EP1016314A1 - Process and electric appliance for optimising acoustic signal reception - Google Patents

Process and electric appliance for optimising acoustic signal reception

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EP1016314A1
EP1016314A1 EP98916975A EP98916975A EP1016314A1 EP 1016314 A1 EP1016314 A1 EP 1016314A1 EP 98916975 A EP98916975 A EP 98916975A EP 98916975 A EP98916975 A EP 98916975A EP 1016314 A1 EP1016314 A1 EP 1016314A1
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EP
European Patent Office
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signals
electrical
microphones
location
speech
Prior art date
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Application number
EP98916975A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1016314B1 (en
Inventor
Joachim Wietzke
Rainer Cornelius
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones

Definitions

  • the invention is based on a method according to the category of independent claim 1 and on an electrical device according to the category of independent claim 5.
  • Microphone output signals a characteristic directivity is achieved.
  • the sensitivity can be increased at a predetermined point in the room, so that a sound source arranged there can be picked up particularly well by the microphones and a masking of Interference signal sources at other points in the room is made possible.
  • Voice processing system in a voice-controlled electrical device, so that interference is not included from the outset and accordingly does not have to be suppressed by complex measures.
  • the word recognition probability of a voice-controlled electrical device so that interference is not included from the outset and accordingly does not have to be suppressed by complex measures.
  • Speech recognition system is increased accordingly and word analysis simplified.
  • the signal is less distorted by background noise.
  • phase delays of the at least one phase delay element can be set. In this way, a location-independent setting of a reception maximum for the heterodyne signal is possible.
  • a signal processing unit is provided, to which the electrical signals of the microphones are fed and which determines coordinates of at least one sound source as a function of the amplitudes of the electrical signals.
  • phase delay of the at least one phase delay element is set so that a reception maximum for the beat signal results for a desired sound source.
  • Signal processing unit is assigned to a speech analysis device and that the speech analysis device carries out a comparison of parameters of the electrical signals with speech parameters stored in an assigned storage unit and with a function of the comparison result
  • Probability value identifies a sound source as a speech source.
  • the phase delay of the at least one phase delay element can be set such that a reception maximum results for the local signal at the location of the speech source.
  • the phase delay of the at least one phase delay element is set automatically without user intervention, the location of the greatest sensitivity being additionally adaptive to the location of the
  • FIG. 1 shows a block diagram of a voice-input-capable electrical device with two microphones whose electrical output signals are superimposed without phase shift
  • FIG. 2 shows a block diagram of an electrical device with at least three microphones whose electrical output signals can be phase-shifted.
  • l denotes a voice-input-capable electrical device designed as a telecommunications terminal.
  • the telecommunication terminal 1 comprises an adder 20 and a speech processing unit 70.
  • An output 97 of the adder 20 is connected to an input 107 of the speech processing unit 70.
  • An output 108 of the speech processing unit 70 is connected to a telecommunications network, not shown in FIG. 1.
  • a first microphone 5 and a second microphone 10 are connected to the telecommunications terminal 1.
  • An output 104 of the first microphone 5 is connected to a first non-inverting input 87 of the adder 20 and an output 105 of the second microphone 10 is connected to a second non-inverting input 90 of the adder 20.
  • a sound source 55 designed as a loudspeaker is arranged, which emits voice signals.
  • the voice signals are received by the two microphones 5, 10 according to the dashed arrows drawn in FIG. 1.
  • the sound source 55 designed as a speech source can be, for example, the speech organ of a user of the telecommunication terminal 1.
  • the microphones 5, 10 convert the received speech signals into electrical signals around and forward them to the adder 20, where they are superimposed by simple addition. Since the speech source 55 is equally spaced from the two microphones 5, 10, the speech signal emitted by it is superimposed on the electrical output signals
  • Microphones 5, 10 scored twice in adder 20 The speech source 55 is thus located at a location for which the beat signal at the output 97 of the adder 20 results in a sensitivity or reception maximum.
  • the locations of the reception maxima are repeated with the distance of the wavelength of the signal. Since speech represents a statistically distributed frequency mixture, on average only one reception maximum is set in the geometric center between the two microphones 5, 10 according to a dashed line 200 in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows an electrical device 1 which is capable of being inputted as a telecommunications terminal and is designed according to the invention. It comprises a first phase delay element 30, a second phase delay element 35, a third phase delay element 40 and a fourth
  • the telecommunications terminal 1 furthermore has a signal processing unit 50, a speech analysis device 60 and a storage unit 65. Furthermore, a first adder 20 and a second adder 25 and a speech processing unit 70 are provided in the telecommunications terminal 1.
  • a first microphone 5, a second microphone 10 and a third microphone 15 are connected to the telecommunications terminal 1.
  • An output 104 of the first microphone 5 is connected to a first input 85 of the first phase delay element 30 and to a first input 75 of the signal processing unit 50.
  • An output 86 of the first phase delay element 30 is connected to a first non-inverting input 87 of the first Addition member 20 connected.
  • An output 105 of the second microphone 10 is connected to a first input 88 of the second phase delay element 35 and to a second input 76 of the signal processing unit 50.
  • An output 89 of the second phase delay element 35 is connected to a second non-inverting input 90 of the first adder element 20.
  • An output 106 of the third microphone 15 is connected to a first input 94 of the fourth phase delay element 45 and to a third input 77 of the signal processing unit 50.
  • An output 95 of the fourth phase delay element 45 is connected to a first non-inverting input 96 of the second adder element 25.
  • Another microphone can be connected to a first input 91 of the third via its connecting line via a connecting line shown in broken lines in FIG
  • Phase delay element 40 and connected to a fourth input 78 of the signal processing unit 50.
  • An output 92 of the fourth phase delay element 40 is connected to a second non-inverting input 93 of the second adder element 25.
  • An output 97 of the first adder 20 is connected to a third non-inverting input 98 of the second adder 25.
  • An output 99 of the second adder 25 is connected to an input 107 of the speech processing unit 70.
  • An output 108 of the speech processing unit 70 is connected to a telecommunications network, not shown in FIG. 2.
  • the voice processing unit 70 according to FIGS. 1 and 2 has the task of preparing the superimposed electrical voice signals for transmission in the telecommunications network and of delivering them to the latter.
  • further microphones can be connected to the telecommunications terminal 1 and superimposed with the other electrical voice signals via corresponding phase delay and addition elements and fed to the voice processing unit 70 become.
  • the output signals of these further microphones are also to be fed to the signal processing unit 50.
  • Figure 2 which is provided for the connection of a maximum of four microphones, the
  • Signal processing unit 50 has a fifth input 79, which is connected to an output 110 of memory unit 65.
  • a speech analysis device 60 for mutual data exchange is also connected to the signal processing unit 50.
  • a first output 81 is the
  • Signal processing unit 50 connected to a second input 100 of the first phase delay element 30.
