BE1028706B1

BE1028706B1 - Koptelefoon

Info

Publication number: BE1028706B1
Application number: BE20215179A
Authority: BE
Inventors: Arno Voortman; Pieter Doms
Original assignee: Areal
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-05-10
Also published as: EP4305851A1; JP2024509315A; WO2022189543A1; KR20230154069A; US20240155283A1; CN116965057A; BR112023017542A2

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een koptelefoon omvattende twee oorschelpen, waarbij elke oorschelp drivers van variërende grootte omvat die elk met een apart toevoerkanaal zijn verbonden. De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon. De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van een koptelefoon.

Description

KOPTELEFOON

GEBIED VAN DE UITVINDING De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een koptelefoon. De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon. De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van een koptelefoon.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Momenteel bestaat de markt voor immersieve en/of surround-koptelefoons in wezen uit twee hoofdsegmenten.

Het grootste segment is gebaseerd op 8D- of binaurale systemen. Binaurale systemen zijn bedoeld om de realiteit te simuleren. Door toepassing van een digitaal model dat verschillen in volume, tijd en/of kleur toevoegt aan gesimuleerd geluid in beide oren, wordt een gevoel van richting gecreëerd. Het meest toegepaste model is het Kemar- model, dat is gebaseerd op een kunstmatig hoofd van gemiddelde grootte en vorm.

Omdat echter elk hoofd en/of elk paar oren van iedere persoon uniek is (hetgeen leidt tot een uniek auditief gevoel van richting), zullen de resultaten die gebaseerd zijn op een gemiddeld hoofd nooit 100% tevredenstellend zijn. Dit probleem kan worden verholpen door Head Related Transfer Functions (HRTF’s) toe te passen, die een uniek digitaal model van het hoofd c.q. de oren van een persoon produceren. Door toepassing van aangepaste software kan een simulatie worden geboden die beter gepersonaliseerd is. Zodra echter een binaurale versie is gemaakt, kan deze niet worden gewijzigd naar een ander rekenmodel. Er bestaan systemen die een oor meten om een HRTF te construeren voor toepassing bij het omzetten van een 7.1 surround-formaat naar een binaurale ervaring. Dergelijke systemen zijn echter beperkt tot televisie/speelfilms en hebben een externe inrichting nodig voor de berekening. Indien een auditieve ervaring met veel luisteraars dient te worden gedeeld, is het bovendien eenvoudigweg ondoenlijk om voor iedere persoon afzonderlijk een versie te voorzien. Daarom zal elk grootschalig binauraal systeem altijd op gemiddelden zijn gebaseerd.

Een tweede segment maakt gebruik van meerdere drivers in één oorschelp en een kanaal-gebaseerd systeem om een surround-formaat af te spelen. Dergelijke koptelefoons worden meestal in de gaming-sector gebruikt, waarbij gewoonlijk de 7.1- standaard voor lokalisatie wordt toegepast. De momenteel bestaande systemen maken gewoonlijk gebruik van acht kanalen die worden toegewezen aan één of meer drivers in de oorschelp. Omdat deze acht kanalen zijn gebaseerd op specifieke hoeken in het luisterveld en op verschillende posities ten opzichte van het oor worden gespeeld, is het resultaat niet nauwkeurig. Bovendien omvatten dergelijke systemen gewoonlijk verschillende drivers van variërende grootte, hetgeen betekent dat het frequentiespectrum niet uniform over verschillende segmenten kan worden voorzien.

Gewoonlijk staan alle drivers onder dezelfde hoek ten opzichte van het oor, hetgeen niet overeenkomt met een realistisch nauwkeurige geluidservaring.

Er is derhalve behoefte aan koptelefoons die een realistischere auditieve ervaring mogelijk maken. Er is behoefte aan koptelefoons die een minder vervormd signaal mogelijk maken. Er is behoefte aan koptelefoons die het verlagen van het volume mogelijk maken. Er is behoefte aan koptelefoons die minder vermoeiend zijn om naar te luisteren. Er is behoefte aan koptelefoons die het risico op gehoorschade verminderen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING Om aan één of meer van de bovengenoemde behoeften te voldoen hebben de uitvinders een koptelefoon en een werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon ontwikkeld. Voordelen van deze koptelefoon en de werkwijze volgens de uitvinding, evenals van uitvoeringen ervan, worden hierin beschreven.

De onderhavige uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een koptelefoon, omvattende twee oorschelpen, waarbij elke oorschelp drivers van variërende grootte omvat die elk verbonden zijn met een apart toevoerkanaal, waarbij elke oorschelp het volgende omvat: - ten minste één hoofddriver; en - ten minste twee aanvullende drivers met een diameter die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver. Met de meeste voorkeur zijn de ten minste twee aanvullende drivers onder een hoek geplaatst ten opzichte van het door de ten minste ene hoofddriver gedefinieerde vlak. Met de meeste voorkeur omvat de hoofddriver een filter dat geconfigureerd is om een bereik van laagfrequentie-geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie fi en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren.

Met de meeste voorkeur omvatten de ten minste twee aanvullende drivers een filter dat geconfigureerd is om een bereik van middenfrequentie-geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren.

In sommige voorkeursuitvoeringen is de ten minste ene hoofddriver in een centrale positie geplaatst en zijn de ten minste twee aanvullende drivers rond de ten minste ene hoofddriver geplaatst.

In sommige voorkeursuitvoeringen is de koptelefoon een het oor omsluitende koptelefoon.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvat elke oorschelp ten minste drie, bij voorkeur ten minste vier aanvullende drivers met een diameter die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver.

In sommige voorkeursuitvoeringen is de diameter van de ten minste ene hoofddriver ten minste 25 mm en ten hoogste 60 mm, bij voorkeur ten minste 30 mm en ten hoogste 55 mm, bij voorkeur ten minste 35 mm en ten hoogste 50 mm, bijvoorbeeld ten minste 40 mm en ten hoogste 45 mm.

In sommige voorkeursuitvoeringen is de diameter van de ten minste twee aanvullende drivers ten minste 8 mm en ten hoogste 24 mm, bij voorkeur ten minste 12 mm en ten hoogste 20 mm, bijvoorbeeld ten minste 14 mm en ten hoogste 18 mm, bijvoorbeeld ongeveer 16 mm.

In sommige voorkeursuitvoeringen zijn één of meer van de aanvullende drivers onder een hoek a geplaatst ten opzichte van de hoofddriver, gezien langs het middelste oorniveau (voor/achter-as), waarbij a ten minste 5° tot ten hoogste 30° is, bij voorkeur van ten minste 10° tot ten hoogste 25° is, bij voorkeur van ten minste 12° tot ten hoogste 20° is, bij voorkeur ongeveer 15° is.

In sommige voorkeursuitvoeringen zijn één of meer van de aanvullende drivers onder een hoek B ten opzichte van de hoofddriver geplaatst, gezien langs de middelste oorpositie (onder/boven-as), waarbij B ten minste 2° tot ten hoogste 25° is, bij voorkeur van ten minste 5° tot ten hoogste 20° is, bij voorkeur van ten minste 7° tot ten hoogste 15° is, bij voorkeur ongeveer 10° is.

In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt fi ten minste 300 Hz en ten hoogste 1000 Hz, bij voorkeur ten minste 350 Hz en ten hoogste 800 Hz, bij voorkeur ten minste 400 Hz en ten hoogste 700 Hz, bij voorkeur ten minste 450 Hz en ten hoogste 600 Hz, bijvoorbeeld ongeveer 500 Hz.

In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt fu ten minste 5,0 kHz en ten hoogste 12,0 kHz, bij voorkeur ten minste 6,0 kHz en ten hoogste 11,0 kHz, bij voorkeur ten minste 7,0 kHz en ten hoogste 10,0 kHz, bij voorkeur ten minste 8,0 kHz en ten hoogste 9.5 kHz, bij voorkeur ongeveer 9,0 kHz.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvat de ten minste ene hoofddriver een hoogdoorlaatfilter en een laagdoorlaatfilter die parallel zijn aangebracht. In sommige voorkeursuitvoeringen omvatten de aanvullende drivers een hoogdoorlaatfilter en een laagdoorlaatfilter die achter elkaar zijn aangebracht. In sommige voorkeursuitvoeringen omvatten één of meer, bij voorkeur alle, filters van de hoofddriver en aanvullende drivers een lineaire fasefilter.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon zoals hierin beschreven en uitvoeringen ervan. De werkwijze omvat met de meeste voorkeur de volgende stappen: -filteren van een geluidssignaal om een bereik van laagfrequentie-geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie fi en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar de hoofddriver; en - filteren van een geluidssignaal om een bereik van middenfrequentie-geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar een aanvullende driver.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvat het naar de hoofddriver gezonden geluidssignaal een vertraging vergeleken met de naar de aanvullende drivers gezonden geluidssignalen.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van een koptelefoon zoals hierin beschreven, en uitvoeringen ervan, of van de werkwijze zoals hierin beschreven en uitvoeringen ervan, bij voorkeur voor gamen of VR, voor een exclusieve audio-ervaring en/of voor een gecombineerde audio/video-ervaring.

