DE4110902A1 - Uebertragungsmass-nachstimmbarer stereokopfhoerer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stereokopfhörer, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Nachstimmen des Übertragungsmaßes bei diesem Kopfhörer.

Ein neuerer Stereokopfhörer der eingangs genannten Art ist aus der WO 91/01 616 bekannt. Dieser Stereokopfhörer erlaubt aufgrund einer speziellen Anordnung von Schallwandlern, die um einen vorgegebenen Betrag in Blickrichtung nach überwiegend unten und vorne verschoben sind, die Erzeugung von binauralen Übertragungsmaßen, welche eine Vorneortung von Hörereignissen bewirken. Dabei hat sich herausgestellt, daß es für die Illusion von vorne stattfindenden Hörereignissen in starkem Maße auf eine exakte Positionierung der Schallwandler oder, hinsichtlich deren Übertragungsmaße, auf eine Links-Rechts-Gleichheit (diesbezüglich gehörbezogen ein gesunder Mensch vorausgesetzt) ankommt, wobei insbesondere schon kleine herstellerbedingte Differenzen zwischen den Positionen des linken und rechten Schallwandlers oder zwischen den Schallwandler- Übertragungsmaßen sich ungünstig auswirken können. Hinzu kommt, daß viele Menschen, vor allem im Bereich hoher Frequenzen links und rechts (audiometrisch betrachtet) unterschiedlich gut hören. Während dieser Nachteil im täglichen Leben nicht zum Tragen kommt, weil die Signalverarbeitungsprozesse des Gehirns offensichtlich für einen entsprechenden Ausgleich sorgen (hier das Hör- und Sehereignis gemeinsam ausgewertet), kann er sich beim Hören von kopfbezogenen, binauralen Tonsignalen mittels eines marktüblichen Stereokopfhörers oder des in Rede stehenden Stereokopfhörers als ungünstig erweisen.

Es besteht also sowohl eine herstellungsbedingte als auch eine durch das individuelle Gehör bedingte Notwendigkeit, die (binauralen) Übertragungsmaße u. a. des in Rede stehenden Stereokopfhörers nachstimmbar zu gestalten.

Aus der US-PS 37 51 608 ist ein Stereokopfhörer herkömmlicher Art mit am Außenohrrelief angeordneten Schallwandlern bekannt, welcher durch eine (Oben-) Im-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen gekennzeichnet ist. Bei diesem Stereokopfhörer ist es vorgesehen, die Schallwandler bezüglich ihrer Entfernung vom Außenohrrelief einzustellen. Eine solche Einstellbarkeit ist jedoch nicht geeignet, das Übertragungsmaß bei dem in Rede stehenden Stereokopfhörer gezielt zu verändern.

Schließlich ist seit 1989 unter der Typenbezeichnung K1000 ein Stereokopfhörer der Firma AKG auf dem Markt, welcher eine Schwenk­ verstellung der normalerweise am Außenohrrelief angeordneten Schallwandler um eine in Blickrichtung vor den Ohren liegenden lotrechten Achse erlaubt. Auch diese Verstellbarkeit ist nicht geeignet das Übertragungsmaß bei dem in Rede stehenden Stereo­ kopfhörer gezielt, im Zusammenhang mit der Vorneortung von Hörereignissen zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stereokopfhörer der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem das (binaurale) Übertragungsmaß, insbesondere im Frequenzbereich oberhalb 1 kHz, zugunsten einer optimalen Vorneortung von Hörereignissen nachstimmbar ist. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem das Nachstimmen in effizienter Weise möglich ist. Vorteilhatte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gelöst wird diese Aufgabe mit Bezug auf die Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und mit Bezug auf das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 11.

Mit der erfindungsgemäßen Drehverstellbarkeit der Schallwandler­ position in jeder Kapsel des Stereokopfhörers läßt sich überraschenderweise eine Feinjustierung des (binauralen) Übertragungsmaßes erzielen, mit dem sowohl Herstellungstoleranzen der Schallwandler-Übertragungsmaße als auch unvermeidliche Toleranzen beim Zusammenbau des Stereokopfhörers oder individuelle Hörschwächen von Personen ebenso ausgeglichen werden können.

Vorteilhafterweise sieht es das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen des (binauralen) Übertragungsmaßes vor, ein geeignetes Testton- oder höhenreiches Beschallungstonmaterial einzusetzen, welches zur Überwindung der oben genannten Toleranzen vorzugsweise mittels eines Kunstkopfes vermessen oder gehörbezogen bewertet wird, während es zur Überwindung eventueller Hörschwächen von Personen sinnvollerweise direkt von diesen in Hörtests ausgewertet wird.

