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Die
Erfindung bezieht sich auf einen drahtlosen Kopfhörer mit
zumindest einer Ohrkapsel und einem WLAN-Sender/Empfänger-Modul
für bidirektionale
Drahtlosübertragung.
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Aus
dem Stand der Technik bekannte drahtlose Kopfhörer funktionieren auf der Basis
der Funk- oder Infrarotübertragung.
Sie umfassen eine Elektronikeinheit mit einem Funkempfänger, zumeist
einer Energieversorgung und für
den Fall digitaler Signale einen D/A-Wandler und gegebenenfalls
Verstärker. Für das Funktionieren
dieser drahtlosen Kopfhörer
ist eine entsprechende Sendestation erforderlich, die an eine Audiosignalquelle,
wie zum Beispiel einen CD-Player, Rundfunkreceiver, etc. angeschlossen werden
muss. Der Nachteil dieser drahtlosen Kopfhörer besteht darin, dass die
Anzahl der verfügbaren Programmquellen
im allgemeinen sehr gering ist. Die Anzahl der Programmquellen ist
auf die Möglichkeiten,
die die jeweilige Audiosignalquelle bietet, beschränkt. So
kann der Hörer
zum Beispiel nur auf die im Receiver programmierten FM-Sendestationen, oder
im Falle eines CD-Players auf die Bestände seiner CD-Sammlung zurückgreifen.
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Im
Gegensatz dazu offenbart die
US 6,728,585 B2 einen drahtlosen Kopfhörer, der
einen Festplattenspeicher aufweist. Eine Drahtlosverbindung zwischen
dem Kopfhörer
und einem Computer erlaubt das Laden von Audioinhalten auf den Festplattenspeicher
des Kopfhörers.
Einmal im Festplattenspeicher gespeichert ist es für den Benutzer
möglich,
die Audiodaten zu hören.
In einem derartigen Kopfhörer
ersetzt der Festplattenspeicher lediglich die Audiodatenspeicher
wie CDs oder Audiokassetten und das Programmrepertoire ist auf die
im Festplattenspeicher des Kopfhörers
gespeicherten Audiodaten beschränkt.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet drahtloser Kopfhörergarnituren, auch Headset
genannt, die neben den Ohrkapseln auch ein Mikrofon umfassen, ist die
drahtlose Übertragung
zwischen einem Sprecher und einem in seiner Nähe befindlichen Mobiltelefon. Derartige
Headsets kommunizieren beispielsweise über eine sog. Bluetooth-Verbindung
mit dem Mobiltelefon und erfordern einen entsprechenden Sender bzw.
Empfänger.
Die oben beschriebenen Kopfhörer und
die sog. Headsets bzw. deren Sendestationen sind nicht miteinander
kompatibel, so dass im Falle eines Anrufes der Kopfhörer durch
eine Kopfsprechgarnitur ausgewechselt werden muss.
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Die
EP 1 482 686 A2 ,
durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen, offenbart ein
wireless Headset, welches bei einem eingehenden Telefonat beginnt,
mit einem ersten initiierenden Gerät, z.B. Mobiltelefon, Telefon,
PC, Laptop, etc., ein Piconet herzustellen. Unter Piconet wird eine Punkt-zu-Punkt
Verbindung in Form eines Bluetooth-Netzes verstanden. Wenn die Verbindung
nicht zustande kommt, wird versucht mit einem zweiten Gerät, das mit
dem ersten Gerät über ein
lokales Netzwerk kommuniziert, ein Piconet herzustellen, usw.. Sobald
eine Verbindung zwischen Headset und einem im lokalen Netzwerk eingebetteten
Gerät vorhanden
ist, wird ein Telefongespräch
ermöglicht.
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Die
US 6,230,029 B1 ,
durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen, offenbart ein
wireless Headset, das mit einer Basisstation, z.B. einem Handy über magnetisch
induktive Kopplung verbunden ist. Die Telefongesprächsannahme
erfolgt über Knopfdruck
oder Spracherkennung direkt an der Basisstation. Am Headset selbst
sind lediglich ein Aus- und Einschaltknopf und ein Knopf zur Auswahl
von verschiedenen Übertragungskanälen zwischen
Basisstation und dem wireless Headset. Mit einem derartigen Headset
kann lediglich telefoniert werden. Die Bedienung und die Telefonannahme
erfolgt über die
Basisstation, wodurch der Benutzer auch räumlich an die Basisstation,
z.B. Handy gebunden ist.
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Die
WO 01/27783 A1 offenbart einen spezielle Form von Internetanwendungen
mit benutzerfreundlichen und voreingestellten Abfragemechanismen.
Dabei wird die Anwendung von Internet mittels einer sogenannten
Mikrobrowsersoftware bei PDAs, Elektronischen Organizern und Mobiltelefonen
erwähnt.
Die über
das Internet zur Verfügung
gestellten Informationen können über ein
Interface abgerufen werden, wobei die obengenannten Voreinstellungen in
einer sogenannten Information database gespeichert werden, um dem
Benutzer die für
ihn wichtigsten Informationen jederzeit bereit zu stellen zu können.
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Die
EP 1 161 064 A2 beschreibt
ein Mobiltelefon mit einem drahtlosen Kopfhörer bzw. Headset, mit dem der
Nutzer telefonieren oder Musik hören kann.
