WO2012171690A1 - Kopfhörer, audiogerät, audiosystem und verfahren zur signalübertragung - Google Patents

Kopfhörer, audiogerät, audiosystem und verfahren zur signalübertragung Download PDF

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    • H04R2460/01—Hearing devices using active noise cancellation

Definitions

  • the invention relates to a headphone with at least two microphones.
  • the invention further relates to an audio device, to which a headphone can be connected, and to an audio system with such a headphone and such an audio device.
  • the invention also relates to a method for signal transmission in a headphone.
  • noise reduction methods or noise reduction methods are frequently used.
  • noises in particular ambient noises are recorded in the headphones, in particular in the vicinity of the speakers of the headphones, which are used after appropriate signal processing for noise reduction, in which, for example, additionally a counter noise is given to the speakers, which should compensate ⁇ noise.
  • the signals are processed, for example, in a Signalver ⁇ processing unit in the headphone. Furthermore, it is possible that the analog microphone signals are passed over spe cial ⁇ lines to an audio device, which provides the loudspeaker signals also available, and performs the processing of the analog microphone signals.
  • a problem to be solved is to provide an improved Kon ⁇ concept for the transmission of audio signals from a head- phone having at least two microphones.
  • At least two di ⁇ gitale microphones are provided in a headphone, each representing a digital Mik ⁇ rophonsignal, particularly with a binary bit stream, lie ⁇ away.
  • a multiplexer is provided which generates from the digital microphone signals, a coded digital multi plexsignal which can be übertra ⁇ gene via a single plug contact according to a connected audio device.
  • Such an audio device evaluates that over the a contact or the line signal transmitted multiplexed to extract the digital microphone signals contained therein, for example with a demultiplexer.
  • the extracted signals can then be further processed comes from the audio, for example, for a Ge ⁇ Hurschredumaschine.
  • a headphone has a plug with a first connection contact and a second connection contact.
  • a speaker of the headphone is connected to the supply of a loudspeaker signal to the first terminal ⁇ contact.
  • the headset also has a first digital microphone on which is arranged a first digita ⁇ les microphone signal, in particular with a binary bit stream to generate, and a second digital microphone that incorporated ⁇ directed is a second digital microphone signal, insbeson ⁇ particular with a binary bitstream.
  • the headset also has a multiplexer, which is coupled at an output to the second terminal contact, and the turned ⁇ directed is to create an encoded di ⁇ gitales multiplex signal at the output based on the first digital microphone signal and the second digital microphone signal.
  • the microphone signals can be transmitted without reducing quality or Qua ⁇ formality loss.
  • the digital microphones for example, have a delta sigma converter, which converts a first analog sensed ⁇ Sig nal in a binary bit stream of higher frequency. For example, such a bitstream has a clock rate of about 1 MHz.
  • the headphone may be differently equipped in various embodiments.
  • the headset best ⁇ rer is designed as stereo headphones, so that the earphone speaker egg NEN further comprises the further with a
  • the headset is constructed as a mono headset, wherein one of the digital microphone is used for noise reduction in ⁇ , while the other of the digital microphone serving as a voice ⁇ microphone for recording voice or singing of a wearer of the headphones.
  • the headset may also comprise further digital microphones whose signals are integrated by the multiplexer in the multiplex signal.
  • a plug of a headphone can also have a further connection contact for the supply of a reference potential or ground potential. Accordingly, it is Before described embodiments, it is possible to provide a plug with four connection contacts, namely a connection contact for the reference potential, a connection contact for the multiplexed signal and two connection contacts for the loudspeaker signals. This makes it possible, for example, to use a conventional four-pole jack plug which is used, for example, in conventional headphones with a voice microphone without noise reduction microphones . According to one embodiment further includes a modulator of the headphone, which is connected between the output of the multiplexer and the second connecting terminal, and is turned ⁇ directed to perform an adjustment signal to the second terminal contact on the basis of the multiplex signal.
  • the signal adaptation comprises a current modulation, in particular of a voltage signal, which is provided, for example, by an audio device at the second connection contact.
  • the signal adaptation may also include a voltage modulation, in particular a current signal, which in turn is made available for example by an audio device to the second terminal contact.
  • the signal adaptation it is also possible for the signal adaptation to include a controlled impedance changeover, which can be evaluated, for example, by a connected audio device.
  • generating the multiplexed signal by the multiplexer includes time division multiplexing, code division multiplexing, Manchester coding or a combination of said methods.
  • a time division multiplex method a clock period of the digital signal is divided into a corresponding number of Zeitab ⁇ cut, in each of which one of the digital Signals is transmitted.
  • a multiplexed with a time division multiplex method multiplex signal can be additionally provided with ei ⁇ ner Manchester encoding to optimize signal transmission.
  • a code can be formed from the various digital signals, which is transmitted in sections. Time division multiplexing and demultiplexing methods can also be combined so that different signals are combined in different time periods to form a corresponding code.
  • the headset further comprises a control knob, can be generated by the at least one control signal, insbeson ⁇ particular a binary control signal.
  • the multiplexer is set up to generate the coded multiplex signal to ⁇ additional on the basis of the control signal. Accordingly spreader ⁇ accordingly it is possible for example that the encoded Mul ⁇ tiplexsignal two or more digital microphone signals and the digital control signal includes, for example, and is coded according to one of the multiplexing methods described above. Furthermore, it is possible that a plurality of such control buttons are provided on the headphones, whose operating signals are also received in the multiplexed signal.
  • the headset further comprises a supply circuit, which is connected on the input side to the second terminal contact, and which is ⁇ directed to provide a supply voltage or a supply current based on a signal applied to the second terminal contact signal.
  • a current signal or a voltage signal ⁇ provided, which from the supply Circuit is converted into a corresponding supply voltage or a supply current.
  • the supply voltage or the supply current are used, for example, to supply power to the multiplexer and / or the digital microphones or their analog-to-digital converters.
  • the headset further comprises a clock generator, which is connected on the input side to the second terminal contact, and which is adapted to provide a reference clock signal based on a signal applied to the second terminal ⁇ contact.
  • a clock generator which is connected on the input side to the second terminal contact, and which is adapted to provide a reference clock signal based on a signal applied to the second terminal ⁇ contact.
  • an audio device provides a signal at the second connection contact, which is superimposed with a clock signal.
  • a current signal or voltage signal may be ⁇ clamping which is used as described previously for the generation ⁇ supply a power supply voltage or a supply current in the headphones.
  • the clock generator may, for example, comprise a circuit for extracting the superimposed clock signal.
  • the clock generator comprises, for example, a phase locked loop, English: Phase Locked Loop, PLL, which generates the reference clock signal based on the ext ⁇ rah striv clock signal.
  • the headset is set up to deliver a predefined Se acid sequence at the second terminal contact in a start-up phase, the device an identification of the headset, and in particular by an audio ⁇ possible.
  • a sequence can be formed, for example, by a preamble, which is generated approximately when a connection of the headphone is detected and delivered to the second connection contact.
  • the predefined sequence displays an audio device that In the following, a coded multiplex signal with digital microphone signals and, if present, operating signals is transmitted via the second connection contact.
  • the predefined sequence may include calibration data for the first digital microphone and / or the second digital microphone.
  • the production of the headphones are performed calibration measurements of the micro- rophone in the production or at the end to keep good or possible opti ⁇ times results in particular for noise reduction to it ⁇ .
  • the calibration data may be used accordingly by a connected audio device during signal processing.
  • the headset further comprises a function detector which is coupled on the input side to the second connection contact.
  • the function detector is set up to detect on the basis of a signal applied to the second connection contact whether an audio device connected to the headphone is suitable for processing the multiplexed signal.
  • the function detector is set up to output the multiplex signal at the second connection contact if the audio device is suitable, and to output an analog microphone signal at the second connection contact if the audio device is not suitable.
  • the headphones thereto an additional analog microphone on or at one of the digital microphones an analog ⁇ Sig nal is tapped off or recovered from the digital microphone signal.
  • An embodiment of an audio device includes a connector receptacle ⁇ having a first connecting terminal and a second terminal contact, wherein the plug socket for connecting a headphone, in particular according to one of the previously be registered ⁇ embodiments, is established.
  • the audio device also has an audio-generating device with an audio output, which is connected to the first connection contact.
  • the audio generation means is adapted to generate a loudspeaker signal at the Audioaus ⁇ gear on the basis of an audio signal and a correction signal.
  • the audio device includes a demultiplexer which is coupled on the input side to the second terminal contact for supplying a coded division multiplex signal, said De ⁇ multiplexer is adapted to a first digital signal, in particular with a binary bit stream, and a second digital signal, especially with a binary bitstream, to extract from the multiplexed signal.
  • An audio processor of the audio device is configured to generate the correction signal based on the first digital signal and / or the second digital signal to perform an active noise reduction.
  • the audio device is therefore suitable to connect ei ⁇ NEN headphone of any of the embodiments described above, and to process the digital microphone signals or control signals contained in the coded signal multiplexing.
  • the digital interface of ⁇ le to the microphones of headphone high quality can be achieved in the noise reduction.
  • a conventional female connector used ⁇ the comprising, for example, four terminals entspre ⁇ accordingly the embodiments described above.
  • the audio device may be, for example, an audio player, in particular an MP3 player or a CD player, a mobile telephone or the like.
  • the audio device further comprises a clock generating device, which is set up to superimpose a signal applied to the second connection contact with a clock signal.
  • a clock signal to a headphone connected to the socket, which can be used for clock-controlled operations in the headphones.
  • the clock signal can be used as the basis of a reference clock of the sampling of the analog to digital converter of the digital microphones, so that a sample can be by the audio device is properly set ⁇ respectively.
  • a control signal in particular a binary Be ⁇ serving signal, to extract from the multiplexed signal, wherein a function of the audio device control based on the operation signal is bar.
  • a control signal in particular a binary Be ⁇ serving signal
  • the operation signal may be for call acceptance or call termination, especially if a connected headset is equipped with a voice microphone.
  • other functions of the audio device can be ⁇ controlled, which are not listed here.
  • An embodiment of an audio system comprises a Kopfhö ⁇ rer according to one of the embodiments described above, and an audio device according to one of the described embodiments, wherein the plug of the headphone is adapted to be received in the socket of the audio device such that the first terminal contacts of the plug bezie ⁇
  • the plug socket are connected to one another and the second connection contacts of the plug or of the plug socket are connected to one another.
