DE4433719A1

DE4433719A1 - Kopfhörer mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Kopfdrehung des Benutzers

Info

Publication number: DE4433719A1
Application number: DE4433719A
Authority: DE
Inventors: Inanaga Kiyofumi; Yamada Yuji
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2014-09-22
Also published as: DE4433719B4; KR100331192B1; GB2282306A; KR950010684A; GB2282306B; GB9418853D0; JPH0795698A; US5526429A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tonwiedergabevorrichtung und insbesondere auf eine Tonwiedergabevorrichtung mit einer Tonwiedergabevorrichtungs einheit, die der Hörer auf dem Kopf trägt.

Tonsignalwiedergabeverfahren, die einen Kopfhörer verwenden, sind bekannt, um ein Tonsignal mit einem Kopfhörer wiederzugeben, der derart auf dem Kopf des Hörers getragen wird, so daß der Kopfhörer die Ohren des Hörers bedeckt. So kann der Hörer mit den Ohren die Schallwiedergabe des Tonsignals hören. Wenn das Tonsignal wie eben beschrieben durch den Kopfhörer wiedergegeben wird, tritt, auch wenn das Signal von der Signalquelle ein Stereosignal ist, eine sogenannte Lateralisierung ein, bei der der Hörer das wiedergegebene Schallbild um oder innerhalb des Kopfes spürt.

Eine Zweiohr-Tonabnehmer-Schallwiedergabevorrichtung ist bekannt als eine der Tonsignalwiedergabevorrichtungen, die Kopfhörer verwendet. Die Zweiohr- Tonabnehmer-Schallwiedergabevorrichtung wird im folgenden beschrieben.

Bei dem Zweiohr-Tonabnehmer-Schallwiedergabesystem werden Mikrofone, genannt "Dummy-head-"Mikrofone, in die Ohren eines Dummy-Kopfes eingefügt, der den Kopf eines Hörers vortäuscht. Das "Dummy-head"-Mikrofon nimmt ein Tonsignal von einer Tonsignalquelle auf. Wenn das so von den "Dummy-head"-Mikrofonen aufgenommene Tonsignal durch den Kopfhörer in Wirklichkeit wiedergegeben wird, kann der Hörer eine Ausstrahlung erzielen, als wenn der Hörer direkt von der Schallquelle erzeugtem Schall lauschen würde. Bei dem Zweiohr-Tonabnehmer-Schallwiedergabesystem ist es möglich, das Gespür für Richtung und Ort und die Ausstrahlung des aufgenommenen und wiedergegebenen Schallbildes zu verbessern. Um jedoch das Tonsignal bei dem Zweiohr-Wiedergabesystem wiederzugeben, sollte eine spezifische Signalquelle als Signalquelle vorgesehen sein, um ein spezifisches Schallquellensignal unterschiedlich von dem zu erzeugen, das in dem Fall verwendet wird, in dem das von dem "Dummy- head"-Mikrofon aufgenommene Tonsignal durch einen Lautsprecher wiedergegeben wird.

Daher wurde vorgeschlagen, das Zweiohr-Tonabnehmer-Schallwiedergabesystem auf ein Wiedergabesystem anzuwenden, um einen Wiedergabeeffekt zu erzielen, in dem das Schallbild in einer Position außerhalb des Ohres des Hörers lokalisiert ist, d. h. eine Lautsprecherposition ähnlich wie wenn ein Stereosignal über den Kopfhörer durch den Lautsprecher wiedergegeben wird. Wenn jedoch, falls das Stereosignal mittels eines Lautsprechers wiedergegeben wird, der Hörer die Richtung des Kopfes oder Gesichts dreht, ändert sich die absolute Richtung oder Position des Schallbildes nicht, aber die relative Richtung und Position des Schallbildes, die der Hörer spürt, ändert sich. Falls das Tonsignal mittels eines Kopfhörers gemäß dem Zweiohr-Tonabnehmer- Schallwiedergabesystem wiedergegeben wird, ändern sich die relative Richtung und Position des Schallbildes, das der Hörer spürt, nicht, wenn der Hörer die Richtung des Kopfes oder Gesichts ändert. Als Konsequenz wird dann, wenn der Hörer die Richtung des Kopfes oder Gesichts dreht, während das Tonsignal in dem Zweiohr- Wiedergabesystem wiedergegeben wird, das Schallfeld innerhalb des Kopfes des Hörers gebildet. Insbesondere ist es so schwierig, das Schallbild vor dem Hörer zu lokalisieren. Weiterhin neigt in diesem Fall das Schallbild dazu, oberhalb des Kopfes des Hörers lokalisiert zu sein.

Gemäß einem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 42-227 beschriebenen Kopfhörer-Wiedergabeverfahren wird das folgende Zweiohr- Wiedergabeverfahren, das einen Kopfhörer verwendet, vorgeschlagen. Insbesondere wird das Gespür für Richtung und für Lokalisierung des Schallbildes bestimmt, basierend auf einigen geeigneten Elementen, wie die Differenz der Schallstärke, die von dem linken und rechten Ohr des Hörers empfangen wird, der Zeitdifferenz, der Phasendifferenz oder ähnlichem. Daher sind gemäß dem oben zitierten, in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 42-227 beschriebenen Wiedergabesystem die Tonsignalleitungen des rechten und des linken Kanals mit Pegelsteuerungen und regelbaren Verzögerungsschaltungen versehen. Die Pegelsteuerungen und die regelbaren Verzögerungsschaltungen der Tonsignale der jeweiligen Kanäle werden unter Steuerung durch ein erfaßtes Signal betrieben, wenn die Richtung des Kopfes des Hörers erfaßt ist.

Jedoch wird gemäß dem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 42-227 beschriebenen Kopfhörer-Wiedergabeverfahren ein Motor direkt durch das Signal angesteuert, das erhalten wird, wenn die Richtung des Kopfes des Hörers erfaßt ist. Wenn der Motor durch das erfaßte Signal angesteuert wird, werden Regelwiderstände und regelbare Kondensatoren in den Pegelsteuerungen und regelbaren Verzögerungsschaltungen mechanisch durch ein Analogsignal gesteuert. Daher können Lautstärkedifferenzen und Zeitdifferenzen der Tonsignale der jeweiligen, dem Kopfhörer zugeführten Signale nicht ohne Zeitverzögerung geändert werden, nachdem der Hörer die Richtung des Kopfes geändert hat, so daß der mechanische Motor der Bewegung des Kopfes des Hörers nicht nachkommt.

Bei dem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 42-227 beschriebenen Kopfhörer-Wiedergabeverfahren ist es weiterhin notwendig, die sich ändernden Charakteristiken von Lautstärkedifferenzen und Zeitdifferenzen basierend auf den relativen Positionen der Schallquelle und des Hörers, der Kopfform des Hörers, der Form seiner Ohrmuschel, usw. zu bestimmen. Insbesondere wenn die Lautstärkedifferenz und die Zeitdifferenz sich aufgrund einer bestimmten sich ändernden Charakteristik ändert, ist die relative Position von Schallquelle und Hörer zueinander fest und kann daher das Gespür für Richtung und Entfernung zwischen den Schallquellen nicht geändert werden. Da weiterhin die Köpfe und Ohrmuscheln der Hörer verschieden sind, ändert sich der Umfang, um den das Richtungs- und Ortsgespür des aufgenommenen und wiedergegebenen Schallbildes, das der Hörer spürt, verbessert werden kann.

Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 54-19242 beschreibt ein Stereo- Wiedergabesystem, in dem die Beziehung zwischen den sich ändernden Werten der Richtung des Kopfes des Hörers und den Lautstärkedifferenzen und Zeitdifferenzen des Tonsignals der jeweiligen, dem Kopfhörer zugeführten Kanäle aufeinanderfolgend berechnet werden kann, um die Tonsignale zu verarbeiten. Jedoch müßte bei dem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 54-19242 beschriebenen Stereo- Wiedergabesystem ein Speicher mit einer enorm großen Speicherkapazität vorgesehen sein, um die Beziehung zwischen den sich ändernden Werten der Lautstärkendifferenz und der Zeitdifferenz der Tonsignale kontinuierlich zu berechnen. Es ist daher extrem schwierig, das eben beschriebene Stereo-Wiedergabesystem zu realisieren.

Bei der in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 01-112900 beschriebenen Tonwiedergabevorrichtung ist eine Vorrichtung beschrieben, die die Beziehungen zwischen den sich ändernden Werten der Lautstärkedifferenz und der Zeitdifferenz dieser Tonsignale nicht aufeinanderfolgend, sondern diskret berechnet, um damit die Tonsignale zu verarbeiten.

Die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 01-112900 beschriebene Tonwiedergabevorrichtung beschreibt jedoch nur ein theoretisches Konzept, mit dem die Tonwiedergabevorrichtung sowohl auf Analogsignalverarbeitung als auch auf Digitalsignalverarbeitung angewendet werden kann. Entsprechend fehlt es der eben beschriebenen Tonwiedergabevorrichtung an der erforderlichen Konkretität für die Anwendung der Tonwiedergabevorrichtung in kommerziell erhältlichen Produkten bei Verwendung von Analog- oder Digitalsignalverarbeitungen.

Jede der oben beschriebenen Kopfhörer-Wiedergabeverfahren, das Stereo- Wiedergabesystem und die Tonwiedergabevorrichtung können diese Tonsignale nicht mit hoher Geschwindigkeit entsprechend der Bewegung des Kopfes des Hörers ohne Digitalsignalverarbeitung verarbeiten. Jedoch beschreibt keines der oben zitierten Kopfhörer-Wiedergabeverfahren, weder das Stereo-Wiedergabesystem noch die Tonwiedergabevorrichtung, die Digitalsignalverarbeitungseinrichtung oder das Digitalsignalverarbeitungsverfahren überhaupt. Daher ist es schwierig, das oben beschriebene Kopfhörer-Wiedergabeverfahren, das Stereo-Wiedergabesystem und die Tonwiedergabevorrichtung, zu realisieren.

Weiterhin ist es notwendig, Speicher mit einer großen Speicherkapazität vorzusehen, um die Beziehungen der sich ändernden Werte der Lautstärkedifferenzen und Zeitdifferenzen dieses Tonsignals zu speichern. Obwohl diese Beziehungen ohne Digitalsignalverarbeitung nicht in dem Speicher gespeichert werden können, werden die Digitalsignalverarbeitungseinrichtungen und das Digitalsignalverarbeitungsverfahren selbst nicht beschrieben. Daher ist es extrem schwierig, das Kopfhörer- Wiedergabeverfahren, das Stereo-Wiedergabesystem und die Tonwiedergabevorrichtung zu realisieren.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Tonwiedergabevorrichtung vorzuschlagen, in der die oben angesprochenen Probleme gelöst werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tonwiedergabevorrichtung beschrieben, die eine Signalquelle, eine Schallwiedergabeeinheit, eine Adreßsignalerzeugungseinheit, einen Speicher und eine integrierte Schaltung umfaßt. Die Signalquelle gibt digitalisierte Tonsignale mehrerer Kanäle aus. Die Tonwiedergabeeinheit ist an Abschnitte des Ohrs des Hörers angepaßt, um das von der Signalquelle zugeführte Tonsignal mittels eines elektroakustischen Wandlers wiederzugeben. Die Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Adreßsignal basierend auf einem erfaßten Signal, das die Richtung der Bewegung des Kopfes des Hörers relativ zu einer Referenzrichtung erfaßt. Der Speicher speichert die Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers bei jedem Winkel, den der Hörer identifizieren kann. Die integrierte Schaltung verarbeitet die Tonsignale von der Signalquelle und die Impulsantwortdaten, die im Speicher gespeichert sind, als Faltungsintegral. Die Impulsantwortdaten, die in dem Speicher gespeichert sind, werden aus dem Speicher ausgelesen, basierend auf dem von der Adreßsignalerzeugungsschaltung erzeugten Adreßsignal, und die ausgelesenen Impulsantwortdaten werden der integrierten Schaltung zugeführt, in der sie zusammen mit dem von der Signalquelle gelieferten Tonsignal als Faltungsintegral verarbeitet werden, wobei die der Tonwiedergabeeinheit gelieferten Tonsignale in Abhängigkeit von der Position des Kopfes des Hörers in Echtzeit korrigiert werden.

Erfindungsgemäß ist eine Tonwiedergabevorrichtung beschrieben, die eine Signalquelle, eine Schallwiedergabeeinheit, eine Adreßsignalerzeugungseinheit, einen Speicher und eine integrierte Schaltung umfaßt. Die Signalquelle gibt Digitaltonsignale mehrerer Kanäle aus. Die Tonwiedergabeeinheit ist nahe den Ohren des Hörers angeordnet, um die von der Signalquelle gelieferten Digitaltonsignale in Form von Analogtonsignalen wiederzugeben. Die Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Adreßsignal basierend auf dem erfaßten Signal, das die Bewegung des Kopfes des Hörers relativ zu einer Referenzrichtung erfaßt. Der Speicher speichert die Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers bei jedem Winkel, den der Hörer identifizieren kann. Die integrierte Schaltung verarbeitet die von der Signalquelle gelieferten Digitaltonsignale und die Impulsantwortdaten, die im Speicher gespeichert sind, als Faltungsintegral. Die in dem Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten werden aus dem Speicher ausgelesen basierend auf dem von der Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugten Adreßsignal und die Digitaltonsignale werden in Echtzeit korrigiert basierend auf den ausgelesenen Impulsantwortdaten in Abhängigkeit von der Bewegung des Kopfes des Hörers.

Erfindungsgemäß ist eine Tonwiedergabevorrichtung beschrieben, die eine Signalquelle, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, eine Tonwiedergabeeinheit, eine Winkelerfassungseinheit, eine Adreßsignalerzeugungseinheit, einen Speicher und eine integrierte Schaltung umfaßt. Die Signalquelle liefert Analogtonsignale mehrerer Kanäle. Die Analog-Digital-Wandlereinheit wandelt die ihr zugeführten Analogtonsignale der Signalquelle in Digitaltonsignale um. Die Tonwiedergabeeinheit ist nahe den Ohren des Hörers angeordnet, um die von der Analog-Digital- Wandlerschaltung zugeführten Digitaltonsignale in Form von Analogsignalen wiederzugeben. Die Winkelerfassungseinheit erfaßt die Kopfbewegung des Hörers in Bezug auf eine Referenzrichtung bei jedem vorbestimmten Winkel. Die Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Adreßsignal basierend auf einem erfaßten, von der Winkelerfassungseinheit gelieferten Signal. Der Speicher speichert die Impulsantwortdaten von der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers bei jedem Winkel, den der Hörer identifizieren kann. Die integrierte Schaltung verarbeitet die von der Analog-Digital-Wandlereinrichtung gelieferten Digitaltonsignale und die im Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral. Die in dem Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten werden aus dem Speicher ausgelesen, basierend auf dem von der Adreßsignalerzeugungseinrichtung ausgegebenen Adreßsignal und das Digitaltonsignal wird in Echtzeit korrigiert in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers basierend auf den ausgelesenen Impulsantwortdaten.

