KR20090060995A

KR20090060995A - 헤드폰

Info

Publication number: KR20090060995A
Application number: KR1020097004331A
Authority: KR
Inventors: 제임스 지 힐데브란드트; 브렌든 쿡
Original assignee: 제임스 지 힐데브란드트
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-06-15
Also published as: US20100246864A1; US20120063619A1; CA2658444A1; CN101513083B; WO2008011719A1; JP2009545263A; CN101513083A; EP2055138A1

Abstract

사용자를 위한 헤드폰 장치에 오디오 신호를 제공하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 왼쪽 스피커로부터 왼쪽 귓구멍까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 왼쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커로부터 오른쪽 귓구멍까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 오른쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 오른쪽 스피커를 포함하는 헤드폰 장치를 제공하는 것을 포함하고, 상기 왼쪽 스피커의 사운드 경로는 상기 오른쪽 스피커의 사운드 경로와는 다른 길이를 구비한다.

상기 방법은 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커에 오디오 신호를 동시에 전송함으로써, 상기 신호가 사운드 경로의 길이 차이에 근거한 귓구멍 각각에 수신되는 시간에서 시간차를 생성하는 것을 더 포함한다.

헤드폰 장치, 오디오 신호, 스피커, 시간차

Description

헤드폰 {HEADPHONE IMPROVEMENTS}

본 발명은 헤드폰에 관한 것으로, 보다 자세하게는 여러 가지로 개선된 헤드폰에 관한 것이다.

종래의 헤드폰은 음질과 사용자 만족을 방해하는 많은 한계를 포함하고 있는 것으로 알려져 왔다. 예를 들어, 이어컵(ear cup)를 채택하는 헤드폰은 사용자 귀 주변의 부족한 공기순환을 경험하게 한다. 또한, 서라운드 사운드(surround sound) 효과(디지털 신호 프로세서, DSP 또는 주파수 응답곡선을 변화시키는 방법에 의해)를 제공하도록 시도하는 몇몇 헤드폰은 청취경험에 부정적인 영향을 주는 비현실적인 효과음(effect)을 발생시킨다. 또한, DSP 방법을 이용하여 주파수 동조화(equalization)를 조정하는 전형적인 방법은 사용자들에게 불편한 것으로 알려져 왔다. 게다가, 인-이어(in-ear) 헤드폰은 점점 더 인기를 얻고 있지만, 불편하며 사용자의 귀에서 떨어지는(falling out) 경향이 있다.

결국, 존재하는 대부분의 헤드폰은 적절한 사운드 방향감을 생성하지 못하게 된다. 본 출원과 동일한 발명자에 의해 출원된 캐나다 특허출원 제2,432,832호(종래 Hildebrandt 출원)는 스피커에 연결된 튜브(tubing)를 이용하여 3차원 사운드 효과를 이루도록 시도하는 헤드폰 장치를 가르쳐 준다. 그러나, 어떤 튜브 크 기(tubing size)는 음질에 영향을 미치는 바람직하지 않은 공명을 생성하는 것으로 알려졌다.

많은 개선된 헤드폰이 적절하게 제안되는 동시에, 불편함 역시 존재하고 있다.

따라서, 필요한 것은 이러한 불편함 중의 적어도 하나를 해결하고, 음질을 향상시키며, 사용자에게 즐거움을 줄 수 있는 헤드폰 또는 사용방법이다.

따라서, 본 발명은 음질 및 사용자의 즐거움을 향상시킬 수 있는 신규한 헤드폰 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1양태에 따르면, 헤드폰 장치와 함께 이용하기 위한 공기순환 제어수단이 제공된다.

본 발명의 제2양태에 따르면, 서라운드 사운드 효과에 필적되는 헤드폰과 함께 주파수 응답곡선을 이용하는 장치 및 방법이 제공된다.

본 발명의 제3양태에 따르면, 인-이어(in-ear)에 위치하는 헤드폰 장치가 제공된다.

본 발명의 제4양태에 따르면, 주파수 동조화(equalization)를 조정하기위한 방법이 제공된다.

본 발명의 제5양태에 따르면, 음향 소오스(source) 공간 위치가 필적하는 사용자의 귀에 음향 신호를 전달하는 수단이 제공된다.

본 발명의 제6양태에 따르면, 헤드폰 장치에서 네트(net) 주파수 응답곡선을 생성하는 방법은:

사운드(sound)의 적어도 하나의 채널을 위한 적어도 제1 및 제2스피커를 제공하되, 상기 제1스피커는 상기 제2스피커에 대하여 다른 주파수 응답곡선을 구비하고;

크로스오버 회로(crossover circuit)를 사용하지 않고 스피커 각각에 직접적으로 신호를 제공하고;

그에 따라 상기 네트 주파수 응답곡선은 스피커 각각의 서로 다른 주파수 응답곡선에 근거하여 생성되는 것을 포함한다.

상기 제6양태는 관련된(associated) 스피커의 진폭(amplitude)을 조정하기 위한 볼륨 제어수단을 구비하는 상기 제1 또는 제2스피커를 더 포함한다.

상기 제6양태는 관련된 스피커의 진폭을 독립적으로 조정하는 하나 이상의 스피커는 볼륨 제어수단을 더 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제6양태는 전체의 진폭 레벨(level)이 실질적으로 유지되도록 상반하는(opposite) 진폭에 있는 적어도 제1 및 제2스피커의 진폭을 조정하기 위한 한 쌍의 볼륨 제어수단을 더 포함한다.

