DE4007841A1 - Audio signal processing for stereo headphone - adjusting stereo spectrum width or original audio signal and feeding back variable intensity - Google Patents

Audio signal processing for stereo headphone - adjusting stereo spectrum width or original audio signal and feeding back variable intensity

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DE4007841A1
DE4007841A1 DE19904007841 DE4007841A DE4007841A1 DE 4007841 A1 DE4007841 A1 DE 4007841A1 DE 19904007841 DE19904007841 DE 19904007841 DE 4007841 A DE4007841 A DE 4007841A DE 4007841 A1 DE4007841 A1 DE 4007841A1
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Abstract

Starting from an arbitrary, original audio signal, its stereo sound spectrum width is variably adjusted. It is then fed back with a variable intensity to the original signal. The two signal components of the generated stereo signal are variably mixed, with a delay, feedback, and their intensity. Then the two signal components are passed through separately adjustable filters to simulate time dependent, variable, two-ear, outer ear transmission functions. The stereo signal components are several times, variably, intensity dependent delayed, frequency distorted and mixed for simulating three-dimensionally, directionally independent, localised room reflections. ADVANTAGE - Almost real, natural audio signal reception and reproduction by stereo headphones.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gehörbezogenen Tonsignalaufbereitung für die Stereokopfhörer-Wiedergabe.The invention relates to a method for ear-related audio signal processing for the Stereo headphone playback.

Folgende Begriffe werden verwendet, deren Bedeutung nachstehend erläutert ist:The following terms are used, their Meaning explained below:

  • - Außenrohr
    Ohrmuschel (auch Außenohrrelief genannt) inklusive Ohrkanal
    - outer tube
    Ear cup (also called outer ear relief) including ear canal
  • - Außenohrübertragungsfunktion
    aufgrund der anatomischen Ohrgestaltung entstehende lineare Verzerrungen bzw. Frequenzgangunebenheiten
    - Outer ear transfer function
    linear distortions or unevenness in frequency response arising from the anatomical ear design
  • - Außer-Kopf-Lokalisation
    außerhalb des Kopfes bzw. Schädels sich räumlich beliebig aufhaltende, natürlich empfundene Hörereignisse
    - Out of head localization
    Naturally perceived, naturally perceived hearing events outside of the head or skull
  • - binaural
    beidohrig (allgemein)
    - binaural
    both ears (general)
  • - fiktiv
    sich geistig bzw. imaginär vorstellbar
    - fictional
    imagine yourself mentally or imaginatively
  • - Frontalebene
    Ebene des kopfbezogenen Koordinatensystems, die lotrecht zur Ohrachse (z. B. Hörereignisse links, rechts, oben und unten empfunden)
    - frontal plane
    Level of the head-related coordinate system that is perpendicular to the ear axis (e.g. hearing events perceived on the left, right, up and down)
  • - Gehör
    Zusammenfassung sämtlicher Signalverarbeitungsprozesse vom Außen-, Mittel und Innenrohr bei der Schallwahrnehmung
    - hearing
    Summary of all signal processing processes from the outer, middle and inner tube during sound perception
  • - Hall
    Summe aller von Wänden, Gegenständen usw. eines Raumes reflektierter, nach dem Originalsignal beim z. B. Zuhörer eintreffender Signalanteile
    - Hall
    Sum of all reflected from walls, objects, etc. of a room, according to the original signal at z. B. listener incoming signal components
  • - Horizontalebene
    Ebene des kopfbezogenen Koordinatensystems, die waagerecht zur Ohrachse liegt (z. B. vorne, hinten, links und rechts einschließend)
    - horizontal plane
    Level of the head-related coordinate system that is horizontal to the ear axis (e.g. including front, back, left and right)
  • - Hörereignis
    subjektiv bezüglich des Aufendhaltsortes und des Klanges beurteilte Schallquelle
    - listening event
    subjectively assessed sound source with regard to the location and the sound
  • - Kompressor
    Gerät, das die Dynamik (Pegelschwankungsbreite) eines Wechseltonsignals komprimiert bzw. zusammendrückt
    - compressor
    Device that compresses or compresses the dynamics (level fluctuation range) of an alternating tone signal
  • - kopfbezogenes Koordinatensystem
    an Kopf- und Ohrgestaltung festgelegtes Koordinatensystem mit dem Ursprung in Kopfmitte
    - Head-related coordinate system
    coordinate system fixed to the head and ear design with the origin in the middle of the head
  • - kopfbezogene Stereophonie
    zweikanaliges Übertragungsverfahren zur Erzeugung von Ohrsignalen, das bei Kopfhörer-Wiedergabe eine realitätsnahe räumliche Empfindung von Hörereignissen bietet
    - head-related stereophony
    Two-channel transmission method for the generation of ear signals, which offers a realistic spatial perception of hearing events when playing headphones
  • - Kunstkopf
    spezielle Aufnahmemikrofoneinrichtung, welche eine mittlere Oberkörper- und Kopfanatomie mitberücksichtigt
    - dummy head
    special recording microphone device, which also takes into account an average upper body and head anatomy
  • - Im-Kopf-Lokalisation
    innerhalb des Kopfes bzw. Schädels eingeengt empfundene unnatürliche Hörereignisse, das bei Überforderung des Gehörs mit unbekannten Ohrsignalen auftritt
    - In-the-head localization
    unnatural hearing events felt within the head or skull, which occur when the hearing is overloaded with unknown ear signals
  • - interaural
    zwischen dem linken und rechten vergleichend betrachtet
    - interaural
    compared between the left and right
  • - Lautheit
    subjektive Beurteilung von akustischen Reizen bezüglich ihrer Schallintensität
    - loudness
    subjective assessment of acoustic stimuli with regard to their sound intensity
  • - Lokalisation
    subjektive Wahrnehmung von (akustischen) Reizen mittels der Sinnesorgane
    - localization
    subjective perception of (acoustic) stimuli by means of the sensory organs
  • - Medianebene
    Ebene des Kopfbezogenen Koordinatensystems, die senkrecht zur Ohrachse steht (z. B. vorne, hinten, oben und unten einschließend)
    - median level
    Plane of the head-related coordinate system that is perpendicular to the ear axis (e.g. including front, back, top and bottom)
  • - Ohrachse
    zwischen dem linken und rechten Ohrkanal festgelegte Gerade bzw. Achse
    - ear axis
    straight line or axis defined between the left and right ear canal
  • - Ohrsignal
    im Gehörgang bzw. Ohrkanal auftretende Tonsignale
    - ear signal
    Sound signals occurring in the ear canal or ear canal
  • - Ortung
    subjektive Verknüpfung von akustischen Reizen mit seiner räumlichen Lage
    - location
    subjective connection of acoustic stimuli with its spatial location
  • - Richcharakteristik
    die vom Außenohr erzeugten je Schallrichtungsemfindung speziell existenten und zugehörigen linearen Verzerrungen
    - directional characteristic
    the linear distortions that exist and are generated by the outer ear for each sound direction invention
  • - Richtungsmischpult
    Filterbank zur elektrischen Nachbildung von Außenohrübertragungseigenschaften
    - Directional mixer
    Filter bank for electrical simulation of outer ear transmission properties
  • - Schallereignis
    physikalischer Gegenstand (Schallquelle), welcher, bezüglich seines räumlichen Aufenthaltsortes definiert, komplexe Schallfelder aufbaut
    - Sound event
    physical object (sound source), which, with regard to its spatial location, builds up complex sound fields
  • - Stereobasisbreite
    grundlegende bei anatomisch gesunden Menschen existente interaurale Signallaufzeitdifferenz von ca. 0,63 Millisekunden (Mittelwert); dagegen haben Monosignale eine Stereobasisbreite (bzw. Stereoklangbildbreite) gleich Null, da die interaurale Signallaufzeitdifferenz den Wert Null Millisekungen einnimmt
    - Stereo base width
    basic interaural signal delay difference of approx. 0.63 milliseconds (mean) existing in anatomically healthy people; on the other hand, mono signals have a stereo base width (or stereo sound image width) equal to zero, since the interaural signal delay difference takes the value zero milliseconds
  • - synthetisieren
    kammfilterartig-künstliche Klangbildveränderung insbesondere unterhalb der Frequenz 1 kHz.
    - synthesize
    Comb filter-like artificial sound image change especially below the frequency 1 kHz.

Es ist bekannt, daß zur Erzeugung von beweglichen Hörereignissen bei Stereokopfhörer- Beschallung während der Tonaufzeichnung in Mixern mittels handbetriebener oder elektromechanisch oder rechnergestützt angesteuerter Panoramaregler eine zweikanalige Tonsignalzuführung vorgenommen wird. Dabei wird beispielsweise, ähnlich einer Pendelbewegung, zwischen dem linken und rechten Kanal, gleitend über Mono-Mitte, ein eindimensionales stereophones Hörereignis bei Kopfhörer-Beschallung aufgebaut, was oben im Kopf lokalisiert wird.It is known that for the generation of moving hearing events with stereo headphones Sound reinforcement during sound recording in mixers by means of manual or electromechanical or computer-controlled panorama controller  a two-channel audio signal feed becomes. For example, similar a pendulum movement, between the left and right channel, sliding over the mono center one-dimensional stereophonic listening event built up with headphone sound, what is located in the top of the head.

Hierzu adäquate Hörereignisse liefern auch studioübliche Effektgeräte, welche, basierend auf eine Zumischung von veränderlichen, im Millisekunden-Bereich verzögert liegenden Tonsignalen zum Originaltonsignal, ein dynamisches Stereopanorama bei Kopfhörer-Beschallung aufbauen. Diesbezüglich werden u. a. Effekte wie Flanging, Chorus und Phasing erzeugt.Adequate listening events also provide for this studio effects units, which, based an admixture of changeable, delayed in the millisecond range Sound signals to the original sound signal, a dynamic Set up stereo panorama for headphone sound. In this regard, u. a. Effects like flanging, Chorus and phasing are generated.

In der Grundkonzeption artverwandt sind auch tonsignalbearbeitende Geräte, die den Effekt von sogenannten Leslies, also rotierenden Lautsprechern, in stereo simulieren.Are related in the basic concept too Sound signal processing devices that have the effect from so-called Leslies, i.e. rotating Speakers, simulate in stereo.

Alle diese bisher beschriebenen Effekte (bzw. Effektgeräte) simulieren zwar ein bewegtes, jedoch räumlich eingegrenztes Hörereignis, das sich bei Stereokopfhörer-Beschallung ausschließlich auf einer der im Rahmen einer natürlichen Schallquellen-Lokalisation möglichen Ebenen, nämlich der Frontalebene befindet, die aufgespannt ist in u. a. drei Punkte links, rechts am Ohr und oben, monomittig im Kopf, einer halbkreisförmigen Fläche, befindet.All of the effects described so far (or Effect devices) simulate a moving, but limited listening event, that is with stereo headphones exclusively on one of the natural sound source localization possible Levels, namely the frontal level, the is spanned in u. a. three dots left, right on the ear and above, mono-centered in the head, one semicircular surface.

Dagegen schließt das natürliche räumliche Hören bekanntlich alle Punkte eines dreidimensionalen Raumes (beschrieben durch die Median-, Frontal- und Horizontalebene) ein. On the other hand, natural spatial hearing closes as is well known, all points of a three-dimensional Space (described by the median, frontal and horizontal plane).  

Für statische, also unbewegliche oder als unbeweglich simulierte Hörereignisse ist dazu bekannt, daß erstens Kopfhörer für eine Außer-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen freifeld- oder diffusfeldentzerrt oder richtungsneutral entzerrt werden (K. Genuit: Warum Freifeld, Mitteilung zur Funkausstellung Berlin 1983; Rundfunktechnische Mitteilungen: Heft 1/1983, Seiten 17 bis 26; Patentanmeldung: Nr. P 31 31 347.7-35; Fortschritte der Akustik-DAGA 1987, Seiten 477 bis 480).For static, i.e. immobile or as immobile simulated hearing events known that firstly headphones for a Out-of-head localization of hearing events free field or diffuse field equalized or be rectified in a directionally neutral manner (K. Genuit: Why Free field, notification of the radio exhibition Berlin 1983; Broadcast communications: Issue 1/1983, pages 17 to 26; Patent application: No. P 31 31 347.7-35; Advances in Acoustic DAGA 1987, pages 477 to 480).

Grundlage zu diesen bekannten Verfahren ist eine Nachbildung der Richtcharakteristik einer, statistisch betrachtet, "mittleren" menschlichen Ohr-Anatomie. Dabei werden Oberkörper, Rumpf, Kopf und Außenohrrelief, zur Realisierung bzw. Entzerrung von Kunstköpfen, Richtungsmischpulten und Kopfhörern vereinheitlicht berücksichtigt.The basis for these known methods is a replica of the directional characteristic one, statistically, "middle" human ear anatomy. In doing so Upper body, trunk, head and outer ear relief, for realization or equalization of artificial heads, directional mixers and Unified headphones considered.

Hierzu existieren heute vornehmlich zwei wesentliche Arten von Kunstkopfentwicklungen, die sich in freifeld- und diffusfeldentzerrte Versionen gliedern lassen (Brüel & Kjaer-Katalog: "Kopf- und Rumpfsimulator 4128"; Patentanmeldung: Nr. P 31 46 706.7; Rundfunktechnische Mitteilungen: Heft 1/1981, Seiten 1 bis 6). Diese Kunstköpfe sind das einzige Medium, um beliebig bewegliche Schallquellen erfassen und annähernd realitätsnah via Stereokopfhörer-Beschallung reproduzieren zu können.There are primarily two today major types of artificial head developments, which equalized in free field and diffuse field Structure versions (Brüel & Kjaer catalog: "Head and Body Simulator 4128"; Patent registration: No. P 31 46 706.7; Broadcast communications: Issue 1/1981, pages 1 to 6). These artificial heads are the only medium to move freely Record sound sources and approximate realistic via stereo headphone sound to be able to reproduce.