Die mit Hilfe der Erfindung erzielbaren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bestehen insbesondere darin, daß

• a) die Lage des vorne zu ortenden Hörereignisses in der Medianebene nachstimmbar wird,
• b) der Frequenzbereich bis ungefähr 1 kHz gegenüber dem darüberliegenden, hinsichtlich des Außenohr- Beschallungswirkungsgrades, nachjustierbar wird,
• c) herstellungsbedingte Streuungen in Übertragungsmaßen von in Kopfhörern eingebauten Schallwandlern abgleichbar sind,
• d) Stereokopfhörer an nicht vorhersehbare Verhältnisse von links-rechts gehörmäßig geschädigten bzw. krankhaften Personen audiologisch angepaßt werden können und
• e) eine einfache Bedienung der Nachstimmvorrichtung gegeben ist.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; in diesen zeigen:

Fig. 1 die Basisvorrichtung an einer übertragungsmaß­ nachstimmbaren rechten Kopfhörer-Kapsel skizziert und

Fig. 2 eine technische Zeichnung der Schallwandler-Halterung für eine Kopfhörer-Kapsel.

Fig. 3 das Diffusfeldübertragungsmaß der linken Kapsel eines Stereokopfhörers mit Vorneortung von Hörereignissen ohne erfindungsgemäßer Nachstimmung bzw. Justage.

Fig. 4 das Diffusfeldübertragungsmaß der rechten Kapsel des Stereokopfhörers, siehe Fig. 3, ohne erfindungsgemäßer Nachstimmung.

Fig. 5 das Diffusfeldübertragungsmaß der rechten Kapsel des Stereokopfhörers, siehe Fig. 4, nur mit getätigter erfindungsgemäßer Nachstimmung.

Die Grundlage für das nachfolgende Konzept bildet ein ohrumschließender Stereokopfhörer, welcher, gemäß Fig. 1 (Darstellung der rechtsseitigen Beschallungsvorichtung), im wesentlichen aus einer Kapsel (1), der Schallwandler- Halterung (2) und einem Schallwandler (3) besteht. Direkt frontal vor (2) kommt die rechte Ohrmuschel einer kopfbezogen beschallten Person bei herstellergerecht, ohrumschließend aufgesetztem Stereokopfhörer zum Liegen. Der Schnittpunkt der beiden Mittelachsen (4) sowie (5) führt zum Zentrierpunkt. Hiervon ausgehend existiert eine weitere, den mittleren Aufenthaltsort "unten-vorne" beschreibende, Achse (6). Der Mittelpunkt des Schallwandlers selbst ergibt sich aus dem Schnittpunkt der Achsen (6) sowie (7). Hinsichtlich der Achse (5) (entspricht dem Lot beim aufgesetzten Kopfhörer) ist demnach der Schallwandler um (8), d. h. einen den Verstellwinkel beschreibenden Betrag von 33 Grad, in Sichtrichtung schräg unten-vorne angeordnet. Wird nun in die Kapsel (1) kein mit einem Innengewinde versehenes Röhrchen (oder Markierung (9) bzw. Kerbung zum Paß/Klemmsitz) eingeplant, welches, mit einer gegenüberliegenden Bohrung in der Schallwandler- Halterung (2), zu einer Schraubverbindung führt, so ist ein positionsexakter (siehe Fig. 1, Winkel (8)) sowie fixer Zusammenbau gefährdet. Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der Schallwandler generell außermittig plaziert wird, um eine Vorneortung von Hörereignissen unabhängig vom stereophonen Tonsignal-Aufzeichnungsverfahren zu gewährleisten. Der somit um den von den Achsen (4) und (5) gebildeten Mittelpunkt kreisend anordenbaren Schallwandler exakt zu justieren, ist beispielsweise eine Markierung (9) in Form einer Kerbe oder Materialanhebung (je an (1) und (2) existent) unabdingbar.

Diese erlaubt danach (Variante 1) das exakte Einlegen der mit einem Schallwandler (3) bestückten Schallwandler­ Halterung (2), welche anschließend via Kleberstoff-Verbindung an (1) fixiert wird. In der anderen Variante 2 wird erstens die Schallwandlerhalterung zentrisch am Mittelpunkt zwischen (4) und (5) drehbar gelagert. Zweitens bekommt die "Außen­ partie" von (2) ein Gewinde (10) gearbeitet, welches dazu dient, mittels einer Schraube (11), den Schallwandler (3) im oder gegen den Uhrzeigersinn, also variabel sowie hoch­ selektiv, rotieren zu lassen. Sinnvollerweise umfaßt der Drehbereich "delta-(8)" von (2) eine Winkeldreh-Auslenkung kleiner (8) (d. h. kleiner 33 Grad). Die Schraube (11) ist mit einem Aufklemm-Zylinderteil in ihrem Durchmesser zur besseren Handhabung vergrößert und an einem gut erreichbaren Aufenthaltsort konzipiert (u. a. nicht direkt am Ohrpolster oder Kapsel/Kopfbügel-Verbindungstück).

