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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Störbefreiung von Audio-Signalen sowie eine Sprachsteuerung von Geräten mit dieser Störbefreiung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
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Verfahren zur Sprachsteuerung, das heißt zur Steuerung von Geräten mittels gesprochener Sprachkommandos, werden beispielsweise bei Mobiltelefonen oder sogenannten Smartphones, daneben etwa im Bereich der Kraftfahrzeugelektronik, etwa zur Bedienung von in Fahrzeugen betriebenen Fahrerinformationssystemen zur Auswahl Funktionen sowie zur weiteren Bedienung innerhalb ausgewählter Funktionen, beispielsweise zur Zieleingabe in Fahrzeugnavigationssystemen, eingesetzt.
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In gestörten Umgebungen wird dabei die geräteseitige Interpretation der über ein Mikrofon aufgenommenen Sprachkommandos durch in den Mikrofonsignalen enthaltenen Störgeräuschanteile erschwert.
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Aus
EP 0 411 360 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Störbefreiung von zur Sprachsteuerung eines Geräts aufgenommenen Sprachsignalen in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dazu zum einen ein Audiosignal aufgenommen, welches neben den gesprochenen Sprachkommandos auch Geräusche aus dem Innenraum des Fahrzeugs umfasst. Weiter werden mittels eines separaten Mikrofons Geräusche einer Störgeräuschquelle aufgenommen. Das Audio- und das separat aufgenommene Geräuschsignal werden einer Signalverarbeitung zugeführt, welche ein adaptives Filter umfasst. Die Aufgabe der Signalverarbeitung besteht darin, die die Sprachkommandos repräsentierenden Sprachsignale aus dem aufgenommenen Audiosignal zu isolieren, um diese zur Steuerung des Geräts zu verwenden. Das mit der Signalverarbeitung gewonnene, weitgehend störbefreite Sprachsignal wird einerseits mit dem Geräuschsignal und andererseits mit dem Audiosignal verglichen und Die Vergleichsergebnisse werden zur Steuerung der adaptiven Filter verwendet.
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Dieser und vergleichbare Ansätze zur Unterdrückung von in Audio-Signalen enthaltenen Störsignal-Anteilen, auch als Noise Cancellation Systeme bezeichnet, sind dazu ausgelegt, Umgebungssignale, also Audiosignale stetig aufzunehmen und danach die Störsignale herauszufiltern. Dabei wird das Umgebungssignal kontinuierlich aufgenommen, verarbeitet und gefiltert.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat den Vorteil, dass eine Isolierung eines Audio-Nutzsignals aus einem Audiosignal, welches neben dem Audio-Nutzsignal Störsignalanteile enthält, verbessert und erleichtert wird.
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Die Erfindung verfolgt dabei den Ansatz, Informationen über einen Betriebszustand von Geräten oder Einrichtungen, welche im Betrieb Geräusche verursachen, vorzugsweise aus vorliegenden Erkenntnissen über eine Ansteuerung dieser Komponenten oder Geräte zu erhalten und eine Signalverarbeitung, schon bei Vorliegen dieser Informationen zur Kompensation der erzeugten Störgeräusche einzustellen. Erkenntnisse über eine Ansteuerung solcher Komponenten oder Geräte können aus einer Schalterstellung für eine solche Komponente oder einem Steuersignal zur Ansteuerung einer solchen Komponente, welches auf einem Datenbus vorliegt, gewonnen werden. Somit kann die Signalverarbeitung beispielsweise auf ein zu erwartendes Geräusch einer Komponente oder Einrichtung voreingestellt und bereits gestartet werden, sobald das betreffende Steuersignal oder die Schalterstellung oder dergleichen erkannt ist. Im Gegensatz zu bekannten Ansätzen, welche eine Anpassung an bereits vorhandene Störgeräusche abstellen, ist damit eine reaktionsschnellere und effizientere Kompensation von Störgeräuschen möglich.
