(57)【要約】【課題】音としてコードは人間の耳には聞こえないが、復号化装置によって高信頼度で検出することができる、コードに音声信号を含ませるコード化装置を提供すること。【解決手段】少なくとも１つのコード周波数成分を有するコード（６８）を音声信号（６０）に含める装置及び方法を提供する。音声信号中の種々の周波数成分が、人間の聴覚に対してコード周波数成分をマスクする能力が評価され（６４）、これらの評価に基づいて、コード周波数成分に対して振幅（７６）を割り当てる。コード化した音声信号中のコードを検出する方法及び装置もまた提供する。コード化した音声信号中のコード周波数成分が、コード成分の周波数を含む音声周波数の範囲内の期待コード振幅またはノイズ振幅に基づいて検出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含む装置において、
複数の音声信号周波数成分の第１のセットが階調マスキング評価、狭帯域マスキング評価および広帯域マスキング評価の１つとして選択された第１のマスキング評価モードに基づき人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して第１のマスキング評価を生成する第１のマスキング評価手段と、
第１のセットとは異なる複数の音声信号周波数成分の第２のセットが階調マスキング評価、狭帯域マスキング評価および広帯域マスキング評価の１つとして選択された第２のマスキング評価モードに基づき人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して第２のマスキング評価を生成し、第２のマスキング評価モードは、第１のマスキング評価モードと異なる第２のマスキング評価手段と、
第１及び第２のマスキング評価のうちの選ばれた一方に基づいて少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる振幅割り当て手段と、
音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を含めるコード包含手段とを具備する前記装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、複数の音声信号周波数成分の第１のセットは、第１の周波数範囲から選択され、複数の音声信号周波数成分の第２のセットは、第１の周波数範囲よりも狭い第２の周波数範囲から選択される前記装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、複数の音声信号周波数成分の第２のセットは、実質的に単一の音声信号周波数成分に限定されてなる前記装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、少なくとも１つのコード周波数成分を含める振幅割当て手段は、音声信号に複数のコード周波数成分を含める動作をしてなる前記装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、複数のコード周波数成分は、第１の成分と、複数のコード周波数成分の全周波数の間の最小周波数及び最大周波数をそれぞれ有する第２の成分とを含み、第１の周波数範囲は、少なくとも複数のコード信号成分の最小周波数から最大周波数に及ぶ前記装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、複数の音声信号周波数成分の第２のセットは、おのおのが第１の周波数範囲よりも狭いそれぞれの周波数範囲から選択された音声信号周波数成分の複数の第２のセットを備え、第２のマスキング評価手段は、複数の第２のセットのおのおのが複数のコード信号成分のうちの少なくともそれぞれのものをマスクする能力を評価すべく動作して、対応する第２のマスキング評価を生成し、振幅割り当て手段は、対応する第２の評価のうちの少なくとも一方に基づいて、複数のコード信号成分のおのおのに対応する振幅を割り当てるように動作し、コード包含手段は、音声信号に複数のコード信号成分を含ませるように動作してなる前記装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、音声信号周波数成分の複数の第２のセットのおのおのは、実質的に単一音声信号周波数成分に制限されてなる前記装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、複数の音声信号周波数成分の第１のセットは、少なくとも１つのコード周波数成分に対する臨界帯域幅に対応する帯域幅を有する音声信号周波数の範囲から選択される前記装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共にそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置において、第１のマスキング評価手段は、特定の周波数範囲にある第１のセットの音声信号周波数成分の信号電力を検出し、信号電力は、特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて複数の音声信号周波数成分の第１のセットのマスキング能力を決定するように動作してなる前記装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置において、コード化した音声信号を復号して少なくとも１つのコード周波数成分を検出する手段と組み合わされる前記装置。
【請求項１２】
請求項１記載の装置において、振幅割り当て手段は、複数の音声信号周波数成分の第１及び第２のセットが少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする関連する能力に基づいて、第１及び第２のマスキング評価のうちの一方を選択するように動作する前記装置。
【請求項１３】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める方法において、
複数の音声信号周波数成分の第１のセットは、階調マスキング評価、狭帯域マスキング評価および広帯域マスキング評価の１つとして選択された第１のマスキング評価モードに基づき人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して第１のマスキング評価を生成する段階と、
複数の音声信号周波数成分の第２のセットは、階調マスキング評価、狭帯域マスキング評価および広帯域マスキング評価の１つとして選択された第２のマスキング評価モードに基づき人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して第２のマスキング評価を生成し、第２のマスキング評価モードは、第１のマスキング評価モードと異なる段階と、
第１及び第２のマスキング評価のうちの選ばれた一方に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる段階と、
音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を含める段階と、
を具備した前記方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、コード化した音声信号を復号化して少なくとも１つのコード周波数成分を検出する段階を更に具備した前記方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、少なくとも１つのコード周波数成分を生成する段階を更に具備した前記方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の方法において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、そのそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法において、第１のセットのマスキング能力を評価する段階は、特定の周波数範囲にある第１のセットの音声信号周波数成分の信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて、複数の音声信号周波数成分の第１のセットのマスキング能力を決定する前記方法。
【請求項１８】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置において、
音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、ディジタル・コンピュータは、複数の音声信号周波数成分の第１及び第２のセットが階調マスキング評価、狭帯域マスキング評価および広帯域マスキング評価の１つとしてそれぞれ選択された第１および第２のマスキング評価モードに基づき人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするそれぞれのマスキング能力を評価して、それぞれの第１及び第２のマスキング評価を生成するようにプログラムされ、複数の音声信号周波数成分の第２のセットは、第１のセットとは相違し、第２のマスキング評価モードは、第１のマスキング評価モードと異なり、ディジタル・コンピュータは、更に、第１及び第２のマスキング評価のうちの選択された一方に基づいて少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなるディジタル・コンピュータと、
音声信号に少なくとも１つのコード周波数を含ませる手段と、
を具備する前記装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、第１のグループの音声周波数内の複数の音声信号周波数成分のセットとして、複数の音声信号周波数成分の第１のセットを選択するように動作すると共に、第１のグループの音声周波数の外側に少なくとも１つの周波数を含む第２のグループの音声周波数から複数の音声信号周波数成分の第２のセットを選択するように更に動作してなる前記装置。
【請求項２０】
請求項１８記載装置において、ディジタル・コンピュータは、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータを受信する入力を備え、データに応答して少なくとも１つのコード周波数成分を生成するようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項２１】
請求項１８記載の装置において、コード化した音声信号を受信する入力を有すると共に、少なくとも１つのコード周波数成分を検出するように動作するデコーダと組み合わされる前記装置。
【請求項２２】
請求項１８記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に、それぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットとしてコードを生成するようにプログラムされ、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項２３】
請求項１８記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、特定の周波数範囲にある第１セットの音声信号周波数成分の信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分より小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項２４】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に複数のコード周波数成分を有するコードを含める装置であって、複数のコード周波数成分は、第１の周波数を有する第１のコード周波数成分及び第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２のコード周波数成分を含んでなる前記装置において、
複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第１のそれぞれのマスキング評価を生成する第１のマスキング評価手段と、
複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第２の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第２のそれぞれのマスキング評価を生成する第２のマスキング評価手段と、
第１のそれぞれのマスキング評価に基づいて第１のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てると共に、第２のそれぞれのマスキング評価に基づいて第２のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てる振幅割り当て手段と、
音声信号に複数のコード周波数成分を含めるコード包含手段と、
を具備する前記装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、第１及び第２のそれぞれのマスキング評価は、第１及び第２のコード周波数成分のそれぞれのレベルに対応する信号レベルデータを備えている前記装置。
【請求項２６】
請求項２４記載の装置において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項２７】
請求項２４記載の装置において、第１のマスキング評価手段は、特定の周波数範囲内の複数の音声信号周波数成分の少なくとも１つの音声信号周波数成分の信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて、複数の音声信号周波数成分の少なくとも１つのマスキング能力を決定するように動作する前記装置。
【請求項２８】
請求項２４記載の装置において、コード化した音声信号を復号化して、第１及び第２のコード周波数成分を検出する手段と組み合わされる前記装置。
【請求項２９】
請求項２４記載の装置において、第１のコード周波数成分を生成して第１の情報記号を表わすと共に、第２のコード周波数成分を生成して、第１の情報記号とは異なる第２の情報記号を表わす手段を更に具備する前記装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置において、コード包含手段は、音声信号の共通の間隔にて、第１及び第２のコード周波数成分を含めるように動作する前記装置。
【請求項３１】
請求項２４記載の装置において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、第１及び第２のコード周波数成分を生成する手段を更に具備する前記装置。
【請求項３２】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に複数のコード周波数成分を有するコードを含める方法であって、複数のコード周波数成分が第１の周波数を有する第１のコード周波数成分及び第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２のコード周波数成分を含んでなる前記方法において、
複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第１のそれぞれのマスキング評価を生成する段階と、
複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第２の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第２のそれぞれのマスキング評価を生成する段階と、
第１のそれぞれのマスキング評価に基づいて第１のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てると共に、第２のそれぞれのマスキング評価に基づいて第２のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てる段階と、
音声信号に前記複数のコード周波数成分を含める段階と、
を具備する前記方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、コード化した音声信号を復号して、第１及び第２のコード周波数成分を検出する段階を更に具備する前記方法。
【請求項３４】
請求項３２記載の方法において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、第１及び第２のコード周波数成分を生成する段階を更に具備する前記方法。
【請求項３５】
請求項３２記載の方法において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、そのそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分のおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記方法。
【請求項３６】
請求項３２記載の方法において、複数の音声信号周波数成分の少なくとも１つは、第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価する段階が特定の周波数範囲内の音声信号周波数成分の信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づき、複数の音声信号周波数成分の少なくとも１つは、第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を決定する前記方法。
【請求項３７】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に複数のコード周波数成分を有するコードを含める装置であって、複数のコード周波数成分は、第１の周波数を有する第１のコード周波数成分及び第１の周波数とは異なる第２のコード周波数を有する第２のコード周波数成分を含んでなる前記装置において、
音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第１のそれぞれのマスキング評価を生成すると共に、複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、人間の聴覚に対して第２の周波数を有するコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第２のそれぞれのマスキング評価を生成するようにプログラムされ、第１のそれぞれのマスキング評価に基づいて第１のコード周波数成分に対応する振幅を割り当てると共に、第２のそれぞれのマスキング評価に基づいて第２のコード周波数成分に対応する振幅を割り当てるように更にプログラムされてなるディジタル・コンピュータと、
音声信号に複数のコード周波数成分を含める手段と、
を具備する前記装置。
【請求項３８】
請求項３７記載の装置において、第１及び第２のそれぞれのマスキング評価は、第１及び第２のコード周波数成分のそれぞれのレベルに対応する信号レベルデータを備えている前記装置。
【請求項３９】
請求項３７記載の装置において、コード化した音声信号を受信する入力を有すると共に、第１及び第２のコード周波数成分を検出するように動作するデコーダと組合されてなる前記装置。
【請求項４０】
請求項３７記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、入力を備えて、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータを受信すると共に、データに応答して第１及び第２のコード周波数成分を生成するようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項４１】
請求項３７記載の装置において、音声信号に複数のコード周波数成分を含める手段は、音声信号を受信する第１の入力と、ディジタル・コンピュータに結合して、複数のコード周波数成分を受信する第２の入力と、コード化した音声信号をもたらす出力とを有する総和回路を備えている前記装置。
【請求項４２】
請求項３７記載の装置において、音声信号に複数のコード周波数成分を含める手段は、音声信号に複数のコード周波数成分を加えて音声信号に複数のコード周波数成分を含めるようにプログラムされたディジタル・コンピュータを備えている前記装置。
【請求項４３】
請求項３７記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に、それぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分のセットとしてコードを生成するようにプログラムされ、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、そのそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項４４】
