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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsanlage, insbesondere in einem Fahrzeug, sowie eine Kommunikationsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug, mit der dieses Verfahren durchführbar ist.
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Verfahren zum Betrieb von Kommunikationsanlagen, insbesondere Telefonanlagen, in Kraftfahrzeugen sind bereits seit langem bekannt. In der Regel sind solche Kommunikationsanlagen mit einer Freisprechanlage ausgestattet und dabei oft mit weiteren Systemen im Auto, beispielsweise zur Ausgabe von Rundfunksendungen, Musik, Mitteilungen von Fahrerassistenzeinrichtungen etc., in einem gemeinsamen Multimediasystem gekoppelt, so dass dieselben Eingabegeräte und Ausgabegeräte bzw. Lautsprecher verwendet werden können.
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Bei Telefonaten aus einem Kraftfahrzeug heraus besteht oft die Problematik, dass die technische Verbindung nicht ideal ist. Hinzu kommt, dass – vor allem bei Verwendung einer Freisprechanlage – die Umgebungsgeräusche relativ laut sein können. Ist die technische Verbindung zu schlecht oder sind die Nebengeräusche zu stark, kann dies dazu führen, dass der Sprecher vom Gesprächspartner nicht mehr verstanden wird. Es gibt eine Vielzahl von Maßnahmen, um die Verbindungsqualität zu erhöhen, oder auch um Nebengeräusche so gut wie möglich auszufiltern. Zudem gibt es Anzeigen im Fahrzeug oder am Telefon, durch die dem Benutzer – meist in Form eines Balkendiagramms – angezeigt wird, wie gut das zur Verfügung stehende Mobilfunknetz ist. Diese Anzeige zeigt jedoch lediglich die technische Verbindungsqualität an. Die tatsächliche Sprachqualität, die Lautstärke bzw. Verständlichkeit des von ihm Gesprochenen, bleibt beim Sprecher jedoch unklar. Durch die Anzeige einer schlechten Verbindungsqualität oder durch hohe Nebengeräusche wird der Sprecher zudem oft zu einer unnötigen Anhebung der Sprechlautstärke verleitet. Dies führt aber aufgrund technischer Restriktionen unter Umständen zu gar keiner Verbesserung der Gesprächsqualität. Auf der anderen Seite gibt der Sprecher bei einem Erhöhen der Sprechlautstärke in der Regel seine Privatsphäre auf. In vielen Fällen kann nämlich beim Sprecher der Wunsch bestehen, privat zu telefonieren, ohne dass die anderen Personen in der Umgebung dies mithören können. Um zumindest etwas diskreter zu telefonieren, könnte die telefonierende Person einen Telefonhörer verwenden. In diesem Fall ist zumindest das eingehende Signal des Gesprächspartners für die anderen Personen im Fahrzeug nicht hörbar. Jedoch kann dann immer noch das vom Telefonierenden im Fahrzeug gesprochene Wort verstanden werden, vor allem, wenn er wegen der vielen Nebengeräusche oder wegen der angezeigten schlechten technischen Verbindung die Lautstärke erhöht.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsanlage sowie eine entsprechende Kommunikationsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, anzugeben, mit denen die oben beschriebene Problematik zumindest reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die jeweiligen Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sowie die weitere Beschreibung enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die Möglichkeit besteht, die Ansprüche einer Kategorie entsprechend den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weiterzubilden. Auch können im Rahmen der Erfindung Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsanlage wird an einer ersten Signaldetektionseinrichtung ein erstes Eingangssignal erfasst, welches ein Sprachsignal eines Sprechers umfasst. Bei dieser Signaldetektionseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein einfaches Mikrofon, vorzugsweise in der Nähe des Sprechers, handeln, aber auch um ein Mikrofonarray, ein Richtmikrofon oder dergleichen, welches auf den Sprecher gerichtet ist. Entscheidend ist lediglich, dass mit dieser Signaldetektionseinrichtung das Sprachsignal des Sprechers so gut wie möglich erfasst werden kann.
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Mittels der Kommunikationsanlage wird dann ein auf dem Eingangssignal basierendes Ausgangssignal an einen Empfänger versendet. Bei diesem Ausgangssignal kann es sich beispielsweise um ein in geeigneter Weise gefiltertes Eingangssignal handeln, aus dem das Hintergrundrauschen und andere Hintergrundgeräusche so weit wie möglich herausgefiltert wurden. Dieses Ausgangssignal kann daher auch als „Nutzsignal“ bezeichnet werden. Die Kommunikationsanlage versendet das Ausgangssignal bzw. Nutzsignal dann in geeigneter Form, beispielsweise indem es zunächst in geeigneter Weise für den Übertragungskanal kodiert wird.
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Vorzugsweise handelt es sich um eine mobile Kommunikationsanlage, die besonders bevorzugt in Fahrzeugen eingesetzt wird. Dabei kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug, also Land-, Wasser-, Luftfahrzeug, handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein landgebundenes Kraftfahrzeug. Bei solchen mobilen Kommunikationsanlagen erfolgt der Versand von Ausgangssignalen üblicherweise über eine Antenne. Dies schließt aber die Nutzung der Erfindung auch an stationären Kommunikationsanlagen nicht aus, die beispielsweise auch über eine Kabelverbindung oder dergleichen verfügen können.
