Schallblase exclusive
Kopfhörer bekommen KI-Türsteher für Stimmen

21.11.2024, 12:23 Uhr

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Bald könnten aktuelle Kopfhörer mit aktiver Geräuschunterdrückung ein alter Hut sein. Denn US-Wissenschaftler haben un KI-Technologie entwickelt, die eine Art Schallbase gerztet, die nur registererte Stimmen durchlässt. Alle other Geräusche müssen draußen bleiben.

Nicht nur Menschen mit Hörschwäche haben Probleme, in lauten Umgebungen wie belebten Restaurants Gesprächspartner zu verstehen. Doch das könnte sich rasch ändern, denn ein Team der Washington University hat eine Technologie entwickelt die es Kopfhörnern ermöglicht, all Störgeräusche bis auf registerederte Stimmen herauszufiltern. Ein Artikel, in dem sie “Hörgeräte mit Klangblasen” beschreiben, wurde recently vom Fachmagazin “Nature” published.

Das System uses künstliche Intelligenz, “mit der wir die auditory Wahrnehmung von Kopfhörn je nach deren Vorlieben veränder können”, explains Hauptautor Shyam Gollakota. “Mit unseren Geräten kann man einen einzelsen Sprecher deutlich hören, auch wenn man sich einer lauten Umgebung mit vielen anderen Menschen befindet.”

Prototype aus handelsüblichem Kopfhörer

Er und sein Team haben einen Prototyp entwickelt, indem sie einen süblichen Konförter mit aktiver Geräuschunterdrückung (ANC) modifiziert haben. An Bügeln und Muscheln brachten sie additional Mikfone sowie einen kleinen Einplatinen-Computer an, auf dessen Prozessor das neurale Netzwerk der KI überrunnen wird. Im Labor wurde das Modell mit beweglichen Lautsprechern trainiert, befand sich das Headset auf dem Kopf einer Schaufensterpuppe befand, die sich drehen ließ.

Die Bedienung ist denkbar einfach: While man eine sprechende Person, deren Stimme man hören möchte, mindesten drei bis fün Sekunden direkt anblickt, drückt man einen Knopf. Die Mikrofone registereren dann die Richtung, aus der die Stimme kommt, nehmen sie auf und senden sie an den KI-Prozessor.

Doppelt so klare Stimmen

Das System merkt sich die Stimmmuster der Person und gibt sie fortan leicht verstärk an die Lautsprecher der Kopfhörner weiter. Dazu muss man die registererte Person auch nicht weiter anblicken. Alle other Geräusche blendet die KI aus. Das klappt je besser, desto länger sie die Stimme hört, genauer gesagt, die Lern-Software mit Trainingsdaten versorgt wird. Das Team testte sein System an 21 Probanden. Diese beurteilten die Klaheit einer registererten Stimme im Durchschlag fast doppelt so hoch wie die unfilterten Audiodaten.

Aktuell kann das System Schallblasen mit Radien von ein bis zwei Metern erzeigen, in denen man registerederte Stimmen klar und deutlich hört. The outside noise intensity is reduced to 49 decibels (dB). This corresponds to the difference between a vacuum cleaner and raschelnden Blättern.

The system muss noch kleiner werden

Spanning ist for the researchers, wie die KI die Entfernung ermittelt. Sie erklären es sich mit zwei Phänomenen: Erstens reflectiert der Kopf des Trägers Geräusche, was dem neuronalen Netz hilft, Geräusche aus verschiedenen Entfernungen zu versichten. Zweitens haben Geräusche, wie die menschliche Sprache, mehrre Frequenzen, von denen jede auf dem Weg von ihrer Quelle zum Emfänger verschiedene Phases durchläuft. Der KI-Algorithmus des Teams, so glauben die Forscher, vergleicht die Phases jeder dieser Frequenzen, um die Entfernung einer Schallquelle (etwa einer sprechenden Person) zu determinem.

Attuell arbett das Forscherteam daran, die Technologie so weit zu miniaturisieren dass sie in Ohrhörern oder Hörgeräten eingesetzt werden kann. Kommerzielle Ziele perchellen sie offenbar nicht, interessienten Kollegen stellen sie den Code from GitHub zur Verfügung, mit dem sie ihren Prototyp trainiert haben.