-
Kurzfassung:
-
Tonabspielgeräte oder
Ton- und Bildabspielgeräte
nach dem Stand der Technik haben noch erhebliche Nachteile. So führt die
geringe Größe und kompakte
Bauweise dazu, dass das Gerät
bei Bewegung leicht aus seiner Ruhelage herauspendelt und sich sogar
mehrfach um die eigene Achse drehen kann. Dies führt nicht nur zu unbequemem
Tragen, sondern auch zu einem Verdecken der Anzeige (Display, Minimonitor)
und eventuell der Bedienelemente des Gerätes.
-
Anliegen
der vorgestellten Erfindung ist es, ein tragbares Tonabspielgerät, oder
eine Kombination von Ton- und Bildabspielgerät mit stabiler Trageposition
vorzustellen.
-
Das
Abspielgerät
entsprechend der Erfindung hat eine Form beschrieben durch das Verhältnis der
Breite (b) zur Länge
(l) von 1:5–2:1,
wobei der Umfang (U) des Gerätes
im Wesentlichen der Formel U = 2b + 2l folgt und die Grundfläche (G)
der Formel G < b·l·f (f =
8/10, bevorzugt 7/10, besonders bevorzugt 6/10) folgt. Der Verkleinerungsfaktor
(f) beschreibt die Abweichung der Geometrie des Tonabspielgerät oder Ton-
und Bildabspielgerätes
von den üblichen
durch die Formel U = 2b + 2l beschriebenen Grundformen eines Quadrates
bzw. Rechteckes.
-
Eine
solche Form hat eine dramatisch geringere Tendenz, auch bei heftigen
Bewegungen des Oberkörpers
der tragenden Person zu einem Verdrehen des tragbaren Tonabspielgerätes oder
Ton- und Bildabspielgerätes
zu führen.
Anschlusskabel and das Gerät
haben so eine längere
Lebensdauer.
-
Tragbare
Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgeräte
haben sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt und sind
heute Geräte
mit nur noch wenigen Gramm Gewicht und kleiner räumlicher Ausdehnung. Wichtig
für diese
Entwicklung war die Erfindung einer Speichertechnik in Kombination mit
Datenkomprimierungsverfahren von Audio- und Bilddaten, die ein Abspielen
von Musik, sowie statische und bewegte Bilder ohne das Verwenden
mechanischer Einheiten (z. B. eines abzuspulenden Tonbandes oder
Videobandes) ermöglicht
hat.
-
Der
Aufbau von Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgeräten,
die zum Beispiel zum Tragen an einer Halskette geeignet sind, ist
dem Stand der Technik gemäß so, dass
diese eine längliche,
weitestgehend rechteckige oder runde Form haben. Diese Formen haben
eine kompakte Bauweise und sind sparsam in bezug auf Konstruktionsmaterialien.
Typische Maße
für einen
miniaturisiertes Gerät
für das Tragen
um den Hals betragen 2–3
cm in der Breite und bis zu 12 cm in der Länge.
-
Die „Halskette" eines solchen um
den Hals getragen Gerätes
kann zusätzlich
die Kabel zu einem in dieser „Halskette" integrierten Kopfhörer enthalten. Alternativ
ist das Hauptgerät
mit einer Steckeraufnahme ausgerüstet
und ein Kopfhörer
oder Ohrhörer mit
Steckverbindung kann an das Hauptgerät angeschlossen werden. Optional
ist weiterhin eine Anzeige (Display, Minimonitor), welche dem Bediener
Auskunft über
zum Beispiel die gerade abspielende Ton- oder Bilddatei gibt, oder
entsprechend eine Bilddatei oder eine Folge von Bildern (Film/TV
Sendung) darstellt.
-
Moderne
tragbare Tonabspielgeräte,
wie zum Beispiel MP3-Spieler, oder Multimediaplayer unterscheiden
sich im Wesentlichen in der Speichertechnik, in der Form oder der
technischen Ausstattung. So gibt es Abspielgeräte mit Festplatten (z. B. iPod),
mit Festspeicher (Flashspeicherung) oder Speicherkarten als Speichermedium.
Auch Geräte mit
eher traditionellen Speichermedien wie CD oder Mini-CD als Speichermedium
sind denkbar. Häufig kann
der in einem solchen tragbaren Tonabspielgerät oder Ton- und Bildabspielgerät zur Verfügung stehende
Datenspeicherplatz auch für
andere Zwecke, wie zum Beispiel als mobiler Datenspeicher (USB-Stick)
verwendet werden. Die Datenübermittlung
von zum Beispiel einem Computer zu einem solchen tragbaren Tonabspielgerät kann in
bequemer weise durch USB, Firewire, Infrarotschnittstelle, Bluetooth
oder ähnliche Übertragungsarten
erfolgen
-
Man
unterscheidet bei der Speicherung von Ton- und Bilddaten zwischen
einer Verwendung von verlustbehafteter Kompression und verlustfreier Kompression.