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Erfindungsgemäß wird nun für das Ausgangssignal vor dem Versenden bzw. der eigentlichen Versandvorbereitung (wie Kodieren für die Übertragung etc.) zumindest ein aktueller Optimierungswert bezüglich zumindest eines Optimierungskriteriums ermittelt. In Abhängigkeit von diesem Optimierungswert wird dann eine Sprachoptimierungsanzeige für den Sprecher angesteuert. Unter einem „Optimierungswert“ wird dabei im Rahmen der Erfindung ein vom Sprecher direkt oder indirekt beeinflussbarer Wert verstanden, der bezüglich des Optimierungskriteriums optimiert werden soll. Dabei gibt es Optimierungswerte, die nur vom Sprecher selbst abhängig sind, wie z. B. die Lautstärke oder die Tonhöhe bzw. Tonlage. Unmittelbar vom Sprecher, z. B. durch Veränderung seiner Stimme, beeinflussbare Optimierungswerte werden im Folgenden als „primäre Optimierungswerte“ bezeichnet. Insbesondere ist dies die Lautstärke. Darüber hinaus gibt es aber auch Optimierungswerte, die zusätzlich von weiteren Einflüssen abhängen, die nicht in der Stimme des Sprechers begründet sind, wie beispielsweise ein Hintergrundrauschen oder dergleichen. Dabei ist zu beachten, dass der Sprecher natürlich auch zumindest in geringem Maße Hintergrundgeräusche manipulieren kann, beispielsweise indem er mit dem Mund näher an das Mikrofon geht oder vielleicht sogar die hohle Hand zur Abschirmung gegen Umgebungsgeräusche nutzt etc.
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Aus einem oder mehreren solcher primärer Optimierungswerte abgeleitete weitere Optimierungswerte werden hier als „sekundäre Optimierungswerte“ bezeichnet. Dabei handelt es sich, wie später noch erläutert wird, um Sprachqualitätswerte wie das Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder auch den später noch erläuterten Diskretionswert, der angibt, wie privat das Gespräch gehört wird bzw. wie viel andere ggf. mithören könnten.
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Unter einer „Sprachoptimierungsanzeige“ ist im Sinne der Erfindung eine Anzeigeeinrichtung zu verstehen, beispielsweise ein speziell hierfür vorgesehenes Display oder ein Bereich auf einem z. B. allgemein für eine Kommunikationsanlage bzw. Multimediaanalage im Fahrzeug vorhandenen Display. Beispielsweise könnte auf einem Bildschirm, der für einen Fondpassagier am Vordersitz befestigt ist und normalerweise zum Ansehen von Videos und/oder für Videotelefonie-Zwecke vorgesehen ist, ein Bereich zur Darstellung einer solchen Sprachoptimierungsanzeige genutzt werden. Beim Fahrer könnte eine Sprachoptimierungsanzeige beispielsweise auf einem Multifunktionsdisplay im Bereich des Armaturenbretts oder in der Mittelkonsole des Fahrzeugs angezeigt werden.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens weist eine erfindungsgemäße Kommunikationsanlage zumindest eine erste Signaldetektionseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um ein erstes Eingangssignal zu erfassen, das ein Sprachsignal eines Sprechers umfasst, sowie eine Sendeeinrichtung, die ausgebildet ist, um ein auf dem ersten Eingangssignal basierendes Ausgangssignal an einen Empfänger zu versenden. Erfindungsgemäß sollte diese Kommunikationsanlage eine Sprachoptimierungsanzeige für den Sprecher aufweisen und zumindest eine Optimierungswertermittlungseinrichtung, die ausgebildet ist, um für das Ausgangssignal zumindest einen Optimierungswert bezüglich zumindest eines Optimierungskriteriums zu ermitteln und die Sprachoptimierungsanzeige für den Sprecher in Abhängigkeit von dem Optimierungswert anzusteuern.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Kommunikationsanlage ist es möglich, auf einfache Weise dem Sprecher (bzw. Nutzer) zu signalisieren, wie gut sein Sprachsignal aktuell dazu geeignet ist, dass der Empfänger das Gespräch richtig verstehen kann. Dabei wird diese Sprachoptimierungsanzeige nicht dadurch determiniert, wie die technische Verbindung der Kommunikationsanlage zum Empfänger ist, also beispielsweise wie die aktuelle Netzversorgung durch ein Mobilfunknetz ist. Dies hat den Vorteil, dass der Sprecher nicht dazu angehalten wird, unnötig laut zu werden, obwohl dies überhaupt nicht die Sprachqualität, wie sie bei der Gegenseite ankommt, beeinflussen würde. Stattdessen beruht die „Rückkopplung“ für den Sprecher ausschließlich darauf, wie gut das Ausgangssignal ist, bevor es von der Kommunikationsanlage versendet wird, d. h. in einer Form, die er ggf. durch Veränderung der Lautstärke, Tonlage etc. oder sonstige Maßnahmen (Abschirmen von Umgebungsgeräuschen) noch verändern könnte. Wie später noch erläutert wird, besteht so insbesondere auch die Möglichkeit, dem Sprecher anzuzeigen, wie stark das Gespräch in seiner direkten Umgebung wahrgenommen wird. Mittels dieser Hilfestellung ist es für den Sprecher möglich, den Optimierungswert, beispielsweise die Lautstärke, direkt zu optimieren bzw. in einem optimalen Bereich zu halten.
