EP1401123A1

EP1401123A1 - Method and device for transmitting speech signals via an aircraft speech communication system

Info

Publication number: EP1401123A1
Application number: EP03020918A
Authority: EP
Inventors: Manfred Endress; Thomas Eisenberg; Stefan Schulz
Original assignee: KID Systeme GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2004-03-24
Also published as: DE10243955A1; DE10243955B4

Abstract

The method involves analyzing the speech quality and comparing it with reference parameters (14). Feedback information is generated if the speech quality is insufficient. The speech signal (8) is optimized during an actual announcement. As soon as inadequate speech quality occurs, feedback information is indicated within the perceivable range of the speaker. The feedback is given in the form of a visual, acoustic or mechanical (e.g. vibrator) indication. An Independent claim is included for an apparatus for implementing the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Übertragung von Sprachsignalen mittels einer Flugzeug-Sprachübertragungseinrichtung, wobei das Sprachsignal von einer Sprachaufnahmevorrichtung erfasst wird, in einer Vorrichtung zur Sprachanalyse und Sprachbewertung die Sprachqualität analysiert und mit Referenzparametern verglichen wird, dem analysierten Sprachsignal ein Maß für die Sprachqualität zugeordnet wird und zumindest bei Nichterreichen einer ausreichenden Sprachqualität Rückmeldeinformationen erzeugt werden.The invention relates to a method and an apparatus for transmitting Voice signals using an aircraft voice transmission device, the Voice signal is detected by a voice recording device in a device for language analysis and assessment, the language quality analyzed and with Reference parameters is compared, a measure of the analyzed speech signal the voice quality is assigned and, at least if sufficient, is not achieved Voice quality feedback information is generated.

Flugzeug-Sprachaufnahmevorrichtungen werden üblicherweise verwendet in Kommunikationssystemen im Bereich der Flugzeugkabine und des Cockpits zur Kommunikation zwischen den Flugbegleitern und/oder den Piloten oder für Ansagen an die Passagiere. Es werden Sprecheinrichtungen in Form von Handapparaten, Handmikrofonen oder Mikrofonen als Bestandteil eines Head-Sets verwendet. Die Qualität des zu übertragenden Sprachsignals hängt dabei von mehreren Faktoren ab, die der Sprecher mehr oder weniger eigenständig beeinflussen kann, damit ein qualitativ "gutes" Sprachsignal über die Übertragungsstrecke beim Hörer wahrzunehmen ist. Die individuellen Spracheigenschaften eines jeden Sprechers haben ebenso Einfluss auf die Qualität der zu übertragenden Sprachinformation wie die Störgeräusche aus der Umgebung des Sprechers und die technologische Realisierung der Sprachverarbeitung/-bearbeitung. Darüber hinaus ist die Haltung des Handapparates durch den Sprecher situationsbedingt und es kann nicht allgemeingültig die optimale Handhabung garantiert werden, da jeder Benutzer seine Handhabung individuell und subjektiv bewertet.
Die Qualität des zu übertragenden Sprachsignals schwankt somit bei unterschiedlicher Haltung des Handapparates bzw. Mikrofons durch den Sprecher, bei möglicherweise vorhandenen Störgeräuschen sowie in Abhängigkeit von der Lautstärke und Aussprache des Sprachsignals.
Aus US 5 684 921 ist ein Verfahren zur Übertragung von Sprachsignalen bekannt, welches ein Sprachsignal auswertet, die Sprachqualität bestimmt und eine Rückmeldung an den Sprecher ausgibt. Diese Methode ist für den Empfangsmodus eines Anrufbeantworters vorgesehen. Wenn ein Anruf entgegengenommen wird, erfolgt eine Aufzeichnung und Speicherung des empfangenen Signals. Erst am Ende der Aufzeichnung - wenn die Nachricht zu leise ist - erhält der Benutzer eine Rückmeldung über die schlechte Qualität seines aufgezeichneten Signals, wie in Spalte 3, Zeilen 12 bis 16 beschrieben ist. In diesem OFF-Line-Modus hat der Benutzer somit lediglich die Möglichkeit, die komplette Ansage zu wiederholen; er kann nicht während des Sprechens Korrekturmaßnahmen ergreifen.Airplane voice recorders are commonly used in communication systems in the area of the aircraft cabin and cockpit for communication between flight attendants and / or pilots or for announcements to passengers. Speech devices in the form of handsets, hand-held microphones or microphones are used as part of a headset. The quality of the speech signal to be transmitted depends on several factors that the speaker can influence more or less independently, so that a qualitatively "good" speech signal can be heard by the listener over the transmission path. The individual speech characteristics of each speaker have an influence on the quality of the speech information to be transmitted, as do the noise from the speaker's environment and the technological implementation of speech processing / processing. In addition, the position of the handset by the speaker depends on the situation and optimal handling cannot be guaranteed in a general way, since each user evaluates his handling individually and subjectively.
The quality of the speech signal to be transmitted thus fluctuates when the handset or microphone is held differently by the speaker, if there is any interference noise, and as a function of the volume and pronunciation of the speech signal.
From US 5 684 921 a method for the transmission of speech signals is known which evaluates a speech signal, determines the speech quality and outputs a feedback to the speaker. This method is intended for the answering mode of an answering machine. When a call is answered, the received signal is recorded and saved. Only at the end of the recording - if the message is too quiet - does the user receive feedback about the poor quality of his recorded signal, as described in column 3, lines 12 to 16. In this OFF-Line mode, the user only has the option of repeating the entire announcement; he cannot take corrective measures while speaking.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung von Sprachsignalen vorzuschlagen, mit dem während einer Durchsage die Qualität der zu übertragenden Sprache bewertet und angezeigt wird, um damit dem Sprecher während der Durchsage die Verbesserung der Sprachqualität seiner Durchsage zu ermöglichen. Damit ist die Kommunikation insbesondere innerhalb einer Flugzeugkabine zu verbessern. The present invention is therefore based on the object of a method for Propose transmission of voice signals with which during an announcement the quality of the language to be transmitted is assessed and displayed in order so that the speaker can improve the speech quality during the announcement to allow its announcement. So communication is special to improve within an aircraft cabin.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.This object is achieved by those mentioned in claim 1 Measures solved.

