DE3737873C2 - Verwendung von Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von jeweils ein Mikrofon und linken und rechten Kopfhörer umfassenden Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung, wobei aus einem jeweiligen, keine Lokalisationsinformation enthaltenden Signal (Mikrofonsignal) unterschiedliche Kopfhörersignale für linken und rechten Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur mit Hilfe geeigneter Schaltungen erzeugt werden.

Eine insofern bekannte Möglichkeit der Verbesserung der Sprachverständlichkeit bei Kommunikationseinrichtungen allgemein besteht darin (Michael Dickreiter, Tonstudiotechnik, 3. Auflage, Verlag K. G. Saur, München 1979, Seiten 152 bis 154 und 171), durch eine sterophonische Lautsprecherwiedergabe Einzelschallquellen in beliebig gewünschte Abbildungsrichtungen sozusagen zu "knüppeln", so daß man bei einem solchen Einzelmikrofonverfahren auch von der sogenannten "Knüppelstereophonie" spricht. Hierbei wird so vorgegangen, daß zumeist gerichtete Monomikrofone eingesetzt werden, deren Einzelsignale in einer Regieeinrichtung durch entsprechende Richtungsbeeinflussung zu einem stereophonen Klangbild zusammengesetzt werden, etwa derart, daß ein erstes Mikrofon ausschließlich dem linken, ein zweites Mikrofon ausschließlich dem rechten Kanal zugeordnet wird, während ein weiteres Mikrofon als Mittensignal gleichmäßig auf beide Kanäle aufgeteilt wird. Voraussetzung ist eine einwandfreie akustische Trennung der Mikrofone, beispielsweise durch Trennwände, Kojen u. dgl. Diese Knüppelstereophonie gehört in den allgemeinen Bereich, bei Stereoaufnahmen mit Hilfe der Intensitätsstereophonie beliebige Schalleinfallsrichtungen zu simulieren, nämlich bei der Lautsprecherwiedergabe durch entsprechende Pegelverschiebungen zwischen dem linken und rechten Kanal eine Schallquelle in verschiedenen Richtungen zwischen den beiden Lautsprechern scheinbar positionieren zu können. Diese bekannten Möglichkeiten stehen jedoch mit der vorliegenden Erfindung schon deshalb in keinem Zusammenhang, weil eine Anwendung dieses Verfahrens auf eine Kopfhörerwiedergabe lediglich die sogenannte Im-Kopf-Lokalisation zwischen dem linken und rechten Ohr verstärkt.

Bekannt ist ferner eine richtungscodierte Wiedergabe eines einkanaligen Sprachsignals mittels eines sogenannten Außenohrsimulators, der in spezieller Anwendung auf einem für sich gesehen bekannten elektroakustischen Simulationsverfahren zur Nachbildung der Übertragungseigenschaften des menschlichen Außenohrs bei Freifeldbeschallung basiert, wie dies in der DE-OS 35 09 358 beschrieben ist. Dieses bekannte elektroakustische Simulationsverfahren, auf welches im folgenden auch hinsichtlich der dortigen Offenbarung Bezug genommen wird, besteht darin, daß man zur elektroakustischen Nachbildung des menschlichen Außenohrs mit den Übertragungseigenschaften des menschlichen Außenohrs bei Freifeldbeschallung entsprechender Übertragungseigenschaften so vorgeht, die physikalisch-akustischen Ursachen des Außenohrs, des Kopfes, des Oberkörpers und des Ohrmuschelrandes durch einfache Teilmodelle mathematisch darzustellen und in Form von Schaltungselementen wie Hochpässen, Tiefpässen, Allpässen, Laufzeitgliedern u. dgl. in elektrischen Schaltungen so zu approximieren, daß sich die Möglichkeit ergibt, durch kontinuierliche Veränderung von Eigenschaften dieser Schaltungselemente durch Parameterveränderungen Schalleinfallsrichtungen stufenlos in der horizontalen und der medialen Ebene einzustellen, d. h. die Lokalisationsinformation zu verändern durch entsprechende Veränderung der beiden, einer hörenden Person zugeführten binauralen Signale.

