DE10335547B4

DE10335547B4 - Messverfahren und Messgerät zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals bei Stimmaktivität

Info

Publication number: DE10335547B4
Application number: DE2003135547
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-02
Filing date: 2003-08-02
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2023-08-03
Also published as: DE10335547A1

Abstract

Messverfahren zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, während der Proband selbst einen Laut erzeugt, mit folgenden Schritten:
– Artikulieren eines Lauts durch den Probanden
– Aufnahme des Lauts mit mindestens einem Sprachschallaufnehmer
– Erkennung der Dauer und/oder der Lautstärke der Lauterzeugung des Probanden mittels einer Erkennungseinrichtung
– Ausgabe eines Audiosignals mittels eines Audiosignalgenerators zur Ausgabe von Audiosignalen beliebiger Kurvenform mit regelbarer Frequenz und Amplitude oder mittels einer Audiodateien-Abspieleinrichtung
– Zuführen von Audiosignalen des Audiosignalgenerators bzw. der Audiodateien-Abspieleinrichtung auf mindestens ein Ohr des Probanden während der Lauterzeugung des Probanden
– wobei die maximale Dauer des Audiosignals kürzer als die Dauer der Lauterzeugung des Probanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und ein Messgerät zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, während der Proband selbst einen Laut erzeugt oder nachdem ein Proband selbst einen Laut erzeugt hat. Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines solchen Messverfahrens und eines solchen Messgeräts in einem Trainingsverfahren bzw. in einem Trainingsgerät zur Verbesserung der Eigen- und Fremdwahrnehmung von Sprache.
In der Literatur wird seit den 70er Jahren auf das Phänomen hingewiesen, dass beim Sprechen stimmhafter Laute der Stapedius-Muskel im Mittelohr bereits bis zu 150 ms vor dem Beginn der Schwingung der Stimmbänder einsetzt. Diese Aktivität des Stapedius muss also vom zentralen Nervensystem gesteuert sein.
Es existieren bereits Verfahren zur Gehörmessung. In der DE 21 08 084 A werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die eine Gehörmessung Während Störschalls vorsieht. Dieser Störschall ist immer ein von außen zugeführtes, beliebiges Geräusch.
Auch im Verfahren zur Verdeckung von Testsignalen nach der DE 21 18 256 A geht es um die Verdeckung durch extern zugeführte Rauschsignale zur definierten akustischen Vorbelastung des Gehörs.
Im Zusammenhang mit Sprach- und Sprechstörungen wissen wir, dass häufig die Eigen- und Fremdwahrnehmung betroffen sind. Dass an den Problemen fremde Sprache zu verstehen oder die eigene Sprache zu kontrollieren, Verdeckungseffekte eine Rolle spielen, ist ebenfalls gut bekannt. Solche Verdeckungseffekte treten auf, wenn zuviel Störlärm wichtige Phoneme der fließenden Sprache verdeckt. Dazu gibt es reichlich Lösungen, die durch Filter und andere Tonsignalschaltungen versuchen, die durch Verdeckung bedrohten Phoneme – meist die Konsonanten – so zu verstärken, dass der Betroffene davon profitiert.
In der Hördiagnostik ist die Messung des Stapediusreflexes bekannt. Dabei wird der Muskel durch externen Schall ausgelöst und die Druckveränderung im Mittelohr gemessen.
Bislang wurde in der Forschung wenig beachtet, dass der Stapediusmuskel bereits vor dem Losschwingen der Stimmbänder aktiviert wird und während der eigenen Phonationsdauer betonter Laute angezogen bleibt. Dies ist wichtig, um das Gehör vor der eigenen Knochenleitung zu schützen, die sonst die Wahrnehmung der anderen Laute verdecken würde. Es stellt sich die Frage, ob die Hauptaufgabe des Stapediusmuskels der Schutz vor Lärm von außen oder innen ist. Während er bei Lärm von außen quasi immer verspätet reagiert, da ja der Schall erst die Cochlea durchlaufen muss, wird er beim Selbstsprechen bereits kurz vor dem Sprechvorgang aktiviert.
Der Erfinder geht nun davon aus, dass das dynamische Verhalten des Stapedius-Muskels einen bedeutsamen Einfluss auf die Kontrolle der eigenen Sprache hat und dass es von Bedeutung ist, dass der Muskel auch möglichst unverzüglich nach dem Ende der stimmhaften Laute wieder entspannt und so die Schallleitung ins Innenohr freimacht, damit im Sprachfluss auftretende Konsonanten möglichst laut und deutlich wahrgenommen werden. Die stimmhaften Laute werden sowohl über die Knochen und Luftleitung kontrolliert, während die stimmlosen Laute nur über die Luftleitung kontrolliert werden. Damit ist ein schnelles dynamisches Verhalten des Stapedius-Muskels für die Wahrnehmung von Sprache wichtig, insbesondere bei Wechsel zwischen dem Hören von fremdem und selbst erzeugtem Sprachschall.
