DE19852805A1 - Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit mit mindestens zwei Mikrofonen und einer geschaffenen, speziellen Sprachsignal-Verarbeitung aus dieser Mehrzahl von Mikrofon-Tonsignalen. Die umfaßt, daß mindestens zwei Mikrofone das Sprachnutzsignal eines einsprechenden Telefon-Teilnehmers und/oder das Hintergrunds-Störgeräusch erfassen und mittels analoger und/oder digitaler Sprachsignal- sowie Tonsignal-Verarbeitungsalgoritmen additiv und/oder subtraktiv verknüpfen bzw. verrechnen und dieses bearbeitete Sprachsignal dem weiteren Telefon-Teilnehmer bzw. dem Angerufenen übertragen ist und ein analog und/oder digital pegelangepaßtes, frequenzgangentzerrtes Signalprodukt aus diesem bearbeiteten Sprachsignal und einem 180 Grad phasengedrehtem, ebenso analog und/oder digital frequenzgangentzerrtem Hintergrunds-Störgeräusch mit dem übertragenempfangenen Sprachsignal des weiteren Telefon-Teilnehmers gemischt und per Kopfhörer und/oder Lautsprecher-Beschallung dem einsprechenden Telefonier-Teilnehmer zu Gehör gebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit mit mindestens zwei Mikrofonen und einer geschaffenen, speziellen Sprachsignal- Verarbeitung aus dieser Mehrzahl von Mikrofon-Tonsignalen.

Es ist bekannt, daß mobile Telefone, drahtlose Telefone bzw. Handies in störgeräusch belasteter Umgebung das Sprachnutzsignal ungenügend erfassen sowie zur Übertragung bringen. Neben dem Störhintergrundsgeräusch treten bei der Digitalisierung des gesprochenen Tonsignales "moduliert-säuselnde" Effekte der stimmlich-tonalen und, für die Sprachverständlichkeit wesentliche, zeitvariante Oberwellen sowie Zischgeräusche auf. Ferner ist für den Mobiltelefonbenutzer in der besagten, störgeräusch-befallenen Umgebung ebenso eine schlechte, d. h. störgeräusch-verdeckte Sprachsignal-Verständlichkeit zum anderen bzw. angewählten Sprechteilnehmer über den im Handy eingebauten Kleinlautsprecher gegeben. Diese akustischen Effekte haben in diesem Zusammenhang keine Ursache in einem zu geringen Hochfrequenz-Signalempfang; vgl. Mobiltelefon-Transponder mit ausreichender Leistung in der Nähe eines Telefonierenden.

Bereits aus den Dreißigerjahren ist bekannt, daß man mittels "Antischall-Hinzufügung" zum Original-Tonsignal, gemäß einer um 180 Grad gewandelte Tonsignalstruktur gegenüber dem Original-Tonsignal darstellt, eine aktive Geräuschkompensation z. B. in Flugzeug-Piloten-Kopfhörern o. ä. störgeräusch-befallenen Umgebungen durch eine Signaladdition realisieren kann. D. h. beispielsweise, daß zum Original-Tonsignal bzw. Nutzsignal eine 180 Grad phasengedrehte Zumischung das über ein Mikrofon erfaßte Störsignal etc. geeignet frequenzabhängig eingepegelt per Lautsprecher wiedergegeben wird. Zudem sind Mikrofon-Matrix-Anordnungen in Kraftfahrzeuginnenräumen oder in Belüftungskanälen (Tagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Akustik, DAGA 1997, Tagungsband, Seite 199 ff., R. Schirmacher ed al.) sowie die besagte, aktive Geräuschkompensation usus.

Ferner ist man heutzutage in der Lage, die inzwischen modellierten, artikulatorischen Parameter der Sprache, welche für jedes Wort usw. eine signifikate, Zeit-variante Spektrums-Hüllkurve offeriert, in Sprachsynthese- sowie Sprachresynthese-Systemen zu integrieren; vgl. nicht über Tastatur sondern artikulatorisches Einsprechen geschaffene Texteingabe für/an einem PC-Textverarbeitungsprogramm (z. B. o. g. DAGA-Tagung 1997, Seite 614 ff, B. J. Kröger).

Schließlich ist eine Patentschrift DE 196 33 292 zu nennen, welche mittels zweier Lautsprecher in der Hörkapsel die u. a. lautstärke-bezogene Hörqualität eines Handappartes, schnurlosen Telefones usw. verbessern soll. Dies widerstrebt dem Grundgedanken der Erfindung, nur aus Sprachverständlichkeits-Gründen die Hörlautstärke des Telefonnutzsignales, gegenüber dem Störsignal anzuheben; Stichwort Gehörschadenserzeugung durch psychoakustisch zu betrachtende, höhere Langzeit-Ton-/Sprachsignalpegel.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorweggenannte Sprachverständlichkeit der beiden Telefonierenden, d. h., das Sende- sowie Empfangs-Sprachtonsignal des mobil Telefonierenden und des Empfangs-Sprachtonsignal jenes weiteren Telefonierenden am anderen Ende der Telefon-Übertragungstrecke vom Umgebungsstörgeräusch mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 aufzuwerten. Es handelt sich hierbei um ein mit mehreren Mikrofonen modifiziertes Mobiltelefon oder Handy, welches unter Ausnutzung, also vorwiegend rechnergestützter Signalverarbeitung der Vielzahl von Mikrofonsignalen einen störgeräusch-befreites Sprachsignal und Störgeräusch-Reduktion am Mobiltelefon-Lautsprecher erzeugt.

