EP0484354B1 - Casque stereo pour la localisation en avant de phases auditives generees par des casques stereo - Google Patents

Casque stereo pour la localisation en avant de phases auditives generees par des casques stereo Download PDF

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EP0484354B1
EP0484354B1 EP90910574A EP90910574A EP0484354B1 EP 0484354 B1 EP0484354 B1 EP 0484354B1 EP 90910574 A EP90910574 A EP 90910574A EP 90910574 A EP90910574 A EP 90910574A EP 0484354 B1 EP0484354 B1 EP 0484354B1
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sound transducers
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headphone
stereo
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KONIG Florian Meinhard
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1058—Manufacture or assembly
    • H04R1/1075—Mountings of transducers in earphones or headphones
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/033—Headphones for stereophonic communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/305—Electronic adaptation of stereophonic audio signals to reverberation of the listening space

Definitions

  • the invention relates to a stereo headphone for pre-locating hearing events generated by means of stereo headphones of the type specified in the preamble of claim 1 and a method for optimizing its sound transducer system arrangement.
  • the sole (the out-of-head localization enabling) stereo-audio signal is a dummy head or direction mixer prior to (to the receiving system compatible) Headphones direction dependent, nachentzerrt individually is essential (F. King; DE-A-39 22 118 ).
  • This device is an effect processor that builds up room acoustics retrospectively to stereo sound, but does not implement one of the possible sound direction perceptions (deviating from top-in-head location) in the natural three-dimensional location of hearing events.
  • the directional characteristic of the outer ear has been shown to contribute to this (see Blauert, Spatial Hearing, Postscript above).
  • a stereo headphone of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from US-A-3 592 978.
  • the sound transducer systems are not arranged in the conventional manner directly on the outer ear relief but rather are pivoted about a vertical axis at a distance from the outer ear relief in such a way that they are shifted forward in the direction of view by a predetermined amount.
  • this amount of shift in the forward direction is so small that it is in no way sufficient to achieve a horizontal pre-localization of hearing events, as is the case with the above-described sound transducer arrangement with a shift of at least approx. 10 cm in the forward direction of view .
  • Another stereo headphone of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from US-A-3 751 608.
  • These known headphones provide a similar arrangement of the sound transducer systems as in the stereo headphones known from US-A-3 592 978, that is to say with a lateral distance from the respective outer ear relief and in the horizontal plane in the direction of view swung forward.
  • the arrangement of the sound transducer systems in the direction of view to the front is too small due to the pivoted sound transducer system arrangement in order to be able to achieve a horizontal pre-localization of hearing events.
  • a method for optimizing the sound transducer arrangement of a stereo headphone of the type specified in the preamble of claim 3 is known from US Pat. No. 3,751,608, accordingly it is provided that the preferred hearing event is determined empirically in an optimizing manner by varying the arrangement of the two Acoustic transducer systems, for example, looking in the forward direction.
  • the object of the present invention is to design a stereo headphone of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that a pre-localization of hearing events is reliably ensured using simple means.
  • a method for optimizing the sound transducer systems of a stereo headphone of the type specified in the preamble of claim 3 is to be created, with which the positions of the sound transducer systems required for the pre-location in the stereo headphones according to the invention can be determined quickly and reliably.
  • a channel swap is made on the left to the right of the two-channel sound event which is equalized in favor of the horizontal front location of hearing events.
