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Die
Erfindung betrifft Anordnungen zur Unterdrückung von akustischem Echo
einschließlich Anordnungen
zur aktiven akustischen Dämpfung
und Kommunikationssysteme. Die Erfindung entstand während fortgesetzter
Entwicklungsbemühungen hinsichtlich
des betroffenen Gegenstands der US-Patentschrift Nr. 5,033,082.
Die Merkmale der Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen bereitgestellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine vollständig
gekoppelte Matrix zur Unterdrückung
von Echo bereitgestellt, die zusätzlich zur
Unterdrückung
von Echos aufgrund der elektrischen Übertragung zwischen Zonen wie
in der US-Patentschrift Nr. 5,033,082 Echos aufgrund der akustischen Übertragung
zwischen Zonen unterdrückt.
In der letzteren Patentschrift wird ein Kommunikationssystem bereitgestellt,
das Folgendes beinhaltet: eine erste akustische Zone, eine zweite
akustische Zone, ein erstes Mikrophon in der ersten Zone, einen
ersten Lautsprecher in der ersten Zone, ein zweites Mikrophon in
der zweiten Zone, das ein Ausgangssignal aufweist, welches dem ersten
Lautsprecher zugeführt
wird, so daß eine
erste Person in der ersten Zone die Sprache einer zweiten Person
in der zweiten Zone wie durch das zweite Mikrophon und den ersten
Lautsprecher übertragen
hören kann,
einen zweiten Lautsprecher in der zweiten Zone, der ein vom ersten
Mikrophon zugeführtes
Eingangssignal aufweist, so daß die
zweite Person in der zweiten Zone die Sprache der ersten Person
in der ersten Zone wie durch das erste Mikrophon und den zweiten Lautsprecher übertragen
hören kann,
ein erstes Modell, das die Sprache der zweiten Person im Ausgangssignal
des ersten Mikrophons, die andernfalls aufgrund der elektrischen Übertragung
vom zweiten Mikrophon zum ersten Lautsprecher vorhanden wäre und durch
den ersten Lautsprecher zum ersten Mikrophon ausgestrahlt würde, auslöscht, wobei
die Auslöschung
der Sprache der zweiten Person im Ausgangssignal des ersten Mikrophons
ihre Neuausstrahlung durch den zweiten Lautsprecher verhindert,
und ein zweites Modell, das die Sprache der er sten Person im Ausgangssignal
des zweiten Mikrophons, die andernfalls aufgrund der elektrischen Übertragung
vom ersten Mikrophon zum zweiten Lautsprecher vorhanden wäre und durch
den zweiten Lautsprecher zum zweiten Mikrophon ausgestrahlt würde, auslöscht, wobei
die Auslöschung
der Sprache der ersten Person im Ausgangssignal des zweiten Mikrophons
ihre Neuausstrahlung durch den ersten Lautsprecher verhindert. In
der bevorzugten Ausführungsform
ist Folgendes bereitgestellt: ein drittes Modell, das die Sprache
der ersten Person im Ausgangssignal des ersten Mikrophons, die andernfalls aufgrund
der akustischen Übertragung
vom zweiten Lautsprecher in der zweiten Zone zum ersten Mikrophon
in der ersten Zone vorhanden wäre,
auslöscht, und
ein viertes Modell, das die Sprache der zweiten Person im Ausgangssignal
des zweiten Mikrophons, die andernfalls aufgrund der akustischen Übertragung
vom ersten Lautsprecher in der ersten Zone zum zweiten Mikrophon
in der zweiten Zone vorhanden wäre,
auslöscht.
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung weisen erwünschte Anwendungen in jenen
Ausführungen
auf, bei denen eine akustische Kopplung zwischen der ersten und
der zweiten Zone besteht, zum Beispiel in einem Fahrzeug wie etwa
einer Großraumlimousine,
wobei die erste Zone der Vordersitz und die zweite Zone ein Rücksitz ist und
es erwünscht
ist, ein Sprechanlagenkommunikationssystem bereitzustellen, und
Echos aufgrund nicht nur einer lokalen akustischen Übertragung
in einer Zone sondern auch einer umfassenden akustischen Übertragung
zwischen Zonen auszulöschen, einschließlich einer
Kombination mit einer aktiven akustischen Dämpfung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist Folgendes bereitgestellt: ein Schalter, der einen
offenen und einen geschlossenen Zustand aufweist und im geschlossenen
Zustand das Ausgangssignal eines Mikrophons hindurchleitet, ein Stimmaktivitätsdetektor,
der ein Eingangssignal vom Ausgangssignal des Mikrophons an einem
Knoten zwischen dem Mikrophon und dem Schalter aufweist, ein Belegersensor,
der die Anwesenheit einer Person in der akustischen Zone wahrnimmt,
und eine logische UND-Funktion, die ein erstes Eingangssignal vom
Stimmaktivitätsdetektor,
ein zweites Eingangssignal vom Belegersensor, und ein Ausgangssignal zum
Schalter zur Betätigung
desselben zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand aufweist.
Dieses Merkmal ist in Fahrzeugausführungen erwünscht, wenn keine zusätzlichen
Fahrgäste
anwesend sind, mit denen ein Fahrer kommunizieren kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Eingangssignal zu einem Modell durch eine
veränderliche Übungssignalschaltung
geliefert, die zunehmende Übungssignalpegel mit
zunehmenden Sprachsignalpegeln oder erhöhte Innenumgebungsgeräuschpegel,
die mit höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten
verbunden sind, bereitstellt. Dies ist erwünscht, um das Geräusch on-line
so auszubilden, daß es
für den
Beleger nicht wahrnehmbar ist, aber doch noch ein ausreichendes
Signal-Rausch-Verhältnis
für eine
genaue Modellkonvergenz aufweist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist ein auf ein Geräusch ansprechender Hochpaßfilter
zwischen einem Mikrophon und einem entfernten, aber akustisch gekoppelten Lautsprecher
bereitgestellt, der eine Filterbegrenzung aufweist, die bei erhöhten Geräuschpegeln wirksam
ist und die Bandbreite verringert und mehr Verstärkung verfügbar macht, um die Verständlichkeit
der Sprache einer Person in der Zone des Mikrophons, die zum entfernten
Lautsprecher übertragen wird,
zu verbessern. In Fahrzeugausführungen
ist der Hochpaßfilter
fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlich, so daß bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten und
sich daraus ergebenden höheren
Geräuschpegeln
Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz blockiert werden und Sprachinhalte
mit höherer
Frequenz hindurchgelassen werden, welche Sprachinhalte mit niedrigerer
Frequenz andernfalls bei höheren
Geschwindigkeiten durch ein Breitbandgeräusch durch das Fahrzeug und
den Wind verdeckt würden,
so daß die
verringerte Bandbreite und die Abwesenheit der Sprachinhalte mit
niedrigerer Frequenz die wahrgenommene Qualität der Sprache nicht opfern,
und so daß die
Begrenzungsfrequenz des Filters bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten
und sich daraus ergebenden niedrigeren Geräuschpegeln vermindert wird,
so daß zusätzlich zu
Sprachinhalten mit höherer Frequenz
Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz hindurchgelassen werden,
um eine bereicherte Niederfrequenzleistung bereitzustellen und Abneigungen
gegen ein blechern klingendes System zu überwinden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Rückkopplungsdetektor
bereitgestellt, der ein Eingangssignal von einem Mikrophon und ein
Ausgangssignal aufweist, welches einen regelbaren Sperrfilter steuert,
der das zu einem entfernten, aber akustisch gekoppelten Lautsprecher gelieferte
Ausgangssignal des Mikrophons filtert. Dies überwindet die bisherigen Beanstandungen
bei Kommunikationssystemen mit geschlossener Schleife, die instabil
werden können,
wann immer der gesamte Schleifenverstärkungsfaktor "Eins" übersteigt. Eine sorgfältige Einstellung
der Systemverstärkung und
der Unterdrückung
von akustischem Echo kann verwendet werden, um die Systemstabilität sicherzustellen.
Aus verschiedensten Gründen
wie etwa hohen Verstärkungsanforderungen
kann eine akustische Rückkopplung
auftreten, die sich häufig
bei der Systemresonanz oder dort befindet, wo das freie Ansprechverhalten
verhältnismäßig ungedämpft ist. Diese
Resonanzen weisen gewöhnlich
einen sehr hohen Q-Faktor auf und können durch ein enges Band im
Frequenzbereich dargestellt werden. Somit wird die Decke der gesamten
Systemverstärkung durch
einen kleinen Anteil der Kommunikationssystembandbreite bestimmt,
was im Wesentlichen die Leistung über alle Frequenzen im Band
hinweg für
einen oder mehrere enge Bereiche begrenzt. Bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung überwinden
diese Beanstandung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine akustische Rückkopplungstonauslöschvorrichtung
bereitgestellt, die ein Tongeräusch
aus dem Ausgangssignal des Mikrophons entfernt, um seine Ausstrahlung
durch einen entfernten, aber akustisch gekoppelten Lautsprecher zu
verhindern.
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Wie
man aus der folgenden Beschreibung verstehen wird, sind andere Merkmale
und Gesichtspunkte bereitgestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein System zur aktiven akustischen Dämpfung und Kommunikation.
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2 zeigt
ein Sprechanlagenkommunikationssystem.
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3 zeigt
einen Abschnitt eines Kommunikationssystems.
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4 zeigt
ein Kommunikationssystem.
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5 zeigt
ein Kommunikationssystem.
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6 zeigt
ein Kommunikationssystem.
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7 zeigt
ein Kommunikationssystem.
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8 zeigt
ein Kommunikationssystem.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Stand der Technik
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1 ist
der Zeichnung der US-Patentschrift Nr. 5,033,082 ähnlich und
verwendet dort, wo dies passend ist, gleiche Bezugszeichen, um das
Verständnis
zu erleichtern.
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1 zeigt
ein System 10 zur aktiven akustischen Dämpfung, das eine erste Zone 12 aufweist, die
einem Geräusch
von einer Geräuschquelle 14 ausgesetzt
ist, und eine zweite Zone 16 aufweist, die räumlich von
der ersten Zone 12 getrennt ist und einem Geräusch von
einer Geräuschquelle 18 ausgesetzt
ist. Ein Mikrophon 20 nimmt das Geräusch von der Geräuschquelle 14 wahr.
