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Die Erfindung betrifft eine Signalausgabevorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Signalausgabevorrichtung.
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In Kraftfahrzeugen kann es, insbesondere aufgrund von Motorgeräuschen und/oder Umweltgeräuschen, sehr laut werden, so dass von im Innenraum angeordneten Lautsprechern ausgegebene akustische Hinweise von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht vollumfänglich wahrgenommen werden können. Dies gilt in besonderem Maße für Menschen mit Hörproblemen.
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Bekannt ist, dass akustische Hinweise klassifiziert und basierend auf der Klassifikation in verschiedenen Lautstärken ausgegeben werden. Insbesondere wird eine Verkehrsmeldung und/oder ein Gefahrenhinweis lauter ausgegeben als Musik. Nachteilig daran ist, dass eine erhöhte Lautstärke zumindest nicht unter allen Umständen eine verbesserte Verständlichkeit des akustischen Hinweises gewährleisten kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalausgabevorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Signalausgabevorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Signalausgabevorrichtung mit einem Oberflächenelement, einer Signaleingangsvorrichtung und mindestens einem Piezoelement geschaffen wird. Die Signaleingangsvorrichtung ist eingerichtet, um ein Audiosignal zu empfangen und ein dem Audiosignal zugeordnetes Ansteuersignal an das mindestens eine Piezoelement zu übermitteln. Das mindestens eine Piezoelement ist eingerichtet, um das Ansteuersignal in ein haptisches Signal umzuwandeln. Dabei sind das Oberflächenelement und das mindestens eine Piezoelement derart angeordnet, dass das haptische Signal von dem Piezoelement auf das Oberflächenelement übertragen wird.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, mittels der Signalausgabevorrichtung simultan zu einem Audiosignal, welches mittels eines Lautsprechers ausgegeben wird, ein auf dem Audiosignal basierendes haptisches Signal auszugeben und damit die Verständlichkeit des ausgegebenen Audiosignals, insbesondere für Menschen mit einem eingeschränkten Hörsinn, deutlich zu verbessern. Insbesondere kann damit die Hörschwelle von Menschen, insbesondere von Menschen mit eingeschränktem Hörvermögen, deutlich herabgesetzt werden. Außerdem verbessert sich die Verkehrssicherheit bei einer besseren Verständlichkeit von Audiosignalen.
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Insbesondere ist das mindestens eine Piezoelement als Piezoaktor ausgebildet und nutzt somit den inversen Piezoeffekt, um durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist ein Audiosignal insbesondere ein elektrisches Signal, welches akustische Informationen mittels einer Stromleitung transportiert.
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Insbesondere ist das Ansteuersignal ein insbesondere analoges elektrisches Signal, welches die akustischen Informationen des Audiosignals transportiert.
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Insbesondere ist das haptische Signal eine haptische Schwingung, insbesondere eine Vibration, wobei das haptische Signal insbesondere auch die akustischen Informationen umfasst.
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Insbesondere weisen das Audiosignal und das haptische Signal die gleiche Frequenz und vorzugsweise eine gleiche Modulation auf.
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Insbesondere sind das Oberflächenelement und das mindestens eine Piezoelement derart angeordnet, dass das haptische Signal bei einer Berührung des Oberflächenelements insbesondere durch einen menschlichen Beobachter, insbesondere den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, spürbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signaleingangsvorrichtung als Mikrocontroller ausgebildet ist. Zusätzlich ist die Signaleingangsvorrichtung eingerichtet, um mit einem Ausgang eines Audiosystems verbunden zu werden.
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In einer Ausgestaltung ist die Signaleingangsvorrichtung eingerichtet, um mit einem analogen Ausgang eines Audiosystems verbunden zu werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Signaleingangsvorrichtung eingerichtet, um mit einem digitalen Ausgang eines Audiosystems verbunden zu werden. Insbesondere weist die Signaleingangsvorrichtung einen Digital-Analog-Wandler auf, der eingerichtet ist, um das digitale Audiosignal in das insbesondere analoge Ansteuersignal umzuwandeln.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signaleingangsvorrichtung ein Verstärkerelement aufweist. Das Verstärkerelement ist eingerichtet, um das empfangene Audiosignal zu modifizieren und das Ansteuersignal als modifiziertes Audiosignal zu erzeugen. Das Verstärkerelement ist weiter eingerichtet, um das Ansteuersignal an das mindestens eine Piezoelement zu übermitteln.