Ähnliches ist auch schon bekannt aus der DE-OS 28 17 777, die sich auf eine binaurale Signalverarbeitungsschaltung bezieht, bei der einem Signal ohne Lokalisationsinformation eine Abstandsinformation und eine Richtungsinformation unter Zugrundelegung spezieller einstellbarer und veränderbarer Filter ergänzend vermittelt werden.

Allgemein ist es bei bisher verwendeten, üblicherweise aus ein oder zwei Kopfhörermuscheln und einem Mikrofon bestehenden Hörsprechgarnituren bekannt, dem Mikrofon in der Regel eine Kugel- oder Achtercharakteristik zu verleihen. Solche bekannten Hörsprechgarnituren weisen aber eine Vielzahl von zum Teil erheblichen Nachteilen auf, die nicht nur darin bestehen, daß in starker, störschallerfüllter Umgebung die Verständlichkeit unzureichend ist, sondern neben dieser schlechten und gestörten Sprachverständlichkeit besteht auch das grundsätzliche Problem der Sprechererkennung - der Hörende weiß nicht, von wem er angesprochen wird und kann daher auch aufgrund dieser fehlenden Sprechererkennung zusätzliche Schwierigkeiten bei einer sinnvollen Interpretation der gehörten Laute haben.

Bei der Verwendung von Hörsprechgarnituren in mit stör­ schallerfüllter Umgebung ist es allgemein üblich, dem Mikrophonzweig einen sprachgesteuerten Schalter zuzuordnen, damit nicht während der Sprechpausen das Störgeräusch übertragen wird. Dieser Schalter muß erkennen, ob Sprache am Mikrophon anliegt und dann das Mikrophonsignal weiterschalten. Hier ergibt sich dann das Problem, daß dieser Sprachschalter durch ein Störgeräusch fehlgetriggert werden kann oder aber häufig Anfangssilben des gesprochenen Wortes verschluckt werden.

In stark störschallerfüllter Umgebung sind die Kopfhörer dabei in der Regel in Gehörschützern eingebaut, beispielsweise bei Panzerbesatzungen, bei Arbeiten am Bau, in stark lärmerfüllten Werkhallen, auf Flugplätzen u.dgl.

Die Gründe für die erwähnten Probleme, also schlechte Sprachverständlichkeit, unzureichende oder fehlende Sprechererkennung und Verschlucken der Anfangssilbe durch die Sprachschalter an dem Mikrophonzweig sind dabei auf die folgenden Hauptursachen zurückzuführen:

• 1. Je nach spektraler Zusammensetzung eines Störgeräusches können wesentliche Bestandteile der menschlichen Sprache, die zur Silbenverständ­ lichkeit beitragen, verdeckt werden;
• 2. in der Regel berücksichtigen die bekannten und speziell die bei solchen Hörsprechgarnituren eingesetzten Kopfhörer-Wiedergabesysteme nicht die Außenohrübertragungseigenschaften des menschlichen Außenohrs, d.h. es werden dem menschlichen Gehör des Trägers ungewohnte Signale angeboten, so daß der normale funktionierende Selektionsprozeß des Gehörs aufgrund der binauralen Signalverarbeiten nicht wirksam werden kann;
• 3. durch die Verwendung von nichtoptimierten Aufnahme­ mikrophonen kommt es zur Aufnahme und Verstärkung des Umgebungsgeräusches, und
• 4. bei Verwendung von sprachgesteuerten Einrichtungen besteht das Problem, in störschallerfüllter Umgebung Sprache ohne ein Verschlucken der Anfangssilben zu selektieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Kommunikationseinrichtungen, nämlich in störschallerfüllter Umgebung verwendete Hörsprechgarnituren, dafür zu sorgen, daß sowohl die Sprachverständlichkeit entscheidend verbessert als auch eine eindeutige Sprechererkennung möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 und hat den Vorteil, daß durch eine Umcodierung der beiden Kopfhörersignale die abhörende Person die ihr zugehende Nachricht nicht in der an sich bei Hörsprechgarnituren üblichen Weise, also mitten im Kopf (Im-Kopf-Lokalisiertheit) hört, sondern tatsächlich aus einer mit Hilfe elektrischer Mittel stufenlos und frei vorgebbar sowohl in der horizontalen als auch in der medialen Ebene frei einstellbaren Richtung, in welcher sich beispielsweise auch der Sprecher tatsächlich befindet. Dieses Richtungshören, beispielsweise von vorn und seitlich nach links ausgelenkt, ist möglich, obwohl der Sprecher das Signal natürlich über lediglich ein aufnehmendes Mikrophon und entsprechende elektrische Verbindungsleitungen oder drahtlos dem Hörenden vermittelt. Auf diese Weise, nämlich durch die Codierung der Kopfhörersignale so, daß sie natürlichen Ohrsignalen entsprechen, ist dann das menschliche Gehör des Angesprochenen in der Lage, eine sinnvolle binaurale Signalverarbeitung durchzuführen, was für sich gesehen sofort einen deutlichen Gewinn der Sprachverständlichkeit ohne die Notwendigkeit der Erhöhung der Lautstärke mit sich bringt, und zwar auch dann, wenn sich der Sprecher nicht genau oder auch gar nicht in der "gehörten" Richtung befindet.

