DE9402640U1

DE9402640U1 - Stereokleinkopfhörer mit Vorneortung von Hörereignissen

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Publication number: DE9402640U1
Application number: DE9402640U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2004-02-18

Description

STEREOKLEINKOPFHÖRER MIT VORNEORTUNG VON HÖREREIGNISSEN

Die Erfindung betrifft einen Stereokleinkopfhörer mit Vorneortung von Hörereignissen, welcher auf einen vor dem Gehörgang bzw. im Kopfhörer zentrisch, gemäß den üblichen Kopfhörern an der Ohrmuschel anliegenden bzw. plazierten Schallwandler mit unterteilten sowie unterschiedlichen Schallwandler-Abstrahlungsflachen beruht.

Es ist .bekannt, daß die Entwicklung von Stereokopfhörern unter wesentlicher Vorgabe einer Klangbildneutralität seit zirka 15 Jahren annähernd ausgereizt ist. Diese offerieren unter Verwendung herkömmlicher Tonkonserven eine unnatürliche Empfindung des Aufenthaltsortes von fiktiven Schallquellen, genannt Im-Kopf-Lokalisation.

In jüngster Zeit sind Anstrengungen unternommen worden, die für herkömmliche (Studio-) Kopfhörer charakteristische, der natürlichen Hörerfahrung widersprechenden Im-Kopf-Lokalisation zugunsten einer an die natürliche Hörerefahmng angepaßte Vorne-Lokalisation zu überwinden. Erreicht wurde dies z.B. mittels auf kostenintensive, digitale Filtertechnik beruhende, mit enormen Aufwand für Tonstudiozwecke realisierte Richtungsmischpulte. Hierbei treten ferner nachteilhaft unnatürliche Klangbildverzerrungen auf.

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Ein weiterer, bereits früher beschrittener Lösungsweg sieht eine sogenannte Freifeld- oder Diffusfeldentzerrung der kompletten, kopfbezogenen Aufnahme-Wiedergabe-Übertragungsstrecke vor, welche in erster Linie zu einer klangfarben-neutralen Kopfhörer-Tonwiedergabe beitrug. Die dazu relevante, individuelle Nachentzerrung ist, genauso wie das erste Beispiel der realisierten Richtungsmischpulte sehr kosten-aufwands-intensiv. Die Erzielung einer Vorneortung von Hörereignissen ist ohne eine binaurale Individual-Entzerrung umstritten bzw. stark personengebunden.

Eine erfolgreiche sowie kostengünstige Lösung zur Realisierung einer Vorneortung von Hörereignissen mittels Stereokopfhörer ist schließlich in der auf den Anmelder zurückgehende WO-91/01616 beschrieben. Dieser Kopfhörer beinhaltet im wesentlichen den eingangs genannten Aufwand. Demnach wird eine Vorneempfindung von Klanggeschehen durch eine technisch überraschend einfache Maßnahme erreicht, nämlich dadurch, daß die Schallwandler des Stereokopfhörers, ausgehend von der herkömmlichen Anordnung von Schallwandlern, dem Gehörgang gegenüberliegend, nach vorne und überwiegend nach unten verschoben angeordnet sind. Durch iteratives Verändern der Schallwandleranordnung im an den Ohren anliegenden Kopfhörergehäuse kann die Qualität bzw. das Ausmaß der Vorneortung von stereophonen Klanggebilden optimiert sowie gegebenfalls sogar an das individuelle, binaurale Hörvermögen des jeweiligen Benutzers angepaßt werden (DE-PS 4110902).

Eine zur üblichen Bauform von Kopfhörern (mit Oben-Im-Kopf-Lokalisation) vergleichbare Entzerrungsrichtlinie für Kopfhörer mit Vorneortung von Hörereignissen sowie z.B. unten-vorne plazierter Schallwandler beschreibt DE-PS 4310075. Dies ist bei Vierkanal-Kopfhörern u.a. zur mehrkanaligen Wiedergabe von HDTV- oder DOLBY-Surround-Tonsignalen (unter Zugrundelegung von WO-91/01616) wesentlich, da hierbei, neben der Abbildung von in einer vorne gelegenen Hörereignisviertelkugel (in Horizontal- und Medianebene, ab Frontalebene vorne), die Klangbildqualität (ortsunabhängig) konstant sein soll.

