DE3737873C2 - Verwendung von Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung - Google Patents
Verwendung von Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter UmgebungInfo
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- DE3737873C2 DE3737873C2 DE19873737873 DE3737873A DE3737873C2 DE 3737873 C2 DE3737873 C2 DE 3737873C2 DE 19873737873 DE19873737873 DE 19873737873 DE 3737873 A DE3737873 A DE 3737873A DE 3737873 C2 DE3737873 C2 DE 3737873C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verwendung von jeweils
ein Mikrofon und linken und rechten Kopfhörer umfassenden
Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit
in störschallerfüllter Umgebung,
wobei aus einem jeweiligen, keine Lokalisationsinformation
enthaltenden Signal (Mikrofonsignal) unterschiedliche
Kopfhörersignale für linken und rechten
Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur mit Hilfe geeigneter
Schaltungen erzeugt werden.
Eine insofern bekannte Möglichkeit der Verbesserung
der Sprachverständlichkeit bei Kommunikationseinrichtungen
allgemein besteht darin (Michael Dickreiter,
Tonstudiotechnik, 3. Auflage, Verlag K. G. Saur, München
1979, Seiten 152 bis 154 und 171), durch eine
sterophonische Lautsprecherwiedergabe Einzelschallquellen
in beliebig gewünschte Abbildungsrichtungen
sozusagen zu "knüppeln", so daß man bei einem solchen
Einzelmikrofonverfahren auch von der sogenannten "Knüppelstereophonie"
spricht. Hierbei wird so vorgegangen,
daß zumeist gerichtete Monomikrofone eingesetzt werden,
deren Einzelsignale in einer Regieeinrichtung
durch entsprechende Richtungsbeeinflussung zu einem
stereophonen Klangbild zusammengesetzt werden, etwa
derart, daß ein erstes Mikrofon ausschließlich dem
linken, ein zweites Mikrofon ausschließlich dem rechten
Kanal zugeordnet wird, während ein weiteres Mikrofon
als Mittensignal gleichmäßig auf beide Kanäle aufgeteilt
wird. Voraussetzung ist eine einwandfreie akustische
Trennung der Mikrofone, beispielsweise durch
Trennwände, Kojen u. dgl. Diese Knüppelstereophonie
gehört in den allgemeinen Bereich, bei Stereoaufnahmen
mit Hilfe der Intensitätsstereophonie beliebige
Schalleinfallsrichtungen zu simulieren, nämlich bei
der Lautsprecherwiedergabe durch entsprechende Pegelverschiebungen
zwischen dem linken und rechten Kanal
eine Schallquelle in verschiedenen Richtungen zwischen
den beiden Lautsprechern scheinbar positionieren zu
können. Diese bekannten Möglichkeiten stehen jedoch
mit der vorliegenden Erfindung schon deshalb in keinem
Zusammenhang, weil eine Anwendung dieses Verfahrens
auf eine Kopfhörerwiedergabe lediglich die sogenannte
Im-Kopf-Lokalisation zwischen dem linken und rechten
Ohr verstärkt.
Bekannt ist ferner eine richtungscodierte Wiedergabe
eines einkanaligen Sprachsignals mittels eines sogenannten
Außenohrsimulators, der in spezieller Anwendung
auf einem für sich gesehen bekannten elektroakustischen
Simulationsverfahren zur Nachbildung der Übertragungseigenschaften
des menschlichen Außenohrs bei
Freifeldbeschallung basiert, wie dies in der
DE-OS 35 09 358 beschrieben ist. Dieses bekannte elektroakustische
Simulationsverfahren, auf welches im folgenden
auch hinsichtlich der dortigen Offenbarung Bezug
genommen wird, besteht darin, daß man zur elektroakustischen
Nachbildung des menschlichen Außenohrs mit den
Übertragungseigenschaften des menschlichen Außenohrs
bei Freifeldbeschallung entsprechender Übertragungseigenschaften
so vorgeht, die physikalisch-akustischen
Ursachen des Außenohrs, des Kopfes, des Oberkörpers
und des Ohrmuschelrandes durch einfache Teilmodelle
mathematisch darzustellen und in Form von Schaltungselementen
wie Hochpässen, Tiefpässen, Allpässen, Laufzeitgliedern
u. dgl. in elektrischen Schaltungen so
zu approximieren, daß sich die Möglichkeit ergibt,
durch kontinuierliche Veränderung von Eigenschaften
dieser Schaltungselemente durch Parameterveränderungen
Schalleinfallsrichtungen stufenlos in der horizontalen
und der medialen Ebene einzustellen, d. h. die Lokalisationsinformation
zu verändern durch entsprechende
Veränderung der beiden, einer hörenden Person zugeführten
binauralen Signale.
