DE102007012315A1

DE102007012315A1 - Verfahren zur sensitiven Erfassung breitbandiger Schallereignisse

Info

Publication number: DE102007012315A1
Application number: DE200710012315
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Hansen
Original assignee: Kottke Ulrich Dipl-Ing
Current assignee: Kottke Ulrich Dipl-Ing
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft die Steigerung der Wahrnehmung von aktustischen Signalen, insbesondere von Musik, indem aus dieser vorzugsweise Vibrationen abgeleitet und auf die Haut übertragen werden. Dabei wird der Pegel einer oder mehrerer Spektralbereiche im fühlbaren Frequenzbereich in Abhängigkeit des Pegels einer oder mehrerer Spektralbereiche oberhalb des fühlbaren Spektralbereiches verändert. Verwendet wird eine Erkennungsschaltung (1) für breitbandige Spannungserhöhungen und eine Ansteuerschaltung (2) für Geber (12).

Description

Die Erfindung betrifft die Steigerung der Wahrnehmung von akustischen Signalen, insbesondere von Musik, indem aus dieser vorzugsweise Vibrationen abgeleitet und auf die Haut übertragen werden.
Aus der WO 2006/092136 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt zum sensitiven Erfassen von Schallereignissen zur Erzielung von Gefühls- oder Empfindungszuständen der lebenden Haut. Das Schallereignis wird in mehrere Spektralbereiche zerlegt, und aus den diese Bereiche repräsentierenden Signalen werden Steuerspannungen für eine bestimmte Auswahl von vorgegebenen Gebern ermittelt, die auf und/oder in der lebenden Haut wirken. Die Auswahl und die Zuordnung zu den Steuerspannungen ist abhängig von einer Signalanalyse anhand der die Spektralbereiche repräsentierenden Signale.
Dabei wird nur der fühlbare Frequenzbereich – also jener Bereich, welcher in Vibrationen umgesetzt, spürbare Eindrücke hinterlässt – spektral zerlegt und im wesentlichen der momentan dominante Spektralbereich zur Ansteuerung der Vibrationsgeber verwendet, wobei die Anzahl der Vibrationsgeber von der Frequenzlage diese Spektralbereiches abhängig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu erreichen, dass auch Musikinhalte oberhalb des fühlbaren Frequenzbereiches, also etwa oberhalb von 600 Hertz, erfasst werden. Hier liegen die spektralen Schwerpunkte zahlreicher rhythmischer Elemente mit Zischlaut-ähnlichen Charakteren. Zwar ragt deren breitbanges Spektrum auch in den fühlbaren Frequenzbereich, jedoch ist es dort zu schwach ausgeprägt, um signifikant gespürt zu werden. Das hängt damit zusammen, dass das Differenzierungsvermögen der Haut im unteren Frequenzbereich höher ist als im oberen Frequenzbereich.
Die „Fühlbarmachung" dieser höher frequenten rhythmischen Elemente, die Bestandteil fast jeden Titels der Unterhaltungsmusik sind, würde die Wirkung eines entsprechenden Produktes zur Intensivierung des Musikerlebens beträchtlich steigern.
Eine entscheidende Bedeutung hat dabei die Herstellung der Korrellation von gehörten und gefühlten Wahrnehmungen. Bestünde diese nicht, würden beide Eindrücke als nicht zusammengehörig, als Fremdeindrücke gewertet und eine Steigerung des Musikerlebnisses wäre nicht gegeben.
Das ist auch der Grund dafür, dass zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bekannte Verfahren, bei denen Schallereignisse für Gehörgeschädigte in erlernte sensorische Wahrnehmungsmuster umgesetzt werden, nicht herangezogen werden können.
Solche Lösungen, die inhaltlich definierte akustische Signale sensorisch an gehörlose Personen übermitteln und von diesen verstanden werden durch einen vorangegangenen Lernprozess, sind bekannt aus den US-A-5035242 , US-A-4167189 , EP 0766218 , US-A-250637 und US-A-4390756 .
