AURICULARES PARA LA REPRODUCCIÓN ESPACIAL DE SONIDO.

Procedimiento para la restitución espacial de un sonido con unos auriculares (1) provistos de dos auriculares (2),

comprendiendo cada auricular un soporte (3,4) que define una superficie en forma de casquete que abarca totalmente la oreja del oyente, comprendiendo cada auricular (2) al menos cinco altavoces distribuidos en dicha superficie hemisférica, caracterizado porque dicho procedimiento consiste en restituir la espacialidad de un sonido por la aplicación del principio de Huygens- Fresnel, reconstituyendo, para cada oreja y pabellón auditivo del oyente, una superficie sonora correspondiente a la suma de las ondas esféricas emitidas por estos al menos cinco altavoces (44), dos altavoces (44) contiguos separados por una distancia inferior a la mitad de la menor longitud de onda correspondiente a una frecuencia máxima dada, de modo que se reconstituye un campo acústico percibido como continuo por el oído humano para frecuencias acústicas inferiores a dicha frecuencia máxima dada, siendo dicha frecuencia máxima audible para el oído humano

La presente invención se refiere a un dispositivo, principalmente a uno auriculares, para la reproducción espacial de sonido. Igualmente, la invención se refiere a un dispositivo de grabación compatible con dicho dispositivo de reproducción espacial.

Por "reproducción espacial" de un sonido se entiende la restitución de las características tridimensionales – acimut, elevación y distancia – de una fuente sonora que emite un sonido con una frecuencia y una intensidad dadas.

Son conocidos numerosos sistemas y dispositivos cuyo objetivo es resolver este problema técnico. Sin embargo, con frecuencia sólo se propone una simple inmersión en un entorno sonoro, sin restituir realmente las características tridimensionales de un sonido. Estos sistemas pueden instalarse bien en una sala, para lo cual la sala está equipada con diversas cajas provistas de altavoces, o bien en unos auriculares, con cada auricular comprendiendo un altavoz.

Según un primer método denominado estereofonía en dos canales, para simular el desplazamiento de una fuente sonora se utilizan dos altavoces, un canal por altavoz, y se pondera la intensidad del sonido en los dos canales correspondientes, repartiendo la potencia para la emisión entre ambos altavoces. Es posible entonces desplazar la fuente sonora interviniendo sobre el coeficiente de ponderación.

Sin embargo, esta técnica tiene el inconveniente de la colocación de todas las fuentes sonoras en el interior de la cabeza del oyente. Además, sólo se pueden desplazar las fuentes sonoras en una única dimensión en vez de por todo el espacio.

A fin de perfeccionar la impresión de estar inmerso en un entorno sonoro, se ha propuesto utilizar cuatro o cinco altavoces en una sala. Se trata principalmente del dispositivo “Dolby Surround”. Tal sistema comprende tres canales acústicos frontales y un canal acústico posterior. Un altavoz central y dos altavoces izquierdo y derecho difunden dichos canales frontales. El altavoz central focaliza las fuentes sonoras en cualquier posición de escucha. El cuarto canal se difunde a través de dos cajas posteriores y corresponde a la información ambiental y a efectos de ecos.

No obstante, tal sistema no permite localizar con precisión las fuentes sonoras, ya que el altavoz central las focaliza cualquiera que sea la posición de escucha. Por otra parte, en esta sala es imposible emitir sonidos distintos para los dos oídos.

Según otro procedimiento para simular un efecto de reproducción espacial, se distribuye de forma regular en círculo una serie de altavoces orientados hacia un punto de escucha, difundiendo cada altavoz un canal sonoro particular. Se trata en este caso de una ampliación del procedimiento estereofónico en dos canales.

Sin embargo, el efecto de reproducción espacial sólo se obtiene realmente en un punto particular de la sala, denominado punto focal. Los oyentes que se encuentran fuera de este punto focal oyen igualmente los sonidos, pero perciben ilusiones acústicas, que se podrían comparar con ilusiones ópticas.

Por ello, un sonido percibido puede reducirse a una presión acústica, supuestamente uniforme, al nivel de los tímpanos. De este modo, a nivel auditivo, la única variable de interés es la presión acústica en el tímpano, presión que también depende de la presión acústica en la entrada del conducto auditivo, de la morfología del oído del oyente. En un auricular, el objetivo es reproducir dicha presión a los efectos de reconstituir un sonido.

No obstante, para dos oyentes diferentes, la presión acústica a nivel del tímpano, y también a la entrada del conducto auditivo, resultante de una misma fuente sonora, será diferente. Esto no impedirá, salvo por deficiencias auditivas, localizar la fuente sonora correctamente.

Estas diferencias entre individuos y entre los oídos de un mismo individuo se deben a diferencias morfológicas. En efecto, la separación de las orejas del oyente y la presencia de un obstáculo, la cabeza, en la trayectoria de la onda acústica, introducen un desfase y una diferencia de intensidad en una onda acústica proveniente de una misma fuente sonora. De este modo, la presión acústica a nivel del tímpano es diferente entre la oreja derecha y la izquierda para una misma fuente sonora, en función de la posición de dicha fuente con respecto al oyente.

Diferentes dispositivos intentan reproducir espacialmente un sonido teniendo en cuenta estas diferencias de percepción entre ambos oídos. Se trata simplemente de difundir el mismo sonido considerando los fenómenos físicos que producen el desfase y la diferencia de intensidad en los dos oídos. Es el principio binaural.

