NL2000510C1 - Werkwijze en inrichting voor geluidsbewerking. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor geluidsbewerking

BESCHRIJVING

5

Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor geluidsbewerking waarbij een eerste signaal van een eerste geluidssensor en een tweede signaal van een 10 tweede geluidssensor worden verwerkt, welke signalen geluid omvatten van een of meer geluidsbronnen, waarbij deze geluidsbronnen een of meer ongewenste geluidsbronnen omvatten en een gewenste geluidsbron die een gewenst bronsignaal afgeeft, en waarbij het eerste signaal en het tweede signaal worden gedigitaliseerd, onderworpen aan een Fouriertransformatie en vervolgens aan een kruiscorrelatie.

15

Stand van de techniek.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit Amerikaanse octrooiaanvrage met publicatienummer: US 2001/0031053 Al. In dit document wordt een werkwijze 20 beschreven waarbij het gewenste bronsignaal afkomstig van de gewenste bron wordt geselecteerd en andere bronsignalen worden onderdrukt. Een nadeel van deze werkwijze is dat het selecteren van het gewenste bronsignaal niet eenduidig is en dat bovendien bewust andere bronsignalen moeten worden onderdrukt.

25 Samenvatting van de uitvinding.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor geluidsbewerking, waarmee een gewenst bronsignaal eenduidig en eenvoudig kan worden geïsoleerd uit een aantal gemengde bronsignalen. De werkwijze van de in de aanhef 30 omschreven soort wordt daartoe gekenmerkt doordat door middel van de kruiscorrelatie een fictief Centraal Activiteiten Patroon wordt geschapen, waaruit een Centraal Spectrum wordt bepaald, welk Centrale Spectrum wordt onderworpen aan een inverse 2

Fouriertransformatie teneinde het gewenste bronsignaal te herscheppen. Bij gebruik van de werkwijze volgens de uitvinding is het niet noodzakelijk om ongewenste bronsignalen bewust te onderdrukken. Omdat althans nagenoeg enkel het spectrum van het gewenste bronsignaal wordt teruggetransformeerd is vanzelf niet tot nauwelijks een ongewenst 5 bronsignaal meer aanwezig in een bewerkt geluid. Met deze werkwijze kan de mens op comfortabele wijze een gewenst bronsignaal opvangen temidden van storende ongewenste bronsignalen. Dit kan met name nuttig zijn vooreen slechthorende mens. Bekend is dat bij het verslechteren van het gehoor, tevens de vaardigheid van selectie van het signaal afneemt. Dit blijkt niet meer op te lossen met het versterken van alle geluid. Met de 10 methode volgens de uitvinding kan een slechthorende mens weer een gewenst bronsignaal onderscheiden.

Ook mensen met een redelijk tot goed gehoor kunnen de werkwijze met voordeel toepassen. Zij kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor het beluisteren van een geluidsbron, zoals muziek van een optredende band temidden van stoorgeluiden. Ook kan 15 gedacht worden aan toepassing voor het selectief waarnemen van geluiden van natuurkundige of werktuigbouwkundige werken, waarbij harde schadelijke stoorgeluiden nagenoeg niet meer worden waargenomen. Het oor van de gebruiker wordt dan gespaard, terwijl hij wel de monitoren geluiden kan waarnemen.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze voor geluidsbewerking volgens 20 de uitvinding is gekenmerkt, doordat de gewenste geluidsbron door een gebruiker ingesteld kan worden. De gebruiker kan dan een andere geluidsbron dan de meest voor de hand liggende (normaliter die welke in de kijkrichting gelegen is) als gewenste geluidsbron kiezen en heeft meer vrijheid in het beluisteren van de omgeving.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze voor geluidsbewerking 25 volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat het gewenste bronsignaal aan tenminste een luidspreker wordt toegevoerd. Op deze wijze kan het gewenste bronsignaal afkomstig van de gewenste geluidsbron herschapen worden op een door de gebruiker gewenste plaats. De gebruiker kan aldus een situatie creëren waarin nagenoeg alleen het gewenste bronsignaal hoorbaar is.

30 Nog een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze voor geluidsbewerking volgens uitvinding is gekenmerkt, doordat het gewenste bronsignaal draadloos aan de luidspreker wordt toegevoerd. Op deze wijze bestaat een veel grote 3 flexibiliteit in het gebruik van de werkwijze. Het is gemakkelijker om een grote afstand te laten bestaan tussen de geluidssensoren en de luidspreker. Bovendien kunnen de geluidssensoren en de luidspreker gemakkelijker ten opzicht van elkaar bewogen worden zonder dat daarbij snoeren een beperking vormen of verward raken.

5 De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting toegerust voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding, omvattende ten minste twee geluidssensoren, alsmede twee hiermee verbonden eerste transformatie-eenheden waarin de van de geluidssensoren afkomstige geluidssignalen worden gedigitaliseerd en onderworpen aan een Fouriertransformatie.

10 Voor wat betreft de inrichting is de uitvinding gekenmerkt, doordat de inrichting voorts een elektronische eenheid omvat, die op beide getransformeerde signalen een kruiscorrelatie per frequentie toepast, vervolgens deze sommeert en daarna de tijdsvertraging bepaalt waarbij het maximum van de gesommeerde grafiek ligt, alsmede een tweede transformatie-eenheid die het signaalfrequentiespectrum dat behoort bij deze 15 tijdsvertraging onderwerpt aan een inverse Fouriertransformatie.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de inrichting middelen omvat om het gewenste bronsignaal aan tenminste een oor toe te voeren. Daarmee is de inrichting geschikt om als hulpmiddel voor het gehoor van een levend wezen, in het bijzonder de mens te dienen. Een slechthorende 20 kan met behulp van de inrichting beter functioneren in zijn sociale omgeving doordat hij beter in staat is spraak van zijn medemens waar te nemen. Het bepalen van een Centraal Spectrum is daarbij erg belangrijk.

Als het gehoor van de mens achteruit gaat, verliest hij daarmee opvallenderwijs ook zijn vermogen te horen uit welke richting een geluid komt. 25 Bronsignalen van verschillende geluidsbronnen versmelten daardoor tot een ongeordende massa van geluid. Het is dan erg moeilijk tot nagenoeg onmogelijk om de spraak van een bepaalde persoon in een rumoerige omgeving te verstaan. De uitvinding is uitermate bruikbaar om dit nadeel op te heffen. De inrichting kan ook ingebouwd worden in een koptelefoon of gehoorbeschermer. Daarmee kan bereikt worden dat een gebruiker alleen 30 een gewenst bronsignaal zoals muziek of het geluid van een proces (zoals een natuurkundig proces) waarneemt en niet de (vaak harde) stoorgeluiden.

4

Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat deze een interruptie-eenheid omvat, die is toegerust om automatische selectie van een prioriteitssignaal uit te voeren. Aldus is het mogelijk om te zorgen dat bijvoorbeeld een alarmerend bronsignaal de mens kan bereiken, ook als deze minder goed 5 kan horen dan de gemiddelde mens. Zo kan de interruptie-eenheid er bijvoorbeeld zorg voor dragen dat een slechthorende mens de sirene van een ziekenwagen of een luchtalarm opmerkt, ook als hij naar een ander geluid aan het luisteren is. De sirene wordt in dat geval door de interruptie-eenheid gekozen als gewenste geluidsbron en het Centrale Spectrum verschuift naar het signaal van deze gewenste geluidsbron. Naast de slechthorende mens, 10 kan ook de mens in het algemeen gebruik maken van de inrichting met deze interruptie-eenheid. Gedacht zou kunnen worden aan situaties in welke een mens tijdelijk zijn oren afsluit, zoals het dragen van een koptelefoon of gehoorbeschermer, waarbij de inrichting bijvoorbeeld als ruisonderdrukker benut wordt. In dat geval is het ook uitermate voordelig indien de gebruiker een noodsignaal kan op vangen.

15 Nog een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat deze een aansluitmiddel omvat voor aansluiting op een communicatiemiddel, in het bijzonder een mobiele telefoon. Door combinatie met een mobiele telefoon kan bijvoorbeeld een slechthorende mens een multifunctionele inrichting geboden worden.

20 Weer een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat deze een aansluitmiddel omvat voor aansluiting op een geluidsspeler in het bijzonder een MP3-speler. Door combinatie met een geluidsspeler kan de mens ook een multifunctionele inrichting geboden worden.

25 Beknopte omschrijving van de tekeningen.

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van een werkwijze voor geluidsbewerking en een inrichting volgens de uitvinding. Hierbij toont: 30 Figuur 1 een schematische weergave van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding.

Figuur 2 een Centraal Activiteiten Patroon.

5

Gedetailleerde omschrijvingen van de tekeningen.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een uitvoeringsvorm van de werkwijze 5 volgens de uitvinding. Twee geluidssensoren (Sensor 1, Sensor 2) ontvangen geluid afkomstig van meerdere bronnen waaronder een gewenste bron (niet weergegeven). Het eerste signaal van de eerste geluidssensor (Sensor 1) en het tweede signaal van een tweede geluidssensor (Sensor 2) worden elk gedigitaliseerd en onderworpen aan een Fouriertransformatie (bv een FFT). Vervolgens wordt op de beide signalen een 10 kruiscorrelatie (CES) toegepast. Uit de resultaten van de kruiscorrelatie (CES) wordt een fictief Centraal Activiteiten Patroon geschapen (CAP). Hieruit wordt door middel van selectie (SEL) een Centraal Spectrum bepaald, dathet gewenste bronsignaal weergeeft. Het Centrale Spectrum wordt onderworpen aan een inverse Fouriertransformatie (bv een IFFT), waarmee het gewenste bronsignaal van de gewenste geluidsbron wordt herschapen. Dit 15 signaal wordt toegevoerd aan twee luidsprekers (Luidspreker 1, Luidspreker 2).

Figuur 2 toont een Centraal Activiteiten Patroon (afgekort CAP). Een dergelijk CAP is een schematische weergave van de menselijke hersenactiviteit in reactie op geluid uit de omgeving. Deze hersenactiviteit geeft een beeld van het geluid in de omgeving, welk beeld kan worden opgebouwd aan de hand van het geluid dat door de twee 20 oren van de mens wordt gedetecteerd. Het horen met twee oren, binauraal horen, is van essentieel belang voor het opbouwen van een geluidsbeeld van de omgeving. Geluid uit een bepaalde hoek bereikt het dichtstbijzijnde oor eerder dan het andere oor. Hierdoor kunnen de hersenen onderscheid maken tussen geluid uit verschillende richtingen. De richting waaruit een geluid komt wordt in de hersenen weergegeven door een zogenoemde interne 25 vertraging (tauj). Van nature wordt de aandacht meestal gericht op een geluid uit de richting waar het gezicht heen gericht is, zoals een persoon waar de mens meepraat. De aandacht kan echter ook bewust gericht worden op een ander geluid, uit een andere richting. Het CAP verandert dan zodanig dat het Centrale Spectrum, het bronsignaal betreft van de gewenste geluidsbron, die onder een bepaalde hoek ten opzichte van het neusvlak gelegen 30 is. (Het neusvlak is het vlak door de neus, dat loodrecht staat op de lijn die beide oren verbindt.) Het bewustzijn heeft daarnaast een mechanisme dat deze aandacht kan doorbreken in geval van nood. Een sirene bijvoorbeeld doet de aandacht meteen 6 verschuiven. De mens luistert dan bewust naar het noodsignaal dat van deze sirene afkomstig is. Zo kunnen bijvoorbeeld automobilisten goed reageren op een naderende ambulance en deze de benodigde ruimte geven.

Het Centrale Activiteiten Patroon is een driedimensionale grafiek waarin 5 de neurale activiteit in de hersenen (P) is uitgezet tegen de interne tijdvertraging (tau,) voor verschillende frequenties (f). Het Centrale Spectrum kan bepaald worden door te bepalen bij welke interne tijdvertraging alle frequenties (f) een piek in neurale activiteit (P) bezitten, in dit geval bij tau,. In de praktijk kan dit gedaan worden door alle P(tau)-grafïeken te superponeren en de hoogste piek van de somgrafïek op te zoeken. Het Centrale 10 Spectrum wordt dan bepaald door de P tegen f uit te zetten voor de betreffende tau,. Dit is dan het spectrum dat hoort bij het geluid waar de mens naar luistert.

In een inrichting volgens de uitvinding wordt er in eerste instantie vanuit gegaan dat het brongeluid waar de mens naar wil luisteren zich midden tussen de beide geluidssensoren bevindt, dus even ver van beide geluidssensoren verwijderd. De gebruiker 15 van de inrichting kan eventueel zelf een ander geluid instellen, door een andere hoek te selecteren.

De hersenactiviteit wordt bepaald door middel van een elektronisch circuit dat de hersenstructuur voor het gehoor nabootst (Engels: mimicks). Het elektronische circuit omvat een kruiscorrelatie-eenheid die op de signalen, die door beide 20 geluidssensoren worden opgevangen, een kruiscorrelatie per frequentie uitvoert. Het elektronische circuit omvat bandfilters, vertragingslijnen en ‘coïncidentiecellen’. Na het isoleren van een bepaalde frequentieband door middel van filteren wordt het signaal van de eerste geluidssensor in een getrapte vertragingslijn gevoerd waarin het wordt opgeteld bij de onvertraagde versie van het signaal van de tweede geluidssensor en vice versa. Deze 25 kruiscorrelatie-eenheid levert per frequentie een verband op tussen intensiteit en hoek, hetgeen een nabootsing vormt van het verband tussen neurale activiteit en interne vertraging. Met deze grafieken per frequentie kan een fictief CAP worden geschapen, waaruit een Centraal Spectrum kan worden afgeleid.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de 30 tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in deze tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot 7 alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader.

Zo kunnen bijvoorbeeld de inrichting en het communicatiemiddel en/of de geluidsspeler in een enkele mooi vormgegeven behuizing ingebouwd zijn. Daarmee kan 5 het klassieke gehoorapparaat worden vervangen door een meer aansprekend en modieus exemplaar. De slechthorende mens valt daarmee in positieve zin op. Als deze het gehoorapparaat draagt wordt de indruk gewekt dat hij een van de meest vooruitstrevende telefoons of geluidsspelers draagt, hetgeen tot bewonderende reacties uit de omgeving kan leiden.

10 Natuurlijk kan ook gedacht worden aan een combinatie van meer dan twee functies. Zo kan een apparaat zowel een inrichting volgens de uitvinding, als een mobiele telefoon, als een geluidsspeler omvatten, waarbij de inrichting een eenheid heeft om op noodsignalen te reageren. Een gebruiker kan dan bijvoorbeeld in een lawaaiige bouwput comfortabel naar zijn MP3-speler luisteren, eventueel naar huis telefoneren en toch alert 15 zijn op belangrijke geluiden. Zodra de gebruiker wordt aangesproken of wanneer een noodsignaal klinkt, zal de inrichting bewerkstelligen dat hij nagenoeg alleen dit belangrijke prioriteitssignaal waarneemt. In het apparaat kan ook de nodige logica en ervaring ingebouwd worden. Zo kunnen bekende noodsignalen in de eenheid worden opgeslagen, zodat deze herkend worden. Ook zou een mogelijkheid geschapen kunnen worden dat de 20 gebruiker belangrijke signalen toevoegt en prioriteiten invoert in de eenheid. Eventueel kan in samenspraak met de overheid vaste prioriteit gegeven kunnen worden aan bijvoorbeeld het luchtalarm.

Claims (9)

1. Werkwijze voor geluidsbewerking waarbij een eerste signaal van een eerste geluidssensor en een tweede signaal van een tweede geluidssensor worden verwerkt, welke signalen geluid omvatten van een of meer geluidsbronnen, waarbij deze 5 geluidsbronnen een of meer ongewenste geluidsbronnen omvatten en een gewenste geluidsbron die een gewenst bronsignaal afgeeft, en waarbij het eerste signaal en het tweede signaal worden gedigitaliseerd, onderworpen aan een Fouriertransformatie en vervolgens aan een kruiscorrelatie, met het kenmerk, dat door middel van de kruiscorrelatie een fictief Centraal Activiteiten Patroon wordt geschapen, door de kruiscorrelaties per 10 frequentie te sommeren, vervolgens de tijdsvertraging te bepalen waarbij het maximum van de gesommeerde grafiek ligt, en daarna het frequentiespectrum (Centraal Spectrum) dat behoort bij deze tijdsvertraging te bepalen en vervolgens te onderwerpen aan een inverse Fouriertransformatie teneinde het gewenste bronsignaal te herscheppen.

2. Werkwijze voor geluidsbewerking volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat de gewenste geluidsbron door een gebruiker ingesteld kan worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewenste signaal aan tenminste een luidspreker wordt toegevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het gewenste signaal draadloos aan de luidspreker wordt toegevoerd.

5. Inrichting toegerust voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-4, omvattende ten minste twee geluidssensoren, alsmede twee hiermee verbonden eerste transformatie-eenheden waarin de van de geluidssensoren afkomstige geluidssignalen worden gedigitaliseerd en onderworpen aan een Fouriertransformatie, met het kenmerk, dat de inrichting voorts een elektronische eenheid 25 omvat, die op beide getransformeerde signalen een kruiscorrelatie per frequentie toepast, vervolgens deze sommeert en daarna de tijdsvertraging bepaalt waarbij het maximum van de gesommeerde grafiek ligt, alsmede een tweede transformatie-eenheid die het frequentiespectrum dat behoort bij deze tijdsvertraging onderwerpt aan een inverse Fouriertransformatie.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de inrichting middelen omvat om het gewenste bronsignaal aan tenminste een oor toe te voeren.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de inrichting een interruptie-eenheid omvat, die is toegerust om automatische selectie van een prioriteitssignaal uit te voeren.

8. Inrichting volgens conclusie 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat deze een 5 aansluitmiddel omvat voor aansluiting op een communicatiemiddel, in het bijzonder een mobiele telefoon.

9. Inrichting volgens conclusie 5, 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat deze een aansluitmiddel omvat voor aansluiting op een geluidsspeler in het bijzonder een MP3- speler.