JPH05502144A - ステレオヘッドホンにより発生される聴性事象の前方定位のための装置 - Google Patents

ステレオヘッドホンにより発生される聴性事象の前方定位のための装置

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JPH05502144A JP2510643A JP51064390A JPH05502144A JP H05502144 A JPH05502144 A JP H05502144A JP 2510643 A JP2510643 A JP 2510643A JP 51064390 A JP51064390 A JP 51064390A JP H05502144 A JPH05502144 A JP H05502144A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ステレオヘッドホンにより発生される聴性事象の前方定位のための装置 本発明はステレオヘッドホンにより発生される聴性事象の前方定位のための装置 に関するものである。
聴性事象の頭部外定位のためのヘッドホンは修正された自由音場または拡散音場 であり、または方向に関して中性的にディエンファサイズされるものであること が知られている( K、にenui t : −νarc++s FreHel d″Report to theBerlin Radio Exhibiti on 1983; RundrunktechnischeMitteilun gen (無線技術レポート)、巻1/191113.17〜26ページ、ドイ ツ国特許出願第3131347.7−35号明細書、FortschrjtLe  der Akustik (音響技術の発達)−DAGA1987.477〜 480ページ)。
この既知の方法の基準は指向性の場所に対して人の耳の性能を真似たものであっ て、これは満足できるように適切に定められている。すなわち、身体の上側部分 である、胴体、頭、および耳の外側部分を考慮にいれる。それらは人工類、指向 性混合コンソール、およびヘッドホンの天現および修正においてユニットとして 考慮される。
この領域において、今日では人工類において主として2種類の開発かある。それ らの種類は自由音場修正されたものと、拡散音場修正されたものとに分類できる (Brueel & Kjaerカタログ: “Head and Trunk Siliulator 41211!” 、ドイツ国特許出願第3146706 .7号明細書; Rundfunktechnische Mitteilun gen (無線技術レポート)、巻1/1981.1〜6ページ。更に、現在ま では、音場の自由音場伝送を主として基にしたただ2つの指向性混合コンソール が開発されているだけである。
(HEAD−ACUSTIC8: 1nforaation pamp旧et  and reportof the 13th Audio 0perator s’ Corrvention、ミュンヘン、1984年、■03〜lloヘー ジ、AKLITISCHE U、 KIIIIO−GERAETE社、情報パン フレット)。
「人工類ヘッドホン」装置の個々の調節の特定の重要性については、種々の面に 対して参照が行われる(J。
Blauert: 5patial Audition、 Po5tscrip t、newDevelopments and Trends 5ince 1 972.S、旧rzel出版社、1985、^custica : 4g巻、2 72〜274ページ)。ここで、音響信号の伝送法において考慮せねばならない 。指向性場所のための人の耳の能力を、1dBの角度で、真似することに特に注 意する。1dBより大きい周波数応答のずれでは、聴性事象の頭蓋内の定位を他 のやり方では避けることができない。その理由は、ヘッドホンによる再生の場合 には、聴性事象を音源に割り当てる手順が、接続を行うためにめられる視覚的合 図を欠くからである(G。
Plenge : Problem or the Intracranial  Localizationor 5ound 5ource in Huma n Acoustic Perception。
Hab+l1tatlon、TU−Berlin 1973,25ページ以下) 。したかって、人工類の、または指向性コンソールの、可能な頭定位を行う単一 ステレオ音響信号を、ヘッドホンの前で個々に、かつ指向性をもって、後でエン ファシスすることがかなり重要である(それらは録音装置に適合する)(F、K oenig:特許出願第392211111.0号明細書)。これ以外に、測定 法と、測定装置の設計と、それで得た結果か、および外耳の伝送機能の決定に関 連して概観において述べた(上記、Blauert: 5patiaIAudi tion、 Po5tscript参照)。
より迅速に機能する簡単にした手順として得られた(たとえば、周波数に依存す るひずみに関して結論を出すことを許す、はんの数秒の測定時間の後で図形が得 られる)これが音声放射変形「ヘッドホン」に関して、F。
Koenigにより示されている(特許出願第3903246.9号および39 12582.3号の各明細書参照)。方向的に真の音響放射の録音と再生につい ては、ヘッドホンを用いる音響放射を介する録音の再生における「頭内定位」の 退屈な副作用を減少するために、Blauert/Boerger/Lam5/ Kurer/Plenge/vi 1ken/Pleidererなどにより、 努力か成されている(特許出願第223316.0号 、第2628053.0 −31号各間細書、特許出願公開第1927401号、同第224416号、同 第245440号、同第2557519号の各明細書、Funk Techni k(無線技術)6+7巻/ 1984、特殊印刷、特許出願第3112874. 2−35号明細書をそれぞれ参照)。
とくに最後のプロセス(P M Pfreidererの)に重点を置くことか できる。その理由は、「頭の外部定位のためのプロセッサ」で公告されているよ うに、実施のために良い近似で用いられるときに、科学用語に対応する聴性事象 の定位でないものを提供するからである。(上記、G PIenge、habi litation publication、1973.参照)。この装置はか なり効果的なプロセッサで、ステレオ音に続いて基音を構成するか、聴性事象の 自然の三次元定位において可能な音の方向の近くの1つを実現しない(頭内上方 定位からの発散)。示したように、外耳の指向性はこれに寄与する(上記、Bl auert、5patial Audition。
Po5tscript 参照)・ 効果的なプロセッサおよびそれの技術的実現に関しては、多くの論文、出版物お よび特許出願が現れようとしている。それらはとくに空間反射パターンのシミュ レーションについて記述している。したがって、今日では、広範囲のそのような 可変的にプログラム可能な残響装置およびエコー装置(空間の寸法、空間構造お よび空間デザインを含む)を利用できる。また、「新しい種類のプレゼンスフィ ルタJ (J、Blauert:Fernsehund Kfno−Techn ik (テレビジョンおよび映画の技術) 、1970. 3巻、75〜78ペ ージ)が1970年以来知られており、また、「外耳伝送の特性を記述するため のモデル」も知られている。そこでは、「前方」および頭の前方に置ける水平か ら耳のところに置ける「横方向」までの音の入射方向の変化中の差の修正が取り 扱われている( 1(、Genuit :博士論文、アーヘン科学技術大学、1 984.81〜82ページ)。
最後に、ヘッドホンの音響変換器装置が見る方向で前方へ移動させられるときに 、その聴性事象を多少とも正確に水平に前方へ定位できることが知られている。
これは、耳介が近い距離の音放射を受けている間に方向づけられな特定の直線修 正か行われるためである。ここで、前記効果を達成するために、見る方向で前方 に少なくとも約10ciの所に音響変換器構造を置かねばならない。聴性事象の 水平前方定位はステレオヘッドホンを用いる音響放射を介する(米国特許第3, 592,978号明細書、ドイツ特許第2128677号明細書)。これは高い 費用で実現されるステレオヘッドホンにより支持される。これは、音を照射すべ き左右の耳介に対して平行に、別々に変調される低音および中音/高音の音響変 換器装置を提供する(ドイツ特許第2541332号明細書; Funksch au (ラジオ・レビュー)10を/+977.57〜58および71〜72ペ ージ)本発明は、それの基本的な関心として、ステレオへ・ソドホンにより発生 された聴性事象の前方定位のための装置を構成することをとるものである。更に 、この装置、したがって構成されるステレオへソドホン、を最適にするだめの方 法と、従来のヘッドホンを修正するために従って構成された方法と、従来のステ レオヘッドホンを用いて聴性事象を前方に定位できるようにするフィルタ回路を 実現する方法とを提供する。
この装置に関しては、このタスクは請求項1の特徴部により実行される。
したかって、本発明の要旨は、ベクトルであって、頭内上方定位を妨害する部分 音響方向「下」補償と、指向性「前方の」付加エンファシスとにより成る。それ は、a)頭から離れた定位または b)聴性事象の水平前方定位(録音法、たとえば、音の缶詰、とは独立である) を生ずるために加えられる。
言い換えると、試験対象の短距離音響放射中は、たとえば人工頭録音の頭に関連 するステレオ音再生中の「水平−前方」であるとしての方向性の知覚は、音の入 射の方向性に特有である人の解剖学的聴覚の個々の指向性への指示によって(角 度は1dBのみ)確保されたのではなく、音の入射の指向性の2つの成分、「下 方」および「前方」、の合同によって確保された。これに関連して、本発明に従 って(ヘッドホンの音響変換器装置の)「下方」の補償移動の全体的な無視があ るものとすると、個人の指向性特性で1dBのしきい値がこえられたときに示さ れるように、聴性事象の方向についての同じ望ましくない知覚が行われる結果と なる。聴性事象は見る方向で前方であると知覚されるが、斜め上方約45°に定 位される(はぼ頭内上方定位:これは既知の頭に関連するステレオ音の録音過程 および再生過程の特性特徴に対応する)。
本発明の装置を最適にするための有利な手順が請求項2〜12に記載されている 。ここでは、ヘッドホンの音響変換器装置を移動して、ここで結果をもたらす前 方定位を許すための距離を最小にするための努力が成される。
このために、好ましくは高帯域拡散音場修正されたステレオヘッドホンと、その ステレオヘッドホンの音響変換器装置の少なくとも一方が用いられる。
基本的には、本発明の装置により表されている本発明の要旨は種々のやり方で実 現できる。コストに関して特に好ましいことは、音響変換器が本発明に従ったや り方で前方および下方へ向かって再配置される従来のヘッドホンを基本としてと ることである。それらのヘッドホンは請求項13と14に記載されている。実現 できる。
これの代わりとして、請求項15〜25は、音響変換器装置を外耳に従来の配置 でステレオヘッドホンを用いるようにし、ステレオヘッドホンを適当に修正する ことにより、または適当な2チャネルフィルタ回路を直列接続することにより、 本発明に従って聴性事象の前方定位を行うステレオヘッドホンを提供するもので ある。本発明の別の有利な実現が請求項26〜41に記載されている。
多数の請求項2〜41を用いて続行することが有利であるのはこの理由による。
これは適当である。というのはとくに、 a)種々の人を用いる聴性事象の水平前方位置ぎめを好都合とする音響変換器装 置の最適な配置を決定するために、この方法の多数の応用の使用中に、持続した 試験と測定を持続することの少なくとも一方を可能にし、 b)a)から、方法の継続として同様なやり方で、前方定位を許す直線ひずみへ より迅速かつ簡単に供給しくここてはくしかたフィルタとも解される)、これか ら、対応して設計されたマルチチャネル(デジタル)フィルタシステムを供給し 、 c)a)とb)の下に与えられて、プロセスの実現の比較性を提供しく聴性事象 の水平前方を助けるための音響変換器の配置、または直列接続されているフィル タで頭内上方定位を助ける音響変換器の配置、d)前方定位および空間音響の三 次元シミュレーションを許す聴性事象の全体的な比較性を従来のステレオヘッド ホンにより提供する、 装置がこのようにして得られるからである。
また、通常起こる頭内上方の聴性事象の定位を打ち消すために、ステレオヘッド ホンの音響変換器装置の下向き補償移動のみを用いて、指向性を明確に決定でき ないような、「仮想聴性事象」が請求項2〜12の1つに従って実現される(し かし前方方向のみを強調して)から有利である。
