DE2244162A1

DE2244162A1 - Verfahren zur simulation der bei einer lautsprecherbeschallung auftretenden hoerereignisse mittels kopfhoerern

Info

Publication number: DE2244162A1
Application number: DE2244162A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr Ing Blauert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-08
Filing date: 1972-09-08
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2199240B1; IT998449B; GB1437129A; NL7312345A; JPS49133002A; JPS53283B2; DE2244162B2; US3920904A; DE2244162C3; CH571798A5; FR2199240A1

Description

DR.-INQ. DIPL.-ΙΝΘ. M. SC. DIPc-PHVS₁DR. DIPI—PHVS.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HASCKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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5. Sept. 1972

Herr Dr.-Ing. Jens Blauert • 5100 Aachen Beethovenstraße 12 und

Herr Dipl.-Ing. Peter Laws 5100 Aachen Bleibergerstraße

Verfahren zur Simulation der bei einer Lautsprecherbeschallung auftretenden Hörereignisse mittels Kopfhörern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowohl zur klang- als auch insbesondere zur ortsgetreuen Simulation der bei einer ein- oder mehrkanaligen Lautsprecherbeschallüng auftretenden Hörereignisse mittels Kopfhörern.

Kopfhörer werden heute in ständig steigender Anzahl als elektroakustisch^ übertragungsmittel eingesetzt, und zwar insbesondere

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in der Unterhaltungstechnik zum Empfang beispielsweise stereophoner Musiksendungen, bei der Wiedergabe von Schallaufzeichnungen mittels Schallplatte und Tonband, aber auch für technische Zwecke, zur unmittelbaren sogenannten Hinterbandkontrolle bei Tonbandaufnahmen, für Tontechniker, die eine Sendung über Kopfhörer empfangen und dgl.

Kopfhörer werden aber auch vorzugsweise in privaten Wohnungen eingesetzt, da auf diese Weise ein ungestörter Musikgenuß bei Vermeidung einer Lärmbelästigung anderer möglich ist. Vorteilhaft ist dabei auch, daß aufgrund der Verwendung von Kopfhörern andere, externe Lärmquellen den Hörenden nicht oder nur noch stark abgeschwächt erreichen, was bei einer üblichen Lautsprecherbeschallung nicht der Fall ist.

Ein wesentlicher Nachteil bei der Wiedergabe über Kopfhörer ist jedoch, daß die räumliche Anordnung und der Klang der bei dem Hörenden entstehenden Hörereignisse erheblich von der räumlichen Anordnung und dem Klang derjenigen Hörereignisse abweichen kann, die bei Wiedergabe über die üblicherweise zur Darbietung des gleichen Programm-Materials verwendeten Lautsprecheranordnung entstehen.

Bevor hierauf jedoch genauer eingegangen wird, soll eine Klärung der im weiteren noch des öfter verwendeten Begriffe Hörereignisse bzw. Schallereignisse und eine physikalische Zuordnung zu den tatsächlichen Gegebenheiten vorgenommen werden. Hierzu wird auch Bezug genommen auf Fig. 1. Als Hörereignis bezeichnet man einen akustisch wahrgenommenen Gegenstand, der wie jeder mit den Sinnen wahrgenommene Gegenstand zeitlich, räumlich und eigenschaftlich bestimmt ist, d.h. daß ein Hörereignis

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zu einer bestimmten Zeit, in einer bestimmten Richtung und in Entfernung zum Hörer auftritt und mit ganz bestimmten Eigenschaften ausgerüstet ist.

Die wichtigsten Bedingungen, unter denen ein Hörereignis auftritt, sind durch den Begriff des Schallereignisses gekennzeichnet, d.h. der Begriff "Schallereignis" betrifft solche Parameter, die der Kennzeichnung der physikalischen Seite des Wahrnehmungsvorganges dienen. Solche physikalischen Parameter sind beispielsweise die Schallquelle, die Schallcmellenrichtung und -entfernung, das spezielle Schallfeld oder die Schallsignale am Trommelfell, also solche Parameter, die zur Beschreibung des physikalischen Sachverhalts herangezogen werden .

