DE102011104268A1

DE102011104268A1 - Kopfhörer, Audiogerät, Audiosystem und Verfahren zur Signalübertragung

Info

Publication number: DE102011104268A1
Application number: DE102011104268A
Authority: DE
Inventors: Helmut Theiler
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams AG
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-20
Also published as: US20170195785A1; CN103609139B; US9591394B2; CN103609139A; US20140205109A1; WO2012171690A1; US10129639B2

Abstract

Ein Kopfhörer (1) weist einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18) sowie einen Lautsprecher (3, 5) auf, der zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschlusskontakt (16, 17) verbunden ist. Der Kopfhörer (1) weist ferner ein erstes und ein zweites digitales Mikrophon (7, 8, 9) auf, die jeweils eingerichtet sind, ein digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom zu erzeugen. Ein Multiplexer (23), der an einem Ausgang mit dem zweiten Anschlusskontakt (18) gekoppelt ist, ist eingerichtet, auf Basis der Mikrophonsignale ein codiertes Multiplexsignal an dem Ausgang zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit wenigstens zwei Mikrophonen. Die Erfindung betrifft ferner ein Audiogerät, an das ein Kopfhörer anschließbar ist, sowie ein Audiosystem mit einem solchen Kopfhörer und einem solchen Audiogerät. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Signalübertragung bei einem Kopfhörer.
Um die Tonqualität bei Kopfhörern zu verbessern, werden vielfach Geräuschunterdrückungsverfahren bzw. Geräuschreduktionsverfahren, insbesondere aktive Geräuschreduktionsverfahren eingesetzt. Dabei werden im Kopfhörer, insbesondere in der Nähe der Lautsprecher des Kopfhörers Geräusche, insbesondere Umgebungsgeräusche aufgenommen, welche nach entsprechender Signalverarbeitung für die Geräuschreduktion verwendet werden, in dem beispielsweise zusätzlich ein Gegengeräusch auf die Lautsprecher gegeben wird, welches Störgeräusche kompensieren soll.
In herkömmlichen Kopfhörern werden dazu analoge Mikrophone eingesetzt, deren Signale beispielsweise in einer Signalverarbeitungseinheit im Kopfhörer verarbeitet werden. Weiterhin ist es möglich, dass die analogen Mikrophonsignale über spezielle Leitungen an ein Audiogerät geführt werden, welches die Lautsprechersignale zur Verfügung stellt und zudem die Verarbeitung der analogen Mikrophonsignale durchführt.
Wenn der Kopfhörer zudem als Kopfsprechgarnitur ausgeführt ist und dementsprechend neben den Mikrophonen für die Geräuschreduktion ein zusätzliches Mikrophon für die Sprachaufnahme aufweist, ist ein weiteres Signal vorhanden, welches vom Kopfhörer zu dem Audiogerät übertragen werden soll.
Dementsprechend ist bei herkömmlichen Kopfhörern mit Geräuschreduktion eine entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung direkt im Kopfhörer vorzusehen, wodurch der Aufwand bei der Entwicklung und Herstellung des Kopfhörers erhöht ist. Wenn eine Signalverarbeitung im Audiogerät vorgesehen ist, ist es bei herkömmlichen Kopfhörern notwendig, zusätzliche Leitungen und einen speziellen oder einen zusätzlichen Stecker für den Kopfhörer vorzusehen, um die Mikrophonsignale neben den üblichen Lautsprechersignalen zu übertragen. Die Verwendung eines für Kopfhörer üblichen Steckers mit drei beziehungsweise vier Anschlusskontakten ist dementsprechend wegen der zusätzlichen Leitungen nicht möglich.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Konzept für die Übertragung von Audiosignalen von einem Kopfhörer mit wenigstens zwei Mikrophonen anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beispielsweise werden bei einem Kopfhörer wenigstens zwei digitale Mikrophone vorgesehen, die jeweils ein digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, liefern. Weiterhin wird ein Multiplexer vorgesehen, der aus den digitalen Mikrophonsignalen ein codiertes Multiplexsignal erzeugt, welches über einen einzigen Steckerkontakt an ein entsprechend angeschlossenes Audiogerät übertragen werden kann. Ein solches Audiogerät wertet das über den einen Kontakt beziehungsweise die eine Leitung übertragene Multiplexsignal aus, um die darin enthaltenen digitalen Mikrophonsignale zu extrahieren, beispielsweise mit einem Demultiplexer. Die extrahierten Signale können dann von dem Audiogerät weiterverarbeitet werden, beispielsweise für eine Geräuschreduktion.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Kopfhörer einen Stecker mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt auf. Ein Lautsprecher des Kopfhörers ist zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschlusskontakt verbunden. Der Kopfhörer weist zudem ein erstes digitales Mikrophon auf, das eingerichtet ist, ein erstes digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen, und ein zweites digitales Mikrophon, das eingerichtet ist, ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen. Der Kopfhörer weist auch einen Multiplexer auf, der an einem Ausgang mit dem zweiten Anschlusskontakt gekoppelt ist, und der eingerichtet ist, auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und des zweiten digitalen Mikrophonsignals ein codiertes digitales Multiplexsignal an dem Ausgang zu erzeugen.
Dementsprechend ist es möglich, mehrere digitale Mikrophonsignale über einen einzigen Anschlusskontakt beziehungsweise eine einzige Leitung an ein Audiogerät zu übertragen. Durch die Verwendung digitaler Mikrophone beziehungsweise digitaler Mikrophonsignale kann zudem eine Übertragung mit hoher Signalqualität gewährleistet werden. Insbesondere können die Mikrophonsignale ohne Qualitätsreduktion beziehungsweise Qualitätsverlust übertragen werden.
Die digitalen Mikrophone weisen beispielsweise einen Delta-Sigma-Wandler auf, welcher ein zunächst analog erfasstes Signal in einem binären Bitstrom höherer Frequenz umsetzt. Beispielsweise weist ein solcher Bitstrom eine Taktrate von etwa 1 MHz auf.
Der Kopfhörer kann in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich ausgestattet sein. Beispielsweise ist der Kopfhörer als Stereokopfhörer ausgeführt, so dass der Kopfhörer einen weiteren Lautsprecher aufweist, der mit einem weiteren Anschlusskontakt des Steckers verbunden ist. In der Nähe der beiden Lautsprecher ist jeweils eines der beiden digitalen Mikrophone angebracht, welche für die aktive Geräuschreduktion eingesetzt werden. In einer anderen Ausgestaltung ist der Kopfhörer als Monokopfhörer ausgeführt, wobei eines der beiden digitalen Mikrophone für eine Geräuschreduktion verwendet wird, während das andere der digitalen Mikrophone als Sprachmikrophon zur Aufzeichnung von Sprache oder Gesang eines Trägers des Kopfhörers dient.