Zudem sind bislang nur zwei Richtungsmischpulte (u. a. Kunstkopfsimulatoren) bekannt geworden, die überwiegend beliebige binaural-kopfbezogene Hörereignisse aufbauen, welche beliebige akustische Situationen eines in einem Raum befindlichen lokalisierenden, anatomisch betrachtet, i. A. "mittleren" Probanden simulieren. (Head-Acustics: Informationsbroschüre und Bericht der 13. Tonmeistertagung München 1984, Seiten 103 bis 110; Akustische u. Kino-Geräte GmbH: Informationsbroschüre und Bericht der 15. Tonmeistertagung Mainz 1988, Seiten 396 bis 424). Die Erzeugung von bewegten Hörereignissen wird in diesem Zusammenhang auch angedeutet: Ein "dynamischer Austausch der Parameter in Echtzeit" ist durchführbar.In addition, there are only two directional mixers so far (including artificial head simulators) the predominantly arbitrary binaural head-related Build up listening events, any acoustic situations one in a room located, anatomically  considered, i. A. Simulate "medium" subjects. (Head-Acustics: information brochure and Report of the 13th Tonmeistertagung Munich 1984, Pages 103 to 110; Acoustic and Kino-Geräte GmbH: Information brochure and report of the 15th Tonmeistertagung Mainz 1988, pages 396 to 424). The generation of moving hearing events will also indicated in this context: a "dynamic exchange of parameters in real time" is feasible.

Auf die Relevanz der Individualanpassung des Systems "Kunstkopf-Kopfhörer" wird unter verschiedenen Gesichtspunkten hingewiesen (J. Blauert: Räumliches Hören, Nachschrift, neue Ergebnisse und Trends seit 1972, S. Hirzel Verlag, 1985; Acustica: Vol. 48, Seiten 272 bis 274). Dabei wird insbesondere auf die ein-dezibel-genaue Nachbildung der Richtcharakteristik des menschlichen Ohres Wert gelegt, wie sie in Tonsignalübertragungsverfahren zu berücksichtigen sind. Bei Frequenzgang-Abweichungen größer als 1 dB ist ansonsten eine Im-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen unvermeidbar, da beim Vorgang der Zuordnung des Hörereignisses zum Schallquellenursprung im Falle der Kopfhörer- Wiedergabe die visuelle Zusatzinformation zur Verknüpfung mit dem Gehörten fehlt (G. Plenge: über das Problem der intracranialen Ortung von Schallquellen bei der akustischen Wahrnehmung des Menschen, Habilitation, TU-Berlin 1973, Seiten 25 ff.).The relevance of customization of the system "dummy headphones" is under different points of view (J. Blauert: Spatial Hearing, Postscript, new results and trends since 1972, S. Hirzel Verlag, 1985; Acustica: Vol. 48, Pages 272 to 274). In particular, to the one-decibel-exact replica of the Polar pattern of the human Attention is paid to how they are used in audio signal transmission are to be considered. With frequency response deviations greater than 1 dB is otherwise an in-the-head localization of Hearing events inevitable because of the process the assignment of the hearing event to Sound source origin in the case of headphone Reproduction of the additional visual information to link with what you hear is missing (G. Plenge: on the problem of intracranial location of sound sources in human acoustic perception, Habilitation, TU Berlin 1973, pages 25 ff.).

Somit ist offensichtlich, daß auschließlich das vor einem (zum Aufnahmesystem kompatiblen) Kopfhörer richtungsabhängig, individuell nachentzerrte Stereotonsignal eines Kunstkopfes oder Richtungsmischpultes die immer erwünschte Außer-Kopf-Lokalisation ermöglicht (F. König; Patentanmeldung: Nr. P 39 22 118.0).So it is obvious that only in front of a (compatible with the recording system) Headphones depending on the direction, individually equalized stereo sound signal of a  Artificial head or directional mixer the always wanted out-of-head localization enables (F. König; patent application: P 39 22 118.0).

Die Meßmethoden, den Meßaufbau und die damit erzielten Ergebnisse im Zusammenhang mit der Bestimmung der Außenrohr-Übertragungsfunktion wurden außerdem in einem Überblick beschrieben (siehe oben, Blauert: Räumliches Hören, Nachschrift). Abgewandelt als schneller arbeitendes und vereinfachtes Verfahren (beispielsweise liegen nach einigen Sekunden Meßzeitaufwand bereits Graphiken vor, die Schlüsse über frequenzabhängige Verzerrungen ermöglichen), zeigt dies F. König bezüglich der Beschallungsvariante "Kopfhörer" (Patentanmeldung: Nr. P 39 03 246.9 und P 39 12 582.3).The measurement methods, the measurement setup and the so achieved results in connection with the Determination of the outer tube transfer function were also described in an overview (see above, Blauert: spatial listening, postscript). Modified as faster working and simplified procedure (for example lie after a few seconds of measurement already have graphics that draw conclusions about enable frequency-dependent distortions), F. König shows this with regard to the sound system variant "Headphones" (patent application: P 39 03 246.9 and P 39 12 582.3).

Zur Aufnahme und Wiedergabe richtungsgetreuer Beschallungen wurden u. a. von Blauert/ Boerger/Laws, Kürer/Plenge/Wilkens, Pleiderer usw. Anstregungen unternommen, um den lästigen Nebeneffekt der "Im-Kopf-Lokalisation" bei der Wiedergabe von Tonaufnahmen bei Kopfhörerbeschallung zu reduzieren (Patentanmeldung: Nr. P 22 33 316.0, 26 28 053.0-31; Offenlegungsschriften: Nr. 19 27 401, 22 44 162, 25 45 446, 25 57 519; Funk Technik, Heft 6+7/1984, Sonderdruck, Patentanm.-Nr. P 31 12 874.2-35).For recording and playback true to direction Public address systems were a. by Blauert / Boerger / Laws, Kürer / Plenge / Wilkens, Pleiderer etc. made efforts to the annoying side effect of "in-the-head localization" when playing sound recordings Reduce headphone sound (patent application: No. P 22 33 316.0, 26 28 053.0-31; Publications: No. 19 27 401, 22 44 162, 25 45 446, 25 57 519; Radio technology, Issue 6 + 7/1984, special edition, patent no. P 31 12 874.2-35).

Insbesondere letzteres Verfahren (von P. M. Pfleiderer) ist herauszuheben, da es im praxisnahen Einsatz, nicht, wie mit "processor for out-of-head localisation" propagiert, eine mit dem wissenschaftlichen Terminus entsprechenden Hörereignis- Lokalisation bietet (siehe oben G. Plenge, Habilitationsschrift, 1973). Es handelt sich bei diesem Gerät um einen Effekt-Prozessor, der eine Raumakustik nachträglich zum Stereo-Ton aufbaut, nicht aber eine der möglichen Schallrichtungswahrnehmungen (von der Oben-Im-Kopf-Ortung abweichend) bei der natürlichen dreidimensionalen Ortung von Hörereignissen realisiert. Dazu trägt erwiesenermaßen die Richtcharakteristik des Außenrohres bei (siehe oben Blauert, Räumliches Hören, Nachschrift).The latter method in particular (by P. M. Pfleiderer) should be emphasized as it is practical Use, not as with "processor for out-of-head localization ", one with the scientific term corresponding hearing event Localization offers (see above G. Plenge,  Habilitation thesis, 1973). It is about in this device around an effects processor that room acoustics after the stereo sound builds up, but not one of the possible sound direction perceptions (from top-in-head location different) in the natural three-dimensional Location of hearing events implemented. Add to that proven the directivity of the Outer tube at (see Blauert above, spatial Hear, Postscript).

Zudem ist bereits seit 1970 "ein neuartiges Präsenzfilter" (J. Blauert: Fernseh- und Kino-Technik, 1970, Heft 3, Seiten 75 bis 78) sowie "ein Modell zur Beschreibung von Außenohrübertragungseigenschaften" bekannt (K. Genuit: Dissertation, TH-Aachen 1984).In addition, "has been a new kind since 1970 Presence filter "(J. Blauert: television and Kino-Technik, 1970, Issue 3, pages 75 to 78) and "a model for description of outer ear transmission properties " known (K. Genuit: dissertation, TH Aachen 1984).

In bezug auf eine Stereokopfhörer-Beschallung der Außenohren unter der Vorgabe, Hörereignisse im wesentlichen horizontal vorne orten zu können, wurde mittels einer speziellen Anordnung der Schallwandlersysteme bewiesen, daß die tonaufzeichnungstechnische Vorgeschichte von abzuhörenden Tonkonserven keinen Einfluß auf die dort realisierte kopfbezogene Vorneortung hat (F. König; Patentanmeldung: Nr. P 39 42 127.9). Konkretisiert umschreibt dies die Tatsache, bei Verwendung beliebiger, beispielsweise mono-, intensitäts- oder laufzeitstereophoner Tonsignale mit einer geeigneten Kopfhörer-Schallwandlersystemanordnung (in Sichtrichtung vorne-unterhalb des Außenohrreliefs plaziert, lineare Verzerrungen aufzumischen) kopfbezogene Hörereignisse nach vorne verschieben zu können, wobei eine Prägung einer z. B. individuellen Stereobasisbreite von i. A. ca. 0,63 Millisekunden Verzögerungszeit anfällt (kein relevantes Übersprechen vom linken auf das rechte Ohr feststellbar). Nachdem aufgrund des Allpaßcharakters von Stereokopfhörern an den beiden Ohren somit nur jene hörbaren Verzögerungen der Tonaufzeichnung (überwiegend zwischen einer und mindestens 100 Millisekunden befindlich) zur Wirkung kommen, d. h. von beschallten Personen überhaupt empfunden werden und dabei die Richtungserzeugung bzw. Simulation von Hörereignissen (hier horizontal vorne) unbeeinträchtigt bleibt, hat sich deshalb die Einhaltung des Verzögerungszeitwertes von z. B. 0,63 Millisekunden als unbedeutender Bestandteil bei der menschlichen binauralen Richtungserkennung herauskristallisiert. Die gleiche Schlußfolgerung ist auch nach einer Analyse bei natürlicher, nicht kopfbezogener Beschallung zu ziehen: die zwei am Kopfe eines anatomisch normal gestalteten Menschen im Abstand von ca. 18 Zentimetern befindlichen Ohren erzeugen die beschriebene Stereobasisbreite von 0,63 Millisekunden, welche jedoch unabhängig von der Schalleinfallsrichtung annähernd konstant bleibt (das Ohrenpaar ist nur bedingt beweglich). Deshalb können nur variable, beim Prozeß des Hörens "automatisch" zu sammelnde und auszuwertende Daten, wie z. B. die bekannten linearen Verzerrungen des Außenohrreliefs (siehe oben Blauert oder Genuit), für die menschliche Richtungserkennung verantwortlich gemacht werden. Regarding stereo headphone sound of the outer ears under the stipulation, listening events locate essentially horizontally in front was able to use a special Proven arrangement of sound transducer systems, that the sound recording history no influence from tinned audio to the head-related realized there Pre-location has (F. König; patent application: P 39 42 127.9). Specifically describes this is the fact when using any, for example mono, intensity or runtime stereo sound signals with a suitable headphone sound transducer system arrangement (in the viewing direction front-below the Placed outer ear reliefs, linear distortions to mix up) head-related listening events to be able to move forward where an embossing of a z. B. individual  Stereo base width of i. A. approx. 0.63 milliseconds Delay time arises (no relevant Crosstalk from the left to the right ear noticeable). After due to the all-pass character of stereo headphones on the two Ears only those audible delays of the Sound recording (mostly between one and at least 100 milliseconds) come into effect, d. H. from sonicated persons to be felt at all and thereby the generation of direction or simulation of hearing events (here horizontally in front) unaffected remains, has therefore compliance the delay time value of e.g. B. 0.63 milliseconds as insignificant Ingredient in human binaural Direction detection crystallized out. The same conclusion is also after an analysis at natural, not head-based sound: the two on the head of an anatomically normal designed People at a distance of about 18 centimeters located ears produce the described Stereo base width of 0.63 milliseconds, which, however, regardless of the direction of sound remains approximately constant (the pair of ears is only partially mobile). Therefore only variable, "automatically" in the process of hearing data to be collected and evaluated, such as B. the known linear distortions the outer ear relief (see Blauert above or Genuit), for human direction detection be held responsible.  