상기 제6양태는 상기 제1스피커는 제1주파수 밴드를 위해 높은(elevated) 진폭을 구비하고, 상기 제2스피커는 제2주파수 밴드를 위해 높은(elevated) 진폭을 구비하며, 상기 제1 및 제2주파수 밴드 중 적어도 일 영역은 중첩하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 제6양태는 사운드의 두 개 채널이 제공되고, 채널 각각은 적어도 두 개의 스피커를 구비하며, 스피커의 각각은 다른 주파수 응답곡선을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제6양태는 사운드의 적어도 세 개의 채널이 제공되고, 채널 각각은 적어도 두 개의 스피커를 구비하며, 스피커의 각각은 다른 주파수 응답곡선을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7양태에 따르면, 헤드폰 장치로 사용자에게 오디오 신호를 제공하는 방법은:

왼쪽 스피커로부터 왼쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 외쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 왼쪽 스피커를 포함하는 헤드폰 장치와 오른쪽 스피커로부터 오른쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 오른쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 오른쪽 스피커를 제공하되, 상기 왼쪽 스피커의 사운드 경로는 오른쪽 스피커의 사운드 경로와 다른 길이를 구비하고; 및

상기 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커에 오디오 신호를 동시에 전송함으로써 상기 신호가 사운드 경로의 길이 차이에 근거하여 귓구멍(ear canal) 각각에 수신되는 시간에서(in the time) 시간 차이를 생성하는 것을 포함한다.

상기 제7양태는 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커에 대한 상기 오디오 신호는 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8양태에 따르면, 헤드폰 장치로 사용자에게 오디오 신호를 제공하는 방법은:

오디오 신호의 적어도 두 개 채널을 제공하고;

채널 각각에 대한 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커를 포함하는 헤드폰 장치를 제공하되, 상기 왼쪽 스피커로부터 왼쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 상기 왼쪽 스피커의 각각 및 상기 오른쪽 스피커로부터 상기 오른쪽 귀 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 오른쪽 스피커의 각각에 있어서, 채널의 상기 왼쪽 스피커에 대한 상기 사운드 경로는 상기 채널이 중심 채널에 대한 오디오 신호가 아니면 상기 채널의 상기 오른쪽 스피커에 대한 사운드 경로와는 다른 길이를 구비하고; 및

채널 각각은 대응하는 채널과 관련된 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커로 동시에 전송되는 것을 포함한다.

상기 제8양태는 제1 및 제2오디오 채널이 제공되고;

제1오디오 채널에 대한 상기 왼쪽 스피커는 X의 사운드 경로 길이를 구비하고, 제1오디오 채널에 대한 상기 오른쪽 스피커는 Y의 사운드 경로 길이를 구비하며, 상기 제2오디오 채널에 대한 상기 왼쪽 스피커는 Y의 사운드 경로 길이를 구비하고, 상기 제2오디오 채널에 대한 상기 오른쪽 스피커는 X의 사운드 경로 길이를 구비하며, X는 Y와 다른 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 제3오디오 채널이 제공되고, 중심 채널이며;

상기 중심 채널의 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커의 각각은 동일한 사운드 경로 길이를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 동일한 사운드 경로 길이를 구비하는 스피커는 동일한 주파수 응답곡선을 구비하고, 상기 동일한 주파수 응답곡선은 다른 사운드 경로 길이를 구비하는 스피커의 주파수 응답곡선에 대하여 유일한 것인 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 상기 동일한 주파수 응답곡선을 구비하는 적어도 한 쌍의 스피커의 진폭을 조정하기 위한 볼륨 제어수단을 제공하는 단계를 더 포함한다.

상기 제8양태는 사용자 머리의 중심 평면으로부터 감지된 사운드 각도는:

S=D/2(A+sin(A))이고,

S는 채널의 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커 사이의 사운드 경로 길이 차이이고;

D는 사용자 머리의 직경이고; 및

A는 감지된 사운드 각도인 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 상기 제공된 신호는 스테레오(stereo) 신호이고, 상기 헤드폰 장치는 두 개의 왼쪽 스피커와 두 개의 오른쪽 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 상기 신호는 5.1 시그널(signal)이고, 상기 헤드폰 장치는 다섯 개의 왼쪽 스피커와 다섯 개의 오른쪽 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 상기 헤드폰 장치는 두 개의 베이스(base) 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제8양태는 상기 중심 채널은 앞쪽 중심과 뒤쪽 중심 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9양태에 따르면, 사용자의 귀를 가리기 위한 이어컵(ear cup) 및 헤드폰 장치가 사용자의 정위치에 있는 경우 사용자 귀의 적어도 일 영역의 공기를 순환하기 위한 공기순환 제어장치를 구비하는 헤드폰 장치가 제공되고, 상기 장치는:

사용자 귀의 적어도 일 영역에 이어컵(ear cup)을 관통하여 공기의 통행을 인가하기 위한 이어컵에 위치된 개구부;

상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단을 포함한다.

상기 제9양태는 상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단은 상기 개구부 속으로 맞추어지고(fit), 상기 개구부를 관통하는 공기흐름을 막도록 개조된 제거할 수 있는 캡(cap)인 것을 특징으로 한다.

상기 제9양태는 상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단은 상기 개구부가 사용자 귀의 적어도 일 영역에 이어컵을 관통하는 공기의 통행을 인가하는 개구 위치 및 상기 도어가 상기 개구부 위에서 움직이고, 부분적이거나 전체적으로 상기 개구부를 막는 닺힌 위치로부터 움직이기에 적합한 조정할 수 있는 도어인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제10양태에 따르면, 사용자의 귀를 가리기 위한 이어컵 및 상기 헤드폰 장치가 사용자의 정위치에 있는 경우 사용자 귀의 적어도 일 영역에 공기를 순환하기 위한 공기순환 제어장치를 구비하도록 제공된 헤드폰 장치는:

공기를 불어 날리기 위한 팬;

사용자 귀에 공기를 안내하기 위한 일단 및 상기 팬과 소통하는 타단을 구비하되, 상기 팬의 움직임은 상기 덕트 속으로 공기를 불어 날리고, 사용자 귀의 적어도 일 영역에 공기순환을 일으키는 덕트를 포함한다.