更に、反対の見る水平方向、言い換えると背後、て聴性事象を実現するためには 、左右のチャネルを聴性事象の前方定位の利益のために修正された二重チャネル 聴性事象を交換すると有利である。
また、音にさらされる各耳介に対して改善された空間性および空間音響を生ずる ためにマルチチャネル音響変換器装置が用いられる時に、聴性事象の前方定位に 対して前方下方におかれているヘッドホン音響変換器装置の他に、見る方向とは 反対側で、外耳構造の下側および背後におけるヘッドホン音響変換器装置の配置 を、請求項16に従って選択することも有利である。請求項35に従って全部で 4つの音響変換器装置が別々に変調される。
この他に、請求項21.22.39.40の1つに従って、ステレオヘッドホン 音響変換器装置の再生特性を、状態の反応および頭の反応で、約300Hzにお いて3dBである、第3の幅である、レベルの傾斜の音響信号へ拡張することが 有利である。これは、たとえば、BLA[IERTおよびGENUITにより詳 しく記載されている。
これとほぼ同じことが、ヘッドホン音響変換器装置による水平前方定位を指示す る聴性事象の配置にも適用される(請求項13に従って)。それは、それの設計 において、すなわち、それの伝送特性において、理論的な信号伝送ベースに従っ てとくに修正されている(たとえば、反射空間において)。これは、音響変換器 装置の従来の位置決めからずれる場合には、もはや正確に追従されないから、音 響パターンの調節(たとえば、拡散音場後エンファシス)が請求項39と40に て行われる。ここでは、くし形フィルタ構造により発生された狭帯域(3分の1 より狭い帯域幅)ひずみが、高帯域(3分の1より広い帯域幅)疑似指向性中立 修正を介して全聴取範囲に渡って音響的に最小にされる(とくに、人の音響刺激 の近くに置けるマスキング効果を利用して)。
また、請求項13.15または16に従って聴性事象の水平前方定位を生ずるた めの装置の結果として、適切な外耳伝送機能となるからを利である。音響変換器 装置の理想的な修正においては、これは、各場合に請求項13.15または1B に記載の手段により、耳道内でMJ定された周波数に依存するレベルシーケンス との一致を意味する。
更に、増幅器により、請求項41に従って、電気的伝送特性に関する、ヘッドホ ン音響変換器装置の変調は下記の要求を具体化すると有利である。
* 96dBより大きい有用な信号−ノイズレベル間隔、* 60dBより広い 音量範囲、 10.5dBより小さい直線ひすみ(最大偏移)および*01%より小さい非直 線ひずみ これは、請求項26〜40に従って全てのデジタル音声信号へも適用することが 好ましい。
これの他に、外字に音響変換器装置を従来のようにして置いたステレオヘッドホ ンにより多次元空間音響特性を得るためにフィルタのコンピュータ支援独立のマ ルチチャネル、デジタルシミュレーションおよび音声信号の遅延により、請求項 26に従って低域フィルタ取扱いを用いると有利である。ここで、デジタル符号 の形式処理されていないステレオ音声信号まず、たとえば、コピーされる。これ に続いて、請求項15〜22の1つに従って聴性事象の水平前方位置決めのため に、コピーされたデジタルステレオ音声信号が修正される。ステレオ音声信号か ら、頭内上方および水平前方の聴性事象の位置決めを指示する。二対のチャネル を利用することにより、多次元空間音響特性の発生が続く。次にそれらは最終的 に一緒に混合される(請求項36と比較)。
発生されたそれらの空間音響特性は、それらの空間音響特性は、チャネルごとに 変化する空間反射パターンの自然に近いデジタルシミュレーションを基にしてい る。
ここでは、オーディンヨン試験により、数多くの残響シミュレーションと空間シ ミュレーションを発生できる。
それらのシミュレーションを、種々のヘッドホン音響変換器装置へ送ることと、 ステレオ音声信号に可変混合する事の少なくとも一方を行うために、自由に選択 できる。
好ましくは、この空間シミュレーションは、音声信号のラウドネスレベルに応じ て、空間反射パターンのスペクトル変化か生じさせられ、とくに、音の全体的な 拡散中に自由空間ダンピングでパターンかされるようにして構成する。
従来にヘッドホンおよび音声信号再生器(たとえば、コンパクトディスクプレイ ヤー、前置増幅器、テレビジョンなど)により発生される水平前方聴性事象位置 に関して、請求項30〜32に従って、水平前方聴性事象位置を支持する個々の 修正の情報(コード)がプログラムで人力されている交換可能な低域フィルタ記 憶モジュール(実際にはこれはRAMカードまたはROMカードに対応すること が好ましい)を、たとえば、ステレオヘッドホンの前に持続されている音声信号 再生器に挿入される。
その再生器はその結果として、再生器のそれらの項目および従来のステレオヘッ ドホンのそれらの項目が対応してここに調節される修正となる(前方定位を許す )。
技術状態に関して本発明の技術の助けにより得ることかできる利点は、とくに、 a)録音(たとえばAB−技術、支持点技術、人工類技術のようなモノーラルま たはステレオのために用いられる手順とは独立に、水平前方定位(ステージ効果 )が実現されること、 b)現在までは前方定位の発生において生じていたステレオベース幅の減少(技 術状態に従って、たとえば、頭内上方定位のステレオヘッドホンの正常な音放射 の180’から、見る方向前方に約10CIの前方定位を許すヘッドホン音響変 換器装置の120°アパ一チヤ角度までの、推奨されるステレオパノラマ)がか なり小さいことが判明していること(ここでは、移動距離か短いから、160@ より大きい)、C)ヘッドホンの種類の個々の定位移動修正の効率がほとんど影 響を受けないままであるから、とくに周波数応答と音響変換器装置を考慮する必 要がないこと、d)頭に関連する信号の定位における希望の移動の種類と時点を 自由に決定できること、 e)指向性における「前方」エンファシスに関連して、頭内上方定位を打ち消す 方向「下向き」へ移動する補償音響変換器の存在に関する知識または科学的言説 の欠除のために(上記文献参照)、ヘッドホンの音放射を介して、たとえば、コ ンサートホールの実際の空間音響特性を、音響信号源とは独立に生成できる(ヘ ッドホンクオドラフオニイ:主として頭内上方定位、「前方を意図された」信号 の前方音位置決定の低い割合参照)こと、 f)移動距離に関する前方移動と比較して、ヘッドホン音響変換器装置のかなり 優勢である下向き移動により、適切な聴性事象を示すために要求されていた移動 距離の半分以上が節約されること、 g)したがって、他の場合には、前方音場所を許す耳介の前方の音響変換器配置 による正常な低音損失が小さい値に減少させられ、耳介に直接追加の低音変換器 装置を要求しない(中間周波/高周波音響変換量かつ耳の平均指向性特性を用い る録音法の結果として、頭内上方定位が個々に減少させられるために、方向的に 正確な音の再生が行われることになるが、「下方」再生補償修正により、著しい 平均修正で行われること、 1)したがって、とくに、「前方」と「背後」を区別するために人工類録音によ り構成された直接位置決定情報が強められること、 」)この理由から、ヘッドホン音を突きとめる位置に対して望まれる作用を行う ために「平均」フィルタの導入も成功を約束すること(比較すると、「平均」補 償修正は、ヘッドホンを介して再生されて、修正されていないおよび人工類のみ からの「前方で」受けられる音源より良い前方定位を行うこと、k)耳介の形に 個々の作用のために、聴性事象の水平前方位置決めを指示する1組のステレオヘ ッドホンの音響変換器の測定された幾何学的、「平均」配置か、見る水平前方方 向における音の刺激の近くを生ずること(前提条件:聴覚組織が健康な人)、l )電気的な、フィルタに拘束された、頭に関連する、個々の前方修正に対して示 すためにめられていた(音響的に不活性な、すなわち反射の少ない費用のかかる 測定室の必要性を含めて)測定技術のための費用が、コストに関しては一層好ま しいことが今判明していること、 m)たとえば、電気通信(調整スピーカの一致)事象と、自身の前方に配置され ているモニタ画像上の視覚事象とともに、前方定位を許すステレオヘッドホンの 、通常のハイファイ応用以外での、可能な利用が提供されること、 より成る。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
図1は、従来の音響変換器装置を基にして、本発明に従って音響事象の水平前方 定位を生じさせる構成へ導く可能なサブステップの全てを表す「データの流れ樹 」を示す。
図2は、垂直平面上に配置され、本発明に従って、ヘッドホン音響変換器の移動 プロセス中に起こる音の位置を示す部品のベクトルを示す。
図3は、個々に調節されたフィルタ団が用いられた結果として、前方定位になっ たときに生じさせられた第1の周波数依存差レベル記録(試験対象No、1に対 する)を示す。
図4は、個々に調節されたフィルタが用いられた結果として、前方定位になった ときに生じさせられた第1の周波数依存差レベル記録(試験対象N011に対す る)を示す。
図5は、時間とエネルギーに関して、ステレオ音的に異なる第1の反射分布の壁 による特定の空間反射を示す。
本発明により達成できる応用のために、可能な信号の流れと、順次実行すべきサ ブステップの結果とについての情報を提供する「データの樹」が機能する(図1 参照)基本的なステージが、製造者の意図にしたがって取り付けられている、ヘ ッドホン(1)のセットにより構成され、それを基にして、ステレオ音声信号の 前方定位のために外耳におけるヘッドホン音響変換器装置の位置(3)が反復サ ーチプロセス(2)により決定される。2つのヘッドホン音響変換器装置の新し い位置についてそのようにして得たデータを用いて、それらに対する1つの機会 に、(所定位置に保持するために両手を用いる)手動の助けなしに、(3a)聴 性事象のコンスタントな前方定位が確保されるようにして、特殊な保持器(たと えば、頭バンド、頭ハーネスおよびヘッドホンカップ)が設計された。
空間(たとえば、空間反射パターンを有するコンサ−トホール)を発生するため に音声信号(3b)の頭に関連するある種のアンビオホニック再生を構成するた め、各ステレオチャネルごとに、耳介((1)に匹敵する)の前方に、既存のヘ ッドホン音響変換器装置保持器((3a)における、または類似の)が適切な音 響変換器で拡張される。これに関して、前方定位を許す+(3a)におけるよう に両方の音響変換器装置には、前方定位に対してそのようにひずませられた(お そらく類似のやり方で「残響を加えられた」)ステレオ音声信号が供給され、+ (32)におけるように、チャネルまたは音響変換器に関して)遅延させられて 、非前方的に修正された「残響成分」が、耳介に設けられている2つの変換器へ 供給される(すなわち、下の信号から得るべき、たとえば、コンサートホールの 音響空間反射パターン(6)。
したがって、下記の51b )、(5Ib2)および(6)の説明も参照された い。)更に、可変的に切り替え可能な4チヤネルモードが提供される。
これの代りとして、2ヘツドホン外耳減衰率測定により、(1)と(3)におけ るように位置されている音響変換器で、データ処理のデジタルレベル(4I)ま たはアナログレベル(411)で差レベルが生じさせられる。
(4I)においてはデータは、前方定位を許す個々の、パイノーラル、「平均」  (少なくとも4回の反復される測定により決定される)周囲の獲得により表さ れているように、このコンピュータサポートの支援で組み合わされる。真性な平 均修正の場合には、これは人の群(各群には少なくとも8人の試験対象がいる) を基にして、再び行われる。ここでは、相対的なレベル値における統計的平均値 の形成に従って、ある構造は4または4*8の外耳伝達機能を介して平均化され ないが、存在する伝達機能の形成に従って、他のもののほとんどの特性を示すも のか選択される(経験的な修正に類似する)。人の非常に大きい群により周波数 依存レベルデータのこの統計的な拡張から、それ自体類似する外耳伝送機能に対 して数多くのサブ群を形成すべきである。それのおのおのに対して、水平前方定 位を許す二重チャネル修正が適切である。これは、サブ群の1つに対して選択さ れたこの修正か、そのサブ群中の任意の1つの試験対象の個々の指向性特性にほ ぼ完全に従う。このようにして、1つの「平均」水手前方定位修正が選択される ときに次第に予測すべき頭内上方定位を、たとえば、本発明に従って、個々で用 いられる4つの「平均」修正と対照的に確かに減少すべきである。これを補足し て、前方定位を許す「個々の」修正の使用は、頭内上方低の一層の減にも寄与す ることを指摘せねばならない。(ユーザーに関連するハードウェア設計について の詳細は点Eを参照されたい)。
(4■)からのデータは代りの入力手順(2a)を介して等しく可能にされる。