Die Übertragung
der Daten vom Mobiltelefon zum Kopfhörer erfolgt über Bluetooth
Technologie und WAP-Anwendungen.
Die Bereitstellung der Daten erfolgt bereits im Mobiltelefonteil,
wodurch der Benutzer unweigerlich auf das Mobiltelefon angewiesen
ist.
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Die
US 2004/0107271 A1 offenbart ein Headset, welches über eine
Bluetooth-Verbindung mit einer mobilen Station in Verbindung steht,
die wiederum von einem mobilen Kommunikationssystem versorgt wird.
Die Audiodaten werden bereits durch die mobile Station bereitgestellt,
auch erfolgt die Auswahl der Audioquellen über die mobile Station 30.
Der Kopfhörer
beinhaltet lediglich einen „call
button", mit dem
der Benützer
des Kopfhörers
von der Musikwiedergabe auf einen einlangenden Anruf umschalten
kann und umgekehrt. Ähnlich
wie bei vorangegangenen Druckschriften sind auch hier die Freiheiten
des Benutzers und die Möglichkeiten
stark eingeschränkt
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Die
DE 203 02 087 U1 offenbart
einen Kopfhörer
mit integriertem MP3-Player. Die Steuerung des MP3-Players erfolgt
entweder über
einen am Kopfhörer
angebrachten Steuerungsbügel
mit Buttons oder über
eine IR-Fernbedienung, die beispielsweise an einer Armbanduhr angeordnet
ist oder über Sprachsteuerung.
Eine zusätzliche
Variante weist zusätzlich
zum MP3-Player einen Radioempfänger
auf. Das Programmrepertoire ist daher auf obige Möglichkeiten
eingeschränkt
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Die
US 2002/0003889 A1 offenbart einen Kopfhörer mit einem Speichermedium,
das im Bereich einer der Hörmuscheln
einsteckbar ist. Ein derartiger Kopfhörer benötigt weder Kabel noch Funkübertragung.
Knöpfe
zum Bedienen wie Play, Forward, Reward sowie fürs Lauter- und Leiserstellen
sind an der Außenseite
einer Ohrmuschel integriert, ebenso die Energieversorgung für die Audiowiedergabe.
In einem Ausführungsbeispiel
ist auch eine Antenne vorgesehen, die mit einer sogenannten „player
unit" in Verbindung
steht, beispielsweise wenn größere Medien
wie CDs oder Kassetten abgespielt werden sollen und der Raum auf
dem Kopfhörer
zu klein ist. In einer Ausführungsform
ist auch ein Mikrofon vorgesehen, beispielsweise um den Benutzer
zu ermöglichen
das Headset als Aufnahmegerät
zu verwenden. Auch kann ein derartiger Kopfhörer einen Radioempfänger beinhalten.
Bezüglich
des Programmrepertoires gilt ähnliches
wie bereits bei vorangegangenen Druckschriften erwähnt.
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In
der US 2002/0082839 A1 ist ein drahtloser Kopfhörer dargestellt, der über ein
wireless Interface eines Homeserversystems mit dem Internet kommuniziert.
Es wird auch die Möglichkeit
von Voice over IP und Voice Browser erwähnt, wodurch ganz allgemein
Interaktion mit dem Internet über
Sprache ermöglicht
wird. Jedoch müssen
die Daten, z.B. jene aus dem Internet, bereits vom Homeserversystems abgerufen,
aufbereitet und zur Verfügung
gestellt werden. Der Benutzer ist an dieses System gebunden, wodurch
räumliche
Flexibilität
stark eingeschränkt
ist.
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Die
US 2002/0068610 A1 offenbart ein Prinzip, wie während eines eingehenden Telefonats
die Musikwiedergabe unterbrochen wird. Wie bei vorangegangen Druckschriften
ist jedoch keine Programmvielfalt gewährleistet.
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Die
US 5,099,519 offenbart eine
Art Kopfhörer,
mit dem Telefonieren möglich
ist. Nach demselben Prinzip wie Mobiltelefone umfasst dieser Kopfhörer eine
Antenne zur Funkübertragung.
Dabei befindet sich in einer Ohrmuschel ein Lautsprecher und in der
zweiten ein Mikrophon. Der vom Benutzer rührende Schall geht dabei durch
die Gesichtsknochen in Richtung Ohrmuschel. Die Funktion eines derartigen
Kopfhörers
ist lediglich auf Telefonieren beschränkt.
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Die
US 5,544,249 offenbart eine
Technik zum Falten von Audiosignalen, wobei gleichzeitig die Rechenleistung
minimiert werden kann. Kopfhörer bleiben
in dieser Druckschrift unerwähnt.
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Die
JP 05-252597 zeigt zwei digitale Filter, um ein mit einem räumlichen
Eindruck versehenes akustisches Signal zur Verfügung zu stellen. Offensichtlich
handelt es sich hierbei um die Möglichkeit, einem
Signal unmittelbar vor dem Hörerlebnis
mit Kopfhörern
einen Raumeindruck zu verleihen. Bezüglich des Programmrepertoires
fehlt jede Offenbarung.
