DE102019107302A1 - Verfahren zum Erzeugen und Wiedergeben einer binauralen Aufnahme - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer (34) mit einem Kopf (38) bereitgestellt, das in einem Hörsystem (12) angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Hörvorrichtung (36) gehört wird und die binaurale Aufnahme aus einem für ein linkes Ohr des Zuhörers (34) bestimmten linken binauralen Ohrsignal und einem für ein rechtes Ohr des Zuhörers (34) bestimmten rechten binauralen Ohrsignal besteht, mit den Verfahrensschritten zum Bestimmen einer Kopfausrichtung (18), Bestimmen einer Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung (18), Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung (28) in eine neue Kopfausrichtung (30), Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung (30). Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme bereitgestellt, das in einem Hörsystem (12) angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung (14) aufgezeichnet wird, die auf einem Kopf (20) eines Tontechnikers (10) getragen wird, mit den gleichen Verfahrensschritten wie vorstehend beschrieben. Durch Erfindung wird auch eine Kombination der vorstehenden Verfahren bereitgestellt. Darüber hinaus wird durch die Erfindung ein Hörsystem (12) bereitgestellt, das dafür konfiguriert ist, die vorstehenden Verfahren auszuführen.

Description

• Menschliche Zuhörer sind in der Lage, den Ort oder den Ursprung eines erfassten Tons hinsichtlich der Richtung und der Entfernung zu identifizieren. Zu diesem Zweck schätzen Menschen den Ort einer Quelle, indem sie von einem Ohr abgeleitete Information (monaurale Information) verwenden und an beiden Ohren empfangene Information (Differenzinformation oder binaurale Information) vergleichen. Zu dieser Information gehören Zeit- und Pegeldifferenzen zwischen beiden Ohren, Spektralinformation, Zeitanalyse, Korrelationsanalyse und Musterabgleich.
• Eine kopfbezogene Übertragungsfunktion (HRTF) ist eine Antwort, die charakterisiert, wie ein Ohr einen Ton von einem Punkt im Raum empfängt. Wenn ein Ton auf den Zuhörer auftrifft, wandeln die Größe und die Form des Kopfes, die Ohren, der Gehörgang und die Dichte des Kopfes den Ton um und beeinflussen dessen Wahrnehmung, verstärken einige Frequenzen und dämpfen andere. Die HRTFs können von Person zu Person erheblich variieren. Ein Paar HRTFs für zwei Ohren kann verwendet werden, um einen binauralen Ton zu synthetisieren, der von einem bestimmten Punkt im Raum zu kommen scheint. Somit wird für einen Zuhörer, der die binaurale Aufnahme mit Kopfhörern hört, eine 3D-Stereo-Tonempfindung erzeugt, während der Zuhörer den Ton so wahrnimmt, als ob er oder sie sich tatsächlich in dem Raum mit der Tonquelle befindet.
• Binaurale Aufnahmen, die mit Kunstköpfen oder In-Ear-Mikrofonen gemacht und mit Kopfhörern wiedergegeben werden, sind eine gut etablierte Technik, um viele der räumlichen Informationen, die der Mensch in einer akustischen Szene wahrnimmt, einzufangen und wiederzugeben. Beim normalen Hören mit Kopfhörern ändern sich die Signale jedoch nicht mit Kopfbewegungen, so dass sich Tonquellen in der akustischen Szene mit dem Kopf des Zuhörers zu drehen scheinen, was das Hörerlebnis beeinträchtigt. Dies hat zur Folge, dass der Zuhörer auf Probleme beim Lokalisieren der Tonquelle stößt und diese als im Kopf befindlich wahrnimmt.
• Wenn zwei Lautsprecher für die Wiedergabe der binauralen Aufnahme verwendet werden, wird das Signal eines Lautsprechers auch vom kontralateralen Ohr gehört (Überlagerung), wodurch der gewünschte Effekt der binauralen Aufnahme verringert wird. Daher werden Überlagerungsunterdrückungsfilter verwendet, um diesen Effekt zu vermindern und ein realistisches Tonempfinden zu erzeugen. Im Prinzip nehmen Überlagerungsunterdrückungsverfahren einen Teil des Signals für den linken Lautsprecher und führen es dem Signal für den rechten Lautsprecher zu, um es mit dem Signal des rechten Lautsprechers zu kombinieren, so dass der Teil des Signals gelöscht wird, der durch das linke Ohr gehört wird, und umgekehrt. Ähnlich wie beim Hören über Kopfhörer ändern sich die Signale jedoch nicht mit Kopfbewegungen des Zuhörers, was zu vergleichbaren nachteiligen Effekten hinsichtlich des Hörerlebnisses führt.
• Wenn die binauralen Aufnahmen mit In-Ear-Mikrofonen gemacht wurden, ist jedoch die Bewegung des Kopfes eines Tontechnikers während der Aufnahme mit der binauralen Aufnahme verknüpft. Daher stößt der Zuhörer einer solchen binauralen Aufnahme auf Probleme beim Lokalisieren der Tonquelle, da diese als nicht statisch empfunden wird.
• Die US 9848273 B1 beschreibt ein Hörsystem mit einem oder mehreren Hörvorrichtungen, die dafür konfiguriert sind, durch einen Benutzer getragen zu werden. Jede Hörvorrichtung enthält eine Signalquelle, die ein elektrisches Eingangssignal bereitstellt, das einen Ton einer virtuellen Quelle darstellt. Ein Filter implementiert eine kopfbezogene Übertragungsfunktion (HRTF), um dem elektrischen Signal Verräumlichungsinformation hinzuzufügen, die einem virtuellen Ort der virtuellen Quelle zugeordnet ist, und gibt ein gefiltertes elektrisches Signal aus, das die Verräumlichungsinformation enthält.
• Die US 7333622 B2 beschreibt einen anderen Ansatz zum Aufnehmen und Wiedergeben von entweder live aufgenommenem oder von aufgezeichnetem dreidimensionalem Klang. Das Verfahren verwendet mehrere Mikrofone, einen Headtracker und spezielle Signalverarbeitungsverfahren, um die durch die Mikrofone aufgenommenen Signale zu kombinieren.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein realistischeres und verbessertes Hörerlebnis eines Zuhörers einer binauralen Aufnahme bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mängel des Stands der Technik, wie beispielsweise eine begrenzte Quellenlokalisierung und fehlende Externalisierung, d.h. die Wahrnehmung von Quellen innerhalb des Kopfes des Zuhörers, zu überwinden.
• Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer mit einem Kopf bereitgestellt, das in einem Hörsystem angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Hörvorrichtung gehört wird, und wobei die binaurale Aufnahme aus einem linken binauralen Ohrsignal, das für ein linkes Ohr des Zuhörers bestimmt ist, und ein rechtes binaurales Ohrsignal besteht, das für ein rechtes Ohr des Zuhörers bestimmt ist, mit den Verfahrensschritten zum Bestimmen einer Kopfausrichtung, Bestimmen einer Quellenrichtung der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung, Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung in eine neue Kopfausrichtung und Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung. Kurz gesagt, das Verfahren bestimmt die Ausrichtung und Änderungen der Ausrichtung des Kopfes des Zuhörers und passt die binaurale Aufnahme entsprechend an.
• Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Verfahren zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme bereitgestellt, das in einem Hörsystem angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung aufgezeichnet wird, die auf einem Kopf eines Tontechnikers getragen wird, und wobei die binaurale Aufnahme aus einem linken binauralen Ohrsignal, das durch die Aufnahmevorrichtung in der Nähe und/oder an einem linken Ohr des Tontechnikers empfangen wird, und einem rechten binauralen Ohrsignal besteht, das durch die Aufnahmevorrichtung in der Nähe und/oder an einem rechten Ohr des Tontechnikers empfangen wird, mit den Verfahrensschritten zum Bestimmen einer Kopfausrichtung, Bestimmen einer Quellenrichtung der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung, Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung in eine neue Kopfausrichtung und Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung. Kurz gesagt, das Verfahren bestimmt die Ausrichtung und Änderungen der Ausrichtung des Kopfes des Tontechnikers und passt die binaurale Aufnahme entsprechend an.
• Darüber hinaus wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer bereitgestellt, wobei die binaurale Aufnahme durch das zweite vorstehende Verfahren aufgezeichnet wird und die binaurale Aufnahme für den Zuhörer durch das erste vorstehende Verfahren bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist das Verfahren eine Kombination der vorstehend erwähnten Verfahren.
• Grundidee der Erfindung ist es, die binaurale Aufnahme zu analysieren, um die Quellenrichtung in der Originalszene zu bestimmen. Anschließend wird die binaurale Aufnahme modifiziert, um der Änderung der Kopfausrichtung des Zuhörers und/oder des Tontechnikers unter Berücksichtigung der Quellenrichtung Rechnung zu tragen.
• Diese Grundidee kann in den Prozess zum Hören einer binauralen Aufnahme einbezogen werden, was zu einem realistischeren und verbesserten Hörerlebnis führt. Für den Zuhörer erscheint die wahrgenommene Quellenrichtung in Bezug auf die Umgebung fest zu sein, obwohl der Zuhörer seinen/ihren Kopf während des Hörens bewegt. Daher werden die Quellenlokalisierung, die Externalisierung und der Realismus binauraler Aufnahmen verbessert.
• Darüber hinaus kann die Grundidee in den Prozess zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung einbezogen werden, die auf einem Kopf eines Tontechnikers getragen wird. Alternativ kann eine Aufnahmevorrichtung auch auf einem beweglichen und/oder drehbaren Dummykopf getragen werden. In diesem Fall bietet das Verfahren eine Möglichkeit, die Bahnen oder Begleiterscheinungen der Bewegungen und/oder Drehbewegungen des Kopfes des Tontechnikers zu eliminieren. Für den Zuhörer solcher binauraler Aufnahmen erscheint die wahrgenommene Quellenrichtung in Bezug auf die Umgebung fest zu sein, obwohl sich der Kopf des Tontechnikers/Dummykopf während der Aufnahme bewegt hat. Dies verbessert das Hörerlebnis. Darüber hinaus ebnet das Verfahren den Weg für einfachere und kostengünstigere binaurale Aufnahmetechniken.
• Es ist auch möglich, dass die Grundidee sowohl im Prozess zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme als auch im Prozess zum Hören der binauralen Aufnahme einbezogen wird, wodurch beide Vorteile kombiniert werden. Es kann ein verbessertes und realistischeres Hörerlebnis erzeugt werden, obwohl eine einfache und kostengünstige Aufnahmetechnik verwendet wird.
• Die Verfahren sind rechentechnisch einfach und können in Echtzeit ausgeführt werden. Da die Verfahren die binaurale Aufnahme entweder an dem Ort anpassen, an dem sie aufgezeichnet wird, und/oder an dem Ort, an dem ein Zuhörer die binaurale Aufnahme hört, benötigen die Verfahren keine speziellen Signalverarbeitungs- oder Speichertechnologien zwischen dem Aufnahmeprozess und dem Hörprozess. Zwischen Aufnahme und Wiedergabe sind keine speziellen Soundkarten, Datenformate, Software und/oder Computerplattformen erforderlich. Die binaurale Aufnahme kann in einem üblichen Stereo-Format, z.B. MP3, auf gängigen elektronischen Geräten wie Smartphones oder anderen Speichermedien wie USB-Sticks, Speicherkarten oder CDs gespeichert werden. Somit ist es auch möglich, die binauralen Aufnahmen über eine Website und/oder einen Server zu teilen. Darüber hinaus erfordern die Verfahren keine speziellen Aufnahmetechniken, die Mikrofonarrays mit mehr als zwei Mikrofonen aufweisen, die zum Abtasten des Klangfelds während der Aufnahme verwendet werden. Daher sind die Verfahren einfach anwendbar und verursachen keine zusätzlichen Kosten. Die Verfahren führen zu einem verbesserten Hörerlebnis. Ein Hörerlebnis ist eine Art und Weise, wie der Zuhörer Töne wahrnimmt. Es kann das Bestimmen des Orts der Tonquelle beinhalten. Das Gehirn des Zuhörers nutzt subtile Unterschiede der Lautstärke, der Klangfarbe und des Timings zwischen den beiden Ohren, um eine Lokalisierung der Tonquelle zu ermöglichen. Ein Hörerlebnis in einer realen Umgebung, wie beispielsweise beim Hören eines Konzerts in einem Musiksaal, wird oft mehr geschätzt als das Hören einer Aufnahme des Konzerts auf einer Hörvorrichtung wie beispielsweise einem Kopfhörer oder einer Stereoanlage.