  • a second output 82 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 101 of the second phase delay element 35.
  • a third output 83 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 102 of the third phase delay element 40.
  • a fourth output 84 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 103 of the fourth phase delay element 45.
  • a sound source 55 designed as a loudspeaker is again shown in FIG. 2, which emits speech signals and can represent, for example, the speech organ of a user. According to the dashed arrows in FIG. 2, the three microphones 5, 10, 15 receive the speech signals of the sound source 55 designed as a speech source. According to FIG.
  • the speech source 55 is located at a geometrical location represented by a dashed line 200 which, in contrast to the arrangement, 1 no longer forms the geometric center between the three microphones 5, 10, 15, so that the three microphones 5, 10, 15 are at different distances from the speech source 55.
  • the location for which the superimposed signal of the electrical voice signals results in a reception maximum can be determined by suitable choice of the phase delay of the individual phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be specified.
  • a reception maximum can also be achieved for the non-central arrangement of the speech source 55 according to FIG.
  • it may already be sufficient to delay only a single microphone output signal in the phase so that limited to this application case, only one phase delay element would be required.
  • it may already be sufficient to delay only a single microphone output signal in the phase so that limited to this application case, only one phase delay element would be required.
  • Speech processing unit 70 results in a maximum reception. Since the attachment locations of the microphones 5, 10, 15 are also important for the setting of a reception maximum, a reception maximum for the heterodyne signal can be provided at a predefined location for the speech source 55 both by a suitable arrangement of the microphones 5, 10, 15 and by a suitable choice the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be set. However, if the mounting locations of the microphones 5, 10, 15 cannot be changed, the maximum reception for the beat signal can only be achieved by varying the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 40, 45.
  • the reception sensitivity of the telecommunications terminal 1 for certain areas can be strengthened or reduced by suitable selection of the attachment locations for the microphones 5, 10, 15 and the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15, so that disturbing ones Sound sources in areas of low sensitivity can essentially be hidden and useful sound sources in the area of increased sensitivity can be received better.
  • the reception sensitivity can be determined in a predetermined range.
  • the signal processing unit 50 can optionally calculate a three-dimensional image of the sound environment, so that all sound sources can be determined locally. If only two microphones are used, only a two-dimensional image of the sound environment can be determined. When using more than three microphones, the
  • the speech analysis device 60 it is possible to compare parameters of the electrical microphone output signals with speech parameters stored in the storage unit 65.
  • the signal processing unit 50 determines a value depending on the comparison result for each sound source detected in the sound environment, which indicates the probability with which the respective sound source was recognized as the speech source.
  • the sound source with the highest probability value is then identified as the speech source.
  • the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 can be set in such a way that a reception maximum results for the local signal at the location of the sound source identified as the speech source.
  • the other sound sources are thus essentially masked out as sources of interference.
  • the corresponding setting of the phase delays can also be carried out automatically by the signal processing unit 50, so that it is also possible to adapt the phase shifts of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 to a changing location of the sound source identified as the speech source, so that despite a relative movement between the Speech source 55 and the telecommunications terminal 1 or the microphones 5, 10, 15 at the location of the speech source 55 for the overlay signal a reception maximum is maintained.
  • the user can also specify a sound source as the speech source. This is advantageous, for example, if the telecommunication terminal 1 is integrated in a car radio and both the driver and a passenger are considered as the voice source. It can then be selected by appropriate changes in the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 of the driver or a passenger as the speech source 55, so that a reception maximum for the local signal is set for the location of the selected speech source .
  • the microphones 5, 10, 15 are part of a hands-free device of the telecommunication terminal 1, then voice signals from a voice source 55 can be recorded locally in a targeted manner and almost undisturbed. The speech intelligibility of the speech signals recorded by the hands-free device is thereby considerably improved.
  • the invention is not limited to a telecommunications terminal 1, but can be used for all voice-input-capable electrical devices. These can also be devices that have voice control, for example.
  • the voice processing unit 70 is used to evaluate and initiate voice commands. Since interference-free reception is particularly important when evaluating voice commands, the inventive separation of useful and interference signals enables the error-free detection of the voice commands without special mechanical aids such as directional microphones or special filter algorithms for eliminating the interference signals are required.
  • the voice-input-capable electrical device 1 When the voice-input-capable electrical device 1 is designed as a "telecommunications terminal, it is not necessary, because of the adaptive tracking of the reception maximum for the beat signal, in the case of a relative movement between the telecommunications terminal 1 and the speech source 55, that the telecommunications terminal 1 is arranged in a fixed position. Therefore, the invention is also applicable to radio devices The same applies to mobile voice-input-capable electrical devices with voice control.
  • Voice-input-compatible electrical devices with voice control can be, for example, car radios, personal computers and the like, but also wired or wireless telecommunication terminals.
  • signal processing unit 50 To implement signal processing unit 50 or a separate signal processing unit.
  • a digital signal processor can be used as the signal processing unit.
  • the method according to the invention and the electrical device according to the invention can be used very generally to optimize the reception of any acoustic signals, so that no restriction to electrical devices capable of inputting voice is necessary. A speech analysis is then not necessary either. In order to select a sound source as the useful sound source, suitable criteria must then be selected, which are to be taken into account accordingly by the signal processing unit 50. Provision can also be made for a user on an input unit
  • the Sound sources not selected as useful sound sources are then masked out by means of suitable phase delays.
  • the phase delays are set by the signal processing unit 50 in such a way that the reception sensitivity is adaptively tracked as a function of the location of the useful sound source, the noise sources being adaptively masked out as a function of their location.

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Abstract

A process for optimising acoustic signal reception, as well as an electric appliance (1), in particular a telecommunication terminal, make it possible to receive acoustic signals without interferences. At least two microphones (5, 10, 15) can be connected to the electric appliance (1). The microphones (5, 10, 15) convert the acoustic signals they receive into electric signals. In addition, at least one adder (20, 25) superimposes the electric signals from the connected microphones (5, 10, 15) and at least one phase lag member (30, 35, 40, 45) delays the phase of an electric signal before it is superimposed. The phase lag generated by at least one of the phase lag members (30, 35, 40, 45) is selected in such a way that, depending on the location of the connected microphone (5, 10, 15), the amplitude of the superimposed signals lies in a predetermined range for at least one predetermined location (200) when a sound source (55) transmits acoustic signals at the at least one predetermined location.

Description

Verfahren zur Optimierung des Empfangs akustischer Signale und elektrisches GerätProcess for optimizing the reception of acoustic signals and electrical device
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 und von einem elektrischen Gerät nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 5 aus .The invention is based on a method according to the category of independent claim 1 and on an electrical device according to the category of independent claim 5.