Ähnliches ist auch schon bekannt aus der DE-OS 28 17 777,
die sich auf eine binaurale Signalverarbeitungsschaltung
bezieht, bei der einem Signal ohne Lokalisationsinformation
eine Abstandsinformation und eine Richtungsinformation
unter Zugrundelegung spezieller einstellbarer
und veränderbarer Filter ergänzend vermittelt
werden.
Allgemein ist es bei bisher verwendeten, üblicherweise
aus ein oder zwei Kopfhörermuscheln und einem Mikrofon
bestehenden Hörsprechgarnituren bekannt, dem Mikrofon
in der Regel eine Kugel- oder Achtercharakteristik
zu verleihen. Solche bekannten Hörsprechgarnituren
weisen aber eine Vielzahl von zum Teil erheblichen
Nachteilen auf, die nicht nur darin bestehen, daß in
starker, störschallerfüllter Umgebung die Verständlichkeit
unzureichend ist, sondern neben dieser schlechten
und gestörten Sprachverständlichkeit besteht auch
das grundsätzliche Problem der Sprechererkennung -
der Hörende weiß nicht, von wem er angesprochen wird
und kann daher auch aufgrund dieser fehlenden Sprechererkennung
zusätzliche Schwierigkeiten bei einer sinnvollen
Interpretation der gehörten Laute haben.
Bei der Verwendung von Hörsprechgarnituren in mit stör
schallerfüllter Umgebung ist es allgemein üblich, dem
Mikrophonzweig einen sprachgesteuerten Schalter zuzuordnen,
damit nicht während der Sprechpausen das Störgeräusch
übertragen wird. Dieser Schalter muß erkennen,
ob Sprache am Mikrophon anliegt und dann das Mikrophonsignal
weiterschalten. Hier ergibt sich dann das Problem,
daß dieser Sprachschalter durch ein Störgeräusch
fehlgetriggert werden kann oder aber häufig Anfangssilben
des gesprochenen Wortes verschluckt werden.
In stark störschallerfüllter Umgebung sind die Kopfhörer
dabei in der Regel in Gehörschützern eingebaut,
beispielsweise bei Panzerbesatzungen, bei Arbeiten
am Bau, in stark lärmerfüllten Werkhallen, auf Flugplätzen
u.dgl.
Die Gründe für die erwähnten Probleme, also schlechte
Sprachverständlichkeit, unzureichende oder fehlende
Sprechererkennung und Verschlucken der Anfangssilbe
durch die Sprachschalter an dem Mikrophonzweig sind
dabei auf die folgenden Hauptursachen zurückzuführen:
- 1. Je nach spektraler Zusammensetzung eines Störgeräusches können wesentliche Bestandteile der menschlichen Sprache, die zur Silbenverständ lichkeit beitragen, verdeckt werden;
- 2. in der Regel berücksichtigen die bekannten und speziell die bei solchen Hörsprechgarnituren eingesetzten Kopfhörer-Wiedergabesysteme nicht die Außenohrübertragungseigenschaften des menschlichen Außenohrs, d.h. es werden dem menschlichen Gehör des Trägers ungewohnte Signale angeboten, so daß der normale funktionierende Selektionsprozeß des Gehörs aufgrund der binauralen Signalverarbeiten nicht wirksam werden kann;
- 3. durch die Verwendung von nichtoptimierten Aufnahme mikrophonen kommt es zur Aufnahme und Verstärkung des Umgebungsgeräusches, und
- 4. bei Verwendung von sprachgesteuerten Einrichtungen besteht das Problem, in störschallerfüllter Umgebung Sprache ohne ein Verschlucken der Anfangssilben zu selektieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei
Kommunikationseinrichtungen, nämlich in störschallerfüllter
Umgebung verwendete Hörsprechgarnituren, dafür
zu sorgen, daß sowohl die Sprachverständlichkeit entscheidend
verbessert als auch eine eindeutige Sprechererkennung
möglich ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 und hat den Vorteil,
daß durch eine Umcodierung der beiden Kopfhörersignale
die abhörende Person die ihr zugehende Nachricht
nicht in der an sich bei Hörsprechgarnituren
üblichen Weise, also mitten im Kopf (Im-Kopf-Lokalisiertheit)
hört, sondern tatsächlich aus einer mit
Hilfe elektrischer Mittel stufenlos und frei vorgebbar
sowohl in der horizontalen als auch in der medialen
Ebene frei einstellbaren Richtung, in welcher sich
beispielsweise auch der Sprecher tatsächlich befindet.