Dabei ist nach Patentanspruch 1 insbesondere vorteilhaft, dass die Sprachqualität des Sprachsignals für den Sprecher erfassbar ist und somit Indikatoren zurückgemeldet werden, die ihn veranlassen, von ihm beeinflussbare Faktoren zu verändern. So kann während der Durchsage einerseits die Position der Sprachaufnahmevorrichtung verändert werden oder aber die Lautstärke und Deutlichkeit seiner Aussprache ist zu verbessern. Der Sprecher kann sofort Korrekturmaßnahmen einleiten und die Sprachqualität der Ansage verbessern. Das ist insbesondere von hoher Bedeutung, wenn in einer Flugzeugpassagierkabine Ansagen mit sicherheitsrelevantem Inhalt durchgeführt werden (z.B. sofortiges Setzen und Anschallen o.ä.), die ein relativ schnelles Reagieren der Passagiere erfordern.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Patentanspruch 7 angegeben.It is particularly advantageous according to claim 1 that the speech quality of the speech signal is detectable for the speaker and thus indicators are reported that cause him to change factors that can be influenced by him. For example, the position of the voice recording device can be changed during the announcement or the volume and clarity of its pronunciation can be improved. The speaker can immediately take corrective measures and improve the voice quality of the announcement. This is particularly important when announcements with safety-relevant content are carried out in an aircraft passenger cabin (eg immediate seating and sounding or the like) which require the passengers to react relatively quickly.
A device for performing the method is specified in claim 7.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen Ansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 10 angegeben. Einzelheiten und weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Further developments and advantageous refinements are in the subclaims Claims 2 to 6 and 8 to 10 specified. Details and other advantages result from the following description of an embodiment of the Invention.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben ist.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is described below with reference to Figures 1 and 2.

Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Flugzeug-Sprachübertragungseinrichtung und
Fig. 2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Sprachanalyse sowie zur Verbesserung der Sprachqualität.

It shows:

Fig. 1: a schematic representation of an aircraft voice transmission device and
Fig. 2: an inventive device for speech analysis and to improve speech quality.

In der Figur 1 ist schematisch eine Flugzeug-Sprachübertragungseinrichtung 1 gezeigt. Das von einem Sprecher 2 erzeugte Sprachsignal 3 wird in Richtung einer Flugzeug-Sprachaufnahmevorrichtung 4 geleitet. In der gezeigten Ausführungsform ist die Sprachaufnahmevorrichtung 4 als ein Handapparat mit eingebautem Mikrofon 13 ausgebildet. Als weitere Sprachaufnahmevorrichtungen 4 kommen beispielsweise Handmikrofone oder auch Mikrofone eines Head-Sets in Betracht. Die Qualität des zu übertragenden Sprachsignals 3 hängt von mehreren Faktoren ab, die vom Sprecher mehr oder weniger beeinflussbar sind. Die individuellen Spracheigenschaften eines jeden Sprechers, wie die Lautstärke des Sprachsignals und die Deutlichkeit der Aussprache, haben ebenso Einfluss auf die Qualität der zu übertragenden Sprachinformation wie Störgeräusche 5 aus der Umgebung des Sprechers 2 sowie eine unterschiedliche Haltung der Sprachaufnahmevorrichtung 4 durch den Sprecher 2. Mit dem Halten der Sprachaufnahmevorrichtung 4 in einer bestimmten Position wird eine Übertragungsstrecke vom Sprecher 2 (Kehlkopf des Sprechers) über die Luft zur Sprachaufnahmevorrichtung 4 festgelegt. Diese Übertragungsstrecke wird bestimmt einerseits durch den Abstand r zwischen Kehlkopf (Sprecher 2) und Sprachaufnahmevorrichtung 4 und andererseits durch den Winkel α zwischen der Sprechrichtung und des Aufnahmeteils der Sprachaufnahmevorrichtung 4. Um eine verbesserte Sprachqualität zu erreichen, ist es das Ziel der Erfindung, die Übertragungsstrecke vom Sprecher 2 zur Sprachaufnahmevorrichtung 4 (Kehlkopf-Luft-Mikrofon) zu optimieren. Erreicht werden soll dieses Ziel durch eine Erfassung des Sprachsignals, eine Bewertung der Sprachqualität sowie eine Rückmeldung von Indikatoren, die den Sprecher veranlassen, die Position der Sprachaufnahmevorrichtung 4 zu verändern (primär Abstand r und Winkel α) oder die Lautstärke und/oder die "Deutlichkeit" seiner Aussprache zu verbessern, damit eine Verbesserung der Sprachqualität erzielt wird. Eine derartige Vorrichtung 7 (siehe Fig. 2) zur Sprachanalyse und Bewertung der Sprachqualität ist als Bestandteil der Sprachaufnahmevorrichtung 4 vorgesehen, die die Sprachinformationen 3 mittels Mikrofon 13 aufnimmt. Die Signal-Auswertung findet somit direkt im Handgerät des Benutzers statt. Wenn das Sprachsignal 8 eine ausreichende Qualität aufweist, wird dem Sprecher 2 entweder keine oder eine als positiv zu interpretierende Rückmeldeinformation 9 übermittelt. Die Ausgabevorrichtung 11, d.h. ein Lautsprecher, gibt über ein Sprachverarbeitungssystem 6 das Sprachsignal an einen oder mehrere Hörer 12 aus.
Falls die Sprachqualität des Signals 8 "verbesserungsfähig" ist bzw. nicht ausreicht, werden Rückmeldeinformationen 9 an den Sprecher 2 gegeben, der anhand der Signalisierung 10 erkennt, dass es Verbesserungspotential bei der Sprachqualität gibt und er somit die Position der Sprachaufnahmevorrichtung 4 verändern kann bzw. seine Aussprache verbessert. Auch in diesem Fall werden die Sprachsignale über das Sprachverarbeitungssystem 6 und der Ausgabevorrichtung 11 an einen oder mehrere Hörer 12 übermittelt.An aircraft voice transmission device 1 is shown schematically in FIG. The voice signal 3 generated by a speaker 2 is directed in the direction of an aircraft voice recording device 4. In the embodiment shown, the voice recording device 4 is designed as a handset with a built-in microphone 13. As further voice recording devices 4, for example hand microphones or even microphones of a headset come into consideration. The quality of the speech signal 3 to be transmitted depends on several factors that can be influenced more or less by the speaker. The individual speech characteristics of each speaker, such as the volume of the speech signal and the clarity of the pronunciation, also have an influence on the quality of the speech information to be transmitted, such as background noise 5 from the surroundings of the speaker 2 and a different attitude of the speech recording device 4 by the speaker 2. With After holding the voice recording device 4 in a certain position, a transmission path from the speaker 2 (larynx of the speaker) via the air to the voice recording device 4 is determined. This transmission path is determined on the one hand by the distance r between the larynx (speaker 2) and the speech recording device 4 and on the other hand by the angle α between the direction of speech and the recording part of the speech recording device 4. In order to achieve improved speech quality, the aim of the invention is the transmission path from the speaker 2 to the voice recording device 4 (larynx air microphone). This goal is to be achieved by detecting the speech signal, evaluating the speech quality and reporting indicators that cause the speaker to change the position of the speech recording device 4 (primarily distance r and angle α) or the volume and / or the "clarity "improve his pronunciation to improve speech quality. Such a device 7 (see FIG. 2) for speech analysis and evaluation of the speech quality is provided as part of the speech recording device 4, which records the speech information 3 by means of a microphone 13. The signal evaluation therefore takes place directly in the user's handheld device. If the speech signal 8 is of sufficient quality, the speaker 2 either receives no feedback information 9 or is to be interpreted as positive. The output device 11, ie a loudspeaker, outputs the voice signal to one or more listeners 12 via a voice processing system 6.
If the speech quality of the signal 8 is "capable of improvement" or is not sufficient, feedback information 9 is given to the speaker 2, who recognizes on the basis of the signaling 10 that there is potential for improvement in the speech quality and that he can thus change the position of the speech recording device 4 or his pronunciation improved. In this case too, the speech signals are transmitted to one or more listeners 12 via the speech processing system 6 and the output device 11.

