DE102019106187A1 - Vorrichtung zur selektiven Geräuschunterdrückung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur selektiven Geräuschunterdrückung, mit wenigstens einem Lautsprecher (2), wenigstens einem Mikrofon, wenigstens einem Energiespeicher, wenigstens einem Mikrocontroller und wenigstens einem Bedienmittel,wobei über das Bedienmittel eine akustische Tonaufnahme mittels dem wenigstens einem Mikrofon auslösbar ist,wobei mit dem wenigstens einen Mikrofon eine spezifische Störquelle (4c) aus einer Vielzahl von akustischen Störquellen (4a-e) identifizierbar ist und die akustische Aufnahme in Richtung der spezifischen Störquelle (4c) durchführbar ist,wobei mittels dem Mikrocontroller und dem wenigstens einen Lautsprecher (2) auf Basis der akustischen Tonaufnahme der spezifischen Störquelle (4c) eine Geräuschunterdrückung bereitstellbar ist, sodass aus der Vielzahl von akustischen Störquellen (4a-e) die spezifische Störquelle (4c) akustisch unterdrückbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selektiven Geräuschunterdrückung.
  • Aus dem Stand der Technik sind unter anderem Hörgeräte und Kopfhörer bekannt, die eine Unterdrückung oder Hervorhebung von akustischen Umgebungsgeräuschen bzw. akustischen Tonfolgen bereitstellen. Methoden zur Geräuschunterdrückung, unter anderem bekannt als „noise cancelling“, bieten dem Benutzer den Vorteil, störende Umgebungsgeräusche in lauten Umgebungen ausblenden bzw. unterdrücken lassen zu können.
  • In Abhängigkeit von den zu unterdrückenden Frequenzen solcher Störgeräusche werden hierbei jedoch Umgebungsgeräusche jeglicher Art und Herkunft aus dem gewählten Frequenzbereich eliminiert und sind für den Benutzer des Hörgeräts bzw. des Kopfhörers nicht mehr hörbar. Akustische Warnsignale oder anderweitige Töne bzw. Tonfolgen, die denselben Frequenzbereich aufweisen, werden ebenso unterdrückt bzw. eliminiert wie die störenden Umgebungsgeräusche bzw. Störgeräusche.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass eine selektive Geräuschunterdrückung auf einfache und komfortabel zu bedienende Weise bereitstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur selektiven Geräuschunterdrückung wenigstens einen Lautsprecher aufweist, wenigstens ein Mikrofon, wenigstens einen Energiespeicher, wenigstens einen Mikrocontroller und wenigstens ein Bedienmittel. Über das Bedienmittel ist eine akustische Tonaufnahme mittels dem wenigstens einem Mikrofon auslösbar ist, wobei mit dem wenigstens einen Mikrofon eine spezifische Störquelle aus einer Vielzahl von akustischen Störquellen identifizierbar ist und die akustische Aufnahme in Richtung der spezifischen Störquelle durchführbar ist. Mittels dem Mikrocontroller und dem wenigstens einen Lautsprecher ist auf Basis der akustischen Tonaufnahme der spezifischen Störquelle eine Geräuschunterdrückung bereitstellbar, sodass aus der Vielzahl von akustischen Störquellen die spezifische Störquelle akustisch unterdrückbar ist.
  • Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass aus einer Vielzahl von Geräuschquellen bzw. Störquellen eine einzelne, spezifische Störquelle, wie z.B. eine einzelne menschliche Stimme, identifizierbar und selektiv unterdrückbar ist. Hierzu können Geräusche, wie ein Ton, eine beliebige Tonabfolge, die Sprache einer Person oder dergleichen, aus einer spezifischen Richtung mit dem Mikrofon aufgenommen werden. Mit anderen Worten wird es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Geräusche, insbesondere unerwünschte Geräusche auszublenden. Diese unerwünschten Geräusche bzw. Störquellen können mittels der Vorrichtung identifiziert und entsprechend in einen nicht hörbaren Bereich bzw. komplett ausgeblendet werden. Insbesondere wird es möglich, bestimmte Frequenzbänder bzw. Frequenzbereiche auszublenden.
