DE112018001333T5

DE112018001333T5 - Sprachverschlüsselungssystem und/oder dazugehöriges verfahren

Info

Publication number: DE112018001333T5
Application number: DE112018001333.2T
Authority: DE
Inventors: Alexey Krasnov
Original assignee: Guardian Glass LLC
Current assignee: Guardian Glass LLC
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-12-05
Also published as: US20180268836A1; KR20190122788A; WO2018170044A1; JP2020514819A; US10373626B2; CN110800052A; BR112019019159A2; WO2018170044A8

Abstract

Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen betreffen Sprachverschlüsselungssysteme und/oder dazugehörige Verfahren. Die hier beschriebenen Techniken stören die Verständlichkeit der wahrgenommenen Sprache, indem sie beispielsweise eine Maskierungsreplik des ursprünglichen Sprachsignals auf ein ursprüngliches Sprachsignal überlagern, wobei Teile davon durch eine Zeitverzögerung und/oder Amplitudeneinstellung verschmiert werden, wobei die Zeitverzögerungen und/oder Amplitudeneinstellungen mit der Zeit oszillieren. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verschmieren des ursprünglichen Signals in Frequenzbereichen erzeugt werden, die Formanten, Konsonantentönen, Phonemen und/oder anderen verwandten oder nicht verwandten informationstragenden Sprachbausteinen entsprechen. Zusätzlich oder alternativ kann störender Nachhall, wie er für Niederfrequenzräume oder -bereiche mit typisch ist, aus dem kopierten Signal „herausgeschnitten“ werden, ohne die wahrgenommene Lautstärke zu erhöhen oder im Wesentlichen zu erhöhen.

Description

Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Sprachverschlüsselungssysteme und/oder dazugehörige Verfahren. Insbesondere beziehen sich bestimmte beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung auf Sprachschutzsysteme und/oder zugehörige Verfahren, die die Verständlichkeit von Sprache stören, indem sie beispielsweise einem Sprachsignal eine Replik des ursprünglichen Sprachsignals überlagern, in der Teile davon verzögert sind und/oder in der Phase eingestellt und/oder in der Amplitude eingestellt sind, wobei die Zeitverzögerungen und/oder Amplitudeneinstellungen mit der Zeit oszillieren.
HINTERGRUND UND KURZDARSTELLUNG
Der Schutz der Privatsphäre beim Sprechen ist an modernen Arbeitsplätzen zu einer immer wichtigeren Aufgabe geworden. Sprecher möchten den Inhalt ihrer Gespräche auf ihre Büros oder Konferenzräume beschränken. Unbeabsichtigte Zuhörer andererseits möchten nicht durch unnötige mündliche Informationen gestört werden. Störende Gespräche anderer sind ebenso in anderen Situation als im Büro problematisch, einschließlich beispielsweise Wohnungen, Bibliotheken, Banken und/oder dergleichen, z. B. wo Menschen oft nicht bewusst ist, dass ihre Gespräche für andere störend sind.
Tatsächlich gibt es einige potentielle Nebenwirkungen, die durch anhaltende störende Geräusche hervorgerufen werden. Diese nachteiligen Auswirkungen können von Produktivitätsverlusten für Organisationen (z. B. wegen mangelnder Aufrechterhaltung und/oder Konzentrationsstörungen) bis hin zu medizinischen Problemen für Menschen (z. B. durch lästige Geräusche, Reizbarkeit, erhöhte Herzfrequenz usw. verursachte Kopfschmerzen reichen/oder ähnliches) und sogar zum Drang nach einem neuen Arbeitsumfeld führen. Misophonie, eine erworbene Krankheit im Zusammenhang mit der Assoziierung von Geräuschen mit etwas Unangenehmem, tritt ebenso gelegentlich auf. Einige Menschen leiden an akustischer Hypervigilanz oder Überempfindlichkeit gegenüber bestimmten Geräuschen und störenden Gesprächen.
In vielen Situationen steht die Störung durch Geräusche mit Lautstärke, Abruptheit, hoher Stimmlage und im Fall von Gesprächsgeräuschen dem Inhalt der Gespräche in Zusammenhang. In vielen Fällen gibt es bestimmte Komponenten in Gesprächen oder Lärm, die sie besonders störend oder irritierend machen. In Bezug auf den Inhalt von Gesprächen tendieren Menschen dazu, unabhängig von der Lautstärke zu versuchen zu verstehen, was gesagt wird, was nachweislich unterbewusst zur Belästigung beiträgt. Das heißt, sobald man wahrnimmt, dass jemand spricht, wird man oft unbeabsichtigt involviert, was eine Art unterbewusste Belästigung erzeugt.
Menschen sind oft von hohen Frequenzen irritiert (z. B. Geräusche im Bereich von 2.000-4.000 Hz). Diese Geräusche müssen keine hohe Intensität aufweisen, um als laut empfunden zu werden. In dieser Hinsicht ist 1 ein Diagramm vom wahrgenommenen menschlichen Gehör bei einem konstanten Pegel im Verhältnis von Schalldruckpegel zu Frequenz. Wie ersichtlich, zeigt die „Schallkurve gleicher Lautstärke“ in 1, dass Geräusche mit niedrigeren Frequenzen und hohen Schalldruckpegeln im Allgemeinen in derselben Weise wahrgenommen werden wie höherfrequente Geräusche mit niedrigeren Schalldruckpegeln. Typischerweise nimmt die Irritation mit steigender Lautstärke des Lärms zu.
Schallwellen, einschließlich Sprache, breiten sich vor allem in Längsrichtung über abwechselnde Verdichtungen und Verdünnungen von Luft aus. Wenn die Wellen auf eine Wand treffen, erzeugt die Verzerrung von Molekülen Druck auf die Außenseite der Wand, was wiederum sekundären Schall erzeugt.
Es versteht sich, dass es wünschenswert wäre, eine Wand mit Geräuschunterdrückung, einschließlich gesprächsstörender Eigenschaften, für wenigstens einige Situationen zu entwerfen. Manche Konstruktionsmaterialien, darunter Glas, sind schlechte Schallisolatoren. Gleichzeitig ist die Verwendung von Glas oft vorteilhaft, da sie eine ausgezeichnete optische Verbindung zwischen Büros bietet und zum Kontakt der Mitarbeiter beitragen kann. Somit versteht es sich, dass es wünschenswert wäre, eine optisch transparente Wand mit Geräuschunterdrückungseigenschaften, einschließlich gesprächsstörender Eigenschaften, für wenigstens einige dieser Situationen zu entwerfen. Schallisolierende Fenster sind dem Stand der Technik bekannt. Ein üblicher Ansatz beinhaltet das Erhöhen der Schallübertragungsklasse (STC = Sound Transmission Class) der Wand. Die STC ist eine ganzzahlige Bewertung dessen, wie gut eine Wand Schall dämpft. Sie wird über die 16 Frequenzen im Bereich des menschlichen Gehörs gewichtet. Die STC kann zum Beispiel unter Verwendung von bestimmten Abständen in Verbindung mit der Doppelglaswänden erhöht werden, um Schall destruktiv wiederzugeben; durch Erhöhen der STC von Einzel- oder Doppelglaswänden durch Erhöhen der Dicke des Glases und/oder unter Verwendung von Verbundglas.
Leider verursachen diese Techniken jedoch beträchtliche Kosten. Zum Beispiel ermöglicht die Erhöhung der Dicke von Einzelglas nur eine geringe akustische Dämpfung, während die Kosten dadurch steigen. Die Verwendung von Doppelglas, wenngleich wirksamer, erfordert typischerweise die Verwendung von mindestens zwei vergleichsweise dicken (z. B. 6-12,5 mm) Glasscheiben. Diese Lösungen erfordern typischerweise auch hohe Toleranzen in der Wandkonstruktion und die Verwendung von speziellen nachgiebigen mechanischen Verbindungen zur Vermeidung von flankierenden Wirkungen. Glas solcher Dicke ist schwer und teuer und führt zu hohen Montagekosten.
Ferner funktionieren Doppelglaswände üblicherweise vor allem bei Niederfrequenzgeräuschen gut. Dies kann ihre Wirksamkeit auf eine geringere Anzahl von Anwendungen beschränken, wie zum Beispiel auf Außenwände, um dem niederfrequenten Geräusch von Strahl- und Automotoren, Geräuschen von Seehäfen, Eisenbahnen usw. entgegenzuwirken. Gleichzeitig liegen die meisten Sprachgeräusche, die sowohl für die Belästigung als auch für die Spracherkennung verantwortlich sind, im Bereich von über 1800 Hz. Es wäre daher wünschenswert, eine Geräuschunterdrückung in diesem höheren Frequenzbereich zu erreichen, z. B. um blockstörende Komponenten zu unterstützen und die Sprachverschlüsselung zu erhöhen.
Anstatt höherfrequente Geräusche zu dämpfen, konzentrieren sich manche akustische Lösungen auf die Schallmaskierung. Zum Beispiel können Geräusche mit verschiedenen Frequenzen durch einen Lautsprecher elektronisch überlappt werden, sodass der zusätzliche Schall zusätzlich zum Originalgeräusch bereitgestellt wird. Schallmaskierung kann Naturgeräusche vom Wasserfall, über Regengeräusche bis hin zu Feuergeknister und Gewitter einschließen. Verschiedene Arten von künstlich erzeugten Maskierungsgeräuschen wie zum Beispiel weißes, rosa, braunes und anderes Rauschen, werden in dieser Hinsicht ebenso verwendet. Ein Hauptzweck dieser Schallmaskierungstechniken umfasst das Verringern der Belästigung durch umgebende Geräusche, und solche Ansätze können in der Tat die Belästigung verringern. Leider erzeugt es jedoch auch zusätzliche Geräusche, die wiederum manche Menschen als irritierend empfinden. Ein Problem der oben erwähnten Schallmaskierungstechniken besteht darin, dass ihre Frequenzen außerhalb des Frequenzbereichs von Silben - den Bausteinen der Sprache - liegen. In 11 werden z. B. die Ergebnisse der zeitlichen Frequenzanalyse eines normalen Sprachmusters, weißes Rauschen und einige Merkmale der Geräuschmaskierung genauer erörtert.
Noch ein anderer beispielhafter Ansatz zur Erzielung einer Geräuschunterdrückung wird in Bose-Kopfhörern verwendet. Dieser Ansatz beinhaltet das Registrieren von ankommendem Rauschen und das Erzeugen eines entgegenwirkenden Rauschens, das mit dem registrierten ankommenden Rauschen phasenverschoben ist. Obwohl es für einen selbst relativ leicht ist, sich durch das Tragen von Kopfhörern von der Umgebung abzuschotten, verhindert dies nicht, dass die Kopfhörer tragende Person Geräusche macht, die andere als störend empfinden. Das heißt, auch wenn die Kopfhörer tragende Person auf individueller Ebene eine isolierende Umgebung geschaffen hat, weiterhin das Problem besteht, einen isolierten Bereich für eine Gruppe zu schaffen, sodass andere in der Gruppe nicht hören können, was gesagt wird. Eine Schwierigkeit dieses Wandkonzepts besteht außerdem darin, dass es in der Regel nur auf einer kleinen Fläche gut funktioniert und sich vor allem für Dauerschall mit niedrigen Frequenzen eignet (wie zum Beispiel das Brummen von Motoren). Ein Grund dafür ist, dass nur ein schmales Frequenzband effektiv phasenverschoben werden kann, und je höher die Frequenzen sind, desto kleiner würde der akustische Raum der effektiven Rauschunterdrückung sein.
Somit ist festzustellen, dass es wünschenswert wäre, Techniken bereitzustellen, die einige oder alle der oben beschriebenen und/oder anderen Sprachmaskierungsprobleme überwinden. Beispielsweise ist es wünschenswert, akustische Techniken bereitzustellen, die dabei helfen, Geräusche, einschließlich Sprache, die bei Menschen Irritationen und Belästigungen verursachen, zu reduzieren oder auf andere Weise zu kompensieren.
Der Erfinder hat erkannt, dass es wünschenswert wäre, zu verhindern, dass der Inhalt der Rede von Personen in der Umgebung verstanden wird, die in Umgebungen sprechen, wie beispielsweise offenen oder geschlossenen Büroräumen und/oder anderen Umgebungen, die durch dünne Wände voneinander niedrigem STC getrennt sind, Fahrzeuge (einschließlich z. B. gewerblicher und privater Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen, Züge, Flugzeuge usw.), Bankschalterräume, Krankenhäuser, Polizeistationen, Konferenzräume usw. Tatsächlich scheint die Nachfrage nach akustischem Datenschutz in modernen Büroräumen im Großen und Ganzen stetig zuzunehmen.
Aktuelle Techniken, einschließlich der oben erörterten Schallmaskierungs- und Schallunterdrückungstechniken, zielen nicht auf den Inhalt der Sprache ab und sind nicht spezifisch sprachverständlichkeitsstörende Technologien. Tatsächlich sind Rauschmaskierungstechniken, die in der Technik bekannt sind, in einer fundamentalen Weise nicht dazu bestimmt, Sprache effektiv zu unterbrechen, ohne eine große Menge zusätzlicher Belästigung zu verursachen. In dieser Hinsicht hat der Erfinder erkannt, dass obwohl die Grundfrequenzen der menschlichen Sprache im gleichen Frequenzspektrum liegen wie einige der verfügbaren Maskierungsgeräusche und/oder -bereiche, die zumindest teilweise aufgehoben werden können, wurde festgestellt, dass informationshaltige Blöcke bei den im Wesentlichen unterschiedlichen Frequenzen auftreten. Informationen enthaltende Blöcke sind in diesem Zusammenhang Formanten, die die Energieausbrüche von Schall darstellen.
Es wurde somit erkannt, dass es wünschenswert wäre, eine akustische Maskierungstechnik zu entwickeln, die darauf abzielt, den Informationsgehalt der Sprache zu stören, ohne eine zusätzliche Belästigung zu verursachen. Es versteht sich, dass Maskierungstechniken im Allgemeinen ein gewisses Maß an Lautstärke zur ursprünglichen Sprache hinzufügen. Die Techniken von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen fügen nur eine geringe Menge zusätzlicher Lautstärke hinzu, z. B. weil sie spezifisch auf wesentliche Arten von Sprache zielen, wie etwa Formanten.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Unterbrechung der Sprachverständlichkeit bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Empfangen eines ursprünglichen Sprachsignals über ein Mikrofon; Erzeugen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals aus dem ursprünglichen Sprachsignal, wobei sich das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal vom ursprünglichen Sprachsignal unterscheidet, indem es (a) eine Zeitverzögerung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal aufweist, (b) sich die Zeitverzögerung gemäß einer Oszillationsfrequenz ändert und (c) eine Amplitude aufweist, die moduliert wird; und Ausgabe des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal über einen Lautsprecher, um den Grad der Verständlichkeit des ursprünglichen Sprachsignals zu reduzieren.
Vorrichtungen und Systeme mit solcher Funktionalität werden hier auch in Betracht gezogen, ebenso wie Wände mit solchen Vorrichtungen und Systemen.
Die Merkmale, Aspekte, Vorteile, und hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen können zur Realisierung von weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile können durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung beispielhafter veranschaulichender Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen besser und vollständiger verstanden werden, von denen:

1 ein Diagramm ist, das ein wahrgenommenes menschliches Gehör auf einem konstanten Pegel zeigt, wobei der Schalldruckpegel gegen die Frequenz aufgetragen wird;
2 ein Diagramm mit einigen Beispielen dessen ist, was mit unterschiedlichen Nachhallzeiten geschieht, und beispielhafte Anwendungen zeigt, die für verschiedene Nachhallzeiten geeignet sind;
3 die berechnete T₆₀ in einem Raum mit variablen Abmessungen mit Wänden zeigt, die aus drei verschiedenen Materialien hergestellt sind, nämlich Glas, Polycarbonat und Trockenwand;
4A-4B ein Beispiel für die Wirkung zeigen, die einen Nachhall haben kann;
5 eine graphische Darstellung von STC vs. T₆₀ ist, das ferner weitere Vorteile bestätigt, die sich bei Verwendung eines aktiven Ansatzes der Sprachverständlichkeitsstörung ergeben, in Übereinstimmung mit bestimmten beispielhaften Ausführungsformen;
6A-6B schematische Ansichten von Akustikwandanordnungen sind, die Ansätze zur Störung der Sprachverständlichkeit bei aktivem Rauschen gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen enthalten;
7 eine schematische Ansicht einer anderen Akustikwandanordnung ist, die einen Ansatz zur aktiven Störung der Sprachverständlichkeit gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen enthält;
8A-8B schematische Ansichten von Akustikwandanordnungen sind, die aktive sprachverständlichkeitsstörende Ansätze enthalten, die in Verbindung mit zwei Wänden gemäß bestimmten Ausführungsformen anwendbar sind;
9 ein Flussdiagramm ist, das einen beispielhaften Ansatz für eine aktive Sprachverständlichkeitsstörung zeigt, der in Verbindung mit bestimmten beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden kann;
10 Formantenfrequenzen für Einzel- und Mehrstimmensprache an ihren oberen bzw. unteren Abschnitten zeigt;
11 Formantenfrequenzen für verschiedene Arten von Tönen zeigt, einschließlich verschiedener Naturtöne und verschiedener Sprachtöne; und
12 ein Blockdiagramm einer elektronischen sprachverständlichkeitsstörenden Vorrichtung gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ist;
13 eine beispielhafte Frequenzabhängigkeit verschiedener Silben mit jeweils einem Konsonanten und einem Vokal umfasst;
14 ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung ist, die hilft, störenden Nachhall in einem Raum zu verringern, gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen;
15 ein Graph ist, der ein beispielhaftes Maskierungssignal (grau) zeigt, das einem ursprünglichen Sprachsignal (schwarz) überlagert ist; und
16 Testdaten zeigt, die aus einer Probe abgeleitet sind, die gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen hergestellt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf eine akustische Wandanordnung, die (durch elektronische Mittel) aktiven Schallhall verwendet, um eine Sprachverständlichkeitsstörungsfunktionalität zu erreichen, und/oder auf ein Verfahren zum Herstellen und/oder Verwenden derselben. Auf aktive Weise hinzugefügter Nachhall hilft dabei, störende Geräusche zu maskieren, die von innerhalb oder außerhalb eines Raums stammen, der mit einer solchen Wandanordnung ausgestattet ist. Dieser Ansatz umfasst zum Beispiel, dass in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dazu beigetragen wird, dass ansonsten möglicherweise störende Sprache als unverständlich (und damit weniger störend) empfunden wird.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen verleihen Wänden mit einem niedrigen STC Rauschmaskierungs- und Sprachunterbrechungseigenschaften, was vorteilhafterweise kostengünstige Lösungen mit geringem Gewicht und Sprachschutzeigenschaften ermöglicht. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können in hohen STC-Wänden verwendet werden, z. B. als ein Maß, um die Sprachverschlüsselung und/oder Rauschmaskierung weiter zu verbessern.
Nachhall ist manchmal vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlichen schalldämpfenden und Maskierungstechniken. Beispielsweise fügt der Nachhall in einigen Fällen nur die Lautstärke hinzu, die zum Stören von Sprache oder Rauschen erforderlich ist. In einigen Ausführungsformen wird kein oder nur minimales unnötiges zusätzliches Rauschen erzeugt. Nachhall ist auch vorteilhafterweise nicht auf bestimmte Abmessungen und/oder Geometrien der Wandanordnung beschränkt, kann bei niedrigen und hohen Frequenzen gleichermaßen gut funktionieren und „verzeiht“ die Präsenz von Flankenverlusten (die ansonsten manchmal die Schallisolation untergraben, weil Schallschwingungen entlang eines Einfallswegs durch eine Struktur verlaufen, z. B. durch Rahmenverbindungen, Steckdosen, Einbauleuchten, Installationsrohre, Rohrleitungen und andere akustische Lücken). Außerdem widersteht Nachhall vorteilhafterweise einer Überwachung. Durch weißes Rauschen maskierte Sprache kann manchmal leicht entschlüsselt werden (z. B. durch Entfernen des zusätzlichen zufällig erzeugten Rauschens aus dem Signal), und der Nachhall ist schwierig zu entschlüsseln, da im Grunde kein Referenzsignal vorhanden ist (z. B. es ist im Grunde selbstbezogen). Ferner wird ein Nachhall in zumindest einigen Fällen durch das ursprüngliche Sprachsignal aktiviert, und sein Volumen wird automatisch eingestellt, um dem Volumen des ursprünglichen Signals zu folgen. Ein zusätzlicher Vorteil des Nachhalls bezieht sich auf seine Fähigkeit, sogenanntes „Schlagen“ zu unterbrechen. Dies ist ein potenziell irritierender Infrarot-Ton ist, der durch zwei unterschiedliche Schallfrequenzen aufgebaut ist. Obwohl Infraschall an sich nicht immer zu hören ist, kann er nachteilige unterbewusste Nebenwirkungen haben. Darüber hinaus kann der Nachhall unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft sein, da er lediglich den Informationsteil der Sprache stört, anstatt zu versuchen, ihn auf Kosten der Lautstärke vollständig abzudecken. In der Tat erfordert Nachhall oftmals weniger Energie als das Hinzufügen von weißem Rauschen.
Insbesondere bezüglich Sprache sind bestimmte beispielhafte Ausführungsformen wirksam bei: Störung des Sprechrhythmus, darunter Grundfrequenzen und ihre Harmonien; Maskieren wichtiger akustischer Hinweise auf überlappende Silben und Vokale; Eliminieren von künstlich erzeugtem Infraschall mit Frequenzen unterhalb der Schwelle, die sich nachteilig auf die Gehirnwellen auswirken; etc. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen verwenden Nachhall im Bereich von 4-6 Hz, was der Anzahl von Silben entspricht, die pro Sekunde in normaler englischen Sprache ausgesprochen werden). Die Nachhallzeit, T₆₀ ist ein Maß für Nachhall. Sie stellt die Zeit dar, die der Schall benötigt, um 60 Dezibel von seinem Ausgangspegel abzufallen. Räume mit unterschiedlichen Zwecken profitieren von unterschiedlichen Nachhallzeiten. 2 ist ein Diagramm mit einigen Beispielen dessen, was mit unterschiedlichen Nachhallzeiten geschieht, und zeigt beispielhafte Anwendungen, die für verschiedene Nachhallzeiten geeignet sind. Im Allgemeinen tendieren zu niedrige T₆₀ -Werte (z. B. wenig bis kein Nachhall) dazu, Gespräche „trocken“ klingen zu lassen und werden in Konferenzräumen, Klassenzimmern und Büros bevorzugt, wohingegen zu hohe T₆₀ -Werte (z. B. mit viel Nachhall) dazu tendieren, Gespräche voller klingen zu lassen und werden in Konzerthallen, Kirchen, etc. verwendet. Sehr hohe T₆₀ -Werte machen Sprache unverständlich.
T₆₀ kann auf Grundlage der Sabine-Formel berechnet werden: $T_{60} = 0,16 \frac{V}{S_{e}}$

In dieser Formel ist V die Lautstärke und Se eine kombinierte wirksame Oberfläche des Raumes. Der Se-Wert von jeder Wand wird durch Multiplizieren des physikalischen Bereichs mit dem Absorptionskoeffizienten - einem je nach Material unterschiedlichen Leitwert - berechnet. Die folgende Tabelle stellt die Schallabsorptionskoeffizienten einiger üblicher Innenausbaumaterialien bereit.