  • a headphone / sound transducer system arrangement opposite to the direction of view behind is chosen below the outer ear anatomy according to claim 16. All four sound transducer systems are controlled separately according to claim 15.
  • the reproduction behavior of the stereo headphone sound transducer systems according to one of claims 19 or 20 is supplemented by acoustic signals with the upper body and head reactions described in detail by BLAUERT and GENUIT, for example a third-wide level increase of 3 dB at approx. 300 Hz . This is particularly advantageous when the stereo headphones according to the invention are in their
  • stage effect This is known as the "stage effect” because the subjectively perceived sound event situation is simulated "in front"; for example, there is no real orchestra there. For this purpose, any sound preserves that have been recorded using intensity-stereophonic technology are recommended. Artificial head music production is unsuitable because it may not be possible to find a clear top-in-head localization via stereo headphones.
  • Figure 1 shows, using vectorial representation in the median level, component 1 of the sound source location with unchanged, ie manufacturer-specific attached stereo headphone transducer systems ⁇ 5 indicates the outline of a headphone capsule ⁇ .
  • This location corresponds to the top-in-the-head localization 1 of hearing events with stereophonic headphone sound.
  • a second vector 2 forms the UP COMPENSATION direction "down" when the stereo headphone sound transducer systems are shifted. This eliminates the top-in-head sound source location component 1.
  • Vector 3 represents the IMPRESSION of the auditory event directional perception “in front”, that is to say the “stage effect”.
  • the stereo headphones ⁇ in outline representation of the headphone capsule 5 ⁇ located on the outer ear 4 according to the manufacturer are placed in a position enabling the auditory event to be located at the front brought ⁇ see element 6 of Fig.1 ⁇ .
  • Towards the outer ear 4 are at an angle of, for example 30 degrees inclined for an upgrade of the acoustic efficiency ⁇ acc.
  • the direction of sound propagation is represented by the vectors 7.
  • This location of stereo headphone sound transducer systems which enables location at the front, is maintained until the end of the collection of data in the form of the arrangement geometry or an outer ear transmission dimension.
  • a frequency-dependent difference level formation is used, from which, according to the invention, the necessary front-directional, additional, additional pre-equalization of stereo headphone / sound converter systems is determined as follows: First, suitable, ie non-distorting ⁇ dynamics greater than 58 dB , Harmonic distortion less than 0.1%, frequency response from 20 Hz to 20 kHz ⁇ or probes that do not hurt, frequency response-corrected probes ⁇ miniature microphone capsules, which take acoustic signal samples from the ear canal or ear canal via a tube-like sound supply system, implanted approx. 4 millimeters inside the ear canal . For a later digital signal processing, so-called "digital microphones" ⁇ known in the recording studio level ⁇ would be more useful. Suitable types are not yet available.
  • the ⁇ analog ⁇ alternating electrical signal generated by the miniature microphone ⁇ approx. 10 millivolts ⁇ is usually amplified to a voltage level greater than 0.5 volts ⁇ technical data on amplifier quality, according to the microphone ⁇ , so that later used analogue-digital converters that process this signal, before the actual IT systems, do not work in a quantization range and therefore would have an insufficient resolution or sound signal scanning quality.
  • FIG. 3 represents a further detection of linear distortions in the case of a sound transducer arrangement of a stereo headphone that allows for front location.
  • Another, arbitrarily selected ⁇ second ⁇ subject was available for the measurements according to FIG. 3.
  • the level increase at the frequencies below 2 kHz, 4 kHz and 8 kHz as well as the attenuation dips around the frequencies 6 kHz and 11 kHz prove.
  • a frequency response drop towards low frequencies that is known from FIG. 2 and runs continuously in a similar manner can be determined.

