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DE19943875A1 - System zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray - Google Patents

System zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray

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DE19943875A1
DE19943875A1 DE19943875A DE19943875A DE19943875A1 DE 19943875 A1 DE19943875 A1 DE 19943875A1 DE 19943875 A DE19943875 A DE 19943875A DE 19943875 A DE19943875 A DE 19943875A DE 19943875 A1 DE19943875 A1 DE 19943875A1
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DE
Germany
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microphones
voice control
microphone array
speech recognition
signals
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Withdrawn
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DE19943875A
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English (en)
Inventor
Ernst F Schroeder
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Deutsche Thomson Brandt GmbH
Original Assignee
Deutsche Thomson Brandt GmbH
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Publication date
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Abstract

Sprachsteuerungssysteme finden in einer Vielfalt von technischen Gebieten Anwendung. Die gesprochenen Worte werden hierbei durch ein oder mehrere Mikrofone detektiert und dann einem Spracherkennungssystem zugeführt. Um eine Sprachsteuerung auch aus größerer Ferne zu ermöglichen, muß das Sprachsignal von störenden Hintergrundsignalen getrennt werden. Dies kann durch eine räumliche Trennung unter Verwendung von Mikrofonarrays aus zwei oder mehr Mikrofonen erfolgen. Hierbei ist es von Vorteil, die einzelnen Mikrofone des Mikrofonarrays räumlich über eine möglichst große Distanz zu verteilen. Bei einem einzelnen Unterhaltungselektronikgerät sind die Abstände zwischen den einzelnen Mikrofonen jedoch aufgrund der Geräteabmessungen begrenzt. Das erfindungsgemäße System zur Sprachsteuerung besteht daher aus einem Mikrofonarray mit mehreren Mikrofonen (MTV1, MTV2, MLS1, MLS2), die auf verschiedene Geräte (TV, LS1, LS2) verteilt sind, wobei die durch die Mikrofone erzeugten Signale zu der zentralen Spracherkennungseinheit übertragen werden können, vorteilhafterweise über ein bidirektionales Netzwerk basierend auf einem IEEE-1394-Bus.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray, die insbesondere zur Steuerung von Geräten der Unterhaltungselektronik genutzt werden kann.
Stand der Technik
Sprachsteuerungssysteme finden in einer Vielzahl von technischen Gebieten Anwendung. Die gesprochenen Worte werden hierbei zunächst als Schallsignale detektiert, üblicherweise durch ein oder mehrere Mikrofone, und dann einem Spracherkennungssystem zugeführt. Die Spracherkennung basiert hierbei üblicherweise auf einem Akustik- und einem Sprachmodell. Das akustische Modell nutzt eine große Anzahl von Sprachmustern, wobei mathematische Algorithmen dazu verwendet werden, die akustisch am besten passenden Worte zu einem gesprochenen Wort anzugeben. Das Sprachmodell wiederum basiert auf einer Analyse, bei der anhand von einer Vielzahl von Dokumentproben festgestellt wird, in welchem Kontext und wie häufig gewisse Wörter normalerweise verwendet werden. Mit solchen Spracherkennungssystemen ist nicht nur das Erkennen einzelner Wörter, sondern auch von fließend gesprochenen Sätzen mit hohen Erkennungsraten möglich. Die Erkennungsrate sinkt jedoch drastisch, wenn nicht vernachlässigbare Hintergrundgeräusche vorliegen.