Gänzlich unbekannt sind im obigen Zusammenhang (räumliches Hören kombiniert mit kontinuierlichen Panorama-Links-Rechts- oder Flanging-Effekten usw.) Eröterungen zum Thema bewegte "Zuhörer", welche beispielsweise einem um die lotrechte Achse rotierenden Kunstkopf entspräche. Dabei würden jedoch nach kurzer Zeit Rotations- oder Signalübertragungsprobleme auftreten, da sich, wenn der Kunstkopf nicht z. B. oben auf der Kopfdecke über eine Sendeanlage verfügt (z. B. mittels einer Infrarot-Sender-Empfänger-Anlage oder eine Anlage zur frequenzmodulierten Übertragung via Trägersignal), Kabel o. Ä. in sich verdrillen und somit eine Fortführung der Kunstkopf-Rotation verhindern. Gleiches gilt dann auch für eine Kombination von bewegten Schallquellen mit bewegten Kunstköpfen (bei Wiedergabe per Stereo-Kopfhörer als "fiktive Zuhörer" zu betrachten). Nach den Beschreibungen von Blauert und Plenge (siehe oben) hat dies insbesondere folgende Bewandnis: Die relative Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Außer-Kopf-Lokalisation von ortsfesten Schallereignissen geht bei Probanden mit nicht fixiertem Kopf zurück, weil eine schallereignis-lokalisierende Person bei Unsicherheit über den Aufenthaltsort bezüglich der Schallquelle eine reflexmäßige Ausrichtbewegung des Kopfes vornimmt (drehen des Kopfes, so daß eines der beiden Ohren, die einer Meßbasis entsprechen, sich kurzzeitig näher an dem Schallereignis befindet). Ein weiterer Rückgang der Außer-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen ist deshalb auch bei beweglichen Schallquellen zu erwarten. Are completely unknown in the above context (spatial hearing combined with continuous Panorama left-right or flanging effects etc.) Discussions about moving "listeners", which one for example around the vertical Axis rotating artificial head would correspond. Here would, however, after a short time rotational or Signal transmission problems occur because when the artificial head not z. B. on top of the head cover has a transmitter (e.g. using a Infrared transmitter-receiver system or one System for frequency-modulated transmission via carrier signal), cable or similar twist in itself and thus a continuation of the artificial head rotation prevent. The same applies to one Combination of moving sound sources with moving artificial heads (when playing via Stereo headphones as "fictional listeners" too consider). According to the descriptions by Blauert and Plenge (see above) has this in particular following evidence: The relative probability the occurrence of an out-of-head localization of stationary sound events Subjects with head not fixed back, because a sound event localizing person if you are unsure about your whereabouts a reflexive alignment movement of the sound source of the head (turning the head so that one of the two ears, which is a measurement base correspond, briefly closer to that Sound event is located). Another decline the out-of-head localization of hearing events is therefore too with movable sound sources expect.  

Es ist desweiteren bekannt, Lautheitsbeurteilungen von breitbandigen Signalen mittels der Empfehlung nach DIN 45 631 durchzuführen (Acustica: Vol. 55, Seiten 63 bis 67). Dabei handelt es sich heute ohne bekannte Ausnahme um ein Meßverfahren zur (Umwelt-)Geräuschanalyse.It is also known loudness assessments of broadband signals using the recommendation according to DIN 45 631 (Acustica: Vol. 55, Pages 63 to 67). It is today without a known exception to a measuring method for (Environmental) noise analysis.

Schließlich ist bekannt, breitbandige und pegelabhängig extrem schwankende, also hochdynamische Signale, im Tonstudiobereich durch gesamtpegel-auswertende Spitzenwertbegrenzungs- und Kompressor-Geräte, nachzuregeln. In Anwendung auf Signale mit breiter spektraler Verteilung weisen solche dynamikreduzierte Verfahren, welche insbesondere zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit von u. a. Rundfunktonproduktionen beitragen, irritierenden Dynamik-Pumpeffekte auf. Pumpeffekte werden z. B. durch Blaslaute beim Sprechen vor einem Mikrofon ausgelöst (als Popgeräusch bekannt). In diesem Zusammenhang werden nicht zum Nutzsignal gehörende Spektralanteile erzeugt, die einmal frequenzmäßig unterhalb der für die Sprache wesentlichen Spektrums zum liegen kommen und zudem noch, bezogen auf den momentanen Gesamtpegel, den größten Energieanteil liefern. Bei angewandter, heute üblicher Dynamikreduzierung sind dadurch u. U. diverse Silben von ausgesprochenen Worten unverständlich. Außerdem finden diese verbreiteten Geräte zur Dynamikreduzierung in Abwandlung auch zur Unterdrückung von audiohochfrequenten Störgeräuschen ihre Verwendung (sogenannte Denoiser). Finally, it is known to be broadband and extremely fluctuating depending on the level highly dynamic signals, in the recording studio area total level evaluating peak limitation and Compressor devices, readjust. In application on Show signals with a broad spectral distribution such dynamics-reduced processes, which especially to improve speech intelligibility from u. a. Broadcast production contribute to irritating dynamic pumping effects. Pump effects are e.g. B. by blowing sounds Speaking in front of a microphone triggered (as a pop sound known). In this context Spectral components not belonging to the useful signal generated that frequency once below the for the language essential spectrum to lie come and also, based on the current Total level, deliver the largest share of energy. With the dynamic reduction applied today are u. U. various syllables from words incomprehensible. In addition, these common devices find Dynamic reduction in modification also for Suppression of high-frequency audio noise their use (so-called Denoiser).  

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß eine realitätsnahe natürliche Tonsignalaufnahme-, (-übertragungs-) und -wiedergabesituation via Stereokörper zwar mit teilweisem Erfolg erreicht wird, daß aber ein voller Erfolg an der Existenz eines Konglomerats von unterschiedlichen definierbaren Fehlern scheitert, deren Ursachen jedoch bislang in überwiegend falscher Reihenfolge (z. B. Priorität "Wiedergabelautstärke" vor "Individualanpassung"), sowie unvollständig behoben werden.In summary it can be said that a realistic natural sound signal recording, (broadcast) and playback situation via stereo body with partial Success is achieved, but a complete one Success in the existence of a conglomerate of different definable errors fails, the causes of which have so far been mostly wrong order (e.g. priority "Playback volume" before "individual adjustment"), as well as incompletely corrected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu schaffen, das eine realitätsnahe natürliche Tonsignalaufnahme-, (Übertragungs-) und -wiedergabesituation via Stereokopfhörer mit maximalem Erfolg gestattet.The invention is based on the object Create procedures of the type in question, which is a realistic natural sound signal recording, (Transmission) and playback situation via stereo headphones with maximum success allowed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This task is solved by the by the characteristic features of the Claim 1.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Dabei ist erfindungsgemäß nicht zwingend von einem monophonen, aufzubereitenden Eingangstonsignal auszugehen, da die Möglichkeit geboten wird, häufig anzutreffende, minderwertige stereophone Signale einer tontechnischen Überarbeitung zu unterziehen. Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims. It is not necessarily according to the invention by one monophonic input signal to be processed to go out because there is an opportunity inferior, often found stereophonic signals of a sound engineering Undergo revision.  

So ist es von Vorteil, daß zur Erhebung der gemäß Anspruch 5 verwendeten Daten über die "mittlere" Richtcharakteristik einer ausgesuchten Person folgende Punkte beachtet werden:So it is an advantage that to collect the data used according to claim 5 about the "Medium" directional characteristic of a selected one Person the following points should be observed:

  • - Dreidimensional-räumlich richtungsvariierte Beschallung dieses ausgesuchten Probanden mittels geeigneter akustischer Testsignale.- Three-dimensionally spatially directional Public address of this selected subject by means of suitable acoustic test signals.
  • - Durchführung der Probandenbeschallung in der Median-, Horizontal- und Frontalebene mit einer Richtungsauflösung kleiner 30 Grad.- Implementation of the subject sound in the median, horizontal and frontal plane with a directional resolution of less than 30 degrees.
  • - Durchführung der Probandenbeschallung in einem reflexionsarmen Raum.- Implementation of the subject sound in an anechoic room.
  • - Bestimmung von beidohrigen Außenohr- Übertragungsmaßen des ausgesuchten Probanden mittels geeigneter Testsignale.- determination of both ears Transfer dimensions of the selected subject using suitable test signals.
  • - Erfassung von binauralen Gruppenlaufzeiten und interauralen Laufzeitunterschieden mittels dieser geeigneter Testsignale.- Recording of binaural group transit times and interaural time differences using of these suitable test signals.
  • - Realisierung der geeigneten Testsignale mittels einer Erweiterung der Normmeßfrequenzfolge gemäß DIN 45401 zu einer viertelterz- gestuften logarithmischen Frequenzskala, welche mindestens das frequenzabhängige Auflösungsvermögen des geometrischen Verhältnisses zwölfte Wurzel aus zwei bietet.- Realization of the suitable test signals by means of an extension of the standard measuring frequency sequence according to DIN 45401 to a quarter third stepped logarithmic frequency scale, which is at least the frequency dependent Resolving power of the geometric Provides ratio twelfth root of two.
  • - Die Bestimmung von Außenrohr-Übertragungsmaßen erfolgt in einem frequenzabhängigen Pegeluntersuchungsbereich von mindestens 20 Hz bis 20 kHz mit einer Pegeluntersuchungsgenauigkeit kleiner 0,5 dB.- The determination of outer tube transmission dimensions takes place in a frequency dependent Level investigation range of at least 20 Hz to 20 kHz with a level test accuracy less than 0.5 dB.
  • - Die Bestimmung von Außenrohr-Übertragungsmaßen wird ca. vier Millimeter einwärts im Gehörgang des ausgesuchten Probanden vor dem Trommelfell vorgenommen. - The determination of outer tube transmission dimensions is about four millimeters inward Auditory canal of the selected subject before Tympanic membrane made.  
  • - Die Bestimmung von Außenrohr-Übertragungsmaßen wird durch eine verzerrungsarme, sondenartige Vorrichtung, die mittels eines zentrisch im Gehörgang gelagerten Schallzuführungsschlauches Testsignalstichproben zu einem außerhalb des Gehörgangs befindlichen Mikrofon überträgt, realisiert.- The determination of outer tube transmission dimensions is characterized by a low-distortion, probe-like Device that is centered in the Ear canal mounted sound delivery tube Test signal samples to an outside of the Microphone located in the ear canal, realized.
  • - Ermittlung des ausgesuchten Proband aus einer Vielzahl von Personen (mindestens acht) durch korrelative Vergleiche von Außenohr-Übertragungsmaßen, welcher im Mittel über das Maximum von sich bei der Vielzahl von individuellen Außenohr-Übertragungsmaßen statistisch häufenden frequenzabhängigen Kurvenverlaufskonturen verfügt.- Determination of the selected subject from a Large number of people (at least eight) through correlative comparisons of outer ear transmission dimensions, which on average about the maximum of yourself in the multitude of individual outer ear transmission dimensions statistically increasing frequency-dependent Has curve contours.
  • - Die bei der Außenohr-Übertragungsmaß- Bestimmung verwendete sondenartige Vorrichtung verfügt in einem Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz über eine Genauigkeit der Schallwandel- und Übertragungseigenschaften von kleiner plus/minus 0,5 dB.- The at the outer ear transmission dimension Determination used probe-like device has a frequency range of 20 Hz up to 20 kHz over an accuracy of the sound conversion and transmission properties of less plus / minus 0.5 dB.
  • - Das für die sondenartige Vorrichtung verwendete Mikrofon weist eine Dynamik größer 58 dB auf.- That for the probe-like device The microphone used has a dynamic range greater than 58 dB.

Bezüglich der Simulation von dreidimensional- räumlich aufgelösten beweglichen Hörereignissen, u. a. nach Anspruch 6, ist es vorteilhaft, daß eine geeignete Schalleinfalls-Winkelauflösung der bei Stereokopfhörer-Wiedergabe zu simulierenden Hörereignisrichtungen gewählt wird (Schritte kleiner 30 Grad in der Median-, Frontal- und Horizontalebene; vorzugsweise 10 Grad). Dies ermöglicht via Stereokopfhörer-Wiedergabe einmal die Simulation von weiträumig bewegten Schallereignissen gemäß Anspruch 11 und/oder die Simulation der seitlichen Ausrichtbewegung eines nicht fixierten menschlichen Kopfes während der Lokalisation von beispielsweise gehörmäßig schwer erfaßbaren Schallquellen, welche eine Erhöhung der Sicherheit und Schnelligkeit bei der generellen Richtungszuordnung hervorruft (ein Rückgang der Im-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen ist zu erwarten).Regarding the simulation of three-dimensional spatially resolved moving hearing events, u. a. according to claim 6, it is advantageous that a suitable sound incidence angular resolution that for stereo headphone playback simulating hearing event directions is selected (Steps less than 30 degrees in the median, frontal and horizontal plane; preferably 10 degrees). This enables via stereo headphone playback once the simulation of moving widely Sound events according to claim 11 and / or the  Simulation of the lateral alignment movement of a unfixed human head during the localization of, for example, auditory difficult to grasp sound sources, which one Increased security and speed in the general direction assignment (a decrease in in-head localization of Hearing events are expected).

Außerdem ist es von Vorteil, daß, wie es nach einem der Ansprüche 12 oder 13 zum Ausdruck kommt, ein digitaler im erfindungsgemäßen Verfahren miterzeugter Code, der eine zeitabhängig veränderliche Information über die simulierte Hörereignisrichtung enthält, wiedergabeseitig (z. B. im Compact-Disc-Player) wie folgt Verwendung findet: Es wird dieser Richtungsinformations-Code bei der Erstellung von Tonkonserven mit aufgezeichnet, so ist wiedergabeseits in einem entsprechend ausgerüsteten Stereotonwiedergabegerät eine nachträgliche Individualanpassung der Hörereignisse an personenspezifische Außenohrverhältnisse, d. h. an die anatomische Gestaltung des gesamten Gehörsystems, möglich. Dies wird vorteilhafterweise wieder mittels zweier variabel steuerbarer digitaler Filter realisiert.It is also an advantage that how it is after one of claims 12 or 13 is expressed, a digital in the inventive method co-generated code that is a time-dependent changeable information about the simulated Includes listening event direction, playback side (e.g. in a compact disc player) as follows finds: This direction information code in the creation of canned clay recorded with, so is playback side in a suitably equipped stereo sound reproduction device a subsequent customization the listening events to person-specific Outer ear conditions, d. H. to the anatomical Design of the entire auditory system possible. This is advantageously done again by means of two variably controllable digital filter realized.