  • Anhand des Mikrocontrollers können entsprechende Schallwellenabfolgen zur Geräuschunterdrückung, insbesondere zur aktiven Geräuschunterdrückung, berechnet bzw. bereitgestellt werden. Bei Ausgabe der bereitgestellten Schwallwellenabfolge durch den wenigstens einen Lautsprecher erfolgt eine Geräuschunterdrückung am Gehör des Benutzers. Es findet eine selektive Geräuschunterdrückung statt.
  • Eine akustische Störquelle kann in diesem Sinne die Stimme einer Person bzw. eine technisch modulierte Stimme sein, ein akustisches Warnsignal, ein monotones, akustisches Umfeld wie z.B. innerhalb eines Flugzeuges oder dergleichen.
  • Eine akustische Tonfolge bzw. ein akustisches (Stör-)Signal einer Störquelle kann ein akustisches Signal sein, welches durch das menschliche Gehör erfassbar ist. Insbesondere kann das akustische Störsignal innerhalb des Frequenzbereiches des menschlichen Gehörs liegen.
  • Die Richtung der spezifischen Störquelle beschreibt insbesondere diejenige Richtung, in die das wenigstens eine Mikrofon zur zweckmäßigen Aufnahme eines akustischen Störsignals der spezifischen Störquelle aus einer Vielzahl von Störquellen ausgerichtet sein muss.
  • Unter selektiver Geräuschunterdrückung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass einzelne Geräusche bzw. Geräuschquellen bzw. Störquellen am Gehör des Benutzers durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gezielt unterdrückt werden. Übrige Umgebungsgeräusche, die nicht der Akustik der identifizierten, spezifischen Störquelle entsprechen können weiterhin das Gehör des Benutzers erreichen und durch den Benutzer der Vorrichtung wahrgenommen werden.
  • Auf diese Weise können z.B. an belebten Orten, wie an einem Flughafen oder innerhalb eines Flugzeuges, Stimmen einzelner Personen oder bestimmte Geräusche einzelner Störquellen selektiv ausgeblendet werden.
  • Es kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass aus einer Vielzahl von Störquellen mehrere spezifische Störquellen selektiv unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass eine Ausrichtung des wenigstens einen Mikrofons zumindest annähernd orthogonal zu einer Frontalebene eines Benutzers der Vorrichtung verläuft.
  • Sofern sich der Benutzer der Vorrichtung um die eigene Körperhochachse dreht, wird das wenigstens Mikrofon der erfindungsgemäßen Vorrichtung mitgeführt.
  • Das wenigstens eine Mikrofon, zur Aufnahme bzw. Identifizierung der spezifischen Störquelle, ist bevorzugter Weise in die Richtung der spezifischen Störquelle ausgerichtet, sofern sich der Benutzer der Vorrichtung der spezifischen Störquelle zugewandt hat.
  • Es kann des Weiteren in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Ausrichtung des wenigstens einen Mikrofons im Wesentlichen mit der Blickrichtung des Benutzers zusammenfällt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die gegenüber der Frontalebene zumindest annähernd orthogonale Ausrichtung des wenigstens einen Mikrofons auf die Blickrichtung des Benutzers justierbar ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass sich Achsen der Blickrichtung des Benutzers und der Ausrichtung des wenigstens einen Mikrofons in einem beliebigen Abstand zu der Frontalebene schneiden, beispielsweise in einem Abstand von 5m, 10m oder 15m.
  • Die Aufnahme einer Störquelle ist mittels des wenigstens einen Mikrofons durchführbar, indem der Benutzer der Vorrichtung die Störquelle ansieht bzw. seinen Blick auf diese richtet und die akustische Aufnahme mit dem Bedienmittel der Vorrichtung auslöst. Anhand der Rotation des Körpers des Benutzers, insbesondere des Kopfes des Benutzers, in Richtung der Störquelle wird eine gezielte akustische Aufnahme der spezifischen Störquelle ermöglicht.
  • Unter einem Bedienmittel kann ein einzelner Druckknopf zum Starten bzw. Beenden einer akustischen Aufnahme verstanden werden. Alternativ kann das Bedienmittel ein komplexes Steuermittel in Form einer Fernbedienung mit einer Vielzahl an Druckknöpfen bzw. Reglerelementen oder eine ausführbare Anwendung für ein Smartphone sein.
  • Auch ist vorstellbar, dass das Bedienmittel als eine Sprachsteuerung, unter Verwendung des wenigstens einen Mikrofons der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Sende- und Empfangseinheiten für eine drahtlose Verbindung, z.B. eine Bluetooth-Verbindung, mit einer Fernbedienung, einem Smartphone oder dergleichen aufweist.