これは一般に英数学的に(たとえば、4分の3周波数ステップでのレベル値のキ ーボード入力を介してまたは人の構造を走査することにより、実現される。これ に関連して、(2a)に対して(2)からのデータ、または、これに続いて、( 3)からのデータおよび試験のヘッドホンの音響放射特性を持たねばならない。
 (4I)または(411)で起こる前方定位に典型的である周波数依存レベル ひずみが、ステレオヘッドホンの減衰率において(41aまたは平衡変調装置の 部品において(41b)において(または、開発すべき電気回路において)統合 される。その装置は、前方定位を許さない用いられているステレオヘッドホンの 場合に制御すべきステレオヘッドホンの上流側で接続される。それはアナログ装 置またはデジタル装置として構成される(41 l b)。
上記の代りとして、(4I)から二重チャネルの形で、−アナログ−デジタル変 換器(51a)と、プロセッサ(および電子データ処理装置の他の素子)と、デ ジタル−アナログ変換器(5l b)とを介する直列データの処理により後処理 される音声信号の種類(この場合には、たとえばアナログ)に応して、前方定位 を許す修正回路+(411b)に類似する) と、 −前方定位を許す修正されたステレオ音声信号(51b1)と、修正されている が前方定位は許さず、しかしかなり遅延させられ、かつ空間反射率(6)へ向け られまたは残響を加えられるものを適当に混合する(データの組み合わせ)、( 51a)におけるのと同し素子で直列データ処理するだめの回路と、または、− また、前方定位を許すか、ラウドネスは小さい(より静かである)(5Ib2) 信号の修正された成分にもステレオ空間反射(6)か供給される(しかし残響構 造において(5Ib1からずれる)ように変更された(51 b 1)における ような、回路と、および −たとえば約2 kHz以下の修正を許す直線的な、前方定位に対する直接の作 用(音響事象の前方定位における頭と状態の音響的作用の関連性)を有する音オ ーディジョンの方向知覚の音場内のモデルと、それらの関連する関連ステレオ音 (51c)と、 が開発されている。ここでは、各場所Fに、(51c)から、および(411b )、(51a)、(5Ib1)、(5Ib2)から得た知識から開発された。そ れは、個々に修正されたステレオ音再生装置を一般に表す。
素子(6)は空間シミュレータに対応する。これは聴覚室すなわちコンサートホ ールの自然の音響特性を可変構成し、したがって「頭に関連づけられるマルチチ ャネル再生」 (少なくとも2チヤネル)の応用の場合に関連付けられる。これ はデータを交差してまたは直列に適当に組み合わせることにより実現される(一 般に修正で)。
影響を受けない元の音を選択する可能性を含めて、ヘッドホンによる前方定位を シミュレートするためのステレオ音声信号の電気的修正の最適に多くのバージョ ンの間の自由な切り替えが行われる。
データを処理する素子(4I I b)、(5I a)、(51b) 、および (5より2)を超小形化する(7)努力が行われた。これは使用される部品と、 関連する回路の全体の構造にとくに適用される。
A)定位の認識 まず初めに、ヘッドホンセットから音を受けた試験対象に、本発明にとって典型 的である聴性事象の場所を定めるための試験の重要な効果の全てを説明した。こ れの特殊な部分が、一般に a)頭内上方定位された(すなわち「頭の頂部における」)90度垂直に配置さ れた)聴性事象およびb)頭の前方外側で定位された(すなわち、見る方向に0 度水平前方に配置された)聴性事象、の正確な弁別可能性および分類可能性であ った。これは試験を行う人により示された。
a)とb)の間に流体の遷移か一度存在すると、とくに、前方定位を許す新しい ヘッドホン音響変換器の位置を定めねばならない場所を決定するだめの切迫して いる試験、ひたいの前方の(三等分平面内の)見る方向で高度の45度角である として近くされる音響事象−二の音の位置を定める性能は特別な重要性を得た。
これのねらいは、試験対象自身が、心地好いとして知覚された音楽を通常聴いて いる間に、移動させられているヘッドホン音響変換器装置により任意の時刻に( b)に従って)水平前方定位を実現することが独立にできることであった。
これは「ステージ効果」と名付けられる。この理由は、主観的に知覚される音響 事象の場所が「前方」としてシミュレートされるからである。;実際にはその場 所にはたとえばオーケストラは存在しない。これに関連して、強さステレオ音技 術を用いて録音された任意の種類の録音か推奨される。ある状況の下ではステレ オヘッドホンでは明瞭な頭内上方定位が見出されないから、人工頭音楽作品は不 適当である。
試験対象が「ステージ効果」を構成する前に、すなわち、水平前方定位の前に、 その手順モードの概観を予め定めておかねばならないコロ2は、メジアン面上の ベクトル表現の助けにより、修正されていない、すなわち、製作者の指示に従っ て装着されたステレオヘッドホン音響変換器装置で音源を探す部分(1)を示す 。+(5):1つのヘッドホンカップの輪郭を示す)。それはステレオヘッドホ ンにより音を照射される聴性事象の頭内上方定位(1)に対応する。第2のベク トル(2)が、位置かステレオヘッドホン音響変換器装置から移動させられると きに補償方向「下」の上を形成する。これにより、頭内上方に対する音源位置決 定部品(1)が無くされる。
ベクトル(3)は、前方である、すなわち、「ステージ効果」であるとしての聴 性事象の方向の知覚のエンファンスを表す。ここでは、製作者の指示に従って外 耳に装着されているステレオヘッドホン(輪郭(5)で表されている)が、運動 ベクトル(2)と(3)に従って、聴性事象の前方定位を許す位置へ動かされる (図2の素子(6)を参照)。また、ヘッドホンの音響変換器装置(6)か、音 響効果のためにたとえば30度の角度で外耳(4)へ動かされる(素子(6)の ヘッドホン音響変換器装置における輪郭の斜視表現に従って)音の広がる方向は ここではベクトル(7)により表されている。
B)方向探知試験 図2に従って、理論的に概略的に取り扱われるそれらの手順は、実施することに 価値がある。ここでは、試験対象に、音たとえば音楽をヘッドホンによりステレ オでもう1度加えることが重要である。市販の全ての製品は試験ヘッドホンとし て適当であるそれは、a)「開放j原理で動作し、かつ b)耳を囲む c)調節可能な頭バンドを有し、かつ d)多くの軸で調節できる音響変換器ををし、およびe)それの音響変換器装置 (各チャネルに対する)は、点状音源に対応する。たとえば、寸法が100■X 100■である広い表面の放射器は、方向探知試験のコンテキスト内では(完全 に)不適当である。聴性事象の水平前方定位の隠された狙いのために、下記の反 復作業法が採用される。
初めに、ステレオヘッドホンは製作者の命令状態として置かれ、それから音響変 換器の信号変調器が動作させられる。次に、両方のヘッドホン音響変換器装置が 両手で、頭/こめかみ側の表面から、はぼ十分に(約5〜1011I11)持ち 上げられて、頭の骨のバテイングが耳介にやつと接触するだけである。それから 、ヘッドホン音響変換器装置が動かされて、各場合に前方(見る方向で)および 下方(見る方向で垂直に)に5■膳より小さいステップで、聴性事象の空間位置 に注意を向ける。一般に、15II11の三次元移動距離の後で、聴性事象の定 位における移動が起こる(メジアン平面内のたとえば30度前方の仰角)。
これはステレオヘッドホンの移動プロセスを実現させる。
それは今はもはや変化しないが、聴性事象の位置決定において個々の移動のケー スに依存させられる。いま述べた例においては、30度の仰角で、聴性事象の適 切な前方エンファシスを既に過程できる。この理由から、下方へ水平前方■に達 する追加の補償移動が推奨される(頭内上方定位とは逆方向に向けられる)。こ の移動により、いぜんとして水平前方定位に対応しない聴性事象に対する位置を 生ずるものとすると、行われたばかりの下方移動は、選択されたI11距離に関 して半分にされる、すなわち、半分に減少させられる。それから請求められてい る「ステージ効果」が、経験的なやり方で、加えられまたは差し引かれて、更に 減少させられた移動ステップにより最適にされる。この例においては、まず前方 への1〜2amの移動が選択され、これの後でのみ、これ以上の経験的な移動プ ロセスの平衡が行われる。前方定位を許すステレオヘッドホンの新しい位置が見 付けられると、最後に、 a)約、1mmの下方の小さい保護移動が加えられ、b)、耳道の音照射効率を 高くするために、両方のヘッドホン音響変換器装置が耳介/耳道へ向かっである 角度で配置される(水平およびメジアン面内で方位角と仰角が約20〜40度) 。ここで聴性事象の知覚された位置が好ましくはないが変化したとすると、ヘッ ドホン音響変換器装置の小さい修正運動(上記参照、「経験的な、平行移動プロ セス)がもう1回行われ、ヘッドホンはある角度で保持されている。
例を提供するために、商業的に広く利用でき(開放、耳を覆う)、かつ、(直径 が約30■である)円形の音響変換器を有するヘッドホンモデルで、垂直下方に 45■(方位角/仰角が35度)の最後の移動距離が得られる。他方、ウオーク マンヘッドホンモデルが用いられた時に約50%だけ小さくされる、最後の移動 距離に対するそれらのが用いられる。ここで、聴神経路が基準点となり、それの 前方には、製作者の指示に従って装着されているヘッドホンが設けられ、通常は 中央に配置される。試験対象ではこれは現在の比3二1に対応する(下方移動距 離と水平移動距離の比)。(図1 (3b (に従って)外字の想定したマルチ チャネル音響照射について、前方定位を許し、かつ前方下方に置かれている。音 響変換器装置の横に(各耳介に対して)(直接の、すなわち処理されていない音 声信号)、第2の音響変換器装置を置く (空間反射率パターンを用いる変調) 。そ。
れは、正常な場合には、製作者の指示に従って耳介の前方に置かれ、聴神経経路 基準点を基にして、後方および下方へ移動させ、最後に所定位置に置く。
これに適当である。音響変換器のための休止位置を見付けることに関しては、上 記手順ステップが行われる。これに関連して、最大の効果を生ずる最小の移動距 離がめられる。これは、下方および後方に置かれたその音響変換器装置がステレ オ音声信号で変調されたときに、音が軽く後方定位される「仮想」(用語:1ペ ージ以降参照)聴性事象を生ずる。注ニステレオヘッドホンを用いて音を放射す る聴性事象の後方定位に対する音響変換器装置の一般的な後方位置決めおよび下 方位置決めには費用がかかりすぎるから、より大きい移動距離を生ずる外耳「解 剖学的」方向依存フィルタ)の形のために実用性に乏しい。最後に、前方および 後方[1]と、後方および下方[11]に置かれた音響変換器装置が、もともと 割り当てられていた音声信号[I] に対しては直接音声信号、および[111 に対しては空間反射パターン)で変調され、それから図1 (3b)に従う配置 とは対照的に、聴性事象が提示される。その聴性事象は空間に関して三次元的に 再評価され、もう1回広げられるしたがって、図1における「データの樹」の拡 張が可能である。
前方定位も許す、ステレオヘッドホン音響変換器装置に対するこの位置は、配置 ジオメトリの形内のデータの収集及び外耳減衰率の収集が終わるまで、一定に保 たれる。
C)ハードウェア概念 ステレオヘッドホン音響変換器装置の移動による聴性事象の水平前方定位の、発 明による実現に関する、得られて利用できるデータの測定とデザインは、今は実 際的応用の3つの可能な例の1つで深められる:重要な基礎は下記のものにより 形成される。
a)種々のアナログ広帯域信号からデジタルレベルの二重チャネル修正情報を用 意する多数の電子データ処理装置(EOP装置)、および、かつ b)音の方向に関する人の意思決定の処理の認識を、外字と頭および状態の形の 直線ひずみの原因にする)。
これは、空間的に分布されている全ての音源に等しく適用される。すなわち、外 耳がヘッドホンからの音を照射された時にも適用される。
したかって、変化する、(前方)方向的に典型的な直線ひずみが、ヘッドホン音 響変換器装置を位置させるために選択された任意の位置でも、外耳において発生 され、それらの直線ひずみは、 (1)正常で、製作者の指示に従って装着され、(2)移動させられ、かつ「前 方定位を許す」、ステレオヘッドホンの位置に対して今記録される。
D)ヘッドホンが移動させられたときの直線ひずみの測定。
方向の移動とは独立である前方定位をシミュレートするために、周波数依存差レ ベル情報が加えられ、それから、発明に従って、ステレオヘッドホン音響変換器 装置の必要な、加算的な続行するプリエンファシスが下記のようにして得られる 。