Dieses Richtungshören, beispielsweise von vorn und
seitlich nach links ausgelenkt, ist möglich, obwohl
der Sprecher das Signal natürlich über lediglich ein
aufnehmendes Mikrophon und entsprechende elektrische
Verbindungsleitungen oder drahtlos dem Hörenden vermittelt.
Auf diese Weise, nämlich durch die Codierung
der Kopfhörersignale so, daß sie natürlichen Ohrsignalen
entsprechen, ist dann das menschliche Gehör
des Angesprochenen in der Lage, eine sinnvolle binaurale
Signalverarbeitung durchzuführen, was für sich
gesehen sofort einen deutlichen Gewinn der Sprachverständlichkeit
ohne die Notwendigkeit der Erhöhung der
Lautstärke mit sich bringt, und zwar auch dann, wenn
sich der Sprecher nicht genau oder auch gar nicht in
der "gehörten" Richtung befindet.
Tatsächlich gelingt es auf diese Weise je nach Stör
schallkonfiguration eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit
zu erzielen, die, um hier einen angenäherten
numerischen Wert zu nennen, einer Reduzierung des
Störgeräusches um etwa 12 dB entsprechen würde.
Zu diesem ersten Vorteil der Erhöhung der Sprachverständlichkeit
durch die nunmehr mögliche binaurale
Signalverarbeitung kommt der Vorteil, daß man durch
die Anwendung vorliegender Erfindung unterschiedlichen
Sprechern unterschiedliche Richtungen zuweisen kann,
so daß die abhörende Person direkt aus der Richtungserkennung
daraus schließen kann, von welcher Person
sie angesprochen wurde. Auch hierdurch ergibt sich
psychologisch eine Erhöhung der Sprachverständlichkeit,
da die hörende Person von bestimmten, ihr bekannten
Personen normalerweise auch ganz bestimmte
Wortinhalte, Anweisungen und Informationen erwartet,
so daß nicht während der ersten Zeit des Abhörens der
Nachricht zusätzlich zu dem umständlichen Erkennen
der gesendeten Information Mühe aufgewendet wird, um
den Sprecher zu identifizieren.
Dabei ist eine weitere Erhöhung der Sprachverständlichkeit
dadurch möglich, daß das Spektrum der wiedergegebenen
Signale mit Hilfe von Filtern so entzerrt
wird, daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten
spektralen
Komponenten verstärkt werden.
Da bei der Richtungscodierung der Kopfhörersignale,
die entweder im Bereich des Sprechenden oder des Hörenden
erfolgen kann, zusätzlich zu der Anordnung von z. B.
Hoch- und Tiefpässen auch Laufzeiten zu berücksichtigen
sind, kann zu diesen Laufzeiten eine Grundlaufzeit
hinzuaddiert werden, die in der Größenordnung
liegt, die für die Sprachdetektion benötigt wird, beispielsweise
50 bis 100 msec. Auf diese Weise ist dann
in vorteilhafter Weise ferner gewährleistet, daß nach
Ansprechen des Sprachschalters die Anfangssilbe nicht
verschluckt wird.
Die bei den vorliegenden Hörsprechgarnituren erforderliche
Richtungscodierung zur Sprechererkennung und
Erhöhung der Sprachverständlichkeit benutzt die Möglichkeiten,
die das eingangs genannte elektroakustische
Simulationsverfahren (DE-OS 35 09 359) bietet.