Ein Mikrophon 22 nimmt das Geräusch von der Geräuschquelle 18 wahr.
Die Zone 12 beinhaltet eine Sprechstelle 24, so daß eine Person 26 an
der Stelle 24 dem Geräusch von
der Geräuschquelle 14 ausgesetzt
ist. Die Zone 16 beinhaltet eine Sprechstelle 28,
so daß eine
Person 30 an der Stelle 28 dem Geräusch von
der Geräuschquelle 18 ausgesetzt
ist. Ein Lautsprecher 32 bringt an der Stelle 24 Schall
in die Zone 12 ein. Ein Lautsprecher 34 bringt
an der Stelle 28 Schall in die Zone 16 ein. Ein
Fehlermikrophon 36 nimmt das Geräusch und die Sprache an der
Stelle 24 wahr. Ein Fehlermikrophon 38 nimmt das
Geräusch
und die Sprache an der Stelle 28 wahr.
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Ein
adaptives Filtermodell 40 modelliert den akustischen Weg
vom Geräuschmikrophon 20 zur Sprechstelle 24 adaptiv.
Das Modell 40 ist vorzugsweise das in der US-Patentschrift
Nr. 4,677,676 offenbarte. Das adaptive Filtermodell 40 weist
ein Modelleingangssignal 42 vom Geräuschmikrophon 20 und
ein Fehlereingangssignal 44 vom Fehlermikrophon 36 auf,
und gibt am Ausgang 46 ein korrigiertes Signal an den Lautsprecher 32 aus,
um an der Stelle 24 einen auslöschenden Schall einzubringen,
um an der Stelle 24 das Geräusch von der Geräuschquelle 14 auszulöschen, ganz
so wie es in der US-Patentschrift Nr. 4,677,676 enthalten ist.
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Ein
adaptives Filtermodell 48 modelliert den akustischen Weg
vom Geräuschmikrophon 22 zur Sprechstelle 28 adaptiv.
Das Modell 48 weist ein Modelleingangssignal 50 vom
Geräuschmikrophon 22 und
ein Fehlereingangssignal 52 vom Fehlermikrophon 38 auf,
und gibt am Ausgang 54 ein korrigiertes Signal an den Lautsprecher 34 aus,
um an der Stelle 28 einen auslöschenden Schall einzubringen,
um an der Stelle 28 das Geräusch von der Geräuschquelle 18 auszulöschen.
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Ein
adaptives Filtermodell 56 löscht das Geräusch von
der Geräuschquelle 14 im
Ausgangssignal 58 des Fehlermikrophons 36 adaptiv
aus. Das Modell 56 weist ein Modelleingangssignal 60 vom Geräuschmikrophon 20,
ein Ausgangskorrektursignal am Ausgang 62, das an einer
Summiervorrichtung 64 subtrahierend mit dem Ausgangssignal 58 des
Fehlermikrophons 36 summiert wird, um eine Summe 66 bereitzustellen,
und ein Fehlereingangssignal 68 von der Summe 66 auf.
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Ein
adaptives Filtermodell 70 löscht das Geräusch von
der Geräuschquelle 18 im
Ausgangssignal 72 des Fehlermikrophons 38 adaptiv
aus. Das Modell 70 weist ein Modelleingangssignal 74 vom Geräuschmikrophon 22,
ein Ausgangskorrektursignal am Ausgang 76, das an einer
Summiervorrichtung 78 subtrahierend mit dem Ausgangssignal 72 des
Fehlermikrophons 38 summiert wird, um eine Summe 80 bereitzustellen,
und ein Fehlereingangssignal 82 von der Summe 80 auf.
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Ein
adaptives Filtermodell 84 löscht die Sprache von der Person 30 im
Ausgangssignal 58 des Fehlermikrophons 36 adaptiv
aus. Das Modell 84 weist ein Modelleingangssignal 86 vom
Fehlermikrophon 38, ein Ausgangskorrektursignal am Ausgang 88,
das an einer Summiervorrichtung 90 subtrahierend mit der
Summe 66 summiert wird, um eine Summe 92 bereitzustellen,
und ein Fehlereingangssignal 94 von der Summe 92 auf.
Die Summe 92 wird an einer Summiervorrichtung 96 addierend
mit dem Ausgangssignal 54 des Modells 48 summiert,
um eine Summe 98 bereitzustellen, die zum Lautsprecher 34 geliefert
wird. Die Summe 92 wird somit so zum Lautsprecher 34 geliefert,
daß die
Person 30 die Sprache der Person 26 hören kann.
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Ein
adaptives Filtermodell 100 löscht die Sprache von der Person 26 im
Ausgangssignal 72 des Fehlermikrophons 38 adaptiv
aus. Das Modell 100 weist an der Summe 92 ein
Modelleingangssignal 102 vom Fehlermikrophon 36,
ein Ausgangskorrektursignal am Ausgang 104, das an einer
Summiervorrichtung 106 subtrahierend mit der Summe 80 summiert
wird, um eine Summe 108 bereitzustellen, und ein Fehlereingangssignal 110 von
der Summe 108 auf. Die Summe 108 wird an einer
Summiervorrichtung 112 addierend mit dem Ausgangssignal 46 des
Modells 40 summiert, um eine Summe 114 bereitzustellen,
die zum Lautsprecher 32 geliefert wird. Somit wird die
Summe 108 so zum Lautsprecher 32 geliefert, daß die Person 26 die
Sprache der Person 30 hören
kann. Das Modelleingangssignal 86 wird durch die Summe 108 bereitgestellt,
und das Modelleingangssignal 102 wird durch die Summe 92 bereitgestellt.
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Die
zum Lautsprecher 34 gelieferte Summe 98 ist im
Wesentlichen von Geräuschen
von der Geräuschquelle 14 frei,
da diese durch die adaptiven Filtermodelle 40 bzw. 56 akustisch
und elektrisch ausgelöst
werden. Die Summe 98 ist im Wesentlichen von Sprache von
der Person 30 frei, da diese durch das adaptive Filtermodell 84 elektrisch
ausgelöscht wird.
Somit ist die Summe 98 an den Lautsprecher 34 im
Wesentlichen von Geräuschen
von der Geräuschquelle 14 und
Sprache von der Person 30 frei, doch enthält sie Sprache
von der Person 26, so daß der Lautsprecher 34 das
Geräusch
von der Geräuschquelle 18 an
der Stelle 28 auslöscht
und im Wesentlichen kein Geräusch
von der Geräuschquelle 14 einbringt
und im Wesentlichen keine Sprache von der Person 30 einbringt
und Sprache von der Person 26 einbringt, so daß die Person 30 die
Person 26 im Wesentlichen von Geräuschen von den Geräuschquellen 14 und 18 frei
und im Wesentlichen von ihrer eigenen Sprache frei hören kann.
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Die
zum Lautsprecher 32 gelieferte Summe 114 ist im
Wesentlichen von Geräuschen
von der Geräuschquelle 18 frei,
da diese durch die adaptiven Filtermodelle 48 bzw. 70 akustisch
und elektrisch ausgelöst
werden. Die Summe 114 ist im Wesentlichen von Sprache von
der Person 26 frei, da diese durch das adaptive Filtermodell 100 elektrisch
ausgelöscht wird.
Die Summe 114 an den Lautsprecher 32 ist somit
im Wesentlichen von Geräuschen
von der Geräuschquelle 18 frei,
doch enthält
sie Sprache von der Person 30, so daß der Lautsprecher 32 das
Geräusch
von der Geräuschquelle 14 an
der Stelle 24 auslöscht
und im Wesentlichen kein Geräusch
von der Geräuschquelle 18 einbringt
und im Wesentlichen keine Sprache von der Person 26 einbringt
und Sprache von der Person 30 einbringt, so daß die Person 26 die
Person 30 im Wesentlichen von Geräuschen von den Geräuschquellen 14 und 18 frei
und im Wesentlichen von ihrer eigenen Sprache frei hören kann.
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Jedes
der adaptiven Filtermodelle ist vorzugsweise das in der US-Patentschrift
Nr. 4,677,676 gezeigte. Jedes Modell modelliert seinen jeweiligen Vorwärtsweg von
seinem jeweiligen Eingangssignal zu seinem jeweiligen Ausgangssignal
adaptiv on-line ohne zugehörige
off-line-Vorübung.
Jedes der Modelle 40 und 48 modelliert auch seinen
jeweiligen Rückkopplungsweg
von seinem jeweiligen Lautsprecher zu seinem jeweiligen Mikrophon
hinsichtlich sowohl Breitband- als auch Schmalbandgeräuschen adaptiv
ohne zugehörige
off-line-Vorübung und
ohne ein gesondertes Modell, das nur dem Rückkopplungsweg gewidmet ist
und dazu einer Vorübung
unterzogen wurde. Jedes der Modelle 40 und 48 modelliert
wie in der US-Patentschrift 4,677,676 modelliert den Rückkopplungsweg
vom jeweiligen Lautsprecher zum jeweiligen Mikrophon adaptiv als
Teil des adaptiven Filtermodells selbst ohne ein gesondertes Modell,
das nur dem Rückkopplungsweg
gewidmet ist und dazu einer Vorübung
unterzogen wurde. Jedes der Modelle 40 und 48 weist
eine Übertragungsfunktion
auf, die sowohl Nullstellen als auch Pole umfaßt, um den Vorwärtsweg bzw.
den Rückkopplungsweg
zu modellieren. Jedes der Modelle 56 und 70 weist
eine Übertragungsfunktion
auf, die sowohl Pole als auch Nullstellen umfaßt, um die akustische Pol-Nullstellen-Übertragungsfunktion
zwischen seinem jeweiligen Eingangsmikrophon und seinem jeweiligen
Fehlermikrophon adaptiv zu modellieren. Jedes der Modelle 84 und 100 weist
eine Übertragungsfunktion
auf, die sowohl Pole als auch Nullstellen umfaßt, um die akustische Pol-Nullstellen-Übertragungsfunktion
zwischen seinem jeweiligen Ausgangslautsprecher und seinem jeweiligen
Fehlermikrophon adaptiv zu modellieren. Der adaptive Filter für alle Modelle
wird vorzugsweise durch die Verwendung eines rekursiven Least-Mean-Square-Filters
erreicht, wie in der US-Patentschrift Nr. 4,677,676 beschrieben
ist. Vorzugsweise ist auch jedes der Modelle 40 und 48 mit
einer Hilfsgeräuschquelle
wie etwa 140 in der US-Patentschrift Nr. 4,677,676 versehen,
die ein Hilfsgeräusch
in das jeweilige adaptive Filtermodell einbringt, welches zufällig und
mit dem auszulöschenden
Geräusch
von der jeweiligen Geräuschquelle
unkorreliert ist.