最初に、適当なプローブが耳道の中に約41埋めこまれる。後で修正されたプロ ーブが測定に全体として手を加えず(音量範囲は58dBより広く、調波ひずみ が0.1%より小さく、周波数応答は20Hz〜20kHz ) 、または試験 対象を傷つけない、適当な手段。(プローブは超小型マイクロホンカプセルであ って、耳道からホースに類似の音供給器を介して音声信号サンプルを取り出す。
)後で信号を更にデジタル処理するために、いわゆる「デジタルマイクロホン」  (録音スタジオにおいて知られている)を用いるためにより高感度にする。適 当な種類は現在では市場で入手できない。
超小型マイクロホンにより発生された(アナログ)電気交番信号(約10mV) が、0.5■より高い電圧レベルまで通常増幅されて(マイクロホンに従う、増 幅器品質のための技術データ)、実際のEOP装置の前に、その信号を更に処理 するために用いられるアナログ−デジタル変換器か電子か組立体区域内で動作せ ず、したかって不十分なレリーズすなわち音声信号サンプリング品質を提供する ようになる。
多数の測定法(1ページ以降参照)から、20Hzから20k)Izの正弦掃引 か選択された。その理由は、周波数依存レベル変動の態様で、外耳ヘッドホン音 響変換器装置の反応を直ちに暴露するとプロセスを引き起こすからである。音の レベルは75dBS P L以下が通常選択される。
(代表的な)信号応答図「ヘッドホン正常」 (製作者の指示に従って耳介上に 置かれた)と「変えられた位置」から構成される差信号レベルの以後の形成、す なわち、第1に名付けた図のレベル値マイナス第2に名付けた図のレベル値、は 、たとえば、図3に示されているカーブに対応する。それは1名の個人の外耳を 用いて録音された(「平均」音位置決定特性へ向かう方向で):第1に、1.8 および3.6 Hzを中心として2つの広帯域4dBの増加が注意を引き、およ び18dB−深さが5 kHzを中心とする共振(最高レベル5.5 dB)と 、(8,5kHzを中心とする共振(最高レベル3 dB)と、11 kHzに おける侵入(最低レベルマイナス7 dB>との狭帯域共振を認識できる。約1 2 kHzの共振および低下がら、くし形フィルタに類似するやり形で約2kH zの周期で交番する。1名の人(No、1)で測定された差レベル周波数応答グ ラフは、1kHzの周波数以下ではレベルのどのような違いももはや含まない。
それらはヘッドホンにより発生された前方定位に関連する。これは正しく、一般 的妥当性を有する。その理由は、 a)外耳の寸法のために、外耳の形(図2(4)参照)は、約1 k)Izの信 号の上だけで音ダンパおよび共振器として機能できる、および b)信号応答が低音セクタまで連続して低くなることは、製作者の指示にて外耳 に置かれ(装着され)ながったステレオヘッドホンで「開放」音響変換器装置の 効率が低下することを示す、 からである。
この理由から、E節においてはこれより低い周波数応答領域を付加的なレベルの 向上(たとえば、300Hzにおいて3分の1ワイド+3 dB)と低下の少な くとも一方により、実効的に拡張すべきかどうかを調べるために、聴性事象の音 声信号広帯域水平前方定位を改善するため、聴力テストにその領域を再び細かに 調べる。
他の差レベル図とは対照的に、1.gkllz以下の信号応答の相対的な低下と 、5〜8 kHz領域における低下と、15〜5k)Izの間および8kHz、 ならびにここではとくに12kHzより平均化されたものをここでは特に水晶化 する。
周波数応答において目立つ点を数百ヘルツの範囲にわたって分布できる。更に、 幅(1〜3 dB)が約3分の1の相対的な強調を500Hz以下で散発的に見 ることができる。
低い周波数へ向かう周波数応答の連続低下(1kHzレベル値と比較して約5  dB)に関するマイナスl0dBの目立つ低音侵入が、測定中に誤りにより行わ れた。
これは、前方定位を許す音響変換器の管における現在の配置による直線ひずみの 一層の記録を示す図4により支持される。図4に示す測定のだめの別の志願者( 第2の」試験対象を利用できた。試験対象工とIIの外耳の種々の解剖学的特徴 にも関わらず、両方の差レベルグラフ(図3と図4参照)の間の重要な周波数範 囲において高い相関があった。それは2 kt(z、 4 kllzおよび8  kHz以下の周波数におけるレベルを超える値と、6 kHzと11k 11  zを中心とするダンピング侵入とによりサポートされる。同様に、図4において 、信号応答の低い信号までの連続低下を決定できる。これか見られ、図3におけ るものに類似する。
E)コンピュータ支援データ処理 周波数応答グラフの作成と、互いに計算する必要があり、かつより広い公衆に対 して用いられるレベルの準備とのようなオペレーションを反復実行せねばならな いから、コンピュータの支援によりこのデータの記録は簡単にされる。ここで、 交番電気信号として入手できる音場からの音響情報(ヘッドホン−外耳減衰率に 対して)が、EDP装置の前に持続されているアナログ−デジタル変換器により コードへ変換される。そのコードはEDP装置により更に処理できる。信号を更 に処理するための任意のプロセスを、格納、デジタルフィルタの構成、外耳モデ ル作成のような。適当なソフトウェア制御器を介して開発できる。更に、得られ て、差レベルグラフに対応することが知られている(上記参照)、前方定位を許 す修正(行われたヘッドホン支持オーディジョンで生ずる)は、人の組織(頭と 状態を含む)で起こる典型的な反射、ダンピングおよび回折と一致して、補足レ ベル強調および低下により補足される。
これに関連して、人体の音響的な機能に関する適切な実際的および理論的データ が収集または用意されたとすると、ヘッドホン−外耳減衰率の制約から自由にさ れた個々の三次元「耳シミュレーション」を達成するための試みが行われる。ヘ ッドホン音響変換器の移動で得ることができ、聴性事象の前方定位に関連する個 々の直線ひずみの調査が、人体の三次元走査によりほぼ行われる。
それらの走査手順は超音波(トランスイルミネーション・耳介構造の表現)また は一様な、または一様でない光照射(レーザを用いる:皮膚表面における反射と して)により部分的に実現される。
a)ヘッドホン音響変換器装置(2チヤネル)の音響放射指向性、 b)前方定位のためにヘッドホン音響変換器装置を移動させる必要がある記録さ れる距離、 C)人体組織における音の広がり(耳介などにおける反射、回折、ダンピング) 、に関するデータのコンピュータ支援組み合わせにより、前方定位に特有の個々 の直線ひずみが計算され、後の段階において更に可能な処理を行うために永久記 憶媒体(たとえば、フロッピィディスク)に書き込まれる。測定正弦状周波数応 答で行われた4回の試験からの「平均化」 (これも実験により行うことができ る)は、コンピュータ支援データ獲得(「レーザ走査」)と、個々に利用できる シミュレーションとの少なくとも一方のために重要ではなく、それは低い崩壊レ ベルを有する。また、このデータ処理と並列に、a)数キーボードを介する入力 周波数依存レベル値の入力と、 b)たとえば、インターフェイスされる(方向センサ)ジョイスティックまたは ペンによる周波数依存レベルのコースをスクリーン上に図形的に描くこと、によ り、ヘッドホン外耳減衰率を入力する可能性か存する したがって、ステレオヘッドホンからの音の使用者の関与する全ての素子の完全 なシミュレーションと別々のシミュレーション(全身の音照射への拡張を後日に 統合できる)か可能である。それは、ヘッドホン−前照射特性に関して別々に、 または−緒に耳介か機能することである。EOP装置の拡張はたとえばつぎのよ うに依然として、合理的である 両耳についての直線ひずみに関してデジタルコ ード形式で存在するデータ(ヘッドホンを用いる前方定位のために)は、プログ ラム可能な固定値記憶装置へ供給するインターフェイスへ送られる。ここでは、 フロッピーディスク、EPROM(消去可能プログラム可能な読み出し専用メモ リ)等のような、可能な最小の、交換可能なデータ記憶媒体が用いられる。
それらの交換可能で、挿入可能なデータ記憶媒体は、任意の消費者電子機器に対 してめられる調整、すなわち、パイノーフル前方定位修正を行うために用いられ る。
そのような機器(フルレンジ増幅器、コンパクトディスクプレイヤー、テレビジ ョンなど)にステレオヘッドホンの出力か提供され、時には(すなわち、今日次 第に統合される)ステレオのために構成されたアナログ−デジタル変換器とデジ タル/アナログ変換器の少なくとも一方か設けられる。機器が実際に用いられる 前にそれを個々に調整するために、たとえばEFROMカードか、EFROMカ ードを読み取るために構成されているロソとの中に挿入される。音声信号再生器 (フルレンジ増幅器、コンパクトディスクプレイヤー、テレビジョンなど)によ り読み取られるEFROMカート上のデジタル情報が、前方定位のために、両方 のヘッドホン音響変換器装置を供給する音声信号出力の関連する修正を、とくに 、プロセッサ制御で行う。
更に、音再生のためのプロセッサ制御されるデジタル装置のためのタスクの範囲 の拡張が計画される。ビット移動および中間記憶のような、データの取扱いによ り、音響スペースの反射パターンが記憶装置であるとすると、たとえば、少なく とも2つのインプルメンテ−ジョンにおける可変ステレオフェージングが提供さ れる。これは、a)前方で修正されたステレオ音声信号とステレオ残響成分との (しかし、ここでは、bの場合よりも、ステレオ音声信号と比較して、ラウドネ スが低く/よ゛り静かな)コロ1:(3a)、(5I b) ) 、およびb) 場合aにおいて、ステレオ音声信号の前方修正の前に、前方でなく修正された残 響せいぶん(aの空間反射パターン)からずれた、追加のステレオ残響が発生さ れ、かつ混合されるようにして(図1+(13:B)、(51BII)参照) 適切な混合により行われる。
図2に従って、たとえば場合(3b)には、前方定位を許す音響変換器へ処理さ れていない音声信号か送られ、耳介の前方にも受けられているステレオヘッドホ ンの音響変換器へシミュレートされたステレオ空間反射信号(6)が送られる( 多重後増幅)。
ステレオ音信号の作用の変形aとbは、初期状態からめられている、スイッチ混 合されていない元の信号、(デジタルデータフォーマットの)ようにa)または b)への切り替えが存在することを予め想定する。(したがって、全部で3つの ステレオ信号方向決定変形を生ずる)。変化する音響空間を考慮にいれると、こ こでは基本が、信号を修正された簡単な反射から多重反射までの範囲に及ぶ。そ れらは種々の空間サイズの、統計的に「自然な」やり方で分布させられる。
空間反射パターンを生ずるための音声信号混合の種類は、たとえば、各チャネル ごとに個々にすなわち別々に、またはクロスオーバして実現される(チャネルA /Bからの信号がチャネルA/Bフェードされることの少なくとも一方)ここで は、ヘッドホンによる音の照射中に聴性事象の最大空間幅をシミュレートするた めに、時間とレベルに依存する左と右で、異なる元の空間反射パターンに大きな 重要性が与えられる。これに関連して、図5は、たとえば図1における場合(3 b)に対して作成された空間シミュレーンヨンパターンを示す個々のグラフにお いては、本発明に従って励起により、レベルモーメントと変調モーメントが時間 もの関数として示されている。それらのヘッドホンにはステレオ音が供給され、 a)右の音響変換器へ水平前方を供給して、前方定位を許す(LFRニレペルー 前方−右一右側ヘッドホンチャネル、前方−下のレベル、LFL:、レベル−前 方−左一左側ヘッドホンチャネル、前方−下のレベル)および b)耳介に設けられている音響変換器へ空間反射パターン音声信号を供給する( LBLニレペルー残響−チャネル−ロー右−右側ヘッドホンチャネルへ割り当て られた残響チャネルBのレベル、LAL ニレペルー残響−チャネルーへ−左− 左側ヘッドホンチャネルへ割り当てられた残響チャネルAのレベル、製作者の指 示に従って耳介における位置決め、または変更される)。
各場合に処理されていない音声信号(LFR,LFL)に関して、残響間隔は、 30dBに達する、空間反射、<ターン(LBRSLAL)のステレオ音シミュ レーションに対するものである。これすら、自由座標かLBL−30とLAL− 30でグラフが発生されている。それは物事をより明らかに示す。残響チャネル AとBの個々の第1の反射が時間と、シミュレートされたレベル移動で表されて いる。ある時点の後では、第1のパターンが、時間的に連続する拡散反射パター ン(ハツチングされている部分)へ変換されるから、図形で明らかに表現するこ とはもはや可能でない。ここにおいて、第1の反射パターンに匹敵する鷹別音響 特性か生ずるが、時間的に一層大きく圧縮され、レベルは低い。
図5において述べた空間パターンを発生するための基礎は、聴性事象の頭に関連 する別の表現へ(図1(5bI)と(5bll)に従って)等しく適用される。