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Insbesondere ist das Verstärkerelement eingerichtet, um das empfangene Audiosignal an das mindestens eine Piezoelement anzupassen, sodass mittels des mindestens einen Piezoelements das haptische Signal insbesondere als Vibrationssignal ausgegeben wird.
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Insbesondere ist die mittels des Verstärkerelements durchgeführte Modifikation des Audiosignals mindestens eine Veränderung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: einer Verstärkung, einer Abschwächung, und einer Modulation des Audiosignals. Insbesondere umfasst die Modulation des Audiosignals eine Amplitudenmodulation und/oder eine Winkelmodulation, insbesondere eine Frequenzmodulation und/oder eine Phasenmodulation, und/oder eine Vektormodulation.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Piezoelement als eine PET/PVDF-Folie mit mindestens einer freischwingenden Mikromembran ausgebildet ist.
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Insbesondere ist eine solche PET/PVDF-Folie mit mindestens einer freischwingenden Mikromembran aus der Veröffentlichung „A versatile acoustically active surface based on piezoelectric microstructures“ von Han, J., Saravanapavanantham, M., Chua, M.R. et al. in Microsyst Nanoeng 8, 55 (2022). https://doi.org/10.1038/s41378-022-00384-0 bekannt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalausgabevorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist. Die Steuervorrichtung ist mit der Signaleingangsvorrichtung wirkverbunden und ist eingerichtet, um eine Signalweiterleitung der Signaleingangsvorrichtung zu steuern.
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In einer Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung mit dem Verstärkerelement wirkverbunden und eingerichtet, um die Modifikation des empfangenen Audiosignals zu steuern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Oberflächenelement als Teil eines Lenkrads ausgebildet ist.
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In einer Ausgestaltung ist das Oberflächenelement als Griffmulde des Lenkrads ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Lenkrad einen Lenkradkranz auf, und das Oberflächenelement ist als Teil einer den Lenkradkranz umhüllenden Beschichtung ausgebildet. Insbesondere bildet die den Lenkradkranz umhüllende Beschichtung das Oberflächenelement.
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Insbesondere weist die Signalausgabevorrichtung, insbesondere wenn sie als Teil des Lenkrades ausgebildet ist, eine Mehrzahl an Piezoelementen auf, wobei die Steuervorrichtung insbesondere eingerichtet ist, um die Mehrzahl an Piezoelementen aufeinander abgestimmt, insbesondere miteinander synchronisiert, anzusteuern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalausgabevorrichtung eingerichtet ist, um das Audiosignal basierend auf mindestens einem Parameter zu klassifizieren. Zusätzlich ist die Signalausgabevorrichtung eingerichtet, um basierend auf der Klassifikation das Audiosignal zu modifizieren, insbesondere um zwischen verschiedenen akustischen Informationen zu diskriminieren. Insbesondere ist Signalausgabevorrichtung eingerichtet, um nur bestimmte akustische Informationen des Audiosignals in Form des Ansteuersignals weiterzuleiten, und andere akustische Informationen nicht weiterzuleiten. Insbesondere ist die Signalausgabevorrichtung eingerichtet, um verkehrs- und/oder sicherheitsrelevante akustische Informationen in Form des Ansteuersignals weiterzuleiten, und beispielsweise dem Bereich der Unterhaltung - im Sinne von Entertainment - zugeordnete akustische Informationen nicht weiterzuleiten.
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Insbesondere ist die Signaleingangsvorrichtung eingerichtet, um das Audiosignal basierend auf dem mindestens einen Parameter zu klassifizieren.
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Insbesondere ist das Verstärkerelement eingerichtet, um basierend auf der Klassifikation das Audiosignal zu modifizieren.
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Insbesondere ist der mindestens eine Parameter charakteristisch für mindestens eine Klasse akustischer Informationen, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Musik, Sprache, Warntöne, Verkehrsmeldungen, und Navigationsansagen.