상기 제10양태는 상기 덕트는 사운드 흡수재로 늘어서 있는(lined with) 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 이하에서 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 않는 것으로 이해되는 것이다.

첨부한 도면들에서, 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되어 있다:

도 1은 공기순환 제어수단을 포함하는 헤드폰과 함께 제공된 사용자 머리의 측면도이다.

도 2는 선택적인(alternative) 공기순환 제어수단을 포함하는 헤드폰을 도시하도록 제공된 사용자 머리의 측면도이다.

도 3은 본 발명과 함께 사용된 바람직한 주파수 응답곡선을 도시하는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 인-에어(in-ear) 헤드폰의 상부 평면도이다.

도 5는 사용자에 의하여 착용된 경우 도 4의 인-에어 헤드폰의 상부 평면도이다.

도 6은 사용자에 의하여 착용된 경우 도 4의 인-에어 헤드폰의 측면도이다.

도 7은 제1스피커 볼륨에서 신호 주파수를 도시하는 그래프이다.

도 8은 제2스피커 볼륨에서 신호 주파수를 도시하는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 헤드폰 장치와 함께 제공된 사용자의 정면 도이다.

도 10은 도 9의 실시예에 대한 측면도이다.

도 11은 사용자 사운드 방향 감지를 도시한 사용자 머리의 상부 평면도이다.

도 12는 본 발명의 일 양태에 따른 헤드폰 장치와 함께 제공된 사용자의 정면도이다.

도 13은 도 12의 실시예에 따른 측면도이다.

도 14는 도 12 및 도 13의 헤드폰 장치에 대한 선택적인 실시예의 측면도이다.

도 15는 본 발명의 일 양태에 따른 헤드폰 장치의 선택적인 실시예의 측면도이다.

도 16은 본 발명의 일 양태에 따른 헤드폰 장치의 선택적인 실시예의 측면도이다.

도 17은 도 16의 실시예에 대한 부분 정면도이다.

도 18은 헤드폰 세트의 일 실시예를 머리 위에서 도시한 도면이다.

도 19는 헤드폰 세트의 다른 실시예를 머리 위에서 도시한 도면이다.

도면들은 본 발명의 양태들에 대한 복수의 실시예들을 도시한다. 존재하는 헤드폰 장치의 개선된 점들에 대한 바람직한 실시예들이 아래에 제공된다.

이러한 명세서의 목적을 위하여, "스피커"라는 용어는 임의의 적당한 사운드 소오스를 포괄한다.

공기순환

상술한 바와 같이, 사용자 귀 주변의 불충분한 공기순환은 이어 컵(ear cups)을 포함하는 헤드폰이 채택될 경우에 명백하다. 헤드폰들은 귀 속이나 주변에 정체된(stagnant) 공기 포켓을 생성한다. 사용자는 보통 헤드폰 외부의 공기를 순환하도록 헤드폰을 벗는다. 일반적으로 사용되는 다른 해결책은 헤드폰 이어 컵에 공기구멍을 만드는 것이다.

본 발명에 따르면, 제안된 해결책은 사용자에게 귀 속이나 주변에 공기순환 제어를 제공하는 것이다. 바람직한 수단은 제거할 수 있는 이어 컵 또는 상기 이어 컵 상에 조정할 수 있는 통풍공(vents)을 포함하거나, 이어 컵에 덕트 내부로 공기를 불어넣어 주는 팬을 구비하는 것이다. 조정할 수 있는 통풍공 개구부의 사용은 공기순환을 인가하고, 상기 사용자가 헤드폰에 의해 제공된 노이즈 블로킹(noise blocking)의 양을 제어하도록 인가한다.

제거할 수 있는 이어 컵을 만들거나 사용자 제어 조정가능한 통풍공은 사용자가 이어 컵에서 타이밍(timing)과 공기순환의 양을 제어하도록 인가한다. 대안은 이어 컵 내부, 또는 신선한 공기를 이어 컵 내부로 불어넣거나 이어 컵으로부터 따뜻한 공기를 외부로 빨아내기 위한 공기를 위한 덕트를 갖는 이어 컵 외부의 헤드폰에 작은 팬을 더하는 것이다.

도 1은 우회로(circumaural) 헤드폰을 착용한 사용자를 보여준다. 수직의 통풍공은 공기가 자연 쿨링을 제공하도록 헤드폰에 출입할 수 있는 영역을 표시한다. 어두운 회색 영역은 사용자가 통풍공 개구부를 조정하기 위하여 이용할 수 있는 슬 라이드 도어를 표시한다.

도 2는 팬과 덕트를 갖는 헤드폰을 보여준다. 상기 덕트는 팬으로부터 사운드를 최소화하기 위한 사운드 흡수재와 함께 일렬로 늘어설 수 있다(lined with).