• Ein Zuhörer kann erfindungsgemäß jede Art von Person sein, die Töne, z.B. Musik, Sprache oder Geräusche, hört.
• Eine binaurale Aufnahme ist eine Aufnahme von Tonsignalen, die beim Anhören der binauralen Aufnahme ein realistisches Hörerlebnis erzeugen. Das realistische Hörerlebnis kann eine Lokalisierung der Tonquelle beinhalten. Die binaurale Aufnahme kann erfindungsgemäß eine Aufnahme irgendeiner Art von Ton sein. Beispielsweise kann sie eine Aufnahme von Musik, wie beispielsweise eines Konzerts, von Sprache, wie beispielsweise eines Hörbuchs oder einer Telefonkonferenz, von Geräuschen oder einer Kombination davon sein, wie beispielsweise der Ton für einen Film.
• Die binaurale Aufnahme besteht aus einem linken binauralen Ohrsignal und einem rechten binauralen Ohrsignal. Binaurale Aufnahmen können über Hörvorrichtungen gehört werden, die auf dem Kopf des Zuhörers getragen werden. Dadurch ist es möglich, dass dem rechten Ohr und dem linken Ohr des Zuhörers unterschiedliche Tonsignale zugeführt werden, so dass der Zuhörer ein realistisches Hörerlebnis wahrnehmen kann. Typische Hörvorrichtungen, die auf dem Kopf des Zuhörers getragen werden, sind Kopfhörer, Ohrhörer, In-Ear- oder On-Ear-Hörer und dergleichen. Es ist auch möglich, dass die Hörvorrichtung Teil eines Headsets z.B. für ein Telefon oder Teil eines Virtual-Reality-Headsets ist. Darüber hinaus können binaurale Aufnahmen unter Verwendung von Überlagerungsunterdrückungsfiltern über Lautsprecher wiedergegeben werden. Die Überlagerungsunterdrückungsfilter können direkt auf die binaurale Aufnahme angewendet werden. Beim Hören einer binauralen Aufnahme ist das linke binaurale Ohrsignal das Signal, das dem linken Lautsprecher und/oder dem Ohrhörer in der Nähe des linken Ohrs des Zuhörers zugeführt wird und daher für das linke Ohr des Zuhörers bestimmt ist. Das rechte binaurale Ohrsignal ist das Signal, das dem rechten Lautsprecher und/oder dem Ohrhörer in der Nähe des rechten Ohrs des Zuhörers zugeführt wird und daher für das rechte Ohr des Zuhörers bestimmt ist.
• Binaurale Aufnahmen können durch verschiedene binaurale Aufnahmetechniken erzeugt werden, z.B. unter Verwendung eines Dummykopfs, einer Jecklin-Scheibe und/oder eines Paars In-Ear- oder On-Ear-Mikrofone. Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, eine spezielle Aufnahmetechnik mit mehr als zwei Mikrofonen zu verwenden. Bei der Aufzeichnung einer binauralen Aufnahme ist das linke binaurale Ohrsignal das Signal, das durch die Aufnahmevorrichtung in der Nähe und/oder am linken Ohr des Tontechnikers oder des Dummykopfs oder vom linken Mikrofon der Jecklin-Scheibe empfangen wird. Das rechte binaurale Ohrsignal ist das Signal, das durch die Aufnahmevorrichtung in der Nähe und/oder am rechten Ohr des Tontechnikers oder des Dummykopfs oder durch das rechte Mikrofon der Jecklin-Scheibe empfangen wird.
• Ein Tontechniker kann erfindungsgemäß eine beliebige Person sein, die eine binaurale Aufnahme mittels einer Aufnahmevorrichtung aufzeichnet, die auf dem Kopf des Tontechnikers getragen wird. Unter einem Tontechniker soll erfindungsgemäß aber auch ein Dummykopf verstanden werden, an dem eine Aufnahmevorrichtung befestigt ist, oder eine Jecklin-Scheibe mit zwei Mikrofonen. Der Dummykopf oder die Jecklin-Scheibe kann auf einem Stativ, einem Ständer oder einer Drehvorrichtung montiert sein. Das wichtige Merkmal ist, dass die Aufnahmevorrichtung auf dem Kopf des Tontechnikers oder auf dem Dummykopf/der Jecklin-Scheibe zusammen mit dem Kopf bewegt und/oder gedreht werden kann. Im Falle eines Dummykopfes oder einer Jecklin-Scheibe kann die Drehbewegung/Bewegung durch Versetzen oder Drehen des Dummykopfes bzw. der Jecklin-Scheibe erreicht werden.
• Typische Aufnahmevorrichtungen, die auf dem Kopf des Tontechnikers getragen werden, sind In-Ear- oder On-Ear-Mikrofone. Es ist auch möglich, dass die Aufnahmevorrichtung Teil einer Kamera ist, die auf dem Dummykopf und/oder auf einem Stativ montiert ist, an dem der Dummykopf montiert ist. Alternativ können zwei Mikrofone auf jeder Seite einer Jecklin-Scheibe verwendet werden.
• Erfindungsgemäß ist eine Kopfausrichtung die Ausrichtung des Kopfes des Zuhörers während des Hörens und/oder die Ausrichtung des Kopfes des Tontechnikers, des Dummykopfes oder der Jecklin-Scheibe während des Aufnahmevorgangs. Die Ausrichtung kann sich auf jede Achse des Kopfes in Bezug auf eine Außenumgebung des Kopfes oder in Bezug auf einen anderen Bezugsrahmen beziehen. Vorzugsweise ist die Kopfausrichtung die Ausrichtung einer Achse senkrecht zu einer Zwischenohrverbindung des Kopfes. Für einen menschlichen Kopf entspricht diese Achse einer Blickachse. Bei einem Dummykopf und einer Jecklin-Scheibe bezieht sich die Zwischenohrverbindung auf die Verbindung zwischen den beiden für die Aufnahme verwendeten Mikrofonen.
• Die Quellenrichtung ist die Richtung der Tonquelle. Während der Aufzeichnung einer binauralen Aufnahme entspricht die Quellenrichtung in der Umgebung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme. Beim Hören einer binauralen Aufnahme ist die Quellenrichtung die wahrgenommene Richtung des Tons. Die Quellenrichtung kann die Richtung einer einzelnen Quelle sein, wenn nur eine Quelle Töne emittiert. Es ist auch möglich, dass die Quellenrichtung eine kombinierte Richtung einer Mehrquellenszene ist, in der mehrere Quellen Töne emittieren. In der Regel ist es möglich, dass die Quelle unabhängig vom Zuhörer und/oder vom Tontechniker platziert ist. Daher kann es sie sich hinter dem Zuhörer und/oder dem Tontechniker, neben dem Zuhörer und/oder dem Tontechniker oder vor dem Zuhörer und/oder dem Tontechniker befinden.
• Vorzugsweise befindet sich die Tonquelle vor dem Zuhörer und/oder dem Tontechniker.
