CZ287048B6 - Method and apparatus for sound transmission - Google Patents

Description

Způsob a zařízení k přenosu zvuku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení k přenosu zvuku pomocí alespoň jednoho prostředku pro přenos zvuku, který vydává zvukové signály zjistitelné člověkem.

Dosavadní stav techniky

Takovéto způsoby slouží například k přenášení muziky zachycené mikrofonem nebo zaznamenané v nosném kmitočtu zvuku. Přitom prostředkem pro přenos zvuku je reproduktor nebo také sluchátko, které vydává zvukové signály tak, že jsou ve vazbě na lidský sluch přes blánu bubínku. Reproduktorem umístěným ve sluchátku nebo v místnosti se na blánu bubínku přenosu kmity, které se zpracují sluchovým orgánem člověka. Přicházející zvukové signály prochází zvukovým orgánem k bláně bubínku a vedou ji do kmitů, které se přenáší na sluchové kůstky. Třetí kůstka vede tyto kmity přes tak zvané okénko dále na sluchový orgán.

U těchto známých způsobů přenosů zvuku jsou problematické zvukové signály s frekvencí pod 700 Hz. Poněvadž je lidský sluch zvláště citlivý pro frekvence v oblasti mezi 700 a 6000 Hz, dostačuje k zachycení této frekvence relativně malý akustický tlak. K zachycení ještě také frekvencí pod 700 Hz je naproti tomu potřebný podstatně vyšší akustický tlak. Tato vlastnost lidského sluchu se jeví jako velmi nevýhodná zvláště při přenosu muziky, poněvadž v tomto případě vzniká při nízkofrekvenčních zvukových signálech pod 700 Hz silné tlumení.

Tímto tlumením se na pozadí velmi silně potlačují zejména zvukové signály přímo potřebné pro rytmus, takže přenášená muzika je málo živá. Jsou známé způsoby působící proti těmto okolnostem, které umožňují zvýšení akustického tlaku u nízkofrekvenčních signálů.

U jednoho známého způsobu se například zvyšuje celková hladina hlasitosti přenášeného zvuku hudby. Tím jsou nízkofrekvenční zvukové signály ve srovnání s středně a vysokofrekvenčními zvukovými signály hlasitější, poněvadž útlumová křivka je se stoupajícím akustickým tlakem více plochá.

U tohoto způsobu je však nevýhodné, že také středně frekvenční a vysokofrekvenční zvukové signály mají vyšší hladinu akustického tlaku a tím podstatně vyšší hladinu hlasitosti, která je v extrémním případě tak vysoká, že dosahuje horní práh slyšitelnosti lidí nebo ho překračuje. Tím se přetěžuje blána bubínků, přičemž po delší době je následkem poškození sluchu.

U jiného známého způsobu se proti středně frekvenčním a vysokofrekvenčním zvukovým signálem zesilují pouze nízkofrekvenční signály. To má výhodu, že se ve střední a vysoké frekvenčních oblastech nedosahuje horní práh slyšitelnosti. Nevýhodné však u tohoto způsobuje, že kjeho realizaci jsou potřebné nákladné zesilovače s variabilním zesilovacím výkonem (faktor mezi 1 a 10 mil.), které jsou mimořádně nákladné z hlediska a proto jsou také mimořádně drahé a vedle toho mají také značnou spotřebu energie. Kromě toho jsou také potřebné nákladné prostředky pro přenos zvuku, například velké reproduktory, které se mohou na základě své velké konstrukce dopravovat jen se značně velkými náklady.

Na základě toho se takovéto způsoby využívají prakticky jen ve velkých kinech, diskotékách a podobně. Jsou však z uvedených důvodů prakticky nerealizovatelné pro osobní použití.

Z EP 0 553 525 Al vyplývá zařízení k přenosu zvuku, u kterého jsou zařízení pro přenos zvuku umístěna v oblasti břicha, případně v oblasti zad člověka. Zejména při umístění prostředku pro

-1 CZ 287048 B6 přenos zvuku do oblasti břicha, ale také při umístění v oblasti zad nastává již na krátké dráze poměrně vysoké tlumení zvuku, poněvadž kůže, tkáně a jiné části těla mají velmi dobré tlumicí vlastnosti.

