/027—Spatial or constructional arrangements of microphones, e.g. in dummy heads
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R5/00—Stereophonic arrangements
- H04R5/033—Headphones for stereophonic communication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Stereophonic System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur voll
richtungsvariablen Außenohr-Individualanpassung
in der kopfbezogenen Stereo-Tonübertragung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das vorgegebene Tonübertragungsverfahren soll,
mittels eines parallel zur Tonaufzeichnung
erstellten Richtungs-Informations-Codes, der
bei der Tonwiedergabe als Steuerungsgröße
eines variabel programmier- oder ansteuerbaren
Digitalfilters dient, eine individual
richtungsentzerrte, räumliche und damit
natürliche Schallfeldwiedergabe via Kopfhörer
ermöglichen.
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse,
Kopfhörer freifeld- oder diffusfeld und/oder
nach der Außenohr-Übertragungsfunktion oder
richtungsneutral zu entzerren (K. Genuit: "Warum
Freifeld, Mitteilung zur Funkausstellung Berlin
1983; Rundfunktechnische Mitteilungen: Heft
1/1983, Seiten 17 bis 26; Patentanmeldung: Nr.
P 31 31 347.7-35; Fortschritte der Akustik - DAGA
1987, Seiten 477 bis 480).
Grundlage zum Verfahren bildet eine Nachbildung
der statistisch ausreichend gemittelten
Richtcharakteristik des menschlichen Ohres,
d.h. unter Berücksichtigung von Oberkörper,
Rumpf, Kopf und Außenohrrelief, die in der
Realisierung bzw. Entzerrung von einem
Kunstkopf, Richtungsmischpult und Kopfhörer,
vereinheitlicht berücksichtigt werden.
Hierzu existieren heute vornehmlich zwei
wesentliche Arten von Kunstkopfentwicklungen,
die sich in freifeld- und diffusfeldentzerrte
Versionen gliedern lassen (Brüel & Kjaer-Katalog:
"Kopf- und Rumpfsimulator 4128"; Patentanmeldung:
Nr. P 31 46 706.7; Rundfunktechnische Mitteilungen:
Heft 1/1981, Seiten 1 bis 6). Es wurde bislang
nur ein Richtungsmischpult entwickelt, das
ebenfalls auf der Freifeld-Übertragung von
Schallfeldern basiert (13. Tonmeistertagung
München 1984, Seiten 103 bis 110). Auf die
besondere Bedeutung der Individualanpassung
des Systems "Kunstkopf-Kopfhörer" wird unter
verschieden Gesichtspunkten hingewiesen
(J. Blauert: Räumliches Hören, Nachschrift,
neue Ergebnisse und Trends seit 1972,
S. Hirzel Verlag, 1985; Acustica: Vol. 48,
Seiten 272 bis 274). Dabei wird insbesondere
auf die 1 dB-genaue Nachbildung der
Richtcharakteristik des menschlichen Ohres
hingewiesen, die in keinem dem Stand der Technik
entsprechenden Tonübertragungsverfahren
eingehalten wird. Die Meßmethoden, den Meßaufbau
und die damit erzielten Ergebnisse im
Zusammenhang mit der Bestimmung der
Außenohr-Übertragungsfunktion beschreibt
Blauert außerdem im Überblick (siehe Oben,
Räumliches Hören, Nachschrift).
Abgewandelt, nämlich als schneller arbeitendes
und vereinfachtes Verfahren (beispielsweise
liegen nach einigen Sekunden Meßzeitaufwand
bereits Graphiken vor, die Schlüsse über
frequenzabhängige Verzerrungen ermöglichen),
zeigt dies F. König bezüglich der Beschallungs
variante "Kopfhörer" (Patentanmeldung:
Nr. P 39 03 246.9 und P 39 12 582.3).
Zur Aufnahme und Wiedergabe richtungsgetreuer
Beschallungen wurden u.a. von Blauert/
Boerger/Laws, Kürer/Plenge/Wilkens, Pleiderer
u.s.w. Anstrengungen unternommen, um den
lästigen Nebeneffekt der "Im-Kopf-Lokalisation"
bei der Wiedergabe von Tonaufnahmen mittels
Kopfhörerbeschallung zu reduzieren (Patent
anmeldung: Nr. P 2 23 316.0, 26 28 053.0-31; Offen
legungsschriften: Nr. 19 27 401, 22 44 162,
25 45 446, 25 57 519; Funk Technik, Heft 6+7/1984,
Sonderdruck).