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Ebenfalls
Stand der Technik sind sog. Wireless Media Receiver. Derartige Geräte, an die
beispielsweise eine Stereo-Anlage oder ein TV-Gerät angeschlossen
werden können,
sind mit einem Wireless 802.11 Interface ausgestattet und können über ein
Wireless Gateway eine Verbindung zum Internet herstellen, wodurch
Internetradiohören
und Video-Streaming ermöglicht
wird. Der Nachteil derartiger Wireless Media Receiver besteht darin,
dass diese Geräte
zwar portabel sind, aber zusätzlich
z.T. unhandliche und schwere Endgeräte angeschlossen werden müssen, wodurch
der Benutzer beim Hören oder
Sehen gänzlich
unflexibel und an den Standort des Endgerätes gebunden ist.
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Die
Erfindung setzt sich zum Ziel einen Kopfhörer zu schaffen, der nicht
auf die oben beschriebenen Möglichkeiten
beschränkt
ist, sondern dem Benützer
ein großes Programmrepertoire
zur Verfügung stellt
und gleichzeitig uneingeschränkte
Flexibilität einräumt.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel mit einem drahtlosen Kopfhörer
der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Kopfhörer einen
Browser zum Herstellen einer Internetverbindung umfasst.
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Während die
WLAN-Verbindung dazu dient, eine Drahtlosverbindung zu einem Router,
PC, etc. aufzubauen, bildet der Browser eine logische Verbindung,
die eine Stufe höher
ist als die WLAN-Verbindung und die einen direkten Zugriff auf das
Internet erlaubt. Der Browser ist direkt im Kopfhörer vorgesehen
und kann durch den Benutzer über
ein User-Interface, welches ebenfalls am Kopfhörer vorgesehen ist, kontrolliert
und betätigt
werden. Der Benutzer mit einem erfindungsgemäßen Kopfhörer ist komplett unabhängig und
kann verschiedene Audiodaten auswählen, ohne zusätzliche
Geräte,
wie PCs, Laptops, etc., zu betätigen.
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Der
erfindungsgemäße Kopfhörer ist über ein
WLAN mit einem WLAN-Router verbunden, wodurch der Benutzer Zugriff
auf alle Audioquellen hat, die auch für Personalcomputer verfügbar sind.
Zu diesen Audioquellen gehören
gespeicherte Audiosignale, wie zum Beispiel WAV-Dateien, Streaming-Audio-Signale,
die das Programm diverser Internetradiostationen wiedergeben und
Audiosignale aus Programmen, die Internettelefonie (VoIP-Voice over
IP) ermöglichen.
Sogenannte WLAN (Wireless Local Area Network)-Router sind lokale
Sendestationen, die eine drahtlose Verbindung mehrerer Personal Computers
(PCs) in einer Wohnung, am Arbeitsplatz oder Internetcafes ermöglichen.
Derartige WLAN-Router ersetzen im allgemeinen ein drahtgebundenes
LAN (Local Area Network).
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WLAN
ist als Oberbegriff für
alle auf dem Markt befindlichen drahtlosen lokalen Datennetze zu verstehen.
Obwohl im allgemeinen Sprachgebrauch mit WLAN ein Funknetzwerk nach
IEEE 802.11 gemeint ist, fallen unter diesen Begriff auch Bluetooth, HomeRF
und OpenAir und selbstverständlich
alle anderen Techniken und Standards mit denen sich drahtlose Funknetzwerke
aufbauen lassen.
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WLAN
bezeichnet ein drahtloses lokales Funknetzwerk, wobei damit zumeist
ein Standard der IEEE 802.11-Familie gemeint ist. Die einzelnen
Varianten unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Übernagungsrate
bzw. ihrem Frequenzbereich. Beispielsweise funkt WLAN nach 802.11b
(mit einer Übertragungsrate
von max. 11 Mbit/s brutto) oder 802.11g (mit einer Übernagungsrate
von max. 54 Mbit/s brutto) im 2,4-GHz-Band, während WLAN 802.11a (mit einer Übernagungsrate
von max. 54 Mbit/s brutto) im 5-GHz-Band untergebracht ist. Üblicherweise
können
mit 802.11 Endgeräten
Reichweiten zwischen 30 bis 100 Meter erreicht werden. Bessere WLAN-Hardware
mit entsprechenden Antennen erlaubt bei Sichtkontakt sogar 100 bis
300 Meter Reichweite.
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Anstelle
einer 802.11-Verbindung wäre
auch eine Bluetooth-Verbindung denkbar. Bei Bluetooth handelt es
sich ebenfalls um eine drahtlose Übermittlung per kurzer Radiowelle.
Diese Technologie nutzt das frei verfügbare Frequenzband ISM (Industrial Scientific
Medical), welches bei 2,45-GHz arbeitet. Dabei wird ein Frequency
Hopping-Verfahren eingesetzt. Die Bandbreite beträgt rund
1 MBit/s und ist aufgesplittet in 721 kBit/s für Daten (entspricht zirka zwölf ISDN-Kanälen) und
drei ISDN-Kanälen,
also 192 kBit/s, für
Sprache. Mit Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen lassen sich ebenfalls
kleine Netze (Local Area Networks) realisieren. Die Reichweite einer Bluetooth-Verbindung
beträgt
ungefähr
zehn Meter, wobei kein Sichtkontakt nötig ist. In Zukunft soll es auch
Produkte geben, die Distanzen von bis zu 100 Metern überbrücken können. Für eine Bluetoothverbindung
muss ein eigener Sendeteil installiert werden. Z.B. ermöglicht das
Anstecken eines Bluetooth-USB-Adapters
an einen PC oder Notebook das drahtlose Kommunizieren mit beliebigen
Bluetoothfähigen
Geräten.
