DE69526135T2

DE69526135T2 - Eine Audiotelekonferenzbrücke

Info

Publication number: DE69526135T2
Application number: DE69526135T
Authority: DE
Inventors: David N. Horn
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2015-04-20
Also published as: CA2143591C; DE69526135D1; US6178237B1; EP0680190B1; EP0680190A2; EP0680190A3; CA2143591A1; JPH07303147A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationsbrücken zur Verwendung bei Telekonferenzen und Verfahren zum Verbinden mehrerer Telekonferenzteilnehmer.
Über Telekonferenzen können mehr als zwei Teilnehmer, die zeitlich und räumlich getrennt sind, über Telefoneinrichtungen mit Endgeräten und/oder Brückengeräten oder -diensten, wie zum Beispiel dem Alliance (R) -Dienst von AT&T, kommunizieren. Brückendienste bieten in der Regel einen sogenannten "Meet- Me"-Dienst an, den Teilnehmer anwählen, um sich einer Telekonferenz anzuschließen, oder einen Dial-Out- Dienst, bei dem eine Vermittlung bzw. ein Urheber die Teilnehmer einer Telekonferenz anruft. Brückendienste verbinden jeden Teilnehmer Punkt-zu-Punkt mit einer Brückeneinrichtung, die die mehreren Teilnehmer zu einer Telekonferenz zusammenschaltet. Trotz der zahlreichen sozialen und wirtschaftlichen Vorteile von Telekonferenzen wurde ihre Verwendung jedoch durch den Mangel an Merkmalen der Brückeneinrichungen und das Fehlen der Benutzerkontrolle über das Senden und Empfangen von Audiosignalen zu bzw. von bestimmten Teilnehmern behindert.
Zur Lösung dieses Problems hat Horn in dem U.S.-Patent Nr. 5,113,431, ausgegeben am 12.Mai 1992, ein System offengelegt, das einem Telekonferenzbenutzer eine dynamische Auswahl bestimmter Teilnehmer ermöglicht, denen der Benutzer zuhören oder mit denen er während einer Telekonferenz sprechen kann. Das System von Horn gibt Benutzern einen gewissen Grad der Kontrolle über den Aufbau der Telekonferenz. Das System von Horn liefert keine umfassende Lösung zur Steuerung der Amplitude von durch die Teilnehmer der Telekonferenz erzeugten Audiosignalen.
US-A-4558180 betrifft digitale Mehrpunkt-Telekonferenzen unter Verwendung spezieller Dienstschaltungen. Insbesondere unterstützt eine Mehrpunktbrücke Mehrpunkt-Audiotelekonferenzen und Mehrpunkt-Datenkommunikation über Sprachbandkanäle. Ein Mehrpunkt- Audiotelekonferenzalgorithmus ermöglicht den Ablauf einer völlig interaktiven Konferenz, bei der jeder jeden hört. Varianten dieses Algorithmus ermöglicht das Versetzen jedes beliebigen einzelnen Zweigs in eine Nur-Sende- oder Nur-Empfangs-Konfiguration. Im Fall von Audiokonferenzen erhält man die Antwort für jeden Konferenzteilnehmer durch Subtrahieren des Abtastwerts des Konferenzteilnehmers von der Konferenzsumme, so daß er alle außer sich selbst hören kann. Für Datenanwendungen darf eine Master-Station Nachrichten zu allen anderen Fernstationen rundsenden und Nachrichten von jeder beliebigen Fernstation empfangen. Fernstationen können jedoch nicht miteinander, sondern nur mit der Master-Station kommunizieren. Für beide diese Szenarien werden unter Verwendung digitaler Verarbeitungstechniken Rausch- und Echosteuerfunktionen erzielt.
IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE-GLOBECOM 83, Band 1, 28.11.1983-1.12.1983, SAN DIEGO (US), Seiten 548-553, LAWRENCE BARANYAI 'DIGITAL MULTIPOINT TELECONFERENCING FOR SPECIAL SERVICE CIRCUITS', beschreibt eine verteilte Steuertelekonferenzsprachbrücke. Genauer gesagt führt ein Zeilenverstärker das "Sprech"-Signal eines Benutzers. Der Benutzer steuert die Zeilenschalter der mit der Zeile des Benutzers verbundenen Kreuzungspunkte. Auf diese Weise steuert der Benutzer, wer die Stimme des Benutzers hören kann. Ähnlich bildet jeder der Spaltenverstärker den "Hör"-Weg eines anderen Benutzers. Jeder Benutzer steuert die Spaltenschalter der mit der Spalte des Benutzers verbundenen Kreuzungspunkte. Durch Steuern der Spaltenschalter entscheidet jeder Benutzer über die Benutzer, denen der Benutzer zuhört. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikationsbrücke nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 12 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Telekonferenzbrückenanordnung, bei der mindestens ein Teilnehmer (oder Benutzer) einer Telekonferenz mindestens eine Kenngröße von durch die Brücke gekoppelten Eingangssignalen steuern kann, so daß die von diesem Teilnehmer in einer Telekonferenz empfangenen Ausgangssignale eine gewählte Kombination der Eingangssignale von allen Teilnehmern einschließlich der veränderten Eingangssignale ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht eine Kommunikationsbrücke aus N Eingangswegen und M Ausgangswegen, die eine logische Matrix definieren, wobei Eingangssignale aller Teilnehmer in einer Konferenz addiert werden, um zusammengesetzte Ausgangssignale zu bilden, die jedem Teilnehmer zugeführt werden. Um Rückkopplung und Instabilität zu vermeiden, werden die Eingangssignale von einem Teilnehmer der Telekonferenz in den diesem Teilnehmer zugeführten zusammengesetzten Ausgangsignalen unterdrückt. Deshalb empfängt jeder Teilnehmer in der Telekonferenz eine verschiedene Summe von Eingangssignalen. Bei der Architektur der Brücke ist jedem Kreuzungspunkt der n Eingangswege und m Ausgangswege ein Verstärkungselement (G) zugeordnet, so daß die zusammengesetzten Ausgangssignale (O), die einem Benutzer i zugeführt werden, durch die Gleichung Oi = IjGij dargestellt werden können, wobei I das Eingangssignal von einem Teilnehmer ist. Anders ausgedrückt besteht jedes Ausgangssignal der Brücke aus einer Mischung aller Eingangssignale, wobei jedes Eingangssignal mit einem vom Teilnehmer gewählten Parameter (d. h. Verstärkungselement) multipliziert wird. Indem jeder Teilnehmer diesen Parameter für die einem oder mehreren Teilnehmern zugeordneten Eingangssignale verändern kann, kann somit eine reichhaltige Menge von Audio-Brückenmerkmalen bereitgestellt werden. Diese Merkmale umfassen Subkonferenzen, Flüstern, Stummschaltung, Überwachung, komplexe Verstärkungssteuerung und Pseudo-Stereo.
Vorteilhafterweise können die Audio-Brückenmerkmale der Erfindung in einer Multimedia-Konferenzumgebung verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzes, das eine die Erfindung realisierende Telekonferenzkommunikationsbrücke enthält;
Fig. 2 zeigt eine Implementierung einer die Erfindung realisierenden Telekonferenzkommunikationsbrücke;
Fig. 3 ist eine beispielhafte Darstellung einer Matrix von Eingangs- und Ausgangssignalen;
Fig. 4 zeigt einen digitalen Signalprozessor (DSP), der unter Verwendung der Eingangs-/Ausgangsmatrix von Fig. 3 Eingangssignale verarbeitet,
Fig. 5, 6, 7 und 8 sind Konfigurationen der Eingangs-/Ausgangsmatrix von Fig. 3 in einer Anordnung zur Bereitstellung verschiedener Audio-Brückenmerkmale;
Fig. 9 und 10 zeigen zwei beispielhafte Benutzerschnittstellen, durch die Telekonferenzteilnehmer Verstärkungselemente in der erfindungsgemäßen Brücke steuern können.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Kommunikationsnetz, das eine die Erfindung realisierende Telekonferenz-Audiobrücke enthält. Das Kommunikationsnetz von Fig. 1 ist so angeordnet, daß es gleichzeitig a) Multimedia-Konferenzen mit mehreren Teilnehmern für digitale Benutzerendgeräte und b) Audio-Telekonferenzen mit einem einzigen Medium für analoge Fernsprechapparate unterstützt. Bei einer beispielhaften Multimedia-Anwendung werden digitalisierte Sprachsignale durch eine Brücke 108 gemischt, die außerdem digitalisierte Video- und Datensignale über das Vermittlungssystem 107 zu Multimedia-Endgeräten 101, 102 und 103 rundsendet. Ähnlich werden aus den Endgeräten 101-103 und den Fernsprechapparaten 104, 105 und 106 (im folgenden die Endgeräte 104-106) empfangene Audiosignale zur Übertragung an Teilnehmer einer Audiotelekonferenz gemischt. Der zentrale Nerv des Kommunikationsnetzes von Fig. 1 ist das Vermittlungssystem 107, das entweder eine Vermittlung, wie zum Beispiel eine PBX, oder eine Menge verbundener Amtsvermittlungen (CO-Vermittlungen) in einem oder mehreren Netzen sein kann. Somit kann die Brücke 108 gleichzeitig mit mehreren verschiedenen Netzen verbunden werden, wodurch die Zusammenarbeit zwischen Benutzern dieser verschiedenen Netze erleichtert wird.