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Im Zusammenhang mit der bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung, nämlich einer Sprachsteuerung von in Fahrzeugen betriebenen Geräten oder Einrichtungen, hat die Erfindung den Vorteil, dass die Erkennung von durch einen Benutzer gesprochenen Sprachkommandos, auch als Sprachanweisungen bezeichnet, zur Bedienung dieser Geräte oder Einrichtungen verbessert, erleichtert und beschleunigt wird. Dabei weist die Erfindung den weitergehenden Vorteil auf, dass die Identifizierung von zusammengesetzten, sich überlagernden, von Komponenten im Fahrzeug erzeugten Störgeräuschen automatisiert und das Filtern von Störgeräuschen und damit das Isolieren der Sprachkommandos als Nutzsignal optimiert wird.
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Dazu werden erfindungsgemäß zur Störgeräuschunterdrückung in einem Audiosignal ein Betriebszustand mindestens einer Komponente, welche in mindestens einem Betriebszustand Geräusche erzeugt, erfasst,
Steuerparameter in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustandes erzeugt, das Audiosignal gemäß einer Verarbeitungsweise zu einem Audionutzsignal verarbeitet, wobei die Verarbeitungsweise über die Steuerparameter gesteuert wird, und das auf diese Weise gewonnenen Audionutzsignal schließlich ausgegeben. Das Verfahren kann dabei vorteilhaft in Form eines Computerprogramms oder eines Moduls eines Betriebsprogramms eines Steuergeräts ausgeführt sein, welches durch einen Prozessor des Steuergeräts abgearbeitet wird.
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Dazu umfasst eine erfindungsgemäße Störgeräuschunterdrückungseinrichtung ein Erfassungsmodul, eingerichtet zum Erfassen eines Betriebszustandes mindestens einer in mindestens einem Betriebszustand Geräusche erzeugenden Komponente, ein Steuermodul, eingerichtet zur Erzeugung von Steuerparametern in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustandes und
ein Signalverarbeitungsmodul, eingerichtet zur Verarbeitung eines zugeführten Audiosignals entsprechend einer über die Steuerparameter steuerbaren Verarbeitungsweise und zur Ausgabe eines durch die Verarbeitung gewonnenen Audionutzsignals. Die genannten Module können, zumindest teilweise, vorzugsweise in Form von Computerprogrammen oder Computerprogramm-Modulen ausgeführt sein, welche durch einen Prozessor des Steuergeräts abgearbeitet wird.
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Die Störgeräuschunterdrückungseinrichtung kann vorteilhaft in mit Sprachsteuerung, das heißt mit gesprochenen Sprachkommandos bedienbaren Geräten oder Einrichtungen zum Einsatz gebracht werden. Durch die Isolierung des Sprachsignals aus dem mit einem Schallwandler des zu bedienenden Geräts oder Einrichtung aufgenommenen Audiosignal wird dessen geräteseitige Erkennung verbessert und beschleunigt. Fehlererkennungen, die eine Fehlinterpretation und damit Fehlbedienung des Geräts oder der Einrichtung auslösen oder die eine wiederholte Eingabe nötig machen, können damit reduziert oder ganz vermieden werden.
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Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Störgeräuschunterdrückung somit in gestörten Umgebungen eingesetzt werden, wie etwa bei sprachbedienten Multimedia- oder Fahrerinformationssystemen in Kraftahrzeugen, beispielsweise zur Auswahl einer Gerätefunktion und/oder zur weiteren Bedienung innerhalb einer ausgewählten Funktion, etwa der Spracheingabe einer Adresse, welche nachfolgend als Ziel für eine Routenberechnung und Zielführung vom aktuellen Stand- zu dem Zielort dienen soll.
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Vorteilhaft weist die Störgeräuschunterdrückungseinrichtung einen Speicher auf, in dem den Betriebszuständen der mindestens einen Komponente Steuerparameter zugeordnet sind. Das Steuermodul ist dabei dazu ausgebildet, in Abhängigkeit eines erfassten Betriebszustandes die im Speicher zugeordneten Steuerparameter auszulesen und dem Signalverarbeitungsmodul zuzuführen.