Weitere Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt: Dabei sind in den Ansprüchen 2 bis 5 die speziellen Sprach- und Geräusch-Erfassungs-Mikrofone bzw. -Zusatzmikrofone und deren Plazierung am/im Mobiltelefon beschrieben. In den Ansprüchen 5 und 6 ist eine Meß- und Regelungsschleife dargelegt, welche die geeignete Auswahl von Geräuschmikrofonen im Laufenden Telefonbetrieb erleichtert. Die Ansprüche 7 bis 11 schaffen eine Extrahierung von Sprach- und Geräuschmikrofonsignalen, die beim Mobiltelefon mit nur einem Mikrofon ansonsten zusammen gehört bzw. übertragen werden und folglich eine Nutzsignal- zu Störgeräuschs-Niveau-Anhebung brächten. Neben Signalbewertung sowie Signalmischungen stehen hierbei Tonsignalverzögerungen im Vordergrund. In den Ansprüchen 12 bis 14 unterliegen die eigentlichen Störgeräuschsignalpartien einer Markierungs- sowie Erkennungsprozedur mit Prioritätsentscheid, inwieweit das störgeräusch-untersetzte Echzeit-Sprachsignal spektral-störgeräusch-bezogen oder sprachsignalmuster-bezogen einer Störgeräusch-Befreiung unterworfen ist. Der Ansprüch 15 legt die wesentliche Prozedur zur Störgeräusch-Befreiung des störgeräusch-untersetzten Sprachnutzsignales zugrunde. Die Übertragung bzw. Übermittlung des störgeräusch-breiten Sprachsignales zum exterenen, weiteren Telefonpartner (am anderen Ende der Telefonleitung) sowie zum Abhör-/Mithör- Lautsprecher am Moiltelefon ist in Anspruch 16 offengelegt. Die Ansprüche 17 und 18 beschreiben die Prozeduren um die Störgeräuschs-Reduktion am Mobiltelefon- Latprecher. Weitere Tonwiedergabe- und Klangfarben-Optimierungs-Algoritmen, wie auch die Unter-/Oberwellen-Regenerierung zur Übertragungsbereichs-Erweiterung, zeigen die Ansprüche 19 und 20. Eine Vergleichsmöglichkeit mit und ohne erfindungsgemäße Sprachsignal-Verbesserungs-Prozeduren bzw. -Maßnahme legt Anspruch 21 offen. Mit den Ansprüchen 22 und 23 besteht eine über die Telekommunikations-Leitungen bzw. -Verbindungskanäle hinausgehende, unabhängige Extern-Verbindung sowie wechselseitige Sende-Empfangsmöglichkeit von Extaemen Daten (-Sende-Empfangseinrichtungen) und Signalen. Erweitert wird das erfindungsgemäße Mobiltelefon zudem durch Multimedia-/Telefax-/Sprach-Synthese- Resynthese-/Sprachübersetzungs-Funktionen durch die Ansprüche 24 bis 26, wobei hier die Belange einer behinderten Person (z. B. erblindet oder ertaubt) berücksichtigt sind. Ferner bietet das in Rede stehende Mobiltelefon eine Option, alle Steuer-, Regel-, Betriebs-, Informations-Signale in akustisch verbalisierte Informationen zu transformieren bzw. wiederzugeben, was in den Ansprüchen 27 und 28 gezeigt ist. Folglich ist der mobile, erfindungsgemäße Telefoneinsatz nicht nur an einen Standort, sondern auch im Sinne der heute angebotenen Nutzer-Ebenen sowie von den körperlichen Freiheitsgraden eines Benutzers (vgl. hier Körperbehinderungen reduzieren dies) ungebunden "mobil". Im Anspruch 29 unterliegen sämtliche empfangene oder zur Tonwiedergabe sowie Übertragung anstehenden Sprachsignale einer Entrauschung bzw. Denoiseing. Schließlich ist durch Anspruch 30 das elektrisch betriebene Mobiltelefon unter dem Blickwinkel der elektromagnetischen Umwelt- Verträglichkeit im physikalischen Feld- sowie Feldeinwirkungssinne auf den Menschen etc. maßnahmen-bezogen optimiert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Zeichnungen näher erläutert, es zeigt:

Fig. 1 ein typisches Mobiltelefon mit erfindungsgemäßer Positionierung der Sprach- und Geräuschmikrofone sowie dem üblichen Zubehör eines solchen Telefones.