Bodenmaterialien	125 Hz	250 Hz	500 Hz	1 kHz	2 kHz	4 kHz
Teppich auf Schaum	0,08	0,24	0,57	0,69	0,71	0,73

Wandmaterialien	125 Hz	250 Hz	500 Hz	1 kHz	2 kHz	4 kHz
Ziegel: unglasiert	0,03	0,03	0,03	0,04	0,05	0,07
Vorhang: 10 Unzen/yd²	0,03	0,04	0,11	0,17	0,24	0,35
Glasfaser: 2"	0,17	0,55	0,80	0,90	0,85	0,80
Glas: ¼" Platte groß	0,18	0,06	0,04	0,03	0,02	0,02
Polycarbonat	0,27	0,38	0,25	0,18	0,1	0,07

Deckenmaterialien	125 Hz	250 Hz	500 Hz	1 kHz	2 kHz	4 kHz
Akustische Deckenplatten	0,70	0,66	0,72	0,92	0,88	0,75
3/8" Sperrholzplatte	0,28	0,22	0,17	0,09	0,10	0,11

3 zeigt den berechneten T₆₀ -Wert in einem Raum variabler Größe mit Wänden aus drei unterschiedlichen Materialien, nämlich Glas, Polycarbonat und Trockenwand. Ein Beispiel für die Wirkung, die Nachhall haben kann, ist in den 4A-4B dargestellt. 4A stellt ein ursprüngliches Sprachmuster dar und 4B zeigt ein beispielhafte Wirkung, die Nachhall haben kann. Wie aus 4A-4B ersichtlich ist, unterbricht der Nachhall die Sprachartikulation durch (unter anderem) Ausfüllen von „Leerräumen“ zwischen Formanten, die als Stimmenenergie-Cluster angesehen werden können. Das Hinzufügen eines Signals zu diesen Sprachbausteinen (nämlich Vokalen und insbesondere Konsonanten) und das Unterbrechen des Zwischenraums zwischen Formanten trägt dazu bei, Sprache unverständlich zu machen und potenziell nachteilige psychoakustische Auswirkungen von Sprache zu reduzieren.
Wie oben angegeben, können bestimmte beispielhafte Ausführungsformen aktive Ansätze zur Auslösung von Nachhall verwenden, um der Schallmaskierung und Störung der Sprachverständlichkeit zu dienen. Wie aus der nachstehenden Beschreibung klarer wird, können aktive Ansätze elektronische, elektromechanische und/oder selektiv steuerbare mechanische Vorrichtungen umfassen, um Schallwellen zu stören, die auf und/oder in der Nähe einer Wandanordnung oder dergleichen einfallen. Passive Ansätze können solche Techniken in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ergänzen. In dieser Hinsicht können passive Ansätze (zum Beispiel) Wandanordnungen umfassen, die speziell so konstruiert sind, dass sie Nachhall auslösen, z. B. durch Einbringen von Löchern in die Wandbaugruppen und/oder durch Anbringen oder sonstige Bildung von Schallnachhallkomponenten darin und/oder darauf, unter Verwendung natürlicher Eigenschaften der so gebildeten Wand selbst usw.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 ist ersichtlich, dass Nachhall in Wänden vor allem im Niederfrequenzbereich wahrnehmbar ist. Somit kann es vorteilhaft sein, einen aktiven Ansatz zu nutzen, um Nachhall in einem Hochfrequenzbereich anzuwenden, um störende Geräusche und den Informationsgehalt von Gesprächen in einigen Fällen zu maskieren. 5 ist eine graphische Darstellung der Werte STC vs. T₆₀ , die ferner einige Vorteile bestätigt, die sich bei der Verwendung eines aktiven Ansatzes der Sprachverständlichkeitsstörung gemäß bestimmten Ausführungsformen ergeben. Das heißt, dass, wie in 5 zu sehen, eine hohe STC wünschenswert sein kann, um Sprache und/oder dergleichen unverständlich zu machen, wenn der T₆₀ -Wert niedrig ist. Im Gegensatz dazu kann ein elektronisch erzeugter Bereich helfen, die wahrgenommene Sprache selbst bei niedrigen STC-Werten unverständlich zu machen.
6A ist eine schematische Ansicht einer Akustikwandanordnung, die einen aktiven sprachverständlichkeitsstörenden Ansatz gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst. Wie in 6A gezeigt, schließt eine Wand 600 äußere und innere Hauptflächen 600a und 600b ein. Es ist in der Ausführungsform der 6A wünschenswert, sowohl die Verständlichkeit als auch die Belästigung zu reduzieren, die durch den Sprachklang 602 in Bezug auf den/die Zuhörer 604 verursacht wird. Somit nimmt ein Mikrofon oder eine andere Empfangsvorrichtung 606 diesen Ton auf, und ein Signal wird zu der Schallmaskierungsschaltung 608 geleitet, die in der Wand 600 in der breiteren Wandanordnung von 6A eingebettet ist oder anderweitig in Verbindung mit dieser bereitgestellt wird. Das Signal des Mikrofons 606 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein analoges oder digitales Signal sein, und die Schallmaskierungsschaltung 608 kann einen Analog-Digital-Wandler umfassen, z. B. für den Fall, dass ein bereitgestelltes analoges Signal digital verarbeitet werden soll. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Mikrofon 606 innerhalb der Wand 600, auf derselben Seite der Wand wie der/die Zuhörer 604 und/oder dergleichen installiert sein.
Die Schallmaskierungsschaltung 608 bestimmt, ob das von dem Mikrofon 606 zugeführte Signal innerhalb eines oder mehrerer vorbestimmter Frequenzbereiche liegt und/oder Rauschen mit dem einen oder mehreren vorbestimmten Frequenzbereichen enthält. Ein Bandpass oder ein anderes Filter, das ein Teil der Schallmaskierungsschaltung 608 ist, kann diesbezüglich verwendet werden. Einer der einen oder mehreren vorbestimmten Frequenzbereiche kann Sprache und/oder Geräuschen entsprechen, die als psychoakustisch störend oder lästig bestimmt werden. Einer der einen oder mehreren vorbestimmten Frequenzbereiche kann dem Bereich von 2800-3200 Hz entsprechen, was dazu beiträgt, die Töne der meisten Konsonanten (die möglicherweise die statistisch effektivste Art und Weise zum Maskieren von Tönen sind) und die informationstragenden Töne von mindestens einige Silben zu maskieren. Einer der einen oder mehreren vorbestimmten Frequenzbereiche kann dem Frequenzbereich der Formanten entsprechen, im Gegensatz zu der Grundfrequenz der Sprache, z. B. wie nachstehend ausführlich erörtert.
In Reaktion auf die Erfassung von Schallwellen in dem einen oder den mehreren vorbestimmten Frequenzbereichen erzeugt die Schallmaskierungsschaltung 608 ein Maskierungssignal und betätigt den Lautsprecher 610, um z. B. Schallwellen zu erzeugen, die über ein Nachhall- und/oder einen anderen Effekt Geräusche in einem vorbestimmten Frequenzbereich verschmieren, die andernfalls durch die Wand laufen würden. Dies schließt beispielsweise das Zerstören des Informationsteils der wahrgenommenen Sprache ein, wodurch seine Verständlichkeit verringert wird. Dies hilft wiederum dabei, die erfassten Schallwellen selektiv zu maskieren, wenn sie von der äußeren Hauptfläche 600a der Wand 600 zur inneren Hauptfläche 600b der Wand 600 gelangen, wodurch die für den/die Hörer 604 verursachte Störung verringert wird. Das heißt, der Nachhall 612 in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen hilft, wahrgenommene Sprache und/oder irritierende Geräusche zu stören. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird das Rauschen im Wesentlichen auf nicht konstante, möglicherweise „bedarfsgesteuerte“ oder dynamische Weise verborgen. Vorteilhafterweise schützt dieser Effekt vor Überwachung, da Lasermikrofone (z. B.) keine diskreten Geräusche aufnehmen können, der Nachhall selbstreferenzierend und somit schwerer zu entziffern ist und kein zusätzliches weißes Rauschen vorhanden ist, das leicht subtrahiert werden kann usw.
Obwohl das Mikrofon 606 und der Lautsprecher 610 auf gegenüberliegenden Seiten der Wand 600 in 6A gezeigt sind, versteht es sich, dass sie in beispielhaften Ausführungsformen in bestimmten Fällen auf der gleichen Seite (z. B. der gleichen Seite wie der oder die Zuhörer 604) vorgesehen sein können. Der Nachhall 612 kann in einigen Fällen nützlich sein, um die Verständlichkeit von Ton (einschließlich oder im Wesentlichen bestehend aus Sprache) zu stören, unabhängig davon, wo er erzeugt wird und wo er sich in Bezug auf den oder die Zuhörer 604 in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen befindet. Zum Beispiel kann der Nachhall 612 in einigen Fällen nützlich sein, um die Verständlichkeit des Tons (einschließlich oder im Wesentlichen bestehend aus Sprache) zu stören, selbst wenn der Ton von dem oder den Zuhörern 604 erzeugt wird (z. B. wenn sich andere Zuhörer auf derselben Seite der Wand 600 befinden, die andernfalls in der Lage sein könnten, Geräusche von dem oder den Zuhörer(n) 604 wahrzunehmen).
Zusätzlich zu oder anstelle des Nachhalls können bestimmte beispielhafte Ausführungsformen eine aktive Maskierung mittels umgekehrter Maskierung implementieren. Die durch die Schallmaskierungsschaltung 608 aktivierte Rauschmaskierung kann gemäß einem Algorithmus (z. B. einem Nachhallalgorithmus) durchgeführt werden, der eine Technik wie beispielsweise Standardfaltung, verstärkte Faltung, Rückwärtsnachhall, verzögerungsgesteuerter Nachhall und/oder so ähnlich verwendet. Die Schallmaskierungsschaltung 608 kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen eintreffendes Rauschen 602 verarbeiten und den Lautsprecher 610 gemäß der Ausgabe von dem Algorithmus steuern. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Algorithmus die wahrgenommene Lautstärke von einfallendem Rauschen in der Zeitdomäne ändern. Weitere Details bezüglich eines beispielhaften Algorithmus, der in Verbindung mit bestimmten beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden kann, werden nachstehend bereitgestellt.
Die Wand 600 kann aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, wie beispielsweise einer oder mehreren Platten aus Trockenwand, Glas, Polycarbonat, Gips und/oder dergleichen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen hat/haben die Wand/Wände oder das Material, das die Wand umfasst, Schallabsorptionskoeffizienten im Bereich von: 0,03-0,3 bei 125 Hz, 0,03-0,6 bei 250 Hz, 0,03-0,6 Hz bei 500 Hz; 0,03-0,9 bei 1000 Hz, 0,02-0,9 bei 2000 Hz und 0,02-0,8 bei 4000 Hz. In dieser Hinsicht kann man sich 6A als eine Draufsicht oder eine Querschnittsansicht vorstellen. Im Falle des ersteren (d.h. einer Draufsicht) können der Lautsprecher 610 und/oder die Schallmaskierungsschaltung 608 über der Wand 600 (z. B. in der Decke und unter beispielsweise einer oberen Platte) oder der Seite der Wand 600 vorgesehen sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Schallmaskierungsschaltung 608 mit einer Seite der Wand 600 verbunden sein, aber vor der Sicht verborgen sein (z. B. indem sie in der Decke verborgen ist, hinter dem Formteil usw.). Dasselbe kann für das Mikrofon 606 der Fall sein. Der Lautsprecher 610 kann Nachhall 612 in der Nähe der Oberseite und/oder Seiten der Wand 600 erzeugen, wodurch ein Nachhall darin oder nahe dazu ausgelöst wird.
In Bezug auf eine Querschnittsansicht können die äußeren und inneren Hauptflächen 600a und 600b getrennte Trockenwandflächen sein, die beispielsweise durch Metall- und/oder Holzstifte oder dergleichen getrennt sind. Der Lautsprecher 610 und/oder die Schallmaskierungsschaltung 608 können über der Wand 600 (z. B. in der Decke und unter z. B. einer oberen Platte), an der Seite der Wand 600 oder in dem Spalt zwischen dem äußeren und dem innere Hauptflächen 600a und 600b vorgesehen sein. Ähnlich wie oben kann die Schallmaskierungsschaltung 608 mit einer Seite der Wand 600 verbunden sein, aber vor der Sicht verborgen sein (z. B. indem sie in der Decke hinter dem Formteil innerhalb des Spalts zwischen der äußeren und der inneren Hauptfläche 600a und 600b usw. verborgen ist). Dasselbe kann für das Mikrofon 606 der Fall sein. Der Lautsprecher 610 kann Nachhall 612 in der Nähe der Oberseite und/oder Seiten der Wand 600 erzeugen, innerhalb der Seiten der Wand 600 usw., wodurch ein Nachhall darin oder nahe dazu ausgelöst wird. Somit kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen gesagt werden, dass die Wand 600 erste und zweite im Wesentlichen parallel beabstandete Substrate (aus oder einschließlich Glas und/oder dergleichen) umfasst, wobei der Lautsprecher 610 und die Schallmaskierungsschaltung 608 dazwischen und/oder darauf angeordnet sind.
Wie oben erwähnt, kann die Wand aus Glas sein oder dieses einschließen. Das heißt, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können auf eine Glaswand gerichtet sein, die in Verbindung mit einer akustischen Wandanordnung verwendet wird. Die Glaswand kann eine, zwei, drei oder eine andere Anzahl von Glasplatten umfassen. Das Glas kann ein übliches Float-, wärmegehärtetes, gehärtetes und/oder Verbundglas sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Wand eine isolierte Glas- (IG)-Einheit, eine vakuumisolierte Glas- (VIG)-Einheit und/oder dergleichen sein oder umfassen. Eine IG-Einheit kann ein erstes und ein zweites im Wesentlichen parallel beabstandetes Substrat umfassen, wobei eine Randdichtung um periphere Kanten herum ausgebildet ist und wobei der Hohlraum zwischen den Substraten wahlweise mit einem Inertgas (z. B. Ar, Xe und/oder dergleichen) mit oder ohne Luft gefüllt ist. Eine VIG-Einheit kann erste und zweite, im Wesentlichen parallele, voneinander beabstandete Substrate mit einer Randversiegelung, die um Umfangskanten herum ausgebildet ist, und Abstandshalter umfassen, wobei der Hohlraum zwischen den Substraten auf einen Druck evakuiert wird, der geringer als der Atmosphärendruck ist. In einigen Fällen kann ein Rahmen um die IG-Einheit und/oder die VIG-Einheit vorgesehen sein, und dieser Rahmen kann ein Teil der akustischen Wandanordnung sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können andere transparente Materialien verwendet werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der natürlich hohe Schallreflexionskoeffizient von Glas beispielsweise beim Auslösen von Nachhall und/oder anderen Geräuschmaskierungseffekten vorteilhaft sein.