Erfindungsgemäß ist eine Tonwiedergabevorrichtung beschrieben, die eine Analogsignalquelle, eine Digitalsignalquelle, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, eine Schaltereinheit, eine Tonwiedergabeeinheit, eine Winkelerfassungseinheit, eine Adreßsignalerzeugungseinheit, einen Speicher und eine integrierte Schaltung umfaßt. Die Analogsignalquelle liefert ein Analogtonsignal mehrerer Kanäle. Die Digitalsignalquelle liefert Digitaltonsignale mehrerer Kanäle. Die Analog-Digital Wandlerschaltung wandelt die von der Analogsignalquelle zugeführten Analogtonsignale in Digitalsignale um. Die Schaltereinheit schaltet die Digitaltonsignale, die von der Digitalsignalschaltung geliefert werden und die Digitaltonsignale, die von der Analog-Digital-Wandlereinheit geliefert werden. Die Tonwiedergabeeinheit ist nahe den Ohren des Hörers angeordnet, um die von der Schaltereinheit gelieferten Digitaltonsignale in Form von Analogtonsignalen wiederzugeben. Die Winkelerfassungseinheit erfaßt die Kopfbewegung des Hörers in Bezug zu einer Referenzrichtung bei jedem vorbestimmten Winkel. Die Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Adreßsignal auf Basis eines von der Winkelerfassungseinheit erfaßten und gelieferten Signals. Der Speicher speichert die Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers bei jedem Winkel, den der Hörer identifizieren kann. Die integrierte Schaltung verarbeitet die von der Schaltereinheit gelieferten Digitaltonsignale und die im Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten auf Basis des von der Adreßsignalerzeugungseinheit ausgegebenen Adreßsignals als Faltungsintegral. Die im Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten werden auf Basis des von der Adreßsignalerzeugungseinheit ausgegebenen Adreßsignals ausgelesen und die Digitaltonsignale werden abhängig von der Kopfbewegung des Hörers auf Basis der ausgelesenen Impulsantwortdaten korrigiert.

Erfindungsgemäß ist eine Tonwiedergabevorrichtung beschrieben, die eine Signalquelle, eine Tonwiedergabeeinheit, eine Analogwinkelerfassungseinheit, eine Analog-Digital- Wandlerschaltung, eine Adreßsignalerzeugungseinheit, einen Speicher und eine integrierte Schaltung umfaßt. Die Signalquelle liefert Digitaltonsignale mehrerer Kanäle. Die Tonwiedergabeeinheit ist nahe den Ohren des Hörers angeordnet, um die von der Signalquelle gelieferten Digitaltonsignale in Form von Analogsignalen wiederzugeben. Die Analogwinkelerfassungseinheit erfaßt die Kopfbewegung des Hörers relativ zu einer Referenzrichtung bei jedem vorbestimmten Winkel in analoger Form. Die Analog-Digital-Wandlerschaltung wandelt ein von der Analogwinkelerfassungseinheit erfaßtes Analogsignal in ein Digitalwinkelsignal um. Die Adreßsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Adreßsignal basierend auf dem Digitalsignalausgang der Analog-Digital-Wandlerschaltung. Der Speicher speichert Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle bezüglich der Bezugsposition des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers bei jedem Winkel, den der Hörer identifizieren kann. Die integrierte Schaltung verarbeitet die von der Signalquelle gelieferten Digitaltonsignale und die im Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral. Die Tonwiedergabevorrichtung liest die im Speicher gespeicherten Impulsantwortdaten aus, basierend auf dem von der Adreßsignalerzeugungseinheit ausgegebenen Adreßsignal und korrigiert die Digitaltonsignale in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers in Echtzeit, basierend auf den ausgelesenen Impulsantwortdaten.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die der Tonsignalverarbeitungseinheit gelieferten Tonsignale basierend auf der Kopfbewegung des Hörers in Echtzeit zu korrigieren durch Verarbeitung des von der Signalerzeugungseinrichtung gelieferten digitalisierten Tonsignals und der Impulsantwortdaten, die im Speicher für jeden Winkel, den der Hörer identifizieren kann, gespeichert sind. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Speicherkapazität des Speichers zu verringern.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine Tonwiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht ist, die eine Anordnung eines Digitalwinkeldetektors zeigt, der in der Tonwiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht ist, die eine Anordnung eines Analogwinkeldetektors zeigt, der in einer Tonwiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 ein Diagramm ist, das eine Tabelle der Impulsantworten der Tonwiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung ist zur Erklärung, wie die Impulsantwort bei der Tonwiedergabevorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemessen wird.

Die Tonwiedergabevorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bei Verwendung eines Kopfhörers, wenn ein Tonsignal mit dem Kopfhörer wiedergegeben wird, das Tonsignal mit im wesentlichen der gleichen Ortsempfindung und Ausstrahlung wiedergeben wie ein Schallsignal von einem Lautsprecher, angeordnet mit einer durch den Lautsprecher vorbestimmten Positionsbeziehung.

Die Tonwiedergabevorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in einem System, in dem von einer Stereo-Tonsignalquelle oder dergleichen ausgegebene Mehrkanal-Tonsignale mit dem Kopfhörer wiedergegeben werden. Insbesondere wird die Tonwiedergabevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur Wiedergabe eines digitalisierten Tonsignals verwendet, das auf mehreren Kanälen aufgenommen oder übertragen wurde, um die jeweiligen Schallbilder durch geeignete Mittel, wie ein Kopfhörer oder dgl. in einer vorbestimmten Position (z. B. vom Hörer aus gesehen vorne rechts, vorne links, in der Mitte usw. ) zu lokalisieren.

Zuerst wird die Kopfdrehung des Hörers relativ zur Bezugsrichtung bei jedem konstanten Winkel oder jedem vorbestimmten Winkel erfaßt. Dann wird auf Basis des erfaßten Ergebnisses ein Digitaladreßsignal erzeugt, das eine Größe einschließlich einer Richtung enthält. Auf der Basis dieses Digitaladreßsignals werden Impulsantwortdaten aus dem Speicher ausgelesen, die von der Position einer virtuellen Schallquelle in Bezug auf die Referenzposition des Kopfes des Hörers zu den Ohren des Hörers digital aufgenommen und vorher im Speicher abgespeichert worden sind. Dann werden die digitalisierten Tonsignale der jeweiligen Kanäle und die Impulsantwortdaten durch einen Faltungsintegrator in Echtzeit verarbeitet, korrigiert und verändert. So ist es möglich, einen Wiedergabeeffekt zu erzielen, daß Schall so wiedergegeben werden kann, als wenn der Hörer dem direkt von einem an der Position der virtuellen Schaltquelle angeordneten Lautsprecher zuhören würde.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Digital-Audioplatte, z. B. eine Kompakt-Disk, und eine Mehrkanal-Digital-Stereosignalquelle, wie eine Digitalsatellitenübertragung oder ähnliches. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine analoge Stereosignalquelle, wie eine analoge Aufnahme, eine analoge Übertragung oder dgl. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler. Die Anzahl von A/D-Wandlern 3 wird in Übereinstimmung mit der Anzahl der Kanäle im Falle der Mehrkanaltonsignale erhöht. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 4 ein Schalter, der ein Eingangssignal in Form eines Digitalsignals und ein Eingangssignal in Form eines Analogsignals gleich als Digitalsignal behandelt, das durch eine vorbestimmte Abtastfrequenz und eine vorbestimmte Quantisierungs-Bitzahl ausgedrückt wird. Obwohl der Schalter 4 zwei Kanäle schalten kann, wird die Anzahl der Schalter 4 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Kanäle im Falle des Mehrkanal-Tonsignals in ähnlicher Weise erhöht.