Es sind bereits elektrische Geräte in Form von Telefonendgeräten bekannt, die eine Spracheingabe ermöglichen. Die Spracheingabe erfolgt dabei beispielsweise über ein Freisprechmikrophon.Electrical devices in the form of telephone terminals are already known which enable voice input. The voice input takes place, for example, via a hands-free microphone.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße elektrische Gerät mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 haben demgegenüber den Vorteil, daß durch die phasenverschobene Überlagerung der elektrischenThe inventive method with the features of independent claim 1 and the electrical device according to the invention with the features of independent claim 5 have the advantage that the phase-shifted superposition of the electrical
Mikrophonausgangssignale eine charakteristische Richtwirkung erzielt wird. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit an einer vorgegebenen Stelle im Raum gesteigert werden, so daß eine dort angeordnete Schallquelle besonders gut durch die Mikrophone aufgenommen werden kann und eine Ausblendung von Störsignalquellen an anderen Stellen im Raum ermöglicht wird. Daraus resultiert eine gesteigerte Verständlichkeit sowohl für das menschliche Ohr bei Übertragung von Sprachsignalen beispielsweise über ein Telekommunikationsnetz, als auch für einMicrophone output signals a characteristic directivity is achieved. In this way, the sensitivity can be increased at a predetermined point in the room, so that a sound source arranged there can be picked up particularly well by the microphones and a masking of Interference signal sources at other points in the room is made possible. This results in an increased intelligibility both for the human ear when transmitting voice signals, for example via a telecommunications network, and for one
Sprachverarbeitungssystem bei einem sprachgesteuerten elektrischen Gerät, so daß Störeinflüsse von vornherein nicht mit aufgenommen werden und entsprechend auch nicht durch aufwendige Maßnahmen unterdrückt werden müssen. Die Worterkennungswahrscheinlichkeit einesVoice processing system in a voice-controlled electrical device, so that interference is not included from the outset and accordingly does not have to be suppressed by complex measures. The word recognition probability of a
SpracherkennungsSystems wird entsprechend gesteigert und die Wortanalyse vereinfacht . Das Signal wird weniger von Hintergrundgeräuschen verfälscht.Speech recognition system is increased accordingly and word analysis simplified. The signal is less distorted by background noise.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und des im unabhängigen Anspruch 5 angegebenen elektrischen Gerätes möglich.The measures listed in the subclaims permit advantageous developments and improvements of the method specified in independent claim 1 and of the electrical device specified in independent claim 5.
Vorteilhaft ist es, daß verschiedene Phasenverzögerungen des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes einstellbar sind. Auf diese Weise ist eine ortsunabhängige Einstellung eines Empfangsmaximums für das Überlagerungssignal möglich.It is advantageous that different phase delays of the at least one phase delay element can be set. In this way, a location-independent setting of a reception maximum for the heterodyne signal is possible.
Besonders vorteilhaft ist es, daß eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist, der die elektrischen Signale der Mikrophone zugeführt sind und die in Abhängigkeit der Amplituden der elektrischen Signale Koordinaten mindestens einer Schallquelle ermittelt.It is particularly advantageous that a signal processing unit is provided, to which the electrical signals of the microphones are fed and which determines coordinates of at least one sound source as a function of the amplitudes of the electrical signals.
Auf diese Weise lassen sich je nach Anzahl und Standortwahl der Mikrophone aus den aufgenommenen Signalen zwei- bzw. dreidimensionale Bilder der Schallumgebung errechnen, so daß sich alle Schallquellen örtlich ermitteln lassen. Aufgrund dieser Informationen kann dann die Phasenverzögerung des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes so eingestellt werden, daß sich für eine gewünschte Schallquelle ein Empfangsmaximum für das Überlagerungssignal ergibt.In this way, depending on the number and location of the microphones, two or three-dimensional images of the sound environment can be calculated from the recorded signals, so that all sound sources can be determined locally. Based on this information, the phase delay of the at least one phase delay element is set so that a reception maximum for the beat signal results for a desired sound source.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß derAnother advantage is that the
Signalverarbeitungseinheit eine Sprachanalysevorrichtung zugeordnet ist und daß die Sprachanalysevorrichtung einen Vergleich von Parametern der elektrischen Signale mit in einer zugeordneten Speichereinheit abgelegten Sprachparametern durchführt und mit einem in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ermitteltenSignal processing unit is assigned to a speech analysis device and that the speech analysis device carries out a comparison of parameters of the electrical signals with speech parameters stored in an assigned storage unit and with a function of the comparison result
Wahrscheinlichkeitswert eine Schallquelle als Sprachquelle identifiziert. Auf diese Weise kann die Phasenverzögerung des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes so eingestellt werden, daß sich an dem Ort der Sprachquelle für das Überlagerungssignal ein Empfangsmaximum ergibt. Somit werden Sprachsignale von dieser Sprachquelle mit einer hohen Empfindlichkeit empfangen, wohingegen Störsignale von anderen Schallquellen ausgeblendet werden.Probability value identifies a sound source as a speech source. In this way, the phase delay of the at least one phase delay element can be set such that a reception maximum results for the local signal at the location of the speech source. Thus, speech signals from this speech source are received with a high sensitivity, whereas interference signals from other sound sources are masked out.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Signalverarbeitungseinheit die Phasenverzögerung des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes in Abhängigkeit des Ortes der identifizierten Sprachquelle so einstellt, daß sich an der Stelle der Sprachquelle für dasA particular advantage is that the signal processing unit adjusts the phase delay of the at least one phase delay element as a function of the location of the identified speech source in such a way that the speech source replaces the
Überlagerungssignal ein Empfangsmaximum ergibt. Auf diese Weise erfolgt die Einstellung der Phasenverzögerung des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes automatisch ohne Eingriff eines Benutzers, wobei der Ort der größten Empfindlichkeit zusätzlich adaptiv dem Standort derSuperposition signal results in a maximum reception. In this way, the phase delay of the at least one phase delay element is set automatically without user intervention, the location of the greatest sensitivity being additionally adaptive to the location of the
