DE19743354C2 - Tragbare Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Außengeräuschen - Google Patents

Description

Die Erfindung soll die individuelle Sinneswahrnehmung eines Benutzers bewußt täuschen, dadurch schärfen; es soll eine unmittelbare Verfremdung von akustischen Signalen der Umgebung des Benutzers erzeugen, so daß bei diesem eine Wahrnehmungsverschiebung zwischen Gesehenem und Gehörtem entsteht, wodurch gewohnte Wahrnehmungsmuster in Frage gestellt und neue Erfahrungen auf dem Gebiet der Wahrnehmung provoziert werden, ferner soll das Gerät mobil einsetzbar sein und die Bewegungsmöglichkeiten des Benutzers nicht einschränken. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE-OS 15 12 717 oder aus US PS 3,306,991, ferner JP 6-233 388 A bekannt. Hierbei handelt es sich um sogenannte Gehörschützer in form von zwei an einem Kopfbügel befestigten, schalldämmenden Kapseln, die über die Ohren gestülpt werden. Die die Vorrichtung tragende Person soll in erster Linie vor Lärm geschützt werden. Um bei solchen Gehörschützern völlige akustische Isolierung ihres Trägers zu vermeiden und eine Sprachverständi­ gung in ggf. nur gelegentlich lärmerfüllter Umgebung zu ermöglichen, sind an den Gehörschutzkapseln Außenmikrofone, Verstärker mit Lautstärkeverstellern sowie Batterien angebracht, innen befinden sich Kleinlautsprecher für eine ohrnahe Wiedergabe der von den Mikrofonen aufgenommenen Signale. Die dort verwendeten Verstärker haben lautstärkebegrenzende Eigenschaften (Limiter-Schaltungen) und verfügen über frequenzselektive Eigenschaften, um die Komponenten der Außengeräusche zu bedämpfen, die nicht im Bereich der menschlichen Sprache liegen, sprachfrequente Signale hingegen unbedämpft passieren zu lassen. In JP 6- 233 388 wird zusätzlich ein Verfahren beschrieben, welches durch den Einsatz von Richtmikrofonen und Filterschaltungen die in den Außengeräuschen enthaltenen Partialgeräusche unterdrückt, die weder im Frequenzbereich der menschlichen Stimme noch außerhalb einer vorgegebenen Ausrichtung der Mikrofone liegen. Hierbei soll dem Benutzer bei gleichzeitiger Lärmbedämpfung eine möglichst klare Unterhaftung mit Gesprächspartnern, in deren Richtung er schaut, ermöglicht werden. Ziel aller in den hier angeführten Schriften beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ist es jedenfalls, bestimmte akustische Signale aus der Umgebung gezielt über die Innenlautsprecher des Gehörschützers seinem Träger hörbar zu machen, andere, als unerwünscht definierte Signale jedoch zu unterdrücken.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, womit es möglich ist, die jeweils mit einer bestimmten Schallerzeugung verbundenen Ereignisse von den dazugehörigen, erlernten und empirisch indivi­ duell erfahrenen Sinneseindrücken und Erfahrungsmustern zu entkoppeln. Es soll auf diese Weise möglich sein, daß eine Person ihre klangliche Umwelt auf eine völlig neue, ungewohn­ te Weise erfährt und beispielsweise alltägliche Geräusche ei­ nen völlig neuen, unerwarteten Stellenwert bekommen können. Das Wahrnehmungsbewußtsein für Umgebungsgeräusche soll gestärkt werden.

Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ihre Verwendung für me­ dizinische Tests, bei denen beispielsweise die Sinneswahrneh­ mung durch die Augen von der Sinneswahrnehmung durch die Oh­ ren abgekoppelt werden soll.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels zusammen mit den dazugehörigen Zeichnun­ gen näher beschrieben, wobei in den Zeichnungen

Fig. 1, eine Person zeigt, die die erfindungsgemäße Vorrich­ tung am Körper trägt,

Fig. 2 ein grobes Schaltschema der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zeigt, und

Fig. 3 in einer geschnittenen Teilansicht den Gehörschützer zeigt.

