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Handytelefonate bald ohne störenden Umgebungslärm

Eine intelligente Hörhilfe könnte schon bald lästige Störgeräusche beim Telefonieren herausfiltern und so eine verständlichere Kommunikation ermöglichen. Die entsprechende Grundlagentechnik mit dem Namen Personal Active Radio/Audio Terminal (PARAT [1]) haben Wissenschaftler am SINTEF-Entwicklungslabor [2] in Trondheim für das norwegische Militär entwickelt und soll nun auch für zivile Zwecke kommerzialisiert werden.

Ursprünglich sollte PARAT die Verständigung zwischen den Soldaten im lauten Motorenlärm von Panzern, Flugzeugen und auf dem Feld verbessern. Nachdem Prototypen nun für den Feldtest fertig gestellt sind und die Militärs so überzeugte, dass sie die weitere Forschung auch finanziell unterstützen, wollen die Wissenschaftler bis Anfang 2002 über ihre neu gegründete Firma NACRE die Technik auch für den professionellen Einsatz in der Industrie als anpassungsfähigen Hörschutz anbieten.

Die Grundidee des PARAT-Hörschutzes ist es, alle Geräusche abzublocken und nur Sprache an das Ohr des Trägers durchzulassen, sodass der Arbeiter während seines gesamten Arbeitstages nur einer möglichst gleichmäßigen, ruhigen Lautstärke ausgesetzt ist und auch mit seinen Kollegen kommunizieren kann, wenn er an seinem lauten Arbeitplatz beschäftigt ist oder auch durch die einzelnen Farbikhallen oder Abteilungen mit verschieden hohem Lärmpegel geht.

Der PARAT-Hörschutz, der in der fertigen Version einmal ähnlich wie ein Hörgerät hinter beiden Ohren sitzen soll, besitzt einen Miniaturlautsprecher für das Ohr, ein inneres und ein äußeres Mikrofon. Das Innenmikrofon mißt den Lärm, der das Ohr erreicht, und stellt so sicher, dass die Lautstärke sich auf einem ungefährlichen Level bewegt. Außerdem nimmt es über den Kopf als Resonanzkörper die Stimme des Trägers auf und leitet diese über den Minilautsprecher im Ohrstöpsel wieder ins Ohr, sodass der Träger seine eigene Stimme versteht, ohne in ein zusätzliches Außenmikrofon sprechen zu müssen. "Das war besonders für das Militär von großer Bedeutung", erklärt Svean, technischer Projektmanager und PARAT-Entwickler bei SINTEF Telecom and Informatics, "da dadurch ein Mikrofon vor dem Mund wegfallen kann, wo es beim Einsatz von zusätzlichem Equipment wie zum Beispiel einer Gasmaske stören würde".

Wenn PARAT eingeschaltet ist, nimmt der mit 16 MHz getaktete Minicomputer im Inneren des Hörschutzes über das Außenmikrofon die Umgebungsgeräusche in Form von Schallwellen auf und analysiert sie. Je nach Quelle weisen diese Schallwellen charakteristische Formen auf. So erzeugt eine menschliche Stimme ein anderes Wellenprofil wie beispielsweise ein Motor. Die Software erkennt die verschiedenen Wellenprofile und kann so die Sprache aus den übrigen Schallwellen herausfiltern. Die gefilterte Version, in der Regel die menschliche Stimme wie zum Beispiel von einem Arbeitskollegen, gelangt dann über den Minilautsprecher in angepaßter Lautstärke in das Ohr des Trägers.

Befindet sich der Träger des Kopfhörers in einer ruhigen Umgebung, dann passieren die Schallwellen den Computer ohne Filterung. "Wenn es keinen Grund für ein Herausfiltern gibt, dann verhält sich das Gerät total transparent" erklärt Svean. Bei plötzlich auftretendem Lärm schaltet das Gerät aber so schnell auf Herausfiltern um und fährt den Lautstärkepegel so weit zurück, dass der Träger davon fast nichts mitbekommt und keine Gehörschäden zu fürchten braucht.

Für Testzwecke hatten die norwegischen Forscher in einem mit leistungsfähigen Lautsprechern ausgestatteten Labor Lärm erzeugt und führten dabei ein Telefongespräch über ein Handy. Normalerweise wäre in dieser Umgebung kein Gespräch zu führen. Doch die Wissenschaftler übertrugen die Stimme des Handybenutzers über das Innenmikrofon, wodurch kein Lärm die Stimme beeinflussen konnte, und leiteten diese über das Handy zum Anrufer weiter. Die Stimme des Anrufers wurde direkt auf den Minilautsprecher im Ohr übertragen.

Ideen für Produkte im Konsumerbereich haben die Forscher genug, aber die Entwicklung dürfte für eine so kleine Firma wie NACRE zu preisintensiv sein. "Wir entwickeln die Technik, für die Produktion suchen wir noch etablierte Hersteller und stehen auch schon in Kontakt." Allein für die Kombination mit dem Handy verspricht sich Svean zahlreiche Anwendungen u. a. für mobile Berufe in lauter Umgebung, wo die Kommunikation eine wichtige Rolle spielt, wie beispielsweise für Architekten auf der Baustelle. Derzeit arbeiten die Wissenschaftler noch an der Verbesserung der Algorithmen in der Software und an einer Optimierung des Energieverbrauchs des Gerätes.

Zurzeit arbeitet der effektivste am Markt erhältliche Hörschutz nach dem Prinzip des "Gegenschalls" und wird neben lauten Arbeitsplätzen in der Industrie beispielsweise auch in den Pilotenkopfhörern in Propellermaschinen eingesetzt, um die Verständigung über Funk trotz starker Hintergrundgeräusche zu verbessern. Dabei wird dem Wellenberg des Umgebungslärms ein "Wellental" entgegengesetzt, indem 180 Grad phasenverschobene Wellen, zeitverschoben um eine halbe Schwingung, erzeugt werden. Die beiden Wellen überlagern sich und löschen sich im günstigsten Fall ganz aus. Nachteil gegenüber der lärmsensitiven PARAT-Technologie ist jedoch, dass der Gegenschall nur für eine ganz spezielle Geräuschkulisse entworfen wird. Wechselt der Arbeiter seinen Platz, muß auch er den Hörschutz abnehmen. (Andreas Grote) / (wst [3])


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http://www.heise.de/-38749

Links in diesem Artikel:
[1] http://www.ntnu.no/gemini/2000-06e/09_1.htm
[2] http://www.sintef.no
[3] mailto:wst@technology-review.de