6B ist ähnlich zu 6A, mit der Ausnahme, dass ein erstes und ein zweites Mikrofon 606a und 606b vorgesehen sind, sodass einfallendes Rauschen 602a und 602b über einen ersten und/oder einen zweiten Lautsprecher 610a und 610b registriert und kompensiert werden kann, wodurch die Störung für die Zuhörer 604a und 604b auf beiden Seiten der Wand 600' verringert wird. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können der erste und der zweite Lautsprecher 610a und 610b unabhängig voneinander gesteuert werden, um z. B. verschiedene Nachhallzeiten 612a und 612b auszugeben, um die gleichen Nachhalleffekte bei verschiedenen Lautstärkepegeln auszugeben, den ersten Lautsprecher 610a auf vom ersten Mikrofon 606a empfangenen Schall ansprechen zu lassen, während der zweite Lautsprecher 610b ausgeschaltet bleibt und/oder nicht auf einfallendes Geräusch 602a zu reagieren und umgekehrt usw. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können der erste und der zweite Lautsprecher 610a und 610b so gesteuert werden, dass sie zusammenarbeiten, z. B. um den gleichen Nachhalleffekt auszugeben. Wie oben angegeben, kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Schallmaskierungsschaltung 608' die gleichen oder unterschiedliche Aktionen in Bezug auf die Lautsprecher 610a und 610b auslösen, z. B. je nachdem von welcher Seite der Wand 600' das Geräusch kommt. In dieser Hinsicht kann die Schallmaskierungsschaltung 608' in der Lage sein, zu bestimmen, von welcher Seite der 600' Wand der Schall kommt, z. B. basierend auf Intensität und/oder dergleichen. Die Effektivität des Nachhallens 612a und 612b kann durch das andere Mikrofon aufgenommen und in die Schallmaskierungsschaltung 608' zurückgekoppelt werden, um z. B. die Schallmaskierungseffekte zu verbessern. In verschiedenen Ausführungsformen können eines oder beide der ersten und zweiten Mikrofone 606a und 606b an Innen- oder Außenflächen der Wand 600' bereitgestellt sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann eines der ersten und zweiten Mikrofone 606a und 606b auf einer Außenfläche der Wand 600' ausgebildet sein, und das andere der ersten und zweiten Mikrofone 606a und 606b kann auf einer Innenfläche der Wand ausgebildet sein 600. In verschiedenen Ausführungsformen können einer oder beide der ersten und zweiten Lautsprecher 610a und 610b an Innen- oder Außenflächen der Wand 600' bereitgestellt sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann einer der ersten und zweiten Lautsprecher 610a und 610b an einer Außenfläche der Wand 600' ausgebildet sein, und der andere der Lautsprecher 610a und 610b kann an einer Innenfläche der Wand 600 ausgebildet sein. In dem Beispiel von 6B kann ausgesagt werden, dass der Nachhall aktiv „in beide Richtungen“ arbeitet (obwohl es selbstverständlich in einigen Fällen möglich sein kann, die gleiche oder ähnliche Funktionalität in Verbindung mit einem einzelnen Mikrofon zu realisieren).
7 ist eine schematische Ansicht einer anderen akustischen Wandanordnung, die einen aktiven sprachverständlichkeitsstörenden Ansatz gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst. 7 zeigt eine Wand 700, die außerhalb eines „ruhigen“ oder „sicheren“ Raums ausgebildet ist. Geräusche 702 von innerhalb des Raums werden von Mikrofon 606' erfasst. Die Schallmaskierungsschaltung 608" empfängt Signale von Mikrofon 606' und aktiviert den Lautsprecher 710, der Nachhall 712a-712d in, an oder nahe der Wand 700 auslöst. Der Nachhall 712a-712d ist im Wesentlichen gleichförmig über die gesamte Wand 700 in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, sodass Zuhörer 704a-704d im Raum (und nahe der Wand 700) Geräusche und/oder Belästigungen von innen nicht wahrnehmen können. Es versteht sich, dass das Beispiel von 7 so modifiziert werden kann, dass es in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ein oder mehrere Mikrofone innerhalb des Raums einschließt. Zusätzlich oder alternativ versteht sich, dass das Beispiel von 7 so modifiziert werden kann, dass es ein oder mehrere Mikrofone enthält, um Geräusche zu erfassen und zu kompensieren, die von außerhalb des Raums stammen, z. B. in einer Weise ähnlich der in Verbindung mit 6B beschriebenen. Ein oder mehrere Mikrofone, die unabhängig von ihrer Position für den Empfang von Geräuschen von außerhalb des Raums vorgesehen sind, können nützlich sein, um 7 in einen privaten oder ruhigen Raum zu verwandeln, in dem Geräusche von außen kompensiert und maskiert werden.
In bestimmten Ausführungsformen können sich ein oder mehrere Lautsprecher außerhalb der Wand 700 befinden. Beispielsweise können Lautsprecher an einer, zwei oder mehreren Seiten der Wand 700 angeordnet sein, z. B. in oder in der Nähe von Bereichen, in denen sich einige oder alle Zuhörer 704a-704d befinden können, z. B. um das Geräusch zu maskieren, die Verständlichkeit von Sprache zu stören usw. In solchen Fällen können Nachhalleffekte 712a-712b und/oder dergleichen außerhalb der Wand 700 erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Lautsprecher in dem Raum angeordnet sein, um den Schall darin zu unterbrechen, z. B. wenn potentiell störender Schall in dem Raum, außerhalb des Raums oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Raums erzeugt wird.
8A-8B sind schematische Ansichten von Akustikwandanordnungen, die aktive sprachverständlichkeitsstörende Ansätze enthalten, die in Verbindung mit zwei Wänden gemäß bestimmten Ausführungsformen anwendbar sind; 8A-8B sind ähnlich zu 6A-6B. Anstatt jedoch Außen- und Innenflächen einer einzelnen Wand aufzuweisen, sind Außen- und Innenwände 800a und 800b vorgesehen. Die Rauschmaskierungsschaltung 608" und/oder der Lautsprecher 810 können in dem Hohlraum 800 angeordnet sein, der durch die Außen- und Innenwand 800a und 800b definiert ist, und sie können zusammenwirken, um einen Nachhall 812 in, auf oder nahe des Hohlraums 800 zu erzeugen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Lautsprecher 810 in der Nähe des/der Zuhörer/s 604 angeordnet sein, wie z. B. in 8A gezeigt. In ähnlicher Weise können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Lautsprecher 810a-810b in der Nähe des/der Zuhörer(s) 604a-604b angeordnet sein, um reversible Effekte 812a und 812b zu erzeugen, wie z. B. in 8B gezeigt. Die Modifikationen (einschließlich Positionsbeziehungen und/oder Funktionalität der Tonsteuerschaltungen und Lautsprecher), die oben in Verbindung mit den 6A-6B diskutiert wurden, können auch in Verbindung mit den 8A-8B durchgeführt werden.
Es wird angenommen, dass die lateralen Abmessungen einer Wand meist die Grundspektralbereiche von Sprache und ihre unteren Harmonien beeinflussen, während der Abstand zwischen den beiden Platten einer Wand vor allem Hochfrequenzkomponenten und deren Harmonien beeinflusst. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Glaswand hat Abmessungen von 10 Fuß × 12 Fuß, wobei der Luftabstand zwischen zwei Glasscheiben vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20 cm, bevorzugter im Bereich von 7 bis 17 cm liegt, und mit einer beispielhaften Trennung von 10 cm.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Ansatz für eine aktive Sprachverständlichkeitsstörung zeigt, der in Verbindung mit bestimmten beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden kann. 9 nimmt an, dass eine Wand- oder Wandanordnung bereits vorgesehen ist (Schritt S902). Einfallende Schallwellen werden detektiert (Schritt S904). Wenn die erfassten Schallwellen nicht in einem Frequenzbereich von Interesse liegen oder diesen nicht enthalten (wie in Schritt S906 bestimmt), kehrt der Prozess einfach zu Schritt S904 zurück und wartet darauf, dass weitere einfallende Schallwellen erfasst werden. Wenn andererseits die detektierten Schallwellen in einem Frequenzbereich von Interesse sind oder diesen enthalten (wie in Schritt S906 bestimmt), wird ein Lautsprecher verwendet, um ein Sprachverständlichkeits-Unterbrechungssignal zu erzeugen, z. B. gemäß den beispielhaften Algorithmen, die nachstehend ausführlicher diskutiert werden (Schritt S908). Dieses Verhalten sorgt somit für eine dynamische oder „bedarfsgesteuerte“ Maskierung von Geräuschen, einschließlich der Störung der Sprachverständlichkeit, z. B. durch ein System, das nicht immer „eingeschaltet“ ist. Wenn der Ton nicht beendet ist (wie in Schritt S910 bestimmt), kehrt der Prozess zu Schritt S908 zurück, und das Sprachverständlichkeits-Unterbrechungssignal wird immer noch erzeugt. Wenn andererseits der Ton beendet ist, können Informationen über den Vorfall protokolliert werden (Schritt S912), und der Prozess kann zu Schritt S904 zurückkehren und warten, bis weitere einfallende Schallwellen erfasst werden.
Das Protokollieren des Schrittes S912 kann beispielsweise das Erzeugen eines Datensatzes in einer Datendatei umfassen, die in einem nicht flüchtigen computerlesbaren Speichermedium und/oder dergleichen gespeichert ist (z. B. einem Flash-Speicher, einem USB-Laufwerk, RAM usw.). Der Datensatz kann einen Zeitstempel umfassen, der die Start- und Stoppzeiten des Ereignisses angibt, sowie einen Ortskennzeichner (z. B. Spezifizieren der Wand, an der der Ton detektiert wurde, beispielsweise für den Fall, dass mehrere Wände die hier offenbarte Technologie implementieren, das Mikrofon, das den Ton detektierte, beispielsweise falls es mehrere Mikrofone in einer gegebenen Wand gibt usw.). Informationen über den (die) Frequenzbereich(e) und/oder die erkannten und/oder erzeugten Signale können ebenfalls in der Aufzeichnung gespeichert werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Schaltung eine digitale oder eine andere Darstellung des detektierten und/oder erzeugten Tons speichern, z. B. in dem Datensatz oder in einer zugeordneten Datendatei. Infolgedessen können Sprache oder andere Geräusche aufgezeichnet werden, möglicherweise werden ganze Gespräche aufgezeichnet und für eine mögliche spätere Analyse archiviert. Beispielsweise kann die Schallmaskierungsschaltung (zum Beispiel) als ein Aufzeichnungsgerät verwendet werden (z. B. wie eine Überwachungskamera, ein Abhörgerät, ein Gerät zur Überwachung von Schallstatistiken und/oder dergleichen). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können Informationen lokal gespeichert und/oder an ein entferntes Computerendgerät oder dergleichen übertragen werden, um mögliche Folgeaktionen durchzuführen, wie beispielsweise die Wiedergabe von Geräuschereignissen und/oder Gespräche und deren Analyse (z. B. um herauszufinden, welche Arten von Geräuschen am häufigsten aufgenommen wurden, zu welcher Tageszeit die Geräusche am lautesten sind, wer die meisten verschiedenen Geräusche macht usw.). Die Übertragung kann durch Entfernen physikalischer Medien (wie z. B. eines Flash-Laufwerks, eines USB-Laufwerks und/oder dergleichen) über eine Kabelverbindung (z. B. einschließlich der Übertragung über ein serielles, USB-, Ethernet- oder anderes Kabel) drahtlos (z B. über Wi-Fi, Bluetooth, über das Internet und/oder dergleichen) usw. erfolgen. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können Informationen periodisch und/oder auf Anfrage übertragen werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Schallmaskierungsschaltung programmiert sein, um zu bestimmen, ob einfallendes Rauschen einem bekannten Muster oder Typ entspricht. Zum Beispiel können, obwohl sie störend sind, Alarmgeräusche, Sirenen und/oder dergleichen von der Schallmaskierungsschaltung erfasst werden und für Sicherheits-, Informations- und/oder andere Zwecke durch die Wandanordnung gehen.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Schallmaskierungsschaltung so programmiert sein, dass sie sowohl als Ton- (z. B. Sprach-) Unterbrecher (z. B. durch Verwendung von Nachhall und/oder dergleichen) als auch als Schalldämpfer arbeitet. In Bezug auf letztere kann die Schallmaskierungsschaltung nachhallende und/oder angenehme Geräusche erzeugen, um dabei zu helfen, möglicherweise störende Geräusche zu maskieren und/oder die Sprachverständlichkeit zu stören. Angenehme Geräusche können Naturgeräusche (z. B. der Klang des Meeres, Donner, Regen, Wasserfälle etc.), Tiergeräusche (z. B. Delfine), beruhigende Musik und/oder dergleichen sein. Diese Geräusche können in einem Datenspeicher gespeichert werden, auf den die Schallmaskierungsschaltung zugreifen kann. Wenn es geeignet ist (z. B. wenn ein Nachhall ausgelöst wird, wie oben beschrieben), kann die Schallmaskierungsschaltung den Schalldämpfer abrufen und ihn als Ausgabe an einen Lautsprecher oder dergleichen liefern (der beispielsweise der gleiche oder ein anderer Lautsprecher sein kann, wie er in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen als Luftpumpe verwendet wird).
