DE102004023054A1 - Spatial-filter for headsets e.g. for playback of CDs, reduces cophasal sound components in both ears - Google Patents

Spatial-filter for headsets e.g. for playback of CDs, reduces cophasal sound components in both ears Download PDF

Info

Publication number
DE102004023054A1
DE102004023054A1 DE102004023054A DE102004023054A DE102004023054A1 DE 102004023054 A1 DE102004023054 A1 DE 102004023054A1 DE 102004023054 A DE102004023054 A DE 102004023054A DE 102004023054 A DE102004023054 A DE 102004023054A DE 102004023054 A1 DE102004023054 A1 DE 102004023054A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ears
cophasal
playback
spatial
sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102004023054A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102004023054B4 (en
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEUMANN HELGE
Original Assignee
NEUMANN HELGE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEUMANN HELGE filed Critical NEUMANN HELGE
Priority to DE102004023054.4A priority Critical patent/DE102004023054B4/en
Publication of DE102004023054A1 publication Critical patent/DE102004023054A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102004023054B4 publication Critical patent/DE102004023054B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response

Abstract

A spatial filter for reduction of in-head localization of sound sources during reproduction by headset, is achieved by reducing extensive cophasal sound components in both ears. This is achieved by means of a parallel circuit including a fixed coil and capacitor and a potentiometer used to produce a null setting.

Description

Das hier vorgestellte Spatial-Filter zur Reduzierung der Im-Kopf-Lokalisation von Schallquellen bei Kopfhörerwiedergabe gehört in das Gebiet der Elektroakustik.The Spatial filter presented here for reducing in-head localization of sound sources when headphones are playing belongs in the field of electroacoustics.

Bei der Lokalisation von Schallquellen ist die zeitliche Abfolge des die beiden (menschlichen) Ohren erreichenden Schalls von Bedeutung. Gleichphasig (entspricht natürlicherweise gleichzeitig) an beiden Ohren auftreffender Schall kann bei Kopfhörerwiedergabe zu einer scheinbaren Ortung der Schallquelle im Kopf des Hörers führen. Diese mögliche Im-Kopf-Lokalisation von Schallquellen bei Kopfhörerwiedergabe wird bei der elektrischen Aufnahme akustischer Signale bzw. Weiterverarbeitung der aufgenommenen Signale durch z. B. elektronische Verstärker im allgemeinen nicht berücksichtigt. Mit Hilfe des hier vorgestellten, besonders einfachen und nur aus passiven Bauteilen aufgebauten Spatial-Filters soll eine Reduzierung der Im-Kopf-Lokalisation von Schallquellen bei der Wiedergabe über Kopfhörer ermöglicht werden. Die Pegelabsenkung hinreichend gleichphasiger Schallanteile kann durch ein Potentiometer eingestellt werden, wodurch eine regelbare Verringerung der Im-Kopf-Lokalisation möglich ist.at The localization of sound sources is the chronology of the the two (human) ears reaching sound important. In-phase (naturally corresponds at the same time, sound that hits both ears can be heard while the headset is playing lead to an apparent location of the sound source in the head of the listener. These possible In-head localization of sound sources in headphone playback is in the electrical Recording of acoustic signals or further processing of the recorded Signals through z. As electronic amplifiers are generally not considered. With the help of the here presented, very simple and only out passive components built Spatial filter is a reduction the in-head localization of sound sources when playing through headphones. The level reduction sufficiently in-phase sound components can be controlled by a potentiometer be adjusted, thereby providing a controllable reduction in in-head localization possible is.

Sowohl die üblichen elektrischen Kopfhörerausgänge von Audio-Geräten, als auch die üblichen (Klinken-) Anschlußstecker von (zumeist dynamischen) Mehrkanal-(Stereo-)Kopfhörern weisen im allgemeinen einen gemeinsamen Masseanschluß der verschiedenen Wiedergabekanäle (Links-Rechts) auf. Bei dem hier vorgestellten Spatial-Filter für Kopfhörer wird der Stromfluß von (nahezu) gleichphasigen Signalanteilen der verschiedenen Wiedergabekanäle im Massepfad so gehemmt, daß eine verringerte Schallabstrahlung dieser Signalanteile erreicht werden kann.Either the usual electrical headphone outputs from Audio devices, as well as the usual ones (Jack) connector of (mostly dynamic) multichannel (stereo) headphones generally a common ground connection of the different playback channels (left-right) on. In the Spatial filter for headphones presented here, the current flow of (almost) in-phase signal components of the various playback channels in the ground path so inhibited that one reduced sound radiation of these signal components can be achieved can.