• Die Verfahren beinhalten den Schritt zum Bestimmen einer Kopfausrichtung. Diese Kopfausrichtung kann eine Ausrichtung in Bezug auf die Außenumgebung des Zuhörers oder des Tontechnikers sein. Der Schritt zum Bestimmen einer Kopfausrichtung kann jedoch auch eine Definition eines internen Bezugsrahmens des Kopfes sein. Vorzugsweise definiert eine anfängliche Kopfausrichtung einen Ursprung. Alle weiteren Kopfausrichtungen können in Bezug auf diese Ausrichtung gemessen werden. Alternativ kann ein Mittelwert verschiedener Kopfausrichtungen über ein bestimmtes Zeitintervall verwendet werden, um einen Ursprung zu definieren.
• In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Quellenrichtung der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung bestimmt. Im Falle eines Zuhörers ist die Quellenrichtung die wahrgenommene Quellenrichtung. Im Fall eines Tontechnikers entspricht die Quellenausrichtung der binauralen Aufnahme der Quellenrichtung in der Umgebung. Die Quellenrichtung der binauralen Aufnahme kann durch Analysieren der binauralen Aufnahme bestimmt werden. Das Bestimmen der Quellenrichtung ist unabhängig von irgendwelchen Kenntnissen über die Umgebung des Tontechnikers oder der Umgebung des Zuhörers. Nach diesem Schritt ist die Quellenrichtung in Bezug auf die Kopfausrichtung bekannt.
• Die Verfahren erfassen dann eine Änderung der Kopfausrichtung in eine neue Kopfausrichtung. Im Allgemeinen kann dies eine kleine Änderung der Ausrichtung oder eine große Änderung sein. Die Änderung kann schnell oder langsam erfolgen. Die Änderung der Kopfausrichtung kann in jede Richtung erfolgen. Es ist möglich, dass die Änderung durch Messen der Kopfausrichtung gemäß festgelegten Zeitintervallen erfasst wird. Nach diesem Schritt sind das Änderungsmaß der Kopfausrichtung und die neue Kopfausrichtung in Bezug auf den internen Bezugsrahmen des Kopfes bekannt. Alternativ oder zusätzlich sind das Änderungsmaß der Kopfausrichtung und die neue Kopfausrichtung in Bezug auf eine vorherige Kopfausrichtung bekannt. Es ist auch möglich, dass nach diesem Schritt das Änderungsmaß der Kopfausrichtung und die neue Kopfausrichtung in Bezug auf einen externen Bezugsrahmen bekannt sind.
• In einem weiteren Schritt passen die Verfahren die binaurale Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung an. Dieser Schritt bewirkt, dass die binaurale Aufnahme entsprechend der Kopfbewegung und der bestimmten Quellenrichtung modifiziert wird.
• Falls die Schritte im Aufnahmeprozess implementiert werden, sind die Wirkungen wie folgt: Wenn ein Tontechniker während der Aufnahme seinen oder ihren Kopf bewegt hat, oder wenn ein Dummykopf, der die Aufnahmevorrichtung trägt, während der Aufnahme bewegt wurde, spiegelt sich diese Bewegung in der binauralen Aufnahme wider. Der letzte Schritt des Verfahrens ermöglicht die Berücksichtigung dieser Bewegung in der binauralen Aufnahme. Durch Anpassen der binauralen Aufnahme kann der Einfluss der Bewegung auf die binaurale Aufnahme kompensiert werden. Dadurch wird eine binaurale Aufnahme erzeugt, die so klingt, als ob sich der Kopf des Tontechnikers während der Aufnahme nicht bewegt hätte.
• Wenn die Schritte im Hörprozess ausgeführt werden, sind die Wirkungen wie folgt: Wenn ein Zuhörer seinen oder ihren Kopf bewegt, bewegt sich der Ton normalerweise mit dem Kopf mit, wodurch der Eindruck entsteht, dass sich der Ton im Inneren des Kopfes des Zuhörers befindet. Der letzte Schritt des Verfahrens ermöglicht es, die Kopfbewegung zu berücksichtigen und die Bewegung in der binauralen Aufnahme widerzuspiegeln. Durch Anpassen der binauralen Aufnahme kann der Einfluss der Bewegung berücksichtigt werden. Daher wird eine binaurale Aufnahme erzeugt, die so klingt, als ob die Quellenrichtung in der Umgebung des Zuhörers fixiert wäre, und es wird ein verbessertes Hörerlebnis gewährleistet.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung in eine neue Kopfausrichtung das Erfassen einer Drehbewegung des Kopfes auf. Der Kopf des Zuhörers oder des Tontechnikers kann sich grundsätzlich seitlich bewegen oder gedreht werden. Eine Drehbewegung des Kopfes hat jedoch einen größeren Einfluss auf die binaurale Aufnahme als eine seitliche Bewegung des Kopfes. Vorzugsweise ist die Drehbewegung des Kopfes eine Drehbewegung um eine Achse senkrecht zum Boden. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Drehbewegung des Kopfes, die mit der Bewegung des Kopfes beim Überqueren einer stark befahrenen Straße oder mit dem Schütteln des Kopfes bei Meinungsverschiedenheiten vergleichbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Drehbewegung um eine andere Achse in Betracht gezogen werden, beispielsweise ein Kopfnicken.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen der Schritt zum Bestimmen einer Quellenrichtung der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung und der Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung das Aufrufen eines Kennfeldes auf, das die Kopfausrichtung mit einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt. Die Schritte zum Bestimmen der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung weisen beide das Aufrufen eines Kennfeldes auf. Ein Kennfeld kann erfindungsgemäß ein mehrdimensionales Kennfeld oder eine Anordnung von Daten in einer komplexen Struktur sein. Das Kennfeld erzeugt eine Verknüpfung zwischen der Kopfausrichtung und der binauralen Aufnahme. Die binaurale Aufnahme besteht aus einem linken binauralen Ohrsignal und einem rechten binauralen Ohrsignal, die sich voneinander unterscheiden. Die Art und Weise, in der sich das linke und das rechte binaurale Ohrsignal voneinander unterscheiden, hängt von der Ausrichtung des Kopfes in Bezug auf die Quellenrichtung ab. Diese Information kann im Kennfeld gespeichert sein. Das Kennfeld kann Information über die Differenz in der Amplitude oder im Pegel, die als interaurale Pegeldifferenz (ILD) bezeichnet wird, und/oder als eine Phasendifferenz bereitgestellt werden, die als interaurale Phasendifferenz $\left(\text{I}\widehat{\text{PD}}\right)$

