JPH10507054A - 聴覚特性を用いたデータ放送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、データ（Ｄ）放送のためのシステムに関し、その情報が放送音声周波信号（Ｓ）の通過帯域で送信され、音声周波信号（Ｓ）の少なくとも１つの周波数帯域（Ｆ’₁₃、．．．、Ｆ’₂₄）および振幅（Ａ’₁₃、．．．、Ａ’₂₄）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（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・レベルよりも小さい場合に前記周波数帯域における音声周波信号の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・レベルと等しいかまたはそれより低いレベルにおいてこの周波数帯域に前記データを挿入する手段とを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 聴覚特性を用いたデータ放送システム 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聴覚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１ ５，５００ヘルツの間）にある、周波数ｆ_oおよび振幅Ａ_o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_om，ｆ_OM］、ここではｆ_om ＜ｆ_o かつｆ_OM＞ｆ_oおよび振幅Ａ＜Ａ（ｆ_s，ｆ_o，Ａ_o）＜Ａ_o、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（ｆ_o， Ａ_o）を定義することができる。 値ｆ_om、ｆ_OMは、所定の周波数ｆ_oの変数である。実際、振幅Ａ_oが高くなると 、それにつれて範囲［ｆ_om，ｆ_OM］も広くなる。また、範囲がｆ_oに関して対称 ではなく、ｆ_o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，ｆ_o，Ａ_o）は、ｆ_s、ｆ_o、およびＡ_oによって異なる。実際は 、ｆ_sがｆ_oに近づくと、それにつれ非可聴限界Ａ（ｆ_s，ｆ_o，Ａ_o）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．Ｆｅｌｄｔｋｅｌｌｅｒ共著によるＥｄ ．Ｍａｓｓｏｎ、１９８１年の「Ｐｓｙｃｈｏａｃｏｕｓｔｉｑｕｅ」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＝１５，５００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（Ｎ ｍ（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）＋６ ｚ（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）＝３．６ ｄＢ、ｚ（５）＝４．７ｄＢ、ｚ（６）＝５．８ｄＢ、ｚ（７）＝６．７ｄＢ、 ｚ（８）＝７．７ｄＢ、ｚ（９）＝８．９ｄＢ、ｚ（１０）＝１０．０ｄＢ、ｚ （１１）＝１０．９ｄＢ、ｚ（１２）＝１２．０ｄＢ、ｚ（１３）＝１３．１ｄ Ｂ、ｚ（１４）＝１４．０ｄＢ、ｚ（１５）＝１４．９ｄＢ、ｚ（１６）＝１５ ．８ｄＢ、ｚ（１７）＝１６．７ｄＢ、ｚ（１８）＝１７．７ｄＢ、ｚ（１９） ＝１８．８ｄＢ、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（つまりバイナ 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ある。 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ックに、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ＦＰＢ’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Ｂ₂₄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および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ＦＰＢ₂₄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の整数インデックス）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’_J2（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ＭＵＸＰ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ＭＵＸ Ｐ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）が、出力で２つのレベルＮ’ｍ＝Ｎｍ（ｊ１） およびＮ”ｍ＝Ｎｍ（ｊ２）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２８０Ｈ ｚ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ＦＰＢ”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、各々 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Ｅ Ｃ₁₃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 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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（２ ４））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。 ２．周波数帯域（Ｆ’₁₃、．．．、Ｆ’₂₄）が周波数帯域（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。 ３．周波数帯域が基準帯域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２項に記載のシステム。 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。 ５．独立した周波数帯域が独立した幅の基準帯域（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。 ６．独立した周波数帯域がこれらが含まれている基準帯域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。 ７．独立した周波数帯域が同じ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。 ８．独立した周波数帯域の幅がこれらが含まれている最も幅の狭い基準帯域の幅 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。