Fig. 1 zeigt als Beispiel einen in einem reflexionsarmen Raum in einem bestimmten Abstand zu einer Versuchsperson VP aufgestellten Lautsprecher L. Speist man den Lautsprecher mit einem bestimmten Signal, beispielsweise einem schmalbandigen Rauschsignal, so nimmt die Versuchsperson beispielsweise ein Hörereignis h, v/ahr, das in einer bestimmten Richtung in einer bestimmten Entfernung r, bezogen auf den Kopfmittelpunkt, mehr oder weniger scharf lokalisiert auftritt. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß unter, und dies ist wichtig, definierten Versuchsbedingungen einem bestimmten Schallereignis oder Schallereignismerkmal s, (hier die vom Lautsprecher ausgehenden, elektroakustisch umgesetzten Signale) ein bestimmtes Hörereignis h, zugeordnet ist. Dieses Hörereignis h, existiert in der Wahrnehmungswelt der Versuchsperson. Für den Versuchsleiter ist es nur über die Beschreibung zugänglich,

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die die Versuchsperson abgibt, h, kann also nicht direkt als Funktion von s, gemessen werden, sondern nur mit Hilfe von Hörversuchen mit Versuchspersonen.

Die Verwendung von Kopfhörern, die ja mit dem gleichen Programm-Material unmittelbar an ihren Anschlüssen gespeist werden wie auch die Lautsprecher, für die dieses Programm-Material eigentlich zugeschnitten ist, ruft nun neben anderen Übertragungsfehlern sehr oft ein besonders störendes Phänomen bei Kopfhörerwiedergabe hervor, nämlich die sogenannten "Im-Kopf-Lokalisiertheit" der Hörereignisse. Hierunter ist zu verstehen, daß bei Kopfhörerbeschallung die Hörereignisse der beschallten Person in der Regel in Entfernungen zum Mittelpunkt ihrer Ohrenachse entstehen, die kleiner oder nur wenig größer als der Kopfradius selbst sind. Dies gilt insbesondere auch für höhere Wiedergabelautstärken, die bei der Wiedergabe stereophonischer Aufzeichnungen entsprechender Musikdarbietungen häufig gewählt werden.

Die Ursache für diese "Im-Kopf-Lokalisiertheit" vermutete man bisher in so unterschiedlichen Phänomenen wie z.B. Unterschieden der beiden Kopfhörersysteme, dem statischen Kontaktdruck auf die Ohrmuscheln, Schalleitung über die Schädelknochen, Unveränderlichkeit der Signale an den Ohren bei Kopfbewegungen und anderen z.T. psychologischen und physiologischen Faktoren. Daneben ist zu bedenken, daß der Zuhörer bei Kopfhörerwiedergabe Trommelfellsignale dargeboten bekommt, die auf andere Art als bei Lautsprecherwiedergabe erzeugt wurden, insbesondere daß bei einer Kopfhörerwiedergabe die elektroakustischen Ubertragungsstrecken, Lautsprecher, die Schallfeldverteilung im

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Raum zwischen Lautsprecher und Hörer sowie die sich an seiner Kopfform abspielenden physikalischen Ereignisse (Beugung etc.) bis zum Trommelfell fehlen und an Stelle dessen die elektroakustischen Übertragungsmerkmale nur der Kopfhörer auftreten.

Es besteht ein großes praktisches Interesse an einem Verfahren, das die bei Kopfhörerbeschallungen auftretenden Orts- und Klangverzerrungen der Hörereignisse, immer bezogen auf die Hörereignisse bei einer dem jeweiligen Programm-Material angepaßten Lautsprecherbeschallung, vermeidet. Bekannt ist es, zur hörrichtigen Aufnahme und Wiedergabe von Schallereignissen einen der Aufnahme dienenden, beiderseitig mit je einem Mikrofon ausgestatteten Kunstkopf zu verwenden (Offenlegungsschrift 1 927 401). Auf diese Weise, nämlich durch die Verwendung einer Kunstkopf-Aufnähme- und -Wiedergabeanordnung, könnte es gelingen, ein für Lautsprecherbeschallung vorgesehenes Programm-Material für Kopfhörerbeschallung umzuarbeiten; eine solche Möglichkeit kommt jedoch aus zwei Gründen für eine breite praktische Anwendung nicht in Frage: Würde bereits beim Hersteller von Programm-Material, z.B. bei der Schallplattenindustrie, spezielles Programm-Material für Kopfhörerbeschallung angefertigt, dann müßten in Zukunft zwei Arten von Programm-Material nebeneinander vertrieben werden, v/as äußerst umständlich ist, eine beträchtlich höhere Lagerhaltung bedingt und außerdem den wesentlichen Nachteil aufweist, daß ein¹Käufer des für Kopfhörerwiedergabe geeigneten Programm-Materials immer und für jede Zukunft an die Verwendung von Kopfhörern gebunden ist, auch wenn, eventuell nur zeitweise, beispielsweise bei einer Tanzveranstaltung, die Wiedergabe über Lautsprecher erwünscht ist.