  • the audio device is set up to perform the noise reduction on the basis of the first digital microphone signal and / or the second digital microphone signal.
  • a method for Signalübertra ⁇ supply with a headset having a connector having a first connecting terminal and a second terminal contact a loudspeaker signal is supplied to a speaker of the RERS Kopfhö- via the first connection contact.
  • a first digital microphone generates a first digital microphone signal, in particular with a binary bit stream.
  • a second digital microphone signal is generated with a second digital microphone. Furthermore, based on the first
  • Microphone signal and the second microphone signal generates a coded ⁇ th multiplex signal, which is provided via the second An ⁇ circuit contact. Further embodiments of the method described result from the previously described embodiments of the headphone or the audio device. In particular, when generating the coded signal multiplexing well as instruction tere digital microphone signals or digital Whysig ⁇ dimensional can be used.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a headphone
  • Figure 2 shows an embodiment of an audio system with egg ⁇ nem audio device and a headphone
  • Figure 3 is an exemplary signal timing diagram of signals at a multiplexer of a headphone
  • FIG. 4 shows another exemplary signal-time diagram of signals at a multiplexer of a headphone
  • FIG. 5 shows a further exemplary signal-time diagram of signals at a multiplexer of a headphone
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of assemblies of an audio system
  • FIG. 7 shows a further embodiment of assembly ei ⁇ nes audio system
  • 8 shows a further embodiment of assemblies ei ⁇ nes audio system
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a detail of a headphone.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a headphone 1 with a first, left-hand loudspeaker 3 and a second, right-hand loudspeaker 5. Furthermore, the headphone 1 has a first and a second digital microphone 7, 9, which have a respective analog-to-digital converter ADC 11 , 13 include.
  • the headphone 1 has a plug 15 with connection contacts 16, 17, 18, 19 which is connected via a multi-core cable 21 to a shell of the headphone 1.
  • the headphone 1 has a multiplexer MUX 23, which is connected on the input side via connecting lines 25, 27 to the left or right digital microphone 7, 9, in particular to outputs of the analog-to-digital converter 11, 13. An output of the multiplexer 23 is connected via a line 29 to the terminal contact 18 of the plug 15.
  • the first loudspeaker 3 is connected directly to the connection contact 16 via a connecting line 31, while the second loudspeaker 5 is connected directly to the connection contact 17 via a line 33.
  • the connection contact 19 of the plug 15 serves as a reference potential connection or ground connection, wherein corresponding connections of the loudspeakers 3, 5 and the microphones 7, 9 with the reference potential connection or the connection contact 19 are not shown for reasons of clarity.
  • the loudspeakers 3, 5 are used to supply analogue loudspeaker signals in a conventional manner via the connection contacts 16, 17. leads, which are emitted by the speakers 3, 5 acoustically.
  • the microphones 7, 9 provide via their analog-to-digital converters 11, 13 in each case a digital microphone signal, which is processed by the multiplexer 23 and combined to form a coded digital multiplex signal, which via the terminal contact 18 to a not shown here Au ⁇ dio réelle can be delivered.
  • the headphone 1 can also have other digital microphones in various embodiments, for example as a speech microphone of a headset. Also one or more control buttons, in particular ⁇ sondere button, be provided with which functions on the headset 1 or on a connected audio device tax-ren can also can look at the headphones first Such more microphones and control buttons 23 are being joined ⁇ of additional inputs of the multiplexer so that further microphone signals and / or control signals in the encoded multiplexer signal are combined. With the illustrated embodiment and the described further embodiments, it is possible for a plurality of digital microphone signals and / or operating signals to be transmitted to an audio device via a single connection contact.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an audio system with a headphone 1 and an audio device 50 in a representation as a block diagram.
  • the ⁇ be signed in conjunction with Figure 1 elements of the headphone 1 be loaded not again wrote to avoid repetition.
  • the headphone 1 shown here has an additional digital micro ⁇ phon 8 with integrated analog-to-digital converter 12.
  • the headset 1 comprises a loading exemplified serving button BUT 10, which is, for example, as a simple button rea ⁇ linstrument.
  • the analog-to-digital converters 11, 12, 13 are based, for example, on the principle of a sigma-delta converter and, accordingly, each output a binary bit stream, which is fed on the input side to the multiplexer 23.
  • the control knob 10 is also connected on the input side to the multiplexer 23.
  • the headphone 1 further comprises a supply circuit SUP 35, which is connected on the input side to the line 29, which is guided to the terminal contact 18 of the Ste ⁇ ckers 15, not shown here.
  • a stabilization capacitor not specified, which serves as a buffer for a supply voltage or a supply current generated by the supply circuit 35.
  • a battery may be provided in the headphone 1, which supplies the electronics of the headphone 1. This allows, for example, to dispense with the supply circuit 35 and ei ⁇ ne additional source of energy made available.
  • the plug 15 is a further connection contact can be provided, which is for example, from ⁇ finally reserved for supply.
  • the headphone 1 further comprises a modulator MOD 37, which is arranged, a supplied from the multiplexer 23
  • a memory unit 39 is provided, which is designed for example as a one-time programmable memory, English: One Time Programmable, OTP memory.
  • the storage unit 39 may be out as EEPROM ⁇ leads.
  • ei ⁇ ne predefined sequence which enables an identification of the headset 1, as well as calibration data for the di ⁇ gitalen microphones 7, 8, 9 are stored, for example.
  • the headphone 1 further comprises a clock generator having a clock extraction unit CLK 41 and a phase locked loop PLL 43.
  • clock extraction unit clock information can at ⁇ play, on the basis of a signal present on the line 29 and at ⁇ circuit contact 18 signal is extracted, which is used for example as a sampling clock for the analogue to digital converter 11, 12,. 13
  • a Refe rence ⁇ clock signal can be generated for the multiplexer 23 from this clock signal with the phase locked loop PLL.
  • one of the analog-to-digital converters 11, 12, 13 sampling rate to be used by the audio device 50 is set to ⁇ .
  • a clock generation in the headphone 1 can be done with a circuit with a local oscillator.
  • the audio device 50 has a stereo amplifier unit 51, which are guided on the output side with separate lines 53, 55 to a socket 52 of the audio device 50. Further, in the audio device 50, a reference potential terminal 57 and a line 59 are provided, which is connected via a switch 61 to a demodulator DEMOD 63.
  • the socket 52 of the plug 15 of the headphone 1 is inserted in such a way that the line 53 electrically connected to the line 31, 55 the line 59 are connected to the line 29 Lei ⁇ processing to the line 33, the line 57 with a line 4 and.
  • the socket 52 has corresponding connection contacts for contacting the connection contacts 16, 17, 18, 19 of the plug 15.
  • the demodulator 63 receives on the input side via the line 59, the modulated version of the coded multiplexed signal to deliver the recovered multiplex signal to the demultiplexer DEMUX 67 with the output side connected extraction block EXT 65.
  • the demultiplexer 67 is arranged to separate the encoded digital signals included in the multiplex signal and to restore the original data streams. For example, according extracted digital microphone signals of the microphones 7, 8, 9, where a link 71 to a signal processor DSP 69, while the control data, for example based on a signal of Be ⁇ serving knob 10 is discharged through the connection 72 for further processing. Further, the demultiplexer 67 is coupled to a calibration data memory CAL 73 and a preamble detector PRE 75.
  • correction signals for noise reduction are generated, which are given via connections 77, 79 to adders 81, 83, which are connected on the output side to the amplifier unit 51.
  • the correction signals are used for example for Kompen ⁇ sation of ambient noise in or on the speakers 3, 5 of the headphone 1.
  • On a respective further input of the adder 81, 83 are by links 85, 87, audio signals supplied, for example by an audio player, or a receiving unit of a mobile phone.
  • a microphone signal of a voice microphone for further processing.
  • the demodulator 63 is also supplied, for example, with a clock signal at a connection 91, which the demodulator 63 uses to superimpose a signal on the line 59 or 29, and which serves as the basis for the clock extraction unit 41 in the headphone 1.
  • the extracted digital microphone signals can be converted in the audio unit in ana- löge signals, to perform an analog Signalverar ⁇ processing for noise reduction.
  • a voltage signal or current signal is generated by the audio device 50 via the demodulator 63 on the line 59 or 29, which is superimposed in particular with the clock signal at the input 91.
  • a Initiali ⁇ s istsphase for example in a phase after the Ver ⁇ sorgungsscrien 35 may generate a supply voltage or a supply current for the headphones 1, is read out by the multiplexer 23 from the attached storage device 31, a pre-defined sequence or preamble, which via the modulator 37 and the elements 63, 65 is guided to the multi-plexer ⁇ 67th There, the transmitted sequence is transmitted to the preamble detector 75, which detects that a corresponding headphone is connected to a correspondingly multiplexed output signal.
  • the switch 61 is playedal ⁇ switched or left over the connection 93 so that the demodulator 63 is connected on the input side to the line 59. Accordingly, if another headset not having said functionality is connected, no predefined sequence or preamble can be received, so that the switch 61 is switched so that the line 95 is connected to the line 59. is bound. In particular, it is assumed in this situation that an analog thereof Mikrophonsig ⁇ nal is received over line 59, representing, for example, an analog Sig nal ⁇ a speech microphone. The signal on the line 95 can be further processed accordingly.
  • a set of calibration data from the storage unit 39 may be transmitted to audio device 50, where the record is stored for example in the calibration memory 73 .
  • the calibration data may include, for example, sensitivity information of the microphones and other characteristics via the microphones 7, 8, 9 and the loudspeakers 3, 5.
  • microphones usually have a certain tolerance range, in particular with regard to their sensitivity, which can be considered in order to achieve the best possible noise reduction.
  • the stored calibration data are measured, for example, in a production phase or at the end of the production of the headphone 1 and stored in the storage unit 39.
  • the calibration data Kgs ⁇ NEN be transmitted integrated in various embodiments and with the preamble or in the preamble or after a transmission of the preamble.
  • the calibration data stored in the calibration data memory 73 are made available to the audio processor 69 during operation of the audio device 50 in order to be able to obtain the best possible correction signals from the digital microphone signals.
