AT391567B

AT391567B - Anordnung fuer die stimmschulung

Info

Publication number: AT391567B
Application number: AT0037488A
Authority: AT
Inventors: Peter Jost; Erwin Ing Kloesch
Original assignee: Peter Jost
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1990-10-25
Also published as: US5061186A; EP0379528A1; WO1989007818A1; JPH02501169A; ATA37488A

Description

Nr. 391 567

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Stimmschulung, bei der an mehreren Körperstellen des Schülers, nämlich an den Flanken und am Brustkorb zum Erfassen dimensioneller Veränderungen und am Schädel, Meßeinrichtungen vorgesehen sind, wobei eine Messung der Schädelvibration, des Zungendruckes, am Brustkorb der Flanke gegeben ist. Eine derartige Anordnung ist aus der DE-OS 2 038 267 bekannt.

Es sind auch andere Einrichtungen zum Überwachen, insbesondere Selbstschulung, der Sprech- und Gesangstechnik bekannt, da erwachsene Sprecher oder Sänger sehr häufig nicht mehr ohne Schulung in der Lage sind, das Lautieren, d. h. jede Abgabe von Lauten, wie Sprechen, Singen und dgl., so natürlich mit der Atemtechnik zu koordinieren, wie es bei Tieren oder insbesondere bei Kleinkindern der Fall ist. Bei den bekannten Einrichtungen werden Köiperstellen eines Sprechers oder Sängers über Meßeinrichtungen mit optischen Anzeigeeinrichtungen verbunden und die Anzeigen erfolgen dann über Leuchten, die an bestimmten Stellen einer Tafel vorgesehen sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bisherigen Einrichtungen, wie die gemäß DE-OS 2 038 267, noch verbesserungswürdig sind und daß vor allen Dingen auch eine andere Aufteilung der Meßstellen am Körper geboten ist.

Erfindungsgemäß wird jetzt vorgeschlagen, daß zur Erfassung des Zungenwurzeldruckes, des Brustdruckes und des Flankendruckes je ein Drucksensorverstärker über einen Analogmultiplexer, an den auch die Meßeinrichtung für die Kopfresonanz angeschlossen ist, und eine an sich bekannte Meßeinrichtung für den Schalldruck direkt mit der jeweiligen Anzeigeeinrichtung verbunden sind, wobei die Meßeinrichtung für den Schalldruck mit einer vom Rankendruck abhängigen, wählbaren Stummkontiollschaltung verbunden ist

Durch die Erfindung ist es möglich, nicht nur eine Selbstschulung durchzuführen, sondern Sprach- und Gesangslehrer haben auch eine Möglichkeit, dem Schüler seine Fehler vor Augen zu führen und können entsprechende Anweisungen zur Beseitigung dieser Fehler geben. Durch die Erfassung und die Aufzeichnung der Meßwerte der verschiedenen Körperstellen ist es möglich, dem Schüler diese Fehler immer wieder vor Augen zu führen, und es können auch entsprechende Verbesserungen durch Überlagerung bzw. durch Vergleichsanzeigen nachgewiesen werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung samt der Anzeigemöglichkeit. Fig. 2 stellt einen Gürtel zur Messung des Brust-bzw. Rankendruckes dar und Fig. 3 zeigt die Sensorsignale, bei denen ein automatischer Grunddruckabgleich erfolgt ist. Fig. 4 ist ein Drucksensorverstärker.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau der Erfindung wiedergegeben. Auf dem Körper des Schülers werden ein Drucksensor (1) zur Erfassung des Zungenwurzeldruckes, ein Drucksensor (2) zur Erfassung des Brustdruckes und ein Drucksensor (3) zur Erfassung des Flankendruckes aufgebracht, die jeweils über einen Drucksensorverstärker (4) mit Eingängen eines Analogmultiplexsystems (5) verbunden sind. Die Erfassung der Kopffesonanz erfolgt über ein Elektretmikrophon (6) und einen Nasenlochadapter mit geschlossener Luftsäule, der über einen eigenen Drucksensorverstärker (7) ebenfalls mit einem Eingang des Multiplexsystems (5) verbunden ist Es wird nun ein Anzeigefeld (8) angeordnet, auf dem Anzeigeeinrichtungen vorgesehen sind. Diese Anzeigeeinrichtungen sind den einzelnen Meßeinrichtungen zugeordnet und auch an entsprechenden Stellen des Anzeigefeldes (8) angeordnet. Es gibt somit also einen Leuchtbalken (9) für die Kopfresonanz, einen Leuchtbalken (10) für den Zungenwurzeldruck, einen geteilten Leuchtbalken (11), (12) für den Brustdruck, einen weiteren geteilten Leuchtbalken (13), (14) für den Rankendruck und ferner noch eine Wahleinheit (15), die im folgenden noch erklärt wird. Zur Messung des Schalldruckes, also der Stimme, wird ein dynamisches Mikrophon (16) vorgesehen, das über einen Mikrophonverstärker (17) an ein Aufzeichnungsgerät, vorzugsweise einen Kassettenrecorder (18), angeschlossen ist Die Leuchtbalken (11) und (13) sind an die Wahleinheit (15) angeschlossen, die eine Stummkontrolle darstellt. Diese Stummkontrolle ist mit einem Eingang des Mikrophonverstärkers verbunden.