Auf diese Weise können beispielsweise mit besonderem
Vorteil Probleme bei Sprechgarnituren, die sich in
engen abgeschlossenen, stark mit Geräuschproblemen
belasteten Räumen ergeben, elegant gelöst werden. Beispielsweise
auch in Räumen, in denen die dort befindlichen
Personen stets vorgegebene feste Plätze einnehmen,
wie etwa bei einer Panzerbesatzung, so daß die
Einprägung einer Richtungscodierung auf die binaural
gehörten Signale besonders sinnvoll ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der Erfindung möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bei a) eine herkömmliche Kopfhörerwiedergabeausführungsform
einer Hörsprechgarnitur in stark
schematisierter Darstellung und bei b) eine
richtungsorientierte Wiedergabe, bei der durch
entsprechende frei einstellbare Wahl der Parameter
der von dem Hörenden über die Kopfhörer wahrgenommene
Signalursprung in einem beliebigen Winkel
sowohl in der horizontalen als auch in der medialen
Ebene verschoben und um einen vorgegebenen
Abstand A aus der Kopflokalisiertheit heraus
verändert ist;
Fig. 2 das schematisierte Prinzipschaltbild zur Anwendung
einer richtungscodierten Wiedergabe von
Sprach- oder sonstigen Schallinformationen,
wobei die Mikrophonsignale schon entsprechend
richtungscodiert als linkes und rechtes Ohrsignal,
also zweikanalig an alle angeschlossenen Sprechgarnituren
weitergeleitet werden;
Fig. 3 stark schematisiert das Blockschaltbild zur
Anwendung einer weiteren Ausführungsform einer
richtungscodierten Wiedergabe, bei der die Richtungscodierung
am Empfänger erfolgt, wobei die
Mikrophonsignale einkanalig übertragen werden,
und
Fig. 4 die grundsätzliche Realisation eines für die
Richtungscodierung vorgesehenen Filters mit
Aufteilung in einen den Betrag der Außenohrübertragungsfunktion
und einen der Einstellung
der interauralen Laufzeit dienenden Block.
Der Grundgedanke besteht darin, unter Berücksichtigung
der psychoakustischen Eigenschaften des menschlichen
Gehörs die Sprachverständlichkeit bei Verwendung von
Kommunikations-Einrichtungen in störschallerfüllter
Umgebung dadurch zu verbessern, daß durch eine gezielte
Richtungscodierung der Selektionsgewinn aufgrund der
dann möglichen binauralen Signalverarbeitung im menschlichen
Gehör ausgenutzt wird, wobei ferner das Spektrum
des Nutzsignals (Sprache) mit Hilfe von Filtern so
entzerrt wird, daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten
spektralen Komponenten verstärkt werden. Dabei
können in bevorzugter Ausgestaltung auch noch die für
die Richtungscodierung notwendigen Laufzeitglieder
so ausgelegt sind, daß eine Sprachschaltung ohne
Unterdrückung der Anfangssilbe realisierbar ist.
Die bei a) in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Kopfhörerwiedergabegarnitur
umfaßt die beiden Kopfhörer, denen
das Sprechsignal s(t) direkt aufgegeben wird. Auf diese
Weise ergibt sich ein Hörereignisort X im Kopf der ab
hörenden Person. Dies entspricht dem Stand der Technik.
Im Gegensatz hierzu wird bei der richtungscodierten
Wiedergabe entsprechend vorliegender Erfindung das Sprach
signal s(t) über zwei Filter A l (f, ϕ) und A r (f, ϕ) geführt,
die die Außenohrübertragungsfunktion unter Berücksichti
gung der Laufzeitunterschiede nachbilden.
Auf diese Weise gelangen Sprachsignale oder Nutzsignale
auf die Wiedergabesysteme, die den Hörereignisort X
außerhalb des Kopfes der abhörenden Versuchsperson und
unter dem Schalleinfallswinkel ϕ entstehen lassen.
Hierzu, nämlich zum Aufbau und der Konzeption dieser
beiden Filter wird zunächst grundsätzlich auf die Ausfüh
rungen verwiesen, die in der weiter vorn schon genannten
DE-OS 35 09 358 oder auch in dem entsprechenden US-Patent
46 72 569 beschrieben sind.
Die Möglichkeit des Aufbaus solcher Filter beruht auf
der Erkenntnis, daß die physikalischen Ursachen der
Außenohrübertragungseigenschaften durch Unterscheidung
und Rückführung auf vorgegebene, anschließend verein
fachte akustische Elemente aufgeteilt werden können,
also beispielsweise Oberkörper, Schulter, Kopf, Ohrmu
schel mit cavum conchae-Höhlung, Ohrkanal und Trommel
felle. Alle diese Körper üben entsprechend ihren geometri
schen Abmessungen in Abhängigkeit der Frequenz unter
schiedliche Einflüsse auf die Außenohrübertragungs
eigenschaften aus, wobei sich dann die resultierende
Übertragungsfunktion des Außenohrs aus den komplexen
Überlagerungen der von allen Teilkörpern verursachten
Resonanzen, Reflexionen und Beugungswellen zusammensetzt.