5 Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat de juiste lokalisatie wordt verkregen door het oor uit de juiste richting te bekrachtigen. Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat ze een realistischere auditieve ervaring mogelijk maken. Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat ze een minder vervormd signaal mogelijk maken.

Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat ze verlagen van het volume mogelijk maken. Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat ze minder vermoeiend zijn om naar te luisteren. Uitvoeringen van de onderhavige uitvinding hebben het voordeel dat ze het risico op gehoorschade verminderen.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN De volgende beschrijving van de figuren van specifieke uitvoeringen van de uitvinding vindt uitsluitend bij wijze van voorbeeld plaats en is niet bedoeld om de onderhavige materie, de toepassing of het gebruik ervan te beperken. In alle tekeningen geldt dat dezelfde referentiecijfers worden gebruikt om de volgende onderdelen en kenmerken aante duiden: 100 - koptelefoon; 101 - eerste oorschelp; 102 - tweede oorschelp; 111 - hoofddriver; 121,122,123,124 - aanvullende driver; 150 - meerkanaals inputs; 151 - hoogdoorlaatfilter; 152 - laagdoorlaatfilter; 153 - versterkers; X - voorzijde; X’ - achterzijde; Y - onderzijde; Y’ - bovenzijde; X-X" - middelste oorniveau (voor/achter-as); Y-Y - middelste oorpositie (onder/boven-as); a - hoek van driver(s) ten opzichte van hoofddriver, gezien langs X-X’-as; B - hoek van driver(s) ten opzichte van hoofddriver, gezien langs Y-Y"-as.

FIG. 1A toont een koptelefoon omvattende twee oorschelpen. FIG. 1B toont de lay-out van één oorschelp van een koptelefoon volgens een uitvoering van de uitvinding. FIG.

1C toont hoe elke aanvullende driver naar het midden van het oor is gericht, hetgeen het gevoel van richting verbetert. FIG. 2 toont een alternatieve configuratie omvattende vier aanvullende drivers, waarbij één driver voor elke hoofdrichting (boven, onder, voor en achter) van de oorschelp is voorzien. FIG. 3A en 3B tonen een verdere alternatieve configuratie omvattende twee aanvullende drivers, waarbij één driver voor de voorzijde en één driver voor de achterzijde van de oorschelp zijn voorzien. FIG. 4A en 4B tonen een verdere alternatieve configuratie omvattende drie aanvullende drivers, waarbij twee drivers voor de bovenzijde en één driver voor de onderzijde van de oorschelp zijn voorzien. FIG. 5 toont een elektronica-blokschema van de hardware die in een koptelefoon volgens een uitvoering van de uitvinding wordt toegepast. FIG. 6A toont het frequentiebereik waarin de aanvullende drivers in een uitvoering van de uitvinding functioneren, terwijl FIG. 6B het frequentiebereik toont waarin de hoofddriver functioneert voor dezelfde uitvoering. FIG. 7 toont een blokschema van het ontwerp van de filters om de bereiken tot stand te brengen waarin beide types driver volgens een uitvoering van de uitvinding dienen te functioneren. FIG. 8 toont het verschil tussen parallelle drivers en onder een hoek geplaatste drivers. FIG. 9 toont de amplituderespons en de faserespons van een laagdoorlaatfilter. FIG. 10 toont het kamfilteren dat kan plaatsvinden als filters wordt gecombineerd zonder uitlijnen van de faserespons.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING De onderhavige uitvinding zal worden beschreven aan de hand van specifieke uitvoeringen, maar de uitvinding is hier geenszins toe beperkt, maar wordt uitsluitend door de conclusies beperkt. Eventuele referentietekens in de conclusies zullen niet zodanig worden uitgelegd dat ze de omvang ervan beperken. Zoals hierin gebruikt, omvatten de enkelvoudsvormen “een”, “de” en “het” zowel de enkelvoudsvorm als de meervoudsvorm, tenzij de context duidelijk anders aangeeft. De termen “omvattende”, “omvat” en “omvatten” zoals hierin gebruikt zijn synoniem met “inclusief”, “includeren” of “bevatten”, “bevat”, en zijn inclusief of open en sluiten bijkomende, niet vernoemde leden, elementen of werkwijzestappen niet uit. Als de termen “omvattende”, “omvat” en “omvatten” worden gebruikt om te verwijzen naar vernoemde leden, elementen of werkwijzestappen, omvatten deze tevens uitvoeringen die “bestaan uit” deze vernoemde leden, elementen of werkwijzestappen.

Voorts worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om te onderscheiden tussen gelijksoortige elementen en niet noodzakelijkerwijs om een numerieke of chronologische volgorde aan te duiden, tenzij uitdrukkelijk aangegeven.

Het dient begrepen te worden dat de dusdanig gebruikte termen verwisselbaar zijn onder geschikte omstandigheden en dat de hierin beschreven uitvoeringen van de uitvinding kunnen functioneren in andere volgordes dan die welke hierin zijn beschreven of geïllustreerd.

De term “ongeveer” zoals hierin gebruikt wanneer wordt gerefereerd naar een meetbare waarde zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsduur en dergelijke, is bedoeld variaties te omvatten, in het bijzonder variaties van +/-10% of minder, bij voorkeur +/-5% of minder, met meer voorkeur +/-1% of minder, en met nog meer voorkeur +/-0,1% van en vanaf de gespecificeerde waarde, in zover dergelijke variaties van toepassing zijn om in de geopenbaarde uitvinding te functioneren.

Het dient te worden begrepen dat de waarde waarnaar de term “ongeveer” refereert op zich ook specifiek, en bij voorkeur, wordt geopenbaard.

De opsomming van numerieke waarden aan de hand van cijferbereiken omvat alle waarden en fracties binnen de betreffende bereiken, evenals de geciteerde eindpunten.

Alle in de onderhavige specificatie geciteerde documenten worden bij deze geacht volledig hierin te zijn opgenomen door verwijzing.

Tenzij anders aangegeven, hebben alle termen die worden gebruikt bij het openbaren van de uitvinding, inclusief technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals een vakman op het gebied waarvan deze uitvinding deel uitmaakt, deze gewoonlijk verstaat.

Als verdere leidraad worden de definities van de termen die worden gebruikt in de beschrijving, opgenomen om de materie van de onderhavige uitvinding beter te begrijpen.

De termen of definities die hierin worden gebruikt, worden enkel gegeven om te zorgen voor een beter begrip van de uitvinding.

Verwijzing in deze specificatie naar “één uitvoering” of “een uitvoering” betekent dat een bepaalde, in verband met de uitvoering beschreven voorziening, structuur of kenmerk in ten minste één uitvoering van de onderhavige uitvinding aanwezig is. Derhalve hoeven niet alle gevallen waarin de formuleringen “in één uitvoering” of “in een uitvoering” op verschillende plekken in deze specificatie worden gebruikt naar dezelfde uitvoering te verwijzen. Voorts kunnen de specifieke voorzieningen, structuren of kenmerken op iedere geschikte manier in een of meer uitvoeringen worden gecombineerd, zoals uit deze openbaring aan een deskundige duidelijk zou zijn. Voorts zijn, hoewel sommige hierin beschreven uitvoeringen enkele voorzieningen bevatten die andere uitvoeringen bevatten, maar andere voorzieningen niet, combinaties van voorzieningen van verschillende uitvoeringen bedoeld om binnen de omvang van de uitvinding te vallen en verschillende uitvoeringen te vormen, zoals deskundigen zouden begrijpen. Bijvoorbeeld kunnen in de onderstaande conclusies en beschrijving alle beschreven uitvoeringen in iedere gewenste combinatie worden gebruikt.

Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een koptelefoon, omvattende twee oorschelpen, waarbij elke oorschelp drivers van variërende grootte omvat die elk verbonden zijn met een apart toevoerkanaal, waarbij elke oorschelp het volgende omvat: - ten minste één hoofddriver; en, -ten minste twee aanvullende drivers met een diameter die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver. Met de meeste voorkeur zijn de ten minste twee aanvullende drivers onder een hoek geplaatst ten opzichte van het vlak dat wordt gedefinieerd door de ten minste ene hoofddriver. Met de meeste voorkeur omvat de hoofddriver een filter dat geconfigureerd is om een bereik van laagfrequentie-geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie f; en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren. Met de meeste voorkeur omvatten de ten minste twee aanvullende drivers een filter dat geconfigureerd is om een bereik van middenfrequentie-geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een koptelefoon die hierin ook wordt aangeduid als een headset of oortelefoons.

In sommige voorkeursuitvoeringen zijn de koptelefoons het oor omsluitende koptelefoons.

Het oor omsluitende koptelefoons kunnen ook bekendstaan als over-oor koptelefoons.

De buitenzijde van de koptelefoons kan identiek zijn aan een gebruikelijke koptelefoon.

Een het oor omsluitende koptelefoon omvat gewoonlijk twee oorschelpen.

In sommige uitvoeringen zijn beide oorschelpen identiek.

In sommige uitvoeringen is de configuratie van drivers in beide oorschelpen identiek.

In sommige uitvoeringen is de configuratie van drivers in één oorschelp het spiegelbeeld van de andere oorschelp.

Insommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een invoereenheid, bij voorkeur een die geconfigureerd is om meerkanaals inputs te hanteren, bijvoorbeeld gekozen uit: USB-C, RJ45, S/PDIF, optische connector of HDMI.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een USB-C-input.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een draadloos systeem, bij voorkeur een draadloos systeem geconfigureerd om meerkanaals inputs te hanteren, bijvoorbeeld Bluetooth, WiFi of RF.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een batterij, bij voorkeur een oplaadbare batterij.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon één of meer microfoons.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een ruisonderdrukkende eenheid.

In sommige uitvoeringen omvat de koptelefoon een hoofdvolgeenheid, bijvoorbeeld omvattende een gyroscoop.

Elke oorschelp omvat een hoofddriver en meerdere aanvullende drivers.

De hoofddriver kan ook worden aangeduid als de grotere driver, de centrale driver of een combinatie ervan.

De aanvullende drivers kunnen ook worden aangeduid als de kleinere drivers, ruimtelijke drivers, gehoekte drivers, omgevende drivers of een combinatie ervan.

In sommige uitvoeringen is de hoofddriver een membraandriver.

In sommige uitvoeringen zijn de aanvullende drivers membraandrivers.

In sommige uitvoeringen is de hoofddriver een moving-coil driver, een dynamische driver, een beengeleidingsdriver en/of een vlakke driver.

In sommige uitvoeringen zijn de aanvullende drivers moving- coil drivers, dynamische drivers en/of MEMS-drivers, of een combinatie ervan.

Omdat de hoofddriver in staat moet zijn om zowel lage als hoge frequenties te hanteren, is de hoofddriver bij voorkeur een full-range driver, bijvoorbeeld een driver met een bereik tussen 20 Hz en 20 kHz.

De aanvullende drivers hoeven slechts de middenfrequenties goed te kunnen hanteren, dus kan een driver met een beperktere frequentierespons worden toegepast, bijvoorbeeld tussen 500 Hz en 10 kHz.

Bij voorkeur heeft elk van de voornoemde drivers een apart toevoerkanaal, hetgeen de ruimtelijke ervaring verbetert.

Derhalve heeft bij voorkeur elke driver (hoofddriver en aanvullende drivers) zijn eigen versterker.

Bijvoorbeeld, indien er één grotere driver en vier kleinere drivers per oorschelp aanwezig zijn, resulteert dit in vijf kanalen (en dus vijf versterkers) per oorschelp of 10 kanalen (en dus 10 versterkers) voor de koptelefoon in zijn geheel.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan dat hierbij gebruik wordt gemaakt van meerkanaals audio en meerdere drivers, hetgeen een realistischere auditieve ervaring oplevert vergeleken met simulaties, bijv. binaurale simulaties.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan dat door toepassing van meerdere drivers voor meerdere segmenten van het totale frequentie- bereik de drivers onderhevig zijn aan een geringere lading, in het bijzonder vergeleken met traditionele koptelefoons waarbij het volledige frequentiespectrum door één driver wordt voorzien.

Dit resulteert in een minder vervormd signaal.

In sommige uitvoeringen omvat elke oorschelp ten minste twee aanvullende drivers, bij voorkeur ten minste drie, bij voorkeur vier.

In sommige uitvoeringen omvat elke oorschelp ten hoogste 24 aanvullende drivers, bij voorkeur ten hoogste 20, bij voorkeur ten hoogste 16, bij voorkeur ten hoogste 12, bij voorkeur ten hoogste 10, bij voorkeur ten hoogste 8, bij voorkeur ten hoogste 6, bij voorkeur ten hoogste 5, bij voorkeur 4. In sommige uitvoeringen omvat elke oorschelp ten minste 2 tot ten hoogste 24 aanvullende drivers, bij voorkeur ten minste 2 tot ten hoogste 20, bij voorkeur ten minste 2 tot ten hoogste 16, bij voorkeur ten minste 2 tot ten hoogste 12, bij voorkeur ten minste 3 tot ten hoogste 10, bij voorkeur ten minste 3 tot ten hoogste 8, bij voorkeur ten minste 3 tot ten hoogste 6, bij voorkeur ten minste 3 tot ten hoogste 5, bij voorkeur

4. In sommige uitvoeringen omvat elke oorschelp precies één hoofddriver. In sommige voorkeursuitvoeringen bevindt de ten minste ene hoofddriver zich in een centrale positie, en bevinden de ten minste twee aanvullende drivers zich rond de ten minste ene hoofddriver. In sommige uitvoeringen bedraagt de horizontale afstand tussen twee van de aanvullende drivers ten minste 20 mm tot ten hoogste 60 mm, bij voorkeur ten minste 30 mm tot ten hoogste 50 mm, bijvoorbeeld ongeveer 40 mm. In sommige uitvoeringen bedraagt de verticale afstand tussen twee van de aanvullende drivers ten minste 20 mm tot ten hoogste 50 mm, bij voorkeur ten minste 25 mm tot ten hoogste 40 mm, bijvoorbeeld ongeveer 30 mm. In sommige uitvoeringen bedraagt de absolute afstand tussen twee van de aanvullende drivers ten minste 20 mm tot ten hoogste 60 mm, bij voorkeur ten minste 25 mm tot ten hoogste 50 mm, bijvoorbeeld ten minste 30 mm tot ten hoogste 40 mm. In sommige uitvoeringen bedraagt de horizontale afstand tussen het midden van de aanvullende drivers en het midden van de hoofddriver ten minste 0 mm tot ten hoogste 30mm, bij voorkeur ten minste 5 mm tot ten hoogste 25 mm, bij voorkeur ten minste 10 mm tot ten hoogste 20 mm, bijvoorbeeld ongeveer 15 mm. In sommige uitvoeringen bedraagt de verticale afstand tussen het midden van de aanvullende drivers en het midden van de hoofddriver ten minste O mm tot ten hoogste 40 mm, bij voorkeur ten minste 5 mm tot ten hoogste 35 mm, bij voorkeur ten minste 10 mm tot ten hoogste 30 mm, bij voorkeur ten minste 15 mm tot ten hoogste 25 mm, bijvoorbeeld ongeveer 20 mm. In sommige uitvoeringen bedraagt de absolute afstand tussen het midden van de aanvullende drivers en het midden van de hoofddriver ten minste 5 mm tot ten hoogste 50 mm, bij voorkeur ten minste 10 mm tot ten hoogste 40 mm, bij voorkeur ten minste 15 mm tot ten hoogste 30 mm, bijvoorbeeld ten minste 20 mm tot ten hoogste 25 mm.

De opstelling van aanvullende drivers kan symmetrisch zijn ten opzichte van het middelste oorniveau, hierin ook aangeduid als de voor/achter-as, zoals aangegeven in de figuren.

De opstelling kan symmetrisch zijn ten opzichte van de middelste oorpositie, hierin ook aangeduid als de onder/boven-as, zoals aangegeven in de figuren.

De opstelling kan asymmetrisch zijn ten opzichte van het middelste oorniveau.

De opstelling kan asymmetrisch zijn ten opzichte van de middelste oorpositie.

Afhankelijk van het aantal aanvullende drivers kan de opstelling van aanvullende drivers een driehoek (bijvoorbeeld een gelijkbenige of gelijkzijdige driehoek), een vierhoek (bijvoorbeeld een rechthoek, ruit of vierkant), een (regelmatige) vijfhoek of een (regelmatige) zeshoek vormen.