-
Die
meisten verlustbehafteten Kompressionsalgorithmen von Tondaten basieren
auf simplen Transformationen, wie der "modifizierten diskreten Kosinus-Transformation" (MDCT), welche die
aufgenommene Wellenform in ihre Frequenzabfolgen umwandeln. Einige
moderne Algorithmen benutzen Wavelets.
-
Die
meisten Algorithmen versuchen nicht, einen eventuellen mathematischen
Fehler zu reduzieren, sondern die subjektive menschliche Wahrnehmung
der Tonfolgen zu verbessern. Da das menschliche Ohr nicht alle Information
eines ankommenden Tones analysieren kann, ist es möglich, eine
Tondatei stark zu verändern,
ohne dass die subjektive Wahrnehmung des Hörers beeinträchtigt wird.
So kann ein Codec (Codec = Programm, welches analoge Audio- oder
Videosignale digital codieren bzw. decodieren kann) zum Beispiel
einen Teil der sehr hohen und sehr tiefen Frequenzen (welche für Menschen
fast unhörbar
sind) weglassen. Auf ähnliche Weise
werden Frequenzen, die durch andere Frequenzen überlagert sind, mit geringerer
Genauigkeit wiedergegeben. Eine andere Art der Überlagerung ist, dass ein leiser
Ton nicht erkennbar ist, wenn er unmittelbar vor oder nach einem
lauten Ton kommt. Ein solches Modell der Ohr-Gehirn Verbindung,
welches für
diese Effekte verantwortlich ist, wird häufig psychoakustisches Modell
genannt. Ausgenutzt werden hierbei Eigenschaften des menschlichen
Gehörs,
wie Frequenzgruppenbildung, Hörbereichsgrenzen,
Maskierungseffekte und Signalverarbeitung des Innenohrs. Ein erster
Schritt der Datenkompression beruht zum Beispiel auf der Kanalkopplung
des Stereosignals durch Differenzbildung. Das ist ein verlustloses
Verfahren, die Ausgangssignale können
vollständig
reproduziert werden. Nicht hörbare
Frequenzen – das für einen
Erwachsenen erfassbare Spektrum deckt etwa den Bereich 20 Hz bis
18 kHz ab – werden
im fouriertransformierten Datenmaterial abgeschnitten. So genannte
Maskierungseffekte werden genutzt, um weitere Redundanz zu beseitigen.
Dabei werden vom Menschen nicht wahrgenommene Töne aus dem Signal weggelassen
(zum Beispiel sehr leise Töne
in lauter Umgebung oder auch die Obertöne über 20 kHz).
-
Aufgrund
der Natur der verlustbehafteten Algorithmen verschlechtert sich
die Qualität,
wenn eine solche Datei dekomprimiert und anschließend wieder komprimiert
wird. Allerdings sind komprimierte Dateien sehr beliebt bei Endbenutzern,
da ein Megabyte je nach Komplexität des Tonmaterials ungefähr für eine Minute
Musik bei annehmbarer Qualität
reicht, was einer Kompressionsrate von ca. 1:11 entspricht. Diese
Kompressionsformen sind deshalb auch besonders geeignet für tragbare
Tonabspielgeräte.
-
Neben
dem Fraunhofer MP3-Encoder gibt es noch weitere Alternativen, wie
zum Beispiel LAME. Dieser Encoder bietet eine sehr hohe Klangqualität. Eine
weitere Alternative ist das auf MP2-Algorithmen basierende Musepack
(früher
MPEGPlus), das wesentlich bessere Qualität bietet als das MP3-Format. Dateien
im Musepack-Format
erkennt man an der Erweiterung mpc oder mp+. Eine freie Alternative
findet sich im Format OggVorbis (Dateiendung .ogg). Ogg Vorbis hat
sich bei Hörtests
gegenüber
MP3 in praktisch allen Bitratenbereichen als überlegen erwiesen und bietet
wesentlich mehr Leistungsmerkmale. Advanced Audio Coding, kurz AAC,
ist ein im Rahmen von MPEG-2 und MPEG-4 standardisiertes Verfahren
und stellt eine weitere Alternative dar.
