专利名称：具有立体声效果的耳机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有立体声效果的耳机，用于在立体声音频信号或多声道音频信号的基础上扩展立体声基本宽度或提供一种自然感觉的3D声音效果(多声道例如可供用于环绕声音)。本发明特别涉及一种具有立体声效果的耳机或在根据本发明的立体声耳机基础上的环绕声音耳机。
背景技术：
耳机通常构造成为环绕耳朵(处于耳朵上面或者处于耳道内)的系统。本申请的发明人开发出大量以立体声耳机为基础的前置音响效果的耳机。这种前置取代了通常使用耳机时在大脑内局部产生的声源，并且通过从常见的中央位置出发在耳道的高度上向前和向后偏移设置声转换器获得这种前置效果。这样连接的耳机与正面声波下降时方向滤波器“外耳或耳壳”相对应，在耳道内产生方向特定的线性失真效果。换句话说，借助于扬声器由此对耳机的任意使用者都会产生一种类似于立体声的自然立体声。
此外，本申请的发明人提出了可以产生具有均匀分开的声转换器系统(声转换器向前和向后偏移)的多声道耳机，用于再现环绕立体声音频信号(例如按照5.1标准)。
此外，已知在立体声耳机的基础上借助于音频信号延迟电路产生立体声效果。但是这种技术至少由于两个原因而不能实施。一是利用这种技术不能或者只能间接地考虑各自的外部传递功能，这样在收听3D音响时对耳机使用者会造成声音失真和听觉平面上扬的效果。二是由于需要大量的电路元件，这种技术的开销很高，因此这种技术较昂贵。
发明内容
鉴于该现有技术本发明的目的在于，利用简单方式这样构造一种上述类型的耳机，使立体声音频信号或多声道音频信号(环绕立体声音频信号)的再现保证耳机的使用者有一种得到改进的自然感觉的立体感。
该目的通过权利要求1的特征得以实现。本发明有利的其他构造在从属权利要求中予以说明。
换句话说，在分开设置各自至少一对声转换器的基础上，在使用耳机时由此保证一种得到改进的自然感觉的立体感，即向分开的声转换器对的每一个声转换器输送原始的立体声音频信号，而向分开的声转换器对的另一个声转换器以相移方式和/或者电平降低方式输送其他的立体声音频信号。特别是无需电子元件的开销就能够在耳机再现时获得一种改善的自然感觉的立体感。在立体声耳机的情况下，通过根据本发明的措施，除了标准的“左/右”听觉平面外，还构成一种“前/后”听觉平面和另一种基本上“垂直或竖直”分布的听觉平面。
特别是在下述情况下可以产生听觉平面的“前/后”效果，即在一个上部声转换器和一个下部声转换器的情况下，相对于耳道前的标准声转换器位置，分开声转换器对的上部声转换器以一预先规定的量水平向后偏移，而下部声转换器以一预先规定的量水平向前偏移。
在带有上部和下部声转换器的分开声转换器对中，优选向下部声转换器输送原始的立体声音频信号。
在根据本发明的两个分开设置的声转换器的一个中提供的有助于产生自然立体声效果的相应相移最好基本上为180°。这种180°的相移可以通过一种非常简单的措施实现，即通过将向该声转换器输送音频信号的常用双股信号线的热和冷导线互换来实现。
根据本发明，有助于产生自然立体声效果的音频信号的电平降低至少为2dB，最好为6至20dB。这种电平降低能够以简单的方式通过调节元件例如电位器加以实现。
这种用于电平降低的电位器最好设计为立体声电位器，利用该电位器可以在各个耳罩内的“左”和“右”同时产生电平降低。
通过电平的可调整性可以将逼真产生的立体声效果连续地调整到最佳灵敏度的数值上。
此外，可以随时实现将原始的立体声音频信号与立体扩展的3D音响进行A-B对比，其中提供了一个开关，利用该开关可以切断向分开声转换器对的其中的一个声转换器输送的分别经过相移和/或电平降低的音频信号。