서라운드 사운드 헤드폰 효과

상술한 바와 같이, 현재의 헤드폰 장치는 현실적인 서라운드 사운드 효과를 제공하지 않고, 헤드폰에서 서라운드 사운드에 필적하는 DSP 방법을 활용하는 것은 필요하다. 서라운드 사운드를 생성하기 위한 종래의 한 방법은 (사용자의 귀 각각에 하나의 스피커를 갖는) 헤드폰의 종래의 세트를 위한 주파수 응답곡선을 변경하기 위하여 DSP 방법을 이용하는 것이다. 상기 DSP 방법은 사용자의 앞에서부터 다가오는 것과 같은 사운드를 위하여 하나의 주파수 응답곡선을 생성하고, 사용자의 뒤로부터 다가오는 것과 같은 사운드를 위한 다른 주파수 응답곡선을 생성한다. 다른 알려진 방법은 각각의 귀 주변에 다수의 스피커를 위치시키는 것이다. 이러한 방법은 앞쪽 또는 뒤쪽으로부터 다가오는 사운드에 필적하도록 이어 컵 내부 스피커의 배치를 이용하도록 시도하는 것이다.

본 발명의 이러한 양태는 헤드폰에서 현실적인 서라운드 사운드의 부족을 해결하도록 시도하는 것이다. 또한, 이것은 헤드폰에서 서라운드 사운드에 필적하는 DSP 방법을 이용하는데 대한 필요성의 문제를 처리하도록 시도하는 것이다.

본 발명은 측면 각각에 다수의 스피커를 이용하지만, 상기 스피커의 각각은 앞쪽 또는 뒤쪽 사운드에 필적하기 위한 특정 주파수 응답곡선을 구비한다.

도 3은 앞쪽 및 뒤쪽 사운드를 표시하는데 이용될 수 있는 주파수 응답곡선 의 일실시 예를 보여준다. 상기 뒤쪽 사운드의 스피커는 보다 낮은 주파수에서 보다 많은 장점(strenght)을 갖는 반면, 상기 앞쪽 사운드의 스피커는 보다 높은 주파수에서 보다 많은 장점을 갖는다. 이러한 곡선의 모양은 단지 원리를 설명하기 위한 것이고, 모든 상황에 있어 반드시 가장 효과적인 모양인 것인 아니다.

서라운드 사운드 헤드폰을 위하여, 왼쪽 뒤의 사운드를 위한 헤드폰 스피커는 왼쪽 뒤 사운드의 오디오 소오스에 연결될 수 있다. 왼쪽 앞의 사운드를 위한 상기 스피커는 왼쪽 앞 사운드의 오디오 소오스에 연결될 수 있다.

인-에어(in-ear) 헤드폰

귀 내부에 위치되는 인-에어 모니터 및 헤드폰은 불편하고 상술한 바와 같이 떨어져 나가는(falling out) 경향이 있다.

인-에어 모니터는 귓구멍에서 마찰 또는 귓바퀴 위의 와이어와 같은 귀 주변에 마련된 몇몇 도구로 제자리에서 유지된다. 상기 귓바퀴(pinna)는 외귀(outer ear)이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 도 4, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 왼쪽 및 오른쪽 귀 상에 인-에어 구조체를 연결하기 위하여 프레임 또는 밴드가 이용된다. 일 옵션은 정위치한 구조체를 편안하게 유지하도록 프레임에서 얼마간의 프리텐션(pre-tension)을 이용하는 것이다.

상기 프레임은 구조적으로 왼쪽 및 오른쪽 오디오 구조체를 연결하고, 정위치에서 오디오 구조체를 유지하도록 귀 내부로 압력을 제공한다. 상기 프레임은 머리 주변, 예를 들어, (도시된 바와 같이) 뒷머리 주변, 머리 상부 또는 (청진기와 같이) 턱 아래에서 많은 방법으로 위치될 수 있다.

주파수 동조화

일반적으로, 주파수 동조화(EQ)를 조정하기위한 전형적인 방법은 스피커 시스템 또는 헤드폰에 신호진행을 위한 주파수의 볼륨 범위를 바꾸기 위하여 DSP 방법을 이용하는 것이다. 보통, 이러한 것을 위한 제어는 신호 소오스에 위치되므로 사용자에게 편리하지 않다.

대신, 본 발명은 감지된 주파수 진폭을 변경하기 위하여 한 쌍의 스피커 상에 볼륨 제어수단을 채택한다. 다 수의 스피커는 사운드의 적어도 하나의 채널을 위하여 제공되고, 스피커 각각은 특정 주파수 응답곡선을 구비하며, 적어도 하나의 스피커는 볼륨 제어를 구비한다.

그러한 방법과 장치의 이점은 간편성 및 사용자의 보다 쉽게 도달할 수 있는 범위 내에 있도록 EQ 제어를 인가하는 것을 포함한다. 예를 들어, 헤드폰 사용자를 위하여, 상기 제안된 EQ 제어는 헤드폰 코드 상에 있을 수 있고, 따라서 항상 오디오 생산 장치 상의 세팅을 필요로하는 사용자의 쉽게 도달할 수 있는 범위 내에 있을 수 있다. 사용자는 (음악과 같은) 몇몇 사용을 위해 하나의 EQ 세팅을 원할지도 모르나, (비디오 게임하는 것과 같은) 다른 사용을 위하여 상기 사용자는 다른 EQ 세팅을 원할 수 도 있다. 본 발명의 방법은 오디오 신호(예, 컴퓨터 또는 mp3 플레이어)의 소오스 대신에 헤드폰 제어에서 착수될 수 있다.

본 발명의 이러한 양태는 룸(room) 스피커와 같은 임의의 오디오 딜리버링(delivering) 시스템에 적용될 수 있고, 헤드폰에 제한될 필요는 없는 것이다.