Dabei ist es allerdings nötig, die mangelhaften
Klangbildreproduktionseigenschaften der
kopfbezogenen Stereophonie, insbesondere
der Aufnahme-Wiedergabe-Komponenten individuell
so aufzuwerten/anzupassen, daß eine oftmals beim
Abhören von beispielsweise Kunstkopf-Aufnahmen
zu registrierende "Im-Kopf-Lokalisation"
eliminiert wird. Dabei ist in der Praxis eine
spezielle "Vorne-Entzerrung" von Kunstköpfen
bekannt, die jedoch nur, statistisch betrachtet,
zum größeren Prozentsatz einen "Bühneneffekt"
bei Kopfhörer-Beschallung erzeugt. Eine
generell von der Kunstkopfaufnahme abhängige
Richtungszuordnung "Vorne" oder "Hinten" ist hier
somit auf nur "Vorne" reduziert. Des weiteren
wird überwiegend in theoretischen Abhandlungen
eine Kopfhörer-Individualanpassung diskutiert,
die aber wiederum in einer konzipierten
Analogfilterschaltung nicht für räumliche
Verhältnisse sondern nur für eine Schall
einfallsrichtung am Kunstkopf, o. Ä. gilt.
Die Produktionsstreuungsbreite der Kopfhörer
membransystem-Übertragungsmaße ist zur Lösung
der Ortungsprobleme unerheblich.
Außerdem wäre es sinnvoll, sich evtl. auf eine
der genannten Entzerrungsvarianten bezüglich der
Übertragungsstrecke Kunstkopf-Kopfhörer zu
einigen, die von subjektiven Bewertungsmaßstäben
befreit sein sollte.
Diese Aufgabenliste zur Lösung der Probleme in
der unrealistischen Abbildung von binauralen
Schallfeldern mittels Kopfhörer wird bei
einem gattungsgemäßen Verfahren durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Um eine ordnungsgemäße Realisierung des
Tonübertragungsverfahrens zu gewährleisten,
ist für die Übertragung der aufnahme
wiedergabeseitigen Richtungs-Information
ein dem Stand der Technik entsprechendes,
kompatibles Signalübertragungsverfahren,
vorzugsweise Puls-Code-Modulation (PCM),
zu verwenden.
Weiter ist es von Vorteil, daß aufnahmeseits
ein geeigneter Kunstkopf und/oder ein
Richtungsmischpult, das die linearen binauralen
Verzerrungen und Gruppenlaufzeiten eines
Kunstkopfes simuliert, Verwendung finden und
deren analoge Stereo-Signale vorzugsweise in
digitale PCM-Daten gewandelt werden.
Zudem ist es vorteilhaft, daß ein
modifizierter Kunstkopf vorzugsweise über eine
umschaltbare Haupt- und/oder Teil-Kunstkopfsignal-
Richtungsanalyse verfügt, die entweder
auf dem Informationsgehalt eines beidohrig
gewonnenen, richtungstypischen Audiosignals
basiert oder aus einer Gegenüberstellung
von einem auf einen räumlichen
Null-Grad-Abweichungs-Punkt zu beziehenden
Schallquellen-Aufenthaltsort, beispielsweise
via Licht-, Infrarot- oder elektromagnetische
Wellen-Sende- Empfangseinheit realisert,
ermittelt oder empirisch per Handbetrieb
eingegeben wird.
Überdies ist es von Vorteil, daß die
räumliche Richtungsanalyse mehrdimensional,
in geeigneter Auflösung, vorzugsweise in kleiner
gleich 30 Grad-Schritten, vorzunehmen ist und
dann einem Richtungs-Signal bzw. Richtungs-
Information in Code-Form entsprechen soll.
Darüberhinaus ist es vorteilhaft, daß parallel
zur Simulation einer räumlichen Positionierung
von Monosignalen mittels des Richtungsmischpultes
ein zugehöriges Richtungssignal bzw. eine
Richtungs-Information, mit vorzugsweise in einer
Auflösung von kleiner-gleich 30 Grad-Schritten,
erstellt wird.
Des weiteren ist es von Vorteil, daß die
Richtungs-Information vorzugsweise in einen
PCM-Code gewandelt verarbeitet und abgespeichert
wird.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß der
Richtungs-Informations-PCM-Code vorzugsweise
den zugehörigen Stereo-PCM-Kanälen für eine
Audiosignalübertragung und/oder Abspeicherung
auf Tonträger hinzuzufügen ist.
Desweiteren ist es von Vorteil, daß
wiedergabeseits aus dem hinzugefügten
Richtungs-Informations-PCM-Code mittels
digitalem Filterkonzept, eine die Wirkungsweise
von Oberkörper, Rumpf, Kopf und Außenohrrelief
umfassende sogenannte Individual-Außenohr-
Richtungsentzerrung dem digital-analog
zuwandelnden PCM-Tonsignal zu überlagern ist.
Zudem ist es vorteilhaft, daß die
Daten für eine Individual-Außenohr-
Richtungsentzerrung aus der Differenz der
Außenohr-Übertragungsfunktionen des geeigneten
Kunstkopfes und der individuellen Person in einer
mehrdimensionalen Auflösung von vorzugsweise
kleiner-gleich 30 Grad-Schritten zu entnehmen
sind.
Darüberhinaus ist es von Vorteil, daß
für die generelle Signalübertragung die
technischen Daten von vorzugsweise mindestens
90 dB Fremdspannungsabstand, ein Frequenzgang
von 20 Hz bis 20 kHz plus-minus 0,1 dB und ein
Klirrfaktor kleiner 0,01% eingehalten werden.