Fig. 2 einen stark vereinfachten Signallaufplan in einem Blockschaltbild der erfindungsgemäß verbesserten Sprachsignal-Verarbeitungs-Prozeduren bzw. -Algorithmen.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 das drahtlose Mobiltelefon, 2 eine Empfangsantenne für moduliert übertragene Hochfrequenz-Telefonsignale, 3 den Aufenthaltsort eines Telefon-Abhörlautsprechers, 4 die Positionierung eines Sprach- bzw. Einsprechmikrofones und eines nahegelegenen Hintergrund- Störgeräuschmikrofones, 5 das moderne, insbesondere Mobiltelefone wesentliche Zubehör einer Bedienungs-Tastatur, 6 ein Display zur Erkennung von aktuellen Mobiltelefon-Arbeitszuständen, 7 und 8 (unter Bezug auf eine Mobiltelefon- Frontbetrachtung) rechts-seitlich oben sowie unten eingebrachte Hintergrund- Störgeräuschmikrofone, 9 unten-seitlich ein eingebrachtes Hintergrund- Störgeräuschmikrofon, 10 und 11 links-seitlich unten sowie oben eingebrachte Hintergrund-Störgeräuschmikrofone, 12 oben-seitlich ein eingebrachtes Hintergrund- Störgeräuschmikrofon und 13 ein rückwärtig eingebrachtes Hintergrund- Störgeräuschmikrofon.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 14 den Signalaustausch bzw. den Telefon-Sende- Empfangsbetrieb eines Telefonierenden bzw. Telefonier-Teilnehmers mit einem weiteren Telefonier-Teilnehmer, den der Telefonierende, unter Bezug auf die Nutzung des Mobiltelefones gemäß Fig. 1 kontaktiert und hierbei die Signalverarbeitungs- Algorithmen bzw. -Flüsse mit den Bezugsziffern 17 bis 25 nützt. Im einzelnen bezeichnet deshalb desweiteren in Fig. 2 die Bezugsziffer 15 das ausgesendet zu übertragende Sprachsignal zum weiteren Telefonier-Teilnehmer (üblicher Weise via Antenne/Luft und elektromagnetischer Feld-Sendung sowie modulierten Hochfrequenzsignalen), 16 das übertragen-empfangene (s. Antenne/Fig. 1, Element 2) Sprachsignal des weiteren Telefonier-Teilnehmers, 17 einen Lautsprecher und seine Schallwandlung in einem (Mobil-) Telefon bzw. Hörsprech-Garnitur, 18 eine 180-Grad-Phasendrehung des im Hintergrund existenten, störenden Ton-/Geräuschsignales 19, 20 einen analogen/digitalen (siehe auch Abkürzungen "ana. o. dig" was "analog oder digital" deutet) Signalfluß bzw. Signalflußrichtung in der erfindungsgemäßen Sprachsignal-Verbesserungsprozedur, 21 das durch die Sprachsignal- Verbesserungsprozeduren erzielte, reine bzw. störgeräusch-befreite Sprachnutzsignal, 22 das Herzstück der Sprachsignal-Verbesserung mittels digitaler Datenverarbeitung und/oder analoger Ton-/Sprachsignal-Bearbeitung, 23 das Sprechmikrofon und seine erfaßte, hauptsächlich aus Sprachsignal-Partien bestehende Tonsignalinformation, 24 bis zu neun analoge oder digitale Signalpfade bzw. Ton-/Geräuschsignal-Zuführungen zur Ton-/Daterverarbeitung (22), welche von den bis zu neun Geräusch- /Störhintergrungsgeräusch-Mikrofonen 25 gespeist sind.

Die Erfindungsrealisierung ist analog oder digital oder analog und/oder digital vorgegeben. Dabei ist gemäß Fig. 1 ein bekanntes Mobil-Telefon bzw. Handy 1 modifiziert: Die für den üblichen Hochfrequenz-Signalempfang sowie -Signalaussendungn nötige Antenne 2, ein Lautsprecher 3, ein erstes, hier genannt Sprachsignal-Eingabemikrofon 4, die Telefon-Bedienungstastatur 5 und das Display für die Sichtnahme des Telefonfunktions-/-aktionszustandes 6 gehören bekanntlich zum Stand der Technik sowie hier zur Basiseinrichtung des Handies. Erfindungsgemäß ist dies nun ergänzt mit, von vorne betrachtet, oben sowie unten rechts, links oben sowie unten, auf der unteren Standfläche, der Kopfseite, der Rückseite und in der Nähe des eigentlichen Sprachmikrofones 4 befindlichen, weiteren 8 Störgeräusch- Erfassungsmikrofonen (an/bei) 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Welche und die Anzahl dieser Störhintergrundgeräusch-Mikrofone nun aktiv sind ist über die Tastatur 5 gewählt. Dies ist empirisch bzw. itterativ fix oder automatisch-selbstregelnd (siehe Fig. 2, durch 22) vorgenommen, da die frequenzabhängigen Pegelverältnisse der Gräuschmikrofone durch die Schall-/Störgeräusch-Einwirkungsrichtung (vom jeweiligen Telefonier- Aufenthaltsort fall-abhängig) geprägt sind. D. h. daß z. B. bei einer Geräuschkulisse in einem Fußballstadion eventuell alle 8 Geräusch-Mikrofone aktiviert sind, jedoch in einem Eisenbahnzug-Bahnhof mit einem von (Sichtrichtung etc.) rechts quietschend einfahrenden Zug das der Geräuschquelle zugewandte, rechts oben und unten sowie auf der Rückseite des Mobiltelefones befindliche Geräuschmikrofon aktiviert ist (dies per Handtastung statisch oder selbstregeln via Sprachsignalverarbeitung, gemäß Fig. 2, plus Meß-/Regel-Rückkopplung angewählt). Impulshafte Geräusch-Anteile aus anderen Richtungen, also gemäß dem Beispiel des einfahrenden Zuges, können, müssen aber nicht in die Wahl der Geräuschmikrofone berücksichtigt werden; im automatischen Mikrofon-Wahlbetrieb ist diese Mikrofon-An-Funktion über eine Noise- Gate-Funkilon jederzeit (u. a. bei Impulsgeräuschen aus abweichenden Richtungen zum maßgebenden "Dauer-Geräuschanteil" abrufbar und absonsten/gegebenenfalls ausgeblendet gemischt). Im Falle eines kompliziert geräusch-unterzeichneten Sprachnulzsignales ist im vorliegenden Fall eine doppelte Verrechnung des Spracheingabesignales beim Mobiltelefon-Teilbereich 4 effektiver, weshalb neben dem eigentlichen Spracheingabe-Mikrofon 4 ein hierzu gleichwertiges, positionsnahes Geräuschmikrofon aktiviert ist.