헤드폰을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 헤드폰은 적어도 하나의 신호(예, 왼쪽 및/또는 오른쪽 채널)를 위하여 적어도 두 개의 스피커를 구비할 수 있다. 이러한 스피커의 각각은 특정한 주파수 응답곡선을 구비할 것이다. 이러한 스피커의 적어도 하나를 위한 볼륨 스위치는 사용자가 그러한 스피커의 신호 범위를 조정하도록 인가할 것이다. 예를 들어, 왼쪽 및 오른쪽 채널의 각각은 저주파수에서보다 중간 내지 고주파에서 더욱 강하고, 중간 내지 고주파에서보다 저주파수에서 더욱 강한 주파수 응답곡선을 구비하는 스피커를 가질 것이다. 상기 사용자는 중간 내지 고주파수에서 보다 많이 청취하기 위해 저주파수 스피커에 대하여 상대적인 볼륨을 낮추도록 변경하거나, 상대적으로 높은 베이스(bass)를 듣기 위하여 저주파수 스피커의 볼륨을 높일 수 있다.

도 7 및 도 8은 밑줄이 그어진(dashed) 라인과 함께 도시된, 이러한 상태의 결합의 감지된 결과를 보여준다.

또한, 본 발명의 양태는 임의의 수의 스피커, 그것 자체의 상보적인 주파수 응답곡선을 갖는 스피커 각각 및 볼륨 제어로 완성될 수 있다.

방향감을 제공하기 위한 수단

본 발명의 마지막 양태는 헤드폰 사용자에게 오디오 신호가 전송되고 있는 것으로부터 방향감을 제공하는 것이다.

헤드폰의 사용은 차치하고, 대부분 사운드는 왼쪽 및 오른쪽 귀 사이의 작은 차이와 함께 귀 각각에 전송되고 있고, 이러한 차이점은 두뇌가 사운드 소오스의 위치를 결정할 수 있는 실마리를 준다. 사용자가 공간에서 감지할 수 있는 사운드 는 두뇌가 위치를 알 수 없는 사운드보다 보다 풍부하고 보다 즐겁게 들린다. 사운드 소오스의 위치를 알 수 있는 중요한 실마리 중의 하나는 왼쪽과 오른쪽 귀에 도달하는 사운드 사이의 시간차이다.

종래의 헤드폰은 왼쪽 귀에 왼쪽 신호만을 전송하고, 오른쪽 귀에 오른쪽 신호만을 전송한다. 따라서, 사용자가 사운드 소오스의 방향을 구별할 수 있는 방법이 없는 것이다.

방향성의 문제를 해결하기 위하여 사용된 종래의 한 방법은 신호지연을 생성하기 위하여 전자공학적으로 수정된 몇몇 방향 효과와 함께 신호 각각을 양쪽 귀에 전송하고, 될수있는 한 각각 귀에 위치된 스피커에 전송된 신호 사이의 변경된 주파수 의존 볼륨 변화를 전송하는 것이다.

상기에 지시된 바와 같이, 종래 Hildebrandt 출원은 스피커에 튜브(tubing)를 채택함으로써 이러한 문제에 대한 해결책을 제공했다. 그러나, 사운드가 몇몇 바람직하지않은 공명을 생성하는데 있어서 튜브 사이즈에 문제가 있을 수 있다.

본 발명은 종래의 Hildebrandt 출원에서 사용된 튜브의 몇몇을 제거하는 것을 인가하고, 종래 발명의 실시예에서 때때로 발견된 바람직하지않은 공명을 감소시킨다.

바람직한 실시예에서, 스피커는 귀 각각에 제공되고, 스피커 중의 하나는 귀에 다른 스피커보다 긴 사운드 경로를 갖는다. 종래 Hildebrandt 출원에는 하나의 귀에 하나의 튜브(사운드 경로) 및 다른 귀에 다른 튜브(사운드 경로)를 갖는 적어도 하나의 스피커가 있는 것이 요구된다.

본 발명은 사용자 머리의 앞쪽 중앙으로부터 제어된 각도에서 사운드의 감지를 생성하는 것을 수반한다. 음향심리(Psychoacoustic) 연구는 인간 두뇌가 사운드의 위치를 결정하는데 이용하는 세 가지 실마리가 있다고 지적한다.

1) 귀 사이의 시간차. 사운드는 먼 쪽 귀에 도달하기 전에 사운드에 가장 가까운 귀에 도달한다.

2) 귀 사이의 주파수 의존 볼륨 차이. 머리는 먼 쪽 귀에 대해 고주파수 신호를 차단한다.

3) 귓바퀴(Pinna) 효과. 사람의 앞쪽에 대한 사운드는 사람 뒤쪽으로부터 오는 사운드에 비교하여 증폭된 보다 높은 주파수를 갖는다.

본 발명의 이러한 양태의 바람직한 실시예는 한쪽 귀에 대한 스피커 하나의 사운드 경로 거리는 다른 귀에 대한 다른 스피커의 사운드 경로와는 다른 두 개의 스피커로 동시에 오디오 신호를 전송하는 것에 관련한다. 거리차는 귀 사이의 시간차를 생성하고, 상기 시간차는 한 위치로부터 머리의 일측으로 다가오는 신호의 잔상(impression)을 생성한다. 시간차가 크면 클수록 머리의 중심 평명으로부터 감지된 각도는 더 크다. 감지된 각도(A)는 다음 공식에 의한 경로 길이 차이에 관련된다.

S=D/2(A+sin(A))

여기서, D는 청취자의 머리 직경이다.

A는 감지된 각도(radian)이다.

S는 같은 신호를 사용하는 왼쪽 및 오른쪽 스피커 사이의 길이 차이이다.