Ein linkes Digitalsignal L dieser Digitalsignalfolgen wird einem Faltungsintegrator 5 zugeführt. Dann wird das linke Digitalsignal L und ein Satz Impulsantwortdaten als Digitaldaten, ausgedrückt durch eine vorbestimmte Abtastfrequenz und eine vorbestimmte Quantisierung-Bitzahl, der Position der virtuellen Schallquelle in Bezug auf die Kopf-Referenzrichtung, in welche der Hörer/in 23 den Kopf dreht zu den Ohren des Hörers, in dem Speicher 6 des Faltungsintegrators 5 eingelesen und als Faltungsintegral verarbeitet. Ein Faltungsintegrator 7 und ein Speicher 8 liefern eine Nebensprechkomponente des rechten Digitalsignals R einem Addierer 16.

Das rechte Digitalsignal R wird einem Faltungsintegrator 11 ähnlich wie oben beschrieben geliefert. Das rechte Digitalsignal R und ein Satz Impulsantwortdaten, die als Digitaldaten aufgenommen und durch eine vorbestimmte Abtastfrequenz und eine vorbestimmte Quantisierungs-Bitzahl ausgedrückt sind, der Position der virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers 23 zu den Ohren des Hörers und die in einen Speicher 12 des Faltungsintegrators 11 eingelesen wurden, werden als Faltungsintegral verarbeitet. Ein Faltungsintegrator 9 und ein Speicher 10 liefern eine Nebensprechkomponente des linken Digitalsignals L einem Addierer 15.

Die Impulsantwortdaten und die verarbeiteten Resultate der Echtzeit-Faltungsintegration durch den Faltungsintegrator 5 und Speicher 6 und den Faltungsintegrator 9 und Speicher 10 werden einem Addierer 15 zugeführt und addiert. Weiterhin werden die Impulsantwortdaten und die verarbeiteten Resultate der Echtzeit-Faltungsintegration durch den Faltungsintegrator 7 und Speicher 8 und den Faltungsintegrator 11 und Speicher 12 dem Addierer 16 zugeführt und addiert. Genau zu diesem Zeitpunkt werden Nachhallsignale von den Nachhallschaltungen 13 und 14 den Addierern 15 und 16 zugeführt.

Die als Faltungsintegral verarbeiteten und durch die Addierer 15, 16 addierten Resultate werden durch Korrekturschaltungen 17, 18 korrigiert, um die inhärente Charakteristik des Kopfhörers zu beseitigen, der verwendet wird, um die Impulsantwort zu messen, und werden mittels Digital-Analog(D/A)-Wandler 19, 20 in Analogsignale umgewandelt. Die Analogsignale von den D/A-Wandlern 19, 20 werden durch Leistungsverstärker 21, 22 leistungsverstärkt und dann dem Kopfhörer 24 zugeführt. So kann der Hörer 23 den Schall der rechten und linken Schallerzeugungseinrichtungen 25, 26 des Kopfhörers 24 hören.

Die Korrekturschaltungen 17, 18 können in jedem Bereich des Signalweges vorgesehen sein, in dem Signale zu Tonsignalen durch die Signalquelle 1 addiert werden, welche Mehrkanal-Digital-Stereosignale liefert und der Signalquelle 2, die Mehrkanal- Analogsignale liefert, die verschiedenartig verarbeitet und dann dem Kopfhörer 24 zugeführt werden. Die Korrekturschaltungen 17, 18 können die oben erwähnten Resultate entweder durch Analogsignalverarbeitung oder durch Digitalsignalverarbeitung korrigieren.

Wenn ein Satz Impulsantwortdaten, die als Digitaldaten der Position der virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung der Ohren des Hörers gespeichert sind, durch die Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und die Speicher 6, 8, 10, 12 verarbeitet werden, ist es möglich, eine Faltungsintegration einschließlich der Korrektur in Echtzeit auszuführen durch Festsetzen der Impulsantwortdaten des Korrekturkoeffizienten des Kopfhörers 24 als vorher durch die Faltungsintegratoren verarbeitete Impulsantworten.

Ein Digitalwinkeldetektor 28 kann die Kopfdrehung des Hörers 23 erfassen. Fig. 2 zeigt eine Anordnung des Digitalwinkeldetektors 28 im Detail. Der in Fig. 2 gezeigte Digitalwinkeldetektor 28 nützt die Horizontalkomponente der Kräfte des Erdmagnetismus. Fig. 2 zeigt ein Beispiel, wie der Digitalwinkeldetektor 28 ein Winkelerfassungssignal als Digitalsignal erzeugt.

Das Beispiel, daß die Kopfdrehung des Hörers 23 in Bezug zu der Referenzrichtung bei jedem konstanten Einheitswinkel oder jedem vorher bestimmten Winkel als diskrete Information erfaßt wird, wird im folgenden beschrieben. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthält der Digitalwinkeldetektor 28 einen Rotationskodierer 30, der an der Kopfmitteposition vorgesehen ist, so daß die Eingangsachse des Rotationskodierers 30 vertikal ist. Außerdem umfaßt der Digitalwinkeldetektor 28 eine an seiner Eingangsachse angeordnete Magnetnadel 29. Der Rotationskodierer 30 erzeugt ein Ausgangssignal, das die Kopfdrehung des Hörers repräsentiert umfassend die Richtung des Hörers 23 in Bezug zu der durch die Magnetnadel 29 angegebenen Nord-Süd- Richtung. Während der Rotationskodierer 30, wie in Fig. 2 gezeigt, am Kopfband 27 des Kopfhörers 24 befestigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und der Rotationskodierer 30 kann an einem Befestigungsglied befestigt sein, das unabhängig vom Kopfband 27 vorgesehen ist.

Ein Ausgangssignal des Rotationskodierers 30 des Digitalwinkeldetektors 28 wird den Erfassungsschaltungen 31, 32 zugeführt. Die Erfassungsschaltung 31 erzeugt ein Richtungssignal Sd, das den niedrigen Pegel "0" bzw. den hohen Pegel "1" hat, wenn der Hörer 23 den Kopf im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Die Erfassungsschaltung 32 erzeugt Pulse Pa, deren Anzahl proportional zu der Winkeländerung ist, d. h. ein Puls Pa wird jedesmal erzeugt, wenn sich der Hörer 23 um 2° dreht.

Das Signal Sd wird einem Richtungszähler-Eingangsanschluß U/D eines Auf-Ab- Zählers 33 zugeführt und der Puls Pa wird einem Takteingangs(Zähleingangs)-Anschluß CK des Auf-Ab-Zählers 33 zugeführt. Der Zählausgang des Auf-Ab-Zählers 33 wird in ein Digitaladreßsignal umgewandelt, das die Richtung und den Umfang der Kopfbewegung 23 repräsentiert und dann über eine Adreßsteuerung 34 einem Speicher 35 als Adreßsignal zugeführt.