但本发明除了在立体声耳机上使用外，也可以在前面介绍的根据本发明的立体声耳机基础上的环绕声音耳机上使用。为此根据本发明，提供两个附加的经由左和右耳罩相对于标准的中央声转换器位置分开设置在使用者耳道前面的声转换器，用于再现左或右环绕音频信号，其中，音频信号传输装置用于向各自耳罩的分开设置的附加声转换器输送左或右环绕音频信号，以及相互如此来调节这些信号的相位和/或电平，即a)向两个分开设置的声转换器中的一个输送原始的环绕音频信号，而b)向两个分开设置的声转换器中的另一个以相移方式和/或电平降低方式输送其他的环绕音频信号。
在根据本发明的立体声耳机基础上的环绕立体声耳机中，附加声转换器的设计和调节与前面介绍的立体声耳机声转换器的设计和调节相类似。
下面借助附图的实施例对本发明作详细说明。
唯一的附图示意性示出了分开设置在根据本发明的耳机的两个耳罩内的声转换器对，以及根据本发明的用于该分开声转换器对的音频信号传输装置的设置。
具体实施例方式
图1示出了一个根据本发明的立体声耳机的两个耳罩。该耳罩具有椭圆形形状。用附图标记1表示的耳罩为该立体声耳机的左耳罩，而用附图标记6表示的耳罩为该立体声耳机的右耳罩。附图标记2表示耳机弓形环的一部分，它通过活节5与左耳罩1连接。相应的连接处于耳机弓形环2和右耳罩6之间(未示出)。
每个耳罩1、6根据本发明装有两个声转换器。因此左耳罩装有声转换器3和声转换器17，而右耳罩6装有声转换器7和声转换器8。各个声转换器对的声转换器3、17或7、8相对于正常的中央声转换器位置分开设置在使用者耳道的前面，因此，当该声转换器位置在常规的立体声耳机上使用时它是正常的。两个声道转换器3、17或7、8至少处于与中央声转换器位置大致相同的距离内，在所描述的实施例中，该位置(在活节5中左耳罩的情况下)与耳罩的活节重合。
各个声转换器对3、17；7、8的下部声转换器3、7相对于垂直线C在耳机使用者观察的方向上向前偏移设置，而声转换器8或7声转换器对的所属声转换器以相同的量在耳机使用者观察的方向上向后偏移设置。换句话说，(对于左耳罩的情况)声转换器3、17的中心位于直线B上，该直线顺时针从垂直线C以角度β转动。该角度β虽然在附图中没有标示，但存在于水平线和与直线B直角相切的直线A之间。因此，直线A在一定程度上是表示顺时针转动的水平线，从水平位置出发与垂直线C成90°。
根据本发明的声频信号传输装置9到11、16由接线部件16组成，其具有右声道的热音频信号连接线R和左声道的热音频信号连接线L，分别用“+”附加地表示。此外，接线部件16内还有负线或地线，构成两个热连接线R和L的基准电位。连接线R、L和地通过线路网与声转换器3、17；7、8相连接。因此，导线9将右声道的热音频信号、导线10将左声道的热音频信号以及用于地线的导线11引到声转换器。
这样进行布线，向分开的声转换器对3、17或7、8的下部声转换器分别提供1∶1的左或右声道的原始音频信号。1∶1表示处于原始相位以及具有原始电平。因此，左耳罩1的下部声转换器3相位正确地与接线部件16的连接线R和地相连接。以同样的方式，右耳罩6的下部声转换器7相位正确地与接线部件16的左连接线L和地相连接。
与此相反，上部声转换器7或18在一定程度上作为提供体现3D音响的立体效果声道使用。该上部声转换器8和17以180°的旋转相位与接线部件16内的连接线相连接，并通过交叉与左和右声道相关连接。也就是说，从接线部件16向耳罩1的上部声转换器17以相移方式提供右音频信号，向耳罩6的上部声转换器8以相移方式提供左音频信号。
各个音频信号的相位在附图中通过示意的正弦波分量表示，它们在右立体声耳罩的前面用附图标记12和13标示。
此外根据本发明，通过在两个耳罩1、6的上部声转换器17和8提供的立体声效果声道可对其电平进行调节，确切地说最好是在6dB到约18dB和至少2dB的范围内借助处于其“热”导线中的电位器14、15来调节。由此将以相移和交叉错接方式施加到上部声转换器17、8上的各个音频信号以一定方式混合成原始的左-右音频信号，从而产生一种改善的立体声效果。