Tatsächlich gelingt es auf diese Weise je nach Stör­ schallkonfiguration eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit zu erzielen, die, um hier einen angenäherten numerischen Wert zu nennen, einer Reduzierung des Störgeräusches um etwa 12 dB entsprechen würde.

Zu diesem ersten Vorteil der Erhöhung der Sprachverständlichkeit durch die nunmehr mögliche binaurale Signalverarbeitung kommt der Vorteil, daß man durch die Anwendung vorliegender Erfindung unterschiedlichen Sprechern unterschiedliche Richtungen zuweisen kann, so daß die abhörende Person direkt aus der Richtungserkennung daraus schließen kann, von welcher Person sie angesprochen wurde. Auch hierdurch ergibt sich psychologisch eine Erhöhung der Sprachverständlichkeit, da die hörende Person von bestimmten, ihr bekannten Personen normalerweise auch ganz bestimmte Wortinhalte, Anweisungen und Informationen erwartet, so daß nicht während der ersten Zeit des Abhörens der Nachricht zusätzlich zu dem umständlichen Erkennen der gesendeten Information Mühe aufgewendet wird, um den Sprecher zu identifizieren.

Dabei ist eine weitere Erhöhung der Sprachverständlichkeit dadurch möglich, daß das Spektrum der wiedergegebenen Signale mit Hilfe von Filtern so entzerrt wird, daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten spektralen Komponenten verstärkt werden.

Da bei der Richtungscodierung der Kopfhörersignale, die entweder im Bereich des Sprechenden oder des Hörenden erfolgen kann, zusätzlich zu der Anordnung von z. B. Hoch- und Tiefpässen auch Laufzeiten zu berücksichtigen sind, kann zu diesen Laufzeiten eine Grundlaufzeit hinzuaddiert werden, die in der Größenordnung liegt, die für die Sprachdetektion benötigt wird, beispielsweise 50 bis 100 msec. Auf diese Weise ist dann in vorteilhafter Weise ferner gewährleistet, daß nach Ansprechen des Sprachschalters die Anfangssilbe nicht verschluckt wird.

Die bei den vorliegenden Hörsprechgarnituren erforderliche Richtungscodierung zur Sprechererkennung und Erhöhung der Sprachverständlichkeit benutzt die Möglichkeiten, die das eingangs genannte elektroakustische Simulationsverfahren (DE-OS 35 09 359) bietet.

Auf diese Weise können beispielsweise mit besonderem Vorteil Probleme bei Sprechgarnituren, die sich in engen abgeschlossenen, stark mit Geräuschproblemen belasteten Räumen ergeben, elegant gelöst werden. Beispielsweise auch in Räumen, in denen die dort befindlichen Personen stets vorgegebene feste Plätze einnehmen, wie etwa bei einer Panzerbesatzung, so daß die Einprägung einer Richtungscodierung auf die binaural gehörten Signale besonders sinnvoll ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bei a) eine herkömmliche Kopfhörerwiedergabeausführungsform einer Hörsprechgarnitur in stark schematisierter Darstellung und bei b) eine richtungsorientierte Wiedergabe, bei der durch entsprechende frei einstellbare Wahl der Parameter der von dem Hörenden über die Kopfhörer wahrgenommene Signalursprung in einem beliebigen Winkel sowohl in der horizontalen als auch in der medialen Ebene verschoben und um einen vorgegebenen Abstand A aus der Kopflokalisiertheit heraus verändert ist;

