DE10311587A1

DE10311587A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Freisprechen in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10311587A1
Application number: DE2003111587
Authority: DE
Inventors: Kai Christen Rose
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung eines in einem akustischen Signal enthaltenen Sprachsignals, wobei das akustische Signal von einer sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugt wird, wird das akustische Signal einer rechnerischen Bearbeitung unterzogen, die in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischer Information durchgeführt wird, wobei die fahrzeugspezifische Information Informationen über fahrzeugspezifische Störquellen umfaßt. Vorzugsweise wird die sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung durch eine Freisprecheinrichtung gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Freisprechen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des in einem akustischen Signal enthaltenen Sprachsignals, wobei das akustische Signal von einer sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugt wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9.
Freisprecheinrichtungen in Kraftfahrzeugen sind bekannt und sind beispielsweise in der Telefonie mit einem externen Teilnehmer über ein Mobilfunktelefon vorgeschrieben oder werden für die Steuerung von Aggregaten oder Elemente eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Beiden genannten Einsatzmöglichkeiten gemeinsam ist, daß das von einem Mikrophon aufgenommene bzw. erzeugte akustische Signal, d.h. das Sprachsignal, einer Signalverarbeitung und im letzteren Fall einer Spracherkennung zugeführt wird.
Im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines fahrenden Kraftfahrzeugs, gibt es eine Vielzahl von Geräuschquellen, so daß das vom Mikrophon der Freisprecheinrichtung erzeugte akustische Signal eine Überlagerung aus dem eigentlichen Sprachsignal und einem Hintergrundsignal ist, das sich aus einer Vielzahl von Geräuschquellen zusammensetzt. Die Erfassung der Sprache der Fahrzeuginsassen wird daher erschwert, obwohl die möglichst störungsfreie Aufnahme der Sprache im Rahmen einer Freisprecheinrichtung von großer Bedeutung für die Telefonie zwischen zwei Teilnehmern und von noch größerer Bedeutung für die automatische Spracherkennung ist, die beispielsweise im Rahmen sprachgesteuerten Bedienelemente eines Kraftfahrzeug zur Anwendung kommt.
Aus der DE 197 42 797 C1 ist eine Kommunikationseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bestehend aus einem Autoradio, einem Mobiltelefon und einer Freisprecheinrichtung, wobei zwischen dem Autoradio und der Freisprecheinrichtung eine Datenverbindung vorgesehen ist, über die vom Autoradio zur Freisprecheinrichtung ein Datensignal übertragen wird. Diese Datensignal enthält Information über den eingestellten Verstärkungsfaktor des Verstärkers des Autoradios, so daß in der Freisprecheinrichtung die Empfindlichkeit des Mikrophons in Abhängigkeit vom momentanen Verstärkungsfaktor eingestellt werden kann. Die erfaßte Sprachqualität wird jedoch nur bedingt verbessert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einer Vorrichtung zu schaffen, wobei die Sprachqualität und/oder die Spracherkennung einer Freisprecheinrichtung eines Kraftfahrzeugs verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung eines in einem akustischen Signal enthaltenen Sprachsignals, wobei das akustische Signal von einer sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugt wird, wird das akustische Signal einer rechnerischen Bearbeitung unterzogen, die in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischer Information durchgeführt wird. Diese fahrzeugspezifische Information umfaßt Informationen über fahrzeugspezifische Störquellen. Vorzugsweise wird die sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung durch eine Freisprecheinrichtung gebildet.