Zudem ist es vorteilhaft, daß die verwendeten analogen Verstärker, die Elemente Analog-Digital- (A/D-), Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) sowie die Kette der digitalen Signalverarbeitung bezüglich der Güte des elektrischen Übertragungsverhaltens mindestens die Anforderungen wie folgt einhalten:It is also advantageous that the used analog amplifier, the elements analog-digital (A / D-), digital-to-analog converter (D / A converter) as well as the chain of digital signal processing regarding the quality of the electrical transmission behavior at least the requirements like comply with:

  • - genereller Nutzsignal-Störpegelabstand größer 96 dB, - General useful signal-to-noise ratio greater than 96 dB,  
  • - inklusive eines Verstärkungsfaktors von 40 dB ergibt sich für den Analogverstärker ein Nutzsignal-Störpegelabstand von mindestens 136 dB,- including a gain factor of 40 dB results for the analog amplifier a useful signal-to-noise ratio of at least 136 dB,
  • - Dynamik größer 60 dB,- dynamics greater than 60 dB,
  • - lineare Verzerrungen (max. Abweichung) kleiner 0,5 dB und- linear distortions (max. deviation) less than 0.5 dB and
  • - nichtlineare Verzerrungen kleiner 0,1%- nonlinear distortions less than 0.1%
  • - gemäß einer A/D- und D/A-Wandlung größer 16 bit.- Larger according to an A / D and D / A conversion 16 bit.

Desweiteren ist es von Vorteil, daß zur Wiedergabe von erfindungsgemäß erzeugten Hörereignissen ein zur Aufnahme kompatibel entzerrter, d. h. beispielsweise freifeld- oder diffusfeldentzerrter, Stereokopfhörer Verwendung findet.Furthermore, it is advantageous that for playback of hearing events generated according to the invention a compatible equalized for recording, d. H. for example free-field or diffuse-field equalized, Stereo headphones are used.

Die mit Hilfe der Erfindung erzielbaren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bei der Außenohrbeschallung mittels Stereokopfhörer bestehen insbesondere darin, daßThe advantages achievable with the aid of the invention compared to the prior art at External ear sound using stereo headphones consist in particular in that

  • a) beliebige Simulationen von dreidimensional- räumlich bewegten Hörereignissen unter Einbeziehung von "mittleren" richtungsabhängigen linearen Verzerrungen einer Person sowie von raumakustischen Verhältnissen, welche
    • a1) die ausgeführten Bewegungen einer hörenden Person bezüglich einer konstanten, d. h. ortsbezogen fixen Schallquelle oder
    • a2) die Bewegungen einer nicht statisch in einem Raum befindlichen als bewegten Schallquelle aufbaut, ermöglicht werden,
    a) Any simulations of three-dimensionally spatially moving hearing events, including "average" direction-dependent linear distortions of a person as well as room acoustic conditions, which
    • a1) the movements carried out by a hearing person with respect to a constant, ie location-specific, fixed sound source or
    • a2) the movements of a sound source that is not static in a room builds up, are made possible,
  • b) eine nachträgliche, wiedergabeseitige Anpassung von bewegten Hörereignissen an individuelle Richtcharakteristiken (ausgehend von der "mittleren" Richtcharakteristik) ermöglicht wird,b) a subsequent adjustment on the reproduction side from moving hearing events to individual Polar patterns (starting from the "medium" polar pattern) enables becomes,
  • c) ein vergleichsweise geringer Hardware-Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahren besteht,c) a comparatively low amount of hardware to implement the invention Procedure exists
  • d) parallel zu den Verzerrungen der binauralen Richtungswahrnehmung Klanbildeffekte im Zusammenhang mit der binauralen Stereobasisbreite (d. h. veränderbare Links-Rechts-Verzögerungszeit) zur Verfügung gestellt werden,d) parallel to the distortion of the binaural Directional perception clan image effects in Connection with the binaural Stereo base width (i.e. changeable Left-right delay time) be asked
  • e) z. B. bei Popmusik-Produktionen unerwünschte hochdynamische Instrumente, Sprach oder Geräusche lautheitsabhängig dynamik-komprimiert werden,e) z. B. undesirable in pop music productions highly dynamic instruments, voice or Noise dynamically compressed depending on loudness will,
  • f) keine Umschalt-Störgeräusche während Simulationen bewegter Hörereignisse auftreten undf) no switching noise during Simulations of moving hearing events occur and
  • g) die für das Gehör erfindungsgemäß nunmehr gestellte wesentliche Grundinformation zur generellen Schallereignis-Richtungsortung, in Form von Punkt a) und b) sowie einer Simulation der Entfernungswahrnehmung des fiktiven Zuhörers von Schallquellen und deren Abstand von Wänden in akustischen Räumen, komplettiert wird. Von wesentlicher Bedeutung für eine gewohnte, natürliche Außer-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen ist auch die, von u. a. Blauert und Plenge (siehe oben) beschriebene, Beweglichkeit des Kopfes von hörenden Personen (ergänzend auch die der Schallquelle). Nach den erläuterten erfindungsgemäßen Vorteilen a) und b) wird dies hier berücksichtigt. Deshalb geht die relative Wahrscheinlichkeit einer empfundenen Im-Kopf-Lokalisation von Hörereignissen deutlich zurück.g) according to the invention for hearing provided essential basic information on general sound event direction location, in the form of points a) and b) and a simulation of distance perception the fictitious listener of sound sources and their distance from walls in acoustic Clear, is completed. Essential Meaning for a familiar, natural Out-of-head localization of hearing events is also that of u. a. Blauert and Plenge (see above), mobility the head of hearing persons (supplementary also that of the sound source). After the Advantages according to the invention explained a)  and b) this is taken into account here. Therefore the relative probability goes a perceived localization of the head of Hearing events significantly back.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; in diesen zeigt:The invention is based on Drawings are explained in more detail; in these shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches aus einem zugrundeliegenden monophonen Originaltonsignal mittels Klangbildsynthetisierung und Simulationen von bewegten binauralen Hörereignissen ein kopfbezogenes stereophones Tonsignal erzeugt sowie Fig. 1 is a block diagram with an apparatus for performing the method according to the invention, which generates a head-related stereophonic sound signal from an underlying monophonic original sound signal by means of sound image synthesis and simulations of moving binaural auditory events

Fig. 2 eine räumlich-vektorielle Darstellung einer bewegten Schallquelle des simulierten Zuhörers und die dabei auftretende Schallemissions- bzw. Schallimmisionskomponenten. Fig. 2 shows a spatial representation of a moving sound source vector of the simulated listener and the acoustic emission thereby occurring or Schallimmisionskomponenten.

A) Hardware-KonzeptA) Hardware concept

Das gemäß Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel umschreibt im wesentlichen eine software-gesteuerte Hardware-Signalprozessing-Vorrichtung, die mittels analoger und digitaler Signalverarbeitung zu mehrdimensional-räumlichen, natürlichen Hörereignissen bei der Wiedergabe per üblichem Stereokopfhörer führt: Als erstes wird das einkanalige Tonsignal, hier z. B. eines Mikrofons (1), durch einen breitbandigen, rauscharmen, regelbaren Vorverstärker (2) in das geeignete Spannungsniveau der nachfolgenden diversen Analog-Digital-Wandler (4) und (6) gebracht. Dazu wird parallel eine eingangsseitige Lautheitsanalyse des zeitlich wechselnden Tonsignales realisiert, die, nach digitaler Signalverarbeitung, eine Kontrolle bzw. Einstellung des Verstärkungsfaktors von (2) vorsieht. Hierfür ist Voraussetzung, daß zunächst eine relative Abstimmung bzw. Angleichung der erfaßten Spannungen an Sone-Stufen und Frequenzgruppen (gemäß der Lautheitsbestimmung nach DIN 45631) vorgenommen wird. Diese basiert auf eine mehrfachselektive Bandpaßunterteilung in Terzen (3), welche eine Vielzahl von Teilspannungen ergibt. Später werden daraus (durch eine CU (40), siehe unten) die für die Lautheitsbestimmung nötigen Frequenzgruppen gebildet. Außerdem werden die einzelnen Teilspannungen so voneinander getrennt, daß mittels eines nachfolgenden Analog-Digital- Wandlers (6) selektiv jedes Frequenzband auf digitaler Ebene (40) analysiert werden kann. Die Verbindung zu einer EDV-Anlage (entspricht der Abkürzung für elektrischer Datenverarbeitung) wird durch einen bidirektionalen Datenbus (7) gewährleistet. Ein entsprechend per Handbetrieb eingegebenes und/oder sich selbst erzeugendes Steuersignal {Code} wird dann zu einem der Digital-Analog- Wandler (9) oder (34) geleitet, {die Auswahl vom System-Benutzer getätigt}, der {(9) oder (34)} die Aussteuerung des Vorverstärkers (2) oder der beiden Nachverstärker (28) und (30) übernimmt. Diesbezüglich ist eine automatische Limiter-Sicherheitsregelung { bzw. Kontrolle (3, 40)} des die selektiven Filter oder den Analog-Digital-Wandler (4) erreichenden Tonsignals integriert, um impulsartigen Geräuschen, welche beispielsweise zu Beginn der Gerätebenutzung auftreten, vorzubeugen. Die Verwaltung des Datenempfangs vom Analog-Digital-Wandler (6) und der Datenaussendung vom Digital-Analog-Wandler (9) übernimmt eine Schnittstelle (8).The embodiment shown in FIG. 1 essentially describes a software-controlled hardware signal processing device which, by means of analog and digital signal processing, leads to multidimensional spatial, natural hearing events when played back using conventional stereo headphones. First, the single-channel audio signal, here e.g. . B. a microphone ( 1 ), brought by a broadband, low-noise, controllable preamplifier ( 2 ) into the appropriate voltage level of the subsequent various analog-digital converters ( 4 ) and ( 6 ). For this purpose, an input-side loudness analysis of the temporally changing sound signal is implemented, which, after digital signal processing, provides for a control or adjustment of the gain factor of ( 2 ). The prerequisite for this is that a relative adjustment or adjustment of the detected voltages to sone levels and frequency groups (in accordance with the loudness determination according to DIN 45631) is carried out first. This is based on a multi-selective bandpass subdivision into thirds ( 3 ), which results in a large number of partial voltages. Later the frequency groups necessary for the loudness determination are formed from it (by a CU ( 40 ), see below). In addition, the individual partial voltages are separated from one another in such a way that each frequency band can be selectively analyzed on a digital level ( 40 ) by means of a subsequent analog-digital converter ( 6 ). The connection to an EDP system (corresponds to the abbreviation for electrical data processing) is guaranteed by a bidirectional data bus ( 7 ). A control signal {code}, which has been input by hand and / or generated accordingly, is then passed to one of the digital-to-analog converters ( 9 ) or ( 34 ), {the selection made by the system user}, the {( 9 ) or ( 34 )} controls the preamplifier ( 2 ) or the two post-amplifiers ( 28 ) and ( 30 ). In this regard, an automatic limiter safety control {or control ( 3, 40 )} of the sound signal reaching the selective filter or the analog-digital converter ( 4 ) is integrated in order to prevent impulsive noises which occur, for example, at the start of the use of the device. An interface ( 8 ) manages the data reception from the analog-digital converter ( 6 ) and the data transmission from the digital-analog converter ( 9 ).

Im einzelnen kennzeichnet die eingangs- oder ausgangsseitige variable, lautheitsabhängige Pegeleinstellung folgende Punkte:Specifically denotes the input or output-side variable, loudness-dependent Level adjustment the following points:

  • P₁) Kompression und Spitzenwertbegrenzung nach der heute üblicherweise verwendeten S-Kurve {Hystereschleife genannt}, womit zunehmend pegelschwache Signale vermehrt angehoben sowie umgekehrt, zunehmend pegelstarke Signale vermehrt begrenzt {zurückgeregelt} werden.P₁) compression and peak limit after the S curve commonly used today {Called hysteresis loop}, with which increasing low-level signals increasingly raised and vice versa, increasingly high-level signals are increasingly limited.
  • P₂) Diese S-Kurve bezieht sich erfindungsgemäß jetzt auf den Wert der Lautheit {in sone; evtl. auch Lautheitspegel in phone verwendet} von breitbandigen Signalen, die frequenzgruppenabhängig {nach DIN 45631} bewertet und zusammengefaßt eine, von normalerweise relevanten, gezielten Unebenheiten in Frequenzgängen {i. a. als Kompressionskurvenschar bezeichnet} abweichende, gehörbezogene Dynamikreduzierung vornimmt.P₂) This S curve relates to the invention now on the value of loudness {in sone; loudness level may also be used in phone} of broadband signals that frequency group dependent {according to DIN 45631} rated and summarized one of usually relevant, targeted Bumps in frequency responses {i. a. referred to as a compression curve family} deviating, hearing-related dynamic reduction makes.
  • P₃) Die S-Kurve wird durch einen maximalen und minimalen Lautheitswert begrenzt, welche als "weiche Grenzen" anzusehen sind {hier z. B. 50 sone und 200 sone}.P₃) The S curve is characterized by a maximum and minimum loudness value limits which are to be regarded as "soft limits" {here z. B. 50 sone and 200 sone}.
  • P₄) Dabei erhalten hochzuregelnde pegelschwache Signale lautheitabhängig in diversen Frequenzgruppen {z. B. der Frequenzbereich um die C⁵-Senke} eine besondere Bedeutung, woraus eine geringere Hochregelwirkung entsteht. P₄) Thereby get low-level to be regulated Signals depending on loudness in various Frequency groups {e.g. B. the frequency range around the C⁵ valley} a special meaning, resulting in a lower upregulation effect arises.  
  • P₅) Umgekehrt zu P₄), bei lauten, d. h. an der oberen "weichen Grenze" zu liegen kommende Signale, die spektralanalytische z. B. schmalbandige Unebenheiten aufweisen, erhalten aufgrund des Verdeckungseffektes eine verstärkende Rückregelwirkung.P₅) Reverse to P₄), in loud, d. H. at the upper "soft limit" coming to lie Signals, the spectral analytical z. B. have narrow-band bumps, obtained due to the concealment effect an intensifying re-regulation effect.
  • P₆) Eine das Originalsignal im Spektrum verzerrende Wirkung ist ausgeschlossen.P₆) A the original signal in the spectrum distorting effect is excluded.