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Die Anwendung des "Kunstkopf-" Verfahrens bei den Programmkonsumenten verbietet sich jedoch von vornherein, da für die Programmumarbeitung eine Lautsprecheranordnung benutzt werden müßte, die dem Kunstkopf das entsprechende Lautsprecherprogrcimm zunächst zur Umarbeitung zuführt. Dies soll jedoch gerade vermieden werden, eben wegen der dabei auftretenden Lärmbelästigung, sowie wegen des dabei notwendigen, erheblichen apparativen Aufwandes.

Aus der Offenlegungsschrift 2 007 623 ist für den speziellen Fall einer Umwandlung elektroakustischer intensitätsstereophoner Informationen in kopfbezügliche intensitätslaufzeitstereophone Informationen eine Anordnung bekannt, die ohne Kunstkopf auskommt. Eine solche Anordnung ist im Prinzip auch schon aus dem US-Patent 3 088 977 bekannt. Danach sollen die bei Kopfhörerbeschallung gegenüber Lautsprecherbeschallung auftretenden Ortsverzerrungen der Hörereignisse dadurch vermindert werden, daß man bei Kopfhörerbeschallung die beiden Kopfhörer über Verzögerungsglieder und frequenzabhängige Dämpfungsglieder miteinander verkoppelt. Die angegebene Verkoppelung erfolgt dabei derart, daß zwischen den Schallsiqnalen an beiden Ohren das gleiche übersprechen auftritt, wie es beim Abhören einer üblichen Zweikanal-Stereolautsprecheranordnung im Fernfeld auftreten würde.

Da sich jedoch die elektroakustischen Übertragungsfaktoren von üblicherweise verwendeten Kopfhörern je nach Kopfhörertype zum Teil erheblich unterscheiden, ist eine solche Anordnung u.a. aus diesem Grunde schon vom Prinzip her gesehen, selbst im Rahmen des vorgesehenen speziellen Anwendungsfalles, mit wesentlichen Mangeln behaftet, weil die Übertragungsfaktoren der

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Kopfhörer in keiner Weise einbezogen sind. Es gelingt daher mit Hilfe der bereits bekannten Anordnungen auch nicht, die Orts- und Klangverzerrungen der Hörereignisse bei der Wiedergabe über Kopfhörer in der Weise zu vermeiden, daß beim Zuhörer der bei Kopfhörerbeschallung auftretende typische verfälschte Höreindruck beseitigt wird. Auch ist es damit nicht möglich, spezifische räumliche und klangliche Merkmale der Hörereignisse nachzubilden, die auf die Eigenschaften der verwendeten Lautsprecher zurückführbar sind und überhaupt erst das natürliche, einwandfreie Hörereignis bestimmen, das der Hörer bei Musikgenuß über Lautsprecher als richtig empfindet. Die Schaffung von Hörereignissen, die auf die Eigenschaften verwendeter Lautsprecher zurückführbar sind, kann jedoch beispielsweise bei einem Tonmeister notwendig sein, der in bestimmten Situationen gezwungen"ist, über Kopfhörer abzuhören und dabei eine Abhörsituation erwartet, die derjenigen seiner gewohnten Studiolautsprecheranordnung bezüglich der räumlichen und klanglichen Merkmale der Hörereignisse vollständig entspricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Nachteile der bekannten Anordnungen und Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, welches bei Verwendung üblicherweise auf Lautsprecherbeschallung zugeschnittenen Programm-Materials, beispielsweise also Rundfunk, Schallplatte, Tonband und dgl. bei der Wiedergabe einem Kopfhörer anwendenden Hörer Hörereignisse vermittelt, die denjenigen bei ein- oder mehrkanaliger Lautsprecherbeschallüng entstehenden Hörereignissen bezüglich der Klänge und besonders der Orte völlig entsprechen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art und besteht erfindungs-