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Vorteilhaft ist das Signalverarbeitungsmodul ferner dazu eingerichtet, aus dem Audiosignal einen Störgeräuschanteil zu isolieren und diesen Störgeräuschanteil charakterisierende Störgeräuschparameter auszugeben und das Steuermodul dazu eingerichtet, die im Speicher abgelegten Steuerparameter in Abhängigkeit der Störgeräuschparameter anzupassen.
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Auf diese Art und Weise können Steuerparameter, die der Modellierung bzw. Simulation eines Stör-Geräuschs einer bestimmten Geräuschquelle in der Signalverarbeitung zugrunde gelegt werden, an die tatsächlich Gegebenheiten, etwa eine Belegung oder Beladung des Fahrzeuginnenraums, welche sich auf die Charakteristik des Geräuschs auswirkt, angepasst werden. Im Ergebnis führt dies zu einer exakteren Modellierung des Stör-Geräuschs und damit zu einer präziseren Isolation des Audionutzsignals in der Signalverarbeitung.
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Die Synthetisierung einer Störgeräuschsimulation oder eines Störgeräuschmodells für den Störgeräuschanteil des Audiosignals aus den aus dem Speicher gelesenen Steuerparametern ermöglicht eine besonderes einfache Isolierung des Audionutzsignals aus dem Audiosignal, im einfachsten Fall durch eine Subtraktion des modellierten Störgeräuschs von dem aufgenommenen Audiosignal. Im Ergebnis führt dies auch zu einer besonders präzisen Isolation des Audionutzsignals und damit der Sprachkommandos aus dem aufgenommenen Audiosignal.
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Vorteilhaft weist das Signalverarbeitungsmodul ein Filtermodul zur Verarbeitung des Audiosignals auf und die Steuerparameter umfassen Filterparameter für das Filtermodul. Bevorzugt ist dabei das Filtermodul in Form eines adaptiven Filters ausgeführt und dazu ausgebildet, die Verarbeitung des Audiosignals mit Filterparametern zu beginnen, welche vom Steuermodul in Abhängigkeit eines erfassten Betriebszustandes aus dem Speicher gelesen werden. Auf diese Weise wird die Dauer des Einrastens des Adaptionsalgorithmus auf einen Störgeräuschanteil erheblich verkürzt. Zudem kann auch die Adaption des Filters auf einen bestimmten von mehreren möglichen Störsignalanteilen im Audiosignal gelenkt werden. Im weiteren Verlauf der Signalverarbeitung des Audiosignals kann der Adaptionsalgorithmus des adaptiven Filters die zu dessen Initialisierung genutzten Start-Filterparameter automatisch weiter anpassen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
- Die einzige 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungswesentlichen Teils einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Störunterdrückung
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung 5 zur Störunterdrückung in einem aufgenommenen Audiosignal dargestellt.
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In einer abgeschirmten Geräuschumgebung, wie in einer Fahrgastzelle 1 eines Personenkraftwagens (Pkw) verursachen bestimmte im Fahrzeug betriebene Geräte und Fahrzeug-Komponenten Geräusche, welche eine Erkennung und Umsetzung von durch einen Fahrzeuginsassen, beispielsweise den Fahrzeugführer 3 gesprochenen Sprachkommandos 31 durch ein mittels Sprachsteuerung zu bedienendes Gerät 4 erschweren können.