Sprachquelle nachgeführt werden kann. Dies stellt für den Benutzer eine erhebliche Verbesserung des Bedienkomforts dar.Language source can be updated. This represents a significant improvement in user convenience for the user.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild eines spracheingabefähigen elektrischen Gerätes mit zwei Mikrophonen, deren elektrische Ausgangssignale ohne Phasenverschiebung überlagert werden, und Figur 2 ein Blockschaltbild eines elektrischen Gerätes mit mindestens drei Mikrophonen, deren elektrische Ausgangssignale phasenverschoben überlagert werden können.drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a block diagram of a voice-input-capable electrical device with two microphones whose electrical output signals are superimposed without phase shift, and FIG. 2 shows a block diagram of an electrical device with at least three microphones whose electrical output signals can be phase-shifted.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In Figur 1 kennzeichnet l ein als Telekommunikationsendgerät ausgebildetes spracheingabefähiges elektrisches Gerät . Das Telekommunikationsendgerät 1 umfaßt ein Additionsglied 20 und eine Sprachverarbeitungseinheit 70. Ein Ausgang 97 des Additionsgliedes 20 ist mit einem Eingang 107 der Sprachverarbeitungseinheit 70 verbunden. Ein Ausgang 108 der Sprachverarbeitungseinheit 70 ist an ein in Figur 1 nicht dargestelltes Telekommunikationsnetz angeschlossen. An das Telekommunikationsendgerät 1 ist ein erstes Mikrophon 5 und ein zweites Mikrophon 10 angeschlossen. Dabei ist ein Ausgang 104 des ersten Mikrophons 5 an einen ersten nichtinvertierenden Eingang 87 des Additionsgliedes 20 angeschlossen und ein Ausgang 105 des zweiten Mikrophons 10 ist an einen zweiten nichtinvertierenden Eingang 90 des Additionsgliedes 20 angeschlossen. In gleichem Abstand von den beiden Mikrophonen 5, 10 ist gemäß Figur 1 eine als Lautsprecher ausgebildete Schallquelle 55 angeordnet, die Sprachsignale abgibt. Die Sprachsignale werden von den beiden Mikrophonen 5, 10 gemäß den in Figur 1 eingezeichneten gestrichelten Pfeilen empfangen. Bei der als Sprachquelle ausgebildeten Schallquelle 55 kann es sich beispielsweise um das Sprachorgan eines Benutzers des Telekommunikationsendgerätes 1 handeln. Die Mikrophone 5, 10 wandeln die empfangenen Sprachsignale in elektrische Signale um und leiten sie an das Additionsglied 20 weiter, wo sie durch einfache Addition überlagert werden. Da die Sprachquelle 55 von den beiden Mikrophonen 5, 10 gleich beabstandet ist, wird das von ihr abgegebene Sprachsignal durch Überlagerung der elektrischen Ausgangssignale derIn FIG. 1, l denotes a voice-input-capable electrical device designed as a telecommunications terminal. The telecommunication terminal 1 comprises an adder 20 and a speech processing unit 70. An output 97 of the adder 20 is connected to an input 107 of the speech processing unit 70. An output 108 of the speech processing unit 70 is connected to a telecommunications network, not shown in FIG. 1. A first microphone 5 and a second microphone 10 are connected to the telecommunications terminal 1. An output 104 of the first microphone 5 is connected to a first non-inverting input 87 of the adder 20 and an output 105 of the second microphone 10 is connected to a second non-inverting input 90 of the adder 20. At an equal distance from the two microphones 5, 10, a sound source 55 designed as a loudspeaker is arranged, which emits voice signals. The voice signals are received by the two microphones 5, 10 according to the dashed arrows drawn in FIG. 1. The sound source 55 designed as a speech source can be, for example, the speech organ of a user of the telecommunication terminal 1. The microphones 5, 10 convert the received speech signals into electrical signals around and forward them to the adder 20, where they are superimposed by simple addition. Since the speech source 55 is equally spaced from the two microphones 5, 10, the speech signal emitted by it is superimposed on the electrical output signals
Mikrophone 5, 10 im Additionsglied 20 doppelt gewertet. Die Sprachquelle 55 befindet sich somit an einem Ort, für den das Überlagerungssignal am Ausgang 97 des Additionsgliedes 20 ein Empfindlichkeits- oder Empfangsmaximum ergibt. Die Orte der Empfangsmaxima wiederholen sich dabei mit dem Abstand der Wellenlänge des Signals . Da Sprache ein statistisch verteiltes Frequenzgemisch darstellt, stellt sich im Mittel nur ein Empf ngsmaximum in der geometrischen Mitte zwischen den beiden Mikrophonen 5, 10 gemäß einer gestrichelten Linie 200 in Figur 1 ein.Microphones 5, 10 scored twice in adder 20. The speech source 55 is thus located at a location for which the beat signal at the output 97 of the adder 20 results in a sensitivity or reception maximum. The locations of the reception maxima are repeated with the distance of the wavelength of the signal. Since speech represents a statistically distributed frequency mixture, on average only one reception maximum is set in the geometric center between the two microphones 5, 10 according to a dashed line 200 in FIG. 1.
In Figur 2 ist ein als Telekommunikationsendgerät ausgebildetes erfindungsgemäßes spracheingabefähiges elektrisches Gerät 1 dargestellt. Es umfaßt ein erstes Phasenverzögerungsglied 30, ein zweites Phasenverzögerungsglied 35, ein drittes Phasenverzögerungsglied 40 und ein viertesFIG. 2 shows an electrical device 1 which is capable of being inputted as a telecommunications terminal and is designed according to the invention. It comprises a first phase delay element 30, a second phase delay element 35, a third phase delay element 40 and a fourth
Phasenverzögerungsglied 45. Das Telekommunikationsendgerät 1 weist weiterhin eine Signalverarbeitungseinheit 50, eine Sprachanalysevorrichtung 60 und eine Speichereinheit 65 auf. Ferner ist im Telekommunikationsendgerät 1 ein erstes Additionsglied 20 und ein zweites Additionsglied 25 sowie eine Sprachverarbeitungseinheit 70 vorgesehen. An das Telekommunikationsendgerät 1 ist ein erstes Mikrophon 5, ein zweites Mikrophon 10 und ein drittes Mikrophon 15 angeschlossen. Dabei ist ein Ausgang 104 des ersten Mikrophons 5 an einen ersten Eingang 85 des ersten Phasenverzögerungsgliedes 30 und an einen ersten Eingang 75 der Signalverarbeitungseinheit 50 angeschlossen. Ein Ausgang 86 des ersten Phasenverzögerungsgliedes 30 ist mit einem ersten nichtinvertierenden Eingang 87 des ersten Additionsgliedes 20 verbunden. Ein Ausgang 105 des zweiten Mikrophons 10 ist an einen ersten Eingang 88 des zweiten Phasenverzögerungsgliedes 35 und an einen zweiten Eingang 76 der Signalverarbeitungseinheit 50 angeschlossen. Ein Ausgang 89 des zweiten Phasenverzögerungsglieds 35 ist mit einem zweiten nichtinvertierenden Eingang 90 des ersten Additionsgliedes 20 verbunden. Ein Ausgang 106 des dritten Mikrophons 15 ist an einen ersten Eingang 94 des vierten Phasenverzögerungsgliedes 45 und an einen dritten Eingang 77 der Signalverarbeitungseinheit 50 angeschlossen. Ein Ausgang 95 des vierten Phasenverzögerungsgliedes 45 