Der Kassettenrecorder (18) hat einen Aufnahmeeingang (19), mit dem der Mikrophonverstärker (17) verbunden ist, und einen Wiedergabeausgang (20), der über einen Pegelregler (21) und einen Endverstärker (22) an einen oder mehrere Lautsprecher (23) angeschlossen ist. Weiters ist das Multiplexsystem an einen Aufnahmeeingang (24) und an eine Aufnahmewiedergabeselektion (25) angeschlossen, die auf das Laufwerk des Kassettenrecorders (18) einwirkt. Ein Wiedergabeausgang (26) ist mit dem Multiplexsystem (5) verbunden.

Die von den Elementen (1, 2, 3 und 6) aufgenommenen Signale werden in dem Multiplexsystem (5) in ein gemeinsames Impulssignal umgewandelt und über den Eingang (21) des Kassettenrecorders (18) auf einer Spur gespeichert Auf einer zweiten Spur des Kassettenrecorders (18) wird das Signal des Mikrophonverstärkers festgehalten. Die vier Eingangssignale von den Elementen (1, 2, 3 und 6) werden nacheinander im Multiplexsystem in Impulse umgewandelt und diese werden als Wechselstromimpulspakete auf dem Magnetträger gespeichert, da der Kassettenrecorder Gleichstromgrößen nicht direkt übertragen kann. Beim Abhören der Aufnahme erfolgt dann dieser Vorgang in umgekehrter Reihenfolge, und um die Kanäle unterscheiden zu können, ist noch ein Synchrontakt eingefügt. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß keine festen Taktzeiten vorhanden sind, sondern es wird je nach Signalgröße aller vier Signale kontinuierlich mit maximaler Geschwindigkeit (Füllschrift) übertragen und die Amplituden und Stabilitäten der Aufzeichnung werden voll kompensiert

In Fig. 2 ist eine Ausbildungsform des Drucksensorgürtels (27) dargestellt. Dieser Drucksensorgürtel trägt ein oder zwei Druckpolster (28), die über eine Druckleitung (29) mit dem eigentlichen Drucksensor (30) -2-

Nr. 391 567 fuhren, von wo ein Signal über eine Leitung (35) zum Drucksensorverstärker (4) geführt wird. Ein derartiger Gürtel (27) kann sowohl zur Messung des Brustdruckes als auch des Flankendruckes verwendet werden. Es genügt dabei ein Druckpolster, obwohl in der Fig. 2 zwei dargestellt sind. Die Kopfresonanz wird mittels eines einfachen Druckpolsters und eines Druckgebers bestimmt, die jedoch an und für sich bekannt sind und hier nicht dargestellt werden müssen. Der Drucksensorverstärker (4) bzw. (7) hat einen automatischen Grunddruckabgleich, der in Fig. 1 schematisch bei (31) dargestellt ist.