Insbesondere erfolgt die rechnerische Bearbeitung des akustischen Signals durch eine Filterung und/oder eine Subtraktion eines definierten Frequenzgangs von dem akustischen Signal und/oder eine Faltung des akustischen Signals. Dabei sind vorzugsweise die zur rechnerischen Bearbeitung verwendeten bzw. notwendigen Filter und Frequenzgänge in einem Speicher abgelegt. Die verwendeten Filter und/oder Frequenzgänge sind störquellenspezifisch, mit anderen Worten jede Störquelle, wie das Fahrgeräusch bei einem geöffneten Fenster bei einer vorgegebene Geschwindigkeit, wird im allgemeinen mit einen spezifischen Filter beschrieben.
Vorzugsweise ist die rechnerische Bearbeitung eine Funktion der fahrzeugspezifischen Information, wobei die fahrzeugspezifische Information eine oder mehreren Informationen aus der folgenden Gruppe umfaßt: Fahrzeuginnenraumakustik, Motorstatus, Status des Navigationsgeräts, Status des Radio oder Infotainmentsystems, Fahrzeuggeschwindigkeit, Status der Fenster, Status des Schiebedachs, Status der Klimaanlage, Status der Belüftung, Status des Blinkers, Status des Scheibenwischers. Weiter fahrzeugspezifische Informationen über weitere Störquellen sind möglich. Vorzugsweise wird die fahrzeugspezifische Information von einem Fahrzeuginformationssystem bereitgestellt. Mit anderen Worten, je nach fahrzeugspezifischer Information wird die Berechnungsart bestimmt, und damit auch unter anderem festgelegt, mit welchen spezifischen Filtern die Berechnung durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird die fahrzeugspezifische Information über ein Bus-System an die sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung übermittelt. Als Bus-System kann ein CAN-Bus oder eine MOST-Bus in Betracht kommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung, die eine Sprachaufnahmeeinrichtung und eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweist, und ein mit der sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung verbundenes Fahrzeuginformationssystem, das vorzugsweise durch ein Bussystem realisiert ist. Ferner ist vorzugsweise die Signalverarbeitungseinrichtung der Vorrichtung mit einem Speicher verbunden ist.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Signalweiterverarbeitungseinrichtung auf, die beispielsweise durch eine On-board Spracherkennung oder ein Oft-board Voice Portal verkörpert ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung erläutert, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbesserung des in einem akustischen Signal enthaltenen Sprachsignals zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt eine Freisprecheinrichtung 1 mit einem Mikrophon 2. Das vom Mikrophon erzeugte akustische Signal wird einer Signalverarbeitungseinrichtung 3 der Freisprecheinrichtung 1 zugeführt, wobei dieses akustische Signal eine Überlagerung aus dem aufgenommen Sprachsignal und diversen Hintergrundsignalen des Kraftfahrzeugs ist. Dabei ist das Mikrophon 1 in einem Innenraum 7 eines Kraftfahrzeugs angeordnet, der durch die gepunktete Linie angedeutet ist. Die Signalverarbeitungseinrichtung 3 der Freisprecheinrichtung 1 ist mit einem Speicher 4 und einer Signalweiterverarbeitungseinrichtung 5 verbunden, die beispielsweise eine Spracherkennung durchführt. Ferner ist die Freisprecheinrichtung 1 mit einem Bus 6 verbunden, der als Fahrzeuginformationssystem dient.
Wie oben bereit erwähnt, ist die möglichst störungsfreie Aufnahme der Sprache eines Fahrzeuginsassens eines Kraftfahrzeugs im Rahmen einer Freisprecheinrichtung 1 von großer Bedeutung für die Mobiltelefonie in einem Kraftfahrzeug, aber von noch größerer Bedeutung für die automatische Spracherkennung, wie sie im Rahmen einer On-board Spracherkennung oder eines Oft-board Voice Portals zur Anwendung kommt.
Nun gibt es im Innenraum eines fahrenden Automobils eine Vielzahl von Geräuschquellen, die die Erfassung der Sprache von Fahrzeuginsassen sehr erschwert. Viele dieser Geräuschquellen sind fahrzeugspezifisch und insbesondere nutzungsabhängig.
Durch die Ausnutzung fahrzeugspezifischer Information können Hintergrundgeräusche besser herausgefiltert werden. Diese fahrzeugspezifische Informationen ist beispielsweise die Kenntnis über