Das mittels des Analog/Digital-Wandlers (4) in einen digitalen Code umgearbeitete Tonsignal wird nun durch mehrere, parallel arbeitende, monodirektionale Treiber (5) für größere Anschlußlasten aufgewertet. Dazu dient ein Treiber-Baustein mit soviel Kanälen, daß die i. A. binäre Auflösung vom Analog-Digital-Wandler kommenden Signals (4) gedeckt wird {d. h. z. B. 16 bit ergibt 16 Datenleitungen und 16 Treiber-Kanäle}. Solche Treiber bieten aufgrund des erhöhten fan-out's {ein Maß für die Belastbarkeit eines digitalen Bausteinausgangs mit einer bestimmten Anzahl von anschließbaren weiteren Bauelementen} im erfindungsgemäßen Anwendungsbeispiel die Grundlage für eine "Kopierung" bzw. "Vervielfältigung" des digitalen Codes.The audio signal, which has been converted into a digital code by means of the analog / digital converter ( 4 ), is now upgraded by several, monodirectional drivers ( 5 ) working in parallel for larger connection loads. A driver module with so many channels is used for this that the i. A. Binary resolution from the analog-to-digital converter coming signal ( 4 ) is covered {ie e.g. 16 bit results in 16 data lines and 16 driver channels}. Due to the increased fan-out {measure of the resilience of a digital module output with a certain number of connectable further components}, such drivers offer the basis for "copying" or "reproduction" of the digital code in the application example according to the invention.

Die Höhe des fan-out's wird durch die Vorgabe der "imaginären" {Erklärung, siehe unten bei "fiktiv"} gewünschten dreidimensional-räumlichen Transparenz bestimmt, welche, mit anderen Worten, der Summe aller möglich-darstellbaren Richtungskomponenten eines zu simulierenden räumlichen Hörereignisses und somit der Anzahl der Code-Kopien entspricht. The amount of the fan-out is determined by the "imaginary" {explanation, see below under "fictitious"} desired three-dimensional spatial transparency determines which, in other words, the sum all possible representable directional components of a spatial hearing event to be simulated and thus corresponds to the number of code copies.  

In diesem Zusammenhang werden die Code-Vervielfältigungen vom Treiber (5) zu "fiktiven", einkanaligen Zeitverzögerungsgliedern {(12), (14); kmn×Tn, was Mehrfachverzögerungen entspricht} sowie Richtungserzeugern {(13), (15); Zn inklusive der Regelung des Teilpegel-Übertragungsfaktors und der Simulation von richtungsabhängigen linearen Verzerrungen mittels digitaler Filter} via monodirektionalen Daten-Bus (11) geleitet. Dabei läßt sich z. B. eine dreidimensional-räumliche Richtungsmatrix mit einer Auflösung in Zehn- Grad-Schritten je Horizontal-, Vertikal- und Medianebene aufbauen, die zu 36×36×36 {entspricht dem Wert n} unterschiedlichen Außenohrübertragungsmaßnahmen {Zn} und zu n-verschiedenen km-vielfachen {somit kmn} Raumreflexionsmustern {Tn} führt. Es werden mit steigender Zahl n abwechselnd der linke {hier z. B. (13)} und rechte Kanal {z. B. (15)} mit kmn×Tn sowie Zn belegt. Adäquates zu Z₁ und Zn gilt auch für die Richtungserzeugung nach der Aufbereitung des monophonen zum binauralen, digitalen Tonsignal mittels der Elemente ZOL (21) und ZOR (23).In this context, the code duplications from the driver ( 5 ) to "fictitious", single-channel time delay elements {( 12 ), ( 14 ); k mn × T n , which corresponds to multiple delays} and direction generators {( 13 ), ( 15 ); Z n including the regulation of the partial level transmission factor and the simulation of direction-dependent linear distortions by means of digital filters} via monodirectional data bus ( 11 ). It can be z. B. build a three-dimensional spatial direction matrix with a resolution in ten-degree steps per horizontal, vertical and median plane, which corresponds to 36 × 36 × 36 {corresponds to the value n} different outer ear transmission measures {Z n } and to n-different leads k m multiples {thus k mn } space reflection patterns {T n }. As the number n increases, the left {here z. B. ( 13 )} and right channel {z. B. ( 15 )} with k mn × T n and Z n . Adequate to Z₁ and Z n also applies to the direction generation after the preparation of the monophonic to the binaural, digital sound signal by means of the elements Z OL ( 21 ) and Z OR ( 23 ).

Einige Hinweise zu den nachfolgenden Erörterungen: Alle "fiktiv" digital bearbeiteten Tonsignale werden {siehe oben} grundsätzlich über einen monodirektionalen Bus (11) weitergeleitet. Außerdem beschreibt "fiktiv" den darstellenden Charakter der gewählten Elementeanordnung {gemäß (12) bis (15)}, weil in der Praxis Verzögerungen {Tnt}, Frequenzgangverzerrungen {Zn} und die hier inbegriffenen Teilpegelregulierungen mittels rechnergestützter Manipulation von digitalen Daten vorgenommen werden, welche i. a. einer Datenverknüpfung {bzw. Datenkonkatenation} entspricht. Ähnliches kommt in Fig. 1 nochmals symbolisch zum Ausdruck: Der Datentransfer zwischen den Tonsignalverzögerungs- oder Tonsignal-Verzerrungselementen und dem eigentlichen Kernstück der Datenverarbeitung, der Zentraleinheit {(40); aus dem Englischen: central unit=CU}, wird heute niemals über einen bidirektionalen Daten-Bus (7) abgewickelt, sondern softwaregesteuert, schneller, platzsparend und genauer direkt von der Zentraleinheit (40), die aus einem Ein/Ausgabewerk, Datenspeicher, Befehls- und Datenprozessor {inklusive einem Quarzoszillator} besteht, vorgenommen. Hierbei bietet sich die Möglichkeit, u. a. auch ohne Umwege die für bewegliche Hörereignisse nötigen Datensätze über die Richtcharakteristik eines "mittleren" Ohres getaktet von einem Speichermedium (26) in den Datenprozessor (40) zu holen und mit dem zeitlich veränderlichen digitalen Eingangssignal programmgesteuert zu verknüpfen. Deshalb bildet das Endprodukt dieses erfindungsgemäßen Systems u. a. ein komplett menü-gesteuertes Animationsprogramm, das dem Anwender beliebige binaural-akustische Verhältnisse anbietet.A few notes on the following discussions: All "fictitious" digitally processed audio signals are generally forwarded {see above} via a monodirectional bus ( 11 ). In addition, "fictional" describes the descriptive character of the selected element arrangement {according to ( 12 ) to ( 15 )}, because in practice delays {T nt }, frequency response distortions {Z n } and the partial level controls included here are carried out by means of computer-aided manipulation of digital data which ia a data link {or Data concatenation}. The same is symbolically expressed again in FIG. 1: The data transfer between the audio signal delay or audio signal distortion elements and the actual core of the data processing, the central unit {( 40 ); from the English: central unit = CU}, today is never handled via a bidirectional data bus ( 7 ), but software-controlled, faster, space-saving and more precisely directly from the central unit ( 40 ), which consists of an input / output system, data memory, command - and data processor {including a crystal oscillator}. This offers the possibility, inter alia, of fetching, without detours, the data sets required for moving hearing events, clocked from the storage medium ( 26 ) into the data processor ( 40 ) via the directional characteristic of a "middle" ear, and to link them in a program-controlled manner with the time-varying digital input signal. Therefore, the end product of this system according to the invention forms, among other things, a completely menu-controlled animation program which offers the user any binaural-acoustic conditions.

Ein alphanumerisches Tastenfeld (41) zur benutzerbezogenen Eingabe, ein Sichtgerät (39) und ein Permanentspeichermedium {(26); z. B. eine Festplatte oder Hard-Disc} ergänzen die CU (40) als funktionsfähiges EDV-System.An alphanumeric keypad ( 41 ) for user-related input, a display device ( 39 ) and a permanent storage medium {( 26 ); e.g. B. a hard disk or hard disc} complement the CU ( 40 ) as a functional EDP system.

Eine spezielle erfindungsgemäße Besonderheit stellen die in ihrer Wirkung variablen Elemente TOL (16), TOR (22), TL (19), TR (18), RL (20) und RR (17) dar, die bei voller Systembandbreite {einmalige} Signalverzögerungen und Dämpfungen erzeugen. TOL oder TOR sind im einfachsten Fall für die Realisierung der binauralen Stereobasisbreite von ca. 0,63 Millisekunden Verzögerungszeit gedacht. Zusammen mit den nachfolgend kreuzweise vom linken zum rechten Kanal und umgekehrt "fiktiv" geschalteten Elementen TL, RL, TR sowie RR sind u. a. noch komplexere Effekte möglich:A special peculiarity according to the invention are the elements T OL ( 16 ), T OR ( 22 ), T L ( 19 ), T R ( 18 ), R L ( 20 ) and R R ( 17 ), which are variable in their effect and which full system bandwidth generate {unique} signal delays and attenuations. In the simplest case, T OL or T OR are intended for realizing the binaural stereo base width of approximately 0.63 milliseconds delay time. Together with the elements T L , R L , T R and R R, which are switched "fictitiously" from left to right and vice versa below, even more complex effects are possible:

  • I) TOL verharrt auf dem Wert von 0,63 Millisekunden konstant, währenddessen TOR in feinen Stufen zwischen Null und 100 Millisekunden z. B. sinus- oder dreiecksignalförmig wertemäßig {ansteigend/abfallend} moduliert wird.I) T OL remains constant at the value of 0.63 milliseconds, while T OR in fine steps between zero and 100 milliseconds z. B. sinusoidal or triangular waveform modulated in value {increasing / decreasing}.
  • II) TOL wird zwischen 0,63 und 100 Millisekunden wie Element TOR gemäß I) moduliert, TOR hat den Wert Null Millisekunden.II) T OL is modulated between 0.63 and 100 milliseconds like element T OR according to I), T OR has the value zero milliseconds.
  • III) TOR verharrt konstant auf einem Wert der Verzögerungszeit von 50 Millisekunden, TOL hat den Wert Null Millisekunden.III) T OR remains at a value of the delay time of 50 milliseconds, T OL has the value zero milliseconds.
  • IV) TOR nach III), nur, daß ein Wert von 0,63 Millisekunden eingenommen wird.IV) T OR according to III), only that a value of 0.63 milliseconds is taken.
  • V) Die Effekte von I) bis III) werden mit den Elementen TR und TL je nach Bedarf realisiert, wobei zusätzlich bei einer Unterteilung nach V1) Punkt I), V2) Punkt II), V3) Punkt III), V4) Punkt IV) gilt sowie diese durch TL und TR erzielten Effekte in ihrer Intensität mittels RL und RR frei eingestellt werden.V) The effects from I) to III) are realized with the elements T R and T L as required, with an additional subdivision according to V1) point I), V2) point II), V3) point III), V4) point IV) and applies these effects obtained by T L and T R are freely adjusted in its intensity by means of R L and R R.
  • VI) Die Effekte von V), nur daß die zeitliche Modulationsflanke links-rechts-invers verläuft {z. B. hat TL in einem Zeitraum eine kontinuierlich ansteigende Verzögerungszeit, während TR eine verringernde Verzögerungszeit hat}.VI) The effects of V), only that the temporal modulation flank is left-right inverse {z. B. T L has a continuously increasing delay time over a period of time, while T R has a decreasing delay time}.

Eine wahlweise Vertauschung der Elemente TOL mit TOR oder TL mit TR ist ebenso vorgesehen, wie eine beliebige Kombination, Erweiterung der Effekte {nach höheren Verzögerungszeitwerten hin} und eine Rückkopplung des Signals {je bei den einzelnen Verzögerungsgliedern TOR, TOL, TR, TL, die in ihrer Intensität regelbar und variabel zum Verzögerungselement zuordenbar ist}.An optional exchange of the elements T OL with T OR or T L with T R is also provided, as is any combination, expansion of the effects {towards higher delay time values} and feedback of the signal {depending on the delay elements T OR , T OL , T R , T L , the intensity of which can be regulated and variably assigned to the delay element}.