Fig. 2 das schematisierte Prinzipschaltbild zur Anwendung einer richtungscodierten Wiedergabe von Sprach- oder sonstigen Schallinformationen, wobei die Mikrophonsignale schon entsprechend richtungscodiert als linkes und rechtes Ohrsignal, also zweikanalig an alle angeschlossenen Sprechgarnituren weitergeleitet werden;

Fig. 3 stark schematisiert das Blockschaltbild zur Anwendung einer weiteren Ausführungsform einer richtungscodierten Wiedergabe, bei der die Richtungscodierung am Empfänger erfolgt, wobei die Mikrophonsignale einkanalig übertragen werden, und

Fig. 4 die grundsätzliche Realisation eines für die Richtungscodierung vorgesehenen Filters mit Aufteilung in einen den Betrag der Außenohrübertragungsfunktion und einen der Einstellung der interauralen Laufzeit dienenden Block.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke besteht darin, unter Berücksichtigung der psychoakustischen Eigenschaften des menschlichen Gehörs die Sprachverständlichkeit bei Verwendung von Kommunikations-Einrichtungen in störschallerfüllter Umgebung dadurch zu verbessern, daß durch eine gezielte Richtungscodierung der Selektionsgewinn aufgrund der dann möglichen binauralen Signalverarbeitung im menschlichen Gehör ausgenutzt wird, wobei ferner das Spektrum des Nutzsignals (Sprache) mit Hilfe von Filtern so entzerrt wird, daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten spektralen Komponenten verstärkt werden. Dabei können in bevorzugter Ausgestaltung auch noch die für die Richtungscodierung notwendigen Laufzeitglieder so ausgelegt sind, daß eine Sprachschaltung ohne Unterdrückung der Anfangssilbe realisierbar ist.

Die bei a) in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Kopfhörerwiedergabegarnitur umfaßt die beiden Kopfhörer, denen das Sprechsignal s(t) direkt aufgegeben wird. Auf diese Weise ergibt sich ein Hörereignisort X im Kopf der ab­ hörenden Person. Dies entspricht dem Stand der Technik.

Im Gegensatz hierzu wird bei der richtungscodierten Wiedergabe entsprechend vorliegender Erfindung das Sprach­ signal s(t) über zwei Filter A _l (f, ϕ) und A _r (f, ϕ) geführt, die die Außenohrübertragungsfunktion unter Berücksichti­ gung der Laufzeitunterschiede nachbilden.

Auf diese Weise gelangen Sprachsignale oder Nutzsignale auf die Wiedergabesysteme, die den Hörereignisort X außerhalb des Kopfes der abhörenden Versuchsperson und unter dem Schalleinfallswinkel ϕ entstehen lassen.

Hierzu, nämlich zum Aufbau und der Konzeption dieser beiden Filter wird zunächst grundsätzlich auf die Ausfüh­ rungen verwiesen, die in der weiter vorn schon genannten DE-OS 35 09 358 oder auch in dem entsprechenden US-Patent 46 72 569 beschrieben sind.

Die Möglichkeit des Aufbaus solcher Filter beruht auf der Erkenntnis, daß die physikalischen Ursachen der Außenohrübertragungseigenschaften durch Unterscheidung und Rückführung auf vorgegebene, anschließend verein­ fachte akustische Elemente aufgeteilt werden können, also beispielsweise Oberkörper, Schulter, Kopf, Ohrmu­ schel mit cavum conchae-Höhlung, Ohrkanal und Trommel­ felle. Alle diese Körper üben entsprechend ihren geometri­ schen Abmessungen in Abhängigkeit der Frequenz unter­ schiedliche Einflüsse auf die Außenohrübertragungs­ eigenschaften aus, wobei sich dann die resultierende Übertragungsfunktion des Außenohrs aus den komplexen Überlagerungen der von allen Teilkörpern verursachten Resonanzen, Reflexionen und Beugungswellen zusammensetzt.