Der Vorteil dieses Spatial-Filter für Kopfhörer besteht darin, daß bei der Wiedergabe üblicher Audio-Aufnahmen über handelsübliche Audio-Geräte (z. B. CD-Abspieler) und handelsübliche (dynamische) Kopfhörer eine Reduzierung von möglicherweise auftretenden und häufig als unangenehm empfundenen Im-Kopf-Lokalisationen von Schallquellen erreicht werden kann.Of the Advantage of this spatial filter for headphone is that at the reproduction usual Audio recordings over commercial Audio equipment (eg CD player) and commercially available (dynamic) headphones a reduction of possibly occurring and common as unpleasant in-head localizations of sound sources can be achieved.

Die Prinzipschaltung des Spatial-Filters für Kopfhörer ist in (1) dargestellt. Die Schaltung besteht aus einem Widerstand bzw. Potentiometer 'R', einer Spule 'C' und einem Kondensator 'L', welche parallel in die gemeinsame Masseverbindung des Kopfhörers zwischengeschaltet werden. Die Eigenschaften werden im folgenden näher beschrieben.The basic circuit of the Spatial filter for headphones is in (1) shown. The circuit consists of a resistor or potentiometer 'R', a coil 'C' and a capacitor 'L', which are interposed in parallel in the common ground connection of the headphone. The properties are described in more detail below.

Elektrische Eigenschaften der Prinzipschaltung aus (1) Electrical properties of the principle circuit (1)

Der Widerstand bzw. das Potentiometer R des Spatial-Filters aus (1) im gemeinsamen Massezweig verringert den Stromfluß hinreichend gleichphasiger Signale gleicher Frequenz f durch die im Kopfhörer eingebauten Lautsprecher (K1 und K2 in (1)). Dies geschieht dadurch, daß der Gesamtstrom durch R für gleichphasige Signale gleicher Frequenz am größten ist und zu einem erhöhten Spannungsabfall an R führt. Da Kopfhörer üblicherweise an Konstantspannungs-Verstärkern betrieben werden, nimmt die Kopfhörer-Ansteuerspannung UK1 bzw. UK2 ab, wodurch sich die Schallabstrahlung der Kopfhörer-Lautsprecher entsprechend verringert. Durch Veränderung des Widerstandswertes von R kann die Verringerung der Schallabstrahlung eingestellt werden.The resistance or the potentiometer R of the spatial filter off (1) in the common ground path reduces the current flow sufficiently in-phase signals of the same frequency f through the built-in headphones in the headphones (K1 and K2 in (1) ). This happens because the total current through R for in-phase signals of the same frequency is greatest and leads to an increased voltage drop across R. Since headphones are usually operated on constant-voltage amplifiers, the headphone drive voltage U K1 or U K2 decreases, as a result of which the sound emission of the headphone speakers is correspondingly reduced. By changing the resistance value of R, the reduction of the sound radiation can be adjusted.

Das menschliche Gehör ist im Frequenzbereich um 1000 Hertz besonders empfindlich für Phasenunterschiede, da der mittlere Ohrabstand in diesem Frequenzbereich ungefähr einer halben Wellenlänge des Luftschalls entspricht. Die Spule L des Spatial-Filters aus (1) vermeidet die Absenkung hinreichend gleichphasiger, tieferer Frequenzen, für die das Gehör relativ unempfindlich gegen Phasenunterschiede ist. Der Kondensator C des Spatial-Filters aus (1) vermeidet die Absenkung hinreichend gleichphasiger, höherer Frequenzen, für welche die Phasenbeziehung bei relativ zum Ohrabstand kurzen Wellenlängen mehrdeutig wird.The human ear is particularly sensitive to phase differences in the frequency range around 1000 Hertz, since the average ear distance in this frequency range corresponds approximately to half a wavelength of the airborne sound. The coil L of the Spatial filter off (1) avoids the lowering of sufficiently in-phase, lower frequencies for which the hearing is relatively insensitive to phase differences. The capacitor C of the spatial filter off (1) avoids the lowering of sufficiently in-phase, higher frequencies, for which the phase relationship becomes ambiguous at short wavelengths relative to the ear distance.