Gelöst wird die Aufgabe mit den Verfahrensmerkmalen des Anspruches 1, eine Schaltung beschreibt Anspruch 5, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur sensitiven Erfassung breitbandiger Schallereignisse, sieht vor, dass das Schallereignis durch das natürliche Hörorgan einer Person aufgenommen und hörbar gemacht wird und zeitgleich das Schallereignis bei dieser Person über eine elektronische Signalaufnahme- und Signalverarbeitungsschaltung als Steuerspannungen an eine vorbestimmte Auswahl von Gebern übermittelt wird, so dass diese auf und/oder in der lebenden Haut befindlichen Geber eine Vibration und/oder andere Form der Hautreizung vornehmen. Bei der elektronischen Signalverarbeitung wird das Schallereignis in mehrere Spektralbereiche zerlegt und aus dem diese Bereiche repräsentierenden Signalen wird die Steuerspannungen gebildet, wobei der Pegel einer oder mehrerer Spektralbereiche im fühlbaren Frequenzbereich in Abhängigkeit des Pegels einer oder mehrerer Spektralbereiche oberhalb des fühlbaren Spektralbereiches geändert werden kann und der bzw. diese Bereiche dann zur Ansteuerung von Vibrationsgebern verwendet werden.
Vorzugsweise wird im fühlbaren Bereich nur ein Spektralabschnitt an der oberen Grenze verwendet, während die Pegelerkennung im nicht fühlbaren Bereich breitbandig, etwa ab 2 KHz, erfolgen sollte.
Die Abhängigkeit des Pegels des unteren Spektralabschnitts von dem Pegel des oberen Spektralbereiches ist vorzugsweise derart, dass plötzlich auftretende Spannungsüberhöhungen des oberen Bereiches ab einem bestimmten Mindestwert durch Verstärkungsanhebung des unteren Spektralabschnitts auf diesen übertragen werden.
Der Mindestwert ist so bemessen, dass nur markante den Rhythmus prägende, impulsartige Schallereignisse, nicht aber kleinere oder langsame Pegelschwankungen erkannt werden.
Die gefühlte Wahrnehmung korrelliert hierbei völlig ausreichend mit dem Höreindruck, da der verstärkte Spektralabschnitt Bestandteil des gehörten Signals ist und somit kein Fremdsignal darstellt.
Die Verstärkungserhöhung kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen, auch können weitere Geber zugeschaltet werden.
Ein schaltungstechnisches Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt.
Das Musiksignal wird parallel einer Erkennungsschaltung 1 für breitbandige Spannungsüberhöhungen und einer Ansteuerschaltung 2 für Vibrationsgeber 12 zugeführt.
Die Erkennungsschaltung besteht aus der Reihenschaltung von einem mehrpoligen Hochpassfilter 3, einem Verstärker 4 und einer Gleichrichterschaltung 5 mit nachgeschaltetem Tiefpassfilter 6 zur Glättung. Das über diese Komponenten gefilterte, verstärkte und gleichgerichtete Signal wird einem Komparator 9 zugeführt, auf dessen Referenzeingang der mittels eines Tiefpassfilters 7 gebildete Mittelwert des Signales geführt wird. Mit der Dimensionierung des Tiefpassfilters 7 wird festgelegt, ab welcher Flankensteilheit eine Spannungsüberhöhung erkannt werden soll.
Ebenfalls am Referenzeingang angeschlossen ist ein Spannungsteiler 8, mit welchem festgelegt wird, wie hoch die Spannung über dem Mittelwert liegen soll, um erkannt zu werden.
Die Ansteuerungsschaltung 2 für Vibrationsgeber 12 besteht aus einem oder mehreren Selektionsfiltern 10 mit einer Mittenfrequenz etwa bei 500 Hz und einer Bandbreite von ca. 200 Hz. sowie aus einem nachgeschalteten steuerbaren Verstärker 11, dessen Steuereingang mit dem Ausgangssignal des Komparators 9 verbunden ist.
Mit dem Verstärkerausgangssignal werden ein oder mehrere Vibrationsgeber 12 angesteuert.