Demnach stehen zudem erfindungsgemäß folgende, in Fig. 2 gezeigte, die Sprachverständlichkeit optimierende Algorithmen bzw. Prozeduren im Vordergrund: In einem Telefonat des Mobiltelefonbenützers mit einer weiteren Person (bzw. Telefonier- Teilnehmers) ist über den Lautsprecher 17 das sprachliche Empfangssignal 16 zu hören. Dieses ist nach Bedarf, wie alle weiteren Tonsignale (siehe später genanntes, bearbeitetes, phasengedrehtes Störgeräusch und das eigene, eingekoppelte Sprachnulzsignal des mobil Telefonierenden), pegel-/Zeit-/frequenzabhängig einer Korrektur zum besseren Sprachdialog-Verständnis unterworfen (vgl. Sprachverständlichkeit ist bei geeignetem Frequenzgang etc. optimiert). Dies betrifft vorzugweise ergänzend mögliche Unter- sowie Oberwellen-Regerenrierungen durch sogenannte Exciting-Funktionen, den Bandbaß-Übertragungsbereich des Telefones (300 Hz bis 3,4 kHz) erweitern und z. B. hör-höherfrequenzten Zischlauten in der Sprachverständlichkeit zugute kommen. Das durch das Sprachmikrofon 23 erfaßte, störgeräusch-behaftete Sprachsignal ist einer Signalverarbeitung 22 galvanisch verbunden 24 zugeführt, die in Anhängigkeit von einer analogen oder digitalen Signalspeisung von 22 eine Analog-Digital-Wandlung bedarf bzw. vorgibt. In gleicher Weise geschieht dies auch mit den Geräuschmikrofonsignalen (an/bei) 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Eine spätere Digital-Analog-wandlung vor der eigentlichen Sprach/Tonsignal-Wiedergabe per Lautsprecher 3, 17 ist bei digitaler Signalverarbeitung mit berücksichtigt. Sämtliche ankommenden Mikrofonsignale unterliegen (bei der digitalen Signalverarbeitung) einer u. a. Fast-Fourier-Transformation usw. sowie Zeit-/Frequenz-Pegel-Signalanalyse mit nachfolgender, jeweiliger und/oder summatorischer Signalregelung. U.a. beschleunigt bei komplexeren, störgeräusch­ verzerrten Sprachsignalen eine Parallelberechnung (digitale Datenverarbeitung) des vorliegenden Sprachmikrofonsignals plus in der Nähe befindlichen (aktivierten) Störgeräusch-Mikrofonsignals sowie dem Störgeräusch-Mikrofonsignal-Komplexl- Summe. Desgleichen gilt folglich für eine zeitverkürzte Extrahierung des störgeräusch­ befreiten Sprachsignales und spezieller Störhintergrunds-Geräuschpartien. Diese sind wiederum beim rechnerbezogenen Vergleich von abgespeicherten Sprachsignalmustern (insbesondere nicht tonale, hör-niederfrequente Signalanteile) mit dem störgeräusch-untersetztem Sprachnulzsignal markiert und/oder durch eine zeitbezogen, spektral-angepaßte Subtraktion der beiden Nutz- und Störsignale auseinander dividiert. Hierzu ist zu sagen, daß die Wiedergabe von (Störgeräusch-) Signalen nach niedrigeren Frequenzen hin (siehe oben, unter 300 Hz) der niederfrequenten Kopf-Nahfeld-Geräusch-Kompensation (näheres unten) zugute kommt und erfindungsgemäß berücksichtigt ist. Die Markierung von Störgeräuschanteilen geschieht also u. a. mittels

• a) Hüllkurven-Abtastung beider Sprach- und Störgeräusch-Signale, wobei die Störgeräuschanteile vorwiegend/üblicherweise in einem geringeren Pegel- Frequenzmuster dem Sprachsignal aufgeprägt erscheinen (siehe Mundverdecktes Sprachmikrofon und offenes bzw. offene Geräuschmikrofone) und/oder
• b) gleichzeitigem, digitalen Vergleich von Realtime-Sprachnutz-Signalmustern/-Partien mit speziell im Festspeicher der Mobiltelefoneinheit abgespeicherten Sprachsignalmustern, welche zeitstrukturell und spektral eingerahmten in korrelation gebracht sind und/oder
• c) einer rechnerlogischen Prioritätsentscheidung bei Ungleichheit zwischen a) und b) zur Auswahl der einen oder anderen Signalmuster-Markierung.