請求項３７記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、特定の周波数範囲内の音声信号周波数成分の信号電力を検出することによって複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つのマスキング能力を評価し、信号電力が特定の周波数範囲内で相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１の周波数を有するコード周波数成分に関して第１及び第２のマスキング因子を決定し、かつ、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択するようにプログラムされ、ディジタル・コンピュータは、選択したマスキング因子に基づいて、第１のコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項４５】
複数の音声信号周波数成分を含む予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含ませる装置において、
対応する第１の時間間隔の際に音として再生されるとき、音声信号のタイムスケール上の第１の音声信号間隔内の複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、第１の音声信号間隔からオフセットする第２の音声信号間隔に対応する第２の時間間隔の際に音として再生されるとき、人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するマスキング評価手段と、
第１のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる振幅割り当て手段と、
第２の音声信号間隔内の音声信号の一部分に少なくとも１つのコード周波数成分を含めるコード包含手段と、
を具備する前記装置。
【請求項４６】
請求項４５記載の装置において、第２の音声信号間隔は、音声信号のタイムスケール上で第１の音声信号間隔の後になる前記装置。
【請求項４７】
請求項４５記載の装置において、第２の音声信号間隔は、音声信号のタイムスケール上で第１の音声信号の先になる前記装置。
【請求項４８】
請求項４５記載の装置において、コード化した音声信号を復号化して、少なくとも１つのコード周波数成分を検出する手段と組み合わされる前記装置。
【請求項４９】
請求項４５記載の装置において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、少なくとも１つのコード周波数成分を生成する手段を更に具備する前記装置。
【請求項５０】
複数の音声信号周波数成分を含む予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含ませる方法において、
対応する第１の時間間隔の際に音として再生されるとき、音声信号のタイムスケール上の第１の音声信号間隔内の複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、第１の音声信号間隔からオフセットする第２の音声信号間隔に対応する第２の時間間隔の際に音として再生されるとき、人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成する段階と、
第１のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる段階と、
第２の音声信号間隔内の音声信号の一部分に少なくとも１つのコード周波数成分を含める段階と、
を具備する前記方法。
【請求項５１】
請求項５０記載の方法において、コード化した音声信号を復号化して、少なくとも１つのコード周波数成分を検出する段階を更に具備する前記方法。
【請求項５２】
請求項５０記載の方法において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、少なくとも１つのコード周波数成分を生成する段階を更に具備する前記方法。
【請求項５３】
複数の音声信号周波数成分を含む予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置において、
音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、対応する第１の時間間隔の際に音として再生されるとき、音声信号のタイムスケール上の第１の音声信号間隔内の複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つは、第１の音声信号間隔からオフセットする第２の音声信号間隔に対応する第２の時間間隔の際に音として再生されるとき、人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するようにプログラムされ、ディジタル・コンピュータは、更に、第１のマスキング評価に基づいて少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされたディジタル・コンピュータと、
第２の音声信号間隔内の音声信号の一部分に少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段と、
を具備する前記装置。
【請求項５４】
請求項５３記載の装置において、コード化した音声信号を受信する入力を有すると共に、第１及び第２のコード周波数成分を検出するように動作するデコーダと組み合わされる前記装置。
【請求項５５】
請求項５３記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータを受信する入力を備えると共に、データに応答して少なくとも１つのコード周波数成分を生成するようにプログラムされている前記装置。
【請求項５６】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置において、
複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものを表わす第１の階調信号を生成する階調信号生成手段と、
複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものは、第１の階調信号に基づいて人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するマスキング評価手段と、
第１のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる振幅割り当て手段と、
音声信号に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含めるコード包含手段と、
を具備する前記装置。
【請求項５７】
請求項５６記載の装置において、階調信号生成手段は、第１の実質的に単一のものとは異なる複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものを表わす第２の階調信号を生成するように動作し、マスキング評価手段は、第２の階調信号に基づいて、複数の音声信号周波数成分の第２の実質的に単一のものは、人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第２のマスキング評価を生成するように動作し、かつ、振幅割り当て手段は、第１及び第２のマスキング評価のうちの選択された一方に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるように動作する前記装置。
【請求項５８】
請求項５７記載の装置において、振幅割り当て手段は、複数の音声信号周波数成分の第１及び第２の実質的に単一のもののうちの対応するものが人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするより大きな能力を示す第１及び第２のマスキング評価のうちの一方として、第１及び第２のマスキング評価のうちの一方を選択するように動作する前記装置。
【請求項５９】
請求項５６記載の装置において、コード化した音声信号を復号して、少なくとも１つのコード周波数成分を検出する復号化手段と組み合わされる前記装置。
【請求項６０】
請求項５６記載の装置において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、少なくとも１つのコード周波数成分を生成する手段を更に具備する前記装置。
【請求項６１】
請求項５６記載の装置において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項６２】
請求項５６記載の装置において、マスキング評価手段は、特定の周波数範囲にある複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて、複数の音声信号成分のうちの第１の実質的に単一のもののマスキング能力を決定するように動作してなる前記装置。
【請求項６３】
請求項５６記載の装置において、マスキング評価手段は、少なくとも１つのコード周波数成分が複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの臨界帯域内にあるときにのみ、第１のマスキング評価を生成するように動作してなる前記装置。
【請求項６４】
請求項５６記載の装置において、コードは、複数のコード周波数成分を含み、かつ、振幅割り当て手段は、少なくとも１つのコード周波数成分の臨界帯域内にある多数のコード周波数成分に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるように動作する前記装置。
【請求項６５】
請求項５６記載の装置において、階調信号生成手段は、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものを表わす第２の階調信号を生成するようにも動作し、マスキング評価手段は、第２の階調信号に基づいて、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものが人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第２のマスキング評価を生成するようにも動作し、かつ、振幅割り当て手段は、第１及び第２のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるように動作する前記装置。
【請求項６６】
請求項６５記載の装置において、振幅割り当て手段は、第１及び第２の階調信号間の電力の分配に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるように動作する前記装置。
【請求項６７】
複数の音声周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める方法において、
複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものを表わす第１の階調信号を生成する段階と、
複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものは、第１の階調信号に基づいて人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第１のマスキング評価を生成する段階と、
第１のマスキング評価に基づいて少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる段階と、
音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を含める段階と、
を具備する前記方法。
【請求項６８】
請求項６７記載の方法において、コード化した音声信号を復号化して、少なくとも１つのコード周波数成分を検出する段階を更に具備する前記方法。
【請求項６９】
請求項６７記載の方法において、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータに応答して、少なくとも１つのコード周波数成分を生成する段階を更に具備する前記方法。
【請求項７０】
請求項６７記載の方法において、コードは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備え、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記方法。
【請求項７１】
請求項６７記載の方法において、複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のもののマスキング能力を評価する段階は、特定の周波数範囲にある複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択し、かつ、選択したマスキング因子に基づいて、複数の音声信号成分のうちの第１の実質的に単一のもののマスキング能力を決定する前記方法。
【請求項７２】
請求項６７記載の方法において、マスキング能力を評価する段階は、少なくとも１つのコード周波数成分が複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの臨界帯域内にあるときにのみ発生する前記方法。
【請求項７３】
請求項６７記載の方法において、コードは、複数のコード周波数成分を含み、かつ、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる段階は、少なくとも１つのコード周波数成分の臨界帯域内のコード周波数成分の数に基づいている前記方法。
【請求項７４】
請求項６７記載の方法において、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものを表わす第２の階調信号を生成する段階と、第２の階調信号に基づいて、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものが人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするマスキング能力を評価して、第２のマスキング評価を生成する段階とを更に具備し、割り当て段階は、第１及び第２のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる前記方法。
【請求項７５】
請求項７４記載の方法において、割り当て段階は、第１及び第２の階調信号間の電力の分配に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる前記方法。
【請求項７６】
複数の音声信号周波数成分を有する予め存する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置において、
音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、ディジタル・コンピュータは、複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものを表わす第１の階調信号を生成すると共に、複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものは、第１の階調信号に基づいて人間の聴覚に対して少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するようにプログラムされ、ディジタル・コンピュータは、第１のマスキング評価に基づいて少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなるディジタル・コンピュータと、
音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を含めるコード包含手段と、
を具備する前記装置。
【請求項７７】
請求項７６記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、放送ソース、音声及び／又は映像番組ソース及び音声及び／又は映像番組同定のうちの少なくとも１つを表わすデータを受信する入力を備えると共に、データに応答して少なくとも１つのコード周波数成分を生成するようにプログラムされている前記装置。
【請求項７８】
請求項７６記載の装置において、コード化した音声を受信する入力を有すると共に、少なくとも１つのコード周波数成分を検出するように動作するデコーダと組み合わされる前記装置。
【請求項７９】
請求項７６記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に、複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分のセットとしてコードを生成するようにプログラムされ、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔してなり、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さい前記装置。
【請求項８０】
請求項７６記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、特定の周波数範囲にある複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの信号電力を検出し、信号電力が特定の周波数範囲内の相互に異なる第１及び第２の周波数のおのおのにあるという条件に基づいて、第１及び第２のマスキング因子を決定し、かつ、少なくとも１つのコード周波数成分のより小さい振幅を表わす第１及び第２のマスキング因子の一方を選択するようにプログラムされ、ディジタル・コンピュータが更に、選択したマスキング因子に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項８１】
請求項７６記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、少なくとも１つのコード周波数成分が複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものの臨界帯域内にあるときにのみ、第１のマスキング評価を生成するようにプログラムされている前記装置。
【請求項８２】
請求項７６記載の装置において、コードは、複数のコード周波数成分を含み、かつ、ディジタル・コンピュータは、少なくとも１つのコード周波数成分の臨界帯域内のコード周波数成分の数に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項８３】
請求項７６記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものを表わす第２の階調信号を生成し、第２の階調信号に基づいて、複数の音声信号周波数成分のうちの第２の実質的に単一のものは、少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して第２のマスキング評価を生成し、かつ、第１及び第２のマスキング評価に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされている前記装置。
【請求項８４】
請求項８３記載の装置において、ディジタル・コンピュータは、第１及び第２の階調信号間の電力の分配に基づいて、少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記装置。
【請求項８５】
音声信号をコード化する装置において、
おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に、複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備えたコードを発生する手段であって、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、そのそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔し、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さくてなる前記手段と、
コードと音声信号を組み合わせるコード包含手段と、
を具備する前記装置。
【請求項８６】
音声信号をコード化する方法において、
おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に、複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備えたコードを発生する段階であって、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、それぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔し、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さくてなる前記段階と、