Weiter ist es vorteilhaft, daß zur
Übertragung der Richtungs-Information
schmalbandige Einbrüche in geeigneten
Hörbereichen, vorzugsweise an der oberen
Hör/übertragungsgrenze und/oder in der C5-Senke,
unter Nutzung des "Verdeckungseffektes", zu
realisieren sind.
Überdies ist es von Vorteil, daß zur
Wiedergabe der Audiosignale ein geeigneter,
auf das Kunstkopf- und/oder Richtungsmischpult
abgestimmter, räumlich richtungsgetreu- und/oder
klang-wiedergabe-entzerrter Kopfhörer Verwendung
findet.
Zudem ist es vorteilhaft, daß für
eine Stereo-Tonsignal-Aufzeichnung die
zu erstellende, übertragende und/oder
abzuspeichernde Richtungs-Information in
diskreten Zeitintervallen, vorzugsweise
in Schritten kleiner 100 Millisekunden
erhoben/verarbeitet wird.
Darüberhinaus ist es von Vorteil, daß zur
simultanen Mehr-Stereokanalpaar-Übertragung
(Stereokanalpaare: Ks1,2 bis Ksm, n; linker Kanal:
Ks1 bis Ksn-1; rechter Kanal: Ks2 bis Ksn; n=m+1;
n=m+1; m=1, 3, 5, 7, 9, ...) vorzugsweise jede
einzelne zugehörige Richtungs-Informationen
(Richtungs-Information: RI1 bis RIn/2) mit
übertragen bzw. auf Tonträger abgespeichert wird.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß zur Vermeidung
von "Übergangsknaxen" bei Änderung des Wiedergabe-
Richtungsfiltes (RI-Code-Wechsel) eine geeignete,
gleitende Filterverlaufsänderung geschaffen wird.
Weiter ist es von Vorteil, daß bei
Tonträgerwiedergabe wahlweise zwischen
linearem und richtungs-informations-abhängig
und/oder parallel dazu freifeld-, diffusfeld-
und anders entzerrten Frequenzgängen umgeschaltet
werden kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß
- a) die bestehenden, kommerziell verbreiteten Tonaufnahme und -wiedergabemedien, wie beispielsweise Compact-Disc-Player, nur ergänzend aufgewertet werden müssen,
- b) der für eine nachträgliche Korrektur des individuellen "richtungsabhängigen Filters Außenohr" (z.B. beim Kunstkopf- Kopfhörer-System) als wesentliche zu übertragende Richtungs-Informations-Code vom gesamten üblichen Audio-Hörfrequenz bereich nur einen unmerklichen Bruchteil, nämlich eine Bandbreite von kleiner 60 Hz in Anspruch nimmt,
- c) veraltete Aufnahmen unverändert abgespielt/ angehört werden können, d.h. es existiert eine uneingeschränkte Kompatibilität zu allen heute bekannten Stereo-Aufnahmeverfahren,
- d) eine Anpassung des Wiedergabesystemes an heute gängige Entzerrungen (u.a. Freifeld oder Diffusfeld) schnell und ohne weitere Zusatzgeräte realisierbar ist,
- e) die heute überwiegend auf eine mittlere Richtcharakteristik des Kunstkopfohres basiernde Aufnahmetechnik, im Zusammenwirken mit Schallwandlern des Kopfhörers, auf das Individuum abgestimmt werden kann,
- f) beim Musikhören individuelle Klangfarben abweichungen vom Bezugsaufnahme-Wiedergabesystem (z.B. durch die gemittelte anatomische Richtcharakteristik eines Kunstkopfes) eliminiert werden,
- g) übliche Produktionsstreuungen im Kopfhörer- Schallwandler-Übertragungsmaß, bezogen auf die "mittlere" Richtcharakteristik z.B. eines Kunstkopfes, kompensiert werden (überwiegend statische Verzerrung aufgrund einer konstant bleibenden Schalleinfallsrichtung zum anatomischen Ohrrelief hin, bzw. Summen wirkung der Kopfhörer-Schallwandler-Außenohr- Beschallungscharakteristik),
- h) die bisher teilweise nötigen nachträglichen Entzerrungen zu einer eingeprägten und ausschließlichen Vorne-Ortung bei Kunstköpfen entfallen (die bekanntlich den Bühneneffekt in der kopfbezogenen Stereophonie erzeugt), demgegenüber aber mittels der Erfindung alle Richtungsortungen, speziell in der Horizontal- und Medianebene, möglich sind,
- i) die von J. Blauert anfangs beschriebene, nötige, 1 dB-genaue Anpassung der Richtcharakteristik des menschlichen Ohres zur realitätsgetreuen natürlichen Ortung von Schallquellen, im Zusammenhang mit der stereophonen Tonsignalübertragung, nun, bei Verwendung des in dieser Erfindung offenbarten Verfahrens, auch realisiert ist sowie
- j) daraus folgend die als "Im-Kopf-Lokalisation" bekannte Fehlortung von Schallquellen ausgeschaltet wird.