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Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um ein Radiodatensystem, insbesondere das RDS, zu analysieren und so zumindest Teile eines Radioprogramms herauszufiltern, in das Ansteuersignal umzuwandeln und als Ansteuersignal an das mindestens eine Piezoelement weiterzuleiten. Insbesondere anhand einer Programminformation, insbesondere der PTY, kann gezielt gefiltert werden, ob Nachrichten gesendet werden. Anhand eines PTY3-Signals können Notfallmeldungen direkt identifiziert werden. Anhand von Verkehrsdurchsagen in Form eines TA-Signals können Verkehrsnachrichten identifiziert werden. Weiterhin können die Signale des „Radio Texts“ und des „enhanced Radiotexts“ ausgewertet werden, um Nachrichten zu identifizieren und gesprochenen Text von Musik zu unterscheiden. Insbesondere anhand der „Music/Speech“-Information des RDS kann zwischen einem gesprochenen Text und Musik unterschieden werden.
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Insbesondere basiert die Steuerung auf einer Benutzereinstellung. Insbesondere wird das RDS basierend auf der Benutzereinstellung analysiert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalausgabevorrichtung eine Anzeigevorrichtung aufweist. Die Anzeigevorrichtung ist eingerichtet, um eine verschriftlichte Information des Audiosignals anzuzeigen.
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In einer Ausgestaltung ist die Anzeigevorrichtung zusätzlich eingerichtet, um die Benutzereinstellung der Signalausgabevorrichtung anzuzeigen und insbesondere eine Veränderung der Benutzereinstellung zu ermöglichen. Insbesondere weist die Benutzereinstellung mindestens eine Klasse, ausgewählt aus Nachrichten, insbesondere Radionachrichten, Warnmeldungen, insbesondere Radiowarnmeldungen und/oder Fahrzeugwarnmeldungen, Verkehrsnachrichten, insbesondere Radioverkehrsnachrichten, Navigationsanweisungen, Fahrzeuginteraktionen, Kommunikation, insbesondere Telefongespräche und/oder Textnachrichten, und Sprache, insbesondere gesprochener Text, auf. Insbesondere kann die mindestens eine Klasse in der Benutzereinstellung aktiviert oder deaktiviert sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung einen Trainings-Betriebsmodus aufweist. In dem Trainings-Betriebsmodus ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um ein bekanntes Audiosignal an die Signaleingangsvorrichtung zu übermitteln.
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In einer Ausgestaltung wird die Anzeigevorrichtung in dem Trainings-Betriebsmodus von der Steuervorrichtung angesteuert, um eine Information über das bekannte Audiosignal.
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In einer Ausgestaltung ist die Information über das bekannte Audiosignal die verschriftlichte Information des bekannten Audiosignals selbst. In einer anderen Ausgestaltung ist die Information über das bekannte Audiosignal ein Piktogramm und/oder ein Hinweis darauf, wo eine verschriftlichte Information des bekannten Audiosignals nachgelesen werden kann, beispielsweise eine Fundstelle in einem Fahrzeughandbuch. Vorzugsweise wird die verschriftlichte Information des bekannten Audiosignals auf der Anzeigevorrichtung angezeigt.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Signalausgabevorrichtung oder einer Signalausgabevorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Signalausgabevorrichtung erläutert wurden.
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In einer Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Nutzfahrzeug oder ein anderes Kraftfahrzeug ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs, und
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Signalausgabevorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Signalausgabevorrichtung 3. Die Signalausgabevorrichtung 3 weist ein Oberflächenelement 11 auf, wobei das Oberflächenelement 11 insbesondere als Teil eines Lenkrads 5 ausgebildet ist. Insbesondere ist das Oberflächenelement 11als eine Griffmulde 7 des Lenkrads 3 ausgebildet, wobei die Griffmulde 7 insbesondere an einem Lenkradkranz 9 des Lenkrads 5 angeordnet ist.
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Die Signalausgabevorrichtung 3 ist hier nur schematisch dargestellt. Der detaillierte Aufbau der Signalausgabevorrichtung 3 wird im Folgenden in 2 näher erläutert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Signalausgabevorrichtung 3.
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Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Das Ausführungsbeispiel der Signalausgabevorrichtung 3 kann insbesondere in dem Kraftfahrzeug 1 aus 1 verwendet werden.