コードと音声信号を組み合わせる段階と、
を具備する前記方法。
【請求項８７】
音声信号をコード化する装置において、
音声信号を受信する入力を有し、おのおのがそれぞれに異なったコード記号を表わすと共に複数のそれぞれに異なったコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備えたコードを生成するようにプログラムされたディジタル・コンピュータであって、コード周波数成分セットのコード周波数成分は、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、成分クラスタのおのおのは、それぞれの所定の周波数範囲を有すると共に、そのそれぞれの所定の周波数範囲内にあるコード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、周波数領域内で隣接する成分クラスタは、それぞれの周波数量だけ離隔し、それぞれの成分クラスタの所定の周波数範囲は、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる周波数量よりも小さくてなるディジタル・コンピュータと、
コードと音声信号信号を組み合わせる手段と、
を具備する前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号にコードを含める共に復号化する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多年の間、コードと音声信号とを混合して、(1)コードは音声信号から高信頼度で再生することができるが、(2)音声信号を音として再生するとき、コードは聞きとれないようにするために、諸技術が提案されてきた。双方の目標の達成は、実用的応用に対して非常に重要である。例えば、放送番組の放送者及び製作者は、音楽を記録して公共放送として流す人達と同様に、その番組及び録音に可聴コードを含めることには寛容ではない。
【０００３】
音声信号を復号化する技術は、少なくとも１９６１年１０月１０日付で発行されたヘムブルーク（Hembrooke）による米国特許第３，００４，１０４号（特許文献１）にさかのぼる色々な時期に提案されてきた。ヘムブルークは、狭い周波数帯域内の音声信号エネルギーを選択的に除去して信号を復号化するようにした復号化方法を示した。この技術についての問題は、ノイズまたは信号歪が狭い周波数帯域にエネルギーを再び導入して、コードが不明瞭になるときに生ずる。
【０００４】
別な方法において、音声信号から狭い周波数帯域を除去し、そこにコードを挿入するというクロスビー（Crosby）による米国特許第３，８４５，３９１号（特許文献２）が提案された。この技術は、そこに示されているようにクロスビーの特許と共に譲渡されたハワード（Howard）による米国特許第４，７０３，４７６号（特許文献３）に詳述されているように、明らかにヘムブルークと同じ問題に出くわす。しかしながら、ハワードの特許は、その基本的アプローチから逸脱すること無く、クロスビーの特許を改善することのみに努めた。
【０００５】
２進コードを可聴帯域全体に渡って拡がる周波数に拡げることによって２進信号をコード化することも提案されてきた。この方法における問題は、コード周波数をマスクする音声信号成分がないとき、コード周波数が聞きとれるようになり得ることである。従って、この方法は、コードに関する主張されたノイズのような性質が、それらの存在が聴取者によって無視されることとなることを示唆することをあてにしている。しかしながら、多くの場合、例えば、比較的小さい音声信号内容を有する部分を含むクラシック音楽の場合、または音声における休止の際、この仮定は有効ではあり得ない。
【０００６】
デュアル・トーン多周波数（ＤＴＭＦ：dual tone multifrequency）コードを音声信号に挿入する更なる技術が提案されてきた。その称するところでは、ＤＴＭＦコードがそれらの周波数及び持続期間に基づいて検出される。しかしながら、音声信号成分は、各ＤＴＭＦコードの一方または双方の信号音と間違がえられて、コードの存在が検出器によって検出し損なわれるか、または信号成分がＤＴＭＦコードと間違えられてしまう。また、各ＤＴＭＦコードが別のＤＴＭＦコードと共通の信号音を含むことが注目される。従って、異なるＤＴＭＦコードの信号音に対応する信号成分を、信号中に同時に存在するＤＴＭＦコードの信号音と組み合わせることができ、この結果、誤った検出に帰着してしまう。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，００４，１０４号明細書
【特許文献２】米国特許第３，８４５，３９１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７０３，４７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述の特許文献１の技術は、ノイズまたは信号歪が狭い周波数帯域にエネルギーを再び導入して、コードが不明瞭になるときに生ずるという問題点がある。また、特許文献２に記載された技術についても、特許文献１と同様の問題点がある。
【０００９】
また、特許文献３およびその他の技術についても前述するような問題点を有している。
【００１０】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、前述のように提案された技術の欠点を克服する、コード化及び復号化装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、音としてコードは人間の耳には聞こえないが、復号化装置によって高信頼度で検出することができる、コードに音声信号を含ませるコード化装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた別の目的は、音声信号に存在するコードを高信頼度で復元する復号化装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を有する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含ませる装置及び方法は、前記複数の音声周波数成分の第１のセットが、人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記第１のセットとは異なる前記複数の音声信号周波数成分の第２のセットが、人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第２のマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記第１及び第２のマスキング評価のうちの選択された一方に基づいて前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる手段及び段階と、前記音声信号に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段及び段階と、を備えている。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、複数の音声周波数成分を有する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置は、前記音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、該ディジタル・コンピュータは、前記複数の音声信号周波数成分の第１及び第２のセットが、人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクするそれぞれのマスキング能力を評価して、それぞれの第１及び第２のマスキング評価を生成するようにプログラムされてなり、前記複数の音声信号周波数成分の前記第２のセットは前記第１のセットとは相違し、前記ディジタル・コンピュータは、前記第１及び第２のマスキング評価のうちの選択された一方に基づいて、前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるように更にプログラムされてなる前記ディジタル・コンピュータと、前記音声信号に前記少なくとも１つのコード周波数を含ませる手段と、を備えている。
【００１５】
本発明のまた別の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を有する音声信号に複数のコード周波数成分を有するコードを含める装置及び方法であって、前記複数のコード周波数成分が第１の周波数を有する第１のコード周波数成分及び前記第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２のコード周波数成分を含んでなる前記装置及び方法が、前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが、人間の聴覚に対して前記第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のそれぞれのマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが、人間の聴覚に対して前記第２の周波数を有するコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第２のそれぞれのマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記第１のそれぞれのマスキング評価に基づいて前記第１のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てると共に、前記第２のそれぞれのマスキング評価に基づいて前記第２のコード周波数成分にそれぞれの振幅を割り当てる手段及び段階と、前記音声信号に前記複数のコード周波数成分を含める手段及び段階と、をそれぞれ備えている。
【００１６】
本発明のまた別の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を有する音声信号に複数のコード周波数成分を有するコードを含める装置であって、前記複数のコード周波数成分が第１の周波数を有する第１のコード周波数成分及び前記第１の周波数とは異なる第２のコード周波数を有する第２のコード周波数成分を含んでなる前記装置は、前記音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、該ディジタル・コンピュータが、前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが人間の聴覚に対して前記第１の周波数を有するコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のそれぞれのマスキング評価を生成すると共に、前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが、人間の聴覚に対して前記第２の周波数を有するコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第２のそれぞれのマスキング評価を生成するようにプログラムされてなり、前記ディジタル・コンピュータが更に、前記第１のそれぞれのマスキング評価に基づいて前記第１のコード周波数成分に対応する振幅を割り当てると共に、前記第２のそれぞれのマスキング評価に基づいて前記第２のコード周波数成分に対応する振幅を割り当てるようにプログラムされた前記ディジタル・コンピュータと、前記音声信号に前記複数のコード周波数成分を含める手段と、を備えている。
【００１７】
本発明のまた別の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を含む音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含ませる装置及び方法は、対応する第１の時間間隔の際に音として再生されるとき、前記音声信号のタイムスケール上の第１の音声信号間隔内の前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが、前記第１の音声信号間隔からオフセットする第２の音声信号間隔に対応する第２の時間間隔の際に音として再生されるとき、人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記第１のマスキング評価に基づいて、前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる手段及び段階と、前記第２の音声信号間隔内の前記音声信号の一部分に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段及び段階と、をそれぞれ備えている。
【００１８】
本発明のまた別の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を含む音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置は、前記音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、該ディジタル・コンピュータが、対応する第１の時間間隔の際に音として再生されるとき、前記音声信号のタイムスケール上の第１の音声信号間隔内の前記複数の音声信号周波数成分のうちの少なくとも１つが、前記第１の音声信号間隔からオフセットする第２の音声信号間隔に対応する第２の時間間隔の際に音として再生されるとき、人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するようにプログラムされてなり、前記ディジタル・コンピュータが更に、前記第１のマスキング評価に基づいて前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされた前記ディジタル・コンピュータと、前記第２の音声信号間隔内の前記音声信号の一部分に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段と、を備えている。
【００１９】
本発明のまた別の態様によれば、複数の音声信号周波数成分を有する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置及び方法は、前記複数の音声信号周波数成分のうちの第１の実質的に単一のものを表わす第１の階調信号を生成する手段及び段階と、前記複数の音声信号周波数成分のうちの前記第１の実質的に単一のものが、前記第１の階調信号に基づいて人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成する手段及び段階と、前記第１のマスキング評価に基づいて、前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てる手段及び段階と、前記音声信号に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段及び段階と、をそれぞれ備えている。
【００２０】
複数の音声信号周波数成分を有する音声信号に少なくとも１つのコード周波数成分を有するコードを含める装置は、前記音声信号を受信する入力を有するディジタル・コンピュータであって、該ディジタル・コンピュータが、前記複数の音声信号周波数成分のうちの第１の単一のものを実質的に表わす第１の階調信号を生成すると共に、前記複数の音声信号周波数成分のうちの前記第１の単一のものが、前記第１の階調信号に基づいて人間の聴覚に対して前記少なくとも１つのコード周波数成分をマスクする能力を評価して、第１のマスキング評価を生成するようにプログラムされ、前記ディジタル・コンピュータは更に、前記第１のマスキング評価に基づいて前記少なくとも１つのコード周波数成分に振幅を割り当てるようにプログラムされてなる前記ディジタル・コンピュータと、前記音声信号に前記少なくとも１つのコード周波数成分を含める手段と、を備えている。
【００２１】
本発明のまた別の態様によれば、コード化した音声信号中のコードを検出する装置及び方法であって、前記コード化した音声信号が複数の音声周波数信号成分と、該複数の音声周波数信号成分のうちの少なくとも１つによって人間の聴覚に対してコード周波数成分をマスクするために選択された振幅及び音声周波数を有する少なくとも１つのコード周波数成分とを含んでなる前記装置及び方法は、前記コード化した音声信号に基づいて前記少なくとも１つのコード周波数成分の期待コード振幅を確立する手段及び段階と、前記期待コード振幅に基づいて前記コード化した音声信号中の前記コード周波数成分を検出する手段及び段階と、をそれぞれ備えている。
【００２２】
本発明のまた別の態様によれば、コード化した音声信号中のコードを検出するプログラム化ディジタル・コンピュータであって、前記コード化した音声信号が複数の音声周波数信号成分と、該複数の音声周波数信号成分のうちの少なくとも１つによって人間の聴覚に対してコード周波数成分をマスクするために選択された振幅及び音声周波数を有する少なくとも１つのコード周波数成分とを含んでなる前記ディジタル・コンピュータにおいて、前記コード化した音声信号を受信する入力と、前記コード化した音声信号に基づいて前記少なくとも１つのコード周波数成分の期待コード振幅を確立し、該期待コード振幅に基づいて前記コード化した音声信号中の前記コード周波数成分を検出し、かつ該検出したコード周波数成分に基づいて検出したコード出力信号を生成するようにプログラムされたプロセッサと、該プロセッサに結合して前記検出したコード出力信号をもたらす出力と、を備えた前記ディジタル・コンピュータが提供される。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、コード化した音声信号中のコードを検出する装置及び方法であって、前記コード化した音声信号が、複数の音声周波数信号成分を含む複数の周波数成分と、前記複数の音声周波数成分から少なくとも１つのコード周波数成分を区別するための所定の音声周波数及び所定の振幅を有する前記少なくとも１つのコード周波数成分とを有する前記装置及び方法において、前記少なくとも１つのコード周波数成分の前記所定の音声周波数を含む第１の範囲の音声周波数内の前記コード化した音声信号の周波数成分の振幅を決定する手段及び段階と、前記第１の範囲の音声周波数に対してノイズ振幅を確立する手段及び段階と、前記確立したノイズ振幅及び前記周波数成分の前記決定した振幅に基づいて前記第１の範囲の音声周波数中の前記少なくとも１つのコード周波数成分の存在を検出する手段及び段階と、をそれぞれ備えた前記装置及び方法が提供される。
【００２４】
本発明のまた別の態様によれば、コード化した音声信号中のコードを検出するディジタル・コンピュータであって、前記コード化した音声信号が、複数の音声周波数信号成分を含む複数の周波数成分と、前記複数の音声周波数成分から少なくとも１つのコード周波数成分を区別するための所定の音声周波数及び所定の振幅を有する前記少なくとも１つのコード周波数成分とを有する前記ディジタル・コンピュータにおいて、前記コード化した音声信号を受信する入力と、該入力に結合して、前記コード化した音声信号を受信すると共に、前記少なくとも１つのコード周波数成分の前記所定の音声周波数を含む第１の範囲の音声周波数内の前記コード化した音声信号の周波数成分の振幅を決定するようにプログラムされ、更に前記第１の範囲の音声周波数に対してノイズ振幅を確立すると共に、前記確立したノイズ振幅及び前記周波数成分の前記決定した振幅に基づいて前記第１の範囲の音声周波数中の前記少なくとも１つのコード周波数成分の存在を検出するようにプログラムされ、しかも前記少なくとも１つのコード周波数成分の前記検出した存在に基づいてコード出力信号を生成するように動作してなるプロセッサと、該プロセッサに結合して、前記コード信号をもたらす出力端子と、を備えた前記ディジタル・コンピュータが提供される。
【００２５】
本発明のまた別の態様によれば、音声信号をコード化する装置及び方法において、おのおのがそれぞれ異なるコード符号を表わすと共に複数のそれぞれ異なるコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備えたコードを発生する手段及び段階であって、前記コード周波数成分セットの前記コード周波数成分が、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、該成分クラスタのおのおのがそれぞれの所定の周波数範囲を有すると共にそのそれぞれの所定の周波数範囲内にある前記コード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、前記周波数領域内で隣接する成分クラスタがそれぞれの周波数量だけ分離され、各それぞれの成分クラスタの前記所定の周波数範囲が、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる前記周波数量に比して小さくてなる前記手段及び段階と、前記コードと前記音声信号を組み合わせる手段及び段階と、をそれぞれ備えた前記装置及び方法が提供される。