예로써, 6 인치의 머리 직경 및 왼쪽 귀로부터 왼쪽 스피커에 대한 경로 길이가 오른쪽 귀로부터 오른쪽 스피커에 대한 경로 길이보다 3.07 인치만큼 가까운 사람에 대하여, 상기 사용자는 사운드가 중심의 왼쪽 30도 각도에 있는 사운드를 감지할 것이다. 보다 큰 머리 및 이러한 경로 길이의 조합을 갖는 사람에 대하여, 상기 감지된 각도는 약간 감소할 것인 반면, 보다 작은 머리를 갖는 사람에 대해 감지된 각도는 약간 증가할 것이다.

도 9 및 도 10에서 언급한 바와 같이, 도면부호(1)는 오른쪽 귀에 대한 스피커(2)를 연결하는 사운드 경로이다. 도면부호(3)는 왼쪽 귀에 대한 스피커(4)를 연결하는 보다 짧은 사운드 경로이다. 또한, 보다 짧은 사운드 경로를 갖는 스피커는 귀 내부 또는 귀에 위치될 수 있다. 사운드 경로(1)의 길이와 사운드 경로(3)의 길이 사이의 차이점은 중심을 벗어난 어떤 각도에 있는 사운드의 감지를 생성한다.

시간차가 있다면, 상기 사운드는 원뿔꼴(cone) 형태로 감지된다. 수평면(즉, 상부 평면도)에서, 각도는 도 11에서처럼 도시될 수 있다.

상술한 것처럼 시간차에 더하여, 사운드의 감지된 위치를 지지하기 위한 신호에 다른 변형이 만들어질 수 있다. 상기 "가까운(near)" 귀 상의 오디오 신호는 "멀리 떨어진(far)" 귀에 대한 신호보다 사운드 소오스의 위치가 일측에 존재하는 것처럼 감지할 목적에 부합하기 위해 더 크게 되도록 수정될 수 있다. 더구나, 운전자에게 사운드는 사람 정면의 사운드를 표시하는 사운드를 위한 보다 높은 주파수의 보다 높은 볼륨 및 사람 뒷쪽의 사운드를 표시하는 사운드를 위한 보다 높은 주파수의 보다 낮은 볼륨을 이용하는 것으로 귓바퀴(pinna) 효과를 흉내내도록 수 정될 수 있다.

이러한 기술은, 도 12 및 도 13에서 도시된 바와 같이, 스테레오 및 다중채널 오디오 신호에 응용될 수 있다. 예를 들어, 스테레오 신호의 감지를 생성하는 것은 사용자의 왼쪽 및 오른쪽에 대한 것이고, 오른쪽 채널은 (오른쪽 출구(1, outlet)에 인접한) 오른쪽 스피커(2) 및 (왼쪽 출구(5)에서 떨어진) 왼쪽 스피커(8)에 공급된다. 왼쪽 채널은 (왼쪽 출구(5)에 인접한) 왼쪽 스피커(6) 및 (오른쪽 출구(1)에서 떨어진) 오른쪽 스피커(4)에 공급된다. 상기 오른쪽 채널 스피커(2, 8)에 의해 생성된 등가 사운드는 각각 시간차를 생성하는 튜브(3, 7)를 관통하여 나아가기 위해 다른 경로를 가질 것이다. 마찬가지로, 왼쪽 채널 스피커(4, 6)에 의해 생성된 등가 사운드는 각각 시간차를 생성하는 튜브(3, 7)를 관통하여 나아가기 위해 다른 경로를 가질 것이다. 상기 구조체는 도 14에서 도시된 것처럼 귀 위에 위치될 수도 있다.

본 발명의 이러한 양태의 실시예에서 임의의 수의 스피커가 채택될 수 있다. 예를 들어, 도 15에서 도시된 바와 같이, 왼쪽(1), 중앙(2) 및 오른쪽(5) 채널은 조합될 수 있다. 사용자 머리의 반대편에서, 상기 순서는 오른쪽 채널(5)이 사용자의 귀에 가장 가깝다는 점에서 반대로 될 수 있다.

도 16 및 도 17에서 언급하는 것처럼, 이러한 기술은 작은 스피커 및 귓구멍으로 이끄는 튜브를 이용하는데 제한되지 않는다. 상기 기술은 각각의 귀에 또는 각각의 귀를 덮는 하나의 스피커 및 적당한 거리만큼 떨어진 다른 스피커에 연결하는 튜브를 이용하는데 응용될 수 있다. 상기 기술은 심지어 튜브 및 측면 각각에 더해진 스피커를 갖는 전통적인 오브-더-이어(over-the-ear) 헤드폰에도 응용될 수 있다.

도 18은 EQ 제어 또는 360도 서라운드 양쪽에 사용될 수 있는 도시적은 구성을 보여준다.

EQ 제어를 위하여 오른쪽 채널 신호는 스피커(1, 2)로 나아가고, 왼쪽 채널 신호는 스피커(3, 4)에 나아간다. 스피커(2, 3)는 하나의 주파수 응답곡선을 구비하고, 스피커(1, 4)는 다른 주파수 응답곡선을 구비한다. 스피커(1, 4)에 대한 볼륨 제어는 그러한 스피커에 대해 사용자가 볼륨 진폭을 조정하는 것을 인가한다. 또한, 볼륨 제어는 스피커(2, 3)에 대한 볼륨 제어를 동시적으로 낮추는 동안 스피커(1, 4)에 대한 볼륨을 증가하기 위하여 연결될 수 있고, 이렇게 하여 일정한 전체적 볼륨 진폭을 유지하게 된다.

