DE19853314C2

DE19853314C2 - Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung

Info

Publication number: DE19853314C2
Application number: DE1998153314
Authority: DE
Inventors: Egon Fred Warnke
Original assignee: Individual
Current assignee: Meditech Electronic GmbH
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: DE19853314A1

Description

Audiosignal-Verarbeitungseinrichtungen mit Eingangskanälen für ein Mikrofon und für ein Tonwiedergabegerät sowie mit Ausgängen zum Anschluß von Wiedergabewandlern (Kopfhörer) und Tonaufnahemgeräten sind beispielsweise als Sprachlehrgeräte vor allem in den sechziger und siebziger Jahren in großen Mengen für den Sprachunterricht an Schulen Universitäten, privaten Sprachlehrinstituten sowie therapeutischen Praxen gekauft und anfänglich mit großen Erwartungen eingesetzt worden. Die wichtigste Erwartung bei der Anschaffung dieser Sprachlehrgeräte bestand in der erhofften Verbesserung der Artikulation des Sprachschülers beim Erlernen einer Fremdsprache oder auch bei Ar tikulationsproblemen in der Muttersprache von sprachauffälligen Kindern durch das sogenannte "audio-aktive Mithören", also das elektronisch verstärkte Mithören der ei genen Stimme mit erhöhtem Schalldruck beim Nachsprechen oder Mitsprechen einer Modellstimme.

Diese Erwartung wurde offenkundig nicht erfüllt. Heute stehen zahlreiche Sprachlehr anlagen ungenutzt herum oder wurden bereits demontiert und verschrottet. Bei rück schauender Betrachtung wird deutlich, daß das audio-aktive Mithören einen entschei denden Nachteil nicht aufheben konnte und kann. Dieser Nachteil ist in unserer Spra che und ihrer Umsetzung in unserer zentralen Hörverarbeitung selbst verwurzelt: Da bei handelt es sich um die Verdeckung oder Maskierung [englisch: "Masking"] eines Schallereignisses durch ein anderes. Man unterscheidet zwischen gleichzeitiger Ver deckung eines Schallereignisses durch ein anderes [simultaneous masking] und der Verdeckung eines Schallereignisses durch ein vorangegangenes [forward masking] oder nachfolgendes [backward masking] Schallereignis. Bei einer Beeinträchtigung der Verständlichkeit von Sprache handelt es sich vor allem um die Verdeckung kurzer, energieschwacher, vorzugsweise stimmloser Laute durch vorangehende oder nachfol gende energiestarke, stimmhafte Laute, vorzugsweise Vokale.

Dieses psychoakustische Phänomen der Verdeckung oder Maskierung führt dazu, daß die kurzen, energieschwachen, vorzugsweise stimmlosen Laute vom Sprachschüler überhaupt nicht oder nur so verwaschen wahrgenommen werden können, daß er seine fehlerhafte eigene Aussprache nicht zu korrigieren bzw. die betreffenden Laute nicht oder nur ungenau nachzusprechen bzw. mitzusprechen ver mag. Die Verdeckung ist durch bloße lineare Verstärkung des Schallereig nisses und durch die Wiedergabe über Kopfhörer mit erhöhtem Schalldruck nicht zu beseitigen. Deshalb haben sich gerade in jüngerer Zeit verschie dene Wissenschaftler bemüht, das Problem auf andere Weise, nämlich durch Veränderung der zeitlichen Struktur des Sprachgutes einer Lösung näherzubringen:
So hat die amerikanische Professorin Paula Tallal in der amerikanischen Wissenschaftszeitschrift SCIENCE, Bd. 271 vom 5. Januar 1996 auf Seite 77-81 unter dem Titel "Temporal Processing Deficits of Language-Learning Impaired Children Ameliorated by Training" über Versuche berichtet, durch eine zeitliche Dehnung, also durch Auseinanderziehen des Überganges von den kurzen, energieschwachen, vorzugsweise stimmlosen Lauten ge genüber nachfolgenden energiestarken, stimmhaften Lauten, vorzugsweise Vokalen, die Fähigkeit zur Erkennung der ersteren zu verbessern. Dies ist ihr allerdings nur sehr bedingt gelungen:
Der Nachteil dieser bekannten Lösung besteht nämlich darin, daß er aus schließlich für eine Modellstimme auf Tonträgern eingesetzt werden kann, weil eine komplexe digitale Signalverarbeitung [Digital Signal Processing = DSP] erforderlich ist, um die dafür erforderliche Dehnung der Zeitabbildung an der richtigen Stelle zu bewirken. Damit verbietet sich diese Lösung für jegliche Echtzeitanwendung, also z. B. für die Kontrolle der eigenen Artiku lation eines Sprachschülers. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß der Sprachschüler durch die künstliche Dehnung der Modellstimme auf dem Tonträger in eine unerwünschte Schonsituation ver setzt wird: Nicht seine Fähigkeit zur Erkennung und richtigen Artikulation von Sprache trotz der Verdeckung wird so geschult, sondern die Modell stimme wird künstlich gedehnt, um seinem Unvermögen entgegenzukom men.

Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, den vorstehend be schriebenen Verdeckungseffekt durch psychoakustische Schulung des Sprachschülers mit geeigneten technischen Mitteln in Echtzeit zu mildern und aufzuheben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit der Verwendung einer Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird das Sprachfrequenzband in zwei oder mehrere getrennte Bänder aufgespalten, die getrennt den beiden Ohren des Sprachschülers zugeführt werden. Somit nimmt der Sprachschüler bei spielsweise die kurzen, energieschwachen, vorzugsweise stimmlosen Lau te auf dem einen Ohr und die energiestarken, vorzugsweise stimmhaften Laute auf dem anderen Ohr wahr. Diese Aufteilung auf getrennte Hörbah nen bewirkt eine weitestgehende Aufhebung des Verdeckungseffektes, da die beiden genannten Lautkategorien räumlich voneinander getrennt wahrgenommen werden und da ein wesentli cher Teil der Verdeckung bereits in der Cochlea bei der Umsetzung des Schalls in Ner venimpulse stattfindet. Wenn also der verdeckende und der verdeckte Schall an verschie denen Stellen eintreffen, wird die in der Cochlea stattfindende Verdeckung weitestgehend vermieden.

Eine apparative praktische Ausführung unter Benutzung der Lehre dieser Erfindung sei anhand des Bildes 1 mit einem einfachen, aber typischen Beispiel beschrieben: Die vom Mikrofon und/oder von einem Torträger an den bzw. die Eingänge (1) und (2) ge lieferte breitbandige Sprachfrequenzinformation wird über den Verstärker (3) in an sich bekannter Weise auf einen Pegel gebracht, mit dem die beiden parallel angeord neten Filter (4) und (5) gespeist werden. Das Filter (4) stellt einen steilflankigen Tief paß mit einer Eckfrequenz von beispielsweise 400 Hertz dar, während das Filter (5) einen steilflankigen Hochpaß mit einer Eckfrequenz von beispielsweise ebenfalls 400 Hertz darstellt. Die genannten Eckfrequenzen der beiden Filter (4) und (5) sind inner halb des Sprachfrequenzbereiches in beliebigen Grenzen veränderbar.

Die Ausgänge der beiden Filter (4) und (5) speisen die beiden Systeme (6) und (7) des Stereo-Kopfhörers, die mittels des Haltebügels (8) miteinander verbunden sind und in denen der Sprachschüler somit die beiden Informationen räumlich getrennt wahrnehmen und in seiner zentralen Hörverarbeitung getrennt auswerten kann. Diese beiden Ausgänge (4) und (5) können aber auch mit einem Gerät zur Aufzeichnung von Tonträgern verbunden werden, um die erfindungsgemäße Idee beispielsweise für das Sprachtraining mittels CDs, CD-ROMs oder anderer Tonträger einzusetzen.

Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel es auch möglich, gemäß Bild 2 die Aus gänge der beiden Filter (4) und (5) nicht völlig getrennt auf die beiden Köpfhörersy steme (6) und (7) zu leiten, sondern den Ausgang eines der beiden Filter (4) oder (5) gleichphasig auf beide Kopfhörersysteme zu leiten, so daß diese Teilinformation auf Kopfmitte geortet wird, den Ausgang des anderen Filters (5) oder (4) dagegen zwecks seitlicher Ortung wahlweise nur auf eines der beiden Kopfhörersysteme (6) oder (7) zu leiten, was durch den Schalter (9) oder ein vergleichbares Bauelement, wie bei spielsweise einen Umblendeinsteller, bewirkt wird. Hierbei können die beiden Aus gänge (4) und (5) ebenfalls mit einem Gerät zur Aufzeichnung von zweikanaligen Tonträgern verbunden werden, um die erfindungsgemäße Idee beispielsweise für das Sprachtraining mittels CDs, CD-ROMs oder anderer Tonträger einzusetzen.

Neben diesen einfachen Ausführungen sind Weiterbildungen der Erfindung möglich, in denen die Aufspaltung zwischen den Teilfrequenzbändern wesentlich differenzierter durch Verwendung jeweils eines Tief- und eines Hochpasses an den Grenzen des gewünschten Übertragungsbereiches und eines oder mehrerer dazwischenliegender, unmittelbar aneinandergrenzender Bandpässe vorgesehen wird. Jedoch müssen alle diese Filter nicht unbedingt unmittelbar aneinander grenzen, sondern sie können auch anwendungsspezifisch mit Zwischenräumen angeordnet werden, um nur die für den Anwender relevanten Ausschnitte aus dem Sprachfrequenzbereich zu übertragen. Die Ausgänge dieser Filter werden für diesen Fall in zwei Gruppen zusammengefaßt und in einer der vorstehend geschilderten Weisen den Ohren des Sprachschüler zuge führt.

Claims

1. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung zur psychoakusti schen Schulung, mit
mindestens einem Eingangskanal für ein Audioeingangssignal,
Filtern oder Filtergruppen, mittels derer das Audioeingangssignal im Sprach frequenzbereich in unterschiedliche Tonfrequenzbereiche aufgeteilt wird,
einer Signalkombinierschaltung, die die Ausgangssignale der Filter oder Filtergruppen derart zu zwei Audioausgangssignalen zusammenfaßt, daß wenigstens ein für den Verdeckungseffekt bei der Wiedergabe von Sprache relevanter Frequenzbereich im wesentlichen nur in einem der Tonaus gangssignale enthalten ist, und
zwei Ausgangskanälen für die Audioausgangssignale, insbesondere zum Anschluß mindestens eines Stereo-Kopfhörers oder eines stereophonen Tonaufzeichnungsgerätes.

2. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filter oder Filtergruppen vorgesehen sind, die das Audioeingangssignal in zwei unterschiedliche Frequenzbereiche auftei len, wovon jeweils einer einem der Ausgangskanäle zugeordnet ist.

3. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Eckfrequenzen aufweisen, welche unmit telbar aneinander grenzen.

4. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Eckfrequenzen aufweisen, welche nicht unmittelbar aneinander grenzen.

5. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkombinierschaltung die Ausgangssigna le eines der Filter oder Filtergruppen gleichphasig beiden Ausgangskanälen zu führt, jedoch die Ausgangssignale der übrigen Filter oder Filtergruppen wahlwei se umschaltbar nur dem ersten oder nur dem zweiten Ausgangskanal zuführt.

6. Verwendung einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenzen der Filter innerhalb des Sprachfrequenzbandes einstellbar sind.