Eventuell ist für Punkt V) eine Erweiterung von I) bis IV) {anstatt oben von ′I) bis III)′} denkbar, jedoch wird damit kein nennenswerter klangbildender oder anderer Effekt aufgebaut {im fortlaufenden Text als Klangbildsynthetisierung bezeichnet}. Hierbei werden variable und zeitveränderliche Kammfilterstrukturen {z. B. viertelterzbreite Einbrüche und Resonanzen} unterhalb der Frequenz 1,6 kHz {1/0,63 Millisekunden} erzeugt, welche einmal diesen Bereich {<1,6 kHz} bezüglich der richtungsabhängigen/spezifischen linearen Verzerrungen {z. B. eine terzbreite Pegelüberhöhung} und der damit zusammenhängenden Richtungswahrnehmung unbeeinträchtigt läßt. Zum anderen können die im Frequenzbereich unterhalb 1,6 kHz überwiegend auftretenden tonalen Grundwellen von Musikinstrumenten und Geräuschen {im Vgl. zu den Oberwellen eines Spektrums} beeinflußt werden, weshalb auch Klänge ohne Schwebung soweit bearbeitbar sind, daß, außer den bekannten Flanging- und Phasing-Effekten, auch Chorus-Effekte ermöglicht werden können. There may be an extension for point V) from I) to IV) {instead of above from 'I) to III)'} conceivable, but this is not worth mentioning sound-generating or other effect built up {im continuous text as sound image synthesis designated}. Here, variable and time-varying Comb filter structures {e.g. B. quarter-third width Drops and resonances} below frequency 1.6 kHz {1 / 0.63 milliseconds} generated, which once this range {<1.6 kHz} regarding the directional / specific linear distortions {e.g. B. a third width Level increase} and the related Leaves directional perception unaffected. On the other hand, those in the frequency domain below 1.6 kHz mainly occurring tonal Fundamental waves of musical instruments and noises {vs. harmonics of a spectrum} are influenced, which is why sounds without Beat can be processed so far that, except the well-known flanging and phasing effects, chorus effects are also possible can.  

Ein weiterer allgemeiner Hinweis: Um die Vielfalt der erfindungsgemäßen Möglichkeiten anzudeuten, wurde im gezeigten Beispiel das monophone, digitale Originaltonsignal unverzerrt, d. h. ohne Klangbildsynthetisierung, zu den diversen Verzögerungselementen {hier (12) und (14)} geleitet, weshalb nur das primäre binaurale {digitale; siehe Signalfluß nach (21) und (23)} Tonsignal verzerrt wird. Prinzipiell liegt in der Erfindung diesbezüglich keine Einschränkung vor, so daß z. B. auch das monophone Originaltonsignal zunächst einer Klangfarbensynthetisierung unterliegen kann {die Begründung hierzu ergibt sich aus ′Hinweise′; siehe oben}.Another general note: In order to indicate the variety of possibilities according to the invention, in the example shown the monophonic, digital original sound signal was passed to the various delay elements {here ( 12 ) and ( 14 )} undistorted, ie without sound image synthesis, which is why only the primary binaural { digital; see signal flow after ( 21 ) and ( 23 )} sound signal is distorted. In principle, there is no restriction in the invention in this regard, so that, for. B. the monophonic original sound signal can initially be subject to a tone color synthesis {the reason for this follows from 'Notes'; see above}.

Die Vermischung des digitalen Codes von TOL (16) mit dem von TR (18) und RR (17) läßt sich mittels Datenverknüpfung (24) erzielen. Gleiches gilt für den Code von TOR (22), verknüpft mit TL (19) und RL (20).The mixing of the digital code of T OL ( 16 ) with that of T R ( 18 ) and R R ( 17 ) can be achieved by means of data linkage ( 24 ). The same applies to the code of T OR ( 22 ), linked with T L ( 19 ) and R L ( 20 ).

Der an dieser Stelle in stereophone, digitale Tonsignaldaten modifizierte Code wird dann durch zwei steuerbare (7) digitale Filter {ZOL (21), (ZOR (23)} mit einer variablen "mittleren" Außenohr-Richtcharakteristik belegt.The code modified at this point into stereophonic, digital audio signal data is then assigned a variable "middle" directional characteristic of the outer ear by two controllable ( 7 ) digital filters {Z OL ( 21 ), (Z OR ( 23 )}.

Die Realisierung der nachfolgenden "fiktiven" mehrfachen, zweikanaligen Zusammenmischung (25) der verschiedenen digitalen Teilsignale nach ZOL (21) und ZOR (23) mit den Raumreflexionen km1×T₁ (12), Z₁ (13), bis kmn×Tn (14), Zn (15) erfolgt prinzipiell wieder mittels Datenverknüpfung bzw. -konkatenation realisiert {Hinweis: In der Praxis durch die CU (40) vorgenommen, siehe oben}. Sämtliche R-, T- und Z-Elemente werden über den bidirektionalen Bus (7) "fiktiv" von der Zentraleinheit (40) gesteuert bzw. mit Datensätzen von (26) versorgt.The realization of the following "fictitious" multiple, two-channel mixture ( 25 ) of the various digital partial signals according to Z OL ( 21 ) and Z OR ( 23 ) with the spatial reflections k m1 × T₁ ( 12 ), Z₁ ( 13 ), up to k mn × In principle, T n ( 14 ), Z n ( 15 ) is again realized by means of data linkage or concatenation {note: in practice by the CU ( 40 ), see above}. All R, T and Z elements are "fictitiously" controlled by the central unit ( 40 ) or supplied with data records from ( 26 ) via the bidirectional bus ( 7 ).

Es steht nun am Eingang eines Digital-Analog- Wandlerpaares (27) und (31) ein zeitlich veränderlicher Code an, dessen erstellte analoge, binaurale Tonsignale abschließend bezüglich ihres Stereoausgangspegels über je einen regelbaren Nachverstärker (28) und (32) in ein passendes Spannungsniveau gebracht werden. Die Dateneingabe zur generellen Einstellung bzw. Ausregelung der Verstärker {außer (28) und (32) u. a. auch (2)} erfolgt alphanumerisch über ein Tastenfeld oder Joystick (41), woraufhin die Zentraleinheit (40) einen digitalen Code über (7) zu einem Analog-Digital-Wandler (34) leitet. Der Digital-Analog-Wandler (34) erzeugt dann das Steuersignal für die regelbaren Nachverstärker (28) und (32). Diese übernehmen {siehe u. a. oben die Punkte P₁ ff.} anstatt des Vorverstärkers (2) ebenso wahlweise die lautheitsbezogene, breitbandige Tonsignal-Kompressionsregelung.At the input of a pair of digital-analog converters ( 27 ) and ( 31 ) there is a code that changes over time, the analog, binaural sound signals that are generated finally with respect to their stereo output level via a controllable post-amplifier ( 28 ) and ( 32 ) in a suitable voltage level to be brought. The data input for the general setting or regulation of the amplifiers {in addition to ( 28 ) and ( 32 ) and also ( 2 )} is carried out alphanumerically via a keypad or joystick ( 41 ), whereupon the central unit ( 40 ) receives a digital code via ( 7 ) an analog-digital converter ( 34 ) conducts. The digital-to-analog converter ( 34 ) then generates the control signal for the controllable post-amplifiers ( 28 ) and ( 32 ). These take over {see, inter alia, the points P 1 ff.} Instead of the preamplifier ( 2 ), optionally also the loudness-related, broadband audio signal compression control.

Parallel zu den analogen Tonsignalausgängen links (35) und rechts (37) wird der binaurale Code für eine digitale Signalweiterverarbeitung bzw. Signalnutzung {nach den Verknüpfungspunkten (25)} mit einer Richtungsinformation konkateniert, verstärkt {(30), Treiber} zu einem dritten {digitalen} Tonsignalausgang (36) geleitet. Zudem wird diese Richtungsinformation, in Gestalt eines von (40) erzeugten Richtungs-Codes, je nach Bewegungsgeschwindigkeit eines "fiktiven" Zuhörers oder Schallereignisses frequenzvariierend getaktet und programmgesteuert über (7) zu einem weiteren Treiber (33) an einen separaten, speziell hierfür konzipierten Ausgang (38) gebracht. Die von (40) erstellte Richtungsinformation beschreibt in einer entsprechenden Auflösung {z. B. in 10 Grad-Schritten} den momentanen zeitvariablen, binauralen Verzerrungszustand der Elemente ZOL (21) und ZOR (23) in Abhängigkeit von der dreidimensional-räumlich simulierten Einfallsrichtung eines Hörereignisses bezogen auf einen "fiktiven" Zuhörer.Parallel to the analog audio signal outputs left ( 35 ) and right ( 37 ), the binaural code for digital signal processing or signal use {after the connection points ( 25 )} is concatenated with directional information, amplified {( 30 ), driver} to a third { digital} audio signal output ( 36 ). In addition, this direction information, in the form of a direction code generated by ( 40 ), is clocked in a frequency-varying manner depending on the speed of movement of a "fictitious" listener or sound event and is program-controlled via ( 7 ) to a further driver ( 33 ) on a separate, specially designed output ( 38 ) brought. The direction information created by ( 40 ) describes in a corresponding resolution {e.g. B. in 10 degree steps} the current time-variable, binaural distortion state of the elements Z OL ( 21 ) and Z OR ( 23 ) as a function of the three-dimensionally-spatially simulated direction of incidence of a hearing event related to a "fictitious" listener.

B) SimulationsbeispielB) Simulation example

In einem völlig willkürlich ausgewählten, aber praxisnahen Anwendungsfall, sei im weiteren mit der vorher in Abschnitt A) gezeigten Vorrichtung eine Simulation von kopfbezogen beweglichen Hörereignissen umrissen. Die Eingabe von Daten zur generellen Raumakustik und über die mehrdimensional-komplexe Bewegung erfolgt menügesteuert in Echtzeit {z. B. mittels heute üblicherweise verwendeter Maus, Joystick oder Ähnlichem}. Konkret wirdIn a completely arbitrarily chosen, however practical use case, is also with the device previously shown in section A) a simulation of head-related movable Outlined listening events. Typing Data on general room acoustics and on the multidimensional complex movement takes place menu driven in real time {e.g. B. Today commonly used mouse, joystick or The like}. Specifically

  • a) ein sic in einem Theatersaal,a) a sic in a theater hall,
  • b) auf einer Bühne {vom Zuschauer aus betrachtet},b) on a stage {from the audience considered},
  • c) von links nach rechts bewegender Artistc) artist moving from left to right
  • d) der gleichzeitig im Abstand von zwei Metern eine Schallquelle auf einer annähernd kreisförmigen Bahn um sich schleudert,d) at the same time at a distance of two meters a sound source on an approximate hurls a circular path,
  • e) dieses Gesamtklangbild dann selbst auch noch hört,e) this overall sound image itself still hears
  • f) binaural-raumbezogen simuliert undf) simulated in a binaural space-related manner
  • g) synthetisiert, so daß der zeitlich sich verändernde, dreidimensional-akustische Saaleindruck sowie die räumliche Schleuderbewegung der Schallquelle erhalten bleibt, aber nicht g) synthesized, so that the time changing, three-dimensional acoustic Hall impression as well as the spatial Spin movement of the sound source remains, but not  
  • h) deren kopfbezogene Stereobasisbreite {0,63 Millisekunden Zeitverzögerung zwischen dem linken und rechten Ohr} undh) their head-related stereo base width {0.63 millisecond time delay between the left and right ear} and
  • i) die mit h) verbundene Stereobasisverbreiterung sowie eine dynamische Klangverzerrung, welche eine zeitliche Varianz der Stereobasisbreite auslöst.i) the stereo base broadening associated with h) as well as dynamic sound distortion, which is a temporal variance of the Stereo base width triggers.

Mit anderen Worten: Es wird für eine mittels Stereokopfhörer beschallte Person der Eindruck geschaffen, als ob sie sich in dieser, leicht von natürlichen Maßstäben abweichenden {siehe Punkte g) ff.; Synthetisierung}, "akustischen" Situation befände.In other words, it is for a medium Stereo headphones sounded person the impression created as if in this, easily by natural standards deviating {see points g) ff .; Synthesization}, "acoustic" situation would be.

Um nun den Ansprüchen nach Punkt a) bis i) gerecht zu werden, müssen zuerst sämtliche hierfür nötige Daten gesammelt und in eine EDV-Anlage, nach Fig. 1 {Voraussetzung}, eingegeben werden, was im wesentlichen folgendes umfaßt:In order to meet the requirements of points a) to i), all the data required for this must first be collected and entered into an EDP system, as shown in FIG. 1 {requirement}, which essentially comprises the following:

  • X₁) Der maximale Lautheitsdynamikbereich des damit eingegrenzt schwankenden, monophonen Eingangssignals {hier von 70 bis 90 sone},X₁) The maximum loudness dynamic range of the limited fluctuating, monophonic Input signal {here from 70 to 90 sone},
  • X₂) das mittlere, einzuhaltende, stereophone Ausgangsspannungsniveau {hier 0,5 Volt},X₂) the middle, to be observed, stereophonic Output voltage level {here 0.5 volt},
  • X₃) eine maßstabsgerechte Abbildung der Raumabmessungen und Raumausgestaltung,X₃) a scale representation of the Room dimensions and design,
  • X₄) den zeitlich gestaffelten Bewegungsablauf des Artisten auf der im Saal befindlichen Bühne {hier kombiniert geradlinig-rotierend; Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung in Meter pro Sekunde}, die Rotationsfrequenz der Schallquelle ist doppelt so hoch wie dies des sich bewegenden Artisten, nimmt den Wert eine Umdrehung pro Sekunde ein und verläuft umgekehrt zur Rotationsrichtung des Artisten; siehe Fig. 3, X₄) the staggered sequence of movements of the artist on the stage in the hall {here combined in a straight-line rotating manner; The speed of the linear movement in meters per second}, the frequency of rotation of the sound source is twice as high as that of the moving artist, takes the value one revolution per second and runs in reverse to the direction of rotation of the artist; see Fig. 3,
  • X₅) die Schleuder- bzw. Rotationsbewegung der Kugelschallquelle im Abstand von zwei Metern,X₅) the spin or rotational movement of the Ball sound source at a distance of two meters,
  • X₆) durch einen die Stereobasisverbreiterung kennzeichnenden konstanten, interauralen Zeitverzögerungswert {hier 50 Millisekunden; siehe oben III} sowieX₆) by a stereo base broadening characteristic constant, interaural Time delay value {here 50 milliseconds; see above III} as well
  • X₇) zwei zeitlich auf- und abmodulierte, jedoch der linke Kanal invers zum rechten sich zeitverzögerungsmäßig verhaltend, zugemischte, verzögerte zusätzliche Signale {siehe oben V2) mit VI) kombiniert; die Modulationsfrequenz der Verzögerungselemente ist gleich einem Sechzehntel der Rotationsfrequenz der geschleuderten Schallquelle}.X₇) two temporally up and down modulated, however the left channel inversely to the right delayed behavior, mixed, delayed additional signals {see above V2) combined with VI); the Modulation frequency of the delay elements is equal to one sixteenth of the rotation frequency the thrown sound source}.

