EP1130577A2 - Verfahren zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen - Google Patents

Verfahren zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen Download PDF

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EP1130577A2
EP1130577A2 EP01102129A EP01102129A EP1130577A2 EP 1130577 A2 EP1130577 A2 EP 1130577A2 EP 01102129 A EP01102129 A EP 01102129A EP 01102129 A EP01102129 A EP 01102129A EP 1130577 A2 EP1130577 A2 EP 1130577A2
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EP
European Patent Office
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frequency
signal
speech signal
speech
fundamental
Prior art date
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EP01102129A
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French (fr)
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EP1130577A3 (de
EP1130577B1 (de
Inventor
Jürgen Schultz
Klaus Dr. Schaaf
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of EP1130577A3 publication Critical patent/EP1130577A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/038—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation using band spreading techniques

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for reconstruction low-frequency speech components from medium-high frequency components.
  • From US 4,091,237 A is a method for determining the basic voice frequency of a digital voice signal known in real time. Especially for signals with one restricted frequency range, such as phone signals, and with a high The speech signal is improved by reducing noise by filtering out noise become.
  • the signal is split up and in by a plurality of bandpass filters corresponding histogram is formed from which the basic voice frequency is extracted. If the fundamental frequency is known, noise can be recognized by the fact that it is in have no harmonic relationship to the fundamental frequency.
  • the previously described The method is used to determine the basic frequency characteristic of a voice determine.
  • DE 37 33 983 describes a method for damping interference signals in a hearing aid known in which the signal is digitized and in individual Frequency ranges is divided. Frequency ranges with certain characteristics, such as rapid or very slow changes in the spectral distribution are damped and / or the cutoff frequencies are shifted. The signal cleaned in this way is in converted synthetic speech signals.
  • the method described above and the associated devices is the The disadvantage is that the speech signal is not at all or only in an insufficient form is reconstructed in order to generate the most natural possible output speech signal.
  • digital Voice amplification digital voice enhancement - DVE
  • the procedure can also be used to Speech communication can be carried out inside the vehicle. However, it is Optimal sound quality is required to achieve acceptance among buyers.
  • the invention is therefore based on the technical problem arising from the prior art Technique known as well as the associated device for the reconstruction low-frequency speech components from medium-high frequency components to further develop and design that for a reproduction of the disturbed Speech signal a reproduction that is as close to nature as possible is made possible.
  • low-frequency signal components of the speech signal become synthetic generated, that is, reconstructed, and the remaining recorded speech signal added.
  • the low-frequency speech components are reconstructed based on the unfiltered speech signals. This is exploited that the low-frequency speech parts accompanied by higher-frequency parts of the harmonics are so that the missing portions are estimated from the remaining signal to let.
  • the frequencies of the harmonics of the fundamental frequency arranged below the limit frequency are determined and in addition to the fundamental frequency for a reconstruction of the low-frequency Frequency range used.
  • the frequencies used for the reconstruction are marked with a respective spectral distribution and a predetermined amplitude to a synthetic Spectrum composed that the frequency range below the cutoff frequency in Voice signal corresponds. From this frequency segment and the speech signal above the reconstructed speech signal is then composed of the cutoff frequency.
  • the low-frequency speech component therefore no longer has a noise signal since it is exclusively is composed of frequency components of the speech signal.
  • the low-frequency speech component can also can be determined directly from the speech signal.
  • one of several band filters existing comb filter based on the fundamental frequency and the frequencies of the harmonics arranged below the cutoff frequency, the Frequency positions of the individual bandpass filters, the cut-off frequencies and the Correspond to harmonics.
  • the speech signal is then in the Filtered range below the cutoff frequency, allowing the signal components to pass become part of the actual speech signal. In this way too Reconstruction of a largely undisturbed speech signal in the low-frequency range of the speech signal possible.
  • the decisive factor for the quality of the reconstruction of the low-frequency speech component is the Accuracy of the determined basic frequency of the speech signal. Since the Basic frequency continuously changed during speaking due to the sentence melody, a further improvement of the method is achieved in that at the beginning of a Speech contained speech section from the speech signal the fundamental frequency is determined and then this is adaptively tracked. Thus, in time The course of the speech signal determines the current fundamental frequency, so that the Reconstruction of the speech signal adapted as closely as possible to the course of the voice can be. An embodiment of such an adaptive tracking will continue explained in detail below.
  • the amplitude of the at least one is below the Cutoff frequency generated frequency signal depending on the amplitudes of the frequency signals analyzed above the cutoff frequency are determined.
  • Typical amplitude profiles of speech signals can preferably be used Find application not only in the frequency components, but also in the Amplitude distribution of the frequency components as precise an adaptation as possible to achieve natural speech signal.
  • the cutoff frequency is dependent on the noise level, ie is determined in particular by the size of the interference signal. So it is low Interference signal levels, for example, only necessary to reduce the speech signal component below 200 Hz reconstruct, while it is necessary that the speech signal at high interference signal levels to be reconstructed in the frequency range below 500 Hz.
  • the cutoff frequency can also be in Depending on the driving speed can be determined.
  • One application of the method described above is in one to play recorded voice signals while the motor vehicle is moving, thereby providing a reproduce as natural a language impression as possible.
  • Another application of the method according to the invention is to use a to reproduce a voice signal transmitted on a telephone connection.
  • the basis lying problem is that the voice signals on telephone connections in the frequency range below 350 Hz contain no information. Therefore, for a lifelike reproduction of the speech signal from the low-frequency speech portion the frequency range above 350 Hz can be reconstructed. This can be done in carried out particularly advantageously by the method according to the invention become.
  • Fig. 1 shows a frequency-amplitude diagram of the interior noise level in one moving motor vehicle for different speeds between 60 km / h and 160 km / h.
  • this representation it is striking that especially at low frequencies below approx. 500 Hz the interior noise level compared to the others Frequencies of the interior noise signal increases sharply.
  • the basic frequency and the first harmonics to the basic frequency in Frequency range below 1000 Hz and especially below 500 Hz is one Determination, i.e. a filtering out of the speech signal from the Interior noise signal considerably more difficult.