Das Vermittlungssystem 107 vermittelt ankommende Audiosignale von den Benutzerendgeräten 101 bis 106 zu der Brücke 108 und vermittelt Audiosignale von der Brücke 108 zu den Benutzerendgeräten 101 bis 106. Genauer gesagt setzt das Vermittlungssystem 107 analoge Audiosignale, die von den Fernsprechapparaten 104, 105, 106 empfangen werden, ins digitale Format um und multiplext jene Signale zur Ablieferung an die Brücke 108 über die Einrichtung 110 mit digitalen Audiosignalen, die aus den Multimedia-Endgeräten 101 bis 103 empfangen werden. Die Brücke 108 ist außerdem über eine Dateneinrichtung 111 mit einem lokalen Netz (LAN) 112 verbunden. Bei Multimedia-Anwendungen kann das LAN 112 in Verbindung mit der Brücke 108 verwendet werden, um zum Beispiel den Multimedia-Endgeräten 101, 102 und 103 zu erlauben, ein einzelnes, auf einem Server des LAN 111 gespeichertes Dokument anzuzeigen. Die Multimedia-Endgeräte 101 bis 103 können zum Beispiel integrierte Workstations und digitale Fernsprechapparate sein, die Sprach-, Daten- und Videoinformationen führende Digitalsignale empfangen und senden können. Bei Multimedia-Anwendungen wird die Brücke 108 als eine Audio-, Daten- und Videobrücke verwendet. Obwohl der Rest der vorliegenden Beschreibung die Audio-Merkmale der Brücke 108 betont, versteht sich, daß die Brücke 108 auch als eine Daten- und Videobrücke verwendet werden kann.
Fig. 2 zeigt eine die Erfindung realisierende Telekonferenzaudiobrücke 108. Die Brücke 108 besteht aus einer Netzschnittstelle 202, die ankommende Signale über die Einrichtung 110 empfängt, Audiosignale über eine serielle Vollduplex-Strecke 210 zu einem DSP 203 und Steuerdatensignale über einen Bus 204 zu einer Steuerung 201 lenkt. Somit ist die Netzschnittstelle 202 der Zugangs- und Abgangspunkt für in der Brücke 108 verarbeitete Audiokommunikations- und Steuerdatensignale. Genauer gesagt empfängt die Netzschnittstelle 202 ankommende Signale über die Einrichtung 110, bestimmt, wohin diese Signale gelenkt werden sollen, und führt gegebenenfalls eine Signalcodierung und -rahmenbildung durch.
Im Herz der Netzschnittstelle 202 liegt ein Zeitlagenvielfach (TSI) 206, bei dem es sich um ein Raum-/Zeitvielfach handelt, das so angeordnet ist, daß es Audiosignale, die über die Kanäle in der Einrichtung 110 übertragen werden, zu dem DSP 203 lenkt (und Von diesem empfängt). Von dem Zeitlagenvielfach 206 empfangene Steuerdaten werden zu dem Protokollprozessor 207 weitergeleitet, der die Steuerdaten zur Übertragung an die Steuerung 201 über den Bus 204 paketisiert und entpaketisiert.
Der DSP 203 ist ein Signalprozessor, der aus einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 209 und einem Speicher 208, der die Software für die Implementierung der Audiobrückenfunktion, einschließlich der Matrixmultiplikation, die nachfolgend weiter beschrieben wird, speichert, besteht. Der Speicher 208 enthält verschiedene Eingangs- und Ausgangspuffer und einen Verstärkungsmatrixpuffer, der nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Die Funktionen des DSP 203 können zum Beispiel unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors DSP32C von AT&T implementiert werden.
Die Steuerung 201 ist für die Verarbeitung aller in der Brücke 108 empfangenen Steuersignaldaten verantwortlich. Steuersignaldaten können im Band über die Einrichtung 110 durch einen Trägerkanal (B) einer ISDN- Basisratenschnittstelle (BRT) oder über die die Brücke 108 mit dem lokalen Netz (LAN) 112 verbindende Dateneinrichtung 111 empfangen werden. Als Teil ihrer Steuersignalverarbeitungsfunktionen nimmt die Steuerung 201 Zeichengabenachrichten von Benutzern an und setzt die Verstärkungselemente für die in dem DSP 203 durchgeführte Matrixmultiplikationsfunktion. Die Steuerung 201 enthält einen Speicher 205, der Konferenzsteuersoftware für die Berechnung des Werts der Verstärkungselemente zur Implementierung einer spezifischen Konferenzfunktion speichert. Nachdem eine Verstärkungsmatrix definiert wurde, lädt die Steuerung 201 diese Verstärkungsmatrix (die nachfolgend ausführlicher beschrieben wird) in den Verstärkungsmatrixpuffer des Speichers 208 in dem DSP 203. Fig. 3 ist eine beispielhafte Darstellung einer Matrix von Eingangs- und Ausgangssignalen.
