JP3033193B2

JP3033193B2 - 聴覚特性を用いたデータ放送システム

Info

Publication number: JP3033193B2
Application number: JP8536270A
Authority: JP
Inventors: パトリスブルセ; ドニマセ; ブリュノジャアン
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 2000-04-17
Anticipated expiration: 2016-06-03
Also published as: AU702731B2; WO1996038927A1; CA2222198C; FR2734977A1; PL179960B1; TR199701496T1; EP0829145A1; MX9709127A; AU6228796A; BR9608865A; DE69601465T2; FR2734977B1; US6151578A; PL323534A1; JPH10507054A; EP0829145B1; DE69601465D1; CA2222198A1; ES2129975T3

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、可聴周波コンポーネントを含む信号のため
の信号放送分野に関する。より詳細には、データ放送シ
ステムに係わる。

放送分野（テレビまたはラジオ番組、無線電話の放
送）は周知である。

最近は、番組（または電話分野における音声）に加え
て、放送会社、管理組織、または聴取者や視聴者にとっ
て有益なデータを送信する傾向にある。たとえば、この
データは次のようなものに関わる可能性がある。

− ラジオまたはテレビの番組選択の補助（例：自動調
整補助、名称によるラジオ局の検索、番組の種類による
検索、メニューによる検索など） − 放送番組、または記録後に再生される番組に関する
情報（たとえば、番組を制作した会社の名前、テレビ・
チャネルで放送された映画放送のタイトル、ラジオ局に
より放送された曲のレコード参照など） − アナログ無線電話分野におけるサービス・データ本
明細書では、聴取者や視聴者が多少効率的な方法で番組
の発信元と対話を行えるようにする、いわゆる対話型放
送システムの開発についても言及する。これらの手段
は、放送番組の内容に基づいて行動するか、もしくはこ
の同じ番組のテーマについてプレイし、賭けをし、意思
を伝えるために使用される。したがって、この用途に合
わせて設計されたプログラムで疑似対話をシミュレート
する小型装置を介して、対話を行う形態が近年登場して
きている。リモコン・サイズの装置により、たとえば、
テレビ番組の質問／応答ゲームで質問が出されると答え
られるようになるため、対話の錯覚が生じる。もしくは
また、ふわふわのおもちゃに隠された電子装置によっ
て、おもちゃが放送番組またはビデオ・カセット・レコ
ーダで再生された番組に応答できるようになり、対話の
錯覚が生じる。実際、対話は、おもちゃの一連の模範的
応答や反応が、対話型装置のメモリおよび放映または再
生番組に共通する設定済みのシーケンスに従っているの
であって、実際のものではない。視聴覚シーケンスは、
選択されたコードに従って事前に記録されているため、
その実行は予測可能であり、したがって対話型装置に送
信される情報はスタート信号と質問／応答の正確なタイ
ミング、もしくはおもちゃの場合は各種の可能な反応だ
けである。

また、映像を伴うか、または伴わない、音声シーケン
スの自動識別に対する要求も高まっている。放送会社で
は、これは所定の番組がそれに割り当てられた周波数で
正しく放映されているかを検査するために使用される。
これは、全国番組が地域的または局所的な途切れの影響
を受ける場合、かなり複雑になる可能性がある。また、
管理機関は、著作権に保護されている作品の放映を数え
たり、または宣伝広告の放送の適合性を検査できるよう
になる。最後に、標本調査または視聴率調査組織では、
これは、聴取者または視聴者が実際に聴取または視聴す
る番組を迅速に識別するために使用される。今日、ラジ
オ聴取率の調査に利用できる唯一の解決策は、消費者に
インタビューを行って標本調査を実施することである。

こうしたアプリケーションはすべて、新しいラジオま
たはテレビ放送システム、特にディジタル・システムの
設計時に組み込むことが容易である。ただし、既存シス
テムおよび装置の多くは、一般的にこの開発には向いて
おらず、またセールス・エンジニアリングの観点から
も、実装すべきプロセスおよび装置の互換性と関連コス
トが、新規サービスの導入時に決定的な要因となること
を経験が物語っている。

放送番組に関するデータの送信に関して、現在２つの
技法が使用されている。

第一の技法は、これらのデータを、送信される番組
（音声および可能であれば映像）の信号に占有される通
過帯域の外側を伝送させることが含まれる。たとえば、
多重周波数変調による音声放送、54キロヘルツと76キロ
ヘルツの間の、多重送信の上部分の使用などに解決策が
見出される。もう一つの例では、テレビ放送のフレーム
再トレース中に使用可能なラインを使用することが含ま
れる。これらの技法には、欠点がある。放送に使用可能
な周波数資源の飽和により、これらの資源のユーザ数が
制限される。また、発信された情報を送信するために使
用される通過帯域に適合したレシーバが必要になる。