  • Fig. 2 shows a speech signal which has been superimposed by a background signal in a time-frequency representation as a spectrogram.
  • This spectrogram is e.g. obtained by a Fourier transform (FFT) from a microphone signal.
  • FFT Fourier transform
  • Fig. 2 indicate different gray values of the individual segments of the spectrogram different intensities.
  • These latter narrow-band frequency components represent harmonics of the fundamental frequency of the corresponding speech signal, the - As described below - are evaluated according to the invention.
  • Fig. 3 shows a spectrogram of the speech signal shown in Fig. 2 without the Background noise, so that even the low-frequency speech components as narrow-band Frequency components can be seen in the spectrogram below 500 Hz. This Parts of the language have to be reconstructed.
  • FIG. 5 shows an example of a reconstructed speech signal in the area below the Cutoff frequency of approximately 400 Hz and Fig. 6 shows the composite reconstructed Speech signal from the reconstructed speech portion shown in FIG. 5 and the in Fig. 4 frequency portion shown above the cutoff frequency of the original Spectrum. How the reconstructed language components are obtained is described below described in detail with reference to FIGS. 7 to 9.
  • FIG. 7 shows in a block diagram a device for the reconstruction of low-frequency speech components from medium-high frequency components.
  • the speech signal is fed to a means 4 for determining frequency components ⁇ fa1 , ⁇ fa2 , ... of maxima in the speech signal above a predetermined cut-off frequency ⁇ 0 .
  • the speech signal is first passed through a bandpass filter 6, so that only the frequency components between the cut-off frequency ⁇ 0 and a further frequency ⁇ 1 are cut out and passed on for further processing.
  • ⁇ 0 is for example in the range from 200 to 500 Hz, in particular 350 Hz
  • the frequency ⁇ 1 is in the range of 800 Hz, for example.
  • the frequency section of the speech signal filtered out in this way is mixed in the mixing element 8, so that the sum and difference frequencies of the frequency components contained in the cut out section of the speech signal are formed.
  • the difference frequencies are of interest, so that the signal emerging from the mixing element 8 is processed by means of a low-pass filter, so that only frequency components below an adjustable frequency ⁇ 2 are let through.
  • the smallest difference frequency can thus be determined, which corresponds to the distance between two spectral components arranged adjacent to one another in the speech signal. Since these are two harmonics of the fundamental frequency, the difference frequency represents the fundamental frequency ⁇ g .
  • This fundamental frequency is then fed to means 12 for the reconstruction of the speech signal.
  • the voice signal is fed via a further input of the means 12 via a delay stage 14 and a low-pass filter 16.
  • the means 12 have both the value of the fundamental frequency ⁇ g and a predetermined frequency section of the speech signal available for a reconstruction of the signal containing the speech.
  • the delay stage 14 is used to compensate for the time span ⁇ t that is required for determining the fundamental frequency ⁇ g and the low-pass filter 16 is used to sensibly reduce the amount of data that is fed to the means 12 for the reconstruction of the speech signal.
  • the means 12 for the reconstruction of the speech signal below the cut-off frequency ⁇ 0 has two alternative methods in terms of circuitry.
  • the fundamental frequency ⁇ g is used to generate a signal in the reconstructed speech signal that corresponds to the fundamental tone of the speech.
  • the aim is to generate all the harmonics in the frequency section of the speech signal to be reconstructed, ie to simulate them.
  • the voice signal is delayed by a time difference .DELTA.t via a further delay stage 18 in order to allow adaptation to the time period necessary for the reconstruction of the low-frequency voice component.
  • a high-pass filter 20 in which the speech signal is filtered out above the cut-off frequency ⁇ 0
  • both this high-pass filtered signal and the reconstructed speech signal for frequencies ⁇ ⁇ 0 converge in the sum element 22, from which the reconstructed spectrogram shown in FIG. 6 is generated becomes.
  • This spectrogram therefore consists on the one hand of the frequency component reconstructed below the cutoff frequency ⁇ 0 and of the original frequency spectrum above the cutoff frequency ⁇ 0 .
  • the spectrogram generated in this way leads to an almost natural-sounding speech reproduction.
  • the fundamental frequency ⁇ g generally does not remain constant in a speech signal due to the speech melody. It is therefore necessary to constantly redetermine the fundamental frequency ⁇ g . On the one hand, this can be done by continuously running through the previously described method, which was previously described with the aid of elements 4, 6, 8 and 10. On the other hand, however, more precise adaptive tracking of the fundamental frequency ⁇ g can be carried out. This is possible with a device which is shown in FIG. 8.
  • the fundamental frequency ⁇ g, 0 initially determined at the beginning of a speech signal is multiplied to N times the value with the aid of a multiplication element 24.
  • the (N-1) th harmonic to the fundamental frequency is thus calculated.
  • the frequency of these harmonics is referred to below as the control harmonic and the associated frequency is denoted by ⁇ r .
  • the frequency ⁇ r is introduced into a control loop via a multi-port switch.
  • the output of the multiplication element 24 is transferred from the multi-port switch 26 to the mixing element 28.
  • the multi-port switch 26 is switched so that ⁇ r , is passed on to the mixing element 28.
  • ⁇ r is exactly the frequency of the (N-1) th harmonic.
  • the mixing element 28 forms the difference between ⁇ r and ⁇ m .
  • a sine wave generator generates a sinusoidal signal with the frequency that is specified by its input signal ⁇ d . This is fed to a mixing element 32 which mixes the speech signal and this sinusoidal signal. After mixing has taken place, the mixed signal is output from the mixing element 32, which is fed to a control element 34 for determining the frequency-dependent power distribution in the mixed signal in relation to the fixed frequency ⁇ m .
  • the frequency ⁇ r of the control harmonic does not correspond to the current frequency of the corresponding harmonic in the speech signal, the power distribution will not reach its maximum at the frequency ⁇ m , but at a position shifted by a difference value ⁇ .