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Die Einrichtung 5 umfasst mindestens einen Schallaufnehmer 51, vorzugsweise ein Mikrofon, welches in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist und dazu dient, von einem Benutzer 3, beispielsweise dem Fahrzeugführer, gesprochene Sprachanweisungen bzw. Sprachkommandos 31 aufzunehmen. In der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Mikrofone 51 und 52 vorgesehen. Diese sind hier im Dachhimmel des Fahrzeuginnenraums vor dem Kopf des Fahrzeugführers angeordnet, wobei davon ausgegangen wird, dass der Fahrzeugführer der Haupt-Nutzer für die Sprachsteuerung der sprachgesteuerten Geräte oder Einrichtungen ist. Eine anderweitige Platzierung der Schallaufnehmer 51 und 52 oder auch die Verwendung weiterer, zusätzlicher Schallaufnehmer ist möglich und je nach zugrunde gelegtem Anwendungsszenario sinnvoll. Das erste Mikrofon 51 erzeugt ein erstes Audiosignal 510, das zweite Mikrofon 52 ein zweites Audiosignal 520.
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Neben den gesprochenen Sprachkommandos 31 oder Sprachanweisungen nimmt der Schallaufnehmer 51, oder vorliegende nehmen die Mikrofone 51 und 52 auch weitere im Fahrzeuginnenraum 1 vorhandene Geräusche 29 auf. Diese im Fahrzeuginnenraum 1 vorhandenen Geräusche 29 werden von weiteren Komponenten bei deren Betrieb erzeugt.
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Solche Geräte oder Fahrzeug-Komponenten, kurz auch als Komponenten bezeichnet, welche im Betrieb oder in einem bestimmten Betriebszustand Geräusche, hier auch als Störgeräusche 29 bezeichnet, erzeugen, sind beispielsweise - und ohne Beschränkung auf diese Beispiele -
- - ein Scheibenwischer 11, wobei sich die davon erzeugten Geräusche auch in Abhängigkeit einer Betriebsstufe, also beispielsweise Intervallbetrieb, langsamer Dauerbetrieb, schneller Dauerbetrieb unterscheiden
- - ein elektrischer Fensterheber 12, dessen elektromotorischer Antrieb je nach Bewegungsrichtung des Fensters unterschiedlichen Belastungen unterliegt und daher auch unterschiedliche Geräusche erzeugt,
- - eine Lüftung oder Klimaanlage 13, welche infolge der Luftströmung durch Luftführungen und -austritte Strömungsgeräusche erzeugt, wobei die Geräusche von einer Lüftungsstufe, daneben aber auch von einer Einstellung der Luftaustrittsöffnungen abhängen,
- - ein Fahrtrichtungsanzeiger 14, auch als Blinker bezeichnet, oder die zur Anzeige eines laufenden Blinkvorgangs synthetisch erzeugten und im Fahrzeug wiedergegebenen Klick-Geräusche und
- - eine elektromotorische und/oder elektropneumatische Sitzverstellung und - Anpassung.
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Weitere solche Geräte oder Komponenten, die im Betrieb Geräusche erzeugen, sind beispielsweise
- - Warnsysteme, wie etwa eine Einparkhilfe 21, die bei Annäherung an ein Hindernis Warnsignale erzeugt oder ein Gurtwarner 22, der bei eingeschalteter Fahrzeugzündung oder bei festgestellter Fahrt des Fahrzeug und gleichzeitig nicht angeschnalltem Fahrzeugführer oder Fahrzeuginsassen ein Warnsignal erzeugt,
- - eine Audioanlage 23, welche bestimmungsgemäß in Rundfunksignalen oder auf einem Datenträger vorhandene Unterhaltungs- oder Informationsinhalte akustisch über im Fahrzeug angeordnete Lautsprecher 231, 232, 233, 234 wiedergibt, die für eine Sprachsteuerung jedoch Störsignale darstellen,
- - ein Fahrzeugnavigationssystem 24, welches bei bevorstehenden Fahrmanövern zum Befolgen einer Fahrroute akustische Zielführungshinweise über im Fahrzeug angeordnete Lautsprecher wiedergibt, und
- - eine Freisprecheinrichtung 25, welche das Sprachsignal eines Gesprächsteilnehmers über Fahrzeuglautsprecher ausgibt.