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Wie oben erläutert, gibt es eine Vielzahl von möglichen Optimierungswerten.
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Besonders bevorzugt ist zumindest ein ermittelter Optimierungswert ein Sprachqualitätswert, der ein Maß dafür ist, wie gut die Sprachqualität des Ausgangssignals ist. Ein solcher Sprachqualitätswert könnte also auch als eine Art „Deutlichkeitswert“ bezeichnet werden, da er angibt, wie deutlich die Sprache verstanden werden kann, beispielsweise vor einem Hintergrundrauschen. Besonders bevorzugt repräsentiert der Sprachqualitätswert ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, also beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Sprachsignals im aufgenommenen Eingangssignal.
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Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis kann beispielsweise besonders bevorzugt basierend auf dem Ausgangssignal (bzw. auf dem gefilterten ersten Eingangssignal, welches ja in erster Linie das vorzugsweise vom Hintergrundsignal befreite reine, zu übertragende Sprachsignal umfasst) und dem erfassten ersten Eingangssignal (welches ja das Sprachsignal zuzüglich der Nebengeräusche umfasst) ermittelt werden. Dieses Signal-zu-Rausch-Verhältnis kann beispielsweise in Form eines dimensionslosen Rauschindex angegeben werden, der somit angibt, wie gut sich das Ausgangssignal vom Hintergrundrauschen abhebt bzw. wie der sogenannte Rauschabstand ist.
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Wie bereits eingangs erwähnt, ist es für viele Benutzer wichtig, dass ihr Gespräch nicht von allen Insassen verstanden wird. Daher kann besonders bevorzugt alternativ oder zusätzlich zumindest ein Optimierungswert einen „Diskretionswert“ umfassen, der ein Maß dafür ist, wie verständlich das Sprachsignal in einer von der ersten Signaldetektionseinrichtung beabstandeten Hörzone ist. Der Begriff „beabstandet“ ist so zu verstehen, dass die Hörzone nicht in dem Bereich liegt, in dem die erste Signaldetektionseinrichtung die Sprachsignale des Sprecher erfassen soll, sondern dass es sich um eine daneben liegende oder weiter entfernte Hörzone handelt, in der sich andere Personen, beispielsweise andere Insassen eines Kraftfahrzeugs, befinden, die das Gespräch nicht verstehen sollen. Solche weiteren Hörzonen werden im Weiteren auch als „Diskretionszonen“ bezeichnet.
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Besonders bevorzugt kann zur Ermittlung des Diskretionswerts (welcher auch als eine Art „Privatheitsindex“ bezeichnet werden könnte) das erste Eingangssignal, vorzugsweise nach einer Filterung, mit einem den Schall in der betreffenden Hörzone repräsentierenden zweiten Eingangssignal verglichen werden. Dieses zweite Eingangssignal kann mit einer oder mehreren geeigneten Schallsignalerfassungseinheiten aufgenommen werden, welche auf die jeweilige, eine Diskretionszone bildende Hörzone gerichtet sind bzw. welche sich in der betreffenden Diskretionszone befinden.
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Dabei kann zum Vergleich des Ausgangssignals mit dem zweiten Eingangssignal bevorzugt eine Korrelationsanalyse durchgeführt werden. Diese zeigt an, inwieweit das Ausgangssignal, welches ja in erster Linie das Sprachsignal enthält, das vorzugsweise in dieser Diskretionszone nicht gehört werden sollte, mit dem Eingangssignal übereinstimmt, dass dem Schallsignal in der betreffenden Diskretionszone entspricht. Bei dieser Korrelationsanalyse wird bevorzugt einer Kreuzkorrelationsfunktion genutzt.
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Wird mittels eines solcher Diskretionswert bzw. einem darauf basierenden Anzeigewert die Sprachoptimierungsanzeige für den Sprecher angesteuert, kann dieser direkt erkennen, wie stark das Gespräch in seiner Umgebung wahrgenommen wird.
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Bevorzugt kann auch durch eine Initiierung durch den Benutzer oder automatisch mit Hilfe der Kommunikationsanlage dafür gesorgt werden, dass zur Erhöhung des Diskretionswerts im Bereich der Diskretionszone(n) ein Maskierungsschallsignal ausgegeben wird. Die automatische Steuerung des Maskierungsschallsignals kann beispielsweise auch auf Basis des Diskretionswerts erfolgen. Dabei wird dafür gesorgt, dass das Maskierungsschallsignal ganz gezielt nur im Bereich der anderen Hörzonen, welche zur Diskretionszone gehören, ausgesendet wird und möglichst nicht als Hintergrundgeräusche innerhalb der Hörzone des Sprechers, d. h. dort, wo das Sprachsignal erfasst wird, störend wirkt. Dabei wird ganz besonders bevorzugt das Maskierungsschallsignal adaptiv erzeugt, d. h. jeweils an die aktuelle Situation angepasst. Zur Ausgabe des Maskierungsschallsignals kann die Kommunikationsanlage bevorzugt eine Maskierungsschallsignalsteuereinrichtung aufweisen, die beispielsweise so mit der Optimierungswertermittlungseinrichtung gekoppelt sein kann, dass die Optimierungswertermittlungseinrichtung die Maskierungsschallsignalsteuereinrichtung ansteuern kann.