Es versteht sich, dass passive Ansätze zur Geräuschstörung und/oder -unterdrückung in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden können, z. B. da die Wand selbst so strukturiert sein kann, dass sie als ein Nachhall induzierender Resonator dient, der akustischen Kontrast beinhaltet. Dies kann erreicht werden, indem eine oder mehrere (und vorzugsweise zwei oder mehr) Öffnungen, Schlitze und/oder dergleichen in der akustischen Wandanordnung ausgebildet werden, wodurch natürliche Eigenschaften der Wand selbst verwendet werden, um reversible Effekte eines gewünschten Typs zu erzeugen. Diese Merkmale können auf einer Seite der akustischen Wandbaugruppe ausgebildet sein, was die akustischen Richtungsmerkmale der Wandbaugruppe erhöht. Beispielsweise kann zumindest eine Öffnung in der Außenplatte einer Doppelwandung ausgebildet sein, um den Effekt gerichtet zu machen, sodass die Wirkung der Nachhall außerhalb der Wand ausgeprägter ist. Als ein anderes Beispiel kann mindestens eine Öffnung in der Innenscheibe der Doppelscheibenwand hergestellt werden. Dies kann für einige Anwendungen von Vorteil sein, z. B. für Musiksäle, die von zusätzlichem Nachhall profitieren, der die Klänge intensiver erscheinen lässt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzliche umkehrbare Elemente an einer Wand befestigt sein. Das oder die schallmaskierenden Nachhallinduzierenden Elemente können in direktem Kontakt mit einer einzelnen Wand oder einer Teilwand vorgesehen sein, sodass die Wand in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen als Schallquelle wirken kann. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann/können das/die schallmaskierende Nachhall-induzierende Element(e) zwischen den Wänden in einer Wandanordnung vorgesehen sein. Die Schallmaskierung führt vorteilhafterweise zu einem erhöhten Rausch-/Signalkontrast, wodurch die hinter einer einzelnen Wand oder einer Teilwand wahrgenommene Sprache weniger nachvollziehbar und störende Geräusche weniger störend werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein erster Satz von Merkmalen in und/oder auf einer Innenscheibe ausgebildet sein, und ein zweiter Satz von Merkmalen kann in und/oder auf einer Außenscheibe ausgebildet sein, z. B. um störende oder lästige Geräusche fernzuhalten und die „innere“ Akustik zu verbessern. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können mehrere Sätze von Merkmalen in und/oder auf einer oder beiden Scheiben einer Zwei-Scheiben-Wandanordnung ausgebildet sein, wobei jeder Satz von Merkmalen auf einen unterschiedlichen Bereich abzielt, der beseitigt und/oder hervorgehoben werden soll.
Andere natürliche Eigenschaften der Wandanordnung (einschließlich Größe, Abstand zwischen benachbarten aufrechten Wänden usw.) können ebenfalls ausgewählt werden, um wünschenswerte Nachhalleffekte auszulösen, z. B. wie oben beschrieben.
Wie oben erwähnt, versteht es sich, dass diese passiveren Techniken zusätzlich zu den oben diskutierten aktiven Techniken verwendet werden können, z. B. mit ein- oder zweiwandigen akustischen Wandanordnungen.
Die Wandanordnung kann somit nach Art eines Schallresonators mit speziell ausgelegten Grundresonanzfrequenzen hergestellt werden. Wie oben beschrieben, kann jedes geeignete Material bei der Herstellung der Wände verwendet werden. Da beispielsweise Glas ein natürlich guter Resonator ist, können bestimmte beispielhafte Ausführungsformen eine Vielzahl von Resonanzoberwellen verwenden, die die ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz sind. Unabhängig vom Material kann die Anpassung des eingehenden Tons über die Funktionen dazu beitragen, die Frequenzbereiche der Sprache und des Rauschens zu stören, um sie unverständlich und/oder weniger störend zu machen. Zum Beispiel ist es möglich, diejenigen Frequenzbereiche anzuvisieren, die Konsonanten oder Formanten zugeordnet sind, wenn es um Sprache usw. geht. Da eine solche Wandanordnung für eine selektive Schallunterbrechung ausgelegt ist, ist es in beispielhaften Ausführungsformen möglich, dünnes Glas und dauerhaftere starre Verbindungen in der Wandanordnung zu verwenden. Diese Konstruktion kann vorteilhafterweise die gesamte Ausführung fester und zuverlässiger machen. Wenn Glas verwendet wird, können hohe Toleranzen wünschenswert sein, um die Wirksamkeit der Schallresonanzeigenschaften zu maximieren, indem Leckagen usw. vermieden werden.
Die hier beschriebenen Wände können Teilwände sein, z. B. Wände, die einen offenen Raum zwischen getrennten Bereichen hinterlassen. Das heißt, die akustischen Wände und akustischen Wandanordnungen können in verschiedenen Fällen in voller Höhe oder in Teilhöhe sein. Es können auch Einfach- oder Doppelwandwände verwendet werden. Obwohl bestimmte beispielhafte Ausführungsformen in Verbindung mit Wänden und/oder Räumen beschrieben wurden, versteht es sich ferner, dass die hierin beschriebenen Techniken in Verbindung mit allgemeineren Bereichen verwendet werden können, in denen keine oder weniger definierende Trennwände oder strukturell definierte Brüche vorhanden sind (z. B, in Krankenzimmern, in denen Vorhänge zwei Patientenbereiche trennen, in Lobbys, zwischen den Vorder- und Rücksitzen eines Autos, zwischen verschiedenen Reihen oder Bereichen eines Flugzeugs usw.).
Obwohl passiver oder aktiver (z. B. computergenerierter) Nachhall von dem Anmelder verwendet wurde, um die wahrgenommene Sprachverständlichkeit zu reduzieren, wurde herausgefunden, dass noch weitere Verbesserungen möglich sind. Zum Beispiel ist das menschliche Gehirn angepasst, um mit Echo-Geräuschen umzugehen, indem dem Frühankunftssignal Priorität eingeräumt wird. Außerdem ist bekannt, dass die sogenannte phonemische Wiederherstellung dem Gehirn hilft, die Information von fehlenden oder überlappten Tönen wiederherzustellen. Diese zwei Phänomene filtern manchmal die identischen zeitverzögerten Replikationen heraus und bewahren die Verständlichkeit eines ursprünglichen Sprachsignals. Dies kann wiederum die Wirksamkeit eines unkomplizierten Nachhalls beeinträchtigen. In den nachstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird ein anderes potentiell effektiveres Verfahren zum Unterbrechen der Verständlichkeit und Reduzieren der Belästigung der wahrgenommenen Sprache, das diese Probleme berücksichtigt, vorgestellt.
Erneut Bezug nehmend auf Schritt S908 in 9 und wie Frequenzen erzeugt werden können, die die Sprachverständlichkeit stören, verwenden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen einen dynamischen Ansatz in Bezug auf das Maskierungssignal, das auf die ursprüngliche Sprache angewendet wird. Dieser Ansatz verwendet einen oder eine Kombination von einem der folgenden Ansätze: (1) konstante Zeitverzögerung, (2) Zeitverzögerung in der Zeit variiert (zeitliche Phasenlage), (3) Amplitudenmodulation, und (4) spektrale Filterung. Der Beitrag dieser Effekte kann je nach spezifischen Bedürfnissen oder Wünschen eingestellt werden. Beispielsweise können Änderungen der Amplitudenerhöhung in Umgebungen, in denen ein gewisses Maß an Ruhe und Ungestörtheit zu erwarten ist (z. B. in Aufwachräumen von Krankenhäusern usw.), auf ein Minimum beschränkt werden, wohingegen Änderungen der Amplitudenerhöhung in Bereichen größer sein können, in denen viel Rauschen zu erwarten ist (z. B. ein Wartezimmer im Krankenhaus, die Arrestzelle einer Polizeistation usw.).
Es wurde herausgefunden, dass der oben erwähnte Ansatz eine robuste Sprachunterbrechung erzeugt. Es kann jedoch manchmal zu einer merklichen Erhöhung der wahrgenommenen Lautstärke kommen, und die Zuhörer können durch die erhöhte Lautstärke gestört werden. Es wäre daher wünschenswert, die Technik zum Unterbrechen der Sprache weiter zu verbessern, ohne deren Lautstärke und mögliche Störung wesentlich zu erhöhen.
Menschen tendieren dazu, Replikatklänge (sofern sie sich in ihrer Form ähneln) als Teil des Originaltons zu interpretieren, wobei sie den Informationsgehalt effektiv ignorieren und sich nur auf eine erhöhte Lautstärke konzentrieren. Dies ist als Vorrangeffekt bekannt. Das Replikatsignal kann jedoch weiter modifiziert werden, um den Informationsinhalt zu stören und die Auswirkung des Vorrangeffekts zu verringern. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen verbessern daher die oben beschriebene Technik durch selektives Zerstören des maskierenden Sprachsignals. Wie aus dem Folgenden klarer hervorgeht, kann diese selektive Störung in Verbindung mit Formanten, Phonemen, Konsonantentönen und/oder anderen Sprachbausteinen auftreten.
Bestimmte Ausführungsbeispiele verwenden eine Schwingungsfrequenz der Nachhallverzögerung im Bereich von mehreren Hertz. Dieser Bereich ist vorteilhaft, da er der Anzahl der Silben pro Sekunde in einer normalen englischen Sprache entspricht. Infolgedessen ermöglichen bestimmte beispielhafte Ausführungsformen, dass die Sprachverständlichkeit stark gestört wird, ohne eine signifikante Menge an Rauschen hinzuzufügen. Das heißt, es ist erkannt worden, dass die informationstragende Frequenz der Sprache in einem anderen Frequenzbereich liegt als der „Stör“-Abschnitt, sodass es durch Abzielen auf ersteren möglich ist, dass die Störung des Sprachinhalts mit nur geringen Einbußen bei der zusätzlichen Lautstärke, die durch die akustische Maskierung verursacht wird, stattfinden kann.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das die Sprachverständlichkeit unterbrechende Maskierungssignal das allgemeine Muster des ursprünglichen Sprachsignals annehmen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Maskierungssignal in Bezug auf das ursprüngliche Signal verzögert sein, und/oder es können mehrere voraufgezeichnete Stimmen zu dem Sprachverständlichkeits-Störsignal hinzugefügt sein (z. B. um die Wahrnehmung von Menschenmengenrauschen zu erzeugen). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können andere Geräusche (wie zum Beispiel die oben beschriebenen und/oder andere Naturgeräusche, „Tonverfeinerer“ und/oder dergleichen) hinzugefügt werden, um den Sprachverständlichkeitsstörungseffekt weiter zu verbessern. 10 zeigt Formantenfrequenzen für Einzel- und Mehrstimmensprache an ihren oberen bzw. unteren Abschnitten; Es versteht sich, dass der untere Graph in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen zusätzlich zu erkannter Sprache hinzugefügt werden kann, um beispielsweise die Verständlichkeit von Sprache usw. zu stören. 11 zeigt Formantenfrequenzen für verschiedene Arten von Geräuschen, einschließlich verschiedener Naturgeräusche und verschiedener Sprachgeräusche, und die ersteren können zu den letzteren als Tonverfeinerer oder dergleichen hinzugefügt werden, z. B. wie oben erwähnt.
Im Betrieb umfasst ein Verfahren zum Unterbrechen der Sprachverständlichkeit das Empfangen eines ursprünglichen Sprachsignals über ein Mikrofon oder eine andere Hörvorrichtung. Das ursprüngliche Sprachsignal umfasst eine Vielzahl von Formanten (die Bausteine der Sprachverständlichkeit) und weist ein bestimmtes Basisniveau an Verständlichkeit auf, das von einem menschlichen Hörer wahrgenommen werden kann. Das ursprüngliche Sprachsignal wird verarbeitet (z. B. unter Verwendung eines Hardwareprozessors oder einer anderen Steuerschaltung), um Frequenzbereiche zu identifizieren, die den Formanten zugeordnet sind, die das ursprüngliche Sprachsignal umfassen. Verschiedene Parameter können dann verwendet werden, um im Wesentlichen das Sprachsignal zu ändern und das die Verständlichkeit störende Maskierungssignal zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Verständlichkeitsunterbrechungssignal erzeugt werden, um Verständlichkeitsunterbrechungsformanten zu umfassen, die sich in demselben Frequenzbereich (denselben Frequenzbereichen) wie die Formanten befinden, aus denen das ursprüngliche Sprachsignal besteht, und der Verständlichkeitsgrad der resultierenden wahrgenommenen Sprache kann durch Ausgeben des die Verständlichkeit störenden Signals, das die erzeugten die Verständlichkeit störenden Formanten umfasst, über einen Lautsprecher verringert werden. Die Formanten, die die Verständlichkeit stören, werden in einigen Fällen in einem Frequenzbereich von 0,02-8 Hz erzeugt. In einigen Fällen werden die die Verständlichkeit störenden Formanten mit einer Frequenz von 2-6 Hz (z. B. 4 Hz) erzeugt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Verständlichkeitsunterbrechungssignal in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal zeitverzögert sein, z. B. so, dass das Verständlichkeitsunterbrechungs-Maskierungssignal dem allgemeinen Muster des ursprünglichen Sprachsignals folgt, eine zeitverzögerte Nachbildung des ursprünglichen Sprachsignals, eine zeitlich abgestufte Nachbildung des ursprünglichen Signals, eine amplitudenmodulierte Version des ursprünglichen Sprachsignals und/oder dergleichen ist. Ein konstanter Zeitverzögerungsbereich von 0-150 ms ist bevorzugt, wobei 40-120 ms bevorzugter und 60-110 ms bevorzugter sind. Eine beispielhafte Verzögerung von 80 ms kann in einigen Fällen optimal sein, und in anderen Fällen können Verzögerungen, die durchschnittlich 80 ms betragen, optimal sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ ein dynamischer Nachhall verwendet werden, z. B. derart, dass die Zeitverzögerung zeitlich oszilliert.