Dann werden Impulsantwortdaten der Position der virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers 23 zu beiden Ohren des Hörers 23, die vorher in einem Speicher 35 abgespeichert worden sind, von dem Speicher 35 an ihrer jeweiligen Adresse der zugehörigen Tabelle ausgelesen. Gleichzeitig werden die digitalisierten Tonsignale der jeweiligen Kanäle in die Speicher 6, 8, 10 und 12 der Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 geladen und die Impulsantwortdaten werden als Faltungsintegral verarbeitet. Somit werden die digitalisierten Tonsignale in Echtzeit in Abhängigkeit von der momentanen Richtung des Kopfes des Hörers 23 korrigiert.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 38 einen Analogwinkeldetektor. Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Analogwinkeldetektors 38 im Detail. Fig. 3 zeigt ein Beispiel, daß der Analogwinkeldetektor ein Winkelerfassungsausgang als Analogsignal erzeugt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, enthält der Analogwinkeldetektor 38 einen im Mittelteil des Kopfbandes 27 angeordneten Fotosensor 41. Der Fotosensor 41 besteht aus einem Fotosensorelement, wie einer Kadmiumsulfidzelle (CdS-Zelle), einer Fotodiode, oder dgl., deren Widerstand sich in Abhängigkeit von der Lichtintensität ändert. Der Analogwinkeldetektor 38 weist eine Lichtquelle 39 auf, wie eine Glühbirne oder eine Leuchtdiode, die gegenüber dem Fotosensor 41 angeordnet ist. Licht einer vorbestimmten Intensität wird von der Lichtquelle 39 auf den Fotosensor 41 abgestrahlt.

Eine bewegliche Blende 40 ist im Lichtweg des von der Lichtquelle 39 emittierten Lichts angeordnet, um die Lichtübertragung in Abhängigkeit von ihrem Rotationswinkel zu ändern. Die bewegliche Blende 40 rotiert zusammen mit der Magnetnadel 29. Wenn so der Fotosensor 41 durch einen konstanten Strom angetrieben wird, erzeugt der Analogwinkeldetektor 38 eine Spannung zwischen den Fotosensorelementen des Fotosensors 41 als Analogausgang, der die Kopfbewegung einschließlich der Richtung des Kopfes des Hörers 23 auf Basis der durch die Magnetnadel 29 erfaßten Nord-Süd- Richtung repräsentiert. Während der Analogwinkeldetektor 38, wie oben beschrieben, am Kopfband 27 des Kopfhörers 24 befestigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und der Analogwinkeldetektor 38 kann an einem Befestigungsglied befestigt sein, das unabhängig von dem Kopfband 27 vorgesehen ist.

Der Analogausgang von dem Analogwinkeldetektor 38 wird durch einen Verstärker 42 verstärkt und durch einen A/D-Wandler 43 in ein Digitalausgangssignal umgewandelt. Das Digitalausgangssignal des A/D-Wandlers 43 wird über einen Schalter 44 der Adreßsteuerung 34 zugeführt. Die Adreßsteuerung 34 erzeugt ein Digitaladreßsignal, das die Kopfdrehung des Hörers 23 in Bezug auf die Referenzrichtung als Größe einschließlich einer Richtung jedes bestimmten Winkels oder jedes vorbestimmten Winkels repräsentiert. Dieses Digitaladreßsignal wird dem Speicher 35 als Adreßsignal zugeführt.

Impulsantwortdaten der Position der virtuellen Schallquelle zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers 23 zu beiden Ohren des Hörers 23 werden vom Speicher 35 an ihrer jeweiligen Adresse innerhalb der Tabelle ausgelesen. Gleichzeitig werden die digitalisierten Tonsignale der jeweiligen Kanäle in die Speicher 6, 8, 10 und 12 der Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 geladen und die Impulsantwortdaten werden als Faltungsintegral verarbeitet, so daß die Digitaltonsignale und die die Richtung des Kopfes des Hörers 23 repräsentierenden Daten in Echtzeit korrigiert werden.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der in dem Speicher 35 abgespeicherten Daten. Wenn der vordere linke Lautsprecher 45L und der vordere rechte Lautsprecher 45R vor dem Hörer 23 wie in Fig. 5 dargestellt angeordnet sind, werden die folgenden Impulsantworten, von den angenommenen Positionen des linken Lautsprechers 45L und des rechten Lautsprechers 45R zu den beiden Ohren des Hörers 23 wie folgt angenommen:

Die als Digitaldaten gespeicherten Impulsantwortdaten werden in der Tabelle des Speichers 35 gespeichert, wobei h_mn (t, R) die Impulsantwort der m-ten- Lautsprecherposition zum n-ten-Ohr repräsentiert, wobei R den Winkel zwischen der Position des m-ten-Lautsprechers und dem Kopf des Hörers h_mn, (ω, R) die Übertragungsfunktion der Position des m-ten-Lautsprechers zu dem n-ten-Ohr und ω die Kreisfrequenz 2 π f (f: Frequenz) repräsentiert. Als Schallquelle zur Messung der Impulsantwort ist es möglich, einen Lautsprecher zu verwenden. Weiterhin ist es für den Hörer 23 möglich, Schall in jeder Position des Eingangs des äußeren Gehörgangs bis zum Trommelfell jedes Ohres zu erfassen.

Es ist jedoch erforderlich, daß die Schallerfassungsposition gleich der Position ist, bei der die Korrekturcharakteristik zur Löschung von Charakteristiken, die zur Messung der Impulsantwort verwendet werden, ist welche, wie später beschrieben, inhärent im Kopfhörer vorhanden sind.

Wenn eine solche Impulsantwort berücksichtigt ist, werden die Impulsantwortdaten, die jeweils dann erfaßt werden, wenn sich der Winkel um einen Einheitswinkel, zum Beispiel um 2° ändert, an die erste Adresse der Tabelle des Speichers 35 geschrieben. Diese Adresse wird bei jedem Winkel geändert, bei dem der Hörer 23 den Kopfdrehwinkel mit beiden Ohren unterscheiden kann, wenn der Hörer 23 den Kopf bewegt. Der Speicher 35 umfaßt mehrere Tabellen, z. B. drei Sätze von Tabellen. Für jeden Satz von Tabellen wird die Form des Kopfes und der Ohrmuscheln des Hörers 23 und die Daten in Abhängigkeit der Charakteristiken des Kopfhörers verändert, die zur Messung der Impulsantwort verwendet werden. Eine der drei Sätze von Tabellen wird durch den Schalter 36 in der Adreßsteuerung 34 ausgewählt.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 37 einen Rückstellschalter. Wenn der Rückstellschalter 37 aktiviert ist, wird der Zählwert des Auf-Ab-Zählers 33 auf "alle 0" gesetzt, und eine Adresse aus R = 0 wird aus der Tabelle des Speichers 35 ausgewählt.

Die Tonwiedergabevorrichtung entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist wie oben beschrieben angeordnet. Der Betrieb der Tonwiedergabevorrichtung wird im folgenden beschrieben.

Digitaltonsignale von der Mehrkanal-Digital-Stereosignalquelle 1 oder Tonsignale der jeweiligen Kanäle, die aus der Umwandlung von Analogsignalen der Mehrkanal- Analog-Stereosignalquelle 2 in Digitalsignale durch den A/D-Wandler 3 resultieren, werden durch den Schalter 4 ausgewählt. Von dem Schalter 4 ausgewählte und ausgegebene Digitalsignale werden durch die Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und die Speicher 6, 8, 10 und 12 und die Addierer 15, 16 in Digitalsignale umgewandelt, die die Rauminformation als den beiden Ohren des Hörers 23 zu liefernde Schallfeldquelle enthalten. Die von den Addierern 15, 16 ausgegebenen Digitalsignale werden über die Kopfhörer-Korrekturschaltungen 17, 18, die zur Messung der Impulsantwort verwendet werden, den D/A-Wandlern 19, 20 zugeführt, wo sie dann in Analogsignale umgewandelt werden, durch die Leistungsverstärker 21, 22 leistungsverstärkt und dann dem Kopfhörer 24 zugeführt werden.