  • a correction value for ⁇ can thus be determined, which is added to the current value of the frequency ⁇ r of the control harmonic. This results in the new value of the frequency ⁇ r, new , which is fed to the control loop again via the multiport switch 26. Subsequently, mixing takes place again in the mixing element 28 with a subsequent control sequence, as described above.
  • the value ⁇ r is branched off from the control loop and output via a multiplication element 38, in which the current frequency ⁇ r is acted on by the factor 1 / N in order to generate the value of the fundamental frequency ⁇ g, adapt .
  • the value of the fundamental frequency ⁇ g is thus continuously adaptively tracked, as a result of which the reconstruction of the low-frequency speech component from the medium-high frequency components is improved and brought closer to a natural speech signal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen, bei dem das technische Problem, für eine Wiedergabe eines gestörten Sprachsignals eine möglichst naturgetreue Wiedergabe zu ermöglichen, durch ein Verfahren gelöst wird, bei dem oberhalb einer Grenzfrequenz ω0 mindestens zwei benachbart angeordnete Frequenzanteile ωfa1, ωfa2, ... mit erhöhter Amplitude im Sprachsignal bestimmt werden und bei dem die Grundfrequenz ωg des Sprachsignals als Frequenzdifferenz zwischen den mindestens zwei benachbarten Frequenzanteilen ωfa1, ωfa2, ... bestimmt wird und bei dem mit Hilfe der ermittelten Grundfrequenz ωg und des Sprachsignals der tieffrequente Frequenzbereich unterhalb der Grenzfrequenz ωg rekonstruiert wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen.
Im Stand der Technik der digitalen Verarbeitung von Sprachsignalen mit einem hohen Lärmpegel im tieffrequenten Bereich wird das Signal dadurch verbessert, daß entweder Störanteile herausgefiltert werden oder sehr stark gestörte Frequenzbereich aus dem Signal vollständig herausgefiltert werden.
Aus der US 5,842,160 A ist ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität einer digitalen Sprachübertragung bekannt, bei dem verschiedenen Frequenzbändern je nach Energiegehalt verschiedene Datenmengen zugeordnet werden. Durch die Art der Kodierung und Übertragung entstehen niederenergetische Signalbereiche, die zu Lücken im empfangenen Signalspektrum führen. Diese Lücken werden durch synthetisch aus den vorhandenen Daten gewonnenen Signale gefüllt, so daß ein natürlicher klingendes Sprachsignal erreicht wird.
Aus der US 4,091,237 A ist ein Verfahren zur Ermittlung der Stimmgrundfrequenz eines digitalen Sprachsignals in Echtzeit bekannt. Speziell für Signale mit einem eingeschränkten Frequenzbereich, wie Telefonsignale, und mit einem hohen Störgeräuschanteil wird das Sprachsignale verbessert, indem Störgeräusche ausgefiltert werden. Das Signal wird durch eine Mehrzahl von Bandpaßfiltern aufgesplittet und ein entsprechendes Histogramm gebildet, aus dem die Stimmgrundfrequenz extrahiert wird. Ist die Grundfrequenz bekannt, können Störgeräusche daran erkannt werden, daß sie in keinem harmonischen Verhältnis zur Grundfrequenz stehen. Das zuvor beschriebene Verfahren dient dazu, die für eine Stimme charakteristische Grundfrequenz zu bestimmen.
Weiterhin ist aus der DE 37 33 983 ein Verfahren zum Dämpfen von Störsignalen in einem Hörgerät bekannt, bei dem das Signal digitalisiert und in einzelne Frequenzbereiche aufgeteilt wird. Frequenzbereiche mit bestimmten Charakteristika, wie schnelle oder sehr langsame Spektralverteilungsänderungen, werden gedämpft und/oder es werden die Grenzfrequenzen verschoben. Das so gereinigte Signal wird in synthetische Sprachsignale umgewandelt.
Den zuvor beschriebenen Verfahren und den damit verbundenen Vorrichtungen liegt der Nachteil zugrunde, daß das Sprachsignal gar nicht oder nur in unzureichender Form rekonstruiert wird, um ein möglichst natürliches Ausgangssprachsignal zu erzeugen.
Die zuvor dargestellten Verfahren können unter anderem bei der digitalen Sprachverstärkung (digital voice enhancement - DVE) eingesetzt werden. Beispielsweise sind oberhalb jeder Sitzreihe in einem Kraftfahrzeug zwei Mikrophone angebracht, so daß es bspw. allen Fahrzeuginsassen ermöglicht wird, sich an einem Telefongespräch zu beteiligen. Das System überträgt dazu die Sprache, die vorn durch das Mikrophon aufgenommen wurde, auf die hinteren Serienlautsprecher und umgekehrt. Das System ist somit voll mit dem Freisprechtelefon und dem Radio/CD/Navigationsgerät gekoppelt. Es verbessert insbesondere bei schneller Fahrt die Verständigung innerhalb des Fahrzeuges deutlich.
Der Pegel des Fahrzeuginnengeräusches steigt zu tiefen Frequenzen sehr stark an, so daß die Sprache dort vom Lärm überdeckt wird. Um durch das DVE-System möglichst wenig Umgebungslärm zu übertragen, denn dadurch würde der Innenlärmpegel unnötig erhöht, werden bei einem Teil der oben beschriebenen Verfahren alle Frequenzen je nach Geschwindigkeit unterhalb von bspw. 200 bis 500 Hz abgeschnitten. Die Folge ist, daß die Sprachgrundfrequenz und die ersten Vielfachen (Harmonischen) im übertragenen Signal fehlen. Die Sprache klingt somit telefonartig, da typischer Weise ein Telefonnetz eine Klangübertragung nur oberhalb von 350 Hz ermöglicht.
Neben der Nutzung eines Freisprechtelefons kann mit den Verfahren auch die Sprachverständigung innerhalb des Fahrzeuges durchgeführt werden. Dabei ist jedoch eine optimale Klangqualität erforderlich, um eine Akzeptanz bei den Käufern zu erzielen.
