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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sprechzeug.
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Als
Sprechzeug sind sogenannte Hör-Sprech-Garnituren
bekannt, bei denen ein Mikrofonbügel
mit einem Kopfhörer
verbunden ist. Ein an dem Mikrofonbügel angebrachtes Mikrofon nimmt von
einem Anwender bzw. Träger
erzeugte Audiosignale auf. Dabei wird das Mikrofon sowie der Mikrofonbügel derart
ausgestaltet, daß sich
das Mikrofon in der Mundnähe
eines Anwenders bzw. des Trägers befindet,
um somit eine möglichst
gute Aufnahmequalität
zu erhalten. Das von diesem Mikrofon aufgenommene Mikrofonsignal
wird üblicherweise
drahtgebunden oder drahtlos an einem anderen Ort übertragen
oder ggf. entsprechend aufgezeichnet. Soweit das Mikrofon relativ
nah zu dem Mund eines Anwenders angeordnet ist und sich der Anwender
in einer ruhigen Umgebung befindet, kann eine gute Aufnahmequalität erreicht
werden. Eine ruhige Umgebung stellt jedoch in vielen Bereichen eher
eine Ausnahme dar, so daß eine
zufriedenstellende Aufnahmequalität unter den üblichen,
d.h. lärmerfüllten Gegebenheiten,
nicht erreicht werden kann. Diese schlechte Aufnahmequalität wirkt
sich nachteilig auf die Verständlichkeit
der in das Mikrofon gesprochenen und aufgezeichneten Worte aus.
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Um
das oben angeführte
Problem zu lindern, werden Richtmikrofone in dem Mikrofonbügel eingebaut,
deren Richtcharakteristik auf den Mund eines Anwenders gerichtet
ist. Obwohl dies bereits eine Verbesserung der Aufnahmequalität bewirkt
und somit eine verbesserte Verständlichkeit
hervorruft, ist eine derartige Lösung
jedoch in besonders lärmerfüllten Umgebungen
nicht zufriedenstellend.
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In
derartigen besonders lärmerfüllten Umgebungen
wurden daher sogenannte Kehlkopfmikrofone eingesetzt. Diese Mikrofone
beruhen dabei auf der Aufnahme von Körperschall am Kehlkopf eines Trägers und
nehmen somit die mechanischen Schwingen direkt auf, die ein menschlicher
Kehlkopf beim Sprechen erzeugt. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen
Mikrofon nimmt ein Kehlkopfmikrofon lediglich Körperschall, nicht jedoch den
Luftschall auf. Damit wird zwar eine Aufnahme des Umgebungslärmes verhindert,
aber die insbesondere im vorderen Mundraum gebildeten Zisch- oder
Explosivlaute können
mit einem derartigen Mikrofon nicht aufgenommen werden. Dies gestaltet
sich dahingehend als nachteilig, da die Zisch- oder Explosivlaute
einen nicht unerheblichen Anteil zu der Sprachverständlichkeit
beitragen. Somit sind mittels eines derartigen Kehlkopfmikrofones
aufgenommene Audiosignale bzw. Sprache lediglich sehr schwer verständlich,
wodurch derartige Kehlkopfmikrofone nur beschränkt einsetzbar sind.
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Eine
andere Möglichkeit
der Erfassung des Körperschalls
stellt die Erfassung der Schwingungen der Schädelknochen eines Anwenders
dar. Hierbei ergeben sich aber ebenfalls die oben beschriebenen Nachteile, nämlich daß die Zisch-
und Explosivlaute nicht in dem Körperschall
mit übertragen
werden.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sprechzeug
vorzusehen, welches eine verbesserte Aufnahme von Audiosignalen
insbesondere in einer lärmerfüllten Umgebung
sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Sprechzeug gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Daher
wird ein Sprechzeug vorgesehen, welches eine erste Mikrofoneinheit
zur Aufnahme von Luftschall, eine zweite Mikrofoneinheit zur Aufnahme von
auf Körperschall
basierenden Audiosignalen und eine Additionseinheit zum Zusammenführen der
Ausgangssignale der ersten und zweiten Mikrofoneinheit aufweist.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird der von der ersten Mikrofoneinheit
aufgenommene Luftschall einer Hochpaß-Filterung unterzogen. Da
die erste Mikrofoneinheit demnach lediglich hochfrequente Audiosignale,
d.h. zum Beispiel die Zisch- oder Explosivlaute, aufnimmt bzw. weiterleitet, werden
die tief- und mittelfrequenten Schallanteile, welche einen wesentlichen
Anteil des Umgebungslärms
ausmachen, von der ersten Mikrofoneinheit nicht oder nur sehr stark
gedämpft
aufgenommen. Die zweite Mikrofoneinheit nimmt lediglich Audiosignale
auf, welche auf dem Körperschall
basieren, so daß es
hier ebenfalls nicht zu einer Aufnahme bzw. Übertragung des Umgebungslärmes kommt.
