DE3620170A1 - Schaltungsanordnung fuer eine tonwiedergabeeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Tonwiedergabeeinrichtung mit einer fiktiven oder in einem Raum ortsfest vorhandenen Tonquelle.

Die Erfindung geht von zwei Problemstellungen aus. Normalerweise ist die Tonquelle, wie die Lautsprecher- Wiedergabeanordnungen eines Hifi-Gerätes oder eines Fernsehempfangsgerätes, in einem Raum an einem bestimmten Platz vor dem Zuhörer installiert und kommt damit der Anordnung in einem Konzertsaal gleich, in welchem die Musikdarbietung ebenfalls vor dem Publikum erfolgt. Um diese Wirkung auch dann zu erzielen, wenn die räumliche Zuordnung von Sitzmöbel und Tonquelle ein frontseitiges Hören nicht ermöglicht, ist es erwünscht, daß eine Korrektur der Richtungswirkung des Schalls der Tonquelle in Bezug auf den Zuhörerplatz vorgenommen werden kann.

Bei der Kopfhörerwiedergabe - dies gilt sowohl für stereophone als auch monophone Wiedergabe - bleibt die Tonquelle nicht, wie bei der Lautsprecherwiedergabe oder im Konzertsaal stationär im Raum, sondern bewegt sich bei Kopfdrehung mit gleicher Winkelgeschwindigkeit relativ gegenüber einer fiktiven Tonquelle. Liegt z.B. eine ortsfeste Tonquelle vom Hörer aus gesehen genau vor ihm, so erreichen die Schallwellen beide Ohren gleichzeitig und gleich laut. Liegt die Quelle z.B. links vor dem Hörer, so nimmt das linke Ohr die Schallwellen eher und lauter auf als das rechte. Der Grund dafür sind die niedrigere Schallgeschwindigkeit und der akustische Schatten des Kopfes.

Ausgehend von den beiden Problemfällen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schallrichtung der Tonquellen in Abhängigkeit von der Kopfbewegung nachzuführen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Patentanspruch 1 wiedergegebenen technischen Lehre gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sowohl in Bezug auf eine ortsfeste Tonquelle im Raum als auch auf eine fiktive Tonquelle im Raum sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Der Effekt, der durch die Schallrichtungsnachführung gegeben ist, kann auch bei Monoübertragung, z.B. beim Hören mit Kopfhörern, erzielt werden, während er bei den räumlich festliegenden Schallquellen zweckmäßigerweise nur bei Stereosendungen zum Tragen zu kommen braucht.

Nach der Lehre der Erfindung ist nach einer Ausführungsart an einem Kopfbügel ein Sender, z.B. Ultraschall- oder Infrarotlichtsender, vorgesehen, der bestimmte Frequenzen oder Signale abstrahlt. Diese Signale werden von Empfangseinrichtungen, die seitlich zur fiktiven oder örtlich vorhandenen Tonquelle angeordnet sind, empfangen und für die Nachführungsschaltungsanordnung ausgewertet. Bei Ultraschall als Signalquelle werden lediglich die beiden empfangenen Signalpegel gemessen und miteinander verglichen. Bei Infrarotlicht sind seitlich der Tonquelle waagerecht ein oder mehrere Fotodetektoren angeordnet, deren umgesetztes Empfangssignal ebenfalls nach dem Signalpegel gemessen und ausgewertet wird. In beiden Fällen erzeugt die pegelmeßeinrichtung ein Ausgangssignal, welches zur proportionalen Nachführung der Schallrichtung verwendet wird. Diese Schaltungsanordnung kann z.B. auf einen Stellmotor einwirken, der kraftschlüssig mit verschwenkbaren Lautsprechern verbunden ist. Die Schaltungsanordnung kann aber auch zur Beeinflussung elektronischer Stellglieder zur Amplitudenregelung der Lautstärke der links und rechts vorhandenen Lautsprecher sowie auf eine Verzögerungsschaltung für die NF-Signale einwirken, um einen Zeitverzögerungseffekt der beiden Lautsprecher gegeneinander zu bewirken.

Die elektrische Lösung zur Nachführung durch Veränderung der Amplitude und der Laufzeiten der NF-Signale für beide Lautsprecher kann in gleicher Weise auch für die Tonsignalquellen eines Kopfhörers eingesetzt werden. Dies kann z.B. im Hifi-Gerät durch Beeinflussung der NF-Tonquellen erfolgen oder aber auch direkt am Kopfhörer durch eine entsprechende Schaltungsanordnung, die die Tonsignale an die beiden Kopfhörermuscheln verstärkt und/oder zeitverzögert ausgibt.