  

  bezeichnet wird. Daher ermöglicht das Kennfeld das Bestimmen der Quellenrichtung in Bezug auf die Kopfausrichtung unabhängig von jeglicher Kenntnis über die Umgebung des Tontechnikers oder der Umgebung des Zuhörers. Dies beinhaltet nur die binaurale Aufnahme und das Kennfeld.
• Zu diesem Zweck weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schritt zum Bestimmen einer Quellenrichtung der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung des Zuhörers oder des Tontechnikers das Bestimmen einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal und das Vergleichen dieser Differenz mit dem Kennfeld auf, das die Kopfausrichtung mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt. Zum Bestimmen der Quellenrichtung bestimmt das Verfahren die Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal. Dies kann eine interaurale Pegeldifferenz (ILD) der binauralen Aufnahme und/oder eine interaurale Phasendifferenz (IPD) der binauralen Aufnahme sein. Diese Differenz kann dann mit dem Wert $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder IPD im Kennfeld verglichen werden. Dadurch kann die Quellenrichtung bestimmt werden. Vorzugsweise beinhaltet diese Bestimmung der Quellenrichtung einen Minimierungsansatz, bei dem die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  im Kennfeld bestimmt werden, die am besten zu den Werten ILD und/oder IPD der binauralen Aufnahme passen. Dies ermöglicht ein schnelles und zuverlässiges Bestimmen der Quellenrichtung.
• Der Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung beinhaltet vorzugsweise das Aufrufen des Kennfeldes. Zu diesem Zweck weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung das Bestimmen der neuen Kopfausrichtung in Bezug auf die Quellenrichtung der binauralen Aufnahme und das Vergleichen dieses Wertes der Kopfausrichtung mit einem Kennfeld auf, das die Kopfausrichtung mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt. Zum Bestimmen der Art der Anpassung der binauralen Aufnahme hinsichtlich der Bewegung des Kopfes des Tontechnikers oder des Zuhörers wird die neue Kopfausrichtung in Bezug auf die Quellenrichtung der binauralen Aufnahme bestimmt. Dieser Wert kann dann mit dem Kennfeld verglichen werden, um die Art der Anpassung der binauralen Aufnahme zu bestimmen. Das Kennfeld kann die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  für verschiedene Kopfausrichtungen enthalten, und enthält daher die Information darüber, wie die binaurale Aufnahme angepasst werden kann, um die Kopfbewegung zu berücksichtigen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt das Kennfeld, das die Kopfausrichtung mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt, die Kopfausrichtung mit der Differenz in der Amplitude und/oder mit der Phasendifferenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für einen Frequenzbereich des rechten und linken binauralen Ohrsignals und für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung. Vorzugsweise erzeugt das Kennfeld eine Verknüpfung zwischen der Kopfausrichtung und der Differenz in der Amplitude ILD und/oder der Differenz in der Phase $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal. Vorzugsweise enthält das Kennfeld beide Informationen, die Werte ILD und IPD, was eine bessere Bestimmung der Quellenrichtung und auch eine bessere Anpassung der binauralen Aufnahme ermöglicht. Die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  können für verschiedene Frequenzen des binauralen Ohrsignals verschieden sein, so dass das Kennfeld die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  für einen Bereich von Frequenzen enthält, z.B. für einen Bereich von 10 Hz bis 20 kHz, der den akustischen Bereich der meisten Menschen abdeckt. Das Kennfeld enthält die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  als eine Funktion der Kopfausrichtung für eine vorgegebene Quellenrichtung. Die Quellenrichtung kann in Bezug auf einen internen Bezugsrahmen des Kopfes des Zuhörers oder des Tontechnikers angegeben werden. Beispielsweise kann das Kennfeld für eine Quellenrichtung von 0 Grad erstellt sein, was bedeutet, dass die Tonquelle mit dem Ursprung des internen Bezugsrahmens des Kopfes übereinstimmt. Die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  im Kennfeld sind für Kopfausrichtungen in der Nähe von 0 Grad klein. Bei einer Kopfausrichtung von 0 Grad betragen die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und/oder $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  Null. Dies bedeutet, dass im Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der neuen Kopfausrichtung die binaurale Aufnahme überhaupt nicht modifiziert wird, wenn die neue Kopfausrichtung mit der im ersten Verfahrensschritt bestimmten Kopfausrichtung übereinstimmt. Mit anderen Worten, wenn der Zuhörer oder der Tontechniker seinen oder ihren Kopf nicht bewegt, wird die binaurale Aufnahme nicht modifiziert.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kennfeld, das die Kopfausrichtung mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt, an den Kopf des Zuhörers oder des Tontechnikers und/oder an die Ohren des Zuhörers oder des Tontechnikers und/oder an eine Umgebung des Zuhörers oder des Tontechnikers anpassbar. Das Verfahren weist zwei Schritte auf, die das Aufrufen des Kennfeldes beinhalten. Die im Kennfeld gespeicherte Information über $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und IPD ist wichtig zum Bestimmen der Quellenrichtung und zum Anpassen der binauralen Aufnahme. Die im Kennfeld gespeicherten spezifischen Werte für $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  können durch ein analytisches Kugelkopfmodell und/oder durch im Voraus gemessene, kopfbezogene Übertragungsfunktionen erzeugt werden. Die Messung der kopfbezogenen Übertragungsfunktionen kann für einen Dummykopf und/oder den Kopf des Tontechnikers und/oder des Zuhörers erfolgen. Dies eröffnet die Möglichkeit, das Kennfeld an die spezifische Kopf- und/oder Ohrform des Zuhörers oder des Tontechnikers anzupassen. Insbesondere ist die Form des Außenohres (Ohrmuschel) wichtig und beeinflusst die Wahrnehmung von Tönen. Wenn daher die Information im Kennfeld für einen Zuhörer oder ein Tontechniker spezifisch angepasst ist, wird das Hörerlebnis erheblich verbessert. Es ist auch möglich, das Kennfeld an eine Umgebung des Zuhörers oder des Tontechnikers anzupassen, um ein realistischeres Hörerlebnis zu erzielen.
• Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Hörsystem bereitgestellt, das zum Ausführen der vorstehend erwähnten Verfahren konfiguriert ist und eine Hörvorrichtung und/oder eine Aufnahmevorrichtung und eine Kopfbewegungsverfolgungsvorrichtung aufweist, die dafür konfiguriert ist, eine Kopfausrichtung und/oder eine Änderung der Kopfausrichtung des Zuhörers und/oder oder des Tontechnikers zu bestimmen. Die Hörvorrichtung kann jede Art von Hörvorrichtung sein, die zum Hören einer binauralen Aufnahme geeignet ist. Beispielsweise sind Hörvorrichtungen Lautsprecher, die Überlagerungsunterdrückungsfilter aufweisen, Kopfhörer, Ohrhörer, In-Ear- oder On-Ear-Hörer. Die Aufnahmevorrichtung kann jede Art von Aufnahmevorrichtung sein, die verschiedene Tonsignale in der Nähe und/oder am rechten und am linken Ohr des Tontechnikers aufzeichnen kann. Der Tontechniker kann eine Person oder ein Dummykopf sein, an dem eine Aufnahmevorrichtung befestigt ist, oder eine Jecklin-Scheibe mit zwei Mikrofonen. Beispielsweise sind die Aufnahmevorrichtungen In-Ear- oder On-Ear-Mikrofone. Alternativ ist die Aufnahmevorrichtung Teil einer Kamera, die am Dummykopf montiert ist, oder die Aufnahmevorrichtung besteht aus zwei Mikrofonen auf jeder Seite einer Jecklin-Scheibe.
• Das Hörsystem weist auch eine Kopfbewegungsverfolgungsvorrichtung auf. Diese kann beispielsweise ein elektromagnetisches Verfolgungssystem mit 6 Freiheitsgraden, ein Consumer-Virtual-Reality-Headset oder eine auf Trägheitsmesseinheiten basierendes Verfolgungsvorrichtung sein. Es ist auch möglich, eine optische Kopfbewegungsverfolgungsvorrichtung zu verwenden, beispielsweise eine Kamera oder einen Satz von Kameras. Einige davon bestimmen Absolutpositionen, von denen die Ausrichtung des Kopfes berechnet werden kann, während andere die Ausrichtung des Kopfes bestimmen. Es ist auch möglich, dass die Kopfbewegungsverfolgungsvorrichtung eine akustische Kopfverfolgungsvorrichtung ist.