Bei dieser Aufnahme werden somit die durch die lärmende Umgebung erzeugten Audiosignale
auf eine effektive Art und Weise unterdrückt. Erst durch das Zusammenführen der
Ausgangssignale der ersten und zweiten Mikrofoneinheit enthält das resultierende
Signal somit alle diejenigen Sprachanteile, die für die Verständigung
hilfreich bzw. erforderlich sind und die gleichzeitig von Störsignalen
des Umgebungslärmes befreit
sind.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist das Sprechzeug ferner einen störschallgedämpften Bereich
auf, in dem die zweite Mikrofoneinheit zur Aufnahme von auf Körperschall
basierenden Audiosignalen angeordnet wird. Somit wird eine Dämpfung des
Luftschalles, d.h. des Umgebungslärmes, erreicht, so daß die zweite
Mikrofoneinheit den Umgebungslärm
in einem geringeren Maß aufnimmt.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein störschallgedämpften Bereich durch einen
Bereich zwischen einem Kopfhörer
und dem Ohr bzw. dem Gehörgang
eines Trägers
des Sprechzeuges ausgebildet. Daher kann sowohl eine Dämpfung des
Umgebungslärmes
als auch eine bidirektionale Kommunikation mittels des Sprechzeuges
erreicht werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Kopfhörer eine
aktive Störschalll-Unterdrückungseinheit
auf. Mittels der aktiven Störschall-Unterdrückung kann
der Einfluß des
Umgebungslärmes
weiter reduziert werden und ein störschallgedämpfter Bereich aktiv erhalten
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die erste und/oder zweite
Mikrofoneinheit zur Aufnahme des Störschalls für die aktive Störschall-Unterdrückung verwendet.
Somit kann ein Mikrofon eingespart werden bzw. das für die aktive Störschall-Unterdrückung bereits
vorhandene Mikrofon kann ebenfalls zur Aufnahme von auf Körperschall
basierenden Audiosignalen venrvendet werden.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Sprechzeuges gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Sprechzeuges gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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3 zeig
ein schematisches Blockschaltbild eines Sprechzeuges gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild der funktionalen Einheiten eines
Sprechzeuges gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
Das Sprechzeug weist ein Mikrofon 1, einen Kopfhörer 6 mit
einem integrierten Mikrofon 2, eine Additionseinheit 3,
eine Störschall-Unterdrückungseinheit 4 sowie eine
Eingabe/Ausgabeeinheit 5 auf.
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Der
Kopfhörer 6 wird über ein
Ohr eines Anwenders bzw. Trägers
des Sprechzeuges positioniert, während
das Mikrofon 1 in einem mundnahen Bereich eines Anwenders
des Sprechzeuges ausgerichtet wird. Das Mikrofon 1 nimmt
die von dem Anwender des Sprechzeuges gesprochenen Worte sowie einen
entsprechend vorhandenen Umgebungslärm auf. Simultan dazu nimmt
das zweite Mikrofon 2 in dem Kopfhörer 6 das über die
Schädelknochen des
Anwenders übertragenen
auf Körperschall
basierenden Audiosignal auf. Da der Kopfhörer 6 den auf ein
Ohr eines Trägers
des Sprechzeuges auftreffenden Luftschall bzw. Störschall
dämpft,
zeichnet das zweite Mikrofon 2 lediglich das auf Körperschall basierende
Audiosignal auf. Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Mikrofons 1, 2 werden
an die Additionseinheit 3 weitergeleitet. In der Additionseinheit 3 werden
die beiden Ausgangssignale zusammengefügt und an eine Eingabe/Ausgabeeinheit 5 weitergeleitet.
Die Eingabe/Ausgabeeinheit 5 kann diese Signale an eine
nachfolgende Signalverarbeitung weiterleiten.
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Zusätzlich zu
der durch den Kopfhörer
6 bedingte
Dämpfung
des Luftschalls bzw. des Störschalls
kann ebenfalls eine aktive Störschall-Unterdrückung angewendet
werden. Dazu wird das von dem zweiten Mikrofon aufgenommene Störschallsignal
an die Störschall-Unterdrückungselektronik
weitergeleitet, die einen störschallgedämpften Bereich
4 erzeugt.
Eine derartige aktive Störschallkompensation
ist detailliert in
EP 0 737 022 beschrieben.
