DE102009059821A1

DE102009059821A1 - Verfahren zur optischen Wahrnehmung durch den Hörsinn

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Publication number: DE102009059821A1
Application number: DE102009059821A
Authority: DE
Inventors: Karl Werner Dietrich
Original assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Current assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Zur Optischen Wahrnehmung durch den Hörsinn wird der Raum oder die Fläche nach Koordinaten des Hörens geordnet. Ein möglicher Ansatz ist: – Ein oben befindliches Objekt wird durch einen hohen Ton, ein unten befindliches durch einen tiefen Ton wiedergegeben – Rechts, in der Mitte oder links befindliche Objekte werden entsprechend ihrer Position stereophon dargestellt – Über die Dynamik wird die Entfernung dargestellt (laut = nah/leise = fern). In der unten stehenden Zeichnung werden durch ein Notensystem Koordinaten gezogen. Die waagrechte Koordinate (Ton „a”) gibt an, zu welchen Anteilen der Ton im linken, bzw. im rechten Ohr zu hören ist. Die senkrechte Koordinate (Bildmitte) gibt die Tonhöhe an. In der Zeichnung wird die Position des Objektes „A” durch den Ton „f” und die stereophone Klangverteilung rechtes/linkes Ohr durch das Verhältnis 75/25 beschrieben. Ist „A” weiter entfernt, so erklingt es leise. Kommt es näher, so wird der Ton lauter. Mit diesem Verfahren können Blinde Gegenstände lokalisieren und an entsprechenden Tonfolgen Formen erkennen. Die Umgebung kann als Klangbild wahrgenommen werden. Durch die in der Erfindung beschriebene Bestimmung ihres Standortes und ihrer Blickrichtung werden Blinde akustisch auf einer vorgegebenen Route geleitet. Die erfindungsgemäßen Klänge und Töne werden dann aus dem jeweiligen Standort und der Blickrichtung wahrgenommen.

Description

Es handelt sich um ein Verfahren, das die Umgebung eines Blinden in ihren Flächen- oder Raumkoordinaten über den Hörsinn darstellt und so akustisch in Richtungen weisen, Objekte lokalisieren und darstellen oder ganze Klangbilder von der Umgebung eines Blinden erstellen kann.
Beschreibung
Blinde haben – möglicherweise als Ausgleich zum Verlust ihrer Sehkraft – einen geschärften Tast- und Hörsinn. So haben Blinde gelernt, mit dem Tastsinn zu lesen. Mit dem Hörsinn können sie Geräusche besser deuten und so vieles aus ihrer Umgebung wahrnehmen das zum Erkennen von Objekten oder Deuten von Situationen führen kann. Zum Beispiel ziehen sie aus dem Klang in einem Raum Rückschlüsse auf dessen Größe. Allerdings sind diese Wahrnehmungen nur qualitativer Natur und können nicht zuverlässig zur Orientierung beitragen.
Ziel dieser Erfindung ist es, Blinden ihre Umgebung, einen Teil ihrer Umgebung oder Objekte in ihrer Umgebung über den Hörsinn wahrnehmbar zu machen, so dass sie sich in dieser Umgebung sicher bewegen können, Objekte orten und ergreifen können und sich in eine von ihnen bestimmte Richtung wenden oder in diese Richtung durch das Hören geleitet werden können.
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, ein optisches Bild, eine Umgebung oder einzelne Objekte akustisch darzustellen und über den Hörsinn wahrzunehmen. Hierbei geht der Klang nicht von den Objekten selbst aus.
Dies geschieht zum Beispiel, indem ein im Bild oben befindliches Objekt durch einen hohen Ton und ein unten befindliches Objekt durch einen entsprechend tiefen Ton dargestellt wird.
Durch stereophone Bilddarstellung können Objekte im rechten Bildteil je nach ihrem Abstand von der Bildmitte mehr oder weniger bevorzugt im rechten Ohr zu hören sein. Gleiches gilt für die linke Bildseite im linken Ohr.
Um dies zu zeigen werden in 1. durch ein Notensystem (1) Koordinaten gezogen, die waagrechte Koordinate (2) entlang des Kammertones a (435 Hz) (7), und die senkrechte Koordinate (3) durch die Bildmitte. Das Bild wird in eine rechte und eine linke Bildhälfte geteilt.
Hierbei sind die Notenlinien (4) die Skalierung für die Tonhöhe bzw. für die Höhenlage des durch den Ton dargestellten Objektes im Bild (natürlich kann die Tonhöhe anstelle eines Notensystems auch in Hz oder in Halbtönen angezeigt werden). Die Skalierung auf der Waagerechten ergibt sich aus der seitlichen Position des Objektes im Bild und kann in % (5) oder in Winkeln ausgedrückt werden. Danach ist ein Ton, der ein Objekt in der Bildmitte darstellt, zu 50% im rechten Ohr und zu 50% im linken Ohr zu hören. Je weiter man nach rechts oder links im Bild rückt, desto größer wird das Klangvolumen im entsprechenden Ohr. Gleichzeitig nimmt dann auch das Volumen im anderen Ohr ab, bis dann Töne, die Objekte am Bildrand darstellen, nur noch auf das Ohr, das auf der Seite des dargestellten Objektes liegt, übertragen werden.
Nach diesem Verfahren lassen sich Flächenkoordinaten reproduzierbar akustisch beschreiben. In der 1 wird die Position des Objektes A (6) durch den Ton f (690,5 Hz) (8) und die Klangverteilung rechtes/linkes Ohr 75/25% (10) beschrieben.
Zieht man noch die Klangdynamik heran, so lassen sich auch die Raumkoordinaten eines Objektes beschreiben (ein laut dargestelltes Objekt ist vorne, ein leise dargestelltes weiter hinten im Bild).
Die erfindungsgemäße akustische Darstellung von Bildern und Objekten erfolgt bei Tonfolgen oder Harmonien vorzugsweise im tonalen Bereich und wird so eher als Musik empfunden denn als Geräusch. Dagegen wird bei Einzeltönen (genaue Lokalisierung von Einzelobjekten oder Annäherung von zwei Objekten), um das volle akustische Auflösungsvermögen zu nutzen (die Unterschiedsschwelle für die Tonhöhe beträgt nur 0,1%) eine stufenlose Tonskala bevorzugt.
Auch Farben lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren akustisch wiedergeben, indem bestimmten Farben bestimmte Klangfarben oder einfach bestimmte Musikinstrumente zugeordnet werden. So könnte z. B. eine Violine die Farbe Gelb, eine Posaune die Farbe Blau und eine Klarinette die Farbe Rot u. s. w. Ist also das Objekt A in Zeichnung 1 gelb, so soll der Ton f von einer Violine gespielt werden. Die Klangfarbe kann aber auch allgemein zur Charakterisierung von Objekten benutzt werden, ohne Bezug zu ihrer Farbe.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dafür, Formen, bildhafte Darstellungen sowie Figuren dem Blinden wahrnehmbar zu machen. Auch können Blinde einzelne Objekte im Raum oder auf der Fläche orten und gegebenenfalls gezielt ergreifen. Ferner kann ein aus einer bestimmten Richtung kommender Ton den Blinden dazu veranlassen, sich in diese Richtung zu wenden oder in diese Richtung zu gehen oder aus dieser Richtung Informationen wie die Entfernung zu bestimmten und den Standort bestimmter Objekte zu erhalten.