Ein praxisnahes Ausführungsbeispiel der Erfindung
soll diese anhand der folgenden Figuren und
Erläuterungen näher beschreiben.
Es zeigen
Fig. 1 zwei Blockschaltbilder mit den
Elementen einer richtungs
kodierten Tonübertragung, geteilt
in Aufnahme- (Fig. 1a) und
Wiedergabe-Bereich (Fig. 1b),
Fig. 2 ein Diagramm über die linearen
Verzerrungen des "mittleren"
Außenohres bei Schalleinfall
"Vorne" und
Fig. 3 ein Diagramm über die linearen
Verzerrungen eines individuellen
Außenohres bei Schalleinfall
"Vorne".
Um die Zusammenhänge verständlich zu machen,
soll von einer mittels Richtungsmischpult
erzeugten binaural-natürlichen Stereophonie
ausgegangen. Ebenso könnte dazu auch
ein Kunstkopf dienen, der bekanntlich die
gleichen richtungsabhängigen Außenohr-
Filtereigenschaften aufweist wie ein
Richtungsmischpult. Vereinfacht soll an
dieser Stelle jedoch eine Tonsignal-Aufnahme
und -Wiedergabe von einer simulierten
beidohrig vorne zu ortenden akustischen
Quelle zur Demonstation der Zusammenhänge
genügen, die charakteristisch für das Verfahren
sind.
Zunächst sei in dem Blockschaltbild gemäß
Fig. 1a der Aufnahmeteil beschrieben:
Mit einem Mikrofon (1) wird eine Stichprobe
aus dem gestellten niederfrequenten
Wechselsignal einer Schallquelle entnommen,
in eine Wechselspannung gewandelt und nachfolgend
verstärkt (2) und dem Richtungmischer (11)
zugeleitet. In diesem Richtungsmischer wird die
Wechselspannung dem Analog-Digitalwandler (3)
zugeführt, der eine Puls-Code-Modulation
(PCM) ermöglicht. Der Richtungsmischer (11)
verfügt ferner über eine Eingabetastatur (5),
sodaß sich im weiteren rechnergestützt (6) die
eingegebenen Daten zu einem entsprechenden
digitalen Filterverlauf (4), gemäß der
"mittleren" Außenohr-Richtcharakteristik,
umsetzen lassen. Die Verbindung zwischen
einem Trigger-Generator (7), der beispielsweise
alle 100 Millisekunden das Durchlassen einer
neu erhaltenen Richtungs-Information
steuern soll, und der alfa-nummerischen
Tastatur (5), eröffnet eine zweite Möglichkeit
der Richtungs-Information-Eingabe:
Es läßt sich die Tatstatur (5) durch eine Sende-
Empfangseinheit (z.B. Funkübertragung) ersetzen,
die an einem Bezugspunkt aufzustellen ist.
Diese liefert "radarartig" aus den Bewegungen
einer nicht fixierten akustischen Quelle
(mit daran aufgebrachtem Sender) eine
zugehörige Richtungs-Information (Code).
Über den Rechner (6) kommend, getriggert
in den bekannten Zeitabständen, werden
dann in der Filtereinheit (4) neue Entzerrungen
erzeugt. Das die Filtereinheit verlassende somit
richtungsentzerrte Signal (PCM-Daten) wird
daraufhin in einer geeigneten Weise mit der
getakteten Richtung-Information verknüpft (9).
Die Taktung erfolgt mittels eines digitalen
Speicher-Schaltelementes (8), das die vom
Rechner (6) zur Verfügung gestellte
Richtung-Information alle 100 Millisekunden
durchläßt.
Um den Zusammenhang der Triggerung mit
Richtungs-Information klar darzustellen,
wurde eine in der Praxis unübliche
Realisierungsform, Gem. Fig. 1a, der Verbindung
von der Filtereinheit (4), Tastatur (5),
Datenverarbeitungssystem (6), Rechteck-
Generator (7), Speicher-Schalt- (8) und
Verknüpfungs-Element (9) gewählt. Die Steuerung
dieser Elemente (4) bis (9) (ausgenommen (6))
sowie deren logisch-binärer Arbeitsvorgänge,
würde, in einem Fertiggerät, eine
geeignete Rechner-Speicher-Bus-Konzeption
übernehmen.
Es gilt darüberhinaus noch festzuhalten, daß
das als digitales Filter (4) dargestellte
Element wesentlich komplexer aufgebaut sein
muß, als dies in Fig. 1a symbolisch dargestellt
ist, da unser Gehör Richtungen aufgrund von
definierten interauralen Gruppenlaufzeiten und
Entzerrungen entschlüsselt. Dabei treten u.a.