스피커(2, 3)에 대한 주파수 응답곡선은 사용자의 앞쪽에서 도달하는 사운드를 위한 일반적인 주파수 응답곡선을 흉내내는 것일 수 있다. 이러한 특징은 주파수 응답곡선이 보다 높은 주파수에서 보다 높은 진폭으로 편향된다는 것이다. 스피커(1, 4)에 대한 주파수 응답곡선은 사용자의 뒤쪽으로부터 도착하는 사운드를 위한 일반적인 주파수 응답곡선을 흉내내는 것일 수 있다. 이러한 특징은 주파수 응답곡선이 보다 낮은 주파수의 보다 높은 진폭으로 편향된다는 것이다.

다섯 개의 스피커, 전체 길이 튜브 헤드폰

도 19에서 도시된 바와 같이, 이러한 헤드폰은 사용자 머리 주변을 움직이는 사운드의 감지를 생성하기 위한 기술을 설명하기 위한 것이다.

스피커의 공간적 배치는 각각의 스피커가 머리의 중심선으로부터 각도를 표시하는 것이다. 예를 들어, 스피커(3)는 중심에 있을 수 있고, 중심선으로부터 0도의 각도를 표시한다. 공식 S=D/2(A+sin(A))은 사운드를 표시하기 위한 스피커를 +/- 45도에 위치시키는데 사용될 수 있고, +/- 90도라고 말할 수 있다.

사운드 소오스 움직임의 감지를 생성하기 위해서, 사운드 신호는 처음에 스피커 하나에 대한 스위치를 경유하여 전송된다. 상기 스위치는 인접한 스피커에서 동시적으로 진폭을 증가시키는 동안 스피커에서 점차적으로 또는 갑작스럽게 진폭을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 사운드 소오스는 하나의 각도로부터 다른 각도로 이동될 수 있다.

스테레오 예를 위해 도 19에 도시한 바와 같이, 왼쪽 채널은 스피커(4) 및 스피커(2)에 대한 오른쪽 신호에 전송될 수 있다. 상기 스위치는 왼쪽 신호가 스피커(4)에서 스피커(3)로 이동하는 동안, 동시적으로 오른쪽 신호를 스피커(2)로부터 스피커(1)로 이동시킬 수 있다.

이러한 이동은 사운드의 각도를 이동시키기 위한 머리 회전 센서로 좌표화될 수 있고, 상기 헤드폰은 사운드가 머리와 함께 회전하는 대신에 방(room)에서 고정되어 있다는 감지를 생성할 수 있다.

하기의 테이블은 머리가 회전하거나, 머리에 대하여 상대적인 사운드의 바람직한 감지 각도로써 채널을 수신하는 스피커를 보여준다.

동일한 효과는 스피커(5)의 각각은 왼쪽 귀에 대한 튜브(tube) 상에 적층되고, 스피커의 역의 순서는 오른쪽 귀에 대한 튜브 상에 적층되는 귀 각각에 대한 사운드 경로를 갖는 스피커의 구성과 함께 생성될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 앞에서 설명되어진 동안, 다른 실시예들은 본 발명의 범위 내에서 가능하고, 여기에 포함되는 것으로 생각되어 진다. 도시되지는 않았지만, 바람직한 실시예를 통하여 증명된 바와 같이 본 발명의 정수로부터 벗어나지 않는 이러한 발명에 대한 수정과 정정은 종래기술에 숙련된 사람에게는 명확할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위에 의해 단독으로 제한되는 것으로 생각되는 것이다.

Claims

헤드폰 장치에서 네트(net) 주파수 응답곡선을 생성하는 방법에 있어서,

사운드(sound)의 적어도 하나의 채널을 위한 적어도 제1 및 제2스피커를 제공하되, 상기 제1스피커는 상기 제2스피커에 대하여 다른 주파수 응답곡선을 구비하고;

크로스오버 회로(crossover circuit)를 사용하지 않고 스피커 각각에 직접적으로 신호를 제공하고;

그에 따라 상기 네트 주파수 응답곡선은 스피커 각각의 서로 다른 주파수 응답곡선에 근거하여 생성되는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 또는 제2스피커는 관련된(associated) 상기 스피커의 진폭(amplitude)을 독립적으로 조정하기 위한 볼륨 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

하나 이상의 스피커는 관련된 스피커의 진폭을 독립적으로 조정하는 볼륨 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

한 쌍의 볼륨 제어는 전체의 진폭 레벨(level)이 실질적으로 유지되도록 상반하는(opposie) 진폭에 있는 적어도 상기 제1 및 상기 제2스피커의 진폭을 조정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

상기 제1스피커는 제1주파수 밴드를 위해 높은(elevated) 진폭을 구비하고, 상기 제2스피커는 제2주파수 밴드를 위해 높은(elevated) 진폭을 구비하며, 상기 제1 및 제2주파수 밴드 중 적어도 일 영역은 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

사운드의 두 개 채널이 제공되고, 채널 각각은 적어도 두 개의 스피커를 구비하며, 각각은 다른 주파수 응답곡선을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
제1항에 있어서,

사운드의 적어도 세 개의 채널이 제공되고, 채널 각각은 적어도 두 개의 스피커를 구비하며, 각각은 다른 주파수 응답곡선을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답곡선 생성방법.
헤드폰 장치로 사용자에게 오디오 신호를 제공하는 방법에 있어서,

왼쪽 스피커로부터 왼쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 외쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 왼쪽 스피커를 포함하는 헤드폰 장치와 오른쪽 스피커로부터 오른쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 사용자의 오른쪽 귀에 대하여 적어도 하나의 오른쪽 스피커를 제공하되, 상기 왼쪽 스피커의 사운드 경로는 오른쪽 스피커의 사운드 경로와 다른 길이를 구비하고; 및