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Zur Erzeugung bzw. Bereitstellung des Maskierungsschallsignals gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann das Maskierungsschallsignal auf Basis eines Rauschsignals, insbesondere weißes Rauschen, mit einem Rauschgenerator speziell erzeugt werden. Weiterhin kann ein bereits bestehendes Hintergrundgeräusch erfasst und z. B. verstärkt bzw. modifiziert wieder ausgegeben werden. Bei diesen Hintergrundgeräuschen kann es sich beispielsweise um Fahrgeräusche handeln. Besonders bevorzugt wird das Maskierungsschallsignal auf Basis eines Signals einer Audioanlage, z. B. eines Radios oder eines MP3-Players etc., erzeugt.
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Ganz besonders bevorzugt werden beispielsweise bereits existierende Hintergrundsignale, z. B. Hintergrundgeräusche oder besonders bevorzugt Signale einer Audioanlage, nur insoweit als Maskierungsschallsignal in bestimmten Frequenzbereichen modifiziert, dass lediglich das Ziel-Sprachsignal überdeckt ist und dabei der Hörer in der zweiten Hörzone kaum merkt, dass das Hintergrundsignal überhaupt verändert wurde. Hierzu muss das Hintergrundsignal lediglich in den Frequenzbereichen lokal etwas angehoben werden, in denen aktuell das Ziel-Schallsignal in der zweiten Hörzone oberhalb des Pegels des Hintergrundsignals liegt.
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Außerdem kann auch eine Ausgabe des Maskierungsschallsignals nur dann erfolgen, wenn das Ziel-Sprachsignal überhaupt eine definierte Mindest-Signalstärke erreicht oder überschreitet.
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Welche weitere Hörzone als Diskretionszone gilt, kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auch vom Sprecher vorgegeben werden. Beispielsweise könnte ein Sprecher links hinten im Fond eines Fahrzeugs dafür sorgen, dass der neben ihm sitzende Insasse doch in der Lage wäre, das Gespräch mitzuhören, weil beispielsweise beide das Telefonat gemeinsam führen, dagegen Personen, die sich im Frontbereich des Fahrzeugs befinden, beispielsweise ein Chauffeur, dem Gespräch nicht folgen können.
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Dabei wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die erste Hörzone und die weiteren Hörzonen im Sinne der Erfindung frei wählbar sind, d. h. es ist durchaus möglich, dass eine Hörzone, die in einer ersten Situation die Hörzone des Sprechers ist, der gerade das diskrete Telefongespräch führen möchte, in einer weiteren Situation dann die zweite Hörzone bildet, weil eine andere Person in einer anderen Hörzone ein diskretes Telefongespräch führen will.
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Falls mehrere getrennte Hörzonen zur Verfügung stehen, ist vorzugsweise jeder Hörzone eine eigene Sprachoptimierungsanzeige zugeordnet, die besonders bevorzugt dann aktiviert wird, wenn dies die Hörzone des aktuellen Sprechers ist.
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Zur Ausgestaltung der Sprachoptimierungsanzeige gibt es verschiedenste Möglichkeiten. Besonders bevorzugt werden verschiedene Optimierungswerte in einer gemeinsamen Sprachoptimierungsanzeige angezeigt. Dies hat den Vorteil, dass der Nutzer nur auf eine Sprachoptimierungsanzeige achten muss.
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Dabei werden besonders bevorzugt verschiedene Optimierungswerte zu einem Anzeigewert kombiniert, der in der gemeinsamen Sprachoptimierungsanzeige angezeigt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn verschiedene abgeleitete oder sekundäre Optimierungswerte (wie der Diskretionswert bzw. die Privatheit einerseits und ein Sprachqualitätswert oder Deutlichkeitswert wie das Signal-Rausch-Verhältnis andererseits) von letztlich demselben direkt von der Sprache abhängigen primären Optimierungswert abhängen, wie z. B. der Lautstärke des Sprechers. Wenn dann die Beeinflussung dieses primären Optimierungswerts (wie der Lautstärke) eine entgegengesetzte Wirkung auf die sekundären Optimierungswerte hat, also beispielsweise Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses einerseits, wenn der Sprecher lauter spricht, aber damit auch eine Reduzierung des Diskretionswerts andererseits, ist es vorteilhaft, einen Anzeigewert daraus zu erzeugen, der dem Sprecher anzeigt, wie er bezüglich der verschiedenen Optimierungskriterien steht.
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Eine Kombinierung der Werte heißt in diesem Sinne auch, dass z. B. ein gemeinsamer primärer Optimierungswert, wie die Lautstärke, direkt angezeigt wird, vorzugsweise so, dass dadurch gleichzeitig der Einfluss auf die sekundären Optimierungswerte mitangezeigt wird. Beispielsweise könnte die Kombination der Optimierungswerte bevorzugt so erfolgen, dass verschiedene Anzeigestufen gebildet werden.