Zoals hierin gebruikt, hebben de termen “kleiner” en “groter” betrekking op de relatieve grootte van de drivers.

Het dient te worden begrepen dat aanvullende drivers een diameter hebben die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver; en omgekeerd dat de diameter van de hoofddriver groter is dan de diameter van de aanvullende drivers.

Voorts is de diameter van een driver bij voorkeur geschikt om de gewenste frequenties adequaat uit te stralen.

De diameter van de hoofddriver is bij voorkeur groot genoeg om de lage frequenties goed uit te stralen en nog binnen de oorschelp te passen.

In sommige uitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste ene hoofddriver ten minste 25 mm, bij voorkeur ten minste 30 mm, bij voorkeur ten minste 35 mm, bijvoorbeeld ten minste 40 mm.

In sommige uitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste ene hoofddriver ten hoogste 60 mm, bij voorkeur ten hoogste 55 mm, bij voorkeur ten hoogste 50 mm, bijvoorbeeld ten hoogste 45 mm.

In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste ene hoofddriver ten minste 25 mm en ten hoogste 60 mm, bij voorkeur ten minste 30 mm en ten hoogste 55 mm, bij voorkeur ten minste 35 mm en ten hoogste 50 mm, bijvoorbeeld ten minste 40 mm en ten hoogste 45 mm.

De diameter van de aanvullende drivers is bij voorkeur groot genoeg om de middenfrequenties goed uit te stralen en nog binnen de oorschelp te passen.

De aanvullende drivers kunnen allemaal dezelfde diameter hebben of kunnen in grootte verschillen.

Bij voorkeur hebben ze dezelfde diameter.

In sommige uitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste twee aanvullende drivers ten minste 8 mm, bij voorkeur ten minste 12 mm, bijvoorbeeld ten minste 14 mm.

In sommige uitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste twee aanvullende drivers ten hoogste 24 mm, bij voorkeur ten hoogste 20 mm, bijvoorbeeld ten hoogste 18 mm.

In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt de diameter van de ten minste twee aanvullende drivers ten minste 8 mm en ten hoogste 24 mm, bij voorkeur ten minste 12 mm en ten hoogste 20 mm, bijvoorbeeld ten minste 14 mm en ten hoogste 18 mm, bijvoorbeeld ongeveer 16 mm.

Terwijl de drivers in de stand van de techniek gewoonlijk gepositioneerd zijn om geluidsgolven in dezelfde richting, loodrecht op het oor, af te geven, verbetert de onderhavige gehoekte positie het gevoel van richting.

De uitvinders hebben verrassenderwijs vastgesteld dat deze specifieke hoeken ook de geluidservaring verbeteren en een natuurlijker geluid leveren.

De uitvinders hebben verrassenderwijs vastgesteld dat filteren van de aparte toevoerkanalen op een bepaalde manier tevens eventuele door de gehoekte positionering veroorzaakte onprettige artefacten verwijdert.

Het is derhalve een voordeel van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan dat de drivers in de oorschelp toelaten dat de geluidsgolven de gehoorgang onder de juiste hoek benaderen, hetgeen voor een realistischere en aangenamere auditieve ervaring zorgt.

Het onder een hoek positioneren van drivers kan leiden tot onprettige artefacten.

De uitvinders hebben echter verrassenderwijs vastgesteld dat als de hoofddriver laagfrequentie- en hoogfrequentie-geluidsgolven combineert, terwijl de aanvullende drivers middenfrequentie-geluidsgolven omvatten, dergelijke onprettige artefacten kunnen worden vermeden en de algehele geluidskwaliteit verbetert.

Zoals hierin gebruikt, zijn de hoeken a en B gedefinieerd als de hoek van een aanvullende driver ten opzichte van de hoofddriver of ten opzichte van de oorschelp.

De hoofddriver zal gewoonlijk in hetzelfde vlak zijn gepositioneerd als de oorschelp, loodrecht op het oor.

De hoek qa is gedefinieerd als de hoek die te zien is als langs het middelste oorniveau (voor/achter-as) wordt gekeken, zoals aangegeven in de figuren. De hoek à definieert gewoonlijk aanvullende drivers die aan de onderzijde of bovenzijde van de oorschelp zijn aangebracht. De hoek B is gedefinieerd als de hoek die te zien is als langs de middelste oorpositie (onder/boven-as) wordt gekeken, zoals aangegeven in de figuren.

De hoek B definieert gewoonlijk aanvullende drivers die aan de voorzijde of achterzijde van de oorschelp zijn aangebracht.

De hoeken a en/of B kunnen afhankelijk zijn van de afstand tussen het midden van de aanvullende drivers en het midden van de hoofddriver. Hoe verder weg de aanvullende driver zich bevindt, hoe groter de hoek a en B bij voorkeur zijn.

In sommige uitvoeringen zijn één of meer van de aanvullende drivers, bij voorkeur aanvullende drivers aan de bovenzijde of onderzijde van de oorschelp, onder een hoek a ten opzichte van de hoofddriver geplaatst, gezien langs het middelste oorniveau (voor/achter-as), waarbij a ten minste 5° is, bij voorkeur ten minste 10° is, bij voorkeur ten minste 12° is, bij voorkeur ongeveer 15° is. In sommige uitvoeringen bedraagt a ten hoogste 30°, bij voorkeur ten hoogste 25°, bij voorkeur ten hoogste 20°, bij voorkeur ongeveer 15°. In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt a van ten minste 5° tot ten hoogste 30°, bij voorkeur van ten minste 10° tot ten hoogste 25°, bij voorkeur van ten minste 12° tot ten hoogste 20°, bij voorkeur ongeveer 15°.

In sommige uitvoeringen zijn één of meer van de aanvullende drivers, bij voorkeur aanvullende drivers aan de voorzijde of achterzijde van de oorschelp, onder een hoek B ten opzichte van de hoofddriver geplaatst, gezien langs de middelste oorpositie (onder/boven-as), waarbij B ten minste 2° is, bij voorkeur ten minste 5° is, bij voorkeur ten minste 7° is, bij voorkeur ongeveer 10° is. In sommige uitvoeringen bedraagt B ten hoogste 25°, bij voorkeur ten hoogste 20°, bij voorkeur ten hoogste 15°, bij voorkeur ongeveer 10°. In sommige voorkeursuitvoeringen bedraagt B van ten minste 2° tot ten hoogste 25°, bij voorkeur van ten minste 5° tot ten hoogste 20°, bij voorkeur van ten minste 7° tot ten hoogste 15°, bij voorkeur ongeveer 10°.

In sommige uitvoeringen is de hoek a beperkt, zoals bovenstaand beschreven voor de hoek B. In sommige uitvoeringen is de hoek B beperkt, zoals bovenstaand beschreven voor de hoek a.

In sommige uitvoeringen is de hoek a groter dan de hoek B. In sommige uitvoeringen is de hoek a ten minste 2° groter dan de hoek B, bij voorkeur ten minste 4° groter, bij voorkeur ten minste 6° groter, bij voorkeur ten minste 8° groter, bijvoorbeeld ongeveer 10° groter. In sommige uitvoeringen is de hoek a ten hoogste 20° groter dan de hoek B, bij voorkeur ten hoogste 16° groter, bij voorkeur ten hoogste 14° groter, bij voorkeur ten hoogste 12° groter, bijvoorbeeld ongeveer 10° groter. In sommige uitvoeringen is de hoek a van ten minste 2° groter tot ten hoogste 20° groter dan de hoek B, bij voorkeur van ten minste 4° groter tot ten hoogste 16° groter, bij voorkeur van ten minste 6° groter tot ten hoogste 14° groter, bij voorkeur van ten minste 8° groter tot ten hoogste 12° groter, bijvoorbeeld ongeveer 10° groter.

In sommige uitvoeringen is de hoek B groter dan de hoek a, zoals bovenstaand beschreven.

In sommige uitvoeringen is de hoek a gelijk aan de hoek B.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan dat een specifieke bewerking wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen de diverse segmenten van het frequentiespectrum.

Zoals hierin gebruikt, zijn de termen laagfrequentie-, middenfrequentie- en hoogfrequentie-geluidsgolven betrekkelijke begrippen. Het dient te worden begrepen dat de hoogfrequentie-geluidsgolven een frequentie hebben die hoger is dan de middenfrequentie-geluidsgolven, en dat de middenfrequentie-geluidsgolven een frequentie hebben die hoger is dan de laagfrequentie-geluidsgolven.