Die Frequenz fmin, bei der die Absenkung hinreichend gleichphasiger Signale des Spatial-Filters am größten ist, errechnet sich näherungsweise aus

Figure 00020001
The frequency f min , at which the lowering of sufficiently in-phase signals of the spatial filter is greatest, is approximately calculated
Figure 00020001

Der Wert der Induktivität L sollte nicht zu groß gewählt werden, damit der Frequenzbereich, in dem die Absenkung genügend gleichphasiger Signale auftritt, hinreichend schmalbandig ist.The value of the inductance L should not be too large, so that the frequency range in which the Lowering sufficient in-phase signals occurs is sufficiently narrowband.

Bei fmin bilden die Anschlußimpedanz Z des verwendeten Kopfhörers und der Widerstandswert von R einen Spannungsteiler. Die erreichbare Pegelabsenkung ΔP hängt daher vom Verhältnis von Z und R ab und errechnet sich näherungsweise aus

Figure 00020002
At f min , the terminal impedance Z of the headphone used and the resistance of R form a voltage divider. The achievable level reduction .DELTA.P therefore depends on the ratio of Z and R and is calculated approximately from
Figure 00020002

Für |Z| = R ergibt sich aus Gleichung (2) z. B. eine erreichbare Pegelabsenkung von 6 Dezibel.For | Z | = R is given by equation (2) z. B. an achievable level reduction of 6 decibels.

Messaufbaumeasurement setup

Zur Ermittlung der Im-Kopf-Delokalisation-Eigenschaften des Spatial-Filters wurde die in (1) dargestellte Schaltung aufgebaut und zwischen den Kopfhörer-Ausgang eines CD-Abspielers und einen handelsüblichen dynamischen Stereo-Kopfhörer mit 50 Ohm Anschlußimpedanz geschaltet. Der Wert der verwendeten Induktivität L betrug 3,3 × 10–3 Henry, der Wert der Kapazität C wurde mit 6,8 × 10–6 Farad gewählt. Für den Widerstand R wurde ein Potentiometer mit R = 50 Ohm eingesetzt. Als Eingangs-Spannungs-Testsignal UE wurde weißes Rauschen von einer Meßsignal-CD wiedergegeben. Die Kopfhörer-Ansteuerspannung UK wurde am Anschlußstecker des verwendeten Kopfhörers gemessen.To determine the in-head delocalization properties of the spatial filter, the in (1) constructed circuit and connected between the headphone output of a CD player and a commercially available dynamic stereo headphones with 50 ohms terminal impedance. The value of the inductance L used was 3.3 × 10 -3 Henry, the value of the capacity C was chosen to be 6.8 × 10 -6 Farad. For the resistor R, a potentiometer with R = 50 ohm was used. As input voltage test signal U E , white noise was reproduced from a measurement signal CD. The headphone drive voltage U K was measured at the connector of the headphone used.

MessergebnisseMeasurement results

(3) zeigt einen weitgehend frequenzunabhängigen, konstanten Verlauf des Pegels der Kopfhörer-Ansteuerspannung UK zwischen 100 Hertz und 10000 Hertz bei Nullstellung des Potentiometers (R = 0 Ohm). (3) shows a largely frequency-independent, constant course of the level of the headphone drive voltage U K between 100 hertz and 10000 hertz at zero position of the potentiometer (R = 0 ohms).

(4) zeigt eine maximale Absenkung des Pegels der Kopfhörer-Ansteuerspannung UK im Bereich von 1100 Hertz um ca. 5.5 Dezibel bei Maximalstellung des Potentiometers (R = 50 Ohm). (4) shows a maximum reduction of the level of the headphone drive voltage U K in the range of 1100 Hertz by about 5.5 decibels at maximum position of the potentiometer (R = 50 ohms).