In weiteren Ausführungsformen kann der Kopfhörer auch weitere digitale Mikrophone aufweisen, deren Signale von dem Multiplexer in das Multiplexsignal integriert werden. Beispielsweise weist ein Stereokopfhörer mit einem Sprachmikrophon ein solches drittes digitales Mikrophon auf, wobei eines der drei digitalen Mikrophone für die Sprache verwendet wird und die übrigen beiden digitalen Mikrophone im Bereich der Lautsprecher angeordnet sind, um eine aktive Geräuschreduktion zu ermöglichen.
Ein Stecker eines Kopfhörers kann zudem einen weiteren Anschlusskontakt für die Zuführung eines Bezugspotentials oder Massepotentials aufweisen. Dementsprechend ist es bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen möglich, einen Stecker mit vier Anschlusskontakten, nämlich einem Anschlusskontakt für das Bezugspotential, einem Anschlusskontakt für das Multiplexsignal und zwei Anschlusskontakten für die Lautsprechersignale, vorzusehen. Dies ermöglicht beispielsweise den Einsatz eines herkömmlichen vierpoligen Klinkensteckers der beispielsweise bei herkömmlichen Kopfhörern mit Sprachmikrophon ohne Geräuschreduktionsmikrophonen eingesetzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Kopfhörer ferner einen Modulator auf, der zwischen den Ausgang des Multiplexers und den zweiten Anschlusskontakt geschaltet ist, und der eingerichtet ist, eine Signalanpassung an dem zweiten Anschlusskontakt auf Basis des Multiplexsignals durchzuführen. Beispielsweise umfasst die Signalanpassung eine Strommodulation, insbesondere eines Spannungssignals, welches beispielsweise von einem Audiogerät an dem zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalanpassung auch eine Spannungsmodulation, insbesondere eines Stromsignals umfassen, welches wiederum beispielsweise von einem Audiogerät an den zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Signalanpassung eine gesteuerte Impedanzumschaltung umfasst, welche beispielsweise von einem angeschlossenen Audiogerät ausgewertet werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Erzeugen des Multiplexsignals durch den Multiplexer ein Zeitmultiplexverfahren, ein Codemultiplexverfahren, eine Manchester Codierung oder eine Kombination der genannten Verfahren. Beispielsweise wird bei einem Zeitmultiplexverfahren eine Taktperiode des digitalen Signals in eine entsprechende Anzahl von Zeitabschnitten unterteilt, in denen jeweils eines der digitalen Signale übertragen wird. Ein mit einem Zeitmultiplexverfahren codiertes Multiplexsignal lässt sich zusätzlich auch mit einer Manchester Codierung versehen, um eine Signalübertragung zu optimieren. Alternativ oder zusätzlich lässt sich aus den verschiedenen digitalen Signalen ein Code bilden, der abschnittsweise übertragen wird. Zeitmultiplexverfahren und Codemultiplexerverfahren lassen sich auch miteinander kombinieren, so dass unterschiedliche Signale in unterschiedlichen Zeitabschnitten mit einander kombiniert werden, um einen entsprechenden Code zu bilden.
In einer Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Bedienknopf, durch den wenigstens ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, erzeugbar ist. Hier ist der Multiplexer eingerichtet, das codierte Multiplexsignal zusätzlich auf Basis des Bediensignals zu erzeugen. Dementsprechend ist es beispielsweise möglich, dass das codierte Multiplexsignal zwei oder mehr digitale Mikrophonsignale und das digitale Bediensignal beinhaltet, und beispielsweise gemäß einem der zuvor beschriebenen Multiplexverfahren codiert ist. Weiterhin ist es möglich, dass mehrere solcher Bedienknöpfe am Kopfhörer vorgesehen werden, deren Bediensignale ebenfalls in das Multiplexsignal eingehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner eine Versorgungsschaltung, die eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen ist, und die eingerichtet ist, eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt anliegenden Signals bereitzustellen. Beispielsweise wird von einem Audiogerät, an welches der Kopfhörer angeschlossen ist, an dem zweiten Anschlusskontakt ein Stromsignal oder ein Spannungssignal zur Verfügung gestellt, welches von der Versorgungsschaltung in eine entsprechende Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom umgesetzt wird. Die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom dienen beispielsweise zur Energieversorgung des Multiplexers und/oder der digitalen Mikrophone beziehungsweise deren Analog-Digital-Wandler.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Taktgenerator, der eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen ist, und der eingerichtet ist, ein Referenztaktsignal auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt anliegenden Signals bereitzustellen. Beispielsweise wird von einem Audiogerät ein Signal am zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt, welches mit einem Taktsignal überlagert ist. Das Signal, welches mit dem Taktsignal überlagert wird, kann auch ein Stromsignal beziehungsweise Spannungssignal sein, welches, wie zuvor beschrieben, zur Erzeugung einer Versorgungsspannung oder eines Versorgungsstroms im Kopfhörer verwendet wird. Der Taktgenerator kann beispielsweise eine Schaltung zur Extraktion des überlagerten Taktsignals aufweisen. Zudem umfasst der Taktgenerator beispielsweise einen Phasenregelkreis, englisch: Phase Locked Loop, PLL, welcher das Referenztaktsignal auf Basis des extrahierten Taktsignals erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kopfhörer eingerichtet, in einer Inbetriebnahmephase eine vordefinierte Sequenz an dem zweiten Anschlusskontakt abzugeben, die eine Identifikation des Kopfhörers, insbesondere durch ein Audiogerät, ermöglicht. Eine solche Sequenz kann beispielsweise durch eine Präambel gebildet sein, welche etwa bei Erkennen eines Anschlusses des Kopfhörers erzeugt und an den zweiten Anschlusskontakt abgegeben wird. Beispielsweise wird durch die vordefinierte Sequenz einem Audiogerät angezeigt, dass über den zweiten Anschlusskontakt im Folgenden ein codiertes Multiplexsignal mit digitalen Mikrophonsignalen und, falls vorhanden, Bediensignalen übertragen wird.