  • Various methods for multiplexing the digital microphone signals and the operating signal can be used in the multiplexer 23. In Figure 3, Figure 4 and Figure 5 different possibilities for multiplexing methods are shown by way of example.
  • Figure 3 shows a signal-time diagram of signals at the multiplexer 23, wherein the input signal sequences D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3, C_BUT are selected only by way of example.
  • the present signal-time-diagram of a pure Zeitmultip- lex compiler is inserted, wherein a clock phase is divided in accordance with the sampling rate of the digital microphones into as many sections Zeitab ⁇ such signals are to be merged. Accordingly, in the present illustration, each one sampling period in four successive time ⁇ sections is located, which repeat with respect to their allocation to the input signals cyclically.
  • the value of the signal D_MIC1 is transmitted in the first time interval t_micl, the value of the signal D_MIC2 in the second time interval t_mic2, the value of the signal D_MIC3 in the third time interval t_mic3, and the value of the signal C_BUT in the fourth time interval t_but.
  • a synchronization between the multiplexer of the headphone 1 and the demultiplexer 67 of the audio device 50 can take place ⁇ example, based on the control signal C_BUT, in which re ⁇ geluring a low signal level can be expected over several sampling periods of the microphone signals D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3 extends.
  • a Manchester coding which is known per se can additionally be used in order to reduce or eliminate DC or low-frequency components in the signal on the transmission line. This can, for example, have a favorable effect on the electronics in the headphone when a power supply takes place via the same connecting line and the electronics has a weak power supply rejection, in English: Power Supply Rejection Ratio.
  • FIG. 4 shows a further signal-time diagram with microphone signals D_MIC1, D_MIC2 to be transmitted together and multiplexed signals C_MUX1, C_MUX2, C_MUX3 embodied differently, which each represent a separate variant of a code multiplexing method.
  • the coded division multiplex signal not only two Sig ⁇ nalkyn on, but the number of the to be combined signals as an exponent to the number 2.
  • This can be achieved in that the multiplex signal having a lower data rate than a pure time-division multiplex method, whereby the increased number of signal stages to be transmitted makes greater demands on the demultiplexer in order to detect the corresponding stages.
  • a synchronization between see multiplexer and demultiplexer can be done on the basis of signal edges, which can usually be detected with little effort.
  • the first multiplex signal C_MUX1 is a full-time coding, in which a co ⁇ dierter signal level is transmitted during the entire sampling period.
  • the microphone signal D_MIC1 weighting- ⁇ tet with a step, while the microphone signal D_MIC2 overall with two stages is weighted.
  • the same level value as the first multiplex signal C_MUX1 is transmitted, but only during a portion of a Abtastperio ⁇ de. This can have a favorable effect on the transmission of a supply voltage over the same line over which the multiplexed signal is transmitted. If the multiplexed signal falls back to zero in each sampling period for a certain portion of the sampling period and this zero value is transmitted as a currentless operating state, the supply line is usually less burdened by the code transmission.
  • a code division multiplexing method is shown with the third multiplex signal C_MUX3, which can be described as a minimum code maximum code multiplexing method.
  • a sampling period is divided into three time sections, wherein a minimum value of available codes is transmitted in the first time period, lexcode during a second time portion of the actually to be transmitted Multiplexing, and during a third period of time a Maxi ⁇ malwert to be transmitted codes. This ei ⁇ ne higher detection accuracy can be achieved on the part of the demultiplexer in particular.
  • FIG. 5 shows a further exemplified signal-time diagram, in which the coded signal multiplexing TC_MUX ba is ⁇ sierend generated on a combination of time division multiplexing method and a code division multiplexing method.
  • Dementspre ⁇ term in turn, cyclically repeating Zeitabschnit- te are provided, in each of which a part of the signals to be combined is combined with a code. For example, in a first time segment t_micl2, an encoding of the microphone signals D MIC1, D_MIC2 is carried out, while in one nem second period t_mic3but a coding of the micro ⁇ phonsignals D_MIC3 and the control signal C_BUT occurs.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a modulator 37 and a modulator 63, which are connected to each other via the line 59 as ⁇ relationship 29th
  • modulator 37 performs current modulation based on the multiplexed signal provided by multiplexer 23.
  • the multiplexer 23 controls a current source in the modulator 37 in order to modulate the current which is made available on the line 29 by the audio device 50 or by the demodulator 63.
  • This current modulation can be detected on the side of the audio device via a voltage drop across a measuring resistance ⁇ stand or extracted.
  • the ser ⁇ operation of the demodulator 63 provides a supply for the line 29 as a voltage source.
  • This voltage source may also be modulated in various embodiments, to transmit a clock signal as a sampling clock signal from Audioge ⁇ advises the headphones shown in the drawing, by the signal at terminal 91.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment with modulator 37 and demodulator 63, in which a voltage modulation is performed on the modulator 37 side.
  • the digital output signal from ⁇ of the multiplexer 23 controls, in this exemplary form, a voltage on the line 59, 29 through a shunt regulator.
  • the line 29 provides ⁇ ver from the audio device to a power source or a resistor.
  • This current source or resistor can also be modulated in order in turn to be able to transmit a clock signal from the audio device to the headphones. Similar to the previously described embodiment of power modulation, it is advantageous to select low level differences for the higher-level clock signal to provide a secure Be ⁇ drove the supply circuit 35 in the headphones 1 to warranty.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a modulator 37 with demodulator 63, in which a controlled impedance change takes place.
  • the multiplex signal of multiplexer 23 in this embodiment switches a resistive load on line 29 to change the impedance of the headset acting on line 29.
  • a tension ⁇ voltage source is provided on the side of the demodulator 63, wherein detection of the signal to be transmitted constricting via a measuring resistor takes place.
  • a power source on the side of the demodulator is ⁇ sets can be similar to as shown in FIG. 7
  • the coded digital multiplex signal for transmission between headphone and audio device can also be formed by modulation of a carrier, in particular by frequency shift keying, FSK, or phase shift keying, PSK.
  • Figure 9 shows an exemplary embodiment in a detail of the headset 1.
  • the in Figure 2 most ⁇ th clock extracting unit 41, a feature detector 100 is ⁇ included, which checks whether a clock signal at terminal contact 18 is detectable by the clock extracting unit 41st If such a clock signal is detected, it can be seen as a sign that the connected audio device ⁇ is adapted to process a signal supplied by the multiplexer 23 multi- tiplexsignal. Accordingly, a switch is controlled so that the terminal contact 18 is connected to the output of the modulator 37.
  • FSK frequency shift keying
  • PSK phase shift keying
  • the connected audio device can process single ⁇ Lich analog microphone signals. Accordingly, the switch is controlled so that an additional analog microphone 101 is electrically connected to the terminal contact 18.
  • an analog-converted digital microphone signal can also be connected to the connection contact 18.
  • a rear conversion into an analog microphone signal can be performed at a binä ⁇ ren bitstream for example by simple low-pass filtering.

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Abstract

Ein Kopfhörer (1) weist einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18) sowie einen Lautsprecher (3, 5) auf, der zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschlusskontakt (16, 17) verbunden ist. Der Kopfhörer (1) weist ferner ein erstes und ein zweites digitales Mikrophon (7, 8, 9) auf, die jeweils eingerichtet sind, ein digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom zu erzeugen. Ein Multiplexer (23), der an einem Ausgang mit dem zweiten Anschlusskontakt (18) gekoppelt ist, ist eingerichtet, auf Basis der Mikrophonsignale ein codiertes Multiplexsignal an dem Ausgang zu erzeugen.

Description

Beschreibung
KOPFHERER, AUDIOGERÄT, AUDIOSYSTEM UND VERFAHREN ZUR SIGNALÜBERTRAGUNG
Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit wenigstens zwei Mikrophonen. Die Erfindung betrifft ferner ein Audiogerät, an das ein Kopfhörer anschließbar ist, sowie ein Audiosystem mit einem solchen Kopfhörer und einem solchen Audiogerät. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Signalübertragung bei einem Kopfhörer.
Um die Tonqualität bei Kopfhörern zu verbessern, werden vielfach Geräuschunterdrückungsverfahren bzw. Geräuschreduktionsverfahren, insbesondere aktive Geräuschreduktionsverfahren eingesetzt. Dabei werden im Kopfhörer, insbesondere in der Nähe der Lautsprecher des Kopfhörers Geräusche, insbesondere Umgebungsgeräusche aufgenommen, welche nach entsprechender Signalverarbeitung für die Geräuschreduktion verwendet werden, in dem beispielsweise zusätzlich ein Gegengeräusch auf die Lautsprecher gegeben wird, welches Störgeräusche kompen¬ sieren soll.
In herkömmlichen Kopfhörern werden dazu analoge Mikrophone eingesetzt, deren Signale beispielsweise in einer Signalver¬ arbeitungseinheit im Kopfhörer verarbeitet werden. Weiterhin ist es möglich, dass die analogen Mikrophonsignale über spe¬ zielle Leitungen an ein Audiogerät geführt werden, welches die Lautsprechersignale zur Verfügung stellt und zudem die Verarbeitung der analogen Mikrophonsignale durchführt.
Wenn der Kopfhörer zudem als Kopfsprechgarnitur ausgeführt ist und dementsprechend neben den Mikrophonen für die Ge- räuschreduktion ein zusätzliches Mikrophon für die Sprachaufnahme aufweist, ist ein weiteres Signal vorhanden, welches vom Kopfhörer zu dem Audiogerät übertragen werden soll. Dementsprechend ist bei herkömmlichen Kopfhörern mit Ge¬ räuschreduktion eine entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung direkt im Kopfhörer vorzusehen, wodurch der Aufwand bei der Entwicklung und Herstellung des Kopfhörers erhöht ist. Wenn eine Signalverarbeitung im Audiogerät vorgesehen ist, ist es bei herkömmlichen Kopfhörern notwendig, zusätzliche Leitungen und einen speziellen oder einen zusätzlichen Stecker für den Kopfhörer vorzusehen, um die Mikrophonsignale neben den üblichen Lautsprechersignalen zu übertragen. Die Verwendung eines für Kopfhörer üblichen Steckers mit drei be- ziehungsweise vier Anschlusskontakten ist dementsprechend we¬ gen der zusätzlichen Leitungen nicht möglich.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Kon¬ zept für die Übertragung von Audiosignalen von einem Kopfhö- rer mit wenigstens zwei Mikrophonen anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beispielsweise werden bei einem Kopfhörer wenigstens zwei di¬ gitale Mikrophone vorgesehen, die jeweils ein digitales Mik¬ rophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, lie¬ fern. Weiterhin wird ein Multiplexer vorgesehen, der aus den digitalen Mikrophonsignalen ein codiertes digitales Multi- plexsignal erzeugt, welches über einen einzigen Steckerkontakt an ein entsprechend angeschlossenes Audiogerät übertra¬ gen werden kann. Ein solches Audiogerät wertet das über den einen Kontakt beziehungsweise die eine Leitung übertragene Multiplexsignal aus, um die darin enthaltenen digitalen Mikrophonsignale zu extrahieren, beispielsweise mit einem Demul- tiplexer. Die extrahierten Signale können dann von dem Audio- gerät weiterverarbeitet werden, beispielsweise für eine Ge¬ räuschreduktion .