Bei Kopfhörern mit Vorneortung von Hörereignissen, welche überwiegend nach dem offenen und/oder halboffenen Prinzip arbeiten sowie Ohrumschließend konzipiert sind ergeben sich teilweise Probleme mit der Verifizierung eines Hörereignisses in der Horizontalebene (Vorneortung). Diesem entgegenwirkend ermöglicht eine erhöhte, akustische Abschattungswirkung vor und/oder in der Nähe des Gehörgangs eine verbesserte Vorneortung von Hörereignissen (DE-GS 9313721), welche aus einem unten-vorne angeordneten, zum Gehörgang hin gerichtet teilweise verschlossenen Schallwandler besteht, der u.a. anhand eines Schallwandler-Trägerelementes mit, im Vergleich zum offenen Schallwandlerbereich, höherem akustischen Widerstand versehen ist.

Darüberhinaus ist ein Kleinkopfhörer erläutert {DE-GS 9302224), welcher erstmals auf die Belange einer Miniaturisierung von kopfbezogenen Beschallungsvorrichtungen mit Vorneortung von Hörereignissen eingeht. Insbesondere ist hierbei herauszuheben, daß erstens der Schallwandler positions-variabel sowie dezentral (bezüglich des Gehörganges = Kopfhörer-Beschallungsflächen-Mittelpunkt) unten-vorne an der Ohrmuschel angeordnet ist und zweitens eine Befestigung hinter der Ohrmuschel, also keinen Kopfhörerbügel vorsieht.

Überraschenderweise hat sich bei Optimierungsversuchen zur Hörereignislage VORNE mittels üblicher Kleinstereokopfhörer {Schallwandler zentrisch im Kopfhörer) herausgestellt, daß bei flächenteilweiser Anhebung des akustischen Widerstandes eines oberhalb des Gehörgangs befindlichen Schallwandler-Abstrahlungsöffnungs- teilbereiches, z.B. hinsichtlich einer unterschiedlichen Bedämpfung der Abstrahlungsöffnung des Schallwandlers, sich eine Verbesserung der Hörereignislage zugunsten horizontal-vorne ergab. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine annähernd schallundurchlässige Trennwand mit einem hohen akustischen Widerstand das Luftvolumen der Kopfhörer-Kapsel von dem an der Ohrmuschel trennt, ein annähernd zu NULL gehender akustischer Widerstand der überwiegenden Hauptabstrahlungsteilfläche des Schallwandlers {unterhalb des Gehörganges) vorliegt und die teilweise Verdeckung des oberhalb des Gehörgangs befindlichen Schallwandler-Abstrahlungs- teilbereich.es einen akustischen Widerstand gröSer-gleich der Trennwand aufweist.

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Durch die vorliegende Erfindung, wie sie durch die Merkmale des Anspruchs 1 verkörpert ist, wird also die Aufgabe gelöst, eine Vorneortung von Hörereignissen auch bei zentrisch in (mehrkanaligen und/oder Klein-) Kopfhörern angeordneten, demnach annähernd vor dem Gehörgang plazierten Schallwandlern einzustellen bzw. die bislang bei Kopfhörern vorgegebene Hörereignislage VORNE gleichsam in einer gewünschten Hör-Horizontalebene über ein größeres Frequenzspektrum zu stabilisieren, wie es bislang nur bei Stereokopfhörern mit Vorneortung von Hörereignissen sowie unten-vorne plazierten Schallwandlern gegeben ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht der wesentlichen Elemente einer vor der linken Ohrmuschel befindlichen Kleinkopfhörer-Beschallungsvorrichung mit Vorneortung von Hörereignissen in Umrißdarstellung.

In Fig. 1 ist erfindungsgemäß einer linken Ohrmuschel 1 die linke Kapsel eines Kleinkopfhörers aufgebracht, wie es üblichweise bei ohraufliegenden Kopfhörertypen der Fall ist. In diesem Stereokleinkopfhörerbefindet sich ein Schallwandler (z.B. vier Zentimeter Außendurchmesser, kreisrunde Formgebung mit Hochtonkegel mittig gelagert sowie Baß-Mittentonmembran außen umrandend, gewölbt) zentrisch und ungefähr vor dem bzw. in der Höhe mittig am Gehörgang-Eintrittspunkt 3 sowie vor der Concha bzw. Cavum conchae der Ohrmuschel. Ausgehend vom Gehörgang-Eintrittspunkt 3 nach oben hin zu betrachten ist der Schallwandler bezüglich seiner Schall-Abstrahlungsfläche mit einem hohen akustischen Schallwellen-Übertragungswiderstand 6 (oder auch Bedämpfung, schallundurchlässige Bedeckung/Schließung) beaufschlagt. Damit bestrahlt der Schallwandler die Ohrmuschel 1 aufgrund seiner annähernd widerstandslosen "Schalloffenheit", d.h. mit einem weiteren Schallwandler-Abstrahlungsbereich und geringem akustischen Widerstand