Zudem kann in verschiedenen Ausführungsformen die vordefinierte Sequenz Kalibrierungsdaten für das erste digitale Mikrophon und/oder das zweite digitale Mikrophon umfassen. Beispielsweise werden bei der Produktion beziehungsweise am Ende der Produktion des Kopfhörers Kalibrierungsmessungen der Mikrophone durchgeführt, um möglichst gute beziehungsweise optimale Ergebnisse insbesondere für die Geräuschreduktion zu erhalten. Die Kalibrierungsdaten können beispielsweise von einem angeschlossenen Audiogerät bei der Signalverarbeitung dementsprechend verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Funktionsdetektor, der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt gekoppelt ist. Der Funktionsdetektor ist eingerichtet, auf Basis eines an dem zweiten Anschlusskontakt anliegenden Signals zu detektieren, ob ein mit dem Kopfhörer verbundenes Audiogerät geeignet ist, das Multiplexsignal zu verarbeiten. Weiterhin ist der Funktionsdetektor eingerichtet, das Multiplexsignal an dem zweiten Anschlusskontakt abzugeben, wenn das Audiogerät geeignet ist, und ein analoges Mikrophonsignal an dem zweiten Anschlusskontakt abzugeben, wenn das Audiogerät nicht geeignet ist. Beispielsweise weist der Kopfhörer hierzu ein zusätzliches analoges Mikrophon auf, oder an einem der digitalen Mikrophone wird ein analoges Signal abgegriffen beziehungsweise aus dem digitalen Mikrophonsignal gewonnen. Die Detektion der Fähigkeit des angeschlossenen Audiogeräts basiert beispielsweise auf einer Überprüfung, ob von dem Audiogerät an dem zweiten Anschlusskontakt ein überlagertes Taktsignal zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ist es möglich, den Kopfhörer auch mit einem herkömmlichen Audiogerät zu verwenden, das die Funktionalität des Kopfhörers nicht vollständig nutzen kann.
Eine Ausführungsform eines Audiogeräts weist eine Steckerbuchse mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt auf, wobei die Steckerbuchse zum Anschluss eines Kopfhörers, insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, eingerichtet ist. Das Audiogerät weist ferner eine Audioerzeugungseinrichtung mit einem Audioausgang auf, der mit dem ersten Anschlusskontakt verbunden ist. Die Audioerzeugungseinrichtung ist eingerichtet zur Erzeugung eines Lautsprechersignals an dem Audioausgang auf Basis eines Audiosignals und eines Korrektursignals. Das Audiogerät umfasst auch einen Demultiplexer, der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt zur Zuführung eines codierten Multiplexsignals gekoppelt ist, wobei der Demultiplexer eingerichtet ist, ein erstes digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, und ein zweites digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren. Ein Audioprozessor des Audiogeräts ist eingerichtet, das Korrektursignal auf Basis des ersten digitalen Signals und/oder des zweiten digitalen Signals zu erzeugen, um eine aktive Geräuschreduktion durchzuführen.
Insbesondere ist das Audiogerät dementsprechend geeignet, einen Kopfhörer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele anzuschließen und die in dem codierten Multiplexsignal enthaltenen digitalen Mikrophonsignale beziehungsweise Bediensignale zu verarbeiten. Durch die digitale Schnittstelle zu den Mikrophonen des Kopfhörers kann eine hohe Qualität bei der Störgeräuschreduktion erreicht werden. Zudem kann bei dem Audiogerät eine herkömmliche Steckerbuchse verwendet werden, welche beispielsweise vier Anschlusskontakte entsprechend der oben beschriebenen Ausführungen aufweist. Somit kann platzsparend auf das Vorsehen weiterer Anschlüsse oder aufwendigerer Steckverbindungen verzichtet werden. Das Audiogerät kann beispielsweise ein Audiospieler, insbesondere ein MP3-Player oder ein CD-Player, ein Mobiltelefon oder ähnliches sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Audiogerät ferner eine Takterzeugungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, ein an dem zweiten Anschlusskontakt anliegendes Signal mit einem Taktsignal zu überlagern. Dadurch ist es möglich, einem an die Steckerbuchse angeschlossenen Kopfhörer ein Taktsignal zur Verfügung zu stellen, welches für taktgesteuerte Vorgänge im Kopfhörer verwendet werden kann. Dies ist insbesondere zur synchronisierten Verarbeitung von Signalen im Kopfhörer und im Audiogerät hilfreich. Dementsprechend kann auf eine zusätzliche Synchronisierung zwischen Kopfhörer und Audiogerät verzichtet werden. Weiterhin kann das Taktsignal als Basis für einen Referenztakt der Abtastung der Analog-Digital-Wandler der digitalen Mikrophone verwendet werden, so dass eine Abtastrate jeweils passend durch das Audiogerät eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Demultiplexer eingerichtet, ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren, wobei auf Basis des Bediensignals eine Funktion des Audiogeräts steuerbar ist. Beispielsweise kann ein solches Bediensignal eine Lautstärkeregelung, eine Pausenfunktion, eine Vorspulfunktion oder eine Rückspulfunktion bei dem Audiogerät auslösen, wenn dieses beispielsweise als Audioplayer betrieben wird. Zudem kann, wenn das Audiogerät ein Mobiltelefon ist, das Bediensignal für eine Gesprächsannahme oder Gesprächsbeendigung dienen, insbesondere, wenn ein angeschlossener Kopfhörer mit einem Sprachmikrophon ausgestattet ist. Selbstverständlich können auch andere Funktionen des Audiogeräts gesteuert werden, die hier nicht aufgeführt sind.
Eine Ausführungsform eines Audiosystems umfasst einen Kopfhörer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie ein Audiogerät gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Stecker des Kopfhörers geeignet ist, in der Steckerbuchse des Audiogeräts derart aufgenommen zu werden, dass die ersten Anschlusskontakte des Steckers beziehungsweise der Steckerbuchse miteinander verbunden sind und die zweiten Anschlusskontakte des Steckers beziehungsweise der Steckerbuchse miteinander verbunden sind. Das Audiogerät ist dabei eingerichtet, die Geräuschreduktion auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und/oder des zweiten digitalen Mikrophonsignals durchzuführen.
Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Signalübertragung bei einem Kopfhörer, der einen Stecker mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt aufweist, wird ein Lautsprechersignal an einen Lautsprecher des Kopfhörers über den ersten Anschlusskontakt zugeführt. Mit einem ersten digitalen Mikrophon wird ein erstes digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom erzeugt. Weiterhin wird mit einem zweiten digitalen Mikrophon ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom erzeugt. Weiterhin wird auf Basis des ersten Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals ein codiertes Multiplexsignal erzeugt, welches über den zweiten Anschlusskontakt bereitgestellt wird.