Um dieses Ziel zu erreichen wird die Umgebung des Blinden durch Geräte aufgenommen, welche die Umgebung optisch aufnehmen und/oder vermessen, oder Objekte in der Umgebung orten und Ihre Raum- oder Flächenkoordinaten bestimmen. Das erhaltene Datenmaterial wird durch elektronische Datenverarbeitung so aufbereitet, dass mit Hilfe gespeicherter Töne und Klänge diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Kopfhörer übertragen werden. Die Aufnahme kann ein fotographisches Bild sein, die senkrechte Projektion auf eine Fläche oder ein Hologramm durch einen Laserscanner
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur akustischen Wahrnehmung von Flächen und/oder Linien und/oder Punkten und/oder Kurven in der Ebene oder im Raum, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene oder der Raum durch ein optisches Gerät aufgenommen wird, aus der resultierenden Aufnahme deren senkrechte Projektion hergestellt und elektronisch aufgezeichnet wird und aus der Aufzeichnung Flächen und/oder Linien und/oder Punkte und/oder Kurven in der Ebene oder im Raum durch die Koordinaten Tonhöhe und/oder Stereophonie und/oder Klangdynamik beschrieben werden.
Erfindungsgemäß beansprucht wird auch ein Gerät, welches optische Bilder vorzugsweise maßstabsgerecht aufnimmt und in eine akustische Reproduktion umwandelt, damit eine sehbehinderte Person Objekte im Raum oder auf der Fläche auf akustischem Wege lokalisieren kann. Zu Letzterem kann es von Vorteil sein, wenn das erfindungsgemäße Gerät bestimmte Objekte aus dem Bild herausfiltrieren kann. Dies kann entweder dadurch geschehen, dass man den Gegenstand markiert (z. B. Reflektor, Strichcode), oder indem man das Aufnahmegerät mit einer Einrichtung zur Objekterkennung ausstattet oder indem – wie noch zu zeigen ist – die Position der hervorzuhebenden Objekte in die elektronische Aufzeichnung integriert ist.
Das erfindungsgemäße Gerät besteht aus einem Aufnahmegerät, einem stereophonen Wiedergabegerät (Kopfhörer oder Ohrhörer) und einem Rechner, der die Aufnahmen oder Teile der Aufnahme oder Ergebnisse, die aus der Aufnahme errechnet werden in einer in dieser Erfindung beschriebenen Weise im Kopfhörer als Töne und Klänge überträgt.
Hierbei ist die Arbeitsteilung zwischen Aufnahmegerät und Rechner wie folgt: Der Laserscanner oder die Kamera nimmt einen umrissenen Bereich, in dem sich die sehbehinderte Person befindet, auf. Dieser umrissene Bereich sei im Folgenden Aufenthaltsfeld oder Arbeitsfeld genannt. Diese Aufnahme wird auf den Rechner übertragen, der eine elektronische Aufzeichnung der Projektion des Aufenthaltsfeldes, das Rechnerfeld darstellt. Dieses Rechnerfeld bleibt unverändert, solange sich die sehbehinderte Person in dem entsprechenden Aufenthaltsfeld befindet.
Das im Aufnahmegerät eingebaute Laser- oder Ultraschallmessgerät ermittelt nun durch Messung des Abstandes vom Gerät zu zwei im Koordinatensystem des Rechnerfeldes (und Aufenthaltsfeldes) enthaltenen Messpunkten, im Folgenden Fixpunkte genannt (s. u.), den Standort des Trägers des erfindungsgemäßen Gerätes. Verändert der Träger seinen Standort im Aufenthaltsfeld, so wird auch sein im Rechnerfeld aufgezeichneter Standort in entsprechender Weise verändert. Alle erfindungsgemäßen akustischen Signale sind auf den aktuell im Rechnerfeld ermittelten Standort gerichtet und bilden so das Hörfeld.
Dagegen ist bei der Arbeit z. B. an einem Tisch der Träger des Gerätes statisch und der Arbeitsbereich, im Folgenden Arbeitsfeld genannt, kann sich im Rechnerfeld verändern. Hier steht im Vordergrund die Aufzeichnung und Standortbestimmung der arbeitenden Hände sowie der zu bearbeitenden Werkstücke. Hier muss der Rechner wechselnde Standorte der Hände und von Gegenständen dem Ortsfesten Träger des Gerätes akustisch wahrnehmbar machen. Gleiches gilt für die Arbeit am PC, wo z. B. die bewegte Maus akustisch darzustellen ist.
Das Aufnahmegerät kann auch ein fotographisches Gerät sein. Da es sich jedoch bei der erfindungsgemäßen akustischen Darstellung um die Darstellung von Raum- oder Flächenkoordinaten handelt, wird ein Gerät bevorzugt, das die Umgebung als Hologramm zeigt. Bevorzugt ist ein Laserscanner. Das Aufnahmegerät, das vor dem Blinden liegende Flächen oder Objekte aufnehmen soll ist in erhöhter Position anzubringen, vorzugsweise am Kopf des Blinden als Brille oder Helm. Erfindungsgemäß bevorzugt sind auch Luftaufnahmen oder Sattelitenbilder, vor Allem wenn sie senkrecht oder annähernd senkrecht von oben aufgenommen worden sind.
Das Rechnerfeld kann, wie noch zu Zeigen sein wird, auf verschiedene Weise zustande kommen:

– Das Aufenthaltsfeld wird durch einen Laserscanner aufgenommen und Fixpunkte (s. u.) werden ausgewählt und eingemessen.
– Baupläne werden in den Rechnerteil eingelesen und beim Betreten der Gebäuderäume werden die im Raum befindlichen Objekte über den Laserscanner eingemessen. Anschließend bestimmt das Aufnahmegerät die Fixpunkte (Raumecken).
– Das Sattelitenbild eines Straßenzuges wird in Aufenthaltsfelder aufgeteilt (am PC) und dann werden erdgebunden und vor Ort die Fixpunkte ausgesucht und eingemessen. So entstehen am PC vorgefertigte Rechnerfelder. Der Laserscanner des Gerätes hat dann beim Betreten des jeweiligen Aufenthaltsfeldes, wobei dann auch das entsprechende Rechnerfeld aufgerufen wird, die Aufgabe, in dem vorgefertigten Rechnerfeld nicht verzeichnete Hindernisse einzumessen; sozusagen das Rechnerfeld zu aktualisieren.

Fixpunkte sind, wie noch zu zeigen ist, bezüglich ihrer Raum- oder Flächenkoordinaten Bestandteil des Aufenthaltsfeldes und dienen der Bestimmung von Standort und Ausrichtung.
