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Telefongerät mit Mitteln
zur automatischen Verstärkungsregelung
(13), um unter Berücksichtigung
eines örtlichen
Umgebungsrauschpegels ein Klangvolumen zu regeln, das anhand eines
von einem Gesprächspartner
kommenden Signals wiederhergestellt wurde, mit Mitteln (16)
zum Speichern unterschiedlicher Gesetze für die Variation der Verstärkung abhängig vom
Umgebungsrauschpegel, und dies für
einen selben Umgebungsrauschpegel ohne das wiederhergestellte Klangvolumen.
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Die
Erfindung ist besonders im Falle von Mobiltelefonen oder schnurlosen
Telefonen nützlich,
die in einem hohen Umgebungsrauschen verwendet werden können, in
dem es sich als nützlich
erweist, den von dem Gerät
wiederhergestellten Klangpegel abhängig vom Umgebungsrauschpegel
anzupassen.
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Man
kennt das Dokument
EP 682 437 ,
das eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Klangvolumens
eines Telefongeräts
betrifft. Das Klangvolumen wird unter Berücksichtigung des Umgebungsrauschens
automatisch geregelt, um den am besten an die Hörbedingungen angepassten Klangpegel
auszugeben. Das Gerät
erkennt das Vorhandensein von vom Anwender gesprochener Sprache, um
die Messung des Rauschens außerhalb
dieser Sprachzeiträume
auszuführen.
Die Korrekturen werden mithilfe von Verstärkungsmitteln ausgeführt, die ein
Gesetz für
die Variation der Verstärkung,
welches das Ausmaß des
Rauschpegels deckt, anwenden. Die so beschriebene Vorrichtung befreit
den Anwender von jeglicher Hantierung im Laufe seiner Telefongespräche. Doch
dies kann unter bestimmten Anwendungsbedingungen nicht ausreichen.
Insbesondere kann ein Mobiltelefon unter variablen und diversen
Rauschbedingungen verwendet werden, die mit Verbindungen mit dem
Gesprächspartner
von mehr oder weniger guter Qualität einhergehen und die von dem
erhaltenen Stimmpegel des Gesprächspartners abhängig sein
können,
wobei beim Empfang ein Signal mit mehr oder weniger starker Amplitude
erzeugt wird, womit das wiederhergestellte Klangsignal für einen
Anwender schwer hörbar
werden kann. Tatsächlich
kann die Intensität
der Stimme des Gesprächspartners
entsprechend seiner Position in Bezug auf sein Mikrofon oder entsprechend
der Stärke
seiner Stimme variieren. Andererseits variieren die Hörfähigkeiten des
Telefonanwenders von einem Anwender zum anderen. Aus all diesen
Gründen
ist es wünschenswert,
es dem Anwender zu ermöglichen,
unter Berücksichtigung
seiner Vorzüge
auf den Pegel des wiederhergestellten Klangvolumens einzuwirken.
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Das
Dokument EP-A 0661 858 beschreibt auch ein Gerät dieser Art. Ziel der Erfindung
ist es folglich, einem Zuhörer
die Wahl eines automatischen Variationsmodus des Klangvolumens,
das seinem eigenen Komfort entspricht, zu ermöglichen. Da Telefongeräte zur Verwendung
von Endverbrauchern bestimmte Geräte sind muss man folglich über wenig kostspielige
Lösungen
verfügen,
um die Kosten für solche
Geräte
nicht zu belasten.
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Die
Erfindung schlägt
ein Gerät
der hiervor aufgeführten
Art vor, das dem Anwender ohne das Ausführen zu vieler Bedienungen
viel Komfort bietet.
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Ein
solches Gerät
ist insofern bemerkenswert, da es Eingangsmittel (17) enthält, um es
einem Anwender zu ermöglichen,
anhand einer ersten Verstärkung
eines der Gesetze entsprechend seinem Hörkomfort zu wählen, unter
Berücksichtigung
der Tatsache, dass das Gesetz eine zur ersten Verstärkung unterschiedliche
Verstärkung
festlegt.