Die Verstärkung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ angepasst werden. Darüber hinaus kann die Verstärkung auch zeitlich moduliert werden. Beispielsweise kann das Verständlichkeitsunterbrechungs-Maskierungssignal so erzeugt werden, dass die Lautstärke des Verständlichkeitsunterbrechungs-Signals zeitlich oszilliert. Vorzugsweise ist die Verstärkung (die dem mit dem ursprünglichen Sprachsignal aufsummierten modulierten Verständlichkeitsstörungs-Signal entspricht) nicht zu groß, da dies negative psychoakustische Effekte hervorrufen könnte, z. B. indem zu viel Lautstärke oder Störung erzeugt wird. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen beträgt die angewendete Verstärkung das Doppelte des entsprechenden ursprünglichen Sprachsignals. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen beträgt die Verstärkung oder liegt im Durchschnitt bei 0,05-0,25 %, bevorzugter 0,10-0,20 %, wobei ein Beispiel 0,15 % beträgt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Zeitverzögerung und/oder Amplitudeneinstellung bei einer gegebenen Frequenz oder gegebenen Frequenzen moduliert werden. Beispielsweise kann die Zeitverzögerung und/oder Amplitudeneinstellung bei einer Oszillationsfrequenz von 1-10 Hz, bevorzugter 2-6 Hz und 4 Hz als Beispiel moduliert oder auf diese gemittelt werden. Es versteht sich, dass die Modulation für die Zeitverzögerung und die Amplitudeneinstellung in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen gleich oder unterschiedlich sein kann. Die Verzögerungs- und/oder Amplitudenmodulation kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen gemäß einem oder mehreren Algorithmen bereitgestellt werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Verzögerung und/oder Amplitudenmodulation eine Gauß‘sche, gemäß einer Wellenform (z. B. einer Sinuswelle, einer Rechteckwelle usw.), schrittweise, in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Muster (z. B. eine zunehmende dann abnehmende Frequenzoszillation usw.), ein Ergebnis der Anwendung eines Algorithmus und/oder dergleichen sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann beispielsweise eine dynamische Zeitverzögerungsmodulation von 40-400 Hz, bevorzugter 60-300 Hz und 80-230 H verwendet werden.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können ferner das Ausgeben eines zusätzlichen Maskierungstonsignals über den Lautsprecher zusammen mit dem Verständlichkeitsunterbrechungssignal umfassen, das die erzeugten Verständlichkeitsunterbrechungsformanten umfasst. Beispielsweise kann das die Verständlichkeit störende Signal so erzeugt werden, dass es eine zuvor aufgezeichnete Mischung von mehreren Stimmen enthält. Zusätzlich oder alternativ kann ein Tonverfeinerer oder dergleichen verwendet werden.
Diese Funktionalität kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen in ein elektronisches Gerät eingebaut werden. 12 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen sprachverständlichkeitsstörenden Vorrichtung gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen. Die elektronische Vorrichtung kann ein Mikrofon 606, das Sprache 602 empfängt, eine Verarbeitungsschaltung 1202 (z. B. einen programmierten Mikrochip oder eine analoge Vorrichtung), eine Stromversorgung (nicht gezeigt) und einen Lautsprecher (oder Lautsprecher) 810 einschließen oder auf andere Weise damit verbunden sein, um diese Beispieltechniken zu implementieren. Die Verarbeitungsschaltung 1202 empfängt das ursprüngliche Sprachsignal vom Mikrofon 606 und ein optionaler Analog-Digital-Wandler 1204 wandelt das ursprüngliche Sprachsignal in eine digitale Darstellung um (z. B. in dem Fall, dass das Mikrofon analog ist). Das digitalisierte Signal wird an einen Zeitverzögerungsoszillator 1206 gesendet, der ein Zeitverzögerungsmuster verwendet, um ein Replikationssignal des ursprünglichen Sprachsignals zu erzeugen, das so modifiziert ist, dass durch die oszillierenden Zeitverzögerungen Nachhall hinzukommt. Das Signal wird dann durch einen Amplitudenoszillator 1208 weiter modifiziert, der ein Amplitudenanpassungsmuster verwendet, um das Signal weiter zu modifizieren. Das auf diese Weise modifizierte Signal wird dem Lautsprecher 810 zur Ausgabe bereitgestellt, wie oben erwähnt. Wie oben erwähnt, kann die Art der Oszillation, die für die Zeitverzögerung und die Amplitudeneinstellung verwendet wird, gleich oder verschieden sein. In ähnlicher Weise kann ein System, das diese Elemente enthält, in eine Wand, in einen definierten Bereich (einschließlich eines offenen Bereichs) und/oder dergleichen eingebaut oder an dieser vorgesehen sein, um beispielsweise den Sprachinhalt zu verschleiern.
Wie oben erwähnt, können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen andere Sprachbausteine als Ziel ausgewählt werden. Beispielsweise ist bekannt, dass Grundfrequenzen von Sprache zwischen 85 Hz und 250 Hz auftreten. Zusätzlich zu diesem niederfrequenten „Basiskanal“ gibt es weitere Sprachbausteine, die (a) „inerte“ Vokale, die in erster Linie für die energetischen Formanten verantwortlich sind, welche die „Kraft“ der Stimme bestimmen, und (b) Informationen tragende Konsonanten umfassen.
Konsonanten enthalten wenig Energie, werden jedoch als wesentlich für die Verständlichkeit angesehen (zumindest in Bezug auf Englisch und andere Sprachen), z. B. in Form der bedeutungsunterscheidenden phonologischen Einheiten, d.h. Phoneme (definiert durch Artikulationsort und Lautheit) und frequenzabhängige Toneme. In einigen Fällen können auch andere Sprachbausteine, wie z. B. dauerabhängige Chroneme, als Ziel ausgewählt werden. Vokale treten zwischen 350 Hz und 2 kHz auf und sind hauptsächlich volumentragende Sprachblöcke. Das Anvisieren der Informationsträgerkonsonanten mit geringem Volumen und das intakte Belassen von Vokalen mit hohem Volumen mit Hilfe eines Spektralfilters kann weiter dazu beitragen, die Störung während der Sprachstörung zu reduzieren.
Verschiedene Konsonanten unterscheiden sich im Grad der Verengung der Stimmhöhle und im Zeitpunkt der Artikulation. Trotzdem liegen die meisten in einem Frequenzbereich zwischen 1,5 kHz und 4 kHz. In dieser Hinsicht enthält 13 ein Beispiel der Frequenzabhängigkeit verschiedener Silben, wobei jede einen Konsonanten und einen Vokal enthält.
Obwohl sich der beginnende Formantenübergang der Schlüsselkonsonanten in Abhängigkeit vom folgenden Vokal unterscheidet, bleibt ihre Phoneminterpretation unverändert. Dieses Wissen kann verwendet werden, um Sprachstörungen basierend auf der Schwellenfrequenz von Konsonanten auszulösen, die in einigen Fällen auch als primäre informationstragende Spracheinheiten angesehen werden können.
Daher kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Erzeugung eines Maskierungssignals basierend auf dem Erreichen einer Schwellenfrequenz ausgelöst werden, die höher ist als die Frequenz der meisten Vokale, aber niedriger als die Frequenz der meisten Konsonanten (z. B. um 1,5 kHz). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann diesbezüglich ein voreingestellter Frequenzbereich von 1,2-2 kHz wirksam sein. Dieser Ansatz kann dazu beitragen, die Replikation der meisten Vokale zu verhindern, die wenig Informationslast tragen, aber zu unerwünschter Lautstärke beitragen, und kann stattdessen dazu beitragen, das Replikationssignal auf die informationstragenden Konsonanten zu fokussieren. Hierzu kann beispielsweise ein Hochpass-Akustikfilter verwendet werden. Das Blockdiagramm von 12 kann in Verbindung mit solchen beispielhaften Techniken verwendet werden, beispielsweise unter der Voraussetzung, dass ein solches akustisches Hochpassfilter vor dem Zeitverzögerungsoszillator 1206 vorgesehen ist.
Das Maskierungssignal kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen auf eine solche Weise oszillieren (zeitliche Phaseneinstellung), dass eine Verzögerung zwischen 20 ms und 95 ms bereitgestellt wird, die der Voice Onset Time (VOT) der meisten Konsonanten entspricht. VOT ist die Zeit zwischen der Freigabe eines „Stopp“-Konsonanten und dem Einsetzen der Sprachausgabe. Die Modulationsfrequenz der zeitlichen Phaseneinstellung im Bereich von 1-10 Hz kann vorteilhaft sein, wobei 2-10 Hz vorteilhafter sind, 2-6 Hz noch vorteilhafter sind und wobei 4 Hz ein Beispiel ist, das als optimal angesehen wird. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können auch Amplitudenmodulationen implementiert werden. In dieser Hinsicht haben sich Amplitudenmodulationen von 10-100 % des ursprünglichen Signals und bevorzugter von 40-90 % des ursprünglichen Signals als vorteilhaft erwiesen.
Bestimmte beispielhafte Techniken, die den internen Nachhall berücksichtigen, werden nun beschrieben. Wie oben erwähnt, weisen verschiedene Räume möglicherweise unterschiedliche akustische Eigenschaften auf, einschließlich möglicherweise unterschiedlicher T₆₀ -Werte, die innerhalb des Raums gemessen werden. In Räumen mit hohen T₆₀ -Werten kann zu viel Nachhall ein Problem sein. Beispielsweise können Räume mit Glaswänden oder -fenstern eine größere Herausforderung darstellen, wenn es um eine hohe Sprachverständlichkeit im Raum geht: Interner Nachhall von stark schallreflektierenden Oberflächen wirkt als Maskierungssignal. Es wurde festgestellt, dass in verschiedenen Räumen (einschließlich solchen mit Glas) störender innerer akustischer Nachhall auftritt, insbesondere in Niederfrequenzbereichen (z. B. 20-200 Hz). Obwohl es einige verfügbare Lösungen gibt, die bei störendem Nachhall in Innenräumen helfen (z. B. bei der Verwendung verschiedener schallabsorbierender Oberflächen), können diese Lösungen die Glasdurchlässigkeit beeinträchtigen und erhebliche Kosten verursachen.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen stellen zusätzlich oder alternativ eine akustische Lösung zum Reduzieren (und manchmal sogar Eliminieren) von störendem akustischem Nachhall innerhalb eines Raums oder Bereichs bereit, der durch Nachhall in Niederfrequenzbereichen verursacht wird. Beispielsweise erzeugen bestimmte beispielhafte Ausführungsformen eine Nachbildung des ursprünglichen Sprachsignals, die eine entzerrte (oder im Wesentlichen entzerrte) Lautstärke aufweist, jedoch keinen störenden Nachhall in den unteren Bereichen des Spektrums aufweist.
14 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung, die gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dabei hilft, störenden Nachhall in einem Raum zu reduzieren. Die elektronische Vorrichtung kann ein Mikrofon 606, das Sprache 602 empfängt, eine Verarbeitungsschaltung 1402 (z. B. einen programmierten Mikrochip oder eine analoges Vorrichtung), eine Stromversorgung (nicht gezeigt) und einen Lautsprecher (oder Lautsprecher) 810 umfassen oder auf andere Weise damit verbunden sein, um diese Beispieltechniken zu implementieren. Die Verarbeitungsschaltung 1402 empfängt das ursprüngliche Sprachsignal von Mikrofon 606 und ein optionaler Analog-Digital-Wandler 1404 wandelt das ursprüngliche Sprachsignal in eine digitale Darstellung um (z. B. wenn das Mikrofon analog ist). Das digitalisierte Signal wird an ein Bandpassfilter 1406 gesendet, das basierend auf den Eigenschaften des Raums programmierbar ist. Das heißt, während eines raumspezifischen Kalibrierungsprozesses werden Nachhallmodi des Raums, in dem sich die elektronische Vorrichtung befindet, erfasst. Typischerweise existieren diese Nachhallmodi als 3-4 Knoten- und Gegenknotenpaare (wodurch stehende Wellen gebildet werden) im Bereich von 20 bis 200 Hz und hängen von den Eigenschaften des Raums ab, einschließlich beispielsweise der Raumgeometrie, des Wandmaterials (der Wandmaterialien), des Bodensbelags, Deckenhöhe/Oberflächenmaterial usw. Diese und/oder andere akustische Parameter können mit einem Klatsch- oder Ping-Verfahren gemessen werden, bei dem ein lebhafter Klang erzeugt wird und die akustischen Eigenschaften des Raums automatisch aufgezeichnet werden, wobei die Intensität und die spektrale Position(en) des/der Knoten(s) und/oder des/der Gegenknoten(s), die dem zu lokalisierenden störenden Nachhall entsprechen, berücksichtigt werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können diese Parameter an einem Speicherort der Verarbeitungsschaltung 1402 gespeichert werden oder auf andere Weise für diese zugänglich sein und von dieser gelesen und zur Steuerung des Bandpassfilters 1406 verwendet werden. Der Bandpassfilter 1406 kann auf diese Weise höhere Frequenzen passieren lassen, in dem Wissen, dass der Verstärker 1408 das bandpassierte Signal auf eine Weise verstärken kann, die dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe wahrgenommene Gesamtlautstärke aufweist, z. B. aufgrund einer erhöhten Intensität höherer Frequenzen, die im Wesentlichen die Nachhallmodi der niedrigen Frequenzen maskieren, die nicht durch den Bandpassfilter 1406 geleitet werden, als Ausgabe über den Lautsprecher 810.
Auf diese Weise wird eine modifizierte Version des akustischen Musters entsprechend der ursprünglichen Sprache erzeugt, sodass der Pegel des neuen kombinierten Tons gleich oder im Wesentlichen gleich dem kombinierten Pegel des ursprünglichen Tons und des störenden Nachhalls ist. Der unerwünschte Nachhall wird jedoch in der modifizierten Version des akustischen Musters im Wesentlichen aus dem resultierenden Spektrum „herausgeschnitten“, sodass darin keine Spitzen vorhanden sind.
Es versteht sich, dass die Form des Signals, das im Wesentlichen ausgeschnitten ist, quadratisch sein kann, im Muster einer Sinuswelle, gaussisch und/oder dergleichen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Form des Signals, das im Wesentlichen ausgeschnitten ist, genauer angepasst werden, um mit der Form der Nachhallwellenformen übereinzustimmen. In einigen Fällen kann ein einzelner grundlegender Nachhallmodus ausgeschaltet werden, während in anderen Fällen breitere Frequenzbereiche entfernt werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann diesbezüglich eine Delta-Funktion verwendet werden, die eine abrupte Abschaltung verursacht.