Richtungsabhängige Merkmale werden im wesentlichen von den Elementen Oberkörper, Schulter und Ohrmuschelrand bestimmt.

Dabei werden Beugung und Reflexion an den Körpern mit Mitteln der Systemtheorie beschrieben, was dann die technische Realisierung eines elektronischen Außenohr­ simulators ermöglicht, und zwar mit vergleichsweise einfachen Mitteln in Form von Hochpässen, Tiefpässen, Allpässen, Laufzeitgliedern u. dgl.

So kann beispielsweise die Ohrmuschel oder der Kopf zunächst durch eine mathematische Betrachtung der Über­ lagerung mehrerer Beugungskörper in Form bestimmter Schaltungen dargestellt werden, wobei dann für die Gesamt- Außenohrübertragungsfunktion eine komplexe Addition der jeweiligen reflektierten und gebeugten, durch die elektrischen Schaltungsblöcke simulierten Schallanteile der entsprechenden Körperteile oder -bereiche vorgenom­ men wird. Eine lagenunterschiedliche Ebene wird durch eine zusätzliche Laufzeit berücksichtigt.

Diese Grunderkenntnisse sowie die Möglichkeiten zur Realisierung sind in der DE-OS 35 09 358 umfassend erläutert, mit dem Ergebnis, daß ein Außenohrsimulator entsprechend der Darstellung der Fig. 4 in dieser Veröffentlichung realisiert werden kann durch die parallele Anordnung einer Vielzahl von Schaltungskanälen, die mit ihren Ausgängen auf ein Summationsglied arbeiten. Diese Schaltungs­ kanäle enthalten dann Tief- und Hochpaßfilter erster bzw. dritter Ordnung, Bandpässe und sogenannte Koeffi­ zientenglieder mit bestimmten Verstärkungen, wobei die Laufzeitglieder für die jeweiligen Kanäle durch Verzöge­ rungsleitungen realisiert werden können. Es ist nun möglich, durch Veränderung der Parameter der an den Kanälen jeweils beteiligten Schaltungselemente für den linken und rechten Kanal eine kontinuierliche und frei wählbare Veränderung der Schalleinfallsrichtung in der horizontalen und der medialen Ebene vorzunehmen. Mit diesen Einstellmöglichkeiten wird in Form der erwähnten Filter in der vorliegenden Erfindung gearbeitet, wobei ferner das Spektrum der wiedergegebenen Signale mit Hilfe dieser oder anderer Filter noch so entzerrt wird, daß nur die durch das Störgeräusch verdeckten spektralen Komponenten des Nutzsignals verstärkt werden.

Dabei läßt sich diese Richtungssteuerung oder -codierung durch zwei unterschiedliche Möglichkeiten realisieren, nämlich entsprechend Fig. 2 dadurch, daß dem Mikrophon M jeder Hörsprechgarnitur H1, H2 . . . Hn ein Filter aus den beiden Teilfiltern A _l (f, ϕ) und A _r (f, ϕ) zugeordnet wird, welches aus den einkanaligen Mikrophonsignalen ein linkes und ein rechtes Ohrsignal unter Berücksich­ tigung der interauralen Laufzeitdifferenzen erzeugt. Dabei arbeiten die jedem Mikrophon zugeordneten Teilfil­ ter A _r (f, ϕ) über eine gemeinsame Verbindungsleitung Lr auf sämtliche, in diesem Fall rechten Kopfhörermu­ scheln, während das Teilfilter A _l (f, ϕ) auf eine zweite gemeinsame Verbindungsleitung Ll arbeitet, die mit sämtlichen in diesem Falle linken Kopfhörermuscheln verbunden ist.

Es werden also diese beiden, durch die Filter richtungs­ codierten Mikrophonsignale dann zweikanalig an alle angeschlossenen Sprechgarnituren weitergeleitet, so daß jede hörende Sprechgarnitur dieses von einem Sprecher herrührende und primär einkanalige Mikrophonsignal unter der an der Hörsprechgarnitur eingestellten Schallein­ fallsrichtung wahrnimmt.