In der nachfolgenden Fig. 2 wird das Regelverfahren zur Erhöhung der Sprachqualität sowie die Vorrichtung 7 zur Sprachanalyse und Bewertung der Sprachqualität im einzelnen erläutert.
Es ist vorgesehen, während eines aktuellen Gespräches bzw. einer Durchsage eine Optimierung der Schnittstelle Kehlkopf (Sprecher 2) - Mikrofon 4 vorzunehmen. Die Sprachinformation 8 wird in der Vorrichtung 7 zur Sprachanalyse und zur Bewertung der Sprachqualität, vorzugsweise in einer programmierbaren Verarbeitungs- und Recheneinheit, verarbeitet. Zur Verarbeitung werden aus der Sprachinformation 8 analoge und/oder digital gewandelte Parameter erfasst, mit qualitätsaussagenden Referenzparametern 14 verglichen und so bewertet, dass ein Ergebnis generiert wird, welches die Sprachqualität SQ der Sprachinformation 8 bewertet. Als Parameter sind beispielsweise zu nennen: SNR (Signal to Noise Ratio), Höhe des Signalpegels oder Konstanz des Signalpegels. The control method for increasing the speech quality and the device 7 for speech analysis and assessment of the speech quality are explained in detail in the following FIG. 2.
It is intended to optimize the larynx (speaker 2) - microphone 4 interface during a current conversation or an announcement. The speech information 8 is processed in the device 7 for speech analysis and for evaluating the speech quality, preferably in a programmable processing and computing unit. For processing, analog and / or digitally converted parameters are recorded from the speech information 8, compared with quality-indicating reference parameters 14 and evaluated in such a way that a result is generated which evaluates the speech quality SQ of the speech information 8. Examples of parameters that may be mentioned are: SNR (Signal to Noise Ratio), level of the signal level or constancy of the signal level.