【００２６】
本発明のまた別の態様によれば、音声信号をコード化するディジタル・コンピュータにおいて、前記音声信号を受信する入力と、おのおのがそれぞれ異なるコード符号を表わすと共に複数のそれぞれ異なるコード周波数成分を含む複数のコード周波数成分セットを備えたコードを生成するようにプログラムされたプロセッサであって、前記コード周波数成分セットの前記コード周波数成分が、周波数領域内で相互に離隔した成分クラスタを形成し、該成分クラスタのおのおのがそれぞれの所定の周波数範囲を有すると共にそのそれぞれの所定の周波数範囲内にある前記コード周波数成分セットのおのおのからの１つの周波数成分から成り、前記周波数領域内で隣接する成分クラスタがそれぞれの周波数量だけ分離され、各それぞれの成分クラスタの前記所定の周波数範囲が、その隣接する成分クラスタからそれぞれの成分クラスタを分離させる前記周波数量に比して小さくてなる前記プロセッサと、前記コードと前記音声信号を組み合わせる手段と、を備えた前記ディジタル・コンピュータが提供される。
【００２７】
本発明の上記、及び他の目的、特徴及び利益は、その一部分を形成する添付図面と関連して読むべき或る一定の有益な実施例に関する以下の詳細な説明において明瞭となろう。なお、添付図面の幾つかの図では、対応する構成要素は、同一の参照番号によって同定される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、音としてコードは人間の耳には聞こえないが、復号化装置によって高信頼度で検出することができる、コードに音声信号を含ませるコード化装置及び方法を並びに音声信号に存在するコードを高信頼度で復元する復号化装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
【００３０】
コード化
【００３１】
本発明は、コードの周波数が可聴周波数範囲内にあるとしても、コード化したオーディオを音として再生するとき、コードが人間の耳には聞きとれないことを保証しながら、音声信号からコード中の情報を正確に復元する確率を最適化するために、音声信号中にコードを含める技術を実施するものである。
【００３２】
先ず、第１図について参照すると、本発明の一態様によるエンコーダの機能ブロック図が図示されている。コード化すべき音声信号は、入力端子３０で受信される。音声信号は、例えば、無線によって放送されるべき番組、テレビジョン放送の音声部分、若しくは音楽構成または或る様式で記録すべき他の種類の音声信号を表わすことができる。また、音声信号は、例えば電話送信、または或る種のパーソナル記録等の専用通信であって良い。しかしながら、本発明の適応には諸例があり、こういった諸例を提供することによって、その範囲を限定しようとするものではない。
【００３３】
第１図の機能ブロック３４によって示すように、受信した音声信号の１つ以上の成分が、音声信号に加えるべきコード周波数成分の周波数に対応する周波数を有する音をマスクする能力が評価される。多数の評価を単一コード周波数に対して行うことができ、複数のコード周波数のおのおのに対する個別評価を行うことができ、複数のコード周波数のおのおのに対する多数の評価を行うことができ、多数のコード周波数に対する１つ以上の共通の評価を行うことができ、または前述したものの１つ以上のものの組み合わせを実施することができる。マスクすべき１つ以上のコード成分の周波数及びマスキング能力が評価されている音声信号成分の周波数に基づいて、各評価を実行する。また、コード成分及びマスキング音声成分が実質的に同時の信号間隔内になくて、これらが相当に異なる時間間隔で音として再生されることとなれば、マスクされている成分及びマスキングプログラム成分の間の信号間隔の差異の影響もまた考慮される。
【００３４】
有益なことに、或る実施例において、音声信号の異なる部分が各コード成分をマスクする能力を別個に考慮することによって、各コード成分に対して多数の評価が実行される。一実施例において、複数の実質的に単一の音調の音声信号成分のおのおのがコード成分をマスクする能力は、音声信号成分の周波数、（ここで定義される）その「振幅（amplitude）」及びコード成分に関するタイミングに基づいて評価され、この際、この種のマスキングをここでは「階調（または「調性」もしくは「音調」）マスキング（tonal masking）」と称する。
【００３５】
「振幅」という用語は、絶対的または相対的ベースで測定されようと、また瞬時または累積ベースで測定されようと、マスキング能力の評価、コード成分の寸法の選択、再生した信号におけるその存在の検出に用いることができるかまたは別に使用することができる、例えば信号エネルギー、電力、電圧、電流、強度及び圧力等の各値を含むどんな信号の値にでも言及するのに使用される。適切なように、振幅は、ウィンドウ化平均、演算平均として測定することができ、積分によって測定することができ、二乗平均平方根値、絶対的または相対的離散値として、または別の方法で測定することができる。
【００３６】
他の実施例において、階調マスキング評価の他にまたはそれとは別に、所定のコード成分に十分に近い比較的狭帯域の周波数内の音声信号要素が前記成分をマスクする能力が評価される（ここでは「狭帯域（narrowband）」マスキングと称する）。また別の実施例において、比較的広帯域の周波数内の多数のコード成分が前記成分をマスクする能力が評価される。必要または適切なように、所定の成分の前または後の信号間隔内のプログラム音声成分が、非同時ベースで同一の成分をマスクする能力が評価される。この評価方法は、所定の信号間隔の音声信号成分が十分に大きくない振幅を有して、同一の信号間隔に十分に大きな振幅のコード成分を含めるようにし、それらがノイズから区別することができるようにする場合に特に有益である。
【００３７】
好ましくは、２つ以上の階調マスキング能力の組み合わせ、狭帯域マスキング能力及び広帯域マスキング能力（それに、必要または適切ならば、非同時性マスキング能力）が、多数のコード成分に対して評価される。コード成分が周波数的に十分に近接している場合、おのおのに対して個別の評価を行う必要はない。
【００３８】
或る他の有益な実施例において、個別の階調、狭帯域及び広帯域分析の代わりに、スライディング階調分析を実行することによって、プログラム・オーディオを、階調、狭帯域または広帯域として分類する必要を回避する。
【００３９】
好ましいことに、マスキング能力の組み合わせが評価される場合、１つ以上のコード成分に対して各評価が最大の許容振幅をもたらし、この結果、これまで実行されると共に、所定の成分に関連する全ての評価を比較することによって、各成分が、音として再生されるときに音声信号によってやはりマスクされて、全ての成分が人間の聴覚に対して聞こえなくなることを保証する最大振幅を選択することができる。各成分の振幅を最大にすることによって、その振幅に基づいてその存在を検出する確率が同様に最大化される。勿論、音声信号成分及び他のノイズから非常に多数のコード成分を区別できることは、コード化のときに必要なだけであるので、最大可能振幅を用いることは重要ではない。
【００４０】
各評価の結果は、第１図の３６に示すように出力され、コード発生器４０に対して有効とされる。コード発生は、種々の異なる方法のどれによっても実行することができる。１つの特に有益な技術は、複数のデータ状態または記号のおのおのに対してコード周波数成分の独自のセットを割り当て、所定の信号間隔の際、対応するデータ状態が、コード周波数成分のそのそれぞれのセットの存在によって表わされる。このようにして、信号間隔の有益にも高いパーセンテージで、他の成分の検出に対するプログラム音声信号干渉にもかかわらず、非常に多数のコード成分が検出可能となるので、音声信号要素によるコード検出に対する干渉が低減される。また、マスキング評価を実施するプロセスは、コード成分の周波数が発生前に既知の場合に簡易化される。
【００４１】
コード化の他の形式もまた実施することができる。例えば、周波数変位方式（ＦＳＫ：frequency shift keying） 、周波数変調（ＦＭ：frequency modulation）、周波数ホッピング、スペクトル拡散コード化、及び前述したものの組み合わせを用いることができる。本発明を実用化するのに使用し得るまた他のコード化技術は、ここでの開示から明瞭となろう。
【００４２】
コード化すべきデータはコード発生器４０の入力４２で受信され、コード発生器４０は、出力３６から受信した各評価に基づいて、コード周波数成分のその独自のグループを生成すると共に、おのおのに対して振幅を割り当てることによって応答する。こうして生成されたコード周波数成分は、総和回路４６の第１の入力に供給され、総和回路４６は、第２の入力でコード化すべき音声信号を受信する。回路４６はコード周波数成分を音声信号に加えて、出力端子にてコード化した音声信号を出力する。回路４６は、供給される各信号の形式に依存して、アナログまたはディジタル総和回路であって良い。総和機能はソフトウェアで実施することもでき、もしそうであれば、マスキング評価を実行すると共に、コードを生成するのに使用されるディジタル・プロセッサは、コードと音声信号を合算するのにも使用することができる。一実施例において、コードは、ディジタル形式で時間領域データとして供給され、次いで時間領域音声データと合算される。別な場合には、音声信号はディジタル形式で周波数領域に変換され、同様にディジタル周波数領域データとして表わされるコードに加えられる。殆どの応用において、合算した周波数領域データは、次いで時間領域データに変換される。
【００４３】
以下のことから、コード生成機能は勿論、マスキング評価は、ディジタル若しくはアナログ処理によって、またはディジタル及びアナログ処理の組み合わせによって実行できることが了知されよう。また、音声信号は、第１図に示すように、入力端子３０でアナログ形式で受信して、回路４６によってアナログ形式でコード成分に加えることができるが、その代わりに、音声信号は受信されるときにディジタル形式に変換し、ディジタル形式でコード成分に加え、かつディジタルまたはアナログ形式で出力することができる。例えば、信号をコンパクト・ディスクまたはディジタル・オーディオ・テープ上に記録すべきとき、該信号はディジタル形式で出力することができるのに対し、信号を従来のラジオまたはテレビジョン放送技術によって放送すべきであれば、信号はアナログ形式で出力することができる。アナログ及びディジタル処理に関する種々の他の組み合わせもまた実施することができる。
【００４４】
或る実施例において、一度に１つのコード記号のみのコード成分が音声信号に含められる。しかしながら、他の実施例において、多数のコード記号の成分が、音声信号に同時に含められる。代替例において、１つの記号の各成分は、例えば、それぞれ異なる周波数または周波数間隔に割り当てることによって、それらの成分が区別可能である限り、別の同一の帯域またはオーバーラップする帯域に存することができる。
【００４５】
ディジタル・エンコーダの実施例を第２図に図示する。この実施例において、アナログ形式の音声信号は、入力端子６０で受信され、Ａ／Ｄコンバータ６２によってディジタル形式に変換される。ディジタル化した音声信号は、ブロック６４によって機能的に示すように、マスキング評価に対して供給され、該マスキング評価に従って、ディジタル化した音声信号が、例えば、高速フーリエ変換（Ｆ．Ｔ：Fast Fourier Transform) 、ウェーブリット変換（wavelet transform)、若しくは他の時間周波数領域変換によって、または他のディジタルろ過によって周波数成分に分離される。しかる後、当該周波数ビン（frequency bin)内の音声信号周波数成分に関するマスキング能力が、それらの階調マスキング能力、狭帯域マスキング能力及び広帯域マスキング能力（それに、必要または適切であれば、非同時性マスキング能力）に対して評価される。その代わりに、周波数ビン内の音声信号周波数成分に関するマスキング能力が、スライディング階調分析を用いて評価される。
【００４６】
コード化すべきデータは入力端子６８で受信され、所定の信号間隔に対応する各データ状態に対して、コード成分のそのそれぞれのグループが、信号発生機能ブロック７２によって示すように生成され、ブロック７６によって示すようにレベル調整にかけられる。ブロック７６にはまた相対的マスキング評価が供給される。信号発生は、例えば、コード成分のおのおのを時間領域データとして記憶するルックアップ・テーブルを用いて、または記憶したデータの補間によって実施することができる。コード成分は、永久的に記憶することができるかまたは第２図のシステムの初期化後に直ちに発生することができ、次いで、例えばＲＡＭ等のメモリに記憶して、端子６８で受信されるデータに応答して適切であるように出力することができる。各成分の値はまた、これらが発生されると同時に計算することもできる。
【００４７】
レベル調整は、上述したように適切なマスキング評価に基づいて、コード成分のおのおのに対して実行され、聞きとれないことを保証すべく振幅が調整されたコード成分は、総和記号８０によって示すように、ディジタル化した音声信号に加えられる。前記プロセスを実行するのに必要な時間の量に応じて、メモリへの一時的記憶によって、８２に示すように、ディジタル化した音声信号を遅延することが望ましい。音声信号が遅延されなければ、音声信号の第１の間隔の間にＦＦＴ及びマスキング評価を実行した後、振幅調整したコード成分が、第１の間隔に続く音声信号の第２の間隔に加えられる。しかしながら、音声信号が遅延されれば、代わりに、振幅調整したコード成分を第１の間隔に加えることができ、こうして、同時マスキング評価を使用することができる。また、第２の間隔の際の音声信号の一部分が同一の間隔の際にコード成分にもたらすよりも、第１の間隔の際の音声信号の一部分が、第２の間隔の際に加えられるコード成分に対してより大きなマスキング・ケーパビリティをもたらすのであれば、第１の間隔内の音声信号の一部分の非同時マスキング能力に基づいて、振幅をコード成分に割り当てることができる。このようにして、同時及び非同時マスキング・ケーパビリティの双方を評価することができ、より有益な評価に基づいて、最適の振幅を各コード成分に割り当てることができる。
【００４８】
例えば、放送におけるかまたは（従来のテープ・カセット上への）アナログ記録における等の或る応用において、ディジタル形式のコード化した音声信号が、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ：digital-to-analog converter)８４によってアナログ形式に変換される。しかしながら、信号をディジタル形式で伝送または記録すべきとき、ＤＡＣ８４を省略することができる。
【００４９】
第２図に図示した種々の機能は、例えば、ディジタル信号プロセッサによって、若しくはパーソナル・コンピュータ、ワークステーション、メインフレーム、または他のディジタル・コンピュータによって実施することができる。
【００５０】
第３図は、例えば従来の放送スタジオにおける等のアナログ形式で供給される音声信号をコード化するのに使用するコード化システムのブロック図である。第３図のシステムにおいて、例えばパーソナル・コンピュータであって良い上位プロセッサ９０は、入力端子９４で受信されるアナログ音声信号に含めるためにコード化すべき情報の選択及び発生を監視する。上位プロセッサ９０はキーボード９６、及び例えばＣＲＴ等のモニター１００に結合されて、モニター１００によって表示された有益なメッセージをメニューから選びながら、ユーザはコード化すべき所望のメッセージを選択できるようになっている。放送音声信号にてコード化すべき代表的メッセージは、局またはチャンネル同定情報、番組またはセグメント情報及び／又はタイム・コードを含むことができよう。
【００５１】
一旦、所望のメッセージが上位プロセッサ９０に入力されると、ホストはメッセージの記号を表わすデータをディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）１０４に出力し始める。該ＤＳＰは、以下において説明するように、コード信号成分の独自のセットの形式で上位プロセッサ９０から受信した各記号をコード化し始める。一実施例において、上位プロセッサは、４状態データ・ストリーム、即ち、「Ｅ」及び「Ｓ」と名付ける２つの同期記号とおのおのがそれぞれの２進状態を表わす、２つのメッセージ情報記号「１」及び「０」とを含む独自の記号をおのおのが表わす４つの個別のデータ状態のうちの１つを各データ単位がとるデータ・ストリームを発生する。個別データ状態のうちのどの数も用いることができるということが認められよう。例えば、２つのメッセージ情報記号の代わりに、相応じた大量の情報を所定寸法のデータ・ストリームによって運べるようにする３つの独自の記号によって、３つのデータ状態を表わすことができる。
【００５２】
例えば、番組材料が音声のとき、音声に存在する自然休止またはギャップを考慮するために、実質的により連続したエネルギー内容を有する番組オーディオの場合に比して、相対的により長い期間の間、記号を伝送することが有益である。従って、この場合に、情報スループットが十分に高いことを保証するため、可能メッセージ情報記号の数を増大することが有益である。５ビットまでを表わす記号に対して、２、３及び４秒の記号伝送長は、正確なコード化の可能性を次第に大きくする。こういった実施例の幾つかにおいて、初期記号（「Ｅ」）は、(i)この記号に対するＦＦＴビンのエネルギーが最大で、(ii)平均エネルギー−この記号に対するエネルギーの標準偏差が、平均エネルギー＋全ての他の記号に対するエネルギーの平均標準偏差に比して大きく、かつ (iii)この記号に対するエネルギー対時間曲線の形状が、記号間時間境界でピークとなる一般に釣鐘形を有するときに、コード化される。
【００５３】
第３図の実施例において、ＤＳＰ１０４がコード化すべき所定のメッセージの記号を受信するにつれて、ＤＳＰ１０４は、出力１０６で供給する各記号に対してコード周波数成分の独自のセットを発生することによって応答する。第４図もまた参照すると、スペクトル図が、前述した例示的データセットの４つのデータ記号Ｓ、Ｅ、０及び１のおのおのに対してもたらされている。第４図に示すように、この実施例では、記号Ｓは、２kHz よりも僅かに大きい周波数値から３kHzよりも僅かに小さい周波数値に拡がる範囲において、等周波数間隔で配置された１０個のコード周波数成分ｆ１ないしｆ１０の独自のグループによって表わされる。記号Ｅは、２kHz よりも僅かに大きい第１の周波数値から３kHz よりも僅かに小さい周波数値までの等間隔で周波数スペクトルに配置された１０個の周波数成分ｆ１１ないしｆ２０の第２の独自のグループによって表わされ、この際、コード成分ｆ１１ないしｆ２０のおのおのは、周波数ｆ１ないしｆ１０の全てとは勿論のこと、同一のグループ内の全ての他のものとは異なる独自の周波数値を有する。記号Ｏは、２kHz よりも僅かに大きい値から３kHz よりも僅かに小さい値までの等周波数間隔に配置され、おのおのが周波数ｆ１ないしｆ２０の全てとは勿論、同一グループ内の他の全てのものとは異なる独自の周波数値を有する１０個のコード周波数成分ｆ２１ないしｆ３０の更に独自のグループによって表わされる。最後に、記号１は、２kHz よりも僅かに大きい値から３kHz よりも僅かに小さい値までの等周波数間隔に配置された１０個のコード周波数成分ｆ３１ないしｆ４０の更に独自のグループによって表わされ、この結果、成分ｆ３１ないしｆ４０のおのおのが他の周波数成分ｆ１ないしｆ４０のどれとも異なる独自の周波数値を有する。各状態のコード成分が周波数的に実質的に相互に分離されるように、各データ状態に対して多数のコード周波数成分を使用することによって、所定のデータ状態の任意の１つのコード成分を有する共通の検出帯域における（例えば、非コード音声信号成分または他のノイズ等の）ノイズの存在は、そのデータ状態の残りの成分の検出に干渉し難いと思われる。
【００５４】
他の実施例において、周波数的には均等に離隔せず、かつ記号から記号に対して同一のオフセットを有していない、例えば１０個のコード音調または周波数成分等の多数の周波数成分によって各記号を表わすのが有益である。音調をクラスタ化することによって記号に対するコード周波数間のインテグラル関係を回避することによって、周波数間ビート（interfrequency beating) 及び室内零位（room nulls）、即ち、室内壁部からのエコーが正確なコード化に干渉する場所の影響が低減される。４個の記号（０，１，Ｓ及びＥ）に対するコード音調周波数成分の以下のセットが、（ヘルツ（Hz）で表わされる）４つの記号のおのおののそれぞれのコード周波数成分をｆ１ないしｆ４０が表わす室内零位の影響を緩和するためにもたらされる。