もう一つの技法は、送信番組の信号の通過帯域でデー
タを送信することにある。この技法は、専用周波数帯域
を必要とはしない。従って、こうした専用周波数帯域に
適合した周波数を備えるトランスミッタおよびレシーバ
を使用する必要がない。通常、元の信号（送信されるプ
ログラムに対応する）は、所定の周波数の周波数コンポ
ーネントを除去するために発信元でフィルタリングさ
れ、その帯域にデータが挿入される。したがって元の信
号は変形し、データに関心のない視聴者または聴取者に
とっては不愉快なものになる場合もある。そのため、情
報の送信専用の時間は、放送会社によって厳密な最小限
に制限されて、データ・フロー・レートを然るべく削減
している。したがって、テレビジョン分野の対話型装置
では、データは、所定のアプリケーションの起動時に、
一気にグローバルにロードされる。スケジュールされた
タイミングに従いかつ予期しない障害もなく実行されな
ければならないプログラムにおける変更に、後続のデー
タを適合させることは不可能である。フィルタリングと
はもちろん、受信した音声またはビジュアル・データを
意図的に渡さないようにするためにレシーバで使用でき
るものであり、このデータは聴取者または視聴者に透過
的である。それにもかかわらず、聴取者または視聴者が
目や耳にする信号が、データの挿入前に知覚したはずの
元の信号と同一になるということは保証できない。

以上のことを考慮して、本発明の目的は、可聴周波コ
ンポーネントを含む信号の通過帯域で、もとの音声周波
信号、つまり聴取者が知覚した信号に関して、変更する
ことなく、データを送信できるようにするシステムを提
示することである。本発明では、これらのデータを、元
の音声周波信号のいわゆるマスキングされた周波数帯域
（そのような帯域が存在する場合）、つまり元の音声周
波信号自身によって誘発された視聴マスキング現象のた
めに、瞬時可聴限界を下回るレベルにおいて挿入するこ
とを提案する。送信されるデータは、不可聴であり、主
観的観点からも元の可聴周波を変えることなく、元の信
号が占有するスペクトル帯域の外側に位置する周波数コ
ンポーネントの使用を必要とすることもない。したがっ
て、本発明は、既存のレシーバおよびトランスミッタの
使用に適合し、かつ主観的にも聴取者を煩わせることの
ない、データの送信を提案する。

したがって、本発明は、データ放送システムに関し、
その情報が放送音声周波信号の通過帯域で送信され、少
なくとも１つの周波数帯域において音声周波信号の振幅
を決定し、その振幅をこの周波数帯域に関連付けられた
聴覚マスキング・レベルと比較する手段、信号の振幅が
前記帯域の聴覚マスキング・レベルを下回る場合に前記
周波数帯域の音声周波数信号から周波数コンポーネント
を除去する手段、および前記周波数帯域の聴覚マスキン
グ・レベルと同等またはそれより低いレベルでこの周波
数帯域に前記情報を挿入する手段を含むことを特徴とす
る。

その他の特徴および利点は、次に示す図面とともに、
以下の説明を読むことにより明らかとなる。

− 図１および図２は、聴覚マスキング現象を示す図で
ある。

− 図３は、データ抽出装置を示す図である。

− 図４は、データ挿入装置を示す図である。

図１および図２は、生理学的に発生する現象である聴
覚マスキング現象を示す振幅対周波数の図である。

人間による所定の周波数および振幅を備える音声周波
信号の聴力について考察する場合、聴覚マスキング現象
は、所定の限界レベルよりも低い振幅で同時に送信され
る音声周波信号の、同一の人間による非認識が反映され
る。

したがって、図１を参照すると、可聴周波スペクトル
（通常20ヘルツから15,500ヘルツの間）にある、周波数
f₀および振幅A₀の単一周波数信号を考察した場合、同時
に送出される、被制限周波数域［f_0m,f_0M］、ここではf
_0m＜f₀かつf_0M＞f₀および振幅Ａ＜Ａ（f_s,f₀,A₀）＜
A₀、の周波数fsの任意の単一周波数信号が非可聴になる
ように、振幅および周波数域Ｍ（f₀,A₀）を定義するこ
とができる。