Die Matrix von Fig. 3 zeigt n Audio-Eingangssignale (z. B. Sprache) Ij (0 ≤ j ≤ n), die auf den "sprechenden" Spalten ankommen, und m Sprachausgangssignale Oi (0 ≤ i ≤ m), die auf den "zuhörenden" Zeilen abgehen. An jedem Kreuzungspunkt der Matrix befindet sich ein Verstärkungselement Gij. Das Ausgangssignal auf einer zuhörenden Zeile (oder Brückenfunktion) kann als Oi = IjGIj ausgedrückt werden. Anders ausgedrückt ist das an jeden Teilnehmer Oi der Telekonferenz gelieferte zusammengesetzte Ausgangssignal eine Summe aller von der Brücke empfangenen Spracheingangssignale Ij, wobei jedes Spracheingangssignal durch ein beliebiges Verstärkungselement (Gij) modifiziert wird, das von einem Benutzer oder Urheber der Konferenz angegeben wird. Eine andere Art der Beschreibung dieser Brückenfunktion ist die Matrix-Vektor-Multiplikation [O] = [I]*[G]. Indem dem Teilnehmer bzw. den Teilnehmern (oder einem Urheber) der Telekonferenz ermöglicht wird, die Werte des Verstärkungselements bzw. der Verstärkungselemente zu wählen, das bzw. die einem oder mehreren bestimmten Teilnehmern zugeordnet sind, kann somit die Amplitude der von einem oder mehreren Teilnehmern empfangenen Audiosignale gemäß dem Wunsch dieses Urhebers/Teilnehmers eingestellt werden. Zum Beispiel werden die Verstärkungselemente für G&sub1;&sub1;, G&sub2;&sub2;, G&sub3;&sub3; auf Null gesetzt, um eine Rückkopplung des eigenen Audiosignals eines Teilnehmers zu verhindern. Dadurch wird eine Stabilität der von den Teilnehmern 1, 2 und 3 empfangenen zusammengesetzten Ausgangssignale sichergestellt.
Nach der Ableitung von Ausgangssignalen in dem DSP 203 werden sie über die serielle Strecke 210 zu dem Zeitlagenvielfach 206 weitergeleitet, das die zusammengesetzten abgehenden Signale für die Ablieferung an verschiedene Teilnehmer demultiplext. Im allgemeinen sind Werte der Verstärkungselemente (G) auf (0 ≤ G ≤ 1) beschränkt, um ein Abschneiden der Ausgangssignale zu beschränken. Die Verstärkungselemente (G) können Werte von größer als Eins annehmen, um schwache Eingangssignale zu verstärken.
Die Brücke von Fig. 2 kann in analoger oder digitaler Form implementiert werden. Zum Beispiel könnte eine analoge Brücke durch Modifizieren der in dem oben erwähnten Patent von Horn beschriebenen analogen Brücke implementiert werden.
Die analoge Brücke von Horn verwendet a) den Summierungsknoten auf virtueller Masse eines Operationsverstärkers zur Implementierung jeder Zeile und b) CMOS-Analogschalter zur Implementierung dessen, was als das Äquivalent von Verstärkungselementen betrachtet werden kann, die auf Werte von entweder Eins (1) oder Null (0) beschränkt sind. Eine Modifikation dieser Brücke würde ein Ersetzen der CMOS- Analogschalter (die die Verstärkungselemente implementieren) durch verschiedene Analogschalter umfassen, die anstatt lediglich der binären Werte von nur Eins oder Null diskrete Werte annehmen können. Zum Beispiel könnten multiplizierende Digital/Analog- Umsetzer auch dazu verwendet werden, den Wert der Verstärkungselemente zu beeinflussen.
Wie Fachleuten wohlbekannt ist, liefert ein Digital/Analog-Umsetzer ein analoges Ausgangssignal (O), das gleich einem digitalen Eingangssignal (I) ist, das mit einer analogen Bezugspannung Vref multipliziert wird, d. h. O = I* Vref. Durch Verwendung des Audioeingangssignals der Brücke zur Ansteuerung des Spannungsbezugseingangs des Digital/Analog-Umsetzers und Führen des Ausgangssignals zu einem Summierungsknoten zur Ansteuerung des Ausgangssignals der Brücke kann ein an den Digital/Analog-Umsetzer angelegtes digitales Signal für die Steuerung des Verstärkungselements in der Brücke verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel, das für digitale Audiosignale nützlich ist, ist die Matrix von Fig. 3 eine virtuelle Matrix. Die virtuelle Matrix existiert nicht physisch, sondern wird eigentlich durch eine im Speicher 208 gespeicherte Verstärkungsmatrix dargestellt, wobei jedes Datenelement ein Kreuzungspunkt- Verstärkungselement Gib darstellt.