Die in Fig. 1 dargestellte Person trägt einen Gehörschützer 1, einen Rucksack 2 und eine Fernbedienung 3. Sowohl von der Fernbedienung als auch vom Gehörschützer führen elektrische Kabelverbindungen 4 in den Rucksack hinein. Im Rucksack be­ findet sich ein Multieffektgerät des Typs SONY HRMP 5, sowie dessen Stromversorger in Form von 12 V-Batterien. Der Rucksack hat in dieser Ausführung ein Gewicht von 2 kg. Er ist also leicht tragbar.

Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 2 und 3 die elektrische Verschaltung der einzelnen, noch näher zu erklärenden Syste­ melemente beschrieben.

Der Gehörschützer 1, den die Person am Kopf trägt, besitzt an der Außenseite beider Ohrkapseln 5 jeweils ein Außenmikrophon 6, dessen Signale durch einen Mikrophonvorverstärker 7 ver­ stärkt werden und in zwei Eingänge 8a, 8b des Multieffektge­ räts 9 SONY HRMP 5 geleitet werden. In diesem Effektgerät 9 werden die von den Mikrophonen erzeugten elektrischen Signale verarbeitet und über zwei Kopfhörer - Lautsprecherausgänge 10a, 10b an zwei Kleinlautsprecher 11 geleitet, die sich an einer Hörkapsel 12 im Innern des Gehörschützers befinden. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei der Hörkapsel 12 um eine Hörkapsel vom Typ Panasonic RP-HT 117. Das Multief­ fektgerät 9 verfügt über eine Reihe von frei programmierba­ ren, speicherbaren Effekten, die jeweils in einer charakteri­ stischen Art und Weise die von den Mikrophonen aufgenommenen Außengeräusche verfremden. Auf die einzelnen Effekte wird weiter unten eingegangen. Der Anwender der erfindungsgemäßen Vorrichtung hält ein Bedienteil 3 in der Hand, das mit einem Steuereingang 13 des Multieffektgeräts verbunden ist und über eine Mehrzahl von Tasten verfügt, durch deren Betätigung je­ weils ein anderer Effekt des Multieffektgeräts wirksam ge­ schaltet wird.

Der Anwender kann also mittels dieses Bedienteils von dem ei­ nen Effekt auf einen anderen Effekt umschalten und somit sein individuelles Hörerleben verschiedenartig gestalten.

Im Rucksack befindet sich des Weiteren eine Gleichspannungs- Stromversorgung 14 in Form von 12 V-Batterien, die über Spannungswandler 15 den Mikrophonvorverstärker 7 sowie das Multieffektgerät 9 mit Strom versorgen. Das Bedienteil 3 be­ steht im wesentlichen aus einem EPROM, das als Schaltmatrix programmiert ist, deren Eingänge zu den verschiedenen Tasten des Bedienteils führen und deren Ausgang die gezielte Anwahl eines bestimmten Effekts des Multieffektgerätes bewirkt. Das Bedienteil kann seine eigene Stromversorgung besitzen oder den Strom von der im Rucksack befindlichen Stromversorgung beziehen. Die Verbindung zwischen Bedienteil und Multief­ fektgerät erfolgt über die MIDI-Schnittstelle 13 des Mul­ tieffektgeräts.

In vorteilhafter Weise verfügt das Multieffektgerät bei­ spielsweise über folgende, einer Verfremdung der Außengeräu­ sche dienenden Effekte:

Es kann die aufgenommenen Außengeräusche kurzzeitig speichern und zeitversetzt wiedergeben.

Es kann die Außengeräusche mit einem Nachhall wiedergeben. Es kann die Außengeräusche frequenzverschoben wiedergeben, sei es in Richtung höherer Frequenzen oder in Richtung nied­ rigerer Frequenzen.