値f_0m、f_0Mは、所定の周波数f₀の変数である。実際、
振幅A₀が高くなると、それにつれて範囲［f_0m,f_0M］も
広くなる。また、範囲がf₀に関して対称ではなく、f₀を
超える周波数の範囲にさらに広く及ぶことにも留意され
たい。

振幅値Ａ（f_s,f₀,A₀）は、f_s,f₀、およびA₀によって
異なる。実際は、f_sがf₀に近づくと、それにつれ非可聴
限界Ａ（f_s,f₀,A₀）も高くなる。

聴覚マスキング現象は、数年来にわたり知られてき
た。さらに詳細な説明については、E.ZwickerおよびR.F
eldtkeller共著によるEd.Masson、1981年の「Psychoaco
ustique」という題名の著作を参照のこと。本著に掲載
の実験結果は、標準化（ISO/IEC規格11172−３）の基と
なった。

マスキング・レベル曲線Ｍ（Ｓ）は、可聴周波スペク
トル［f_m,f_M］にわたる任意の信号Ｓに対して定義され
（図２の点線で示す）、ここでf_m＝20ヘルツ、f_M＝15,5
00ヘルツである。図２で示す例において、マスキング・
レベル曲線Ｍ（Ｓ）が信号Ｓの曲線よりも高い振幅を有
する２つの範囲［f_1m,f_1M］および［f_2m,f_2M］が示され
る。これは具体的には、これらの範囲のスペクトル・コ
ンポーネントは人間にとって非可聴にあるということで
ある。したがって、信号Ｓ′の主観的な聴覚解釈は、こ
れらの範囲の外では信号Ｓと同一であり、またこれらの
範囲内の周波数コンポーネントがなければ図２に示す信
号Ｓの解釈と同一になる。

聴覚マスキング現象のモデル化は、可聴周波スペクト
ルが臨界周波数帯域、つまり基準周波数帯域、と呼ばれ
る24の独立した範囲に分割される基礎となった。この24
の臨界周波数帯域の組合せにより20ヘルツから15,500キ
ロヘルツの間の周波数域をカバーするようになってい
る。各臨界周波数帯域B_i（ｉは１から24までの整数イン
デックス）は、その中央周波数fcおよびその帯域幅によ
り定義される。

下記の表は各臨界周波数に対する中央周波数およびそ
の幅の値を示す。

臨界周波数帯域は、最小が最低周波数にわたる第１の
臨界周波数帯域B₁、最大が最高周波数にわたる第24の臨
界周波数帯域B₂₄である、可変幅を備えていることが理
解される。

各臨界周波数帯域に対し、ISO/IEC規格11172−３で
は、臨界周波数帯域マスキング・レベルNm（ｉ）を定義
している。これは、完全な臨界周波数帯域にわたるマス
キング・レベルの曲線のレベルの推定概算である（所定
の信号に対するマスキング・レベル曲線の実際のレベル
は、所定の臨界周波数帯域において異なる可能性があ
る）。マスキング・レベルNm（ｉ）は、８つの下位臨界
周波数帯域（Nm（ｉ−８）からNm（ｉ−１））および３
つの上位帯域（Nm（ｉ＋１）からNm（ｉ＋３））がある
場合それらのマスキング・レベルにしたがって定義され
る。

Nm＝（ｉ）＝ΣNm（ｊ）、ここでｊはｊ∈［ｉ−8,...,i−1,i＋1,...,i＋３］のように
正の整数インデックス Nm（ｊ）＝10^{［Xnm（ｊ）−Av（ｊ）−Vf（ｊ）］/20} Xnm（ｊ）＝20log₁₀（Av（ｊ））＋5.69dB（音圧） Av（ｊ）＝6.025＋0.275＊ｚ（ｊ）でトーナル・ライ
ンが求められ、 Av（ｊ）＝2.025＋0.175＊ｚ（ｊ）で非トーナル・ラ
インが求められ、ここでAv（ｊ）はｊ番目の臨界周波数
帯域であり、ｊおよびｚ（ｊ）はｊ番目の臨界周波数帯
域の割合であり、 Vf（ｊ）＝（ｉ−ｊ−１）＊（17−0.15＊Xnm
（ｊ））＋17で、ｊはｉ−８からｉ−１で、かつ Vf（ｉ＋１）＝0.4＊Xnm（ｉ＋18）＋６ Vf（ｉ＋２）＝17＊Xnm（ｉ＋２）＋６ Vf（ｉ＋３）＝34＊Xnm（ｉ＋３）＋６ｚ（ｊ）は、各臨界周波数帯域に対して定義された定
数であり、ｚ（１）＝0.62dB、ｚ（２）＝1.8dB、ｚ
（３）＝2.4dB、ｚ（４）＝3.6dB、ｚ（５）＝4.7dB、
ｚ（６）＝5.8dB、ｚ（７）＝6.7dB、ｚ（８）＝7.7d
B、ｚ（９）＝8.9dB、ｚ（10）＝10.0dB、ｚ（11）＝1
0.9dB、ｚ（12）＝12.0dB、ｚ（13）＝13.1dB、ｚ（1
4）＝14.0dB、ｚ（15）＝14.9dB、ｚ（16）＝15.8dB、
ｚ（17）＝16.7dB、ｚ（18）＝17.7dB、ｚ（19）＝18.8
dB、ｚ（20）＝19.8dB、ｚ（21）＝20.9dB、ｚ（22）＝
22.2dB、ｚ（23）＝23.2dB、ｚ（24）＝23.9dBである。