Verzögerungen von ca. 0,5 Millisekunden zwischen
dem rechten und linken Ohrsignal, sowie
Dämpfungen und Resonanzen durch die Abmessungen
der menschlichen Anatomie auf.
Das komplettierte Stereo-Digitalsignal kann
nun mittels eines Digital-Analog-Wandlers (10)
abgehört oder per Tonbandmaschine (12) bzw.
anderen Datenspeichern zeitlich festgehalten
werden.
Üblicherweise findet heute eine Kopie/
Vervielfältigung (Tonkonserve) auf das Medium
Compact-Disc (1) statt. Diser Vorgang ist in
Fig. 1b mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
in Verbindung gebracht. Der Übergang zwischen
Aufnahme- (Fig. 1a) und Wiedergabeseite (Fig. 1b)
ist deshalb fließend anzunehmen.
Ein dem Individualfall angepaßter Compact-Disc-
Player (7) arbeitet in folgender Weise: Die vom
Compact-Disc gelesenen Daten werden in eine
Richtungs-Information (RI) und Stereosignal-Daten
aufgesplittet. Über eine angeschlossene
Tastatur (2) kann die RI durchgelassen oder
anders angefordert (Tastatur) via Daten
verarbeitungssystem (Rechner, (3)) modifiziert
werden. Die Tastatur sollte vorzugsweise eine
abrufbereite Freifeld- und Diffusfeldentzerrung
oder filterfreie Übertragung zur Wahl stellen,
die wie der Richtungs-Informations-Code (RIC)
eine definierte Wirkung im digitalen Filter (4)
auslöst. Näheres zur praktischen Realisierung
einer Übertragung (Übertragungsbandbreite)
der nötigen RIC-Daten wird unten, im Zusammenhang
mit den Erläuterungen zu den Fig. 2 und 3
gesagt.
Das mittels des digitalen Filters (4) richtungs
entzerrte Audio-PCM-Signal wird nun über
einen Digital-Analog-Wandler (5) und einem
üblichen Vorverstärker (6) zu einem
Leistungs-Kopfhörer-Verstärker (8) geführt.
Ein angeschlossener Kopfhörer (9) beschallt
dann eine individuelle Person (10). Dabei treten
im Vergleich zur Refernz-Richtcharakteristik
eines (statistisch gesicherten) "mittleren"
Ohres zu erfassende Verzerrungen des Kopfhörers-
Schallwandlersystems und des anatomisch
vorliegenden individuellen Außenohr-Refiefs
auf. Diese Frequenzgangdifferenzen (auch die
Kopfhörer-Übertragungsmaß-Streuung bezogen auf
den Bezugs-Kopfhörer/Übertragungsmaß) gilt es
in Abhängigkeit von der Schalleinfallsrichtung
am Ohr in z.B. 30 Grad-Schritten, von vorne
über hinten, rechts, links, oben und unten, also
räumlich zugeordnet, meßtechnisch zu erfassen.
Ein realitätsnahes Beispiel für den Fall einer
Schalleinfallsrichtung "vorne" ist in den
halbterzbreiten Rosa-Rausch- Bandpaßanalysen,
in Fig. 2 ("mittleres" Ohr) und Fig. 3
(individuelles Ohr), zu sehen. Hierbei
soll insbesondere auf die markanten relativen
Halbterz-Analyse-Pegelunterschiede oberhalb
2 kHz hingewiesen werden: Es ist beim
"mittleren Ohr" eine schmalere und weniger
ausgeprägte Senke um 8 kHz zu erkennen (Fig. 2),
als diese bei einer individuellen Person (Vgl.
Fig. 3) auftritt. Ähnliches gilt für den
halbterzbreiten Einbruch oberhalb 16 kHz.
Desweiteren ist die Frequenzgang-Überhöhung
um 5 kHz, in Fig. 3, vergleichsweise zu Fig. 2,
einige Dezibel ausgeprägter. Unterhalb 2 kHz
sind in Fig. 2 und 3 keine markanten, deshalb
zu vernachlässigende Frequenzgang-Unterschiede
festzustellen. Sie basieren auf das statistische
Verhalten des Testsignals "Rosa-Rauschen".
Hingegen alle relevanten Pegeldifferenzen
zwischen dem "mittleren" (Fig. 2) und individuellen
Ohr (Fig. 3) sind als Pegelkorrektur oder
Ausgleichs-Filter-Charakteristika [bezüglich
der Erfindung gemäß Fig. 1b, Filterelement (4)]
für die Schalleinfallrichtung "Vorne" im
Rechner (3) festzuhalten. Sie werden
aufgerufen und aktuell eingesetzt, wenn der
Richtungs-Informations-Code "Vorne" vom
Compact-Disc-Player (1) mitgeteilt wird.
Die Berechnung der nötigen Übertragungsbandbreite
des Richtungs-Informations-Codes kann wie folgt
vorgenommen werden:
Es wird beispielsweise alle 100 Millisekunden
eine Veränderung des Richtungs-Informations-Codes
zugelassen (t = 100 ms). Die Richtungsauflösung
ist mit 30 Grad-Schritten in der Horizontal- und
Medianebene beschrieben (W = 2 * {360/30}
= 2 * 12 = 24; W = Anzahl der variierenden Werte).