(3b)補充として、聴性事象の実現のコンパチビリティを確保するために(( 5bl)と匹敵する)、(5b I I)に適当な別の「分岐」を(3C)とし て図1の「データの樹木」に付加すべきである。ここでは、耳介に設けられてい るヘッドホン音響変換器装置を除き、前方下方には位置されて前方定位を許すヘ ッドホン音響変換器装置も空間反射パターンにより部分的に変調され合)。ここ では、再び、空間反射パターンの時間的にレベル依存構造がチャネルごとに異な る(残響の付加、図5参照、LFRSLFLの代りのLBRSLALを除き、線 図LFOR,LFCLは第1の反射パターンの表現を補充される)。
ヘッドホン音響変換器装置を最後に変調するために、一般に、 a)別々の、マルチデジタルデジタル−アナログ変換が、デジタルレベルで用意 されている音声信号で行われ、b)チャネルによる次の別々の前置き増幅器がア ナログ音声信号で行われる。
注二この明細書では、「頭内上方定位の補償」のような新造語を数多く用いた。
それらの用語は複雑な事実内容を簡単にすることを意図したものである。外耳の 物理減少の法則と、それの既知の科学的基礎に関しては、この理由から、ここで 行われる物理的説明と終端技術の間に食い違いがある。
Euし−1 巳■し−2 已且、l 上口り−5 上口り一二 補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)1. 特許出願の表示 PCT/DE 90100562 2、発明の名称 ステレオヘッドホンにより発生される聴性事象の前方定位のための装置 3、特許出願人 住 所 ドイツ連邦共和国ミュンヘン、ザイレルシュトラーセ、8氏名 ケーニ ッヒ、フロリアン、マインハルト5、 補正書の提出年月日 1991年 10月 30日 明 細 書 本発明は請求項1の前段すなわちプリアンプルに記載された形式のステレオヘッ ドホンおよびその音響変換装置配置を最適化するための方法に関するものである 。
聴性事象の頭部外定位のためのヘッドホンは修正された自由音場または拡散音場 であり、または方向に関して中性的に補償されるものであることか知られている (K。
Genuit:”Warug Freireld”Report to the  Berlin Radi。
Exhibition 19113: Rundrunktechnische  Mitteilungen(無線技術レポート)、巻1 / 1983.17 〜26ページ、ドイツ特許第3131347号明細書、Portschritt e derAkustik (音響技術の発達) −DAGA 19117.4 77〜480ページ)。
この既知の方法の基準は指向性の場所に対して人の耳の性能を真似たものであっ て、これは満足できるように適切に定められている。すなわち、身体の上側部分 である、胴体、頭、および耳の外側部分を考慮にいれる。それらは人工類、指向 性混合コンソール、およびへ・ノドホンの実現および修正においてユニットとし て考慮される。
この領域において、今日では人工類において主として2種類の開発かある。それ らの種類は自由音場修正されたものと、拡散音場修正されたものとに分類できる (Brueel & Kjaerカタログ: “tlead and Trun kSimulator 41.2g−、ドイツ特許第3146706号明細書: Rundfunktechnische Mitteilungen (無線技 術レポート)、巻1/1981. 1〜6ページ。更に、現在までは、音場の自 由音場伝送を主として基にしたただ2つの指向性混合コンソールか開発されてい るだけである。(HEAD−^CLISTIC8:information p aIIphlet and report orthe13th Audio  0perators’ Convention、ミュンヘン、1984年、10 3〜110ページ、AKUTISCHE Ll、 KINO−GERAETE社 、情報パンフレット)。
「人工類ヘッドホン」装置の個々の調節の特定の重要性については、種々の面に 対して参照が行われる(J。
Biauert: 5patial Audition、 Po5tscrip t、 newDevelopments and Trends 5ince  1972. S、旧rzel出版社、1985、Acustica:48巻、2 72〜274ページ)。ここで、音響信号の伝送法において考慮せねばならない 。指向性場所のための人の耳の能力を、1dBの角度で、真似することに特に注 意する。1dBより大きい周波数応答のずれでは、聴性事象の頭蓋内の定位を他 のやり方では避けることができない。その理由は、ヘッドホンによる再生の場合 には、聴性事象を音源に割り当てる手順か、接続を行うためにめられる視覚的合 図を欠くからである(G、Plenge:Problem of the In tracranjal Localizati。
nor 5ound 5ource in Human Acoustic P erception。
Habilitation、TIJ−Berlin 1973.25ページ以下 )。したがって、人工類の、または指向性コンソールの、可能な頭定位を行う単 一ステレオ音響信号を、ヘッドホンの前で個々に、かつ指向性をもって、後で補 償することがかなり重要である(それらは録音装置に適合する)(F、Koen ig: ドイツ特許第392211.8号明細書)。これ以外に、測定法と、測 定装置の設計と、それで得た結果が、および外耳の伝送機能の決定に関連して概 観において述べた(上記、Blauert:5patial Audition 、Po5tscript参照)。
より迅速に機能する簡単にした手順として得られた(たとえば、周波数に依存す るひずみに関して結論を出すことを許す、はんの数秒の測定時間の後で図形が得 られる)これが音声放射変形「ヘッドホン」に関して、F。
Koeningにより示されている(ドイツ特許第3903246号および第3 912582号の各明細書参照)。方向的に真の音響放射の録音と再生について は、ヘッドホンを用いる音響放射を介する録音の再生における「頭内定位」の退 屈な副作用を減少するために、Blauert/Boerger/Lall5/ Kurer/P!enge/Wi l ken/Pleidererなどにより 、努力が成されている(ドイツ特許第223316.0号、第2828053号 各明細書、第1927401号、第2244162号、第2545446号、第 2557519号の各明細書、Funk Technik (無線技術)−6+ 7巻/ 1984、特殊印刷、ドイツ特許第3112874号明細書)。
とくに最後のプロセス(P M Pr1eidererの)に重点を置くことが できる。その理由は、「頭の外部定位のためのプロセッサ」で公告されているよ うに、実施のために良い近値で用いられるときに、科学用語に対応する聴性事象 の定位でないものを提供するからである。(上記、G Plenge、 hab ilitatton publication、 1973.参照)。
この装置はかなり効果的なプロセッサで、ステレオ音に続いて字音を構成するが 、聴性事象の自然の三次元定位において可能な音の方向の近くの1つを実現しな い(頭内上方定位からの発散)。示したように、外耳の指向性はこれに寄与する (上記、Blauert、 5patial Audition。
Po5tscripz参照)0 効果的なプロセッサおよびそれの技術的実現に関しては、多くの論文、出版物お よび特許出願が現れようとしている。それらはとくに空間反射パターンのシミュ レーションについて記述している。したがって、今日では、広範囲のそのような 可変的にプログラム可能な残響装置およびエコー装置(空間の寸法、空間構造お よび空間デザインを含む)を利用できる。また、[新しい種類のプレセンスフィ ルタJ (J、Blauert:Pernseh−und Kino−Tech ntk (テレビジョンおよび映画の技術> 1970.3巻、75〜78ペー ジ)か1970年以来知られており、また、「外耳伝送の特性を記述するための モデル」も知られている。
そこでは、「前方」および頭の前方に置ける水平がら耳のところに置ける「横方 向」までの音の入射方向の変化中の差の修正が取り扱われている( K、Gen uit :博士論文、アーヘン科学技術大学、1984.81〜82ページ)。
最後に、ヘッドホンの音響変換器装置が見る方向で前方へ移動させられるときに 、その粘性事象を多少とも正確に水平に前方へ定位できることが知られている。
これは、耳介か近い距離の音放射を受けている間に方向づけられた特定の直線修 正が行われるためである。ここで、前記効果を達成するために、見る方向で前方 に少なくとも約10センチメートルの所に音響変換器構造を置がねばならない。
聴性事象の水平前方定位はステレオヘッドホンを用いる音響放射を介する。これ は高い費用で実現されるステレオヘッドホンにより支持される。これは、音を照 射すべき左右の耳介に対して平行に、別々に変調される低音および中音/高音の 音響変換器装置を提供する(ドイツ特許第2541332号明細書; Punk schau (ラジオ・レビュー):10巻/1,977.57〜58および7 1〜72ページ)。
請求項1のプリアンプルにより定義されている種類のステレオヘッドホンは米国 特許第3,592.978号明細書から知られている。この既知のステレオヘッ ドホンは音響変換器装置を有する。この音響変換器装置は外耳突起の所に直接に 通常のようにして取り付けられるのではなく、見る方向でr方へ与えられた量だ け前方へ移動させられるようにして、外耳突起からある距離の垂直の周囲にピボ ットさせられる。しかし、その音の方向の前方への移動距離は非常に小さいから 、見る方向に少なくとも10c11移動する前記音響変換器の配置の場合とは異 なって、聴性事象の水平前方定位を達成するためには決して十分ではない。その 理由は、米国特許第3,592.978号明細書のものでは聴性事象の水平前方 定位をどのようにして達成するかについては何の議論もしていないからである。
実際にそうであるから、通常のヘッドホンの頭内上方定位はこの既知のステレオ ヘッドホンに対して維持される。
そのステレオヘッドホンは不自然に音を生じ、長い間開いているとうるさく感ぜ られる。
請求項1のプリアンプルにより定義される種類の別のステレオヘッドホンが米国 特許第3.751.608号明細書から知られている。この既知のヘッドホンは 、米国特許第3.592.978号明細書から知られているものに類似する音響 変換器装置の配置を行う。すなわち、外耳突起からある横方向距離で、見る方向 に前方の水平面内でピボットされる。この既知のステレオヘッドホンは見る方向 で前方の音響変換器装置の配置により特徴づけられ、それは聴性事象の水平前方 定位に対しては小さすぎる。更に、米国特許第3.751..808明細書から 、請求項3のプリアンプルにより定められる種類の音響変換器配置を最適にする ための方法が知られているそれに従って、とくに、見る方向での前方への、両方 の音響変換器装置の配置の変動を経験により最適にすることにより聴性事象の制 定するためにそれが提供される。
本発明の目的は、聴性事象の前方定位が簡単な手段で確実に達成されるように請 求項1のプリアンプルにより定められる種類のステレオヘッドホンを提供するこ とである。更に、請求項3のプリアンプルにより定められる種類のステレオヘッ ドホンの音響変換器装置の配置を最適にするための方法を提供して、音響変換器 装置の配置を迅速かつ確実に定められることを許さねばならない。
これは、命令に従ってステレオヘッドホンにより聴性事象の前方定位を行うため に必要なものである。
この目的は、ステレオヘッドホンに関して、請求項1の特徴部に記載の構成によ り達成される。本発明のステレオヘッドホンの有利な発展が請求項2により与え られる。この目的は、方法に関して、請求項3の特徴部に記載の構成により達成 される。本発明の方法の有利な発展が請求項4〜21により与えられる。
したがって、本発明の要旨は、ベクトルであって、頭内上方定位を妨害する部分 音響方向「下j補償と、指向性「前方の」付加補償とから成る。それは、a)頭 から離れた定位または b)聴性事象の水平前方定位(録音法、たとえば、音の缶詰、とは独立である) を生ずるために加えられる。
言い換えると、試験対象の短距離音響放射中は、たとえば人工類録音の頭に関連 するステレオ音再生中の「水平−前方」であるとしての方向性の知覚は、音の入 射の方向性に特有である人の解剖学的聴覚の個々の指向性への指示によって(角 度は1dBのみ)確保されたのではなく、音の入射の指向性の2つの成分、「下 方」および「前方」、の合同によって確保された。これに関連して、本発明に従 って(ヘッドホンの音響変換器装置の)「下方」の補償移動の全体的な無視があ るものとすると、個人の指向性特性で1dBのしきい値が超えられたときに示さ れるように、聴性事象の方向についての同し望ましくない知覚が行われる結果と なる。聴性事象は見る方向で前方であると知覚されるが、斜め上方的45″に定 位される(はぼ頭内上方定位;これは既知の頭に関連するステレオ音の録音過程 および再生過程の特性特徴に対応する)。