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In
einer Ausführungsform
sind die Geräuschmikrophone 20 und 22 am
Ende eines Sondenrohrs angeordnet, um ein direktes Anordnen der Mikrophone
in einer strengen Umgebung wie etwa einem Bereich mit einer hohen
Temperatur oder einer hohen elektromagnetischen Feldstärke zu vermeiden.
Alternativ werden die Signale, die durch die Geräuschmikrophone 20 und 22 erzeugt
werden, von einem Schwingungssensor erhalten, der an der jeweiligen
Geräuschquelle
angeordnet ist, oder von einem elektrischen Signal erhalten, das
direkt mit der jeweiligen Geräuschquelle
verbunden ist, zum Beispiel einem Tachometersignal an einer Maschine
oder einem computererzeugten Antriebssignal an einer Vorrichtung
wie etwa einem magnetischen Resonanzscanner.
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In
einer Ausführungsform
sind eine einzelne Geräuschquelle 14 und
ein Modell 40 bereitgestellt, wobei die Auslöschung über den
Lautsprecher 32 und die Kommunikation von der Person 26 über das Mikrophon 36 erfolgt.
In einer anderen Ausführungsform
sind nur die Modelle 40 und 56 bereitgestellt.
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In
einer anderen Ausführungsform
sind nur die Modelle 40, 56 und 84 bereitgestellt.
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Man
versteht somit, daß das
Kommunikationssystem 10 Folgendes aufweist: eine erste
akustische Zone 12, eine zweite akustische Zone 16,
ein erstes Mikrophon 36 in der ersten Zone, einen ersten Lautsprecher 32 in
der ersten Zone, ein zweites Mikrophon 38 in der zweiten
Zone, das ein Ausgangssignal aufweist, welches dem ersten Lautsprecher 32 zugeführt wird,
so daß eine
erste Person 26 in der ersten Zone 12 die Sprache
einer zweiten Person 30 in der zweiten Zone 16 wie
durch das zweite Mikrophon 38 und den ersten Lautsprecher 32 übertragen hören kann,
und einen zweiten Lautsprecher 34 in der zweiten Zone 16,
der ein Eingangssignal aufweist, das vom ersten Mikrophon 36 zugeführt wird, so
daß die
zweite Person 30 in der zweiten Zone 16 die Sprache
der ersten Person 26 in der ersten Zone 12 wie
durch das erste Mikrophon 36 und den zweiten Lautsprecher 34 übertragen
hören kann.
Jede der Zonen ist einem Geräusch
ausgesetzt. Die erste Person 26 an der ersten Sprechstelle 24 in
der ersten Zone 12 und die zweite Person 30 an
der zweiten Sprechstelle 28 in der zweiten Zone 16 sind
jeweils einem Geräusch
ausgesetzt. Der Lautsprecher 32 bringt Schall an der ersten
Sprechstelle 24 in die erste Zone 12 ein. Der
Lautsprecher 34 bringt Schall an der zweiten Sprechstelle 28 in
die zweite Zone 16 ein. Das Fehlermikrophon 36 nimmt
das Geräusch und
die Sprache an der Stelle 24 wahr. Das Modell 40 weist
ein Modelleingangssignal von einem Bezugssignal auf, das mit dem
Geräusch
korreliert ist, wie es durch das Eingangsmikrophon 20 bereitgestellt
wird, welches das Geräusch
von der Geräuschquelle 14 wahrnimmt.
Das Modell 40 weist ein Fehlereingangssignal 44 vom
Mikrophon 36 auf. Das Modell 40 weist ein Modellausgangssignal 46 auf,
das ein Korrektursignal an den Lautsprecher 32 ausgibt,
um an der Stelle 24 einen auslöschenden Schall einzubringen, um
dort das Geräusch
zu dämpfen.
Das Fehlermikrophon 38 nimmt an der Stelle 28 ein
Geräusch
und Sprache wahr. Das Modell 48 weist ein Modelleingangssignal 50 von
einem Bezugssignal auf, das mit dem Geräusch korreliert ist, wie es
durch das Eingangsmikrophon 22 bereitgestellt wird, das
das Geräusch
von der Geräuschquelle 18 wahrnimmt.
Das Modell 48 weist ein Fehlereingangssignal 52 vom
Mikrophon 38 auf. Das Modell 48 weist ein Modellausgangssignal 54 auf,
das ein Korrektursignal an den Lautsprecher 34 ausgibt,
um an der Stelle 28 einen auslöschenden Schall einzubringen,
um dort das Geräusch
zu dämpfen.
Das Modell 56 weist ein Modelleingangssignal 60 vom
Mikrophon 20, ein Modellausgangssignal 62, das
ein Korrektursignal ausgibt, welches an der Summiervorrichtung 64 mit
dem Ausgangssignal 58 des Mikrophons 36 summiert
wird, um das Geräusch
von der ersten Zone 12 im Ausgangssignal des Mikrophons 36 elektrisch
auszulöschen,
und ein Fehlereingangssignal 68 vom Ausgangssignal 66 der
Summiervorrichtung 64 auf. Das Modell 70 weist
ein Modelleingangssignal 74 vom Mikrophon 22,
ein Modellausgangssignal 76, das ein Korrektursignal ausgibt,
welches an der Summiervorrichtung 78 mit dem Ausgangssignal 72 des
Mikrophons 38 summiert wird, um das Geräusch von der Zone 16 im
Ausgangssignal des Mikrophons 38 auszulöschen, und ein Fehlereingangssignal 82 vom Ausgangssignal 80 der
Summiervorrichtung 78 auf. Das Modell 84 löscht die
Sprache der zweiten Person 30 im Ausgangssignal des Mikrophons 36,
die andernfalls aufgrund der elektrischen Übertragung von Mikrophon 38 zum
Lautsprecher 32 vorhanden wäre und durch den Lautsprecher 32 zum
Mikrophon 36 ausgestrahlt würde, aus, wobei die Auslöschung der Sprache
der Person 30 im Ausgangssignal des Mikrophons 36 ihre
Neuausstrahlung durch den Lautsprecher 34 verhindert. Das
Modell 100 löscht
die Sprache der Person 26 im Ausgangssignal des Mikrophons 38,
die andernfalls aufgrund der elektrischen Übertragung von Mikrophon 36 zum
Lautsprecher 34 vorhanden wäre und durch den Lautsprecher 34 zum
Mikrophon 38 ausgestrahlt würde, aus, wobei die Auslöschung der
Sprache der Person 26 im Ausgangssignal des Mikrophons 34 ihre
Neuausstrahlung durch den Lautsprecher 32 verhindert.
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Das
oben beschriebene System ist in der US-Patentschrift Nr. 5,033,082
gezeigt.
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Die vorliegende
Erfindung
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind zusätzliche Modelle 120 und 122 bereitgestellt.
Das Modell 120 löscht
die Sprache der Person 26 im Ausgangssignal des Mikrophons 36,
die andernfalls aufgrund der akustischen Übertragung vom Lautsprecher 34 in
der Zone 16 zum Mikrophon 36 in der Zone 12 vorhanden
wäre, aus.
Dies ist in Ausführungen
erwünscht, bei
denen zwischen den Zonen 12 und 16 keine akustische
Isolierung oder Sperre vorhanden ist, wie zum Beispiel in einem
Fahrzeug wie etwa einer Großraumlimousine,
wo die Zone 12 der Vordersitz und die Zone 16 ein
Rücksitz
sein kann, d. h., wo eine akustische Kopplung der Zonen und eine
akustische Übertragung
dazwischen besteht, so daß die
Schallausstrahlung durch den Lautsprecher 34 nicht nur elektrisch über das
Mikrophon 38 und den Lautsprecher 32 zur Zone 12 übertragen
wird, sondern auch akustisch vom Lautsprecher 34 zur Zone 12 übertragen
wird. Das Modell 122 löscht
die Sprache der Person 30 im Ausgangssignal des Mikrophons 38,
die andernfalls aufgrund der akustischen Übertragung vom Lautsprecher 32 in
der Zone 12 zum Mikrophon 38 in der Zone 16 vorhanden
wäre, aus.
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Das
Modell 84 modelliert den Weg vom Lautsprecher 32 zum
Mikrophon 36. Das Modell 100 modelliert den Weg
vom Lautsprecher 34 zum Mikrophon 38. Das Modell 120 modelliert
den Weg vom Lautsprecher 34 zum Mikrophon 36.