Binär ausgedrückt ergeben sich 24 Werte < 32 Wert
= 25, damit 5 bit als Auflösung bei der digitalen
Signalübertragung. Die systemtheoretische digitale
Übertragungsgeschwindigkeit einer Information ist
Vs = 1/ts. Es werden 5 bit in 100 ms übertragen,
deshalb ergibt sich Zeit bezogen auf ein bit gleich
ts = t/5 bit = 100 ms/5 bit = 20 ms pro bit.
Daraus folgt Vs = 1 bit / 20 ms = 50 bit pro
Sekunde gleich Vs = 50 Bd (Boud). Hieraus läßt sich
die theoretische Nyquistbandbreite BN = Vs/2 =
50 Bd/2 = 25 Hz zu berechnen, aus der sich
die nötige sytemtheoretisch definierte Praxis
übertragungsbandbreite von BP = 1,4 * BN = 35 Hz
ergibt. In der HiFi-Technik wird aber üblicher
weise mit mindestens der doppelten Abtastfrequenz
(ft < 40 kHz; üblich 44,1 kHz) eines genutzten
Niederfrequenz-Bandbereiches von 20 kHz gearbeitet,
woraus sich die ungefähre Richtungs-Informations-
Bandbreite von ca. 60 Hz ergibt.
Eine Entnahme von 60 Hz bei der oberen
Übertagungsbereichs-Grenzfrequenz 20 kHz für
die Hinzufügung des Richtungs-Informations-Codes,
würde beispielsweise zu einer mit der
menschlichen Sinneswahrnehmung Hören nicht
bemerkbaren, von 19 980 Hz auf 19 920 Hz
reduzierten Tonsignal-Bandbreite (Vgl. 20 Hz
bis 20 kHz mit 20 Hz bis 19 940 Hz) führen.
Claims (16)
1. Verfahren zur voll-richtungsvariablen
Außenohr-Individualanpassung in der kopfbezogenen
Stereo-Tonübertragung, dadurch gekennzeichnet,
daß zur binauralen Individualanpassung von
ortsvariierenden Schallquellen bei geeigneten
kopfbezogenen Tonübertragungssystemen unter
Hinzufügung einer aufnahmeseitigen Richtungs-
Information für eine wiedergabeseitige
Außenohrübertragungsfunktions-Abstimmung
zur Realisierung einer natürlichen
mehrdimensionalen Lokalisation vorgenommen wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, d.g., daß für die
Übertragung der aufnahme-wiedergabeseitigen
Richtungs-Information ein dem Stand der
Technik entsprechendes, kompatibles
Signalübertragungsverfahren, vorzugsweise
Puls-Code-Modulation (PCM), Verwendung findet.
3. Verfahren gemäß Ansprüche 1 und 2, d.g., daß
aufnahmeseits ein geeigneter Kunstkopf und/oder ein
Richtungsmischpult, das die linearen binauralen
Verzerrungen und Gruppenlaufzeiten eines
Kunstkopfes simuliert, Verwendung finden und
deren analoge Stereo-Signale vorzugsweise in
digitale PCM-Daten gewandelt werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, d.g., daß ein
modifizierter Kunstkopf vorzugsweise über eine
umschaltbare Haupt- und/oder Teil-Kunstkopfsignal-
Richtungsanalyse verfügt, die entweder auf dem
Informationsgehalt eines beidohrig gewonnenen,
richtungstypischen Audiosignals basiert oder
aus einer Gegenüberstellung von einem auf
einen räumlichen Null-Grad-Abweichungs-Punkt
zu beziehenden Schallquellen-Aufenthaltsort,
beispielsweise via Licht-, Infrarot- oder
elektromagnetische Wellen-Sende-Empfangseinheit
realisiert, ermittelt oder empirisch per
Handbetrieb eingegeben wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, d.g., daß die
räumliche Richtungsanalyse mehrdimensional,
in geeigneter Auflösung, vorzugsweise in kleiner
gleich 30 Grad-Schritten, vorzunehmen ist und
dann einem Richtungs-Signal bzw. Richtungs-
Information in Code-Form entsprechen soll.
6. Verfahren gemäß Anspruch 3, d.g., daß parallel
zur Simulation einer räumlichen Positionierung
von Monosignalen mittels des Richtungsmischpultes
ein zugehöriges Richtungssignal bzw. eine
Richtungs-Information, mit vorzugsweise einer
Auflösung von kleiner-gleich 30 Grad-Schritten,
erstellt wird.
7. Verfahren gemäß Ansprüche 5 und 6, d.g., daß
die Richtungs-Information vorzugsweise in
einen PCM-Code gewandelt weiterverarbeitet
und gespeichert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, d.g., daß der
Richtungs-Informations-PCM-Code vorzugsweise
den zugehörigen Stereo-PCM-Kanälen für eine
Audiosignalübertragung und/oder Abspeicherung
auf Tonträger hinzuzufügen ist.
9. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 8, d.g.,
daß wiedergabeseits aus dem hinzugefügten
Richtungs-Informations-PCM-Code
mittels digitalem Filterkonzept eine die
Wirkungsweise von Oberkörper, Rumpf, Kopf
und Außenohrrelief umfassende sogenannte
Individual-Außenohr-Richtungsentzerrung
dem digital-analog-zuwandelnden PCM-Tonsignal
zu überlagern ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, d.g., daß
die Daten für eine Individual-Außenohr-
Richtungsentzerrung aus der Differenz der
Außenohr-Übertragungsfunktionen des geeigneten
Kunstkopfes und der individuellen Person in einer
mehrdimensionalen Auflösung von vorzugsweise
kleiner-gleich 30 Grad-Schritten zu entnehmen
sind.
11. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 10, d.g.
daß für die generelle Signalübertragung die
technischen Daten von vorzugsweise mindestens
90 dB Fremdspannungsabstand, ein Frequenzgang
von 20 Hz bis 20 kHz plus-minus 0,1 dB und ein
Klirrfaktor kleiner 0,01% eingehalten werden.
12. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 11, d.g., daß
zur Übertragung der Richtungs-Information
schmalbandige Einbrüche in geeigneten
Hörbereichen, vorzugsweise an der oberen
Hör/übertragungsgrenze und/oder in der C5-Senke,
unter Nutzung des "Verdeckungseffektes", zu
realisieren sind.
13. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 12, d.g., daß
zur Wiedergabe der Audiosignale ein geeigneter,
auf das Kunstkopf- und/oder Richtungsmischpult
abgestimmter, räumlich richtungsgetreu- und/oder
klang-wiedergabe-entzerrter Kopfhörer Verwendung
findet.
14. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 13, d.g.,
daß für eine Stereo-Tonsignal-Aufzeichnung
die zu erstellende, übertragende und/oder
abzuspeichernde Richtungs-Information in
diskreten Zeitintervallen, vorzugsweise
in Schritten kleiner 100 Millisekunden
erhoben/verarbeitet wird.
15. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 14, d.g., daß
zur simultanen Mehr-Stereokanalpaar-Übertragung
vorzugsweise jede einzelne zugehörige
Richtungs-Informationen mit übertragen bzw.
auf Tonträger abgespeichert wird.
16. Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 15, d.g., daß
bei Tonträgerwiedergabe wahlweise zwischen
linearem und richtungs-informations-abhängig
und/oder parallel dazu freifeld-, diffusfeld-
und anders entzerrten Frequenzgängen umgeschaltet
werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893922118 DE3922118A1 (de) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893922118 DE3922118A1 (de) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3922118A1 true DE3922118A1 (de) | 1991-01-17 |
Family
ID=6384361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893922118 Withdrawn DE3922118A1 (de) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3922118A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994010816A1 (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-11 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Methods and apparatus for producing directional sound |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1110299B (de) * | 1959-12-23 | 1961-07-06 | Siemens Reiniger Werke Ag | Drehstrom-Hochspannungstransformator fuer Roentgenapparate |
US3059053A (en) * | 1958-08-26 | 1962-10-16 | Emi Ltd | Stereophonic sound transmission systems |
DE2716345A1 (de) * | 1977-04-13 | 1978-10-19 | Stefan Reich | Vorrichtung zur verbesserung der wiedergabe von tonaufnahmen |
US4143244A (en) * | 1975-12-26 | 1979-03-06 | Victor Company Of Japan, Limited | Binaural sound reproducing system |
US4188504A (en) * | 1977-04-25 | 1980-02-12 | Victor Company Of Japan, Limited | Signal processing circuit for binaural signals |
DE3208308A1 (de) * | 1982-03-08 | 1983-09-15 | Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg | Verfahren zum uebertragen von frequenzmodulierten hoerrundfunksignalen ueber ein digitales breitbandverteilnetz |
DE3509358A1 (de) * | 1984-03-27 | 1985-11-14 | Head Stereo GmbH Kopfbezogene Aufnahme- und Wiedergabetechnik, 8000 München | Simulationsverfahren und vorrichtung (elektronischer kunstkopf) zur nachbildung der uebertragungseigenschaften des menschlichen aussenohrs bei freifeldbeschallung |
DE3507343A1 (de) * | 1985-03-01 | 1986-09-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur pegelregulierung von nachrichteninformationen |
US4817149A (en) * | 1987-01-22 | 1989-03-28 | American Natural Sound Company | Three-dimensional auditory display apparatus and method utilizing enhanced bionic emulation of human binaural sound localization |
-
1989
- 1989-07-05 DE DE19893922118 patent/DE3922118A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3059053A (en) * | 1958-08-26 | 1962-10-16 | Emi Ltd | Stereophonic sound transmission systems |
