Verfahren und System zur Reduzierung akustischer Störungen

Abstract

 Bei einem System (1) zur Reduzierung akustischer Störungen mit Mitteln zum akustischen Erfassen eines in einem Zielbereich vorliegenden Schallsignals (S), Mitteln zur Abgabe eines akustischen Maskierungssignals (G) in den Zielbereich sowie eine Steuereinheit (4) zur Ansteuerung der Mittel zur Abgabe des akustischen Maskierungssignals (G), derart, dass innerhalb des Zielbereichs eine akustische Störung reduziert bzw. maskiert wird, ist die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet, das erfasste Schallsignal (S) auf das Vorhandensein von Sprachsignalen hin zu analysieren, wobei das Maskierungssignal (G) lediglich dann abgegeben wird, wenn durch die Steuereinheit (4) das Vorliegen von Sprachsignalen erkannt wurde.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung akustischer Störungen insbesondere in größeren Räumen oder Großraumbüros. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens.

[0002] In offenen Großraum- oder Gruppenbüros besteht häufig das Problem der akustischen Störung durch Kollegen und andere Personen, die sich innerhalb des Raums aufhalten. Aufgrund der vielen Personen, die gleichzeitig in dem Raum arbeiten, liegt generell ein verhältnismäßig hoher Geräuschpegel vor, der an sich schon ein konzentriertes Arbeiten erschwert. Dabei hat sich herausgestellt, dass insbesondere die menschliche Sprache deutlich mehr ablenkt als weitere Geräusche, die bspw. von technischen Geräten, die innerhalb des Raums genutzt werden, stammen. Sobald die Sprache verstanden wird, führt dies zu einer deutlichen Absenkung der Konzentration und die Aufmerksamkeit für die eigentliche Tätigkeit schwindet.

[0003] Um das Problem der akustischen Störung zu reduzieren, wurden derartige Räume in der Vergangenheit oftmals mit akustisch dämmenden Flächen, insbesondere speziell ausgestalteten Decken ausgestattet. Aufgrund der Veränderung der Raumsituation sowie der zunehmenden Tendenz, Energie zu sparen, sind allerdings heutzutage derartige Lösungen immer weniger anwendbar, da z. Bsp. eine akustisch wirksame Decke die thermisch aktivierte Rohdecke abisolieren und dementsprechend unwirksam machen würde. Dementsprechend wird oftmals auch versucht, das akustische Problem dadurch zu lösen, dass soviel Dämmung wie möglich über andere Elemente, wie z. Bsp. Möbel und dgl. erfolgt, was allerdings nicht ausreichend ist.

[0004] In letzter Zeit wird deshalb zunehmend versucht, derartige Störungen durch Maskierung zu reduzieren. Hierbei werden aktiv Geräusche in den Raum abgegeben, bspw. sog. "weißes Rauschen", mit denen die Umgebungsgeräusche maskiert werden sollen. Diese Vorgehensweise hat allerdings zur Folge, dass hierdurch der allgemeine Schallpegel in dem Raum nochmals zusätzlich erhöht wird, so dass diese maskierenden Systeme selbst oftmals auch als Störquelle empfunden werden.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung anzugeben, mit deren Hilfe eine akustische Störung innerhalb eines Raums effektiver reduziert werden und dementsprechend die Aufmerksamkeit für Arbeiten erhöht werden kann.

[0006] Die Aufgabe wird durch ein intelligentes System zur Reduzierung akustischer Störungen sowie durch ein entsprechendes Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Idee, den eintreffenden Schall, der maskiert werden soll, zu analysieren und letztendlich selektiv nur diejenigen Frequenz-Teilbereiche zu maskieren, welche die Verständlichkeit menschlicher Sprache betreffen. Wird bei der Analyse festgestellt, dass die aus der Umgebung stammenden Schallsignale Sprache enthalten, so wird ein Maskierungssignal ausgegeben, um die Schallsignale zu reduzieren bzw. zu maskieren, so dass verhindert wird, dass ein Benutzer des Systems durch das Verstehen von Sprache abgelenkt wird. Für den Fall hingegen, dass die aus der Umgebung stammenden Schallsignale nicht auf Sprache zurückzuführen sind, wird die Ausgabe des Maskierungssignals unterdrückt, um nicht die Geräuschbelastung zusätzlich zu erhöhen.