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gemäß darin, daß eine durch die speziellen Aufstellungsorte, die Eigenschaften und die räumliche Umgebung von η Lautsprechern L. bis L spezifizierte Lautsprecheranordnung vorgegeben wird und unter Verwendung eines linearen, elektroakustischen, durch elektrische, elektromagnetische, elektroakustische und/oder akustische Bauelemente unter Einbeziehung der Kopfhörersysteme realisierten(n + 2k)-Tores mit η Eingängen und einer der Höreranzahl entsprechenden Anzahl von k Ausgangspaaren an den Trommelfellen der so beschallten Personen Schallsignale erzeugt werden, deren Fouriertransformierte mit den Fouriertransformierten der durch die Lautsprecheranordnung hervorgerufenen Schallsignalen möglichst gut, sowohl nach Betrag als auch Phase übereinstimmen, wobei an den Eingängen des (n + 2k)-Tores die für die Lautsprecher bestimmten elektrischen Signale anliegen und die Ausgangssignale die Schallsignale an beiden Trommelfellen sind.

Der Erfindung liegt also die unerwartete Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, bei einer durch Kopfhörer beschallten Person ein einer Lautsprecherbeschallung entsprechendes Hörereignis dann zu erzielen, wenn nur die an den Trommelfeilen der beschallten Person erzeugten (physikalischen) Schallsignale denjenigen Schallsignalen möglichst gut entsprechend bzw. mit denjenigen Schallsignalen gut übereinstimmen, die bei Beschallung mit einer vorgegebenen Lautsprecheranordnung auftreten. Eine solche Erkenntnis ist deshalb ungewöhnlich, weil bisher angenommen worden ist, daß bei der Kopfhörerbeschallung eine beträchtliche Anzahl zum Teil nicht geklärter, beispielsweise psychologischer und physiologischer Faktoren berücksichtigt werden müßte und man daher über Kopfhörer irgendwie Signale

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ganz eigener Art erzeugen müßte, damit ein einer Lautsprecherbeschallung entsprechendes (natürliches) Hörereignis entsteht.

Wesentlich an dieser erfinderischen Erkenntnis ist auf jeden Fall, daß die von Kopfhörern an den Trommelfellen ausgelösten Schallsignale übereinstimmen müssen mit denjenigen Schallsignalen, die an den Trommelfellen der gleichen Versuchsperson auftreten, wenn diese einer Lautsprecherbeschallung ausgesetzt ist. Da gerade der Begriff des Hörereignisses, wie weiter vorn schon erläutert,' einer subjektiven, von der jeweiligen Versuchsperson abhängenden Auffassung über das entspricht, was sie gerade zu hören bekommt, bedurfte es beträchtlicher Versuchsreihen der Erfinder, bis feststand, daß es tatsächlich lediglich eine Frage der Erzeugung von rein physikalischen Schallsignalen an den Trommelfellen ist, damit die Versuchsperson den absolut gleichen Eindruck gewinnt, als wenn sie im Schallfeld von Lautsprecheranordnungen säße.

Tatsächlich gelingt es dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie weiter unten noch genauer ausgeführt wird, bei mit Kopfhörern beschallten Personen den frappierenden Eindruck absoluter Lautsprecherbeschallung hervorzurufen, wobei als weiterer Vorteil, hinzukommt, daß hierzu keineswegs immer besonders hochwertige Kopfhörersysterne notwendig sind.

Eine Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich noch darauf, daß die gute Übereinstimmung der Fouriertransformierten der von den Kopfhörern an den Trommelfellen hervorgerufenen Schallsignale zu den Fouriertransformierten der dort durch Lautsprecher hervorgerufenen Schallsignale nach Betrag und Phase

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eine verzerrungsfreie zeitliche Verschiebung der betrachteten Signale gegeneinander durchaus zuläßt, und zwar deshalb, weil es für die über Kopfhörer beschallte Person unwesentlich ist, wann die Signale an ihren Trommelfellen mit Bezug auf eine Lautsprecherbeschallung bei ihr eintreffen, wenn eben nur die Fouriertransformierten nach Betrag und Phase möglichst gut übereinstimmen, d.h. mit anderen Worten, daß etwa die Luftstrecke zwischen Lautsprechersystem und der Versuchsperson nicht mit einbezogen zu werden braucht, da diese eine reine Zeitverzögerung der ankommenden Signale verursacht.

Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert, diese Ausführungsbeispiele betreffen die Simulation einer Lautsprecherbeschallung durch eine mediansymmetrische Lautsprecheranordnung mit η =* 1,2 bzw. 4 Lautsprechern in reflexionsfreier Umgebung.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine Demonstrationsdarstellung zur Verdeutlichung des Begriffes Hörereignis und Schallereignis,

die Fig. 2

bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Verwendung eines einzigen Lautsprechers in mediansymmetrischer Anordnung,

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die Fig. 6

bis 8 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung von zwei Lautsprechern, welches den stereophonen Fall einschließt und

Fig. 9 die Möglichkeit eines Ausführungsbeispiels bei der Verwendung von vier mediansymmetrisch angeordneten Lautsprechern.

In Fig. 1 ist die mediansyitimetrische Anordnung eines Lautsprechers L, dargestellt. Das den Lautsprecher ansteuernde elektrische Signal ist die Spannung ü, (f). Die. am linken bzw. rechten Trommelfell der beschallten Person auftretenden Schallsignale sind die Schalldrücke Pm_n-, (f) bzw. ρ (f) . Damit er-

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gibt sich der in Fig. 2 dargestellte frequenzabhängige elektroakustische übertragungsfaktor.

^(f) " ^pTRr^(f)

der die Übertragungseigenschaften der in Fig. 2 gezeigten Anordnung kennzeichnet und gleichzeitig eine erste nähere Angabe macht für die Bemessung des für die Simulation notwendigen (n+2k)-Tores. Der elektroakustische übertragungsfaktor A_M(f) beschreibt den bei Lautsprecherbeschallung bestehenden Zusammenhang zwischen der am Eingang anliegenden elektrischen Spannung U₁ (f) und den an den Trommelfellen der Versuchsperson ausgelösten Schalldrücken p_mT1, (f) und ρ_,_. (f) . Da bei

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der Verwendung von Kopfhörern entsprechend der Aufgabenstellung mit diesen Schalldrücken p_,_,(f) und ρ (f) übereinstimmende Schalldrücke an den Trommelfellen der Versuchsperson erzeugt werden müssen, muß zunächst der elektroakustische Übertragungsfaktor dieser Kopfhörer genauer definiert werden, was in Fig. 4 gezeigt ist. Es ergibt sich dann ein weiterer elektroakustischer Teilübertragungsfaktor

_{Ä m} £TRl^(f) P_TRr^(f) _m

A_K(f) = = (2)

u_r(f)

der für ein lineares übertragungssystem gilt, welches den verwendeten Kopfhörer zusammen mit dem Außenohr bis zum Trommelfell umfaßt. Diese Übertragungsfaktoren A..(f) und A_v (f) lassen sich nach Betrag und Phase beispielsweise mit Hilfe von Sondenmikrophonen im Gehörgang von Versuchspersonen unter Verwendung eines Dämpfungs- und Phasenmeßplatzes quantitativ bestimmen.

Spaltet man von dem übertragungsfaktor A (f) den Übertragungsfaktor A (f) ab, dann ergibt sich das in Fig. 5 gezeigte Schaltschema, das gleichzeitig zur Realisierung eines (n+2k)-Tores dienen kann. Die Schalldrücke p_mT>1 (f} und p_m_ (f) in

_iκι _iKr

Fig. 5 sind die an den Trommelfellen der beschallten Person auftretenden Schallsignale, wenn man ein Kopfhörerpaar mit dem elektroakustischen Teilübertragungsfaktor A₁, (f) verwendet, das dann an die Punkte B und B¹ nach Fig. 5 angeschlossen wird. Der Übertragungsfaktor —M,-. kann durch ein elektrisches Netz-

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werk realisiert werden, wenn man den Übertragungsfaktor A„(f)

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der, wie schon erwähnt, durch die Kopfhörer und die Außenohren gegeben ist, ebenfalls meßtechnisch erfaßt hat,- Das bedeutet, daß bei Verwendung eines beliebigen, jedoch bekannten Kopfhörerpaares diesem ein durch den Block X in Fig. 5 gekennzeichnetes Netzwerk vorgeschaltet werden muß, welches auch den Teilübertragungsfaktor des verwendeten Kopfhörers berücksichtigt. Tatsächlich ist dies der wesentliche Schritt zu einem vollständig zufriedenstellendem Hören unter Verwendung von Kopfhörern, denn erst dadurch und nur dadurch werden bei einer Kopfhörerbeschallung Hörereignisse hervorgerufen, die denjenigen bei einer entsprechenden Lautsprecherbeschallung auftretenden in jeder Hinsicht entsprechen.