本発明のへットホンの音響変換器装置の配置を最適にするための本発明のプロセ スが提供される。ここでは、ヘッドホンの音響変換器装置を移動して、ここで結 果をもたらす前方定位を許すための距離を最小にするための努力が成される。こ のために、好ましくは高帯域拡散音場修正されたステレオヘッドホンと、そのス テレオヘッドホンの音響変換器装置の少なくとも一方が用いられる。
このプロセスのために、通常起こる頭内上方の聴性事象の定位を打ち消すために 、ステレオヘッドホンの音響変換器装置の下向き補償移動のみを用いて、指向性 を明確に決定できないような「仮想聴性事象」が実現される(しかし前方方向の みを強調して)ようにするのがよい。
更に、反対の見る水平方向、言い換えると背後、で聴性事象を実現するためには 、左右のチャネルを聴性事象の前方定位の利益のために修正された二重チャネル 聴性事象を交換するのがよい。
また、音にさらされる各耳介に対して改善された空間性および空間音響を生ずる ためにマルチチャネル音響変換器装置が用いられる時に、聴性事象の前方定位に 対して前方下方におかれているヘッドホン音響変換器装置の他に、見る方向とは 反対側で、外耳構造の下側および背後におけるヘッドホン音響変換器装置の配置 を、請求項16に従って選択することも有利である。請求項15に従って全部で 4つの音響変換器装置が別々に変調される。
この他に、請求項19または20に従って、ステレオヘッドホン音響変換器装置 の再生特性を、状態の反応および頭の反応で、約300 Hzにおいて3dBで ある、第3の幅である、レベルの傾斜の音響信号へ拡張することが有利である。
これは、たとえば、BLAIJERTおよびGANLIITにより詳しく記載さ れている。これは本発明のヘッドホンのデザインにとってとくに有利なものであ る。それは、それの設計において、すなわち、それの伝送特性において、理論的 な信号伝送ベースに従ってとくに修正されている(たとえば、反射空間において )。これは、音響変換器装置の従来の位置決めからずれる場合には、もはや正確 に追従されないから、音響パターンの調節(たとえば、拡散音場後エンファシス )が請求項19または20の構成に従って行われる。ここでは、くし形フィルタ 構造により発生された狭帯域(3分の1より狭い帯域幅)ひずみが、高帯域(3 分の1より広い帯域幅)疑似指向性中立修正を介して全聴取範囲に渡って音響的 に最小にされる(とくに、人の音響刺激の近くに置けるマスキング効果を利用し て)。
更に、増幅器により、請求項21に従って、電気的伝送特性に関する、ヘッドホ ン音響変換器装置の変調は下記の要求を具体化すると有利である。
* 98dBより大きい有用な信号−ノイズレベル間隔、* 60dBより広い 音量範囲、 * 0.5dBより小さい直線ひずみ(最大偏移)および*0.1%より小さい 非直線ひずみ 技術状態に関して本発明の技術の助けにより得ることかできる利点は、とくに、 a)録音(たとえばAB技術、支持点技術、人工類技術のような七ノーラルまた はステレオのために用いられる手順とは独立に、水平前方定位(ステージ効果) か実現されること、 b)現在までは前方定位の発生において生じていたステレオベース幅の減少(技 術状態に従って、たとえば、頭内上方定位のステレオヘッドホンの正常な音放射 の180°から、見る方向前方に約10センチメートルの前方定位を許すヘッド ホン音響変換器装置の120°アパ一チヤ角度までの、推奨されるステレオパノ ラマ)かかなり小さいことが判明していること(ここでは、移動距離が短いから 、160°より大きい)、C)ヘッドホンの種類の個々の定位移動修正の効率が ほとんど影響を受けないままであるから、とくに周波数応答と音響変換器装置を 考慮する必要がないこと、d)頭に関連する信号の定位における希望の移動の種 類と時点を自由に決定できること、 e)指向性における「前方」エンファシスに関連して、頭内上方定位を打ち消す 方向「下向き」へ移動する補償音響変換器の存在に関する知怠または科学的言説 の欠除のために(上記文献参照)、ヘッドホンの音放射を介して、たとえば、コ ンサートホールの実際の空間音響特性を、音響信号源とは独立に生成できる(ヘ ッドホンクオドラフォニイ:主として頭内上方定位、「前方を意図されたJ信号 の前方音位置決定の低い割合参照)こと、 f)移動距離に関する前方移動と比較して、へ・ノドホン音響変換器装置のかな り優勢である下向き移動により、適切な聴性事象を示すために要求されていた移 動距離の半分以上が節約されること、 g)したがって、他の場合には、前方音場所を許す耳介の前方の音響変換器配置 による正常な低音損失が小さい値に減少させられ、耳介に直接追加の低音変換器 装置を要求しない(中間周波/高周波音響変換以外に)こと、 h)人工類と指向性混合ソールの少なくとも一方を用い、かつ耳の平均指向性特 性を用いる録音法の結果として、頭内上方定位が個々に減少させられるために、 方向的に正確な音の再生が行われることになるが、「下方」再生補償修正により 、著しい平均修正で行われること、i)したかって、とくに、「前方」と「背後 」を区別するために人工類録音により構成された直接位置決定情報か強められる こと、 j)この理由から、ヘッドホン音を突きとめる位置に対して望まれる作用を行う ために「平均」フィルタの導入も成功を約束すること(比較すると、「平均」補 償修正は、ヘッドホンを介して再生されて、修正されていないおよび人工類のみ からの「前方で」受けられる音源より良い前方定位を行うこと、 k)耳介の形に個々の作用のために、聴性事象の水平前方位置決めを指示する1 組のステレオヘッドホンの音響変換器の測定された幾何学的、「平均」配置が、 見る水平前方方向における音の刺激の近くを生ずること(前提条件:聴覚組織が 健康な人)、 l)電気的な、フィルタに拘束された、頭に関連する、個々の前方修正に対して 示すためにめられていた(音響的に不活性な、すなわち反射の少ない費用のかか る測定室の必要性を含めて)測定技術のための費用か、コストに関しては一層好 ましいことか今判明していること、 m)たとえば、電気通信(調整スピーカの一致)事象と、自身の前方に配置され ているモニタ画像上の視覚事象とともに、前方定位を許すステレオヘッドホンの 、通常のハイファイ応用以外での、可能な利用が提供され以下、図面を参照して 本発明の詳細な説明する。
図1は、垂直平面上に配置され、本発明による音響事象の前方定位を許す位置に 従来型のステレオヘッドホンへのヘッドホン音響変換器の移動プロセス中に起こ る音の位置を示す部品のベクトルを示す。
図2は、本発明による前方定位のシミュレーションにより生した、周波数依存差 レベル記録(試験対象No。
1に対する)を示す。
図3は、試験対象No、2に対する図2と同様の周波数依存差レベル記録を示す 。
まず初めに、ヘッドホンセットから音を受けた試験対象に、本発明にとって典型 的である聴性事象の場所を定めるための試験の重要な効果の全てを説明した。こ れの特殊な部分か、一般に a)頭内上方定位された(すなわち、「頭の頂部における」90度垂直に配置さ れた)聴性事象、およびb)頭の前方外側で定位された(すなわち、見る方向に 0度水平前方に配置された)聴性事象、の正確な弁別可能性および分類可能性で あった。これは試験を行う人により示された。
a)とb)の間に流体の遷移が一度存在すると、とくに、前方定位を許す新しい ヘッドホン音響変換器の位置を定めねばならない場所を決定するための切迫して いる試験、ひたいの前方の(三等分平面内の)見る方向で高度の45度角である として近くされる音響事象−二の音の位置を定める性能は特別な重要性を得た。
これのねらいは、試験対象自身が、心地好いとして知覚された音楽を通常聴いて いる間に、移動させられているへ・ノドホン音響変換器装置により任意の時刻に (b)に従って)水平前方定位を実現することが独立にできることであった。
これは「ステージ効果」と名付けられる。この理由は、主観的に知覚される音響 事象の場所が「前方」としてシミュレートされるからである。:実際にはその場 所にはたとえばオーケストラは存在しない。これに関連して、強さステレオ音技 術を用いて録音された任意の種類の録音が推奨される。ある状況の下ではステレ オヘッドホンでは明瞭な頭内上方定位が見出されないから、人工類音楽作品は不 適当である。
試験対象か「ステージ効果」を構成する前に、すなわち、水平前方定位の前に、 その手順モードの概観を予め定めておかねばならないコロ1は、メジアン面上の ベクトル表現の助けにより、修正されていない、すなわち、製作者の指示に従っ て装着されたステレオヘッドホン音響変換器装置で音源を探す部分(1)を示す 。f(5):1つのヘッドホンカップの輪郭を示す)。この定位はステレオヘッ ドホンにより音を照射される聴性事象の頭内上方定位(1)に対応する。第2の ベクトル(2)が、位置がステレオヘッドホン音響変換器装置から移動させられ るときに補償方向「下」の上を形成する。これにより、頭内上方に対する音源位 置決定部品(1)が無くされる。ベクトル(3)は、前方である、すなわち、「 ステージ効果」であるとしての聴性事象の方向の知覚のエンファシスを表す。こ こでは、製作者の指示に従って外耳に装着されているステレオヘッドホン(ヘッ ドホンカップの輪郭で表されている)が、運動ベクトル(2)と(3)に従って 、聴性事象の前方定位を許す位置へ動かされる(図1の素子(6)を参照)。ま た、ヘッドホンの音響変換器装置! (6)が、音響効果のために例えば30度 の角度で外耳(4)へ動かされる(ヘッドホン音響変換器装置6における輪郭の 斜視表現に従って)音の拡がる方向はここではベクトル(7)により表されてい る。
図1に従って、理論的に概略的に取り扱われるそれらの手順は、実施することに 価値がある。ここでは、試験対象に、音たとえば音楽をヘッドホンによりステレ オでもう1度加えることが重要である。市販の全ての製品は試験ヘッドホンとし て適当であるそれは、a)「開放」原理で動作し、かつ b)耳を囲む C)調節可能な頭バンドを有し、かつ d)多くの軸で調節できる音響変換器を有し、およびe)それの音響変換器装置 (各チャネルに対する)は、点状音源に対応する。たとえば、寸法が100ID 11x 100■である広い表面の放射器は、方向探知試験のコンテキスト内で は(完全に)不適当である。聴性事象の水平前方定位の隠された狙いのために、 下記の反復作業法が採用される。
初めに、ステレオヘッドホンは製作者の命令状態として置かれ、それから音響変 換器の信号変調器が動作させられる。次に、両方のヘッドホン音響変換器装置か 両手で、頭/こめかみ側の表面から、はぼ十分に(約5〜101m)持ち上げら れて、頭の骨のバティングが耳介にやっと接触するだけである。それから、ヘッ ドホン音響変換器装置か動かされて、各場合に前方(見る方向で)および下方( 見る方向で垂直に)に51より小さいステップで、聴性事象の空間位置に注意を 向ける。一般に、15α1の三次元移動距離の後で、聴性事象の定位における移 動か起こる(メジアン平面内のたとえば30度前方の仰角)。
これはステレオヘッドホンの移動プロセスを実現させる。
それは今はもはや変化しないか、聴性事象の位置決定において個々の移動のケー スに依存させられる。いま述べた例においては、30度の仰角で、聴性事象の適 切な前方エンファシスを既に過程できる。この理由から、下方へ水平前方■に達 する追加の補償移動が推奨される(頭内上方定位とは逆方向に向けられる)。こ の移動により、いぜんとして水平前方定位に対応しない聴性事象に対する位置を 生ずるものとすると、行われたばかりの下方移動は、選択された■距離に関して 半分にされる、すなわち、半分に減少させられる。それから請求められている「 ステージ効果」が、経験的なやり方で、加えられまたは差し引かれて、更に減少 させられた移動ステップにより最適にされる。この例においては、まず前方への 1〜2■の移動が選択され、これの後でのみ、これ以上の経験的な移動プロセス の平衡が行われる。前方定位を許すステレオヘッドホンの新しい位置か見付けら れると、最後に、 a)約、1tn+の下方の小さい保護移動が加えられ、b)耳道の音照射効率を 高くするために、両方のへ・ノドホン音響変換器装置が耳介/耳道へ向かっであ る角度で配置される(水平およびメジアン面内で方位角と仰角が約20〜40度 )。ここで聴性事象の知覚された位置が好ましくはないが変化したとすると、へ ・ノドホン音響変換器装置の小さい修正運動(上記参照、[経験的な、平行移動 プロセス)がもう1回行われ、へ・ンドホンはある角度で保持されている。