Wenn in diesem Fall der Hörer 23 den Kopf bewegt, erzeugt der Digitalwinkeldetektor 28, falls der Digitalwinkeldetektor 28 verwendet wird, die Signale Sd und Pa entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23. So erzeugt der Auf-Ab-Zähler 23 einen Zählwert entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23. Der Zählwert des Auf-Ab-Zählers 23 wird über die Adreßsteuerung 34 dem Speicher 35 als Adreßsignal geliefert. Vom Speicher 35 werden die Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle in Bezug zu der Bezugsrichtung des Kopfes des Hörers entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23 zu den Ohren des Hörers aus Daten entsprechend der in Fig. 4 gezeigten Quelle ausgelesen.

Ausgelesene Impulsantwortdaten werden den Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und den Speichern 6, 8, 10 und 12 zugeführt. Falls der Analogwinkeldetektor 38 zur Erfassung der Kopfdrehung verwendet wird, wird das Analogsignal durch den Verstärker 42 als Sensorausgang verstärkt und dann durch den A/D-Wandler 43 in ein Digitalsignal entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23 umgewandelt. Das Digitalsignal von dem A/D-Wandler 43 wird der Adreßsteuerung 34 zugeführt und die Adreßsteuerung 34 erzeugt ein Adreßsignal auf der Basis des ihr zugeführten Digitalsignals. Das so erzeugte Adreßsignal wird dem Speicher 35 zugeführt. Ähnlich wie im Falle des Digitalwinkeldetektors 28 werden die Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle in Bezug auf die Referenzrichtung des Kopfes entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23 zu den Ohren des Hörers aus dem Speicher 35 auf Basis des zugeführten Adreßsignals ausgelesen. Die so ausgelesenen Daten werden den Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und den Speichern 6, 8, 10 und 12 zugeführt.

Die Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und die Speicher 6, 8, 10 und 12 führen eine Faltungsintegration der dem Kopfhörer 24 gelieferten linken und rechten Tonsignale L, R aus zusammen mit den Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes entsprechend der Richtung des Kopfes des Hörers 23 zu den Ohren des Hörers. Daher ist es dem Hörer 23 möglich, ein Gespür des Schallfeldes zu erlangen, als ob mehrere Lautsprecher zur Schallwiedergabe an der Position der virtuellen Schallquelle angeordnet wären.

Insbesondere können bei diesem Ausführungsbeispiel die Tonsignale feinkorrigiert werden in Übereinstimmung mit der Richtung des Kopfes des Hörers 23, wenn die Charakteristik der dem Kopfhörer 24 gelieferten Tonsignale in Übereinstimmung mit der Richtung des Kopfes des Hörers 23 sich verändert auf der Basis der im Speicher 35 gespeicherten Tabelle. So kann man eine optimale Charakteristik der Tonsignale erhalten.

Weiterhin kann, da die in der Tabelle des Speichers 35 gespeicherten Impulsantwortdaten ausgelesen und die ausgelesenen Daten den Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und den Speichern 6, 8, 10 und 12 zugeführt werden, die Charakteristik des Tonsignals in Übereinstimmung mit der Richtung des Kopfes des Hörers 23 ohne Zeitverlust verändert werden. Daher ist es möglich, zu verhindern, daß der wiedergegebene Schall unnatürlich wird.

Da dem Kopfhörer 24 gleichzeitig auch Nachhallsignale von den Nachhallschaltungen 13, 14 zugeführt werden, wird der Raumeindruck eines Zuhörerraums oder einer Konzerthalle dem wiedergegebenen Schall zugefügt. Daher ist es möglich, daß Gefühl eines ausgezeichneten Stereoschallfeldes zu erzeugen.

Da auf der anderen Seite der Speicher 35 mehrere Tabellen enthält, die der Hörer 23 durch den Schalter 36 beliebig wählen kann, ist es auch dann, wenn die Formen von Kopf und Ohrmuscheln des Hörers 23 und die Charakteristiken des vom Hörer 23 benutzten Kopfhörers verschieden sind, möglich, die optimale Charakteristik zu erzielen. Wenn weiterhin der Wert, um den sich die Impulsantwortdaten einer virtuellen Schallquellenposition relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers 23 zu den Ohren des Hörers bezüglich einer Änderung des Winkels 0 ändern, sich erhöht oder erniedrigt, verglichen mit einem Referenzwert auf Basis der im Speicher 35 gespeicherten Tabelle, werden dann die sich ändernden Werte der Position des Schallbildes relativ zu der Richtung des Kopfes des Hörers 23 veränderlich. So ist es möglich, das Gefühl des Abstandes des Hörers 23 zu dem Schallbild usw. zu verändern.

Da die von den Nachhallschaltungen 13, 14 erzeugten Nachhallsignale zu den Tonsignalen addiert werden und diese Nachhallsignale als von der Wand einer Konzerthalle oder dgl. reflektierte Signale und nachhallender Schall wiedergegeben werden, ist es für den Hörer 23 möglich, eine Ausstrahlung zu erzielen, als würde der Hörer 23 einem Musikstück in einer Konzerthalle zuhören.

Die Daten in der in Fig. 4 gezeigten Tabelle können wie folgt erhalten werden. Impulsschallquellen mit der erforderlichen Anzahl von Kanälen und "Dummy-head"- Mikrofone sind an vorbestimmten Positionen in einem geeigneten Raum angeordnet. Es ist in diesem Falle möglich, Lautsprecher als Schallquellen zur Messung der Impulsantwort zu verwenden.

Obwohl die "Dummy-head"-Mikrofone den Schall an jedem Ort der Ohren des Hörers von dem äußeren Gehörgang zum Trommelfell aufnehmen können, ist eine solche Position erforderlich wie die Position, an der die Korrekturcharakteristik zur Ausschaltung der inhärenten Charakteristik des Kopfhörers zur Messung der Impulsantwort erhalten wird.

Die Impulsantworten werden gemessen durch Verwendung der in die Ohren der "Dummy"-Köpfe eingepaßten "Dummy-head"-Mikrofone, um den von den Lautsprecherpositionen der jeweiligen Kanäle bei jedem bestimmten Winkel ΔR abgestrahlten Schall aufzunehmen. So ist es bei einem bestimmten Winkel, z. B. R1 möglich, einen Satz Impulsantwortdaten pro Kanal zu erhalten. Wenn eine Signalquelle mit fünf Kanälen als Impulsschallquelle verwendet wird, ist es so möglich, Impulsdaten umfassend fünf Sätze von Impulsantworten je Winkel, d. h. zehn Arten von Impulsantworten zu erhalten.

Die Korrekturcharakteristik, die verwendet wird, um die inhärente Charakteristik des Kopfhörers, wenn die Impulsantwort gemessen wird, auszulöschen, kann durch Verwendung der gleichen "Dummy-head"-Mikrofone erhalten werden, die zur Aufnahme der Impulsantwort des Schallfeldes verwendet werden. Der bei der realen Wiedergabe verwendete Kopfhörer ist auf dem "Dummy head" befestigt und die Impulsantwortdaten der "Dummy-head"-Mikrofone der Ohren des "Dummy"-Kopfes und die Impulsantwortdaten, die inverse Charakteristiken repräsentieren, werden aus dem Eingang des Kopfhörers berechnet.