Hierbei sind die durch die unterschiedlichen Mikrofon-Aufenthaltsorte vorgegebenen Distanzen, die sich als Signalverzögerungen zwischen dem Sprach- und den Geräuschmikrofonen darstellen, mittels Geräuschmikrofon-Delay's (bezogen auf das Sprachsignal; ist Referenzort) berücksichtigt. Desgleichen sind jene durch Hand- /Körper-/Handy-Verdeckung erzeugten Resonanzen und Beugungen im Zeit-Frequenz- Muster der Einzeltonsignale erfaßt, welche bei dem Geräuschmikrofon-Mixing mit eingehen bzw. entzerrt und/oder durch Abschaltung von uneffektiven, vorwiegend verfälschenden Geräuschmikrofonen ausgegliedert bzw. elimiert sind (siehe o. g., statische oder automatische Geräuschmikrofon-Anwahl).

Beispielsweise, wenn der Mobiltelefonsprechende dem weiteren Telefonier-Teilnehmer (am anderen Leitungsende) eine Melodie vorsingt, ein 574-Hz-Ton gesungen ist und hierzu gerade ein o. g. Zug mit einem Pfeiftongeräusch bei 1,1 kHz diesen Ton zu verdecken versucht, wird dieser Ton alleine aus der sprachsignal-untypischen Signalmusterart des (Summen-) Geräuschmikrofonsignales herausgerechnet bzw. vom Nutzsignal subtrahiert und 180 Grad phasengedreht 18 sowie frequenzgang- und zeit­ dynamisch zum Lautsprechersignal 17 (evtl. mit empfangen-übertragenes Sprachsignal 16) hinzugemischt. Hierbei werden Modelte der Psychoakustik, wie die Vor- und Nachverdeckung berücksichtigt. In dem anderen, beispielhaften, komplexeren Fußballstadio-Störgeräusch-Fall sind statistisch streuende Signalpartien gegeben, die eventuell einer hauchigeren Stimme, den Zischlauten eines "F's" usw. nahe kämen, jedoch durch die sprachtypischen Flankenmuster der Zischlaute erkannt sind. D. h., daß erstens die Sprachmustererkennung (Vergleich Reatime- mit gespeicherten Sprachmusterdaten) und zweitens die Gleichheit oder Mehrzahl von im Vergleich zum Sprachnulzsignal 23 erfaßten Störhindergrunds-Geräuschsinalen 25 die Geräuschpartien von 23 erkennt bzw. entlarvt (dies dynamisch mit Rechner- Zeitverzügerung von einigen 0,1 bis 10 Millisekunden der Geräuschsignale; siehe Bezug der Sprachsignalmikrofon/-lage). Wie bereits gesagt, steht hiernach eine analoge oder digitale Subtraktion des Sprachnulzsignales vom markierten Geräuschsignal (mittels 180 Grad Phasendrehung 18 sowie danach zur Lautsprecher-Einspeisung 17 geführt) an; entspricht dem geräusch-befreiten, "reinen Sprachsignal" 21. Das nicht phasengedrehte, geräusch-befreite Sprachsignal 21 ist analog oder digital dem weiteren Telefonierteilnehmer per 15 übertragen.

Sämtliche frequenzabhängigen, zeitdynamischen Pegelverhältnisse unterliegen einer anwählbaren und/oder automatischen Meß-Gegenkopplungs- sowie Ausregelungsschleife, die Übersteuerungen, Pfeifton-Rückkopplungen unterdrückt, Sprachsignal-Kompressor-Expander-Funktionen und Sprachsignal-Frequenzgang- Korrekturen beinhaltet (ergänzend, siehe oben: Absatz zu Exciting-Funktionen u.a. des Sprachnulzsignales). Letzteres ist vielmehr durch gezielt-geregelte Antischall- Erzeugung mittels der phasengedrehten 18, zeitdynamischen Zumischung des markierten Störhintergrundgeräusches 19 zum Lautsprecher-Gesamt-Tonsignal 17 gestützt, was für das kopfnahe Störgeräusch am Handy-Ohr bzw. am Lautsprecher des Handy-Telefonierenden oder am abgewandten Ohr etwas weniger, eine Nahfeld- Geräusch-Niveau-Reduktion erzeugt und damit eine bessere, binaural­ psychoakustische Sprachverständlichkeit schafft (ein Ohr muß nicht zu gehalten werden).

Ferner unterliegen sämtliche Echzeit-Sprachsignal-Sende-Empfangspfade einer Echizeitsignal-Vergleichsuntersuchung zu statistischen Signalschwankungsprozessen, wie sie sich bei sogenanntem Rauschen einstellen. Diese Rauschsignalanteile sind nach rechner-unterstützter Erkennung herausgerechnet bzw. subtrahiert (vgl. Verfahren zum Denoiseing von alten, verrauschten Tonträgern via PC).

Sämtliche Sprachsignal Verständlichkeits-Prozeduren bzw. Funktionen sind wahlweise überbrückbar, was u. a. per STAND-BY-Aktivierung gelöst ist. Hiermit ist ein Vergleich mit und ohne erfindungsgemäße Mobiltelefon-Beaufschlagungen gegeben.