Richtungsabhängige Merkmale werden im wesentlichen von
den Elementen Oberkörper, Schulter und Ohrmuschelrand
bestimmt.
Dabei werden Beugung und Reflexion an den Körpern mit
Mitteln der Systemtheorie beschrieben, was dann die
technische Realisierung eines elektronischen Außenohr
simulators ermöglicht, und zwar mit vergleichsweise
einfachen Mitteln in Form von Hochpässen, Tiefpässen,
Allpässen, Laufzeitgliedern u. dgl.
So kann beispielsweise die Ohrmuschel oder der Kopf
zunächst durch eine mathematische Betrachtung der Über
lagerung mehrerer Beugungskörper in Form bestimmter
Schaltungen dargestellt werden, wobei dann für die Gesamt-
Außenohrübertragungsfunktion eine komplexe Addition
der jeweiligen reflektierten und gebeugten, durch die
elektrischen Schaltungsblöcke simulierten Schallanteile
der entsprechenden Körperteile oder -bereiche vorgenom
men wird. Eine lagenunterschiedliche Ebene wird durch
eine zusätzliche Laufzeit berücksichtigt.
Diese Grunderkenntnisse sowie die Möglichkeiten zur
Realisierung sind in der DE-OS 35 09 358 umfassend erläutert,
mit dem Ergebnis, daß ein Außenohrsimulator entsprechend
der Darstellung der Fig. 4 in dieser Veröffentlichung
realisiert werden kann durch die parallele Anordnung
einer Vielzahl von Schaltungskanälen, die mit ihren
Ausgängen auf ein Summationsglied arbeiten. Diese Schaltungs
kanäle enthalten dann Tief- und Hochpaßfilter erster
bzw. dritter Ordnung, Bandpässe und sogenannte Koeffi
zientenglieder mit bestimmten Verstärkungen, wobei die
Laufzeitglieder für die jeweiligen Kanäle durch Verzöge
rungsleitungen realisiert werden können. Es ist nun
möglich, durch Veränderung der Parameter der an den
Kanälen jeweils beteiligten Schaltungselemente für den
linken und rechten Kanal eine kontinuierliche und frei
wählbare Veränderung der Schalleinfallsrichtung in der
horizontalen und der medialen Ebene vorzunehmen. Mit
diesen Einstellmöglichkeiten wird in Form der erwähnten
Filter in der vorliegenden Erfindung gearbeitet, wobei
ferner das Spektrum der wiedergegebenen Signale mit
Hilfe dieser oder anderer Filter noch so entzerrt wird,
daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten spektralen
Komponenten des Nutzsignals verstärkt werden.
Dabei läßt sich diese Richtungssteuerung oder -codierung
durch zwei unterschiedliche Möglichkeiten realisieren,
nämlich entsprechend Fig. 2 dadurch, daß dem Mikrophon
M jeder Hörsprechgarnitur H1, H2 . . . Hn ein Filter aus
den beiden Teilfiltern A l (f, ϕ) und A r (f, ϕ) zugeordnet
wird, welches aus den einkanaligen Mikrophonsignalen
ein linkes und ein rechtes Ohrsignal unter Berücksich
tigung der interauralen Laufzeitdifferenzen erzeugt.
Dabei arbeiten die jedem Mikrophon zugeordneten Teilfil
ter A r (f, ϕ) über eine gemeinsame Verbindungsleitung
Lr auf sämtliche, in diesem Fall rechten Kopfhörermu
scheln, während das Teilfilter A l (f, ϕ) auf eine zweite
gemeinsame Verbindungsleitung Ll arbeitet, die mit sämtlichen
in diesem Falle linken Kopfhörermuscheln verbunden ist.
Es werden also diese beiden, durch die Filter richtungs
codierten Mikrophonsignale dann zweikanalig an alle
angeschlossenen Sprechgarnituren weitergeleitet, so
daß jede hörende Sprechgarnitur dieses von einem Sprecher
herrührende und primär einkanalige Mikrophonsignal unter
der an der Hörsprechgarnitur eingestellten Schallein
fallsrichtung wahrnimmt.