Diese Frequenzverschiebung kann in vorteilhafter Weise nur für bestimmte Frequenzbänder im Eingangsspektrum wirksam sein. Ein Bandpassfilter kann gezielt geöffnet werden, wenn die Außengeräusche einen bestimmten Signalpegel erreichen ei­ ne Kombination vieler kurzer Echos mit einem Nachhalleffekt zur Imitation der Schallwahrnehmung in einer großen Bahnhofshalle stellt einen weiteren interessanten Effekt dar.

Weitere Effekte:

"Duck-Hall-Effekt": leise Signale werden unterdrückt, laute Signale werden verhallt.

Ringmodulatoren: die Außengeräusche werden mit einem Trä­ gersignal moduliert. Besonders die menschliche Stimme wird dadurch sehr stark verfremdet.

Panoramaeffekt: ein langsames hin- und herwandern der Ausgangssignale zwischen den beiden Kleinlautsprechern im Ge­ hörschützer bewirkt eine starke räumliche Irritation des An­ wender.

Zur weiteren Beschreibung von Effekten wird auf die Bedie­ nungsanleitung des Multieffektgeräts verwiesen.

In vorteilhafter Weise können auch bestimmte der vorgenannten Effekte miteinander gemischt und abgespeichert werden, wo­ durch sie frei abrufbar werden.

Weiterhin ist in vorteilhafter Weise auf dem Bedienteil eine Taste vorgesehen, die jeglichen verfremdenden Effekt verhin­ dert. In einem solchen Fall verhält sich das Multieffektge­ rät neutral und leitet die Signale ohne Verfremdung an die Kleinlautsprecher weiter mit der Wirkung, daß der Anwender der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen relativ normalen und gewohnten akustischen Eindruck von seiner Umgebung gewinnt. Dies kann beispielsweise dann wichtig sein, wenn er sich im Straßenverkehr bewegt, und unvermittelt irgendwelche Gefah­ rensituationen entstehen, die er jedoch nur dann bewältigen kann, wenn er einen nicht-verfremdeten Höreindruck erhält.

Mit Bezug auf Fig. 3 wird die besondere Ausgestaltung eines Gehörschützers des Typs PELTOR H7, der frei im Handel er­ hältlich ist, beschrieben. Der Gehörschützer 1 besitzt außen eine Schale 16 aus Hartkunststoff, darunter eine relativ dic­ ke Schaumstoffschicht 17 zur akustischen Dämmung, in deren kalottenartigem Innenraum 18 eine Hörkapsel 12 vom Typ Pa­ nasonic RPHT 117 eingebettet ist. An der Hörkapsel 12 befin­ det sich an der ohrzugewandten Seite der Kleinlautsprecher 11, der seine Signale vom Multieffektgerät 9 bezieht. Etwa in der Mitte der vertikalen Erstreckung der Außenschale be­ findet sich eine Bohrung 20, wobei von der Innenseite des Ge­ hörschützers kommend ein Mikrophon des Typs Soundman derart mit Kleber 22 verklebt ist, daß die wirksame Schallaufnahme­ fläche des Mikrophons zu großen Teilen mit der durch die Boh­ rung beschriebenen Öffnung übereinstimmt. Schallwellen kön­ nen daher ungehindert zur Mikrophon-Membran vordringen. Die Kabelführung für das Mikrophon verläuft an der Innenseite der Außenschale entlang nach unten bis zu einer zweiten Bohrung 24 durch die Kunststoffaußenschale, durch die das Mikrophon­ kabel 26 wieder nach außen gelangt. Auch das Kabel 28 des Innenlautsprechers wird durch diese Bohrung geführt. Eine derartige Kabelführung hat den Vorteil, daß sie die schall­ dämmende Wirkung des Schalldämpfers nicht behindert. In einer Variation des Ausführungsbeispiels, wie sie in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann das Multieffektgerät in einer Ausführung vorhanden sein, in der die verschiedenen Effekte nicht frei programmierbar sind, sondern von Haus aus fest einprogrammiert sind. Die Folge davon ist, daß das Mul­ tieffektgerät in einer wesentlich leichteren und kleineren Form hergestellt werden kann, da bestimmte Bedienelemente wie beispielsweise das Display des Multieffektgeräts wegfallen können. In dieser Ausführung kann das Multieffektgerät samt Vorverstärker und Stromversorgung ohne Rucksack getragen wer­ den, beipielsweise am Gürtel mit einem geeigneten Gehäuse und Befestigungsclip.