• Die akustische Kopfverfolgungsvorrichtung besteht aus einem am Kopf montierten Mikrofonarray mit mehreren Mikrofonen. Vorzugsweise weist das Array vier Mikrofone auf, die derart angeordnet sind, dass sie sich an den Eckpunkten eines Tetraeders befinden. Die akustische Kopfverfolgungsvorrichtung verfolgt die Bewegung des Kopfes im akustischen Bereich, d.h., sie verwendet Differenzen in den durch die Mikrofone empfangenen akustischen Signalen, um die Kopfausrichtung zu bestimmen. Die Differenzen in den akustischen Signalen können eine Zeitverzögerung zwischen den verschiedenen Signalen der Mikrofone sein. Zusammen mit Information über die Geometrie des Mikrofonarrays können die Quellenposition des akustischen Signals und die Kopfausrichtung bestimmt werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hörvorrichtung und/oder Aufnahmevorrichtung dafür konfiguriert, durch einen Zuhörer und/oder einen Tontechniker getragen zu werden. Die Hörvorrichtung kann jede Art von Hörvorrichtung sein, die durch einen Zuhörer getragen werden kann, und kann verschiedene Tonsignale für das rechte Ohr und das linke Ohr des Zuhörers bereitstellen. Beispielsweise sind Hörvorrichtungen Kopfhörer, Ohrhörer, In-Ear- oder On-Ear-Hörer. Beispiele für Aufnahmevorrichtungen sind In-Ear- oder On-Ear-Mikrofone. Es ist auch möglich, dass die Aufnahmevorrichtung und die Hörvorrichtung in der gleichen Vorrichtung integriert sind. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Tontechniker und der Zuhörer die gleiche Person sind.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Hörsystem eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Kennfeldes auf, das die Kopfausrichtung mit einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung in Beziehung setzt. Das vorstehend erwähnte Verfahren weist zwei Schritte auf, in denen das Kennfeld aufgerufen werden kann. Die im Kennfeld gespeicherte Information über die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  können zum Bestimmen der Quellenrichtung und zum Anpassen der binauralen Aufnahme verwendet werden. Daher weist das Hörsystem eine Speichervorrichtung zum Speichern dieses Kennfeldes auf. Es ist auch möglich, mehrere verschiedene Kennfelder zu speichern. Die verschiedenen Kennfelder können für den Zuhörer und/oder den Tontechniker unter Verwendung des Hörsystems spezifisch sein. Alternativ oder zusätzlich können die verschiedenen Kennfelder für verschiedene Umgebungen spezifisch sein, in denen binaurale Aufnahmen aufgezeichnet und/oder angehört werden. Es ist auch möglich, das Kennfeld auf einem Server zu speichern, wobei das Hörsystem über eine Drahtloskommunikationstechnologie mit diesem Server verbunden ist.
• Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und unter Bezugnahme darauf erläutert. Einzelne in den Ausführungsformen dargestellte Merkmale können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
• Es zeigen:
• 1 ein Ablaufdiagramm der Schritte der Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• 2 einen Tontechniker mit einer Aufnahmevorrichtung, der eine binaurale Aufnahme aufzeichnet, mit zwei verschiedenen Kopfausrichtungen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• 3 einen Zuhörer mit einer Hörvorrichtung, der eine binaurale Aufnahme anhört, mit zwei verschiedenen Kopfausrichtungen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• 4 ein Funktionsdiagramm der Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
• 5 eine Darstellung zweier verschiedener Kennfelder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
• 1 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer, das in einem Hörsystem angewendet wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ferner zeigt 1 die Schritte des Verfahrens zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme, das in einem Hörsystem angewendet wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Schritte der beiden Verfahren sind die gleichen, unabhängig von einer Einbindung in den Prozess zum Hören einer binauralen Aufnahme oder einer Einbindung in den Prozess zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme.
• 2 zeigt ein Tontechniker 10 mit einem Hörsystem 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Hörsystem 12 weist eine Aufnahmevorrichtung 14 auf, in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Headset mit zwei In-Ear-Mikrofonen. In das Headset ist eine Kopfverfolgungsvorrichtung 16 integriert, die dafür konfiguriert ist, eine Ausrichtung 18 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10 zu bestimmen. Der Tontechniker 10 befindet sich im Prozess zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme von durch eine Tonquelle ausgegebenen Tönen. Der Tontechniker 10 in 2 hat zwei verschiedene Ausrichtungen des Kopfes 20.
• Nachstehend werden die einzelnen Schritte des Verfahrens zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 1 und den Tontechniker 10 in 2 kurz beschrieben.
• Der erste Schritt des Verfahrens, S100, besteht darin, die Ausrichtung 18 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10 zu bestimmen. Diese Ausrichtung 18 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10 ist auf der linken Seite von 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform der Erfindung definiert die Ausrichtung 18 einen Ursprung eines Bezugsrahmens und beträgt daher null Grad.
• In einem nächsten Schritt des Verfahrens, S200, wird eine Quellenrichtung 24 der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung 18 des Tontechnikers 10 bestimmt. Die Quellenrichtung 24 ist eine Richtung zur Tonquelle 22 hin. Sie wird ohne jegliche Kenntnis der Umgebung des Tontechnikers 10 bestimmt, aber durch Analysieren der binauralen Aufnahme. Nach diesem Schritt ist der Winkel 26 zwischen der Ausrichtung 18 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10 und der Quellenrichtung 24 bekannt.
• In einem weiteren Schritt des Verfahrens, S300, wird eine Änderung der Kopfausrichtung 28 erfasst. Diese Änderung der Kopfausrichtung 28 führt zu einer neuen Ausrichtung 30 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10. Diese neue Ausrichtung 30 des Kopfes 20 des Tontechnikers 10 ist auf der rechten Seite von 2 dargestellt.
• Im letzten Schritt des Verfahrens, S400, wird die binaurale Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung 24 der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung 30 angepasst. Daher beinhaltet dieser Schritt das Bestimmen des Winkels 32 zwischen der neuen Kopfausrichtung 30 und der Quellenrichtung 24.
• 3 zeigt einen Zuhörer 34 mit einem Hörsystem 12 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Hörsystem 12 weist eine Hörvorrichtung 36 auf, in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Headset. In das Headset ist eine Kopfverfolgungsvorrichtung 16 integriert, die dafür konfiguriert ist, eine Ausrichtung 18 des Kopfes 38 des Zuhörers 34 zu bestimmen. Der Zuhörer 34 hört gerade eine binaurale Aufnahme. Der Zuhörer 34 in 3 weist zwei unterschiedliche Ausrichtungen des Kopfes 38 auf.
• Im Folgenden werden die einzelnen Verfahrensschritte zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer 34 unter Bezug auf das Ablaufdiagramm in 1, den Zuhörer 34 in 3, das Funktionsdiagramm in 4 und das Kennfeld in 5 beschrieben.
• Nachdem im ersten Verfahrensschritt S100 die Ausrichtung 18 des Kopfes 38 des Zuhörers 34 bestimmt worden ist, wie auf der linken Seite der 3 dargestellt ist, wird im nächsten Schritt S200 die Quellenrichtung 24 der binauralen Aufnahme unter Bezug auf die Kopfausrichtung 18 des Zuhörers 34 bestimmt. Die Quellenrichtung 24 ist eine Richtung zur wahrgenommenen Tonquelle 22 hin. Sie wird durch Analysieren der binauralen Aufnahme bestimmt.
• Bezugnehmend auf 4 werden zum Zweck der Analyse der binauralen Aufnahme das für das linke Ohr des Zuhörers 34 bestimmte Zeitbereichssignal x_l(k) und das für das rechte Ohr des Zuhörers 34 bestimmte Zeitbereichssignal x_r(k) der binauralen Aufnahme zunächst durch eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) in ein Frequenzbereichssignal umgewandelt. Die Signale im Frequenzbereich werden durch X_r(λ, µ) und X_l(λ, µ) bezeichnet.
• Die Analyse beinhaltet das Bestimmen einer interauralen Pegeldifferenz (ILD) und einer interauralen Phasendifferenz (IPD) der binauralen Aufnahme: $$\text{ILD(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}=\left|\frac{{\text{X}}_{\text{r}}\text{(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}}{\text{XI(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}}\right|$$