Z US 4 641 345 je známé zařízení k přenosu zvuku, u kterého je prostředek pro přenos zvuku umístěn na zadní straně sedadla vozidla. V tomto případě je přenos zvuku na tělo rovněž značně tlumen. Tlumení je přitom vyvoláno nejen na základě kůže, tkáně a jiných částí těla, umístěných v dráze přenosu zvuku, nýbrž kromě toho také vlivem tlumicích vlastností sedadla vozidla.

Podstata vynálezu

Vynález spočívá v úkolu zlepšit způsob přenosu zvuku uvedeného typu tak, že se mohou technicky jednoduše realizovatelným a proto cenově příznivým způsobem vedle středně frek15 venčních a vysokofrekvenčních zvukových signálů mimořádně účinně a zejména za snížení ztrát tlumení přenášet také nízkofrekvenční zvukové signály.

Tento úkol se u způsobu k přenášení zvuku vpředu popsaného typu podle vynálezu vyřeší tím, že se pro přenos zejména nízkofrekvenčních zvukových signálů umístí prostředek pro přenos zvuku 20 do prsní oblasti do blízkosti prsní kosti člověka tak, že se docílí přímá přenosová dráha zvuku z prostředku pro přenos zvuku přes Eustachovu trubici ke sluchovým kůstkám člověka.

Přenos zejména nízkofrekvenčních zvukových signálů prostředkem pro přenos zvuku, umístěných na prsní kosti člověka, přes Eustachovu trubici ke sluchovým kůstkám má zejména tu 25 výhodu, že se tím obchází blána bubínku a tím také tlumení blánou bubínku. Tím není potřebná k odpovídajícímu přenosu nízkofrekvenčního zvukového signálu kompenzace tlumení pomocí variabilního zesilovacího vedení nebo podobně.

Dále je výhodné, že se kmity vlivem umístění prostředku pro přenos zvuku na prsní kosti přenáší 30 celým prsním košem, poněvadž prsní kost je spojena se žebry a jejich prostřednictvím s pohrudnicí. Prsní koš zase rozkmitá vzduch v plicích. Odtud pokračují kmity přes hrtan kEustachové trubici a zní na sluchové kůstky. Výhodou přitom je, že se celý prsní koš používá jako rezonanční těleso a představuje těleso pásmové propusti, podobné známému hloubkovému reproduktoru, tak zvanému subwooferu. Tím se nízkofrekvenční signály přenáší přímo, zvláště 35 výhodně za obejití blány bubínku.

Způsob je realizovatelný jednoduchými technickými prostředky a vyžaduje jen poměrně malou spotřebu energie. Může se tím použít také v mobilních zařízeních.

K umožnění přenosu celé frekvenční oblasti zvukových signálů, zejména například u v předchozím odstavci uvedeného uspořádání, se navrhuje výhodná varianta provedení způsobu, že se zvukové signály přídavně přenáší přes další prostředek pro přenos zvuku, například reproduktor nebo sluchátko, které umožňují vazbu zvukových signálů na blánu bubínku člověka.

Tak se mohou známým způsobem přes blánu bubínku přenášet středně frekvenční a/nebo vysokofrekvenční zvukové signály, naproti tomu současné nízkofrekvenční signály se přenáší nezávisle na tom, přídavně zvláště efektivně přes prostředek pro přenos zvuku, umístěný například v oblasti prsní kosti člověka.

Jako prostředek pro přenos zvuku přichází do úvahy známé reproduktory, ale také rezonátory a podobně.

Úkol vynálezu je kromě toho také vyřešen ještě zařízením k přenosu zvuku s alespoň jedním prostředkem pro přenos zvuku, u kterého je alespoň jeden prostředek pro přenos zvuku umístěn

-2CZ 287048 B6 v prsní oblasti v blízkosti prsní kosti člověka tak, že nastává přímá dráha přenosu zvuku z prostředku pro přenos zvuku přes Eustachovu trubici ke sluchovým kůstkám člověka.