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Bei einer ganz besonders bevorzugten Variante werden hierzu verschiedene Optimierungswerte und/oder ein aus verschiedenen Optimierungswerten kombinierter Anzeigewert in einem Anzeigebalken angezeigt. Beispielsweise kann dieser Anzeigebalken dann verschiedene Qualitätsbereiche in Form von Anzeigestufen in unterschiedlichen Farben aufweisen, wobei bei Erreichen einer Anzeigestufe ein bestimmter Qualitätsbereich markiert wird oder nicht. Ebenso könnte auch der sekundäre Kombinierungswert, beispielsweise ein Lautstärkewert, wie ein Balken innerhalb der vorgegebenen Qualitätsstufen dargestellt werden. Ganz besonders bevorzugt ist ein solcher Anzeigebalken so ausgestaltet, dass ein Ende des Anzeigebalkens einen Bereich für den Sprachqualitätswert bildet und das andere Ende einen Bereich für den Diskretionswert, da mit steigender Lautstärke zunächst der Sprachqualitätswert immer besser und bei noch weiter steigender Lautstärke dann schließlich der Diskretionswert immer schlechter wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels noch einmal näher erläutert. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kommunikationsanlage mit vier Hörzonen,
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2 ein Blockschaltbild der Optimierungswertermittlungseinrichtung aus dem Ausführungsbeispiel nach 1, und
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3 eine schematische Darstellung der Sprachoptimierungsanzeige aus dem Ausführungsbeispiel nach 1.
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In den 1 und 2 wird jeweils von einem Beispielszenario ausgegangen, dass sich ein Sprecher SP in einer ersten Hörzone HZ1 im Fond eines Fahrzeugs befindet und diskret über eine Freisprechanlage ein Telefongespräch mit einem externen Gesprächspartner führen will. Der Chauffeur auf dem Fahrersitz in einer weiteren Hörzone HZ3 soll von diesem Gespräch nichts verstehen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass neben diesem Chauffeur-Szenario eine erfindungsgemäß aufgebaute Anlage auch in der Lage ist, den umgekehrten Fall zu ermöglichen, dass beispielsweise der Fahrer über seine Freisprechanlage kommunizieren soll und die mitfahrenden Kinder im Fond dieses Gespräch nicht verstehen. Das heißt, die gesamte Kommunikationsanlage ist so aufgebaut, dass man in einer beliebigen Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 ein Gespräch führen kann und dabei in der erfindungsgemäßen Weise dem jeweiligen Sprecher S mittels der Sprachoptimierungsanzeige signalisiert wird, wie er ggf. seine Sprache optimieren kann, damit das Signal möglichst gut beim Gesprächspartner ankommt und dennoch von den Mitfahrern nicht gut verstanden werden kann. Insofern kann, anders als in 1 dargestellt wird, auch den anderen Insassen I jeweils eine Sprachoptimierungsanzeige 3 zugeordnet sein, die über eine Schnittstelle 30 von einer gemeinsamen Steuereinheit 10 angesteuert werden könnte.
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Wie in 1 dargestellt, ist hier jede Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 mit einem eigenen Mikrofon MK1, MK2, MK3, MK4 und zumindest einem eigenen Lautsprecher LS1, LS2, LS3, LS4 ausgestattet. Beispielsweise kann es sich bei den Lautsprechern LS1, LS2, LS3, LS4 um Stereolautsprecher in den Kopfstützen des jeweiligen Platzes im Fahrzeug handeln, so dass eine lokale Zuordnung gegeben ist. Ebenso können auch durch andere im Fahrzeug verteilte Anordnungen von Lautsprechern bestimmte Hörbereiche in spezieller Weise beschallt werden, indem durch passende Überlagerung der Signale aus den verschiedenen Lautsprechern ein genau definiertes Klangfeld erzeugt wird. Insbesondere ist es auch denkbar, weniger oder mehr als vier verschiedene Hörzonen zu realisieren.
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Um eine Rückkopplung der Signale der Lautsprecher LS1, LS2, LS3, LS4 in das der jeweiligen Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 zugeordnete Mikrofon MK1, MK2, MK3, MK4 zu vermeiden, weist die Anlage Mittel zur „Echo-Cancellation“ auf. Geeignete Verfahren und Einrichtungen hierfür sind dem Fachmann ausreichend bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert bzw. nicht dargestellt.
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Die Mikrofone MK1, MK2, MK3, MK4 sind jeweils an Eingangsschnittstellen 11, 13, 15, 17 einer Steuereinheit 10 angeschlossen. Ebenso sind die Lautsprecher (bzw. Lautsprecherpaare) LS1, LS2, LS3, LS4 jeweils an Ausgangsschnittstellen 12, 14, 16, 18 der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Diese Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Bus-Schnittstelle 19 zu einem Telekommunikationsinterface 2 auf, das in herkömmlicher Weise aufgebaut sein kann und dafür sorgt, dass das von der Steuereinrichtung 10 kommende Ausgangssignal AS in geeignete Signale kodiert und ausgesendet wird, so dass sie von einer entsprechenden Schnittstelle bei einem Gesprächspartner empfangen und wieder dekodiert werden können. Ebenso ist dieses Telekommunikationsinterface 2 passend ausgebildet, um eingehende Telefonsignale des Gesprächspartners in ein geeignetes Ausgabesignal umzuwandeln und beispielsweise über die Bus-Schnittstelle 19 wieder an die Steuereinrichtung 10 zu übermitteln, die dann über die passende Ausgangsschnittstelle 12, 14, 16, 18 ein entsprechendes Signal zur Ansteuerung der Lautsprecher LS1, LS2, LS3, LS4 in der Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 des aktuellen Nutzers ausgibt.