Obwohl 14 den dem Verstärkers 1408 vorgeschalteten Bandpassfilter 1406 zeigt, versteht es sich, dass die Reihenfolge dieser Komponenten in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umgekehrt werden kann. Es versteht sich auch, dass die Verarbeitungsschaltung 1402, die für das Entfernen von unerwünschtem Nachhall verantwortlich ist, der Verarbeitungsschaltung 1202, die für das Unterbrechen der Sprachverständlichkeit außerhalb des Raums in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen verantwortlich ist, nachgeschaltet angeordnet sein kann. Unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen können die Funktionalität der Verarbeitungsschaltung 1402, die für das Entfernen von unerwünschtem Nachhall verantwortlich ist, und der Verarbeitungsschaltung 1202, die für das Unterbrechen der Sprachverständlichkeit in einem einzelnen Gerät (z. B. auf einem einzelnen Chip) verantwortlich ist, zusammenfassen. Es versteht sich, dass die elektronische Komponente, die den Nachhall in dem Raum oder Bereich unterdrückt, sich von der Komponente, die die Verständlichkeit außerhalb des Raums oder Bereichs unterdrücken soll, in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen unterscheiden oder mit dieser identisch sein kann. 15 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Maskierungssignals (grau) zeigt, das einem ursprünglichen Sprachsignal (schwarz) überlagert ist. Der Klon wurde mit einer beispielhaften Abtastrate von 8 kHz aufgezeichnet (obwohl in anderen beispielhaften Ausführungsformen andere Abtastraten verwendet werden können). Es versteht sich, dass 15 nur ein Beispiel dafür zeigt, wie die Sprache gestört werden kann. Das heißt, die Zeitverzögerungen, Amplitudenmodulationen usw., die in diesem Diagramm gezeigt und/oder impliziert sind, sind beispielhaft, sofern nicht ausdrücklich beansprucht.
Ein Testraum wurde eingerichtet und bestimmte Beispieltechniken bewertet. Der Testraum war ein typisches Trockenbau-Büro mit vorübergehend deaktivierten HLK-Ventilatoren, einer Nachhallzeit von 0,4 s und keiner besonderen Schalldämmung. Die Zielsprachsignale wurden mit einem Yamaha HS5-Lautsprecher abgespielt, der mit einem STC von 30 hinter einer der Wände positioniert war. Das Signal wurde unter Verwendung eines Krone-Audio-Fernfeldmikrofons registriert, mit Software verarbeitet und mit einem identischen Lautsprecher abgespielt, der innerhalb des Raums, 2 Meter vor dem Subjekt positioniert war. Die Software verwendete eine Kombination der folgenden vier Audioeffekte: (1) konstante Zeitverzögerung, (2) Zeitverzögerung in der Zeit variiert (zeitliche Phasenlage), (3) Amplitudenmodulation, und (4) spektrale Filterung. Zeitverzögerung, Modulationsfrequenz, und Modulationstiefe waren alle einstellbaren Parameter. Die Sprachreize waren Blöcke von 100 aufgezeichneten kurzen, 5-7 Wörter langen, nicht verwandten, syntaktisch und semantisch korrekten Äußerungen, die von einer männlichen Stimme in einem normalen Tempo gesprochen wurden. Die Äußerungen wurden jedem der zehn Probanden separat präsentiert, die subjektiv die wahrgenommene Spracherkennung und die Belästigung durch Maskierungsgeräusche bewerteten. Alle Subjekte waren englische Muttersprachler mit normalem Gehör. Die folgenden Typen von Sprachmaskierern wurden in dem Experiment verwendet: weißes Rauschen (WN), ein zeitverzögerter Klon eines Zielsprachsignals (TD), ein Maskierer, der eine optimierte Kombination der vier oben beschriebenen Audioeffekte (OC) war, und der OC-Maskierer, ergänzt durch einen Multi-Talker-Hintergrund (OCB).
Bei diesem Test wurde die Zeitverzögerung des OC-Maskierers auf 80 ms eingestellt. Zeitverzögerungsphaseneinstellung und Amplitudenmodulation wurden mit einer Rate von 3 bis 5 Modulationen pro Sekunde durchgeführt. Eine zuvor aufgezeichnete Rede von drei Sprechern, zwei Männern und einer Frau, die gleichzeitig sprachen, wurde als Hintergrund für den OCB-Maskierer verwendet. Die OC-Optimierung wurde durchgeführt, um das Klonsignal gerade so weit zu verändern, dass die wesentlichen Stichwörter der Zielsprache verwischt wurden, sodass es mit einem Minimum an Aufwand an zusätzlichem Belästigung unverständlich wurde. Dieser Ansatz ist sprachaktiviert und die Intensität des Maskierungssignals wird ständig selbst an die Intensität der Zielsprache angepasst.
Die Raten der verzögerten Phaseneinstellung und der Amplitudenmodulation von 3 bis 5 Zyklen pro Sekunde sind ähnlich der Anzahl von Silben pro Sekunde in einer normalen englischen Sprache, was die OC-Maskierung hochselektiv macht, wenn verbale Rhythmen der Zielsprache gestört werden, wie oben erwähnt. Zum Vergleich, und auch wie oben erwähnt, sind weißes Rauschen und Naturgeräusche schlechte Sprachmaskierer bei mäßiger Lautstärke, da sich ihre zeitlichen Muster von denen normaler Sprache unterscheiden. Eine weitere Minimierung der Belästigung in Bezug auf Maskierung wurde unter Verwendung eines Spektralfilters durchgeführt. Der Spektralfilter gleicht den Beitrag der Spektralregionen aus, die für die energetischen Vokale und informationstragenden Konsonanten verantwortlich sind.
Die Bewertungsergebnisse sind in 16 dargestellt. Für eine numerische Bewertung wurden die Dezibel-Pegel aller vier Maskierer auf die von WN gebracht, bei der 50 % der Sätze als unverständlich wahrgenommen wurden. Im Fall von WN- und TD-Maskierern gaben alle zehn Probanden an, eine nachhaltige Belästigung und erhebliche kognitive Ermüdung bei Maskierungsstufen, bei denen die Sprache noch hörbar war, aber keine Wörter verstanden werden konnten, wahrgenommen zu haben. Im Falle der OC- und OCB-Maskierung wurde keine kognitive Ermüdung gemeldet, und die Belästigungsniveaus waren drastisch niedriger. Nach etwa 30 Sekunden mit OCB-Maskierung hörten die meisten Subjekte auf, auf die inhaltsschwache Sprache zu achten. Drei Subjekte berichteten, die OC-maskierte Sprache als eine Fremdsprache wahrzunehmen.
Aus den Daten von 16 ist ersichtlich, dass bestimmte beispielhafte Ausführungsformen eine wahrnehmungswirksame Technik zur Sprachmaskierung bereitstellen können, bei der die auf die Sprachverständlichkeit bezogenen Hinweise durch zeitliche Phaseneinstellung und Amplitudenmodulation des Zielsignals verschmiert werden. Die Beziehung zwischen der wahrgenommenen Sprachverständlichkeit und der Störung wurde in einer subjektiven Bewertungsanalyse bewertet. Der Ansatz ist vorteilhafterweise sprachaktiviert und passt sich automatisch an psycholinguistische Aspekte und akustische phonetische Hinweise von Sprache an. Es kann in eigenständigen Schallmaskierungsgeräten verwendet werden oder ein integraler Bestandteil von Bürowänden in architektonischen Hörräumen mit niedrigen STC-Pegeln und hohen Flankenverlusten sowie in den anderen hier diskutierten Anwendungen sein.
Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen und/oder anderer Wände und Wandanordnungen werden hierin ebenfalls in Betracht gezogen. Für die hier beschriebenen beispielhaften aktiven Ansätze können solche Verfahren beispielsweise das Errichten von Wänden, das Verbinden von Mikrofonen und Luftpumpen mit Schallmaskierungsschaltungen usw. umfassen. Konfigurationsschritte für Schallmaskierungsschaltungen (z. B. Spezifizieren eines oder mehrerer interessierender Frequenzbereiche, wenn/wie man eine Luftpumpe usw. ansteuert) werden ebenfalls in Betracht gezogen. Montagevorgänge können beispielsweise in Bezug auf das Mikrofon und/oder die Luftpumpe (einschließlich des Aufhängens von Lautsprechern) usw. verwendet werden. Eine Integration mit HVAC-Systemen und/oder dergleichen wird ebenfalls in Betracht gezogen.
In ähnlicher Weise werden auch Verfahren zum Nachrüsten bestehender Wände und/oder Wandanordnungen in Betracht gezogen, die die gleichen oder ähnliche Schritte umfassen können. Nachrüstbausätze werden hierin auch in Betracht gezogen.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen wurden in Verbindung mit akustischen Wänden und akustischen Wandanordnungen beschrieben. Es versteht sich, dass diese akustischen Wände und akustischen Wandanordnungen in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden können, um wahrgenommene Sprachmuster zu ändern, bestimmte irritierende Schallkomponenten, die von benachbarten Bereichen ausgehen, und/oder dergleichen zu verdecken. Beispielanwendungen umfassen zum Beispiel akustische Wände und akustische Wandanordnungen für Räume in einem Haus; Räume in einem Büro; definierte Wartebereiche in Arztpraxen, Flughäfen, Verbrauchermärkten, Banken, Einkaufszentren usw.; akustische Außenwände und akustische Wandbaugruppen für Wohnungen, Büros und/oder andere Strukturen; äußere Elemente (z. B. Türen, Schiebedächer oder dergleichen) für Fahrzeuge sowie innere Bereiche für Fahrzeuge (z. B. damit auf den Vordersitzen Sitzende von ihren auf den Rücksitzen sitzenden Kindern akustisch abgeschirmt wird und umgekehrt); usw. Eine Schallmaskierung kann für Geräusche vorgesehen sein, die von einem benachbarten Bereich ausgehen, unabhängig davon, ob dieser benachbarte Bereich ein anderer Raum ist, außerhalb der Grenzen der Struktur, in der die Schallwand und die Schallwandbaugruppe usw. untergebracht sind usw. In ähnlicher Weise kann eine Schallmaskierung vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Geräusche in einen angrenzenden Bereich dieser oder einer anderen Art eindringen.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Unterbrechung der Sprachverständlichkeit bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Empfangen eines ursprünglichen Sprachsignals über ein Mikrofon; Erzeugen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals aus dem ursprünglichen Sprachsignal, wobei sich das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal vom ursprünglichen Sprachsignal unterscheidet, indem es (a) eine Zeitverzögerung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal aufweist, (b) sich die Zeitverzögerung gemäß einer Oszillationsfrequenz ändert und (c) eine Amplitude aufweist, die moduliert wird; und Ausgabe des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal über einen Lautsprecher, um den Grad der Verständlichkeit des ursprünglichen Sprachsignals zu reduzieren.
Zusätzlich zu den Merkmalen des vorherigen Absatzes kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Oszillationsfrequenz konstant sein oder sich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bewegen. Mit Bezug auf letztere kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Schwingungsfrequenz gemäß einem Algorithmus variieren.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines der beiden vorhergehenden Absätze kann das Verfahren in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ferner einschließen: Erfassen, ob das ursprüngliche Sprachsignal grundlegende Sprachbausteine enthält; und Konditionieren der Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals bei der Detektion grundlegender Sprachbausteine im ursprünglichen Sprachsignal. In dieser Hinsicht können die grundlegenden Sprachbausteine Formanten, Konsonantenlaute und/oder dergleichen umfassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der drei vorhergehenden Absätze kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von die Verständlichkeit störende Maskierungssignalfrequenzbereiche umfassen, welche die fundamentalen Sprachbausteine im ursprünglichen Sprachsignal verschmieren.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vier vorhergehenden Absätze kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von die Verständlichkeit störende Maskierungssignalfrequenzbereiche, welche die fundamentalen Sprachbausteine in einem Ausmaß verschmieren, das einem erwarteten Ausmaß für diese fundamentalen Sprachblöcke bei normalem Sprechen entspricht, umfassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der fünf vorhergehenden Absätze kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals moduliert werden, sodass sie nicht mehr als das Doppelte einer entsprechenden Amplitude im entsprechenden ursprünglichen Sprachsignal ist.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines der beliebigen sechs vorhergehenden Absätze kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen die Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals moduliert werden, sodass die wahrnehmbare Lautstärke um nicht mehr als 10 % erhöht wird.
Zusätzlich zu den Merkmalen eines der beliebigen sieben vorhergehenden Absätze kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ein Filter auf die ursprünglichen Sprachsignale angewandt werden, und die Amplitude kann durch Erzeugen des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungsignals moduliert werden, um keine nennenswerte Erhöhung der Lautstärke bei Ausgabe des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals hervorzurufen.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird eine Sprachverständlichkeitsunterbrechungsvorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung kann eine Steuerschaltung einschließen, die eingerichtet ist, um die Funktionalität eines beliebigen der acht vorherigen Absätze zu implementieren.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Sprachverständlichkeitsunterbrechungssystem bereitgestellt. Das System kann eine Steuerschaltung einschließen, die eingerichtet ist, um die Funktionalität des vorhergehenden Absatzes zu implementieren.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann eine Wand das System des vorherigen Absatzes umfassen.
Obgleich die Erfindung in Verbindung mit gegenwärtig als am praktischsten erachteten und bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern vielmehr verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die im Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind, abdecken soll.