Zejména z hlediska volby zvukových signálů, které se přenáší prostředkem pro přenos zvuku, umístěným tímto způsobem na prsní kosti člověka, je zvláště výhodné, že alespoň jeden prostředek pro přenos zvuku je přiřazen k alespoň jednomu děliči, ve kterém se provádí rozdělení zvukových signálů.

Čistě principiálně mohou být jako děliče navržena různá provedení, přednostně však alespoň jeden dělič zahrnuje alespoň jeden frekvenční filtr.

Ve vztahu k frekvenčnímu filtru jsou možná různá provedení. Výhodně však je frekvenční filtr tvořen dolní propustí, která je technicky jednoduše realizovatelná.

Je však také možné, že frekvenční filtr zahrnuje frekvenční výhybku, dolní propust a rovněž horní propust, přičemž středně frekvenční a vysokofrekvenční zvukové signály procházející horní propustí se přenáší dalším prostředkem pro přenos zvuku, který emituje zachycený zvuk na blánu bubínku člověka.

Jako prostředek pro přenos zvuku přitom přichází do úvahy různá provedení. Technicky zvláště jednoduché jsou reproduktory a/nebo rezonátory.

Přehled obrázků na výkresech

Další znaky a výhody vynálezu jsou předmětem následujícího popisu a rovněž výkresového zobrazení jednotlivých příkladů provedení.

Na výkresech znázorňuje:

obr. 1 schematicky blokové schéma způsobu podle vynálezu k přenosu zvuku a obr. 2 zařízení podle vynálezu k přenosu zvuku.

Příklady provedení vynálezu

Způsob k přenosu zvuku podle vynálezu lze nejlépe objasnit podle obr. 1. Jak vyplývá z obr. 1, přivádí se zvukový signál získaný ze zdroje 40 signálu k děliči 50. Čistě principiálně mohou jako dělič 50 přicházet do úvahy libovolná provedení, tak by děličem 50 mohl být například frekvenční filtr nebo frekvenční vyhybka, které opět mohou být realizovány pomocí dolní propustě 20 a horní propustě 30. Vysokofrekvenční zvukové signály se přitom přenáší na sluchový orgán 80 přes blánu 60 bubínku, naproti tomu nízkofrekvenční zvukové signály se na sluchový orgán 80 přenáší přes prsní kost 70. Přenos se přitom děje například pomocí reproduktorů 27, 37, přičemž první reproduktor 27, přiřazený dolní propusti 20 je umístěn v blízkosti prsní kosti 70, zatímco druhý reproduktor 37 přiřazený horní propusti 30 je vytvořen například v podobě sluchátka. Rozumí se, že také nízkofrekvenční zvukové signály se mohou doplňkově přenášet přes druhý reproduktor 37.

Příklad provedení zařízení k přenosu zvuku, zobrazený na obr. 2, zahrnuje zařízení 10 pro snímání nebo reprodukci zvuku, například kazetový přehrávací přístroj nebo mikrofon s přiřazeným zesilovačem nebo podobně, který předává přes vedení 11 signálu signál frekvenčnímu filtru v podobě dolní propustě 20 a horní propustě 30.

-3CZ 287048 B6

Dolní propustí 20 prochází jen nízkofrekvenční zvukové signály, přičemž dolní propust 20 je dimenzována tak, že jí prochází jen zvukové signály pod 700 Hz, zatímco středně frekvenční a vysokofrekvenční zvukové signály přes 700 Hz se dolní propustí 20 ze zvukových signálů odfiltrovaly.

Naproti tomu homí propustí 30 prochází jen středně frekvenční a/nebo vysokofrekvenční zvukové signály přes 700 Hz, zatímco zvukové signály pod 700 Hz se v homí propusti 30 ze zvukových signálů odfiltrují.