  

  $$\text{ILD(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}=\text{arg}\left(\frac{{\text{X}}_{\text{r}}\text{(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}}{\text{XI(}\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\text{)}}\right)={\mathrm{\varphi }}_{\text{ r}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)-{\mathrm{\varphi }}_{\text{ l}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right),$$

  

  wobei X_r,l(λ,µ) das binaurale Ohrsignal in einem Frequenz-Bin µ zu einem Zeitpunkt λ bezeichnet.
• ILD(λ,µ) und IPD (λ,µ) können in einem Kennfeld 40 mit $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  verglichen werden.
• Gemäß 5 erzeugt das Kennfeld 40 eine Verknüpfung zwischen der Kopfausrichtung 18, 30 und der Differenz der Amplitude $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und der Phasendifferenz $\text{I}\widehat{\text{PD}}.$

  

  Die spezifischen Werte für $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  und $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  die im Kennfeld 40 gespeichert sind, können durch ein analytisches Kugelkopfmodell und/oder durch im Voraus gemessene kopfbezogene Übertragungsfunktionen (HRTFs) erzeugt werden. Die HRTFs beschreiben die Modifizierung des Signals durch den Kopf 38 und/oder die Ohren des Zuhörers 34 in Abhängigkeit von der Richtung des Toneinfalls: $${\text{X}}_{\text{l}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{H}}_{\text{l}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\cdot \text{S}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)$$

  

  $${\text{X}}_{\text{r}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{H}}_{\text{r}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\cdot \text{S}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right),$$

  

  wobei H_i(λ,µ) mit i ∈ {I,r} die HRTFs für das linke und rechte Ohr darstellt, die in Amplituden- und Phasenkomponenten wie folgt geteilt werden können: $${\text{H}}_{\text{l}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)=\left|{\text{H}}_{\text{l}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\right|\cdot {\text{e}}^{\text{i}\mathrm{\varphi }{}_{\text{i}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)}.$$

  
• Das Kennfeld 40 enthält die Information über gemessene und/oder analytisch berechnete HRTFs als eine Funktion von φ, des Winkels zwischen der Ausrichtung 18, 30 des Kopfes und der Quellenrichtung 24: $$\text{I}\widehat{\text{LD}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)=\frac{\left|{\widehat{\text{H}}}_{\text{r}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)\right|}{\left|{\widehat{\text{H}}}_{\text{I}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)\right|}$$

  

  $$\text{I}\widehat{\text{PD}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)=\text{arg}\left(\frac{{\widehat{\text{H}}}_{\text{r}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)}{{\widehat{\text{H}}}_{\text{I}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)}\right)={\widehat{\varphi }}_{\text{ r}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)-{\widehat{\varphi }}_{\text{ I}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)$$

  

  Im Kennfeld 40 können nicht nur die resultierenden Werte $\widehat{\text{ILD}}$

  

  und $\widehat{\text{IPD}}$

  

  gespeichert werden, sondern auch die HRTFs.
• 5 zeigt zwei Beispiele von Kennfeldern 40. Links sind die Werte $\widehat{\text{ILD}}$

  

  (oben) und $\widehat{\text{IPD}}$

  

  (unten) dargestellt, die von gemessenen HRTFs bestimmt wurden. Rechts sind die Werte $\text{I}\widehat{\text{LD}}$

  

  (oben) und $\text{I}\widehat{\text{PD}}$

  

  (unten) dargestellt, die von einem analytischen Modell bestimmt wurden.
• Das Bestimmen der Quellenrichtung 24, S200, beinhaltet einen Minimierungsansatz, bei dem $\text{I}\widehat{\text{LD}}\text{ und I}\widehat{\text{PD}}$

  

  im Kennfeld 40 bestimmt werden, die am besten zu den Werten ILD und IPD der binauralen Aufnahme passen. Insbesondere hat die Minimierung folgende Form: $${\mathrm{\phi }}_{\text{orig}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)=\text{arg }\underset{\mathrm{\phi }}{\text{min}}=\frac{\text{I}\widehat{\text{LD}}\left(\mathrm{\mu }\mathrm{,\phi }\right)}{\text{ILD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)}+\frac{\text{ILD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)}{\text{I}\widehat{\text{LD}}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)}-2\text{cos}\left(\text{IPD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)-\text{IPD}\left(\mathrm{\mu },\mathrm{\phi }\right)\right)$$

  

  wobei φ_orig dem Winkel 26 zwischen der Ausrichtung 18 des Kopfes 38 des Zuhörers 34 und der Quellenrichtung 24 entspricht.
• In einem weiteren Verfahrensschritt, S300, wird eine Änderung der Kopfausrichtung 28 in eine neue Ausrichtung 30 des Kopfes 38 des Zuhörers 34 erfasst. Daher ist der Winkel 32 zwischen der neuen Kopfausrichtung 30 und der Quellenrichtung 24 bekannt. Diese neue Ausrichtung 30 des Kopfes 38 des Zuhörers 34 ist auf der rechten Seite von 3 dargestellt.
• Im letzten Verfahrensschritt, S400, wird die binaurale Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung 24 der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung 30 angepasst. Dabei wird auch das Kennfeld 40 aufgerufen. Die binaurale Aufnahme wird wie folgt geändert: $${\text{Y}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{X}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\cdot {\text{G}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right),$$

  

  wobei G_i(λ,µ) komplexe Koeffizienten sind, die die Werte ILD und IPD der binauralen Aufnahme X_i(λ,µ) gemäß $${\text{G}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{G}}_{\text{i}}^{\text{ILD}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\cdot {\text{G}}_{\text{i}}^{\text{IPD}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right).$$