– den Fahrzeugtyps, d.h. der Innenraumakustik des Kraftfahrzeugs,
– den Status des Motor, dessen Geräusche abhängig von Drehzahl, Gang usw. sind,
– den Status des Navigationsgerätes, d.h. erfolgt gerade eine Navigationsansage, die gebildet sein kann aus gespeicherten Ansagetexten oder eines synthetischen Sprache, wobei der Einfluß der Position des Mikrophons berücksichtigt wird,
– den Status des Infotainment- oder Radiosystems, beispielsweise Rückkopplung der Infotainment- bzw. Radioausgabe ebenfalls verrechnet mit dem Einfluß der Position des Mikrophons,
– die Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise Rauschen des Fahrtwindes bei geschlossenen Fenstern, aber auch in Abhängigkeit von der Öffnung der Fenster und/oder des Schiebedachs,
– den Status der Klimaanlage und/oder Lüftung/Heizung, beispielsweise der Geräuschkulisse durch die eingestellte Ventilationsstufe und Art der Belüftung), und
– den Status weiterer Fahrzeugelemente, wie beispielsweise Blinker- oder Scheibenwischergeräusche

Die oben genannten Informationen liegen in heutigen modernen Kraftfahrzeugen vor und werden über das Fahrzeuginformationssystem, das beispielsweise einen CAN-Bus oder MOST-Bus umfaßt bzw. durch diese gebildet wird, zur Verfügung gestellt.
Je nach Störquelle bieten sich verschiedene Verfahren zur Optimierung des aufgenommenen Signals an. Wesentlich dabei ist, daß die Informationen des Fahrzeuginformationssystems dem sprachaufnehmenden bzw. sprachverarbeitenden System , d.h. der Freisprecheinrichtung, zur Verfügung gestellt werden.
Um nun mit einer typischen Störung des Signals umzugehen können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Zum einen kann ein definierter Frequenzgang abgezogen werden, um den Einfluß einer spezifischen Störquelle aus dem akustischen Signal zu entfernen oder zu verringern, zum anderen könnten entsprechende störquellenspezifische Filter ein- oder ausgeschaltet werden.
Zum Beispiel können in Abhängigkeit des Status der Klimaanlage, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Fensterheber die vom Mikrophon 2 erzeugten akustischen Sprachsignale mit Frequenzmustern oder Filtern in der Signalverarbeitungseinrichtung 3 verrechnet werden. Diese Frequenzmuster oder Filter sind in dem Speicher 4 hinterlegt. Dieser Speicher 4 enthält ein entsprechendes Kennfeld an vorermittelten Frequenzgängen und/oder Filtern, die in Abhängigkeit des Status auf dem Fahrzeuginformationssystem zur Bearbeitung des akustischen Signals des Mikrophons 2 genutzt werden. Diese Daten können beispielsweise im Rahmen der Fahrzeugentwicklung ermittelt werden. In Abhängigkeit von Triggersignalen, wie beispielsweise Motorkenndaten, Klimaanlagenstatus oder Status der Fensterhebern, die über das Fahrzeuginformationssystem 6 zur Verfügung stehen, wird mit Hilfe der vorab gespeicherten Informationen in-situ berechnet welches Frequenzmuster vom akustischen Signal des Mikrophons 2 abgezogen wird, mit einer ausgewählten Funktion gefaltet wird, die abhängig von der Position des Mikrophons 2 und der Innenraumakustik ist, oder welcher Filter gesetzt oder ausgeschaltet wird, wobei der im Speicher 4 hinterlegte Filter in Abhängigkeit des Fahrzeugstatus geladen und/oder zusätzlich rechnerisch bearbeitet wird. Dabei kann der aus dem Speicher 4 geladene fahrinformationsspezifische Filter als Funktion von Werten innerhalb eines Kennfeldrasters in Abhängigkeit des Fahrzeugtyps bearbeitet sein.
Ein weiteres Beispiel für die Signalverarbeitung in der Signalverarbeitungseinrichtung 3 wäre der in-situ Abzug des Ansagetextes des Navigationssystems vom Eingangssignal.

1: Freisprecheinrichtung
2: Mikrophon
3: Signalverarbeitungseinrichtung
4: Speicher
5: Signalweiterverarbeitungseinrichtung
6: Bus, d.h. Kraftfahrzeuginformationssystem
7: Innenraum des Kraftfahrzeugs

Claims

Verfahren zur Verbesserung des in einem akustischen Signal enthaltenen Sprachsignals, wobei das akustische Signal von einer sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Signal einer rechnerischen Bearbeitung unterzogen wird, wobei die rechnerische Bearbeitung in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischer Information durchgeführt wird, die Informationen über fahrzeugspezifische Störquellen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung durch eine Freisprecheinrichtung (1) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rechnerische Bearbeitung des akustischen Signals durch eine Filterung und/oder eine Subtraktion eines definierten Frequenzgangs und/oder eine Faltung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur rechnerischen Bearbeitung verwendeten Filter und Frequenzgänge in einem Speicher (4) abgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rechnerische Bearbeitung eine Funktion der fahrzeugspezifischen Information ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugspezifische Information eine oder mehreren Informationen aus der folgenden Gruppe umfaßt: Fahrzeuginnenraumakustik, Motorstatus, Status des Navigationsgeräts, Status des Radio oder Infotainmentsystems, Fahrzeuggeschwindigkeit, Status der Fenster, Status des Schiebedachs, Status der Klimaanlage, Status der Belüftung, Status des Blinkers, und Status des Scheibenwischers.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugspezifische Information von einem Fahrzeuginformationssystem (6) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugspezifische Information über ein Bus-System (6) an die sprachaufnehmende und/oder sprachverarbeitende Einrichtung übermittelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung (1), die eine Sprachaufnahmeeinrichtung (2) und eine Signalverarbeitungseinrichtung (3) aufweist, und ein mit der die sprachaufnehmenden und/oder sprachverarbeitenden Einrichtung (1) verbundenes Fahrzeuginformationssystem (6).
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuginformationssystem (6) ein Bus (6) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (3) der Vorrichtung mit einem Speicher (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Signalweiterverarbeitungseinrichtung (5) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalweiterverarbeitungseinrichtung (5) eine On-board Spracherkennung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalweiterverarbeitungseinrichtung (5) ein Off-board Voice Portal ist.