Za dolní propust 20 a rovněž homí propust 30 mohou být zařazeny ještě zesilovače 25, 35, dimenzované na odpovídající frekvence, které jsou naladěny na prostředek pro přenos zvuku ve formě reproduktoru 27, 37.

První reproduktor 27 je přitom, jak je uvedeno shora, umístěn v prsní oblasti v blízkosti prsní kosti 70 člověka, takže vzniká přímá dráha přenosu zvuku z prvního reproduktoru 27 přes prsní koš, Eustachovu trubici na sluchové kůstky člověka. Přitom působí první prostor člověka jako přídavné rezonanční těleso, podobné hloubkovému reproduktoru známému pro přenos nízkofrekvenčního zvukového signálu z audiotechniky.

Druhým reproduktorem 37 může být například, jak již bylo shora uvedeno, sluchátko známé z reproduktorových boxů, které umožňuje zvukovou vazbu přes blánu 60 bubínku.

Tímto zařízením se přenáší středně frekvenční a vysokofrekvenční zvukové signály známým způsobem vazbou na blánu 60 bubínku člověka, zatímco nízkofrekvenční zvukové signály se přenáší v podstatě přes prsní prostor a Eustachovu trubici na sluchové kůstky sluchového orgánu 80 člověka. Tím se docílí realitě blízký přenos zvuku, zejména hudby.

Takovéto zařízení lze realizovat jednoduchými technickými prostředky, je lehké, kompaktní a schopné dopravy, zejména se také může vytvořit jako mobilní přístroj, podobný známým kazetovým přístrojům nebo přístrojům na kompaktní disky. Kromě toho má toto zařízení malou spotřebu energie a může být zásobováno jako zdrojem energie bateriemi, takže je nezávislé na externích zdrojích energie. Zařízení je z uvedených důvodů vyrobitelné se zvláště příznivou cenou a tím je také cenově dostupné pro koncového spotřebitele.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přenosu zvuku pomocí alespoň jednoho prostředku pro přenos zvuku, který vydává zvukové signály zjistitelné člověkem, přičemž se k přenosu zejména nízkofrekvenčních zvukových signálů umístí na tělo člověka alespoň jeden prostředek pro přenos zvuku, vyznačující se tím, že se prostředek k přenosu zvuku umístí v prsní oblasti do oblasti prsní kosti (70) člověka, přičemž se vytvoří přímá přenosová dráha zvuku z prostředku pro přenos zvuku přes Eustachovu trubici ke sluchovým kůstkám člověka.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se zvukový signál přídavně přenáší pomocí dalšího prostředku pro přenos zvuku, kterým se vytváří vazba zvukového signálu na blánu (60) bubínku.
3. 3. Zařízení kpřenosu zvuku s alespoň jedním prostředkem pro přenos zvuku, vyznačující se tím, že alespoň jeden prostředek pro přenos zvuku je vytvořen kumístění

   -4CZ 287048 B6 v prsní oblasti v oblasti prsní kosti (70) člověka pro vytvoření přímé dráhy přenosu zvuku z prostředku pro přenos zvuku přes Eustachovu trubici ke sluchovým kůstkám člověka.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jeden prostředek pro přenos zvuku je zařazen za alespoň jeden dělič (50).
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že alespoň jeden dělič (50) zahrnuje frekvenční filtr.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že alespoň jeden frekvenční filtr je tvořen dolní propustí (20).
7. 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že alespoň jeden frekvenční filtr zahrnuje dolní propust (20) a rovněž homí propust (30), přičemž homí propust (30) je vytvořena pro průchod středně frekvenčních a/nebo vysokofrekvenčních zvukových signálů k přenosu na blánu (60) bubínku člověka, která je ve vazbě s prostředkem pro přenos zvuku.
8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 3-až 7, vyznačující se tím, že prostředky pro přenos zvuku jsou tvořeny reproduktory (27,37).
9. 9. Zařízení podle jednoho z nároků 3až7, vyznačující se tím, že prostředky pro přenos zvuku jsou tvořeny rezonátory.