Das Modell 122 modelliert den Weg vom Lautsprecher 32 zum
Mikrophon 38. Das Modell 84 weist ein Modelleingangssignal 86 vom
Eingangssignal zum Lautsprecher 32, das vom Ausgangssignal
des Mikrophons 38 zugeführt
wird, und ein Modellausgangssignal 88 zum Ausgangssignal
des Mikrophons 36, das zum Eingangs signal des Lautsprechers 34 geliefert
wird, auf. Das Modell 100 weist ein Modelleingangssignal 102 vom
Eingangssignal zum Lautsprecher 34, das vom Ausgangssignal
des Mikrophons 36 zugeführt
wird, und ein Modellausgangssignal 104 an das Ausgangssignal
des Mikrophons 38, das zum Eingangssignal des Lautsprechers 32 geliefert
wird, auf. Das Modell 120 weist ein Modelleingangssignal 124 vom Eingangssignal
zum Lautsprecher 34, das vom Ausgangssignal des Mikrophons 36 zugeführt wird,
und ein Modellausgangssignal 126 zum Ausgangssignal des
Mikrophons 36, das zum Eingangssignal des Lautsprechers 34 geliefert
wird, auf. Das Modell 122 weist ein Modelleingangssignal 128 vom
Eingangssignal zum Lautsprecher 32, das vom Ausgangssignal des
Mikrophons 38 zugeführt
wird, und ein Modellausgangssignal 130 zum Ausgangssignal
des Mikrophons 38, das zum Eingangssignal des Lautsprechers 32 geliefert
wird, auf. Eine Hilfsgeräuschquelle 132 wie
die Hilfsgeräuschsquelle 140 in
der US-Patentschrift Nr. 4,677,676 bringt durch die Summiervorrichtung 134 ein
Hilfsgeräusch
in die Modelleingangssignale 102 und 124 der Modelle 100 bzw. 120 ein,
wobei das Hilfsgeräusch
zufällig
und mit dem auszulöschenden
Geräusch
von der jeweiligen Geräuschquelle
unkorreliert ist. In einer Ausführungsform
wird die Hilfsgeräuschsquelle 132 durch
eine Galois-Sequenz, M. R. Schroeder, Number Theory In Science And
Communications, Berlin: Springer Verlag, 1984, Seite 252 bis 261,
bereitgestellt, obwohl selbstverständlich andere zufällige unkorrelierte
Geräuschquellen
verwendet werden können.
Die Galois-Sequenz ist eine pseudozufällige Sequenz, die sich nach
2M – 1
Punkten wiederholt, wobei M die Anzahl der Stufen in einem Schieberegister
ist. Die Galois-Sequenz
wird bevorzugt, da sie leicht zu berechnen ist und leicht eine Periode
aufweisen kann, die viel länger
als die Ansprechzeit des Systems ist. Eine Hilfszufallsgeräuschquelle 136 bringt
durch die Summiervorrichtung 138 ein Hilfsgeräusch in
die Modelleingangssignale 86 und 128 der Modelle 84 bzw. 122 ein,
wobei das Hilfsgeräusch
zufällig
und mit dem auszulöschenden
Geräusch
von der jeweiligen Ge räuschquelle
unkorreliert ist. Vorzugsweise wird die Hilfsgeräuschquelle 136 wie
oben beschrieben durch eine Galois-Sequenz bereitgestellt. Jede der Hilfsgeräuschquellen 132 und 136 ist
zufällig
und in Bezug zueinander und in Bezug zum Geräusch von der Geräuschquelle 14,
zur Sprache von der Person 26, zum Geräusch von der Geräuschquelle 18 und zur
Sprache von der Person 30 unkorreliert. Das Modell 120 ist
dazu ausgebildet, durch das Hilfsgeräusch von der Quelle 132 zum
Pfad vom Lautsprecher 34 zum Mikrophon 36 hin
zu konvergieren und ihn zu modellieren. Das Modell 100 ist
dazu ausgebildet, durch das Hilfsgeräusch von der Quelle 132 zum Pfad
vom Lautsprecher 34 zum Mikrophon 38 hin zu konvergieren
und ihn zu modellieren. Das Modell 84 ist dazu ausgebildet,
durch das Hilfsgeräusch
von der Quelle 136 zum Pfad vom Lautsprecher 32 zum
Mikrophon 36 hin zu konvergieren und ihn zu modellieren.
Das Modell 122 ist dazu ausgebildet, durch das Hilfsgeräusch von
der Quelle 136 zum Pfad vom Lautsprecher 32 zum
Mikrophon 38 hin zu konvergieren und ihn zu modellieren.
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2 zeigt
ein System, das 1 ähnlich ist und die gleichen
Bezugszeichen verwendet, wo dies passend ist, um das Verständnis zu
erleichtern. Das System von 2 wird in
einem Fahrzeug 140 wie etwa einer Großraumlimousine verwendet. Der
Lautsprecher 32 stellt eine verbesserte Stimme von Zone 2,
d. h., mit Geräusch-
und Echounterdrückung
wie oben beschrieben, bereit. Der Lautsprecher 32 stellt auch
den Ton für
die Zone 1 und das zellulare Telephon für die Zone 1 bei 12 wie
etwa den Vordersitz bereit. In der Zone 1 werden auch die Stimme
in der Zone 1 von der Person 26 wie etwa dem Fahrer und/oder
dem Fahrgast auf dem Vordersitz geliefert. In der Zone 1 werden
durch die akustische Kopplung von der Zone 2 auch das Echo der durch
den Lautsprecher 34 ausgestrahlten verbesserten Stimme
1 mit Geräusch- und Echounterdrückung wie
oben beschrieben und der Ton von der Zone 2 und das zellulare Telefon
von der Zone 2 geliefert. Der wie mit 59 gezeigte Signalinhalt
im Ausgangssi gnal 56 des Mikrophons 36 beinhaltet:
die Stimme 1; das Echo der verbesserten Stimme 1; die verbesserte
Stimme 2; den Ton 1; den Ton 2; das zellulare Telefon 1; das zellulare
Telefon 2. Der Lautsprecher 34 strahlt bei 16 wie
etwa einem Rücksitz
des Fahrzeugs die verbesserte Stimme 1, den Ton für die Zone
2 und das zellulare Telefon für
die Zone 2 aus. In der Zone 2 werden auch die Stimme in der Zone
2 von der Person 30 wie etwa einem oder mehreren Fahrgästen auf den
Rücksitzen,
das Echo der verbesserten Stimme 2, das die Stimme von Zone 2 ist,
wie sie durch den Lautsprecher 32 in Zone 1 aufgrund der
akustischen Kopplung damit ausgestrahlt wird, wie auch der Ton von
der Zone 1 und das zellulare Telefon von der Zone 1 wie vom Lautsprecher 32 ausgestrahlt
geliefert. Der wie mit 73 gezeigte Signalinhalt im Ausgangssignal 72 des
Mikrophons 38 beinhaltet: die Stimme 2; das Echo der verbesserten
Stimme 2; die verbesserte Stimme 1; den Ton 1; den Ton 2, das zellulare
Telefon 1; das zellulare Telefon 2. Die Summiervorrichtung 90 summiert
das Ausgangssignal 58 des Mikrophons 36, das Ausgangssignal 88 des
Modells 84 und das Ausgangssignal 126 des Modells 120 und
liefert die sich ergebende Summe bei 92 zur Summiervorrichtung 134,
der Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtung 142 des Modells 84 und
zur Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtung 144 des Modells 120.
Die Summiervorrichtung 134 summiert das Ausgangssignal 92 der
Summiervorrichtung 90, das Übungssignal von der Hilfszufallsgeräuschquelle 132 und
die Signale des Tons 2 und des zellularen Telefons 2 für die Zone
2 und liefert die sich ergebende Summe zum Lautsprecher 34,
zum Modelleingangssignal 124 des Modells 120 und
zum Modelleingangssignal 102 des Modells 100.
Die Summiervorrichtung 106 summiert das Ausgangssignal 72 des Mikrophons 38,
das Modellausgangssignal 104 des Modells 100 und
das Modellausgangssignal 130 des Modells 122 und
liefert die sich ergebende Summe bei 108 zur Summiervorrichtung 138,
zur Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtung 146 des Modells 100 und
zur Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtung 148 des Modells 122.
Die Summiervorrichtung 138 summiert das Ausgangssignal 108 der
Summiervorrichtung 106, das Übungssignal von der Hilfszufallsgeräuschquelle 136 und
die Signale des Tons 1 und des zellularen Telefons 1 für die Zone
1 und liefert die sich ergebende Summe zum Lautsprecher 32,
zum Modelleingangssignal 86 des Modells 84 und
zum Modelleingangssignal 128 des Modells 122.
Das Übungssignal
von der Hilfszufallsgeräuschquelle 132 wird
zur Summiervorrichtung 134 und zu den Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtungen 146 und 144 der Modelle 100 bzw. 120 geliefert.
Das Übungssignal von
der Hilfszufallsgeräusch
quelle 136 wird zur Summiervorrichtung 138 und
zu den Fehlerkorrelator-Multipliziervorrichtungen 142 und 148 der
Modelle 84 bzw. 122 geliefert.
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In
digitalen Stimmverbesserungs(DVE)-Systemen werden Auslöschvorrichtungen
für akustische Echos,
AEC, verwendet, um die akustische Reflexion und das Echo auf ein
Mindestmaß zu
verringern, eine akustische Rückkopplung
zu verhindern und zusätzliche
unerwünschte
Signale zu entfernen. Auslöschvorrichtungen
für akustische
Echos werden am häufigsten
nur zwischen dem unmittelbaren Zonenlautsprecher und einem Mikrophon
eingesetzt, z. B. das Modell 84, das den Weg vom Lautsprecher 32 zum Mikrophon 36 modelliert.
Doch bei bestimmten Anwendungen, bei denen die Ausbreitungsverluste oder
die physikalische Dämpfung
zwischen Kommunikationszonen wie etwa 12 und 16 nicht
ausreichend sind, z. B. in einem Fahrzeuginneren wie etwa einer Großraumlimousine,
kann der akustische Weg zwischen diesen Zonen eine bedeutende Kopplung
gestatten und ein vermehrtes Systemecho, eine akustische Rückkopplung
und eine Signalverstümmelung verursachen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wenden Auslöschvorrichtungen für akustische Echos
zwischen allen Mikrophonen und Lautsprechern im wie in 2 gezeigten
digitalen Stimmverbesserungssystem an. Dies gestattet, daß Signalbeiträge von den
folgenden Quellen aus dem Mikrophon signal entfernt werden, so daß dieses
nur das Stimmsignal des nahen Sprechers enthält: dem durch den nahen Lautsprecher
ausgestrahlten Stimmsignal des fernen Sprechers; dem vom nahen Lautsprecher
ausgestrahlten nahen Ton; der vom fernen Lautsprecher ausgestrahlten
nahen Stimme; dem vom fernen Lautsprecher ausgestrahlten fernen Ton;
dem vom nahen und vom fernen Lautsprecher ausgestrahlten zellularen
Telefon. Durch Entfernen dieser Komponenten ist das Vollduplex-Kommunikationssystem
mit geschlossener Schleife mit gewünschten Systemverstärkungen,
die früher
nicht möglich
waren, stabiler. Zusätzlich
weist das sich ergebende Signal weniger fremde Geräusche auf,
was eine verbesserte Genauigkeit bei Sprachverarbeitungsaktivitäten gestattet.