Insbesondere bei den Verfahren, die die Sprache von Störgeräuschen befreien, z. B. spektrale Subtraktion oder Kohärenzfiltern, kommt es dazu, daß die Varianz der Frequenzkomponete von Rauschen in die Größenordnung der Leistung des Sprachsignals kommt. Somit ist eine effektive Rauschunterdrückung nicht mehr möglich und die angewendeten Verfahren greifen nicht mehr.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen dahingehend weiterzubilden und auszugestalten, daß für eine Wiedergabe des gestörten Sprachsignals eine möglichst naturgetreue Wiedergabe ermöglicht wird.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Zunächst werden oberhalb einer Grenzfrequenz mindestens zwei benachbart angeordnete Frequenzanteile mit erhöhter Amplitude im Sprachsignal bestimmt. Danach wird die Grundfrequenz des Sprachsignals als Frequenzdifferenz zwischen den mindestens zwei benachbarten Frequenzanteilen bestimmt. Schließlich wird mit Hilfe der ermittelten Grundfrequenz und des Sprachsignals der tieffrequente Frequenzbereich unterhalb der Grenzfrequenz rekonstruiert. Das somit erzeugte synthetische Sprachsignal kann dann über eine Wiedergabevorrichtung direkt wieder ausgegeben werden oder für ein späteres Aussenden gespeichert werden.
Mit anderen Worten werden tieffrequente Signalanteile des Sprachsignals synthetisch erzeugt, also rekonstruiert, und den restlichen aufgenommenen Sprachsignal zugemischt. Die Rekonstruktion der tieffrequenten Sprachanteile geschieht dabei auf der Grundlage der nicht ausgefilterten Sprachsignale. Dazu wird ausgenutzt, daß die tieffrequenten Sprachanteile von höherfrequenten Anteilen der Harmonischen begleitet sind, so daß sich die fehlenden Anteile aus dem verbleibenden Signal abschätzen lassen.
In bevorzugter Weise werden neben der Grundfrequenz auch die Frequenzen der unterhalb der Grenzfrequenz angeordneten Harmonischen der Grundfrequenz bestimmt und neben der Grundfrequenz für eine Rekonstruktion des tieffrequenten Frequenzbereiches verwendet. Somit wird aus dem spektral ausgewerteten Abschnitt des Sprachsignals die maximale Information bezüglich des ungestörten Sprachsignals ausgenutzt. Die für die Rekonstruktion herangezogenen Frequenzen werden mit einer jeweiligen Spektralverteilung und einer vorgegebenen Amplitude zu einem synthetischen Spektrum zusammengesetzt, das den Frequenzbereich unterhalb der Grenzfrequenz im Sprachsignal entspricht. Aus diesem Frequenzabschnitt und dem Sprachsignal oberhalb der Grenzfrequenz wird dann das rekonstruierte Sprachsignal zusammengesetzt. Der tieffrequente Sprachanteil weist somit kein Rauschsignal mehr auf, da es ausschließlich aus Frequenzanteilen des Sprachsignals zusammengesetzt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der tieffrequente Sprachanteil auch direkt aus dem Sprachsignal ermittelt werden. Dazu wird ein aus mehreren Bandfiltern bestehendes Kammfilter auf der Basis der Grundfrequenz und der Frequenzen der unterhalb der Grenzfrequenz angeordneten Harmonischen eingerichtet, wobei die Frequenzpositionen der einzelnen Bandfilter den Grenzfrequenzen und der Harmonischen entsprechen. Mit Hilfe des Kammfilters wird dann das Sprachsignal im Bereich unterhalb der Grenzfrequenz gefiltert, wodurch die Signalanteile durchgelassen werden, die zum eigentlichen Sprachsignal gehören. Auch in dieser Weise ist eine Rekonstruktion eines weitgehend ungestörten Sprachsignals im tieffrequenten Bereich des Sprachsignals möglich.
Entscheidend für die Qualität der Rekonstruktion des tieffrequenten Sprachanteils ist die Genauigkeit der ermittelten Grundfrequenz des Sprachsignals. Da sich die Grundfrequenz während des Sprechens aufgrund der Satzmelodie laufend verändert, wird eine weitere Verbesserung des Verfahrens dadurch erreicht, daß zu Beginn eines Sprache enthaltenen Sprachabschnittes aus dem Sprachsignal die Grundfrequenz bestimmt wird und anschließend diese adaptiv nachgeführt wird. Somit wird im zeitlichen Verlauf des Sprachsignals jeweils die aktuelle Grundfrequenz bestimmt, so daß die Rekonstruktion des Sprachsignals möglichst genau an den Stimmverlauf angepaßt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen adaptiven Nachführung wird weiter unten im Detail erläutert.
In weiter bevorzugter Weise wird die Amplitude des mindestens einen unterhalb der Grenzfrequenz erzeugten Frequenzsignals in Abhängigkeit von den Amplituden der oberhalb der Grenzfrequenz analysierten Frequenzsignale bestimmt. In weiter bevorzugter Weise können dabei typische Amplitudenverläufe von Sprachsignalen Anwendung finden, um nicht nur in den Frequenzanteilen, sondern auch in der Amplitudenverteilung der Frequenzanteile eine möglichst genaue Anpassung an ein natürliches Sprachsignal zu erreichen.
Weiter ist bevorzugt, daß die Grenzfrequenz in Abhängigkeit vom Geräuschpegel, also insbesondere von der Größe des Störsignals bestimmt wird. Somit ist es bei niedrigem Störsignalpegeln bspw. nur erforderlich, den Sprachsignalanteil unterhalb von 200 Hz zu rekonstruieren, während es bei hohen Störsignalpegeln notwendig ist, daß Sprachsignal im Frequenzbereich unterhalb von 500 Hz zu rekonstruieren. Bei einer Anwendung des Verfahrens in einem fahrenden Kraftfahrzeug kann die Grenzfrequenz auch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden.
Weiterhin besteht eine Weiterbildung darin, daß das Sprachsignal vor einer Umwandlung einer Störsignalbefreiung unterzogen wird. Dabei können die herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren angewendet werden, um eine Vorbehandlung des Sprachsignals durchzuführen. Die Sprachanteile treten dann im Spektrum deutlicher hervor und können eindeutiger und somit genauer erkannt und rekonstruiert werden.