Der Grundzustand bzw. Basisaufenthaltsort {zum Zeitpunkt Null} der in diesem Beispiel vorhandenen Schallquelle und des Artisten {welcher einem Zuhörer zuzuordnen wäre} sei vernächlässigt, was bei einer allgemein gültigen Simulation nicht erlaubt wäre.The basic state or basic place of residence {on Time zero} of those available in this example Sound source and the artist {which one Be assigned to listeners} be neglected, what with a general simulation would not be allowed.

Zu dem obigen Beispiel, insbesondere bezüglich der Punkte X₃ bis X₅, noch einige ausführende Erläuterungen: Die räumlichen Daten des Theatersaales dienen, inklusive mit der diesbezüglich verbundenen Information über das Teilreflexionsvermögen der einzelnen Saalpartien {i. a. das akustische Verhalten von geometrisch unterschiedlichen Wänden, Gegenständen und deren Schallabsorbtionsgrad dreidimensional- räumlich aufgelöst}, für eine matrixartige Zusammenfügung der n-fach richtungsabhängig {Z₁ bis Zn} variierenden km-vielfachen Saalreflexionen {km1×T₁ bis kmn×Tn}, die auch Hall genannt werden. Akkustische Daten über das Absorbtions- oder Reflexionsvermögen von beliebigen Gegenständen und über die richtungsvariablen linearen Verzerrungen an einem "mittleren" Probanden-Ohr sind vereinfachend als im EDV-System integriert anzunehmen, wodurch software-gesteuert eine sofortige Verknüpfung {bzw. "managing"} dieser Daten zur erfindungsgemäßen Simulation in Echtzeit ermöglicht wird.To the example above, especially with regard to points X₃ to X₅, some detailed explanations: The spatial data of the theater hall serve, including the related information about the partial reflectivity of the individual hall parts {ia the acoustic behavior of geometrically different walls, objects and their Degree of sound absorption three-dimensionally resolved}, for a matrix-like assembly of the n m directional {z₁ to Z n } varying k m -multiple room reflections {k m1 × T₁ to k mn × T n }, which are also called Hall. Acoustic data on the absorption or reflectivity of any objects and on the directionally variable linear distortions on a "middle" test person's ear are simpler to assume than integrated in the EDP system, whereby software-controlled immediate connection {or "managing"} this data for the simulation according to the invention is made possible in real time.

Nach den Beschreibungen zum Auflösungsvermögen der Richtcharakteristiken in diversen Ebenen gemäß Abschnitt A), Punkt d) und X₄ von oben ergeben sich für die im Beispiel vorliegende Rotationsbewegung der Kugelschallquelle in der Horizontalebene um den Artisten {entspricht dem "fiktiven" Zuhörer} eine Austauschfrequenz von 36 Datensätzen pro Sekunde. Die Rotationsbewegung findet unter gleichem Abstand {zwei Meter} statt, weshalb Einflüsse der menschlichen Entfernungswahrnehmung {in Form der Raumreflexionsmuster sowie des Abstandsgesetzes, also Summe aller Teillautstärken und spektraler Beugungen in Abhängigkeit von der Schallquellenentfernung} bei der Bildung von binauralen, linearen, richtungsabhängigen Verzerrungen {ZOL, ZOR; siehe Fig. 1} vernachlässigbar sind.According to the descriptions of the resolving power of the directional characteristics in various levels in accordance with section A), point d) and X₄ from above, the rotational movement of the spherical sound source in the horizontal plane around the artist in the example results in an exchange frequency of 36 (corresponds to the "fictitious" listener) Records per second. The rotational movement takes place at the same distance {two meters}, which is why influences of human distance perception {in the form of the spatial reflection pattern and the distance law, i.e. sum of all partial volumes and spectral diffractions depending on the sound source distance} in the formation of binaural, linear, direction-dependent distortions { Z OL , Z OR ; see Fig. 1} are negligible.

Im einzelnen sollen nun für das vorliegende Beispiel folgende akustische Zusammenhänge anhand der Raumgeometrien bzw. -ausgestaltung eines real existierenden Theatersaales, jedoch wesentlich vereinfacht dargestellt, erörtert werden, die i. a. per technischer Zeichnung in ein EDV-System eingegeben werden. Der Theatersaal wird durch eine Bühne mit Rückraum, einem gefächerten Zuschauerraum {auch Parkett genannt} und halbkreisförmig, geschwungenen, dreistöckigen Rängen gekennzeichnet. Das Dach ist ebenfalls halbkreisförmig, ähnelt aber einem Gewölbe. Die Bühne wird von einem zehn Meter hohen, seitlich angebrachten, schweren Vorhang geprägt. Der Rückraum ist vier Meter rechteckförmig nach hinten betrachtet begrenzt, so daß ein nach vorne zum Zuschauerraum gesehen offenes Zimmer mit den Abmessungen 16×6×4 Metern {Breite, Tiefe und Höhe; entspricht der Bühnendekoration} entsteht. Mit den relativen Abmessungen von 25×25×20 Metern {Breite, Länge und Höhe} beginnt dann direkt nach der Bühnendekoration der Zuschauerraum. Bei vollbesetztem Parkett und vollbesetzten Rängen ergibt sich im beschallten Zustand eine relativ trockene Akustik, die durch ein dreidimensionales Hallfeld {mittlere Hallzeit beispielsweise 1,5 Sekunden} geprägt wird. Die spektralen Anteile des Hallfeldes seien oberhalb ca. 1 kHz mit 12 dB pro Oktave ab {unter 40 Hz kein Hall} angenommen. Richtungsspezifische Halbteilkomponenten sollen hier nicht näher erarbeitet werden, da dies, genauso wie auch die Umsetzung von raumakustischen Daten für sogenannte {digitale} Raumsimulatoren, schon zahlreich in der Literatur beschrieben und angewendet wurde. Desgleichen wird in der Praxis {also auf dem Markt befindliche Geräte} von einem großen Angebot von raumakustischen Verhältnissen ausgegangen, was einmal in seiner Vielfalt für die Erfindung gilt, aber zweitens im Detail den vertretbaren Umfang dieses Beispiels überschreiten würde. In detail now for the present Example of the following acoustic relationships based on the room geometry or design of a real theater hall, but shown in a much simpler way, are discussed, the i. a. per technical drawing can be entered into a computer system. The theater hall is a stage with a back room, a  fanned auditorium and semi-circular, curved, three-story Ranks marked. The roof is also semicircular, but resembles a vault. The stage is a ten meter high, heavy curtain attached to the side. The back room is four meters rectangular viewed backwards limited so that a seen open to the auditorium Room measuring 16 × 6 × 4 meters {Width, depth and height; equals to Stage decoration} arises. With the relative dimensions of 25 × 25 × 20 meters {Latitude, Longitude, and Height} then begins directly after the stage decoration the auditorium. With fully occupied parquet and fully occupied Ranks result in the sonicated state relatively dry acoustics caused by a three-dimensional reverberation field {average reverberation time for example 1.5 seconds}. The spectral components of the Hall field are above approx. 1 kHz with 12 dB per octave from {below 40 Hz no reverb} accepted. Directional Half-part components are not meant to be here be worked out as this as well as the implementation of room acoustic data for so-called {digital} room simulators, already described numerous in the literature and was applied. The same will in practice {i.e. on the market Devices} from a wide range of acoustical conditions, what in its diversity for the invention applies, but secondly in detail the reasonable Would exceed the scope of this example.  

Die oben erörterten, in Punkt X₃ geforderten raumakustischen Daten ergeben mit folgenden Beschreibungen zu den Punkten X₄ und X₅ eine komplette, zusätzlich klanglich synthetisierte, Raumbeschallungssimulation mit einem "fiktiven" beweglichen Zuhörer gemäß Fig. 2:The room acoustical data discussed above, required in point X₃, with the following descriptions for points X₄ and X₅ results in a complete, additionally sonically synthesized, room sound simulation with a "fictitious" mobile listener according to FIG. 2:

Eine bewegt simulierte Schallquelle (2) und die für einen bestimmten Zeitpunkt tx geltende binaurale Lokalisation der Schallquelle (2) eines "fiktiven" Zuhörers 1, der einem auf der Bühne tanzenden Artisten entspricht, findet auf der strichliert gezeichneten Bahn (4) von links nach rechts statt. Dabei wirdA moving simulated sound source (2) and for a specific time t x applicable binaural localization of the sound source (2) of a "fictitious" listener 1 corresponding to a dancing on the stage performers, found on the dashed lines drawn web (4) from the left to the right instead. Doing so

  • Y₁) die Kugelschallquelle (2) {mit ihrer Abstrahlcharakteristik},Y₁) the spherical sound source ( 2 ) {with its radiation characteristic},
  • Y₂) die Schallquelle (2) gegen den Uhrzeigersinn (6) geschleudert,Y₂) thrown the sound source ( 2 ) counterclockwise ( 6 ),
  • Y₃) der zum Artisten relativ auftretende Schalleinfallswinkel α sowie die damit verbundenen binauralen, richtungsabhängigen, linearen Verzerrungen {entspricht der Wirkungsweise der Elemente ZOL und ZOR; siehe Fig. 1},Y₃) the sound incidence angle α, which occurs relatively to the artist, and the associated binaural, direction-dependent, linear distortions {corresponds to the mode of action of the elements Z OL and Z OR ; see Fig. 1},
  • Y₄) die rotierende Bewegung im Uhrzeigersinn (5) des Artisten (1) selbst aufgezeigt undY₄) the rotating movement clockwise ( 5 ) of the artist ( 1 ) himself and
  • Y₅) eine der statisch verteilt beim Artisten (1) eintreffenden, richtungsabhängigen Reflexionsteilkomponenten {(3); entspricht einem der Elemente Z₁, km1×T₁ bis Zn, kmn×Tn; siehe Fig. 1} allgemein-vektoriell dargestellt.Y₅) one of the statically distributed, direction-dependent reflection subcomponents arriving at the artist ( 1 ) {( 3 ); corresponds to one of the elements Z₁, k m1 × T₁ to Z n , k mn × T n ; see Fig. 1} shown generally vectorially.

Demnach wird einem passiven kopfbezogen beschallten Zuhörer eine akustische Situation präsentiert, die {zum Zeitpunkt tx} ein primäres Hörereignis schräg-links-vorne {Horizontalebene} sowie auszugsweise ein sekundäres Hörereignis umfaßt, das einem der statistisch verteilten vielen Theatersaal-Reflexionen Tn (3) aus der Richtung schräg-rechts-vorne-oben {Medianebene} entspricht. Das "Minus" bei Tn kennzeichnet in der gewählten Vektordarstellung die Schallimission, da ohne "Minus" ansonsten eine Schallemission vorläge.Accordingly, an acoustic situation is presented to a passive head-related listener {at time t x } which comprises a primary listening event diagonally left-front {horizontal plane} as well as, in part, a secondary listening event which corresponds to one of the statistically distributed many theater hall reflections T n ( 3 ) from the direction oblique-right-front-top {median plane}. The "minus" at T n denotes the noise emission in the selected vector representation, since without the "minus" there would otherwise be a noise emission.

Als erfindungsgemäße Besonderheit wird das beliebige monophone, danach binaural-räumlich, variabel stereobasisbreitenmäßig erweiterte, aufgewertete Tonsignal synthetisiert. Die Erzeugung der Raumreflexionen bleibt dabei {nur hier im Beispiel} von der Klangbildsynthetisierung unbeeinflußt.As a special feature of the invention any monophonic, then binaural-spatial, variable stereo base width widened, upgraded sound signal synthesized. The generation of spatial reflections remains thereby {only here in the example} from the Sound image synthesis unaffected.

Diese überwiegend in den Punkten Y₁ bis Y₅ imaginär beschriebenen wesentlichen Simulationsbestandteile und Vorgänge werden, wie bereits angedeutet, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 gehörbezogen, d. h. binaural dreidimensional-räumlich, aufgebaut. Deren Wiedergabe {Tonsignale} empfiehlt sich via kompatiblem Kopfhörer {ausführlicher siehe oben}.These mainly simulation components and processes described imaginarily in points Y₁ to Y₅ are, as already indicated, ear-related in a device according to the invention according to FIG. 1, that is, built up binaurally three-dimensionally. It is recommended to play back {sound signals} via compatible headphones {for details see above}.