Weitere Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des Kopfhörers beziehungsweise des Audiogeräts. Insbesondere können beim Erzeugen des codierten Multiplexsignals auch weitere digitale Mikrophonsignale oder auch digitale Bediensignale verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen hierbei gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kopfhörers,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Audiosystems mit einem Audiogerät und einem Kopfhörer,
3 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
4 ein weiteres beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
5 ein weiteres beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
6 ein Ausführungsbeispiel von Baugruppen eines Audiosystems,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel von Baugruppen eines Audiosystems,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel von Baugruppen eines Audiosystems, und
9 ein Ausführungsbeispiel eines Details eines Kopfhörers.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kopfhörers 1 mit einem ersten, linken Lautsprecher 3 und einem zweiten, rechten Lautsprecher 5. Ferner weist der Kopfhörer 1 ein erstes und ein zweites digitales Mikrophon 7, 9 auf, welche einen jeweiligen Analog-Digital-Wandler ADC 11, 13 umfassen. Der Kopfhörer 1 weist einen Stecker 15 mit Anschlusskontakten 16, 17, 18, 19 auf, der über ein mehradriges Kabel 21 mit einer Muschel des Kopfhörers 1 verbunden ist. Der Kopfhörer 1 weist einen Multiplexer MUX 23 auf, der eingangsseitig über Anschlussleitungen 25, 27 mit dem linken bzw. rechten digitalen Mikrophon 7, 9, insbesondere mit Ausgängen der Analog-Digital-Wandler 11, 13 verbunden ist. Ein Ausgang des Multiplexers 23 ist über eine Leitung 29 mit dem Anschlusskontakt 18 des Steckers 15 verbunden.
Der erste Lautsprecher 3 ist über eine Anschlussleitung 31 direkt mit dem Anschlusskontakt 16 verbunden, während der zweite Lautsprecher 5 über eine Leitung 33 direkt mit dem Anschlusskontakt 17 verbunden ist. Der Anschlusskontakt 19 des Steckers 15 dient als Bezugspotentialanschluss oder Masseanschluss, wobei entsprechende Verbindungen der Lautsprecher 3, 5 und der Mikrophone 7, 9 mit dem Bezugspotentialanschluss bzw. dem Anschlusskontakt 19 lediglich aus Übersichtsgründen nicht dargestellt sind.
Über die Anschlusskontakte 16, 17 werden den Lautsprechern 3, 5 in herkömmlicher Weise analoge Lautsprechersignale zugeführt, welche von den Lautsprechern 3, 5 akustisch abgestrahlt werden. Die Mikrophone 7, 9 liefern über ihre Analog-Digital-Wandler 11, 13 jeweils ein digitales Mikrophonsignal, welches von dem Multiplexer 23 verarbeitet und zu einem codierten Multiplexsignal kombiniert, welches über den Anschlusskontakt 18 an ein hier nicht dargestelltes Audiogerät abgegeben werden kann.
Der Kopfhörer 1 kann in verschiedenen Ausgestaltungsformen auch weitere digitale Mikrophone aufweisen, beispielsweise als Sprachmikrophon einer Kopfsprechgarnitur. Zudem können an dem Kopfhörer 1 auch einer oder mehrere Bedienknöpfe, insbesondere Taster, vorgesehen werden, mit denen sich Funktionen am Kopfhörer 1 bzw. an einem angeschlossenen Audiogerät steuern lassen. Solche weitere Mikrophone bzw. Bedienknöpfe sind dabei an zusätzlichen Eingängen des Multiplexers 23 angeschlossen, so dass in dem codierten Multiplexersignal weitere Mikrophonsignale und/oder Bediensignale kombiniert sind.
Mit der dargestellten Ausführungsform und den beschriebenen weiteren Ausführungsformen ist es möglich, dass eine Mehrzahl an digitalen Mikrophonsignalen und/oder Bediensignalen über einen einzigen Anschlusskontakt an ein Audiogerät übertragen werden. Durch die Verwendung digitaler Mikrophone beziehungsweise digitaler Mikrophonsignale kann zudem eine Übertragung mit hoher Signalqualität gewährleistet werden, insbesondere können die Mikrophonsignale ohne Qualitätsreduktion beziehungsweise Qualitätsverlust übertragen werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Audiosystems mit einem Kopfhörer 1 und einem Audiogerät 50 in einer Darstellung als Blockschaltbild. Die in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Elemente des Kopfhörers 1 werden nicht erneut beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden. Der hier dargestellte Kopfhörer 1 weist ein zusätzliches digitales Mikrophon 8 mit integriertem Analog-Digital-Wandler 12 auf. Zudem umfasst der Kopfhörer 1 einen beispielhaft dargestellten Bedienknopf BUT 10, der beispielsweise als einfache Taste realisiert ist. Die Analog-Digital-Wandler 11, 12, 13 basieren beispielsweise auf dem Prinzip eines Sigma-Delta-Wandlers und geben dementsprechend jeweils einen binären Bitstrom ab, der eingangsseitig auf den Multiplexer 23 geführt wird. Der Bedienknopf 10 ist ebenfalls eingangsseitig an den Multiplexer 23 angeschlossen.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner eine Versorgungsschaltung SUP 35, die eingangsseitig mit der Leitung 29 verbunden ist, die an den hier nicht dargestellten Anschlusskontakt 18 des Steckers 15 geführt ist. Am Ausgang der Versorgungsschaltung 35 ist ein nicht näher bezeichneter Stabilisierungskondensator vorgesehen, welcher als Puffer für eine von der Versorgungsschaltung 35 erzeugte Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom dient. Alternativ kann in dem Kopfhörer 1 auch eine Batterie vorgesehen werden, welche die Elektronik des Kopfhörers 1 versorgt. Dadurch kann beispielsweise auf die Versorgungsschaltung 35 verzichtet werden beziehungsweise eine zusätzliche Energiequelle zur Verfügung gestellt werden. Als weitere Alternativ kann am Stecker 15 ein weiterer Anschlusskontakt vorgesehen werden, der beispielsweise ausschließlich für eine Versorgung reserviert ist.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner einen Modulator MOD 37, welcher eingerichtet ist, ein vom Multiplexer 23 geliefertes Multiplexsignal auf die Leitung 29 aufzumodulieren. Verschiedene Modulationsmöglichkeiten werden nachfolgend in Zusammenhang mit 6, 7 und 8 detaillierter beschrieben.