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Diese Geräte oder Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 stellen im Sinne der vorliegenden Erfindung potenzielle Störgeräuschquellen dar.
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Das vom Schallaufnehmer 51 erzeugte Audiosignal 510 stellt oder die von den Schallaufnehmern 51 und 52 aufgenommenen Audiosignale 510 und 520 stellen somit ein Signalgemisch aus vom Benutzer 3 bzw. Fahrzeuginsassen gesprochenen Sprachanweisungen oder Sprachkommandos 31 als Audionutzsignal sowie zusätzlich unerwünschten Signalanteilen 29, also Störsignalanteilen, die von den genannten Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 erzeugt werden, dar.
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Soweit nicht anders erwähnt, wird nachfolgend der Einfachheit der Darstellung halber von einem Audiosignal 510 eines Schallaufnehmers 51 ausgegangen.
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Dieses Audiosignal 510 wird einem Signalverarbeitungsmodul 53 zugeführt. Die Aufgabe des Signalverarbeitungsmoduls 53 besteht darin, das ihm zugeführte Audiosignal 510 gemäß einer Verarbeitungsweise zu verarbeiten mit dem Ziel, aus dem zugeführten Audiosignal 510 ein Audionutzsignal 530, also die darin enthaltenen, von einem Benutzer 3 des Systems gesprochenen Sprachkommandos 31 bzw. Sprachanweisungen zu isolieren und für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung zu stellen.
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Die weitere Verarbeitung kann dabei insbesondere in einer Sprachsteuerung eines im Fahrzeug betriebenen Geräts 4 oder Systems, beispielsweise einer Fahrerinformationssystems oder eines Fahrzeug-Multimediasystems, bestehen, welche das isolierte Audionutzsignal 530 bzw. die darin enthaltenen Sprachkommandos 31 oder Sprachanweisungen in Steuerbefehle für das Gerät oder System umsetzt. Beispielsweise kann das Audionutzsignal 530 in Steuerbefehle zur Auswahl einer Gerätefunktion, etwa eine Navigationszieleingabe, umgesetzt werden. Weiter kann das Audionutzsignal 530, je nach Inhalt, beispielsweise auch zur weiteren Bedienung innerhalb einer ausgewählten Funktion, etwa der Spracheingabe einer Adresse, welche nachfolgend als Ziel für eine Routenberechnung und Zielführung vom aktuellen Stand- zu dem Zielort umgesetzt werden.
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Die Verarbeitungsweise des Signalverarbeitungsmoduls 53 wird von einem Steuermodul 54 gesteuert. Zur Steuerung der Verarbeitungsweise führt das Steuermodul 54 dem Signalverarbeitungsmodul Steuerparameter 540 zu. Das Signalverarbeitungsmodul 53 ist dabei beispielsweise, wie im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, als Digitaler Signalprozessor (DSP) ausgeführt, welcher dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der zugeführten Steuerparameter 540 bestimmte Filterfunktionen durchzuführen.
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Zur Bestimmung oder Ermittlung der Steuerparameter 540 nutzt das Steuermodul 54 Informationen über die Betriebszustände der Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25, die im Betrieb im Fahrzeuginnenraum hörbare Geräusche erzeugen. Diese Betriebszustände werden von einem Erfassungsmodul 55 erfasst und die entsprechenden Betriebszustandsdaten dem Steuermodul 54 zugeführt oder durch das Steuermodul 54 vom Erfassungsmodul 55 abgerufen.
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Das Erfassungsmodul 55 kann zur Erfassung der Betriebszustände der Geräusche erzeugenden Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 direkt mit diesen Komponenten oder deren Steuerelementen, wie Schaltern, verbunden sein. Weiter kann das Erfassungsmodul 55 auch Betriebszustandsdaten über einen Datenbus, wie beispielsweise den im Kraftfahrzeug-Bereich verbreiteten CAN-Bus, über den die daran angeschlossenen Komponenten gesteuert werden, abrufen. Weiter kann das Erfassungsmodul auch mit Sensoren verbunden sein, welche dazu eingerichtet sind, den Betriebszustand von Komponenten zu erfassen.