In einer weiteren Variante der Erfindung kann die Übertra­ gung der Signale von den Mikrophonen zum Multieffektgerät so­ wie von diesem zu den Innenlautsprechern im Gehörschützer drahtlos erfolgen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß sich der Träger der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht durch die Ka­ bel behindert und in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt fühlen braucht.

Im folgenden wird die Wirkungsweise erfindungsgemäßen Vor­ richtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert: Die Umgebungsgeräusche gelangen in Form von Schallwellen zu den an der Außenseite des Gehörschützers befindlichen Mikro­ phonen. Durch die Lage der Mikrophone in der Nähe des Ohres des Trägers der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Kunst­ kopf-ähnliches Aufnahmeverhalten der Mikrophone erzeugt. Die Signale werden also in etwa so aufgenommen, wie sie der Mensch auch ohne die Vorrichtung hören würde. Ein wichtiges Merkmal des Gehörschützers ist, daß er eine direkte Übertra­ gung der Außengeräusche zum Ohr der Person verhindert. Je wirksamer diese direkte Schallübertragung zum Ohr verhindert wird, um so eindrucksvoller nimmt die Person die vom Multief­ fektgerät produzierten verfremdeten Effekte wahr, weil er di­ rekt aus seiner Umgebung keinerlei bzw. kaum akustische In­ formationen erhält.

Je nachdem, welcher Effekt gerade wirksam ist, verändern sich die über die Kleinlautsprecher in der Gehörkapsel wahrgenom­ menen Eindrücke. Eine äußerst verblüffende Wirkung erzielt beispielsweise der "Verzögerungseffekt", bei dem das Multief­ fektgerät alle bzw. einen großen Teil der vom Mikrophon emp­ fangenen Signale zwischenspeichert und diese erst nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne beispielsweise ohne weitere klan­ gliche Verfremdung an das Ohr weitergibt. Dies hat zur un­ mittelbaren Folge, daß die Person stark imitiert wird, weil sie zwar mit den Augen das schallerzeugende Ereignis beobach­ tet, jedoch das dazugehörige Geräusch zum selben Zeitpunkt nicht wahrnimmt, sondern erst später, beispielsweise nach et­ wa einer Sekunde. Auf diese Weise kann die Wahrnehmung der Augen von der Wahrnehmung der Ohren entkoppelt werden. Hier­ bei sind vielerlei weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann die optische Wahrnehmungsfähigkeit einer Person selektiv getrennt von ihrer akustischen Wahrnehmungs­ fähigkeit überprüft werden, bzw. kann überprüft werden, ob eine Person imstande ist, die getrennte Wahrnehmung von Augen und Ohren durch Einschalten des Verstandes wieder zu kompen­ sieren. Solche Tests können überall dort wichtig sein, wo be­ stimmte Personen gleichzeitig optische und akustische Reize in äußerst zuverlässiger Weise verarbeiten müssen, um die ih­ nen speziell gestellte Aufgabe gut erfüllen zu können. Nur beispielhalber seien hier Autofahrer oder Flugzeugpiloten ge­ nannt.

Denkbar wäre auch ein Einsatz des erfindungsgemäßen Geräts oder Verfahrens in der Logopädie, da es die Zeit verzögerte Selbstüberprüfung des zuvor Gesagten ermöglicht, ferner durch die Verfremdung dem Patienten Freude am Klang seiner eigenen Stimme vermittelt. Außerdem werden eigene Lautäußerungen auch ohne direkten Sinninhalt von sprachgestörten Personen zumeist positiv empfunden, da der Druck nach Sinnhaftigkeit des Ge­ sagten einen Sprachfehler oft verschlimmert.