Die Robustheit gegen solche akustische Störeinflüsse kann auf verschiedene Weisen erhöht werden. So wird bei Diktiersystemen für Computer ein Mikrofon an einem Kopfhörergestell direkt vor dem Mund des Sprechers befestigt. Bei diesen Systemen kann nur durch die unmittelbare Nähe zum Mund ein sehr konstantes Signal und damit eine zum Teil beachtliche Erkennungsrate erreicht werden. Ebenso ist es bekannt, ein Fernsehgerät zu steuern, indem die Bedienungsbefehle in das in einer Fernbedienung integrierte Mikrofon gesprochen werden. Auch hier muß jedoch die Fernbedienung unmittelbar vor den Mund des Benutzers gehalten werden.
Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Sprachsteuerung anzugeben, welches eine ausreichende Störfestigkeit auch bei Spracheingabe aus größerer Ferne ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst.
Um eine Sprachsteuerung auch aus größerer Ferne zu ermöglichen, muß das Sprachsignal von störenden Hintergrundsignalen getrennt werden. Dies kann durch eine räumliche Trennung unter Verwendung von Mikrofonarrays aus zwei oder mehr Mikrofonen erfolgen. Hierbei ist es von Vorteil, die einzelnen Mikrofone des Mikrofonarrays räumlich über eine möglichst große Distanz zu verteilen. Bei einem einzelnen Unterhaltungselektronikgerät sind die Abstände zwischen den einzelnen Mikrofonen jedoch aufgrund der Geräteabmessungen begrenzt, wie z. B. bei einem Fernsehgerät auf unter einen Meter.
Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße System zur Sprachsteuerung aus einem Mikrofonarray mit mehreren Mikrofonen zur Umwandlung von Sprachbefehlen in elektrische Signale und einer zentralen Spracherkennungseinheit zur Umwandlung dieser elektrischen Signale in Bedienungsbefehle, wobei die Mikrofone auf verschiedene Geräte verteilt sind, die miteinander in solcher Weise verbunden sind, daß die durch die Mikrofone erzeugten Signale zu der zentralen Spracherkennungseinheit übertragen werden können.
Vorteilhafterweise werden hierbei die Geräte über ein bidirektionales Netzwerk verbunden, welches, besonders vorteilhaft auf einem IEEE-1394-Bus basiert.
Besonders vorteilhaft ist das System, wenn ein oder mehrere Mikrofone in einem Unterhaltungselektronik- Wiedergabegerät, insbesondere einem Fernsehgerät, und ein oder mehrere weitere Mikrofone in externen Lautsprechern integriert sind.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Diese zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray.
Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes System dargestellt. An ein Fernsehgerät TV sind zwei externe Lautsprecher LS1, LS2 angeschlossen. Interne, in der Figur nicht dargestellte, Lautsprecher des Fernsehgerätes ermöglichen zusammen mit den externen Lautsprechern eine Surround-Sound-Wiedergabe von Mehrkanaltonsignalen, z. B. die Wiedergabe von entsprechenden digitalen Audiosignalen gemäß dem MPEG-2- oder AC3-Standard. Die externen Lautsprecher sind hierbei über einen IEEE-1394-Bus, auch FireWire genannt, direkt an das Fernsehgerät angeschlossen, könnten aber ebenso an einen geeigneten Surround-Sound-Receiver angeschlossen werden. Die Verwendung eines IEEE-1394-Busses ist von Vorteil, da dieser eine schnelle Datenübertragung und die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten ermöglicht. Weiterhin kann bei Aktivlautsprechern gleichzeitig eine Stromversorgung über diesen Bus erfolgen.
Zur Detektion der Sprachsignale ist ein Mikrofonarray vorgesehen. Dieses besteht aus zwei in den Fernsehempfänger integrierten Mikrofonen MTV1 und MTV2 sowie je einem in die Lautsprechergehäuse integriertes Mikrofon MLS1 und MLS2. Diese setzen die detektierten Schallsignale in elektrische Signale um, die durch Verstärker verstärkt, durch AD-Wandler in digitale Signale umgewandelt und dann einer Signalverarbeitungseinheit zugeführt werden. Die Signale von den externen Lautsprechern werden hierbei ebenfalls über den IEEE-1394- Bus der Signalverarbeitungseinheit in dem Fernsehgerät zugeführt. Diese berücksichtigt den jeweiligen Aufenthaltsort des Benutzers durch eine unterschiedliche Skalierung bzw. Verarbeitung der detektierten Schallsignale. Weiterhin kann auch eine Korrektur der Mikrofonsignale bezüglich der von den Lautsprechern abgegebenen Schallsignale erfolgen. Das so bearbeitete Signal wird dann einer Spracherkennungseinheit zugeführt, die die elektrischen Signale in Worte umwandelt. Die diesen Worten entsprechenden Befehle werden dann schließlich einem Systemmanager zur Steuerung des Systems zugeführt.