Die Einstellung der Schalleinfallsrichtung über die beiden Teilfilter für linken und rechten Kanal erfolgt dann so und kann im übrigen bei fest vorgegebenen Plätzen für die beteiligten Personen auch fest verdrahtet sein, wie dies in der DE-OS 35 09 358 beschrieben ist.

Eine zweite Möglichkeit der Richtungscodierung besteht darin, daß, wie in Fig. 3 gezeigt, diese am jeweiligen Empfänger durchgeführt wird, d.h. die Mikrophonsignale werden einkanalig übertragen; sie gelangen also als Eingangssignale s₁(t), s₂(t) . . . s_n(t) auf ein gemeinsames Summierglied SG und von diesem über eine Leitungsgabel auf dem Empfänger jeweils zugeordnete, richtungsbestim­ mende Filter A_r′(f, ϕ), von denen dann jeweils die zugeordneten Hörmuscheln der jeweils hörenden Person versorgt werden.

In diesem Fall muß allerdings eine Steuerung der Filter A_r′(f,ϕ) und A_l′(f, ϕ) vorgenommen werden in Abhängigkeit zu den ankommenden Signalen s₁(t) bis s_n(t), so daß bei der einkanaligen Übertragung der Mikrophonsignale auch eine Codierung oder Kennung des jeweiligen Mikro­ phons übertragen werden muß, die dann über die in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Codierungsleitungen Lc zu den in diesem Fall dann umschaltbaren Empfängerteilfiltern gelangt. Dies bedeutet, daß aus der das Mikrophonsignal begleitenden Codierung das am Empfänger vorhandene rich­ tungsbestimmende Filter gesteuert wird, an den Empfänger­ filtern also die der Signalquelle zugeordnete Schall­ einfallsrichtung eingestellt wird.

Die an erster Stelle genannte Ausführungsform mit mi­ krophonseitigen, in diesem Falle fest eingestellten Filtern kann in der Applikation bei Flugzeugen oder auch Panzern u. dgl., also überall dort, wo mehrere Leute gleichzeitig mit Hörsprechgarnituren versorgt sind, Verwendung finden, da es in diesem Falle sinnvoll ist, jeder Person eine ganz bestimmte Richtung fest zuzuordnen.

Die zweite Ausführungsform ist sinnvoll etwa bei Fluglotsen­ betrieb bzw. in Funkleitstellen, da hier der einen abhörenden Person je nach der Situation, von welcher Person bzw. von welchem Kanal sie angesprochen wird, eine andere Richtung eingestellt werden kann. Speziell im Flug­ lotsenbetrieb ergibt sich auf diese Weise die vorteil­ hafte Möglichkeit, die Schalleinfallsrichtung so einzu­ stellen, daß sie mit dem optischen Winkel des betreffen­ den Flugzeugs auf dem Radarschirm übereinstimmt. Solche Einstellungen sind durch die Verwendung von geeigneten Rechnern oder Mikroprozessoren, auf die in der DE-OS 35 09 358 ebenfalls schon hingewiesen ist, ohne größeren Aufwand möglich.

Zu diesen beiden Möglichkeiten der Richtungscodierung kommt als weiteres wesentliches Merkmal eine Anpassung des Sprachspektrums in Abhängigkeit des umgebenden Stör­ geräusches, so daß keine die Sprachverständlichkeit beeinflussenden Spektralkomponenten verdeckt werden.

Tatsächlich ist in der Regel das umgebende Störgeräusch nicht von einem gleichmäßigen Frequenzspektrum, sondern durch Maxima und Minima im Spektralbereich gekenn­ zeichnet. Daher werden bei vorliegender Erfindung die Kopfhörersignale auch nicht breitbandig verstärkt, sondern es werden lediglich die Spektralkomponenten, die durch das Störgeräusch verdeckt werden, durch eine entsprechend selektive Verstärkung angehoben. Diese Maßnahmen sind in den Figuren nicht gesondert dargestellt, sie können aber realisiert werden durch Verstärkerschaltungen, die ohnehin in den Tiefpässe, Allpässe, Hochpässe, Laufzeitglieder umfassenden Filtern enthalten sind. Durch eine entsprechende Erfassung der Maxima und Minima im Spektralbereich der Störgeräusche können die Verstärker ergänzend selektiv angesteuert werden, so daß diese Maßnahme in den Filterbereich integriert werden kann.