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Die
Unterdrückung
von akustischem Echo kann eine on-line-Schätzung
des Wegs des akustischen Echos erfordern. In Fahrzeugausführungen
ist es erwünscht,
festzustellen, wann es zu einer Belegerbewegung kommt, um die Modelle
zur Unterdrückung
von akustischem Echo so rasch wie möglich zu aktualisieren. Nach
einem erwünschten
Merkmal, das durch bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
wird, kann der verfügbare
zusätzliche
Rückhalte-Belegersensor oder
ein Sicherheitsgurtverwendungsdetektor überwacht werden. Wenn der Sensor
eine Veränderung
der Stelle des Belegers oder der Sicherheitsgurtverwendung angibt,
wird eine Belegerbewegung angenommen und kommt es zu einer raschen
Anpassung, um die Modelle zur Unterdrückung von akustischem Echo
zu korrigieren und eine optimale Leistung des Systems sicherzustellen.
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Ferner
ist die richtige Anordnung eines Kommunikationsmikrophons in Fahrzeugausführungen aufgrund
von unterschiedlichen Größen von
Belegern und Sitzspurstandorten schwierig. Weniger ideale Mikrophonstellen
führen
zu niedrigeren Signal-Rausch-Verhältnissen, einer höheren benötigten Systemverstärkung und
einer geringeren Leistung. Nach einem erwünschten Gesichtspunkt ermöglichen
bevorzugte Ausfüh rungsformen
der vorliegenden Erfindung die Verwendung von zusätzlichen Rückhalte-Belegersensoren
oder Sitzspurstandortsensoren, die möglicherweise in zukünftigen
zusätzlichen
Rückhalte-Belegerpositionsfeststellsystemen verfügbar sein
werden. Von derartigen Sensoren können bestimmte Informationen
hinsichtlich des Gewichts, der Größe, des vorderen/hinteren Standorts usw.
verfügbar
sein. Bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ermöglichen
die Verwendung derartiger Informationen, um das passendste Mikrophon
z. B. aus einer Bank von Mikrophonen und/oder eine Verstärkungsauswahl
zu wählen,
um die Systemleistung sicherzustellen. Zum Beispiel würden bestimmten
Gewichts- oder Größeninformationen
einen kleinen Beleger angeben. Aus diesen Informationen kann der
allgemeine Sitzspurstandort angenommen werden oder von einem Sitzspurstandortsensor
erhalten werden und ein am besten geeignetes Mikrophon gewählt werden.
Aus den Größeninformationen
könnte
auch die Entfernung vom Beleger zum ausgewählten Mikrophon geschätzt werden und
eine passende Verstärkung
angewendet werden, um die zusätzliche
Entfernung vom ausgewählten
Mikrophon zu berücksichtigen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
die Verwendung derartiger Signale, um durch Auswählen passender Wandler und Parameter
die Robustheit des Systems zu erhöhen. Dies stellt eine Mikrophonauswahl
und/oder eine Verstärkungsauswahl
durch einen Belegersensoreingang bereit.
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Multidimensionale
digitale Stimmverbesserungssysteme können während des Betriebs neukonfiguriert
werden, um den Belegeranforderungen zu entsprechen. Viele Aktivitäten sind
prozessorintensiv und beeinträchtigen
im Vergleich mit kleiner dimensionierten Systemen die Systemrobustheit.
Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt ermöglichen
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Fahrzeugbelegersensor- oder
Sicherheitsgurtverwendungsdetektorinformationen, um zu bestimmen,
ob in einer bestimmten digitalen Stimmverbesserungszone ein Beleger
anwesend ist. Wenn kein Beleger festgestellt wird, können be stimmte
Funktionen, die mit dieser Zone verbunden sind, aus den rechentechnischen
Aktivitäten
beseitigt werden. Die Prozessorfähigkeiten
können
anderen Zonen neuzugewiesen werden, um eine sorgfältigere
Signalverarbeitung durchzuführen.
Bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
dem System, seine Dimensionalität
neu zu konfigurieren, um seine Leistung in einer optimalen Weise
gemäß den daran
gestellten Anforderungen zu erbringen. Dies stellt ein Ruhen von
digitalen Stimmverbesserungszonen auf Basis von Belegersensoren
bereit.
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In
digitalen Stimmverbesserungssystemen werden Auslöschvorrichtungen für akustische
Echos verwendet, um wie oben erwähnt
das Echo auf ein Mindestmaß zu
verringern, Kommunikationskanäle mit
geschlossener Schleife zu stabilisieren und eine akustische Rückkopplung
zu verhindern. Die Auslöschvorrichtungen
für akustische
Echos modellieren den akustischen Weg zwischen jedem Lautsprecher und
jedem Mikrophon, die mit dem System verbunden sind. Diese vollständige Kopplung
aller Lautsprecher und Mikrophone kann bei bestimmten Anwendungen
rechentechnisch aufwendig und unerwünscht sein. Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt gestatten bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, daß Auslöschvorrichtungen für akustische
Echos auf akustische Wege von Lautsprechern zu Mikrophonen angewendet
werden, wenn beschränkte
Prozessorfähigkeiten
vorhanden sind. Zwischen jeder Lautsprecher-Mikrophon-Kombination
werden Übertragungsfunktionen
genommen. Die Verstärkung über die
Kommunikationssystembandbreite wird zwischen den Übertragungsfunktionen
verglichen. Jene Übertragungsfunktionen,
die über
das Frequenzband den Trend zu einer höheren Verstärkung zeigen, zeigen eine größere akustische Kopplung
zwischen dem bestimmten Lautsprecher und dem Mikrophon an. Der Systemgestalter
kann eine Rangordnung der Verstärkungstrends
verwenden, um Auslöschvorrichtungen
für akustische
Echos zuerst auf jene Wege mit der größeren akustischen Kopplung
anzuwenden. Dies gestattet dem Systemgestalter, der Anwen dung von
Auslöschvorrichtungen
für akustische
Echos auf jene Lautsprecher-Mikrophon-Wege Vorrang zu geben, die
am meisten Unterstützung
benötigen,
um eine stabile Kommunikation sicherzustellen. Wege, die nicht mit
Auslöschvorrichtungen
für akustische
Echos bedient werden können,
würden
sich zur Echoverringerung auf die physikalische Dämpfung und
Ausbreitungsverluste des akustischen Wegs, und für eine erhöhte Stabilität auf andere,
weniger intensive elektronische Mittel verlassen. Dies ermöglicht eine
Optimierung der digitalen Stimmverbesserung unter Verwendung physikalischer
Eigenschaften.
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Ein
Stimmaktivitätsfeststellalgorithmus
wird dadurch beurteilt, wie genau er auf eine weite Vielfalt von
akustischen Ereignissen anspricht. Einer, der eine Trefferrate von
100% bei gewünschten
Stimmsignalen und eine Fehlerrate von 0% bei unerwünschten
Geräuschen
aufweist, wird als ideal betrachtet. Die Verwendung einer Belegerwahrnehmungsvorrichtung
als einen der Eingänge
an den Stimmaktivitätsfeststellalgorithmus
kann innerhalb der Grenzen der Belegerwahrnehmungsvorrichtung die
Sicherheit bereitstellen, daß kein
Fehler auftreten wird, wenn ein Standort nicht belegt ist. Dieses
Merkmal würde für Fahrzeuganwendungen
besonders bedeutend sein, wenn keine zusätzlichen Fahrgäste anwesend sind,
mit denen ein Fahrer kommunizieren kann. Es kann sein, daß intelligente
Airbags und andere passive Sicherheitsvorrichtungen zur richtigen
Entfaltung bald Merkmale wie die Größe, die Form und die Anwesenheit
von Fahrgästen
in Fahrzeugen kennen müssen.
Die mindesten gewünschten
Informationen, die zum Zeitpunkt der Entfaltung bekannt sein sollten,
wären,
zu wissen, ob ein zu schützender
Fahrgast anwesend ist. Kein Fahrgast, oder möglicherweise noch wichtiger,
ein kleiner Fahrgast oder ein Kindersitz würde eine Deaktivierung des
passiven Rückhaltesystems
erfordern. Diese Wahrnehmungsinformationen würden als eine verbindende Bedingung
in digitalen Stimmverbesserungssystemen nützlich sein, um auch ein stimmwahrnehmendes
Mikrophon zu deakti vieren, wenn kein Beleger anwesend ist. Dies
stellt eine Stimmaktivitätsfeststellung mit
Belegerwahrnehmungsvorrichtungen bereit.
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3 zeigt
einen Schalter 150, der einen offenen und einen geschlossenen
Zustand aufweist und im geschlossenen Zustand das Ausgangssignal des
Mikrophons 38 hindurchleitet. Ein Stimmaktivitätsdetektor 152 weist
an einem Knoten 154 zwischen dem Mikrophon 38 und
dem Schalter 150 ein Eingangssignal vom Ausgangssignal
des Mikrophons 38 auf. Ein Belegersensor 156 nimmt
die Anwesenheit einer Person in der akustischen Zone 16, z.
B. einem hinteren Fahrgastsitz, war. Eine logische UND-Funktion,
die durch ein UND-Gatter 158 bereitgestellt wird, weist
ein erstes Eingangssignal 160 vom Stimmaktivitätsdetektor 152,
ein zweites Eingangssignal 162 vom Belegersensor 156,
und ein Ausgangssignal 164 an den Schalter 150 auf,
um diesen zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand zu
betätigen,
um zu steuern, ob er ein Zonenübertragungsausgangssignal
weitergibt, oder nicht.
