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Bachelor-Vortrag: Untersuchung des Einflusses von Spracheigenschaften auf das Hörempfinden in gestörten Umgebungen
René Müller
17. November 2016
11:00 Uhr
Hörsaal 4G IKS
In vielen Kommunikations- und Informationssystemen des heutigen Alltags wird digital übertragene Sprache von Lautsprechern abgespielt und dabei von Hintergrundgeräuschen überlagert. Dadurch verschlechtert sich die Sprachverständlichkeit für die Zuhörer und die Höranstrengung nimmt zu. Da die Störgeräusche nicht beeinflusst werden können, ist somit lediglich eine Anpassung des Sprachsignals an den Umgebungslärm möglich. Dieser Ansatz wird als „Near-end listening enhancement“ (NELE) bezeichnet. Beispielanwendungen sind mobile Telefonie oder Durchsagesysteme an Bahnsteigen sowie im Flugzeug.
Algorithmen zur Hörverbesserung sind in der Lage, die Verständlichkeit und Höranstrengung zu verbessern, indem die Sprache an den Umgebungslärm angepasst wird. Dazu wurden in der Vergangenheit bereits Algorithmen entwickelt, die das Sprachsignal im Frequenzbereich mit frequenzabhängigen Gewichten multipliziert, die in Abhängigkeit der Störung so gewählt werden, dass ein Maß für die Hörverständlichkeit maximiert wird.
Inspiriert durch den sogenannten Lombard-Effekt wurden im Rahmen dieser Arbeit weitere Methoden zur möglichen Verbesserung des Hörempfindens von Sprachsignalen in lauten Umgebungsgeräuschen untersucht. Dazu wurde eine Erhöhung der Sprachgrundfrequenz, eine Verschiebung der Formantfrequenzen, eine Streckung des Frequenzspektrums sowie eine Reduzierung der Sprechgeschwindigkeit vorgenommen. Der Lombard-Effekt beschreibt die Beobachtung des französischen Wissenschaftlers Étienne Lombard, dass Sprecher in der Umgebung von lauten Hintergrundgeräuschen neben ihrer Lautstärke unbewusst ihre Tonlage erhöhen. Mit den Methoden der modernen Signalverarbeitung wurde herausgefunden, dass sich beim Lombard-Effekt die Sprachgrundfrequenz sowie die Aussprachefrequenzen der Laute des Sprechers erhöhen.
Da beim betonten Sprechen die Vokale länger ausgesprochen sowie sogenannte Plosivlaute (p, k, t, usw.) hervorgehoben werden, wurde unter anderem, neben den Einflüssen des Lombard-Effekts, der Einfluss einer Verstärkung der Plosive sowie der Frikative (s, f, ch, usw.) auf das Hörempfinden im Rahmen dieser Arbeit untersucht.
Die untersuchten Methoden wurden mit unterschiedlichen Sprach- und Störsignalen in einem Hörversuch im Hinblick auf die Höranstrengung mit Hilfe von 20 Probanden bewertet sowie mit dem sogenannten Speech Intelligibility Index (SII) objektiv ausgewertet.