Die Einstellung der Schalleinfallsrichtung über die
beiden Teilfilter für linken und rechten Kanal erfolgt
dann so und kann im übrigen bei fest vorgegebenen Plätzen
für die beteiligten Personen auch fest verdrahtet sein,
wie dies in der DE-OS 35 09 358 beschrieben ist.
Eine zweite Möglichkeit der Richtungscodierung besteht
darin, daß, wie in Fig. 3 gezeigt, diese am jeweiligen
Empfänger durchgeführt wird, d.h. die Mikrophonsignale
werden einkanalig übertragen; sie gelangen also als
Eingangssignale s1(t), s2(t) . . . sn(t) auf ein gemeinsames
Summierglied SG und von diesem über eine Leitungsgabel
auf dem Empfänger jeweils zugeordnete, richtungsbestim
mende Filter Ar′(f, ϕ), von denen dann jeweils die zugeordneten
Hörmuscheln der jeweils hörenden Person versorgt
werden.
In diesem Fall muß allerdings eine Steuerung der Filter
Ar′(f,ϕ) und Al′(f, ϕ) vorgenommen werden in Abhängigkeit
zu den ankommenden Signalen s₁(t) bis sn(t), so daß
bei der einkanaligen Übertragung der Mikrophonsignale
auch eine Codierung oder Kennung des jeweiligen Mikro
phons übertragen werden muß, die dann über die in Fig. 3
gestrichelt gezeichneten Codierungsleitungen Lc zu den
in diesem Fall dann umschaltbaren Empfängerteilfiltern
gelangt. Dies bedeutet, daß aus der das Mikrophonsignal
begleitenden Codierung das am Empfänger vorhandene rich
tungsbestimmende Filter gesteuert wird, an den Empfänger
filtern also die der Signalquelle zugeordnete Schall
einfallsrichtung eingestellt wird.
Die an erster Stelle genannte Ausführungsform mit mi
krophonseitigen, in diesem Falle fest eingestellten
Filtern kann in der Applikation bei Flugzeugen oder
auch Panzern u. dgl., also überall dort, wo mehrere
Leute gleichzeitig mit Hörsprechgarnituren versorgt
sind, Verwendung finden, da es in diesem Falle sinnvoll
ist, jeder Person eine ganz bestimmte Richtung fest
zuzuordnen.
Die zweite Ausführungsform ist sinnvoll etwa bei Fluglotsen
betrieb bzw. in Funkleitstellen, da hier der einen abhörenden
Person je nach der Situation, von welcher Person bzw.
von welchem Kanal sie angesprochen wird, eine andere
Richtung eingestellt werden kann. Speziell im Flug
lotsenbetrieb ergibt sich auf diese Weise die vorteil
hafte Möglichkeit, die Schalleinfallsrichtung so einzu
stellen, daß sie mit dem optischen Winkel des betreffen
den Flugzeugs auf dem Radarschirm übereinstimmt. Solche
Einstellungen sind durch die Verwendung von geeigneten
Rechnern oder Mikroprozessoren, auf die in der DE-OS
35 09 358 ebenfalls schon hingewiesen ist, ohne größeren
Aufwand möglich.
Zu diesen beiden Möglichkeiten der Richtungscodierung
kommt als weiteres wesentliches Merkmal eine Anpassung
des Sprachspektrums in Abhängigkeit des umgebenden Stör
geräusches, so daß keine die Sprachverständlichkeit
beeinflussenden Spektralkomponenten verdeckt werden.
Tatsächlich ist in der Regel das umgebende Störgeräusch
nicht von einem gleichmäßigen Frequenzspektrum, sondern
durch Maxima und Minima im Spektralbereich gekenn
zeichnet. Daher werden bei vorliegender Erfindung die
Kopfhörersignale auch nicht breitbandig verstärkt, sondern
es werden lediglich die Spektralkomponenten, die durch
das Störgeräusch verdeckt werden, durch eine entsprechend
selektive Verstärkung angehoben. Diese Maßnahmen sind
in den Figuren nicht gesondert dargestellt, sie können
aber realisiert werden durch Verstärkerschaltungen,
die ohnehin in den Tiefpässe, Allpässe, Hochpässe,
Laufzeitglieder umfassenden Filtern enthalten sind.