Bewertung der Messergebnisserating the measurement results

Der Verlauf der gemessenen Kopfhörer-Ansteuerspannung UK bei Nullstellung des Potentiometers ((3)) weist den zu erwartenden, unbeeinflußten, nahezu konstanten Verlauf auf. Die Abnahme oberhalb von 9000 Hertz ist wesentlich durch Filterung bei der Meßsignal-Erfassung bedingt.The course of the measured headphone drive voltage U K at zero position of the potentiometer ( (3) ) shows the expected, unaffected, almost constant course. The decrease above 9000 hertz is essentially due to filtering in the measurement signal detection.

Der Verlauf der gemessenen Kopfhörer-Ansteuerspannung UK bei Maximalstellung des Potentiometers ((4)) weist annähernd die nach Gleichung (2) zu erwartende Pegelabsenkung von 6 Dezibel im Bereich der näherungsweise nach Gleichung (1) zu erwartenden Frequenz von 1062 Hertz auf. Wegen des ohmschen Widerstands RL des Kupferdrahtes der verwendeten Spule (RL = 4 Ohm) und der relativ geringen Phasenunterschiede tiefer Signalfrequenzen tritt im Vergleich zu (3) auch unterhalb von ca. 400 Hertz eine nennenswerte Pegelabsenkung der Kopfhörer-Ansteuerspannung auf. Die Abnahme oberhalb von 9000 Hertz ist wesentlich durch Filterung bei der Meßsignal-Erfassung bedingt.The course of the measured headphone drive voltage U K at maximum position of the potentiometer ( (4) ) has approximately the expected according to equation (2) level reduction of 6 decibels in the range of approximately the equation (1) expected frequency of 1062 Hertz. Because of the ohmic resistance R L of the copper wire of the coil used (R L = 4 ohms) and the relatively low phase differences of low signal frequencies occurs in comparison to (3) also below about 400 Hertz a significant level reduction of the headphone drive voltage. The decrease above 9000 hertz is essentially due to filtering in the measurement signal detection.

Ein subjektiver Hörtest des Spatial-Filters mit dem verwendeten Kopfhörer ergab je nach Potentiometer-Stellung und gehörtem Musikprogramm-Material eine mehr oder weniger auffällige Veringerung der als mehr oder weniger unangenehm empfundenen Im-Kopf-Lokalisation, ohne das sich das Gesamt-Klangbild wesentlich geändert hätte.One subjective hearing test the Spatial filter with the headphones used showed depending on the potentiometer position and heard Music program material a more or less noticeable reduction the perceived as more or less unpleasant in-head localization, without the overall soundscape changed significantly would have.

Claims (1)

Spatial-Filter zur Reduzierung der Im-Kopf-Lokalisation von Schallquellen bei Kopfhörerwiedergabe durch Verringerung von an beiden Ohren auftretenden, weitgehend gleichphasigen Schallanteilen.Spatial filter to reduce in-head localization from sound sources in headphone playback through Reduction of both ears, largely in-phase Sound components.
DE102004023054.4A 2004-05-11 2004-05-11 Spatial filter for headphones Expired - Fee Related DE102004023054B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004023054.4A DE102004023054B4 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Spatial filter for headphones

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004023054.4A DE102004023054B4 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Spatial filter for headphones

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004023054A1 true DE102004023054A1 (en) 2005-12-01
DE102004023054B4 DE102004023054B4 (en) 2018-04-05

Family

ID=35267396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004023054.4A Expired - Fee Related DE102004023054B4 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Spatial filter for headphones