例を提供するために、商業的に広く利用でき(開放、耳を覆う)、かつ、(直径 が約30mmである)円形の音響変換器を有するヘッドホンモデルで、垂直下方 に45■(方位角/仰角が35度)の最後の移動距離が得られる。他方、ウオー クマンヘッドホンモデルが用いられた時に約50%だけ小さくされる、最後の移 動距離に対するそれらのが用いられる。ここで、聴神経路か基準点となり、それ の前方には、製作者の指示に従って装着されているヘッドホンが設けられ、通常 は中央に配置される。試験対象ではこれは現在の比3:1に対応する(下方移動 距離と水平移動路、離の比)。外字の想定したマルチチャネル音響照射について 、前方定位を許し、かつ前方下方に置かれている。音響変換器装置の横に(各耳 介に対して)(直接の、すなわち処理されていない音声信号)、第2の音響変換 器装置を置く(空間反射率パターンを用いる変調)。それは、正常な場合には、 製作者の指示に従って耳介の前方に置かれ、聴神経経路基準点を基にして、後方 および下方へ移動させ、最後に所定位置に置く。これに適当である。
音響変換器のための休止位置を見付けることに関しては、上記手順ステップが行 われる。これに関連して、最大の効果を生ずる最小の移動距離かめられる。これ は、下方および後方に置かれたその音響変換器装置がステレオ音声信号で変調さ れたときに、音が軽く後方定位される「仮想」 (用語:1ページ以降参照)聴 性事象を生ずる。注ニステレオヘッドホンを用いて音を放射する聴性事象の後方 定位に対する音響変換器装置の一般的な後方位置決めおよび下方位置決めには費 用がかかりすぎるから、より大きい移動距離を生ずる外耳「解剖学的」方向依存 フィルタ)の形のために実用性に乏しい。最後に、前方および後方[Ilと、後 方および下方[I Ilに置かれた音響変換器装置が、もともと割り当てられて いた音声信号[1]に対しては直接音声信号、および[I 1]に対しては空間 反射パターンで変調され、それから聴性事象が提示される。
その聴性事象は空間に関して三次元的に再評価され、もう1回拡げられる。
前方定位も許す、ステレオヘッドホン音響変換器装置4こ対するこの位置は、配 置ジオメトリの形内のデータの収集及び外耳減衰率の収集が終わるまで、一定に 保たれる。
ヘッドホンが移動させられたときの直線ひずみの測定方向の移動とは独立である 前方定位をシミュレートするために、周波数依存差レベル情報が加えられ、それ から、発明に従って、ステレオヘッドホン音響変換器装置の必要な、加算的な続 行するプリエンファシスが下記のようにして得られる。
最初に、適当なプローブが耳道の中に約4■埋めこまれる。後で修正されたプロ ーブが測定に全体として手を加えず(音量範囲は5111dBより広く、調波ひ ずみが0,1%より小さく、周波数応答は20Hz〜20kHz ) 、または 試験対象を傷つけない、適当な手段。(プローブは超小型マイクロホンカプセル であって、耳道からホースに類似の音供給器を介して音声信号サンプルを取り出 す。)後で信号を更にデジタル処理するために、いわゆる「デジタルマイクロホ ン」 (録音スタジオにおいて知られている)を用いるためにより高感度にする 。適当な種類は現在では市場で入手できない。
超小型マイクロホンにより発生された(アナログ)電気交番信号(約10aV) が、0,5■より高い電圧レベルまで通常増幅されて(マイクロホンに従う、増 幅器品質のための技術データ)、実際のEOP装置の前に、その信号を更に処理 するために用いられるアナログ−デジタル変換器が電子か組立体区域内で動作せ ず、したがって不十分なレリーズすなわち音声信号サンプリング品質を提供する ようになる。
多数の測定法(1ページ以降参照)から、20Hzから20に、Hzの正弦掃引 か選択された。その理由は、周波数依存レベル変動の態様で、外耳ヘッドホン音 響変換器装置の反応を直ちに暴露するとプロセスを引き起こすからである。音の レベルは75dBS P L以下か通常選択される。
(代表的な)信号応答図「ヘッドホン正常」 (製作者の指示に従って耳介上に 置かれた)と[変えられた位置jから構成される差信号レベルの以後の形成、す なわち、第1に名付けた図のレベル値マイナス第2に名付けた図のレベル値、は 、たとえば、図2に示されているカーブに対応する。それは1名の個人の外耳を 用いて録音された(「平均」音位置決定特性へ向かう方向で):第1に、1.8 および3.6 Hzを中心として2つの広帯域4dBの増加が注意を引き、およ びxgaB−qさが5 kHzを中心とする共振(最高レベル5.5 dB)と 、(8,5kHzを中心とする共振(最高レベル3 dB)と、1.1 kHz における侵入(最低レベルマイナス7 dB)との狭帯域共振を認虜てきる。約 12 kHzの共振および低下から、くし形フィルタに類似するやり形で約2  kHzの周期で交番する。1名の人(No、1)で測定された差レベル周波数応 答グラフは、1kllzの周波数以下ではレベルのどのような違(1ももはや含 まない。それらはヘッドホンにより発生された前方定位に関連する。これは正し く、一般的妥当性を有する。その理由は、 a)外耳の寸法のために、外耳の形は、約1.kHzの信号の上だけで音ダンパ および共振器として機能できる、および b)信号応答か低音セクタまで連続して低くなることは、製作者の指示にて外耳 に置かれ(装着され)なかったステレオヘッドホンで「開放」音響変換器装置の 効率が低下することを示す、 からである。
この理由から、これより低い周波数応答領域を付加的なレベルの向上(たとえば 、300 Hzにおいて3分の1ワイド+3dB)と低下の少なくとも一方によ り、実効的(こ拡張すべきかどうかを調べるために、聴性事象の音声信号広帯域 水平前方定位を改善するため、聴力テストにその領域を再び細かに調べる。
他の差レベル図とは対照的に、1.8kHz以下の信号応答の相対的な低下と、 5〜8 kHz領域における低下と、1.5〜5kHzの間および8kHz、な らびにここでitとく1こ12kHzより平均化されたものをここでは特1こ水 晶化する。
周波数応答において目立つ点を数百ヘルツの範囲1こわたって分布できる。更に 、幅(1〜3 dB)が約3分の1の相対的な強調を500Hz以下で散発的に 見ることができる。
低い周波数へ向かう周波数応答の連続低下(1kHzレベル値と比較して約5  dB)に関するマイナス10dBの目立つ低音侵入が、測定中に誤りにより行わ れた。
これは、前方定位を許す音響変換器の管における現在の配置による直線ひずみの 一層の記録を示す図3により支持される。図3に示す測定のための別の志願者( 第2の)試験対象を利用できた。試験対象IとIIの外耳の種々の解剖学的特徴 にも関わらず、両方の差レベルグラフ(図2と図3参照)の間の重要な周波数範 囲において高い相関があった。それは2 kHz、 4 kHzおよび8 kH z以下の周波数におけるレベルを超える値と、6 kHzと11kHzを中心と するダンピング侵入とによりサポートされる。同様に、図3において、信号応答 の低い信号までの連続低下を決定できる。これが見られ、図2におけるものに類 似する。
請 求 の 範 囲 1. 外耳突起に置ける通常の配置から始まって、見る方向で前方へ与えられた 量だけ、それの音響変換器装置の配置が移動させられるステレオヘッドホンにお いて、音響変換器装置は見る方向で下方へ、水平の量をこえる量だけ、更に移動 させられ、そのこえる量は、頭内上部定位をほぼ前方に定位させられる聴性事象 へ変換するために適切であることを特徴とするステレオヘッドホン。
2、 請求項1記載のステレオヘッドホンにおいて、a) 音響変換器の通常の 配置を基にした頭内上方の聴性事象の位置、または b) 聴性事象水平前方の位置 のいずれかのために、それの音響変換器装置の可変配置ジオメトリにより特徴付 けられるステレオヘッドホン。
3、 試験対象の外耳突起における音響変換器装置の通常の配置の基準位置から 出て、見る方向に進む好適な聴性事象か設定されて、両方の音響変換器装置の移 動を行うことにより経験的に最適にする、ステレオヘッドホンの音響変換器配置 を最適にする方法において、請求項1または2記載に従って、聴性事象の前方定 位のためにステレオヘッドホンの音響変換器配置を最適にするために両方の音響 変換器装置の配置を、与えられた幅のステップで下方と前方へ交互に移動するこ とにより、聴性事象の水平前方のために、水平量をこえる量だけ下方へ更に移動 させることを特徴とするステレオヘッドホンの音響変換器装置の配置を最適にす る方法。
4、 請求項3記載の方法において、ステップ幅は5ミリメートルより狭いこと を特徴とする方法。
5、 請求項3または4の1つに記載の方法において、外耳突起における音響放 射効率を高くすることと、外耳突起に音響変換器を位置させる可能性を最適にす ることの少なくとも一方を行うために、ステレオヘッドホンの音響変換器装置を 聴管に対しである角度で斜めに向けて置かれることを特徴とする方法。
6、請求項3または4の1つに記載の方法において、音響変換器の最適配置を反 復決定し、各場合に、試験対象の左耳と右耳で別々に行うことを特徴とする方法 。
7、 請求項6記載の方法において、音響変換器の最適配置を、各場合に新たに 反復すべき少なくとも4回の移動手順により決定することを特徴とする方法。
8、 請求項3〜7の1つI記載の方法において、音響変換器の最適配置を、各 場合に新たに反復すべき少なくとも4回の移動手順により決定することを特徴と する方法。
9、 請求項8記載の方法において、音響変換器の最適配置を決定するために、 最低4回の移動手順のうち、他のものの典型的な特徴の多くを有する1つの移動 手順を選択することを特徴とする方法。
10、 請求項9記載の方法において、複数の試験対象に対して移動手順を行う ことを特徴とする方法。
11、 請求項10記載の方法において、聴覚器官に対しては健康である、音響 変換器の最適配置を決定するために少なくとも8人の志願者を見つけることを特 徴とする方法。
12、 請求項11記載の方法において、個々の結果の平均をめることを特徴と する方法。
13、 請求項3〜11記載の方法において、音響変換器装置の傾きの角度と、 前方下向きの移動距離とに関して、製造者により推奨されたやり方で外耳に取付 けられている一対のステレオヘッドホンの三次元空間位置を基にして、音響変換 器の最適配置をミリメートルの確度で決定することを特徴とする方法。複数の試 験対象に対して移動手順を行うことを特徴とする方法。
14、 請求項2〜13の1つに記載の方法において、2〜1より高いことが好 ましい。下−前方の移動距離の比で、下−前方の移動距離の比で、聴性事象の頭 内上方位置が好都合である音響変換器装置の通常の配置ジオメトリを基にして、 移動距離に関して最大化と最小化の少なくとも一方を行う配置ジオメトリの選択 と、聴性事象の水平前方位置が好都合であるそれの音響変換器装置の選択とを特 徴付とする方法。
15、 請求項3〜14の1つに記載の方法において、ヘッドホンにより多次元 室音響特性を生ずるために、好ましくは、聴性事象の水平前方位置か好都合であ る音響変換器装置のそれの配置に録音からステレオ信号を供給し、聴性事象の頭 内上部位置が好都合である音響変換器装置のそれの配置に、録音のステレオ信号 から発生されたステレオ空間反射を供給することを特徴とする方法。
16、 請求項15記載の方法において、マルチチャネルステレオヘッドホンに より多次元空間聴性事象を拡張するために、好ましくは、頭内上方定位が好都合 である音響変換器装置の配置を、見る方向とは逆の下方と後方の少なくとも一方 へ、聴性事象の少なくとも一方位置に従って、適切な量だけ移動させることを特 徴とする方法。
17、 請求項3〜16の1つに記載の方法において、好ましくは聴性事象の比 較目的と測定目的の少なくとも一方のために、頭内上方、水平前方定位および多 次元室音響特性を生ずるために、音響変換器装置の間で自由に選択可能な切り替 えを企てることを特徴とする方法。
18、 請求項17記載の方法において、聴性事象の水平前方位置と頭内上方定 位の少なくとも一方が好都合であるステレオヘッドホンの音響変換器装置の配置 をそれの休止位置に確実に置くために、ヘッドホンカップと音響変換器装置の少 なくとも一方を耳介の所と耳介の前方の少なくとも一方に置くために通常用いら れるヘッドホンパッドへ、音を通す、断性的なストレスを加えることが好ましい ことを特徴とする方法。
19、 請求項3〜18の1つに記載の方法において、中性音響パターンで聴性 事象を形成するために、低音および中間伝送範囲の影響が、好ましくは、ヘッド ホン耳パツドと、頭とヘッドホンカップの結合を改善するヘッドホンカップ構成 と、音響変換器装置の再生周波数応答の修正との少なくとも一方により加えるこ とを特徴とする方法。