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Claims (21)

  1. Casque stéréo présentant une disposition de ses transducteurs de son qui, en partant de la disposition usuelle au niveau de la partie externe saillante de l'oreille, sont décalés d'une valeur prédéfinie vers l'avant dans la direction de la vision, caractérisé en ce que les transducteurs de son sont, en plus, décalés vers le bas dans la direction de la vision d'une valeur qui est supérieure à la valeur horizontale et propre à transformer la localisation en haut dans la tête en une sensation auditive localisée essentiellement horizontalement en avant.
  2. Casque stéréo selon la revendication 1, caractérisé par une géométrie variable de la disposition de ses transducteurs de son en vue de:
    a) une position de la sensation auditive en haut dans la tête avec une diposition usuelle des transducteurs de son ou
    b) la position de la sensation auditive horizontalement en avant.
  3. Procédé pour optimiser la disposition des transducteurs de son d'un casque stéréo, dans lequel au moyen du décalage des deux transducteurs de son, on détermine une sensation auditive préférée selon un mode d'optimisation empirique en partant de la position de référence de la disposition usuelle des transducteurs de son au niveau de la partie externe saillante de l'oreille d'un sujet d'essai en avant dans la direction de la vision, caractérisé en ce que, pour optimiser la disposition des transducteurs de son du casque stéréo pour la localisation horizontalement en avant de sensations auditives conformément à la revendication 1 ou 2, les transducteurs de son sont, de manière additionnelle, décalés vers le bas d'une valeur supérieure à la valeur horizontale par décalage itératif des transducteurs de son alternativement vers le bas et vers l'avant par degrés d'une largeur donnée.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par une largeur de degré inférieure à 5 millimètres.
  5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les transducteurs de son du casque stéréo sont inclines en les dirigeant angulairement vers le canal auditif de l'oreille pour augmenter l'efficacité du rayonnement sonore au niveau de la partie externe saillante de l'oreille et/ou pour optimiser la possibilité de positionnement des transducteurs de son au niveau de la partie externe saillante de l'oreille.
  6. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la détermination itérative de la disposition optimale des transducteurs de son est conduite séparément au niveau de l'oreille gauche et de l'oreille droite du sujet d'essai, respectivement.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la détermination de la position optimale des transducteurs de son est conduite par variation multiple de signaux audio stéréo quelconques pendant le procédé de détermination.
  8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la disposition optimale des transducteurs de son est déterminée par au moins quatre procédures de décalage qui, dans chaque cas, doivent être répétées à nouveau.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on sélectionne l'une des au moins quatre procédures de décalage qui présente la plus grande partie des caractéristiques des autres pour déterminer la disposition optimale des transducteurs de son.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on effectue les procédures de décalage sur plusieurs sujets d'essai.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on utilise au moins huit personnes choisies de manière arbitraire qui sont saines en ce qui concerne leurs organes auditifs pour déterminer la disposition optimale des transducteurs de son.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le calcul de la moyenne des résultats individuels.
  13. Procédé selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que la disposition optimale des transducteurs de son en ce qui concerne l'angle d'inclinaison des transducteurs de son et la valeur de décalage vers le bas et vers l'avant,par rapport à la disposition spatiale tri-dimensionnelle du casque stéréo porté au niveau de l'oreille externe d'une manière recommandée par le fabricant est déterminée avec une précision du millimètre.
  14. Casque stéréo selon la revendication 2 ou selon le procédé selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé par une géométrie de disposition des transducteurs de son du casque stéréo qui est optimisée et/ou minimisée en ce qui concerne la valeur de décalage, qui est choisie en vue d'une sensation auditive horizontalement en avant, en partant d'une géométrie de disposition usuelle des transducteurs de son en vue de la sensation auditive en haut dans la tête, avec un rapport des distances de décalage vers le bas et vers l'avant de préférence supérieur à deux sur un.
  15. Procédé selon l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que, en vue de la génération de sensations auditives acoustiques spatiales multi-dimensionnelles, les transducteurs de son sont alimentés en vue de la sensation auditive horizontalement en avant avec un signal audio stéréophonique d'une source audio et la disposition de ses transducteurs de son étant choisie en vue de la sensation auditive en haut dans la tête avec des réflections spatiales stéréophoniques dérivées du signal audio stéréophonique de ladite source audio.
  16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on modifie la disposition des transducteurs de son, pour propager la sensation auditive spatiale multi-dimensionnelle au moyen d'un casque stéréo à plusieurs canaux en vue d'une localisation en haut dans la tête, en le décalant en accord avec la disposition des transducteurs de son en vue de la sensation auditive horizontalement vers l'avant d'une valeur appropriée vers le bas et/ou dans la direction opposée à celle de la vision vers l'arrière.
  17. Procédé selon l'une des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que, de préférence en vue de la comparaison de sensations auditives et/ou dans des buts de mesure, on prévoit une commutation pouvant être choisie librement entre les transducteurs de son afin de produire des sensations auditives favorisant la localisation en haut dans la tête/ en avant et des caractéristiques acoustiques spatiales multi-dimensionnelles.
  18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que des bourrelets de casque normalement utilisés pour le centrage de boîtiers de casque et/ou de casques stéréo au niveau et/ou à l'avant de l'auricule sont de préférence complétés par des matériaux permettant le passage du son et peuvent être comprimés élastisquement pour réaliser une disposition des transducteurs de son de casque stéréo en vue de la sensation auditive horizontalement en avant et/ou en haut dans la tête indépendemment de sa position.
  19. Procédé selon l'une des revendications 3 à 18, caractérisé en ce que, en vue de fournir des sensations auditives neutres en ce qui concerne le son, les bandes de transmission des basses et des médiums sont influencées au moyen d'un couplage entre la tête et les bourrelets d'oreille du casque et/ou la structure du boîtier du casque et/ou une correction de la réponse en fréquence de reproduction des transducteurs de son.
  20. Procédé selon l'une des revendications 3 à 19, caractérisé par une correction de préference à bande relativement large - en comparaison avec les distorsions linéaires et du type à filtre en peigne se produisent dans la génération de la localisation horizontalement en avant de sensations auditives - favorisant la neutralité du son dans les bandes de transmission des médiums hauts et des aigus des transducteurs de son dans les casques stéréo.
  21. Procédé selon les revendications 3 à 19, caractérisé en ce que les transducteurs de son sont réglés en niveau au moyen d'une amplification du signal audio à plusieurs canaux séparés de haut niveau technique réglant le niveau des transducteurs de son, cette amplification étant rendue commandable.
EP90910574A 1989-07-25 1990-07-24 Casque stereo pour la localisation en avant de phases auditives generees par des casques stereo Expired - Lifetime EP0484354B1 (fr)

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EP0484354A1 EP0484354A1 (fr) 1992-05-13
EP0484354B1 true EP0484354B1 (fr) 1994-08-03

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DE (3) DE4091279D2 (fr)
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