[0008] Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein System zur selektiven Reduzierung akustischer Störungen vorgeschlagen, welches aufweist: Mittel zum akustischen Erfassen eines in einem Zielbereich vorliegenden Schallsignals, Mittel zur Abgabe eines akustischen Maskierungssignals in den Zielbereich sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Mittel zur Abgabe des akustischen Maskierungssignals, derart, dass mit Hilfe des Maskierungssignals innerhalb des Zielbereichs eine akustische Störung reduziert bzw. maskiert wird, wobei erfindungsgemäß die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das erfasste Schallsignal auf das Vorhandensein von Sprachsignalen hin zu analysieren, und wobei das Maskierungssignal lediglich dann abgegeben wird, wenn durch die Steuereinheit das Vorliegen von Sprachsignalen erkannt wurde.

[0009] Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Reduzierung akustischer Störungen vorgeschlagen, welches folgende Schritte aufweist: Erfassen eines in einem Zielbereich vorliegenden Schallsignals und Abgabe eines akustischen Maskierungssignals in den Zielbereich derart, dass innerhalb des Zielbereichs eine akustische Störung reduziert bzw. maskiert wird, wobei erfindungsgemäß das erfasste Schallsignal auf das Vorhandensein von Sprachsignalen hin analysiert wird und wobei das Maskierungssignal lediglich dann abgegeben wird, wenn das Vorliegen von Sprachsignalen erkannt wurde.

[0010] Die Mittel zur Abgabe des Maskierungssignals umfassen insbesondere einen Lautsprecher, vorzugsweise einen richtbaren Lautsprecher, der dann derart ausgerichtet wird, dass er das zur Maskierung genutzte Maskierungssignal ausschließlich auf den Nutzer des Systems richtet, so dass umstehende Personen und Gespräche nicht gestört werden.

[0011] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann dabei die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, unterschiedliche Sprachen zu erkennen, wobei das Maskierungssignal nur bei Erkennung einer oder mehrerer vorgegebener Sprachen abgegeben wird. Hierbei wird wiederum berücksichtigt, dass sich ein akustisches Signal insbesondere dann störend auswirkt, wenn es sich um eine Sprache handelt, die von dem Nutzer des Systems verstanden wird. Das System kann in dieser Weise durch den Nutzer einstellbar und ferner auch kalibrierbar sein, um zu ermöglichen, die Ablenkschwelle von Person zu Person unterschiedlich zu wählen. Je nach Bedarf und aktueller Tätigkeit kann selbstverständlich das System individuell ein- und ausgeschaltet werden.

[0012] Da in Räumen, in denen das erfindungsgemäße System zum Einsatz kommt, in der Regel künstliches Licht zur Ausleuchtung des Raums erforderlich ist und ferner auch die Notwendigkeit besteht, die entsprechenden Leuchten mit Energie zu versorgen, ist gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das Maskierungssystem in die Beleuchtung integriert ist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Abgabe des Maskierungssignals von dem Betriebszustand einer zugehörigen Leuchte bzw. zugehörigen Beleuchtungseinrichtung abhängig ist. So wäre es denkbar, über die Steuerung des Systems die Beleuchtung abhängig von der Akustik zu regeln. Bspw. wäre es denkbar, das erfindungsgemäße System in Einbau-, Pendel-, Steh- oder Tischleuchten zu integrieren.

[0013] Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems zur intelligenten Schallmaskierung;

Fig. 2

eine Darstellung der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 3

versch. Möglichkeiten, das System in Beleuchtungseinrichtungen zu integrieren;

Fig. 4

eine weitere Möglichkeit zur Nutzung des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 5a

eine schematische Darstellung der Schallreflektion an Deckenflächen und

Fig. 5b

das Verhalten des Schalls beim Einsatz vertikaler Dämmflächen.

[0014] In Fig. 1 ist allgemein die Situation in einem Großraumbüro dargestellt, in dem mehrere Arbeitsplätze 50₁, 50₂ und 50₃ vorgesehen sind, an denen Personen arbeiten. Dabei wirken auf eine sich an einem Arbeitsplatz befindliche Person verschiedenste Schallsignale ein, welche die Konzentration und damit die Arbeitsfähigkeit negativ beeinflussen. Die akustischen Signale können bspw. von Geräten stammen, die sich innerhalb des Raums befinden und genutzt werden. Dabei kann es sich bspw. um PC's, Drucker oder Kopiermaschinen handeln. Andere akustische Störungen können allerdings auch - wie dargestellt - Sprachsignale umfassen. Dies ist bspw. dann der Fall, wenn an einem benachbarten Arbeitsplatz telefoniert wird oder sich mehrere Personen unterhalten. Insbesondere diese Sprachsignale führen - wenn sie verstanden werden - dazu, dass die Konzentrationsfähigkeit stark abfällt.