An dem Multiplexer 23 ist eine Speichereinheit 39 vorgesehen, welche beispielsweise als einmal programmierbarer Speicher, Englisch: One Time Programmable, OTP-Speicher ausgeführt ist. Alternativ kann die Speichereinheit 39 auch als EEPROM ausgeführt sein. In der Speichereinheit 39 sind beispielsweise eine vordefinierte Sequenz, welche eine Identifikation des Kopfhörers 1 ermöglicht, sowie Kalibrierungsdaten für die digitalen Mikrophone 7, 8, 9 gespeichert.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner einen Taktgenerator, der eine Taktextraktionseinheit CLK 41 und eine Phasenregelschleife PLL 43 aufweist. Mit der Taktextraktionseinheit kann beispielsweise auf Basis eines auf der Leitung 29 bzw. Anschlusskontakt 18 anliegenden Signals eine Taktinformation extrahiert werden, welche beispielsweise als Abtasttakt für die Analog-Digital-Wandler 11, 12, 13 dient. Ferner kann aus diesem Taktsignal mit der Phasenregelschleife PLL ein Referenztaktsignal für den Multiplexer 23 erzeugt werden. Dadurch kann eine von den Analog-Digital-Wandlern 11, 12, 13 zu verwendende Abtastrate durch das Audiogerät 50 eingestellt werden. Alternativ kann eine Takterzeugung im Kopfhörer 1 mit einer Schaltung mit einem lokalen Oszillator erfolgen.
Das Audiogerät 50 weist eine Stereoverstärkereinheit 51 auf, die ausgangsseitig mit getrennten Leitungen 53, 55 an eine Steckerbuchse 52 des Audiogeräts 50 geführt sind. Ferner sind in dem Audiogerät 50 ein Bezugspotentialanschluss 57 und eine Leitung 59 vorgesehen, welche über einen Schalter 61 mit einem Demodulator DEMOD 63 verbunden ist. In der Steckerbuchse 52 ist der Stecker 15 des Kopfhörers 1 derart eingesteckt, dass die Leitung 53 elektrisch mit der Leitung 31, die Leitung 55 mit der Leitung 33, die Leitung 57 mit einer Leitung 4 und die Leitung 59 mit der Leitung 29 verbunden sind. Die Steckerbuchse 52 weist hierfür entsprechende Anschlusskontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte 16, 17, 18, 19 des Steckers 15 auf.
Der Demodulator 63 empfängt eingangsseitig über die Leitung 59 die modulierte Fassung des codierten Multiplexsignals, um mit dem ausgangsseitig angeschlossenen Extraktionsblock EXT 65 das wiederhergestellte Multiplexsignal an den Demultiplexer DEMUX 67 zu liefern. Der Demultiplexer 67 ist eingerichtet, die in dem Multiplexsignal umfassten codierten digitalen Signale zu trennen und die ursprünglichen Datenströme wiederherzustellen. Beispielsweise werden entsprechend extrahierte digitale Mikrophonsignale der Mikrophone 7, 8, 9 über eine Verbindung 71 an einen Signalprozessor DSP 69 gegeben, während Steuerdaten, die beispielsweise auf einem Signal des Bedienknopfs 10 basieren, über die Verbindung 72 zur weiteren Verarbeitung abgegeben wird. Ferner ist der Demultiplexer 67 mit einem Kalibrierungsdatenspeicher CAL 73 und einen Präambeldetektor PRE 75 gekoppelt.
Aus den digitalen Mikrophonsignalen werden beispielsweise Korrektursignale zur Geräuschreduktion generiert, welche über Verbindungen 77, 79 auf Addierer 81, 83 gegeben werden, welche ausgangsseitig mit der Verstärkereinheit 51 verbunden sind. Die Korrektursignale dienen beispielsweise zur Kompensation von Umgebungsgeräuschen in bzw. an den Lautsprechern 3, 5 des Kopfhörers 1. An einem jeweils weiteren Eingang der Addierer 81, 83 werden über Verbindungen 85, 87 Audiosignale zugeführt, beispielsweise von einem Audioplayer oder einer Empfangseinheit eines Mobiltelefons. An einem weiteren Ausgang des Signalprozessors 69 wird beispielsweise über eine Verbindung 89 ein Mikrophonsignal eines Sprachmikrophons zur weiteren Verarbeitung abgegeben. Dem Demodulator 63 wird an einem Anschluss 91 beispielsweise auch ein Taktsignal zugeführt, welches der Demodulator 63 zur Überlagerung eines Signals auf der Leitung 59 bzw. 29 verwendet, und welches als Grundlage für die Taktextraktionseinheit 41 im Kopfhörer 1 dient. In alternativen Ausführungsformen können die extrahierten digitalen Mikrophonsignale im Audiogerät auch in analoge Signale gewandelt werden, um eine analoge Signalverarbeitung für die Geräuschreduktion durchführen zu können.
Im Betrieb des Audiosystems wird von dem Audiogerät 50 über den Demodulator 63 ein Spannungssignal oder Stromsignal auf der Leitung 59 bzw. 29 erzeugt, welches insbesondere mit dem Taktsignal am Eingang 91 überlagert ist. In einer Initialisierungsphase, beispielsweise in einer Phase nachdem die Versorgungsschaltung 35 eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom für den Kopfhörer 1 erzeugen kann, wird von dem Multiplexer 23 aus der angeschlossenen Speichereinheit 31 eine vordefinierte Sequenz oder Präambel ausgelesen, welche über den Modulator 37 und die Elemente 63, 65 zu dem Multiplexer 67 geführt wird. Dort wird die übermittelte Sequenz an den Präambeldetektor 75 übermittelt, welcher dadurch erkennt, dass ein entsprechender Kopfhörer mit einem entsprechend gemultiplexten Ausgangssignal angeschlossen ist. Dementsprechend wird über die Verbindung 93 der Schalter 61 so geschaltet bzw. belassen, dass der Demodulator 63 eingangsseitig mit der Leitung 59 verbunden ist. Falls ein anderer Kopfhörer, der die genannte Funktionalität nicht aufweist, angeschlossen ist, kann dementsprechend auch keine vordefinierte Sequenz oder Präambel empfangen werden, so dass der Schalter 61 so geschaltet wird, dass die Leitung 95 mit der Leitung 59 verbunden ist. Insbesondere wird in dieser Situation davon ausgegangen dass über die Leitung 59 ein analoges Mikrophonsignal empfangen wird, welches beispielsweise ein analoges Signal eines Sprachmikrophons darstellt. Das Signal auf der Leitung 95 kann entsprechend weiterverarbeitet werden.