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Auch
ist aus dem Dokument US-A 5 204 971 bekannt, unterschiedliche Gesetze
für die
Variation der Verstärkung
zu verwenden, abhängig
vom Umgebungsrauschpegel, und dies selbst bei einem Umgebungsrauschpegel
ohne das wiederhergestellte Klangvolumen.
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Das
Gerät kann
an die Vorzüge
jedes Anwenders angepasst werden oder in Vollautomatikmodus arbeiten,
unter allen Rauschbedingungen und bei unterschiedlichen Übertragungsqualitäten.
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Vorzugsweise
werden diese zusätzlichen Funktionen über ein
Softwareprogramm erhalten, was die aktuelle materielle Struktur
des Geräts
sehr wenig ändert.
Die unterschiedlichen Gesetze für
die Variation der Verstärkung
können
in den Speichermitteln gespeichert werden, beispielsweise einem
Speicher, der im Falle einer Bedienung durch den Anwender mit Tasten
adressiert werden kann, die ein Inkrement/Dekrement der Adressen
ausführen.
Die zusätzlichen
Kosten für
ein mit diesen Funktionen ausgestattetes Gerät sind nicht sehr hoch.
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Diese
verschiedenen und noch andere Aspekte der Erfindung werden anhand
der hiernach beschriebenen Ausführungsformen
ersichtlich und erläutert.
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Die
Erfindung wird besser mithilfe der folgenden Figuren verstanden,
die nicht erschöpfende
Beispiele sind und folgendes darstellen:
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1:
Ein Schema eines Telefongeräts
gemäß der Erfindung,
ausgestattet mit von einem Anwender verwalteten Eingangsmitteln.
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2:
Eine Tabelle mit mehreren Gesetzen für die Variationen der Verstärkung unter
Berücksichtigung
des Rauschpegels der Umgebung.
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3:
Kurven, welche die Variationen des Signalpegels LEV des Mikrofons,
die Variationen des Signals SPCH der Stimmenpräsenz des Anwenders und die
Variationen des Regelsignals CRTL, das in diesem Fall angewandt
wird, zeigen.
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4:
Ein Organigramm, welches die unterschiedlichen Schritte für die Auswahl
des gewünschten
Variationsgesetzes zeigt.
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5:
Ein Schema eines Telefongeräts
gemäß der Erfindung,
ausgestattet mit adaptiven Filtermitteln für eine Freihand-Funktionsweise
des Telefons.
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6:
Ein Schema eines Telefongeräts
gemäß der Erfindung,
ausgestattet mit Mitteln zum Ausführen einer Berechnung der Signalenergie
für eine Freihand-Funktionsweise des
Telefons.
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1 ist
ein Schema eines Telefongeräts nach
der Erfindung. Es enthält
Mittel zur Klangdetektion, hier mit einem Mikrofon 10 dargestellt,
und Mittel zur Klangdiffusion, hier mit einem Hörer 20 dargestellt.
Diese Mittel können
in einem Handgerät
vereint oder für
eine Freihand-Funktionsweise gesondert werden. Obwohl sie nicht
in 1 dargestellt werden, enthalten die Detektionsmittel 10 übliche Bauteile
wie einen Analog/Digital-Wandler (für ein digitales Telefon), Filter
zur Begrenzung der Bandbreiten, einen Verstärker. Das Mikrofon gibt ein
Signal SIG aus, das in die Verarbeitungsmittel 12 kommt,
die von Mitteln 13 zur automatischen Verstärkungsregelung
gefolgt werden. Das Signal SIG enthält die Stimme des Telefonanwenders
sowie das Umgebungsrauschen. Die Verarbeitungsmittel 12 entnehmen
dem Signal SIG einerseits die Stimme A des Sprechers (der Anwender),
welche den Signalinhalt SIG bildet, und andererseits die Charakteristiken
des Signals SIG. Es handelt sich dabei beispielsweise:
- – um
ein Signal LEV zur Messung des Klangpegels des erkannten Signals
SIG;
- – um
ein Signal SPCH, welches die Zeiträume des Auftretens der Stimme
im Signal SIG charakterisiert.