Eine Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens besteht darin, in einem fahrenden Kraftfahrzeug aufgenommene Sprachsignale wiederzugeben, um dabei einen möglichst natürlichen Spracheindruck wiederzugeben.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, ein mittels einer Telefonverbindung übertragenes Sprachsignal wiederzugeben. Das zugrunde liegende Problem besteht dabei darin, daß die Sprachsignale bei Telefonverbindungen im Frequenzbereich unterhalb von 350 Hz keine Informationen enthalten. Daher muß für eine naturgetreue Wiedergabe des Sprachsignals der tieffrequente Sprachanteil aus dem Frequenzbereich oberhalb von 350 Hz rekonstruiert werden. Dieses kann in besonders vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird das oben dargestellte technische Problem auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst, während in den Ansprüchen 13 bis 16 vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben werden. Die Vorrichtung und das damit durchgeführte Verfahren werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1
eine spektrale Innengeräuschverteilung in einem fahrenden Kraftfahrzeug für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten,
Fig. 2
ein Spektrogramm eines im tieffrequenten Bereich von einem Störsignal überlagerten Sprachsignals,
Fig. 3
ein Spektrogramm des in Fig. 2 dargestellten Sprachsignals ohne Störsignal,
Fig. 4
ein Spektrogramm des in Fig. 3 dargestellten Sprachsignals ohne Frenquenzanteile unterhalb der Grenzfrequenz von ca. 400 Hz,
Fig. 5
ein Spektrogramm der im Spektralbereich unterhalb der Grenzfrequenz von ca. 400 Hz rekonstruierten Sprachanteile,
Fig. 6
das vollständige rekonstruierte Sprachsignal entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Sprachsignal ohne Störsignalanteil,
Fig. 7
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen,
Fig. 8
eine Einrichtung zur adaptiven Nachführung der Grundfrequenz und
Fig. 9
die spektrale Verteilung der Kennlinien der Bandfilter des Regelelementes zum Feststellen der frequenzabhängigen Leistungsverteilung im Mischspektrum in Bezug auf die feststehende Mischungsfrequenz von 2000 Hz.
In den Fig. 1 und 2 ist der Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Frequenz-Amplituden-Diagramm des Innengeräuschpegels in einem fahrenden Kraftfahrzeug für unterschiedliche Geschwindigkeiten zwischen 60 Km/h und 160 Km/h. Bei dieser Darstellung fällt auf, daß insbesondere bei niedrigen Frequenzen unterhalb von ca. 500 Hz der Innengeräuschpegel im Vergleich zu den sonstigen Frequenzen des Innengeräuschsignals stark ansteigt. Da jedoch bei normaler Stimmlage die Grundfrequenz und die ersten Harmonischen zur Grundfrequenz im Frequenzbereich unter 1000 Hz und insbesondere unterhalb 500 Hz liegen, ist eine Bestimmung, also ein Herausfiltern des Sprachsignals aus dem Innenraumgeräuschsignal erheblich erschwert.
Fig. 2 zeigt ein Sprachsignal, das von einem Untergrundsignal überlagert worden ist, in einer Zeit-Frequenz-Darstellung als Spektrogramm. Dieses Spektrogramm wird bspw. durch eine Fouriertransformations (FFT) aus einem Mikrofonsignal erhalten. In Fig. 2 kennzeichnen unterschiedliche Grauwerte der Einzelsegmente des Spektrogramms unterschiedliche Intensitäten. Man erkennt einerseits deutlich die ansteigende Intensität (hellere Grauwerte) im Bereich kleiner Frequenzen zum Wert gleich Null hin und andererseits schmalbandige Frequenzanteile, die weitgehend parallel zueinander über kurze Zeitabschnitte verlaufen. Diese letztgenannten schmalbandigen Frequenzanteile stellen Harmonische der Grundfrequenz des entsprechenden Sprachsignals dar, die - wie im folgenden beschrieben - erfindungsgemäß ausgewertet werden.
Fig. 3 zeigt ein Spektrogramm des in Fig. 2 dargestellten Sprachsignals ohne das Untergrundgeräusch, so daß auch die tieffrequenzen Sprachanteile als schmalbandige Frequenzanteile im Spektrogramm unterhalb von 500 Hz zu erkennen sind. Diese Sprachanteile gilt es zu rekonstruieren.
Fig. 4 zeigt weiterhin das zuvor dargestellte Sprachsignal, bei dem die Sprachanteile unterhalb einer Grenzfrequenz von ca. 400 Hz abgeschnitten sind. Ein derartiges Signal entspricht ungefähr dem Sprachsignal, wie es bei einer Telefonverbindung übertragen wird.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines rekonstruierten Sprachsignals im Bereich unterhalb der Grenzfrequenz von ca. 400 Hz und Fig. 6 zeigt das zusammengesetzte rekonstruierte Sprachsignal aus dem in Fig. 5 dargestellten rekonstruierten Sprachanteil und dem in Fig. 4 dargestellten Frequenzanteil oberhalb der Grenzfrequenz des ursprüngliche Spektrums. Wie die rekonstruierten Sprachanteile erhalten werden, wird im folgenden anhand der Fig. 7 bis 9 im Detail beschrieben.
Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen. Das Sprachsignal wird einem Mittel 4 zur Bestimmung von Frequenzanteilen ωfa1, ωfa2, ... von Maxima im Sprachsignal oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz ω0 zugeleitet. Dazu wird das Sprachsignal zunächst durch ein Bandfilter 6 geleitet, so daß nur die Frequenzanteile zwischen der Grenzfrequenz ω0 und einer weiteren Frequenz ω1 herausgeschnitten und einer Weiterverarbeitung zugeleitet wird. ω0 liegt dabei beispielsweise im Bereich von 200 bis 500 Hz, insbesondere bei 350 Hz, während die Frequenz ω1 bspw. im Bereich von 800 Hz liegt. Der so ausgefilterte Frequenzabschnitt des Sprachsignals wird im Mischelement 8 gemischt, so daß die Summen- und Differenzfrequenzen der im herausgeschnittenen Abschnitt des Sprachsignals enthaltenen Frequenzanteile gebildet werden. Von Interesse sind dabei die Differenzfrequenzen, so daß das aus dem Mischelement 8 austretende Signal mittels eines Tiefpasses bearbeitet wird, so daß nur Frequenzanteile unterhalb einer einstellbaren Frequenz ω2 durchgelassen werden. Somit läßt sich die kleinste Differenzfrequenz bestimmen, die dem Abstand zweier im Sprachsignal benachbart zueinander angeordneter Spektralanteile entspricht. Da es sich dabei um zwei Harmonische der Grundfrequenz handelt, stellt die Differenzfrequenz die Grundfrequenz ωg dar. Diese Grundfrequenz wird anschließend Mitteln 12 zur Rekonstruktion des Sprachsignals zugeleitet. Über einen weiteren Eingang der Mittel 12 wird das Sprachsignal über eine Verzögerungsstufe 14 und einen Tiefpaß 16 zugeführt. Somit liegt den Mitteln 12 sowohl der Wert der Grundfrequenz ωg als auch ein vorgegebener Frequenzabschnitt des Sprachsignals für eine Rekonstruktion des die Sprache enthaltenden Signals zur Verfügung. Die Verzögerungsstufe 14 dient dabei einem Ausgleich der Zeitspanne Δt, die für die Bestimmung der Grundfrequenz ωg benötigt wird und der Tiefpaß 16 dient einer sinnvollen Verringerung der Datenmenge, die den Mitteln 12 zur Rekonstruktion des Sprachsignals zugeleitet wird.
Die Mittel 12 zur Rekonstruktion des Sprachsignals unterhalb der Grenzfrequenz ω0 weist schaltungstechnisch zwei Alternativen von Verfahrensweisen auf.
Als erste Alternative wird die Grundfrequenz ωg herangezogen, um ein Signal im rekonstruierten Sprachsignal zu erzeugen, das dem Grundton der Sprache entspricht. Darüber hinaus können auch die Frequenzen der Harmonischen zur Grundfrequenz ωg durch einfaches Multiplizieren mit den Zahlen N = 2, 3, 4,... ermittelt werden, so daß für eine Rekonstruktion des Sprachanteils unterhalb der Grenzfrequenz ω0 neben der Grundfrequenz ωg auch die unterhalb der Grenzfrequenz ω0 angeordneten Frequenzen ωh1, ωh2, ... der ersten, zweiten und weiteren Harmonischen verwendet werden. Ziel ist es dabei, sämtliche Harmonischen im zu rekonstruierenden Frequenzabschnitt des Sprachsignals zu erzeugen, also zu simulieren. Für eine spektrale Verteilung um jede dieser Frequenzen wird in Näherung eine Gauß'schen Verteilung oder eine andere mögliche spektrale Verteilung angenommen, die sich über eine Halbwertsbreite und eine Amplitude definieren läßt. Dadurch lassen sich die in Fig. 5 dargestellten spektralen Abschnitte im Spektrogramm erzeugen, die bei dem in Fig. 2 dargestellten verrauschten Signal nicht oder nur ansatzweise zu erkennen sind.
Als weitere Alternative für eine Rekonstruktion des tieffrequenten Sprachanteils besteht die Möglichkeit, daß die Mittel 12 einen Kammfilter aufweisen, der eine Mehrzahl von Bandfiltern aufweist, deren spektrale Durchlaßfunktionen durch die Grundfrequenz ωg und die Frequenzen ωh1, ωh2, ... bestimmt werden. Die spektrale Durchlaßfunktion jedes Bandfilters wird zudem über eine vorgegebene Breite definiert, so daß entsprechende spektrale Abschnitte aus dem Sprachsignal im Bereich tiefer Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz ω0 herausgefiltert werden. Da aus dem Spektrogramm nur die Anteile herausgefiltert werden, die das Sprachsignal enthalten, wird das Sprachsignal aus dem Spektrogramm rekonstruiert. Wird dabei zusätzlich eine Rauschunterdrückung durchgeführt, so werden aus den herausgefilterten Signalanteilen auch die Untergrundgeräusche herausgefiltert, so daß ein nahezu natürliches Sprachsignal erzeugt wird.
Wie weiterhin in Fig. 7 zu erkennen ist, wird das Sprachsignal über eine weitere Verzögerungsstufe 18 um eine Zeitdifferenz Δt verzögert, um eine Anpassung an die für Rekonstruktion des tieffrequenten Sprachanteils notwendige Zeitspanne zu ermöglichen. Nach Durchlaufen einen Hochpasses 20, in dem das Sprachsignal oberhalb der Grenzfrequenz ω0 herausgefiltert wird, laufen sowohl dieses hochpaßgefilterte Signal als auch das rekonstruierte Sprachsignal für Frequenzen ω<ω0 in dem Summenelement 22 zusammen, woraus das in Fig. 6 dargestellte rekonstuierte Spektrogramm erzeugt wird. Dieses Spektrogramm besteht also einerseits aus dem unterhalb der Grenzfrequenz ω0 rekonstruierten Frequenzanteil sowie aus dem ursprünglichen Frequenzspektrum oberhalb der Grenzfrequenz ω0. Das so erzeugte Spektrogramm führt nach einer Umwandlung in ein Lautsprechersignal zu einer nahezu natürlich klingenden Sprachwiedergabe.
Wie bereits oben erläutert worden, bleibt im allgemeinen die Grundfrequenz ωg in einem Sprachsignal aufgrund der Sprachmelodie nicht konstant. Daher ist es erforderlich, ständig die Grundfrequenz ωg neu zu bestimmen. Dieses kann einerseits dadurch geschehen, daß ständig das zuvor beschriebenen Verfahren durchlaufen wird, das anhand der Elemente 4, 6, 8 und 10 zuvor beschrieben worden ist. Zum anderen kann jedoch eine genauere adaptive Nachführung der Grundfrequenz ωg durchgeführt werden. Dieses ist mit einer Vorrichtung möglich, die in Fig. 8 dargestellt ist.