4: Unterhalb des Gehörgang-Eintrittpunktes 3 (s. Ohreinschnitt bzw. Incisura) wirkt nach oben hin eine gerichtete Schallabstrahlung. Es ist somit eine Ohrmuschel-Nah-VFreifeld-Beschallungssituation entstanden, welche die Ohrmuschel 1 als Richtungsfilter für eine binaurale Vorneortung von Hörereignissen initialisiert und folglich die bei üblichen (Klein-) Kopfhörern fehlende Richtungs- (Filter-) Information der SinnesWahrnehmung Hören zur Verfügung stellt; ansonsten ergäbe sich eine unrealistische Oben-Im-Kopf-Lokalisation von Klanggeschehen (s. marktübliche Kleinkopfhörer).

Die Schallwandler-Äbstrahlungsteilfläche mit hohem akustischen Widerstand 6 nimmt von der gesamten Schallwandler-Abstrahlungsfläche (4 plus 6 zusammen) weniger als 50 % ein. Ferner ist der vorzugsweise geschlossene Schallabstrahlungsbereich 6 "entgegen" die Sichtrichtung nach hinten {ungefähr oberhalb des Gehörgang-Eintrittspunktes 3) an- gehoben, welcher eine verbesserte Hörereignisprägung vorne sowie eine aufgewertete Höhenwiedergabe/-bxillanz schafft. Anders umschrieben besteht eine nach vorne hin ausgerichtet abfallende Trennungslinie zwischen den Teilflächen 4 und 6. Akustisch betrachtet ergibt sich hieraus ein Beschallungswirkung/-wirkungsgrad der Ohrmuschel und insbesondere des Gehörgangs von "unten-hinten". Hörereignis-Effekte bezüglich einer binauralen Ohrmuschel-Unsymetrie korrelieren interessanterweise mit den bekannten Effekten bei ohrumschließenden Kopfhörern und unten-vorne angeordneten Schallwandlern. Zur Anhebung des im hör-hochfrequenten Spektrums beinhaltet diese Trennungslinie eine nach oben hin ausgelegte Hohl formung 5, welche die Schallwandler-Abstrahlungsteilfläche 6 (hoher akustischer Widerstand) reduziert und mit einer Ausweitung der Schallwandler-Abstrahlungsteilfläche 4 (geringer akustischer Widerstand) ersetzt. Die Hohlformung 5 liegt schallabstrahlungsmäßig auf dem Hochton-Rundkegels und führt zu einer größeren Schalleinstrahlung des Hochtonbereiches u.a. in die Concha.

Der Schallwandler des Kleinkopfhörers ist durch eine diesen Wandler umrahmende Schallwandler-Halterung und/oder Trennwand 2 befestigt sowie vor der Ohrmuschel angeordnet. Die Trennwand 2 weist einen größeren akustischen Widerstand auf, als die annähernd vollständig schalldurchlässige Abstrahlungsteilfläche 4 des Schallwandlers.

Für bestimmte Schallwandler und Kopfhörerfunktionstypen, vie es erfindungsgemäß, hier vorgezogen gegeben ist (ohraufliegender, halboffener Kopfhörer), eignet sich eine steife, annähernd schallundurchlässige Trennwand 2, welche sich unterhalb der Frequenz von 1 kHz durch einen hohen akustischen Widerstand auszeichnet.

Ferner ist deshalb zu folgern, daß der erfindungsgemäße Stereokleinkopfhörer durch eine schaumstoffartige, vorzugsweise frequenzbezüglich breitbandig schalldurchlässige Zwischenschicht, welche auf die Trennwand 2 sowie Schallwandler-Abstrahlungsgesamtfläche {4, 6) aufgebracht ist, von der Ohrmuschel um einen definierten Abstand von ca. 1 Zentimeter entfernt angeordnet ist. Eine zentrierte und fixierte Lage vor der Ohrmuschel 1 ergibt sich zudem mittels einer kegelartigen, zur Concha etc. inversen Formgebung der Zwischenschicht bzw. des Schaumgummis, welche in dieser Ohrmuschelhölung (Concha und Cavum conchae) Halt findet.