一般に、最もマスキングされる臨界周波数帯域は、統
計的に最も強力な、低周波帯域によるマスキングの可聴
周波スペクトルの高周波数帯域である。

以上、聴覚マスキング現象およびそのモデル化を簡単
に説明してきたが、これ以降、放送可聴信号の通過帯域
におけるデータの転送を含む、本発明の実施の例につい
て説明する。

データは、アナログ（音楽的パターンなど）またはデ
ィジタル（つまにバイナリ・データ）のいずれでもよ
い。データは、放送可聴信号（ラジオ局の名称またはそ
の局によって送信される音楽作品の参照など）に関する
もので、その目的は、たとえば液晶ディスプレイなどを
介して、視聴者に知覚されることである。このデータは
また、信号の放送会社または管理機関に対するサービス
・データであり、聴取者には感知できないものである可
能性もおる。

例として示すこれ以降の説明においては、データはバ
イナリ・データであるものと仮定する。これらのデータ
は、たとえばラジオ局によって放送される番組などに関
連する。

ラジオ局は一般に、通常の振幅または周波数変調技術
によって変調した音声周波信号をこれらの聴取者の方向
に送信する。これらの音声周波信号は、歌、テーマ音
楽、司会者の声などの場合がある。

本発明は、送信される音声周波信号から、可聴周波ス
ペクトルの１つまたは複数の臨界周波数帯域Biに対し
て、その臨界周波数帯域のマスキング・レベルを計算す
る方法を提示する。臨界周波数帯域に対して、マスキン
グ・レベルが音声周波数信号のレベルよりも高い場合
は、聴取者には相違を感知させずに音声周波信号の対応
する部分が除去される。本発明は、聴取者には非可聴な
方法で（データ音声周波信号について説明するものとす
る）データをこの臨界周波数帯域もしくはこの臨界周波
数帯域の一部に挿入して、元の可聴周波数信号を置換す
る方法を提示する（もちろん、データの音声周波信号の
レベルは、臨界周波数帯域マスキング・レベルよりも低
いものと仮定する）。送信された信号の受信では、デー
タ音声周波信号を分離し送信されたデータを処理するに
は、臨界周波数帯域の関数として受信された信号をフィ
ルタリングすることで十分である。

送信される情報のフロー・レートが実際には固定され
ず、元の信号（したがって対応する臨界周波数マスキン
グ・レベルNm（ｉ））が周波数と振幅の両方において時
間の経過に対し先天的に可変であることが理解される。

本発明に従うデータ送信システムは、主として、デー
タ挿入装置（図４に示す例）およびデータ受信装置（図
３に示す例）を含んでいる。通常、データ挿入装置が使
用されるのは、音声または映像放送の最終調整室の段
階、もしくは可聴信号生成段階のいずれかである。デー
タ受信装置は、たとえば受信データ表示装置（データが
聴取者向けのものである場合）および／または記憶装置
（データが間送オージオメトリー・コントロール専用で
ある場合など）を含む。受信装置はまた、たとえば対話
型テレビジョン番組の遠隔操作のゲームなどに情報を再
送信するための装置も含むことがある。データ音声周波
信号は、（ラジオ受信機のスピーカの側に設置した）簡
単なマイクロフォンによってアコースティクに、もしく
は（オーディオ録音出力などの）適切なコネクタを使用
して電気的に、収集することができる。