Das beschriebene Verfahren lässt sich akustisch

– zur Richtungsangabe, vorzugsweise durch Stereophonie und Dynamik
– in der Ebene durch Stereophonie und Dynamik oder Variation der Tonhöhe (1 und 9a–e) und
– dreidimensional, mit Stereophonie, Variation der Tonhöhe und Dynamik

1. RICHTUNGSANGABE
Bei der Richtungsangabe wird bevorzugt das stereophone Hören genutzt. Es ist geeignet, Blinde auf einem vorbestimmten Weg von A nach B zu leiten, indem das Gerät durch einen Ton die Richtung zeigt, in welcher der Weg verläuft. D. h.: Ton rechtes Ohr: gehe nach rechts, Ton linkes Ohr: gehe nach links und Ton beide Ohren (50/50): gehe gerade aus (horizontale Achse in 1). Natürlich kann der Blinde nicht nur in die Richtungen rechts, links und gerade aus gewiesen werden, sondern der gesamte vordere Halbkreis von 180° zwischen den beiden Ohren steht zur genauen Richtungsangabe zur Verfügung. Gibt man der Rückseite einen tieferen Ton als der Vorderseite, so sind es 360°. Als Ton wird mit Vorteil ein Piepton verwendet. Im Folgenden wird diese (Grund-)Anwendung Pieper genannt
Hierzu muss allerdings das Gerät den Weg kennen. Bei Wegstrecken, die vom Blinden öfter begangen werden, kann er zunächst die Strecke in Begleitung gehen und dabei dem Gerät Gelegenheit geben, die Strecke „kennen zu lernen” und als Route zu speichern. Die Aufnahme erfolgt bevorzugt mit einem Laserscanner, wobei die Strecke in Abschnitte (5–50 m) geteilt wird, die einzeln aufgenommen werden. Es entsteht so ein Hologramm eines jeden Abschnittes, in dem auch die Route gespeichert ist. D. h.: die im Abschnitt eingemessene und gespeicherte Route führt um alle Hindernisse herum. Jeder Abschnitt bleibt im Rechner des Gerätes aktiv und praktisch eingefroren, solange sich der Blinde in diesem Abschnitt aufhält und wird danach gespeichert. Zur Standorterkennung wird in jedem Abschnitt ein besonders markanter und einfach anzupeilender Punkt (Laternenpfosten, Verkehrsschild Mauerecke oder Toreingang) vom Gerät gespeichert und seine Raumkoordinaten werden mit dem betreffenden Abschnitt in Verbindung gebracht. Dieser Punkt wird Fixpunkt genannt. Wie später zu zeigen ist, wird der jeweilige Standort des Blinden durch Messung der Linie Blinder-Fixpunkt durch ein Lasermessgerät und den Winkel, den diese Linie mit dem Nordpfeil aus einem im Aufnahmegerät mitgeführten Kompass ergibt, ermittelt. Das erfindungsgemäße Gerät muss nämlich den Weg (Route) und den Standort des Trägers des Gerätes kennen. Will es seinem Träger nun die Richtung zeigen, in die er sich wenden soll so muss es auch seine gegenwärtige Blickrichtung kennen, d. h. die Richtung, in die sich der Träger des erfindungsgemäßen Gerätes gerade wendet. Wichtig hierbei: das Aufnahmegerät befindet sich am Kopf. Das Aufnahmegerät liest die Blickrichtung aus dem Winkel, den sie mit dem Nordpfeil bildet (Beispiel 2). Geht der Blinde dann die Strecke alleine, so identifiziert der Laserscanner nacheinander die Route in jedem Abschnitt, verfolgt den jeweils aktuellen Standort auf der Route, erkennt die Hindernisse und kann den Blinden wie geschildert über die Kopfhörer daran vorbei zum Ziel navigieren. Unterwegs können dem Blinden über Standardklänge, die bestimmten Abschnitten zugeordnet werden oder einfach über Sprachinformation wie bei Navigationsgeräten Hinweise und Warnungen gegeben werden. Auch besonders zu beachtende Stellen, wie z. B. eine Stufe, können in die Aufnahme eingemessen werden, damit dem Blinden entsprechende Hinweise gegeben werden. Umgekehrt könnte der Blinde über Sprachfunktion und Objekterkennung bestimmte Gegenstände nennen und vom Gerät erfindungsgemäß darstellen lassen.
Es besteht aber auch die Möglichkeit größere Flächen oder ganze Straßenzüge über ein Aufnahmegerät aufzunehmen, zentral zu speichern und bei Bedarf zur Verfügung zu stellen. Das Aufnahmegerät kann am Dach eines Kraftfahrzeuges montiert werden und das Fahrzeug kann so systematisch, Straße für Straße, ganze Stadtteile in erfindungsgemäßer Weise vermessen. Anschließend wird die Strecke dann in Abschnitte geteilt. Jedem Abschnitt wird ein bei der Aufnahme eingemessener Fixpunkt zugeteilt (s. u.) Auf der Basis der Messungen kann ein Navigationsgerät für Blinde entwickelt werden, in dem ein Stadtplan in entsprechende Abschnitte, die als einzelne Rechnerfelder vorliegen und gespeichert werden, aufgeteilt ist. Eine Route ist dann eine Aneinanderreihung von Rechnerfeldern. Der Verlauf der Route ist in jedem Abschnitt genau festgelegt d. h. der genaue Verlauf der Route wird in jeden einzelnen Abschnitt eingemessen. Die einzelnen Abschnitte oder mehrere beieinanderliegende Abschnitte sind dann bezüglich ihrer GPS-Koordinaten festgelegt. Sinnvollerweise verlaufen die Abschnittskoordinaten parallel zu den GPS-Koordinaten (UTM-Gitter). Bei dem Begehen der Route wird dann ein Abschnitt nach dem anderen vom Gerät aufgerufen. Das Aufnahmegerät aktualisiert dann, falls erforderlich, den Abschnitt, der gerade betreten wird, im Bezug auf im gespeicherten Abschnitt nicht vorhandene Hindernisse (z. B. ein auf dem Gehsteig geparktes Kraftfahrzeug). Der Träger des Gerätes wird auf der Route gehalten indem der gemessene Standort mit dem Sollstandort laufend abgeglichen wird.
Es ist auch möglich, Sattelitenbilder, vorzugsweise 3D Aufnahmen oder senkrecht aufgenommene Luft- oder Sattelitenbilder zu verwenden, indem ganze Straßenzüge in die erfindungsgemäßen Abschnitte aufgeteilt werden und mit ihren GPS Koordinaten sowie erdgebunden mit Fixpunkten (s, nächsten Absatz) versehen werden. Beispiel 3. zeigt die effiziente Verwendung von Sattelitenbildern. Wichtig: Fixpunkte sind durch Raum- oder Flächenkoordinaten des Abschnittes charakterisiert, Abschnitte (Mitte Abschnitt) durch ihre GPS-Koordinaten.
Baut man in das Aufnahmegerät einen Kompass ein, so wird durch die Entfernung des Blinden zum Fixpunkt und den Winkel, den die Linie Fixpunkt-Blinder mit dem Nordpfeil bildet, der jeweilige Standort des Blinden im betreffenden Abschnitt errechnet. Zusätzlich erkennt das Gerät die Blickrichtung aus dem Winkel, den die Blickrichtung mit dem Nordpfeil bildet. Mit Hilfe der Fixpunkte und des Kompasses kann der Blinde durch das erfindungsgemäße Verfahren auf der im jeweiligen Abschnitt eingemessenen Route gehalten werden und so Abschnitt für Abschnitt das in das Gerät eingegebene Ziel erreichen Die geometrischen Zusammenhänge zwischen Blickrichtung, Standort und Fixpunkte sind in Beispiel 2 mit 4 bis 6 erläutert.
Zur horizontalen Stabilisierung des Aufnahmegerätes ist auch eine Wasserwaage oder ein funktionsgleiches Instrument in das Aufnahmegerät einzubauen.
Die beschriebene Funktion des Gerätes kann man sich folgendermaßen vorstellen:
In einem Labyrinth befindet sich eine Versuchsperson. Der Versuchsperson werden die Augen verbunden und Stereokopfhörer aufgesetzt. Am Rand des Labyrinthes steht ein Beobachter. Sein Standort ist so gewählt, dass er das gesamte Labyrinth von oben einsehen kann und auch die Versuchsperson überall im Blick hat. Der Beobachter hält in der Hand eine Fernbedienung, mit der er der Versuchperson über den Kopfhörer stereophon Töne sendet (mal in das rechte Ohr, mal in das linke Ohr und mal in beide Ohren gleich stark). Die Versuchsperson folgt stets der Richtung, aus welcher der Ton kommt und wird so mit verbundenen Augen sicher vom Beobachter aus dem Labyrinth geführt. In der vorliegenden Erfindung ist der Blinde die Versuchsperson und das erfindungsgemäße Gerät der Beobachter.