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Ein wichtiges Modul der Steuereinrichtung 10 ist hier eine Optimierungswertermittlungseinrichtung 20, welche für ein aktuelles Gespräch einen Optimierungswert bezüglich eines vorgegebenen Optimierungskriteriums in der erfindungsgemäßen Weise ermittelt und in Abhängigkeit von dem Optimierungswert, hier über eine Schnittstelle 30 der Steuereinrichtung 10, die Sprachoptimierungsanzeige 3 für den aktuellen Sprecher S ansteuert. Wie bereits erwähnt, ist in 1 ein Beispiel dargestellt, in dem sich der Sprecher S in der ersten Hörzone HZ1 befindet, wogegen sich in den anderen Hörzonen HZ2, HZ3, HZ4 weitere Insassen I befinden, die vorzugsweise das aktuelle Gespräch nicht verstehen sollen. Daher ist in 1 vereinfacht, ohne Beschränkung darauf, auch nur in der ersten Hörzone HZ1 eine Sprachoptimierungsanzeige 3 dargestellt.
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2 zeigt für dieses Szenario detaillierter das Verfahren bzw. die Komponenten innerhalb der Optimierungswertermittlungseinrichtung 20 zur Ermittlung verschiedener Optimierungswerte SOV, SOD. Konkret werden bei diesem Szenario gemäß 2 zwei Optimierungswerte SOV, SOD ermittelt, nämlich zum einen ein Sprachqualitätswert SOV (bzw. Verständlichkeitswert), der angibt, wie gut die Sprachqualität des Ausgangssignals AS hinsichtlich der Verständlichkeit ist, sowie ein Diskretionswert SOD, welcher angibt, wie verständlich das Signal noch in einer anderen Hörzone ist. Im konkreten Fall könnte beispielsweise die Hörzone HZ3 des Fahrers dahingehend überwacht werden, inwieweit der Fahrer das Sprachsignal SP verstehen kann. In gleicher Weise könnten auch die Hörzonen HZ2, HZ4 der anderen Insassen I ständig überprüft werden.
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Die Vorgehensweise zur Ermittlung der Optimierungswerte SOV, SOD ist dabei wie folgt:
Über eine Eingangsschnittstelle 11 kommt beispielsweise ausgehend von einem beim Sprecher S in der ersten Hörzone HZ1 befindlichen Mikrofon MK1 das erste Eingangssignal ES1, welches vorzugsweise relativ deutlich das Sprachsignal SP des Sprechers S enthält. Dieses erste Eingangssignal ES1 wird zum einen an eine Filtereinrichtung 21 übergeben, in der mittels einer spektralen Filterung (vorzugsweise mit einem Hoch- und Tiefpass sowie ggf. weiteren Filterstufen) alle Störgeräusche entfernt werden, die nicht für die Sprache relevant sind. Auf diese Weise wird das Nutzsignal oder Ausgangssignal AS ermittelt. Für die Einstellung der Filterung und die Ermittlung der Umgebungsgeräusche kann beispielsweise hierzu auch ein zweites Eingangssignal ES2 verwendet werden, das über die Eingangsschnittstelle 15 der Steuereinrichtung von einem Mikrofon MK3 in der Hörzone HZ3 des Fahrers erfasst wird. Ebenso könnten noch weitere Signale mit weiteren Mikrofonen (beispielsweise den Mikrofonen MK2, MK4 in den anderen Hörzonen HZ2, HZ4) erfasst werden und ebenso zur Ermittlung des Untergrundrauschens herangezogen werden, um die Filtereinstellungen zu optimieren. Sofern eine der anderen Personen im Fahrzeug der Sprecher ist, kehrt sich dies natürlich um und das über die Schnittstelle 11 erhaltene Eingangssignal dient dann zur Unterstützung der Filterung des am Mikrofon des jeweiligen Sprechers erhaltenen Eingangssignals.
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Das Ausgangssignal AS wird dann über die Bus-Schnittstelle 19 an das Telekommunikationsinterface 2 (siehe 1) übermittelt. Zusätzlich kann dieses Ausgangssignal AS dann in einer Gesprächsqualitätsermittlungseinheit 22 genutzt werden, um einen Gesprächsqualitätswert SOV als ersten Optimierungswert SOV zu ermitteln. Hierzu wird der Pegel (beispielsweise in dB(A)) des Ausgangssignals AS durch den Pegel (beispielsweise ebenfalls in dB(A)) des ersten Eingangssignals ES1 geteilt. Daraus ergibt sich der Rauschabstand bzw. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (auch „SNR-Wert“ genannt; SNR = Signal to Noise Ratio). Dieser dimensionslose SNR-Wert kann beispielsweise in einen Wert zwischen 0 (nicht zu verstehen) bis 1 (klare Sprache) oder eine andere Skala umgerechnet werden. Dieses Signal bzw. dieser Wert kann dann, wie dargestellt, genutzt werden, um die Sprachoptimierungsanzeige 3 anzusteuern, wie dies später noch anhand von 3 erläutert wird.