[0015] Das in Fig. 1 dargestellte und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene System dient deshalb dazu, die akustische Belastung zu reduzieren bzw. zu maskieren. Im Ausführungsbeispiel soll insbesondere die Belastung für eine sich an dem zweiten Arbeitsplatz 50₂ befindliche Person reduziert werden. Aus der Umgebung stammende Schallsignale S werden hierbei durch das erfindungsgemäße System 1 zunächst erfasst und analysiert. Anschließend wird dann gerichtet auf den Arbeitsplatz 50₂ ein akustisches Maskierungssignal G abgegeben, mit dessen Hilfe die aus der Umgebung stammenden Schallsignale S maskiert werden. Die erfindungsgemäße Besonderheit dieses aktiven Systems 1 zur Schallmaskierung besteht dabei darin, dass dieses speziell zur Unterdrückung bzw. Maskierung von störenden Schallsignalen ausgebildet ist, welche auf Sprache beruhen. Dies soll nachfolgend näher anhand von Fig. 2 erläutert werden, welche die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Systems 1 zeigt.

[0016] Die einzelnen Komponenten können hierbei bspw. innerhalb eines Gehäuses 2 kompakt angeordnet werden. Dabei sind zunächst Mikrofone 3 vorgesehen, mit deren Hilfe aus der Umgebung eintreffende Schallsignale S erfasst werden. Da die Maskierung störender Schallsignale unabhängig davon erfolgen soll, aus welcher Richtung diese stammen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass über den Umfang des Gehäuses 2 verteilt mehrere Mikrofone 3 angeordnet sind. Die hierbei ermittelten Schallsignale S werden dann an eine schematisch dargestellte Steuereinheit 4 weitergeleitet, welche diese Signale bewertet und in Folge davon einen Lautsprecher 5 ansteuert. Über diesen Lautsprecher 5 wird dann auf den Arbeitsplatz gerichtet ein Maskierungssignal G in Form eines Maskierungs-Schalls abgegeben, welches die Störung durch die umgebenden Schallsignale zumindest reduzieren soll. Da hierfür erforderlich ist, dass das Maskierungssignal G gerichtet auf die sich an dem Arbeitsplatz befindliche Person abgegeben wird, ist der Lautsprecher 5 vorzugsweise derart verstellbar ausgestaltet, dass er je nach Situation in geeigneter Weise ausgerichtet werden kann.

[0017] Die bislang beschriebene Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems 1 zur Schallmaskierung stimmt mit der Funktionsweise bereits bekannter vergleichbarer Systeme im Wesentlichen überein. Die Besonderheit besteht nunmehr darin, dass dieses Konzept der "reaktiven" Schallmaskierung gezielt dazu verwendet wird, die sich besonders störend auswirkenden Sprachsignale zu maskieren. Mit anderen Worten, die Maskierung soll selektiv nur für solche Störungen eingesetzt werden, die auf das Verstehen von Sprache zurückzuführen sind und die hinsichtlich ihrer Lautstärke eine gewisse Schwelle überschreiten.

[0018] Die Steuereinheit 4 analysiert dementsprechend den eintreffenden Schall dahingehend, ob dieser Sprache beinhaltet. Hierzu kann die Steuereinheit 4 einen Prozessor mit einem entsprechenden Rechenalgorithmus aufweisen, der es erlaubt, die eintreffenden Schallsignale einerseits in herkömmlichen Umgebungsschall und andererseits in Sprache zu unterscheiden.