Eine vergleichbare Einbeziehung von Filtereigenschaften zur Erreichung eines allerdings völlig anderen Ziels ist bei vorliegender Erfindung noch dadurch möglich, daß stets für die Richtungscodierung auch Laufzeitglie­ der in verschiedenster Ausführungsform erforderlich sind, so daß diese Laufzeitglieder lediglich so aus­ gelegt und mit einer zusätzlichen Grundlaufzeit versehen werden, daß die durch das Ansprechen der Sprachschalter normalerweise entstehende Verzögerung in der Übertragung der jeweils ersten Silben- oder Teilsilben kompensiert wird, wodurch die sonst übliche Unterdrückung der Anfangs­ silbe vermieden ist.

Schematisiert ist schließlich in Fig. 4 eine prinzipielle Möglichkeit für die Realisation des Filters A(f, ϕ) gezeigt. Das jeweilige Filter kann so aufgeteilt werden, daß der Betrag der Außenohrübertragungsfunktion in Abhängig­ keit von ϕ in einem ersten Block B1 und die Laufzeit zur Einstellung der interauralen Laufzeit in Abhängigkeit von ϕ in einem zweiten, dem ersten Block nachgeschalteten Block B2 erfolgt.

Dabei ist es möglich, das Filter entweder so zu realisie­ ren, daß dieses fest durch Bandpaß, Bandsperren, Lauf­ zeitglieder u. dgl. aufgebaut wird, so daß je nach Schalleinfallswinkel auf ein anderes Filter umzuschalten ist, oder die Übertragungsfunktion des Filters wird in Abhängigkeit zum Schalleinfallswinkel so programmier­ bar verändert, wie dies in der DE-OS 35 09 358 rechner­ gesteuert beschrieben ist.

Es versteht sich, daß allein die Richtungscodierung, also die durch die Erfindung ermöglichte Sprecherer­ kennung eine entscheidende Verbesserung in der Sprach­ verständlichkeit realisiert, da durch die Richtungs­ codierung der Kopfhörersignale eine zum menschlichen Außenohr vergleichbare Filterung erreicht wird, so daß die durch die Kopfhörer abgestrahlten Schallsignale natürlichen Ohrsignalen entsprechen. Entsteht also zum Beispiel durch eine entsprechende Richtungscodierung beim Hörer ein außerhalb des Kopfes, beispielsweise seitlich links liegender Richtungseindruck, dann ist der Hörer auch in der Lage, aufgrund der speziellen Signalverarbeitungsmechanismen in seinem Gehör eine bessere Selektionsfähigkeit zu erzielen, wie schon erwähnt, so daß sich hierdurch schon eine entscheidende Verbesse­ rung der Sprachverständlichkeit entsprechend der weiter vorn schon erwähnten Dämpfung von etwa 12 dB des Stör­ geräusches ergibt. Durch die Richtungscodierung kann jedem einzelnen Sprecher bei Kommunikationseinrichtungen mit mehreren Sprechern eine individuelle Richtung aufco­ diert werden, so daß die abhörende Person allein anhand dieser Richtungscodierung eine eindeutige Korrelation zu der sprechenden Person hat, d.h. aus der wahrgenomme­ nen Richtung die Information erhält, welche Person spricht.

Zu diesen Merkmalen kommen bei vorliegender Erfindung noch die vorteilhaften Ausgestaltungen der Entzerrung des Spektrums der wiedergegebenen Signale mit Hilfe von Filtern so, daß nur die durch das Störgeräusch ver­ deckten spektralen Komponenten verstärkt werden sowie die durch die Vergrößerung der Laufzeit zur Spracherken­ nung der Erfindung innewohnende Eigenschaft, daß auch bei Verwendung üblicher Sprachschalter nunmehr keine Unterdrückung der Anfangssilbe mehr auftritt.