Claims

Verfahren zum Stören der Sprachverständlichkeit, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines ursprünglichen Sprachsignals über ein Mikrofon; Erzeugen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals aus dem ursprünglichen Sprachsignal, wobei sich das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal vom ursprünglichen Sprachsignal unterscheidet, indem es (a) eine Zeitverzögerung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal aufweist, (b) sich die Zeitverzögerung gemäß einer Oszillationsfrequenz ändert und (c) eine Amplitude aufweist, die moduliert wird; und Hervorrufen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals zur Ausgabe durch einen Lautsprecher, um den Verständlichkeitsgrad des ursprünglichen Sprachsignals zu reduzieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oszillationsfrequenz konstant ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oszillationsfrequenz innerhalb eines vordefinierten Bereichs variiert.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oszillationsfrequenz gemäß eines Algorithmus variiert.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Erfassen, ob das ursprüngliche Sprachsignal fundamentale Sprachbausteine einschließt; und Konditionieren der Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals auf die Detektion fundamentaler Sprachbausteine in dem ursprünglichen Sprachsignal.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die fundamentalen Sprachbausteine Formanten umfassen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5-6, wobei die fundamentalen Sprachbausteine Konsonantenlaute umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von die Verständlichkeit störenden Maskierungssignalfrequenzbereichen umfasst, welche die fundamentalen Sprachbausteine im ursprünglichen Sprachsignal verschmieren.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von die Verständlichkeit störenden Maskierungssignalfrequenzbereichen, welche die fundamentalen Sprachbausteine in einem Ausmaß verschmieren, das einem erwarteten Ausmaß für diese fundamentalen Sprachblöcke bei normalem Sprechen entspricht, umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals so moduliert wird, dass sie nicht mehr als doppelt so groß wie eine entsprechende Amplitude im entsprechenden ursprünglichen Sprachsignal ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals so moduliert wird, dass die wahrnehmbare Lautstärke um nicht mehr als 10 % erhöht wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend das Anwenden eines Filters auf das ursprüngliche Sprachsignal und das Modulieren der Amplitude bei der Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals, um keine nennenswerte Erhöhung der Lautstärke bei Ausgabe des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals hervorzurufen.
Sprachverständlichkeitsstörende Vorrichtung, umfassend: eine Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist: Empfangen eines ursprüngliches Sprachsignals von einem Mikrofon; Erzeugen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals aus dem ursprünglichen Sprachsignal, wobei sich das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal vom ursprünglichen Sprachsignal unterscheidet, indem es (a) eine Zeitverzögerung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal, (b) die Zeitverzögerung sich gemäß einer Oszillationsfrequenz ändert, und (c) eine Amplitude aufweist, die moduliert wird, und Hervorrufen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals zur Ausgabe durch einen Lautsprecher, um den Verständlichkeitsgrad des ursprünglichen Sprachsignals zu reduzieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Oszillationsfrequenz innerhalb eines vordefinierten Bereichs variiert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13-14, wobei die Steuerschaltung ferner eingerichtet ist zum: Erfassen, ob das ursprüngliche Sprachsignal grundlegende Sprachbausteine einschließt; und Konditionieren des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals auf die Detektion von fundamentalen Bausteinen von Sprache in dem ursprünglichen Sprachsignal.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13-15, wobei die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von Frequenzbereichen in das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal umfasst, die fundamentale Sprachbausteine simulieren.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13-16, wobei die Erzeugung des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals das Einschließen von Frequenzbereichen in das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal umfasst, welche die fundamentalen Bausteine der Sprache verschmieren, die in dem ursprünglichen Sprachsignal auftreten.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13-17, wobei die Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals moduliert wird.
Sprachverständlichkeitsstörendes System, umfassend: ein Mikrofon; einen Lautsprecher; und eine Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist: Empfangen eines ursprünglichen Sprachsignal vom Mikrofon; Erzeugen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals aus dem ursprünglichen Sprachsignal, wobei sich das Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignal vom ursprünglichen Sprachsignal unterscheidet, indem es (a) eine Zeitverzögerung in Bezug auf das ursprüngliche Sprachsignal, (b) die Zeitverzögerung sich gemäß einer Oszillationsfrequenz ändert, und (c) eine Amplitude aufweist, die moduliert wird, und Hervorrufen eines Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals zur Ausgabe durch den Lautsprecher, um den Verständlichkeitsgrad des ursprünglichen Sprachsignals zu reduzieren.
System gemäß Anspruch 19, wobei: die Steuerschaltung ferner eingerichtet ist zum: Erfassen, ob das ursprüngliche Sprachsignal grundlegende Sprachbausteine einschließt; Konditionieren des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals auf die Detektion fundamentaler Sprachbausteine in dem ursprünglichen Sprachsignal; Modulieren der Amplitude des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals, wobei nennenswerte Zunahmen der Lautstärke über eine Lautstärke im Einklang mit dem ursprünglichen Sprachsignals vermieden werden; und Erzeugen des Verständlichkeitsunterbrechungsmaskierungssignals, was das Einschließen von Frequenzbereichen, die fundamentale Sprachbausteine simulieren, umfasst.