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Die
Stimme A des Anwenders kann auf verschiedene Meisen von den Verarbeitungsmitteln 12 codiert
werden, um an einen Gesprächspartner übertragen
zu werden.
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Die
zwei Signale LEV und SPCH kommen in die Regelmittel 13,
die ein Regelsignal CTRL an die Verstärkungsmittel 18 ausgeben.
Dieses Regelsignal wirkt unter Berücksichtigung des gemessenen
Umgebungsrauschens auf den vom Hörer
ausgegebenen Klangpegel ein, d. h. es wendet eine variable Verstärkung G
auf das Signal B an, welches vom Gesprächspartner kommt. Gemäß der Erfindung
verfügt das
Gerät über Eingangsmittel 17,
welche es dem Anwender ermöglichen,
seine Vorzüge
für den
Hörpegel
vorzugeben. Vorzugsweise werden diese Eingangsmittel aus einem Inkrementknopf „plus" und einem Dekrementknopf „minus" gebildet. Die Handlung des
Anwenders wird von Auswahlmitteln 15 oder von einem Programm
decodiert, um eines der in den Speichermittel 16 gespeicherten
Gesetze zu adressieren, beispielsweise drei Gesetze 161 , 162 , 163 .
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Der
Funktions-Algorithmus ist folgender. Wenn das Signal SPCH inaktiv
ist (Zustand 0), d. h. es gibt keine Stimme im Signal SIG, werden
die Mittel 13 aktiviert. Sie erhalten das Signal LEV, welches den
Umgebungsrauschpegel ergibt. Entsprechend den Charakteristiken des
ausgewählten
Variationsgesetzes, in den Mitteln 13 gespeichert, und
folglich entsprechend dem Rauschpegel des Signals LEV geben die
Mittel 13 das Signal CTRL aus, das die Verstärkung G
definiert, die in dem betreffenden Zeitpunkt zuzuführen ist.
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2 zeigt
sechs Gesetze, welche die Amplitude des Signals CTRL unter Berücksichtigung
des Umgebungsrauschens LEV (horizontale Achse) geben. Jedes von
einem Index i erkannte Gesetz entspricht einer Zeile der Figur.
Das Signal LEV wird in diesem Beispiel auf 64 Schritte digitalisiert.
Das Regelsignal CTRL enthält
fünf Pegel
0, 1, 2, 3, 4, in 2 übertragen. Der Wert 4 entspricht
der schwächsten
Verstärkung
und der Wert 0 entspricht der stärksten
Verstärkung
des Verstärkers.
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Somit,
wenn das Rauschen schwach ist (beispielsweise LEV = 4), ist die
angewandte Verstärkung
(CTRL = 4) für
das Gesetz i= 0 schwach.
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Wenn
das Signal zur Stimmdetektion aktiv ist (SPCH = 1), werden die Mittel 13 inaktiviert,
d. h. der Rauschpegel wird nicht berücksichtigt und der Pegel des
Signals CTRL wird auf seinem letzten Wert gehalten. Dies liegt der
Tatsache zugrunde, dass der Umgebungsrauschpegel in diesem Fall
nicht vom Signal LEV erhalten werden kann.
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Während dem
Aufbau einer Telefonverbindung, handele es sich dabei um einen gewohnten Anwender
oder einen neuen Anwender, startet das Gerät mit einem „Default"-Gesetz, dem Gesetz
mit Index 0 oder mit kleinem Index. Dann, wenn der Anwender die
Taste „plus" (1)
betätigt,
wählen
die Auswahlmittel 15 den folgenden Gesetzes-Index (bis zu
imax). Der Index i wird durch den Index
i+1 ersetzt, um die Verstärkung
zu erhöhen.
Auf dieselbe Weise, wenn der Anwender die Taste „minus" betätigt,
wählen
die Auswahlmittel 15 den vorhergehenden Gesetzes-Index
(bis zu imin). Der Index i wird durch den
Index i-1 ersetzt, um die Verstärkung
zu vermindern. Somit enthält
das Gerät
Mittel, um es zu ermöglichen, dass
das Anpassungsgesetz vom Anwender entsprechend seinen Vorzügen gewählt werden
kann, wobei die Einstellungen unter Berücksichtigung des Umgebungsrauschpegels
automatisch ausgeführt werden.