Claims (25)

1. Verfahren zur gehörbezogenen Tonsignalaufbereitung für die Stereokopfhörer-Wiedergabe, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß ausgehend von einem beliebigen Tonsignal (Ursprungssignal), dessen Stereoklangbildbreite variabel eingestellt wird, und das in seiner Intensität variabel auf das Ursprungssignal rückgekoppelt wird,
  • b) daß die beiden Signalkomponenten des gemäß a) erzeugten Stereotonsignals unter Verzögerung, Rückkopplung und in ihrer Intensität variabel miteinander vermischt werden,
  • c) daß die Signalkomponenten des gemäß b) aufbereiteten Stereosignals getrennt voneinander einstellbare Filter durchlaufen, um gegebenenfalls zeitabhängig variable beidohrige Außenohrübertragungsfunktionen zu simulieren,
  • d) daß die Signalkomponenten des gemäß b) aufbereiteten Stereosignals vielfach variabel intensitätsabhängig verzögert, frequenzabhängig verzerrt und vermischt werden, um dreidimensional-richtungsabhängig lokalisierbare Raumreflexionen nachzubilden, und
  • e) daß die gemäß c) und d) aufbereiteten Stereosignale miteinander variabel vermischt werden.
1. A method for hearing-related audio signal processing for stereo headphone playback, characterized in that
  • a) that starting from any sound signal (original signal), the stereo sound image width of which is set variably, and the intensity of which is fed back to the original signal,
  • b) that the two signal components of the stereo sound signal generated according to a) are mixed with one another with delay, feedback and in terms of their intensity,
  • c) that the signal components of the stereo signal prepared according to b) pass through filters which can be set separately from one another, in order to simulate, if appropriate, time-dependent variable two-ear outer ear transmission functions,
  • d) that the signal components of the stereo signal prepared according to b) are delayed in a variable manner depending on the intensity, distorted and mixed depending on the frequency in order to emulate spatial reflections which can be localized in a three-dimensional and directional manner, and
  • e) that the stereo signals prepared according to c) and d) are mixed with one another in a variable manner.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d. g., daß eine stereosignalkomponentenweise, getrennte Analog-Digital-Wandlung von Tonsignalen in digitale, getrennte Codes vorgenommen wird.2. The method according to claim 1, d. g. that a stereo signal component by component, separate Analog-digital conversion of sound signals in digital, separate codes. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine vor die Analog-Digital- Wandlung geschaltete regelbare, breitbandige, analoge Tonsignalverstärkung.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized by a before the analog-digital Switchable adjustable, broadband, analog audio signal amplification. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, d. g., daß je Stereokanal mittels Bit-Verschiebung und Zwischenspeicherung der Daten der jeweiligen digitalen Stereosignalkomponenten eine Aufbereitung dieses Signals zum kopfbezogenen bzw. eine Simulation von binauralen und/oder interauralen Verzögerungen, sowie feinstrukturierten linearen Verzerrungen gemäß eine der beidohrigen Richtcharakteristik, vorgenommen wird.4. The method according to any one of claims 2 or 3, d. g. that per stereo channel by bit shift and caching the data of the respective digital stereo signal components a preparation this signal to the head-related or a Simulation of binaural and / or interaural Delays, as well as finely structured linear distortion according to one of the two ears Polar pattern, is made. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine permanente Abspeicherung von geeigneten digitalen Datensätzen über eine dreidimensional-räumlich aufgelöste Außenrohr-Richtcharakteristik eines, anatomisch betrachtet, ausgesuchten mittleren Probanden. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized by a permanent Storage of suitable digital Records over a three-dimensional spatial resolved outer tube directional characteristic of a viewed anatomically, selected medium subjects.   6. Verfahren nach Anspruch 5, d. g., daß Datensätze mittels einer in seiner Frequenz variablen Taktung von einem Permanentspeichermedium aufgerufen werden, welche die für die Simulation von in Echtzeit beweglichen Hörereignissen nötigen Informationen über die dreidimensional-räumlich aufgelöste Außenohr-Richtcharakteristik des ausgesuchten Probanden beeinhalten.6. The method according to claim 5, d. g. that records by means of a clocking variable in frequency accessed from a permanent storage medium which are used for the simulation of in Require real-time moving hearing events Information about the three-dimensional spatial resolved outer ear polar pattern of the selected subjects. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d. g., daß, aus einem vielfach existenten zweikanaligen, aber monophonen digitalen Tonsignal, die Bildung von einem zweikanaligen, binaural unterschiedlichen Basistonsignal, ermöglicht und, ausgehend von dem Wert der interauralen Tonsignal-Laufzeitverzögerung des ausgesuchten Probanden, mittels einer variablen, getaktet veränderbaren, interauralen digitalen Tonsignalverzögerung vorgenommen wird.7. The method according to claim 6, d. g. that, from a multiple existing two-channel, but monophonic digital audio signal, the formation of a two-channel, binaurally different base tone signal, enables and, based on the value the interaural audio signal delay of the selected subject, by means of a variable, cyclically changeable, interaural digital audio signal delay is made. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 7, d. g., daß zur Klangbildaufbereitung eine nach der Erzeugung des binauralen Basissignals folgende getrennt-zweikanalige, in seiner Intensität und Signalverzögerungszeit unabhängige, variable, getaktet veränderbare, Überkreuzzumischung der beiden digitalen Tonsignalkomponenten vorgenommen wird. 8. The method according to any one of claims 4 or 7, d. g. that one after the Generation of the binaural base signal following separated-two-channel, in its intensity and Signal delay time independent, variable, variable, cross-over mixing of the two digital audio signal components is made.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 7 oder 8, d. g., daß zur Klangbild-Aufbereitung und/oder -Synthetisierung, je Verzögerungselement, eine in seiner Intensität variabel einstellbare, auf digitaler Signalverarbeitungsebene erzeugte, Rückkopplung, vorgenommen wird.9. The method according to any one of claims 1, 4, 7 or 8, d. g. that for sound image processing and / or Synthesis, per delay element, a variable in intensity, generated on digital signal processing level, Feedback is made. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d. g., daß uneingeschränkt bestimmbar ist, welchen dreidimensional-räumlichen Bewegungsbahnen das digital simulierte Hörereignis für die kopfhörerbezogen beschallte Person gehorchen soll.10. The method according to any one of claims 1 to 6, d. G., that it can be determined without restriction which one three-dimensional spatial trajectories the digitally simulated listening event for the obey headphone-related sonicated person should. 11. Verfahren nach Anspruch 10, d. g., daß frei wählbar festgelegt wird, ob
  • a) eine eindimensional-komplexe Bewegung, welche ein sich in einem akustischen Raum befindliche dreidimensional bewegende Schallquelle zu einem bewegungslosen fiktiven, beliebig sich dreidimensional in diesem Raum aufhaltenden Zuhörer oder umgekehrt, eine bewegungslose Schallquelle zu einem sich bewegenden Zuhörer beschreibt oder
  • b) eine zweidimensional-komplexe Bewegung, welche ein sich in einem akustischen Raum dreidimensional bewegende Schallquelle und einen sich dreidimensional bewegenden fiktiven Zuhörer zusammen beschreibt, simuliert wird.
11. The method according to claim 10, dg that it is freely selectable whether
  • a) a one-dimensional-complex movement, which describes a three-dimensionally moving sound source located in an acoustic room to a motionless fictional listener, who is arbitrarily three-dimensional in this room or vice versa, a motionless sound source to a moving listener or
  • b) a two-dimensionally complex movement, which describes a sound source moving three-dimensionally in an acoustic space and a fictitious listener moving three-dimensionally, is simulated.
12. Verfahren einem der Ansprüche 1, 6, 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein separat übertragenes digitales Signal, welches in einem Code verschlüsselt alle geometrischen Informationen über eine sich zeitabhängig ändernde Richtungswahrnehmung eines fiktiv bewegte Hörereignisse lokalisierenden Zuhörers darstellt.12. The method according to claim 1, 6, 10 or 11, characterized by a separately transmitted digital signal contained in a code encrypts all geometric information about a time-changing Directional perception of a fictitiously moving Locating listener listening events represents. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d. g., daß zur relativen Änderung der Richtungswahrnehmung von Hörereignissen eine, dem gesamten Umfang dieser Änderung, inklusive der zahlenmäßig kompletten Datensätze und des simulierten ein- oder zweidimensional-komplexen Bewegungstypes entsprechende Auflösung des die Information über die Richtungswahrnehmung beinhaltenden Codes realisiert wird.13. The method according to any one of claims 11 or 12, d. g. that for the relative change of Directional perception of hearing events one, the full scope of this change, inclusive of the complete data sets and the simulated one- or two-dimensional complex Movement type corresponding resolution of the Information about the directional perception containing codes is realized. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 13, gekennzeichnet durch eine variable Realisierung von Hörereignissen bezüglich der Entfernungswahrnehmung.14. The method according to any one of claims 1 or 13, characterized by a variable implementation of hearing events related to distance perception. 15. Verfahren nach Anspruch 14, d. g., daß die variable Realisierung von Hörereignissen, bezüglich der Entfernungswahrnehmung, mittels selektiver digitaler Filter und akustischer, mehrdimensional verteilter, variierender Raumreflexionen, welche auf digitale Tonsignalverzögerungen nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 8 basiert, vorgenommen wird. 15. The method according to claim 14, d. g. that the variable realization of hearing events, with regard to distance perception, by means of selective digital filter and acoustic, multi-dimensionally distributed, varying Room reflections due to digital audio signal delays according to one of claims 4, 7 or 8 based.   16. Verfahren nach Anspruch 3, 4, 7 bis 11 und 15, d. g., daß die variierenden Raumreflexionen aus dem digitalen Basistonsignal erstellt und in einem akustisch realitätsnahen, beeinflußbaren Verhältnis zum kopfbezogenen Basistonsignal digital zugemischt werden.16. The method according to claim 3, 4, 7 to 11 and 15, d. g. that the varying spatial reflections created from the digital base tone signal and in an acoustically realistic, influenceable relationship to the head-related Base tone signal can be added digitally. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 10, 15 oder 16, d. g., daß die erzeugten variierenden Raumreflexionen vielfach kopiert in mehreren separaten Einzelsignalverarbeitungspfaden mit zugehörigen dreidimensional-räumlichen Außenohr- Richtcharakteristiken versehen werden.17. The method according to any one of claims 6, 10, 15 or 16, i.e. g. that the generated vary Room reflections often copied in several separate single signal processing paths with associated three-dimensional spatial outer ear Directional characteristics are provided. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d. g., daß zur Simulation von dreidimensional-räumlichen Teilreflexionsmustern von beliebigen fiktiven Raumkonfigurationen und deren Auskleidung ausgegangen wird.18. The method according to any one of claims 15 to 17, d. g. that to simulate three-dimensional spatial reflection patterns of any fictional room configurations and the lining of which is assumed. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d. g., daß zur gehörbezogenen Tonsignal-Kompression eine lautheitsabhängige, in ihrer Wirksamkeit variabel einstellbare und/oder sich selbst automatisch ausregelnde Pegelkorrektur des Originaltonsignals vorgenommen wird. 19. The method according to any one of claims 1 to 18, d. g. that for ear-related sound signal compression a loudness-dependent, in its effectiveness variably adjustable and / or yourself automatic level correction of the original sound signal.   20. Verfahren nach Anspruch 19, d. g., daß die lautheitsabhängige Beeinflussung des Tonsignales mittels zweier fest eingegebener Zahlenwerte, welche die maximalen und minimalen Grenzen des Lautheitsdynamikbereiches, angepaßt auf die jeweiligen Eigenschaften des Tonsignals, darstellen, bestimmt wird.20. The method according to claim 19, d. G., that the loudness-dependent influence of the sound signal by means of two fixed entered numerical values which are the maximum and minimum limits of Loudness dynamic range, adapted to the respective properties of the sound signal, represent is determined. 21. Verfahren einem der Ansprüche 6, 10 bis 20, gekennzeichnet durch eine interpolative Bearbeitung der digitalen Daten, welche einen fließenden Übergang von einem zum nächsten richtungssimulierenden binauralen Datensatzpaar nebengeräuschfrei realisiert.21. The method according to any one of claims 6, 10 to 20, characterized by an interpolative Processing of digital data, which one smooth transition from one to the next directional simulating pair of binaural data sets realized without background noise. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine getrennte mehrkanalige Digital-Analog-Wandlung des digital vorliegenden, bearbeiteten, binauralen Tonsignals.22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized by a separate multi-channel Digital-to-analog conversion of the digital present, edited, binaural Tone signal. 23. Verfahren nach Anspruch 22, d. g., daß das digital-analog-gewandelte mehrkanalige Tonsignal breitbandig und beliebig regelbar nachverstärkt wird. 23. The method according to claim 22, d. g. that the digital-to-analog converted multi-channel Sound signal broadband and adjustable as desired is amplified.   24. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 23, d. g., daß alle variablen bzw. einstellbaren Regelgrößen der Simulation mittels alphanumerischer Dateneingabe oder graphischer Bildschirmeingabe vorgenommen werden.24. The method according to any one of claims 3 to 23, d. g. that all variable or adjustable control variables of the simulation by means of alphanumeric data entry or graphic Screen entry can be made. 25. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine rechnergestützte Steuerung der gesamten Datenverarbeitungs- und Ein-Ausgabe-Vorgänge.25. The method according to claim 24, characterized through computer-aided control of the entire data processing and I / O operations.
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