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Kopfhörer einen Stecker mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt auf. Ein Lautsprecher des Kopfhörers ist zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschluss¬ kontakt verbunden. Der Kopfhörer weist zudem ein erstes digitales Mikrophon auf, das eingerichtet ist, ein erstes digita¬ les Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen, und ein zweites digitales Mikrophon, das einge¬ richtet ist, ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbeson¬ dere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen. Der Kopfhörer weist auch einen Multiplexer auf, der an einem Ausgang mit dem zweiten Anschlusskontakt gekoppelt ist, und der einge¬ richtet ist, auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und des zweiten digitalen Mikrophonsignals ein codiertes di¬ gitales Multiplexsignal an dem Ausgang zu erzeugen.
Dementsprechend ist es möglich, mehrere digitale Mikrophon- signale über einen einzigen Anschlusskontakt beziehungsweise eine einzige Leitung an ein Audiogerät zu übertragen. Durch die Verwendung digitaler Mikrophone beziehungsweise digitaler Mikrophonsignale kann zudem eine Übertragung mit hoher Sig¬ nalqualität gewährleistet werden. Insbesondere können die Mikrophonsignale ohne Qualitätsreduktion beziehungsweise Qua¬ litätsverlust übertragen werden. Die digitalen Mikrophone weisen beispielsweise einen Delta- Sigma-Wandler auf, welcher ein zunächst analog erfasstes Sig¬ nal in einem binären Bitstrom höherer Frequenz umsetzt. Beispielsweise weist ein solcher Bitstrom eine Taktrate von etwa 1 MHz auf.
Der Kopfhörer kann in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich ausgestattet sein. Beispielsweise ist der Kopfhö¬ rer als Stereokopfhörer ausgeführt, so dass der Kopfhörer ei- nen weiteren Lautsprecher aufweist, der mit einem weiteren
Anschlusskontakt des Steckers verbunden ist. In der Nähe der beiden Lautsprecher ist jeweils eines der beiden digitalen Mikrophone angebracht, welche für die aktive Geräuschredukti¬ on eingesetzt werden. In einer anderen Ausgestaltung ist der Kopfhörer als Monokopfhörer ausgeführt, wobei eines der bei¬ den digitalen Mikrophone für eine Geräuschreduktion verwendet wird, während das andere der digitalen Mikrophone als Sprach¬ mikrophon zur Aufzeichnung von Sprache oder Gesang eines Trägers des Kopfhörers dient.
In weiteren Ausführungsformen kann der Kopfhörer auch weitere digitale Mikrophone aufweisen, deren Signale von dem Multi- plexer in das Multiplexsignal integriert werden. Beispiels¬ weise weist ein Stereokopfhörer mit einem Sprachmikrophon ein solches drittes digitales Mikrophon auf, wobei eines der drei digitalen Mikrophone für die Sprache verwendet wird und die übrigen beiden digitalen Mikrophone im Bereich der Lautsprecher angeordnet sind, um eine aktive Geräuschreduktion zu er¬ möglichen .
Ein Stecker eines Kopfhörers kann zudem einen weiteren Anschlusskontakt für die Zuführung eines Bezugspotentials oder Massepotentials aufweisen. Dementsprechend ist es bei den zu- vor beschriebenen Ausführungsformen möglich, einen Stecker mit vier Anschlusskontakten, nämlich einem Anschlusskontakt für das Bezugspotential, einem Anschlusskontakt für das Mul- tiplexsignal und zwei Anschlusskontakten für die Lautspre- chersignale, vorzusehen. Dies ermöglicht beispielsweise den Einsatz eines herkömmlichen vierpoligen Klinkensteckers der beispielsweise bei herkömmlichen Kopfhörern mit Sprachmikro¬ phon ohne Geräuschreduktionsmikrophone eingesetzt wird. Gemäß einer Ausführungsform weist der Kopfhörer ferner einen Modulator auf, der zwischen den Ausgang des Multiplexers und den zweiten Anschlusskontakt geschaltet ist, und der einge¬ richtet ist, eine Signalanpassung an dem zweiten Anschlusskontakt auf Basis des Multiplexsignals durchzuführen. Bei- spielsweise umfasst die Signalanpassung eine Strommodulation, insbesondere eines Spannungssignals, welches beispielsweise von einem Audiogerät an dem zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalanpassung auch eine Spannungsmodulation, insbesondere eines Stromsignals umfassen, welches wiederum beispielsweise von einem Audiogerät an den zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Signalanpassung eine gesteuerte Impedanzumschaltung umfasst, welche beispielsweise von einem angeschlossenen Audiogerät ausgewertet werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Erzeugen des Multiplexsignals durch den Multiplexer ein Zeitmultiplexver- fahren, ein Codemultiplexverfahren, eine Manchester Codierung oder eine Kombination der genannten Verfahren. Beispielsweise wird bei einem Zeitmultiplexverfahren eine Taktperiode des digitalen Signals in eine entsprechende Anzahl von Zeitab¬ schnitten unterteilt, in denen jeweils eines der digitalen Signale übertragen wird. Ein mit einem Zeitmultiplexverfahren codiertes Multiplexsignal lässt sich zusätzlich auch mit ei¬ ner Manchester Codierung versehen, um eine Signalübertragung zu optimieren. Alternativ oder zusätzlich lässt sich aus den verschiedenen digitalen Signalen ein Code bilden, der abschnittsweise übertragen wird. Zeitmultiplexverfahren und Co- demultiplexerverfahren lassen sich auch miteinander kombinieren, so dass unterschiedliche Signale in unterschiedlichen Zeitabschnitten mit einander kombiniert werden, um einen ent- sprechenden Code zu bilden.
In einer Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Bedienknopf, durch den wenigstens ein Bediensignal, insbeson¬ dere ein binäres Bediensignal, erzeugbar ist. Hier ist der Multiplexer eingerichtet, das codierte Multiplexsignal zu¬ sätzlich auf Basis des Bediensignals zu erzeugen. Dementspre¬ chend ist es beispielsweise möglich, dass das codierte Mul¬ tiplexsignal zwei oder mehr digitale Mikrophonsignale und das digitale Bediensignal beinhaltet, und beispielsweise gemäß einem der zuvor beschriebenen Multiplexverfahren codiert ist. Weiterhin ist es möglich, dass mehrere solcher Bedienknöpfe am Kopfhörer vorgesehen werden, deren Bediensignale ebenfalls in das Multiplexsignal eingehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner eine Versorgungsschaltung, die eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen ist, und die einge¬ richtet ist, eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt anliegenden Signals bereitzustellen. Beispielsweise wird von einem Audio¬ gerät, an welches der Kopfhörer angeschlossen ist, an dem zweiten Anschlusskontakt ein Stromsignal oder ein Spannungs¬ signal zur Verfügung gestellt, welches von der Versorgungs- Schaltung in eine entsprechende Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom umgesetzt wird. Die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom dienen beispielsweise zur Energieversorgung des Multiplexers und/oder der digitalen Mikrophone beziehungsweise deren Analog-Digital-Wandler .
