Innovative Kopfhörer, die Schallquellen im "toten Winkel" des Trägers erkennen

Einsatz in Kopfhörern wie ohrumschließenden ("around the ear"), supra-auralen ("over the ear") Kopfhörern und auch in In-Ear-Kopfhörern, Headsets oder Knochenleitungs-Kopfhörern, um die so genannte „front-back confusion“ zu vermeiden.

Mit Hilfe eines innovativen Filterelements für einen Kopfhörer kann der Träger unterscheiden, ob sich eine externe Schallquelle von vorne oder von hinten nähert, bzw. es generell ermöglicht, Geräusche in der vertikalen Ebene zu lokalisieren. Diese Innovation kann daher gefährliche Situationen im Straßenverkehr verhindern, z. B. wenn sich ein Fahrzeug im Rücken des Trägers nähert und ansonsten nicht bemerkt würde. Jede externe Schallquelle, d.h. jedes akustische Objekt in der Umgebung des Trägers kann durch dieses Filterelement genau lokalisiert werden, insbesondere akustische Objekte im "toten Winkel" des Trägers.

Kopfhörer sind kleine Lautsprecher, die auf oder um den Kopf getragen werden und die Ohren des Trägers bedecken. Kopfhörer ermöglichen es einem einzelnen Benutzer, Klänge privat zu hören, im Gegensatz zu einem Lautsprecher, der Klänge an jeden in der Nähe ausstrahlt. Kopfhörer sind elektroakustische Wandler, die ein elektrisches Signal in einen entsprechenden Ton umwandeln. Infolge des Walkman-Effekts wurden Kopfhörer in den 1980er Jahren auch an öffentlichen Orten wie Gehwegen, Lebensmittelgeschäften und in öffentlichen Verkehrsmitteln benutzt und sind heute in der Öffentlichkeit weit verbreitet.

Der Weltmarkt für Kopfhörer hatte 2019 einen Wert von rund 25 Mrd. USD und dürfte in den kommenden Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von etwa 20 % weiter schnell wachsen. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass insbesondere die zunehmende Vorliebe der Verbraucher für stylishe, attraktive Designs den Absatz zusätzlich ankurbeln wird.

Beim Tragen von Kopfhörern und der Wiedergabe von Tönen, wie z. B. Musik, ist bisher die auditive Wahrnehmungsfähigkeit der Umgebung des Trägers erheblich eingeschränkt. Es ist schwierig oder sogar unmöglich zu unterscheiden, ob sich eine externe Schallquelle von vorne oder von hinten nähert, bekannt als sogenannte „front-back confusion“. Dies kann zu gefährlichen Situationen im Straßenverkehr führen, da z. B. ein Fahrzeug, das sich von hinten nähert, nicht bemerkt wird.

Das neuartige Filterelement ist ähnlich dem menschlichen Gehör an der Außenfläche des Kopfhörers um den Mikrofoneingang herum angeordnet und ermöglicht die Verarbeitung von Außenschall an den Ohren des Trägers und damit die Reduktion von Mehrdeutigkeiten der Geräusche aus unterschiedlichen Richtungen, insbesondere aus vertikalen Richtungen, unabhängig von ihrer spektralen Zusammensetzung. So ist die Außenfläche des Filterelements mit spezifisch geformten Strukturen, d.h. Vorsprüngen, versehen, welche, ähnlich dem menschlichen Ohr, den Außenschall in seiner spektralen Zusammensetzung so verändern, dass räumlich abhängige Frequenzmodulationen entstehen. Diese daraus resultierenden "künstlichen" sogenannten „head-related transfer functions (HRTFs)“ ermöglichen eine präzise Lokalisierung der Schallquelle in der vertikalen Ebene und die Auflösung von Mehrdeutigkeiten, die sich aus horizontalen Lokalisierungsmerkmalen ergeben. Auf diese Weise wird die sogenannte „front-back confusion“ vermieden und jede Geräuschquelle in der Umgebung kann der Träger genau lokalisiert, insbesondere auditorische Objekte in seinem "toten Winkel".