Nach der gleichen Verfahrensweise kann sich der Blinde auch in Räumen oder allgemein in Gebäuden bewegen. Allerdings kann in Gebäuden der Kompass versagen. Das Einmessen des Standortes geschieht dann durch Messung der Abstände des Blinden zu zwei Fixpunkten, am besten Raumecken, da diese leicht vom Laser anzupeilen sind. Die Blickrichtung erkennt das Gerät dann am Winkel, den eine der Geraden Blinder-Fixpunkt mit der Blickrichtung bildet.
Es können auch für vom Blinden zu betretende Gebäude deren Baupläne zuvor in das Gerät eingelesen werden. So sind dann beim Betreten der betreffenden Räume durch den Blinden die Raummaße bekannt und der Raum kann direkt in das Rechnerfeld gestellt werden. Es müssen dann nur noch Möbel und andere im Raum befindliche Objekte durch das Aufnahmegerät erfasst und aufgezeichnet werden. Hierbei ist es zweckmäßig, dass, während der Blinde durch Stereophones Hören durch den Pieper an Hindernissen vorbei sicher durch den Raum geleitet wird, ein standardisierter, periodischer Ton aus der Richtung der Eingangstür ihm die Wahrnehmung vermittelt, in welche Richtung er sich gerade wendet (Beispiel 2) Die Tür oder der Eingang deshalb, weil dort der Weg in den Raum beginnt und dort so von Anfang an ein akustischer Bezugspunkt zum Raum geschaffen wird. Solche, nur der Orientierung dienende Koordinatenpunkte werden im folgenden Landmarken genannt Im Rechner liegen also für den gerade betretenen Abschnitt oder Raum Daten über alle aus der Ebene emporragenden Objekte (Hindernisse!), die Raum- oder Wegbegrenzungen, evtl. die vorbereitete und eingetragene Route, den aktuellen Standort und die Blickrichtung des Trägers des erfindungsgemäßen Gerätes vor. Außerdem sind die Fixpunkte und die Landmarken gespeichert. Der Träger wählt das Ziel aus (z. B. über Sprachfunktion), das Gerät kennt oder entscheidet über die Route und weist im einfachsten Falle mit dem Pieper den Weg. Es kann auch die Tonhöhe zur horizontalen Richtungsangabe benutzt werden. Der Kammerton „a” könnte dann die Mitte sein. Höhere Töne rechts, tiefere Töne links; oder umgekehrt.
Die vergleichsweise schlechte Auflösung bei der Stereophonie kann verbessert werden, indem dem vollen Halbkreis zwischen rechtem und linkem Ohr im Rechnerfeld nur ein kleiner Winkel, z. B. 10° im Aufenthaltsfeld zugeordnet wird. Auf diese Weise kann man mit dem Gehör fokussieren.
2. EBENE ANWENDUNG
Die ebene Anwendung ist zweidimensional. Es können Stereophonie gegen Tonhöhe oder Stereophonie gegen Dynamik aufgetragen werden. Im Prinzip kann natürlich auch Dynamik gegen Tonhöhe aufgetragen werden. Die zweidimensionalen Kombinationsmöglichkeiten sind in 9a, b, und e gezeigt.
Da bei der Angabe der Tonhöhe die größte Genauigkeit besteht (s. u.), können auch Ordinate und Abszisse durch die Tonhöhe angegeben werden. Zweckmäßigerweise werden die Koordinatenpunkte durch zwei aufeinanderfolgende im Staccato gespielten Töne mit unterschiedlicher Klangfarbe (z. B. Abszisse:Violine/Ordinate:Klavier) beschrieben.
In der Mobilitätsphase wird bevorzugt Stereophonie gegen Dynamik aufgetragen (Beispiel 2).
Bevorzugt bei der Darstellung einer Arbeitsfläche oder allgemein bei manueller Arbeit wird die Kombination des stereophonen Hörens als Abszisse mit der Tonhöhe als Ordinate, da die Tonhöhe von den genannten Parametern die niedrigste Unterscheidungsschwelle hat. Die Aufnahme erfolgt auch hier vorzugsweise als Projektion der Arbeitsfläche.
Ein Fixpunkt in der Mitte der Arbeitsfläche sorgt dafür, dass an dem Winkel Blinder-Fixpunkt mit der Blickrichtung diese vom Gerät erkannt wird. Bei zweidimensionaler Anwendung kann der Fixpunkt auch der Mittelpunkt des Koordinatensystems sein, also z. B. am Kreuzungspunkt der Bildmitte mit dem Ton a. Durch periodisches Ertönen dieses Tones wird dann während der Tätigkeit an dieser Arbeitsfläche durch die fortwährende Lokalisierung der Tischmitte die Orientierung wesentlich vereinfacht. Das „a” ertönt intermittierend zum Zentrieren der Arbeitsfläche während des im nächsten Absatz geschilderten Vorganges.
Die in 2 eingerahmte Fläche (1) soll einen Arbeitstisch von 100 mal 70 cm darstellen. Der Gegenstand (A) soll von der Hand eines Blinden (B) ergriffen werden. Die Hand ist markiert und wird vom Aufnahmegerät erkannt und lokalisiert. Wendet sich nun der Blinde mit dem Aufnahmegerät derartig dem Punkt A zu, dass A in die Bildmitte rückt, also der Ton f im rechten und linken Ohr in Balance ist, so wird A bei A' wahrgenommen.
Gleichzeitig rückt B nach B'. Nun führt der Blinde die Hand nach oben (2), wobei aufeinanderfolgend der Ton f (3) und dann der Ton, der die jeweilige Höhe der Hand anzeigt, zu hören ist. Sind beide aufeinander folgende Töne gleich, also ein „f”, so ist die Hand auf dem Tisch bei (4) in der Höhe des zu greifenden Objektes. Die Hand muss nun nur noch nach links bewegt werden und wenn der Ton f aufeinanderfolgend an der gleichen Stelle wahrgenommen wird, kann er das Objekt ergreifen. Bei der Bewegung nach links kontrollieren wieder die aufeinander folgenden Töne (beide Töne in „f”), dass die Hand auf der Höhenlinie bleibt. Dieser ganze Vorgang kann natürlich bei entsprechender Übung sehr schnell, als normaler Handgriff ablaufen.
Nach diesem Prinzip lässt sich von Blinden z. B. am PC-Bildschirm ein Link suchen und finden.
Die Unterschiedsschwelle für die Tonhöhe liegt in dem hier benutzen Frequenzbereich bei 0.1%. Damit lässt sich abschätzen, dass ein Objekt von ca. 2 mm Größe auf o. g. Tisch zu finden und ergreifen ist. Vgl.: M. Schneider „Physiologie des Menschen" Springer Verlag 1966. Seite 684 (Kopie S. 684 in Anlage). In der Tabelle 62 auf der gleichen Seite werden die Frequenzen zu den Tönen in Halbtonstufen angegebene
3. DREIDIMENSIONALE ANWENDUNG (stereophones Hören + Variation der Tonhöhe + Tondynamik)
Die Dreidimensionale Anwendung wird mit Vorteil Darstellung von Klangbildern oder bei der akustischen Darstellung der Bewegung von Objekten benutzt. Insbesondere auf ihn zukommende Objekte kann der Blinde so erkennen.