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Im
folgenden sollen noch einige weitere Beispiele anderer WLAN-Verbindungen
kurz erwähnt werden:
Unter HiperLAN (High Performance Radio LAN) versteht man den Europäischen Standard
(ETSI) im 5-GHz-Band. Type 1 spezifiziert ein drahtloses Ethernet
mit 24 MBit/s. Wireless ATM ist eine Variante des HiperLAN mit 20
MBit/s im 5-GHz-Band.
HiperAccess ist eine Variante des HiperLAN. Die Technik ist Wireless
Local Loop mit 20 MBit/s im 5-GHz-Band. HiperLINK ist eine Variante
des HiperLAN. Die Technik ist eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung
mit 155 MBit/s im 17-GHz-Band. Home Radio Frequency ist eine abgespeckte
und damit kostengünstige IEEE-802.11-Alternative
für Heimanwender.
Mit dem Shared Wireless Access Protocol (SWAP) gibt es die Möglichkeit
zur Sprachübertragung.
Open Air ist ein drahtloser Netz-Standard vor IEEE-802.11 von der Firma
Proxim.
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Erfindungswesentlich
ist, dass eine ständige bidirektionale
Funkübertragungsstrecke
zwischen Kopfhörer
bzw. Headset und dem WLAN-Router oder Gateway entsteht. Da das 802.11-Protokol am meisten
verbreitet ist und lediglich eine „Anmeldung" nach einmaliger Installation der Internetverbindung
erforderlich ist, stellt dies eine bevorzugte Ausführungsform
dar.
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Über sogenannte "HotSpots" kann man heutzutage
an vielen Orten, zum Beispiel in Restaurants, Internetcafes, Bahnhöfen, etc.,
mit WLAN-fähigen Geräten ins
Netz gehen. "Hotspots" sind öffentliche WLAN-Zugänge, von
denen man mit einem Notebook im Internet surfen kann. Viele Notebooks
haben daher bereits einen WLAN-Modul für bidirektionale Drahtlosübertragung
integriert. Mit einem erfindungsgemäßen Kopfhörer kann man also in der Umgebung sog.
Hotspots auch Internetradio hören
und telefonieren.
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Über dieses
WLAN-Netzwerk werden nun Audiodaten zum Kopfhörer übertragen. Dazu zählen auch
Daten, die im Streaming-Verfahren über IP-basierte Netzwerke ausgestrahlt
werden, z.B. im MP3 oder WMA9 (WindowsMedia 9; Kompressionsstandard
von Microsoft)-Format.
Dieses Angebot von Wort- und Tonsendungen ist auch unter dem Begriff Internetradio
oder Webradio bekannt. Dabei werden digitale Audiosignale mit meist
verlustbehafteten Audiokompressionsverfahren komprimiert und mittels Encoder
kodiert. Insbesondere aufgrund der Zunahme der Anzahl der Breitbandinternetanschlüsse in vielen
Ländern
hat sich das Internetradio als alternative Verbreitungsplattform
für Radioprogramme
diverser An etabliert. Auch bestehende Hörfunksender nutzen diese alternative Übertragungstechnik
parallel zur Funkübertragung
ihrer Programme. Damit wird auch Hörern, die das Radioprogramm
weder terrestrisch noch über
Satellit empfangen können,
der Empfang von Radiosendungen ermöglicht. Radio im Internet bieten
beispielsweise auch die öffentlich
rechtlichen Sendeanstalten an, um Stammhörer außerhalb ihres Sendegebietes
zu erreichen, beispielsweise Studenten bei einem Auslandsaufenthalt.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Übertragung von
Audiosignalen stellt die Internettelefonie (VoIP; Voice over Internet
Protocol) dar. Die dafür
erforderlichen Programme und Einrichtungen ermöglichen die Durchführung von
Sprachtelefonie über
das Internet. Dazu zählen
Programme wie Skype, Picophone, etc. Dabei ist die Qualität der Sprachübertragung
mit jener über
das Festnetz durchaus vergleichbar.
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In
bevorzugter Ausgestaltung verfügt
der erfindungsgemäße Kopfhörer über ein
Benutzerinterface, mit dem der Benutzer zwischen einzelnen Audio-
bzw. Programmquellen (z.B. Internetradiostationen) wählen kann.
Das Benutzerinterface kann z.B. in Form von Tasten an einer der
Kopfhörermuscheln ausgebildet
sein, mit der zwischen einzelnen Programmquellen umgeschaltet werden
kann. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin dem Benutzer eine Fernsteuerung, ähnlich der bei einem Fernsehgerät oder der
bei einem Receiver verwendeten Fernsteuerung, zur Verfügung zu
stellen, wobei der erfindungsgemäße Kopfhörer einen
entsprechenden Empfänger
aufweist. Diese Fernsteuerung umfasst zweckmäßigerweise unter anderem numerische
Eingabemöglichkeiten,
mit der diverse Internetradiostationen angewählt werden können. Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
besteht darin, dass der Kopfhörer
ein Mikrofon umfasst, also in Form eines Headsets ausgebildet ist.