Variante 1 und 2 erlauben eine Übertragungsmaß-Nachstimmung von Stereokopfhörern nach folgendem Vorgang: Weisen die beiden im Stereokopfhörer gemäß Fig. 1 eingebauten Schallwandler im frequenzabhängigen Links-Rechts-Vergleich der Übertragungsmaße Unterschiede auf, dann ist eine gezielte Rotation um "delta-(8)" des Schallwandlers (3) nötig. Im vorliegenden Fall (rechte Kapsel eines Kopfhörers) wird (3) bei meßtechnisch oder gehörbezogen festgestelltem Höhenabfall des rechten Ohr-Beschallungssystems eines Stereokopfhörers eine iterative Abgleichung gegen den Uhrzeigersinn vorgenommen. Der (Bezugs-) Verstellwinkel von 33 Grad wird z. B. um 8 Grad verringert. Das nun verstärkt von unten beschallte Außenohr (Ohrmuschel) erbringt, ver­ gleichsweise zur Bezugslage ((8) = 33 Grad), eine von der Richtcharakteristik des Außenohres abhängige, partielle Höhenanhebung oberhalb der Frequenz 1 kHz. Liegt dagegen eine Höhenanhebung vor, dann wird (3) im Uhrzeigersinn verdreht. Dieser Vorgang wird nach fertiggestellter Übertragungsmaß-Nachstimmung gehörbezogen unter Verwendung von geeigneten monotischen Tonsignalen überprüft. Dabei sollte schließlich ein korrekt zu erwartendes Hörereignis (Voraussetzung ist ein gesunder Proband), ausgehend von der anatomischen Nasenlage, als zentrisch vorne zu orten sein. Eine Links- oder Rechts- Abweichung der subjektiv empfundenen Schallquellen unterstreicht, daß das iterative Nachstimmverfahren noch nicht beendet ist.

Im Falle von gehörgeschädigten Anwendern bzw. Nutzern des Stereokopfhörers basiert das Nachstimmverfahren vollständig auf subjektive Aussagen über das Hörereignis, da ein schallunempfindlicheres Ohr meßtechnisch relativ umständlich sowie zeitintensiv erfaßt wird.

In Fig. 2 wird die oben erörterte Schallwandler-Halterung (vgl. (2) in Fig. 1) für einen bestimmten realen Fall eines nach dem "offenen" Prinzip arbeitenden, ohrumschließenden Stereokopfhörers in zwei Ansichten dargestellt: In der Seitenansicht ist ein mit A in der Vorderansicht gekennzeichneter Schnitt durch die Schallwandler-Halterung ausgeführt. Aufgrund der Materialerhöhung (3 Millimeter × 1 Millimeter, siehe unten), welche als Einbaumarkierung dient, ist zur exakten Justage (33 Grad vorne-unten) der Schallwandler-Halterung in die linke oder rechte Kopfhörer-Kapsel vorgesehen. Das Pendant bzw. Gegenstück zur Einbaumarkierung bildet, gemäß Fig. 1, die rechteckige Materialanhebung (9). Bei Wirkungsgrad-Gleichheit der linken und rechten Kopfhörer-Schallwandler überlappt der/die Schnitt/Achse A in Fig. 2) mit der Achse (6) in Fig. 1. Aus Fig. 2 zu folgern ist der Innendurchmesser der Kapsel mit größer 102 Millimetern. Der Schallwandler wird in den gestuften Durchbruch mit den Maßen 40,2 und 36 Millimetern (Durch­ messer) gesteckt. Alle weiteren Durchbrüche, welche kreisförmig 12 und 13 Millimeter geformt sowie mit 3, 4 und 5 Millimeter dicken Plastik-Versteifungen eingefaßt sind, dienen einem "luftigen" bzw. "offenen" Hörereignis-Charakter. Ferner wird die Schallwandler-Halterung einseitig mit einem filzartigen Tuch beklebt, womit der Baß-Mittenbereich bis ca. 1 kHz ohne Rückkopplung gewährleistet ist.

