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Dokumentenidentifikation DE10345190A1 21.04.2005
Titel Verfahren und Anordnung zur raumrichtungskonstanten Ortung von Hörereignissen mittels Kopfhörern
Anmelder Deutsche Thomson-Brandt GmbH, 78048 Villingen-Schwenningen, DE
Erfinder Schröder, Ernst, 30655 Hannover, DE
DE-Anmeldedatum 29.09.2003
DE-Aktenzeichen 10345190
Offenlegungstag 21.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.2005
IPC-Hauptklasse H04R 5/033
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zur raumrichtungskonstanten Ortung virtuell außerhalb des Kopfes eines Hörers (1) platzierter Hörereignisse, welche über einen Kopfhörer (11) wiedergegeben werden, werden die Audiosignale durch eine kopfbezogene Transferfunktion (HRTF) so beeinflusst, dass die bei Kopfhörerwiedergabe typische In-Kopf-Lokalisierung vermieden wird. Zur Vermeidung des Effektes der sich mit dem Kopf mitbewegenden Hörereignisse wird die Bewegung des Kopfes erfasst und die Signale für den linken und den rechten Kanal des Kopfhörers (11) so angepasst, dass die Richtung (6), aus welcher das Hörereignis zu kommen scheint, konstant bleibt. Die Erfassung der Position des Kopfes erfolgt entweder relativ zum Rumpf des Hörers (1) oder absolut im Hörraum. Bei der Erfassung der absoluten Position des Kopfes wird das Positionssignal über ein Hochpassfilter (21) geleitet, so dass zeitlich kürzere, schnelle Änderungen der Kopfposition im Wesentlichen unverändert an eine Filternachführungsschaltung weitergegeben werden. Zeitlich längere Änderungen der Kopfposition führen entsprechend der Übergangszeit des Hochpasses (21) zur Korrektur einer bevorzugten Richtung (4), aus der das Hörereignis wahrgenommen wird. Weiterhin wird eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die binaurale Wiedergabe von Hörereignissen mittels Kopfhörer. Insbesondere betrifft die Erfindung Kopfhörer, bei welchen die Drehbewegungen des Kopfes erfasst werden und dazu verwendet werden, die Position einer virtuellen Schallquelle außerhalb des Kopfes konstant zu halten.

Bei der Wiedergabe von Hörereignissen mittels herkömmlichen Kopfhörern tritt häufig das Problem der In-Kopf-Lokalisation auf. Bei der In-Kopf-Lokalisation werden Schallquellen virtuell innerhalb des Kopfes abgebildet, welche bei der Wiedergabe der Hörereignisse über vor dem Hörer befindliche Lautsprecher auf einer virtuellen Bühne vor dem Hörer abgebildet würden. Die Lokalisation einzelner Schallquellen des Hörereignisses, zum Beispiel einzelner Instrumente eines Orchesters ist somit erschwert oder sogar unmöglich.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Wiedergabe eines Schallereignisses über zwei vor einem Hörer 1 angeordnete Lautsprecher 2, 3. Üblicherweise ist eine bevorzugte Richtung bei dieser Anordnung vom Rumpf aus gesehen vorne. Die bevorzugte Richtung ist durch einen gestrichelten Pfeil 4 angedeutet. Das Schallereignis wird durch symbolische Wellenfronten repräsentiert, welche durch von den Lautsprechern 2 und 3 ausgehende, konzentrische Kreissegmente in der Figur dargestellt sind. Das Schallereignis ist durch die Amplituden-, Laufzeit- und Phasenunterschiede sowie durch unterschiedliche Frequenzanteile der Signale des linken und rechten Lautsprechers am linken und rechten Ohr des Hörers lokalisierbar. Die virtuelle Richtung, aus der das Schallereignis gehört wird ist durch den Pfeil 6 angedeutet. In 2 hat der Hörer 1 eine Veränderung der Position vorgenommen. Die Lautsprecher 2, 3 befinden sich zu seiner linken. Die bevorzugte Richtung 4 weist nach rechts. Durch die nunmehr geänderten Laufzeiten, Amplituden, Phasen und Frequenzen der am linken und rechten Ohr ankommenden Signale bleibt die virtuelle Position 6 der Schallquelle im Abhörraum konstant. Das Hörereignis wird als von links kommend empfunden. Die vorstehend genannten Faktoren Laufzeit, Amplitude, Phase und Frequenz lassen sich in eine Übertragungsfunktion überführen, welche auch als HRTF oder HAT-Funktion (aus dem Englischen: Head Related Transfer Function) bezeichnet wird.