상기 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커에 오디오 신호를 동시에 전송함으로써 상기 신호가 사운드 경로의 길이 차이에 근거하여 귓구멍(ear canal) 각각에 수신되는 시간에서(in the time) 시간 차이를 생성하는 것을 포함하는 오디오 신호 제공방법.
제8항에 있어서,

상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커데 대한 상기 오디오 신호는 동일한 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
헤드폰 장치로 사용자에게 오디오 신호를 제공하는 방법에 있어서,

오디오 신호의 적어도 두 개 채널을 제공하고;

채널 각각에 대한 왼쪽 스피커 및 오른쪽 스피커를 포함하는 헤드폰 장치를 제공하되, 상기 왼쪽 스피커로부터 왼쪽 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구 비하는 상기 왼쪽 스피커의 각각 및 상기 오른쪽 스피커로부터 상기 오른쪽 귀 귓구멍(ear canal)까지 사운드 경로를 구비하는 오른쪽 스피커의 각각에 있어서, 채널의 상기 왼쪽 스피커에 대한 상기 사운드 경로는 상기 채널이 중심 채널에 대한 오디오 신호가 아니면 상기 채널의 상기 오른쪽 스피커에 대한 사운드 경로와는 다른 길이를 구비하고; 및

채널 각각은 대응하는 채널과 관련된 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커로 동시에 전송되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제10항에 있어서,

제1 및 제2오디오 채널이 제공되고;

제1오디오 채널에 대한 상기 왼쪽 스피커는 X의 사운드 경로 길이를 구비하고, 제1오디오 채널에 대한 상기 오른쪽 스피커는 Y의 사운드 경로 길이를 구비하며, 상기 제2오디오 채널에 대한 상기 왼쪽 스피커는 Y의 사운드 경로 길이를 구비하고, 상기 제2오디오 채널에 대한 상기 오른쪽 스피커는 X의 사운드 경로 길이를 구비하며, X는 Y와 다른 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제11항에 있어서,

제3오디오 채널이 제공되고, 중심 채널이며;

상기 중심 채널의 상기 왼쪽 및 오른쪽 채널 각각은 동일한 사운드 경로 길이를 구비하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

동일한 사운드 경로 길이를 구비하는 스피커는 동일한 주파수 응답곡선을 구비하고, 상기 동일한 주파수 응답곡선은 다른 사운드 경로 길이를 구비하는 스피커의 주파수 응답곡선에 대하여 다른 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제13항에 있어서,

상기 동일한 주파수 응답곡선을 구비하는 적어도 한 쌍의 스피커의 진폭을 조정하기 위한 볼륨 제어수단을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제10항에 있어서,

사용자 머리의 중심 평면으로부터 감지된 사운드 각도는:

S=D/2(A+sin(A))이고,

여기서, S는 채널의 상기 왼쪽 및 오른쪽 스피커 사이의 사운드 경로 길이 차이이고;

D는 사용자 머리의 직경이고; 및

A는 감지된 사운드 각도인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제10항에 있어서,

제공된 상기 신호는 스테레오(stereo) 신호이고, 상기 헤드폰 장치는 두 개의 왼쪽 스피커와 두 개의 오른쪽 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제10항에 있어서,

상기 신호는 5.1 시그널(signal)이고, 상기 헤드폰 장치는 다섯 개의 왼쪽 스피커와 다섯 개의 오른쪽 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제17항에 있어서,

상기 헤드폰 장치는 두 개의 베이스(base) 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
제10항에 있어서,

상기 중심 채널은 앞쪽 중심과 뒤쪽 중심 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 제공방법.
사용자의 귀를 가리기 위한 이어컵(ear cup) 및 헤드폰 장치가 사용자의 정위치에 있는 경우 사용자 귀의 적어도 일 영역의 공기를 순환하기 위한 공기순환 제어장치를 구비하는 헤드폰 장치에 있어서,

사용자 귀의 적어도 일 영역에 이어컵(ear cup)을 관통하여 공기의 통행을 인가하기 위한 이어컵에 위치된 개구부;

상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제20항에 있어서,

상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단은 상기 개구부 속으로 맞추어지고(fit), 상기 개구부를 관통하는 공기흐름을 막도록 개조된 제거할 수 있는 캡(cap)인 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제20항에 있어서,

상기 개구부를 적어도 부분적으로 막기위한 수단은 상기 개구부가 사용자 귀의 적어도 일 영역에 이어컵을 관통하는 공기의 통행을 인가하는 개구 위치 및 상기 패널이 상기 개구부 위에서 움직이고, 부분적이거나 전체적으로 상기 개구부를 막는 닺힌 위치로부터 움직이기에 적합한 조정할 수 있는 패널인 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
사용자의 귀를 가리기 위한 이어컵 및 상기 헤드폰 장치가 사용자의 정위치에 있는 경우 사용자 귀의 적어도 일 영역에 공기를 순환하기 위한 공기순환 제어장치를 구비하도록 제공된 헤드폰 장치에 있어서,

공기를 불어 날리기 위한 팬;

사용자 귀에 공기를 안내하기 위한 일단 및 상기 팬과 소통하는 타단을 구비하되, 상기 팬의 움직임은 상기 덕트 속으로 공기를 불어 날리고, 사용자 귀의 적어도 일 영역에 공기순환을 일으키는 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제23항에 있어서,

상기 덕트는 사운드 흡수재로 늘어서 있는(lined with) 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.