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Das Ausgangssignal AS kann außerdem, wie in 2 dargestellt, an eine Diskretionswertermittlungseinheit 23 übermittelt werden, welche als weiteren Optimierungswert SOD einen Diskretionswert SOD ermittelt. Hierzu wird in erster Linie das zweite Eingangssignal ES2 genutzt, das von einem Mikrofon MK3 aus einer Hörzone HZ3 kommt, die zur Diskretionszone gehört (hier, wie zuvor erläutert, lediglich beispielhaft die Hörzone des Fahrers). Dieses zweite Eingangssignal ES2 beinhaltet hauptsächlich Innenraumgeräusche, Nebengeräusche etc., aber auch das gedämpfte Sprachsignal SP. Der Pegel des Sprachsignals SP an dieser Position ist dabei in Abhängigkeit von der Distanz zwischen dem Mikrofon MK1 in der Hörzone HZ1 des aktuellen Sprechers S und dem Mikrofon MK3, in dem das zweite Eingangssignal ES2 erfasst wurde, im Verhältnis zum ersten Eingangssignal ES1 gedämpft. Zwischen dem Ausgangssignal AS und dem zweiten Eingangssignal ES2 wird eine Korrelationsanalyse, beispielsweise in Form eines Kreuzkorrelationsvergleichs, durchgeführt, der angibt, wie viele Anteile des Ausgangssignals AS, d. h. des gefilterten ersten Eingangssignals ES1 und folglich zum überwiegenden Teil des Sprachsignals SP, tatsächlich noch erkennbar innerhalb des zweiten Eingangssignals ES2 sind. Dabei wird ein Korrelationsindex ermittelt, welcher ebenfalls beispielsweise auf eine dimensionslose Zahl, vorzugsweise zwischen 0 und 1, skaliert werden kann (0 = vollständig unterschiedlich, 1 = identisch). Auch dieser Korrelationsindex kann als Optimierungswert SOD an die Sprachoptimierungsanzeige 3 übermittelt werden.
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Eine bevorzugte Variante einer Sprachoptimierungsanzeige 3 wird in 3 dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen besonders gestalteten Anzeigebalken, der wie erwähnt auf einem gesonderten Display oder auf einem ohnehin vorhandenen Multifunktionsdisplay oder dergleichen dargestellt werden kann. Dieser Anzeigebalken ist in verschiedene Qualitätsbereiche bzw. Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 unterteilt. Dabei sind die unterschiedlichen Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 mit unterschiedlichen Farben markiert bzw. hinterlegt.
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Die unterschiedlichen Endbereiche bzw. die beiden Hälften dieses Anzeigebalkens sind dabei als Displayzonen den verschiedenen Optimierungswerten SOV, SOD zugeordnet, nämlich hier die linke Displayzone DZV dem Sprachqualitätswert SOV (bzw. SNR-Index) und die rechte Displayzone DZD dem Diskretionswert SOD (bzw. Privatheitsindex). Mit zunehmender Lautstärke des Sprachsignals SP wird offensichtlich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis besser. Gleichzeitig nimmt der Korrelationsindex aber zu, d. h. die Wahrscheinlichkeit, diskret ein Gespräch zu führen, ohne dass die anderen Insassen mithören, nimmt ab.
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Der Betrieb dieser Sprachoptimierungsanzeige 3 bzw. des Anzeigebalkens kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise können nach und nach die einzelnen Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 markiert werden, je nachdem, wie die aktuellen Optimierungswerte sind. Alternativ können auch diese Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 ständig markiert sein und ein Zeiger könnte anzeigen, welches die aktuell gültige Anzeigestufe ist. Beispielsweise könnte ein quer zum Anzeigebalken verlaufender Strich oder Faden in der in 3 angezeigten Pfeilrichtung LS mit zunehmender Lautstärke von links nach rechts über die Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 laufen.
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Dabei kann die Markierung der Anzeigefelder DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 bzw. die Darstellung eines Anzeigers (wie eines Fadens) innerhalb der Anzeigestufen DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 nach folgenden Regeln erfolgen:
Beispielsweise könnte die erste Anzeigestufe DS1 (für eine schlechte Sprachqualität) erreicht sein, wenn der Sprachqualitätswert SOV unter einem bestimmten ersten Sprachqualitätsgrenzwert liegt. Die zweite Anzeigestufe DS2 ist dann erreicht, wenn der Sprachqualitätswert SOV über dem ersten Sprachqualitätsgrenzwert, aber noch unterhalb eines zweiten (höheren) Sprachqualitätsgrenzwerts liegt.
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Wird als Sprachqualitätswert beispielsweise ein Wert zwischen 0 (schlechte Qualität) und 1 (gute Qualität) ermittelt, könnten beispielsweise dabei der erste Sprachqualitätsgrenzwert bei 0,4 und der zweite Sprachqualitätsgrenzwert bei 0,7 liegen.