3 zeigt eine schematische Darstellung der In-Kopf-Lokalisation. Die Lautsprecher 8, 9 sind, wie bei Kopfhörern üblich, mit dem Kopf beweglich an diesem angeordnet. Die Signale des linken Kanals L und des rechten Kanals R gelangen nur an das jeweils linke bzw. rechte Ohr. Wie in den 1 und 2 ist das Schallereignis durch konzentrische Kreissegmente dargestellt, welche Wellenfronten des Schalls repräsentieren. Im Falle der Kopfhörerwiedergabe gelangen jedoch die Signale des für das eine Ohr bestimmten Kanals nicht an das jeweils andere Ohr. Der Hörer erhält den Eindruck, das Schallereignis spiele sich innerhalb seines Kopfes ab, wie es durch den Punkt 7 angedeutet ist. In der 4 hat der Hörer eine Veränderung seiner Position wie in 2 vorgenommen. Da jedoch die Lautsprecher die Positionsänderung ebefalls vollzogen haben, ändert sich an der empfundenen Richtung des Schallereignisses nichts.

Zur Vermeidung der In-Kopf-Lokalisation besteht die Möglichkeit, das von der Signalquelle kommende, über den Kopfhörer wiedergegebene Signal so zu bearbeiten, dass die Wiedergabe über den Kopfhörer der Wiedergabe des gleichen Signals über eine Stereo-Lautsprecheranordnung wie in 1 entspricht. Durch diese Verbesserungen ist jedoch ein weiterer, für die Kopfhörerwiedergabe typischer Effekt noch nicht eliminiert. Dreht durch Kopfhörer beschallte Hörende während der Wiedergabe den Kopf, so bewegen sich die wahrgenommenen Hörereignisse synchron mit. Die 5 und 6 stellen die oben beschriebene Situation schematisch dar. In der 5 werden dem linken und dem rechten Ohr des Hörers 1 über Kopfhörer 8, 9 Signale zugeführt, welche zusätzlich zu den jeweils für das linke bzw. rechte Ohr bestimmten Signalen L, R noch Anteile der jeweils für das andere Ohr bestimmten Signale L(HRTF), R(HRTF) enthält. Diese zusätzlichen Signale L(HRTF), R(HRTF) werden durch Anwendung einer HRTF auf das jeweils ursprüngliche Signal L,R erzeugt. Der Hörer empfindet das Schallereignis als von außerhalb des Kopfes kommend, in der Figur durch den Pfeil 6 dargestellt. Die Richtung aus der das Schallereignis zu kommen scheint korrespondiert vorzugsweise mit der bevorzugten Richtung 4, welche durch den gestrichelten Pfeil 4 dargestellt ist. Dreht nun der Hörer 1 den Kopf bzw. ändert er seine Position, bewegt sich die empfundene Position des Schallereignisses mit der Veränderung der Position des Hörers mit. Diese Situation ist in 6 schematisch dargestellt.

Dieses Phänomen ist bei Kopfdrehbewegungen des Hörenden während des normalen Hörvorganges oder während einer ein- oder mehrkanaligen Lautprecherwiedergabe üblicherweise nicht zu beobachten. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass sich bei Kopfdrehbewegungen des Hörenden die monauralen und interauralen Übertragungsfaktoren des Außenohres, deren Frequenzcharakteristiken bei ortsfesten Schallquellen in charakteristischer Weise von der Schallquellenentfernung und -richtung abhängen, entprechend der momentanen Entfernung und Richtung der jeweiligen Schallquelle ändern. Diese mit den Kopfdrehbewegungen einhergehenden kontinuierlichen Änderungen der monauralen und interauralen Übertragungsfaktoren werden vom Gehirn so ausgewertet, dass die wahrgenommenen Hörereignisse trotz der Bewegung des Kopfes ortsfest bleiben. Bei einer üblichen Kopfhörerwiedergabe, auch mit zusätzlichen Maßnahmen gegen die In-Kopf-Lokalisation, kann die als gewohnt und natürlich empfundene ortsfeste Position eines Hörereignisses nicht wahrgenommen werden, weil die beiden als Schallquellen fungierenden Kopfhörersysteme sich mit dem Kopf mitbewegen. Eine Änderung der monauralen und interauralen Übertragungsfaktoren tritt hierbei nicht auf.

Zusätzlich zu dem Verfahren zur Vermeidung der In-Kopf-Lokalisation werden daher Drehbewegungen des Kopfes ausgewertet und die Signale für das linke und das rechte Ohr so verändert, dass sich eine stabile virtuelle Position von Schallquellen im Raum einstellt. Diese Situation ist in den 7 und 8 schematisch dargestellt. Die Ausgangssituation in 7 entspricht der 5. In der 8 hat der Hörer seine Position verändert. Die damit verbundene Änderung der Signale für das linke und das rechte Ohr ist durch die Signale L', L'(HRTF), R', R'(HRTF) dargestellt. Trotz der sich mitbewegenden Lautsprecher 8, 9 wird das Hörereignis als aus der ursprünglichen Richtung 6 kommend empfunden.

Diese an sich positive Eigenschaft kann als Nachteil empfunden werden, wenn der Hörer nicht ruhig sitzt und einer Darbietung lauscht. Wenn der Hörer sich selbst bewegt, wie zum Beispiel beim Joggen, bleibt bei jeder Richtungsänderung das Hörereignis im Raum virtuell stehen. Wenn der Hörer nun eine Richtungsänderung vornimmt, ändert sich auch die virtuelle Richtung aus der der Hörer das Hörereignis hört. Um das Hörereignis nunmehr wieder aus der bevorzugten Richtung zu hören, üblicherweise also von vorne, ist es bekannt die Normalrichtung oder bevorzugte Richtung manuell einzustellen. Bei häufigen Richtungswechseln des Hörers ist dieses Verfahren jedoch unkomfortabel.

Es ist daher wünschenswert ein Verfahren anzugeben, mittels welchem Hörereignisse auch bei einer Bewegung des Hörers im Mittel als raumrichtungskonstant wahrgenommen werden, d.h. im Mittel virtuell ortsfest aus einer bevorzugten Richtung kommend, ohne die Ortbarkeit einzelner Schallquellen des Hörereignisses einzuschränken. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur raumrichtungskonstanten Ortung von Hörereignissen mittels Kopfhörern anzugeben.

Die Verfahren gemäß der unabhängigen Anspüche 1 und 3 sowie die Anordnung gemäß des unabhängigen Anspruchs 8 erfüllen diese Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 werden zeitlich begrenzte oder höherfrequente Änderungen der Position des Hörers oder seines Kopfes erfasst und eine Stellgröße daraus abgeleitet. Im Normalfall weist der Kopf beim Abhören von Hörereignissen in eine bevorzugte Richtung, in der Regel nach vorne in Richtung der Rumpfvorderseite. Eine zeitlich begrenzte oder höherfrequente Änderung der Position des Hörers ist z.B. das Drehen des Kopfes des Hörers. Die Signale für das linke bzw. rechte Ohr werden in Abhängigkeit von der Position des Hörers oder seines Kopfes mittels variabler Filter für die HRT-Funktion dergestalt angepasst, dass die Richtung, aus welcher das Hörereignis zu kommen scheint, im Raum stabil bleibt, also raumrichtungskonstant ist. Eine zeitlich längere oder niederfrequente Änderung der Position des Hörers führt zu einer Anpassung der Richtung, aus welcher das Hörereignis zu kommen scheint, an die neue bevorzugte Richtung.

In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung ist in dem Übertragungsweg der Stellgröße für die Position zu den variablen Filtern für die HRT-Funktion ein Hochpassfilter angeordnet. Dadurch werden zeitlich kürzere oder höherfrequente Änderungen nahezu unverändert an eine Filternachführungsschaltung weitergegeben, welche die variablen HRT-Filter ansteuert. Zeitlich längere oder niederfrequente Änderungen werden dagegen nur abgeschwächt weitergegeben. Vom Betrag her größere Richtungsänderungen führen entsprechend der Zeitkonstante des Hochpasses nach einer gewissen Zeit zur Korrektur der bevorzugten Richtung. Eine vorteilhafte Grenzfrequenz für den Hochpass liegt in der Größenordnung von 0,1 Hz. Je nach Hörgewohnheiten oder gewünschtem Effekt sind jedoch auch andere Grenzfrequenzen denkbar.

In einem Ausführungsbeispiel wird die absolute Position des Hörers mittels eines Messenders, welcher im Abhörraum fest angeordnet ist, und zweier Messempfänger, welche am Kopf oder am Kopfhörer und am Rumpf des Hörers angeordnet sind, bestimmt. Der Messender strahlt ein Messignal aus, das von den Messempfängern empfangen wird. Eine Steuerschaltung wertet Eigenschaften des von den Messempfängern empfangenen Messignals aus und ermittelt daraus die relative Position des Kopfes zum Rumpf. Als Messignal sind Radiosignale, Lichtsignale oder Ultraschallsignale verwendbar, oder Kombinationen daraus. Die Messignale sind vorzugsweise moduliert. Auswertbare Eigenschaften des Messignals sind beispielsweise die Amplitude, die Phase, die Laufzeit oder Kombinationen daraus. Die ermittelte Stellung des Kopfes wird als Stellgröße zur Anpassung der virtuellen Position des Hörereignisses an die variablen HRT-Filter weitergeleitet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wir die absolute Position des Hörers durch Auswertung des Erdmagnetfeldes oder durch einen Trägheitssensor ermittelt. Änderungen der Signale eines geeigneten Messempfängers für das Erdmagnetfeld lassen sich unmittelbar in eine geänderte absolute Richtung übersetzen. Der Trägheitssensor, z.B. ein Beschleunigungsaufnehmer oder ein Kreiselsystem, zeigt, je nach Komplexität, Richtungsänderungen um eine oder mehrere Achsen an. Die Richtungsänderungen bzw. die geänderte absolute Richtung sind der Steuerschaltung zur Steuerung der variablen HRTF-Filter zugeführt.

Die Erfassung der absoluten Lage im Raum kann auch mittels Auswertung von GPS-Signalen (Global Positioning System) erfolgen.

Weiterhin ist es denkbar, als stationären Messender einen Rundfunksender oder eine Mobilfunkstation oder dergleichen zu verwenden. Wenn der Messender ausreichend weit von der Position des Hörers entfernt ist, ist der Messfehler, welcher bei linearen Bewegungen des Hörers entsteht, im Vergleich zur gewünschten Erfassung der Drehbewegungen vernachlässigbar.

Bei Ausführungen, welche absolute Lageänderungen erfassen ist vorteilhafterweise eine Hochpassfilterung vorgesehen, welche kurze, hochfrequente Änderungen an die Steuerschaltung weitgehend unverändert weiterleitet. Zeitlich längere, niederfrequente Änderungen werden weniger stark berücksichtigt. Hierbei wird die bevorzugte Richtung je nach der Grenzfrequenz des Hochpasses an eine veränderte Position des Hörers angepasst.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 3 wird die Position des Kopfes des Hörers relativ zum Rumpf bestimmt. Dazu ist ein Messender am Rumpf des Hörers angebracht und ein Messempfänger am Kopf bzw. am Kopfhörer vorgesehen. Die Messignale sind mit denen aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen identisch. Da die bevorzugte Richtung in der Regel vom Rumpf aus nach vorne zeigt und der Kopf üblicherweise nicht längere Zeit aus der bevorzugten Richtung gedreht wird, entfällt bei diesem Verfahren die Neueinstellung der bevorzugten Richtung.

Weiterhin kann in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein von dem Messender erzeugtes Magnetfeld als Messignal dienen. In diesem Fall ist die Orientierung der Feldlinien und/oder die Stärke des Magnetfeldes zur Ermittlung der Position des Kopfes des Hörers auswertbar.

Bei einer bevorzugten Ausführung sind ein am Körper des Hörers getragenes Wiedergabegerät und der Kopfhörer mit Mitteln zur Bestimmung der absoluten Lage im Raum ausgestattet. In diesem Fall wird die Differenz der Lagesignale von Wiedergabegerät und Kopfhörer an die Steuereinheit weitergegeben, wobei die Differenz im wesentlichen der Drehung des Kopfes gegenüber dem Rumpf entspricht.

Am Körper getragene Wiedergabegeräte im Sinne der Erfindung umfassen unter anderem tragbare CD-Spieler, MP3-Abspielgeräte und Radioempfänger. Grundsätzlich sind alle Geräte, welche zur Wiedergabe von Audioinformationen geeignet sind, im Sinne der Erfindung verwendbar.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

1 eine erste schematische Darstellung der Richtungsortung von Hörereignissen bei stereophoner Wiedergabe über Lautsprecher;

2 eine zweite schematische Darstellung der Richtungsortung von Hörereignissen bei stereophoner Wiedergabe über Lautsprecher;

3 eine erste schematische Darstellung der In-Kopf-Lokalisierung bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

4 eine zweite schematische Darstellung der In-Kopf-Lokalisierung bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

5 eine erste schematische Darstellung der virtuellen Lokalisierung von Hörereignissen außerhalb des Kopfes bei Wiedergabe über Kopfhörer;

6 eine zweite schematische Darstellung der virtuellen Lokalisierung von Hörereignissen außerhalb des Kopfes bei Wiedergabe über Kopfhörer;

7 eine erste schematische Darstellung der virtuellen Lokalisierung von Hörereignissen außerhalb des Kopfes bei Wiedergabe über Kopfhörer mit Berücksichtigung der Kopfposition;

8 eine zweite schematische Darstellung der virtuellen Lokalisierung von Hörereignissen außerhalb des Kopfes bei Wiedergabe über Kopfhörer mit Berücksichtigung der Kopfposition;

9 eine erste schematische Darstellung der Erfassung der absoluten Kopfposition bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

10 eine zweite schematische Darstellung der Erfassung der absoluten Kopfposition bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

11 eine dritte schematische Darstellung Erfassung der absoluten Kopfposition und der Nachführung einer bevorzugten Richtung eines Hörereignisses bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

12 eine erste schematische Darstellung der Erfassung der relativen Kopfposition bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

13 eine zweite schematische Darstellung der Erfassung der relativen Kopfposition bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

14 eine dritte schematische Darstellung der Erfassung der relativen Kopfposition bei Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer;

15 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Nachführung der virtuellen Richtung eines Hörereignisses bei Erfassung der relativen Kopfposition;

16 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Nachführung der virtuellen Richtung eines Hörereignisses bei Erfassung der absoluten Kopfposition.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.

Die 1 bis 8 wurden bereits weiter oben beschrieben und werden daher im folgenden nicht näher erläutert.

9, 10 und 11 zeigen schematische Darstellungen der Erfassung der absoluten Kopfposition bei der Wiedergabe von Hörereignissen über Kopfhörer. In 9 ist die Ausgangssituation dargestellt. Ein Hörer 1 trägt Kopfhörer 11 zur binauralen Wiedergabe von Hörereignissen. An dem Kopfhörer 11 ist ein Sensor 12 angebracht. Ein weiterer Sensor 16 ist am Körper des Hörers 1 angebracht. Ein im Abhörraum befindlicher Fixpunkt 13 sendet ein Messignal aus. Das Messignal ist durch gestrichelte Pfeile vom Messender 13 in Richtung der Sensoren 12 und 16 angedeutet. Zwischen den Pfeilen liegt ein Winkel &agr;l. Die Position des Kopfes zum Rumpf ist durch die Differenzen der Positionen der Sensoren 12 und 16 im Bezug auf den Fixpunkt 13 bestimmbar. Eine in der 9 nicht dargestellte Signalquelle liefert ein Audiosignal an den Kopfhörer 11. Das Audiosignal ist so beschaffen, dass der Hörer 1 ein Hörereignis als aus der Richtung 6 kommend empfindet. Der gestrichelte Pfeil 4 zeigt eine bevorzugte Richtung an, aus der Hörereignisse üblicherweise bevorzugt gehört werden. In 10 ist der Kopf des Hörers aus der bevorzugten Richtung nach rechts ausgelenkt. Durch die Drehung des Kopfes ist der Kopfhörer 11 und damit auch der Sensor 12 ebenfalls aus seiner ursprünglichen Position ausgelenkt. Der Sensor 12 empfängt das Messignal des Messenders 13 an der neuen Position. Der Sensor 16 empfängt das Messignal an der ursprünglichen Position. Durch Auswertung bestimmter Eigenschaften des Messignals, wie zum Beispiel Laufzeit, Phase und/oder Amplitude ist der Drehwinkel des Kopfes bezogen auf den Rumpf auswertbar. In der 10 ist die Drehung des Kopfes und der damit verbundene räumliche Versatz des Sensors 12 durch den Winkel &agr;2 zwischen den gestrichelten Pfeilen vom Messender 13 zu den Positionen der Sensoren 12 und 16 angedeutet. Ein die Kopfdrehung repräsentierendes Signal wird an die in der 10 nicht dargestellte Signalquelle des Audiosignals bzw. eine ebenfalls nicht dargestellte Steuerschaltung weitergeleitet. Die Steuerschaltung mit variablen HRTF-Filtern passt die Audiosignale für das linke bzw. rechte Ohr des Hörers 1 dergestalt an, dass das Hörereignis als unverändert aus der Richtung 6 kommend empfunden wird. Durch die unveränderte Position des Rumpfes des Hörers 1 im Vergleich zur 9 ist angedeutet, dass die Drehung des Kopfes zeitlich begrenzt bzw. schnell erfolgt. In 11 hat der Hörer aus den 9 und 10 eine Drehung seines Körpers nach rechts vorgenommen. Die Veränderung der Position der Sensoren 12 und 16 in Bezug auf den Fixpunkt des Messenders 13 führt zu einem Winkel &agr;3 zwischen den Pfeilen, die das Messignal repräsemtieren. Der Winkel &agr;3 ist zwar gegenüber dem Winkel &agr;1 verändert, jedoch lässt sich die Position des Kopfes zum Rumpf bzw. der Sensoren 12 und 16 zueinander als unverändert bestimmen. Durch die Drehung des Rumpfes des Hörers ist die bevorzugte Richtung 4 ebenfalls gedreht worden. Die Drehung des Rumpfes des Hörers 1 ist im Vergleich zur Drehung des Kopfes in der Regel eine zeitlich längere oder länger anhaltende Bewegung. Ein in der 11 nicht dargestellter Hochpaß in der ebenfalls nicht dargestellten Steuerschaltung führt dazu, dass die Richtung, aus welcher das Hörereignis zu kommen scheint, zunächst an der Stelle 6' stehen bleibt. In Abhängigkeit von der Grenzfrequenz des Hochpasses werden dann die variablen HRTF-Filter angepasst, so dass das Hörereignis wieder als aus der Richtung 6 kommend empfunden wird. Je nach der Auslegung der Filter und der Steuerschaltung sind dabei virtuelle Richtungen 6" übergangsweise möglich.

Das anhand der 9, 10 und 11 beschriebene System bzw. das zugrunde liegende Verfahren sind immer dann vorteilhaft anwendbar, wenn die absolute Position der Sensoren im Raum bestimmbar ist. Denkbare Messignalsender sind weiter oben in der Beschreibung der Erfindung aufgezählt. Diese Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzt die Erkenntnis, dass beim Abhören von Audiosignalen über Kopfhörer der Kopf in der Regel in der bevorzugten Richtung ausgerichtet ist. Auslenkungen gegenüber der bevorzugten Richtung 4 sind üblicherweise von zeitlich kurzer Dauer und/oder werden relativ schnell durchgeführt. Eine längere Veränderung der Kopfposition führt zu einer Anpassung der Richtung 6, aus welcher das Hörereignis zu kommen scheint, an eine veränderte bevorzugte Richtung.

In den 12, 13 und 14 ist eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. der erfindungsgemäßen Methode dargestellt. 12 zeigt die Ausgangssituation. Ein Hörer 1 nimmt über einen Kopfhörer 11 ein Hörereignis als aus der Richtung 6 kommend wahr. Die Quelle des Audiosignals und die Steuerschaltung zur Lokalisierung von Hörereignissen außerhalb des Kopfes sind in der Figur nicht dargestellt. Die bevorzugte Richtung ist durch den gestrichelten Pfeil 4 angedeutet. Am Kopfhörer 11 ist ein Sensor 12 angebracht. Ein Messender 14 ist am Rumpf des Hörers angebracht. Der Messender 14 kann dabei als eigenständiger Messender oder als Teil der Signalquelle ausgeführt sein. Die Position des Messenders am Rumpf des Hörers 1 wird lediglich von der Art der verwendeten Messignale eingeschränkt. Weiterhin können auch mehrere Messender und/oder mehrere Sensoren vorgesehen sein. Der Sensor 12 erfasst seine Position zum relativen Fixpunkt des Messenders 14. In der 13 ist der Kopf des Hörers 1 aus seiner ursprünglichen Position ausgelenkt. Der Sensor 12 erfasst die Änderung seiner Lage gegenüber dem relativen Fixpunkt 14. Das die Lageänderung repräsentierende Signal wird an die variablen HRTF-Filter der in der Figur nicht dargestellten Steuerschaltung geleitet. Die Steuerschaltung passt die Audiosignale für das linke bzw. rechte Ohr dergestalt an, dass das Hörereignis als aus der Richtung 6 kommend empfunden wird. Die bevorzugte Richtung 4 ist dabei ebenso wie die Richtung 6 gegenüber der 12 unverändert. In der 14 hat der Hörer 1 eine Drehung mit seinem gesamten Körper vorgenommen. Die Position des Kopfes und damit die Position des Sensors 12 zum relativen Fixpunkt 14 ist gegenüber der 12 unverändert. Das Hörereignis wird als aus der mit dem Körper mitgedrehten bevorzugten Richtung 4 kommend empfunden. Die Richtung 6 ist hierbei ebenso wie die bevorzugte Richtung 4 mit der Drehung des Körpers mitgedreht worden.

In 15 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Nachführung der virtuellen Richtung eines Hörereignisses gezeigt. Von einer in der Figur nicht dargestellten Quelle kommende Audiosignale AudioL, AudioR gelangen an eine Steuerschaltung HRTF, welche die Audiosignale gemäß einer kopfbezogenen Transferfunktion (HRTF) bearbeitet. Ein die Position des Kopfes in Bezug zum Rumpf des Hörers darstellendes Signal RP ist der Steuerschaltung HRTF zugeführt. Die HRTF-Steuerschaltung erzeugt Ausgangssignale für den linken und den rechten Kanal, welche eine virtuelle Ortung des wiedergegebenen Hörereignisses ermöglichen, unter Berücksichtigung der relativen Position des Kopfes zum Rumpf.

In 16 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Nachführung der virtuellen Richtung eines Hörereignisses gezeigt, wobei die absolute Position des Hörers im Abhörraum erfasst wird. Wie zuvor in 15 gezeigt, werden einer Steuerschaltung HRTF Audiosignale für den linken und rechten Kanal zugeführt. Weiterhin wird der Steuerschaltung HRTF ein die absolute Position repräsentierendes Signal AP über einen Hochpaß 21 zugeführt. Die Steuerschaltung HRTF gibt Signale für den linken und den rechten Kanal aus, welche in Abhängigkeit vom Signal AP so verändert sind, dass eine raumrichtungsstabile Wahrnehmung eines Hörereignisses möglich ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur raumrichtungskonstanten Ortung der Position virtuell auflerhalb des Kopfes eines Hörers (1) plazierter Hörereignisse mittelss mit dem Kopf mitbewegter Schallwandler (11), wobei dem linken und rechten Ohr zusätzlich zu für das jeweilige Ohr bestimmten Signalen Anteile des jeweils für das andere Ohr bestimmten Signals zugeführt: werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Kopfes aus einer bevorzugten Richtung (4) heraus relativ zu der virtuellen Position (6) des Hörereignisses erfasst wird, bei einer zeitlich begrenzten Änderung der Kopfposition die Signale zum rechten und linken Ohr so angepasst werden, dass die virtuelle Position (6) des Hörereignisses nicht mitbewegt wird und dass nach einer zeitlich längeren Änderung der Kopfposition die virtuelle Position (6) des Hörereignisses in eine neue bevorzugte Richtung (4) verlegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung zeitlich begrenzter Änderungen der Kopfposition ein die Bewegung und/oder die Drehung des Kopfes repräsentierendes Signal differenziert wird.
  3. Verfahren zur raumrichtungskonstanten Ortung der Position virtuell außerhalb des Kopfes eines Hörers (1) plazierter Hörereignisse mittels mit dem Kopf mitbewegter Schallwandler (11), wobei dem linken und rechten Ohr zusätzlich zu für das jeweilige Ohr bestimmten Signalen Anteile des jeweils für das andere Ohr bestimmten Signals zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Kopfes aus einer bevorzugten Richtung (4) heraus relativ zum Rumpf erfasst wird und die Signale zum rechten und linken Ohr so angepasst werden, dass die virtuelle Position (6) des Hörereignisses bezogen auf den Rumpf konstant bleibt.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Kopfes bezogen auf einen Referenzpunkt (13, 14) durch Messungen der Laufzeit, Amplitude und/oder der Phase eines Messignals ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messignal moduliertes Licht, Ultraschallsignale und/oder Radiowellen angewendet werden.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Kopfes mittels eines Trägheitssensors, eines Beschleunigungsaufnehmers und/oder durch Auswertung eines Magnetfelds erfasst wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugte Richtung (4) von der Rumpfvorderseite aus nach vorne weist.
  8. Anordnung zur raumrichtungskonstanten Ortung der Position virtuell außerhalb des Kopfes eines Hörers (1) plazierter Hörereignisse mittels mit dem Kopf mitbewegter Schallwandler (11) mit einer Steuerschaltung, mittels derer dem linken und rechten Ohr zusätzlich zu für das jeweilige Ohr bestimmten Signalen Anteile des jeweils für das andere Ohr bestimmten Signals zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (12, 13, 14, 16) zur Erfassung einer Bewegung des Kopfes aus einer bevorzugten Richtung (4) heraus, Mittel zur Bestimmung der zeitlichen Länge, der Geschwindigkeit der Bewegung und/oder der absoluten Position des Kopfes und Mittel zur Beeinflussung der virtuellen Position (6) des Hörereignisses vorgesehen sind.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12, 13, 14, 16) zur Erfassung der Bewegung des Kopfes eine Bewegung relativ zu der virtuellen Position (6) des Hörereignisses oder relativ zum Rumpf erfassen.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12, 13, 14, 16) zur Erfassung der Bewegung des Kopfes mindestens einen Messignalsender (13, 14) und mindestens einen Messempfänger (12, 16) umfassen, wobei zur Ermittlung der Bewegung des Kopfes die Laufzeit, Amplitude, die Phase und/oder die Richtung des Messignals zwischen Messignalsender (13, 14) und Messempfänger (12, 16) auswertbar ist.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messignalsender (13, 14) ortsfest in einem Abhörraum oder am Rumpf des Hörers, und mindestens ein Messempfänger (12) am Kopf des Hörers angeordnet ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messignale moduliertes Licht, Ultraschallsignale, Magnetfelder und/oder Radiowellen umfassen.
  13. Anordung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung der Bewegung des Kopfes Beschleunigungsaufnehmer umfassen.
  14. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung der zeitlichen Länge und der Geschwindigkeit Hochpassfilter (21) und/oder Tiefpassfilter umfassen.
  15. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beeinflussung der virtuellen Position (6) des Hörereignisses Mittel zur Beeinflussung der Phase, der Laufzeit, der Amplitude, der Frequenz und/oder Mittel zum Mischen der Audiosignale für den linken und rechten Kanal umfassen.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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