Die zu Beginn eines Sprachsignals zunächst bestimmte Grundfrequenz ωg,0 wird mit Hilfe eines Multiplikationselementes 24 auf den N-fachen Wert multipliziert. Somit wird die (N-1)te Harmonische zur Grundfrequenz berechnet. Die Frequenz dieser Harmonischen wird im folgenden als Regelharmonische bezeichnet und die zugehörige Frequenz mit ωr bezeichnet.
Die Frequenz ωr wird über einen Mehrtorschalter in einen Regelkreis eingebracht. In einer Initialisierungsphase zu Beginn eines Wortes wird der Ausgang des Multiplikationselementes 24 vom Mehrtorschalter 26 an das Mischelement 28 übergeben. Nach kurzer Zeit liegt - wie im folgenden beschrieben - ein Schätzwert ωr, neu vor und der Mehrtorschalter 26 wird so umgeschaltet, daß ωr, neu an das Mischelement 28 weitergegeben wird.
Ziel des Regelkreises besteht darin, die Differenz zwischen der (N-1)ten Harmonischen und einer festen Frequenz von bspw. ωm =2000 Hz zu bestimmen. Im Idealfall ist ωr exakt die Frequenz der (N-1)ten Harmonischen. Das Mischelement 28 bildet die Differenz zwischen ωr und ωm. Ein Sinusgenerator erzeugt ein sinusförmiges Signal mit der Frequenz, die durch sein Eingangssignal ωd vorgegeben wird. Dieses wird einem Mischelement 32 zugeleitet, das das Sprachsignal und dieses sinusförmige Signal mischt. Nach erfolgter Mischung wird aus dem Mischelement 32 das gemischte Signal ausgegeben, das einem Regelelement 34 zum Feststellen der frequenzabhängigen Leistungsverteilung im Mischsignal in Bezug auf die feststehende Frequenz ωm zugeleitet wird.
Unter der Annahme, daß die dem Mischelement 28 zugeführte Frequenz ωr der Regelharmonsichen genau zu einer Harmonischen im aktuellen Sprachsignal paßt, entspricht die Summe aus der Differenzfrequenz ωd, die durch die Differenz mit der feststehenden Mischungsfrequenz ωm und ωr erzeugt worden ist, und einem der Regelharmonischen entsprechenden Frequenzanteils des Sprachsignals genau der Mischungsfrequenz ωm. Dieses spiegelt sich in einer Leistungsverteilung (P-Verteilung) im Leistungsspektrum wider. Die Leistungsverteilung wird bei der Mischungsfrequenz ωm maximal sein.
Entspricht die Frequenz ωr der Regelharmonischen jedoch nicht der aktuellen Frequenz der entsprechenden Harmonischen im Sprachsignal, so wird die Leistungsverteilung ihr Maximum nicht bei der Frequenz ωm, sondern bei einer um einen Differenzwert Δω verschobene Positionen annehmen. Somit läßt sich ein Korrekturwert zu Δω bestimmen, der dem aktuellen Wert der Frequenz ωr der Regelharmonischen hinzu addiert wird. Daraus entsteht der neue Wert der Frequenz ωr,neu, der über den Multiportschalter 26 der Regelschleife erneut zugeführt wird. Anschließend erfolgt erneut eine Mischung im Mischelement 28 mit nachfolgender Regelabfolge, wie sie zuvor beschrieben worden ist. Ändert sich somit im Laufe des Sprachsignals die Grundfrequenz und somit auch die Frequenz der entsprechenden Harmonischen im Sprachsignal, so wird dieses durch die Regelschleife ausgeglichen, so daß ständig ein aktueller, mit der Grundfrequenz ωr weitgehend übereinstimmender Wert ωr erzeugt.
Fig. 9 zeigt dazu die Kennlinien einer Mehrzahl von Bandfiltern, die für eine Bestimmung der Leistungsverteilung im Regelelement 34 vorgesehen sind. Aus Fig. 9 ergibt sich eine Anzahl von 7 Bandfiltern, die um die feststehende Mischfrequenz ωm = 2000 Hz herum angeordnet sind. Fällt also beispielsweise die maximale Leistung in den Durchlaßbereich des mittleren Bandfilters, so wird der Korrekturwert Δω=0 gesetzt. Liegt dagegen das Maximum in einem der benachbart angeordneten Bandfilter, so wird ein entsprechender Korrekturwert Δω≠0 erzeugt, um bei weiter fortgeführter Regelung das Maximum der spektralen Leistungsverteilung in den Durchlaßbereich des mittleren Bandfilters zu verschieben.