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Befindet sich der Sprachqualitätswert SOV oberhalb des zweiten Sprachqualitätsgrenzwerts, so ist eine der drei rechten Anzeigestufen DS3, DS4, DS5 erreicht, und zwar in Abhängigkeit davon, wie gut der Diskretionswert SOD ist. Liegt dieser unterhalb eines ersten Diskretionsgrenzwerts, so ist die mittlere Anzeigestufe DS3 erreicht. Befindet sich der Diskretionswert SOD oberhalb dieses ersten Diskretionsgrenzwerts, jedoch unterhalb eines zweiten Diskretionsgrenzwerts, so ist die vierte Anzeigestufe DS4 erreicht, und oberhalb des zweiten Diskretionsgrenzwerts wird die letzte, ganz rechte Anzeigestufe DS5 erreicht. Wird der Diskretionsgrenzwert SOD wie erwähnt ebenfalls als Wert zwischen 0 und 1 berechnet, wobei 0 eine besonders gute Diskretion (Sprachsignal ist in anderen Hörzonen nicht zu verstehen) und 1 (Sprachsignal ist in anderen Hörzonen gut zu verstehen) bedeutet, so könnte der erste Diskretionsgrenzwert beispielsweise bei 0,4 liegen und der zweite Diskretionsgrenzwert bei 0,7. All diese Werte sind allerdings nur bevorzugte Beispiele.
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Da in den beiden äußeren Anzeigestufen DS1, DS5 entweder die Sprachqualität oder der Privatheitsindex sehr schlecht ist, sind diese Anzeigestufen DS1, DS5 vorzugsweise rot markiert, beispielsweise leuchten sie rot, wenn die Lautstärke derart ist, dass die betreffenden Optimierungswerte die oben genannten Regeln für diese Anzeigestufen DS1, DS5 erfüllen.
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Die weiter innen liegenden Anzeigestufen DS2, DS4 sind gerade noch akzeptabel, sowohl bezüglich der Sprachqualität als auch des Privatheitsindex, daher sind diese Anzeigestufen DS2, DS4 vorzugsweise gelb markiert.
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Die mittlere Anzeigestufe DS1 ist der optimale Bereich und daher grün markiert.
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Wird beispielsweise der Anzeigebalken so angesteuert, dass immer die Anzeigestufe DS1, DS2, DS3, DS4, DS5 leuchtet, für die die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, so braucht der Sprecher S nur noch darauf zu achten, dass das grüne Feld in der Mitte leuchtet und er weiß, dass die Lautstärke ideal ist, so dass einerseits eine ausreichend gute Sprachqualität zumindest auf der Versandseite vor dem Absenden an den Empfänger gegeben ist, andererseits aber die Sprache in den anderen Hörzonen nicht verstanden wird.
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Wie an dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel klar erkennbar ist, erlaubt es die Erfindung in vorteilhafter Weise, einem Telefonierenden dahingehend zu assistieren, dass er nur in der erforderlichen Lautstärke spricht, die in der konkreten Geräuschsituation notwendig ist und die das Kommunikationssystem überhaupt verarbeiten kann. Zudem kann der Sprecher leicht erkennen, ob das Telefonat in seiner Umgebung mitgehört werden kann. Daher ist dieses erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Kommunikationsanlage natürlich besonders geeignet zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, in denen mehrere Personen eng beieinander in einem geschlossenen Raum sitzen. Es ist aber auch in anderen ähnlichen Situationen nützlich, beispielsweise in Lobbys, auf Messen, in Lounge-Bereichen, in Großraumbüros oder in anderen Szenarien, in denen andere mithören können und viele Nebengeräusche auftreten.
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Mit der Erfindung ist es weiterhin möglich, einem Sprecher eine Anzeige der bei einem Gesprächspartner ankommenden Sprachqualität, insbesondere hinsichtlich Lautstärke und Verständlichkeit, anzuzeigen. Somit kann erreicht werden, dass dem Sprecher signalisiert wird, wie gut der Gesprächspartner das von ihm Gesprochene verstehen kann. Wenn der Sprecher beispielsweise in einem sich bewegenden Fahrzeug sitzt und der Gesprächspartner an einer ortsgebundenen Stelle, so kann dem Sprecher signalisiert werden, wie gut er landseitig zu verstehen ist. Dazu kann das an zur Landseite ausgegebene Ausgangssignal entsprechend analysiert und bewertet werden und/oder es kann landseitig die dortige tatsächlich ankommende bzw. ausgegebene Sprachqualität ermittelt und eine entsprechende Rückmeldung an das Fahrzeug gesandt werden.
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Durch eine entsprechende Anzeige für den Sprecher kann weiter vorteilhaft erreicht werden, dass der Sprecher nicht unnötig seine Sprachlautstärke anhebt, insbesondere bei starken Umgebungsgeräuschen, wodurch er Gefahr liefe, die Privatsphäre seines Gesprächs zu gefährden. Mit der Erfindung kann demgegenüber erreicht werden, dass der Sprecher auch bei wechselnder Umgebungslautstärke mit einer gleichbleibenden Sprachlautstärke spricht, wenn er signalisiert bekommt, dass die Sprachqualität empfängerseitig ausreichend gut ist. Eine entsprechend ausreichend gute Sprachqualität kann beispielsweise mittels ansich bekannter Techniken zur aktiven Lärmkompensation (Active Noise Cancellation, ANC) erreicht werden, insbesondere durch Überlagerung von Signalen aus Nebengeräuschen mit entsprechend erzeugten gegenphasigen Signalen und zur ausgabeseitigen Erzeugung von entsprechendem Antischall.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der in den Figuren dargestellten Kommunikationsanlage bzw. dem detailliert beschriebenen Verfahren nur um ein Ausführungsbeispiel handelt, welches in vieler Hinsicht modifiziert werden kann. Weiterhin wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein, eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese auch aus mehreren Untereinheiten besteht.