【００５５】
【表１】
2006154851.tif 000003
【００５６】
概して言えば、以上に提供した諸例において、コードのスペクトル内容は、ＤＳＰ１０４がその出力をデータ状態Ｓ，Ｅ，０及び１のうちの任意のものから任意の他のものに切り換えるとき、相対的に少し変化する。或る有益な実施例における本発明の一態様によれば、各記号の各コード周波数成分は、他のデータ状態のおのおのの周波数成分と対をなし、この結果、それらの間の差が臨界的帯域幅を下回ることとなる。任意の対の純音に対して、臨界的帯域幅は、２つの音調間の周波数分離を、実質的に音の大きさを増大すること無く変化させ得る周波数範囲である。データ状態Ｓ，Ｅ，０及び１のおのおのの場合の隣接する音調間の周波数分離が同一であり、かつ、データ状態Ｓ，Ｅ，０及び１のおのおのの各音調が他のもののおのおののそれぞれの音調と対をなして、それらの間の周波数差がその対に対する臨界帯域幅に比して小さいので、それらが音として再生されるときのデータ状態Ｓ，Ｅ，０及び１のうちの任意のものから他のもののうちの任意のものへの移行について、音の大きさに実質的変化はないこととなる。また、各対のコード成分間の周波数差を最小化することによって、データを受信するときに各データ状態を検出する相対的確率が、伝送経路の周波数特性によって実質的に影響されることはない。相対的に周波数的に近接するように異なるデータ状態の成分を対にする更なる利益は、第１のデータ状態のコード成分に対して実行されるマスキング評価が、状態の切り換えが生ずるときに、次のデータ状態の対応する成分に対して実質的に正確となることである。
【００５７】
代替的に、室内零位の影響を最小化する非均一コード音調間隔構成において、コード周波数成分ｆ１ないしｆ１０のおのおのに対して選択された各周波数は周波数の回りにクラスタ化される、例えば、ｆ１，ｆ２及びｆ３に対する周波数成分は、１０５５Hz、１１８０Hz及び１３４０Hzの近傍にそれぞれ位置していることが了知されよう。即ち、この例示的実施例において、各音調は、ＦＦＴ分解能、例えば４Hzの分解能に対して２倍だけ離隔し、各音調は８Hzだけ離隔して示され、ＦＦＴビンの周波数範囲の中間にあるように選択される。また、種々の記号０，１，Ｓ及びＥを表わすためにコード周波数成分ｆ１ないしｆ１０に割り当てられる種々の周波数の順序は、各クラスタにおいて変化する。例えば、成分ｆ１，ｆ２及びｆ３に対して選択された周波数は、最低周波数から最高周波数に渡って、記号（０，１，Ｓ，Ｅ）、（Ｓ，Ｅ，０，１）及び（Ｅ，Ｓ，１，０）、即ち、
（１０４６．９，１０５４．７，１０６２．５，１０７０．３）、（１１７９．７，１１８７．５，１１９５．３，１２０３．１）、（１３２８．１，１３３５．９，１３４３．８，１３５１．６）にそれぞれ対応する。この構成の利点は、コード成分の受信に干渉する室内零位があれば、一般に、同一の音調は記号のおのおのから除去されるので、残存する成分から記号をコード化するのがより容易になる。これと対照的に、室内零位が別の記号からではなく１つの記号から成分を除去するのであれば、記号を正確にコード化することは一層困難である。
【００５８】
代替例において、４つの個別データ状態より多いかまたは少ないか何れかのものをコード化に用い得ることが認められよう。また、各データ状態または記号は１０個のコード音調より多いかまたは少ないものによって表わすことができ、また同一数の音調をデータ状態のおのおのを表わすのに使用することは好ましいが、各データ状態を表わすのに使用されるコード音調の数が同一であることは、全ての応用において重要なことではない。好ましくは、コード化の際にデータ状態のおのおのを区別する確率を最大化すべく、コード音調のおのおのが、全ての他のコード音調とは周波数が相違する。しかしながら、どのコード音調周波数が２つ以上のデータ状態によって共有されることは、全ての応用において重要ではない。
【００５９】
第５図は、第３図の実施例によって実行されるコード化動作を説明するのに参照する機能ブロック図である。前述したように、ＤＳＰ１０４は、ＤＳＰ１０４によって出力されるべきデータ状態のシーケンスをコード周波数成分のそれぞれのグループとして指定する上位プロセッサ９０からのデータを受信する。有益なことに、ＤＳＰ１０４は、コード周波数成分ｆ１ないしｆ４０のおのおのに対する時間領域表現のルックアップ・テーブルを発生し、次いで、これを第５図のメモリ１１０によって表わされたＲＡＭに記憶する。上位プロセッサ９０から受信したデータに応答して、ＤＳＰ１０４はそれぞれのアドレスを発生し、これを第５図の１１２で示すメモリ１１０のアドレス入力に加えて、メモリ１１０に対して、そのときに出力すべきデータ状態に対応する１０個の周波数成分のおのおのに対する時間領域を出力させるようにする。
【００６０】
また、ＤＳＰ１０４によって実行される或る動作を図示するための機能ブロック図である第６図を参照すると、メモリ１１０は、記号Ｓ，Ｅ，０及び１のおのおのの各周波数成分に対して時間領域値のシーケンスを記憶する。この特別な実施例において、コード周波数成分は、略２kHz から略３kHz に渡るので、十分に大きな数の時間領域サンプルは、周波数成分ｆ１ないしｆ４０のおのおのに対してメモリ１１０に記憶されて、最高周波数のコード成分のナイキスト周波数（Nyquist frequency)に比して高い速度で出力され得るようになっている。時間領域コード成分は、メモリ１１０から適切に高い速度で出力され、メモリ１１０は、所定の持続期間を表わすコード周波数成分のおのおのに対して時間領域成分を記憶して、第６図に示すように、ｎ個の時間間隔ｔ１ないしｔｎの間に、コード周波数成分ｆ１ないしｆ４０のおのおのに対して、ｎ個の時間領域成分が記憶されるようになっている。例えば、記号Ｓを所定の信号間隔の際にコード化すべきであれば、第１の間隔ｔ１の際、メモリ１１０は、該メモリ１１０に記憶された、その間隔に対する時間領域成分ｆ１ないしｆ１０を出力する。次の間隔の際、間隔ｔ２に対する時間領域成分ｆ１ないしｆ１０がメモリ１１０によって出力される。このプロセスは、コード化した記号Ｓの持続期間が終わるまで、実質的に間隔ｔ３ないしｔｎそれにｔ１に戻っての間、継続する。
【００６１】
或る実施例において、全ての１０個のコード成分、例えば、ｆ１ないしｆ１０を出力する代わりに、時間間隔の際、音声信号の音調の臨界帯域幅内にあるコード成分のうちのそれらのみ出力される。これは、コード成分が聞きとれないことを保証する一般的に控え目なアプローチである。
【００６２】
第５図を再び参照すると、ＤＳＰ１０４はまた、メモリ１１０によって出力された時間領域成分の振幅を調整するようにも機能して、コード周波数成分が音として再生されるとき、それらが人間の聴覚には聞きとれないように含められた音声信号の成分によってマスクされることとなる。従って、ＤＳＰ１０４はまた、適切なろ過及びＡ／Ｄ変換の後に入力端子９４で受信した音声信号の供給を受ける。詳述すると、第３図のエンコーダは、本実施例において、略１．５kHz から略３．２kHz に拡がる受信した音声信号のマスキング能力を評価するために、当該帯域の外側にある音声信号周波数成分を実質的に除去するように機能するアナログ帯域フィルタ１２０を備えている。このフィルタ１２０はまた、十分に高いサンプリング速度で動作するＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）１２４によって信号が実質的にディジタル化されるときにエイリアシング（aliasing) を引き起こし得る音声信号の高周波数成分を除去するようにも機能する。
【００６３】
第３図に示したように、ディジタル化した音声信号は、Ａ／Ｄ１２４によってＤＳＰ１０４に供給され、該ＤＳＰ１０４において、第５図に１３０で示したように、番組音声信号は周波数範囲分離にかけられる。この特別な実施例において、周波数範囲分離は高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）として実行され、該ＦＦＴは、時間的オーバーラップでまたは時間的オーバーラップ無しで周期的に行われて、おのおのが所定の周波数幅を有する逐次的周波数ビンを生成するようになっている。種々のディジタルろ過技術は勿論のこと、例えば、ウェーブレット変換（wavelet transform)、離散的ワルシュ・ハダマード変換（discrete Walsh Hadamard transform)、離散的ハダマード変換（discrete
Hadamard transform）、離散的余弦変換等の、音声信号の周波数成分を分離する他の技術が有効である。
【００６４】
上述したように、一旦、ＤＳＰ１０４はディジタル化した音声信号の周波数成分を逐次的周波数ビンに分離すると、音声信号中に存在する種々の周波数成分がメモリ１１０によって出力された種々のコード成分をマスクする能力を評価し始めると共に、それぞれの振幅調整因子を生成し始める。この振幅調整因子は、種種のコード周波数成分が音として再生されるとき番組オーディオによってマスクされて、人間の聴覚には聞きとれなくなるように、種々のコード周波数成分の各振幅を調整するように機能する。これらの各プロセスは、第５図のブロック１３４によって表わされている。（短期間だけコード周波数成分に先行するが）マスクすべきコード周波数成分と実質的に同時に起こる音声信号成分に対して、番組音声成分のマスキング能力が、以下において説明するように、狭帯域マスキング方式及び広帯域マスキング方式と同様に、階調方式について評価される。メモリ１１０によって所定時間に出力される各コード周波数成分に対して、階調マスキング能力が、それぞれのコード周波数成分に対する各ビンの周波数関係に基づくのは勿論のこと、これらの成分が帰属するそれぞれのビンのおのおのにおけるエネルギーレベルに基づいて、複数の音声信号周波数成分のおのおのに対して評価される。各ケース（階調、狭帯域及び広帯域）における評価によって、コード成分が音声信号によってマスクされるように、振幅調整因子またはコード成分振幅を割り当てできるようにする他の尺度の形式を選択することができる。その代わりに、評価はスライディング階調分析であって良い。
【００６５】
狭帯域マスキングの場合、この実施例では、各それぞれのコード周波数成分に対して、それぞれのコード周波数成分を含む所定の周波数帯域内の所定レベルを下回る周波数成分のエネルギー内容を評価して、個別マスキング能力評価を導出するようになっている。或る実施において、狭帯域マスキング・ケーパビリティが、所定の周波数帯域内の平均ビン・エネルギーレベルを下回るこれらの音声信号周波数成分のエネルギー内容に基づいて測定される。この実施において、（成分しきい値としての）平均ビン・エネルギーを下回る各成分のエネルギーレベルを下回る各成分のエネルギーレベルを合算して、狭帯域エネルギーレベルを生成し、該狭帯域エネルギーレベルに応じて、それぞれのコード成分に対する対応する狭帯域マスキング評価が同定されるようになっている。平均エネルギーレベル以外の成分しきい値を選択することによって、その代わりに、異なる狭帯域エネルギーレベルを生成することができる。更に、また他の実施例において、所定の周波数帯域内の全ての音声信号成分の平均エネルギーレベルを、狭帯域マスキング評価をそれぞれのコード成分に与えるための狭帯域エネルギーレベルとして代わりに使用する。また別の実施例では、所定の周波数帯域内の音声信号成分の全エネルギー内容が代わりに使用され、一方、他の実施例では、所定の周波数帯域内の最小成分レベルがこの目的のために使用される。
【００６６】
最後に、或る実施において、音声信号の広帯域エネルギー内容を決定して、広帯域マスキング方式に基づいて、音声信号がそれぞれのコード周波数成分をマスクする能力を評価する。この実施例では、広帯域マスキング評価は、前述した狭帯域マスキング評価の過程で見いだされる最小狭帯域エネルギーレベルに基づいている。即ち、４つの個別の所定の周波数帯域が、前述のように狭帯域マスキングを評価する過程で調査され、広帯域ノイズが取られて（決定した）全ての４つの所定の周波数帯域間の最小狭帯域エネルギーレベルを含めるようにすれば、この最小狭帯域エネルギーレベルは、全ての４つの狭帯域によって補われた周波数の範囲と、最小狭帯域エネルギーレベルを有する所定の周波数帯域の帯域幅との比率に等しい因子と乗算される。得られた積は、許容範囲の全コード電力レベルを示す。全許容範囲コード電力レベルをＰとすると共に、コードが１０個のコード成分を含んでいれば、おのおのは、Ｐ未満の１０ｄＢの成分電力レベルをもたらす振幅調整因子とされる。代替例において、広帯域ノイズは、狭帯域エネルギーレベルを支援するが、代わりに所定の相対的に広い帯域全体に渡って音声信号成分を使用する。前述の諸技術のうちの１つを選択することによって、コード成分を含む所定の相対的に広い帯域に対して計算される。一旦、選択した方法で広帯域ノイズが決定されると、対応する広帯域マスキング評価が、各それぞれのコード成分に対して与えられる。
【００６７】
次いで、それぞれの成分に対して最高の許容レベルをもたらす階調、狭帯域及び広帯域マスキング評価のうちの１つに基づいて、各コード周波数成分に対する振幅調整因子が選択される。このことは、それぞれのコード周波数成分が人間の聴覚には聞きとれないようにマスクされることを同時に保証しながら、各それぞれのコード周波数成分が非音声信号ノイズから区別可能であるという確率を最大化する。
【００６８】
振幅調整因子は、以下の要因及び状況に基づいて、階調、狭帯域及び広帯域マスキングのおのおのに対して選択される。階調マスキングの場合、マスキング能力が評価されている音声信号成分の周波数及びマスクすべきコード成分の周波数に基づいて、因子が与えられる。また、任意の選択した間隔に渡る所定の音声信号は、選択した間隔に渡る同一の音声信号が選択した間隔の前後で生ずる同一のコード成分をマスクすることができる（即ち、非同時マスキング）レベルよりも大きい最大レベルで、同一間隔内の所定のコード成分をマスクする（即ち、同時マスキング）能力をもたらす。適切なように、コード化した音声信号が聴衆または他の聴取グループによって聴きとられる状態を考慮することも好ましい。例えば、テレビジョン・オーディオをコード化すべきであれば、典型的聴取環境のゆがみ効果を考慮に入れることが好ましい。何故ならば、こういった環境において、或る一定の周波数は、他の場合に比してより減衰するからである。（例えば、図形イコライザ等）の受信／再生装置は、同様の影響を起こすことができる。環境及び装置関係の影響は、期待条件下でマスキングを保証すべく、十分に低い振幅調整因子を選択することによって補償することができる。
【００６９】
或る実施例において、階調、狭帯域または広帯域マスキング・ケーパビリティのうちの１つのみが評価される。別の実施例において、こういった異なる型式のマスキング・ケーパビリティのうちの２つが評価され、また他の実施例では、３つの型式全てが用いられる。
【００７０】
或る実施例において、音声信号のマスキング・ケーパビリティを評価するのに、スライディング階調分析が用いられる。スライディング階調分析は、一般に、音声信号分類を要することなく、狭帯域ノイズ、広帯域ノイズ及び単一音調に対するマスキング則を満足する。スライディング階調分析において、音声信号は、おのおのがそれぞれのＦＦＴ周波数ビンの中心にある離散的音調のセットとして見なせる。一般に、スライディング階調分析は、最初、各ＦＦＴビンにおける音声信号の電力を計算する。次いで、各コード音調に対して、音声音調の臨界的帯域幅のみによってこの種のコード音調から周波数的に分離された各ＦＦＴビンの音声信号の離散的音調のマスキング効果は、単一音調マスキングに対するマスキング関係を使用して、各この種のビンの音声信号電力に基づいて評価される。音声信号の関連する全ての離散的音調に関するマスキング効果は、各コード音調に対して合算され、次いで、音声信号音調の臨界的帯域幅内の音調の数及び音声信号の複雑性に対して調整される。以下において説明するように、或る実施例において、番組材料の複雑性は、音声信号の関連する音調の累乗とこの種の音声信号音調の二乗の乗根和との比率に、経験的に基づいている。この複雑性は、狭帯域ノイズ及び広帯域ノイズが、狭帯域及び広帯域ノイズをモデル化するのに使用する音調の単純な合計から得られるよりもはるかに優れたマスキング効果をもたらすという事実を考慮するように機能する。
【００７１】
スライディング階調分析を用いる或る実施例において、音声信号の所定数のサンプルは、高分解能をもたらすがより長い処理時間を必要とする大規模なＦＦＴに先ずかけられる。次いで、所定数のサンプルのうちの連続した部分が、高速ではあるが低分解能をもたらす比較的小規模のＦＦＴにかけられる。大規模ＦＦＴから見いだされる振幅因子は、小規模ＦＦＴから見いだされる振幅因子と併合され、このことは一般に、小規模ＦＦＴの高い「時間精度（time accuracy)」で大規模ＦＦＴの高い「周波数精度（frequency accuracy) 」を時間重み付けすることに相当する。
【００７２】
第５図の実施例において、一旦、メモリ１１０によって出力されたコード周波数成分のおのおのに対して、適切な振幅調整因子が選択されると、機能ブロック「振幅調整（amplitude adjust）」１１４によって示すように、ＤＳＰ１０４は各コード周波数成分の振幅を適宜に調整する。他の実施例において、各コード周波数成分が最初に発生されて、その振幅がそれぞれの調整因子に従うようになっている。また、第６図を参照すると、この実施例におけるＤＳＰ１０４の振幅調整動作によって、現在の時間間隔ｔ１ないしｔｎに対する時間領域コード周波数成分値ｆ１ないしｆ４０の１０個の選択されたものが、それぞれの周波数調整因子ＧＡ１ないしＧＡ１０と乗算され、次いで、ＤＳＰ１０４は振幅が調整された時間領域成分を加算し始めて、合成コード信号を生成して、これをその出力端子１０６に供給する。第３図及び第５図を参照すると、合成コード信号は、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ：digital-to-analog converter)１４０によってアナログ形式に変換され、その結果、総和回路１４２の第１の入力に供給される。総和回路１４２は、入力端子９４からの音声信号を第２の入力で受信して、合成信号をアナログ音声信号に加え、その出力１４６におけるコード化した音声信号を供給する。
【００７３】
ラジオ放送応用において、コード化した音声信号は搬送波を変調して、空中に放送される。ＮＴＳＣテレビジョン放送応用において、コード化した音声信号周波数は副搬送波を変調し、合成映像信号と混合されて、組み合わされた信号がオーバーエアー放送（over-the-air broadcast) 用の放送搬送波を変調するのに使用されるようになっている。勿論、ラジオ及びテレビジョン信号は、ケーブル（例えば、従来型または光ファイバーケーブル）、衛星またはその他のものによって伝送することもできる。他の応用において、コード化した音声信号は、記録した形式での配給、若しくは続く放送または他の広範な分布（dissemination)のために記録することができる。コード化したオーディオはまた二地点間伝送に用いることもできる。種々の他の応用、並びに伝送及び記録技術は明瞭となろう。
【００７４】
第７Ａ図ないし第７Ｃ図は、前述した階調、狭帯域及び広帯域マスキング機能の評価を実施するＤＳＰ１０４によって実行されるソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートをもたらしている。第７Ａ図は、ＤＳＰ１０４のソフトウェア・プログラムの主ループを図示している。プログラムは上位プロセッサ９０からの指令によって初期化され（ステップ１５０）、その後、ＤＳＰ１０４はそのハードウェア・レジスタを初期化し（ステップ１５２）、次いで、ステップ１５４に進んで第６図に図示した重み付けされない時間領域コード成分データを計算して、前述したように、メモリに記憶し、必要に応じてこれを読み出して、時間領域コード成分を発生させる。代替例において、このステップは、コード成分がＲＯＭまたは他の不揮発性記憶装置に永久に記憶されれば、省略することができる。これは処理負荷に加えられるが、必要とあらば、コード成分データを計算することもできる。別の代替例は、アナログ形式で非重み付けコード成分を生成し、次いで、ディジタル・プロセッサによって生成される重み付け因子を用いて、アナログ成分の振幅を調整することである。
【００７５】
一旦、時間領域データが計算されて記憶されると、ステップ１５６において、ＤＳＰ１０４は、次のメッセージをコード化するように上位プロセッサ９０に対して要求を送る。メッセージは、該メッセージによって予め決定された順序でＤＳＰ１０４によって出力すべきコード成分グループを独自に同定する文字、整数または他のデータ記号のセットのストリングである。他の実施例において、ＤＳＰの出力データ転送速度を知覚するホストは、適切なタイマーを設定すると共に、タイムアウト状態についてのメッセージを供給することによって、次のメッセージを何時ＤＳＰに供給すべきかを自身で決定する。また別の代替実施例において、デューダがＤＳＰ１０４の出力に結合されて、出力コード成分を受信し、同コードをコード化すると共に、メッセージをＤＳＰによる出力として上位プロセッサにフィードバックし、これによってホストは何時更なるメッセージをＤＳＰ１０４に供給するかを決定できるようになっている。また他の実施例では、上位プロセッサ９０及びＤＳＰ１０４の各機能は、単一のプロセッサによって実行される。