In Abhängigkeit vom erreichten Ergebnis der Sprachqualität wird der weitere Ablauf des Regelverfahrens bestimmt. Ist die Sprachqualität verbesserungsfähig, wird von der Verarbeitungs- und Recheneinheit 7 eine Rückmeldeinformation 9 ausgelöst, welches vom Sprecher 2 sofort in real-time über Signalmittel 10 wahrgenommen wird und seinerseits eine Optimierung der Positionierung der Sprachaufnahmevorrichtung 4 erfolgen kann, wobei der Abstand r oder der Winkel α verändert werden kann, oder die Lautstärke und/oder die Deutlichkeit der Aussprache von ihm verbessert wird. Damit kann sofort eine Verbesserung der Sprachqualität der Durchsage erreicht werden; eine eventuell notwendige zweite Durchsage kann somit vermieden werden.
Das Rückmeldesignal der Rückmeldeinformation 9 ist als optisches, akustisches oder mechanisches Signalmittel oder in einer Kombination der verschiedenartigen Signalmittel vorgesehen.
Beispielsweise kann eine Anzeigeeinheit, welches in die Sprachaufnahmevorrichtung 4 integriert ist, auf eine "verbesserungsfähige" Sprachqualität möglicherweise mit einer blinkenden Anzeige oder einer Anzeige auf einem Display hinweisen. Alternativ oder in Kombination können akustische Signale (Lautsprecher) oder auch ein Vibrationssignal verwendet werden, wobei die Auswahl eines Signalmittels anforderungsgemäß erfolgen kann und unter anderem die Gestaltung der Sprachaufnahmevorrichtung 4 bei der Auswahl des zu verwendeten Rückmeldesignals zu beachten ist.The further course of the control procedure is determined depending on the result of the speech quality. If the voice quality can be improved, the processing and arithmetic unit 7 triggers feedback information 9, which the speaker 2 immediately perceives in real time via signal means 10 and in turn can optimize the positioning of the voice recording device 4, the distance r or the Angle α can be changed, or the volume and / or the clarity of pronunciation is improved by him. This can immediately improve the speech quality of the announcement; a possibly necessary second announcement can thus be avoided.
The feedback signal of the feedback information 9 is provided as an optical, acoustic or mechanical signaling means or in a combination of the different types of signaling means.
For example, a display unit, which is integrated in the voice recording device 4, may indicate an "improvement" voice quality, possibly with a flashing display or a display on a display. As an alternative or in combination, acoustic signals (loudspeakers) or also a vibration signal can be used, the selection of a signaling means being able to be carried out as required and, among other things, the design of the voice recording device 4 when selecting the feedback signal to be used.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die während eines Sprechvorganges ermittelte Sprachqualität permanent als Rückmeldeinformation 9 während des gesamten Gespräches zur Verfügung gestellt wird. Diese Ausführungsform ist realisierbar in dem man beispielsweise eine grüne Anzeige für eine gute und ausreichende Sprachqualität des Sprachsignals 3 wählt und für eine "verbesserungsfähige" Sprachqualität des Sprachsignals 3 eine rote, eventuell blinkende Anzeige vorsieht. Die Anzeige sollte für den Sprecher 2 gut wahrnehmbar sein, beispielsweise im unmittelbaren Sichtfeld des Sprechers oder in die Sprachaufnahmevorrichtung 4 integriert.
Auch wäre ein kurzer Signalton im Handset als Rückmeldeinformation 9 für den Sprecher 2 eine Informationsmöglichkeit.
Mit einer derartigen Ausführungsform ist gleichzeitig eine Funktionsüberwachung der Sprachübertragung sichergestellt. So ist mit einer Anzeige eines Rückmeldesignals (unabhängig von der Darstellung der Sprachqualität) für den Sprecher erkennbar, dass die Sprachaufnahmevorrichtung 4 sowie auch das Sprachverarbeitungsmodul 7 funktioniert. In a further embodiment of the invention, it is possible for the speech quality determined during a speech process to be made permanently available as feedback information 9 during the entire conversation. This embodiment can be implemented by, for example, selecting a green display for good and adequate speech quality of the speech signal 3 and providing a red, possibly flashing display for an "improvementable" speech quality of the speech signal 3. The display should be clearly perceptible to the speaker 2, for example integrated in the speaker's immediate field of vision or integrated into the voice recording device 4.
A short signal tone in the handset as feedback information 9 would also be an information option for the speaker 2.
With such an embodiment, function monitoring of the voice transmission is ensured at the same time. With a display of a feedback signal (regardless of the representation of the speech quality) it can be seen for the speaker that the speech recording device 4 and also the speech processing module 7 are functioning.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 -1 -: Flugzeug-SprachübertragungseinrichtungAircraft speech communications device
2 -2 -: Sprecherspeaker
3 -3 -: Sprachsignal (noch nicht gewandelt)Speech signal (not yet converted)
3a -3a -: Wiedergewonnenes SprachsignalRecovered voice signal
4 -4 -: Flugzeug-SprachaufnahmevorrichtungAircraft voice recording device
5 -5 -: Störgeräuschenoise
6 -6 -: SprachverarbeitungssystemSpeech processing system
7 -7 -: Vorrichtung zur Sprachanalyse und Sprachbewertung (Sprachverarbeitungsmodul)Device for speech analysis and speech assessment (Voice processing module)
8 -8th -: Sprachinformation in digitaler/analoger FormSpeech information in digital / analog form
8a -8a -: Sprachinformation in digitaler/analoger FormSpeech information in digital / analog form
9 -9 -: RückmeldeinformationFeedback information
10 -10 -: Signalmittelsignal means
11 -11 -: Ausgabegerät (z.B Lautsprecher)Output device (e.g. loudspeaker)
12 -12 -: Hörerreceiver
13 -13 -: Mikrofonmicrophone
14 -14 -: Referenzparameterreference parameters