Mit eingebauten bzw. programmierten Spracherkennungsfunktionen kann
der Benutzer die Auswahl der gewünschten
Audioquellen durch Spracheingaben steuern. Das Mikrophon ist dabei
vorzugsweise in Mundhöhe
angeordnet, z.B. auf einer von der Ohrkapsel herabhängenden Stange.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kopfhörers,
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2A ein
Blockdiagramm des Signalmanagementmoduls mit binauraler Musikwiedergabe
in Stereo und alternativer VoIP Mono-Signalführung,
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2B ein
Blockdiagramm des Signalmanagementmoduls mit Musikwiedergabe aus
der „hinten"-Richtung und des
VoIP-Signals aus der „vorne"-Richtung,
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3 die
schematische Darstellung des Konfigurationsmoduls, und
-
4 einen
erfindungsgemäßen Kopfhörer, der über WLAN
mit einem Router verbunden ist.
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Die
in 1 dargestellte Elektronikeinheit eines erfindungsgemäßen Kopfhörers bzw.
Headsets umfasst ein WLAN-Sender/Empfänger-Modul für bidirektionale
Drahtlosübertragung 1 und
ein Internetmodul 2, das die Verbindung zum Internet herstellt. WLAN-Module
(z.B. nach dem 802.11-Standard oder Bluetooth-Module) sind im Stand
der Technik bestens bekannt und sollen daher hier nur kurz beschrieben
werden. Sie umfassen im wesentlichen eine Antenne, RF-Filter, Verstärker, einen
Modulator, einen Demodulator und einen Ausgang, an dem die übertragenen
Daten zur Verfügung
stehen, einen Eingang, an dem die zu übertragenen Daten zur Verfügung gestellt
werden. Als lediglich zur Illustration dienendes Beispiel sei auf
den WLAN-Receiver aus der US 2004/0242177 A1 verwiesen, die durch
Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen wird. Zusätzlich zum
Receiver umfasst das WLAN-Modul der vorliegenden Erfindung einen
Transmitter, in dem die Daten verschlüsselt, moduliert und schließlich mit der
Trägerfrequenz
gemäß dem je
nach WLAN-Typ verwendeten
Frequenzbereich versehen über
die Antenne gesendet werden. Es handelt sich dabei also um eine
bidirektionale drahtlose Verbindung, mit der Daten sowohl empfangen
als auch gesendet werden können.
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Das
WLAN-Modul 1 ist mit einem Internetmodul 2 verbunden,
das einen Browser 3 zur Herstellung einer Internetverbindung
beinhaltet. Webbrowser kommunizieren mit Webservern zumeist über das http-Protokol
und gelangen über
sog. URL's (Uniform resource
locator) auf bestimmte Webseiten. Auf Webseiten können u.a.
auch audio streaming media zur Verfügung gestellt werden. Dabei
werden ununterbrochen Signale (Datenstrom) empfangen, die mit entsprechender
Software oder unmittelbar über
den Browser abgespielt werden können.
Der Zugriff auf Audiodateien erfolgt entweder in Echtzeit oder auf Abruf über das
Internet oder Intranet (On-demand).
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Internetmodul 2 einen
Media Player 4. Es existieren eine Vielzahl verschiedener, miteinander
konkurrierender streaming media Technologien. Die bekanntesten Vertreter
sind Real Media, Windows Media und Quick Time. Mit dem Media Player 4 lassen
sich auch auf einem im WLAN-Netzwerk integrierten PC gespeicherte
oder als CD eingelegte Audiodateien direkt abrufen und abspielen. Eine
zweite Möglichkeit
besteht darin, über
eine Verbindung zwischen Media Player 4 und Browser 3 die vom
Browser aus dem Internet geholten Audiodaten abzuspielen. Das Internetmodul
umfasst vorzugsweise einen Programmspeicher zum Installieren des Browsers,
einen Arbeitsspeicher und einen Prozessor zur Programmausführung, zum
Verbinden mit dem Internet, Abspielen des Media Players. Der Browser 3 kann
beispielsweise ein Internet Explorer (MS, MSN), Netscape, Opera,
Firefox, etc., sein, im allgemeinen jedes Mittel, Hardware und/oder
Software, über
welches Information aus dem Internet beschafft werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Internetmodul 2 entsprechende Software
für Internettelefonie.
Die vom Browser 3, vom Media Player 4 und der
VoIP-Einheit 5 ausgehenden digitalen Signale werden anschließend mittels
Decoder 6 zu einem digitalen Audiosignal generiert. Über einen
D/A-Wandler 7 gelangt das Audiosignal schließlich über einen
Verstärker 8 an
die Ohrkapsel oder Ohrkapseln 9 des erfindungsgemäßen Kopfhörers. Im
Falle, dass der Kopfhörer
als Headset ausgebildet ist, ist ein Mikrophon 11 vorgesehen,
welches über
einen A/D-Wandler 12, einen Verstärker 13 mit der VoIP-Einheit 5 verbunden
ist. Der VoIP-Einheit 5 ist ein Encoder 14 zum
Verschlüsseln
des digitalen Audiosignals in ein entsprechendes Dateiformat vorgeschaltet.
Der Audio Driver 21 ist eine Treibersoftware, die es ermöglicht,
dass der Media Player 4 und die VoIP-Einheit 5 auf
Daten vom A/D-Wandler 12 und
vom D/A-Wandler 7 zugreifen können.
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Die
in 1 gezeigten Audioverbindungen zwischen einzelnen
Modulen sind rein schematisch angedeutet. Selbstverständlich handelt
es sich dabei, bis auf die VoIP-Verbindung,
um Stereoverbindungen mit jeweils zwei Strängen (L, R), wie in den 2A und 2B gezeigt.