【００７６】
ステップ１５６に従って、一旦、次のメッセージが上位プロセッサから受信されると、ＤＳＰはメッセージの各記号に対して順にコード成分を発生し始めると共に、組み合わされ、重み付けされたコード周波数成分をその出力１０６に供給し始める。このプロセッサは、第７Ａ図のタグ１６０によって同定されるループにより表わされる。
【００７７】
タグ１６０によって表わされたループに入ると直ちに、ＤＳＰ１０４はタイマー割込み１及び２を可能にし、次いで、第７Ｂ図及び第７Ｃ図のフローチャートと関連して説明することとなる「重み付け因子を計算する」サブルーチン１６２に入る。先ず、第７Ｂ図を参照すると、重み付け因子を計算するサブルーチン１６２に入ると直ちに、ＤＳＰは、先ず、ステップ１６３に示すように、最も新しい所定の音声信号間隔の際に音声信号のスペクトル内容を分析するため、十分な数の音声信号サンプルが記憶されたか否かを決定して、高分解能ＦＦＴを実行できるようにする。開始されると直ちに、十分な数の音声信号サンプルを先ず蓄積して、ＦＦＴを実行する必要がある。しかしながら、オーバーラップＦＦＴを用いれば、続いてループを通る際、相応じて、より少数のデータサンプルを、次のＦＦＴを実行する前に記憶する必要がある。
【００７８】
第７Ｂ図から判かるように、ＤＳＰはステップ１６３のタイトループ（tight loop) に留って、必要なサンプルの蓄積を待つ。各タイマー割込み１には直ちに、Ａ／Ｄ１２４は、第７Ａ図のサブルーチン１６４によって示すように、ＤＳＰ１０４のデータバッファに蓄積したプログラム音声信号の新しいディジタル化したサンプルをもたらす。
【００７９】
第７Ｂ図に戻ると、一旦、十分に大きな数のサンプルデータがＤＳＰによって蓄積されると、処理はステップ１６８に進み、該ステップ１６８において、前記高分解能ＦＦＴが最も新しい音声信号間隔の音声信号データサンプルについて実行される。この後、タグ１７０によって示すように、現在コード化されている記号中の１０個の周波数成分のおのおのに対して、それぞれの重み付け因子または振幅調整因子が計算される。ステップ１７２において、単一音調方式（「主階調（dominant tonal) 」）に基づいてそれぞれのコード成分の最高レベルをマスクする能力をもたらす高分解能ＦＦＴ（ステップ１６８）によって生成された周波数ビンのその１つが、前述した方法で決定される。
【００８０】
また第７Ｃ図について参照すると、ステップ１７６において、主階調に対する重み付け因子が決定され、狭帯域及び広帯域マスキングによってもたらされる相対的マスキング能力との比較のために保存され、また、最も有効なマスカー（masker) であることが判明すれば、現在のコード周波数成分の振幅を設定するための重み付け因子として使用される。続くステップ１８０において、狭帯域及び広帯域マスキング・ケーパビリティの評価を前述した方法で実行する。この後、ステップ１８２において、狭帯域マスキングが、それぞれのコード成分をマスクする最良の能力をもたらすか否かが決定され、もしそうであれば、ステップ１８４において、狭帯域マスキングに基づいて、重み付け因子が更新される。続くステップ１８６において、広帯域マスキングが、それぞれの周波数成分をマスクする最良の能力をもたらすか否かが決定され、もしそうであれば、ステップ１９０において、広帯域マスキングに基づいて、それぞれのコード周波数成分に対する重み付け因子を調整する。次いで、ステップ１９２において、現在の記号を表わすべく、現在出力すべきコード周波数成分のおのおのに対して重み付け因子が選択されたか否かが決定され、もしそうでなかったら、ループを再初期化して、次のコード周波数成分に対する重み付け因子を選択する。しかしながら、全ての成分に対する重み付け因子が選択されたならば、ステップ１９４に示すように、サブルーチンを終了する。
【００８１】
タイマー割込み２が発生すると直ちに、処理はサブルーチン２００に進み、該サブルーチン２００において、第６図に図示した各機能を実行する。即ち、サブルーチン２００において、サブルーチン１６２の際に計算された重み付け因子を、出力すべき現在の記号のそれぞれの時間領域値を乗算するのに使用し、次いで、重み付けした時間領域コード成分値が加算され、重み付けした合成コード信号としてＤＡＣ１４０に出力される。各コード記号は、所定の時間の間に出力され、該所定の時間が終了すると直ちに、処理はステップ１５６からステップ２０２に戻る。
【００８２】
第７Ｄ図および第７Ｅ図は、オーディオ信号のマスキング効果を評価するスライディングトーナル（sliding tonal)分析技術のインプリメンテーションを示すフロー図である。ステップ７０２において、大規模ＦＦＴおよび小規模ＦＦＴのサンプルのサイズ、大規模ＦＦＴ当たりの小規模ＦＦＴの数および記号当たりの符号音（code tone)数等の変数が、例えば、それぞれ２０４８，１５６，８および１０へ初期化される。
【００８３】
ステップ７０４−７０８において、大規模ＦＦＴに対応するサンプル数が分析される。ステップ７０４において、オーディオ信号サンプルが得られる。ステップ７０６において、各ＦＦＴビン内のプログラムマテリアルのパワーが得られる。ステップ７０８において、そのビンの適切な全てのオーディオ信号の影響を考慮して、対応する各ビンの許容符号音パワーが各符号音について得られる。第７Ｅ図のフロー図は、ステップ７０８を詳細に示すものである。
【００８４】
ステップ７１０−７１２において、大規模ＦＦＴに対するステップ７０６−７０８と同様に、小規模ＦＦＴに対応する、いくつかのサンプルが分析される。ステップ７０４において、小規模ＦＦＴが行われたサンプル部分についてステップ７０８の大規模ＦＦＴおよびステップ７１２の小規模ＦＦＴで求められた許容コードパワーが併合される。ステップ７１６において、符号音はオーディオ信号と混合されて符号化オーディオを形成し、ステップ７１８において、符号化オーディオはＤＡＣ１４０へ出力される。ステップ７２０において、ステップ７１０−７１８を繰り返すべきか、すなわち、大規模ＦＦＴが行われたが、小規模ＦＦＴは行われていないオーディオ信号サンプル部分があるかどうか判断される。次に、ステップ７２２において、さらにオーディオサンプルがある場合には、大規模ＦＦＴに対応する次のいくつかのサンプルが分析される。
【００８５】
第７Ｅ図は、各ＦＦＴビンの許容符号パワーを計算する、ステップ７０８および７１２の詳細ステップである。一般的に、この手順では１組の信号音（tone）からなるオーディオ信号のモデルを作り（下記の例を参照）、各オーディオ信号の各符号音へ及ぼすマスキング効果を計算し、マスキング効果を加算して符号音の密度およびオーディオ信号の複雑度が調整される。
【００８６】
ステップ７５２において、関心のある帯域が決定される。例えば、符号化に使用する帯域幅を８００Hz−３２００Hzとし、サンプリング周波数を４４１００サンプル／秒とする。開始ビンは８００Hzで開始され、終了ビンは３２００Hzで終了する。
【００８７】
ステップ７５４において、１つの信号音に対するマスキング曲線を使用して、このビンの各符号に及ぼす関連する各オーディオ信号のマスキング効果が求められ、（１）全てのオーディオ信号パワーがビンの上端にあるという仮定に基づいた第１のマスキング値、および（２）全てのオーディオ信号パワーがビンの下端にあるという仮定に基づいた第２のマスキング値を求め、次に第１および第２のマスキング値の中の小さい方を選択することにより、非ゼロオーディオ信号ＦＦＴビン幅が補償される。
【００８８】
第７Ｆ図は、１９７８年、Zwicker 等の編集による音響心理学：事実およびモデル、第２８３−３１６頁、Springer-Verlag, New York の Zwislocki，J. J.の論文“マスキング：同時順、逆および中央マスキングの実験的および理論的局面”に従って、本例において、およそ２２００HzであるｆＰＧＭの周波数におけるオーディオ信号音に対する信号音マスキング曲線の近似を示す。臨界帯域（ＣＢ）の幅は、Zwislocki により下記のように定義される。
【００８９】
臨界帯域＝０．００２＊ｆＰＧＭ １．５  ＋１００
【００９０】
下記のように定義を行い、かつ“マスカー”をオーディオ信号音とすると、
ＢＲＫＰＯＩＮＴ＝０．３          ／＋／−０．３  臨界帯域／
ＰＥＡＫＦＡＣ＝０．０２５１１９  ／−１６ｄｂ  マスカーより／
ＢＥＡＴＦＡＣ＝０．００２５１２  ／−２６ｄｂ  マスカーより／
ｍＮＥＧ＝−２．４０              ／−２４ｄｂ  臨界帯域当たり／
ｍＰＯＳ＝−０．７０              ／−７ｄｂ  臨界帯域当たり／
ｃｆ＝符号周波数
ｍｆ＝マスカー周波数
ｃｂａｎｄ＝ｆＰＧＭ  周りの臨界帯域
マスキング度、ｍｆａｃｔｏｒは、次のように計算することができる。
【００９１】
ｂｒｋｐｔ＝ｃｂａｎｄ＊ＢＲＫＰＯＩＮＴ
【００９２】
第７Ｆ図の曲線の負の勾配上では、
ｍｆａｃｔｏｒ＝ＰＥＡＫＦＡＣ＊１０＊＊（ｍＮＥＧ＊ｍｆ−ｂｒｋｐｔ
−ｃｆ）／ｃｂａｎｄ）
【００９３】
第７Ｆ図の曲線の平坦部では、
ｍｆａｃｔｏｒ＝ＢＥＡＴＦＡＣ
【００９４】
第７Ｆ図の曲線の正の勾配上では、
ｍｆａｃｔｏｒ＝ＰＥＡＫＦＡＣ＊１０＊＊（ｍＰＯＳ＊ｃｆ−ｂｒｋｐｔ
−ｍｆ）／ｃｂａｎｄ）
【００９５】
より詳細には、第１のｍｆａｃｔｏｒは、全てのオーディオ信号パワーがそのビンの下端であるという仮定に基づいて計算され、次に全てのオーディオ信号パワーがそのビンの上端であるという仮定に基づいて第２のｍｆａｃｔｏｒが計算され、第１および第２のｍｆａｃｔｏｒの中の小さい方が、選定符号音に対して、そのオーディオ信号音により与えられるマスキング値として選択される。ステップ７５４において、各符号音の関連する各オーディオ信号音に対して、この処理が実施される。
【００９６】
ステップ７５６において、オーディオ信号音に対応する各マスキング係数により各符号音が調整される。本実施例において、マスキング係数には関連するビンのオーディオ信号パワーが乗じられる。
【００９７】
ステップ７５８において、マスキング係数とオーディオ信号パワーの乗算結果が各ビンについて加算され、各符号音に対する許容パワーが得られる。
【００９８】
ステップ７６０において、評価される符号音のどちら側かの臨界帯域幅内の符号音数、およびオーディオ信号の複雑度について許容符号音パワーが調整される。臨界帯域内の符号音数、ＣＴＳＵＭが、カウントされる。調整係数、ＡＤＪＦＡＣは、次式で与えられ、
【００９９】
ＡＤＪＦＡＣ＝ＧＬＯＢＡＬ＊（ＰＳＵＭ／ＰＲＳＳ）１．５  ／ＣＴＳＵＭ
【０１００】
ここに、ＧＬＯＢＡＬは、ＦＦＴ性能の時間遅延による符号器の不正確さを考慮した軽減度、（ＰＳＵＭ／ＰＲＳＳ）１．５は、経験的複雑度修正係数、１／ＣＴＳＵＭは、マスクしようとする全符号音にわたってオーディオ信号パワーを単に除算することを表す。ＰＳＵＭは、そのＡＤＪＦＡＣが求められる符号音のマスキングに割り当てられるマスキング信号音パワーレベルの和である。平方和根パワー（ＰＲＳＳ）は、次式で与えられる。
【０１０１】
【数１】
2006154851.tif 000004
但し、ｉ＝帯域内のＦＦＴビン
【０１０２】
例えば、帯域内の総マスキング信号音パワーが、１つ、２つおよび３つの信号音間に等しく拡散されるものとすると、次表が得られる。
【０１０３】
【表２】
2006154851.tif 000005
【０１０４】
したがって、ＰＲＳＳによりプログラム材料のマスキングパワーピーク度（増加値）もしくは拡散度（減少値）が測定される。
【０１０５】
第７Ｅ図のステップ７６２において、関心のある帯域内に、まだビンがあるかどうか確認され、あれば前記したように処理される。
【０１０６】
次にマスキング計算の例を挙げる。０ｄＢのオーディオ信号記号を仮定して、与えられる値が、オーディオ信号パワーに関して最大符号音パワーとなるようにされる。４つの例を挙げ、それは、単一の２５００Hz信号音、２０００，２５００および３０００Hzの３つの信号音、２６００を中心とする臨界帯域内の７５の信号音、すなわち、２４１５から２７８５Hzの範囲内に５Hzの等間隔とされた７５の信号音としてモデル化された狭帯域ノイズ、および１７５０から３２５０Hzの範囲内に５Hzの等間隔とされた３５１の信号音としてモデル化された広帯域ノイズである。各ケースについて、ＳＴＡ（sliding tonal analysis）計算結果が、単一信号音、狭帯域ノイズおよび広帯域ノイズ分析の中の最善を選定する計算結果と比較される。
【０１０７】
【表３】
2006154851.tif 000006
【０１０８】
例えば、単一信号音に対するＳＴＡ（sliding tonal analysis）では、マスキング音は２５００Hzであり、０．００２＊２５００１．５  ＋１００＝３５０Hzの臨界帯域幅に対応する。第７Ｆ図の曲線の区切り点は、２５００±０．３＊３５０、すなわち２３９５および２６０５Hzである。１９７６の符号周波数は、第７Ｆ図の曲線では負の勾配部分にあるため、マスキング係数は次のようになる。
【０１０９】
ｍｆａｃｔｏｒ＝０．０２５１１９＊１０−２．４（２５００−１０５−１９７６）／３５０ 
＝３．３６４＊１０−５
＝−４４．７ｄＢ
【０１１０】
１９７６Hzの臨界帯域内には３つの符号音があるため、マスキングパワーは、それらにより分割されて、次のようになる。
【０１１１】
３．３６４＊１０−５＝−４９．５ｄＢ
【０１１２】
この結果は、サンプル計算表の左上部に示すように丸められて−５０ｄＢとされる。
【０１１３】
“３つの中の最善”分析では、最初に関心のある符号音の周波数を中心とする臨界帯域にわたって平均パワーを計算することにより、狭帯域ノイズマスキングが計算される。平均パワーよりもパワーの大きい音は、ノイズの一部とは見なされずに除外される。残りのパワーの和が狭帯域ノイズパワーとなる。最大許容符号音は、関心のある符号音の臨界帯域幅内の全符号音に対する狭帯域ノイズパワーの−６ｄＢである。
【０１１４】
“３つの中の最善”分析では、２０００，２２８０，２６００および２９７０Hzを中心とする臨界帯域に対する狭帯域ノイズパワーを計算することにより、広帯域ノイズマスキングが計算される。こうして得られる最小狭帯域ノイズパワーに適切な臨界帯域幅に対する総帯域幅の比率を乗じて広帯域ノイズパワーが求められる。例えば、３７０Hz臨界帯域幅を有する２６００Hzを中心とする帯域が最小であれば、その狭帯域ノイズパワーに１３２２Hz／３７０Hz＝３．７５を乗じて広帯域ノイズパワーを生じる。許容符号音パワーは、広帯域ノイズパワーの−３ｄＢである。１０の符号音がある場合には、各に許容される最大パワーは１０ｄＢ小さい、すなわち、広帯域ノイズパワーの−１３ｄＢとなる。
【０１１５】
sliding tonal analysis計算は、一般的に“３つの中の最善”計算に対応するように思われ、sliding tonal analysisは、ロバストな方法であることを示している。さらに、多数の信号音の場合におけるsliding tonal analysis分析による結果は、“３つの中の最善”分析におけるものよりも良好である、すなわち、大きい符号音パワーが得られ、“３つの中の最善”計算の１つにきちんと適合しない場合にも、sliding tonal analysisは適切であることを示している。
【０１１６】
次に第８図を参照して、アナログ回路を利用したエンコーダの実施例をブロック図で示す。アナログエンコーダは、入力端子２１０からアナログ形式のオーディオ信号を受信し、そこからオーディオ信号は、入力としてＮ個のコンポーネント発生回路２２０１から２２０Ｎへ送られ、その各々が各符号成分Ｃ１からＣＮを発生する。簡単かつ明瞭にするために第８図には、コンポーネント発生回路２２０１から２２０Ｎしか図示されていない。オーディオ信号に含まれる各データ記号の符号成分を制御可能に発生して符号化されたオーディオ信号を形成するために、各コンポーネント発生回路には、そのイネーブリング入力として働く各データ入力端子２２２１から供給を受ける。コンポーネント発生回路２２０１から２２０Ｎのいくつかへ選択的にイネーブリング信号を加えることにより、各記号は符号成分Ｃ１からＣＮのサブセットとして符号化される。各データ記号に対応する発生された符号成分は、入力として加算回路２２６へ送られ、それは別の入力の入力端子２１０から入力オーディオ信号を受信し、符号成分を入力オーディオ信号へ加えて符号化されたオーディオ信号を発生し出力として送り出す。
【０１１７】
各コンポーネント発生回路は、構造が類似しており、それぞれ重み付け係数決定回路２３０１から２３０Ｎ、信号発生器２３２１から２３２Ｎ、およびスイッチング回路２３４１から２３４Ｎを含んでいる。各信号発生器２３２１から２３２Ｎが、それぞれ個となる符号成分周波数を発生して、それぞれスイッチング回路２３４１から２３４Ｎへ送り、その各々がグランドに接続された第２の入力と各乗算回路２３６１から２３６Ｎの入力に接続された出力を有している。各データ入力端子２２２１から２２２Ｎにおけるイネーブリング入力の受信に応答して、各スイッチング回路２３４１から２３４Ｎは、その信号発生器２３２１から２３２Ｎの出力を対応する１つの乗算回路２３６１から２３６Ｎの入力に接続することにより応答する。しかしながら、データ入力にイネーブリング信号が無い場合には、各スイッチング回路２３４１から２３４Ｎは、その出力を設置された入力へ接続して対応する乗算器２３６１から２３６Ｎの出力がゼロレベルとなるようにする。
【０１１８】
各重み付け係数決定回路２３０１から２３０Ｎは、その対応する周波数帯域内のオーディオ信号の周波数成分の能力を評価して対応する発生器２３２１から２３２Ｎにより発生される符号成分をマスクして重み付け係数を発生し、それは対応する符号成分の振幅を調整してオーディオ信号の重み付け係数決定回路により評価されている部分により、マスクされることを保証するために対応する乗算回路２３６１から２３６Ｎへ入力として送られる。また第９図を参照して、各重み付け係数決定回路２３０１から２３０Ｎの構造を、代表的回路２３０として、ブロック図で示す。回路２３０は、その入力にオーディオ信号を受信してオーディオ信号の各乗算器２３６１から２３６Ｎへ供給する重み付け係数を発生するのに使用される部分を分離する。さらに、マスキングフィルタの特性は、それぞれの能力に従ってオーディオ信号周波数成分の振幅を重み付けして各符号成分をマスクするように選定されている。
【０１１９】
オーディオ信号のマスキングフィルタ２４０により選定された部分は、マスキングフィルタ２４０を通過した周波数帯域内の信号部分の絶対値を表す出力を発生する絶対値回路２４２へ送られる。絶対値回路２４２の出力は、出力信号を発生するように選定された利得を有するスケーリング増幅器２４４へ入力として与えられ、それに対応するスイッチ２３４１から２３４Ｎの出力を乗じて、対応する乗算器２３６１から２３６Ｎの出力に符号成分が発生され、符号化されたオーディオ信号が、音として再生される時に、マスキングフィルタ２４０を通過したオーディオ信号の選定部分により乗算された符号成分がマスクされることが保証される。したがって、各重み付け係数決定回路２３０１から２３０Ｎは、対応する符号成分をマスクするオーディオ信号の選定部分の能力評価を表す信号を発生する。
【０１２０】
本発明によるアナログエンコーダの別の実施例では、各符号成分発生器に対して多数の重み付け係数決定回路が設けられ、所与の符号成分に対応する各重み付け係数決定回路により符号化されたオーディオ信号が音として再生される時に、その特定成分をマスクするオーディオ信号の異なる部分の能力が評価される。例えば、このような複数の重み付け係数決定回路を設けて、その各々が符号化されたオーディオ信号を音として再生する時に、比較的狭い周波数帯域（このような帯域内のオーディオ信号エネルギーは１つの周波数成分しか含みそうにない）内のオーディオ信号の各符号成分をマスクする部分の能力を評価することができる。また各符号成分に対して、さらに重み付け係数決定回路を設けて符号化されたオーディオ信号が音として再生される時に、符号成分周波数を中心周波数とする臨界帯域内のオーディオ信号エネルギーが符号成分をマスクする能力を評価することができる。
【０１２１】
さらに、第８図および第９図の実施例のさまざまな要素がアナログ回路によりインプリメントされるが、このようなアナログ回路により実施される同じ機能が、全部もしくは一部、ディジタル回路によりインプリメントできる。
【０１２２】
復号
【０１２３】
オーディオ信号に含まれる符号を一般的に復号して、符号を振幅に基づいて識別できるようにするだけでなく、特に前記した発明技術により符号化されたオーディオ信号を復号するようにされているデコーダおよび復号方法について次に説明を行う。