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004023054B4 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2007623A1 (en) 1970-02-19 1971-09-02 Lensing J Arrangement for converting electroacoustic intensity stereophonic information into head-related intensities + transit time stereophonic information
US4136260A (en) 1976-05-20 1979-01-23 Trio Kabushiki Kaisha Out-of-head localized sound reproduction system for headphone
DE2244162C3 (en) 1972-09-08 1981-02-26 Eugen Beyer Elektrotechnische Fabrik, 7100 Heilbronn "system
DE3131347C1 (en) 1981-08-07 1983-02-03 Institut für Rundfunktechnik GmbH, 8000 München Headphones
DE9104148U1 (en) 1991-02-01 1992-04-16 Koenig, Florian, Dipl.-Ing., 8000 Muenchen, De
DE3737873C2 (en) 1987-11-07 1994-02-24 Head Acoustics Gmbh Use of headsets to improve speech intelligibility in a noisy environment
DE9310205U1 (en) 1993-07-08 1994-11-03 Koenig Florian Headphones with variable listening event location

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097689A (en) 1975-08-19 1978-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Out-of-head localization headphone listening device
EP0052144A1 (en) 1980-05-20 1982-05-26 BRUNEY, Paul F. Diotic position recovery circuits
DE29824282U1 (en) 1998-10-26 2000-09-28 Space Sound Gmbh Natural Sound Arrangement for the spatial reproduction of a stereo signal
DE19901546A1 (en) 1999-01-16 2000-07-20 Jan H Meier Electronic circuit for natural reproduction of electric audio and music signals via earphone set

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2007623A1 (en) 1970-02-19 1971-09-02 Lensing J Arrangement for converting electroacoustic intensity stereophonic information into head-related intensities + transit time stereophonic information
DE2244162C3 (en) 1972-09-08 1981-02-26 Eugen Beyer Elektrotechnische Fabrik, 7100 Heilbronn "system
US4136260A (en) 1976-05-20 1979-01-23 Trio Kabushiki Kaisha Out-of-head localized sound reproduction system for headphone
DE3131347C1 (en) 1981-08-07 1983-02-03 Institut für Rundfunktechnik GmbH, 8000 München Headphones
DE3737873C2 (en) 1987-11-07 1994-02-24 Head Acoustics Gmbh Use of headsets to improve speech intelligibility in a noisy environment
DE9104148U1 (en) 1991-02-01 1992-04-16 Koenig, Florian, Dipl.-Ing., 8000 Muenchen, De
DE9310205U1 (en) 1993-07-08 1994-11-03 Koenig Florian Headphones with variable listening event location

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004023054B4 (en) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19981794B3 (en) Acoustic device and headphones
DE2755718C2 (en) Sealed headphones
WO2009007322A2 (en) Sound reproduction device and method for the calibration of a sound reproduction device
DE112007001438T5 (en) Method and apparatus for adjusting the volume of audio to prevent loss of hearing or hearing damage
DE2813000A1 (en) BELT WITH EQUIPMENT FOR LISTENING TO REPRODUCED MUSIC
DE2713023A1 (en) SPEAKER
DE3619031C2 (en)
DE10153127A1 (en) Audio amplifier with volume control
US9137609B2 (en) Earphone device with impedance correction unit
DE102004023054A1 (en) Spatial-filter for headsets e.g. for playback of CDs, reduces cophasal sound components in both ears
DE4431481A1 (en) Circuit arrangement with controllable transmission behavior
EP1529418B1 (en) Loudspeaker arrangement
DE2616489A1 (en) ADAPTER AND ADDITIONAL DEVICE FOR MAGNETIC TAPE RECORDER
EP0025509B1 (en) Process for stereophonic transmission and means for carrying out the method
DE3003852C2 (en) Arrangement for recording stereophonic audio signals
DE643884C (en) Circuit arrangement on low frequency amplifiers of radio equipment
DE1114847B (en) Loudspeaker arrangement with high presence for closed spaces
DE212010000175U1 (en) Sound cable for sound amplification and noise removal
US10728664B2 (en) Balanced armature driver assembly
DE2652780A1 (en) AUDIO SYSTEM CHECK
AT389610B (en) Stereophonic recording device for improving spatial listening
DE3223817A1 (en) ELECTROSTATIC SPEAKER
EP1023817B1 (en) Sound-reproducing device mountable on the body of a user
JPS5821214Y2 (en) Stereo low frequency amplifier
DE2944851C2 (en) Arrangement for recording stereophonic audio signals

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee