專利名稱：具有立體聲效果的耳機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有立體聲效果的耳機，用于在立體聲音頻信號或多聲道音頻信號的基礎(chǔ)上擴展立體聲基本寬度或提供一種自然感覺的3D聲音效果(多聲道例如可供用于環(huán)繞聲音)。本發(fā)明特別涉及一種具有立體聲效果的耳機或在根據(jù)本發(fā)明的立體聲耳機基礎(chǔ)上的環(huán)繞聲音耳機。
背景技術(shù)：
耳機通常構(gòu)造成為環(huán)繞耳朵(處于耳朵上面或者處于耳道內(nèi))的系統(tǒng)。本申請的發(fā)明人開發(fā)出大量以立體聲耳機為基礎(chǔ)的前置音響效果的耳機。這種前置取代了通常使用耳機時在大腦內(nèi)局部產(chǎn)生的聲源，并且通過從常見的中央位置出發(fā)在耳道的高度上向前和向后偏移設(shè)置聲轉(zhuǎn)換器獲得這種前置效果。這樣連接的耳機與正面聲波下降時方向濾波器“外耳或耳殼”相對應(yīng)，在耳道內(nèi)產(chǎn)生方向特定的線性失真效果。換句話說，借助于揚聲器由此對耳機的任意使用者都會產(chǎn)生一種類似于立體聲的自然立體聲。
此外，本申請的發(fā)明人提出了可以產(chǎn)生具有均勻分開的聲轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(聲轉(zhuǎn)換器向前和向后偏移)的多聲道耳機，用于再現(xiàn)環(huán)繞立體聲音頻信號(例如按照5.1標準)。
此外，已知在立體聲耳機的基礎(chǔ)上借助于音頻信號延遲電路產(chǎn)生立體聲效果。但是這種技術(shù)至少由于兩個原因而不能實施。一是利用這種技術(shù)不能或者只能間接地考慮各自的外部傳遞功能，這樣在收聽3D音響時對耳機使用者會造成聲音失真和聽覺平面上揚的效果。二是由于需要大量的電路元件，這種技術(shù)的開銷很高，因此這種技術(shù)較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于該現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明的目的在于，利用簡單方式這樣構(gòu)造一種上述類型的耳機，使立體聲音頻信號或多聲道音頻信號(環(huán)繞立體聲音頻信號)的再現(xiàn)保證耳機的使用者有一種得到改進的自然感覺的立體感。
該目的通過權(quán)利要求1的特征得以實現(xiàn)。本發(fā)明有利的其他構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中予以說明。
換句話說，在分開設(shè)置各自至少一對聲轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，在使用耳機時由此保證一種得到改進的自然感覺的立體感，即向分開的聲轉(zhuǎn)換器對的每一個聲轉(zhuǎn)換器輸送原始的立體聲音頻信號，而向分開的聲轉(zhuǎn)換器對的另一個聲轉(zhuǎn)換器以相移方式和/或者電平降低方式輸送其他的立體聲音頻信號。特別是無需電子元件的開銷就能夠在耳機再現(xiàn)時獲得一種改善的自然感覺的立體感。在立體聲耳機的情況下，通過根據(jù)本發(fā)明的措施，除了標準的“左/右”聽覺平面外，還構(gòu)成一種“前/后”聽覺平面和另一種基本上“垂直或豎直”分布的聽覺平面。
特別是在下述情況下可以產(chǎn)生聽覺平面的“前/后”效果，即在一個上部聲轉(zhuǎn)換器和一個下部聲轉(zhuǎn)換器的情況下，相對于耳道前的標準聲轉(zhuǎn)換器位置，分開聲轉(zhuǎn)換器對的上部聲轉(zhuǎn)換器以一預(yù)先規(guī)定的量水平向后偏移，而下部聲轉(zhuǎn)換器以一預(yù)先規(guī)定的量水平向前偏移。
在帶有上部和下部聲轉(zhuǎn)換器的分開聲轉(zhuǎn)換器對中，優(yōu)選向下部聲轉(zhuǎn)換器輸送原始的立體聲音頻信號。
在根據(jù)本發(fā)明的兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器的一個中提供的有助于產(chǎn)生自然立體聲效果的相應(yīng)相移最好基本上為180°。這種180°的相移可以通過一種非常簡單的措施實現(xiàn)，即通過將向該聲轉(zhuǎn)換器輸送音頻信號的常用雙股信號線的熱和冷導(dǎo)線互換來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，有助于產(chǎn)生自然立體聲效果的音頻信號的電平降低至少為2dB，最好為6至20dB。這種電平降低能夠以簡單的方式通過調(diào)節(jié)元件例如電位器加以實現(xiàn)。