Das Mobiltelefon beinhaltet erfindungsgemäß weitere Funktionsergänzungen: Zum einen ist in der Nähe vom Mikrofon 9 (gemäß Fig. 1) ein Interface bzw. Schnittstelle angebracht. Diese/s erlaubt einen bi-direktionalen Datenaustausch mit externen, nicht über die/eine bestehende Telefonverbindung, gegeben Geräten, wie sie Multimedia-, Telefax-Sende-Empfangs-, Sprachsynthese-Resynthese-Systeme oder Printer darstellen (vgl. z. B. DMA- und/oder RS32-/Parallel-Schnittstelle). Ergänzt ist dies durch die Variante, taktile Daten-Ein-/Ausgaben von Behinderten gewährleisten zu können. Neben einer Software-Unterstützung im Mobiltelefon für die o. g. Telefonerweiterungen ist die Tastatur 5 des Mobiltelefones mit eingeprägten Blinden-Lese-Buchstaben bzw. -Zeichen (vgl. Blindenschrift) versehen. Überdies ist ebenso die Sprachsignal- Synthese-Resynthese anwählbar so ausgelegt, daß sämtliche ankommenden (empfangenen), gesprochenen Dialoge des weiteren Telefonteilnehmers oder die eigenen (gesendeten), über das Display sehbar oder hörbar (über den Lautsprecher 3, 17) übersetzt sind und/oder auf Wunsch für Gehörlose auf dem Display (Anzeigefeld 6) generell sichtbar gemacht und/oder über die Schnittstellen externen Geräten zugeführt sind. D. h., daß eine beliebige Sprach-/Dialog-zu-Sprachsignal-Konvertierung (akustische zu signalbezogene Information und umgekehrt) in beliebigen Sprachen hin- und rückführbar ist. Dies schließt sämtlich Informations-, Betriebs-, Steuer- und Regelsignale auch ein, die sichtbar und/oder hörbar u. a. für Behinderte (bei Bedarf anwählbar) gemacht sind.

Schließlich ist am erfindungsgemäßen Mobiltelefon der Anschluß, der Einbau sowie die Beaufschlagung von physikalischen Maßnahmen sowie alternativen Maßnahmen gegen die Wirkung von elektromagnetischen Feldern vorgesehen. Dies betrifft Abschirmungen gegen vorhandene Wechselfeld-Dispositionen und die o. g. beschriebene Berücksichtigung von sogenannten Elektroentressungssystemen nach Florian M. König, welche in einem solchen System oder Element hauptsächlich auf naturbelassene Mineralien- und Metall-Strukturanordnungen zurückgreifen.

Claims (30)

1. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mikrofone das Sprachnutzsignal eines einsprechenden Telefon- Teilnehmers und/oder das Hintergrunds-Störgeräusch erfassen und mittels analoger und/oder digitaler Sprachsignal- sowie Tonsignal-Verarbeitungsalgoritmen additiv und/oder sutraktiv verknüpfen bzw. verrechnen und dieses bearbeitete Sprachsignal dem weiteren Telefon-Teilnehmer bzw. dem Angerufenen übertragen ist und ein analog und/oder digital pegel-angepaßtes, frequenzgang-entzerrtes Signalprodukt aus diesem bearbeiteten Sprachsignal und einem 180 Grad phasengedrehtem, ebenso analog und/oder digital frequenzgang-entzerrtem Hintergrunds-Störgeräusch mit dem übertragen-empfangenen Sprachsignal des weiteren Telefon-Teilnehmers gemischt und per Kopfhörer und/oder Lautsprecher-Beschallung dem einsprechenden Telefonier-Teilnehmer zu Gehör gebracht ist.

2. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon-Anordnung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mikrofon (4) an der für Telefone bzw. Telefon-Hörgarnituren (1) typischen Position (4) für die Spracheingabe und mindestens ein weiteres Mikrofon zur Erfassung der Hintergrunds- Störgeräusche an einer hiervon abweichenden Position (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) eingebracht ist.

3. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon-Anordnung, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bis zu 9 Geräuschmikrofone (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) an sämtlichen Seiten bzw. Seitenflächen und Kanten des Telefones (1) eingebracht sind.

4. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon-Anordnung, nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines dieser Mehrzahl von Geräuschmikrofonen in unmittelbarer Nähe des Spracheingabemikrofones (4) plaziert ist.

5. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon-Auswahl, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Betätigung einer Taste des Wahltastenfeldes (5) eines oder mehrere der Geräuschmikrofone (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) aktiviert sind oder eine Zeit-variable, automatische Selbstauswahl von einem oder mehreren, aktivierten Geräuschmikrofonen vorgegeben ist.

6. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Mikrofonsignal-Meß- und Regelschleife, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels der Mikrofone (4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) erfaßte Sprachnulzsignal und Hintergrunds-Störgeräusch einer bi-direktionalen, also in einer rückkoppelnden Regelschleife befindlichen, analogen und/oder digitalen Sprachsignal- sowie Tonsignalverarbeitung unterliegt.

7. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofonauswahl und Mikrofonsignal-Meß- und Regelschleife, nach einem oder beiden der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit-variable, automatisierte Selbstauswahl von Geräuschmikrofonen die immer unterschiedlich auftretende Schallwellen- Einfallsrichtung in Form von verbundenen, verschiedenen Maximalwerten und/oder Maximalpegelwerten in den erhaltenen, Zeitvarianten Geräuschmikrofonsignal- Spektren psychoakustisch bewertet erfaßt und als Geräuschmikrofonsignal-Mischindex für bewertende und/oder die Geräuschmikrofonsignale ein- oder ausblendende Größen zugrunde legt.

8. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon- Signalverarbeitung, nach einem oder beiden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwahl von mehreren Geräuschmikrofonen (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) die einzelnen Mikrofonsignale, inklusive des Sprachmikrofonsignales, der Sprachsignal-Verarbeitung jeweils einzeln zugeführt sind und parallel eine spezielle Mischung (22), unter Bezug auf die psychoakustische Bewertung durch den Geräuschmikrofonsignal-Mischindex, der einzelen Geräuschmikrofonsignale zu einem Gesamtgeräusch-Mikrofonsignal erzeugt ist.

9. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon- Signalverarbeitung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeit-variable Umschalten zwischen einzelnen oder mehreren Geräuschmikrofonen (25) im entstehenden Gesamtgeräuschsignal (19) sprungartige Signal-Umschaltflanken vermeidet und mit einer die möglichen, steilen Umschalt- Signalflanken glättenden, frequenzabhängigen Pegelüberführungs-Flachflanke versieht bzw. vom Zustand A nach B hin weich pegelangleichend abmischt.

10. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon- Signalverabeitung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Mischung (22) der Geräuschmikrofonsignale (25, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) insbesondere mikrofonbezogenen Pegelunterschieden, Frequenzgang-Beugungen, Resonanzen durch Objektverdeckungen und auch zugehörige Reflexionen, unter Vorgabe der Distanzverhältnisse aller Mikrofone (4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) zueinander sowie insbesondere bezüglich des Sprachsignalmikrofons (4, 23) entgegenregelt und, je Mikrofonsignal, distanzbezogen Tonsignalverzögerungen erhält.

11. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit spezieller Mikrofon- Signalverarbeitung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Verzögerungszeiten der jeweiligen Schallwege der Geräuschmikrofone (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) und/oder untereinander bei allen Mikrofonen, bezüglich des als Referenzort (4) vorgegebenen Sprachsignalmikrofones, gemäß eines zeitgleichen Impulssignal-Einganges am Referenzort (4) analog und/oder digital vorgegeben ist.

12. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erfassung der Störhintergrundsgeräusch-Signalpartien bzw. -Signalanteile, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das störhintergrundsgeräusch-untersetzte Sprachnutzsignal durch eine Flankenmuster- und/oder Hüllkurven- und/oder Spektrums-Vergleichsprozedur (22) mit zum Vergleich zeitdynamisch bzw. in Echtzeit vorgegebenen Geräuschmikrofonsignalen und/oder abgespeichert vorgegebenen Sprachsignalmustern analog und/oder digital in Korrelation gebracht ist.

13. Telefon mit verbesserten Sprachverständlichkeit, mit Erfassung der Störhintergrundsgeräusch-Signalpartien bzw. -Signalanteile, nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hüllkurven- und/oder spektralbezogen erkannten, vom Sprachnulzsignal abweichenden pegel- und/oder zeitvarianten Störgeräusch- Signalanteile pegel- und/oder zeitbezogen und folglich bei Ungleichheit des zeitbezogenen Sprachsignalspektrums-Sprachmuster-Vergleich durch einen rechner­ logischen Prioritätsentscheid markiert sind.

14. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erfassung der Störhintergrundsgeräusch-Signalpartien bzw. -Signalanteile, nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung der Störhintergrungs-Geräuschpartien in einem Vergleich über die Mehrheit und/oder Gleichheit der ähnlichen Gesamt- Geräuschmikrofonsignal-Partien und/oder der einzelnen Geräuschmikrofonsignal- Partien und dem hiervon abweichenden geräusch-untersetzten Sprachnutzsignal determiniert ist.

15. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Sprachsignal-Störgeräusch- Befreiung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die pegel- und/oder zeitbezogen markierten Geräusch- Signalpartien (19) vom störhintergrundsgeräusch-untersetzten Sprachnulzsignal (23) analog und/oder digital subtrahiert sind und als Signalanteil bzw. -produkt das störhintergrunds-geräuschbefreite Sprachnutzsignal (21) schafft.

16. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Übermittlung bzw. Wiedergabe des geräusch-befreiten Sprachsignales, nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das störhintergrundsgräusch-befreite Sprachnutzsignal (21) mit 0 Grad Phasendrehung zur Übertragung (15) hin zum weiteren Telefon-Teilnehmer (14) zugeführt und im Sinne des Lautsprecher-Mithörens (3, 17) der eigenen Stimme bzw. Sprachartikulation in einem geringeren, telefon­ typischen Pegelverhältnis zum empfangenen sowie lautsprecher-gehörten (3, 17) Sprachsignal des weiteren Telefon-Teilnehmers (14) zugemischt ist.

17. Telefon mit verbesserter Sprachsignalverständlichkeit, mit dynamisch geregelter Störgeräusch-Reduktion am Telefon-Lautsprecher, nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die markierten Störgeräuschpartien (19) und/oder die Hintergrundsstörgeräuschsignale (25) und/oder das Gesamtgeräusch-Mikrofonsignal 180 Grad phasengedreht (18) zum empfangenen Sprachsignal (16) des weiteren Telefon-Teilnehmers (14) und dem störgeräusch­ befreiten Sprachnutzsignal (21) zugemischt und zusammen pegel-angepaßt sowie frequenzgang-entzerrt per Telefon-Lautsprecher (3, 17) wiedergegeben ist.

18. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit dynamisch geregelter Störgeräusch-Reduktion am Telefon-Lautsprecher, nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegel- und Frequenzgang-Beeinflussung des 180 Grad hinzugemischten Störsignales einer Zeit-frequenzbereichs-dynamischen Rückkopplungsmeßschleife und/oder Rückkopplungspfeien-Rückregelung bzw. Unterdrückung unterliegt.

19. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Tonwiedergabe-Optimierung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungs-Meßschreife die Pegelverhältnisse sämtlicher Mikrofonsignale (4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 23, 24) mit den Pegeln des Sprachnutzsignales (21) und des Lautsprecher-Schalldruckes (3, 17), zeitdynamisch in Abhängigkeit von der Frequenz erfaßt.

20. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Klangfarben-Wiedergabe- Optimierung, nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Wahltastenfeldes (5) des Telefones (1) unterschiedliche statische und/oder zeitdynamische Frequenzbereichs-Entzerrungen und/oder -Filterungen bereitgestellt sind, welche den üblichen Telefon-Hörfrequenzbereich von 300 Hz bis 3400 Hz durch Unter- und/oder Oberwellen-Regenerierungen bzw. Exciting-Funktionen ergänzen oder frequenzbereichsmäßig erweitern.

21. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Vergleichsmöglichkeit mit und ohne Sprachsignal-Verarbeitungsmaßnahmen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß alle Funktionen der Sprachsignal- Verarbeitung bzw. Optimierung, die vornehmlich über das Tastaturfeld angewählt oder betätigt werden können, in einen STAND-BY-Zustand, also Überbrückungsmodus schaltbar sind.

22. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit telefon-externem Signal- /Datenaustausch, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche analoge und/oder digitale Sende-Empfangssignale (15, 16) der Übertragungstrecke (14) und/oder jene taktil (5) oder elektroakustisch (4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) vom Telefon (1) erzeugten Signale einem für mono-/bi- /unidirektionalen Datenaustausch geeignetem analogen und/oder digitalen Interface bzw. Schnittstelle (14) zugeführt sind.

23. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit telefon-extemem Signal- /Datenaustausch, nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Interface oder die Schnittstelle (14) vorzugsweise auf der Mobiltelefon-Rückseite oder seitlich in der Nähe des Geräuschmikrofons (9) für einen sofortigen sowie direkten Extern-Geräte- Anschluß vorgesehen ist.

24. Telefon mitverbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen für den mobilen Büroeinsatz sowie Behinderten-Bedienungszubehör, nach einem oder beiden der Ansprüche 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multimedia-Datenaustausch, ein Telefax-Sende-Empfangsbetrieb, eine Sprachsignal-Synthese-Resynthese, eine Drucker-Ausgabe und eine taktile Datenein-Ausgabe für Behinderte mit zudem auf den Tasten (5) des Mobiltelefones (1) eingeprägten Blinden-Lese-Buchstaben bzw. -Zeichen vorgesehen sind.

25. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen im Multimedia- sowie Sprachsynthese-Einsatz, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Multimedia-Datenaustausch, der Telefax-Sende- Empfangsbetrieb, die Sprachsignal-Synthese-Resynthese und die taktile Datenein- Ausgabe mobiltelefon-intern (1) software-unterstützt wählbar ist.

26. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen für eine Multisprachen-Nutzung, nach einem oder beiden der Ansprüche 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachsignal-Synthese-Resynthese eine sprachen­ anwählbare Sprachübersetzung für den Sende-Empfangsbetrieb akustisch und/oder signal-bezogen beinhaltet.

27. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen zur nicht sichtbaren Darstellung von Signalen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Informations- und/oder Betriebs- und/oder Steuer- und/oder Regelsignale im bzw. für den Telefon-Sende- Empfangsbetrieb zu akustisch und/oder psychoakustisch hörbar-verbalisierten Sprachsignal-Informationen transformiert sind.

28. Telefon mit verbesserter Sprachsignalverständlichkeit, mit Erweiterungen zur nicht sichtbaren Darstellung von Signalen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Signale von Informationsbereichen wahlweise angewählt und zu akustisch hörbaren Sprachsignal-Informationen transformiert sind.

29. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen zur Entrauschung von Sprachsignalen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche empfangene und/oder zu sendende bzw. übertragende und/oder wiederzugebende Sprachsignale (15, 16, 21) mit einem, rechner-gestütztem, ein-/ausschaltbarem Echtzeitsignal-Vergleich zu statistischen Signalschwankungen, dem sogenanntem Rauschen, unterliegen und diese nach Erkennung der Rauschsignal- bzw. Restrauschsignal-Anteile sprachsignal-glättend vom Sprachnutzsignal (21) herausgerechnet bzw. subtrahiert sind.

30. Telefon mit verbesserter Sprachverständlichkeit, mit Erweiterungen zur Reduktion des Elektrostresses, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß und/oder der Einbau und/oder die Mobiltelefon- Beaufschlagung von Systemen gegen die physikalische und/oder körperliche Wirkung von elektromagnetischen Feldern vorgesehen ist.