Durch eine entsprechende Erfassung der Maxima und Minima
im Spektralbereich der Störgeräusche können die Verstärker
ergänzend selektiv angesteuert werden, so daß diese
Maßnahme in den Filterbereich integriert werden kann.
Eine vergleichbare Einbeziehung von Filtereigenschaften
zur Erreichung eines allerdings völlig anderen Ziels
ist bei vorliegender Erfindung noch dadurch möglich,
daß stets für die Richtungscodierung auch Laufzeitglie
der in verschiedenster Ausführungsform erforderlich
sind, so daß diese Laufzeitglieder lediglich so aus
gelegt und mit einer zusätzlichen Grundlaufzeit versehen
werden, daß die durch das Ansprechen der Sprachschalter
normalerweise entstehende Verzögerung in der Übertragung
der jeweils ersten Silben- oder Teilsilben kompensiert
wird, wodurch die sonst übliche Unterdrückung der Anfangs
silbe vermieden ist.
Schematisiert ist schließlich in Fig. 4 eine prinzipielle
Möglichkeit für die Realisation des Filters A(f, ϕ) gezeigt.
Das jeweilige Filter kann so aufgeteilt werden, daß
der Betrag der Außenohrübertragungsfunktion in Abhängig
keit von ϕ in einem ersten Block B1 und die Laufzeit
zur Einstellung der interauralen Laufzeit in Abhängigkeit
von ϕ in einem zweiten, dem ersten Block nachgeschalteten
Block B2 erfolgt.
Dabei ist es möglich, das Filter entweder so zu realisie
ren, daß dieses fest durch Bandpaß, Bandsperren, Lauf
zeitglieder u. dgl. aufgebaut wird, so daß je nach
Schalleinfallswinkel auf ein anderes Filter umzuschalten
ist, oder die Übertragungsfunktion des Filters wird
in Abhängigkeit zum Schalleinfallswinkel so programmier
bar verändert, wie dies in der DE-OS 35 09 358 rechner
gesteuert beschrieben ist.
Es versteht sich, daß allein die Richtungscodierung,
also die durch die Erfindung ermöglichte Sprecherer
kennung eine entscheidende Verbesserung in der Sprach
verständlichkeit realisiert, da durch die Richtungs
codierung der Kopfhörersignale eine zum menschlichen
Außenohr vergleichbare Filterung erreicht wird, so daß
die durch die Kopfhörer abgestrahlten Schallsignale
natürlichen Ohrsignalen entsprechen. Entsteht also zum
Beispiel durch eine entsprechende Richtungscodierung
beim Hörer ein außerhalb des Kopfes, beispielsweise
seitlich links liegender Richtungseindruck, dann ist
der Hörer auch in der Lage, aufgrund der speziellen
Signalverarbeitungsmechanismen in seinem Gehör eine
bessere Selektionsfähigkeit zu erzielen, wie schon erwähnt,
so daß sich hierdurch schon eine entscheidende Verbesse
rung der Sprachverständlichkeit entsprechend der weiter
vorn schon erwähnten Dämpfung von etwa 12 dB des Stör
geräusches ergibt. Durch die Richtungscodierung kann
jedem einzelnen Sprecher bei Kommunikationseinrichtungen
mit mehreren Sprechern eine individuelle Richtung aufco
diert werden, so daß die abhörende Person allein anhand
dieser Richtungscodierung eine eindeutige Korrelation
zu der sprechenden Person hat, d.h. aus der wahrgenomme
nen Richtung die Information erhält, welche Person spricht.
Zu diesen Merkmalen kommen bei vorliegender Erfindung
noch die vorteilhaften Ausgestaltungen der Entzerrung
des Spektrums der wiedergegebenen Signale mit Hilfe
von Filtern so, daß nur die durch das Störgeräusch ver
deckten spektralen Komponenten verstärkt werden sowie
die durch die Vergrößerung der Laufzeit zur Spracherken
nung der Erfindung innewohnende Eigenschaft, daß auch
bei Verwendung üblicher Sprachschalter nunmehr keine
Unterdrückung der Anfangssilbe mehr auftritt.