  • Es kann darüber hinaus gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Geräuschunterdrückung durch Überlagerung von Schallwellen ausschließlich akustische Störgeräusche der spezifischen Störquelle unterdrückt. In diesem Sinne kann die Geräuschunterdrückung als eine aktive Geräuschunterdrückung vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise kann der Mikrocontroller der Vorrichtung die aufgenommene Geräuschabfolge bzw. Stimmabfolge mit vorgebbaren Muster-Daten vergleichen. Im Falle z.B. einer Person als Störquelle ist somit ein Sprachmuster erstellbar.
  • Anhand eines derart approximierbaren Sprachmusters kann im Sinne der Erfindung aus einer kurzen, akustischen Aufnahmesequenz der Sprache einer Person ein vollumfängliches Sprachmuster wenigstens näherungsweise bestimmt werden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, anhand einer kurzen akustischen Aufnahme der spezifischen Störquelle eine optimierte, selektive Geräuschunterdrückung, insbesondere mittels entsprechender Schallwellenüberlagerung, bereitzustellen.
  • Zur Speicherung bzw. zum Vorhalten von derartigen Muster-Daten kann dem Mikrocontroller eine Speichereinheit zugeordnet sein.
  • Aus einer Vielzahl von sprechenden Personen wird vorzugsweise ausschließlich die aufgenommene und identifizierte Person, als spezifische Störquelle, unterdrückt.
  • Die erfindungsgemäße Geräuschunterdrückung erfolgt in diesem Sinne vorzugsweise nicht nur in Abhängigkeit von Frequenzbereichen der Störgeräusche. Es ist vorstellbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der aktiven Geräuschunterdrückung Sprachmuster, Stimmlagen, Betonungsfolgen oder dergleichen verwendet, um insbesondere einzelne Personen voneinander unterscheiden und für den Benutzer der Vorrichtung selektiv unterdrücken zu können.
  • Es kann des Weiteren vorgesehen sein, das zwei Lautsprecher vorgesehen sind, wobei jedem Lautsprecher wenigstens ein Mikrofon zugeordnet ist.
  • Das wenigstens eine Mikrofon kann jeweils in dem Lautsprecher integriert vorgesehen.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Benutzer die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Lautsprechern einsetzt, wobei pro Gehör bzw. Ohr des Benutzers ein Lautsprecher vorgesehen ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass pro Gehör des Benutzers mehr als ein Lautsprecher vorgesehen ist, beispielsweise ein Hochtöner und ein Tieftöner.
  • Des Weiteren ist pro Lautsprecher, insbesondere pro Gehör des Benutzers, die Vorrichtung mit wenigstens einem Mikrofon vorgesehen.
  • Insbesondere kann die Vorrichtung mit mehr als einem Mikrofon pro Lautsprecher ausgebildet sein. So können Umgebungsgeräusche und dergleichen aus mehreren Richtungen pro Gehör des Benutzers aufgenommen und voneinander unterschieden werden.
  • Es kann darüber hinaus in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Vorrichtung als ein tragbares Hörgerät oder als ein tragbarer Kopfhörer ausgestaltet ist.
  • Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als eine mobile Vorrichtung zur tragbaren Verwendung durch den Benutzer ausgestaltet sein.
  • In diesem Sinne kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung im Wesentlichen in einem Gehörgang des Benutzers anordbar ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest im Wesentlichen außerhalb des Gehörgangs angeordnet ist.
  • Demnach sind beliebige Ausführungsformen als Kopfhörer, als ein Hörgerät oder dergleichen in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Benutzers vorstellbar. Es können sowohl ästhetische Aspekte als auch Aspekte des Tragekomforts oder der akustischen Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung berücksichtigt werden.
  • Die Abschaltung kann automatisch erfolgen.
  • Insbesondere ist denkbar, dass nach Erkennen einer Störquelle für einen bestimmten Zeitraum eine Unterdrückung erfolgt.
  • Denkbar ist aber auch, dass anhand der Detektion der Störquelle und bei Detektion des Wegfalls der Störquelle die akustische Unterdrückung der Störquelle wieder aufgehoben wird.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Ortserfassungsmittel bzw. Ortserkennungsmerkmal in der Vorrichtung vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen GPS-Chip zur Erkennung des Ortes handeln.