Wenn jedoch, wie in der dargestellten Ausführungsform, eine Präambel übermittelt und detektiert werden kann, kann in einem darauffolgenden Abschnitt einer Initialisierungsphase auch ein Satz von Kalibrierungsdaten aus der Speichereinheit 39 zum Audiogerät 50 übertragen werden, wo der Satz beispielsweise im Kalibrierungsspeicher 73 abgelegt wird. Die Kalibrierungsdaten können beispielsweise Sensitivitätsinformationen der Mikrophone und andere Eigenschaften über die Mikrophone 7, 8, 9 und die Lautsprecher 3, 5 umfassen.
Beispielsweise haben Mikrophone üblicherweise einen gewissen Toleranzbereich insbesondere bezüglich ihrer Empfindlichkeit, welche in Betracht gezogen werden kann, um eine möglichst gute Geräuschreduktion zu erreichen. Die gespeicherten Kalibrierungsdaten werden beispielsweise in einer Produktionsphase bzw. am Ende der Produktion des Kopfhörers 1 gemessen und in der Speichereinheit 39 abgelegt. Die Kalibrierungsdaten können in verschiedenen Ausführungsformen mit der Präambel bzw. in die Präambel integriert übermittelt werden oder nach einer Übermittlung der Präambel.
Die im Kalibrierungsdatenspeicher 73 gespeicherten Kalibrierungsdaten werden im Betrieb des Audiogeräts 50 dem Audioprozessor 69 zur Verfügung gestellt, um möglichst gute Korrektursignale aus den digitalen Mikrophonsignalen gewinnen zu können.
In dem Multiplexer 23 können verschiedene Verfahren zum Multiplexen der digitalen Mikrophonsignale und des Bediensignals eingesetzt werden. In 3, 4 und 5 sind beispielhaft verschiedene Möglichkeiten für Multiplexverfahren dargestellt.
3 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm von Signalen am Multiplexer 23, wobei die Eingangssignalfolgen D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3, C_BUT lediglich beispielhaft gewählt sind. In dem vorliegenden Signal-Zeit-Diagramm ist ein reines Zeitmultiplexverfahren eingesetzt, bei dem eine Taktphase entsprechend der Abtastrate der Digitalmikrophone in so viele Zeitabschnitte aufgeteilt ist, wie Signale zusammengeführt werden sollen. Dementsprechend ist in der vorliegenden Darstellung jeweils eine Abtastperiode in vier aufeinanderfolgende Zeitabschnitte eingeteilt, welche sich bezüglich ihrer Zuordnung zu den Eingangssignalen zyklisch wiederholen. Folglich wird im ersten Zeitabschnitt t_mic1 der Wert des Signals D_MIC1 übertragen, im zweiten Zeitabschnitt t_mic2 der Wert des Signals D_MIC2, im dritten Zeitabschnitt t_mic3 der Wert des Signals D_MIC3 und im vierten Zeitabschnitt t_but der Wert des Signals C_BUT.
Eine Synchronisierung zwischen dem Multiplexer des Kopfhörers und dem Demultiplexer 67 des Audiogeräts 50 kann beispielsweise auf Basis des Bediensignals C_BUT erfolgen, bei dem regelmäßig ein niedriger Signalpegel erwartet werden kann, der sich über mehrere Abtastperioden der Mikrophonsignale D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3 erstreckt. Alternativ kann auch ein weiterer Zeitabschnitt im Multiplexsignal vorgesehen werden, welcher für die Synchronisierung verwendet wird. Dementsprechend wären statt vier zyklisch wechselnden Zeitabschnitten, wie vorliegend dargestellt, fünf Zeitabschnitte zu wählen.
Bei einem Multiplexsignal, das auf einem reinem Zeitmultiplexverfahren beruht, kann zusätzlich eine an sich bekannte Manchester-Codierung eingesetzt werden, um Gleichspannungs- oder Niederfrequenzanteile im Signal auf der Übertragungsleitung zu reduzieren beziehungsweise auszuschließen. Dies kann sich beispielsweise günstig auf die Elektronik im Kopfhörer auswirken, wenn eine Energieversorgung über dieselbe Anschlussleitung erfolgt und die Elektronik einen schwachen Betriebsspannungsdurchgriff, englisch: Power Supply Rejection Ratio, aufweist.
4 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm mit gemeinsam zu übertragenden Mikrophonsignalen D_MIC1, D_MIC2 und verschieden ausgeführten Multiplexsignalen C_MUX1, C_MUX2, C_MUX3, welche jeweils eine eigene Variante eines Codemultiplexverfahrens darstellen. Bei einem reinen Codemultiplexverfahren weist das codierte Multiplexsignal nicht nur zwei Signalstufen auf, sondern die Zahl der zu kombinierenden Signale als Exponent zur Zahl 2. Dadurch kann erreicht werden, dass das Multiplexsignal eine geringere Datenrate aufweist, als bei einem reinen Zeitmultiplexverfahren, wobei durch die erhöhte Anzahl der zu übertragenden Signalstufen höhere Anforderungen an den Demultiplexer gestellt werden, um die entsprechenden Stufen zu detektieren. Eine Synchronisation zwischen Multiplexer und Demultiplexer kann auf Basis von Signalflanken erfolgen, welche sich üblicherweise mit geringem Aufwand detektieren lassen.
Bei dem ersten Multiplexsignal C_MUX1 erfolgt eine Vollzeitcodierung, bei der während der gesamten Abtastperiode ein codierter Signalpegel übertragen wird. Im Multiplexsignal C_MUX1 ist das Mikrophonsignal D_MIC1 mit einer Stufe gewichtet, während das Mikrophonsignal D_MIC2 mit zwei Stufen gewichtet ist. Bei dem zweiten Multiplexsignal C_MUX2 wird der gleiche Pegelwert wie beim ersten Multiplexsignal C_MUX1 übertragen, jedoch nur während eines Teils einer Abtastperiode. Dies kann sich günstig auf die Übertragung einer Versorgungsspannung über die gleiche Leitung auswirken, über die das Multiplexsignal übertragen wird. Wenn das Multiplexsignal in jeder Abtastperiode für einen bestimmten Anteil der Abtastperiode auf Null zurückfällt und dieser Nullwert als ein Stromlosbetriebszustand übertragen wird, wird die Versorgungsleitung üblicherweise weniger durch die Codeübertragung belastet.