-
Verlustfreie
Komprimierungsmethoden werden in der Audiokomprimierung nicht so
häufig
verwendet. Der Grund für
die geringe Verwendung ist die geringe Kompression, die hierbei
erreicht werden kann. Die verlustfreien Audiocodecs unterscheiden sich
von allgemeinen Algorithmen zur Datenreduktion dadurch, dass sie
speziell an die typische Datenstruktur von Audiodateien angepasst
sind. So können
Audiocodecs Ähnlichkeiten
zwischen den Kanälen
(links, rechts) als Voraussetzung für die zu komprimierenden Daten
annehmen. Die Kompressionsrate von Daten liegt meist zwischen 25
und 70 Prozent.
-
Bei
verlustfreien Codecs gibt es keine Qualitätsunterschiede des Audiosignals,
weswegen man die Auswahl der zu bevorzugenden Kompression anhand
der Eigenschaften Geschwindigkeit der Kompression sowie der Dekompression,
Kompressionsrate, Soft- und Hardwareunterstützung, Flexibilität im Umgang
mit Metadaten treffen kann. Beispiele für solche Kompressionsverfahren
sind WavPack, Free Lossless Audio Codex (FLAC), Mokey's Audio, OptimFROG,
Shorten, LA (Lossless Audio), Lossless Predictive Audio Compression
(LPAC), Lossless Transform Audio Compression (LTAC), Meridian Lossless
Packing (MLP), Apple Lossless (auch: Apple Lossless Encoding oder
Apple Lossless Audio Codec (ALAC).
-
Die
Kompressionsalgorithmen für
starre oder bewegt Bilder beruhen auf den physiologischen Erkenntnissen
der Genauigkeit des menschlichen Sehvermögens. Bei bewegten Bildern
kann es, ähnlich wie
bei Geräuschen,
zu Schwingungsüberlagerungen
kommen, welche für
das Auge nicht sichtbar sind. Die verwendeten Prinzipien Redundanzreduktion
und Irrelevanzreduktion beschreiben zwei verschiedene Ansätze zur
Reduktion der Datenmenge bei der Übertragung von Information.
Dabei wird auf ein Modell zurückgegriffen,
bei dem Information von einer Quelle zum Auge des Betrachters übertragen wird.
Die Redundanzreduktion berücksichtigt
Eigenschaften der Quelle mit dem Ziel, die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren.
Im Fall bewegter Bilder werden statistische Eigenschaften des Bildsignals,
zum Beispiel Korrelation zwischen zeitlich und räumlich benachbarten Bildpunkten,
ausgenutzt, um einen möglichst
kompakten Code zu erzeugen. Die Irrelevanzreduktion zielt darauf
ab, diejenige Information bei der Übertragung auszulassen, die
für das Auge
nicht relevant sind. Konkret bedeutet dies im Fall der Videokodierung,
dass nur ein Teil der Bilddaten übertragen
werden. Dabei werden jene dadurch entstehenden Verzerrungen zugelassen,
bei denen für
den menschlichen Betrachter möglichst
wenig Störungen
wahrgenommen werden. Die bekanntesten Formate sind JPEG für starre
und MPEG für
bewegte Bilder.
-
Obwohl
tragbare Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgeräte
nach Stand der Technik bereits sehr vom Kunden akzeptiert werden,
haben diese noch erhebliche Nachteile. So ist die geringe Größe und kompakte
Bauweise zwar ein großer
Vorteil, führt aber
dazu, dass das Gerät
bei Bewegung leicht aus seiner Ruhelage herauspendelt und sich sogar
mehrfach um die eigene Achse drehen kann. Dies führt nicht nur zu unbequemem
Tragen, sondern auch zu einem Verdecken der Anzeige (Display, Minimonitor) und
eventuell der Bedienelemente des Gerätes.
-
Anliegen
der vorgestellten Erfindung ist es, ein tragbares Tonabspielgerät, oder
eine Kombination von Ton- und Bildabspielgerät mit stabiler Trageposition
vorzustellen. Tragbar im Sinne der Erfindung heißt das Tragen an einer Kette,
einem Band, einer Schnur, einem isolierten Stromleitkabel oder ähnlichen
Vorrichtungen um den Hals, ist jedoch nicht limitiert auf diese
Form des Tragens.
