Mobiel bellen prettiger dankzij geluidsfilter

Bijkletsen met een vriend terwijl je in de trein zit zorgt misschien voor overlast voor de omgeving. Maar diezelfde omgeving verstoort ook het telefoongesprek. Een passerende trein, kletsende pubermeisjes of de conducteur over de intercom zorgen ervoor dat de ander soms maar slecht verstaat wat je zegt.

Dr.ir. Richard Hendriks (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) promoveerde deze week cum laude op een nieuwe manier om omgevingsgeluid weg te filteren. Hij liet de computer en een aantal testpersonen het gefilterde geluid beoordelen. “De uitkomst was goed”, zegt de nieuwe doctor. “Er was een grote verbetering in de kwaliteit van het geluid.”

De microfoon van een mobieltje ontvangt het stemgeluid van de spreker vermengd met ‘ruis’: geluiden uit de omgeving. Hendriks werkte vier jaar lang aan een methode om aan de andere kant, bij de luisteraar, een zo ‘schoon’ mogelijk spraakgeluid te krijgen. “Je wilt een schatting maken van het oorspronkelijke spraaksignaal of iets produceren dat goed klinkt en goed verstaanbaar is”, zegt Hendriks. “Denk maar aan een koffiefilter. Ik moest iets verzinnen om de ruis er zoveel mogelijk uit te filteren.”

Maar waar een koffiefilter met gemak de prut tegenhoudt, is omgevingsgeluid toch wat moeilijker weg te filteren. In een en dezelfde frequentieband kan een deel van de geluidsenergie van spraak komen en een ander deel van de achtergrondgeluiden. Maar hoe vertel je een mobiel wat wat is?

Oudere methodes wachten op het moment dat de spreker even stil is. Dan is alleen de ruis nog te horen. “Een simpele manier, maar te langzaam”, meent Hendriks. Een voorbijrijdende trein is al weg zodra het mobieltje begint met filteren. “Wij halen dat geluid er wèl goeddeels uit.”

Hendriks’ methode schat continu de ruis, ook als er gesproken wordt. “We volgen een tijdje een frequentieband van een paar Hertz.” Met al bestaande kennis over spraak, schat de onderzoeker wat het originele spraakgeluid is. Er zijn wiskundige modellen die klanken als ‘a’ en ‘o’ in sinusfuncties vatten. Hendriks vond een manier om die modellen efficiënt te gebruiken.

Ook verbeterde Hendriks de scheiding van spraak en ander geluid met een nieuw algoritme. Oudere geluidsfilters beschouwen het geluid als stukjes van bijvoorbeeld twintig milliseconden. “Maar een klank duurt vaak langer. Mijn nieuwe algoritme maakt daar gebruik van en kan het geluid in de komende twintig milliseconden beter schatten en zo beter filteren.”

Met zijn ingebonden proefschrift is wat Hendriks betreft zijn onderzoek nog niet klaar. “Mijn filter maakt het geluid veel beter, maar het kan nog beter.” Niet alleen voor mobiele telefoons, maar ook voor gehoorapparaten. “Op een gehoorapparaat heb je, door de kleine batterij en processor, minder capaciteit.” Komend jaar gaat hij voor een Deense fabrikant de uitdaging aan ook dat geluid te filteren.

Bijkletsen met een vriend terwijl je in de trein zit zorgt misschien voor overlast voor de omgeving. Maar diezelfde omgeving verstoort ook het telefoongesprek. Een passerende trein, kletsende pubermeisjes of de conducteur over de intercom zorgen ervoor dat de ander soms maar slecht verstaat wat je zegt.

Dr.ir. Richard Hendriks (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) promoveerde deze week cum laude op een nieuwe manier om omgevingsgeluid weg te filteren. Hij liet de computer en een aantal testpersonen het gefilterde geluid beoordelen. “De uitkomst was goed”, zegt de nieuwe doctor. “Er was een grote verbetering in de kwaliteit van het geluid.”

De microfoon van een mobieltje ontvangt het stemgeluid van de spreker vermengd met ‘ruis’: geluiden uit de omgeving. Hendriks werkte vier jaar lang aan een methode om aan de andere kant, bij de luisteraar, een zo ‘schoon’ mogelijk spraakgeluid te krijgen. “Je wilt een schatting maken van het oorspronkelijke spraaksignaal of iets produceren dat goed klinkt en goed verstaanbaar is”, zegt Hendriks. “Denk maar aan een koffiefilter. Ik moest iets verzinnen om de ruis er zoveel mogelijk uit te filteren.”

Maar waar een koffiefilter met gemak de prut tegenhoudt, is omgevingsgeluid toch wat moeilijker weg te filteren. In een en dezelfde frequentieband kan een deel van de geluidsenergie van spraak komen en een ander deel van de achtergrondgeluiden. Maar hoe vertel je een mobiel wat wat is?

Oudere methodes wachten op het moment dat de spreker even stil is. Dan is alleen de ruis nog te horen. “Een simpele manier, maar te langzaam”, meent Hendriks. Een voorbijrijdende trein is al weg zodra het mobieltje begint met filteren. “Wij halen dat geluid er wèl goeddeels uit.”

Hendriks’ methode schat continu de ruis, ook als er gesproken wordt. “We volgen een tijdje een frequentieband van een paar Hertz.” Met al bestaande kennis over spraak, schat de onderzoeker wat het originele spraakgeluid is. Er zijn wiskundige modellen die klanken als ‘a’ en ‘o’ in sinusfuncties vatten. Hendriks vond een manier om die modellen efficiënt te gebruiken.

Ook verbeterde Hendriks de scheiding van spraak en ander geluid met een nieuw algoritme. Oudere geluidsfilters beschouwen het geluid als stukjes van bijvoorbeeld twintig milliseconden. “Maar een klank duurt vaak langer. Mijn nieuwe algoritme maakt daar gebruik van en kan het geluid in de komende twintig milliseconden beter schatten en zo beter filteren.”

Met zijn ingebonden proefschrift is wat Hendriks betreft zijn onderzoek nog niet klaar. “Mijn filter maakt het geluid veel beter, maar het kan nog beter.” Niet alleen voor mobiele telefoons, maar ook voor gehoorapparaten. “Op een gehoorapparaat heb je, door de kleine batterij en processor, minder capaciteit.” Komend jaar gaat hij voor een Deense fabrikant de uitdaging aan ook dat geluid te filteren.