Abgesehen vom beschriebenen Sachverhalt bezüglich des Stapedius-Muskels, können auch andere Muskeln im Mittelohr an diesen Wahrnehmungsvorgängen beteiligt sein. Allgemein bekannt ist auch, dass nach lautem Schall die menschliche Hörschwelle zunächst unempfindlich wird, da sie sich dem Lautstärkeniveau angepasst hat und sich erst langsam wieder die ursprüngliche Empfindlichkeit der Hörschwelle einstellt. Diese Prozesse können einige Sekunden bis Tage dauern.
Das hier vorgestellte Verfahren kann sowohl für die Messung der Mithörschwelle während dem eigenen Sprechen oder Singen wie auch zur Messung der Hörschwelle sofort nach dem Ende der eigenen Lauterzeugung dienen. Und es wird ein Trainingsverfahren gestaltet, indem man fremde Hörreize direkt nach Ende der eigenen stimmhaften Sprache zur Wahrnehmung anbietet.
Die dabei beteiligten Hirnbereiche sind nicht nur auf die Steuerungsorgane des Stapedius – Muskels selbst beschränkt, da die moderne Hirnforschung bereits erkennt, dass absteigende, also efferente Nervenbahnen von höheren Hirnregionen, einen starken Einfluss auf die tieferliegenden Funktionen haben.
Im Folgenden wird das erfinderische Verfahren mit der Probanden – Artikulation stimmhafter Laute vorgestellt. Es ist jedoch genauso möglich, die Mithörschwelle während oder kurz nach der Artikulation stimmloser Laute zu testen und zu trainieren. Dazu kann beispielsweise ein umschaltbarer stimmhaft/stimmlos-Detektor als Filter verwendet werden. Die im Testdesign verwendeten Audiosignale müssen nicht technischer Natur sein. Es kann je nach Anwendung der Erfindung durchaus sinnvoll sein, bereits im Testvorgang Sprach- oder Klangreize anzubieten.
Das Verfahren zur Bestimmung der Mithörschwelle bei Phonation wird beispielsweise so durchgeführt, dass der Proband (1) einen konstanten Ton artikuliert, z. B. ein langgezogenes [a:]. Das Mikrofon (3) nimmt den Schall auf, ein Verstärker (4) bringt das Stimmsignal auf einen ausreichend hohen Pegel, ein Filter (5) erkennt stimmhafte Phasen aufgrund der tiefen Grundschwingung der Stimmbänder, ein Gleichrichter (6) wandelt das Signal in eine Hüllkurve um, die, vom Analog-Digitalwandler (7) umgesetzt, dem Prozessor (8) zugeführt wird.
Das Programm des Prozessors (8) erkennt die Phonationsphase und speichert Einsatzzeitpunkt, Dauer und Ende im Speichermedium (11) ab.
Nach dem Beginn der Phonationsphase wird ein Audiosignal aus dem Generator (10) den Pegelstellern links (9a) und rechts (9b), deren Werte ebenfalls vom Prozessor (8) gesteuert werden können, zugeführt. Die Signale gelangen über Kopfhörerverstärker für links (12a) und rechts (12b) an die Kopfhörerseiten links (2a) und rechts (2b) als Schallschwingung an die Ohren des Probanden (1). Alternativ kann ein Audiosignal auch im Speicher (11) digital vorhanden sein, über einen Digital-Analogwandler in ein analoges Audiosignal umgewandelt werden und als Audiosignal verwendet werden. Dies ist durch Leitung (10b) nur angedeutet.
Liegt ein Audiogramm des Probanden vor, so ist die Hörschwelle bekannt und kann als Startgröße, z. B. 0 dB für die Testsignal-Lautstärke, verwendet werden. Meist liegt die Mithörschwelle bei Phonation um etwa 20 dB über der Hörschwelle, so dass ein Anfangswert von 10 dB und eine Steigerung in 5 dB Schritten sinnvoll wäre.
Ein Testdurchlauf beginnt bespielsweise bei zunächst geringer Lautstärke. Die Lautstärke des Testsignals wird allmählich gesteigert, bis der Proband das Testsignal wahrnimmt und die Taste (1L oder 1R) auf der Seite der ersten Wahrnehmung drückt. Nimmt er das Signal auf beiden Ohren gleichzeitig wahr, drückt er beide Tasten, oder für diesen Fall wird eine extra Taste vorgesehen.