Claims (6)

1. Verwendung von jeweils ein Mikrofon und linken und rechten Kopfhörer umfassende Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung, wobei von jeweiligen, keine Lokalisationsinformation enthaltenden Signalen (Mikrofonsignalen) unterschiedliche Kopfhörersignale für linken und rechten Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur zum Beispiel mittels Filterschaltungen und Laufzeitgliedern erzeugt werden und, für den Fall, daß jeder mit einer Hörsprechgarnitur ausgerüsteten Person eine bestimmte Position und Richtung fest zugeordnet ist, das von dieser ausgehende einkanalige Mikrofonausgangssignal auf zwei festeingestellte Entzerrungs-Teilfilter (A _r(f, Φ) bzw. A _l(f, Φ)) jeweils zur Erzeugung von linken und rechten Ohrsignalen unter Berücksichtigung der interauralen Laufzeitdifferenzen aufgeteilt wird, wobei jedes Teilfilter über eine gemeinsame Verbindungsleitung (L_r, L_l) auf sämtliche zugeordneten rechten bzw. linken Kopfhörer der Hörsprechgarnitur geschaltet ist derart, daß der Träger einer jeweiligen Hörsprechgarnitur das vom jeweiligen Sprecher herrührende und ursprünglich einkanalige Mikrofonsignal unter der an der Hörsprechgarnitur des Sprechers eingestellten Schalleinfallsrichtung zugeführt erhält und sich durch die Ausnutzung der binauralen Signalverarbeitung im menschlichen Gehör eine Steigerung der Sprachverständlichkeit ergibt.

2. Verwendung von jeweils ein Mikrofon und linken und rechten Kopfhörer umfassende Hörsprechgarnituren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in störschallerfüllter Umgebung, wobei von jeweiligen, keine Lokalisationsinformation enthaltenden Signalen (Mikrofonsignalen) unterschiedliche Kopfhörersignale für linken und rechten Kopfhörer jeder Hörsprechgarnitur zum Beispiel mittels Filterschaltungen und Laufzeitgliedern erzeugt werden, wobei für den Fall wechselnder Sprecherpositionen deren Mikrofonsignale (s₁(t), s₂(t) . . . s_n(t)) jeweils einkanalig einem gemeinsamen Summierglied (SG) jeder Hörsprechgarnitur zugeführt werden und anschließend auf zwei Entzerrungsteilfilter (A _r′(f,Φ) bzw. A₁′(f,Φ) aufgeteilt werden, die zu jeweils zugeordneten Kopfhörern für linken und rechten Kanal der betreffenden Hörsprechgarnitur führen und wobei auf der einkanaligen Übertragungsleitung von jedem Mikrofon dessen Kennung zusätzlich zu den Entzerrungsteilfiltern mitübertragen wird, so daß aus der das Mikrofonsignal begleitenden Kennung die jeweiligen beim Empfänger vorhandenen richtungsbestimmenden Entzerrungsteilfilter so angesteuert werden daß die jeweiligen hörenden Hörsprechgarnituren das ursprünglich einkanalige Mikrofonsignal des jeweiligen Sprechers aus der aus der Mikrofonkennung vorgegebenen Schalleinfallsrichtung zugeführt erhalten mit einer entsprechenden hierdurch bewirkten Steigerung der Sprachverständlichkeit.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Anpassung und Entzerrung des Sprachspektrums in Abhängigkeit zum umgebenden Störgeräusch, wobei unter Verzicht auf eine breitbandige Verstärkung lediglich die durch das Störgeräusch verdeckten Spektralkomponenten mit Hilfe von Filtern/Verstärkern verstärkt werden.

4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei den Laufzeiten der Entzerrungsfilter eine zusätzliche Grundlaufzeit hinzugefügt wird zur Vermeidung eines Verschluckens von Anfangsilben bei Sprachsteuerung.

5. Verwendung nach Anspruch 2, wobei in ihren spektralen Verstärkungseigenschaften selektiv einstellbare und in Abhängigkeit zu den Maxima und Minima des Störgeräuschspektralbereichs ansteuerbare Verstärker in den Sprechkanälen vorgesehen sind.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Entzerrungsfilter für die Richtungsinformation der Kopfhörersignale von Laufzeitanordnung, Hochpässen und Tiefpässen erster Ordnung gebildet sind.