立体声效果将来自原始左和右音频信号的声效叠加，该声效通过下部的声转换器3和7输送，并由于(相对于中心线和垂直线)偏移设置形成声效的一种可前置性。以相同的方式，上部声转换器17、8的向后偏移设置形成可后置性，这种可后置性利用具有中央设置的声转换器的标准耳机同可前置性一样基本上很少能够感受到。
附图中没有示出与用于电平调节的电位器14、15串联的开关。利用该开关可以实现效果声道，也就是说，能够接通和断开通过上部声转换器17、8输送的音频信号，从而使用者可以随时确保通过附加的声转换器8、17提供的这种效果。
权利要求
1.具有立体声效果的立体声耳机，包括两个经由左、右两个耳罩相对于正常的中央声转换器位置分开设置在使用者耳道前面的声转换器(3，17；7，8)，以及音频信号传输装置(9到11，16)，用于向各个耳罩的分开设置的声转换器输送左或右立体声音频信号，并用于相互调节这些信号的相位和/或电平，使得a)向两个分开设置的声转换器(3，7)中的一个输送原始的立体声音频信号，同时b)向两个分开设置的声转换器(17，8)中的另一个以相移方式和/或电平降低方式输送其他立体声音频信号。
2.根据权利要求1所述的耳机，其中分开设置的声转换器中的一个位于正常的声转换器位置的下面，而另一个位于正常的声转换器位置的上面。
3.根据权利要求2所述的耳机，其中位于下面的声转换器以预先规定的量水平向前偏移。
4.根据权利要求2或3所述的耳机，其中位于上面的声转换器以预先规定的量水平向后偏移。
5.根据权利要求2到4之一所述的耳机，其中向下面的声转换器输送原始的立体声音频信号。
6.根据权利要求1到5之一所述的耳机，其中相移基本上为180°。
7.根据权利要求6所述的耳机，其中相移通过双股信号线的冷热导线互换产生。
8.根据权利要求1到7之一所述的耳机，其中电平降低至少为2dB，最好为6到20dB。
9.根据权利要求1到8之一所述的耳机，其中为了改变电平降低提供了调节元件。
10.根据权利要求9所述的耳机，其中所述调节元件是电位器。
11.根据权利要求10所述的耳机，其中所述电位器为立体声电位器，以保证两个立体声道同步电平降低。
12.根据权利要求1到11之一所述的耳机，其中可以切断向以相移方式和/或者电平降低方式施加音频信号的声转换器的音频信号传输。
13.在根据权利要求1到12之一所述立体声耳机的基础上的用于改善环绕立体声再现的环绕立体声耳机，其具有至少一个经由耳罩的附加环绕声道，包括两个附加的经由左和右耳罩相对于正常的中央声转换器位置分开设置在使用者耳道前面的声转换器，用于再现左或右环绕音频信号，其中，音频信号传输装置用于向各个耳罩的分开设置的附加声转换器输送左或右环绕音频信号，并如此相互调节这些信号的相位和/或电平，使得a)向两个分开设置的声转换器(3，7)中的一个输送原始的环绕音频信号，同时b)向两个分开设置的声转换器(17，8)中的另一个以相移方式和/或电平降低方式输送其他环绕声音频信号。
14.根据权利要求13所述的耳机，其中附加声转换器的设计和调节与根据权利要求2到12之一所述的立体声耳机的声转换器的设计和调节相类似。
全文摘要
本发明涉及具有立体声效果的立体声耳机，其包括通过左、右两个耳罩相对于正常的中央声转换器位置分开设置在使用者耳道前面的声转换器(3，17；7，8)以及音频信号传输装置(9到11，6)，用于向各个耳罩的分开设置的声转换器输送左或右立体声音频信号，以及用于相互调节这些信号的相位和/或者电平，使得a)向两个分开设置的声转换器(3，7)中的一个输送原始的立体声音频信号，同时b)向两个分开设置的声转换器(17，8)中的另一个以相移方式和/或电平降低方式输送其他立体声音频信号。
文档编号H04S3/00GK1681358SQ200410094250
公开日2005年10月12日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者弗洛里安·M·柯尼希 申请人:乌尔特拉苏尼股份公司