Die dreidimensionale Form kann auch benutzt werden, um die Aufmerksamkeit des Blinden auf einen bestimmten Punkt im Raum zu lenken. Wenn in der 2 der Gegenstand, für den A steht, nicht auf derselben Ebene wie B, sondern im Raum weiter entfernt wäre, so müsste A entsprechend seiner Entfernung von der Ebene, die durch B geht, leiser gespielt werden als B. Der Blinde müsste dann seine Hand zunächst von sich weg bewegen, bis sich die Hand (B) sich auf der Ebene von A befindet und beide Töne die gleiche Lautstärke haben. Dann kann wie in 2. und in 1a gezeigt fortgefahren werden.
Wie Beispiel 1 zeigt, können mit dem erfindungsgemäßen Gerät auch ganze Bilder wiedergegeben werden. Bei der akustischen Wiedergabe solcher KLANGBILDER können entweder alle Töne gleichzeitig als Akkord gespielt werden, wobei die Töne der einzelnen Instrumente entsprechend der Position der Objekte, die sie repräsentieren, aus verschiedenen Richtungen kommen; oder die Partitur wird, wie in der Musik üblich, von links nach rechts, oder besser: vom linken Ohr zum rechten Ohr gespielt. Bei dieser Spielweise kann die Länge des Tones die Breite des jeweiligen Objektes anzeigen. Man erkennt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zeit als zusätzliche Koordinate genutzt werden kann. Wie in der Musik.
Das in 1 dargestellte Bild wird dreidimensional akustisch wiedergegeben, indem der Berg im Vordergrund (5 im Bild und in der Partitur) laut gespielt wird und alle weiteren Objekte mit wachsender Entfernung immer leiser.
Anstatt, wie in Beispiel 1 gezeigt, ganze Klangbilder zu zeichnen, können auch einzelne Objekte vor dem Blinden in Größe und Form akustisch dargestellt werden (z. B. nur der Berg im Vordergrund). Auch im Weg stehende Objekte lassen sich so in echter Größe darstellen, wenn man z. B. den Ton a in Augenhöhe ansiedelt. Ist der entsprechende Ton höher, so ist das Objekt größer, ist er tiefer, so ist das Objekt kleiner. Die Breite des Objektes lässt sich durch den Notenwert oder die Dauer des Tones beschrieben.
Man erkennt, dass der Blinde im Gegensatz zur einfachen Richtungsangabe unter 1. nun nicht mehr „blind” dem ihn leitenden Ton folgt, sondern sehr wohl seine Umgebung wahrnehmen kann und sich z. B. selbst entscheiden kann, auf welcher Seite er um ein Hindernis herumgeht. Natürlich kennt das Gerät weiterhin seine Route und kann den Blinden bei zu großen Abweichungen durch das in 1. verwendete stereophone Piepen wieder auf den „rechten Weg” zurückführen.
Es zeigt sich, dass mit der dreidimensionalen Darstellung ganze Klangbilder der Umgebung eines Blinden erstellt werden können. Diese Klangbilder müssen beim Gehen entlang einer Route mit jedem neuen Standort laufend erneuert werden, wenn der Blinde ein „Vollbild” von seiner Umgebung wahrnehmen möchte. Bei einer Dreidimensionalen Darstellung kann auch ein perspektivisches Bild erzeugt werden. Für seine Orientierung ist dies jedoch nicht laufend notwendig. Es kann stattdessen von Vorteil sein auf einen markanten Punkt (einen Bildausschnitt) zuzusteuern, der in mittlerer Entfernung (ca. 50 m) liegt und der wie in 5 gezeigt durch Tonfolgen (Sound Logo) charakterisiert werden kann und dessen Tonfolge dann periodisch als Richtungsweiser erklingt. Solche Punkte können bereits beim Erstellen der Route eingemessen, mit ihren Raum- oder Flächenkoordinaten in die Abschnitte, die zu diesem Punkt gehören, aufgenommen und zusammen mit der Tonfolge gespeichert werden. Diese Punkte entsprechen dann Landmarken, welche sich Personen mit normalem Sehvermögen entlang einer Route merken, um sich zurechtzufinden (vgl. Beispiel 3). Es können aber auch ausgewählte Fixpunkte gleichzeitig als Landmarken dienen. Sind sie nicht gleichzeitig Fixpunkte, so sind Landmarken normalerweise keine Messpunkte für den Laser sondern nur im Rechner aufgezeichnete Koordinatenpunkte.
In der Praxis laufen die drei geschilderten Anwendungsmöglichkeiten meist parallel ab. So kann ein Blinder, der entlang einer Route geht vom Pieper geleitet werden und gleichzeitig den an- und abschwellenden Sound Logo einer am Wege liegenden Landmarke zur Orientierung hören (solange er nicht von der Route abweicht kann sich der Pieper leise stellen). Der Blinde kann auch innehalten und von der Umgebung ein Klangbild erstellen. So geht der Blinde sicher in seiner Klangwelt und findet seinen Weg.
Zum besseren Verständnis sollen die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Gerätekomponenten nochmals einzeln beschrieben und ihre Aufgaben im Zusammenhang erklärt werden.
Das Gerät besteht aus einem Aufnahmegerät, einem Rechner und einem Wiedergabegerät.
Das Aufnahmegerät, das vorzugsweise am Kopf getragen wird, besteht aus einem optischen Aufnahmegerät, z. B. einer Kamera oder einem Laserscanner zur Herstellung einer 3D-Aufnahme aus der Umgebung des Trägers des Gerätes, einem Laser- oder Ultraschall-Entfernungsmessgerät zur Messung der Entfernung des Trägers zu den Fixpunkten sowie einem Kompass zur Bestimmung des Standortes und der Blickrichtung.
Ferner enthält das Aufnahmegerät eine Wasserwaage zur horizontalen Stabilisierung und ein Winkelmessgerät.
Der Rechner hat allgemein die Aufgabe, die Aufnahme in eine Projektion der aufgenommenen Ebene oder des aufgenommenen Raumes, das Rechnerfeld, zu überführen und bestimmte Linienpunkte oder Richtungswinkel oder Flächenkoordinaten (bei zweidimensionaler Anwendung) oder Raumkoordinaten (bei dreidimensionaler Anwendung) erfindungsgemäß akustisch wahrnehmbar zu machen. Im Einzelnen muss der Rechner:

– aus der Entfernung des Trägers zu den Fixpunkten und/oder aus dem Winkel der Blickrichtung mit dem Nordpfeil den Standort und die Blickrichtung des Trägers berechnen und bei wechselndem Standort oder Blickrichtung das Hörfeld anpassen.
– Routen über ein angeschlossenes Navigationsgerät herunterladen, abschnittsweise aufrufen, über das Aufnahmegerät aktualisieren den Träger in jedem Abschnitt auf der Route in der Bewegungsphase fortlaufend einmessen und ihn akustisch durch Richtungssignale des Piepers navigieren.
– Aufzeichnungen von Aufnahmen speichern und bei Bedarf aufrufen.
– Über Zusatzgeräte Baupläne einlesen und der erfindungsgemäßen Verwendung anpassen (Maßstab, Bestimmen der Fixpunkte, Reihenfolge der zu betretenden Räume)
– Über einen geeigneten Speicher an Tönen und Klängen verfügen
– Sound-Logo oder Klänge Objekten und Landmarken zuordnen und aus der relativ zur Blickrichtung des Trägers passenden Richtung und zum Standort passenden Dynamik erklingen lassen, d. h. das Hörfeld zu dem jeweiligen Standort und der Blickrichtung errechnen.
– Zwei- und dreidimensionale Klangbilder aus der Perspektive des Trägers elektronisch erstellen.

Das Wiedergabegerät ist ein stereophones Hörgerät wie z. B. ein Kopfhörer, das die erfindungsgemäß erstellten Daten des Rechners als Töne und/oder Klänge an die Ohren überträgt.
Das erfindungsgemäße Gerät dient vor Allem der Übermittlung von akustischen Informationen aus der Umgebung und besitzt hierfür ein enormes Potential. Es vermag Blinden Beschreibungen der Umgebung, Charakterisierung und Lokalisierung von Objekten, Weisen in Richtungen, Annäherung von Objekten und an Objekte anzuzeigen. Es ermöglicht sogar ein volles Klangbild der Umgebung. Hierzu stehen dem Gerät die Parameter Stereophonie, Dynamik, Tonhöhe, Tonfolge, Tonlänge, Tempo der Tonfolge, Rhythmus, Klangfarbe und Mehrstimmigkeit – also die gesamte Variationsbreite der Musik – zur Verfügung. Dies wird vom menschlichen Gehör fein differenziert und mit großer Genauigkeit wahrgenommen.
Sicher ist das erfindungsgemäße Gerät aufwendig in seiner Handhabung und es benötigt viel Übung. Durch Weiterentwicklung, insbesondere in der Anwendung lassen sich zukünftig Blinden Informationen über ihre Umgebung vermitteln, die über die gezeigten Beispiele weit hinausgehen.
Auf Grund seiner Fähigkeit, seinen Träger auf einer Route zu leiten, eignet sich das erfindungsgemäße Gerät auch zur Navigation von Personen, welche durch eine Demenzerkrankung Orientierungsmängel haben. Während der fortschreitenden Entwicklung derartiger Krankheiten gibt es lange Phasen in denen der Kranke zwar noch im Wesentlichen seine geistigen Fähigkeiten besitzt, aber auf Grund von Gedächtnisproblemen außerhalb seines Hauses in ständiger Angst lebt, nicht mehr heim zu finden. Hier kann das erfindungsgemäße Gerät von großer Hilfe sein.
Diese Erfindung soll nicht den Blindenstock ersetzen. Blinde sind daran gewöhnt und er gibt ihnen bei der Fortbewegung große Sicherheit. Die Hauptaufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt jenseits der Reichweite des Blindenstockes.
Nach ca. 1,50 m
PATENBEISPIELE
Beispiel 1 Entwicklung eines Klangbildes
3. zeigt in einem Notensystem (1) einen Strand (2) (gelb/Violine) mit dahinter liegendem Meer (3) (blau/Posaune) und darüber liegendem Himmel (4 Oboe). Davor ragt ein bewaldeter Berg (5) (grün/Waldhorn) empor. Ganz rechts auf dem Meer ist in der Ferne ein Segelboot zu sehen (6). Akustisch durch einen kurzen Flötenton dargestellt.
Das Bild ist in ein Notensystem mit Violinschlüssel (7) eingefügt. Wie in der ersten Zeichnung ist wieder das gleiche Koordinatensystem unterlegt. Es lassen sich an den oberen Farbkonturen Musiknoten abgreifen, die als Tonfolge auf den angegebenen Instrumenten abgespielt werden. Unter der Zeichnung befindet sich die dazugehörige „Partitur” (9) mit der Projektion der zu den Bildpunkten gehörenden Noten (gleiche Nummerierung). Um die gleiche Skalierung zu benutzen, sind alle Instrumente im Violinschlüssel (8) gesetzt. Man erkennt, dass Linien im Bild oben durch hohe und im Bild unten durch tiefere Töne dargestellt werden.
Die akustische Wiedergabe des Bildes kann nun erfolgen, indem die Partitur von links (linkes Ohr) nach recht (rechtes Ohr) von den angegebenen Instrumenten in mäßigem Tempo durchgespielt wird.
Spielen alle Instrumente die Aufgezeichneten Töne gleich laut, so ergibt sich eine zweidimensionale Darstellung. Werden die Töne, entsprechend der Entfernung der sie darstellenden Objekte, mit unterschiedlicher Lautstärke (Dynamik) gespielt, so wird die Wahrnehmung dreidimensional. Dann wird der grüne Berg im Vordergrund vom Horn forte (5), der dahinterliegende Strand von der Violine (2) mezzoforte und das Meer von der Posaune (3) piano gespielt. Das Segelboot in der Ferne wird durch einen kurzen Piano-Ton auf der Flöte dargestellt (6). Der Himmel kann durch eingestreute Oboen-Töne (8), die Schäfchenwolken darstellen, angedeutet werden.
In 1. sieht man auch, dass breite Gegenstände durch lange Notenwerte (Strand: 2)), kleine dagegen durch kurze Notenwerte (Segelboot: 6)) wahrnehmbar werden. Formen werden dadurch dargestellt, dass entlang der Kontur der Form im Notensystem Töne abgegriffen werden (Berg: 5) und als Noten aufgeschrieben werden. Nach diesem Prinzip lassen sich auch Einzelobjekte darstellen, welche aus einem Bild herausgefiltert wurden.
Sicher ist nur nach einiger Übung aus diesem – in ca. drei Sekunden gespielten – „Musikstück” die gezeigte Umgebung wahrzunehmen. Aber viel Übung brauchte es auch, die Blindenschrift zu lernen. Viel komplexer darf ein Bild allerdings nicht werden, wenn Einzelheiten noch wahrgenommen werden sollen. Das liegt vor Allem daran, dass das Ohr nicht – wie das Auge – fokussieren kann. Die Musik bietet jedoch viele Möglichkeiten, auf besondere Objekte in einem solchen Klangbild aufmerksam zu machen. Beispielhaft seien hier genannt: Dissonanzen oder rhythmische Effekte wie Synkopen, Triolen, Hemiolen usw.
Beispiel 2 Navigation und Orientierung (Fig. 4)
Ein Blinder, der mit dem erfindungsgemäßen Gerät ausgestattet ist, betritt einen Raum (1) durch die Tür (2). In der Mitte des Raumes befindet sich ein Tisch (3). An der Tür (2) hält er kurz an, damit der Scanner ein Hologramm des Raumes aufnehmen kann. Nützlich für die Orientierung ist, die Koordinaten des Hologramms parallel zu den Wänden verlaufen zu lassen. Das Lasermessgerät peilt die gegenüberliegenden Raumecken als Fixpunkte an (8 und 9), um den Standort des Blinden und mögliche Routen im Raum festzulegen. Gleichzeitig misst das Gerät den Winkel zwischen Blickrichtung und der Linie Blinder zu einem der Fixpunkte (das Gerät wählt einen Fixpunkt für die Bestimmung der Blickrichtung aus und bleibt während der Dauer des Aufenthaltes in diesem Raum dann auch bei diesem Fixpunkt als Bezugspunkt für die Blickrichtung) um stets die aktuelle Blickrichtung des Blinden im Raum zu kennen. Der Blinde möchte zur gegenüberliegenden Seite des Raumes. Er setzt sich in Bewegung, das Lasermessgerät verfolgt seine Position und das Gerät lenkt ihn mit dem Pieper um den Tisch herum. Gleichzeitig erklingt in periodischen Abständen ein „Sound Logo”, der generell Türen zugeordnet wird. Dieser Sound Logo wird gleichfalls stereophon auf die Kopfhörer übertragen und wird leiser, indem sich der Blinde von der Türe entfernt. Um zu unterscheiden, ob die Tür vor ihm oder hinter ihm ist, wird der Logo, ist die Tür hinter ihm, tiefer gespielt als wenn sie vor ihm wäre. Der Blinde weiß nun, in welche Richtung er sich im Raum wendet. Er kann sich mit der Geometrie des Raumes vertraut machen und sich selbstständig bewegen und wenn er will, kann er selbstständig wieder aus dem Raum hinaus gehen. Währenddessen kennt und überwacht das erfindungsgemäße Gerät stets die Position und die Blickrichtung des Blinden und der Pieper hält ihn davon ab, mit der Wand oder dem Tisch zusammenzustoßen.
4. ist eine Momentaufnahme: der Träger des Gerätes (4) befindet sich – von der Tür aus gesehen – hinter dem Tisch und wendet sich, wie der Richtungspfeil (5) zeigt, der Ecke rechts von der Tür zu. Sein Standort errechnet sich aus der Länge der Linien Träger (4) zu den beiden Fixpunkten (8 und 9) Aus Richtung Tür (7) hört er periodisch den entsprechenden Logo in einer der Entfernung entsprechenden Lautstärke und lokalisiert damit die Tür (beim Hereingehen in den Raum hat die Lautstärke mit dem Entfernen von der Tür kontinuierlich abgenommen). Er setzt sich in Bewegung und wird vom Pieper nach links (6) geleitet, um nicht an den Tisch zu stoßen. Der Rechner hat die Strecke links vom Träger um den Tisch herum als nächsten Weg zur Tür identifiziert und zeigt auf den Rastpunkt 6a als akustisch durch den Pieper anzusteuernden Punkt.
5. zeigt (zur Vereinfachung in grobem Raster) die Konfiguration von 4. im Rechner. Hierbei sind auch die Rastpunkte eingezeichnet, auf welche die Richtungspfeile gerichtet sind (5a für 5, 6a für 6, 7a ist der Rastpunkt in der Mitte der Tür, den das Gerät bei der Aufnahme des Raumes als Bezugspunkt für das Logo Tür bestimmt hat). Alle übrigen Nummerierungen wie in 4. Anmerkung: der Rastpunkt 5a, der in die momentane Blickrichtung zeigt, errechnet sich aus dem Winkel (12), den die Linie Träger-Fixpunkt (8) mit der Blickrichtung bildet. Wichtig: die Konfiguration des Raumes mit seinen äußeren Begrenzungen und dem Mobiliar bleibt im Rechner unverändert, solang der Träger des Gerätes im Raum ist.
5a zeigt das zu dem in 5 beschriebenen Standort und Blickrichtung das Hörfeld.
In 6. sind die Hörrichtungen von Pieper (6) und Logo Tür (7) wie sie sich aus der in 5 gezeigten Konfiguration errechnen in einen 180° Halbkreis eingezeichnet. Zuvor hat der Träger des Gerätes den Kopf in Richtung Tür gewandt. Bei der Kopfstellung bei 13 glaubt das Gerät, dass sein Träger den Raum verlassen will und leitet ihn um den Tisch herum. In diesem Moment sind das Logo Tür im Halbkreis aus (7) und der Pieper aus (6) zu hören. Bildet man die Senkrechte vom Schnittpunkt der Pfeile mit dem Halbkreis auf die Grundlinie, so erhält man die Lautstärkeverteilung von Pieper (6c) und Tür-Logo (7c) auf die beiden Ohren (11 und 12). Die Lautstärkeverteilung aus dem Halbkreis heraus ist hier nur ein Vorschlag. Empfohlen wird, die Lautstärkeverteilung zwischen beiden Ohren individuell für jeden Träger des erfindungsgemäßen Gerätes einzustellen. In 4 bis 6 sind die Richtungspfeile 6 und 7 durchgängig bezeichnet und verlaufen auf der Seite in allen Figuren parallel. Sie zeigen diese Richtungspfeile von den geometrischen Gegebenheiten (4) über die elektronische Aufzeichnung (5) bis hin zur akustischen Darstellung (6).
Es könnten auch einer im Raum stehenden Person oder einem Gegenstand ein Sound Logo zugeordnet werden, welche(r) sich dann entsprechend bemerkbar machen und vom Blinden erkannt und lokalisiert werden könnte.
Diesen Anwendungsbeispiel lässt sich auf beliebig viele Situationen und auf im täglichen Leben wichtige Objekte übertragen. Gilt das o. g. Sound Logo generell für Türen, so kann man z. B. ein spezifisches Logo auch für Verkehrsampeln festlegen, das Blinden die Überquerung einer Strasse in die richtige Richtung ermöglicht.
Entwickelt man nun ein spezifisches Sound Logo für wichtige Objekte quasi mit einem Wörterbuch für Sound Logo, so kann der Blinde, vom Pieper navigiert, im Vorbeigehen diese Objekte wahrnehmen, unterscheiden und seine Position sowie Blickrichtung im Verhältnis zu diesen Objekten erkennen. Im Idealfall sind diese Objekte auch die in die Route eingemessenen Landmarken oder gleichzeitig als Landmarken dienenden Fixpunkte. So werden Blinde nicht nur vom Pieper navigiert, werden also nicht „blind” geführt, sondern orientieren sich bewusst in der Umgebung. Besonders Wichtig: wird die Strecke öfter begangen, so erkennt man einzelne Stellen und weiß, wo man ist. Man kennt sich aus!
Beispiel 3. Entwicklung einer Route auf der Basis von Sattelitenbildern
7 zeigt ein Sattelitenbild mit Straßengabelung und sichtbaren Bürgersteigen (8). Zunächst wird am PC in das Sattelitenbild die Route (1) eingearbeitet und dann in Abschnitte (2) geteilt. Dabei werden auch die Wegbegrenzungen wie z. B. Bordstein auf der einen und Hauswand auf der anderen Seite festgelegt. Dann werden vor Ort die Fixpunkt ausgesucht, in die Abschnitte eingemessen und in ihre Koordinatensysteme eingearbeitet.
Bei dieser Gelegenheit werden auch auf dem Sattelitenbild nicht sichtbare Hindernisse oder verdeckte Flächen nachträglich in die Route eingemessen.
Die Fixpunkte sind eine Hausecke (3), eine Straßenlaterne (4) und eine Verkehrsampel (5). Die Fixpunkte dienen hier gleichzeitig als Landmarken. Unter dem Bild ist das Längenmaß angegeben (9)
Geht nun ein Träger des erfindungsgemäßen Gerätes die Route die Straße entlang, so wird Abschnitt nach Abschnitt aufgerufen und bleibt im Rechner aktiv, solange sich der Träger in dem betreffenden Abschnitt befindet (d. h. die Konfiguration des Abschnittes mit den benachbarten Abschnitten bleibt unverändert). Er selbst wird nur durch den Piepser geleitet und hört gegebenenfalls zusätzlich das Logo der für den oder die gerade durchschrittenen Abschnitte. Das Logo hört er aus der Richtung, in der sich der betreffende Fixpunkt oder die betreffende Landmarke befindet. Es wird lauter, wenn er sich dem Punkt nähert, wird beim Vorbeigehen tiefer gespielt, weil er es dann hinter sich hört und wird leiser, bis er in die Reichweite des neuen Logo kommt, das er zunächst leise und aus einer anderen Richtung hört. Das Logo gibt dem Blinden nicht nur die Orientierung, sondern strukturiert auch seine Route, indem es einer bestimmten Wegstrecke einen wiedererkennbaren und vom Blinden in Richtung und jeweiliger Entfernung wahrnehmbaren Eindruck verleiht.