Eine weitere Variante für ein Codemultiplexverfahren ist mit dem dritten Multiplexsignal C_MUX3 dargestellt, welches sich als Minimum-Code-Maximum-Code-Multiplexverfahren bezeichnen lässt. Hierbei ist eine Abtastperiode in drei Zeitabschnitte unterteilt, wobei in dem ersten Zeitabschnitt ein Minimalwert zur Verfügung stehender Codes übertragen wird, während eines zweiten Zeitabschnitts der eigentlich zu übertragende Multiplexcode, und während eines dritten Zeitabschnitts ein Maximalwert zu übertragender Codes. Dadurch kann insbesondere eine höhere Detektionsgenauigkeit auf Seiten des Demultiplexers erreicht werden.
In 5 ist ein weiteres beispielhaft Signal-Zeit-Diagramm dargestellt, bei dem das codierte Multiplexsignal TC_MUX basierend auf einer Kombination eines Zeitmultiplexverfahrens und eines Codemultiplexverfahrens erzeugt wird. Dementsprechend sind wiederum sich zyklisch wiederholende Zeitabschnitte vorgesehen, in denen jeweils ein Teil der zu kombinierenden Signale mit einem Code kombiniert wird. Beispielsweise wird in einem ersten Zeitabschnitt t_mic12 eine Codierung der Mikrophonsignale D_MIC1, D_MIC2 durchgeführt, während in einem zweiten Zeitabschnitt t_mic3but eine Codierung des Mikrophonsignals D_MIC3 und des Bediensignals C_BUT erfolgt. In Vergleich zu einem reinen Zeitmultiplexverfahren werden bei dieser Ausführungsform geringere Datenraten im Multiplexsignal benötigt. Im Vergleich zu einem reinem Codemultiplexverfahren werden für jede Codierung in einem Zeitabschnitt weniger Codepegel benötigt, sodass eine sichere Detektion des jeweiligen Pegels im Demodulator vereinfacht erfolgen kann.
6 zeigt eine Ausführungsform eines Modulators 37 und eines Modulators 63, welche über die Leitung 59 beziehungsweise 29 miteinander verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform wird von dem Modulator 37 eine Strommodulation auf Basis des Multiplexsignals durchgeführt, welches vom Multiplexer 23 geliefert wird. Insbesondere wird vom Multiplexer 23 eine Stromquelle im Modulator 37 kontrolliert, um den Strom zu modulieren, welcher auf der Leitung 29 vom Audiogerät 50 beziehungsweise vom Demodulator 63 zur Verfügung gestellt wird. Diese Strommodulation kann auf der Seite des Audiogeräts über einen Spannungsabfall über einen Messwiderstand detektiert beziehungsweise extrahiert werden. Bei dieser Betriebsweise liefert der Demodulator 63 eine Versorgung für die Leitung 29 als Spannungsquelle. Diese Spannungsquelle kann in verschiedenen Ausführungsformen ebenfalls moduliert werden, um ein Taktsignal als Abtast-Taktsignal vom Audiogerät zum Kopfhörer zu übertragen, dargestellt in der Zeichnung durch das Signal am Anschluss 91. Die Spannungspegel der Spannungsmodulation, um das Taktsignal auf der Versorgungsspannung der Leitung zu überlagern, weisen vorzugsweise mäßige oder kleine Unterschiede auf, sodass die Versorgungsschaltung 35 im Kopfhörer dauerhaft und zuverlässig die Elektronik versorgen kann.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Modulator 37 und Demodulator 63, bei dem eine Spannungsmodulation auf Seiten des Modulators 37 durchgeführt wird. Das digitale Ausgangssignal des Multiplexers 23 steuert bei dieser Ausführungsform eine Spannung auf der Leitung 59, 29 über einen Shunt-Regler. In dieser Betriebsart wird die Leitung 29 vom Audiogerät mit einer Stromquelle oder einem Widerstand versorgt. Diese Stromquelle beziehungsweise dieser Widerstand kann ebenfalls moduliert werden, um wiederum ein Taktsignal vom Audiogerät zum Kopfhörer übertragen zu können. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Strommodulation ist es günstig, niedrige Pegelunterschiede für das überlagerte Taktsignal zu wählen, um einen gesicherten Betrieb der Versorgungsschaltung 35 im Kopfhörer 1 zu gewährleisten.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Modulators 37 mit Demodulator 63, bei der eine gesteuerte Impedanzumschaltung erfolgt. Das Multiplexsignal des Multiplexers 23 schaltet in dieser Ausführungsform eine resistive Last an der Leitung 29, um die Impedanz des Kopfhörers, welche auf der Leitung 29 wirkt, zu verändern. In der dargestellten Ausführungsform ist auf der Seite des Demodulators 63 eine Spannungsquelle vorgesehen, wobei eine Detektion des zu übertragenden Signals über einen Messwiderstand erfolgt. Alternativ kann auch eine Stromquelle auf Seiten des Demodulators eingesetzt werden, ähnlich wie in 7 dargestellt.
In weiteren Ausführungsformen kann das codierte digitale Multiplexsignal zur Übertragung zwischen Kopfhörer und Audiogerät auch durch Modulation eines Trägers ausgebildet werden, insbesondere durch Frequency Shift Keying, FSK, oder Phase Shift Keying, PSK.
9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform in einem Detail des Kopfhörers 1. Hierbei ist an die aus 2 bekannte Taktextraktionseinheit 41 ein Funktionsdetektor 100 angeschlossen, welcher prüft, ob mit der Taktextraktionseinheit 41 ein Taktsignal am Anschlusskontakt 18 detektierbar ist. Wenn ein solches Taktsignal detektiert wird, kann dies als Zeichen dafür gewertet werden, dass das angeschlossene Audiogerät geeignet ist, ein vom Multiplexer 23 geliefertes Multiplexsignal zu verarbeiten. Dementsprechend wird ein Schalter so gesteuert, dass der Anschlusskontakt 18 mit dem Ausgang des Modulators 37 verbunden ist. Wenn jedoch kein Taktsignal am Anschlusskontakt 18 detektiert werden kann, wird davon ausgegangen, dass das angeschlossene Audiogerät lediglich analoge Mikrophonsignale verarbeiten kann. Dementsprechend wird der Schalter so gesteuert, dass ein zusätzliches analoges Mikrophon 101 elektrisch mit dem Anschlusskontakt 18 verbunden ist. Alternativ kann statt dem analogen Mikrophon 101 auch ein analog zurückgewandeltes digitales Mikrophonsignal an den Anschlusskontakt 18 geschaltet werden. Eine Rückwandlung in ein analoges Mikrophonsignal kann bei einem binären Bitstrom beispielsweise durch einfache Tiefpassfilterung erfolgen.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft gewählt und lassen sich insbesondere miteinander kombinieren.