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Taktgenerator, der eingangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen ist, und der eingerichtet ist, ein Referenztaktsignal auf Basis eines am zweiten Anschluss¬ kontakt anliegenden Signals bereitzustellen. Beispielsweise wird von einem Audiogerät ein Signal am zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung gestellt, welches mit einem Taktsignal überlagert ist. Das Signal, welches mit dem Taktsignal über¬ lagert wird, kann auch ein Stromsignal beziehungsweise Span¬ nungssignal sein, welches, wie zuvor beschrieben, zur Erzeu¬ gung einer Versorgungsspannung oder eines Versorgungsstroms im Kopfhörer verwendet wird. Der Taktgenerator kann beispielsweise eine Schaltung zur Extraktion des überlagerten Taktsignals aufweisen. Zudem umfasst der Taktgenerator beispielsweise einen Phasenregelkreis, englisch: Phase Locked Loop, PLL, welcher das Referenztaktsignal auf Basis des ext¬ rahierten Taktsignals erzeugt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kopfhörer eingerichtet, in einer Inbetriebnahmephase eine vordefinierte Se¬ quenz an dem zweiten Anschlusskontakt abzugeben, die eine Identifikation des Kopfhörers, insbesondere durch ein Audio¬ gerät, ermöglicht. Eine solche Sequenz kann beispielsweise durch eine Präambel gebildet sein, welche etwa bei Erkennen eines Anschlusses des Kopfhörers erzeugt und an den zweiten Anschlusskontakt abgegeben wird. Beispielsweise wird durch die vordefinierte Sequenz einem Audiogerät angezeigt, dass über den zweiten Anschlusskontakt im Folgenden ein codiertes Multiplexsignal mit digitalen Mikrophonsignalen und, falls vorhanden, Bediensignalen übertragen wird. Zudem kann in verschiedenen Ausführungsformen die vordefinierte Sequenz Kalibrierungsdaten für das erste digitale Mikrophon und/oder das zweite digitale Mikrophon umfassen. Beispielsweise werden bei der Produktion beziehungsweise am Ende der Produktion des Kopfhörers Kalibrierungsmessungen der Mik- rophone durchgeführt, um möglichst gute beziehungsweise opti¬ male Ergebnisse insbesondere für die Geräuschreduktion zu er¬ halten. Die Kalibrierungsdaten können beispielsweise von einem angeschlossenen Audiogerät bei der Signalverarbeitung dementsprechend verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopfhörer ferner einen Funktionsdetektor, der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt gekoppelt ist. Der Funktionsdetektor ist eingerichtet, auf Basis eines an dem zweiten Anschlusskontakt anliegenden Signals zu detektieren, ob ein mit dem Kopfhörer verbundenes Audiogerät geeignet ist, das Multiplexsignal zu verarbeiten. Weiterhin ist der Funktionsdetektor eingerichtet, das Multiplexsignal an dem zweiten Anschlusskontakt ab¬ zugeben, wenn das Audiogerät geeignet ist, und ein analoges Mikrophonsignal an dem zweiten Anschlusskontakt abzugeben, wenn das Audiogerät nicht geeignet ist. Beispielsweise weist der Kopfhörer hierzu ein zusätzliches analoges Mikrophon auf, oder an einem der digitalen Mikrophone wird ein analoges Sig¬ nal abgegriffen beziehungsweise aus dem digitalen Mikrophon- signal gewonnen. Die Detektion der Fähigkeit des angeschlos¬ senen Audiogeräts basiert beispielsweise auf einer Überprü¬ fung, ob von dem Audiogerät an dem zweiten Anschlusskontakt ein überlagertes Taktsignal zur Verfügung gestellt wird. Da- durch ist es möglich, den Kopfhörer auch mit einem herkömmlichen Audiogerät zu verwenden, das die Funktionalität des Kopfhörers nicht vollständig nutzen kann. Eine Ausführungsform eines Audiogeräts weist eine Stecker¬ buchse mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt auf, wobei die Steckerbuchse zum Anschluss eines Kopfhörers, insbesondere gemäß einem der zuvor be¬ schriebenen Ausführungsbeispiele, eingerichtet ist. Das Au- diogerät weist ferner eine Audioerzeugungseinrichtung mit einem Audioausgang auf, der mit dem ersten Anschlusskontakt verbunden ist. Die Audioerzeugungseinrichtung ist eingerichtet zur Erzeugung eines Lautsprechersignals an dem Audioaus¬ gang auf Basis eines Audiosignals und eines Korrektursignals. Das Audiogerät umfasst auch einen Demultiplexer, der ein- gangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt zur Zuführung eines codierten Multiplexsignals gekoppelt ist, wobei der De¬ multiplexer eingerichtet ist, ein erstes digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, und ein zweites di- gitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren. Ein Audioprozessor des Audiogeräts ist eingerichtet, das Korrektursignal auf Basis des ersten digitalen Signals und/oder des zweiten digitalen Signals zu erzeugen, um eine aktive Geräuschreduktion durch- zuführen.
Insbesondere ist das Audiogerät dementsprechend geeignet, ei¬ nen Kopfhörer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele anzuschließen und die in dem codierten Multiplex- signal enthaltenen digitalen Mikrophonsignale beziehungsweise Bediensignale zu verarbeiten. Durch die digitale Schnittstel¬ le zu den Mikrophonen des Kopfhörers kann eine hohe Qualität bei der Störgeräuschreduktion erreicht werden. Zudem kann bei dem Audiogerät eine herkömmliche Steckerbuchse verwendet wer¬ den, welche beispielsweise vier Anschlusskontakte entspre¬ chend der oben beschriebenen Ausführungen aufweist. Somit kann platzsparend auf das Vorsehen weiterer Anschlüsse oder aufwendigerer Steckverbindungen verzichtet werden. Das Audiogerät kann beispielsweise ein Audiospieler, insbesondere ein MP3-Player oder ein CD-Player, ein Mobiltelefon oder ähnliches sein. Gemäß einer Ausführungsform weist das Audiogerät ferner eine Takterzeugungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, ein an dem zweiten Anschlusskontakt anliegendes Signal mit einem Taktsignal zu überlagern. Dadurch ist es möglich, einem an die Steckerbuchse angeschlossenen Kopfhörer ein Taktsignal zur Verfügung zu stellen, welches für taktgesteuerte Vorgänge im Kopfhörer verwendet werden kann. Dies ist insbesondere zur synchronisierten Verarbeitung von Signalen im Kopfhörer und im Audiogerät hilfreich. Dementsprechend kann auf eine zu¬ sätzliche Synchronisierung zwischen Kopfhörer und Audiogerät verzichtet werden. Weiterhin kann das Taktsignal als Basis für einen Referenztakt der Abtastung der Analog-Digital- Wandler der digitalen Mikrophone verwendet werden, so dass eine Abtastrate jeweils passend durch das Audiogerät einge¬ stellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Demultiplexer eingerichtet, ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Be¬ diensignal, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren, wobei auf Basis des Bediensignals eine Funktion des Audiogeräts steuer- bar ist. Beispielsweise kann ein solches Bediensignal eine
Lautstärkeregelung, eine Pausenfunktion, eine Vorspulfunktion oder eine Rückspulfunktion bei dem Audiogerät auslösen, wenn dieses beispielsweise als Audioplayer betrieben wird. Zudem kann, wenn das Audiogerät ein Mobiltelefon ist, das Bediensignal für eine Gesprächsannahme oder Gesprächsbeendigung dienen, insbesondere, wenn ein angeschlossener Kopfhörer mit einem Sprachmikrophon ausgestattet ist. Selbstverständlich können auch andere Funktionen des Audiogeräts gesteuert wer¬ den, die hier nicht aufgeführt sind.
Eine Ausführungsform eines Audiosystems umfasst einen Kopfhö¬ rer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie ein Audiogerät gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Stecker des Kopfhörers geeignet ist, in der Steckerbuchse des Audiogeräts derart aufgenommen zu werden, dass die ersten Anschlusskontakte des Steckers bezie¬ hungsweise der Steckerbuchse miteinander verbunden sind und die zweiten Anschlusskontakte des Steckers beziehungsweise der Steckerbuchse miteinander verbunden sind. Das Audiogerät ist dabei eingerichtet, die Geräuschreduktion auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und/oder des zweiten digitalen Mikrophonsignals durchzuführen.
Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Signalübertra¬ gung bei einem Kopfhörer, der einen Stecker mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt aufweist, wird ein Lautsprechersignal an einen Lautsprecher des Kopfhö- rers über den ersten Anschlusskontakt zugeführt. Mit einem ersten digitalen Mikrophon wird ein erstes digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom erzeugt. Weiterhin wird mit einem zweiten digitalen Mikrophon ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem bi- nären Bitstrom erzeugt. Weiterhin wird auf Basis des ersten
Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals ein codier¬ tes Multiplexsignal erzeugt, welches über den zweiten An¬ schlusskontakt bereitgestellt wird. Weitere Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des Kopfhörers beziehungsweise des Audiogeräts. Insbesondere können beim Erzeugen des codierten Multiplexsignals auch wei- tere digitale Mikrophonsignale oder auch digitale Bediensig¬ nale verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei¬ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie hungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen hierbei gleiche Bezugs zeichen .
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kopfhörers,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Audiosystems mit ei¬ nem Audiogerät und einem Kopfhörer, Figur 3 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
Figur 4 ein weiteres beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
Figur 5 ein weiteres beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen an einem Multiplexer eines Kopfhörers,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel von Baugruppen eines Audio- Systems,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel von Baugruppen ei¬ nes Audiosystems, Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel von Baugruppen ei¬ nes Audiosystems, und
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel eines Details eines Kopfhö- rers .
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kopfhörers 1 mit einem ersten, linken Lautsprecher 3 und einem zweiten, rechten Lautsprecher 5. Ferner weist der Kopfhörer 1 ein erstes und ein zweites digitales Mikrophon 7, 9 auf, welche einen jeweiligen Analog-Digital-Wandler ADC 11, 13 umfassen. Der Kopfhörer 1 weist einen Stecker 15 mit Anschlusskontakten 16, 17, 18, 19 auf, der über ein mehradriges Kabel 21 mit einer Muschel des Kopfhörers 1 verbunden ist. Der Kopfhörer 1 weist einen Multiplexer MUX 23 auf, der eingangsseitig über Anschlussleitungen 25, 27 mit dem linken bzw. rechten digitalen Mikrophon 7, 9, insbesondere mit Ausgängen der Analog- Digital-Wandler 11, 13 verbunden ist. Ein Ausgang des Multi- plexers 23 ist über eine Leitung 29 mit dem Anschlusskontakt 18 des Steckers 15 verbunden.
Der erste Lautsprecher 3 ist über eine Anschlussleitung 31 direkt mit dem Anschlusskontakt 16 verbunden, während der zweite Lautsprecher 5 über eine Leitung 33 direkt mit dem An- schlusskontakt 17 verbunden ist. Der Anschlusskontakt 19 des Steckers 15 dient als Bezugspotentialanschluss oder Massean- schluss, wobei entsprechende Verbindungen der Lautsprecher 3, 5 und der Mikrophone 7, 9 mit dem Bezugspotentialanschluss bzw. dem Anschlusskontakt 19 lediglich aus Übersichtsgründen nicht dargestellt sind.
Über die Anschlusskontakte 16, 17 werden den Lautsprechern 3, 5 in herkömmlicher Weise analoge Lautsprechersignale zuge- führt, welche von den Lautsprechern 3, 5 akustisch abgestrahlt werden. Die Mikrophone 7, 9 liefern über ihre Analog- Digital-Wandler 11, 13 jeweils ein digitales Mikrophonsignal, welches von dem Multiplexer 23 verarbeitet und zu einem co- dierten digitalen Multiplexsignal kombiniert, welches über den Anschlusskontakt 18 an ein hier nicht dargestelltes Au¬ diogerät abgegeben werden kann.