[0019] Wird nunmehr festgestellt, dass die Schallsignale Sprache beinhalten, so wird der Lautsprecher 5 entsprechend angesteuert, um das Maskierungssignal G abzugeben. Hierbei findet insbesondere eine Markierung derjenigen Frequenz-Teilbereiche statt, welche die Verständlichkeit von Sprache ausmachen. Auf diesem Wege ist sichergestellt, dass durch das System lediglich dann zusätzliche Schallsignale in den Raum abgegeben werden, wenn hiermit die Verständlichkeit von Sprache unterdrückt werden soll. Stellt hingegen die Steuereinheit 4 fest, dass aus der Umgebung stammende Schallsignale lediglich auf Geräte oder sonstige Schallquellen zurückzuführen sind, welche nicht diese spezielle Beeinträchtigung der Konzentrationsfähigkeit zur Folge haben, so wird die Abgabe des Maskierungssignals unterdrückt. Auf diesem Wege wird vermieden, dass die sich an dem Arbeitsplatz befindliche Person zusätzlich durch Schallsignale des Systems in ihrer Aufmerksamkeit beeinträchtigt wird. Es werden also gezielt die auf Sprache zurückzuführenden Störungen unterdrückt.

[0020] Da selbstverständlich bei unterschiedlichen Personen die auf Sprachsignale zurückzuführende Beeinträchtigung der Konzentrationsfähigkeit unterschiedlich hoch ist, besteht vorzugsweise die Möglichkeit, die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems individuell anzupassen bzw. zu kalibrieren. Einerseits kann der Benutzer bspw. unterschiedliche Sprachen auswählen, durch welche er sich besonders gestört fühlt und welche dementsprechend bei Erkennung durch das System 1 unterdrückt werden sollen. Handelt es sich hingegen um Sprachen, welche der Benutzer ohnehin nicht versteht, so kann wiederum das Ausgeben des Maskierungssignals unterdrückt werden. Ferner kann auch die Ablenkschwelle von Person zu Person unterschiedlich sein, weshalb die Schwelle des Schallpegels, unterhalb der die Abgabe des Maskierungssignals unterdrückt wird, durch den Benutzer wiederum individuell eingestellt werden kann. Auch besteht die Möglichkeit, je nach Bedarf und Tätigkeit das System 1 ein- und auszuschalten, da eine konzentrierte Denkarbeit üblicherweise die volle Aufmerksamkeit benötigt und hierbei dementsprechend ein aktives Eingreifen des Systems 1 gewünscht ist, während hingegen für Kommunikationsarbeit (Telefonate oder Gespräche mit dem Kollegen am Nachbartisch) keine Maskierung gewünscht wird. Durch die Möglichkeit, mit Hilfe des richtbaren Lautsprechers 5 das Maskierungssignal unmittelbar auf den Nutzer des Systems zu richten, wird ferner vermieden, das umstehende Personen oder Gespräche gestört werden.

[0021] Da in Großraumbüros, bei denen das erfindungsgemäße intelligente System 1 vorzugsweise zum Einsatz kommt, generell eine künstliche Beleuchtung erforderlich ist, ist vorzugsweise vorgesehen, das System 1 in Leuchten bzw. Beleuchtungseinrichtungen zu integrieren. Beispielsweise wäre es entsprechend der Darstellung in Fig. 3 möglich, das System 1 in eine Einbau- bzw. Anbauleuchte 60, eine Pendelleuchte 61, eine Stehleuchte 62 oder eine Tischleuchte 63 zu integrieren. Auch die Kombination mit anderen Beleuchtungseinrichtungen oder -systemen, bspw. Lichtbändern oder dgl. wäre selbstverständlich denkbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtung anhängig von der Schallsituation geregelt wird.

[0022] Fig. 4 zeigt schließlich eine weitere bevorzugte Anwendungsform des erfindungsgemäßen Systems 1. Diese Anwendungsform beruht darauf, dass heutzutage zur Regulierung des Klimas eines Raums so genannte Kühldecken eingesetzt werden bzw. die Kalkulation der Decken- und Bodenmasse in die Wärmeberechnung eines Gebäudes einfließt. Da eine derartige Kalkulation allerdings nur dann durchgeführt werden kann, wenn die Decke nicht nachträglich verkleidet wird, ist der Einsatz bislang oftmals verwendeter so genannter abgehängter Akustikdecken nicht mehr möglich. Eine fehlende Akustikdecke führt allerdings in Büros zu unterwünschter und unbefriedigender so genannter Halligkeit des Raums und einem erhöhten Schallpegel, da vermehrt Reflektionen des Schalls an der Decke 45 auftreten, wie Fig. 5a zeigt. Eine aktive Maskierung, wie sie durch das erfindungsgemäße System 1 durchgeführt wird, führt hierbei oftmals nicht zu einer befriedigenden Lösung, da keine ausreichende Reduktion des Schallpegels und der Nachhallzeit erzielt werden kann. Der Einsatz zusätzlicher schallabsorbierender Elemente ist in einem derartigen Fall unabdinglich.