Claims (6)
1. Verwendung von jeweils ein Mikrofon und linken und
rechten Kopfhörer umfassende Hörsprechgarnituren zur
Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter
Umgebung, wobei von jeweiligen, keine Lokalisationsinformation
enthaltenden Signalen (Mikrofonsignalen)
unterschiedliche Kopfhörersignale für linken
und rechten Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur zum Beispiel
mittels Filterschaltungen und Laufzeitgliedern erzeugt
werden und, für den Fall, daß jeder mit einer Hörsprechgarnitur
ausgerüsteten Person eine bestimmte Position
und Richtung fest zugeordnet ist, das von dieser ausgehende
einkanalige Mikrofonausgangssignal auf zwei festeingestellte
Entzerrungs-Teilfilter (A r(f, Φ) bzw.
A l(f, Φ)) jeweils zur Erzeugung von linken und rechten
Ohrsignalen unter Berücksichtigung der interauralen
Laufzeitdifferenzen aufgeteilt wird, wobei jedes Teilfilter
über eine gemeinsame Verbindungsleitung (Lr, Ll)
auf sämtliche zugeordneten rechten bzw. linken Kopfhörer
der Hörsprechgarnitur geschaltet ist derart, daß
der Träger einer jeweiligen Hörsprechgarnitur das vom
jeweiligen Sprecher herrührende und ursprünglich einkanalige
Mikrofonsignal unter der an der Hörsprechgarnitur
des Sprechers eingestellten Schalleinfallsrichtung
zugeführt erhält und sich durch die Ausnutzung
der binauralen Signalverarbeitung im menschlichen Gehör
eine Steigerung der Sprachverständlichkeit ergibt.
2. Verwendung von jeweils ein Mikrofon und linken und
rechten Kopfhörer umfassende Hörsprechgarnituren zur
Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter
Umgebung, wobei von jeweiligen, keine Lokalisationsinformation
enthaltenden Signalen (Mikrofonsignalen)
unterschiedliche Kopfhörersignale für linken
und rechten Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur zum Beispiel
mittels Filterschaltungen und Laufzeitgliedern
erzeugt werden, wobei für den Fall wechselnder Sprecherpositionen
deren Mikrofonsignale (s₁(t), s₂(t) . . .
sn(t)) jeweils einkanalig einem gemeinsamen Summierglied
(SG) jeder Hörsprechgarnitur zugeführt werden
und anschließend auf zwei Entzerrungsteilfilter
(A r′(f,Φ) bzw. A₁′(f,Φ) aufgeteilt werden, die zu
jeweils zugeordneten Kopfhörern für linken und rechten
Kanal der betreffenden Hörsprechgarnitur führen und
wobei auf der einkanaligen Übertragungsleitung von
jedem Mikrofon dessen Kennung zusätzlich zu den Entzerrungsteilfiltern
mitübertragen wird, so daß aus
der das Mikrofonsignal begleitenden Kennung die jeweiligen
beim Empfänger vorhandenen richtungsbestimmenden
Entzerrungsteilfilter so angesteuert werden
daß die jeweiligen hörenden Hörsprechgarnituren das
ursprünglich einkanalige Mikrofonsignal des jeweiligen
Sprechers aus der aus der Mikrofonkennung vorgegebenen
Schalleinfallsrichtung zugeführt erhalten mit einer
entsprechenden hierdurch bewirkten Steigerung der Sprachverständlichkeit.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Anpassung
und Entzerrung des Sprachspektrums in Abhängigkeit
zum umgebenden Störgeräusch, wobei unter Verzicht auf
eine breitbandige Verstärkung lediglich die durch das
Störgeräusch verdeckten Spektralkomponenten mit Hilfe
von Filtern/Verstärkern verstärkt werden.
4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei den Laufzeiten
der Entzerrungsfilter eine zusätzliche Grundlaufzeit
hinzugefügt wird zur Vermeidung eines Verschluckens
von Anfangsilben bei Sprachsteuerung.
5. Verwendung nach Anspruch 2, wobei in ihren spektralen
Verstärkungseigenschaften selektiv einstellbare und
in Abhängigkeit zu den Maxima und Minima des Störgeräuschspektralbereichs
ansteuerbare Verstärker in den
Sprechkanälen vorgesehen sind.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
die Entzerrungsfilter für die Richtungsinformation
der Kopfhörersignale von Laufzeitanordnung, Hochpässen
und Tiefpässen erster Ordnung gebildet sind.
Priority Applications (1)
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