Eine äquivalente Ausführung zu der beschriebenen Sende/ Empfangseinrichtung stellt eine Sendeeinrichtung dar, bei der im fiktiven Punkt der Tonsignalquelle der Sender angeordnet ist und mit mindestens zwei Empfangseinrichtungen, seitlich verteilt am Kopf angeordnet, zusammenwirkt. Die empfangenen Signale können bei der Kopfhörernachregelung direkt auf eine Schaltungseinrichtung einwirken, die die Amplitude und/oder die Verzögerung der NF-Signale beider Tonsignalquellen am Kopfhörer verändert. Sie kann aber auch über eine Rückführung, die drahtlos oder drahtgebunden sein kann, eine entsprechende Nachregelung im Hifi-Gerät oder im Fernsehempfangsgerät bewirken.

Aus "Bild der Wissenschaft" 3-1986, Seite 232, ist ein View Control System bekannt, bei dem mittels eines auf den Kopf aufsetzbaren Bügels, an dem drei Ultraschall- Empfänger angebracht sind, der Cursor auf dem Bildschirm durch Kopfbewegung verschoben werden kann. Eine auf dem Terminal befindliche Kontrolleinheit sendet Ultraschall- Signale zu den drei Empfängern und verfolgt die Kopfbewegung dabei hunderte Mal pro Sekunde. Die Kontrolleinheit mißt und vergleicht die relativen Positionen der Signale, die von den drei Punkten empfangen werden, und überträgt diese Informationen in digitale Signale, die dann den Cursor steuern.

Dieses hier beschriebene Prinzip läßt sich grundsätzlich auch in Verbindung mit der Erfindung einsetzen, wobei allerdings der Ausführung mit einem Infrarotlicht-Sender im Hinblick auf die Störsicherheit der Vorzug zu geben ist.

Auch ist eine Ausführung denkbar, bei der mittels einer über eine Abtasteinrichtung pendelnden Magnetnadel eines am Kopfhörerbügel befestigten Kompasses die Richtung erfaßt und nachgesteuert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einem Blockschaltbild dargestellten Schaltungsbeispiels näher erläutert.

Das Blockschaltbild bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel zur elektrischen subjektiven Schallnachführung der beiden auf die Ohren eines Zuhörers aufsetzbaren Schallquellen eines Kopfhörers, um den Eindruck entstehen zu lassen, als ob die Tonquelle fest im Raum angeordnet sei.

Mit 1 ist die fiktive Tonquelle bezeichnet. Seitlich der fiktiven Tonquelle sind z.B. Infrarotlicht- Empfänger 2 und 3 angeordnet, deren Infrarotlicht für Detektoren entsprechend der vom Sender 4, der am Kopfhörerbügel angebracht ist, empfangenen Lichtsignale elektrische Signalpegel erzeugt, die entweder gleiche Pegel oder je nach Drehung des Kopfes 5 ungleiche Pegel aufweisen. Diese Pegel werden einem Richtungsdetektor 6 zugeführt, der Ausgangssignale zur elektrischen Nachsteuerung eines elektronischen Balancereglers 7 und/ oder einer elektrisch regelbaren Verzögerungsschaltung für die NF-Signale beider Tonkanäle steuert. Die Schallquelle, z.B. ein Plattenspieler 9, gibt über die Links/Rechts-Kanäle 10 und 11 die NF-Signale an die regelbare Zeitverzögerungsschaltung 8 ab. Die an den Ausgängen anliegenden, gegeneinander zeitverzögerten Signale werden über den elektronischen Balanceregler 7 geführt und in einem nachfolgenden Stereoverstärker 12 verstärkt an den Kopfhörer mit den Hörmuscheln 13, 14 abgegeben. Sind die Empfängerschaltungen 2 und 3 symmetrisch zum Kopf angeordnet, so erfolgt keine elektronische Nachregelung und elektronische Zeitverzögerung der NF-Signale. Erst wenn der Kopf gedreht wird, z.B. in der Darstellung nach rechts, so wird das Links-Signal abgeschwächt und gegenüber dem Rechts-Signal verzögert.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Stereo-Anordnung dargestellt. Es kann sich aber ebensogut um die Wiedergabe von Schallwellen von einer Monoquelle handeln, bei der in gleicher Weise ein räumlicher Klangeindruck vermittelt wird.