20、 請求項3〜19の1つに記載の方法において、直線的で、くし形フィル タ状である聴性事象の水平前方位置の発生において起きる歪みと比較して、ステ レオヘッドホン中の音響変換器の上側中間伝送範囲と、最高伝送範囲の少なくと も一方に置ける音響パターンの中立状態が好都合である比較的広い帯域の修正に より特徴付けられる方法。
21、 請求項3〜19の1つに記載の方法において、音響変換器装置を制御す る音声信号の、技術的に高度で、音量を調整できる、別々のマルチチャネル増幅 により、音響変換器装置を制御することにより特徴付けられる方法。
已旦λ 巳ユ1 国際調査報告 −111.□、。PCT/DE 90100562国際調査報告

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.外耳突起における通常の配置から離れて、見る方向で前方および主として下 方へ与えられた量だけ移動させられているヘッドホンの音声変換器装置の、頭内 上方定位をほぼ水平前方に定位された聴性定位へ変換するのに適切である配置を 特徴とする、ステレオヘッドホンにより発生された聴性事象を前方定位する装置 。
  2. 2.両方の音響変換器装置の最適にする経験的移動により水平前方として設定さ れている聴性事象の位置により特徴づけられ、これは反復して行わねばならず、 試験対象の外耳突起上の通常の配置の基準位置から離れて、移動は、与えられた ステップ幅で、下方と前方へ交互であることを特徴とする請求項1記載の装置に よりステレオヘッドホンの音響変換器装置配置を最適にする方法。
  3. 3.請求項2記載の方法において、ステップ幅は5ミリメートルより狭いことを 特徴とする方法。
  4. 4.請求項2または3の1つに記載の方法において、外耳突起における音響放射 効率を高くすることと、外耳突起に音響変換器を位置させる可能性を最適にする ことの少なくとも一方を行うために、ステレオヘッドホンの音響変換器装置を聴 管に対してある角度で斜めに向けて置くことを特徴とする方法。
  5. 5.請求項2または4記載の方法において、音響変換器の最適配置を反復決定し 、各場合に、試験対象の左耳と右耳で別々に行うことを特徴とする方法。
  6. 6.請求項5記載の方法において、音響変換器の最適配置の決定を、任意のステ レオ音信号と、決定プロセス中の多くの機会に変化する信号とにより行うことを 特徴とする方法。
  7. 7.請求項2〜6の1つに記載の方法において、音響変換器の最適配置を、各場 合に新たに反復すべき少なくとも4回の移動手順により決定することを特徴とす る方法。
  8. 8.請求項7記載の方法において、音響変換器の最適配置を決定するために、最 低4回の移動手順のうち、他のものの典型的な特徴の多くを有する1つの移動手 順を選択することを特徴とする方法。
  9. 9.請求項8記載の方法において、複数の試験対象に対して移動手順を行うこと を特徴とする方法。
  10. 10.請求項9記載の方法において、聴覚器官に対しては健康で、音響変換器の 最適配置を決定するために少なくとも8人の志願者を見つけることを特徴とする 方法。
  11. 11.請求項10記載の方法において、個々の結果の平均を求めることを特徴と する方法。
  12. 12.請求項2〜11記載の方法において、音響変換器装置の傾きの角度と、前 方下向きの移動距離とに関して、製造者により推奨されたやり方で外耳に取付け られている一対のステレオヘッドホンの三次元空間位置を基にして、音響変換器 の最適配置をミリメートルの確度で決定することを特徴とする方法。
  13. 13.聴性事象の位置が請求項2〜12の1つに従って構成された水平前方であ る、それの音響変換器装置間配置ジオメトリが請求項1記載の装置に従うことを 特徴とするステレオヘッドホン。
  14. 14.請求項13記載のステレオヘッドホンにおいて、 a)音響変換器の通常の配置による頭内上方の聴性事象の位置と、 b)この配置ジオメトリが最適にされている時の、聴性事象の水平前方位置と、 のいずれかを利用するそれの音響変換器装置の変更可能な配置ジオメトリにより 特徴付けられるステレオヘッドホン。
  15. 15.外耳突起における音響変換器の通常の配置でステレオヘッドホンの特別な 修正を決定する方法において、請求項1記載の方法に従って、聴性事象の水平前 方位置を利用する配置をシミュレートするステレオヘッドホンの再生一伝達機能 を特徴とするステレオヘッドホンの特別な修正を決定する方法。
  16. 16.外耳突起における音響変換器の通常の配置で一対のステレオヘッドホンの 2チャネルフィルタ回路を決定する方法において、請求項1記載の方法に従って 、聴性事象の水平前方位置を利用する配置をシミュレートするステレオヘッドホ ンの再生一伝達機能を生ずる一対のステレオヘッドホンと共同して接続されるス テレオヘッドホンの修正作成を特徴とする一対のステレオヘッドホンのチャネル フィルタ回路を決定する方法。
  17. 17.請求項16記載の2チャネルフィルタ回路を決定する方法において、スイ ッチオンおよびスイッチオフがてきる、請求項1記載に従って聴性事象の少なく とも一方位置を利用する、ステレオヘッドホンの修正特性を特徴とする方法。
  18. 18.請求項15または16記載の時性事象のステレオヘッドホン位置をシミュ レートする修正を決定する方法において、音響変換器が通常の配置であるステレ オヘッドホンを用いて、試験対象の聴覚道内の外耳減衰率を決定することを特徴 とする方法。
  19. 19.請求項15または16記載の聴性事象の水平前方位置を利用する音響変換 器の配置のステレオヘッドホンを用いて試験対象の聴覚道内の外耳減衰率を決定 することを特徴とする方法。
  20. 20.請求項15または16記載の聴性事象のステレオヘッドホン位置をシミュ レートする修正を決定する方法において、聴性事象のこの位置を利用する再生伝 送機能を、請求項19および18に従って、外字減衰率から差を形成することに より、固定することを特徴とする方法。
  21. 21.請求項15記載の方法において、再生透過機能により特徴づけられ、差形 成からのくし形フィルタ構造を、請求項20記載に従って、通常の伝送特性に加 算的に考慮にいれることを特徴とする方法。
  22. 22.請求項16記載の方法において、請求項20に従って、差形成からのくし 形フィルタ構造に対応するそれの2チャネル伝送機能により特徴づける方法。
  23. 23.請求項15〜20の1つに記載の、聴性事象の水平前方を利用するステレ オヘッドホンの2チャネル修正を行う方法において、外耳減衰率の決定と、行う べきレベル計算とを、少なくとも20Hz〜20kHzの周波数範囲内で行うこ とを特徴とする聴性事象の水平前方を利用するステレオヘッドホンの2チャネル 修正を行う方法。
  24. 24.請求項23記載の方法において、2の12乗根の等比の周波数に依存する 分解を少なくとも提供する、DIN45401に従って標準測定周波数シーケン スを、4分の3で目盛られた対数周波数尺度へ拡張することを特徴とする方法。
  25. 25.請求項1記載に従って、聴性事象の水平前方位置を利用する配置をシミュ レートする、ステレオヘッドホンの2チゃネル修正を行う方法において、ステレ オヘッドホンにより変調されている音響信号のアナログーデジタル変換のための 装置により特徴付けられるステレオヘッドホンヘ2チャネル修正を行う方法。
  26. 26.請求項25記載の方法において、更にデジタルデータ処理を行うための装 置により、請求項23または24の1つに従うことはもちろん、請求項15〜2 2の1つに従って動作サブステップが実行されることを特徴とする方法。
  27. 27.請求項1または26の1つに記載のヘッドホンを用いて多次元空間ステレ オを生ずる方法において、データのデジタル取扱いの可能性の拡張を特徴とする 方法。
  28. 28.請求項27記載の方法において、聴性事象の水平前方位置を利用して外耳 突起における音響変換器の配置はもちろん、通常の配置で、ステレオヘッドホン により多次元室音響特性を生ずるために、フィルタのコンピュータ支援、独立マ ルチチャネル、デジタルシミュレーションおよび音響信号の遅れによるデジタル 取扱いを利用することを特徴とする方法。
  29. 29.請求項2〜12または15〜28の1つに記載の方法において、音響信号 再生装置により聴性事象の水平前方位置を利用して、従来のステレオヘッドホン のマルチチャネル修正への、測定により得た個々の差レベルデータの直接変換を 特徴とする方法。
  30. 30.請求項2〜12または15〜28の1つに記載の方法において、測定のた めにも用いることが好ましいデータ処理装置により、プログラムと交換の少なく とも一方が可能であるデジタルデータ格納モジュールヘ、デジタル符号の形の個 々の差レベルを送ることを特徴とする方法。
  31. 31.請求項29と30の1つに記載の方法において、音響信号再往装置により 特徴づけられ、この装置は、それの可変伝送特性と修正特性との少なくとも一方 に関して、プログラム可能なデジタルフィルタを有することを特徴とする方法。
  32. 32.請求項29と31の1つに記載の方法において、聴性事象の切り替えが好 都合であるステレオヘッドホンより前に音声信号再生装置の個々のマルチチャネ ル修正を行う、この音声信号再生装置と共同するデータ格納モジュールにより特 徴づける方法。
  33. 33.請求項26〜32の1つに記載の方法において、データ取り扱いをされ、 かつステレオヘッドホンを変調するデジタル音声信号の別々のマルチチャネルデ ジタル−アナログ変換により特徴付けられる方法。
  34. 34.請求項2〜16、27および28の1つに記載の方法において、2〜1よ り高いことが好ましい、下一前方の移動距離の比で、聴性事象の領内上方位置が 好都合である音響変換器装置の通常の配置ジオメトリを基にして、移動距離に関 して最大化と最小化の少なくとも一方を行う配置ジオメトリの選択と、聴性事象 の水平前方位置が好都合であるそれの音響変換器装置の選択とを特徴付とする方 法。
  35. 35.請求項2〜28の1つに記載の方法において、ヘッドホンにより多次元室 音響特性を生ずるために、好ましくは、聴性事象の水平前方位置が好都合である 音響変換器装置のそれの配置に録音からステレオ信号を供給し、聴性事象の頭内 上部位置が好都合である音響変換器装置のそれの配置に、録音のステレオ信号か ら発生されたステレオ空間反射を供給することを特徴とする方法。
  36. 36.請求項2〜25の1つに記載の方法において、マルチチャネルステレオヘ ッドホンにより多次元空間聴性事象を拡張するために、好ましくは、頭内上方定 位が好都合である音響変換器装置の配置を、見る方向とは逆の下方と後方の少な くとも一方へ、聴性事象の少なくとも一方位置に従って、適切な量だけ移動させ ることを特徴とする方法。
  37. 37.請求項2〜28、27および36の1つに記載の方法において、好ましく は聴性事象の比較目的と測定目的の少なくとも一方のために、頭内上方、水平前 方定位および多次元室音響特性を生ずるために、音響変換器装置の間で自由に選 択可能な切り替えを企てることを特徴とする方法。
  38. 38.請求項37記載の方法において、聴性事象の水平前方位置と頭内上方定位 の少なくとも一方が好都合であるステレオヘッドホンの音響変換器装置の配置を それの休止位置に確実に置くために、ヘッドホンカップと音響変換器装置の少な くとも一方を耳介の所と耳介の前方の少なくとも一方に置くために通常用いられ るヘッドホンパッドヘ、音を通す、断性的なストレスを加えることが好ましいこ とを特徴とする方法。
  39. 39.請求項2〜38の1つに記載の方法において、中性音響パターンで時性事 象を形成するために、聴性事象の水平前方位置と頭内上方位置の少なくとも一方 が好都合である音響変換器装置の配置を有するステレオヘッドホンの低音および 中間伝送範囲の影響が、好ましくは、ヘッドホン耳パッドと、頭とヘッドホンカ ップの結合を改善するヘッドホンカップ構成と、音響変換器装置の両生周波数応 答の修正との少なくとも一方により加えることを特徴とする方法。
  40. 40.請求項2〜39の1つに記載の方法において、直線的で、くし形フィルタ 状である聴性事象の水平前方位置の発生において起きる歪みと比較して、ステレ オヘッドホン中の音響変換器の上側中間伝送範囲と、最高伝送範囲の少なくとも 一方に置ける音響パターンの中立状態が好都合である比較的広い帯域の修正によ り特徴付けられる方法。
  41. 41.請求項2〜40の1つに記載の方法において、ヘッドホンの音響変換器装 置を変調する音声信号の、技術的に高度で、音量を調整できる、別々のマルチ散 る増幅による、ヘッドホンの音響変換器装置で行われる変調により特徴付けられ る方法。
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