【０１２４】
本発明のある特徴に従い、かつ第１０図の機能ブロック図を参照して、機能ブロック２５０に示すようにオーディオ信号レベルおよび非オーディオ信号ノイズレベルの一方もしくは両方に基づいて１つ以上の符号成分について予期振幅を確立することにより、符号化されたオーディオ信号に存在する１つ以上の符号成分が検出される。ブロック２５４に示すように予期振幅に対応する信号を検出して符号成分の存在を確認するために、第１０図の２５２に示すように、このような予期振幅を表す１つ以上の信号が与えられる。符号成分と他のオーディオ信号成分間の振幅関係は、ある程度、予め定められているため、本発明によるデコーダは、オーディオ信号の他の成分によりマスクされる符号成分の存在を検出するのに特にうまく適応されている。
【０１２５】
第１１図は、アナログ形式でデコーダから受信される符号化されたオーディオ信号から符号を抽出するディジタル信号処理を利用した本発明の実施例に従ったデコーダのブロック図である。第１１図のデコーダは、例えば、マイクロフォンでピックアップされ、受信機により音として再生されたテレビジョンもしくはラジオ放送を含む信号、あるいは、このような受信機から直接電気信号の形式で与えられる符号化されたアナログオーディオ信号とすることができる符号化されたアナログオーディオ信号を受信する入力端子２６０を有している。このような符号化されたアナログオーディオ信号は、コンパクト・ディスクやテープ・カセット等の録音を再生して発生することもできる。アナログ調整回路２６２は、符号化されたアナログオーディオを受信してアナログ／ディジタル変換を行う前に、信号増幅、自動利得制御およびアンチエイリアシング低域濾波を実施する入力２６０に接続されている。さらに、アナログ調整回路２６２は、バンドパス濾波動作を実施して出力される信号が符号成分が現れる周波数範囲に限定する。アナログ調整回路２６２は、処理されたアナログオーディオ信号をアナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）２６３へ出力し、そこで受信信号は、ディジタル形式へ変換されてディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２６６へ送られ、ディジタル化されたアナログ信号を処理して符号成分の存在が検出され、それが表す符号記号が確認される。ディジタル信号プロセッサ２６６には（プログラムおよびデータ格納メモリからなる）メモリ２７０および外部コマンドを（例えば、復号開始コマンドもしくは格納された符号の出力コマンド）受信して復号メッセージを出力する入出力（Ｉ／Ｏ）回路２７２に接続されている。
【０１２６】
次に第３図の装置により符号化されたオーディオ信号を復号する第１１図のデジタルデコーダの動作について説明する。アナログ調整回路２６２は、およそ１．５kHz から３．１kHz まで広がる帯域幅により符号化されたオーディオ信号をバンドパス濾波するように働き、ＤＳＰ２６６は、濾波されたアナログ信号を適切な高いレートでサンプルする。次にディジタル化されたオーディオ信号は、ＤＳＰ２６６によりＦＦＴ処理のための周波数成分、すなわちビンへ分離される。特に、所定数の最も最近のデータ点についてオーバーラップされたウィンドウＦＦＴが実施され、十分な数の新しいサンプルが受信されたら、新しいＦＦＴを周期的に実施するようにされる。後記するようにデータは、重み付けされＦＦＴを実施して、各々が所定の幅を有する所定数の周波数ビンが得られる。符号成分周波数を取り巻く範囲内の各周波数ビンのエネルギーＢ（ｉ）が、ＤＳＰ２６６により計算される。
【０１２７】
符号成分が発生し得る各ビンの周りで、ノイズレベル評価が実施される。したがって、第１１図のデコーダを使用して第３図の実施例で符号化された信号を復号する所には、内部に符号成分が現れることのある４０の周波数ビンがある。このような各周波数ビンについて、次のようにノイズレベルが評価される。最初に、関心のあるｊ個の特定周波数ビン（すなわち、符号成分が現れることのあるビン）の上下に周波数が広がるウィンドウ内の周波数ビン内の平均エネルギーＥ（ｊ）が、下記の関係式に従って計算される。
【０１２８】
【数２】
2006154851.tif 000007
【０１２９】
ここに、ｉ＝（ｊ−ｗ）→（ｊ＋ｗ）およびｗは、ビン数で表した関心のあるビンの上下のウィンドウの広がりである。次に次式に従って周波数ビンｊ内のノイズレベルＮＳ（Ｊ）が評価される。
【０１３０】
ＮＳ（ｊ）＝（ΣＢｎ（ｉ））／（Σδ（ｉ））
【０１３１】
ここに、Ｂ（ｉ）＜Ｅ（Ｊ）であれば、Ｂｎ（ｉ）はＢ（ｉ）（ビンｉ内のエネルギーレベル）に等しく、さもなくばゼロに等しく、Ｂ（ｉ）＜Ｅ（Ｊ）であれば、δ（ｉ）は１に等しく、さもなくばゼロに等しい。すなわち、ノイズ成分は、関心のあるビンを取り巻く特定ウィンドウ内の平均エネルギーレベルよりも低いレベルの成分、したがって、このような平均エネルギーレベルよりも低いオーディオ信号成分を含むものと推定される。
【０１３２】
関心のあるビンのノイズレベルが評価されたら、関心のあるビン内のエネルギーレベルＢ（ｊ）を評価されたノイズレベルＮＳ（ｊ）で除算することにより、そのビンの信号／ノイズ比ＳＮＲ（ｊ）が評価される。後記するように、ＳＮＲ（ｊ）の値は、データ記号の状態だけでなく同期化記号の存在およびタイミングを検出するのに利用される。さまざまな技術を利用して統計的ベースでオーディオ信号成分を符号成分として考慮することから除外することができる。例えば、信号対ノイズ比の最も高いビンが、オーディオ信号成分を含んでいると想定することができる。もう１つの可能性は、ＳＮＲ（ｊ）が所定値よりも高いビンを排除することである。さらにもう１つの可能性は、最高もしくは最低のＳＮＲ（ｊ）を有するビンを考慮から除外することである。
【０１３３】
第３図の装置により符号化されたオーディオ信号内の符号の存在を検出するために使用する場合、第１１図の装置は、符号記号を見つけることができる所定期間の少なくとも主要部分について繰り返し、関心のある各ビン内の符号成分の存在を示すデータを累積する。したがって、前記プロセスは、何回も繰り返され、関心のある各ビンについてその時間フレームにわたって成分存在データが累積される。同期化符号の使用に基づいて、適切な検出時間フレームを確立する技術については後記する。ＤＳＰ２６６は、関連する時間フレームについて、このようなデータを累積すると、可能な符号信号のいずれがオーディオ信号内に存在していたかを後記する方法で確認する。次にＤＳＰ２６６は、検出された符号記号をＤＳＰの内部クロック信号に基づいて記号が検出された時間を識別するタイムスタンプと共に、メモリ２７０に格納する。その後、Ｉ／Ｏ回路２７２を介して受信したＤＳＰ２６６への適切なコマンドに応答して、ＤＳＰは、格納された符号記号およびタイムスタンプをＩ／Ｏ回路２７２を介してメモリ２７０から出力させる。
【０１３４】
第１２Ａ図および第１２Ｂ図のフロー図は、入力端子２６０に受信されるアナログオーディオ信号内に符号化された記号を復号するために、ＤＳＰ２６６が実施する動作シーケンスを示す。最初に、第１２Ａ図を参照して、復号プロセスが開始されると、ＤＳＰ２６６は、ステップ４５０において主プログラムループへ入り、そこでフラグＳＹＮＣＨを設定して、まずＤＳＰ２６６が所定のメッセージ順で入力オーディオ信号内のｓｙｎｃ記号ＥおよびＳの存在を検出する動作を開始するようにする。ステップ４５０が実施されると、ＤＳＰ２６６はサブルーチンＤＥＴを呼び出し、それは第１２Ｂ図のフロー図において、オーディオ信号内に存在するｓｙｎｃ記号を表す符号成分を探索するように図示されている。
【０１３５】
第１２Ｂ図を参照して、ステップ４５４において、ＤＳＰは、前記したＦＦＴを実施するのに十分な数が格納されるまで繰り返し、入力オーディオ信号のサンプルを集めて格納する。これが達成されると、ステップ４５６に示すように、格納されたデータについて余弦二乗重み付け関数、カイザーベッセル関数、ガウス（ポアソン）関数、ハミング関数等の重み付け関数もしくはデータをウィンドウするための他の適切な重み付け関数が実施される。しかしながら、符号成分が十分明確であれば、重み付けは不要である。ステップ４６０に示すように、次にウィンドウされたデータについてオーバーラップＦＦＴが行われる。
【０１３６】
ＦＦＴが完了すると、ステップ４６２において、ＳＹＮＣＨフラグがセットされているか（この場合はｓｙｎｃ記号が予期される）あるいはリセットされているか（この場合はデータビット記号が予期される）調べられる。最初にＤＳＰは、ｓｙｎｃ記号を表す符号成分の存在を検出するＳＹＮＣＨフラグをセットするため、プログラムはステップ４６６へ進み、そこでステップ４６０のＦＦＴにより得られた周波数領域データを評価して、このようなデータがＥｓｙｎｃ記号もしくはＳｓｙｎｃ記号を表す成分の存在を示すかどうか確認される。
【０１３７】
同期化記号の存在とタイミングを検出する目的で、最初に可能な各ｓｙｎｃ記号およびデータ記号についてＳＮＲ（ｊ）の値の和が求められる。同期化記号を検出するプロセスの所与の時間に、特定の記号が予期される。予期記号を検出する最初のステップとして、その対応する値ＳＮＲ（ｊ）が任意他の値よりも大きいかどうか確認される。大きければ、符号成分を含むことができる周波数ビン内のノイズレベルに基づいて検出しきい値が確立される。すなわち、任意所与の時間において、符号化されたオーディオ信号には１つの符号記号しか含まれず、関心のあるビンの１／４しか符号成分を含んでいない。残りの３／４は、ノイズ、すなわち、プログラム・オーディオ成分および／もしくは他の外部エネルギーを含んでいる。検出しきい値は、関心のある４０の周波数ビン全てに対するＳＮＲ（ｊ）の値の平均として作り出されるが、乗法因子により調整して周囲ノイズの影響を考慮および／もしくは観察されたエラーレートの補償を行うことができる。
【０１３８】
このようにして検出しきい値が確立されると、予期された同期化記号のＳＮＲ（ｊ）の値の和を検出しきい値と比較して、しきい値よりも大きいかどうか確認される。大きければ、予期された同期化記号の有効な検出が示される。これが達成されると、ステップ４７０に示すように、プログラムは、ステップ４７２において第１２Ａ図の主処理ループへ戻り、そこで（後記するように）復号されたデータのパターンが所定の適格基準を満たすかどうか確認される。満たさない場合には、ステップ４５０へ処理が戻ってオーディオ信号内のｓｙｎｃ記号の存在探索が開始されるが、このような基準が満たされる場合には、ステップ４７４に示すように、予期されたｓｙｎｃパターン（すなわち、記号ＥおよびＳの予期されたシーケンス）が完全に受信され、検出されているかどうか確認される。
【０１３９】
しかしながら、サブルーチンＤＥＴを最初に通過した後で、パターンが適格基準を満たすかどうかを確認するのに十分なデータが集められており、そのためステップ４７４から、処理はサブルーチンＤＥＴへ戻って、さらにＦＦＴを実施してｓｙｎｃ記号の存在を評価する。サブルーチンＤＥＴが所定回数実施されて、処理がステップ４７２へ戻ると、ＤＳＰは累積されたデータがｓｙｎｃパターンの適格基準を満たすかどうか確認する。
【０１４０】
すなわち、ＤＥＴが、このような所定回数だけ実施されると、サブルーチンＤＥＴのステップ４６６において対応する数の評価がなされている。“Ｅ”記号が見つかった回数は、ある実施例において対応する期間中の一定量の“Ｅ”記号エネルギーとして使用される。しかしながら、（平均ビン・エネルギーを越える“Ｅ”ビンＳＮＲの総量等の）他の量の“Ｅ”記号エネルギーを使用することもできる。サブルーチンＤＥＴを再度呼び出しステップ４６６において、さらに評価を実施した後で、ステップ４７２において、この最も最近の評価が所定期間中に累積されたものへ加えられ前に、累積されたものの中で最も古い評価が廃棄される。このプロセスは、ＤＥＴサブルーチンを何度も通過する間、継続されステップ４７２において“Ｅ”記号エネルギーのピークが求められる。このようなピークが求まらない場合には、ｓｙｎｃパターンに遭遇していないことが確認され、ステップ４７２からステップ４５０へ処理が戻されてＳＹＮＣＨフラグが再度セットされ、ｓｙｎｃパターンの探索が開始される。
【０１４１】
しかしながら、“Ｅ”信号エネルギーのこのような最大値が見つかると、サブルーチンＤＥＴ４５２の後で、ステップ４７２において実施される評価プロセスは毎回ステップ４６６からの同数の評価を使用して継続され、最も古い評価を廃棄して最も新しい評価が加えられ、そのためにスライディングデータウィンドウを利用するようにされる。このプロセスが継続して、ステップ４７２を所定回数通過した後で、“Ｅ”記号から“Ｓ”への交差が生じているか確認される。１実施例において、これはスライディングウィンドウ内でステップ４６６から生じる“Ｓ”ビンＳＮＲの総量が同じ期間中に“Ｅ”ビンＳＮＲの総量を初めて越える点として確認される。このような交差点が見つかると、前記したように処理が継続されてスライディングデータウィンドウ内の最大“Ｓ”検出数により示される最大“Ｓ”記号エネルギーが探索される。このような最大値が見つからないか、あるいは“Ｅ”記号エネルギーの最大値の後の予期された時間フレーム内に最大値が生じない場合には、ステップ４７２からステップ４５０へ処理が戻されてｓｙｎｃパターンの探索が開始される。
【０１４２】
前記した基準が満たされる場合には、ステップ４７４においてｓｙｎｃパターンの存在が宣言され、ステップ４８０における処理が継続されて“Ｅ”および“Ｓ”記号エネルギー最大値および検出された交差点に基づいて予期されたビット間隔が求められる。ｓｙｎｃパターンの存在を検出するための前記したプロセスの替わりに、他の方法を採ることもできる。ｓｙｎｃパターンが前記したような基準は満たさないが、適格パターンに近い（すなわち、検出されたパターンが明確に非適格ではない）別の実施例では、（後記するように）ｓｙｎｃパターンが検出されているかという確認は、あとに延ばして実施された評価に基づくそれ以上の分析を保留し、潜在的なｓｙｎｃパターンに続いて予期されたデータ間隔内のデータビットの存在を確認することができる。検出されたデータの総量、すなわち、推測されたｓｙｎｃパターン間隔および推測されたビット間隔中に検出されたデータの総量に基づいて、可能なｓｙｎｃパターンの遡及的適格化を実施することができる。
【０１４３】
第１２Ａ図のフロー図に戻って、前記したように、ステップ４８０において
ｓｙｎｃパターンが適格化されると、２つの最大値および交差点に基づいてビットタイミングが求められる。すなわち、これらの値を平均化して引き続く各データビット間隔の予期された開始点および終止点を求めることができる。これが達成されると、ステップ４８２においてＳＹＮＣＨフラグがリセットされて、ＤＳＰが次にいずれかの可能なビット状態の存在を探索することが表示される。次にサブルーチンＤＥＴ４５２が再度呼び出され、第１２Ｂ図も参照して、ステップ４６２においてＳＹＮＣＨフラグの状態が、ビット状態を確認しなければならないことを表示するまで、前記したようにサブルーチンが実施され、次に処理はステップ４８６へ進む。ステップ４８６において、ＤＳＰは、前記したように０ビット状態もしくは１ビット状態を示す符号成分の存在を探索する。
【０１４４】
これが達成されると、ステップ４７０において、処理はステップ４９０において第１２Ａ図の主処理ループへ戻り、そこでビット状態を確認するのに十分なデータが受信されているかどうか判断される。そのために、サブルーチン４５２を何度も通過させて、最初の通過後に、処理はサブルーチンＤＥＴ４５２へ戻って、新しいＦＦＴに基づいてさらに評価を実施するようにしなければならない。サブルーチン４５２が所定の回数だけ実施されると、ステップ４８６において収集されたデータを評価して、受信データが、０状態、１状態および（パリティデータを使用して解明することができる）中間状態のいずれを示すかが確認される。すなわち、“０”ビンＳＮＲの総量が“１”ビンＳＮＲの総量と比較される。いずれか大きい方によりデータ状態が決定され、同じである場合には、データ状態は不確定である。また、“０”ビンおよび“１”ビンＳＮＲの総量が等しくはないが、近い場合には、不確定データ状態を宣言することができる。また、より多数のデータ記号を利用する場合には、ＳＮＲの和が最大である記号が受信記号と確認される。
【０１４５】
ステップ４９０へ再度処理が戻ると、ビット状態の確認が検出されて、処理はステップ４９２へ続き、そこでＤＳＰは、データをメモリ２７０に格納して受信オーディオ信号の符号化された成分により表される所定数の記号を有する語を組み立てる各ビットの状態を表示する。その後、ステップ４９６において、符号化された語、すなわちメッセージの全ビットが受信データから与えられているかどうか確認される。そうでなければ、ＤＥＴサブルーチン４５２へ処理が戻って、次の予期されたメッセージ記号のビット状態が確認される。しかしながら、ステップ４９６においてメッセージの最終記号が受信されていることが確認されると、ステップ４５０へ処理が戻され、符号化されたオーディオ信号の符号成分で表されるそのｓｙｎｃ記号の存在を検出することにより、新しいメッセージの存在を探索するＳＹＮＣＨフラグがセットされる。
【０１４６】
第１３図を参照して、ブロック２７６に示すように、ある実施例において非符号オーディオ信号成分および（個の状況では、まとめて“ノイズ”と呼ぶ）他のノイズのいずれか、もしくは両方を使用してしきい値等の比較値が作り出される。機能ブロック２７７に示すように、符号化されたオーディオ信号の１つもしくは、いくつかの部分を比較値と比較して符号成分の存在が検出される。好ましくは、符号化されたオーディオ信号を最初に処理して、周波数帯域もしくは符号成分を含むことがある帯域内の成分を分離し、次に機能ブロック２７８に示すように、それらをある期間累積してノイズの平均をとる。
【０１４７】
次に第１４図を参照して、本発明によるアナログ・デコーダの実施例をブロック図で示す。第１４図のデコーダは４群のコンポーネント検出器２８２，２８４，２８６および２８８に接続された入力端子２８０を含んでいる。各コンポーネント検出器群２８２から２８８は、各符号記号を表す入力オーディオ信号内の符号成分の存在を検出するように働く。第１４図の実施例では、デコーダ装置は、４Ｎ個の符号成分のいずれかの存在を検出するように構成されており、Ｎは整数であり、符号は、各々がＮ個の符号成分の独特の群で表される４つの異なる記号により構成されるようにされている。したがって、４つの群２８２から２８８には、４Ｎ個のコンポーネント検出器が含まれている。
【０１４８】
群２８２から２８８の４Ｎ個のコンポーネント検出器の１個の実施例を第１５図にコンポーネント検出器２９０としてブロック形式で示す。コンポーネント検出器２９０は、第１４図のデコーダの入力２８０に接続されて符号化されたオーディオ信号を受信する入力２９２を有している。コンポーネント検出器２９０は、１実施例において、各被検出符号成分の周波数を中心とする帯域内のオーディオ信号エネルギーを通す比較的広い通過域を有するバンドパスフィルタの形をとるノイズ評価フィルタ２９４を有する上部回路分岐を含んでいる。また好ましくは、ノイズ評価フィルタ２９４は、２個のフィルタを含むことができ、その一方は、検出すべき各符号成分の周波数よりも上から広がる通過域を有し、他方のフィルタは、上縁が被検出各符号成分の周波数よりも下である通過域を有し、２個のフィルタが一緒になって被検出成分の周波数の上下の周波数（それ自体は含まない）を有するエネルギーを通過させるが、その近辺周波数内となるようにされる。
【０１４９】
ノイズ評価フィルタ２９４の出力は、絶対値回路２９６の入力に接続されており、それはノイズ評価フィルタ２９４の出力の絶対値を表す出力信号を積分器３００の入力へ与え、積分器は入力される信号を累積して被検出成分の周波数は含まず、それに隣接する周波数スペクトル部分内の信号エネルギーを表す出力値を発生して、対数増幅器として作動する差分増幅器３０２の反転入力へ出力する。
【０１５０】
第１５図のコンポーネント検出器は、符号化されたオーディオ信号を受信する入力２９２に接続された入力を有し、ノイズ評価フィルタ２９４の比較的広い帯域よりも実質的に狭い周波数帯域を通す信号評価フィルタ３０６を含む下部分岐も含んでおり、信号評価フィルタ３０６は、実質的に各被検出符号信号成分の周波数の信号成分しか通さないようにされる。信号評価フィルタ３０６の出力は、もう１つの絶対値回路３０８の入力に接続されており、それは信号評価フィルタ３０６を通過した信号の絶対値を表す信号を出力に発生する。絶対値回路３０８の出力は、もう１つの積分器３１０の入力に接続されている。積分器３１０は、回路３０８から出力される値を累積して、信号評価フィルタの狭い帯域幅内のエネルギーを表す出力信号を所定期間発生する。
【０１５１】
各積分器３００および３１０は、端子３１２に加えられる共通リセット信号を受信するように接続されたリセット端子を有している。リセット信号は、周期的にリセット信号を発生する第１４図に示す制御回路３１４から供給される。
【０１５２】