ist mit einem ersten nichtinvertierenden Eingang 96 des zweiten Additionsgliedes 25 verbunden. Ein weiteres, in Figur 2 nicht dargestelltes Mikrophon kann mit seinem Ausgang über eine in Figur 2 gestrichelt dargestellte Verbindungsleitung an einen ersten Eingang 91 des drittenPhase delay element 45. The telecommunications terminal 1 furthermore has a signal processing unit 50, a speech analysis device 60 and a storage unit 65. Furthermore, a first adder 20 and a second adder 25 and a speech processing unit 70 are provided in the telecommunications terminal 1. A first microphone 5, a second microphone 10 and a third microphone 15 are connected to the telecommunications terminal 1. An output 104 of the first microphone 5 is connected to a first input 85 of the first phase delay element 30 and to a first input 75 of the signal processing unit 50. An output 86 of the first phase delay element 30 is connected to a first non-inverting input 87 of the first Addition member 20 connected. An output 105 of the second microphone 10 is connected to a first input 88 of the second phase delay element 35 and to a second input 76 of the signal processing unit 50. An output 89 of the second phase delay element 35 is connected to a second non-inverting input 90 of the first adder element 20. An output 106 of the third microphone 15 is connected to a first input 94 of the fourth phase delay element 45 and to a third input 77 of the signal processing unit 50. An output 95 of the fourth phase delay element 45 is connected to a first non-inverting input 96 of the second adder element 25. Another microphone, not shown in FIG. 2, can be connected to a first input 91 of the third via its connecting line via a connecting line shown in broken lines in FIG
Phasenverzögerungsgliedes 40 und an einen vierten Eingang 78 der Signalverarbeitungseinheit 50 angeschlossen werden. Ein Ausgang 92 des vierten Phasenverzögerungsgliedes 40 ist mit einem zweiten nichtinvertierenden Eingang 93 des zweiten Additionsgliedes 25 verbunden. Ein Ausgang 97 des ersten Additionsgliedes 20 ist mit einem dritten nichtinvertierenden Eingang 98 des zweiten Additionsgliedes 25 verbunden. Ein Ausgang 99 des zweiten Additionsgliedes 25 ist mit einem Eingang 107 der Sprachverarbeitungseinheit 70 verbunden. Ein Ausgang 108 der Sprachverarbeitungseinheit 70 ist an ein in Figur 2 nicht dargestelltes Telekommunikationsnetz angeschlossen. Die Sprachverarbeitungseinheit 70 gemäß Figur 1 und Figur 2 hat die Aufgabe, die überlagerten elektrischen Sprachsignale für die Übertragung im Telekommunikationsnetz vorzubereiten und an dieses abzugeben. Gegebenenfalls können noch weitere Mikrophone an das Telekommunikationsendgerät 1 angeschlossen und über entsprechende Phasenverzögerungs- und Additionsglieder mit den übrigen elektrischen Sprachsignalen überlagert und der Sprachverarbeitungseinheit 70 zugeführt werden. Zusätzlich sind die Ausgangssignale dieser weiteren Mikrophone auch der Signalverarbeitungseinheit 50 zuzuführen. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das für den Anschluß von maximal vier Mikrophonen vorgesehen ist, weist diePhase delay element 40 and connected to a fourth input 78 of the signal processing unit 50. An output 92 of the fourth phase delay element 40 is connected to a second non-inverting input 93 of the second adder element 25. An output 97 of the first adder 20 is connected to a third non-inverting input 98 of the second adder 25. An output 99 of the second adder 25 is connected to an input 107 of the speech processing unit 70. An output 108 of the speech processing unit 70 is connected to a telecommunications network, not shown in FIG. 2. The voice processing unit 70 according to FIGS. 1 and 2 has the task of preparing the superimposed electrical voice signals for transmission in the telecommunications network and of delivering them to the latter. If necessary, further microphones can be connected to the telecommunications terminal 1 and superimposed with the other electrical voice signals via corresponding phase delay and addition elements and fed to the voice processing unit 70 become. In addition, the output signals of these further microphones are also to be fed to the signal processing unit 50. In the embodiment shown in Figure 2, which is provided for the connection of a maximum of four microphones, the
Signalverarbeitungseinheit 50 einen fünften Eingang 79 auf, der mit einem Ausgang 110 der Speichereinheit 65 verbunden ist. An die Signalverarbeitungseinheit 50 ist außerdem eine Sprachanalysevorrichtung 60 zum gegenseitigen Datenaustausch angeschlossen. Weiterhin ist ein erster Ausgang 81 derSignal processing unit 50 has a fifth input 79, which is connected to an output 110 of memory unit 65. A speech analysis device 60 for mutual data exchange is also connected to the signal processing unit 50. Furthermore, a first output 81 is the
Signalverarbeitungseinheit 50 mit einem zweiten Eingang 100 des ersten Phasenverzögerungsgliedes 30 verbunden. Ein zweiter Ausgang 82 der Signalverarbeitungseinheit 50 ist mit einem zweiten Eingang 101 des zweiten Phasenverzögerungsgliedes 35 verbunden. Ein dritter Ausgang 83 der Signalverarbeitungseinheit 50 ist mit einem zweiten Eingang 102 des dritten Phasenverzögerungsgliedes 40 verbunden. Ein vierter Ausgang 84 der Signalverarbeitungseinheit 50 ist mit einem zweiten Eingang 103 des vierten Phasenverzögerungsgliedes 45 verbunden. Weiterhin ist in Figur 2 wiederum eine als Lautsprecher ausgebildete Schallquelle 55 dargestellt, die Sprachsignale abgibt und beispielsweise das Sprachorgan eines Benutzers darstellen kann. Die drei Mikrophone 5, 10, 15 empfangen gemäß den gestrichelten Pfeilen in Figur 2 die Sprachsignale der als Sprachquelle ausgebildeten Schallquelle 55. Gemäß Figur 2 befindet sich die Sprachquelle 55 an einem durch eine gestrichelte Linie 200 dargestellten geometrischen Ort, der im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 1 nicht mehr die geometrische Mitte zwischen den drei Mikrophonen 5, 10, 15 bildet, so daß die drei Mikrophone 5, 10, 15 von der Sprachquelle 55 unterschiedlich beabstandet sind.Signal processing unit 50 connected to a second input 100 of the first phase delay element 30. A second output 82 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 101 of the second phase delay element 35. A third output 83 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 102 of the third phase delay element 40. A fourth output 84 of the signal processing unit 50 is connected to a second input 103 of the fourth phase delay element 45. Furthermore, a sound source 55 designed as a loudspeaker is again shown in FIG. 2, which emits speech signals and can represent, for example, the speech organ of a user. According to the dashed arrows in FIG. 2, the three microphones 5, 10, 15 receive the speech signals of the sound source 55 designed as a speech source. According to FIG. 2, the speech source 55 is located at a geometrical location represented by a dashed line 200 which, in contrast to the arrangement, 1 no longer forms the geometric center between the three microphones 5, 10, 15, so that the three microphones 5, 10, 15 are at different distances from the speech source 55.
Soll nun eine nichtmittige Richtwirkung erreicht werden, kann der Ort, für den das Überlagerungssignal der elektrischen Sprachsignale ein Empfangsmaximum ergibt, durch geeignete Wahl der Phasenverzögerung der einzelnen Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 40, 45 vorgegeben werden. Dadurch kann auch für die nichtmittige Anordnung der Sprachquelle 55 gemäß Figur 2 ein Empfangsmaximum erreicht werden. Je nach Ort der Sprachquelle 55 kann es bereits ausreichend sein, nur ein einziges Mikrophonausgangssignal in der Phase zu verzögern, so daß beschränkt auf diesen Anwendungsfall nur ein Phasenverzögerungsglied erforderlich wäre. Durch Verwendung eines Phasenverzögerungsgliedeε für jedes Mikrophon besteht jedoch eine größere Flexibilität für die Vorgabe des Ortes für die Sprachquelle 55, bei der das Überlagerungssignal am Eingang 107 derIf a non-central directional effect is now to be achieved, the location for which the superimposed signal of the electrical voice signals results in a reception maximum can be determined by suitable choice of the phase delay of the individual phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be specified. As a result, a reception maximum can also be achieved for the non-central arrangement of the speech source 55 according to FIG. Depending on the location of the speech source 55, it may already be sufficient to delay only a single microphone output signal in the phase, so that limited to this application case, only one phase delay element would be required. However, by using a phase delay element for each microphone, there is greater flexibility for specifying the location for the speech source 55, in which the beat signal at the input 107 of the
Sprachverarbeitungseinheit 70 ein Empfangsmaximum ergibt. Da es für die Einstellung eines Empfangsmaximums auch auf die Anbringungsorte der Mikrophone 5, 10, 15 ankommt, kann bei einem vorgegebenen Ort für die Sprachquelle 55 ein Empfangsmaximum für das Überlagerungssignal sowohl durch geeignete Anordnung der Mikrophone 5, 10, 15 als auch durch geeignete Wahl der Phasenverzögerungen der Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 40, 45 eingestellt werden. Sind jedoch die Anbringungsorte der Mikrophone 5, 10, 15 nicht veränderbar, so kann das Empfangsmaximum für das Überlagerungssignal nur durch Variation der Phasenverzögerungen der Phasenvergzögerungsglieder 30, 35, 40, 45 erreicht werden.Speech processing unit 70 results in a maximum reception. Since the attachment locations of the microphones 5, 10, 15 are also important for the setting of a reception maximum, a reception maximum for the heterodyne signal can be provided at a predefined location for the speech source 55 both by a suitable arrangement of the microphones 5, 10, 15 and by a suitable choice the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be set. However, if the mounting locations of the microphones 5, 10, 15 cannot be changed, the maximum reception for the beat signal can only be achieved by varying the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 40, 45.
Durch geeignete Wahl der Anbringungsorte für die Mikrophone 5, 10, 15 und der Phasenverzögerungen der mit den Mikrophonen 5, 10, 15 verbundenen Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 45 läßt sich die Empfangsempfindlichkeit des Telekommunikationsendgerätes 1 für bestimmte Bereiche vestärken bzw. verringern, so daß störende Schallquellen in Bereichen geringer Empfindlichkeit im wesentlichen ausgeblendet und Nutzschallquellen im Bereich erhöhter Empfindlichkeit verbessert empfangen werden können. Für jede Schallquelle kann dabei die Empfangsempfindlichkeit in einem vorgegebenen Bereich festgelegt werden.The reception sensitivity of the telecommunications terminal 1 for certain areas can be strengthened or reduced by suitable selection of the attachment locations for the microphones 5, 10, 15 and the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15, so that disturbing ones Sound sources in areas of low sensitivity can essentially be hidden and useful sound sources in the area of increased sensitivity can be received better. For every In this case, the reception sensitivity can be determined in a predetermined range.
Aus den ihr zugeführten Ausgangssignalen der Mikrophone 5, 10, 15 kann die Signalverarbeitungseinheit 50 optional auch ein dreidimensionales Bild der Schallumgebung errechnen, so daß sich alle Schallquellen örtlich ermitteln lassen. Bei Verwendung von nur zwei Mikrophonen läßt sich dabei nur ein zweidimensionales Bild der Schallumgebung bestimmen. Bei Verwendung von mehr als drei Mikrophonen kann dieFrom the output signals supplied to the microphones 5, 1 0, 15, the signal processing unit 50 can optionally calculate a three-dimensional image of the sound environment, so that all sound sources can be determined locally. If only two microphones are used, only a two-dimensional image of the sound environment can be determined. When using more than three microphones, the
Genauigkeit bei der Ortsermittlung der Schallquellen erhöht werden, wobei jedoch auch mehr Rechenaufwand erforderlich ist. Mittels der Sprachanalysevorrichtung 60 ist ein Vergleich von Parametern der elektrischen MikrophonausgangsSignale mit in der Speichereinheit 65 abgelegten Sprachparametern möglich. Dabei ermittelt die Signalverarbeitungseinheit 50 in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses für jede in der Schallumgebung detektierte Schallquelle einen Wert, der die Wahrscheinlichkeit angibt, mit der die jeweilige Schallquelle als Sprachquelle erkannt wurde. Die Schallquelle mit dem höchsten Wahrscheinlichkeitswert wird dann als Sprachquelle identifiziert. Mit dieser Information können die Phasenverzögerungen der mit den Mikrophonen 5 , 10, 15 verbundenen Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 45 so eingestellt werden, daß sich an dem Ort der als Sprachquelle identifizierten Schallquelle für das Überlagerungssignal ein Empfangsmaximum ergibt . Die anderen Schallquellen werden somit als Störquellen im wesentlichen ausgeblendet. Die entsprechende Einstellung der Phasenverzögerungen kann durch die Signalverarbeitungseinheit 50 auch automatisch erfolgen, so daß auch eine Adaption der Phasenverschiebungen der mit den Mikrophonen 5, 10, 15 verbundenen Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 45 an einen sich ändernden Ort der als Sprachquelle identifizierten Schallquelle möglich ist, so daß trotz einer Relativbewegung zwischen der Sprachquelle 55 und dem Telekommunikationsendgerät 1 bzw. den Mikrophonen 5, 10, 15 an dem Ort der Sprachquelle 55 für das Überlagerungssignal ein Empf ngsmaximum aufrechterhalten wird.Accuracy in determining the location of the sound sources can be increased, but more computational effort is also required. Using the speech analysis device 60, it is possible to compare parameters of the electrical microphone output signals with speech parameters stored in the storage unit 65. The signal processing unit 50 determines a value depending on the comparison result for each sound source detected in the sound environment, which indicates the probability with which the respective sound source was recognized as the speech source. The sound source with the highest probability value is then identified as the speech source. With this information, the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 can be set in such a way that a reception maximum results for the local signal at the location of the sound source identified as the speech source. The other sound sources are thus essentially masked out as sources of interference. The corresponding setting of the phase delays can also be carried out automatically by the signal processing unit 50, so that it is also possible to adapt the phase shifts of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 to a changing location of the sound source identified as the speech source, so that despite a relative movement between the Speech source 55 and the telecommunications terminal 1 or the microphones 5, 10, 15 at the location of the speech source 55 for the overlay signal a reception maximum is maintained.