這種用于電平降低的電位器最好設(shè)計為立體聲電位器，利用該電位器可以在各個耳罩內(nèi)的“左”和“右”同時產(chǎn)生電平降低。
通過電平的可調(diào)整性可以將逼真產(chǎn)生的立體聲效果連續(xù)地調(diào)整到最佳靈敏度的數(shù)值上。
此外，可以隨時實現(xiàn)將原始的立體聲音頻信號與立體擴展的3D音響進行A-B對比，其中提供了一個開關(guān)，利用該開關(guān)可以切斷向分開聲轉(zhuǎn)換器對的其中的一個聲轉(zhuǎn)換器輸送的分別經(jīng)過相移和/或電平降低的音頻信號。
但本發(fā)明除了在立體聲耳機上使用外，也可以在前面介紹的根據(jù)本發(fā)明的立體聲耳機基礎(chǔ)上的環(huán)繞聲音耳機上使用。為此根據(jù)本發(fā)明，提供兩個附加的經(jīng)由左和右耳罩相對于標準的中央聲轉(zhuǎn)換器位置分開設(shè)置在使用者耳道前面的聲轉(zhuǎn)換器，用于再現(xiàn)左或右環(huán)繞音頻信號，其中，音頻信號傳輸裝置用于向各自耳罩的分開設(shè)置的附加聲轉(zhuǎn)換器輸送左或右環(huán)繞音頻信號，以及相互如此來調(diào)節(jié)這些信號的相位和/或電平，即a)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器中的一個輸送原始的環(huán)繞音頻信號，而b)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器中的另一個以相移方式和/或電平降低方式輸送其他的環(huán)繞音頻信號。
在根據(jù)本發(fā)明的立體聲耳機基礎(chǔ)上的環(huán)繞立體聲耳機中，附加聲轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和調(diào)節(jié)與前面介紹的立體聲耳機聲轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和調(diào)節(jié)相類似。


下面借助附圖的實施例對本發(fā)明作詳細說明。
唯一的附圖示意性示出了分開設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的耳機的兩個耳罩內(nèi)的聲轉(zhuǎn)換器對，以及根據(jù)本發(fā)明的用于該分開聲轉(zhuǎn)換器對的音頻信號傳輸裝置的設(shè)置。
具體實施例方式
圖1示出了一個根據(jù)本發(fā)明的立體聲耳機的兩個耳罩。該耳罩具有橢圓形形狀。用附圖標記1表示的耳罩為該立體聲耳機的左耳罩，而用附圖標記6表示的耳罩為該立體聲耳機的右耳罩。附圖標記2表示耳機弓形環(huán)的一部分，它通過活節(jié)5與左耳罩1連接。相應(yīng)的連接處于耳機弓形環(huán)2和右耳罩6之間(未示出)。
每個耳罩1、6根據(jù)本發(fā)明裝有兩個聲轉(zhuǎn)換器。因此左耳罩裝有聲轉(zhuǎn)換器3和聲轉(zhuǎn)換器17，而右耳罩6裝有聲轉(zhuǎn)換器7和聲轉(zhuǎn)換器8。各個聲轉(zhuǎn)換器對的聲轉(zhuǎn)換器3、17或7、8相對于正常的中央聲轉(zhuǎn)換器位置分開設(shè)置在使用者耳道的前面，因此，當該聲轉(zhuǎn)換器位置在常規(guī)的立體聲耳機上使用時它是正常的。兩個聲道轉(zhuǎn)換器3、17或7、8至少處于與中央聲轉(zhuǎn)換器位置大致相同的距離內(nèi)，在所描述的實施例中，該位置(在活節(jié)5中左耳罩的情況下)與耳罩的活節(jié)重合。
各個聲轉(zhuǎn)換器對3、17；7、8的下部聲轉(zhuǎn)換器3、7相對于垂直線C在耳機使用者觀察的方向上向前偏移設(shè)置，而聲轉(zhuǎn)換器8或7聲轉(zhuǎn)換器對的所屬聲轉(zhuǎn)換器以相同的量在耳機使用者觀察的方向上向后偏移設(shè)置。換句話說，(對于左耳罩的情況)聲轉(zhuǎn)換器3、17的中心位于直線B上，該直線順時針從垂直線C以角度β轉(zhuǎn)動。該角度β雖然在附圖中沒有標示，但存在于水平線和與直線B直角相切的直線A之間。因此，直線A在一定程度上是表示順時針轉(zhuǎn)動的水平線，從水平位置出發(fā)與垂直線C成90°。