Der Kopfhörer 1 kann in verschiedenen Ausgestaltungsformen auch weitere digitale Mikrophone aufweisen, beispielsweise als Sprachmikrophon einer Kopfsprechgarnitur . Zudem können an dem Kopfhörer 1 auch einer oder mehrere Bedienknöpfe, insbe¬ sondere Taster, vorgesehen werden, mit denen sich Funktionen am Kopfhörer 1 bzw. an einem angeschlossenen Audiogerät steu- ern lassen. Solche weitere Mikrophone bzw. Bedienknöpfe sind dabei an zusätzlichen Eingängen des Multiplexers 23 ange¬ schlossen, so dass in dem codierten Multiplexersignal weitere Mikrophonsignale und/oder Bediensignale kombiniert sind. Mit der dargestellten Ausführungsform und den beschriebenen weiteren Ausführungsformen ist es möglich, dass eine Mehrzahl an digitalen Mikrophonsignalen und/oder Bediensignalen über einen einzigen Anschlusskontakt an ein Audiogerät übertragen werden. Durch die Verwendung digitaler Mikrophone beziehungs- weise digitaler Mikrophonsignale kann zudem eine Übertragung mit hoher Signalqualität gewährleistet werden, insbesondere können die Mikrophonsignale ohne Qualitätsreduktion bezie¬ hungsweise Qualitätsverlust übertragen werden. Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Audiosystems mit einem Kopfhörer 1 und einem Audiogerät 50 in einer Darstellung als Blockschaltbild. Die in Zusammenhang mit Figur 1 be¬ schriebenen Elemente des Kopfhörers 1 werden nicht erneut be- schrieben, um Wiederholungen zu vermeiden. Der hier dargestellte Kopfhörer 1 weist ein zusätzliches digitales Mikro¬ phon 8 mit integriertem Analog-Digital-Wandler 12 auf. Zudem umfasst der Kopfhörer 1 einen beispielhaft dargestellten Be- dienknopf BUT 10, der beispielsweise als einfache Taste rea¬ lisiert ist. Die Analog-Digital-Wandler 11, 12, 13 basieren beispielsweise auf dem Prinzip eines Sigma-Delta-Wandlers und geben dementsprechend jeweils einen binären Bitstrom ab, der eingangsseitig auf den Multiplexer 23 geführt wird. Der Be- dienknopf 10 ist ebenfalls eingangsseitig an den Multiplexer 23 angeschlossen.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner eine Versorgungsschaltung SUP 35, die eingangsseitig mit der Leitung 29 verbunden ist, die an den hier nicht dargestellten Anschlusskontakt 18 des Ste¬ ckers 15 geführt ist. Am Ausgang der Versorgungsschaltung 35 ist ein nicht näher bezeichneter Stabilisierungskondensator vorgesehen, welcher als Puffer für eine von der Versorgungsschaltung 35 erzeugte Versorgungsspannung oder einen Versor- gungsstrom dient. Alternativ kann in dem Kopfhörer 1 auch eine Batterie vorgesehen werden, welche die Elektronik des Kopfhörers 1 versorgt. Dadurch kann beispielsweise auf die Versorgungsschaltung 35 verzichtet werden beziehungsweise ei¬ ne zusätzliche Energiequelle zur Verfügung gestellt werden. Als weitere Alternativ kann am Stecker 15 ein weiterer Anschlusskontakt vorgesehen werden, der beispielsweise aus¬ schließlich für eine Versorgung reserviert ist.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner einen Modulator MOD 37, wel- eher eingerichtet ist, ein vom Multiplexer 23 geliefertes
Multiplexsignal auf die Leitung 29 aufzumodulieren . Verschie¬ dene Modulationsmöglichkeiten werden nachfolgend in Zusammen- hang mit Figur 6, Figur 7 und Figur 8 detaillierter beschrieben .
An dem Multiplexer 23 ist eine Speichereinheit 39 vorgesehen, welche beispielsweise als einmal programmierbarer Speicher, Englisch: One Time Programmable, OTP-Speicher ausgeführt ist. Alternativ kann die Speichereinheit 39 auch als EEPROM ausge¬ führt sein. In der Speichereinheit 39 sind beispielsweise ei¬ ne vordefinierte Sequenz, welche eine Identifikation des Kopfhörers 1 ermöglicht, sowie Kalibrierungsdaten für die di¬ gitalen Mikrophone 7, 8, 9 gespeichert.
Der Kopfhörer 1 umfasst ferner einen Taktgenerator, der eine Taktextraktionseinheit CLK 41 und eine Phasenregelschleife PLL 43 aufweist. Mit der Taktextraktionseinheit kann bei¬ spielsweise auf Basis eines auf der Leitung 29 bzw. An¬ schlusskontakt 18 anliegenden Signals eine Taktinformation extrahiert werden, welche beispielsweise als Abtasttakt für die Analog-Digital-Wandler 11, 12, 13 dient. Ferner kann aus diesem Taktsignal mit der Phasenregelschleife PLL ein Refe¬ renztaktsignal für den Multiplexer 23 erzeugt werden. Dadurch kann eine von den Analog-Digital-Wandlern 11, 12, 13 zu verwendende Abtastrate durch das Audiogerät 50 eingestellt wer¬ den. Alternativ kann eine Takterzeugung im Kopfhörer 1 mit einer Schaltung mit einem lokalen Oszillator erfolgen.
Das Audiogerät 50 weist eine Stereoverstärkereinheit 51 auf, die ausgangsseitig mit getrennten Leitungen 53, 55 an eine Steckerbuchse 52 des Audiogeräts 50 geführt sind. Ferner sind in dem Audiogerät 50 ein Bezugspotentialanschluss 57 und eine Leitung 59 vorgesehen, welche über einen Schalter 61 mit einem Demodulator DEMOD 63 verbunden ist. In der Steckerbuchse 52 ist der Stecker 15 des Kopfhörers 1 derart eingesteckt, dass die Leitung 53 elektrisch mit der Leitung 31, die Lei¬ tung 55 mit der Leitung 33, die Leitung 57 mit einer Leitung 4 und die Leitung 59 mit der Leitung 29 verbunden sind. Die Steckerbuchse 52 weist hierfür entsprechende Anschlusskontak- te zur Kontaktierung der Anschlusskontakte 16, 17, 18, 19 des Steckers 15 auf.
Der Demodulator 63 empfängt eingangsseitig über die Leitung 59 die modulierte Fassung des codierten Multiplexsignals , um mit dem ausgangsseitig angeschlossenen Extraktionsblock EXT 65 das wiederhergestellte Multiplexsignal an den Demultiple- xer DEMUX 67 zu liefern. Der Demultiplexer 67 ist eingerichtet, die in dem Multiplexsignal umfassten codierten digitalen Signale zu trennen und die ursprünglichen Datenströme wieder- herzustellen. Beispielsweise werden entsprechend extrahierte digitale Mikrophonsignale der Mikrophone 7, 8, 9 über eine Verbindung 71 an einen Signalprozessor DSP 69 gegeben, während Steuerdaten, die beispielsweise auf einem Signal des Be¬ dienknopfs 10 basieren, über die Verbindung 72 zur weiteren Verarbeitung abgegeben wird. Ferner ist der Demultiplexer 67 mit einem Kalibrierungsdatenspeicher CAL 73 und einen Präambeldetektor PRE 75 gekoppelt.
Aus den digitalen Mikrophonsignalen werden beispielsweise Korrektursignale zur Geräuschreduktion generiert, welche über Verbindungen 77, 79 auf Addierer 81, 83 gegeben werden, welche ausgangsseitig mit der Verstärkereinheit 51 verbunden sind. Die Korrektursignale dienen beispielsweise zur Kompen¬ sation von Umgebungsgeräuschen in bzw. an den Lautsprechern 3, 5 des Kopfhörers 1. An einem jeweils weiteren Eingang der Addierer 81, 83 werden über Verbindungen 85, 87 Audiosignale zugeführt, beispielsweise von einem Audioplayer oder einer Empfangseinheit eines Mobiltelefons. An einem weiteren Aus- gang des Signalprozessors 69 wird beispielsweise über eine Verbindung 89 ein Mikrophonsignal eines Sprachmikrophons zur weiteren Verarbeitung abgegeben. Dem Demodulator 63 wird an einem Anschluss 91 beispielsweise auch ein Taktsignal zuge- führt, welches der Demodulator 63 zur Überlagerung eines Signals auf der Leitung 59 bzw. 29 verwendet, und welches als Grundlage für die Taktextraktionseinheit 41 im Kopfhörer 1 dient. In alternativen Ausführungsformen können die extrahierten digitalen Mikrophonsignale im Audiogerät auch in ana- löge Signale gewandelt werden, um eine analoge Signalverar¬ beitung für die Geräuschreduktion durchführen zu können.
Im Betrieb des Audiosystems wird von dem Audiogerät 50 über den Demodulator 63 ein Spannungssignal oder Stromsignal auf der Leitung 59 bzw. 29 erzeugt, welches insbesondere mit dem Taktsignal am Eingang 91 überlagert ist. In einer Initiali¬ sierungsphase, beispielsweise in einer Phase nachdem die Ver¬ sorgungsschaltung 35 eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom für den Kopfhörer 1 erzeugen kann, wird von dem Multiplexer 23 aus der angeschlossenen Speichereinheit 31 eine vordefinierte Sequenz oder Präambel ausgelesen, welche über den Modulator 37 und die Elemente 63, 65 zu dem Multi¬ plexer 67 geführt wird. Dort wird die übermittelte Sequenz an den Präambeldetektor 75 übermittelt, welcher dadurch erkennt, dass ein entsprechender Kopfhörer mit einem entsprechend ge- multiplexten Ausgangssignal angeschlossen ist. Dementspre¬ chend wird über die Verbindung 93 der Schalter 61 so geschal¬ tet bzw. belassen, dass der Demodulator 63 eingangsseitig mit der Leitung 59 verbunden ist. Falls ein anderer Kopfhörer, der die genannte Funktionalität nicht aufweist, angeschlossen ist, kann dementsprechend auch keine vordefinierte Sequenz oder Präambel empfangen werden, so dass der Schalter 61 so geschaltet wird, dass die Leitung 95 mit der Leitung 59 ver- bunden ist. Insbesondere wird in dieser Situation davon ausgegangen dass über die Leitung 59 ein analoges Mikrophonsig¬ nal empfangen wird, welches beispielsweise ein analoges Sig¬ nal eines Sprachmikrophons darstellt. Das Signal auf der Lei- tung 95 kann entsprechend weiterverarbeitet werden.
Wenn jedoch, wie in der dargestellten Ausführungsform, eine Präambel übermittelt und detektiert werden kann, kann in ei¬ nem darauffolgenden Abschnitt einer Initialisierungsphase auch ein Satz von Kalibrierungsdaten aus der Speichereinheit 39 zum Audiogerät 50 übertragen werden, wo der Satz beispielsweise im Kalibrierungsspeicher 73 abgelegt wird. Die Kalibrierungsdaten können beispielsweise Sensitivitätsinfor- mationen der Mikrophone und andere Eigenschaften über die Mikrophone 7, 8, 9 und die Lautsprecher 3, 5 umfassen.