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2 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Sprechzeugs gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Sprechzeug weist ein erstes Mikrofon 1 zur
Aufnahme von Luftschall, ein zweites Mikrofon zur Aufnahme von auf Körperschall
basierenden Audiosignalen (Luft- und/oder Körperschall), eine Additionseinheit 3 und eine
Eingabe/Ausgabeeinheit 5 auf. Das erste Mikrofon 1 nimmt
Luftschall auf, während
das zweiten Mikrofon 2 simultan dazu auf Körperschall
basierende Audiosignale aufnimmt. Zwischen dem ersten Mikrofon 1 und
der Additionseinheit 3 kann optional eine Hochpaßeinheit 7 vorgesehen
werden. Alternativ dazu kann die Hochpaßeinheit 7 ebenfalls
in dem ersten Mikrofon 1 oder in der Additionseinheit 3 integriert
werden. Zwischen dem zweiten Mikrofon 2 und der Additionseinheit 3 kann
optional eine Tiefpaßeinheit 8 angeordnet
sein. Alternativ dazu kann die Tiefpaßeinheit 8 in dem
zweiten Mikrofon 2 oder in der Additionseinheit 3 integriert
werden. Der von dem ersten Mikrofon 1 aufgenommene Luftschall
erfährt eine
Hochpaß-Filterung,
welche in dem ersten Mikrofon 1, zwischen dem ersten Mikrofon 1 und
der Additionseinheit 3 oder in der Additionseinheit 3 implementiert
ist. Die von dem zweiten Mikrofon 2 aufgenommene auf Körperschall
basierenden Audiosignale werden einer Tiefpaß-Filterung unterzogen, welche
in dem zweiten Mikrofon 2, zwischen dem zweiten Mikrofon 2 und
der Additionseinheit 3 oder in der Additionseinheit 3 implementiert
ist. Das zweite Mikrofon 2 kann als ein Körperschallmikrofon
oder als ein Mikrofon zur Aufnahme von durch den Körperschall
erzeugten Luftschall ausgestaltet sein. Die Hochpaß- bzw.
Tiefpaß-Filterung
kann in den jeweiligen Mikrofon Typ-spezifisch inte griert, d.h.
akustisch oder elektrisch werden, aber alternativ dazu können die
Hochpaß-
bzw. Tiefpaß-Filterung
ebenfalls jeweils elektrisch in der Additionseinheit 3 implementiert
werden.
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Wenn
das zweite Mikrofon 2 als ein reines Körperschallmikrofon ausgestaltet
ist, so nimmt es überhaupt
keinen bzw. nur einen sehr geringen Luftschall auf. Wenn das zweite
Mikrofon 2 jedoch als ein Luftschallmikrofon ausgestaltet
ist, so kann es in einem gegenüber
dem Umgebungslärm
luftschallgedämpften
Bereich angeordnet sein, um dort nicht durch den Umgebungslärm gestört bzw.
beeinträchtigt
zu werden. In diesem Fall nimmt das zweite Mikrofon 2 dann
den Luftschall auf, der durch den Körperschall der das Sprechzeug
tragenden Person erzeugt wird, d.h. die Vibrationen der Knochen
(Körperschall)
erzeugen einen Luftschall.
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Die
gestrichelt umrahmten Hochpaß-
und Tiefpaßfilter 7, 8 sind
optional. Sie können
zusammen als Kombination oder jeweils einzeln verwendet werden.
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3 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Sprechzeugs gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist ein erstes
Mikrofon 1 zur Aufnahme von Luftschall und ein zweites
Mikrofon 2 zur Aufnahme von auf Körperschall basierenden Audiosignalen
vorgesehen. Des weiteren ist eine Additionseinheit 3 vorgesehen,
welche die Signale des ersten und zweiten Mikrofons 1, 2 zusammenführt. Wie
im zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben kann der von dem ersten Mikrofon 1 aufgenommene Luftschall
einer Hochpaß-Filterung
unterzogen werden. Dies kann akustisch in dem ersten Mikrofon 1, elektronisch
in dem ersten Mikrofon 1, elektronisch zwischen dem ersten
Mikrofon 1 und der Additionseinheit 3 und/oder
elektronisch in der Additionseinheit 3 erfolgen. Die von
dem zweiten Mikrofon 2 auf Körperschall basierenden Audiosignale
können
einer Tiefpaß-Filterung
unterzogen werden. Diese Tiefpaß-Filterung kann
akustisch in dem zweiten Mikrofon 2, elektronisch in dem
zweiten Mikrofon 2, elektronisch zwischen dem zweiten Mikrofon 2 und
der Additionseinheit 3 und/oder elektronisch in der Additionseinheit 3 erfolgen.