[0023] Wie in Fig. 5b dargestellt, werden deshalb oftmals vertikal angeordnete Schallabsorbtionsflächen 40 eingesetzt, welche die Decke 45 nicht verkleiden, trotz allem jedoch die an der Decke auftretenden Schallreflektionen unterdrücken bzw. absorbieren. Mit Hilfe dieser Akustikpaneele, welche bspw. auch durch entsprechende Folien gebildet sein können, wird insbesondere die Nachhallzeit reduziert, gleichzeitig führt dies allerdings auch dazu, dass die Verständlichkeit von aus der Umgebung stammenden Sprachsignalen weiter erhöht wird.

[0024] In einem derartigen Fall ist deshalb entsprechend der Darstellung in Fig. 4 besonders bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäße System 1 in Kombination mit derartigen vertikalen Schallabsorbtionselementen 40 eingesetzt wird. Das System 1 kann dabei insbesondere an der Unterseite derartiger Elemente 40 angeordnet werden, wobei wiederum vorzugsweise eine Integration in eine Leuchte bzw. eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist. Bei einer derartigen Anwendung des Systems, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, ist einerseits eine zuverlässige Ausleuchtung des Arbeitsplatzes gewährleistet, gleichzeitig kann eine besonders gute und effektive Unterdrückung störender Schallsignale erzielt werden.

Ansprüche

1. System (1) zur Reduzierung akustischer Störungen, aufweisend:

• Mittel zum akustischen Erfassen eines in einem Zielbereich vorliegenden Schallsignals (S),

• Mittel zur Abgabe eines akustischen Maskierungssignals (G) in den Zielbereich sowie

• eine Steuereinheit (4) zur Ansteuerung der Mittel zur Abgabe des akustischen Maskierungssignals (G), derart, dass mit Hilfe des Maskierungssignals (G) innerhalb des Zielbereichs eine akustische Störung reduziert bzw. maskiert wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, das erfasste Schallsignal (S) auf das Vorhandensein von Sprachsignalen hin zu analysieren, wobei das Maskierungssignal (G) lediglich dann abgegeben wird, wenn durch die Steuereinheit (4) das Vorliegen von Sprachsignalen erkannt wurde.

2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zur Abgabe des Maskierungssignals (G) einen richtbaren Lautsprecher (5) umfassen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Sprachen zu erkennen, wobei das Maskierungssignal (G) nur bei Erkennung einer oder mehrerer vorgegebener Sprachen abgegeben wird.

4. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schwelle, unterhalb der die Abgabe des Maskierungssignals (G) unterdrückt wird, durch einen Benutzer einstellbar ist.

5. System nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses in eine Leuchte (60, 61, 62, 63) bzw. eine Beleuchtungsvorrichtung integriert ist.

6. System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abgabe des Maskierungssignals (G) von dem Betriebszustand der Leuchte (60, 61, 62, 63) bzw. der Beleuchtungseinrichtung abhängig ist.

7. Verfahren zur Reduzierung akustischer Störungen mit folgenden Schritten:

• Erfassen eines in einem Zielbereich vorliegenden Schallsignals (S) und

• Abgabe eines akustischen Maskierungssignals (G) in den Zielbereich derart, dass innerhalb des Zielbereichs eine akustische Störung reduziert bzw. maskiert wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass das erfasste Schallsignal (S) auf das Vorhandensein von Sprachsignalen hin analysiert wird, wobei das Maskierungssignal (G) lediglich dann abgegeben wird, wenn das Vorliegen von Sprachsignalen erkannt wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schallsignal (S) auf das Vorhandensein unterschiedlicher Sprachen hin analysiert wird, wobei das Maskierungssignal (G) nur bei Erkennung einer oder mehrerer vorgegebener Sprachen abgegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schwelle, unterhalb der die Abgabe des Maskierungssignals (G) unterdrückt wird, durch einen Benutzer einstellbar ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zur Durchführung des Verfahrens in eine Leuchte (60, 61, 62, 63) bzw. eine Beleuchtungseinrichtung integriert sind, wobei die Abgabe des Maskierungssignals (G) von dem Betriebszustand der Leuchte (60, 61, 62, 63) bzw. der Beleuchtungseinrichtung abhängig ist.

Zeichnung