図４を参照し、一つの例として、この場合情報がバイ
ナリ・データである、データ挿入装置１について説明す
る。

ラジオまたはテレビ番組の音声周波信号でデータを送
信するには、その信号の特定の周波数帯域において、デ
ィジタル変調によって信号を置換する。この送信は、送
信される情報の非可聴特性を保証するために、これらの
周波数帯域のマスキング・レベルよりも低いレベルで行
うことが好ましい。また、この送信は、これらのマスキ
ング・レベルが放送チャネルに関して満足なS/N比を保
証するように十分高い場合に行われることが好ましい。

１つの例で、送信されるデータは、スタート・ワード
および定義された数のデータ・ワードを含むフレームに
編成されることがある。また、フレームは、スタート・
ワード、データ・ワードの可変数、およびエンド・ワー
ドを含めて選択されることもある。

図４に示すデータ挿入装置１は、送信される元の音声
周波信号Ｓ（歌、司会者の声など）を受信するための入
力２、送信されるデータＤを受信するための入力３、お
よび元の音声周波信号ＳおよびデータＤから生成された
音声周波出力信号Ｓ′を搬送するための出力４を含んで
いる。

音声周波信号Ｓは、12の帯域フィルタFPB′13からFP
B′24によってフィルタリングされるが、入力において
複合して音声周波信号Ｓを受信することが好ましい。信
号Ｓの分析処理により、振幅の計算が容易になる。各複
合フィルタは、出力において、通過させる周波数帯域
（Ｆ′₁₃からＦ′₂₄と呼ぶ）内の音声周波信号Ｓの実部
（Ｒ′₁₃からＲ′₂₄）および虚部（Ｉ′₁₃からＩ′₂₄）
を生成する。図から見て取れるように、複合帯域フィル
タFPB′₁₃からFPB′₂₄のベンチにより、帯域幅Ｆ′₁₃か
らＦ′₂₄内の音声周波信号Ｓのコンポーネントが除去さ
れて、データを挿入できるようになる。これらの周波数
帯域（Ｆ′₁₃からＦ′₂₄）は、臨界周波数帯域B₁₃からB
₂₄に含まれる帯域である。振幅計算要素OAC1は、フィル
タFPB′₁₃からFPB′₂₄によって搬送される信号Ｒ′_ｊか
らＩ′_ｊから振幅Ａ′_ｊ（ｊは13から24の整数インデッ
クス）を計算する。

音声周波信号Ｓはまた、20の帯域フィルタFPB₅からFP
B₂₄によってフィルタリングされるが、入力において複
合して音声周波信号Ｓを受信することが好ましい。各複
合フィルタは、出力において、通過させる周波数帯域内
の音声周波信号Ｓの実部（R₅からR₂₄）および虚部（I₁₃
からI₂₄）を生成する。複合帯域フィルタFPB₅からFPB₂₄
のベンチにより、臨界周波数帯域幅B₁₃からB₂₄のマスキ
ング・レベルが計算できるようになる。この計算は、フ
ィルタFPB₅からFPB₂₄によって搬送される信号R_iおよびI
_iから振幅A_i（ｉは５から24の整数インデック）を計算
する振幅計算要素OAC2から行われる。これらの振幅は、
Nm（24）へのマスキング・レベルNm（13）を計算する計
算プロセッサにONに搬送される。

振幅Ａ′₁₃からＡ′₂₄およびマスキング・レベルNm
（13）からNm（24）は、制御要素OCに搬送され、これが
一度に２つを比較して、２つの振幅Ａ′_j1およびＡ′_i2
（j1およびj2は13から24の間の２つの異なる整数インデ
ックス）が対応するマスキング・レベルNm（j1）および
Nm（j2）よりも低いかどうか判定を行う。マスキング・
レベルよりも低い場合は、可聴周波スペクトル内に信号
Ｓが非可聴になる周波数帯域が少なくとも２つ（Ｆ′_j1
およびＦ′_j2）ある。信号Ｓは、これらの２つの周波数
帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2内のこれらのスペクトル・コン
ポーネントを除去するためにフィルタリングされる。