Sin embargo, las técnicas binaurales se basan en datos que reagrupan las medidas experimentales correspondientes a morfologías “medias”. Es imposible hacer un modelo del aparato auditivo humano, principalmente del pabellón de la oreja, cuya forma es demasiado compleja como para tener en cuenta todos los fenómenos físicos necesarios para un enfoque de cálculo. De este modo, las técnicas utilizadas corresponden a un oído medio y las medidas se llevan a cabo con maniquíes. Así, estas técnicas presentan el inconveniente de no adaptarse a todo el mundo.

Del documento US-6.038.330 se conocen unos auriculares cuyos altavoces se hacen direccionales mediante guías de onda.

El artículo “Wellenfeldsynthese” de la revista FERNSEH UND KINOTECHNIK nº 57 trata sobre una técnica para la reconstitución de un frente de ondas en campo libre a partir de varios altavoces. Dicha técnica no tiene en cuenta al oyente. El oyente se sumerge naturalmente en el campo acústico reconstituido.

El objetivo de la presente invención es proponer unos auriculares para la restitución espacial de un sonido que palie los inconvenientes anteriormente citados.

En particular, los auriculares deben permitir la emisión de sonidos distintos para cada oído, sin depender de las características individuales del aparato auditivo. En otros términos, dichos auriculares deben permitir la reproducción espacial de un sonido para la gran mayoría de los oyentes.

Otro objeto de la presente invención es proponer un sistema dinámico que pueda considerar un desplazamiento de la cabeza en el campo acústico reconstituido mediante dichos auriculares.

Otro objeto de la invención es proponer unos auriculares que ocupen poco lugar, de uso simple y que permitan una buena movilidad de la cabeza, principalmente para su fácil adaptación en un sistema dinámico.

Es también objeto de la invención proponer unos auriculares que permitan restituir un sonido con precisión evitando las sensaciones de interrupción durante el movimiento de la fuente sonora, dando la impresión de un campo acústico continuo.

Otro objeto adicional de la invención es proponer unos auriculares adaptables a cualquier cabeza.

Otro objeto de la invención es proponer unos auriculares de bajo coste.

Otro objeto más de la invención es proponer un dispositivo de grabación compatible con los citados auriculares.

Otros objetos y ventajas de la invención surgirán en el transcurso de la descripción siguiente, dada sólo a título ilustrativo sin por ello limitarla.

La invención se refiere a un procedimiento para la restitución espacial de un sonido mediante dos auriculares, cada auricular comprendiendo un soporte que define una superficie en forma de casquete que abarca totalmente la oreja del oyente, comprendiendo cada auricular al menos cinco altavoces colocados en dicha superficie hemisférica.

Según el proceso conforme a la invención, cada uno de los al menos cinco altavoces está asociado idealmente a una fuente omnidireccional, consistiendo dicho proceso en restituir la "espacialidad" de un sonido por aplicación del principio de Huygens-Fresnel, reconstituyendo para cada oído y pabellón auditivo del oyente una superficie sonora que se corresponde con la suma de las ondas esféricas emitidas por dichos al menos cinco altavoces.

La invención se refiere también a unos auriculares acústicos adecuados para la implementación del proceso para la restitución espacial de un sonido conforme a la invención, provistos con dos auriculares, comprendiendo cada auricular un soporte que define al menos parcialmente una superficie en forma de casquete que abarca totalmente...

1. Procedimiento para la restitución espacial de un sonido con unos auriculares (1) provistos de dos auriculares (2), comprendiendo cada auricular un soporte (3,4) que define una superficie en forma de casquete que abarca totalmente la oreja del oyente, comprendiendo cada auricular

(2) al menos cinco altavoces distribuidos en dicha superficie hemisférica, caracterizado porque dicho procedimiento consiste en restituir la espacialidad de un sonido por la aplicación del principio de Huygens-Fresnel, reconstituyendo, para cada oreja y pabellón auditivo del oyente, una superficie sonora correspondiente a la suma de las ondas esféricas emitidas por estos al menos cinco altavoces (44), dos altavoces (44) contiguos separados por una distancia inferior a la mitad de la menor longitud de onda correspondiente a una frecuencia máxima dada, de modo que se reconstituye un campo acústico percibido como continuo por el oído humano para frecuencias acústicas inferiores a dicha frecuencia máxima dada, siendo dicha frecuencia máxima audible para el oído humano.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 que comprende al menos seis altavoces (44) por auricular (2).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicha frecuencia máxima es de 5 kHz y porque dos altavoces contiguos están separados por una distancia inferior o igual a 3 cm.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos auriculares están abiertos, estando constituido dicho soporte (3,4) por una estructura apta para recibir dichos altavoces.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos auriculares están cerrados, definiendo dicho soporte (3, 4) que comprende una semiesfera una superficie en forma de casquete apta para recibir dichos altavoces.

6. Dispositivo de grabación de un sonido destinado a una restitución espacial posterior conforme al procedimiento de restitución espacial de un sonido según la reivindicación 1, constituido por un casco tal como el

descrito en la reivindicación 1, donde dichos altavoces de dichos auriculares están reemplazados por micrófonos omnidireccionales o cardioides orientados hacia el exterior de los auriculares, donde la superficie de grabación en forma de casquete correspondiente a dicho dispositivo de grabación se confunde con dicha superficie en forma de casquete de dichos auriculares.