In den Fig. 6 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel für den Fall η = 2, hier für die Verwendung einer mediansymmetrischen Anordnung mit zv/ei gleichen Lautsprechern L, und L_ dargestellt. Man erkennt, daß in diesem Falle vier tibertragungsfaktoren auftreten, wobei wegen der mediansymmetrischen Anordnung allerdings jeweils zwei gleich sind. Das·Gesamtübertragungssystem wird daher letztlich durch die beiden Teilübertragungsfaktoren A^, (f) und Ag(f) sowie durch die beiden Summierer S, und Sy vollständig beschrieben. Die beiden Summierer berücksichtigen dabei die Überkreuzwirkung der beiden Lautsprecher, das heißt, sie berücksichtigen, daß sich am linken bzw. rechten Trommelfell die vom Lautsprecher L, und die vom Lautsprecher L₂ herrührenden Trommelfellschalldrücke dort überlagern. Eine mögliche schaltungsmäßige Realisierung ist in Fig. 8 gezeigt, wobei A₁., (f) wiederum der schon in Fig. 4 definierte elektroakustische übertragungsfaktor, der das Kopfhörersystem und

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Außenohr bis zum Trommelfell umfaßt. Die Übertragungsfaktoren A_(f) und A_(f) werden wiederum mittels Sondenmikrophonen an Versuchspersonen bestimmt. Mit Ausnahme von A_v(f) werden für die Realisierung sämtlicher in Fig. 5 gezeigten Teilübertragungsfaktoren nur elektrische Hetzwerke benötigt, die bei Vorliegen der meßtechnisch zu erfassenden Kurven von einem Fachmann ohne weiteres realisiert werden können.

Die jeweils vorgegebenen Kopfhörer mit ihren elektroakustischen Teilübertragungsfaktoren A_v(f) werden nach Erstellung der not-

—Ja ~

wendigen Hetzwerke an die Knotenpunkte B und B¹ in Fig. 8 angeschlossen, wobei selbstverständlich auch mehr als nur ein Kopfhörerpaar, angeschlossen werden kann, wenn k> 1 Ausgangspaare realisiert werden sollen.

Schließlich zeigt Fig. 9 noch ein entsprechendes Ausführungsbeispiel für η = A, d.h. für vier gleiche mediansymmetrisch aufgestellte Lautsprecher in einer schaltungstechnischen Realisierung. Hierbei gelten die weiter vorn schon gemachten Erläuterungen sinngemäß, wobei weitere Suremierschaltungen S- und S. notwendig sind.

Durch die Erfindung gelingt es erstmalig, für eine Lautsprecherbeschallung vorgesehenes Programm-Material auch für das Hören mittels Kopfhörern so aufzubereiten, daß, wie eingehende Hörversuche der Erfinder bestätigten, die angestrebte Otts- und klanggetreue Simulation der bei der jeweils vorgegebenen Lautsprecheranordnung auftretenden Hörereignisse bei Verwendung durch Kopfhörer tatsächlich erreicht wird. Wesentlich ist hierbei, daß die "Im-Kopf-Lokalisiertheit" bei einer erfindungsgemäßen Kopfhörerbeschallung unter keinen Umständen

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auftritt, es* sei denn, daß eine solche "Im-Kopf-Lokalisiertheit" bei der vorgegebenen Lautsprecherbeschallung, die bei der Kopfhörerbeschallung, wie ausführlich erwähnt, simuliert wird, ebenfalls auftritt.-

Es ist also nicht notwendig, daß von der Programm-Material erzeugenden Industrie spezielle,·auf eine Kopfhörerbeschallung zugeschnittene Tonträger angeboten werden, da die Erfindung erstmals eine Möglichkeit aufweist, in absolut zufriedenstellender Weise einer Lautsprecherbeschallung entsprechende Hörereignisse zu erzeugen. Wie schon erwähnt, beruht die Erfindung im Kern auf der nunmehr meßtechnisch und statistisch gesicherten Erkenntnis, daß es zur Erzeugung eines einer Lautsprecherbeschallung entsprechenden Hörereignissesmit Hilfe von Kopfhörern notwendig und gleichzeitig ausreichend ist, an den Trommelfel-

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len der beschallten Person solche Schallsignale zu erzeugen, die denjenigen Schallsignalen entsprechen, die bei einer Beschallung durch eine vorgegebene Lautsprecheranordnung auftreten.