Fig. 4 zeigt eine Implementierung des DSP 203 von Fig. 3. Bei einer Implementierung der Prinzipien der Erfindung erreichen digitalisierte Eingangssprachsignale den DSP 203 über die serielle Strecke 210. Die digitalisierte Sprache für jedes Eingangssignal besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von 125- Mikrosekunden-Abtastwerten (einer Abtastperiode bei der Abtastrate von 8 KHz). Die Eingangssignalabtastwerte werden als ein Mu-Regel-komprimiertes digitales 8-Bit- Signalwort dargestellt. Ein Eingangsrahmen enthält 32 Digitalsignalwörter, die 32 Eingangssignale darstellen. Rahmen werden unter DMA-Steuerung (Direct Memory Access) unter Verwendung eines Pingpong-Pufferschemas in den DSP 203 hinein- und aus ihm herausgeschoben. Ausführliche Informationen bezüglich des Pingpong- Pufferschemas finden sich in dem AT&T WE DSP32C Digital Processor Information Manual, veröffentlicht im Januar 1990 von der AT&T Document Management Organization.
Während jeder Rahmenperiode wird der ankommende Rahmen vorübergehend in einem Eingangspuffer 408 gespeichert, um daraufhin in ein 32-Bit-Gleitkommaformat umgesetzt und zur vorübergehenden Speicherung in den Puffer 406 (über die Leitung 407) übertragen zu werden. Danach führt die CPU 209 eine Matrixmultiplikation zwischen den ersten 32 Wörtern des Eingangsrahmens und einer beispielhaften Verstärkungsmatrix 32 mit 32 durch, die zuvor von der Steuerung 201 in den Verstärkungsmatrixpuffer 402 geladen wurde.
Die resultierende 32-mal-1-Ausgangsmatrix (die ein Ausgangsrahmen ist) wird dann wieder in Mu-Regel- Pulscodemodulationssignale (PCM-Signale) umgesetzt, die aus der Verstärkungsmatrix 402 über die Leitung 410 zu dem Puffer 411 und später nacheinander über die Leitungen 412 bzw. 413 in die Ausgangspuffer 401 und 414 übertragen werden. Danach werden die PCM-Signale zu der seriellen Strecke 210 gesendet. Während des nächsten Rahmens findet dieselbe Operation an der abwechselnden Menge von Puffern statt, d. h. dem Eingangspuffer 403 und dem Ausgangspuffer 401, während gleichzeitig die serielle Eingabe/Ausgabe durch DMA stattfindet.
Vorteilhafterweise wird es durch diese Anordnung möglich, die Konferenzsteuerung und Matrixmanipulation vollständig der Steuerung 201 zu überlassen (die über nachfolgend beschriebene Benutzerschnittstellen Steuersignale empfängt), während der DSP 203 die CPUintensiven Funktionen der Datenverschiebung, der Umsetzung und der Matrixmultiplikation durchführt.
Die grundlegende Brücke von Fig. 3 kann zur Implementierung mehrerer praktischer Audiobrückendienste verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine Implementierung der grundlegenden Brücke von Fig. 3, wobei mit einer einzigen Brücke zwei unabhängige Konferenzen ausgeführt werden.
In der Matrix von Fig. 5 nehmen die Benutzer 1, 2 und 3 an einer Konferenz teil, während die Benutzer 4, 5 und 6 an einer getrennten und verschiedenen anderen Konferenz teilnehmen. Obwohl die beispielhafte Matrix von Fig. 5 nur zwei gleichzeitig und unabhängig ausgeführte Konferenzen zeigt, versteht sich, daß eine einzige Matrix eine beliebige Anzahl unabhängiger Konferenzen implementieren kann, solange berücksichtigt wird, daß die Anzahl von Ports nicht die Größe der Matrix übersteigt.
Fig. 6 zeigt die beispielhafte Matrix von Fig. 3, bei der eine Subkonferenz als eine Teilmenge einer größeren Konferenz abgehalten wird. In der Matrix von Fig. 6 können sich die Teilnehmer 3, 4 und 5 privat untereinander unterhalten, während sie weiter die anderen Teilnehmer (1, 2, 6) der Konferenz mit verminderten Pegel hören können. Man beachte, daß die anderen Teilnehmer (1, 2, 6) das Gespräch zwischen 3, 4 und 5 nicht hören können.
Fig. 7 zeigt eine weitere Konfiguration der Matrix von Fig. 3, bei der ein Teilnehmer sich privat mit einem oder mehreren anderen Teilnehmern unterhalten kann, ohne die übrigen Teilnehmer der Konferenz zu stören. Dieses Merkmal wird im folgenden als die "Flüster"- Funktion bezeichnet, da sie es einem Teilnehmer ermöglicht, einem oder mehreren Teilnehmern etwas privat zuzuflüstern. Die Matrix von Fig. 7 zeigt eine Konferenz mit sechs Teilnehmern, bei der der Benutzer 6 zu 1 und 2 flüstert. Dies ist wie eine asymmetrische Subkonferenz. Die "angeflüsterten" Teilnehmer können wählen, privat zu antworten, falls sie das wünschen, indem sie dynamisch die Verstärkungselemente für ihre an ausgeschlossene Teilnehmer gerichtete Eingangssprache auf 0 setzen.