Auf dem Bürgersteig wurde ein Fahrzeug geparkt (6), das auf dem Sattelitenbild nicht vorhanden war. Es steht direkt auf der gespeicherten Route. Das mitgeführte Aufnahmegerät erkennt das nicht gespeicherte Hindernis, misst es in den Abschnitt ein, ändert die Route und leitet den Blinden um das Hindernis herum.
8 zeigt im Detail die Anschlüsse von drei Routenabschnitten (1) mit Route (2) und Wegbegrenzungen (3). Der Maßstab ist 1:200, der Abstand er Rastpunkte ist mit 1 m (4) für die schematische Darstellung absichtlich grob gewählt. Jeder Abschnitt hat hier einen Fixpunkt (5a–c). Die Koordinaten für die drei Abschnitte sind durchgängig. An der Stelle der Richtungsänderungen der Route befinden sich die Wegpunkte (6a–c). Am Wegpunkt 6b befindet sich der Standort des Gerätes bzw. seines Trägers. Er wendet sich noch in die Richtung, aus der er kommt 6a–6b, was durch den Winkel (7), den diese Richtung mit dem Nordpfeil (9) bildet, abgelesen werden kann. Der Standort selbst kann entweder durch die Messung der Linie 5b–6b zusammen mit dem Winkel, den diese Linie mit dem Nordpfeil (9) bildet oder durch Messung der beiden Linien 5a–6b sowie 5b–6b bestimmt werden. Da jede Kopfbewegung eine Änderung des Hörfeldes zur Folge hat, sollte der Kopf in der Mobilitätsphase möglichst ruhig gehalten werden und die Ausrichtung des Kopfes, die Blickrichtung, sollte der Bewegungsrichtung entsprechen.
Am Rastpunkt 6b wird auch die Richtungsänderung in Richtung 6c durch den Pieper ausgelöst. Durch Kontrolle des Winkels zwischen Nordpfeil und der Linie 6b–c (10) hält das Gerät seinen Träger auf der Geraden 6b–6c.
Beispiel 4.
In 9a–e sind die Parameter Tonhöhe, Stereophonie und Dynamik in unterschiedlicher Kombination beispielhaft als Flächen- oder Raumachsen gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

M. Schneider „Physiologie des Menschen” Springer Verlag 1966. Seite 684 [0043]

Claims

Verfahren zur akustischen Wahrnehmung von Punkten und/oder aus Punkten gebildeten Linien in der Ebene oder im Raum, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene oder der Raum (Aufenthaltsfeld, Arbeitsfeld) von einem optischen Gerät aufgenommen wird, aus der Aufnahme deren Projektion errechnet und elektronisch als Koordinatensystem (Rechnerfeld) aufgezeichnet wird und die Punkte und/oder daraus gebildete Linien akustisch durch mindestens eine der Koordinaten Stereophonie, Klangdynamik und Tonhöhe (Hörfeld) beschrieben werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufenthaltsfeld oder Arbeitsfeld durch einen Laserscanner oder eine Kamera, welche sich vorzugsweise am Kopf des Trägers befindet, aufgenommen und als Projektion von einem zum Gerät gehörenden Datenträger als Rechnerfeld aufgezeichnet wird und die erfindungsgemäße akustische Wahrnehmung des Hörfeldes durch Kopf- oder Ohrhörer erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der umgebende Raum oder die umgebende Ebene eines Sehbehinderten in einen umrissenen Abschnitt, das Aufenthaltsfeld, eingegrenzt wird, die Position des Sehbehinderten in dem Aufenthaltsfeld aus der Messung des Abstandes vom Sehbehinderten zu zwei Punkten, deren Raum- oder Flächenkoordinaten in dem Aufenthaltsfeld eingemessen werden (Fixpunkte) und deren Flächen oder Raumkoordinaten Bestandteil des Aufenthaltsfeldes sind, die aber nicht zwangsläufig im Aufenthaltsfeld liegen müssen, errechnet wird und dass die Abstandsmessung mittels Laser- oder Ultraschallmessgerät erfolgt und dass die Blickrichtung aus dem Winkel, den eine der Geraden Sehbehinderter-Fixpunkt mit der Blickrichtung bildet, errechnet wird, ferner, dass die Position und Blickrichtung des Sehbehinderten im Aufenthaltsfeld von dem im Gerät befindlichen Datenträger, dem Rechnerfeld, aufgezeichnet wird und die erfindungsgemäßen Töne und Klänge aus dieser Position und dieser Blickrichtung als Hörfeld wahrgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Aufnahmegerät ein Kompass integriert wird und die Position des Sehbehinderten aus dem Abstand zwischen ihm/ihr und einem Fixpunkt sowie dem Winkel, den die Linie Fixpunkt-Sehbehinderter mit dem Nordpfeil bildet, und die Blickrichtung aus dem Winkel zwischen Nordpfeil und Blickrichtung, errechnet wird und das Hörfeld aus dieser Position und Blickrichtung wahrgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechnerfeld unverändert bleibt, solange sich der Träger des Gerätes im entsprechenden Aufenthaltsfeld befindet und eine Positionsveränderung des Trägers im Aufenthaltsfeld die gleiche Positionsveränderung im Rechnerfeld zusammen mit der nach Anspruch 3 bis 5 beschriebenen Veränderungen des Hörfeldes zur Folge hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Aufzeichnungen von Bauplänen oder Luft- und Sattelitenaufnahmen in Aufenthaltsfelder aufgeteilt und mit Fixpunkten versehen werden, in einem weiteren Schritt in die Aufenthaltsfelder eine Route eingemessen wird und der Sehbehinderte mittels stereophoner Übertragung von akustischen Richtungssignalen auf dieser Route gehalten wird, wobei er/sie der Richtung folgt, aus der das Signal kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlichen Objekten verschiedene Klangfarben zuordnet werden, wobei die verschiedenen Klangfarben vorzugsweise durch unterschiedliche Musikinstrumente erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Route oder in einem Abschnitt oder auf einem Arbeitstisch hervorzuhebende Objekte durch einen Sound Logo (einprägsamer Klang oder kurze Melodie) kenntlich gemacht werden und dass vorzugsweise dieser Sound Logo bei der Annäherung an das entsprechende Objekt lauter werdend periodisch erklingt und nach dem Vorbeigehen am Objekt mit wachsender Entfernung wieder leiser wird (Dynamik: crescendo/decrescendo) und dass vorzugsweise der Sound Logo bei der Annäherung an das Objekt höher oder tiefer klingt als bei dem Entfernen vom Objekt.
Gerät zur Orientierung durch den Hörsinn, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät aus 1.) einem optischen Aufnahmegerät, vorzugsweise einem Laserscanner oder einer Kamera, 2.) einem Entfernungs-Messgerät, vorzugsweise einem Laser- oder Ultraschallmessgerät, 3.) einem Kompass, 4.) einer Wasserwaage, 5.) einem in einer oder in zwei Ebenen messenden Winkelmesser, 6.) einem Rechner und 7.) einem akustischen Übertragungsgerät, vorzugsweise einem Kopf- oder Ohrhörer, besteht und dass die Komponenten 1. bis 5. vorzugsweise am Kopf getragen werden.
Gerät gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme des Aufenthaltsfeldes gesondert erfolgt und das Gerät nur die Komponenten 2. bis 7. benutzt oder enthält.