  • Die Vorrichtung kann einen Ortsspeicher aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang kann man sich zu Nutze machen, dass bestimmte Störgeräusche immer am selben Ort vorkommen. Denkbar ist dabei beispielsweise der Flughafen, der Arbeitsplatz oder auch anwesende Personen, Familienangehörige in einem Fernsehzimmer usw. Derartige Muster können beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein. Sobald erkannt wird, dass der Nutzer sich an einem bestimmten Ort befindet, an dem bekanntermaßen Störgeräusche auftreten und auch bereits entsprechende akustische Unterdrückprofile im Speicher hinterlegt sind, können diese erneut aktiviert werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen näher dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel zur Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur selektiven Geräuschunterdrückung.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur selektiven Geräuschunterdrückung in der Anwendung durch einen Benutzer 3 gezeigt. Der Benutzer 3 weist eine Frontalebene X und eine Blickrichtung Y auf.
  • Die Vorrichtung 1 ist nach 1 mit wenigstens zwei Lautsprechern 2 und wenigstens einem Mikrofon pro Lautsprecher 2 ausgestaltet. Das wenigstens eine Mikrofon ist gemäß 1 jeweils in den Lautsprechern 2 integriert vorgesehen.
  • Die weiteren Komponenten der Vorrichtung 1, u.a. der Energiespeicher, der Mikrocontroller und das Bedienmittel, können in den Lautsprechern 2 der Vorrichtung 1 integriert oder als zusätzliche Komponente in Verbindung mit den Lautsprechern 2 vorliegen.
  • Des Weiteren kann das Bedienmittel z.B. als eine ausführbare Anwendung (d.h. „App“) für Smartphones vorgesehen sein, wobei eine drahtlose Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 möglich ist.
  • Die Lautsprecher 2, insbesondere die integrierten Mikrofone der Lautsprecher 2, weisen eine Ausrichtung entlang der Achse Z1 bzw. Z2 auf. Die Mikrofone sind gemäß 1 derart ausgerichtet, dass sich ihre Achsen Z1 bzw. Z2 in einem spezifischen Abstand mit der Blickrichtung Y des Benutzers 3 schneiden.
  • Die Ausrichtungsachsen Z1 bzw. Z2 und die Blickrichtung Y des Benutzers 3 können sich in einem spezifischen Abstand, insbesondere in einem Abstand von 5m, 10m oder 15m, schneiden. Vorzugsweise schneiden sich die Achsen Z1 bzw. Z2 sowie die Blickrichtung Y in einer akustischen Störquelle.
  • In 1 sind um den Benutzer 3 herum mehrere Störquellen 4a bis 4e angeordnet. Anhand der Vorrichtung 1 kann eine der Störquellen 4a bis 4e identifiziert bzw. akustisch aufgenommen und für den Benutzer 3 akustisch unterdrückt werden.
  • In 1 ist die Blickrichtung Y des Benutzers 3 auf die spezifische Störquelle 3c gerichtet. Der Benutzer 3 der Vorrichtung kann über das Bedienelement der Vorrichtung 1 die Aufnahme mittels dem wenigstens einen Mikrofon durchführen.
  • Über den Mikrocontroller werden spezifische Schallwellenabfolgen zur Geräuschunterdrückung berechnet bzw. bereitgestellt und über die Lautsprecher 2 für den Benutzer 3 ausgegeben.
  • Sofern die Störquellen 4a bis 4e, z.B. als sprechende Personen, Störgeräusche aussenden, werden die Störgeräusche der spezifischen Störquelle 4c für den Benutzer 3 vorzugsweise aktiv unterdrückt.
  • Der Benutzer 3 kann lediglich die übrigen Störquellen 3a; 3b; 3d; 3e akustisch wahrnehmen. Auf diese Weise findet eine selektive Geräuschunterdrückung für den Benutzer der Vorrichtung statt.
  • Ein mögliches Anwendungsszenario ist folgendermaßen denkbar:
  • Der Benutzer 3 trägt die Vorrichtung 1, die beispielsweise zumindest teilweise in Form von Kopfhören ausgebildet ist.
  • Durch die Mikrofone wird die Umgebungsgeräuschkulisse aufgenommen und entsprechend mittels des Mikrocontrollers analysiert.