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4 zeigt
das Organigramm der unterschiedlichen, in der Erfindung umgesetzten
Schritte.
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Schritt 100:
Automatischer und zyklischer Start des Anpassungsprogramms für das Volumen;
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Schritt 102:
Test zur Bestimmung, ob seit dem letzten Programmaufruf eine Anfrage
zur Erhöhung
der Verstärkung
gemachte wurde. Wenn die Antwort negativ, Übergang zu Schritt 106.
Wenn die Antwort positiv ist, Übergang
zu Schritt 104.
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Schritt 104:
Test zur Bestimmung, ob das Signal CTRL auf seinem Höchstwert
ist. Wenn die Antwort positiv ist, Übergang zu Schritt 114.
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Wenn
die Antwort negativ ist, Übergang
zu Schritt 108;
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Schritt 108:
Inkrement des Gesetzes-Indexes: i = i + 1;
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Schritt 106:
Test zur Bestimmung, ob seit dem letzten Programmaufruf eine Anfrage
zur Verringerung der Verstärkung
gemachte wurde. Wenn die Antwort negativ ist, Übergang zu Schritt 114.
Wenn die Antwort positiv ist, Übergang
zu Schritt 104.
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Schritt 110:
Test zur Bestimmung, ob das Signal CTRL auf seinem Mindestwert ist.
Wenn die Antwort positiv ist, Übergang
zu Schritt 114. Wenn die Antwort negativ, Übergang
zu Schritt 112;
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Schritt 112:
Dekrement des Gesetzes-Indexes: i = i – 1;
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Schritt 114:
Bestimmung, ob das Stimmsignal aktiv ist SPCH = 1. Wenn die Antwort
positiv ist, Übergang
zu Schritt 116;
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Schritt 116:
Die Mittel 13 behalten die zuvor bestehenden Einstellungen
bei, das Signal CTRL bleibt unverändert;
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Schritt 118:
Wenn das Stimmsignal bei Schritt 114 (SPCH = 0) als inaktiv
erkannt wurde, werden die Mittel 13 aktiviert, um die Berechnung
des Regelsignals CTRL auszuführen
und die Verstärkung dementsprechend
um ändern;
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Schritt 120:
Die Verstärkungsmittel 18 werden
vom Signal CTRL betätigt.
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3 zeigt
den Ablauf unter zeitlicher Berücksichtigung
der unterschiedlichen Vorgänge,
die im Laufe von mehreren aufeinander folgenden Programmanrufen
auftreten. Man beobachtet, dass wenn SPCH = 0, das Signal CTRL wie
zuvor angegeben variiert. Wenn SPCH in Zustand 1 übergeht,
behält
das Signal CTRL den Wert bei, den es genau vor dem Auftreten dieses Übergangs
hatte.
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Die
Strategien, um von einem Variationsgesetz zu einem anderen Gesetz
zu wechseln, können verschiedenartig
sein. Somit der kann der Index i nicht um einen, sondern um mehrere
Schritte erhöht oder
verringert werden, bis das Regelsignal wirklich variiert. Dies ist
bei schwachen Rauschpegeln nützlich,
bei denen die Verstärkungsvariationen
schwach sind. Betrachten wir somit die von den Gesetzen i = 0 und
i = 1 der 2 gezeigte Situation. Bei diesen
Gesetzen behält,
wenn LEV beispielsweise kleiner als 4 ist, das Signal CTRL den Wert
4 bei. Wie soeben angegeben wurde aktivieren unter diesen Rauschbedingungen
(LEV = 2), ausgehend vom Indexgesetz i = 0, wenn der Anwender die
Taste „plus" betätigt, die Mittel 13 somit
das Indexgesetz i = 1. In derartigen Fällen können, um zu vermeiden, dass
der Anwender für
den Erhalt einer Änderung
der Verstärkung
zweimal oder mehrmals drücken
muss, die Mittel 13 zum ersten Gesetz springen, welches
eine Änderung
des Signals CTRL bewirkt. In dieser als Beispiel genommenen Situation
wählt,
indem die Taste „plus" 17 ein einziges
Mal betätigt
wird, das Gesetz dann nicht das Indexgesetz i = 1, sondern das Indexgesetz
i = 2, weil das Signal CTRL dann vom Wert 4 zum Wert 3 übergegangen
ist.