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Im Fall des beispielhaft erwähnten Scheibenwischers 11 kann dessen Betriebszustand, also ob ausgeschaltet oder beispielsweise im Intervallbetrieb, im Dauerbetrieb mit geringer Wischgeschwindigkeit oder im Dauerbetrieb mit hoher Wischgeschwindigkeit, beispielsweise an einem Wischerschalter, über den der Betriebszustand des Scheibenwischers 11 eingestellt wird, abgegriffen werden.
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Im Fall eines über den Fahrzeugbus 7, hier den CAN-Bus, angesteuerten Scheibenwischers 11 kann eine Information über den Betriebszustand des Scheibenwischers 11 auch vom Fahrzeugbus 7 abgegriffen werden.
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Bei einem über einen Regensensor automatisch steuerbaren Scheibenwischer 11 wird von einer Scheibenwischersteuerung einerseits das Signal des Regensensors ausgewertet um festzustellen, ob und gegebenenfalls wie intensiv die Windschutzscheibe durch Regen benetzt wird. Außerdem wertet die Scheibenwischersteuerung das Schaltsignal des Wischerschalters aus um festzustellen, ob die automatische Steuerung des Scheibenwischers 11 aktiviert ist. Daraus erzeugt die Scheibenwischersteuerung ein Ansteuersignal für den elektromotorischen Antrieb des Scheibenwischers 11, welches über den Fahrzeugbus 7 übertragen wird. Dieses Signal enthält eine Information über die Geschwindigkeit oder, bei Intervallbetrieb, der Frequenz der Scheibenwischer-Auslenkung. Diese Information kann von dem Zustandserfassungsmodul 55 vom Fahrzeugbus abgenommen werden.
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Im Fall des elektrischen Fensterhebers 12 kann dessen Betätigung und Betätigungsrichtung, also unbetätigt, Fenster schließen oder Fenster öffnen beispielsweise über ein zugehöriges Bedienelement erfasst werden oder bei Steuerung über den Fahrzeugbus vom Fahrzeugbus abgenommen werden.
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Analog gilt dies auch für die weiteren potenziellen Störgeräuschquellen, wie Innenraumbelüftung und/oder Klimaanlage 13, Fahrtrichtungsanzeiger 14, elektrische Sitzverstellung 15 und weitere, nicht ausdrücklich angegebene Störgeräuschquellen.
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In analoger Weise können auch die Betriebszustände der weiteren, bereits genannten, im Betrieb zumindest zeitweise Geräusche erzeugenden Komponenten, wie Warnsignale erzeugende Warnsysteme, beispielsweise Einparkhilfe 21, oder Gurtwarner 22, Audio- oder Multimediaanlage 23 mit akustischer Wiedergabe von Unterhaltungs- oder Informationsinhalten, Fahrzeugnavigationssystem 24 mit akustischer Ausgabe von Zielführungshinweisen oder Freisprecheinrichtung 25 mit akustischer Sprachsignalausgabe vom Erfassungsmodul 55 erfasst werden.
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Das Steuermodul 54 stellt in Abhängigkeit der erfassten Betriebszustände der von dem Erfassungsmodul 55 überwachten Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 die Steuerparameter 540.
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In einer bevorzugten Ausführungsform greift das Steuermodul 54 dazu auf einen Speicher 56 zu, in dem möglichen Betriebszuständen der Komponenten 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 jeweils Steuerparameter 540 zugeordnet sind. Das Steuermodul 54 liest in Abhängigkeit der erkannten Betriebszustände die zugeordneten Steuerparameter 540 aus dem Speicher 56 aus und leitet diese dem Signalverarbeitungsmodul 53 zu, dessen Verarbeitungsweise für das Audiosignal 510 entsprechend der zugeführten Steuerparameter 540 gesteuert wird.