Die Skalierung bzw. Verarbeitung der detektierten Schallsignale durch die Signalverarbeitungseinheit erfordert, daß die räumliche Anordnung der Mikrofone bekannt ist. Diese ist für die in das TV-Gehäuse integrierten Mikrofone bereits herstellerseitig bekannt. Für die in den Lautsprechern angeordneten Mikrofone muß dagegen die Position relativ zu dem TV-Gerät noch ermittelt werden. Dieses kann durch ein Ausmessen und eine Eingabe der ermittelten Werte über ein entsprechendes Bildschirmmenü erfolgen. Ebenso kann jedoch ein Mess- und Abgleichvorgang durchgeführt werden, indem durch die Lautsprecher ein Testsignalton wiedergegeben und von den Mikrofonen detektiert wird und aus den unterschiedlichen Laufzeiten die Position der Mikrofone ermittelt wird. Die beiden in dem Fernsehempfänger integrierten Mikrofone können vorteilhaft auf der linken und rechten Seite des Gehäuses des jeweiligen Gerätes untergebracht werden. Diese Mikrofonanzahl und ebenso die Anzahl der weiteren Mikrofone ist jedoch keinesfalls auf zwei beschränkt. Ebenso sind eine Vielzahl von Kombinationen denkbar, in denen die Mikrofone integriert sind. So können Mikrofone statt oder zusätzlich zu dem Fernsehgerät auch in einem Videorekorder, DVD-Spieler oder einer Fernbedienung integriert werden. Selbst eine Installation von Mikrofonen in Geräten, die sich in verschiedenen Räumen befinden, ist möglich.
Weiterhin ist die Verbindung der Geräte nicht auf ein Bussystem beschränkt. So ist es z. B. denkbar, bei der Ausführungsform aus Fig. 1 die Lautsprecher stattdessen mit Funksignalen anzusteuern. In diesem Fall müssen die einzelnen Lautsprecher jedoch zusätzlich zu einem Funkempfänger auch einen Funksender aufweisen.
Die Erfindung kann zur Sprachfernbedienung von verschiedensten Geräten der Unterhaltungselektronik, wie z. B. von TV-Geräten, Videorecordern, DVD-Spielern, Satellitenempfängern, TV-Video-Kombinationen, Audiogeräten oder kompletten Audiosystemen, aber ebenso von Personalcomputern oder von Haushaltsgeräten eingesetzt werden.

Claims (4)

1. System zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray bestehend aus mehreren Mikrofonen (MTV1, MTV2, MLS1, MLS2) zur Umwandlung von Sprachbefehlen in elektrische Signale und mit einer zentralen Spracherkennungseinheit zur Umwandlung dieser elektrischen Signale in Bedienungsbefehle, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone auf verschiedene Geräte (TV, LS1, LS2) verteilt sind, die miteinander in solcher Weise verbunden sind, daß die durch die Mikrofone erzeugten Signale zu der zentralen Spracherkennungseinheit übertragen werden können.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräte über ein bidirektionales Netzwerk verbunden sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bidirektionale Netzwerk auf einem IEEE-1394- Bus basiert.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Mikrofone in einem Unterhaltungselektronik-Wiedergabegerät (TV), insbesondere Fernsehgerät, und ein oder mehrere weitere Mikrofone in externen Lautsprechern (LS1, LS2) integriert sind.
DE19943875A 1999-09-14 1999-09-14 System zur Sprachsteuerung mit einem Mikrofonarray Withdrawn DE19943875A1 (de)

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