Claims

Method for the transmission of speech signals by means of an aircraft speech transmission device, the speech signal (3) being recorded by a speech recording device (4), the speech quality analyzed in a device for speech analysis and speech evaluation (7) and compared with reference parameters (14), the analyzed Speech signal (8) is assigned a measure of the speech quality (SQ) and feedback information (9) is generated at least if a sufficient speech quality (SQ) is not achieved, characterized in that the speech signal (8) is optimized during a current announcement, immediately after Occurrence of insufficient speech quality (SQ) feedback information (9) in the perception area of a speaker (2) represent the speech quality (SQ).

A method according to claim 1, characterized in that the voice signal (8) is transmitted to an output device (11).

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the speech signal (8) detects the following parameters, among others: SNR (Signal to Noise Ratio), level of the signal level and / or constancy of the signal level.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that optical, acoustic or mechanical signaling means (10) are used for feedback information (9).

A method according to claim 4, characterized in that a combination of different signaling means (10) is used.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the feedback information (9) is permanently generated and displayed, which is displayed if the speech quality is sufficient and corresponding notification signals are displayed if the speech quality is insufficient.

Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that an aircraft voice transmission device (1) has a voice recording device (4) including a microphone (13) and at least one output unit (11), the voice recording device (4) having a Device for speech analysis and speech assessment (7), which generates feedback information (9), which can be seen by means of signaling means (10) in the perception area of the speaker (2).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the apparatus for speech analysis and assessment (7) is designed as a preferably programmable processing and computing unit with appropriate processing software.

Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that a display unit, a vibration element or a loudspeaker unit is provided as the signaling means (10).

Apparatus according to claim 9, characterized in that a combination of the signaling means (10) is provided.