これを行うために、元の信号Ｓのこれらの２つの周波
数帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2内の信号から、Ｒ′_１および
Ｒ′_２と呼ばれる実際のコンポーネントが引かれる。こ
れらの２つのコンポーネントＲ′_１およびＲ′_２は、コ
ンポーネントＲ′₁₃からＲ′₂₄を受け取る多重化装置MU
XPを介して搬送され、これらのコンポーネントは各々重
み付けされて２つ（Ｒ′_j1およびＲ′_j2）を除いてすべ
てがキャンセルされる。このMUXP装置は、制御要素OCに
よって制御される。これらのコンポーネント（たとえ
ば、Ｒ′_１＝Ｒ′_j1およびＲ′_２＝Ｒ′_j2）は、２つの
アドレスSM1およびSM2内の信号Ｓから引かれて（この信
号はフィルタおよび多重化装置を通過するために必要な
時間を考慮して遅らせてある）、音声周波信号Ｓ′Ｍ＝
Ｓ−Ｒ′_１−Ｒ′_２が生成される。この音声周波数信号
Ｓ′Ｍはこれを知覚する聴取者にとって主観的に信号Ｓ
と同じものである。

帯域フィルタＦ′13からＦ′24で形成されるアセンブ
リ、多重装置MUXPおよびアドレスSM1とSM2は、信号Ｓに
対して適応帯域消去フィルタとしての役割を果たす。

周波数帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2が解放されて、データ
Ｄが挿入できるようになるが、ここでこの挿入について
説明する。

通常は、まず最初にバイナリ・データＤが調整され
る。この調整操作が、どのような場合にも音声周波信号
Ｓ内の周波数帯域Ｆ′_ｊの解放とは無関係であることに
留意されたい。送信されるデータＤは、必要なフレーム
形態で（つまりスタートおよび場合によってはエンド・
ワード、情調コードなどを挿入することによって）送信
されるように装置MFB内で調整される。次に、２つの音
声周波信号S₁およびS₂がモジュレータMODの手段によっ
て生成される。使用されるディジタル変調は、たとえば
QPSK（横軸移送偏移）変調、調整データ、NRZ（非ゼロ
復帰）コード化、帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2に含まれる２
つの周波数キャリアの位相の変調、好ましくは使用され
る帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2の中央周波数に対応（これら
の帯域の完全な幅がデータ可聴信号S₁およびS₂の送信に
使用されるようになる）である。この変調ステップには
もちろん、制御要素OCを介しての、信号Ｓのスペクトル
で解放された周波数帯域の知識が必要になる。

帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2の解放に応じて、要素ONによ
りマスキング・レベルNm（13）およびNm（24）で、出力
が２つのレベルＮ′ｍ＝Nm（j1）およびＮ″ｍ＝Nm（j
2）を生成する多重化装置MUXNに搬送される。信号S₁お
よびS₂を生成するために選択された変調を考慮に入れる
ために、自動ゲイン制御装置CAGを使用して２つの係数
Ｎ′およびＮ″が係数Ｎ′ｍおよびＮ″ｍから生成され
る。２つのマルチプレクサM1およびM2によって、２つの
データ音声周波信号Ｓ′_１＝Ｎ′＊S₁およびＳ′_２＝
Ｎ″＊S₂が生成される。２つのアドレスSM3およびSM4内
の信号Ｓ′_１、Ｓ′_２およびＳ′_Ｍを合計して、信号
Ｓ″＝Ｓ−（Ｒ′_１＋Ｒ′_２）＋（Ｓ′_１＋Ｓ′_２）が
生成される。生成される信号Ｓ′は、か元の可聴音声周
波信号Ｓの音声周波コンポーネントおよび非可聴のデー
タＤ（Ｓ′_１およびＳ′_２で表される）をともに含んで
いる。

信号Ｓ′はいったん生成されると、通常は聴取者のレ
シーバに送信される前に周知の技法にしたがって変調さ
れる。

信号S₁およびS₂に適用されるゲインはj₁番目およびj₂
番目の帯域Ｆ′_j1およびＦ′_j2のマスキング・レベルに
比例するだけなので、信号Ｓ′_１およびＳ′_２の振幅レ
ベルは、削除された信号Ｓのコンポーネントの振幅レベ
ルよりも大きい可能性がある。