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Es
ist für
die on-line-Übung
erwünscht,
daß ein
Geräusch
durch den Beleger nicht wahrnehmbar ist, aber doch ein ausreichendes
Signal-Rausch-Verhältnis
für eine
genaue Modellkonvergenz aufweist. Nach einem erwünschten Gesichtspunkt kann
das vorliegende System verwendet werden, um die Mikrophongatteraktivität auszunutzen,
um das zulässige Übungssignal
und die Konvergenz der Unterdrückung
von akustischem Echo zu erhöhen.
Dies gestattet den Modellen zur Unterdrückung von akustischem Echo,
aggressiver und genauer angepaßt
zu sein. Wenn das Mikrophongatter geöffnet ist, wird ein gewisser
Sprachpegel vorhanden sein. Wenn Sprache übertragen wird, kann dem Sprachsignal
ein Übungssignal
mit höherem
Pegel hinzugefügt
sein und nach wie vor für
den Beleger nicht wahrnehmbar sein. Dies kann durch eine gattergesteuerte Übungssignalverstärkung, 4,
erreicht werden. Bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung er möglichen
die Verwendung bereits vorhandener Systemmerkmale, um die gesamte
Robustheit in einer unauffälligen
Weise zu erhöhen.
Dies stellt einen Übungsgeräuschpegel
für die
Unterdrückung von
akustischem Echo auf Basis der Mikrophongatteraktivität bereit.
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In 4 wird
das Eingangssignal zum ersten Modell 84 durch eine veränderliche Übungssignalschaltung 170 geliefert,
die mit zunehmenden Sprachsignalpegeln vom Mikrophon 38 zunehmende Übungssignalpegel
bereitstellt. Die Übungssignalschaltung 170 beinhaltet
eine Summiervorrichtung 172, die ein Eingangssignal 174 vom
Mikrophon 38, ein Eingangssignal 176 von einem Übungssignal
und ein Ausgangssignal 178 zum Lautsprecher 32 und zum
Modell 84 aufweist. Ein veränderliches Verstärkungselement 180 liefert
das Übungssignal
von der Übungssignalquelle 182 zum
Eingangssignal 176 der Summiervorrichtung 172.
Ein Stimmaktivitätsdetektor 184 nimmt
den Sprachsignalpegel vom Mikrophon 38 an einem Knoten 186 zwischen
dem Mikrophon 38 und dem Eingang 174 der Summiervorrichtung 172 wahr
und steuert die Verstärkung
des veränderlichen
Verstärkungselements 180.
Wie oben erwähnt
ist es erwünscht,
daß die Übungssignalpegel unter
einem Pegel gehalten werden, der für eine Person in der Zone 12 wahrnehmbar
ist.
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Ferner
wird in 4 das Eingangssignal zum Modell 100 durch
eine veränderliche Übungssignalschaltung 188 geliefert,
die mit zunehmenden Sprachsignalpegeln vom Mikrophon 36 zunehmende Übungssignalpegel
bereitstellt. Die Übungssignalschaltung 188 beinhaltet
eine Summiervorrichtung 190, die ein Eingangssignal 192 vom
Mikrophon 36, ein Eingangssignal 194 von einem Übungssignal
und ein Ausgangssignal 196 zum Lautsprecher 34 und zum
Modell 100 aufweist. Ein veränderliches Verstärkungselement 198 liefert
das Übungssignal
von der Übungssignalquelle 200 zum
Eingangssignal 194 der Summiervorrichtung 190.
Ein Stimmaktivitätsdetektor 202 nimmt
den Sprachsignalpegel vom Mikrophon 36 an einem Knoten 204 zwischen
dem Mikrophon 36 und dem Eingang 192 der Summiervorrichtung 190 wahr
und steuert die Verstärkung
des veränderlichen
Verstärkungselements 198.
Vorzugsweise werden die Übungssignalpegel
unter einem Pegel gehalten, der für eine Person in der Zone 16 wahrnehmbar
ist.
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Es
ist erwünscht,
festzustellen, wann es zu einer Belegerbewegung oder Gepäcksbeladungsveränderungen
kommt. In einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann der halboffene Zustand von Fahrzeugtüren oder
das Innenlampensignal überwacht
werden. Wenn irgendeine Tür
geöffnet
wird, wird die gesamte on-line-Modellierung angehalten. Dies verhindert,
daß sich
die Modelle sowohl an Veränderungen
in den akustischen Grenzeigenschaften aufgrund von offenen Türen als
auch an Veränderungen
des Standorts des Lautsprechers, wenn dieser an der sich bewegenden
Tür angebracht
ist, anpaßt. Nachdem
bestimmt wurde, daß die
Türen geschlossen
sind, und eine Systemeinschwingzeit vergangen ist, kann angenommen
werden, daß es
wahrscheinlich zu einer Belegerbewegung oder einer Gepäcksbeladungsveränderung
gekommen ist. Demgemäß kann die
Anpassung stattfinden, um die Modelle zur Unterdrückung von
akustischem Echo zu korrigieren und eine optimale Leistung des Systems
sicherzustellen. Alternativ kann an jedem Modell eine Echorückkehrverlustverbesserungsmessung
vorgenommen werden, um die durch jede Unterdrückung von akustischem Echo
angebotene Echoverringerung zu berechnen und zu bestimmen, ob sie
angemessen sind. Wenn bestimmt wurde, daß sie unzureichend sind, könnte eine
aggressive Anpassung dann die Modelle zur Unterdrückung von
akustischem Echo korrigieren. Erneut ermöglicht das System die Verwendung
verfügbarer
Signale, um die Systemstabilität
und die Robustheit sicherzustellen, indem nicht nur keine Anpassung
erfolgt, während
sich das physikalische System in einem nichtfunktionalen Zustand
befindet, sondern zudem eine Modellierung erfolgt, wenn das System
in einen funktionalen Zustand zurückgeführt ist, um mögliche Beleger-
oder Gepäcksbewegungen
zu berücksichtigen.
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Digitale
Stimmverbesserungssysteme können
bei Fahrzeuganwendungen oder anderen Anwendungen, die periodische
oder Tongeräusche
umfassen, mit dem Motor zusammenhängende Geräusche aufnehmen und neuausstrahlen.
Dies kann besonders ärgerlich
werden, wenn eine der Kommunikationszonen ein viel niedrigeres mit
dem Motor zusammenhängendes
Geräusch
aufweist, als andere. In dieser Situation wird das neuausgestrahlte
Geräusch
nicht durch das ursprüngliche
mit dem Motor zusammenhängende
Geräusch
verdeckt. Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt des vorliegenden Systems kann das Motor- oder das
mit dem Motor zusammenhängende
Tachometersignal mit einer Gleichstromsperrung und einer Größenbeschneidung
bearbeitet werden, so daß es
passende A/D-Beschränkungen
erfüllt.
Ein Anstiegsflanken- oder Nulldurchgangsdetektor überwacht
das Eingangssignal und berechnet einen Skaliererfrequenzwert. Ein
Durchschnittsgrößendetektor überwacht ebenfalls
das Eingangssignal, um das Frequenzfeststellprogramm abzuschalten,
wenn die Durchschnittsgröße unter
ein bestimmtes Niveau fällt.
Dies ist ein Geräuschablehnungsschema
für Signale
mit sich verändernder
Amplitude je nach der Motorgeschwindigkeit, Umdrehungen pro Minute,
U/min. Die berechnete Frequenz wird dann in die mit dem Motor zusammenhängenden
Frequenzen von Interesse umgewandelt, die summiert und in einen
zu beschreibenden elektronischen Geräuschsteuerungs-, ENC-, Filterbezug
eingegeben werden. Das Ausgangssignal des Filters wird dann vom
Mikrophonsignal subtrahiert, um die mit dem Motor zusammenhängende Komponente
aus dem Signal zu entfernen.
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In 5 nimmt
ein Tongeräuschentferner 210 ein
periodisches Geräusch
wahr und entfernt dieses aus dem Ausgangssignal des Mikrophons 36, um
seine Ausstrahlung durch den Lautsprecher 34 zu verhindern.
Der Tongeräuschentferner 210 beinhaltet eine
Summiervorrichtung 212, die ein Eingangssignal 214 vom
Mikrophon 36, ein von einem Tongenerator 218,
welcher als Reaktion auf das periodische Geräusch einen oder mehr Töne erzeugt,
durch ein adaptives Filtermodell 220 geliefertes Eingangssignal 216,
und ein Ausgangssignal 222 durch die Summiervorrichtung 90 zum
Lautsprecher 34 aufweist. Der Tongenerator 218 erhält mehrere
Tachometersignale 224, 226 und gibt für jedes
der Tachometersignale mehrere Tonsignale, zum Beispiel ein Tonsignal 2N1,
das die doppelte Frequenz des Tachometersignals 1 aufweist, ein
Tonsignal 4N1, das die vierfache Frequenz des Tachometersignals
1 aufweist, ein Tonsignal 1N2, das die gleiche Frequenz wie das
Tachometersignal 2 aufweist, ein Tonsignal 2N2, das die doppelte
Frequenz des Tachometersignals 2 aufweist, usw., an die Summiervorrichtung 228 aus.
Das Modell 220 weist ein Modelleingangssignal 230 von der
Summiervorrichtung 228, ein Modellausgangssignal 232,
das ein Korrektursignal zum Eingangssignal 216 der Summiervorrichtung
ausgibt, und ein Fehlereingangssignal 234 vom Ausgangssignal 222 der
Summiervorrichtung auf.
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Ferner
nimmt in 5 ein zweiter Tongeräuschentferner 240 ein
periodisches Geräusch
wahr und entfernt dieses aus dem Ausgangssignal des Mikrophons 38,
um seine Ausstrahlung durch den Lautsprecher 32 zu verhindern.
Der Tongeräuschentferner 240 beinhaltet
eine Summiervorrichtung 242, die ein Eingangssignal 244 vom
Mikrophon 38, ein von einem Tongenerator 258,
welcher als Reaktion auf das periodische Geräusch einen oder mehr Töne erzeugt,
durch ein adaptives Filtermodell 260 geliefertes Eingangssignal 246,
und ein Ausgangssignal 262 durch die Summiervorrichtung 106 zum
Lautsprecher 32 aufweist. Der Tongenerator 258 erhält mehrere Tachometersignale
wie etwa 264 und 266 und gibt wie oben für den Tongenerator 218 und
die Tachometersignale 224 und 226 beschrieben
für jedes
der Tachometersignale mehrere Tonsignale an die Summiervorrichtung 268 aus.