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Die Verarbeitungsweise des Signalverarbeitungsmoduls 53 wird nachfolgend am Beispiel des Scheibenwischers 11 als Störsignalquelle beschrieben.
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Als Steuerparameter 540 werden dem Signalverarbeitungsmodul 53 in diesem Fall Informationen übermittelt, die eine Synthetisierung des Betriebsgeräuschs des Scheibenwischers 11 in seinem aktuellen Betriebszustand ermöglichen. Diese Informationen umfassen eine Intervalldauer bei Intervallbetrieb und eine Winkelgeschwindigkeit oder Auslenkungsgeschwindigkeit des Wischerblattes. Außerdem umfassen diese Informationen ein Muster, beispielsweise eine Frequenzverteilung des von dem Wischerblatt auf der Windschutzscheibe erzeugten Geräuschs, soweit dieses in der Fahrgastzelle 1 wahrnehmbar ist.
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Das Signalverarbeitungsmodul 53 ist dazu ausgebildet, aus diesen Informationen eine Simulation des von dem Scheibenwischer 11 in seinem derzeitigen Intervallbetrieb erzeugten Wischgeräuschs zu erzeugen. Dieses simulierte Wischgeräusch wird im Signalverarbeitungsmodul 53 von dem aufgenommenen Audiosignal 510 subtrahiert. Das Ergebnis dieser Subtraktion ist das Audionutzsignal 530.
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Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, dass das synthetisch erzeugte, simulierte Wischgeräusch mit dem tatsächlichen Geräusch des Scheibenwischers 11 verglichen und entsprechend angepasst wird. Dazu dient ein zusätzliches adaptives Filter, über welches die synthetische Wischgeräuschsimulation vor der Subtraktion von dem aufgenommenen Audiosignal 510 geleitet wird. Die Filterkoeffizienten dieses adaptiven Filters können mit einem gängigen Algorithmus, beispielsweise einem LMS- (= Least Mean Square: kleinste Fehlerquadrate) Algorithmus aus der Simulation des Wischergeräuschs und dem Ergebnis der Differenzbildung, also dem Audionutzsignal 530, angepasst und optimiert werden. Im Ergebnis führt dies zu einer verbesserten Modellierung des synthetisierten Wischergeräuschs, welches genauer dem tatsächlichen Betriebsgeräusch des Scheibenwischers 11 entspricht, und damit auch zu einem Audionutzsignal 530, das weitgehend von Störsignalanteilen, hier dem Betriebsgeräusch des Scheibenwischers 11, befreit ist.
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Das adaptive Filter ist so in der Lage, Abweichungen des modellierten Wischergeräuschs von dem mit dem oder den Mikrofonen 51 und 52 aufgenommenen tatsächlichen Wischergeräusch zu kompensieren, die sich aus einer Besetzung oder Beladung der Fahrgastzelle oder einer Abnutzung der Wischerblätter im Betrieb ergeben kann.
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Die so gewonnene Übertragungsfunktion des adaptiven Filters kann auch die ursprünglichen Informationen zur Synthetisierung der Simulation des Scheibenwischer-Betriebsgeräuschs angewendet werden, um die zugehörigen Steuerparameter 540 anzupassen. Diese angepassten Steuerparameter 540 können in den Speicher 56 geschrieben werden, so dass bei einer nächsten Inbetriebnahme des Scheibenwischers 11 verbesserte bzw. genauere Steuerparameter 540 bereit stehen.
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Nachfolgend wird die Verarbeitungsweise des Signalverarbeitungsmoduls 53 am Beispiel der Audioanlage 23 als Störsignalquelle beschrieben.
