EP1016314B1

EP1016314B1 - Process and electric appliance for optimising acoustic signal reception

Info

Publication number: EP1016314B1
Application number: EP98916975A
Authority: EP
Inventors: Joachim Wietzke; Rainer Cornelius
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2002-06-19
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JP2001517916A; WO1999016285A1; DE59804536D1; US6529869B1; EP1016314A1; DE19741596A1

Description

State 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 relates to a method according to the genus independent claim 1 and of an electrical device according to the genus 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.There are already electrical devices in the form of Telephone terminals known that have a voice input enable. The voice input takes place, for example via a hands-free microphone.

Aus z.B. US-A-4 802 227 ist bereits bekannt, dass die Position der gewünschten Schallquelle mittels eines Ortssignals über eine Eingabeeinheit vorgegeben wird. Ferner wird auch nicht unterschieden, ob es sich bei der Schallquelle um eine Sprachquelle handelt oder nicht.From e.g. US-A-4 802 227 already discloses that the position of the desired sound source using a Location signal is specified via an input unit. Furthermore, no distinction is made as to whether it is the sound source is a speech source or not.

Aus z.B. DE-A-19 540 795 und EP-A-0 795 851 wird davon ausgegangen, dass es sich bei den ausgewählten Schallquellen um Sprachquellen handelt, wobei in DE-A-19 540 795 für die Auswahl der Schallquelle das Kohärenzmaß und in EP-A-0 795 851 die Leistungsverteilung gewählt wird.From e.g. DE-A-19 540 795 and EP-A-0 795 851 assumed that the selected Sound sources are language sources, whereby in DE-A-19 540 795 for the selection of the sound source the coherence measure and in EP-A-0 795 851 the Power distribution is chosen.

Advantages 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 elektrischen 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 ein 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 eines Spracherkennungssystems wird entsprechend gesteigert und die Wortanalyse vereinfacht. Das Signal wird weniger von Hintergrundgeräuschen verfälscht.The inventive method with the features of independent claim 1 and the invention electrical device with the characteristics of independent Claim 5 have the advantage that the phase-shifted superimposition of the electrical Microphone output signals have a characteristic directivity is achieved. This way the sensitivity can increase a predetermined point in the room can be increased so that a sound source arranged there particularly well through the Microphones can be recorded and a fade out Interference signal sources at other points in the room becomes. This results in increased intelligibility both for the human ear when transmitting Voice signals, for example, via a Telecommunications network, as well as for a Speech processing system in a speech-controlled electrical device so that interference from the outset not be included and accordingly not must be suppressed by expensive measures. The Word recognition probability of a Speech recognition system is increased accordingly and the Word analysis simplified. The signal gets less from Background noise falsified.

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.By the measures listed in the subclaims advantageous further developments and improvements of the independent claim 1 specified method and in independent claim 5 specified electrical device possible.

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 various phase delays of the at least one phase delay element can be set. In this way, a location-independent setting is a Maximum reception for the beat signal 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, the electrical signals of the microphones are supplied and depending on the amplitudes of the electrical signals Coordinates of at least one sound source determined.

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.This way, depending on the number and choice of location the microphone from the recorded signals two or calculate three-dimensional images of the sound environment so that all sound sources can be determined locally. by virtue of this information can then be the phase delay of the at least one phase delay element set in this way be that for a desired sound source Received maximum for the beat signal results.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der 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 ermittelten 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.Another advantage is that the Signal processing unit a speech analysis device is assigned and that the speech analysis device one Comparison of parameters of the electrical signals with in an assigned storage unit Language parameters carried out and with one depending of the comparison result Probability value of a sound source as a speech source identified. In this way, the phase delay of the at least one phase delay element be set to be at the location of the language source for the beat signal gives a maximum reception. Consequently are speech signals from this speech source with a high Sensitivity received, whereas interference signals from other sound sources are hidden.

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 das 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 der Sprachquelle nachgeführt werden kann. Dies stellt für den Benutzer eine erhebliche Verbesserung des Bedienkomforts dar.A particular advantage is that the Signal processing unit the phase delay of the at least one phase delay element depending the location of the identified language source so that yourself in the place of the language source for that Superposition signal results in a maximum reception. To this The phase delay of the at least one phase delay element automatically without User intervention, the location of the largest Sensitivity also adaptively to the location of the Language source can be updated. This represents for the User a significant improvement in ease of use represents.

drawing

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.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. FIG. 1 shows a block diagram of a electrical input device with two voice inputs Microphones whose electrical output signals without Phase shift are superimposed, and Figure 2 a Block diagram of an electrical device with at least three microphones, their electrical output signals can be superimposed out of phase.

Description of the embodiment

In Figur 1 kennzeichnet 1 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 der 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 Empfangsmaximum in der geometrischen Mitte zwischen den beiden Mikrophonen 5, 10 gemäß einer gestrichelten Linie 200 in Figur 1 ein.In FIG. 1, 1 denotes a telecommunication terminal trained voice-input-capable electrical device. The Telecommunication terminal 1 comprises an adder 20 and a speech processing unit 70. An output 97 of the Adder 20 is with an input 107 of Speech processing unit 70 connected. An output 108 of the Speech processing unit 70 is not connected to one in FIG Telecommunications network shown connected. To the Telecommunications terminal 1 is a first microphone 5 and a second microphone 10 is connected. There is one Output 104 of the first microphone 5 to a first non-inverting input 87 of adder 20 connected and an output 105 of the second microphone 10 is connected to a second non-inverting input 90 of the Adder 20 connected. At the same distance from the two microphones 5, 10 is a as in FIG Loudspeaker trained sound source 55 arranged Emits speech signals. The speech signals are from the two microphones 5, 10 according to that in FIG. 1 received dashed arrows. At the as Speech source trained sound source 55 can be for example, the voice organ of a user of the Act telecommunications terminal 1. The microphones 5, 10 convert the received speech signals into electrical signals around and forward them to adder 20, where they can be superimposed by simple addition. Since the Speech source 55 of the two microphones 5, 10 is the same is spaced, the speech signal it emits by superimposing the electrical output signals of the Microphones 5, 10 scored twice in adder 20. The Language source 55 is thus in a place for which the beat signal at 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. Because language one represents statistically distributed frequency mix on average, only one reception maximum in the geometric Middle between the two microphones 5, 10 according to one dashed line 200 in Figure 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 viertes 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 dritten 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 die 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 der 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.In Figure 2 is a telecommunications terminal trained speech input according to the invention electrical device 1 shown. It includes a first one Phase delay 30, a second Phase delay 35, a third Phase delay 40 and a fourth Phase delay element 45. The telecommunications terminal 1 also has a signal processing unit 50, a Speech analysis device 60 and a storage unit 65. Furthermore, there is a first one in the telecommunications terminal 1 Adder 20 and a second adder 25 as well a speech processing unit 70 is provided. To the Telecommunications terminal 1 is a first microphone 5, a second microphone 10 and a third microphone 15 connected. There is an output 104 of the first Microphone 5 to a first input 85 of the first Phase delay element 30 and to a first input 75 connected to the signal processing unit 50. An exit 86 of the first phase delay element 30 is with a first non-inverting input 87 of the first Addition member 20 connected. An output 105 of the second Microphone 10 is at a first input 88 of the second Phase delay element 35 and to a second input 76 connected to the signal processing unit 50. An exit 89 of the second phase delay element 35 is connected to a second non-inverting input 90 of the first Addition member 20 connected. An output 106 of the third Microphone 15 is at a first input 94 of the fourth Phase delay element 45 and to a third input 77 connected to the signal processing unit 50. An exit 95 of the fourth phase delay element 45 is with a first non-inverting input 96 of the second Addition member 25 connected. Another, in Figure 2 The microphone, not shown, can have its output via a connecting line shown in dashed lines in Figure 2 to a first input 91 of the third Phase delay element 40 and to a fourth input 78 the signal processing unit 50 are connected. On Output 92 of the fourth phase delay element 40 is with a second non-inverting input 93 of the second Addition member 25 connected. An exit 97 of the first Adder 20 is with a third non-inverting input 98 of the second adder 25 connected. An output 99 of the second adder 25 is with an input 107 of the speech processing unit 70 connected. An output 108 of the speech processing unit 70 is to a not shown in Figure 2 Telecommunications network connected. The Has speech processing unit 70 according to Figure 1 and Figure 2 the task, the superimposed electrical voice signals for prepare the transmission in the telecommunications network and to deliver to this. If necessary, others can Microphones connected to the telecommunications terminal 1 and via appropriate phase delay and Addition elements with the other electrical voice signals superimposed and fed to the speech processing unit 70 become. In addition, the output signals of these are further Microphones also the signal processing unit 50 supply. The one shown in Figure 2 Embodiment for connecting a maximum of four Microphones is provided, the Signal processing unit 50 has a fifth input 79, which is connected to an output 110 of the memory unit 65 is. There is also a signal processing unit 50 Voice analyzer 60 for mutual data exchange connected. Furthermore, a first output 81 is the Signal processing unit 50 with a second input 100 of the first phase delay element 30 connected. On second output 82 of the signal processing unit 50 is connected a second input 101 of the second Phase delay element 35 connected. A third exit 83 of the signal processing unit 50 is with a second Input 102 of the third phase delay element 40 connected. A fourth exit 84 of the Signal processing unit 50 has a second input 103 of the fourth phase delay element 45 connected. Furthermore, in Figure 2 is again a speaker trained sound source 55 shown, the speech signals emits and for example the speech organ of a user can represent. The three microphones 5, 10, 15 received according to the dashed arrows in Figure 2, the speech signals the sound source 55 designed as a speech source Figure 2 is the language source 55 on a a dashed line 200 depicting the geometric location, in contrast to the arrangement according to FIG. 1 no longer the geometric center between the three microphones 5, 10, 15 forms, so that the three microphones 5, 10, 15 of the Speech source 55 are spaced differently.

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 Phasenverzögerungsgliedes für jedes Mikrophon besteht jedoch eine größere Flexibilität für die Vorgabe des Ortes für die Sprachquelle 55, bei der das Überlagerungssignal am Eingang 107 der 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.If a non-central directional effect is now to be achieved, can be the location for which the beat signal of the electrical speech signals gives a maximum of reception appropriate choice of phase delay of each Phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be specified. This can also for the non-central arrangement Speech source 55 according to FIG. 2 reaches a reception maximum become. Depending on the location of the language source 55, it can already be sufficient, only a single microphone output signal delay in the phase, so limited to this Use only one phase delay element required would. By using a phase delay element for however, each microphone is more flexible for the specification of the location for the language source 55, at which the Beat signal at input 107 of Speech processing unit 70 results in a maximum reception. There it for the setting of a reception maximum also on the Where the microphones 5, 10, 15 arrive can be found at a predetermined location for the language source 55 Receive maximum for the beat signal both through suitable arrangement of the microphones 5, 10, 15 as well appropriate choice of phase delays Phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be set. However, the mounting locations of the microphones 5, 10, 15 cannot be changed, the reception maximum for the Beat signal only by varying the Phase delays of the phase delay elements 30, 35, 40, 45 can be achieved.

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.By choosing the appropriate location for the microphones 5, 10, 15 and the phase delays with the Microphones 5, 10, 15 connected phase delay elements 30, 35, 45, the reception sensitivity of the Telecommunication terminal 1 for certain areas reinforce or reduce so that disturbing sound sources in Areas of low sensitivity essentially hidden and useful sound sources in the area increased Sensitivity can be received better. For every Sound source can be the reception sensitivity in one specified 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 die 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 Empfangsmaximum aufrechterhalten wird.From the output signals of the microphones 5 fed to it, 10, 15, the signal processing unit 50 can optionally also calculate a three-dimensional image of the sound environment, so that all sound sources can be determined locally. at Only two microphones can be used determine two-dimensional image of the sound environment. at The use of more than three microphones can Accuracy in determining the location of sound sources increased be, but also require more computing effort is. By means of the speech analysis device 60 is a Comparison of parameters of electrical Microphone output signals with in the memory unit 65 stored language parameters possible. The Signal processing unit 50 depending on the Comparative result for everyone in the sound environment detected sound source a value that the Probability indicates with which the respective Sound source was recognized as a speech source. The Sound source with the highest probability value then identified as a language source. With this information can the phase delays with the microphones 5, 10, 15 connected phase delay elements 30, 35, 45 so be set at the location of the as the language source identified sound source for the beat signal Maximum reception results. The other sound sources will be thus essentially hidden as sources of interference. The appropriate adjustment of the phase delays can be done by the signal processing unit 50 also take place automatically, so that an adaptation of the phase shifts with the microphones 5, 10, 15 connected Phase delay elements 30, 35, 45 to a changing Location of the sound source identified as the language source is possible, so that despite a relative movement between the Voice source 55 and the telecommunications terminal 1 or the microphones 5, 10, 15 at the location of the speech source 55 for the beat signal maintains a receive maximum becomes.

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.Detected at several with high probability values Sound sources can also be considered a sound source by the user Language source can be specified. For example, this is then advantageous if the telecommunications terminal 1 in a Car radio is integrated and as both the language source Driver as well as a passenger can be considered. It can then by changing the phase delays accordingly the one connected to the microphones 5, 10, 15 Phase delay elements 30, 35, 45 the driver or a Passenger can be selected as the language source 55, so that for the location of the selected language source is a maximum reception for the beat signal is set.

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.Are the microphones 5, 10, 15 part of a Hands-free system of the telecommunications terminal 1, see above can locate speech signals from a speech source 55 locally targeted and almost undisturbed. The Speech intelligibility by the hands-free system recorded voice signals becomes significant improved.

Die Erfindung ist nicht auf ein Telekommunikationsendgerät 1 beschränkt, sondern für alle spracheingabefähigen 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 based on a telecommunications terminal 1 limited, but for all speech input electrical devices applicable. For example also be devices that have voice control. In In this case, the speech processing unit 70 serves Evaluation and initiation of voice commands. Since it is at the evaluation of voice commands interference-free reception arrives separation of useful and interference signals according to the invention detection of the voice commands as error-free as possible without special mechanical aids such as Directional microphones or special filter algorithms for Elimination of 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 executing the voice-input capable electrical device 1 as a telecommunications terminal, it is due to the adaptive tracking of the reception maximum for the Superposition signal for a relative movement between the Telecommunications terminal 1 and the language source 55 not required that the telecommunications terminal 1 fixed is arranged. Therefore, the invention is also applicable to radio devices, Mobile phones, cordless phones and the like are applicable. The same applies to mobile voice-input electrical Devices with voice control. Electric voice input Devices with voice control can, for example, car radios, Personal computers, and the like, however wired or wireless telecommunications terminals.

Es ist auch möglich, die Phasenverzögerungen und Additionen statt mit diskreten Baugruppen in der Signalverarbeitungseinheit 50 oder einer separaten Signalverarbeitungseinheit zu realisieren. Als Signalverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor eingesetzt werden.It is also possible to add the phase delays and additions instead of using discrete assemblies in the Signal processing unit 50 or a separate one Realize signal processing unit. As Signal processing unit can be, for example, a digital one Signal processor are used.

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 eine 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.The inventive method and the inventive electrical equipment can be used for general optimization of receiving any acoustic signals, so that no limitation to electrical input Equipment is required. A speech analysis is then also not mandatory. To select a sound source as Useful sound sources are then appropriate criteria to be selected by the signal processing unit 50 are to be taken into account accordingly. Can also be provided be on an input unit by a user To have the sound source selected as the useful sound source. The not be selected as a useful sound source then faded out using suitable phase delays. The phase delays from the Signal processing unit 50 set so that a adaptive tracking of reception sensitivity in Dependence of the location of the useful sound source takes place, whereby the noise sources adaptive depending on their location be hidden.

Claims

Method for optimizing the reception of acoustic signals, acoustic signals received from at least two microphones (5, 10, 15) being converted into electrical output signals, signals derived from the electrical output signals being superimposed and at least one electrical signal being delayed in its phase before the superimposition, characterized in that speech parameters are derived from the electrical output signals, in that the speech parameters are compared with predefined speech parameters and in that at least one sound source (55) is identified as a speech source with a probability value determined as a function of the result of the comparison, in that a sound source (55) identified as a speech source is selected and in that the phase of the at least one electrical signal is delayed before the superimposition as a function of the location of the connected microphones (5, 10, 15) in such a way that maximum reception is obtained at the location of the selected speech source for the superimposition signal.
Method according to Claim 1, characterized in that the sound source (55) with the highest probability value is selected as the speech source.
Method according to Claim 1, characterized in that a sound source (55) is predefined as a speech source by predefinition by a user.
Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that location co-ordinates of at least one sound source (55) are determined as a function of the amplitudes of the electrical output signals.
Electrical device (1), in particular telecommunication terminal, it being possible to connect to the electrical device (1) at least two microphones (5, 10, 15) which convert received acoustic signals into electrical output signals, at least one means (20, 25), in particular an adder element, being provided which superimposes signals derived from microphones (5, 10, 15) connected to the electrical output signals, and at least one phase delay element (30, 35, 40, 45) being provided which delays an electrical signal in its phase before the superimposition, characterized in that a speech analysis device (60) is provided which carries out a comparison of parameters of the electrical signals with speech parameters stored in an assigned memory unit (65) and identifies at least one sound source (55) as a speech source with a probability value which is determined as a function of the result of the comparison, a selection of a sound source (55) which is identified as a speech source being made, and in that a signal processing unit (50) is provided which is assigned to the speech analysis device (60) and which adjusts the phase delay of the at least one phase delay element (30, 35, 40, 45) as a function of the location of the connected microphones (5, 10, 15) in such a way that maximum reception is obtained at the location of the selected speech source for the superimposition signal.
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) can be set.
Electrical device (1) according to Claim 5 or 6, characterized in that a signal processing unit (50) is provided to which the electrical signals of the microphones (5, 10, 15) are fed and which determines location co-ordinates of at least one sound source (55) as a function of the amplitudes of the electrical signals.
Electrical device (1) according to Claim 5, 6 or 7, characterized in that the signal processing unit (50) selects the sound source (55) with the highest probability value as the speech source.
Electrical device (1) according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the selection of a sound source (55) is made by predefinition by a user.