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Das
Sprechzeug gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist ferner einen störschallgedämpften Bereich und einen Kopfhörer 6 auf. Der
störschallgedämpfte Bereich
kann sowohl aktiv durch eine aktive Störschallunterdrückung 4 durch eine
elektronische Störschallkompensation
oder passiv durch die Ohrpolster des Kopfhörers 6 erfolgen. Der
Kopfhörer 6 kann
somit einen störschallgedämpften Bereich
ausbilden. Vorzugsweise ist das zweite Mikrofon 2 in dem
störschallgedämpften Bereich
angeordnet, d.h. das zweite Mikrofon 2 zur Aufnahme von
auf Körperschall
basierenden Audiosignalen ist in dem Kopfhörer 6 integriert bzw.
dort angeordnet.
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Die
gestrichelt umrahmten Elemente, d.h. die Hoch- und Tiefpaßfilter 7, 8,
die aktive Störschall-Unterdrückungseinheit 4,
und der Kopfhörer 6 sind
optional. Sie können
zusammen als Kombination oder jeweils einzeln verwendet werden.
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Die
in dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung angeführte
Hochpaß-
bzw. Tiefpaß-Filterung
kann optional jeweils mit elektrischen und/oder akustischen Mitteln
in den jeweiligen Mikrofonen selbst oder mit elektrischen Mitteln
in der Additionseinheit 3 implementiert werden. Alternativ dazu
kann die Hochpaß-
bzw. Tiefpaß-Filterung
auch zwischen den jeweiligen Mikrofonen und der Additionseinheit
elektronisch implementiert werden.
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Die
oben beschriebenen Kopfhörer
können zum
Beispiel durch einen Kopfhörer
mit einer geschlossenen Bauart implementiert werden, wodurch das
Ohr von dem Umgebungslärm
abgeschirmt wird, d.h. der Umgebungslärm erreicht das Ohr nur gedämpft. Das
Mikrofon 2 kann entweder den Körperschall direkt aufnehmen,
indem es direkt vorzugs weise an einem Schädelknochen angebracht wird,
oder es kann den in dem geschlossenen Volumen des Kopfhörers entstehenden
Luftschall aufzeichnen, welcher auf dem Körperschall des Schädelknochens bzw.
den Vibrationen der Knochen basiert. Beim Sprechen des Trägers des
Sprechzeuges wird das Sprachsignal aufgrund der Schwingungen der
Schädelknochen
als Luftschall in dem Volumen vor dem Ohr sowie insbesondere im
Bereich des Gehörganges
auftreten. Dabei ist dieses von dem zweiten Mikrofon 2 aufgenommene
Signal frei von denjenigen Lauten, die im vorderen Mundraum, insbesondere
im Lippenbereich, ausgebildet werden.
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Entsprechendes
gilt ebenfalls für
Ohrstöpselhörer, die
mit ihrem Ohrpolster den Gehörgang vom
Umgebungslärm
abschirmen. Wie oben beschrieben wird hier ebenfalls im Volumen
des Gehörganges
das Sprachsignal der die Ohrstöpselhörer tragenden
Person auftreten, welches durch das Schwingen der Schädelknochen
ausgebildet wird.
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Bei
einem Kopfhörer
mit einer aktiven Geräuschkompensation
wird zwischen dem Kopfhörer und
dem Ohr, d.h. auch im Gehörgang,
ein Raum geschaffen, in dem der Lautstärkepegel des Umgebungslärmes deutlich
reduziert ist. In diesem Raum wird das zweite Mikrofon angebracht,
welches diesem Umgebungslärm
ebenfalls lediglich reduziert aufnimmt. Simultan dazu nimmt dieses
zweite Mikrofon das Sprachsignal auf, welches sich aus den Schwingungen
der Schädelknochen
ergibt. Dieses Sprachsignal wird an eine Störschall-Unterdrückungseinheit 4 weitergeleitet,
um eine aktive Störschall-Kompensation
durchzuführen.
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Das
erste Mikrofon 1 weist ein Hochpaßverhalten auf, so daß lediglich
höherfrequente
Signale wie beispielsweise Zischlaute und Explosivlaute aufgenommen
werden. Somit können
die von dem zweiten Mikrofon 2 aufgenommenen Signale um
die Zischlaute und die Explosivlaute ergänzt werden. Dieses erweist
sich insbesondere dahingehend als vorteilhaft, als die tief- und
mittelfrequenten Schallanteile, welche einen wesentlichen Anteil
des Umgebungslärmes
ausmachen, nur sehr stark gedämpft aufgezeichnet
werden. Das Hochpaßübertragungsverhalten
des ersten Mikrofones 1 kann durch akustische Maßnahmen
oder durch elektrische Maßnahmen
realisiert werden.
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Alternativ
kann die oben beschriebene Störschall-Unterdrückung auch
basierend auf einem Gehörschutz
implementiert werden.
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Auf
Körperschall
basierende Audiosignale können
gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl Körperschallsignale
als auch Luftschallsignale darstellen, welche durch Körperschall
erzeugt wurden.