帯域Ｆ′₁₃からＦ′₂₄が同じ幅を有し、固定送信デー
タ・フロー・レートが、それを送信するために使用する
帯域Ｆ′₁₃からＦ′₂₄とは関わりないことを保証するこ
とが好ましい。したがって、同じタイプの変調が、信号
Ｓで解放された帯域とは関わりなく使用される。示した
例において、臨界周波数帯域B₁₃（fc＝1860Hz）から臨
界周波数帯域B₂₄（fc＝13750Hz）までの最後の12の臨界
周波数帯域内のデータの送信の可能性が準備されてい
る。これまで説明してきたように、この情報は、各々が
12の臨界周波数帯域内の１つに位置する２つの帯域に送
信される。もちろん、同時に使用される帯域Ｆ′_ｊの数
が高くなるにつれ、送信されるデータ・フロー・レート
も高くなる。したがって、すべての解放可能な帯域Ｆ′
ｊを使用するデータ挿入装置が作成される。それにもか
かわらず、ある瞬間から別の瞬間までにこの信号にかな
りの程度の変動がある場合、帯域Ｆ′_ｊの減少数の同時
使用により、元の音声周波信号の歪みの確率を削減でき
ることが分かる（とはいえ、この確率は人間の耳の一時
的なマスキングのために低いものである）。

データが挿入される臨界周波数帯域がどのようなもの
であっても、その臨界周波数帯域内で使用される帯域
Ｆ′_ｊが、対応する臨界周波数帯域の幅と等しいかまた
はそれよりも狭い幅を有することが容易に理解される。

示した例において、最初の帯域フィルタのベンチは、
−３デシベルで280Hzと等しい帯域幅を備える帯域フィ
ルタＦ′₁₃からＦ′₂₄を含むことが好ましい。この幅
は、最低の幅、つまり13番目の臨界周波数帯域の幅を有
するデータを挿入するために使用できる臨界周波数帯域
の幅に対応している（もちろん、ここではデータ音声周
波信号を生成するために使用されるキャリア周波数が臨
界周波数帯域の中央周波数と等しいものと仮定されてい
る）。したがって、その幅がより狭くそのため最大許容
フロー・レートを制限することになるので、より狭い臨
界周波数帯域でのデータ送信を使用する理由はほとんど
ない。

フィルタＦ′₁₃からＦ′₂₄のベンチは、マルチレート
・フィルタリングによって達成され、一定した伝送時間
および限られた操作の数をもたらすことが好ましい。

フィルタF₅からF₂₄の第２のバンクは、再構築可能な
帯域フィルタ（つまり、フィルタリングされた出力信号
の合計がフィルタリング前の入力信号と同じであるよう
なフィルタ）から得られ、そのエンベロープが臨界周波
数帯域に対応することが好ましい。言い換えれば、臨界
周波数帯域マスキング・レベルを可能な限り精細に計算
して、可聴の可能性のあるデータ音声周波数信号の生成
を回避することは関心の対象となる。

たとえば、バイナリ情報は、32ビットのワードにグル
ープ化される。たとえば、送信されるフレームは、32ビ
ットにわたりコード化されたスタート・ワード、および
32ビットのデータ・ワードを含む。スタート・ワード
は、たとえば、受信装置に使用されるロックオン・ラン
プを含む最初の９ビット、同期化ワードを形成する次の
23ビットから成る。データ・ワードは、たとえば、デー
タを表す３バイトおよびエラー修正コードが使用される
場合はそのための最後の冗長バイトから成る。この情報
フレームの編成は、256ミリセカンド継続する音声周波
信号の時間フレームに関する情報の送信に対応し、これ
は64ビット、つまり２つのデータ・フレームを送信する
ために必要な時間に対応する。このため、毎秒500ビッ
トの最大バイナリ・フロー・レートが達成される。

データの挿入に使用される臨界周波数帯域のマスキン
グ・レベルが最小エネルギー・レベルよりも大きいとい
う条件で、データ・フレームが、チャネルによって誘発
される妨害に対する抵抗をもたらして、送信されること
が好ましい。

明記されてはいないが、送信されるデータがない場合
は、元の音声周波信号内の周波数帯域を解放しないこと
がもちろん好ましい。このためには、多重化装置MUXPの
出力において生成される信号を取消することで十分であ
る。したがって、元の信号が急速かつ多岐にわたって変
動することがあっても、可聴周波数を抑制することによ
って元の信号を妨害するおそれはない。データの送信が
行われると、多重化装置MUXPの出力信号の進行取消が実
行されて、「挿入データ」が可聴になる確率を減少させ
ることが好ましい。

元の音声周波信号のマスキング・レベルが低下し、ス
タート・ワードが送信された場合、送信は受信装置のレ
ベルでデータ処理が行えるように継続されることが好ま
しい。データが32ビットにわたりコード化されれば、一
時的な聴覚マスキングのために、それほど問題にはなら
ない。