  

  modifizieren
• Die Phasenmodifizierungen sind $${\text{G}}_{\text{r}}^{\text{IPD}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{e}}^{-\text{i}\frac{\Delta \text{IPD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)}{2}}$$

  

  $${\text{G}}_{\text{I}}^{\text{IPD}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)={\text{e}}^{\text{i}\frac{\Delta \text{IPD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)}{2}},$$

  

  wobei der Wert ΔIPD(λ,µ) durch Aufrufen des Kennfeldes 40 bestimmt wird: $$\Delta \text{IPD}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)=\text{I}\widehat{\text{PD}}\left(\mathrm{\mu },{\mathrm{\phi }}_{\text{dest}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\right)-\widehat{\text{PD}}\left(\mathrm{\mu },{\mathrm{\phi }}_{\text{orig}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\right),$$

  

  wobei φ_dest den Winkel 32 zwischen der neuen Kopfausrichtung 30 und der Quellenrichtung 24 bezeichnet, der im vorherigen Verfahrensschritt (S300) bestimmt wurde.
• Die Größe des komplexen Koeffizienten modifiziert die Werte ILD der binauralen Aufnahme und ergibt sich direkt aus den HRTFs im Kennfeld gemäß $${\text{G}}_{\text{i}}^{\text{ILD}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)=\frac{\left|{\widehat{\text{H}}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\mu },{\mathrm{\phi }}_{\text{dest}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\right)\right|}{\left|{\widehat{\text{H}}}_{\text{i}}\left(\mathrm{\mu },{\mathrm{\phi }}_{\text{orig}}\left(\mathrm{\lambda },\mathrm{\mu }\right)\right)\right|}$$

  
• Die Modifikationen werden für kleinere Werte von Δφ weniger invasiv, und das Signal wird für Δφ = 0 überhaupt nicht modifiziert.
• Nach dem Anpassen des binauralen Signals wird das modifizierte Signal Y_i(λ,µ) durch Anwenden einer inversen diskreten Fouriertransformation (IDFT) in den Zeitbereich zurücktransformiert.
• Bezugszeichenliste

10

Tontechniker

12

Hörsystem

14

Aufnahmevorrichtung

16

Kopfverfolgungseinrichtung

18

Kopfausrichtung

20

Kopf des Tontechnikers

22

Tonquelle

24

Quellenrichtung

26

Winkel zwischen Kopfausrichtung und Quellenrichtung

28

Änderung der Kopfausrichtung

30

Neue Kopfausrichtung

32

Winkel zwischen neuer Kopfausrichtung und Quellenrichtung

34

Zuhörer

36

Hörvorrichtung

38

Kopf des Zuhörers

40

Kennfeld

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 9848273 B1 [0006]
• US 7333622 B2 [0007]

Claims (12)

1. Verfahren zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer (34) mit einem Kopf (38), das auf ein Hörsystem (12) angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Hörvorrichtung (36) gehört wird, und wobei die binaurale Aufnahme aus einem linken binauralen Ohrsignal, das für ein linkes Ohr des Zuhörers (34) bestimmt ist, und einem rechten binauralen Ohrsignal besteht, das für ein rechtes Ohr des Zuhörers (34) bestimmt ist, mit den Verfahrensschritten: Bestimmen einer Kopfausrichtung (18); Bestimmen einer Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung (18); Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung (28) in eine neue Kopfausrichtung (30); und Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung (30).
2. Verfahren zum Aufzeichnen einer binauralen Aufnahme, das in einem Hörsystem (12) angewendet wird, wobei die binaurale Aufnahme unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung (14) aufgezeichnet wird, die auf einem Kopf (20) eines Tontechnikers (10) getragen wird, und wobei die binaurale Aufnahme aus einem linken binauralen Ohrsignal, das durch die Aufnahmevorrichtung (14) in der Nähe und/oder an einem linken Ohr des Tontechnikers (10) empfangen wird, und einem rechten binauralen Ohrsignal besteht, das durch die Aufnahmevorrichtung (14) in der Nähe und/oder an einem rechten Ohr empfangen wird Ohr des Tontechnikers (10) empfangen wird, mit den Verfahrensschritten: Bestimmen einer Kopfausrichtung (18); Bestimmen einer Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung (18); Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung (28) in eine neue Kopfausrichtung (30); und Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung (30).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen einer Änderung der Kopfausrichtung (28) in eine neue Kopfausrichtung (30) das Erfassen einer Drehbewegung des Kopfes (20, 38) aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen einer Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung (18) und der Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung (30) das Aufrufen eines Kennfeldes (40) aufweist, das die Kopfausrichtung (18, 30) mit einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen einer Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme in Bezug auf die Kopfausrichtung (18) das Bestimmen einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal und das Vergleichen dieser Differenz mit einem Kennfeld (40) aufweist, das die Kopfausrichtung (18, 30) mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Anpassen der binauralen Aufnahme unter Berücksichtigung der Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und der neuen Kopfausrichtung (30) das Bestimmen der neuen Kopfausrichtung (30) in Bezug auf die Quellenrichtung (24) der binauralen Aufnahme und das Vergleichen dieses Wertes der Kopfausrichtung mit einem Kennfeld (40) aufweist, das die Kopfausrichtung (18, 30) mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (40), das die Kopfausrichtung (18, 30) mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt, die Kopfausrichtung (18, 30) mit der Differenz in der Amplitude und/oder in der Phase zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für einen Frequenzbereich des rechten und des linken binauralen Ohrsignals und für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (40), das die Kopfausrichtung (18, 30) mit der Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binauralen Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt, an den Kopf (38, 20) des Zuhörers (34) oder des Tontechnikers (10) und/oder an die Ohren des Zuhörers (34) oder des Tontechnikers (10) und/oder an eine Umgebung des Zuhörers (34) oder des Tontechnikers (10) anpassbar ist.
9. Verfahren zum Bereitstellen einer binauralen Aufnahme für einen Zuhörer (34), wobei die binaurale Aufnahme durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8 aufgezeichnet wird und die binaurale Aufnahme für den Zuhörer (34) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8 bereitgestellt wird.
10. Hörsystem (12), das dafür konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, mit einer Hörvorrichtung (36) und/oder einer Aufnahmevorrichtung (14) und einer Kopfbewegungsverfolgungsvorrichtung (16), die dafür konfiguriert ist, eine Kopfausrichtung (18, 30) und/oder eine Änderung der Kopfausrichtung (28) des Zuhörers (34) und/oder des Tontechnikers (10) zu bestimmen.
11. Hörsystem (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hörvorrichtung (36) und/oder die Aufnahmevorrichtung (14) dafür konfiguriert ist, durch einen Zuhörer (34) und/oder einen Tontechniker (10) getragen zu werden.
12. Hörsystem (12) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hörsystem (12) eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Kennfeldes (40) aufweist, das die Kopfausrichtung (18, 30) mit einer Differenz zwischen dem linken binauralen Ohrsignal und dem rechten binaurale Ohrsignal für eine vorgegebene Quellenrichtung (24) in Beziehung setzt.

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