Fig. 8 zeigt eine Konfiguration der Matrix von Fig. 3, bei der jeder Teilnehmer einen Eingang (eine Spalte) auf der Matrix und zwei Ausgänge (Zeilen), d. h. links und rechts, erhält. Für jedes Ausgangspaar werden verschiedene Eingangssignale mit einem verschiedenen Verhältnis in den linken und den rechten Kanal gemischt, wodurch in dem scheinbaren Stereo-Schallraum eine verschiedene Position bereitgestellt wird. Diese Konfiguration ermöglicht eine einfache Implementierung des Pseudo-Stereo-Merkmals. Letzteres vermittelt den Eindruck, daß die Stimme jedes Teilnehmers in einer Konferenz von einem verschiedenen Punkt im Raum kommt. Die Implementierung des Pseudo-Stereo-Merkmals erfordert einen einzigen Eingangsaudiokanal von jedem Benutzer zu der Brücke (d. h. es ist kein Stereomikrofon erforderlich) und zwei Ausgangsaudiokanäle zurück zu den Benutzern, die das Merkmal anfordern. Teilnehmer hören der Konferenz über Stereokopfhörer oder zwei Lautsprecher zu. Empirische Studien haben gezeigt, daß "Pseudo-Stereo"-Techniken sowohl die Verständlichkeit bei Anwesenheit mehrerer Sprecher als auch die Sprecheridentifizierung verbessern.
Fig. 8 zeigt eine Konferenz mit vier Teilnehmern zwischen A, B, C und D. Jeder Teilnehmer hört die anderen drei in alphabetischer Reihenfolge von links nach rechts verteilt. Man beachte, daß der Wert von 0,7 der halben Leisung entspricht, so daß jeder Teilnehmer mit derselben Gesamtleistung erscheint.
Vor der Beschreibung der Benutzerschnittstellen für die Brücke von Fig. 2 ist eine Besprechung eines Verfahrens zur Sicherstellung der Vertraulichkeit für jeden Konferenzteilnehmer angebracht.
Um das Vertraulichkeitsproblem zu illustrieren, betrachte man das Szenario, in dem Benutzer A einen Flüsterkanal zu Benutzer B aufgebaut hat. Es ist eine Vertraulichkeitsrichtlinie notwendig, um zu verhindern, daß Benutzer C die Verstärkungsmatrix verändern kann, um A zuzuhören.
Bei einem anderen Beispiel nehme man an, daß Benutzer N die Verstärkung von Benutzer M leise gestellt hat, weil entweder M zu laut erscheint, oder weil N M nicht hören will. Es ist eine Vertraulichkeitsrichtlinie notwendig, um zu verhindern, daß M (oder ein beliebiger anderer Teilnehmer) die Wunscheinstellung von N verändert. Im folgenden sind die Regeln einer "Vertraulichkeitsrichtlinie" und ein Mechanismus zur Durchsetzung dieser Richtlinien dargelegt.
Eine erste Regel ermöglicht jedem Benutzer, den bzw. die Teilnehmer anzugeben, mit dem bzw. denen er oder sie sprechen und dem bzw. denen er oder sie zuhören möchte. Zum Beispiel wird ein Audioweg von A nach B nur dann aufgebaut, wenn A zu B sprechen und B A zuhören möchte. Anders ausgedrückt kann niemand zu niemanden sprechen oder niemanden zuhören, wenn er oder sie es nicht will.
Eine zweite Regel verhindert, daß ein Teilnehmer das Gespräch zwischen zwei anderen Teilnehmern stört.
Um diese Regeln zu implementieren, wird die Verstärkungsmatrix [G] in zwei Matrizen, die Sprech- Matrix [T] und die Zuhör-Matrix [L] zerlegt, so daß Gij = Tij * Lij gilt. Die [T]-Matrix ist binär mit Elementwerten von Eins oder Null. Die [L]-Matrix hat Elementwerte von 0 ≤ L ≤ 1. Jeder Teilnehmer/jede Teilnehmerin darf die Werte seiner/ihrer eigenen Spalte auf der Sprech-Matrix angeben, und die Werte seiner/ihrer eigenen Zeile auf der Zuhör-Matrix. Das heißt, Teilnehmer können angeben, mit wem sie sprechen und auf welchem Pegel sie einander hören möchten.
Fig. 9 und 10 zeigen zwei Benutzerschnittstellen, die einem Benutzer die Steuerung der Verstärkungselemente in der Brücke der Erfindung ermöglichen. Die Benutzerschnittstelle von Fig. 9 ermöglicht eine Steuerung der Verstärkungselemente für durch die Brücke empfangene Signale von einer einzigen Konsole aus. Die Benutzerschnittstelle von Fig. 9 kann zum Beispiel zur Konferenzsteuerung in einem Regiemodus verwendet werden, d. h. die Konferenz wird zentral durch einen Urheber/eine Vermittlungsperson gesteuert.