根據(jù)本發(fā)明的聲頻信號傳輸裝置9到11、16由接線部件16組成，其具有右聲道的熱音頻信號連接線R和左聲道的熱音頻信號連接線L，分別用“+”附加地表示。此外，接線部件16內(nèi)還有負線或地線，構(gòu)成兩個熱連接線R和L的基準電位。連接線R、L和地通過線路網(wǎng)與聲轉(zhuǎn)換器3、17；7、8相連接。因此，導(dǎo)線9將右聲道的熱音頻信號、導(dǎo)線10將左聲道的熱音頻信號以及用于地線的導(dǎo)線11引到聲轉(zhuǎn)換器。
這樣進行布線，向分開的聲轉(zhuǎn)換器對3、17或7、8的下部聲轉(zhuǎn)換器分別提供1∶1的左或右聲道的原始音頻信號。1∶1表示處于原始相位以及具有原始電平。因此，左耳罩1的下部聲轉(zhuǎn)換器3相位正確地與接線部件16的連接線R和地相連接。以同樣的方式，右耳罩6的下部聲轉(zhuǎn)換器7相位正確地與接線部件16的左連接線L和地相連接。
與此相反，上部聲轉(zhuǎn)換器7或18在一定程度上作為提供體現(xiàn)3D音響的立體效果聲道使用。該上部聲轉(zhuǎn)換器8和17以180°的旋轉(zhuǎn)相位與接線部件16內(nèi)的連接線相連接，并通過交叉與左和右聲道相關(guān)連接。也就是說，從接線部件16向耳罩1的上部聲轉(zhuǎn)換器17以相移方式提供右音頻信號，向耳罩6的上部聲轉(zhuǎn)換器8以相移方式提供左音頻信號。
各個音頻信號的相位在附圖中通過示意的正弦波分量表示，它們在右立體聲耳罩的前面用附圖標記12和13標示。
此外根據(jù)本發(fā)明，通過在兩個耳罩1、6的上部聲轉(zhuǎn)換器17和8提供的立體聲效果聲道可對其電平進行調(diào)節(jié)，確切地說最好是在6dB到約18dB和至少2dB的范圍內(nèi)借助處于其“熱”導(dǎo)線中的電位器14、15來調(diào)節(jié)。由此將以相移和交叉錯接方式施加到上部聲轉(zhuǎn)換器17、8上的各個音頻信號以一定方式混合成原始的左-右音頻信號，從而產(chǎn)生一種改善的立體聲效果。
立體聲效果將來自原始左和右音頻信號的聲效疊加，該聲效通過下部的聲轉(zhuǎn)換器3和7輸送，并由于(相對于中心線和垂直線)偏移設(shè)置形成聲效的一種可前置性。以相同的方式，上部聲轉(zhuǎn)換器17、8的向后偏移設(shè)置形成可后置性，這種可后置性利用具有中央設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器的標準耳機同可前置性一樣基本上很少能夠感受到。
附圖中沒有示出與用于電平調(diào)節(jié)的電位器14、15串聯(lián)的開關(guān)。利用該開關(guān)可以實現(xiàn)效果聲道，也就是說，能夠接通和斷開通過上部聲轉(zhuǎn)換器17、8輸送的音頻信號，從而使用者可以隨時確保通過附加的聲轉(zhuǎn)換器8、17提供的這種效果。
權(quán)利要求
1.具有立體聲效果的立體聲耳機，包括兩個經(jīng)由左、右兩個耳罩相對于正常的中央聲轉(zhuǎn)換器位置分開設(shè)置在使用者耳道前面的聲轉(zhuǎn)換器(3，17；7，8)，以及音頻信號傳輸裝置(9到11，16)，用于向各個耳罩的分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器輸送左或右立體聲音頻信號，并用于相互調(diào)節(jié)這些信號的相位和/或電平，使得a)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(3，7)中的一個輸送原始的立體聲音頻信號，同時b)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(17，8)中的另一個以相移方式和/或電平降低方式輸送其他立體聲音頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機，其中分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器中的一個位于正常的聲轉(zhuǎn)換器位置的下面，而另一個位于正常的聲轉(zhuǎn)換器位置的上面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耳機，其中位于下面的聲轉(zhuǎn)換器以預(yù)先規(guī)定的量水平向前偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的耳機，