Beispielsweise haben Mikrophone üblicherweise einen gewissen Toleranzbereich insbesondere bezüglich ihrer Empfindlichkeit, welche in Betracht gezogen werden kann, um eine möglichst gu- te Geräuschreduktion zu erreichen. Die gespeicherten Kalibrierungsdaten werden beispielsweise in einer Produktionsphase bzw. am Ende der Produktion des Kopfhörers 1 gemessen und in der Speichereinheit 39 abgelegt. Die Kalibrierungsdaten kön¬ nen in verschiedenen Ausführungsformen mit der Präambel bzw. in die Präambel integriert übermittelt werden oder nach einer Übermittlung der Präambel.
Die im Kalibrierungsdatenspeicher 73 gespeicherten Kalibrierungsdaten werden im Betrieb des Audiogeräts 50 dem Audiopro- zessor 69 zur Verfügung gestellt, um möglichst gute Korrektursignale aus den digitalen Mikrophonsignalen gewinnen zu können . In dem Multiplexer 23 können verschiedene Verfahren zum Mul- tiplexen der digitalen Mikrophonsignale und des Bediensignals eingesetzt werden. In Figur 3, Figur 4 und Figur 5 sind beispielhaft verschiedene Möglichkeiten für Multiplexverfahren dargestellt.
Figur 3 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm von Signalen am Multiplexer 23, wobei die Eingangssignalfolgen D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3, C_BUT lediglich beispielhaft gewählt sind. In dem vorliegenden Signal-Zeit-Diagramm ist ein reines Zeitmultip- lexverfahren eingesetzt, bei dem eine Taktphase entsprechend der Abtastrate der Digitalmikrophone in so viele Zeitab¬ schnitte aufgeteilt ist, wie Signale zusammengeführt werden sollen. Dementsprechend ist in der vorliegenden Darstellung jeweils eine Abtastperiode in vier aufeinanderfolgende Zeit¬ abschnitte eingeteilt, welche sich bezüglich ihrer Zuordnung zu den Eingangssignalen zyklisch wiederholen. Folglich wird im ersten Zeitabschnitt t_micl der Wert des Signals D_MIC1 übertragen, im zweiten Zeitabschnitt t_mic2 der Wert des Signals D_MIC2, im dritten Zeitabschnitt t_mic3 der Wert des Signals D_MIC3 und im vierten Zeitabschnitt t_but der Wert des Signals C_BUT .
Eine Synchronisierung zwischen dem Multiplexer des Kopfhörers 1 und dem Demultiplexer 67 des Audiogeräts 50 kann beispiels¬ weise auf Basis des Bediensignals C_BUT erfolgen, bei dem re¬ gelmäßig ein niedriger Signalpegel erwartet werden kann, der sich über mehrere Abtastperioden der Mikrophonsignale D_MIC1, D_MIC2, D_MIC3 erstreckt. Alternativ kann auch ein weiterer Zeitabschnitt im Multiplexsignal vorgesehen werden, welcher für die Synchronisierung verwendet wird. Dementsprechend wä¬ ren statt vier zyklisch wechselnden Zeitabschnitten, wie vorliegend dargestellt, fünf Zeitabschnitte zu wählen. Bei einem Multiplexsignal , das auf einem reinem Zeitmultip- lexverfahren beruht, kann zusätzlich eine an sich bekannte Manchester-Codierung eingesetzt werden, um Gleichspannungsoder Niederfrequenzanteile im Signal auf der Übertragungslei- tung zu reduzieren beziehungsweise auszuschließen. Dies kann sich beispielsweise günstig auf die Elektronik im Kopfhörer auswirken, wenn eine Energieversorgung über dieselbe Anschlussleitung erfolgt und die Elektronik einen schwachen Betriebsspannungsdurchgriff, englisch: Power Supply Rejection Ratio, aufweist.
Figur 4 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm mit gemeinsam zu übertragenden Mikrophonsignalen D_MIC1, D_MIC2 und verschieden ausgeführten Multiplexsignalen C_MUX1, C_MUX2, C_MUX3, welche jeweils eine eigene Variante eines Codemulti- plexverfahrens darstellen. Bei einem reinen Codemultiplexver- fahren weist das codierte Multiplexsignal nicht nur zwei Sig¬ nalstufen auf, sondern die Zahl der zu kombinierenden Signale als Exponent zur Zahl 2. Dadurch kann erreicht werden, dass das Multiplexsignal eine geringere Datenrate aufweist, als bei einem reinen Zeitmultiplexverfahren, wobei durch die erhöhte Anzahl der zu übertragenden Signalstufen höhere Anforderungen an den Demultiplexer gestellt werden, um die entsprechenden Stufen zu detektieren. Eine Synchronisation zwi- sehen Multiplexer und Demultiplexer kann auf Basis von Signalflanken erfolgen, welche sich üblicherweise mit geringem Aufwand detektieren lassen.
Bei dem ersten Multiplexsignal C_MUX1 erfolgt eine Vollzeit- Codierung, bei der während der gesamten Abtastperiode ein co¬ dierter Signalpegel übertragen wird. Im Multiplexsignal
C_MUX1 ist das Mikrophonsignal D_MIC1 mit einer Stufe gewich¬ tet, während das Mikrophonsignal D_MIC2 mit zwei Stufen ge- wichtet ist. Bei dem zweiten Multiplexsignal C_MUX2 wird der gleiche Pegelwert wie beim ersten Multiplexsignal C_MUX1 übertragen, jedoch nur während eines Teils einer Abtastperio¬ de. Dies kann sich günstig auf die Übertragung einer Versor- gungsspannung über die gleiche Leitung auswirken, über die das Multiplexsignal übertragen wird. Wenn das Multiplexsignal in jeder Abtastperiode für einen bestimmten Anteil der Abtastperiode auf Null zurückfällt und dieser Nullwert als ein Stromlosbetriebszustand übertragen wird, wird die Versor- gungsleitung üblicherweise weniger durch die Codeübertragung belastet .
Eine weitere Variante für ein Codemultiplexverfahren ist mit dem dritten Multiplexsignal C_MUX3 dargestellt, welches sich als Minimum-Code-Maximum-Code-Multiplexverfahren bezeichnen lässt. Hierbei ist eine Abtastperiode in drei Zeitabschnitte unterteilt, wobei in dem ersten Zeitabschnitt ein Minimalwert zur Verfügung stehender Codes übertragen wird, während eines zweiten Zeitabschnitts der eigentlich zu übertragende Multip- lexcode, und während eines dritten Zeitabschnitts ein Maxi¬ malwert zu übertragender Codes. Dadurch kann insbesondere ei¬ ne höhere Detektionsgenauigkeit auf Seiten des Demultiplexers erreicht werden. In Figur 5 ist ein weiteres beispielhaft Signal-Zeit-Diagramm dargestellt, bei dem das codierte Multiplexsignal TC_MUX ba¬ sierend auf einer Kombination eines Zeitmultiplexverfahrens und eines Codemultiplexverfahrens erzeugt wird. Dementspre¬ chend sind wiederum sich zyklisch wiederholende Zeitabschnit- te vorgesehen, in denen jeweils ein Teil der zu kombinierenden Signale mit einem Code kombiniert wird. Beispielsweise wird in einem ersten Zeitabschnitt t_micl2 eine Codierung der Mikrophonsignale D MIC1, D_MIC2 durchgeführt, während in ei- nem zweiten Zeitabschnitt t_mic3but eine Codierung des Mikro¬ phonsignals D_MIC3 und des Bediensignals C_BUT erfolgt. Im Vergleich zu einem reinen Zeitmultiplexverfahren werden bei dieser Ausführungsform geringere Datenraten im Multiplexsig- nal benötigt. Im Vergleich zu einem reinem Codemultiplexver- fahren werden für jede Codierung in einem Zeitabschnitt weniger Codepegel benötigt, sodass eine sichere Detektion des je¬ weiligen Pegels im Demodulator vereinfacht erfolgen kann. Figur 6 zeigt eine Ausführungsform eines Modulators 37 und eines Modulators 63, welche über die Leitung 59 beziehungs¬ weise 29 miteinander verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform wird von dem Modulator 37 eine Strommodulation auf Basis des Multiplexsignals durchgeführt, welches vom Multiplexer 23 geliefert wird. Insbesondere wird vom Multi- plexer 23 eine Stromquelle im Modulator 37 kontrolliert, um den Strom zu modulieren, welcher auf der Leitung 29 vom Audiogerät 50 beziehungsweise vom Demodulator 63 zur Verfügung gestellt wird. Diese Strommodulation kann auf der Seite des Audiogeräts über einen Spannungsabfall über einen Messwider¬ stand detektiert beziehungsweise extrahiert werden. Bei die¬ ser Betriebsweise liefert der Demodulator 63 eine Versorgung für die Leitung 29 als Spannungsquelle. Diese Spannungsquelle kann in verschiedenen Ausführungsformen ebenfalls moduliert werden, um ein Taktsignal als Abtast-Taktsignal vom Audioge¬ rät zum Kopfhörer zu übertragen, dargestellt in der Zeichnung durch das Signal am Anschluss 91. Die Spannungspegel der Spannungsmodulation, um das Taktsignal auf der Versorgungs¬ spannung der Leitung zu überlagern, weisen vorzugsweise mäßi- ge oder kleine Unterschiede auf, sodass die Versorgungsschal¬ tung 35 im Kopfhörer dauerhaft und zuverlässig die Elektronik versorgen kann. Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Modulator 37 und Demodulator 63, bei dem eine Spannungsmodulation auf Seiten des Modulators 37 durchgeführt wird. Das digitale Aus¬ gangssignal des Multiplexers 23 steuert bei dieser Ausfüh- rungsform eine Spannung auf der Leitung 59, 29 über einen Shunt-Regler . In dieser Betriebsart wird die Leitung 29 vom Audiogerät mit einer Stromquelle oder einem Widerstand ver¬ sorgt. Diese Stromquelle beziehungsweise dieser Widerstand kann ebenfalls moduliert werden, um wiederum ein Taktsignal vom Audiogerät zum Kopfhörer übertragen zu können. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Strommodulation ist es günstig, niedrige Pegelunterschiede für das überlagerte Taktsignal zu wählen, um einen gesicherten Be¬ trieb der Versorgungsschaltung 35 im Kopfhörer 1 zu gewähr- leisten.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Modulators 37 mit Demodulator 63, bei der eine gesteuerte Impedanzum- schaltung erfolgt. Das Multiplexsignal des Multiplexers 23 schaltet in dieser Ausführungsform eine resistive Last an der Leitung 29, um die Impedanz des Kopfhörers, welche auf der Leitung 29 wirkt, zu verändern. In der dargestellten Ausführungsform ist auf der Seite des Demodulators 63 eine Span¬ nungsquelle vorgesehen, wobei eine Detektion des zu übertra- genden Signals über einen Messwiderstand erfolgt. Alternativ kann auch eine Stromquelle auf Seiten des Demodulators einge¬ setzt werden, ähnlich wie in Figur 7 dargestellt.