Aus Fig. 3 kann man erkennen, daß das Sensorsignal (32) statisch so langsam gegen minus geführt wird, daß dies dynamisch keine wesentliche Meßbeeinflussung darstellt. Der Abfall des Meßsignales ist mit (33) bezeichnet. Sinkt jedoch der "Nullpegel" (Pause) unter Null, wie dies bei (34) dargestellt ist, so erfolgt eine rasche Korrektur, wodurch sich der Gesamtdruck des Gürtels immer auf Null einpendelt.

Eine Möglichkeit für einen Drucksensorverstärker mit automatischem Nullabgleich und Spitzenwertspeicherung ist in Fig. 4 dargestellt. Drucksensoren (36) auf der Basis von Dehnungswiderstandsmeßbrücken haben den Nachteil, ein relativ kleines Ausgangssignal zu erzeugen, aber eine in Relation dazu große Betriebsspannung zu benötigen. Weiters sind die Brückenwiderstandswerte vom Hersteller nur mit etwa ±50 % definiert Daher ist ein genauer Nullabgleich (Offset) unbedingt notwendig; auch ist im speziellen Anwendungsfall der Grunddruck variabel und muß daher, da nur eine relative Messung gewünscht wird, auch kompensiert werden.

Ein weiters Problem ergibt sich durch die nachfolgende Multiplexspeicherung, die aus dem Signal nur sehr kurze Momentanwerte entnimmt und daher bei schnellen Signalschwankungen nicht unbedingt ein repräsentatives Ergebnis liefert.

Funktion der Multiplexspeicherung:

Der Operationsverstärker (OPI) ist der eigentliche Verstärker, seine Verstärkung ergibt sich aus: (RI + Ri) (Brückeninnenwiderstand) zu (R2), der Kondensator (CI) wirkt zusammen mit dem Widerstand (R2) als 50 Hz-Filter (Tiefpaß gegen Netzeinstreuungen), die Operationsverstärker (OP3 + OP4) bilden einen "kontrollierten Integrator" (d. h., er integriert nur bis zum angelegten Eingangspegel). Die Integrationszeit ist für positive und negative Änderungen des Eingangssignals verschieden durch die Diode (Dl), die den Widerstand (R3) nur bei positiven Änderungen parallel zum Integrationswiderstand (R4) legt. Der Kondensator (C3) ist der Integrationskondensator, die Diode (D3) mit Abschlußwiderstand (R7) verhindert negative Ausgangssignale, ihre Durchlaßrestspannung wird vom Komparator (OP3) kompensiert. Der Operationsverstärker (OP2) liefert die positive Betriebsspannung für die Meßbrücke, er ist teils ein Integrator/Komparator durch den Kondensator (C2), teils in Verbindung mit dem Transistor (TI) eine Sample-Hold-Schaltung.

Wird die Anordnung eingeschaltet, ist der Kondensator (C2) entladen und der Operationsverstärker (OP2) liefert Null Volt, wodurch die Meßbrücke und somit der Operationsverstärker (OPI) auf Minus geht. Der Operationsverstärker (OP4) kann durch die Diode (D3) aber nicht integrieren, daher schaltet er voll auf (-Ub). Dadurch wird der Transistor (TI) leitend und steuert als Konstantstromquelle den Operationsverstärker (OP2), der als Integrator/Komparator so weit in den positiven Bereich gleitet, bis der Drucksensor nicht mehr im negativen Bereich ist. Nun können die Operationsverstärker (OP3) und (OP4) normal arbeiten, wodurch der Transistor (TI) gesperrt wird. Die Diode (D4) ist ein Gegenspannungsschutz für den Transistor (TI). Über eine vom Widerstand vorgespannte Diode (D2) bekommt der Operationsverstärker (OP2) über den sehr hochohmigen Widerstand (R6) laufend einen positiven Integrationsstrom, der ihn veranlaßt, ganz langsam gegen den negativen Bereich zu gleiten, was bewirkt, daß die Schaltung mit sehr geringer Amplitude um Null pendelt. Ändert sich der Grunddruck gegen den negativen Bereich hin, wird er schnell, gegen den positiven Bereich hin wird er langsam korrigiert, d. h. bei länger dauernden Signalen ist die Beeinflussung der Meßgröße nur gering, doch selbst bei kurzen Pausen wird eine negative Abweichung korrigiert.