-
Das
Abspielgerät
entsprechend der Erfindung hat eine Form beschrieben durch das Verhältnis der
Breite (b) zur Länge
(l) von 1:5–2:1,
wobei der Umfang (U) des Gerätes
im Wesentlichen der Formel U = 2b + 2l folgt und die Grundfläche (G)
der Formel G < b·l·f (f =
8/10, bevorzugt 7/10, besonders bevorzugt 6/10) folgt. Mit Grundfläche ist
jene Fläche
gemeint, welche die Projektion des Abspielgerätes auf die Brust der tragenden
Person darstellt. Die Breite (b) ist die Ausdehnung des Gerätes in horizontaler Richtung
und die Länge
(l) die Ausdehnung in vertikaler Richtung (beim tragen des Gerätes um den Hals).
Der Verkleinerungsfaktor (f) beschreibt die Abweichung der Geometrie
des Ton- und Bildabspielgerätes
von den üblichen
durch die Formel U = 2b + 2l beschriebenen Grundformen eines Quadrates
bzw. Rechteckes. Der Umfang (U) des Gerätes kann dabei durch Abrunden
der Ecken des Abspielgerätes
um bis zu 20% kleiner sein, als sich der Umfang rechnerisch aus
der Formel U = 2b + 2l ergibt.
-
Die
Höhe des
Abspielgerätes
sollte üblicherweise
2 cm nicht überschreiten.
Bevorzugt ist die Höhe
kleiner 1,5 cm und besonders bevorzugt kleiner als 1 cm.
-
Überraschenderweise
hat eine solche Form eine dramatisch geringere Tendenz, auch bei
heftigen Bewegungen des Oberkörpers
der tragenden Person zu einem Verdrehen des tragbaren Tonabspielgerätes oder
Ton- und Bildabspielgerätes
zu führen.
-
Das
Abspielgerät
entsprechend der Erfindung hat eine Länge (Ausdehnung entlang der
Körperachse
des Tragenden) von maximal 20 cm, bevorzugt maximal 10 cm und besonders
bevorzugt maximal 5 cm.
-
Bevorzugt
beschreibt die Grundfläche
die Form eines Kreuzes, wobei der Querbalken des Kreuzes bei Tragweise
um den Hals bevorzugt in der oberen Hälfte des Kreuzes angeordnet
ist.
-
Bevorzugt
sind die in Längenrichtung
verlaufenden Konturen als auch die in Breitenrichtung verlaufenden
Konturen des Abspielgerätes
zueinander parallel angeordnet bzw. haben eine von der Parallelität abweichenden
Winkel von maximal 10°,
bevorzugt maximal 5°.
-
Bevorzugt
haben die in Längenrichtung
verlaufenden, vorzugsweise parallelen Konturen als auch die in Breitenrichtung
verlaufenden, vorzugsweise parallelen Konturen des Abspielgerätes einen Abstand
von mindestens 0,5 cm, mehr bevorzugt mindestens 1,0 cm und besonders
bevorzugt mindestens 1,5 cm.
-
Bevorzugt
ist die Ausbildung der Ecken und Kanten des Gerätes im Winkel von 90°, wobei ebenso
andere Winkel zur Ausführung
kommen können.
-
Weiterhin
bevorzugt ist die Ausbildung der Ecken und Kanten des Gerätes in abgerundeter Form
(bevorzugt mit einem Radius > 1
mm).
-
Das
Gehäuse
des Abspielgerätes
ist bevorzugt aus Kunststoff oder Metall gefertigt.
-
Die
beim Tragen dem Körper
zugewandten Seite des Gerätes
kann weitere Merkmale aufweisen, um die Trageposition zusätzlich zu
stabilisieren, wie beispielsweise eine raue Oberfläche.
-
Die Übertragung
der Toninformation des tragbaren Tonabspielgerätes oder Ton- und Bildabspielgerätes zum
Träger
erfolgt bevorzugt über
einen Kopf- oder Ohrhörer,
welcher mit dem Abspielgerät über ein
Kabel oder kabellos kommuniziert. Ein Kabel kann entweder direkt
mit dem tragbaren Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgerät
verbunden sein, oder über
eine Steckverbindung.
-
Überraschenderweise
haben wir festgestellt, dass bei erfindungsgemäßem Aufbau des Abspielgerätes die
Kabel, welche von Abspielgerät
zum Kopfhörerteil
des Gerätes
führen,
eine deutlich verlängerte
Lebensdauer haben. Wir vermuten, dass dieser Vorteil auf das seltenere
Bewegen bzw. Drehen des Abspielgerätes beim Tragen um den Hals
zurückzuführen ist.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen glauben wir, dass in
Folge der deutlich geringeren Bewegung die Kabel nicht durch Torsion
geschädigt
werden und so die höhere
Lebensdauer erklärt
werden kann.