Claims

Kopfhörer (1), aufweisend – einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18); – einen Lautsprecher (3, 5), der zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschlusskontakt (16, 17) verbunden ist; – ein erstes digitales Mikrophon (7), das eingerichtet ist, ein erstes digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen; – ein zweites digitales Mikrophon (8, 9), das eingerichtet ist, ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen; und – einen Multiplexer (23), der an einem Ausgang mit dem zweiten Anschlusskontakt (18) gekoppelt ist, und der eingerichtet ist, auf Basis des ersten Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals ein codiertes Multiplexsignal an dem Ausgang zu erzeugen.
Kopfhörer (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Modulator (37), der zwischen den Ausgang des Multiplexers (23) und den zweiten Anschlusskontakt (18) geschaltet ist, und der eingerichtet ist, eine Signalanpassung an dem zweiten Anschlusskontakt (18) auf Basis des Multiplexsignals durchzuführen.
Kopfhörer (1) nach Anspruch 2, bei dem die Signalanpassung wenigstens eines der folgenden umfasst: – eine Strommodulation, insbesondere eines Spannungssignals; – eine Spannungsmodulation, insbesondere eines Stromsignals; – eine gesteuerte Impedanzumschaltung.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Erzeugen des Multiplexsignals wenigstens eines der folgenden umfasst: – ein Zeitmultiplexverfahren; – ein Codemultiplexverfahren; – eine Manchester Codierung.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend wenigstens einen Bedienknopf (10), durch den wenigstens ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, erzeugbar ist, wobei der Multiplexer (23) eingerichtet ist, das codierte Multiplexsignal zusätzlich auf Basis des Bediensignals zu erzeugen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Versorgungsschaltung (35), die eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt (18) angeschlossen ist, und die eingerichtet ist, eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt (18) anliegenden Signals bereitzustellen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen Taktgenerator (41, 43), der eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt (18) angeschlossen ist, und der eingerichtet ist, ein Referenztaktsignal auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt (18) anliegenden Signals bereitzustellen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der eingerichtet ist, in einer Inbetriebnahmephase eine vordefinierte Sequenz an dem zweiten Anschlusskontakt (18) abzugeben, die eine Identifikation des Kopfhörers (1) ermöglicht.
Kopfhörer (1) nach Anspruch 8, bei dem die vordefinierte Sequenz Kalibrierungsdaten für das erste digitale Mikrophon (7) und/oder das zweite digitale Mikrophon (9) umfasst.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend einen Funktionsdetektor (100), der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt (18) gekoppelt ist, und der eingerichtet ist, – auf Basis eines an dem zweiten Anschlusskontakt (18) anliegenden Signals zu detektieren, ob ein mit dem Kopfhörer (1) verbundenes Audiogerät (40) geeignet ist, das Multiplexsignal zu verarbeiten; – das Multiplexsignal an dem zweiten Anschlusskontakt (18) abzugeben, wenn das Audiogerät (40) geeignet ist; und – ein analoges Mikrophonsignal an dem zweiten Anschlusskontakt (18) abzugeben, wenn das Audiogerät (40) nicht geeignet ist.
Audiogerät (50), aufweisend – eine Steckerbuchse (52) mit einem ersten Anschlusskontakt (53, 55) und einem zweiten Anschlusskontakt (59), wobei die Steckerbuchse (52) zum Anschluss eines Kopfhörers eingerichtet ist; – eine Audioerzeugungseinrichtung (51, 81, 83) mit einem Audioausgang, der mit dem ersten Anschlusskontakt (53, 55) verbunden ist, die Audioerzeugungseinrichtung (51, 81, 83) eingerichtet zur Erzeugung eines Lautsprechersignals an dem Audioausgang auf Basis eines Audiosignals und eines Korrektursignals; – einen Demultiplexer (63), der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt (59) zur Zuführung eines codierten Multiplexsignals gekoppelt ist, und der eingerichtet ist, ein erstes digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, und ein zweites digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren; und – einen Audioprozessor (69), der eingerichtet ist, das Korrektursignal auf Basis des ersten digitalen Signals und/oder des zweiten digitalen Signals zu erzeugen, um eine Störgeräuschreduktion durchzuführen.
Audiogerät (50) nach Anspruch 11, ferner aufweisend eine Takterzeugungseinrichtung, die eingerichtet ist, ein an dem zweiten Anschlusskontakt (59) anliegendes Signal mit einem Taktsignal zu überlagern.
Audiogerät (50) nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Demultiplexer (63) eingerichtet ist, ferner ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren, wobei auf Basis des Bediensignals eine Funktion des Audiogeräts (50) steuerbar ist.
Audiosystem mit einem Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Audiogerät (50) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Stecker (15) des Kopfhörers 1) geeignet ist, in der Steckerbuchse (52) des Audiogeräts (50) derart aufgenommen zu werden, dass die ersten Anschlusskontakte (16, 17, 53, 55) miteinander verbunden sind und die zweiten Anschlusskontakte (18, 59) miteinander verbunden sind, und wobei das Audiogerät (50) eingerichtet ist, die Störgeräuschreduktion auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und/oder des zweiten digitalen Mikrophonsignals durchzuführen.
Verfahren zur Signalübertragung bei einem Kopfhörer (1), der einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18) aufweist, das Verfahren umfassend: – Zuführen eines Lautsprechersignals an einen Lautsprecher (3, 5) des Kopfhörers (1) über den ersten Anschlusskontakt (16, 17); – Erzeugen eines ersten digitalen Mikrophonsignals, insbesondere mit einem binären Bitstrom, mit einem ersten digitalen Mikrophon (7); – Erzeugen eines zweiten digitalen Mikrophonsignals, insbesondere mit einem binären Bitstrom, mit einem zweiten digitalen Mikrophon (8, 9); – Erzeugen eines codierten Multiplexsignals auf Basis des ersten Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals; und – Bereitstellen des Multiplexsignals über den zweiten Anschlusskontakt (18).