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Die
bis jetzt beschriebene Ausführungsform bezieht
sich auf ein Telefongerät
in der Form eines Handgeräts
mit Mikrofon und Hörer.
Dabei gibt es Freihandgeräte,
bei denen der Anwender den Hörer nicht
ans Ohr bringt. In diesem Fall verbreitet der Lautsprecher 20 die
Stimme des Gesprächspartners, die
dann vom Mikrofon wieder aufgenommen wird. Diese Stimme des Gesprächspartners
wird dann von den Verarbeitungsmittel als Umgebungsrauschen betrachtet,
was der gesuchten Regelung widerspricht. In dieser Situation ist
es folglich notwendig, die Stimme des Gesprächspartners im voraus zu entfernen,
bevor man die zuvor beschriebene Verarbeitung ausführt.
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Die 5 und 6 beziehen
sich auf die Fälle
einer Auswahl der Variationsgesetze im Falle einer Freihand-Funktionsweise.
Dieselben Elemente werden mit denselben Verweisen bezeichnet. Diese Situation
erweist sich in dem Falle erforderlich, in dem das Mikrofon das
vom Lautsprecher ausgegebene Klangsignal, und folglich die Stimme
des Gesprächspartners,
empfängt,
damit das Signal SIG nicht nur das Rauschen enthält, wenn das Signal SPCH auf
Null ist. Für
den Erhalt einer alleinigen Messung des Umgebungsrauschens muss
man folglich die Stimme des Gesprächspartners entfernen.
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5 zeigt
als Beispiel ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Auswahl
der Gesetze in Freihand-Funktionsweise. Die Verarbeitungsmittel 12 enthalten
dann adaptive Verarbeitungsmittel 19. Diese erhalten das
zum Lautsprecher 20 kommende Signal und das vom Mikrofon 10 ausgegebene
Signal SIG. Unter Verwendung eines bekannten adaptiven Filteralgorithmus
kann man somit den Einfluss des Signals des Gesprächspartners
entfernen, das in dem vom Mikrofon aufgenommenen Signal befindlich
ist, und folglich eine Messung des alleinigen Umgebungsrauschens
erhalten, wenn das Signal SPCH inaktiv ist. Dieser Algorithmus wird
beispielsweise beschrieben in dem Dokument „Adaptive Noise Cancelling:
Principles and Applications" von
B. WIDROW et al., Proceedings of the IEEE, Vol. 63, Nr. 12, Dezember
1975, Seiten 1692-1716.
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6 zeigt
als Beispiel eine Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Auswahlmittel
der Variationsgesetze in Freihand-Funktionsweise. In diesem Fall
messen Mittel 24 die Energie BL des zum Lautsprecher 20 kommenden
Signals. Der Pegel BL des zum Lautsprecher kommenden Signals wird
in die Regelmittel 13 eingebracht. Wenn das Signal SPCH
inaktiv ist (keine Stimme im SIG), entfernen die Regelmittel 13 den
Pegel BL des Pegels LEV, um eine Messung des Umgebungsrauschens
zu erhalten.
- SIG
- = Signal
- LEV
- = Pegel
- SPCH
- = Stimmsignal
- CTRL
- = Regelsignal
- G
- = Verstärkung
- E
- = Signal
- t
- = Zeit
- Y
- = ja
- N
- = nein
- i = imax?
- = Index = Höchstindex?
- i = i + 1
- = Index = Index +
1
- i = imin?
- = Index = Mindestindex?
- i= i – 1
- = Index = Index – 1
- BL
- = Energie