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Die Audioanlage 23 gibt Unterhaltungs- oder Informationsinhalte, nachfolgend vereinfachend Multimediasignale, in akustischer Form über Lautsprecher wieder. Diese sind beispielsweise an der linken und rechten A-Säule, der Fahrer- und der Beifahrertür sowie an der linken und rechten C-Säule sowie der linken und rechten Fond-Tür angeordnet, wobei die Haupt-Schallabstrahlrichtung der Lautsprecher auf den Fahrzeuginnenraum, also die Fahrgastzelle 1 ausgerichtet ist.
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Die Einfallsrichtung der Multimediasignale auf die Mikrofone 51 und 52, welche im Bereich des Kopfes des Fahrzeugführers 3 im Dachhimmel der Fahrgastzelle 1 angeordnet sind, unterscheidet sich von den vom Fahrzeugführer 3 gesprochenen Sprachkommandos 31 zur Bedienung des sprachgesteuerten Geräts 4.
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Zeigt nun das Erfassungsmodul 55 an, dass die Audioanlage 23 in Betrieb ist, liest das Steuermodul 54 dem zugeordnete Steuerparameter 540 aus dem Speicher 56 und leitet diese an das Signalverarbeitungsmodul 53, um dessen Verarbeitungsweise zu steuern.
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In Reaktion auf die zugeführten Steuerparameter 540 verarbeitet das Signalverarbeitungsmodul die von den Mikrofonen 51 und 52 zugeführten Audiosignale 510 und 511 im Sinne einer Richtcharakteristik derart, dass Signalanteile, welche aus der Richtung des Kopfes des Fahrzeugführers 3 einfallen, stärker gewichtet werden also solche, die aus einer anderen Richtung, etwas den Fahrzeugtüren oder den A- und C-Säulen einfallen. Eine Unterscheidung dieser Signale ist durch die stereoskopische Aufnahme mit zwei Mikrofonen 51 und 52 und damit durch Vergleich von Signallaufzeiten möglich.
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Weiterhin wird das Signalverarbeitungsmodul 530 durch die Steuerparameter bevorzugt auch dahingehend gesteuert, das von der Audiosignalanlage 23 erzeugte Multimediasignal direkt von der Audiosignalanlage zu beziehen und von den Mikrofonsignalen oder einem aus den beiden Mikrofonsignalen erzeugten Audiosignal zu subtrahieren. Bevorzugt kann das Multimediasignal vor der Subtraktion ebenfalls ein adaptives Filter durchlaufen, mit welchem die Übertragungswege von den Lautsprechern zu den Mikrofonen 51 und 52, etwa frequenzselektive Dämpfungen infolge Beladung oder Verstärkungen durch Reflexionen, nachgebildet werden. Auch diese Maßnahme verbessert die Isolierung des Audionutzsignals 530 aus dem mit den Mikrofonen aufgenommenen Audiosignal.
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Die auf diese Weise ermittelten Filterkoeffizienten des adaptiven Filters können als Teil der Steuerparameter 540 im Speicher 56 abgelegt werden. Bei einer erneuten Inbetriebnahme der Audioanlage kann das adaptive Filter oder allgemeiner die Signalverarbeitung des Signalverarbeitungsmoduls 530 mit diesen Filterkoeffizienten initialisiert werden, so dass eine Adaption beschleunigt werden kann.
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Auch eine Kombination von Störgeräuschen aus einer Mehrzahl der vorgenannten potenziellen Störgeräuschquellen kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise verarbeitet werden. Dies wird insbesondere durch die Zustandserfassung bzw. die Steuerung der Verarbeitungsweise der Audiosignalverarbeitung in Abhängigkeit der erfassten Betriebszustände der möglichen Störquellen erleichtert oder überhaupt erst ermöglicht. So können als nicht in Betrieb befindliche Störquellen bei der Signalverarbeitung von vorne herein unberücksichtigt bleiben, was gegenüber rein adaptiven Verfahren, welche ausschließlich auf den aufgenommenen Audiosignalen basieren, deutlich besser Ergebnisse sowohl hinsichtlich der Präzision als auch der Geschwindigkeit der Störunterdrückung bewirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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