1: Erkennungsschaltung für breitbandige Spannungsüberhöhungen
2: Ansteuerungsschaltung für die Vibrationsgeber
3: Hochpassfilter
4: Verstärker
5: Gleichrichterschaltung
6: Glättungstiefpassfilter
7: Tiefpassfilter zur Mittelwertbildung
8: Spannungsteiler
9: Komparator
10: Selektionsfilter
11: steuerbarer Verstärker
12: Geber, vorzugsweise Vibrationsgeber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/092136 A2 [0002]
- US 5035242 A [0008]
- US 4167189 A [0008]
- EP 0766218 [0008]
- US 250637 A [0008]
- US 4390756 A [0008]

Claims

Verfahren zur Aufnahme von Schallereignissen durch den menschlichen Körper, bei dem das Schallereignis durch das natürliche Hörorgan einer Person aufgenommen und hörbar gemacht wird und zeitgleich das Schallereignis bei dieser Person über eine elektronische Signalaufnahme- und Signalverarbeitungsschaltung als Steuerspannungen an eine vorbestimmte Auswahl von Gebern übermittelt wird, so dass diese auf und/oder in der lebenden Haut befindlichen Geber eine Vibration und/oder andere Form der Hautreizung vornehmen, wobei bei der elektronischen Signalverarbeitung das Schallereignis in mehrere Spektralbereiche zerlegt wird und aus dem diese Bereiche repräsentierenden Signalen die Steuerspannungen gebildet werden und wobei der Pegel einer oder mehrerer Spektralbereiche im fühlbaren Frequenzbereich in Abhängigkeit des Pegels einer oder mehrerer Spektralbereiche oberhalb des fühlbaren Spektralbereiches geändert wird und dann die diese Bereiche repräsentierenden Signale zur Ansteuerung von Gebern verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im fühlbaren Bereich nur ein an der oberen Grenze liegender Spektralabschnitt in einem Pegel geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des Spektralabschnitts im fühlbaren Bereich in Abhängigkeit des Pegels des breitbandigen Spektrums des nicht fühlbaren Bereichs etwa ab 2 KHz geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei plötzlich ansteigendem Pegelanstieg des Spektrums im nicht fühlbaren Bereich ab einer bestimmten Anstiegssteilheit und ab einem bestimmten Mindestwert oberhalb der Mittelwertes der im nicht fühlbaren Bereich liegende Spektralabschnitt verstärkt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem neben dem unmittelbaren Hören eines Schallereignisses mit dem Hörorgan das Schallereignis zur Erzielung von Gefühls- oder Empfindungszuständen der lebenden Haut in mehrere Spektralbereiche zerlegt wird, und aus den diese Bereiche repräsentierenden Signalen Steuerspannungen für auf oder in der Haut wirkenden Gebern erzeugt werden, wobei der Pegel einer oder mehrerer Spektralbereiche im fühlbaren Frequenzbereich in Abhängigkeit des Pegels einer oder mehrerer Spektralbereiche oberhalb des fühlbaren Spektralbereiches veränderbar sind, beinhaltend eine Erkennungsschaltung (1) für breitbandige Spannungsüberhöhungen und eine Ansteuerschaltung (2) für Geber (12), wobei die Erkennungsschaltung (1) aus der Reihenschaltung eines Hochpassfilters (3) einer Gleichrichterschaltung (5) und einem Komparator (9) besteht, auf deren Referenzeingang der über einen Tiefpassfilter (7) gebildet Mittelwert des gleichgerichteten Signals geleitet wird und an dem weiterhin ein Spannungsteiler (8) zur Fixierung des Erkennungspegels angeschlossen ist und die Ansteuerschaltung (2) für die Geber (12) mindestens einen Selektionsfilter (10) mit nachgeschaltetem steuerbaren Verstärker (11) umfasst, dessen Steuereingang mit dem Komparatorausgangsignal verbunden ist und mit dessen Ausgangssignal ein oder mehrere Geber (12) angesteuerbar sind.