Signalverarbeitungsverfahren zur Verbesserung der Sprachkommunikation im Fahrzeug

Von:

Jochen Withopf

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Die Sprachverständigung im Fahrzeug gestaltet sich häufig schwierig, da während der Fahrt hohe Hintergrundgeräuschpegel auftreten können und die Gesprächsteilnehmer einander nicht zugewandt sind. Systeme zur Verbesserung der Fahrzeuginnenraumkommunikation (in-car communication, ICC) unterstützen die Passagiere in dieser Situation, indem sie die Sprache mit sprechernahen Mikrofonen aufnehmen und über zuhörernahe Lautsprecher verstärkt wieder ausgeben. Hierbei sind jedoch strenge Anforderungen an die Signallaufzeit einzuhalten und die Statibilität des elektro-akustischen Systems sicherzustellen. In dieser Arbeit wird ausgehend von den Rahmenbedingungen für Sprachkommunikation im Fahrzeug ein generisches algorithmisches Rahmenwerk entwickelt, welches die Signalverarbeitungsverfahren zur Aufbereitung der Mikrofonsignale und deren Verteilung auf die verfügbaren Lautsprecherkanäle verbindet. In der Basisversion wird die Systemstabilität durch Entzerrfilter und eine signalangepasste Rückkopplungsunterdrückung erhöht sowie eine mehrkanalige Mikrofonsignalverbesserung zur Reduktion instationärer Störungen vorgenommen. Darauf aufbauend wird eine Rückkopplungskompensation hergeleitet, welche aufgrund der hohen Korrelation zwischen dem Sprechersignal als Nutzsignal und den Lautsprechersignalen als Anregungssignal der adaptiven Filter durch entsprechende Dekorrelationsverfahren unterstützt werden muss. Ein abschließender Vergleich verschiedener Methoden zur Rückkopplungskontrolle zeigt klar die Leistungsfähigkeit des Kompensationsansatzes, verdeutlicht aber auch dessen erhöhten Bedarf an Systemressourcen. Alle in dieser Arbeit beschriebenen Verfahren sind innerhalb des Echtzeitrahmenwerks KiRAT implementiert und im Audiolabor sowie in Testfahrten unter realen Bedingungen erprobt.