Bei mehreren mit hohen Wahrscheinlichkeitswerten erkannten Schallquellen kann auch vom Benutzer eine Schallquelle als Sprachquelle vorgegeben werden. Dies ist zum Beispiel dann von Vorteil, wenn das Telekommunikationsendgerät 1 in ein Autoradio integriert ist und als Sprachquelle sowohl der Fahrer als auch ein Beifahrer in Betracht kommen. Es kann dann durch entsprechende Änderungen der Phasenverzögerungen der mit den Mikrophonen 5, 10, 15 verbundenen Phasenverzögerungsglieder 30, 35, 45 der Fahrer oder ein Beifahrer als Sprachquelle 55 ausgewählt werden, so daß für den Ort der gewählten Sprachquelle ein Empfangsmaximum für das Überlagerungssignal eingestellt wird.If there are several sound sources identified with high probability values, the user can also specify a sound source as the speech source. This is advantageous, for example, if the telecommunication terminal 1 is integrated in a car radio and both the driver and a passenger are considered as the voice source. It can then be selected by appropriate changes in the phase delays of the phase delay elements 30, 35, 45 connected to the microphones 5, 10, 15 of the driver or a passenger as the speech source 55, so that a reception maximum for the local signal is set for the location of the selected speech source .
Sind die Mikrophone 5, 10, 15 Bestandteil einer FreiSprecheinrichtung des Telekommunikationsendgerätes 1, so können Sprachsignale einer Sprachquelle 55 örtlich zielgerichtet und nahezu ungestört aufgenommen werden. Die Sprachverständlichkeit der durch die Freisprecheinrichtung aufgenommenen Sprachsignale wird dadurch erheblich verbessert.If the microphones 5, 10, 15 are part of a hands-free device of the telecommunication terminal 1, then voice signals from a voice source 55 can be recorded locally in a targeted manner and almost undisturbed. The speech intelligibility of the speech signals recorded by the hands-free device is thereby considerably improved.
Die Erfindung ist nicht auf ein Telekommunikationsendgerät 1 beschränkt, sondern für alle sprächeingabefähigen elektrischen Geräte anwendbar. Dies können beispielsweise auch Geräte sein, die eine Sprachsteuerung aufweisen. In diesem Fall dient die Sprachverarbeitungseinheit 70 der Auswertung und Veranlassung von Sprachbefehlen. Da es bei der Auswertung von Sprachbefehlen besonders auf störungsfreien Empfang ankommt, ermöglicht die erfindungsgemäße Trennung von Nutz- und Störsignalen eine möglichst fehlerfreie Detektion der Sprachbefehle, ohne daß besondere mechanische Hilfsmittel wie zum Beispiel Richtmikrophone oder spezielle Filteralgorithmen zur Eliminierung der Störsignale erforderlich sind.The invention is not limited to a telecommunications terminal 1, but can be used for all voice-input-capable electrical devices. These can also be devices that have voice control, for example. In this case, the voice processing unit 70 is used to evaluate and initiate voice commands. Since interference-free reception is particularly important when evaluating voice commands, the inventive separation of useful and interference signals enables the error-free detection of the voice commands without special mechanical aids such as directional microphones or special filter algorithms for eliminating the interference signals are required.
Bei Ausführung des spracheingabefähigen elektrischen Gerätes 1 als" Telekommunikationsendgerät ist es aufgrund der adaptiven Nachführung des Empfangsmaximums für das Überlagerungssignal bei einer Relativbewegung zwischen dem Telekommunikationsendgerät 1 und der Sprachquelle 55 nicht erforderlich, daß das Telekommunikationsendgerät 1 ortsfest angeordnet ist. Daher ist die Erfindung auch auf Funkgeräte, Mobiltelefone, Schnurlostelefone und dergleichen anwendbar. Dasselbe gilt für mobile spracheingabefähige elektrische Geräte mit Sprachsteuerung. Spracheingabefähige elektrische Geräte mit Sprachsteuerung können beispielsweise Autoradios, Personalcomputer, und dergleichen sein, jedoch auch drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationsendgeräte.When the voice-input-capable electrical device 1 is designed as a "telecommunications terminal, it is not necessary, because of the adaptive tracking of the reception maximum for the beat signal, in the case of a relative movement between the telecommunications terminal 1 and the speech source 55, that the telecommunications terminal 1 is arranged in a fixed position. Therefore, the invention is also applicable to radio devices The same applies to mobile voice-input-capable electrical devices with voice control. Voice-input-compatible electrical devices with voice control can be, for example, car radios, personal computers and the like, but also wired or wireless telecommunication terminals.