Das Modell 260 weist ein Modelleingangssignal 270 von
der Summiervorrichtung 268, ein Modellausgangssignal 272,
das ein Korrektursignal zum Eingangssignal 246 der Summiervorrichtung
ausgibt, und ein Fehlereingangssignal 274 vom Ausgangssi gnal 262 der
Summiervorrichtung auf. Bei der angeführten Fahrzeugausführung sind
die Signale Tach 1 224 und 264 und die Signale
Tach 2 226 und 266 die gleichen.
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Bei
Fahrzeuganwendungen nimmt das Hintergrundumgebungsgeräusch mit
der Fahrzeuggeschwindigkeit zu, und als Ergebnis wird in einem Kommunikationssystem
mehr Verstärkung
benötigt, um
eine angemessene Sprachverständlichkeit
zu unterhalten. Nach einem gewünschten
Gesichtspunkt ermöglicht
das vorliegende System die Anwendung eines auf ein Geräusch ansprechenden
einschließlich
fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlichen Hochpaßfilters auf das Mikrophonsignal.
Die Filterbegrenzung würde
mit erhöhten
Geräuschpegeln
wie etwa erhöhten
Fahrzeuggeschwindigkeiten ansteigen und daher die Systembandbreite
verringern. Durch Begrenzen der Systembandbreite ist mehr Verstärkung verfügbar, was
zu einer verbesserten Sprachverständlichkeit führt. Bei
höheren
Geschwindigkeiten werden die Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz durch
ein Breitbandgeräusch
durch das Fahrzeug und den Wind verdeckt, so daß die verringerte Bandbreite
die wahrgenommene Qualität
der Sprache nicht opfert. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten verringert
der Hochpaßfilter
seine Filterbegrenzung, um eine bereicherte Niederfrequenzleistung
bereitzustellen, wodurch Abneigungen gegen ein blechern klingendes
digitales Stimmverbesserungssystem überwunden werden. Dies stellt
eine auf ein Geräusch
ansprechende einschließlich
geschwindigkeitsabhängige
Bandbegrenzung für
ein Kommunikationssystem bereit.
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Die
Anpassung der Modelle zur Unterdrückung von akustischem Echo
mit einem zufälligen Geräusch kann
durch Einbringen des Übungsgeräuschs vor
oder nach dem auf ein Geräusch
ansprechenden oder geschwindigkeitsempfindlichen Filter, 6,
erreicht werden. Die Einbringung vor einem derartigen Filter stellt
ein System bereit, wobei das Übungsgeräusch geschwindigkeitsveränderlich
gefiltert wird. Dieser Ansatz ist vorteilhaft, um das höchste Übungssignal
zu er halten, das gestattet ist, während es für den Beleger nicht wahrnehmbar
ist. Doch die Filter zur Unterdrückung
von akustischem Echo würden
möglicherweise
ungezwungene Frequenzkomponenten aufweisen. Die Einbringung nach
dem geschwindigkeitsempfindlichen Filtersystem stellt ein System
bereit, wobei das Übungsgeräusch stets
die volle Bandbreite aufweisen würde.
Dies weist die Möglichkeit
auf, robuster zu sein, weist jedoch die Beschränkung auf, daß niedrigere Übungsgeräuschpegel
erlaubt wären,
um für
den Beleger nicht wahrnehmbar zu sein. Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt verwendet das vorliegende System die natürlichen
Ausgleiche zwischen der Bandbreite und der Verstärkung und führt zu einem robusteren Kommunikationssystem.
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In 6 weist
ein auf ein Geräusch
ansprechender Hochpaßfilter 290 zwischen
dem Mikrophon 36 und dem Lautsprecher 34 eine
Filterbegrenzung auf, die bei erhöhten Geräuschpegeln wirksam ist und
die Bandbreite verringert und mehr Verstärkung verfügbar macht, um die Verständlichkeit
der Sprache der Person 26, die vom Mikrophon 36 zum
Lautsprecher 34 übertragen
wird, zu verbessern. In der angeführten Fahrzeuganwendung ist
der Hochpaßfilter 290 fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlich,
so daß bei
höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten und sich daraus ergebenden höheren Geräuschpegeln
Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz blockiert werden und Sprachinhalte
mit höherer
Frequenz hindurchgelassen werden, welche Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz
andernfalls bei höheren
Geschwindigkeiten durch ein Breitbandgeräusch durch das Fahrzeug und
den Wind verdeckt würden,
so daß die
verringerte Bandbreite und die Abwesenheit der Sprachinhalte mit
niedrigerer Frequenz die wahrgenommene Qualität der Sprache nicht opfern,
und so daß die
Begrenzungsfrequenz des Filters bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten
und sich daraus ergebenden niedrigeren Geräuschpegeln vermindert wird,
so daß zusätzlich zu
Sprachinhalten mit höherer
Frequenz Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz hindurchgelassen
werden, um eine berei cherte Niederfrequenzleistung bereitzustellen
und Abneigungen gegen ein blechern klingendes System zu überwinden.
In einer Ausführungsform
weist eine Summiervorrichtung 292 ein erstes Eingangssignal 294 vom
Mikrophon 36, ein zweites Eingangssignal 296 von
einem Übungssignal,
das von einer Übungssignalquelle 298 geliefert wird,
und ein Ausgangssignal 300 zum Hochpaßfilter 290 auf, so
daß das Übungssignal
gemäß dem Geräuschpegel,
nämlich
der Fahrzeuggeschwindigkeit in Fahrzeugausführungen, veränderlich
gefiltert wird. In einer anderen Ausführungsform ist die Übungssignalquelle 298 gestrichen
und ist eine Summiervorrichtung 302 bereitgestellt, die
ein Eingangssignal 304 vom Hochpaßfilter 290, ein Eingangssignal 306 von
einem Übungssignal,
das von einer Übungssignalquelle 308 geliefert
wird, und ein Ausgangssignal 310 zum Lautsprecher 34 aufweist.
In dieser Ausführungsform
weist das Übungssignal
die volle Bandbreite auf und wird es nicht gemäß dem Geräuschpegel oder der Fahrzeuggeschwindigkeit
veränderlich gefiltert.
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Ferner
weist in 6 ein auf ein Geräusch ansprechender
Hochpaßfilter 312 zwischen
dem Mikrophon 38 und dem Lautsprecher 32 eine
Filterbegrenzung auf, die bei erhöhten Geräuschpegeln wirksam ist und
die Bandbreite verringert und mehr Verstärkung verfügbar macht, um die Verständlichkeit der
Sprache der Person 30, die vom Mikrophon 38 zum
Lautsprecher 32 übertragen
wird, zu verbessern. Bei der angeführten Fahrzeuganwendung ist der
Hochpaßfilter 312 fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlich,
so daß bei
höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten und sich daraus ergebenden hohen Geräuschpegeln
Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz blockiert werden und Sprachinhalte
mit höherer
Frequenz hindurchgelassen werden, welche Sprachinhalte mit niedrigerer
Frequenz andernfalls bei höheren
Geschwindigkeiten durch ein Breitbandgeräusch durch das Fahrzeug und
den Wind verdeckt würden,
so daß die
verringerte Bandbreite und die Abwesenheit der Sprachinhalte mit
niedrigerer Frequenz die wahrgenommene Qualität der Sprache nicht opfern,
und so daß die
Begrenzungsfrequenz des Filters bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten
und sich daraus ergebenden niedrigeren Geräuschpegeln vermindert wird,
so daß zusätzlich zu Sprachinhalten
mit höherer
Frequenz Sprachinhalte mit niedrigerer Frequenz hindurchgelassen
werden, um eine bereicherte Niederfrequenzleistung bereitzustellen
und Abneigungen gegen ein blechern klingendes System zu überwinden.
In einer Ausführungsform
weist eine Summiervorrichtung 314 ein erstes Eingangssignal 316 vom
Mikrophon 38, ein zweites Eingangssignal 318 von
einem Übungssignal,
das von einer Übungssignalquelle 320 geliefert wird,
und ein Ausgangssignal 322 zum Hochpaßfilter 312 auf, so
daß das Übungssignal
gemäß dem Geräuschpegel,
nämlich
der Fahrzeuggeschwindigkeit in Fahrzeugausführungen, veränderlich
gefiltert wird. In einer anderen Ausführungsform ist die Übungssignalquelle 320 gestrichen
und ist eine Summiervorrichtung 324 bereitgestellt, die
ein Eingangssignal 326 vom Hochpaßfilter 312, ein Eingangssignal 328 von
einem Übungssignal,
das von einer Übungssignalquelle 330 geliefert
wird, und ein Ausgangssignal 332 zum Lautsprecher 32 aufweist.
In dieser Ausführungsform
weist das Übungssignal
die volle Bandbreite auf und wird es nicht gemäß dem Geräuschpegel oder der Fahrzeuggeschwindigkeit
veränderlich gefiltert.
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Die
optimale Stimmaufnahme in einen digitalen Stimmverbesserungssystem
kann dadurch gekennzeichnet werden, daß sie die größte Sprechzone
und das höchste
Signal-Rausch-Verhältnis
aufweist. Je größer die
Sprechzone ist, desto weniger Empfindlichkeit hinsichtlich der physischen
Größe, der
Sitzstellung und der Kopfstellung/bewegung wird das digitale Sprachverbesserungssystem
aufweisen. Großen
Sprechzonen wird gute Systemleistung und Ergonomie zugeschrieben.
Hohe Signal-Rausch-Verhältnisse
sind mit Sprachverständlichkeit
und guter Klangqualität
verbunden. Diese beiden Gestaltungsziele sind nicht immer ergänzend. Große Sprechzonen
können
erreicht werden, indem man über
mehrere Mikrophone verfügt,
um die Sprechzone zu überspannen,
was jedoch nega tive Auswirkungen auf das Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen
kann. Es ist erwünscht,
daß der
verfügbare Satz
von Mikrophonen abgetastet wird, um den besten Kandidaten für den maximalen
Sprachempfang zu bestimmen. Dies kann auf kurzfristigen Durchschnitten
der Leistung oder der Größe beruhen.