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Das
im Blockdiagramm gezeigte Signalmanagementmodul 10 ist
ein konfigurierbares Modul, welches darüber entscheidet, welche Signale
tatsächlich
am Lautsprecher des Kopfhörers
oder Headsets wiedergegeben werden. Die wesentlichen Funktionen
des Signalmanagementmoduls 10, das z.B. in einem Print
realisiert ist, können
vom Benutzer über
ein Konfigurationsmodul 15, welches beispielsweise in einem
externen PC installiert ist, voreingestellt werden (3).
Zu diesen möglichen
Konfigurationen zählen
zum Beispiel die Voreinstellung bzw. Zuordnung bestimmter Internetradiostationen über deren
LTRL und die Möglichkeit,
ein mittels Voice-IP eingehendes Telefonat an die Lautsprecher des Kopfhörers weiterzugeben
und zugleich den Audiodatenstrom, der von einer Audiodatenquelle
kommt, für
die Dauer des Telefonates stumm zu schalten.
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Das
Signalmanagementmodul 10 ist – vom Audiodatenstrom in Richtung
Kopfhörer
betrachtet – dem
Internetmodul nachgeschaltet und mit dessen Ausgang verbunden. Die
Eingänge
werden je nach Programmwunsch des Benutzers über steuerbare Schalter an
den Ausgang des Signalmanagementmoduls 10 gelegt. Mit digitalen
Filtern können
die eingehenden Audiosignale wie später genauer erläutert je
nach Bedarf verändert
werden.
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Die
Energieversorgung des erfindungsgemäßen Kopfhörers erfolgt beispielsweise über eine Batterie
oder einen aufladbaren Akku.
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Mittels
des Benutzerinface 16 kann der Benutzer wählen, welche
Audiodatenquelle mit der Ohrkapsel bzw. den Ohrkapseln 9 verbunden
wird und welche von den voreingestellten Internetradiostation oder
Pfaden tatsächlich
gewählt
wird. Das Benutzerinterface kann ebenfalls eine Lautstärkeregelung
umfassen. Eine direkte Steuerverbindung 17 zwischen VoIP-Einheit 5 und
dem Signalmanagementmodul 10 ermöglicht das automatische durch- bzw. dazuschalten
des Telefonanrufers.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
können
mittels der von AKG entwickelten sogenannten IVA (Individual Virtual
Acoustics)-Technologie den einzelnen Audiosignalen, also einerseits
den Audioquellen, die von Internetradio oder lokal gespeicherten
Audiodateien stammen, und andererseits Telefonaten, verschiedene
Richtungen zugewiesen werden. Das Blockdiagramm aus 2 soll
dies verdeutlichen. Den auf den beiden Kanälen übertragenen Signalen werden
mittels digitaler Filter 18 Richtungen aufgeprägt. Diese
Filter simulieren sog. HRTF's
(head related transfer function) oder HRIRs (head related impulse
response). Üblicherweise
ist jeder Schalleinfallsrichtung ein Filterpaar zugeordnet, wobei
das Signal zum linken Ohr mit einem Filter, das Signal zum rechten
Ohr mit dem anderen Filter gefaltet wird. Die Filter enthalten die
Laufzeit- und Pegelunterschiede, die sich durch Abschattung, Beugung
und Reflexion an der Ohrmuschel, am Kopf, an den Schultern und am
Oberkörper
ergeben. Anschließend
wird mittels nachgeschalteten Verstärkern 19 der Pegel
der einzelnen Signale auf das gewünschte Ausmaß angepasst
(z.B. Telefon laut, Musik leise). Mit einem Adder 20 werden
die Signale zusammengeführt
und an die Ohrkapseln gelegt.
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Beispielsweise
kann damit die Musik von „hinten" und die Sprache
von „vorne" abgebildet werden.
Durch Amplituden- und Phasenverschiebungen können Schallquellen vom Menschen
lokalisiert werden und es entsteht ein räumlicher Höreindruck. Beim Hören mit
Kopfhörern
werden normalerweise diese notwendigen „Verschiebungen" ausgeschaltet, da
die Schallquelle (Wandler) nun direkt am Ohr sitzt und jeweils nur
ein Ohr beschallt. Dadurch kann der natürliche räumliche Höreindruck nicht entstehen. Mittels
IVA-Technologie, gebräuchlicher
ist der Begriff HRTF (head related transfer function), ist man jedoch
in der Lage, die Audio-Signale so aufzubereiten, dass die ursprünglichen
Amplituden- und Phasenverschiebungen wiederhergestellt werden und somit
der gewohnte binaurale Klang entsteht. Natürliches räumliches Stereo-Hören und
sogar Mehrkanal-Kinosound, wie man ihn aus modernen Vorführsälen kennt,
ist somit auch daheim mit Kopfhörern möglich. Für den Hörer entsteht
so ein Gesamteindruck, der es ermöglicht die Information von
verschiedenen Audiosignalen zu trennen.
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Stand
der Technik ist die in AKG-Kopfhhörern der HEARO-Serie implementierte
IVA-Technologie.