其中位于上面的聲轉(zhuǎn)換器以預(yù)先規(guī)定的量水平向后偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4之一所述的耳機，其中向下面的聲轉(zhuǎn)換器輸送原始的立體聲音頻信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的耳機，其中相移基本上為180°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耳機，其中相移通過雙股信號線的冷熱導(dǎo)線互換產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的耳機，其中電平降低至少為2dB，最好為6到20dB。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的耳機，其中為了改變電平降低提供了調(diào)節(jié)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耳機，其中所述調(diào)節(jié)元件是電位器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的耳機，其中所述電位器為立體聲電位器，以保證兩個立體聲道同步電平降低。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11之一所述的耳機，其中可以切斷向以相移方式和/或者電平降低方式施加音頻信號的聲轉(zhuǎn)換器的音頻信號傳輸。
13.在根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述立體聲耳機的基礎(chǔ)上的用于改善環(huán)繞立體聲再現(xiàn)的環(huán)繞立體聲耳機，其具有至少一個經(jīng)由耳罩的附加環(huán)繞聲道，包括兩個附加的經(jīng)由左和右耳罩相對于正常的中央聲轉(zhuǎn)換器位置分開設(shè)置在使用者耳道前面的聲轉(zhuǎn)換器，用于再現(xiàn)左或右環(huán)繞音頻信號，其中，音頻信號傳輸裝置用于向各個耳罩的分開設(shè)置的附加聲轉(zhuǎn)換器輸送左或右環(huán)繞音頻信號，并如此相互調(diào)節(jié)這些信號的相位和/或電平，使得a)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(3，7)中的一個輸送原始的環(huán)繞音頻信號，同時b)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(17，8)中的另一個以相移方式和/或電平降低方式輸送其他環(huán)繞聲音頻信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的耳機，其中附加聲轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和調(diào)節(jié)與根據(jù)權(quán)利要求2到12之一所述的立體聲耳機的聲轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和調(diào)節(jié)相類似。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有立體聲效果的立體聲耳機，其包括通過左、右兩個耳罩相對于正常的中央聲轉(zhuǎn)換器位置分開設(shè)置在使用者耳道前面的聲轉(zhuǎn)換器(3，17；7，8)以及音頻信號傳輸裝置(9到11，6)，用于向各個耳罩的分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器輸送左或右立體聲音頻信號，以及用于相互調(diào)節(jié)這些信號的相位和/或者電平，使得a)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(3，7)中的一個輸送原始的立體聲音頻信號，同時b)向兩個分開設(shè)置的聲轉(zhuǎn)換器(17，8)中的另一個以相移方式和/或電平降低方式輸送其他立體聲音頻信號。
文檔編號H04S3/00GK1681358SQ200410094250
公開日2005年10月12日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者弗洛里安·M·柯尼希 申請人:烏爾特拉蘇尼股份公司