第１５図に戻って、積分器３１０の出力は、増幅器３０２の反転入力へ供給され、それは積分器３１０の出力と積分器３００の出力間の差を表す出力信号を発生する。増幅器３０２は対数増幅器であるため、可能な出力値の範囲が圧縮されてリセット信号を加えることにより、制御回路３１４が決定する所与の期間中符号成分の存否を検出するウィンドウコンパレータ３１６に加わる出力のダイナミックレンジが低減される。ウィンドウコンパレータは、増幅器３０２から供給される入力がコンパレータ３１６の低しきい値入力端子ヘ固定値として加えられる低しきい値と、コンパレータ３１６の高しきい値入力端子ヘ加えられる固定高しきい値との間に入る時に、符号存在信号を出力する。
【０１５３】
再度第１４図を参照して、各コンポーネント検出器群のＮ個の各コンポーネント検出器２９０は、そのウィンドウコンパレータ３１６の出力が符号確認論理回路３２０の入力に接続されている。回路３２０は、制御回路３１４の制御の元で、制御回路３１４により確立される多数のリセットサイクルにわたって、４Ｎ個のコンポーネント検出器回路からのさまざまな符号存在信号を累積する。後記するように、確立される所与の記号の検出間隔が終了すると、この間隔中に最大数のコンポーネントが検出された記号としてどの符号記号が受信されたかが符号確認論理回路３２０により確認され、検出された符号記号を示す信号が出力端子３２２に出力される。出力信号は、メモリに格納し、大きいメッセージもしくはデータファイルへアッセンブリし、送信したり（例えば、制御信号として）利用することができる。
【０１５４】
第１１図、第１２Ａ図、第１２Ｂ図、第１４図および第１５図に関して、前記したデコーダの記号検出間隔は、各符号化されたメッセージにより送信され所定の持続時間および順序を有する同期化記号のタイミングに基づいて確立することができる。例えば、オーディオ信号に含まれる符号化されたメッセージは、共に第１４図に関して前記したように、符号化されたＥ記号の２つのデータ間隔とそれに続く符号化されたＳ記号の２つのデータ間隔により構成することができる。第１１図、第１２Ａ図、第１２Ｂ図、第１４図および第１５図のデコーダは、最初に予期された同期化記号、すなわち、所定の期間中に送信された符号化されたＥ記号の存在を始めに探索して、その送信間隔を決定するように作動する。その後、デコーダは、記号Ｓを特徴づける符号成分の存在を探索し、それが検出されると、デコーダはその送信間隔を決定する。検出された送信間隔から、Ｅ記号からＳ記号への遷移点が決定され、この点から、各データビット記号の検出間隔が設定される。各検出間隔中に、デコーダは、符号成分を累積して前記したように、その間隔中に送信された各記号を決定する。
【０１５５】
第１４図および第１５図の実施例のさまざまな要素が、アナログ回路によりインプリメントされているが、それにより実施される同じ機能を、全部もしくは一部、ディジタル回路によりインプリメントできる。
【０１５６】
次に第１６図および第１７図を参照して、テレビジョンおよびラジオプログラム等の広く流布される情報に対する聴衆の評価を作り出すシステムを示す。第１６図は、放送時間と共に放送局を識別するように符号化されているオーディオ信号を空中へ放送するラジオ放送局のブロック図である。所望により、放送されるプログラムやセグメントのアイデンティティも含めることができる。コンパクトディスクプレーヤ、デジタルオーディオテープフレーヤ等のプログラムオーディオソース、もしくはライブオーディオソースが、制御装置３４２を介して局マネージャにより制御され放送されるオーディオ信号が制御可能に出力される。プログラムオーディオソースの出力３４は、第３図の実施例に従ってエンコーダ３４８の入力に接続され、ＤＳＰ１０４、バンドパスフィルタ１２０、アナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）１２４、ディジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）１４０およびその加算回路１４２を含んでいる。制御装置３４２は、第３図の実施例のホストプロセッサ９０、キーボード９６およびモニター１００を含み、制御装置３４２内に含まれるホストプロセッサが、第１６図のエンコーダ３４８内に含まれるＤＳＰに接続されるようにされる。エンコーダ３４８は、制御装置３４２の制御の元で符号化されたメッセージを被送信オーディオ内に周期的に含めるように作動し、メッセージは適切な識別データを含んでいる。エンコーダ３４８は、符号化されたオーディオをラジオ送信機３５０の入力へ送り、それは符号化されたプログラム・オーディオによりキャリアを変調しアンテナ３５２を介して空中へ送信する。制御装置３４２内に含まれたホストプロセッサは、キーボードによりエンコーダを制御して局識別データを含む適切な符号化されたメッセージを出力する。ホストプロセッサは、その中の基準クロック回路によりデータの放送時間を自動的に作り出す。
【０１５７】
第１７図を参照して、システムのパーソナルモニタリング装置３８０が、聴衆評価調査に参加する聴衆の一員が携行するのに十分小さいサイズのハウジング３８２内に密閉されている。予め定められた１週間等の調査期間中、毎日の指定された時間中に聴衆の一員が携行する、装置３８０等のパーソナルモニタリング装置が、数人の聴衆構成員の各人へ提供される。パーソナルモニタリング装置３８０は、第１７図のラジオ受信機３９０等の、ラジオ受信機のスピーカにより音響として再生されたラジオプログラム等を含む、装置３８０を携行した聴衆の一員が利用できる音響をピックアップする全方向マイクロフォン３８６を含んでいる。
【０１５８】
パーソナルモニタリング装置３８０は、マイクロフォン３８６の出力に接続された入力を有し、アナログ／ディジタル変換の前にアンチエイリアシング濾波を実施するだけでなく、マイクロフォン３８６の出力を増幅してバンドパス濾波しエンコーダ３４８によりプログラム・オーディオに含められた符号のさまざまな周波数成分を含むオーディオ周波数帯域の外側の周波数を減衰させる。
【０１５９】
パーソナルモニタリング装置３８０のディジタル回路を第１７図にブロック図で示し、それはデコーダブロックおよび制御ブロックを含みいずれも、例えば、ディジタル信号プロセッサによりインプリメントすることができる。プログラムおよびデータ格納メモリ４０４が、そのライトおよびリード動作を制御する制御ブロック４０２だけでなく検出された符号を受信して格納するデコーダ４００にも接続されている。入出力（Ｉ／Ｏ）回路４０６が、その中へプログラム命令等の情報を格納するだけでなくパーソナルモニタリング装置３８０から出力されるデータを受信するためにメモリ４０４に接続されている。Ｉ／Ｏ回路４０６は、装置３８０の入出力動作を制御する制御ブロック４０２にも接続されている。
【０１６０】
デコーダ４００は、前記した第１１図のデコーダに従って作動して、メモリ４０４に格納される局識別およびタイムコードデータを出力する。パーソナルモニタリング装置３８０には、外部装置からコマンドを受信するだけでなくメモリ４０４に格納された累積された局識別およびタイムコードデータを出力するコネクタも設けられている。
【０１６１】
好ましくは、パーソナルモニタリング装置３８０は、本出願と同じ譲受人であり参照としてここに組み入れられている、１９９３年、８月２日に出願された米国特許出願第０８／１０１，５５８号聴衆モニタリング／記録装置用コンプライアンスインセンティブに開示されているようなドッキング局と作動することができる。さらに、好ましくは、パーソナルモニタリング装置３８０には、やはり前記した米国特許出願第０８／１０１，５５８号に開示されているポータブル放送露呈モニタリング装置の付加特徴が与えられている。
【０１６２】
ドッキング局は、モデムを介した電話線により中央データ処理施設と通信して、識別およびタイムコードデータをそこへアンロードし聴衆の視聴に関する報告を作る。中央施設は、また、実行可能プログラム情報等の情報をドッキング局へダウンロードしてそこで使用させかつ／もしくは装置３８０へ提供することができる。中央施設は、また既存のＦＭ放送等のＲＦチャネルを介して、本発明の方法で符号化された情報をドッキング局および／もしくは装置３８０へ送ることができる。ドッキング局および／もしくは装置３８０には、符号化されたＦＭ放送を復調し本発明に従ってデコーダへ送るＦＭ受信機（簡単明瞭にするため図示せず）が設けられている。符号化されたＦＭ放送は、ケーブルその他の伝送メディアを介して送ることもできる。
【０１６３】
パーソナルモニタリングユニットによりモニタリングする他に、（セットトップユニット等の）静止ユニットを利用することもできる。セットトップユニットは、受信機から電気形式の符号化されたオーディオを受信するように接続するか、もしくは第１７図のマイクロフォン３８６等のマイクロフォンを利用することができる。次にセットトップユニットは、本発明を使用して選定されたチャネルをモニターし、聴衆構成はモニタリングしたりしなかったりする。
【０１６４】
本発明の符号化および復号化技術に対する他の応用も考えられる。１つの応用では、コマーシャルのサウンドトラックにコマーシャルモニタリングを可能にして協定した時間に（テレビジョンやラジオ放送、その他により）コマーシャルが伝送されていることを保証するための識別符号が設けられる。
【０１６５】
別の応用では、本発明に従って作り出された符号形式で制御信号が送られる。このような１つの応用では、インタラクティブトイがテレビジョンもしくはラジオ放送のオーディオ部分、すなわち録音に含まれた符号化された制御信号を受信して復号し応答作用を実施する。別の応用では、テレビジョンもしくはラジオ放送のオーディオ部分、すなわち録音に親制御符号が含まれており、受信もしくは再生装置が、このような符号を復号して、親制御機能を実施し放送および録音の受信や再生を選択的に防止できるようにされている。また、セルラー電話伝送に制御符号を含めることにより、セルラー電話ＩＤの非許可使用アクセスを制約することができる。別の実施例では、電話伝送に符号が含まれて、音声およびデータの伝送を識別し伝送経路の選定を適切に制御して改変伝送データが回避される。
【０１６６】
例えば、軍事伝送および航空機の音声通信の信憑性を保証する等のさまざまな送信機識別機能をインプリメントすることもできる。このような１つの応用では、市場調査の参加者が拡声放送に付加された符号化されたメッセージや類似のオーディオ信号を小売店やショッピングモールで受信して、参加者の存在を記録するパーソナルモニターを着用する。別の応用では、作業場でオーディオ信号へ付加された付加されたメッセージを受信して、割り当てられた場所にいることをモニターするパーソナルモニターを使用人が着用する。
【０１６７】
本発明の符号化および復号化技術を使用して、安全通信をインプリメントすることもできる。このような１つの応用では、本発明に従った符号化および復号化により符号が、周囲の水中音響によりマスクされるように符号成分レベルを割り当てるか、もしくは符号送信機の位置で音を発生する音源により安全水中通信が実施される。別の応用では、マスクされた符号を含むことによりページング装置により受信され復号される他の空中オーディオ信号伝送との安全なページング伝送が行われる。
【０１６８】
本発明の符号化および復号化技術は、音声符号を認証するのに使用することもできる。例えば、電話注文の応用では、記憶された音声プリントを生の発声と比較することができる。別の例として、保安番号および／もしくは１日の時間等のデータを符号化し、かつ発声と組み合わせ、次に復号して使用することにより発声の処理を自動的に制御することができる。このシナリオにおける符号化装置は、電話機や他の音声通信装置に取り付けるか、もしくは発声が、電話線等を介して送られずに、直接記憶される場合には独立した固定ユニットとされる。もう１つの応用は、携帯電話機のメモリ内に認証符号を与えて、音声ストリームが認証符号を含むようにし、非許可伝送を検出できるようにすることである。
【０１６９】
また音声その他のオーディオ伝送にデータを含むことにより、通信チャネル帯域幅を一層良好に利用することができる。このような１つの応用では、航空機の計器の読取値を示すデータが、空中対地上音声伝送に含まれ、音声およびデータチャネルを分離することなく航空機の運行状態を地上コトローラへ知らせることができる。符号レベルは、符号成分が音声伝送によりマスクされて干渉を回避できるように選定される。
【０１７０】
本発明の符号化技術により許可された各コピーのオーディオ部分に一意的な識別番号を符号化することにより、海賊版テープ、オーディオ／ビデオレコーディングおよび音楽等の著作権作品の非許可コピーを検出することもできる。多数のコピーから符号化された識別番号が検出されれば、非許可コピーがなされていることが明白である。
【０１７１】
もう１つの応用では、本発明に従ってデータを組み入れたＶＣＲを使用して記録されているプログラムが決定される。（娯楽プログラム、コマーシャル、等の）ビデオプログラムに本発明に従ってプログラムを識別する識別符号が符号化される。ＶＣＲを記録モードとすると、記録されている信号のオーディオ部分がデコーダへ送られて、その中の識別符号が検出される。検出された符号は、ＶＣＲのメモリに格納され後にレコーディングの使用報告を作り出すのに使用される。
【０１７２】
局から放送されているか、あるいはプロバイダにより別の方法で伝送されている著作権のある作品を示すデータを本発明を使用して集めて著作権印税の債務を確かめることができる。作品には一意的に識別する各識別符号が符号化されている。１つ以上の局やプロバイダにより放送もしくは他の方法で伝送された信号が供給されるモニタリングユニットは、本発明に従って、そのオーディオ部分をデコーダへ与えその中に存在する識別符号が検出される。検出された符号は、メモリに格納され印税債務を賦課するのに使用される報告を作り出すのに使用される。
【０１７３】
ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group)２標準に従って提案されたデコーダには、本発明に従って符号化されたデータを抽出するのに必要な音響伸長処理のいくつかの要素が既に含まれているため、本発明に従った符号を使用するレコーディング禁止技術（例えば、著作権のある作品の非許可レコーディングを防止する）は、ＭＰＥＧ２デコーダに良く適している。本発明に従った適切なデコーダがレコーダ内に設けられるか、もしくは補助装置として設けられており、レコーディングされるオーディオ内に存在するコピー禁止符号を検出する。レコーダは、検出された禁止符号に応答して、対応するオーディオ信号およびビデオ信号等の、それに伴う任意の信号のレコーディングを不可能とする。本発明に従って符号化された著作権情報は、インバンド（in-band)であり、タイミングや同期化を付加する必要がなく、当然プログラム材料を伴っている。
【０１７４】
さらに別の応用では、空中、ケーブルキャストもしくは他の方法で伝送されたプログラムやテープ、ディスク等に記録された他のプログラムには、制御信号により符号化され１台以上の視聴者作動装置で使用されるオーディオ部分が含まれている。例えば、サイクリストが走行する道を示すプログラムには、描かれた道の見かけ上の傾斜に従ってペダルの抵抗や抗力を制御するための静止練習自転車で使用する制御信号により、本発明に従って符号化されたオーディオ部分が含まれている。静止自転車のペダルを漕ぐと、ユーザは、テレビジョンや他のモニターでプログラムを眺め、プログラムのオーディオ部分は音として再生される。静止自転車内のマイクロフォンが再生された音を変換し、本発明に従ってデコーダがその中の制御信号を検出して、練習自転車のペダル抵抗制御装置へ送る。
【０１７５】
前記したことから本発明の技術は、全体もしくは一部をアナログもしくはディジタル回路を使用してインプリメントすることができ、その信号処理機能の全体もしくは一部をハードワイヤド回路で実施したり、ディジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、（パラレルプロセッサ等の）マルチプルプロセッサ等を使用して実施できる。
【０１７６】
本発明の特定実施例について詳細に開示してきたが、本発明は、これらの厳密な実施例に限定されるものではなく、当業者であれば請求の範囲に明記された発明の範囲や精神を逸脱することなく、さまざまな修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は、例えば、テレビジョン放送またはラジオ放送その他に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】第１図は、本発明の一態様によるエンコーダの機能ブロック図である。
【図２】第２図は、本発明の一実施例によるディジタル・エンコーダの機能ブロック図である。
【図３】第３図は、アナログ形式で供給される音声信号をコード化するのに使用するコード化システムのブロック図である。
【図４】第４図は、第３図の実施例によってコード化された種々のデータ記号の周波数組成を図示するのに使用するスペクトル図を提供している。
【図５】第５図は、第３図の実施例の動作を図示するのに使用する機能ブロック図である。
【図６】第６図は、第３図の実施例の動作を図示するのに使用する機能ブロック図である。
【図７Ａ】第７Ａ図は、第３図の実施例に用いるソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートである。
【図７Ｂ】第７Ｂ図は、第３図の実施例に用いるソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートである。
【図７Ｃ】第７Ｃ図は、第３図の実施例に用いるソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートである。
【図７Ｄ】第７Ｄ図は、第３図の実施例に用いる代替的ソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートである。
【図７Ｅ】第７Ｅ図は、第３図の実施例に用いる代替的ソフトウェア・ルーチンを図示するためのフローチャートである。
【図７Ｆ】第７Ｆ図は、単一信号音マスキング関係の線形近似を示すグラフである。
【図８】第８図は、アナログ回路群を用いるエンコーダのブロック図である。
【図９】第９図は、第８図の実施例の重み付け係数決定回路のブロック図である。
【図１０】第１０図は、本発明の或る一定の特徴によるデコーダの機能ブロック図である。
【図１１】第１１図は、ディジタル信号処理を用いる本発明の一実施例によるデコーダのブロック図である。
【図１２Ａ】第１２Ａ図は、第１１図のデコーダの動作を説明するのに使用するフローチャートである。
【図１２Ｂ】第１２Ｂ図は、第１１図のデコーダの動作を説明するのに使用するフローチャートである。
【図１３】第１３図は、本発明の或る一定の実施例によるデコーダの機能ブロック図である。
【図１４】第１４図は、本発明によるアナログ・デコーダの一実施例のブロック図である。
【図１５】第１５図は、第１４図の実施例の構成要素検出器のブロック図である。
【図１６】第１６図は、広範に広められた情報に対する聴衆の評価を生成するシステムに組み込まれた本発明の実施例による装置のブロック図である。
【図１７】第１７図は、広範に広められた情報に対する聴衆の評価を生成するシステムに組み込まれた本発明の実施例による装置のブロック図である。
【符号の説明】
【０１７９】
３４  周波数によるマスキング評価ブロック，４０  コード発生器，４６  総和回路，２５０  予期された振幅決定ブロック，２５４  符号抽出ブロック
【図１】
2006154851.tif 000008
【図２】
2006154851.tif 000009
【図３】
2006154851.tif 000010
【図４】
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【図５】
2006154851.tif 000012
【図６】
2006154851.tif 000013
【図７Ａ】
2006154851.tif 000014
【図７Ｂ】
2006154851.tif 000015
【図７Ｃ】
2006154851.tif 000016
【図７Ｄ】
2006154851.tif 000017
【図７Ｅ】
2006154851.tif 000018
【図７Ｆ】
2006154851.tif 000019
【図８】
2006154851.tif 000020
【図９】
2006154851.tif 000021
【図１０】
2006154851.tif 000022
【図１１】
2006154851.tif 000023
【図１２Ａ】
2006154851.tif 000024
【図１２Ｂ】
2006154851.tif 000025
【図１３】
2006154851.tif 000026
【図１４】
2006154851.tif 000027
【図１５】
2006154851.tif 000028
【図１６】
2006154851.tif 000029
【図１７】
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