Nachdem in der neueren Schallaufnahme-Wiedergabetechnik inzwischen fünf- und mehrkanalige Tonübertragungsverfahren in Anwendung stehen, ist derzeit eine Wiedergabe über Lautsprecher und vereinzelt, u.a.

vom Erfinder beschrieben, auch ein im wesentlichen ohrumschließendes, vierkanaliges, kopfbezogenes Beschallungssystem usus. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgegebenen Miniaturisierungmöglichkeit des Kleinkopfhörers und der hierbei in Verbindung zu bringende Aufwand für eine realisierte Vorneortung von Hörereignissen, ist eine Kleinkopfhörer-Beschallungskapsel mit einem weiteren, im wesentlichen oben-hinterhalb des Schallwandlers (vgl. Teilflächen 4 plus 6) beaufschlagt. Dieser Schallwandler befindet sich vorwiegend auf der Trennwand (2) oben-hinten unmittelbar am mittigen Schallwandler angefügt.

Eine Ton-Wechselspannungsanregung der zwei Schal!wandler, je Kleinkopfhörerkapsel, ergibt sich wie folgt:

- Der zentrisch-mittig angeordnete Schallwandler erfährt eine Speisung mit üblichen (Front-) Stereotonsignalen (je Kapsel, je ein Front-Tonkanal) und

- der außermittig, oben-hinten plazierte Schallwandler erfährt eine Speisung mit Surround- bzw. Raumtonsignalen (je Kapsel, je ein Surround-Tonkanal).

Zugrunde liegt neben der Stereophonie eine mögliche Beschallung nach den Grundlagen der HDTV- (High-Definition-Television-) und/oder DOLBY-Surround-Beschallungsverfahren, welche auf zwei Stereo-Front-Lautsprecher plus Mitten-Center-Lautsprecher und mindestens zwei in der Vertikalebene befindliche Surround-Lautsprecher fußen. Diese räumliche Wiedergabeakustik simuliert die erfindungsgemäße, vierkanalige Kleinkopfhörer-Ausführung mit zwei Miniatur-Lautsprechern in den beiden Kapseln, da speziell die oben-hinten angeordneten Schallwandler eine Hörereignis-Äbbildung in der Vertikal- sowie Medianebene erzeugen (vgl. mittige Lautsprecher: bilden den Frontstereoton - auch allgemeine stereophone Tonwiedergabe - vorne ab).

Claims

Ansprüche

X .

Stereokleinkopfhörer mit Vorneortung von Hörereignissen und einem vor dem Gehörgang bzw. in einem Kopfhörer zentrisch an der Ohrmuschel anliegenden bzw. plazierten Schallwandler mit unterteilten sowie unterschiedlichen Schallabstrahlungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß, hinsichtlich der zur Ohrmuschel (1) und insbesondere zum Gehörgang-Eintrittspunkt (3) hin wirksamen Gesamtschallabstrahlungs fläche, eine vorwiegend oberhalb dieses Gehörgangs (3) befindliche Teilfläche mit hohem akustischen Widerstand bzw. einer hohen akustischen Bedämpfung (6) und die zweite Teilfläche mit niedrigem akustischen Widerstand, welche vorwiegend unterhalb des Gehörgang-Eintrittpunktes (3) befindlich ist (4), eine Ohrmuschel (1) im Nahfeld mit einer Schalleinfallsrichtungsprägung von überwiegend unten-hinten beaufschlagt und die zweite unterhalb des Gehörgangs (3) befindliche Teilfläche mit niedrigem akustischen Widerstand bzw. Bedämpfung (4) einen niedrigeren akustischen Widerstand aufweist, als es ein beide Teilflächen des Schallwandlers vorwiegend umrahmende Trennwand bzw. Schallwandler-Trägerelement (5) erzeugt.

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Stereokleinkopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Schallwandler im wesentlichen zentrisch, mittig in der Kleinkopfhörerkapsel angeordnet ist.

3 .

Stereokleinkopfhörer flächenbegrenzter Schallabstrahlungsbedämpfung, nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise eine Schallwandler-Abstrahlungsteilfläche mit hohem akustischen Widerstand (6) vorwiegend oberhalb der Gehörgang-Eintrittspunkt (3) zum liegen kommt.

4 .

Stereokleinkopfliörer nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfläche mit hohem akustischen Widerstand (6) vorzugsweise kleiner als 50 % der Schallwandler-Gesamtabstrahlungsflache einnimmt. 5

5 .