Een laagfrequentie-bereik, bijvoorbeeld van 20 Hz tot 500 Hz, komt overeen met een bereik van frequenties die het menselijk brein moeilijk kan lokaliseren. Dit frequentie- bereik kan dus worden afgedekt door de hoofddriver, die bij voorkeur in een centrale positie geconfigureerd is. De hoofddriver heeft ook een grotere diameter dan de aanvullende drivers, waardoor deze optimaal geschikt is om lage frequenties weer te geven.

Een middenfrequentie-bereik, bijvoorbeeld van 500 Hz tot 9 000 Hz, komt overeen met een bereik van frequenties dat het menselijk brein gebruikt om geluid te lokaliseren. De gehoekte aanvullende drivers die deze frequenties afgeven, stellen een gebruiker in staat om geluiden optimaal te lokaliseren.

Een hoogfrequentie-bereik, bijvoorbeeld van 9 000 Hz tot 20 000 Hz, is belangrijk voor een “open” of “heldere” geluidservaring. Vanwege de korte golflengte en overeenkomstige lage energie zijn deze frequenties moeilijk onder een hoek in te vangen, aangezien ze moeilijk tot in de oorholte kunnen worden gebogen. De hoofddriver levert een direct ingangspunt, zodat deze frequenties volledig kunnen worden geapprecieerd.

Zoals hierin gebruikt, kan de term “afsnijfrequentie” ook worden aangeduid als hoekfrequentie of breekfrequentie. Zoals hierin gebruikt, wordt de afsnijfrequentie gedefinieerd als het -3dB-punt.

In sommige uitvoeringen is de helling bij de afsnijfrequentie ten minste 6 dB per octaaf, bij voorkeur ten minste 12 dB, bijvoorbeeld ongeveer 24 dB per octaaf. In sommige uitvoeringen is de helling bij de afsnijfrequentie ten hoogste 48 dB per octaaf, bij voorkeur ten hoogste 36 dB per octaaf, bijvoorbeeld ongeveer 24 dB per octaaf. In sommige uitvoeringen is de helling bij de afsnijfrequentie ten minste 6 dB per octaaf en ten hoogste 48 dB per octaaf, bij voorkeur ten minste 12 dB per octaaf en ten hoogste — 36 dB per octaaf, bijvoorbeeld ongeveer 24 dB per octaaf.

Zoals hierin gebruikt, heeft de term “onderste afsnijfrequentie” of fi betrekking op de afsnijfrequentie tussen de lage frequenties en de middenfrequenties. Zoals hierin gebruikt, heeft de term “bovenste afsnijfrequentie” of fu betrekking op de afsnijfrequentie tussen de middenfrequenties en de hoge frequenties.

Het dient te worden begrepen dat de hoofddriver onder de onderste afsnijfrequentie fi en boven de bovenste afsnijfrequentie fu functioneert, terwijl de aanvullende drivers functioneren tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu. De uitvinders hebben verrassenderwijs vastgesteld dat als de hoofddriver laagfrequentie- en hoogfrequentie-geluidsgolven combineert, terwijl de aanvullende drivers middenfrequentie-geluidsgolven omvatten, onprettige artefacten kunnen worden vermeden en de algehele geluidskwaliteit wordt verbeterd.

In sommige uitvoeringen bedraagt fi ten minste 300 Hz, bij voorkeur ten minste 350 Hz, bij voorkeur ten minste 400 Hz, bij voorkeur ten minste 450 Hz, bijvoorbeeld ongeveer 500 Hz.

In sommige uitvoeringen bedraagt fi ten hoogste 1000 Hz, bij voorkeur ten hoogste 800 Hz, bij voorkeur ten hoogste 700 Hz, bij voorkeur ten hoogste 600 Hz, bijvoorbeeld ongeveer 500 Hz.

In sommige uitvoeringen bedraagt fu ten minste 5,0 kHz, bij voorkeur ten minste 6,0 kHz, bij voorkeur ten minste 7,0 kHz, bij voorkeur ten minste 8,0 kHz, bij voorkeur ongeveer 9,0 kHz.

In sommige uitvoeringen bedraagt fu ten hoogste 12,0 kHz, bij voorkeur ten hoogste 11,0 kHz, bij voorkeur ten hoogste 10,0 kHz, bij voorkeur ten hoogste 9.5 kHz, bij voorkeur ongeveer 9,0 kHz.

Bij voorkeur zijn f_ en fu precies hetzelfde voor elk van de hoofddrivers en de aanvullende drivers, hoewel er een foutmarge tussen de drivers kan zijn.

Bij voorkeur is het verschil 0 Hz of benadert dit.

In sommige uitvoeringen bedraagt het verschil tussen fi voor elke driver ten hoogste 20,0%, bij voorkeur ten hoogste 10,0%, bij voorkeur ten hoogste 5,0%, bij voorkeur ten hoogste 2,0%, bij voorkeur ten hoogste 1,0%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,5%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,2%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,1%. In sommige uitvoeringen bedraagt het verschil tussen fi voor elke driver ten hoogste 100 Hz, bij voorkeur ten hoogste 50 Hz, bij voorkeur ten hoogste 20 Hz, bij voorkeur ten hoogste 10 Hz, bij voorkeur ten hoogste 5 Hz, bijvoorbeeld ten hoogste 2 Hz, bijvoorbeeld ten hoogste 1 Hz.

In sommige uitvoeringen bedraagt het verschil tussen fu voor elke driver ten hoogste 20,0%, bij voorkeur ten hoogste 10,0%, bij voorkeur ten hoogste 5,0%, bij voorkeur ten hoogste 2,0%, bij voorkeur ten hoogste 1,0%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,5%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,2%, bijvoorbeeld ten hoogste 0,1%. In sommige uitvoeringen bedraagt het verschil tussen fu voor elke driver ten hoogste 1000 Hz, bij voorkeur ten hoogste 500 Hz, bij voorkeur ten hoogste 200 Hz, bij voorkeur ten hoogste 100 Hz, bij voorkeur ten hoogste 50 Hz, bijvoorbeeld ten hoogste 20 Hz, bijvoorbeeld ten hoogste Hz.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvat de ten minste ene hoofddriver een 10 hoogdoorlaatfilter en een laagdoorlaatfilter die parallel zijn aangebracht.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvatten de aanvullende drivers een hoogdoorlaatfilter en een laagdoorlaatfilter die achter elkaar zijn aangebracht.

In sommige uitvoeringen, bij voorkeur waarin de hoofddriver een centrale positie in de oorschelp inneemt, omvat de hoofddriver een apart (aanvullend) kanaal met een filter dat geconfigureerd is om een bereik van middenfrequentie-geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fien de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren.

Hierdoor kan de hoofddriver als aanvullende ruimtelijke driver fungeren, waardoor de geluidskwaliteit en waarneming verbeteren.

De onderhavige koptelefoon maakt gebruik van gehoekte drivers om het richtinggevoel naar het oor te verbeteren.

Aangezien het niet mogelijk is om gehoekte drivers over een bepaalde afstand uit te lijnen, is er geen mogelijkheid om de faserespons van de in de koptelefoons gebruikte hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfilters uit te lijnen.

Het niet uitlijnen van de faserespons van de drivers kan echter leiden tot een neveneffect dat bekendstaat als kamfilteren, zoals getoond in FIG. 10. Het hoorbare effect van kamfilteren kan als onprettig worden beschreven.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvatten één of meer, bij voorkeur alle, filters van de hoofddriver en aanvullende drivers een lineaire fasefilter.

Er is verrassenderwijs vastgesteld dat dit tot een verdere vermindering van door de gehoekte opstelling veroorzaakte onprettige artefacten kan leiden.

Het is een voordeel van uitvoeringen van de onderhavige uitvinding dat er dankzij de toepassing van lineaire fase crossover-filters geen faseverschil tussen de diverse drivers is. Hierdoor kan het kamfiltereffect worden vermeden, hetgeen tot een betere audio- ervaring leidt.

De toepassing van lineaire fasefilters maakt het ook mogelijk om gebruik te maken van het verschil in tijd tussen de drivers. Dit laat vertraging van de hoofddriver toe, zodat de geluiden van de kleinere ruimtelijke drivers het oor het eerst zullen bereiken. Derhalve zal het menselijk brein op deze drivers focussen, hetgeen in een betere ruimtelijke ervaring resulteert.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan dat door toepassing van een bewerkingsalgoritme dat een standaard stereosignaal over de diverse drivers verdeelt, een ruimtelijkere auditieve ervaring kan worden geleverd. Voorts is vastgesteld dat muziek die ruimtelijker is, minder vermoeiend is om naar te luisteren en/of op een laag volume kan worden gespeeld. Dit kan tevens het risico op tijdelijke of blijvende gehoorschade verminderen.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon zoals hierin beschreven en uitvoeringen ervan. Met de meeste voorkeur omvat de werkwijze de volgende stappen: - filteren van een geluidssignaal om een bereik van laagfrequentie-geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie fi en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar de hoofddriver; en - filteren van een geluidssignaal om een bereik van middenfrequentie-geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar een aanvullende driver.