  • Die Störquellen können entsprechend aus der Geräuschkulisse heraus identifiziert werden, was beispielsweise mittels einer Frequenzanalyse erfolgt.
  • Insbesondere können bestimmte Frequenzbänder identifiziert und herausgefiltert werden.
  • In der Folge werden nur noch die gewünschten Geräusche mittels des Lautsprechers wiedergegeben.
  • Denkbar ist insbesondere, bestimmte Stimmen aus der Umgebung des Benutzers 3 ausblenden zu können.
  • Der Mikrocontroller ist in diesem Zusammenhang derart ausgebildet, dass er beispielsweise menschliche Stimmen erkennt und beispielsweise auf einer App des Smartphones auch anzeigt. Durch ein Antippen der jeweiligen Stimmen auf dem Display und dem Bedienbildschirm der App können diese Stimmen ausgewählt und entsprechend ausgeblendet werden.
  • Die Abschaltung kann automatisch erfolgen.
  • Insbesondere ist denkbar, dass nach Erkennen einer Störquelle für einen bestimmten Zeitraum eine Unterdrückung erfolgt.
  • Denkbar ist aber auch, dass anhand der Detektion der Störquelle und bei Detektion des Wegfalls der Störquelle die akustische Unterdrückung der Störquelle wieder aufgehoben wird.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Ortserfassungsmittel in der Vorrichtung 1 vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen GPS-Chip zur Erkennung des Ortes handeln. In diesem Zusammenhang kann man sich zu Nutze machen, dass bestimmte Störgeräusche immer am selben Ort vorkommen. Denkbar ist dabei beispielsweise der Flughafen, der Arbeitsplatz oder auch anwesende Personen, Familienangehörige in einem Fernsehzimmer usw. Derartige Muster können beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein. Sobald erkannt wird, dass der Nutzer sich an einem bestimmten Ort befindet, an dem bekanntermaßen Störgeräusche auftreten und auch bereits entsprechende akustische Unterdrückprofile im Speicher hinterlegt sind, können diese erneut aktiviert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2a
    Lautsprecher
    2b
    Lautsprecher
    3
    Benutzer
    4a
    Störquelle
    4b
    Störquelle
    4c
    spezifische Störquelle
    4d
    Störquelle
    4e
    Störquelle
    X
    Frontalebene des Benutzers
    Y
    Blickrichtung des Benutzers
    Z1
    Ausrichtungsachse des Mikrofons
    Z2
    Ausrichtungsachse des Mikrofons

Claims (8)

  1. Vorrichtung (1) zur selektiven Geräuschunterdrückung, mit wenigstens einem Lautsprecher (2), wenigstens einem Mikrofon, wenigstens einem Energiespeicher, wenigstens einem Mikrocontroller und wenigstens einem Bedienmittel, wobei über das Bedienmittel eine akustische Tonaufnahme mittels dem wenigstens einem Mikrofon auslösbar ist, wobei mit dem wenigstens einen Mikrofon eine spezifische Störquelle (4c) aus einer Vielzahl von akustischen Störquellen (4a-e) identifizierbar ist und die akustische Aufnahme in Richtung der spezifischen Störquelle (4c) durchführbar ist, wobei mittels dem Mikrocontroller und dem wenigstens einen Lautsprecher (2) auf Basis der akustischen Tonaufnahme der spezifischen Störquelle (4c) eine Geräuschunterdrückung bereitstellbar ist, sodass aus der Vielzahl von akustischen Störquellen (4a-e) die spezifische Störquelle (4c) akustisch unterdrückbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung (Z1, Z2) des wenigstens einen Mikrofons zumindest annähernd orthogonal zu einer Frontalebene (X) eines Benutzers (3) der Vorrichtung verläuft.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung (Z1, Z2) des wenigstens einen Mikrofons im Wesentlichen mit der Blickrichtung (X) des Benutzers (3) zusammenfällt.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschunterdrückung durch Überlagerung von Schallwellen ausschließlich akustische Störgeräusche der spezifischen Störquelle (4c) unterdrückt.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zwei Lautsprecher (2a, 2b) vorgesehen sind, wobei jedem Lautsprecher (2a, 2b) wenigstens ein Mikrofon zugeordnet ist.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) als ein tragbares Hörgerät oder als ein tragbarer Kopfhörer ausgestaltet ist.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Ortserkennungsmodul aufweist.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Ortsspeicher aufweist.
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