In weiteren Ausführungsformen kann das codierte digitale Mul- tiplexsignal zur Übertragung zwischen Kopfhörer und Audiogerät auch durch Modulation eines Trägers ausgebildet werden, insbesondere durch Frequency Shift Keying, FSK, oder Phase Shift Keying, PSK. Figur 9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform in einem Detail des Kopfhörers 1. Hierbei ist an die aus Figur 2 bekann¬ te Taktextraktionseinheit 41 ein Funktionsdetektor 100 ange¬ schlossen, welcher prüft, ob mit der Taktextraktionseinheit 41 ein Taktsignal am Anschlusskontakt 18 detektierbar ist. Wenn ein solches Taktsignal detektiert wird, kann dies als Zeichen dafür gewertet werden, dass das angeschlossene Audio¬ gerät geeignet ist, ein vom Multiplexer 23 geliefertes Mul- tiplexsignal zu verarbeiten. Dementsprechend wird ein Schal- ter so gesteuert, dass der Anschlusskontakt 18 mit dem Aus¬ gang des Modulators 37 verbunden ist. Wenn jedoch kein Taktsignal am Anschlusskontakt 18 detektiert werden kann, wird davon ausgegangen, dass das angeschlossene Audiogerät ledig¬ lich analoge Mikrophonsignale verarbeiten kann. Dementspre- chend wird der Schalter so gesteuert, dass ein zusätzliches analoges Mikrophon 101 elektrisch mit dem Anschlusskontakt 18 verbunden ist. Alternativ kann statt dem analogen Mikrophon 101 auch ein analog zurückgewandeltes digitales Mikrophonsig¬ nal an den Anschlusskontakt 18 geschaltet werden. Eine Rück- Wandlung in ein analoges Mikrophonsignal kann bei einem binä¬ ren Bitstrom beispielsweise durch einfache Tiefpassfilterung erfolgen .
Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispiel- haft gewählt und lassen sich insbesondere miteinander kombi¬ nieren .

Claims

Patentansprüche
1. Kopfhörer (1), aufweisend
einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18);
einen Lautsprecher (3, 5) , der zur Zuführung eines Lautsprechersignals mit dem ersten Anschlusskontakt (16, 17) verbunden ist;
ein erstes digitales Mikrophon (7), das eingerichtet ist, ein erstes digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen;
ein zweites digitales Mikrophon (8, 9), das eingerichtet ist, ein zweites digitales Mikrophonsignal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, zu erzeugen; und
- einen Multiplexer (23) , der an einem Ausgang mit dem
zweiten Anschlusskontakt (18) gekoppelt ist, und der ein¬ gerichtet ist, auf Basis des ersten Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals ein codiertes Multiplexsig- nal an dem Ausgang zu erzeugen.
2. Kopfhörer (1) nach Anspruch 1,
ferner aufweisend einen Modulator (37), der zwischen den Ausgang des Multiplexers (23) und den zweiten Anschluss¬ kontakt (18) geschaltet ist, und der eingerichtet ist, eine Signalanpassung an dem zweiten Anschlusskontakt (18) auf Basis des Multiplexsignals durchzuführen.
3. Kopfhörer (1) nach Anspruch 2,
bei dem die Signalanpassung wenigstens eines der folgen- den umfasst:
eine Strommodulation, insbesondere eines Spannungssig¬ nals; eine Spannungsmodulation, insbesondere eines Stromsig¬ nals;
eine gesteuerte Impedanzumschaltung .
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem das Erzeugen des Multiplexsignals wenigstens ei¬ nes der folgenden umfasst:
ein Zeitmultiplexverfahren;
ein Codemultiplexverfahren;
eine Manchester Codierung.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
ferner umfassend wenigstens einen Bedienknopf (10), durch den wenigstens ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, erzeugbar ist, wobei der Multiplexer (23) eingerichtet ist, das codierte Multiplexsignal zusätzlich auf Basis des Bediensignals zu erzeugen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
ferner umfassend eine Versorgungsschaltung (35) , die ein- gangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt (18) ange¬ schlossen ist, und die eingerichtet ist, eine Versor¬ gungsspannung oder einen Versorgungsstrom auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt (18) anliegenden Signals be¬ reitzustellen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
ferner umfassend einen Taktgenerator (41, 43), der ein- gangsseitig an den zweiten Anschlusskontakt (18) ange¬ schlossen ist, und der eingerichtet ist, ein Referenztaktsignal auf Basis eines am zweiten Anschlusskontakt (18) anliegenden Signals bereitzustellen.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
der eingerichtet ist, in einer Inbetriebnahmephase eine vordefinierte Sequenz an dem zweiten Anschlusskontakt
(18) abzugeben, die eine Identifikation des Kopfhörers
(1) ermöglicht.
Kopfhörer (1) nach Anspruch 8,
bei dem die vordefinierte Sequenz Kalibrierungsdaten für das erste digitale Mikrophon (7) und/oder das zweite di¬ gitale Mikrophon (9) umfasst.
Kopfhörer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
ferner umfassend einen Funktionsdetektor (100), der ein- gangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt (18) gekop¬ pelt ist, und der eingerichtet ist,
auf Basis eines an dem zweiten Anschlusskontakt (18) an¬ liegenden Signals zu detektieren, ob ein mit dem Kopfhörer (1) verbundenes Audiogerät (40) geeignet ist, das Multiplexsignal zu verarbeiten;
das Multiplexsignal an dem zweiten Anschlusskontakt (18) abzugeben, wenn das Audiogerät (40) geeignet ist; und ein analoges Mikrophonsignal an dem zweiten Anschlusskontakt (18) abzugeben, wenn das Audiogerät (40) nicht ge¬ eignet ist.
Audiogerät (50), aufweisend
eine Steckerbuchse (52) mit einem ersten Anschlusskontakt (53, 55) und einem zweiten Anschlusskontakt (59) , wobei die Steckerbuchse (52) zum Anschluss eines Kopfhörers eingerichtet ist;
eine Audioerzeugungseinrichtung (51, 81, 83) mit einem Audioausgang, der mit dem ersten Anschlusskontakt (53, 55) verbunden ist, die Audioerzeugungseinrichtung (51, 81, 83) eingerichtet zur Erzeugung eines Lautsprechersig¬ nals an dem Audioausgang auf Basis eines Audiosignals und eines Korrektursignals;
einen Demultiplexer (63), der eingangsseitig mit dem zweiten Anschlusskontakt (59) zur Zuführung eines codier¬ ten Multiplexsignals gekoppelt ist, und der eingerichtet ist, ein erstes digitales Signal, insbesondere mit einem binären Bitstrom, und ein zweites digitales Signal, ins¬ besondere mit einem binären Bitstrom, aus dem Multiplex- signal zu extrahieren; und
einen Audioprozessor (69), der eingerichtet ist, das Korrektursignal auf Basis des ersten digitalen Signals und/oder des zweiten digitalen Signals zu erzeugen, um eine Störgeräuschreduktion durchzuführen.
12. Audiogerät (50) nach Anspruch 11,
ferner aufweisend eine Takterzeugungseinrichtung, die eingerichtet ist, ein an dem zweiten Anschlusskontakt (59) anliegendes Signal mit einem Taktsignal zu überla- gern.
13. Audiogerät (50) nach Anspruch 11 oder 12,
bei dem der Demultiplexer (63) eingerichtet ist, ferner ein Bediensignal, insbesondere ein binäres Bediensignal, aus dem Multiplexsignal zu extrahieren, wobei auf Basis des Bediensignals eine Funktion des Audiogeräts (50) steuerbar ist.
14. Audiosystem mit einem Kopfhörer (1) nach einem der An- sprüche 1 bis 10 und einem Audiogerät (50) nach einem der
Ansprüche 11 bis 13, wobei der Stecker (15) des Kopfhö¬ rers 1) geeignet ist, in der Steckerbuchse (52) des Au¬ diogeräts (50) derart aufgenommen zu werden, dass die je- weils ersten Anschlusskontakte (16, 17, 53, 55) miteinan¬ der verbunden sind und die jeweils zweiten Anschlusskontakte (18, 59) miteinander verbunden sind, und wobei das Audiogerät (50) eingerichtet ist, die Störgeräuschreduk¬ tion auf Basis des ersten digitalen Mikrophonsignals und/oder des zweiten digitalen Mikrophonsignals durchzu¬ führen .
Verfahren zur Signalübertragung bei einem Kopfhörer (1), der einen Stecker (15) mit einem ersten Anschlusskontakt (16, 17) und einem zweiten Anschlusskontakt (18) auf¬ weist, das Verfahren umfassend:
Zuführen eines Lautsprechersignals an einen Lautsprecher (3, 5) des Kopfhörers (1) über den ersten Anschlusskontakt (16, 17);
Erzeugen eines ersten digitalen Mikrophonsignals, insbe¬ sondere mit einem binären Bitstrom, mit einem ersten digitalen Mikrophon (7);
Erzeugen eines zweiten digitalen Mikrophonsignals, insbe¬ sondere mit einem binären Bitstrom, mit einem zweiten digitalen Mikrophon (8, 9) ;
Erzeugen eines codierten Multiplexsignals auf Basis des ersten Mikrophonsignals und des zweiten Mikrophonsignals; und
Bereitstellen des Multiplexsignals über den zweiten Anschlusskontakt (18).
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