In sommige voorkeursuitvoeringen omvat het naar de hoofddriver verstuurde geluidssignaal een (kleine) vertraging ten opzichte van de naar de aanvullende drivers verstuurde geluidssignalen. Deze vertraging maakt het mogelijk voor het brein van de gebruiker om te focussen op de kleinere ruimtelijke drivers, en verbetert het — richtinggevoel. Door het toepassen van een kleine vertraging zullen de auditieve signalen die uit een hoek komen het brein het eerst bereiken en deze geluiden zullen als primaire geluiden worden waargenomen, hetgeen resulteert in een verbeterde waarneming van lokalisatie.

De secundaire signalen die iets later aankomen, zullen met de primaire signalen worden samengevoegd in het menselijk brein, dat perfect in staat is om binnen een beperkte marge geluiden samen te voegen, hetgeen ook bekendstaat als het Haas-effect.

De vertraging bedraagt bij voorkeur ten minste 0,01 ms, bij voorkeur ten minste 0,02 ms, bij voorkeur ten minste 0,05 ms, bij voorkeur ten minste 0,10 ms, bijvoorbeeld ten minste 0,20 ms.

De vertraging bedraagt bij voorkeur ten hoogste 20,0 ms, bij voorkeur ten hoogste 10,0 ms, bij voorkeur ten hoogste 5,0 ms, bij voorkeur ten hoogste 2,0 ms, bij voorkeur ten hoogste 1,0 ms, bijvoorbeeld ten hoogste 0,50 ms, bijvoorbeeld ten hoogste 0.30 ms.

De werkwijze van de onderhavige uitvinding en uitvoeringen ervan hebben het voordeel dat de werkwijze bij voorkeur wordt uitgevoerd als een object-gebaseerde werkwijze in plaats van als een kanaal-gebaseerde werkwijze.

Bij kanaal-gebaseerde audio worden de meerdere kanalen direct aan één specifieke geluidsbron toegewezen.

De verhouding van virtuele bronnen tot geluidsbronnen wordt vastgelegd als de mix wordt gecreëerd.

Dit betekent dat het systeem waarop het geluid wordt afgespeeld exact overeen dient te komen met het systeem waarvoor de mix was gecreëerd.

Dit kan leiden tot een ondermaatse geluidservaring.

Bij object-gebaseerd audio wordt geen gebruik gemaakt van vaste kanalen en vaste posities, maar worden virtuele bronnen met individuele ruimtelijke informatie gebruikt.

De verhouding van virtuele bronnen tot geluidsbronnen wordt uitsluitend aan de zijde van de eindgebruiker berekend.

Deze berekening is afhankelijk van het systeem van de eindgebruiker.

Door van een dergelijke techniek gebruik te maken, is de aan de eindgebruiker toegevoerde gecreëerde mix optimaal.

In sommige uitvoeringen wordt een rekenmodel toegepast om het mogelijk te maken dat een kanaal uit een bepaalde hoek komt.

Zo kan bijvoorbeeld het middelste kanaal van een surround-speelfilm door ten minste twee drivers worden uitgezonden.

De verhouding van volumes van de drivers kan echter zodanig worden aangepast dat het menselijk brein het inkomende geluid als centraal waarneemt. In sommige uitvoeringen is de werkwijze een computer-geïmplementeerde werkwijze. In sommige uitvoeringen maakt de computer-geïmplementeerde werkwijze gebruik van panning, bijvoorbeeld Vector Base Amplitude Panning (VBAP) of Vector Base Intensity Panning (VBIP). De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op toepassing van een koptelefoon zoals hierin beschreven en uitvoeringen ervan, of van de werkwijze zoals hierin beschreven en uitvoeringen ervan, bij voorkeur voor gaming of VR, voor een exclusieve audio-ervaring en/of voor een gecombineerde audio/video-ervaring. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op de toepassing van een koptelefoon of werkwijze zoals hierin beschreven voor gaming of VR (Virtual Reality). De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op de toepassing van een koptelefoon of werkwijze zoals hierin beschreven voor een exclusieve audio-ervaring, zoals luisteren naar muziek of geluiden. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op de toepassing van een koptelefoon of werkwijze zoals hierin beschreven voor een gecombineerde audio/video-ervaring, zoals het bekijken van een speelfilm of concert.

VOORBEELDEN Om deeigenschappen, voordelen en kenmerken van de onderhavige uitvinding beter te tonen, worden enkele voorkeursuitvoeringen geopenbaard bij wijze van voorbeeld met verwijzing naar de bijgesloten figuren. De omvang van de onderhavige uitvinding is echter geenszins beperkt tot onderstaand beschreven verduidelijkende voorbeelden. Voorbeeld 1: mogelijke configuraties FIG. 1A toont een koptelefoon (100) omvattende twee oorschelpen (101,102). FIG. 1B toont de lay-out van één oorschelp (101,102) van een koptelefoon volgens een uitvoering van de uitvinding. Er wordt een geprefereerde positie getoond van vier aanvullende drivers (121,122,123,124) die als ruimtelijke drivers fungeren. Het midden van de schelp omvat een driver met een grote membraan als hoofddriver (111). Elke driver wordt gevoed met een uniek signaal. Gebruikmakend van object-gebaseerde audio-bewerking kunnen verschillende bronnen virtueel in de ruimte worden gepositioneerd. Software berekent elk signaal dat naar elke driver wordt gestuurd om de juiste ruimtelijke ervaring tot stand te brengen.

FIG. 1C toont hoe elke aanvullende driver (121,123,124) gericht is naar het midden van het oor, hetgeen het gevoel van richting verbetert. De grote hoofddriver is bij voorkeur op 0° direct naar het oor gericht. Zoals gezien langs het middelste oorniveau zijn de bovenste en onderste drivers (123,124) bij voorkeur onder een hoek a geplaatst die groter is dan 15°. Zoals gezien langs de middelste oorpositie zijn de achterste en voorste drivers (121,124) bij voorkeur onder een hoek B geplaatst die groter is dan 10°.

FIG. 2 toont een geprefereerde alternatieve configuratie die vier aanvullende drivers (121,122,123,124) omvat, waarbij voor elke hoofdrichting (boven, onder, voor en achter) van de oorschelp één driver is voorzien. Zoals gezien langs het middelste oorniveau zijn de bovenste en onderste drivers (122,124) bij voorkeur onder een hoek a geplaatst die groter is dan 15°. Zoals gezien langs de middelste oorpositie zijn de achterste en voorste drivers (121,123) bij voorkeur onder een hoek B geplaatst die groter is dan 10°.

FIG. 3A en 3B tonen een verdere alternatieve configuratie die twee aanvullende drivers (121,122) omvat, waarbij één driver voor de voorzijde en één driver voor de achterzijde van de oorschelp (101,102) is voorzien. Zoals gezien langs het middelste oorniveau bevinden de achterste en voorste drivers (121,122) zich bij voorkeur in hetzelfde vlak als de hoofddriver, d.w.z. aangebracht onder een hoek a die gelijk is aan 0°. Zoals gezien langs de middelste oorpositie zijn de achterste en voorste drivers (121,122) bij voorkeur aangebracht onder een hoek B die groter is dan 18°.

FIG. 4A en 4B tonen een verdere alternatieve configuratie die drie aanvullende drivers (121,122,123) omvat, waarbij twee drivers voor de bovenzijde en één driver voor de onderzijde van de oorschelp (101,102) zijn voorzien. Zoals gezien langs het middelste oorniveau zijn de achterste en voorste drivers (121,123) die zich aan de bovenzijde van de oorschelp bevinden, onder een hoek a aangebracht die groter is dan 15°, terwijl de onderste driver (122) is aangebracht onder een hoek a die groter is dan 20°. Zoals gezien langs de middelste oorpositie zijn de achterste en voorste drivers (121,123) die zich aan de bovenzijde van de oorschelp bevinden, bij voorkeur onder een hoek B aangebracht die groter is dan 10°, terwijl de onderste driver (122) zich bij voorkeur in hetzelfde vlak bevindt als de hoofddriver, d.w.z. aangebracht onder een hoek B die gelijk is aan 0°. Voorbeeld 2: blokschema FIG. 5 toont een elektronica-blokschema van de hardware die in een koptelefoon volgens een uitvoering van de uitvinding wordt toegepast. Het schema toont de mogelijke inputs die zouden kunnen worden geselecteerd en de gewenste bewerking. In dit voorbeeld is de enige mogelijke meerkanaals input gebonden aan de USB-C-input, aangezien zowel Bluetooth als 3,5mm jackplug stereo-inputs zijn. Indien gewenst, zouden de stereo-inputs tot een meerkanaals bron kunnen worden geüpmixt.