Eine Durchschnittsgrößenschätzung und
ein anschließender
Vergleich von zwei Mikrophonen ist eine Ausführung in einem digitalen Sprachverbesserungssystem.
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Wie
oben angeführt
können
Kommunikationssysteme mit geschlossener Schleife instabil werden,
wann immer der gesamte Schleifenverstärkungsfaktor "Eins" übersteigt. Eine sorgfältige Einstellung
der Systemverstärkung
und der Unterdrückung
von akustischem Echo kann verwendet werden, um die Systemstabilität sicherzustellen.
Aus verschiedensten Gründen
wie etwa hohen Verstärkungsanforderungen
oder einer weniger als idealen Leistung zur Unterdrückung von
akustischem Echo kann eine akustische Rückkopplung auftreten. Die akustische
Rückkopplung
tritt häufig
bei einer Systemresonanz oder dort auf, wo das freie Ansprechverhalten
verhältnismäßig ungedämpft ist.
Diese Resonanzen treten gewöhnlich
bei einem sehr hohen Q-, Qualitätsfaktor,
auf und können
durch ein enges Band im Frequenzbereich dargestellt werden. Somit wird
die Decke der gesamten Systemverstärkung durch nur einen kleinen
Anteil der Kommunikationssystembandbreite bestimmt, was im Wesentlichen die
Leistung über
alle Frequenzen im Band hinweg für
einen oder mehrere enge Bereiche begrenzt. Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt ermöglichen
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Beobachtung, Messung und Behandlung
einer Systemdynamik mit beharrlich hohem Q. Diese Dynamik kann sich
auf akustische Instabilitäten
beziehen, die auf ein Mindestmaß zu
verringern sind. Die Beobachtung der akustischen Rückkopplung
kann im Frequenzbereich durchgeführt
werden. Die Natur und der Klang der akustischen Rückkopplung
wird gewöhnlich
in einem kreischenden oder heulenden Energieausbruch beobachtet.
Die Klangqualität
dieser Art von Instabilität
geht über
Nachhallen, Echos oder Klingeln hinaus und kann im Frequenzbereich
durch Überwachen
des Leistungsspektrums beobachtet werden. Die Messung einer derartigen
Störung
kann mit einem Rückkopplungsdetektor
ausgeführt
werden, wobei die genaue Frequenz und Größe der Rückkopplung quantifiziert werden
kann. Auf dem Zeitbereich beruhende Schemata wie etwa die Autokorrelation
könnten
alternativ angewendet werden, um ähnliche Messungen zu erhalten.
Der Beobachtungs- und der Meßschritt
könnten
als Hintergrundaufgabe durchgeführt
werden, wodurch die Echtzeit-Digitalsignalverarbeitungsanforderungen
verringert würden.
Die Behandlung folgt durch Umwandlung dieser Rückkopplungsfrequenzinformationen
in Sperrfilterkoeffizienten, die durch einen Filter ausgeführt werden,
der auf den Kommunikationskanal angewendet wird. Die Größe der Verringerung
oder die Tiefe der Null des Sperrfilters kann wie gewünscht progressiv
angewendet oder auf eine maximale Dämpfung eingestellt werden.
Nachdem der Filter angewendet wurde, sollte die Beobachtung der
akustischen Rückkopplung
verschwinden, doch sollte Hysterese im Meßprozeß angewendet werden, um nicht
ein Schwingen der Rückkopplungsverringerung
zu fördern.
Langfristige Statistiken des Rückkopplungsbehandlungsprozesses
können
verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Sperrfilter aus dem Kommunikationskanal
entfernt werden könnte. Zusätzlich können mehrere
Sperrfilter in Serie angeschlossen sein, um kompliziertere akustische
Rückkopplungssituationen,
denen man häufig
in dreidimensionalen Schallfeldern begegnet, zu beseitigen.
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In 7 weist
ein Rückkopplungsdetektor 350 ein
Eingangssignal 352 vom Mikrophon 36 und ein Ausgangssignal 354 auf,
welches einen regelbaren Sperrfilter 356 steuert, der das
zum Lautsprecher 34 gelieferte Ausgangssignal des Mikrophons 36 filtert.
Der regelbare Sperrfilter 356 weist ein Eingangssignal 358 vom
Ausgangssignal des Mikrophons 36 auf. Der Rückkopplungsdetektor 350 weist
das Eingangssignal 352 vom Mikrophon 36 an einem
Knoten 360 zwischen dem Aus gang des Mikrophons 36 und dem
Eingangssignal 358 des regelbaren Sperrfilters 356 auf.
Die Summiervorrichtung 90 weist ein Eingangssignal vom
Ausgangssignal des Modells 84, ein Eingangssignal vom Ausgangssignal
des Modells 120 und ein Eingangssignal vom Ausgangssignal des
regelbaren Sperrfilters 356 und ein zum Lautsprecher 34 geliefertes
Ausgangssignal auf. Ein zweiter Rückkopplungsdetektor 370 weist
ein Eingangssignal 372 vom Mikrophon 38 und ein
Ausgangssignal 374 auf, welches einen zweiten regelbaren
Sperrfilter 376 steuert, der das zum Lautsprecher 32 gelieferte
Ausgangssignal des Mikrophons 38 filtert. Der regelbare
Sperrfilter 376 weist ein Eingangssignal 378 vom
Mikrophon 38 an einem Knoten 380 zwischen dem
Ausgang des Mikrophons 38 und dem Eingangssignal 378 des
regelbaren Sperrfilters 376 auf. Die Summiervorrichtung 106 weist
ein Eingangssignal vom Ausgangssignal des Modells 100,
ein Eingangssignal vom Ausgangssignal des Modells 122 und
ein Eingangssignal vom Ausgangssignal des regelbaren Sperrfilters 376 auf.
Die Summiervorrichtung 106 weist ein zum Lautsprecher 32 geliefertes Ausgangssignal
auf.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt können aus
der festgestellten Rückkopplungsfrequenz
eine Sinuswelle oder mehrere Sinuswellen erzeugt werden und als
der Bezug zum elektronischen Geräuschsteuerungsfilter
dienen. Der elektronische ENC-Filter wird an den genauen Frequenzen
Sperren bilden und seine Dämpfung
regeln, bis die störenden
Rückkopplungstöne auf den
Pegel des Grundrauschens verringert sind. Der ENC-Filter ist einer
wie in Adaptive Signal Processing, Widrow und Stearns, Prentice-Hall,
Inc., Englewood Cliffs, NJ 07632, 1982, Seite 316 bis 323, besprochenen
klassischen adaptiven Interferenzauslöschungsanwendung ähnlich.
Das Ausgangssignal des Filters wird dann vom Mikrophonsignal subtrahiert,
um die Rückkopplungskomponente
aus dem Signal zu entfernen. Die Rückkopplungsunterdrückung wird
vor der Unterdrückung
von akustischem Echo durchgeführt.
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In 8 entfernt
eine Akustikrückkopplungstonauslöschvorrichtung 390 ein
Tonrückkopplungsgeräusch aus
dem Ausgangssignal des Mikrophons 36, um seine Ausstrahlung
durch den Lautsprecher 34 zu verhindern. Die Rückkopplungstonauslöschvorrichtung 390 beinhaltet
eine Summiervorrichtung 392, die ein Eingangssignal 394 vom
Mikrophon 36, ein durch ein adaptives Filtermodell 402 geliefertes Eingangssignal 396 von
einem Rückkopplungsdetektor 398 und
von einem Tongenerator 400, und ein Ausgangssignal 404 durch
die Summiervorrichtung 90 zum Lautsprecher 34 aufweist.
Das Modell 402 weist ein Modelleingangssignal 406 vom
Tongenerator 400, ein Modellausgangssignal 408,
das ein Korrektursignal zum Summiervorrichtungseingangssignal 396 liefert,
und ein Fehlereingangssignal 410 vom Summiervorrichtungsausgangssignal 404 auf.
Eine zweite Rückkopplungstonauslöschvorrichtung 420 ist mit
der Rückkopplungstonauslöschvorrichtung 390 vergleichbar.
Die Rückkopplungstonauslöschvorrichtung 420 beinhaltet
eine Summiervorrichtung 422, die ein Eingangssignal 424 vom
Mikrophon 38, ein durch ein adaptives Filtermodell 432 geliefertes
Eingangssignal 426 von einem Rückkopplungsdetektor 428 und
von einem Tongenerator 430, und ein Ausgangssignal 434 aufweist,
das durch die Summiervorrichtung 106 zum Lautsprecher 32 geliefert
wird. Das Modell 432 weist ein Modelleingangssignal 436 vom
Tongenerator 430, ein Modellausgangssignal 438,
das ein Korrektursignal zum Summiervorrichtungseingangssignal 426 liefert,
und ein Fehlereingangssignal 440 vom Summiervorrichtungsausgangssignal 434 auf.
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Es
ist für
Kommunikationssysteme erwünscht,
daß sie
so rasch wie möglich
nach der Aktivierung verwendbar sind. Doch dies kann nicht erfolgen,
bis die Modelle zur Unterdrückung
von akustischem Echo zu einer genauen Lösung konvergiert haben, damit
das System mit einer passenden Verstärkung verwendet werden kann.
Nach einem erwünschten
Gesichtspunkt können
die Modelle zur Unterdrückung
von akustischem Echo beim vorliegenden System in einem Speicher gespeichert
werden und unmittelbar nach dem Hochfahren des Systems verwendet
werden. Diese Modelle können
eine gewisse kleinere Korrektur benötigen, um Veränderungen
in der Belegerstellung, der Gepäcksbeladung und
der Temperatur zu berücksichtigen.
Diese Modellkorrekturen können
von den gespeicherten Modellen mit rascherer Anpassung erreicht
werden, als wenn z. B. gemäß der US-Patentschrift
Nr. 5,022,082 von Nullvektoren ausgegangen wird.
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Fachleuten
können
verschiedenste Entsprechungen, Alternativen und Abänderungen
offensichtlich sein, die innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche liegen.