Darunter versteht man die Realisierung von virtuellen akustischen
Umgebungen unter Verwendung von Kopfhörern zusammen mit digitalen
Filtern. Diese digitalen Filter sind im allgemeinen als FIR-Filter (Finite
Impulse Response Filter) ausgebildet und enthalten vor allem Informationen über
- – die
Richtung des einfallenden Schalles – im allgemeinen identisch
mit der Richtung, in der der Lautsprecher steht,
- – die
akustischen Eigenschaften des umgebenden Raumes,
- – die
sogenannten Außenohrübertragungsfunktionen
(HRTFs),
- – die
Kopfhqörerentzerrung
- – Klangfarbenfilter.
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Bei
mehrkanaligen Signalen, (Stereo, Surroundsignale wie Dolby Digital,
Dolby Pro Logic etc. ) wird jedem Einzelsignal eine Richtung zugewiesen, d.h.
die Stereolautsprecher werden virtuell links und rechts vorne platziert,
die Surroundlautsprecher hinten usw.
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Eine
spezielle Ausführungsform
dieser digitalen Filter ist in der
US 5,544,249 A beschrieben. In dieser Druckschrift
werden die Eigenschaften des Raumes derart berücksichtigt, dass nur jene Impulsantwortkoeffizienten,
die über
einer betragsmäßig vorgegebenen
Schwelle liegen, für
die Faltung des Audiosignals herangezogen werden.
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Grundlagen
der für
binaurales Hören
erforderlichen Technologie werden in der
US 5,033,086 A , der
US 5,544,249 A ,
u.a. auch in der
US
6,795,556 B1 und der
US 6,504,933 A beschrieben. Alle vier Dokumente
werden durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen. Der Einsatz
der HRTF-Technologie erfolgt erfindungsgemäß z.B. in folgender Form: In
der Ausgangssituation hört
der Benutzer ein Audiosignal, das z.B. von einer am Host-PC gespeicherten
MP3-Datei stammt und mittels des Mediaplayers abgespielt wird. Die
HRTF (Head Related Transfer Function)-Koeffizienten bilden dabei
eine Stereoanlage mit 2 Lautsprechern links und rechts vorne ab.
Bei Eintreffen eines Telefonates über die VoIP-Einheit wird das
MP3-Signal auf Mono geschaltet, um einen bestimmten Faktor (z.B. 20dB)
abgeschwächt
und mit der Richtung „hinten" kodiert. Das Signal
des Telefonanrufers wird mit der Richtung „vorne" kodiert, sodass sich der Benutzer primär auf das
eingehende Telefonat konzentrieren kann. (Varianten davon mit Mute-Schaltung
und anderen Richtungen sind für
den Fachmann naheliegend.)
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In
den 2A und 2B sind
Möglichkeiten
gezeigt, wie die einzelnen Audiosignale im Signalmanagementmodul 10 verarbeitet,
also gefaltet und zusammengeführt
werden. Die Audiodaten, die je nach Benutzereinstellung direkt über den
Browser 3 oder den Media Player 4 dem Signalmanagementmodul 10 zur
Verfügung
gestellt werden, weisen Stereo-Format auf, wogegen das VoIP-Signal
im Mono-Format am Eingang des Signalmanagementmoduls 10 vorliegt.
Das Signalmanagementmodul weist somit internetmodulseitig zwei Stereo-Eingänge, einen
Mono-Eingang und einen Mono-Ausgang für VoIP auf. Headsetseitig ist
ein Stereo-Ausgang für Audiodaten
und VoIP und ein Mono-Eingang für
VoIP vorgesehen. Im Signalmanagementmodul selbst befinden sich neben
Umschaltern zur Auswahl der jeweiligen Audioquelle (Browser oder
Mediaplayer, VoIP) digitale Filter 18a, 18b, 18c, 18d.
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Im
folgenden soll das Ausführungsbeispiel von 2A näher erläutert werden:
Das auf der Leitung „Links" des Stereokanals übertragene
Signal wird mittels der digitalen Filter 18a und 18b verändert und
jeweils an den „Links" Ausgang und den „Rechts" Ausgang des Signalmanagementmoduls 10 gelegt. Durch
entsprechende digitale Filterung dieses Signals kann dem resultierenden
Signal die Richtung „Links
vorne" aufgeprägt werden.
Aufgrund der frequenzabhängigen
Amplituden- und Phasenverschiebungen hört der Benutzer des Headsets
das Audiosignal, als käme
es von links vorne. Dieselbe Prozedur wird auch beim „Rechts"-Ausgang durchgeführt – Filter 18c und 18d – , sodass
das am Kopfhörer
anliegende Signal wiederum ein Stereo-Signal ist, das aber im Gegensatz
zum Eingangssignal aus den Richtungen „links vorne" bzw. „rechts
vorne" gehört wird.
Das VoIP-Signal bleibt in dieser Ausführung Mono, ohne dass ihm eine
bestimmte Richtung aufgeprägt
wird.
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Im
Beispiel aus der 2B werden dem eingehenden VoIP-Signal
und dem Audiostereosignal unterschiedliche Richtungen aufgeprägt. Dies
erfolgt für
das VoIP-Signal mit den digitalen Filtern 18e und 18f und
für das
Audiosignal mit den Filtern 18g und 18h.
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Denkbar
wäre selbstverständlich auch,
dass mittels des Signalmanagementmoduls 10 das Audiosignal,
von Internetradios oder CDs bei einem einkommenden Telefonat leiser
zu schalten, so dass diese als angenehme Hintergrundmusik registriert werden,
ohne die Kommunikation mit dem Telefonteilnehmer zu stören.