Het schema toont ook de aanwezigheid van een batterij zijnde de voedingsbron. In dit voorbeeld betreft het een oplaadbare batterij die via de USB-C-connector wordt opgeladen.

Indien gewenst, kunnen microfoons worden toegevoegd. Deze zouden kunnen worden gebruikt voor spraak (bijv. communicatie tijdens games) of om ongewenst achtergrondgeluid te onderdrukken.

Voorbeeld 3: bewerking FIG. 6A toont het frequentiebereik waarin de aanvullende drivers in een uitvoering van de uitvinding functioneren, terwijl FIG. 6B het frequentiebereik toont waarin de — hoofddriver voor dezelfde uitvoering functioneert.

Aangezien de ruimtelijke ervaring enkel merkbaar is in een frequentiebereik tussen ongeveer 500 Hz en ongeveer 9 kHz, zal dit het bereik zijn dat aan de ruimtelijke drivers wordt toegevoerd. De frequenties onder ongeveer 500 Hz en boven ongeveer 9 kHz worden aan de grotere middelste driver toegevoerd.

De ruimtelijke drivers functioneren slechts van 500 Hz tot 9 kHz. De filters die worden toegepast, zijn 24dB/octaaf-filters. Aangezien de toepassing van steile filters tot faseverschuiving tussen de drivers kan leiden, zijn de filters ontworpen als lineaire fasefilters.

FIG. 7 toont een blokschema van het ontwerp van de filters om de bereiken tot stand te brengen waarin beide drivertypes volgens een uitvoering van de uitvinding dienen te functioneren.

De meerkanaals inputs (150) worden via een hoogdoorlaatfilter (151) en een laagdoorlaatfilter (152) naar de versterkers (153) gestuurd.

Het hoogdoorlaatfilter (151) en het laagdoorlaatfilter (152) zijn achter elkaar aangebracht voor de aanvullende drivers, en zijn parallel aangebracht voor de hoofddriver.

Voorbeeld 4: lineaire fasefilters FIG. 8 toont het verschil tussen parallelle drivers en gehoekte drivers.

Over een bepaalde afstand zullen de parallelle drivers de timing tussen elkaar gelijk houden.

Bij de gehoekte drivers, d.w.z. met een hoek tussen de aanvullende driver (121) en de hoofddriver (111) en/of een hoek tussen twee aanvullende drivers, zal de timing tussen de drivers variëren met de afstand.

Derhalve kan het moeilijk zijn om een uitlijning tot stand te brengen.

FIG. 9 toont de amplituderespons en de faserespons van een laagdoorlaatfilter.

Vanwege de faseverschuiving die een standaard filter veroorzaakt, heeft het de voorkeur om de verschillende filters die in de gecombineerde drivers worden toegepast, uit te lijnen.

Indien filters worden gecombineerd zonder dat uitlijning heeft plaatsgevonden, kan kamfilteren van de faserespons optreden, zoals in FIG. 10 is getoond.

Om het verkeerd uitlijnen van de faserespons te voorkomen worden bij voorkeur lineaire fasefilters gebruikt.

Deze filters zijn ontworpen om een verandering in amplitude te bereiken zonder de faserespons negatief te beïnvloeden.

Als de faseresponsen van beide drivers theoretisch identiek zijn, zal de gehoekte positie tussen beide niet langer leiden tot een ongewenst kamfiltereffect, hetgeen een verbeterd geluid tot gevolg heeft.

Voorbeeld 5: Gebruikerservaringen Personen A en B werden, zoals onderstaand beschreven, aan diverse types koptelefoons onderworpen.

Voorbeeld 5A Koptelefoons volgens een uitvoering van de uitvinding werden vergeleken met traditionele stereo-koptelefoons.

Stereo-koptelefoons zijn koptelefoons die aparte geluiden van twee luidsprekers (linker en rechter luidspreker) afkomstig van twee onafhankelijke kanalen (linker en rechter kanaal) afspelen om te zorgen dat elke luidspreker goed waarneembare geluiden afgeeft.

Indien een persoon een stereo-koptelefoon opzet, kan elk oor enkel het geluid uit de betreffende oortelefoon horen — er is geen natuurlijke manier waarop het geluid van de linker oortelefoon het rechteroor kan bereiken.

Bijgevolg kunnen de opgenomen amplitudeverschillen tussen het linker en rechter kanaal de noodzakelijke verschillen in aankomsttijd niet tot stand brengen.

Zodoende zullen de meeste mensen geluiden waarnemen alsof ze van binnen hun hoofd komen, ruimtelijk grofweg gesitueerd op een lijn die van oor tot oor loopt.

De reactie van personen A en B was vergelijkbaar, met lof voor de helderheid en zoekend naar eventuele nuances.

Tijdens de tests merkten de proefpersonen op dat niveaus langzaam maar zeker stegen.

Ondanks het feit dat in een koptelefoon toegepaste drivers een lagere vervorming vertonen dan die in luidsprekers (d.w.z. meer detail en helderheid in het midden-/hoge bereik) was het luisterniveau hoog.

Personen A en B merkten geen verschillen op met betrekking tot de fysieke afmetingen van de koptelefoons volgens een uitvoering van de uitvinding, behalve een dikkere kabel (bèta-testdoeleinden). Zodra programmamateriaal werd afgespeeld, merkten zowel A als B op dat er ‘lucht’ in de mix zat en er een betere plaatsing van instrumenten en geluiden was.

Woorden als ‘resolutie’, ‘definitie’, en ‘warmte’ werden gebruikt om de ontvangen hogere geluidskwaliteit te beschrijven.

Als meerwaarde werd het algehele niveau (hoofdvolume) bij beide gelegenheden met ongeveer -6dB verminderd.

De waargenomen geluiden werden niet alleen beschreven als horizontaal (d.w.z. van links naar rechts), maar ook de dimensie hoogte werd in de uitleg genoemd.

Voorbeeld 5B Koptelefoons volgens een uitvoering van de uitvinding werden vergeleken met traditionele binaurale koptelefoons.

De uitdaging bij het luisteren via koptelefoons is de indruk van stereo-positionering onder toepassing van gebruikelijke panpot amplitude-verschiltechnieken.

Als tevens gebruik wordt gemaakt van een van de meer ingewikkelde panningsystemen waarbij tevens verschillen in aankomsttijd en HRTF-functies worden toegepast, kan de beeldvorming gemakkelijker tot stand worden gebracht.

In het algemeen zal echter bij het luisteren via koptelefoons het ruimtelijke beeld gewoonlijk over een tussen de oren verlopende lijn worden gespreid, en zeer definitief in het hoofd.

Voorts verschilt de lineariteit van de panningverhoudingen tamelijk van die van luidsprekers.

Er werd een generiek door grote researchlaboratoria getest HRTF-profiel toegepast dat geschikt was voor het merendeel van de personen.

Uit tests bleek dat personen A en B definitief het verschil tussen het stereo- en het binaurale programmamateriaal konden horen.

In termen van ruimtelijke ervaring werd het binaurale programmamateriaal als een upgrade van de stereo-mix ervaren.

Helaas hadden de bewerkingstechnieken en psychoakoestiek die noodzakelijk zijn voor de binaurale mix, een nadelige invloed op de algehele geluidskwaliteit van de muziek.

Beide proefpersonen A en B waren het erover eens dat de originele stereo-mix warmer van toon was en gemakkelijker was om naar te luisteren.

Bij het vergelijken van de binaurale mix met koptelefoons volgens een uitvoering van de uitvinding stemden beide proefpersonen A en B tevreden overeen dat dit de perfecte combinatie was.

De open mix werd waargenomen, de warmte van de oorspronkelijke muziek werd gehandhaafd en de onprettige artefacten die bij het binauraal bewerken optraden, waren afwezig.

Voorbeeld 5C Een koptelefoon met vier ruimtelijke drivers in een rechthoekig patroon (FIG. 1B) werd vergeleken met een koptelefoon met vier ruimtelijke drivers in een ruitpatroon (FIG. 2), om de verschillen in lokalisatie te definiëren.