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Die Signalausgabevorrichtung 3 weist ein Oberflächenelement 11, eine Signaleingangsvorrichtung 13 und mindestens ein Piezoelement 15 auf. Die Signaleingangsvorrichtung 13 ist eingerichtet, um ein Audiosignal 17 zu empfangen und ein dem Audiosignal zugeordnetes Ansteuersignal 19 an das mindestens eine Piezoelement 15 zu übermitteln. Das mindestens eine Piezoelement 15 ist eingerichtet, um das Ansteuersignal 19 in ein haptisches Signal 21, insbesondere in Form einer haptischen Schwingung, umzuwandeln. Weiterhin sind das Oberflächenelement 11 und das mindestens eine Piezoelement 15 derart angeordnet, dass das haptische Signal 21 von dem mindestens einen Piezoelement 15 auf das Oberflächenelement 11 übertragen wird.
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Vorzugsweise ist die Signaleingangsvorrichtung 13 als Mikrocontroller ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Signaleingangsvorrichtung 13 eingerichtet, um mit einem Ausgang eines Audiosystems 23 verbunden zu werden. Insbesondere wird das Audiosignal 17 sowohl zur Signalausgabevorrichtung 3 als auch zu einem Lautsprecher 25 geleitet, sodass vorzugsweise simultan ein akustisches Signal mittels des Lautsprechers 25 und ein dem Audiosignal 17 zugeordnetes haptisches Signal 21 mittels des mindestens einen Piezoelements 15 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft insbesondere die Hörschwelle von Menschen, insbesondere von Menschen mit eingeschränktem Hörvermögen, deutlich herabgesetzt werden. Dies wiederum trägt wesentlich zur Fahrsicherheit bei.
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Vorzugsweise weist die Signaleingangsvorrichtung 13 ein Verstärkerelement 27 auf. Das Verstärkerelement 27 ist insbesondere eingerichtet, um das empfangene Audiosignal 17 zu modifizieren und das Ansteuersignal 19 als modifiziertes Audiosignal zu erzeugen. Zusätzlich ist das Verstärkerelement 27 insbesondere eingerichtet, um das Ansteuersignal 19 an das mindestens eine Piezoelement 15 zu übermitteln.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Piezoelement 15 als eine PET/PVDF-Folie mit mindestens einer freischwingenden Mikromembran ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die Signalausgabevorrichtung 3 eine Steuervorrichtung 29 auf. Die Steuervorrichtung 29 ist insbesondere mit der Signaleingangsvorrichtung 13 wirkverbunden und eingerichtet, um eine Signalweiterleitung der Signaleingangsvorrichtung 13 zu steuern. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung 29 insbesondere mit dem Verstärkerelement 27 wirkverbunden und eingerichtet, um eine Modifikation des empfangenen Audiosignals 17 zu steuern. Vorzugsweise basiert die Steuerung der Signalweiterleitung und/oder der Modifikation auf einer Benutzereinstellung.
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Vorzugsweise ist die Signalausgabevorrichtung 3, insbesondere die Signaleingangsvorrichtung 13, eingerichtet, um das Audiosignal 17 basierend auf mindestens einem Parameter, insbesondere ist der mindestens eine Parameter charakteristisch für mindestens eine Klasse akustischer Informationen, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Musik, Sprache, Warntöne, Verkehrsmeldungen, und Navigationsansagen, zu klassifizieren. Weiter ist die Signalausgabevorrichtung 3, insbesondere das Verstärkerelement 25, vorzugsweise eingerichtet, um basierend auf der Klassifikation das Audiosignal 17 zu modifizieren.
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Vorzugsweise weist die Signalausgabevorrichtung 3 eine Anzeigevorrichtung 31 auf. Die Anzeigevorrichtung 31 ist insbesondere eingerichtet, um eine verschriftlichte Information 33 des Audiosignals 17 anzuzeigen.
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Vorzugsweise weist die Steuervorrichtung 29 einen Trainings-Betriebsmodus auf und ist in dem Trainings-Betriebsmodus eingerichtet, um ein bekanntes Audiosignal 17 an die Signaleingangsvorrichtung 13 zu übermitteln. Vorzugsweise wird die Anzeigevorrichtung 31 in dem Trainings-Betriebsmodus von der Steuervorrichtung 29 angesteuert, um eine Information über das bekannte Audiosignal 17, insbesondere die verschriftlichte Information 33 des bekannten Audiosignals 17, anzuzeigen.