Unterbricht der Proband während dieser Schwellenermittlung seine Phonation, erkennt dies der Prozessor und die bislang gültigen Messwerte werden gespeichert und eine neue Messung veranlasst. In der Regel sind mehrere Vorgänge dieser Art nötig, um eine hinreichend genaue Mithörschwelle bei Phonation zu bestimmen. Der Prozessor speichert die Amplitude der Phonation und die Lautstärke, die dem Kopfhörer zugeführt wurde. Der Prozessor kann diese Werte direkt anzeigen und/oder die Differenzlautstärke errechnen, speichern und auf dem Display darstellen.
Mit einem ähnlichen Prozess wird die Hörschwelle bzw. das Verdeckungspotential nach Phonation ermittelt:
Der Proband spricht jetzt ein kurzes z. B. [a:] ins Mikrofon. Nach dem zuvor beschriebenen Vorgang erkennt der Prozessor das Ende der Phonationsphase und generiert daraufhin wieder kurze Testreize, die jedoch unterhalb der zuvor ermittelten Mithörschwelle bei Phonation und oberhalb der Hörschwelle des Probanden liegen. Der Zeitpunkt zwischen Ende der Phonation und Beginn des Testsignals, wie auch die Seite links oder rechts der Reizung wird zufällig variiert oder bestimmte Algorithmen werden verwendet. Wieder hat der Proband die Aufgabe, auf den Testreiz zu reagieren, indem er auf der Seite die Taste drückt, wo er meint den Testreiz zuerst wahrgenommen zu haben. Dabei können das linke und rechte Ohr getrennt getestet werden. Oder es können zwei Reize mit einem zeitlichen Versatz angeboten werden.
Für eine fortlaufende Messung kann der Proband aufgefordert werden, einen neuen Durchlauf durch ein kurzes Artikulieren selbst zu starten.
Nachdem genügend Messungen erfolgt sind, und die Schwelle mit hinreichender Genauigkeit feststeht, endet der Testvorgang. Als Ergebnis werden die ermittelten Lautstärkepegel, bei denen der Proband die Taste drückte, sowie die jeweilige Zeitdauer nach Ende der Phonation, meist in Millisekunden, angegeben.
Um die Reaktionszeit von Wahrnehmung bis Tastendruck zu ermitteln, wird ein gewöhnlicher Reaktionstest vorgeschaltet, damit der Prozessor die Reaktionszeit von den Messwerten abziehen kann.
Im Falle eines Trainings wird das Umschalten zwischen Eigen- und Fremdwahrnehmung, zwischen eigener Stimme und fremden Signalen optimiert:
Dazu wird der gleiche Vorgang wie beim Messen der Mithörschwelle während oder kurz nach der eigenen Phonation verwendet. Als Audiosignale können nun auch Klänge oder Sprache verwendet werden. Dabei kann der Proband den Vorgang durch seine Artikulation starten und der Prozessor spielt ihm während oder nach Ende seiner Phonation beispielsweise ein [da:] oder [ba:] vor. Im Display werden ”da” oder ”ba” oder mehr Möglichkeiten zur Auswahl angeboten und entsprechend vielen Eingabetasten zugeordnet. Der Proband muss die richtige Taste drücken, die dem Wort oder der Silbe oder dem Laut entspricht, welches er meint gehört zu haben.
Während des Trainings speichert der Prozessor die Ergebnisse und Verteilung von richtigen/falschen Antworten auf die verschiedenen Worte, Silben oder Laute.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Vorgang der Speicherung in einem der vorgenannten Test- oder Trainingsabläufe in ein beliebiges Speichermedium erfolgen kann. Dazu stehen heute flüchtige und – nach Spannungswegnahme – nichtflüchtige Speichertypen zur Verfügung, die allgemein bekannt sind.
Es sei weiter darauf hingewiesen, dass die Eingabe der Antwort auch durch andere körperliche Zeichen gegeben werden kann, wie z. B. Kopf- oder Fußbewegungen die von einer geeigneten elektronischen Sensorik erkannt werden.
Wenn im zentralen Nervensystem der Entschluss zum Sprechen erfolgt ist, wird, wie bereits erwähnt, im Falle stimmhafter Laute der Stapedius-Muskel bis zu 150 ms vor der Stimmbandschwingung aktiviert. Um den beschriebenen Test- und Trainingsvorgang auf diesen Bereich auszudehnen, kann durch EMG-Ableitung die Aktivität des Stapedius-Muskels erkannt werden und darauf die beschriebenen Test- und Trainingsabläufe folgen, wobei jetzt die Wahrnehmungsschwellen vom Beginn der Muskelaktiviät bis zur stabilen Stimmbandschwingung interessant sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass oben genannte Beispiele nicht als Begrenzung des Erfindungsgedankens anzusehen sind, sondern dass vielmehr Veränderungen und Abwandlungen vom Fachmann leicht durchgeführt werden können, ohne den Grundgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Messverfahren zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, während der Proband selbst einen Laut erzeugt, mit folgenden Schritten: – Artikulieren eines Lauts durch den Probanden – Aufnahme des Lauts mit mindestens einem Sprachschallaufnehmer – Erkennung der Dauer und/oder der Lautstärke der Lauterzeugung des Probanden mittels einer Erkennungseinrichtung – Ausgabe eines Audiosignals mittels eines Audiosignalgenerators zur Ausgabe von Audiosignalen beliebiger Kurvenform mit regelbarer Frequenz und Amplitude oder mittels einer Audiodateien-Abspieleinrichtung – Zuführen von Audiosignalen des Audiosignalgenerators bzw. der Audiodateien-Abspieleinrichtung auf mindestens ein Ohr des Probanden während der Lauterzeugung des Probanden – wobei die maximale Dauer des Audiosignals kürzer als die Dauer der Lauterzeugung des Probanden ist.
Messgerät zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, während der Proband selbst einen Laut erzeugt, mit: – mindestens einem Sprachschallaufnahmer und nachfolgender Erkennungseinrichtung für die Dauer und/oder Lautstärke der Lauterzeugung des Probanden, – mindestens einem Audiosignalgenerator zum Generieren von Audiosignalen beliebiger Kurvenform mit regelbarer Frequenz und Amplitude oder einer Audiodateien-Abspieleinrichtung, – einer Verarbeitungseinrichtung zum Zuführen von Audiosignalen des Audiosignalgenerators bzw. der Audiodateien-Abspieleinrichtung auf mindestens ein Ohr des Probanden während der Lauterzeugung des Probanden, wobei das Messgerät derart konfiguriert ist, dass die maximale Dauer des Audiosignals kürzer als die Dauer der Lauterzeugung des Probanden ist.
Messverfahren zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, nachdem der Proband selbst einen Laut erzeugt hat, mit folgenden Schritten: – Artikulieren eines Lauts durch den Probanden – Aufnahme des Lauts mit mindestens einem Sprachschallaufnehmer – Erkennung des Endes der Lauterzeugung des Probanden mittels einer Erkennungseinrichtung – Ausgabe eines Audiosignals mittels eines Audiosignalgenerators zur Ausgabe von Audiosignalen beliebiger Kurvenform mit regelbarer Frequenz und Amplitude oder mittels einer Audiodateien-Abspieleinrichtung – Zuführen mindestens eines Audiosignals des Audiosignalgenerators bzw. der Audiodateien-Abspieleinrichtung auf mindestens ein Ohr des Probanden bis maximal fünf Sekunden nach Ende der Lauterzeugung des Probanden.
Messgerät zur Ermittlung der mindestens notwendigen Lautstärke oder Dauer eines Audiosignals, bis ein Proband das Audiosignal wahrnimmt, nachdem der Proband selbst einen Laut erzeugt hat, mit: – mindestens einem Sprachschallaufnahmer und nachfolgender Erkennungseinrichtung für das Ende der Lauterzeugung des Probanden, – mindestens einem Audiosignalgenerator zum Generieren von Audiosignalen beliebiger Kurvenform mit regelbarer Frequenz und Amplitude oder einer Audiodateien-Abspieleinrichtung, – einer Verarbeitungseinrichtung zum Zuführen mindestens eines Audiosignals des Audiosignalgenerators bzw. der Audiodateien-Abspieleinrichtung auf mindestens ein Ohr des Probanden bis maximal fünf Sekunden nach Ende der Lauterzeugung des Probanden.
Verwendung eines Messverfahrens nach dem Anspruch 1 oder 3 in einem Trainingsverfahren zur Verbesserung der Eigen- und Fremdwahrnehmung von Sprache.
Verwendung eines Messgeräts nach dem Anspruch 2 oder 4 in einem Trainingsgerät zur Verbesserung der Eigen- und Fremdwahrnehmung von Sprache.
Gerät nach Anspruch 2, 4 oder 6, gekennzeichnet durch mindestens eine Anschlussmöglichkeit für ein externes Audiosignal und eine Misch- oder Umschalteinrichtung zum Mischen bzw. Umschalten zwischen einem externen Audiosignal und mindestens einem internen Audiosignal.
Gerät nach Anspruch 2, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Computer verwendet wird, an dem Sprachschallaufnehmer integriert oder angeschlossen sind.
Gerät nach Anspruch 2, 4, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein tragbares Gerät ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 5, wobei für die Umsetzung des Verfahrens ein Computer verwendet wird, an dem Sprachschallaufnehmer und Kopfhörer integriert oder angeschlossen sind.