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Claims

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Patentansprüche:

Verfahren sowohl zur klang- als auch insbesondere zur ortsgetreuen Simulation der bei einer ein- oder mehrkanaligen Lautsprecherbeschallung auftretenden Hörereignisse mittels Kopfhörer, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die speziellen Aufstellungsorte, die Eigenschaften und die räumliche Umgebung von/Lautsprechern (L, bis L ) spezifizierte Lautsprecheranordnung vorgegeben wird und unter Verwendung eines linearen, elektroakustischen, durch elektrische, elektromagnetische, elektroakustische und/oder akustische Bauelemente unter Einbeziehung des Kopfhörersystems realisierten (n+2k.)-Tores mit η Eingängen und einer der Höreranzahl entsprechenden Anzahl von k Ausgangspaaren an den Trommelfellen der so beschallten Personen Schallsignale erzeugt werden, deren Fouriertransformierte den Fouriertransformierten der durch die Lautsprecheranordnung hervorgerufenen Schallsignale möglichst gut sowohl nach Betrag als auch nach Phase übereinstimmen, wobei an den Eingängen des (n+2k)-Tores die für die Lautsprecher bestimmten elektrischen Signale anliegen und die Ausgangssignale die Schallsignale an beiden Trommelfellen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine verzerrungsfreie zeitliche Verschiebung der zur Übereinstimmung zu bringenden Schallsignale gegeneinander zulässig ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

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oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Simulation der Beschallung mit einem mediansymmetrischen Lautsprecher ein ■das Verhältnis der übertragungsfaktoren A (f) zu A (f) bildendes, vorzugsweise elektrisches Netzwerk: vorgesehen ist, wobei der Übertragungsfaktor A (f) die elektroakustischen tjbertragungseigenschaf terj vom ,Anschluß ,des Lautsprechers bis zum Trommelfell der hörenden Person und der Übertragungsfaktor A (f) die elektroakustischen Eigenschaften des verwendeten Kopfhörers zusammen mit dem Außenohr bis zum Trommelfell definiert,und daß an dem Ausgang des Netzwerkes (X) die den definierten Übertragungsfaktor A (f) aufweisenden Kopfhörer angeschlossen sind.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Simulation einer Beschallung mit zwei mediansymmetrisch angeordneten Lautsprechern zwei Summierschaltungen (S₁ ¹, S₉') vorgesehen sind, deren Eingänge einmal das Eingangssignal jeweils eines der Lautsprecher direkt und das Eingangssignal des anderen Lautsprechers über ein das Verhältnis der Teilübertragungsfaktoren A~ (f) zu Ag(f) bildendes Netzwerk zugeführt sind, wobei A_c(f) den elektroakustischen Übertragungsfaktor vom Lautsprechereingang zu einem Trommelfell und A-, (f) den elektroakustischen Übertragungsfaktor vom Eingang desselben Lautsprechers zum anderen Trommelfell definiert, daß den Summierschaltungen (S', S") das Verhältnis der Übertragungsfaktoren A (f) _zu A (f) bildende Netzwerke nachgeschaltet sind und daß an die Ausgänge dieser Netzwerke die verwendeten Kopfhörer mit dem elektroakustischen Teilübertragungsfaktor A_x. (f) entsprechend der Strecke Kopfhörer, ,

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Außenohr bis Trommelfell, angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß /bei Beschallung mit vier oder mehr paarweise mediansymmetrisgh, angeordneten Lautsprechern die üblicherweise dem Anschluß der nachgeschalteten Kopfhörer dienenden Knotenpunkte (B, B¹) mit den Eingängen weiterer Summierschaltungen (S-/ S^) verbunden sind, deren andere Eingänge mit entsprechend symmetrisch von den weiteren Lautsprechergruppen abgeleitete Signale zugeführt sind und daß die Ausgänge der zusätzlichen Summierschaltungen mit den Eingängen der den elektroakustischen Übertragungsfaktor A (f) aufweisenden Kopfhörern verbunden sind.

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