Uit de resultaten bleek dat de ruitvormige lay-out favoriet was, aangezien er hierbij een ruimtelijke driver in elke primaire richting (boven, onder, voor, achter) aanwezig is.

Wanneer bij de rechthoekige lay-out een geluid voor de luisteraar wordt geplaatst, produceren twee drivers het geluid, waardoor ze het geluid virtueel tussen zich in plaatsen.

Bij de ruitvormige configuratie is er slechts één driver die het geluid voor de luisteraar produceert, hetgeen een meer gedefinieerd resultaat oplevert.

Bij toepassing van een 5.1 of 7.1 surround-geluidsbron (beide zijnde een 2D surround-geluid vanwege het ontbreken van hoogte-informatie) in de rechthoekige configuratie, zullen alle vier drivers geluid moeten produceren om het 2D- geluidsveld ertussen te simuleren.

Bij toepassing van hetzelfde bestand in de ruitvormige configuratie produceren enkel de voorste en achterste drivers geluid.

Dit resulteert in een minder vage luisterervaring en een meer gedefinieerde lokalisatie.

Voorbeeld 6: middelste ruimtelijke kanaal Om het aantal ruimtelijke drivers in de koptelefoon te verhogen kan het middenbereik van de hoofddriver worden gebruikt als aanvullend ruimtelijk kanaal.

Oorspronkelijk geeft de middelste driver enkel de onderste frequenties (bijv. 20 Hz — 500 Hz) en de zeer hoge frequenties (bijv. 9 kHz - 20 kHz) weer, d.w.z. de frequenties buiten het ruimtelijke gebied.

Het niet gebruikte frequentiespectrum van de middelste driver (bijv. 500 Hz - 9 kHz) kan echter worden gebruikt als aanvullend ruimtelijk kanaal in het midden van de oorschelp, hetgeen in een hogere resolutie van het 3D-klankbeeld resulteert.

Het rekenmodel dat de verdeling van een geluid over de ruimtelijke drivers bepaalt, zal nauwkeuriger zijn als het over meer ruimtelijke drivers beschikt om het gevoel van richting in geluid te creëren.

Een ander voordeel van het toevoegen van een ruimtelijk middelste kanaal is dat de wederzijdse afstand tussen ruimtelijke drivers wordt verkleind (gewoonlijk gehalveerd), hetgeen in een klankbeeld met hogere resolutie resulteert.

FIG. 11 toont de aanvullende toepassing van het ruimtelijke middenbereik van de hoofddriver en geeft alle drie bereiken weer waarin de hoofddriver actief kan zijn.

Aangezien het ruimtelijke bereik (bijv. 500 Hz — 9 kHz) wordt vertegenwoordigd door meerdere ruimtelijke drivers, is het geproduceerde niveau lager dan de bovenste en onderste frequentiebereiken.

Aangezien het ontwerp reeds een versterker voor de hoofddriver omvat, is de toevoeging van een ruimtelijk middelste kanaal zuiver software/DSP-gebaseerd en zijn geen aanpassingen van de hardware noodzakelijk.

Claims

CONCLUSIES

1. Koptelefoon (100), omvattende twee oorschelpen (101,102), waarbij elke oorschelp (101,102) drivers van variërende grootte omvat die elk verbonden zijn met een apart toevoerkanaal, waarbij elke oorschelp het volgende omvat: - ten minste één hoofddriver (111); en - ten minste twee aanvullende drivers (121,122,123,124) met een diameter die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver (111); waarbij de ten minste twee aanvullende drivers (121,122,123,124) onder een hoek zijn geplaatst ten opzichte van het door de ten minste ene hoofddriver (111) gedefinieerde vlak; waarbij de hoofddriver (111) een filter omvat dat geconfigureerd is om een bereik van laagfrequentie-geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie fi en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en waarbij de ten minste twee aanvullende drivers (121,122,123,124) een filter omvatten dat geconfigureerd is om een bereik van middenfrequentie- geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren.

2. Koptelefoon (100) volgens conclusie 1, waarbij de ten minste ene hoofddriver (111) in een centrale positie is geplaatst, en waarbij de ten minste twee aanvullende drivers (121,122,123,124) rond de ten minste ene hoofddriver (111) zijn geplaatst.

3. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de koptelefoon een het oor omsluitende koptelefoon is.

4. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij elke oorschelp (101,102) ten minste drie, bij voorkeur ten minste vier aanvullende drivers (121,122,123,124) met een diameter die kleiner is dan de diameter van de hoofddriver (111) omvat.

5. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de diameter van de ten minste ene hoofddriver (111) ten minste 25 mm en ten hoogste 60 mm is, bij voorkeur ten minste 30 mm en ten hoogste 55 mm is, bij voorkeur ten minste 35 mm en ten hoogste 50 mm is, bijvoorbeeld ten minste 40 mm en ten hoogste 45 mm is.

6. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de diameter van de ten minste twee aanvullende drivers (121,122,123,124) ten minste 8 mm en ten hoogste 24 mm is, bij voorkeur ten minste 12 mm en ten hoogste 20 mm is, bijvoorbeeld ten minste 14 mm en ten hoogste 18 mm is, bijvoorbeeld ongeveer 16 mm is.

7. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij één of meer van de aanvullende drivers (121,122,123,124) onder een hoek a zijn geplaatst ten opzichte van de hoofddriver (111), gezien langs het middelste oorniveau, waarbij a ten minste 5° tot ten hoogste 30° is, bij voorkeur van ten minste 10° tot ten hoogste 25° is, bij voorkeur van ten minste 12° tot ten hoogste 20° is, bij voorkeur ongeveer 15° is.

8. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij één of meer van de aanvullende drivers (121,122,123,124) onder een hoek B ten opzichte van de hoofddriver (111) zijn geplaatst, gezien langs de middelste oorpositie, waarbij B ten minste 2° tot ten hoogste 25° is, bij voorkeur van ten minste 5° tot ten hoogste 20° is, bij voorkeur van ten minste 7° tot ten hoogste 15° is, bij voorkeur ongeveer 10° is.

9. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij fi ten minste 300 Hz en ten hoogste 1000 Hz bedraagt, bij voorkeur ten minste 350 Hz en ten hoogste 800 Hz bedraagt, bij voorkeur ten minste 400 Hz en ten hoogste 700 Hz bedraagt, bij voorkeur ten minste 450 Hz en ten hoogste 600 Hz bedraagt, bijvoorbeeld ongeveer 500 Hz bedraagt.

10. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij futen minste 5,0 kHz en ten hoogste 12,0 kHz bedraagt, bij voorkeur ten minste 6,0 kHz en ten hoogste 11,0 kHz bedraagt, bij voorkeur ten minste 7,0 kHz en ten hoogste 10,0 kHz bedraagt, bij voorkeur ten minste 8,0 kHz en ten hoogste 9.5 kHz bedraagt, bij voorkeur ongeveer 9,0 kHz bedraagt.

11. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene hoofddriver (111) een hoogdoorlaatfilter (151) en een laagdoorlaatfilter (152) die parallel zijn aangebracht, omvat; en/of waarbij de aanvullende drivers (121,122,123,124) een hoogdoorlaatfilter (151) en een laagdoorlaatfilter (152) die achter elkaar zijn aangebracht, omvatten.

12. Koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij één of meer, bij voorkeur alle, filters (151,152) van de hoofddriver (111) en aanvullende drivers (121,122,123,124) een lineaire fasefilter omvatten.

13. Werkwijze voor het bewerken van een koptelefoon (100) volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - filteren van een geluidssignaal om een bereik van laagfrequentie- geluidsgolven onder een onderste afsnijfrequentie fi en een bereik van hoogfrequentie-geluidsgolven boven een bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar de hoofddriver (111); en, - filteren van een geluidssignaal om een bereik van middenfrequentie- geluidsgolven tussen de onderste afsnijfrequentie fi en de bovenste afsnijfrequentie fu te selecteren; en versturen ervan naar een aanvullende driver (121,122,123,124).

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij het naar de hoofddriver (111) gezonden geluidssignaal een vertraging ten opzichte van de naar de aanvullende drivers (121,122,123,124) gezonden geluidssignalen omvat.

15. Toepassing van een koptelefoon (100) volgens een van conclusies 1 tot 12, of van de werkwijze volgens een van conclusies 13 of 14, voor gaming of VR, voor een exclusieve audio-ervaring en/of voor een gecombineerde audio/video-ervaring.