Ist der Grunddruck weit im positiven Bereich, wird die Korrektur lange dauern, daher wurde ein Schneilabgleich vorgesehen durch die Widerstände (R9 + RIO) mit einem Filterkondensator (C4). Die Funktion entspricht der Wirkung vom Widerstand (R6). Da am Knoten (R6/R10/C2/T1C) durch den Operationsverstärker (OP2) die Spannung Null sein muß, können mehrere Kanäle mit der selben Taste ohne Beeinflussung gleichzeitig korrigiert werden. Die Widerstände (R9 + RIO) sind so zu wählen, daß der Widerstand (R8) niederohmiger ist, dadurch können Null Volt nicht unterschritten werden, da der Transistor (TI) die Wirkung der Abgleichtaste aufhebt.

Ist der Widerstand (R3) gegenüber dem Widerstand (R4) sehr klein, arbeitet der "kontrollierte Integrator" als Spitzenwertaufnehmer mit linearer Entladungsflanke.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, die einzelnen, für die Selbstschulung und die Schulung mit Hilfe eines Instruktors wichtigen Werte direkt anzuzeigen und auch abzuspeichem, so daß auch späterhin jederzeit eine Anzeige auf dem Anzeigefeld (8) erfolgen kann. Es ist somit möglich, Fehler des Schülers sofort festzustellen und späterhin entsprechende Fortschritte anhand des Vergleiches mit höheren Aufnahmen herzustellen. -3-

Claims

Nr. 391 567 PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung für die Stimmschulung, bei der an mehreren Körperstellen des Schülers, nämlich an den Flanken und am Brustkorb zum Erfassen dimensioneller Veränderungen, und am Schädel, Meßeinrichtungen vorgesehen sind, die mit optischen Anzeigeeinrichtungen verbunden sind, wobei eine Messung der Schädelvibration, des Zungendruckes, am Brustkorb und an der Flanke gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Zungenwurzeldruckes, des Brustdruckes und des Flankendruckes je ein Drucksensorverstärker (1,2,3) über einen Analogmultiplexer (5), an den auch die Meßeinrichtung (6) für die Kopfresonanz angeschlossen ist, und eine an sich bekannte Meßeinrichtung (16) für den Schalldruck direkt mit der jeweiligen Anzeigeeinrichtung (9 bis 15) verbunden sind, wobei die Meßeinrichtung (6) für den Schalldruck mit einer vom Flankendruck abhängigen, wählbaren Stummkontrollschaltung (15) verbunden ist
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensorverstärker (7) für die Kopfresonanz mit einem Elektretmikrofon (6) und einem Nasenadapter mit geschlossener Luftsäule für beide Nasenlöcher versehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Multiplexer (5) mit einem Eingang (19) und einem Ausgang (20) an eine Speichereinrichtung (18) (Kassettenrecorder) verbunden ist, die auch an die Meßeinrichtung (16) für den Schalldruck angeschlossen ist und mit einer Wiedergabeeinrichtung (26) verbunden ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensorverstärker (1, 2, 3, 7,17) einen automatischen Grunddruckabgleich (31) bzw. Nullabgleich sowie einen Spitzenwertanalogspeicher haben.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensorverstärker (3) für Brust- und Flankendruck mit einem oder mehreren Drucksensoren an einem Gürtel (27) verbunden ist, wobei die vorzugsweise als Druckpolster (28) ausgebildeten Drucksensoren über einen Schlauch (29) an den gemeinsamen Drucksensor (30) angeschlossen sind.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensorverstärker so ausgebildet ist, daß das Sensorsignal (32) nach der Zeit schwach fallend ist und bei Absinken des Nullpegels (39) unter Null eine Schnellkorrektur vorhanden ist, so daß sich der Grunddruck des Gürtels (27) immer auf Null einpendelt.
7. Anordnung nach einem da* vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale des Analogmultiplexers (5) nacheinander in entsprechende Zeiten umgewandelt und diese als Wechselstrom-Pulspakete auf dem Magnetträger gespeichert sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Analogmultiplexer (5) keine festen Taktzeiten vorhanden sind, sondern diese je nach Signalgröße der eingebrachten Signale mit maximaler Geschwindigkeit übertragen werden und Amplituden und Stabilitäten der Aufzeichnung voll kompensiert sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-