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Im
in 3 gezeigten Signalmanagementmodul 10 ist
vorzugsweise ein kleiner Speicher (nicht gezeigt), z.B. ROM, mit
einer Schnittstelle enthalten. Über
ein mit Konfigurationssoftware programmierten Konfigurationsmodul 15,
welches ebenfalls über
eine Schnittstelle verfügt
und vorzugsweise in einem PC oder Notebook integriert ist, kann
der Benutzer nun verschiedene Voreinstellungen vornehmen, die während des
Konfigurierens des Signalmanagementmoduls 10 im Speicher
(ROM) gespeichert werden. Zu diesen Einstellungen zählen zum
Beispiel die Zuordnung verschiedener Internetradiostationen samt
den zugehörigen
Webadressen mit bestimmten Tasten des Benutzerinterface 16.
Ebenso können
Pfade bzw. Quellverzeichnisse programmiert werden, die auf bestimmte
Audiodateien, die am Computer lokal gespeichert sind, verweisen.
Das Wählen
einer bestimmten Taste am Benutzerinterface, z.B. einer Fernbedienung
führt in
Folge dazu, dass der Kopfhörer
die entsprechende Audiodatei oder einen vom Internetradio zur Verfügung gestellten
Stream anfordert.
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Des
weiteren beinhaltet das Konfigurationsmodul und nach der Übertragung
auch der Speicher (ROM) des erfindungsgemäßen Headsets einstellbare Parameter
für VoIP,
z.B. Art der Aktivierung bei eingehendem Telefonat, Dazuschalten
des Telefonats zur Musik, Dämpfung
der Musik und/oder Speicher für
ein Telefonbuch oder persönliche
Nummern.
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Weitere
einstellbare Parameter betreffen die HRTF-Parameter, die im wesentlichen
die Filterkoeffizienten der digitalen Filter ausmachen und somit
die Faltung des digitalen Audiosignals bestimmen, und WLAN-Verbindungsparameter.
Dazu zählen
insbesondere Sicherheitseinstellungen, die den Benutzer vor unbefugtem
Mithören
schützen
sollen und die WLAN-Verbindung mit dem Router oder der PC-Steckkarte
verschlüsseln.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Elektronikeinheit einen Audiodatenpuffer 22,
der dazu dient, kurze Unterbrechungen des Audiodatenstromes abzufangen.
Der Audiodatenpuffer 22 befindet sich vorzugsweise zwischen
dem Ausgang des Internetmoduls 2 und dem D/A-Wandler 7. Derartige
Unterbrechungen können
einerseits durch die Internetverbindung des PCs oder die WLAN-Verbindung
zwischen WLAN-Router und erfindungsgemäßen Kopfhörer bzw. Headset entstehen.
Dieser Audiodatenpuffer 22 kann auch im Stand-By-Modus ausgenutzt
werden, in dem das gepufferte Audiosignal der zuletzt eingestellten
Internetradiostation im Audiodatenpuffer 22 gespeichert
ist und beim Einschalten des Kopfhörers sofort zur Verfügung steht.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann bei einem Headset zumindest ein Teil des Benutzerinterface über das
Mikrofon 11 erfolgen. Z.B. kann bei einem eingehenden Telefonat
eine über
die Ohrkapsel akustisch hörbare
Meldung dem Benutzer anzeigen, dass ihn jemand sprechen will. Mittels
Mikrofon und nachgeschalteter Spracherkennung würde dann das Telefonat durchgegeben
werden, sofern der Benutzer z.B. mit der Antwort „JA" reagiert. Die Benutzung
eines erfindungsgemäßen Kopfhörers bzw.
Headsets ermöglicht
dem Hörer eine
Vielfalt von Möglichkeiten
bezüglich
zur Verfügung
stehender Audioquellen. Dabei ist der Hörer nicht auf seine eigene
CD-Sammlung beschränkt, sondern
ist direkt mit Internetradios und lokal gespeicherten Audiodatenquellen
verbunden. Aufgrund der Beschaffenheit von WLAN-Verbindungen, sie
eröffnen
dieselben Möglichkeiten
wie eine LAN-Verbindung, ermöglicht
es, dass Dateien sowohl empfangen als auch versendet werden können. Durch
diese Art der Verbindung – auch
bidirektional genannt – wird
gleichzeitig auch Internettelephonie möglich. Das lästige Auf-
und Absetzen von Kopfhörern,
immer wenn ein Telefonat eingeht erübrigt sich dadurch. Alle obigen
Funktionen werden durch das Benutzerinterface 16, das in
Form von oben erwähnten Tasten
direkt am Kopfhörer
oder über
eine Fernbedienung mit entsprechenden Empfänger am Kopfhörer, oder über Spracherkennung
mit entsprechender Spracherkennungssoftware in der Elektronikeinheit des
Kopfhörers
steuerbar.
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4 zeigt
eine Anwendungsmöglichkeit
eines erfindungsgemäßen Headsets 26 mit
seiner Elektronikeinheit 27, wobei das Headset über WLAN mit
einem Router 23 verbunden ist. Der Router 23 wiederum
ist an einen PC 24 angeschlossen, der z.B. über eine
Telefonleitung 25 (und Telefonbuchse) mit dem Internet
verbunden ist.