Im einzelnen wird dies nun anhand eines realen Beispiels demonstriert: Fig. 3 und Fig. 4 zeigen zwei Diffusfeld­ übertragungsmaße (entspricht einer frequenzselektive Pegelanalyse der Schallwandler inkl. Außenohr-Wirkung), welche die Summe aller linearen Verzerrungen, je von der linken/rechten Ohrmuschel einer bestimmten Person sowie des linken/rechten Beschallungssystems eines Stereokopfhörers mit Vorneortung von Hörereignissen beinhalten. Dabei wird von einer links-rechtseitigen Gleichheit der Ohrmuschel-Anatomie ausgegangen (folglich gleiches Übertragungsverhalten gegeben). Es ist ersichtlich, daß der frequenzabhängige Übertragungsmaßverlauf von Fig. 3, insbesondere für dem relevanten Bereich oberhalb 1 kHz, nicht mit Fig. 4 übereinstimmt. Hieraus ist u. a. eine Ungleichverteilung des Hörereignisses bei monomittigen vom Kopfhörer abgestrahlten Tonsignalen zu erwarten, was mit der oben beschriebenen Vorrichtung und zugehörigem Nachstimmverfahren eliminiert werden kann. Mit dem identischen Schallwandler, gemäß Fig. 4, ist nach einem gehörbezogenen, iterativen Abgleichvorgang das Ergebnis gemäß Fig. 5 erzielt worden. Im wesentlichen konnte der Einbruch bei 1,8 kHz und die Überhöhungen von 2,5 kHz bis 4 kHz sowie um 7 kHz gegenseitig (vgl. Fig. 4 mit 5), gehörbezogen angeglichen werden. Der Baß-Mittenbereich unterhalb 1 kHz blieb unbeeinflußt. Der in Fig. 4 offensichtliche Höhenmangel wurde per Verkleinerung des Winkels (8) (siehe Fig. 1) bzw. Reduzierung der Vorne­ verschiebungsdistanz und daraus folgenden Anhebung der Vorneverschiebungsdistanz (wegen Rotation so möglich) erzeugt. Ferner ging mit der Schallwandler-Nachjustage keine Verschlechterung des "Bühneneffekts" oder Vorneortung von sterophonen Hörereignissen konform.

Claims (11)

1. Stereokopfhörer mit zwei zur Anordnung am Außenohr bestimmten Kapseln, in denen jeweils ein Schallwandler außermittig so angeordnet ist, daß die Vorneortung von Hörerignissen gewährleistet ist, gekennzeichnet durch eine Schallwandlerhalterung (2), die in der jeweiligen Kasel (1) um eine Achse drehbar gelagert ist, die im wesentlichen lotrecht zum Außenohrrelief bzw. zu einer zu diesem parallelen Hauptfläche der Kapsel (1) verläuft.

2. Stereokopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzentrum der Schallwandlerhalterung (2) im wesentlichen mit dem Zentrum der Kapsel (1) zusammenfällt.

3. Stereokopfhörer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kapsel (1) eine Einrichtung (11) zum Einstellen der Drehposition der Schallwandlerhalterung von außen vorgesehen ist.

4. Stereokopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine bevorzugte Drehposition der Schallwandler­ halterung (2) durch eine Markierung (9) an der Kapsel (1) sowie an der Schallwandlerhalterung (2) festgelegt ist.

5. Stereokopfhörer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen an der Kapsel (1) und an der Schallwandler­ halterung (2) in Gestalt von Rasterorganen (9) ausgebildet sind.

6. Stereokopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandlerhalterung (2) als kreisförmige durchbrochene Scheibe ausgebildet ist, welche in einer Ausnehmung der Kapsel (1) drehbar gelagert ist.

7. Stereokopfhörer nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11) kapselartig vorzugsweise eine Stellschraube umfaßt, welche mit einem Gewinde einen Zahnkranz kämmt, der am Umfangsrand der scheibenförmigen Schallwandlerhalterung (2) ausgebildet ist.

8. Stereokopfhörer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandlerhalterung (2) eine Paßaufnahme für den Schallwandler (3) aufweist.

9. Stereokopfhörer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandlerhalterung (2) vorzugsweise ein Kunststoff-Spritzteil ist.

10. Stereokopfhörer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß der Drehverstellbereich der Schallwandlerhalterung (2), ausgehend von einer vorbestimmten Ausgangsstellung ± 45 Grad, vor allem ± 30 Grad beträgt.

11. Verfahren zum Nachstimmen des Übertragungsmaßes des Stereokopfhörers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stereokopfhörer mit höhenreichem Beschallungstonmaterial entweder an einem Kunstkopf oder direkt an einem Probanden betrieben wird, und das die Abstimmung durch eine selektive Drehverstellung der Schallwandlerhalterung (2) erfolgt, bis beidseitig eine Höhenbalance gemessen bzw. gehört wird.