Es ist auch möglich, die Phasenverzögerungen und Additionen statt mit diskreten Baugruppen in derIt is also possible to use the phase delays and additions instead of using discrete assemblies in the
Signalverarbeitungseinheit 50 oder einer separaten Signalverarbeitungseinheit zu realisieren. Als Signalverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor eingesetzt werden.To implement signal processing unit 50 or a separate signal processing unit. For example, a digital signal processor can be used as the signal processing unit.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße elektrische Gerät lassen sich ganz allgemein zur Optimierung des Empfangs beliebiger akustischer Signale einsetzen, so daß keine Beschränkung auf spracheingabefähige elektrische Geräte erforderlich ist. Eine Sprachanalyse ist dann auch nicht erforderlich. Zur Auswahl einer Schallquelle als Nutzschallquelle sind dann entsprechend geeignete Kriterien zu wählen, die von der Signalverarbeitungseinheit 50 entsprechend zu berücksichtigen sind. Auch kann vorgesehen sein, an einer Eingabeeinheit von einem Benutzer eineThe method according to the invention and the electrical device according to the invention can be used very generally to optimize the reception of any acoustic signals, so that no restriction to electrical devices capable of inputting voice is necessary. A speech analysis is then not necessary either. In order to select a sound source as the useful sound source, suitable criteria must then be selected, which are to be taken into account accordingly by the signal processing unit 50. Provision can also be made for a user on an input unit
Schallquelle als Nutzschallquelle auswählen zu lassen. Die nicht als Nutzschallquelle ausgewählten Schallquellen werden dann mittels geeigneter Phasenverzögerungen ausgeblendet . Dabei werden die Phasenverzögerungen von der Signalverarbeitungseinheit 50 so eingestellt, daß eine adaptive Nachführung der Empfangsempfindlichkeit in Abhängigkeit des Ortes der Nutzschallquelle erfolgt, wobei die Störschallquellen in Abhängigkeit ihres Ortes adaptiv ausgeblendet werden. To have the sound source selected as the useful sound source. The Sound sources not selected as useful sound sources are then masked out by means of suitable phase delays. The phase delays are set by the signal processing unit 50 in such a way that the reception sensitivity is adaptively tracked as a function of the location of the useful sound source, the noise sources being adaptively masked out as a function of their location.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Optimierung des Empfangs akustischer Signale, dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens zwei Mikrofonen (5, 10, 15) empfangene akustische Signale in elektrische Ausgangssignale umgewandelt werden, daß von den elektrischen Ausgangssignalen abgeleitete Signale überlagert werden, wobei mindestens ein elektrisches Signal vor der Überlagerung in seiner Phase verzögert wird und daß die mindestens eine Phasenverzögerung so gewählt wird, daß in Abhängigkeit des Ortes der angeschlossenen Mikrofone (5, 10, 15) für mindestens eine vorgegebene Stelle (200) die Amplitude des Überlagerungssignals in einem vorgegebenen Bereich liegt, wenn an der mindestens einen vorgegebenen Stelle (200) eine Schallquelle (55) akustische Signale abgibt.1. A method for optimizing the reception of acoustic signals, characterized in that received acoustic signals from at least two microphones (5, 10, 15) are converted into electrical output signals, that signals derived from the electrical output signals are superimposed, with at least one electrical signal in front the phase of the superimposition is delayed and the at least one phase delay is selected such that the amplitude of the superimposition signal is in a predetermined range depending on the location of the connected microphones (5, 10, 15) for at least one predetermined location (200), when a sound source (55) emits acoustic signals at the at least one predetermined point (200).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Amplituden der von den elektrischen Ausgangssignalen abgeleiteten Signale Ortskoordinaten mindestens einer Schallquelle (55) ermittelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the position coordinates of at least one sound source (55) are determined as a function of the amplitudes of the signals derived from the electrical output signals.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den von den elektrischen Ausgangssignalen abgeleiteten Signalen Sprachparameter abgeleitet werden, daß die Sprachparameter mit vorgegebenen Sprachparametern verglichen werden und daß mit einem in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ermittelten Wahrscheinlichkeitswert eine Schallquelle (55) als Sprachquelle identifiziert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that speech parameters are derived from the signals derived from the electrical output signals, that the speech parameters are compared with predetermined speech parameters and that with a function of A sound source (55) is identified as the speech source for the result of the comparison.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des mindestens einen elektrischen Signals vor der Überlagerung in Abhängigkeit des Ortes der identifizierten Schallquelle (55) so verzögert wird, daß sich an der Stelle der Schallquelle (55) für das Überlagerungssignal ein Empfangsmaximum ergibt.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the phase of the at least one electrical signal before the superposition is delayed as a function of the location of the identified sound source (55) that at the location of the sound source (55) for the beat signal gives a maximum reception.
5. Elektrisches Gerät (1), insbesondere5. Electrical device (1), in particular
Telekommunikationsendgerät, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mikrofone (5, 10, 15) an das elektrische Gerät (1) anschließbar sind, die empfangene akustische Signale in elektrische Ausgangssignale umwandeln, daß mindestens ein Mittel (20, 25), insbesondere ein Additionsglied, vorgesehen ist, das von den elektrischen AusgangsSignalen angeschlossener Mikrophone (5, 10, 15) abgeleitete Signale überlagert, wobei mindestens ein Phasenverzögerungsglied (30, 35, 40, 45) vorgesehen ist, das ein elektrisches Signal vor der Überlagerung in seiner Phase verzögert, und daß die mindestens eine Phasenverzögerung des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes (30, 35, 40, 45) so gewählt ist, daß in Abhängigkeit des Ortes der angeschlossenen Mikrophone (5, 10, 15) für mindestens eine vorgegebene Stelle (200) die Amplitude des Überlagerungssignals in einem vorgegebenen Bereich liegt, wenn an der mindestens einen vorgegebenen Stelle (200) eine Schallquelle (55) akustische Signale abgibt.Telecommunications terminal, characterized in that at least two microphones (5, 10, 15) can be connected to the electrical device (1), which convert received acoustic signals into electrical output signals, that at least one means (20, 25), in particular an adder, is provided is superimposed on signals derived from the electrical output signals of connected microphones (5, 10, 15), at least one phase delay element (30, 35, 40, 45) being provided which delays the phase of an electrical signal before the superimposition, and in that the at least one phase delay of the at least one phase delay element (30, 35, 40, 45) is selected such that, depending on the location of the connected microphones (5, 10, 15), the amplitude of the beat signal in one for at least one predetermined location (200) The predetermined range is when there is an acoustic signal at the at least one predetermined location (200) all surrenders.
6. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Phasenverzögerungen des mindestens einen Phasenverzögerungsgliedes (30, 35, 40, 45) einstellbar sind. 6. Electrical device (1) according to claim 5, characterized in that different phase delays of the at least one phase delay element (30, 35, 40, 45) are adjustable.
7. Elektrisches Gerät (l) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitungseinheit (50) vorgesehen ist, der die elektrischen Signale der Mikrophone7. Electrical device (l) according to claim 5 or 6, characterized in that a signal processing unit (50) is provided which the electrical signals of the microphones
(5, 10, 15) zugeführt sind und die in Abhängigkeit der Amplituden der elektrischen Signale Ortskoordinaten mindestens einer Schallquelle (55) ermittelt.(5, 10, 15) are supplied and the position coordinates of at least one sound source (55) are determined as a function of the amplitudes of the electrical signals.
8. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitungseinheit (50) eine Sprachanalysevorrichtung (60) zugeordnet ist und daß die8. Electrical device (1) according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the signal processing unit (50) is associated with a speech analysis device (60) and that
Sprachanalysevorrichtung (60) einen Vergleich von Parametern der elektrischen Signale mit in einer zugeordneten Speichereinheit (65) abgelegten Sprachparametern durchführt und mit einem in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ermittelten Wahrscheinlichkeitswert eine Schallquelle (55) als Sprachquelle identifiziert.Speech analysis device (60) carries out a comparison of parameters of the electrical signals with speech parameters stored in an assigned storage unit (65) and identifies a sound source (55) as a speech source with a probability value determined as a function of the comparison result.
9. Elektrisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (50) die Phasenverzögerung des mindestens einen9. Electrical device (1) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the signal processing unit (50) the phase delay of the at least one
Phasenverzögerungsgliedes (30, 35, 40, 45) in Abhängigkeit des Ortes der identifizierten Schallquelle (55) so einstellt, daß sich an der Stelle der Schallquelle (55) für das Überlagerungssignal ein Empfangsmaximum ergibt. Phase delay element (30, 35, 40, 45) in dependence on the location of the identified sound source (55) so that there is a reception maximum for the beat signal at the location of the sound source (55).
EP98916975A 1997-09-20 1998-03-17 Process and electric appliance for optimising acoustic signal reception Expired - Lifetime EP1016314B1 (en)

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