-
Das
tragbare Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgerät
entsprechend der Erfindung ist ein Gerät mit Festplatte, bevorzugt
jedoch mit Festspeicher (Flashspeicherung) oder mit Speicherkarten
als Speichermedium. Geräte
mit eher traditionellen Speichermedien wie CD oder Mini-CD als Speichermedium
kommen für
das tragbare Tonabspielgerät
entsprechend der Erfindung nur wenig in betracht.
-
Die
wiedergegebenen Ton- oder Bilddaten können sowohl von den oben angegebenen
Datenspeichern eingelesen werden als auch über eine schnurlose Übertragung
(digital oder analog) von Daten (Bild- und Tondaten) dem Gerät zur Wiedergabe zur
Verfügung
gestellt werden.
-
Das
tragbare Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgerät
entsprechend der Erfindung, benutzt bevorzugt komprimierte Ton-
und Bilddateien, wobei bevorzugt solche Kompressionsverfahren benutzt
werden, welche als verlustbehaftet bezeichnet werden.
-
Die
beschriebenen Kompressionsformate für Ton- und Bilddaten können alle
oder teilweise im beschriebenen tragbaren Tonabspielgerät oder Ton- und
Bildabspielgerät
Verwendung finden. Bevorzugte Dateiformate die von dem beschriebenen
Tonabspielgerät
oder Ton- und Bildabspielgerät
wiedergegeben werden können
sind MP3, JPEG, MPEG sowie ähnliche
Formate und Weiterentwicklungen dieser Dateiformate für Bild-
und Tondaten.
-
Das
besonders bevorzugt verwendete Kompressionsverfahren für das tragbare
Tonabspielgerät entsprechend
der Erfindung ist MP3.
-
Beispiele:
-
Im
folgende soll die Erfindung durch nichtlimitierende Beispiele weiter
erläutert
werden.
-
Beispiel 1:
-
Das
Abspielgerät
(1a zeigt eine schematische Aufsicht des Gerätes ohne
Bedienelemente und Display und mit Andeutung eines Befestigungspunktes
für die Halskette, 1b zeigt
eine schematische Seitenansicht des Gerätes ohne Bedienelemente und
mit Andeutung eines Befestigungspunktes für die Halskette) hat die Form
eines Kreuzes mit scharfen Kanten und Ecken. Trageversuche mit dem Abspielgerät habe gezeigt,
das auch bei heftigem Bewegen des Oberkörpers der Trägerperson
keine Drehung des Abspielgerätes
um die eigene Achse erfolgt. Ein Verdrehen der Anschlusskabel (nicht
in der Abbildung gezeigt) findet nicht statt.
-
Beispiel 2:
-
Das
Abspielgerät
(2a zeigt eine schematische Aufsicht des Gerätes ohne
Bedienelemente und Display und mit Andeutung eines Befestigungspunktes
für die
Halskette, 2b zeigt eine schematische Seitenansicht
des Gerätes
ohne Bedienelemente und mit Andeutung eines Befestigungspunktes
für die
Halskette) hat die Form eines Kreuzes mit starken Abrundungen des
Längs-
und Querbalken des Kreuzes. Trageversuche mit dem Abspielgerät habe gezeigt,
das auch bei heftigem Bewegen des Oberkörpers der Trägerperson
keine Drehung des Abspielgerätes
um die eigene Achse erfolgt. Ein Verdrehen der Anschlusskabel (nicht
in der Abbildung gezeigt) findet nicht statt.
-
Gegenbeispiel 1:
-
Das
Abspielgerät
(3a zeigt eine schematische Aufsicht des Gerätes ohne
Bedienelemente und Display und mit Andeutung eines Befestigungspunktes
für die
Halskette, 3b zeigt eine schematische Seitenansicht
des Gerätes
ohne Bedienelemente und mit Andeutung eines Befestigungspunktes
für die
Halskette) hat die Form eines langen Rechtecks mit starken Abrundungen
an den Enden des Rechtecks. Die Form ist die häufigste Ausführung von
MP3 Abspielgeräten
nach dem Stand der Technik. Trageversuche mit dem Abspielgerät habe gezeigt,
das auch bei leichtem Bewegen des Oberkörpers der Trägerperson
direkt eine Drehung des Abspielgerätes um die eigene Achse erfolgt.
Ein Verdrehen der Anschlusskabel (nicht in der Abbildung gezeigt)
findet statt. Bei heftigem Bewegen des Oberkörpers der Trägerperson
entsprechend Beispiel 1 und 2 beobachtet man eine starke Drehung
des Abspielgerätes
um die eigene Achse. Ein starkes Verdrehen der Anschlusskabel (nicht
in der Abbildung gezeigt) findet statt.