Auch eine Anwendung im sozialtherapeutischen Bereich ist denkbar: Kommunikationsstörunge können therapiert werden, da die klanglich verfremdete Umwelt von Personen positiv bewer­ tet wird, beispielsweise haben 'imaginäre Überpersonen' 'Micky-Maus'-Stimmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden. So kann eine Mischung zweier bestimmter Effekte eine unvorherge­ sehene klangliche Wirkung erzeugen. Die Erfindung ist daher nicht auf die in der Beschreibung erwähnten Effekte, ebenso nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt.

Claims (14)

1. Tragbare Vorrichtung zur Aufnahme und verfremdeten Wiedergabe von Außengeräuschen in der Umgebung einer Person,
enthaltend
Mittel (1), um die Ohren der Person von den Außengeräuschen zu isolieren,
mindestens zwei auf Ohrenhöhe der Person angebrachte omnidirektionale Mikrofone (6) zur Erfassung und Wandlung der Außengeräusche in elektrische Eingangssignale,
Verarbeitungsmittel (3, 4, 7, 8a, 8b, 9, 14, 15), um die Eingangssignale elektronisch weiter zu verarbeiten,
Mittel (10a, 10b, 11), um die verarbeiteten Signale für die Ohren hörbar zu machen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (3, 4, 7, 8a, 8b, 9, 14, 15) für eine Verfremdung der Außengeräusche eingerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel ein Multieffektgerät (9) enthalten.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multieffektgerät (9) eine Mehrzahl von Verfremdungseffekten enthält.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multieffektgerät (9) einen Speicher für die temporäre Speicherung und zeitversetzte Wiedergabe von Geräuschen enthält.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Bedienelement (3) zur Anwahl einer Mehrzahl von Effekten enthält.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Multieffektgerät in kleiner und leichter Bauform mit vorprogrammierten Effekten enthält.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multieffektgerät wenigstens einen der folgenden Effekte realisieren kann:
zeitversetzte Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche mit Nachhalt,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche unter Verschiebung wenigstens von Teilen des Eingangsfrequenzspektrums in Richtung höherer Frequenzen,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche unter Verschiebung wenigstens von Teilen des Eingangsfrequenzspektrums in Richtung niedrigerer Frequenzen,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche unter Anwendung eines dynamischen Filters,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche, wobei der Nachhall in Abhängigkeit von der Signalstärke gesteuert wird (Ducking Reverb),
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche, wobei die Außengeräusche mit einem Trägersignal moduliert werden,
Wiedergabe der aufgenommenen Außengeräusche, wobei die den Ohren zugeführten Signale zwischen beiden Ohren hin und her wandern.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Effekte miteinander gemischt werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multieffektgerät frei für den Anwender programmierbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine drahtlose Übertragung der Eingangssignale und der Ausgangssignale des Multieffektgerätes eingerichtet ist.

11. Bausatz für die Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1.-10., dadurch gekennzeichnet, daß er ein Multieffektgerät und einen Gehörschützer mit wenigstens zwei auf Ohrenhöhe angebrachten Mikrofonen und wenigstens zwei Lautsprecher (11) enthält.

12. Verfahren zur Täuschung der individuellen Sinneswahrnehmung, enthaltend die Schritte
Erfassen akustischer Reize in der Umgebung des Individuums,
Vorenthalten der Reize dem Individuum,
Verfremden der Reize durch Multieffektgerät und
Rückführen der verfremdeten Reize auf Ohren des Individuums,
dadurch gekennzeichnet, daß Pegel und Richtungsortung der verfremdeten Reize dem Pegel und der Richtungsortung der natürlichen Reize weitestgehend entsprechen.

13. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 12 in der Logopädie.

14. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 12 unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1.-10.