Die obere linke Ecke von Fig. 9 zeigt eine Menge von Anrufsteuerbefehlen, nämlich "Rufen", "Trennen", "Auffrischen" und "Abbrechen". Diese Befehle ermöglichen es dem Urheber bzw. der Vermittlungsperson, a) Verbindungen einzuleiten und zu trennen und b) Verbindungen, Matrixzeilen und -spalten und Benutzernamen zuzuordnen. Die Zeilen, die außerhalb der Matrix auf der linken Seite liegen, zeigen den Status der Verbindung für jeden Teilnehmer, den Namen und die Rufnummer dieses Teilnehmers an. Der Matrixteil von Fig. 9 ermöglicht dem Urheber bzw. der Vermittlungsperson, jedes Verstärkungselement beispielsweise durch Anklicken des gewünschten Matrixeintrags mit einer Maus einer Workstation einzustellen. Man beachte, daß die in Fig. 9 gezeigten Matrixeinträge nur entsprechende Verstärkungselemente wiedergeben und nicht gleich diesen entsprechenden Verstärkungselementen sind. Werte für Matrixeinträge liegen zwischen 0 und 1 und werden in Schritten von 0,1 größer/kleiner. Ein Wert von 1 ist eine Dämpfung von 0 db (Dezibel). Jede Verstärkungswertabnahme von 0,1 unter i stellt eine Dämpfung von 3 db dar, so daß ein Verstärkungswert von 0,1 gleich einer Dämpfung von 27 db ist. Ein Wert von 0 stellt eine unendliche Dämpfung dar. Bei einer beispielhaften Anwendung der Benutzerschnittstelle von Fig. 9 kann zum Beispiel ein Klicken mit der linken Maustaste zum Vergrößern eines Verstärkungselements um einen Schritt verwendet werden, während die rechte Maustaste ein Verstärkungselement um einen Schritt verkleinert. Bei dieser Anwendung dient die mittlere Taste der Maus zum Umschalten des Werts der Verstärkungselemente zwischen 1 und 0.
Die Benutzerschnittstelle von Fig. 10 zeigt eine Benutzerschnittstelle, wenn die Audiobrücke der Erfindung in einer Multimedia-Umgebung verwendet wird. Die Benutzerschnittstelle von Fig. 10 nimmt außerdem an, daß die Konferenz in einem peer-to-peer-Modus durchgeführt wird, d. h. jeder Teilnehmer kann die Verstärkungselemente steuern, die dem Ausgangssignal zugeordnet sind, das er von der Brücke empfängt. Auf der Anzeige jedes Benutzers ist ein Standbild oder bewegtes Bild der anderen Teilnehmer an der Konferenz gezeigt. Unter dem Bild jedes Teilnehmers befindet sich eine Taste "Sprechen" 1001 und ein Schieberegler 1002. Ein Benutzer kann die Sprechtaste 1001 zwischen Ein und Aus umschalten, um die Übertragung seiner Stimme zu der Person, deren Bild sich über der Sprechtaste 1001 befindet, freizugeben oder zu sperren. Ein Teilnehmer benutzt den Schieberegler 1002 unter einem Personenbild, um die ankommende Audiolautstärke von dieser Person nach oben oder nach unten einzustellen. Vorteilhafterweise sind die Benutzerschnittstellen von Fig. 9 und 10 einfach, intuitiv und implementieren vollständig die Sprech- und Zuhör-Matrizen der oben beschriebenen Verstärkungsmatrix.
Obwohl bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung nur als ein linear gesteuertes System beschrieben wurden, können die Amplitude oder die Verstärkung, die auf die Eingangssignale von einem Teilnehmer angewandt werden, auch nichtlinear gesteuert werden, so daß die dynamische Woge von allen Eingangssignalen beständiger ist. Zusätzlich könnten die Prinzipien der Erfindung auch zur Änderung des Frequenzgangs der Eingangssignale verwendet werden, so daß Teilnehmer, die selektive Frequenzen hören, besser berücksichtigt werden können.
Obwohl die vorliegende Erfindung als auf ein über separate Audioleitungen empfangenes Analogsignal angewandt beschrieben wurde, könnte sie auch bei gemultiplexten Analog- oder Digitalsystemen verwendet werden. Daher können unter Verwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch im Frequenzmultiplexformat oder im Zeitmultiplexformat empfangene Eingangssignale verändert werden, wobei entweder ein elektrisches oder ein optisches Signalformat verwendet wird.
Die obige Beschreibung soll lediglich als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden. Fachleute können ohne weiteres alternative Anordnungen konzipieren, deren Funktionalität der vorliegenden Ausführungsform ähnelt, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Kommunikationsbrücke (108) zur Verwendung bei Telekonferenzen, umfassend:

mehrere Eingangswege zum Führen von Eingangssignalen (I);

mehrere Ausgangswege zum Führen von Ausgangssignalen (O);

ein Mittel zum Steuern (201) mehrerer Datenelemente, wobei jedes Datenelement ein einstellbares Verstärkungselement mit einer Signalkoppelkenngröße zwischen einem der mehreren Eingangswege und einem der mehreren Ausgangswege darstellt, so daß Ausgangssignale auf jedem Ausgangsweg eine Kombination von Eingangssignalen aus jedem Eingangsweg sind, die durch jedes Datenelement gewichtet werden, das einem Kreuzungspunkt einer virtuellen Matrix jedes der Ausgangswege mit jedem Eingangsweg zugeordnet ist; und gekennzeichnet durch

ein Mittel, durch das ein Benutzer jedes Verstärkungselement einstellen kann.

2. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, wobei die Signalkoppelkenngröße eine Amplitude von Signalen aus mindestens einem der mehreren Eingangswege umfaßt.

3. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, wobei die Signalkoppelkenngröße Verstärkungselemente umfaßt, die Kreuzungspunkten eines Eingangswegs mit einem oder mehreren Ausgangswegen zugeordnet sind.

4. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, wobei die Signalkoppelkenngröße mindestens ein Verstärkungselement (6) umfaßt.

5. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 3, wobei die Ausgangssignale für einen bestimmten Ausgangs- Kommunikationsweg durch Oi = IjGij definiert werden, wobei n die Anzahl von Eingangswegen, G die Verstärkungselemente, i einen bestimmten Ausgangsweg, O die Signale für den bestimmten Ausgangs- Kommunikationsweg und I die Eingangssignale aus jedem Eingangsweg darstellt.

6. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, mit einem Mittel zum Hinzufügen (203), für einen bestimmten Ausgangsweg, der Eingangssignale aus den mehreren Eingangswegen, die durch ein Verstärkungselement gewichtet werden, das einem Schnittpunkt jedes Eingangswegs mit dem bestimmten Ausgangsweg zugeordnet ist.

7. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, wobei die Eingangs- und Ausgangs-Kommunikationswege logische Kommunikationswege sind.

8. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, mit einem Mittel zum Ausschließen (201) von Eingangssignalen, die einem bestimmten Teilnehmer zugeordnet sind, von den Ausgangssignalen, die durch den Ausgangsweg fließen, der dem Teilnehmer zugeordnet ist.

9. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, mit einem Mittel zum Ausschließen (201) von Eingangssignalen, die durch einen oder mehrere Eingangswege fließen, von den Ausgangssignalen, die durch einen oder mehrere Ausgangswege fließen.

10. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, mit einem Mittel zum Ausschließen (201) von Eingangssignalen, die durch Eingangswege fließen, die einer ersten Gruppe von Teilnehmern zugeordnet sind, von den Ausgangssignalen, die durch Ausgangswege fließen, die einer zweiten Gruppe von Teilnehmern zugeordnet sind; und

einem Mittel zum Ausschließen (201) von Eingangssignalen, die durch Eingangswege fließen, die der zweiten Gruppe von Teilnehmern zugeordnet sind, von den Ausgangssignalen, die durch Ausgangswege fließen, die der ersten Gruppe von Teilnehmern zugeordnet sind.

11. Kommunikationsbrücke (108) nach Anspruch 1, mit einem Mittel zum Senden (210) von mindestens zwei verschiedenen Kombinationen der Eingangssignale aus den Eingangswegen über zwei getrennte Ausgangswege zu einem Teilnehmer.

12. Verfahren zum Verbinden mehrerer Teilnehmer einer Telekonferenz, mit den folgenden Schritten:

Empfangen von Eingangssignalen von mindestens einem von mehreren Telekonferenzteilnehmern in einer Kommunikationsdatenbrücke; und

Ändern mindestens einer Kenngröße der Eingangssignale von dem mindestens einen Teilnehmer in der Brücke, so daß die zu den mehreren Teilnehmern gesendeten Ausgangssignale eine gewählte Kombination der Eingangssignale darstellen, darunter die veränderten Eingangssignale, wobei die Ausgangssignale eine Kombination der Eingangssignale von jedem Teilnehmer sind, die durch die mindestens eine Kenngröße an einem Kreuzungspunkt einer virtuellen Matrix gewichtet werden, und dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungskenngröße von einem Teilnehmer einstellbar ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kenngrößen der Eingangssignale die Amplitude der Eingangssignale umfassen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kenngrößen Verstärkungselemente umfassen, die den Eingangssignalen, die von dem mindestens einen Teilnehmer empfangen werden, und den Ausgangssignalen, die zu einem bestimmten Teilnehmer gesendet werden, zugeordnet sind.