図３に示すデータ抽出装置５は、音声周波信号Ｓ′を
受信するための入力６を含んでいる。

音声周波信号Ｓ′は、12のフィルタFPB″₁₃からFPB″
₂₄と同一のエンベロープを備える12の帯域フィルタFP
B″₁₃からFPB″₂₄のベンチによってフィルタリングされ
る。したがって、12の音声周波信号Ｓ′₁₃からＳ′
₂₄は、帯域Ｆ′₁₃からＦ′₂₄の信号Ｓのスペクトル・コ
ンポーネントに対応して生成されるが、ここでは図４の
参照として説明したものと類似の装置によって挿入され
たデータを見つける可能性が高い。

装置５は、12のデモジュレータDEMOD₁₃からDEMOD₂₄を
含み、各同のデモジュレータが帯域フィルタの１つに関
連付けられている。信号が復調されると、これらはクロ
ック回復装置RC₁₃からRC₂₄に関連付けられたサンプラEC
₁₃からEC₂₄にサンプリングされてバイナリ・データを生
成する。

音声周波信号がサンプリングされると、生成されたバ
イナリ・データは認識要素RTB₁₃からRTB₂₄で処理され
て、これらのデータが送信されたデータの代表であるか
（この場合、スタート・ワードの同期化ビットが存在す
る）、またはこれらのデータに対応するものがないか
（スタート・ワードの同期化ビットに対応するビットが
任意の音声周波信号からサンプリングされることによっ
て生成される確率はかなり低い）を判定する。

送信されたデータがディジタル・データではなく、た
とえば音楽パターンのようなアナログ・データである場
合はもちろん、データ挿入および抽出装置がそれに応じ
て適応される。特に、変調、復調およびサンプリング装
置を使用する必要はない。これらは、周波数に挿入され
るデータを変換して、データの周波数を挿入装置で解放
される周波数に適合させる手段で置き換えられる。

フロントページの続き (72)発明者ジャアンブリュノフランス国，57158 モンティーニー− レ−メス，リュデュジェネラル−グーロー，10番地 (56)参考文献特開平２−183468（ＪＰ，Ａ) 特公平７−75104（ＪＰ，Ｂ２) 特表平10−500263（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04H 1/00 H04N 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】データ（Ｄ）放送システムであって、情報
が放送音声周波信号（Ｓ）の通過帯域で送信されるデー
タ放送システムにおいて、少なくとも１つの周波数帯域（Ｆ′₁₃、...、Ｆ′₂₄）
において音声周波信号（Ｓ）の振幅（Ａ′₁₃、...、
Ａ′₂₄）を決定し、この振幅をこの周波数帯域に関連付
けられた聴覚マスキング・レベル（Nm（13）、...、Nm
（24））と比較する手段と、信号の振幅が前記帯域の聴覚マスキング・レベルを下回
る場合に前記周波数帯域の音声周波信号から周波数コン
ポーネントを除去する手段と、前記周波数帯域の聴覚マスキング・レベルと同等または
それより低いレベルでこの周波数帯域に前記情報を挿入
する手段とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】前記周波数帯域（Ｆ′₁₃、...、Ｆ′₂₄）
が基準周波数帯域（B₁₃、...、B₂₄）内にあることを特
徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項３】周波数帯域（Ｆ′₁₃、...、Ｆ′₂₄）の中
央周波数が基準周波数帯域（B₁₃、...、B₂₄）の中央周
波数と同じである、請求の範囲第１項に記載のシステ
ム。
【請求項４】少なくとも２つの独立した周波数帯域
（Ｆ′_j1、Ｆ′_j2）にデータを挿入する手段を含んでい
ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステ
ム。
【請求項５】独立した周波数帯域（Ｆ′_j1、Ｆ′_j2）が
独立した帯域幅の基準周波数帯域（B_j1、B_j2）内に含ま
れていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のシ
ステム。
【請求項６】独立した周波数帯域（Ｆ′_j1、Ｆ′_j2）が
これらが含まれている基準周波数帯域（B_j1、B_j2）の中
央周波数と同じ中央周波数を有していることを特徴とす
る請求の範囲第５項に記載のシステム。
【請求項７】独立した周波数帯域（Ｆ′_j1、Ｆ′_j2）が
同じ帯域幅を有していることを特徴とする請求の範囲第
５項または第６項に記載のシステム。
【請求項８】独立した周波数帯域（Ｆ′_j1、Ｆ′_j2）の
帯域幅がこれらが含まれている最も帯域幅の狭い基準周
波数帯域（B_j1、B_j2）の帯域幅と等しいことを特徴とす
る請求の範囲第７項に記載のシステム。