Claims (17)

1. Schaltungsanordnung für eine Tonwiedergabeeinrichtung mit einer fiktiv in einem Raum angeordneten oder einer ortsfest vorhandenen Tonquelle zur relativen Nachführung der Schallrichtung in Bezug auf die Tonquelle in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Kopfes des Zuhörers.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in stereophonen Tonwiedergabeanordnungen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung zur subjektiven oder objektiven Nachführung bei Schallaustrittsrichtung aus den Rechts/Links-Lautsprecheranordnungen einer ortsfesten Stereoton-Schallquelle.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung in Verbindung mit einem drahtlos oder drahtgebunden mit der Tonquelle verbundenen Kopfhörer.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Bügel am Kopf des Zuhörers mindestens eine Sendeeinrichtung zur Abgabe von Signalen vorgesehen ist, und daß im Raum mindestens zwei Empfangseinrichtungen beidseitig der Tonquelle angeordnet sind, deren empfangene Signalpegel entweder direkt oder nach Umwandlung in elektrische Signale eine Regelanordnung steuern, die die Schallrichtung proportional den ermittelten Signalpegeln verändern.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit einer ortsfesten Tonquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaustrittsrichtung einer Lautsprecheranordnung mit Richtcharakteristik mittels eines Stellmotors durch Drehung der Lautsprecher um eine vertikale Drehachse veränderbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit einem Kopfhörer mit zwei Kopfhörermuscheln, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden angeordneten Kopfhörermuscheln zugeordneten Signale in Abhängkeit von den von einem Richtungsdetektor gelieferten Signalpegel proportional zu dem Drehwinkel gegenüber der fiktiven Tonquelle verstärkt sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß proportional zu den empfangenen Signalpegeln die an den Kopfhörermuscheln anliegenden Signale gegeneinander verzögert sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit einer Tonwiedergabeanordnung mit ortsfesten Lautsprechern, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der ermittelten Signalpegel die Lautsprechersignale verzögert und/oder in ihrer Amplitude regelbar sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bügel mindestens zwei seitlich des Kopfes angeordnete Empfangseinrichtungen vorgesehen sind, die die von einem im fiktiven Punkt der Tonwiedergabeanordnung angeordneten Sender empfangenen Signale empfangen, und daß eine Auswertschaltung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von den empfangenen Signalpegeln eine Nachregelung der Schallrichtung bewirkt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelsignale zur Nachführung an die ortsfeste Tonwiedergabeanordnung drahtlos oder drahtgebunden übertragen werden.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallrichtungsnachführschaltung auf in dem Kopfhörer integrierte Stellregler zur Veränderung der Amplituden entsprechend den empfangenen Signalpegeln einwirkt.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die NF-Signale für die Kopfhörermuscheln durch Verzögerungsschaltungsanordnungen verzögert werden.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängeranordnung am Kopfhörerbügel verteilt angeordnet ist.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kopfhörerbügel ein Kompaß angeordnet ist, dessen Kompaßnadel über Fotosensoren drehbar gelagert ist, die bei Drehung des Kopfes elektrische Signale an eine Zählschaltung legen, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Zählerstand ein Signal zur Nachführung der Schallrichtung abgibt.

16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum Ultraschallquellen seitlich der vorhandenen oder fiktiven Tonquelle angeordnet sind, und daß auf dem Kopfhörerbügel oder einem gesonderten Bügel am Kopf seitlich desselben Ultraschall-Mikrofone vorgesehen sind, die die empfangenen Signale in analoge elektrische Signale umwandeln, deren Pegel zur Nachregelung der die Tonsignale beeinflussenden Schaltungen im Kopfhörer oder in der ortsfesten Tonsignalschaltquelle dienen.

17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fotosensoren am Ortsbügel, z.B. dem Kopfhörerbügel, verteilt angeordnet sind, die die von einem Infrarotlichtsender im fiktiven Punkt der Tonquelle abgestrahlten Infrarotsignale empfangen, welche Fotosensoren das empfangene Licht in auswertbare Analogsignale umsetzen, deren Signalpegel in einer Richtungsdetektorschaltung ausgewertet werden, deren Ausgangssignale Tonsignalnachführschaltungen steuern.