Alternativ ist es möglich, eine solche Korrekturcharakteristik durch adaptive Verarbeitung, wie durch einen Algorithmus der kleinsten mittleren Quadrate (least means square, LMS) oder dgl. zu erzielen. Insbesondere können die inhärenten Charakteristiken des Kopfhörers in einer beliebigen Zeitspanne korrigiert werden, in der dem Kopfhörer Signale zugeführt werden, nachdem dem Lautsprecher ein Toneingangssignal eingegeben wurde. Die Verarbeitung der Korrektur der inhärenten Charakteristiken des Kopfhörers auf Zeitebene wird durch Verarbeitung der Impulsantwortdaten, die die berechneten Korrekturcharakteristiken ausdrückt, als Faltungsintegral implementiert. Alternativ ist es auf analoge Weise möglich, die inhärente Charakteristik des Kopfhörers durch Verarbeitung der Impulsantwortdaten mittels eines Analogfilters mit einer inversen Charakteristik zu korrigieren, nachdem die digitalen Impulsantwortdaten in Analogdaten umgewandelt wurden.

Während bisher nur die Richtung des Kopfes des Hörers in der Horizontalebene berücksichtigt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und eine ähnliche Signalverarbeitung kann ausgeführt werden, auch wenn der Kopf des Hörers 23 sich in der vertikalen Ebene oder in der Ebene senkrecht zu der horizontalen und vertikalen Ebene dreht.

Auch wenn der Speicher 35 einen Satz von Tabellen aufweist und die Adressen der Tabellen durch die Adressensteuerung 34 verändert werden, so ist es möglich, auf ähnliche Weise Steuerdaten zu erhalten, wenn der Speicher 35 mehrere Sätze von Tabellen aufweist.

Die Daten in der Tabelle können auf einen Umfang der üblichen Kopfrichtung des Hörers beschränkt sein. Weiterhin ist es möglich, das Intervall des Winkels 0 in Übereinstimmung mit der Kopfrichtung des Hörers zu ändern, derart, daß das Winkelintervall 0 auf 0,5° gesetzt wird, wenn 0 = 0° ungefähr erfüllt ist und daß das Intervall 0 auf 3° gesetzt wird, wenn | 0 < 45° |. Wie oben beschrieben ist es möglich, den Winkel 0 als die Winkeleinheit festzusetzen, die der Hörer 23 als Kopfdrehwinkel noch identifizieren kann. Weiterhin ist es möglich, einen nahe den Ohren des Hörers 23 angeordneten Lautsprecher anstatt des Kopfhörers 24 zu verwenden.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Eingangstonsignale mehrkanalige digital aufgenommene oder übertragene Signale oder analog aufgenommene oder übertragene Signale von einer Stereosignalquelle sein. Auch ist es möglich, eine der Winkelerfassungsvorrichtungen zur Erfassung der Kopfdrehung des Hörers 23 zu verwenden, von der ein Detektionssignal in Form eines digitalen oder analogen Signals ausgegeben wird.

Wenn entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Charakteristik des dem Kopfhörer 24 zugeführten Tonsignals in Übereinstimmung mit der Kopfbewegung des Hörers 23 korrigiert wird, wird die Charakteristik des Tonsignals auf Basis der von der Tabelle des Speichers 35 ausgelesenen Impulsantwortdaten mit der Kopfdrehung des Hörers 23 nicht kontinuierlich, aber in Einheiten eines geeigneten festgelegten Winkels oder in Einheiten eines so vorbestimmten ausreichenden Winkels korrigiert, daß der Hörer 23 einen solchen Winkel gemäß der menschlichen Hörcharakteristik feststellen kann. Wenn geänderte Daten zur Berechnung der Kopfrichtung des Hörers 23 berechnet werden, kann man den gleichen Effekt erzielen, wie wenn Impulsdaten von der Tabelle des Speichers 35 in Übereinstimmung mit der Kopfbewegung des Hörers 23 ausgelesen werden. Daher kann Speicherkapazität des Speichers 35 eingespart werden und die Daten müssen nicht mit einer höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit berechnet werden als notwendig.

Da die Zwei-Ohr-Charakteristiken von einer Schallquelle erhalten werden, die in einer konstanten vorbestimmten Richtung unabhängig von der Kopfdrehung des Hörers 23 festgehalten ist, ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für den Hörer 23 möglich, ein äußerst natürliches Raumgefühl zu erzielen.

Da entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die durch die Impulsantwort ausgedrückte Charakteristik durch Ausführung der Faltungsintegration mit den Faltungsintegratoren 5, 7, 9 und 11 und den Speichern 6, 8, 10 und 12 in Übereinstimmung mit der Tabelle des Speichers 35 gesteuert wird, ist es möglich, ein Verschlechtern der Charakteristik beinahe vollständig zu vermeiden. Außerdem ist es möglich, ein Verzögern der Charakteristik des Tonsignals zu vermeiden, wenn die Charakteristik des Tonsignals in Übereinstimmung mit der Kopfbewegung des Hörers 23 geändert wird. Daher kann bei der Tonwiedergabevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Unnatürlichwerden des wiedergegebenen Schalls vermieden werden, anders als bei dem herkömmlichen Tonwiedergabesystem.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält der Speicher 35 mehrere Tabellen, die der Hörer 23 mit dem Schalter 36 beliebig auswählen kann. Daher ist es möglich, die optimale Charakteristik zu erhalten, auch wenn die Formen der Köpfe und der Gehörgänge der Hörer 23 und die Charakteristiken der Kopfhörer 24 verschieden sind.

Da sich entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Wert der Änderung der Impulsantwort bei einer Änderung des Winkels 0 verglichen mit dem Referenzwert auf Basis der Tabelle des Speichers 35 erhöht oder verringert, ist es möglich, den Wert zu ändern, um den sich die Position des Schallbildes in Übereinstimmung mit der Richtung des Kopfes des Hörers 23 ändert. So ist es möglich, einige Hörfaktoren, wie das Abstandsgefühl zwischen Hörer 23 und dem Schallbild oder dgl., zu ändern.

Da gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn erforderlich, geeignete Nachhallsignale von den Nachhallschaltungen 13, 14 zum Tonsignal addiert werden, kann der Hörer eine Ausstrahlung erzielen, als ob er einem Musikstück in einer berühmten Konzerthalle lauschen würde.

Claims

1. Tonwiedergabevorrichtung aufweisend:
eine Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) zur Lieferung digitalisierter Tonsignale (Audiosignale) mehrerer Kanäle;
eine vom Hörer (23) auf den Ohren getragene Wiedergabeeinrichtung (24), die die Signale von der Signalerzeugungsvorrichtung (1, 2) elektroakustisch umwandelt und wiedergibt;
eine Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zur Erzeugung eines Adreßsignals auf Basis eines erfaßten Signals, das die Bewegung des Kopfes des Hörers (23) in Bezug auf eine Referenzrichtung erfaßt;
eine Speichereinrichtung (35) zur Speicherung der Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle zu der Referenzposition des Kopfes des Hörers (23) zu den Ohren des Hörers (23) bei jedem Kopfdrehwinkel, der durch den Hörer (23) mit den Ohren identifiziert werden kann; und
eine Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zur Verarbeitung der von der Signal erzeugungseinrichtung (1) erzeugten Tonsignale und der in der Speicherein richtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral, wobei die in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten aus der Speicher einrichtung (35) auf Basis des durch die Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) erzeugten Adreßsignals ausgelesen werden, die ausgelesenen Impulsantwortdaten der Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zugeführt werden, in der die Daten und die Tonsignale von der Tonsignalerzeugungseinrichtung (1, 2) als Faltungsintegral verarbeitet werden und wobei die der Tonwiedergabeeinrichtung (24) gelieferten Tonsignale in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers (23) in Echtzeit korrigiert werden.

2. Tonwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nachhalleinrichtung (13, 14), der die Tonsignale von der Tonsignal erzeugungseinrichtung (1) zugeführt werden und wobei ein Ausgangssignal von der Nachhalleinrichtung (13, 14) zu dem Ausgangssignal der Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) addiert und der Tonwiedergabeeinrichtung (24) zugeführt wird.

3. Tonwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Winkelerfassungseinrichtung (28, 38) zur Erfassung der Kopfdrehung des Hörers (23), wobei ein Erfassungssignal von der Winkelerfassungseinrichtung (28, 38) der Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zugeführt wird.

4. Tonwiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) aufweist:
eine Analogsignalquelle (2) zur Ausgabe von Analogtonsignalen mehrerer Kanäle;
eine Digitalsignalquelle (1) zur Ausgabe von Digitalsignalen mehrerer Kanäle;
und eine Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) zur Umwandlung eines von der Analogsignalquelle (2) ausgegebenen Analogtonsignals in ein Digitaltonsignal.

5. Tonwiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schaltereinrichtung (4) zur wahlweisen Schaltung und Zuführung eines Digitaltonsignals, das aus der Umwandlung des Analogtonsignals von der Analog signalquelle (2) durch die Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) resultiert oder des Digitaltonsignals von der Digitalsignalquelle (1) an die Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11).

6. Tonsignalwiedergabevorrichtung aufweisend:
eine Signalquelle (1, 2) zur Lieferung digitalisierter Tonsignale mehrerer Kanäle;
eine vom Hörer (23) auf den Ohren getragene Wiedergabeeinrichtung (24), die die Signale von der Signalquelle (1, 2) elektroakustisch umwandelt und wiedergibt;
eine Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zur Erzeugung eines Adreßsignals auf Basis eines erfaßten Signals, das die Bewegung des Kopfes des Hörers (23) in Bezug auf eine Referenzrichtung erfaßt;
eine Speichereinrichtung (35) zur Speicherung der Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle zu der Referenzposition des Kopfes des Hörers (23) zu den Ohren des Hörers (23) bei jedem Kopfdrehwinkel, der durch den Hörer (23) mit den Ohren identifiziert werden kann; und
einer Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zur Verarbeitung der von der Signal quelle (1, 2) erzeugten Digitaltonsignale und der in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral, wobei die in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten aus der Speicher einrichtung (35) auf Basis des durch die Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) erzeugten Adreßsignals ausgelesen werden, die ausgelesenen Impulsantwortdaten der Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zugeführt werden, in der die Daten und die Tonsignale von der Signalquelle (1, 2) als Faltungsintegral verarbeitet werden und wobei die der Tonwiedergabeeinrichtung (24) gelieferten Tonsignale in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers (23) in Echtzeit korrigiert werden.

7. Tonwiedergabevorrichtung aufweisend:
eine Signalquelle (2) zur Lieferung eines Analogtonsignals mehrerer Kanäle;
eine Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) zur Umwandlung der zugeführten Analogtonsignale von der Signalquelle (2) in Digitaltonsignale;
eine nahe der Ohren des Hörers (23) angeordnete Tonwiedergabevorrichtung (24), die die Digitaltonsignale von der Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) in wiederzugebende Analogtonsignale umwandelt;
eine Winkelerfassungseinrichtung (28, 38) zur Erfassung der Kopfbewegung des Hörers (23) in Bezug auf eine Referenzrichtung;
eine Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zur Erzeugung eines Adreßsignals auf Basis des Detektionssignals von der Winkelerfassungseinrichtung (28, 38);
eine Speichereinrichtung (35) zur Speicherung der Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle relativ zu der Referenzrichtung des Kopfes des Hörers (23) zu den Ohren des Hörers (23) bei jedem Winkel, den der Hörer (23) identifizieren kann; und
eine Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zur Verarbeitung des Digitaltonsignals von der Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) und der in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral, wobei die in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten aus der Speichereinrichtung (35) auf Basis des von der Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) ausgegebenen Adreßsignals ausgelesen werden und das Digitaltonsignal auf Basis der ausgelesenen Impulsantwortdaten in Abhängigkeit der Kopfbewegung des Hörers (23) in Echtzeit korrigiert wird.

8. Tonwiedergabevorrichtung aufweisend:
eine Analogsignalquelle (2) zur Lieferung von Analogtonsignalen mehrerer Kanäle;
eine Digitalsignalquelle (1) zur Lieferung von Digitaltonsignalen mehrerer Kanäle;
eine Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) zur Umwandlung der von der Analogsignalquelle (2) gelieferten Analogtonsignale in Digitaltonsignale;
eine Schaltereinrichtung (4) zur Schaltung des von der Digitalsignalquelle (1) gelieferten Digitaltonsignals und des von der Analog-Digital-Wandlereinrichtung (3) gelieferten Digitaltonsignals;
eine in der Nähe des Ohres des Hörers (23) angeordnete Tonsignalwiedergabe einrichtung (24) zur Umwandlung der von der Schaltereinrichtung (4) zugeführten Digitaltonsignale in Analogtonsignale und Wiedergabe derselben;
eine Winkelerfassungseinrichtung (28, 38) zur Erfassung der Kopfbewegung des Hörers (23) in Bezug auf eine Referenzrichtung bei jedem vorbestimmten Winkel;
eine Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zur Erzeugung eines Adreßsignals auf Basis des von der Winkelerfassungseinrichtung (28, 38) gelieferten Winkelerfassungssignals;
eine Speichereinrichtung (35) zur Speicherung der Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle in Bezug auf die Referenzrichtung des Kopfes des Hörers (23) zu den Ohren des Hörers (23) bei jedem Winkel, den der Hörer (23) identifizieren kann; und
eine Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zur Verarbeitung der zugeführten Digitaltonsignale von der Schaltereinrichtung (4) und der in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten, wobei die in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten von der Speichereinrichtung (35) auf Basis des von der Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) ausgegebenen Adreßsignals ausgelesen werden und die Digitaltonsignale auf Basis der ausgelesenen Impulsantwortdaten in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers (23) in Echtzeit korrigiert werden.

9. Tonwiedergabevorrichtung aufweisend:
eine Signalquelle (1) zur Lieferung von Digitaltonsignalen mehrerer Kanäle;
eine nahe der Ohren des Hörers (23) angeordnete Tonwiedergabevorrichtung (24) zur Umwandlung der von der Signalquelle (1) zugeführten Digitaltonsignale in Analogsignale und Wiedergabe derselben;
eine Winkelerfassungseinrichtung (38) zur Erfassung der Kopfbewegung des Hörers (23) in Bezug auf eine Bezugsrichtung bei jedem vorbestimmten Winkel und Ausgabe eines analogen Erfassungssignals;
einen Analog-Digital-Wandler (43) zur Umwandlung des von der Winkelerfassungseinrichtung (38) ausgegebenen Analogerfassungssignal in ein Digitalwinkelsignal;
eine Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) zur Erzeugung eines Adreßsignals auf Basis des von dem Analog-Digital-Wandler (43) gelieferten Signals;
eine Speichereinrichtung (35) zur Speicherung der Impulsantwortdaten der Position einer virtuellen Schallquelle in Bezug auf die Referenzrichtung des Kopfes des Hörers (23) zu den Ohren des Hörers (23) bei jedem Winkel, den der Hörer (23) identifizieren kann; und
eine Integratoreinrichtung (5, 7, 9, 11) zur Verarbeitung der von der Signalquelle (1) zugeführten Digitaltonsignale und der in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten als Faltungsintegral, wobei die in der Speichereinrichtung (35) gespeicherten Impulsantwortdaten aus der Speichereinrichtung (35) auf Basis des von der Adreßsignalerzeugungseinrichtung (34) ausgegebenen Adreßsignals ausgelesen werden und die Digitaltonsignale auf Basis der ausgelesenen Impulsantwortdaten in Abhängigkeit von der Kopfbewegung des Hörers (23) in Echtzeit korrigiert werden.