Der Wert ωr wird aus der Regelschleife über ein Multiplikationselement 38 abgezweigt und ausgegeben, in dem die aktuelle Frequenz ωr mit dem Faktor 1/N beaufschlagt wird, um den Wert der Grundfrequenz ωg,adapt zu erzeugen. Somit wird der Wert der Grundfrequenz ωg ständig adaptiv nachgeführt, wodurch die Rekonstruktion des tieffrequenten Sprachanteils aus den mittelhohen Frequenzanteilen verbessert und näher an ein natürliches Sprachsignal herangeführt wird.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen,
    bei dem oberhalb einer Grenzfrequenz (ω0) mindestens zwei benachbart angeordnete Frequenzanteile (ωfa1, ωfa2, ...) mit erhöhter Amplitude im Sprachsignal bestimmt werden und
    bei dem die Grundfrequenz (ωg) des Sprachsignals als Frequenzdifferenz zwischen den mindestens zwei benachbarten Frequenzanteilen (ωfa1, ωfa2, ...) bestimmt wird und
    bei dem mit Hilfe der ermittelten Grundfrequenz (ωg) und des Sprachsignals der tieffrequente Frequenzbereich unterhalb der Grenzfrequenz (ωg) rekonstruiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus der Grundfrequenz (ωg) die Frequenzen (ωh1, ωh2, ...) der unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) angeordneten Harmonischen der Grundfrequenz (ωg) bestimmt und neben der Grundfrequenz (ωg) für das Rekonstruieren des tieffrequenten Frequenzbereiches verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Hilfe eines mehrere Bandfilter aufweisenden Kammfilters auf der Basis der Grundfrequenz (ωg) und der Frequenzen der unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) angeordneten Harmonischen die Frequenzpositionen der Bandfilter eingerichtet werden, mit deren Hilfe das Sprachsignals im Bereich unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) gefiltert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zu Beginn eines Sprache enthaltenen Sprachabschnittes aus dem Sprachsignal die Grundfrequenz (ωg) bestimmt wird und anschließend die Grundfrequenz (ωg) adaptiv nachgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    bei dem für eine adaptive Nachführung der Grundfrequenz (ωg) aus dem aktuellen Wert der Grundfrequenz (ωg) die Frequenz (ωr) einer Regelharmonischen als N-te Harmonische berechnet wird,
    bei dem die Differenz zwischen der Frequenz (ωr) der Regelharmonischen und einer feststehenden Mischungsfrequenz (ωm) gebildet wird,
    bei dem ein sinusförmiges Signal (sin(ωd)) mit der sich aus der Differenzbildung ergebenden Differenz- oder Summenfrequenz (ωd) erzeugt wird,
    bei dem das sinusförmige Signal (sin(ωd)) mit dem Sprachsignal gemischt und ein Mischsignal erzeugt wird,
    bei dem im Mischsignal die frequenzabhängige Leistungsverteilung in Bezug auf die feststehende Mischungsfrequenz (ωm) festgestellt wird,
    bei dem aus der Leistungsverteilung ein Korrekturwert (Δω) für die Frequenz (ωr) der Regelharmonischen berechnet wird,
    bei dem die Frequenz (ωr) der Regelharmonischen um den Korrekturwert (Δω) verändert und einer erneuten Mischung mit der feststehenden Mischungsfrequenz (ωm) zugeleitet wird und
    bei dem die Grundfrequenz (ωg) ausgegeben wird, die dem entsprechenden Bruchteil 1/N der Frequenz (ωr) entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für eine Bestimmung die Leistungsverteilung das Mischsignal einer Mehrzahl von Bandfiltern (BFn) zugeleitet wird, die nebeneinanderliegende Frequenzbereiche zentriert um die feste Mischungsfrequenz herum abdecken,
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Amplitude des mindestens einen unterhalb der Grenzfrequenz erzeugten Frequenzsignals in Abhängigkeit von den Amplituden der oberhalb der Grenzfrequenz analysierten Frequenzsignale bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Grenzfrequenz in Abhängigkeit vom Geräuschpegel bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Sprachsignal vor einer Umwandlung in ein Spektrogramm einer Störsignalbefreiung unterzogen wird.
  10. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Wiedergabe eines in einem fahrenden Kraftfahrzeug aufgenommenen Sprachsignals.
  11. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Wiedergabe eines Sprachsignals, das mittels einer Telefonverbindung übertragen wird.
  12. Vorrichtung zur Rekonstruktion tieffrequenter Sprachanteile aus mittelhohen Frequenzanteilen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    mit Mitteln (4) zur Bestimmung von Frequenzanteile (ωfa1, ωfa2, ...) von Maxima im Sprachsignal oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz (ω0),
    mit Mitteln (8) zum Mischen der Frequenzanteile (ωfa1, ωfa2, ...) zur Bestimmung der Grundfrequenz (ωg) des Sprachsignals als Differenzfrequenz zwischen jeweils zwei benachbarten Frequenzanteilen (ωfa1, ωfa2, ...) und
    mit Mitteln (12) zur Rekonstruktion des Sprachsignals unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) aus der ermittelten Grundfrequenz (ωg) und dem Sprachsignal.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12) zur Rekonstruktion des Sprachsignals unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) das Spektrogramm aus der Grundfrequenz (ωg) und den Frequenzen (ωh1, ωh2, ...) der unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) angeordneten Harmonischen der Grundfrequenz (ωg) mit einer vorgegebenen Spektralverteilung und einer vorgegebenen Amplitudenverteilung bestimmt.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12) einen Kammfilter mit einer Mehrzahl von Bandfiltern aufweisen, wobei die Frequenzen der Bandfilter auf der Basis der Grundfrequenz (ωg) und ggf. ein oder mehrerer unterhalb der Grenzfrequenz (ω0) angeordneter Harmonischer der Grundfrequenz (ωg) einstellbar sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für ein adaptives Nachführen der Grundfrequenz (ωg) vorgesehen sind,
    ein Multiplikatorelement (24) zum Erzeugen der N-ten Harmonischen der Grundfrequenz als Frequenz (ωr) einer Regelharmonischen,
    ein Mischelement (28) zum Mischen der Frequenz (ωr) der Regelharmonischen mit einer feststehenden Mischungsfrequenz (ωm),
    einem Sinusgenerator (30) zum Mischen der sich aus der Mischung ergebenden Differenz- oder Summenfrequenz (ωd),
    einem Mischelement (32) zum Mischen des sinusförmigen Signals (sin(ωd)) mit dem Sprachsignal und zum Erzeugen eines Mischsignals erzeugt wird,
    einem Regelelement (34) zum Feststellen der frequenzabhängigen Leistungsverteilung im Mischsignal in Bezug auf die feststehende Mischungsfrequenz (ωm) und zum Berechnen eines ein Korrekturwert (Δω) für die Frequenz (ωr) der Regelharmonischen aus der Leistungsverteilung,
    einem Mischelement (36) zum Verändern der Frequenz (ωr) der Regelharmonischen um den Korrekturwert (Δω) und
    mit einem Multiplikatorelement (38) zum Berechnen des Bruchteils 1/N der Frequenz (ωr) als Grundfrequenz (ωg).
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement (34) eine Mehrzahl von Bandfiltern aufweist, die zentrisch zur Mischungsfrequenz (ωm) nebeneinanderliegende Frequenzbereiche abdecken.
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