Stereokleinkopfhörer nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfläche mit hohem akustischen Widerstand (6) vorzugsweise schallundurchlässig ist.
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6 .

Stereokleinkopfhörer mit nicht oben im Kopf lokalisierten Hörereignissen und verstärkter Beschallungswirkung im unteren Bereich der Ohrmuschel (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise eine Schallwandler-Abstrahlungsteilfläche mit niedrigem akustischen Widerstand (4) im wesentlichen unterhalb des Gehörgangs-Eintrittpunkt (3) zum liegen kommt.

V .

Stereokleinkopfhörer mit optimierter Vorneortung von Hörereignissen sowie einer verstärkten Schallabstrahlungswirkung des Schallwandlers nicht nur im unteren Bereich der Ohrmuschel (1), sondern auch mit einem anteilig geringeren Wirkungsgrad in Sichtrichtung nach vorne zur Ohrmuschel (1) hin gerichtet zustande kommt, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennungslinie zwischen den beiden Teilflächen mit hohem (6) und niedrigem (4) akustischen Widerstand zum Gehörgang-Eintrittspunkt (3) hin weisend, also in Sichtrichtung vorne vornehmlich abfallend ausgerichtet ist.

8 .

Stereokleinkopfhörer mit speziell aufgewertetem Durchlaß der vom Innenbereich von Schallwandlern abgestrahlten, hohen Hörfrequenzanteile, nach Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungslinie der beiden Teilhälften {4, 6) im mittleren Bereich vorzugsweise mit einer kreisförmigen Anhebung (5) nach oben hin gerichtet beaufschlagt ist.

Stereokleinkopfhörer mit verbesserter Klangbildwidergabe im mittleren und tiefen Hörfrequenzbereich, nach einem oder meherern der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schallwandler-Abstrahlungsteilhälften mit hohem (6) und niedrigem akustischen Widerstand (4) vorteilhafterweise durch eine Trennwand (2) umrahmt sind.

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Stereokleinkopfhörer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dafi jene die beiden Teilflächen {4, 6} bzw. den Schallwandler umrahmende Trennwand (2) mit einem größeren akustischen Widerstand bzw. Bedämpf ung beaufschlagt ist, als dies bei der mit geringem akustischen Widerstand versehenen, im wesentlichen unterhalb des Gehörgang-Eintrittpunktes (3) bestehenden Teilfläche (4) gegeben ist.

IX .

Stereokleinkopfhörer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilflächen (4, 6) des abstrahlenden Schallwandlers vorzugsweise durch eine für Tonfrequenzen mindestens unterhalb 1 kHz verstärkt akustisch undurchlässigen Trennwand (2) bzw. sehr hohem akustischem Widerstand umrahmt sind.

Mehrkanaliger Kleinkopfhörer zur Wiedergabe von mindestens zwei Tonsignalen pro Kleinkopfhörerseite, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß, neben dem ungefähr mittig im Kleinkopfhörer bzw. vor dem Gehörgang-Eintrittspunkt (3) befindlichen Front-Tonwiedergabe-Schallwandler, ein zweiter Surround-Tonwiedergabe-Schallwandler vorzugsweise oberhalb und/oder hinterhalb, also entgegen der Sichtrichtung vorne angeordnet ist.

13.

Mehrkanaliger Kleinkopfhörer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Surround-Tonwiedergabe-Schallwandler sehr nahe am ersten, mittigen Front-Tonwiedergabe-Schallwandler und somit im Bereich der Trennwand (2) plaziert ist.

14 .

Ohraufliegender Kleinkopfhörer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilflächen (4, 6) des abstrahlenden Schallwandlers und die Trennwand

(2) vorzugsweise mit einem breitbandig über den Hörbereich schalldurchlässigen Material zur Wahrung eines definierten Abstandes der Kleinkopfhörerkapsel von der Ohrmuschel um 0,5 Zentimeter beaufschlagt sind.

15 .

Ohraufliegender Kleinkopfhörer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine die mittlere Anatomie der Ohrbucht bzw. Concha sowie Cavum conchae ausnützende, anhand einer invers kegelartig nachgebildeten Ausweitung des schalldurchlässigen Materials, mit einem Wert von ungefähr 1 bis 2 Zentimeter, die Kleinkopfhörerkapsel an der Ohrmuschel (1) zentriert.

16 .

Ohraufliegender Kleinkopfhörer nach einem oder beiden der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise Schaumgummi als schalldurchlässiges Material Verwendung findet.