DE1110299B (de) * | 1959-12-23 | 1961-07-06 | Siemens Reiniger Werke Ag | Drehstrom-Hochspannungstransformator fuer Roentgenapparate |
US4143244A (en) * | 1975-12-26 | 1979-03-06 | Victor Company Of Japan, Limited | Binaural sound reproducing system |
DE2716345A1 (de) * | 1977-04-13 | 1978-10-19 | Stefan Reich | Vorrichtung zur verbesserung der wiedergabe von tonaufnahmen |
US4188504A (en) * | 1977-04-25 | 1980-02-12 | Victor Company Of Japan, Limited | Signal processing circuit for binaural signals |
DE3208308A1 (de) * | 1982-03-08 | 1983-09-15 | Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg | Verfahren zum uebertragen von frequenzmodulierten hoerrundfunksignalen ueber ein digitales breitbandverteilnetz |
DE3509358A1 (de) * | 1984-03-27 | 1985-11-14 | Head Stereo GmbH Kopfbezogene Aufnahme- und Wiedergabetechnik, 8000 München | Simulationsverfahren und vorrichtung (elektronischer kunstkopf) zur nachbildung der uebertragungseigenschaften des menschlichen aussenohrs bei freifeldbeschallung |
DE3507343A1 (de) * | 1985-03-01 | 1986-09-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur pegelregulierung von nachrichteninformationen |
US4817149A (en) * | 1987-01-22 | 1989-03-28 | American Natural Sound Company | Three-dimensional auditory display apparatus and method utilizing enhanced bionic emulation of human binaural sound localization |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
GB-Z: ROBINSON, J.: An I.s.i.-based p.c.m. proces-sor for high-quality sound transmission. In: Jour-nal of the Institution of Electronic and Radio Engineers, Vol. 55, No. 7/8, July/Aug. 1985, S. 247-252 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994010816A1 (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-11 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Methods and apparatus for producing directional sound |
US5500900A (en) * | 1992-10-29 | 1996-03-19 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Methods and apparatus for producing directional sound |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4227826C2 (de) | Digitales Verarbeitungsgerät für akustische Signale | |
DE2244162C3 (de) | «system | |
DE69433258T2 (de) | Raumklangsignalverarbeitungsvorrichtung | |
EP0641143B1 (de) | Verfahren zur Simulation eines Raum- und/oder Klangeindrucks | |
DE69601465T2 (de) | Datenrundfunksystem unter verwendung der eigenschaften des menschlichen ohres | |
DE3321225A1 (de) | Schaltanordnung zur automatisch wirksamen, dynamischen entzerrung | |
AT394650B (de) | Elektroakustische anordnung zur wiedergabe stereophoner binauraler audiosignale ueber kopfhoerer | |
DE69227091T2 (de) | Schaltung zur Mischung und Verdoppelung von niedrigen Tonfrequenzen | |
DE3040896C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Aufbereitung stereophoner Signale aus einem monophonen Signal | |
DE19705751A1 (de) | Verfahren und Gerät zur Übertragung eines Signals | |
EP0484354B1 (de) | STEREOKOPFHöRER ZUR VORNEORTUNG VON MITTELS STEREOKOPFHöRERN ERZEUGTEN HöREREIGNISSEN | |
EP0156334B1 (de) | Simulationsverfahren und Vorrichtung (elektronischer Kunstkopf) zur Nachbildung der Übertragungseigenschaften des menschlichen Aussenohrs bei Freifeldbeschallung | |
DE3922118A1 (de) | Voll-richtungsvariable aussenohr-individualanpassung in der kopfbezogenen stereo-tonuebertragung | |
DE112019004139T5 (de) | Signalverarbeitungsvorrichtung, signalverarbeitungsverfahren und programm | |
DE4418337A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Wiedergabe von Schallsignalen sowie Steuergerät und Schallwiedergabegerät | |
DE19847689B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen Tonwiedergabe | |
EP0025509B1 (de) | Stereophones Übertragungsverfahren und Mittel zur Durchführung des Verfahrens | |
DE3737873C2 (de) | Verwendung von Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung | |
DE467596C (de) | Verfahren zur Verbesserung der Rundfunkdarbietungen | |
DE3734084A1 (de) | Verfahren zum wiedergeben mehrkanaliger tonsignale | |
DE4125893A1 (de) | Aufbereitung der wiedergabeakustik in kraftfahrzeuginnenraeumen | |
DE2932330A1 (de) | Verfahren und filteranordnung zum stereophonen aufnehmen von schallsignalen mittels eines kunstkopfes | |
DE102023107308B3 (de) | Psychoakustische Kalibrierung eines Audiowiedergabesystems | |
DE1905616C (de) | Verfahren und Anordnung zur nchtungs getreuen breitbandigen Abbildung von Schall feldern unter Verwendung kompensierender Hilfs signale | |
CH227380A (de) | Verfahren zur stereophonischen Schallübertragung unter Zwischenschaltung einer magnetischen Mehrkanalaufzeichnung. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |