借助于感觉编码的辅助信号和声频信号同时传送制造技术

一种用感觉编码技术通过传统的声音信道同时传送辅助码和声频信号的通信系统。编码器监视声音信道，检测插入辅助码的“机会”，按照声频信号“感觉熵包络”的定义，使得插入的信号由声频信号掩蔽。含有例如ＩＤ或序号的辅助码被编码为一个或多个扩展频谱信号和／或窄带ＦＳＫ辅助码，并按时间、频率和／或电平来传送，使得数据信号由声频信号掩蔽。在接收地点处的译码器恢复经编码的ＩＤ或序号。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及数据通信系统，尤其涉及采用感觉编码技术使得可以同时传送辅助信号和声频信号的系统。
技术介绍
人们经常希望在声音信道(如电话信道、无线电信道和电视信道)上发送低速到高速数据信号，这些信道载有模拟音频信号和/或音乐信号。这些数据信号可以用来传送例如所播放歌曲的序号、名称、版权信息、版税帐号和虚实提示。这些数据信号还可以用来识别特定的节目和/或节目源。节目可以包括电视节目、无线电节目、激光视盘、磁带、交互性节目和/或游戏等；节目源可以包括节目创作者、网络、本地电台、辛迪加经营者、有线电视公司等；节目的广播可以包括通过空中、电缆、卫星，或者局限于居室内，盒式录像机、光盘机、计算机等进行节目的传送。这些数据信号称为辅助码。当辅助码用来识别节目和/或节目源时，这些辅助码由节目监视系统检测以确认所选节目的广播，由观众统计系统检测以统计观众的观看兴趣，也由一些类似的系统检测。在对节目中的辅助码作出响应的节目监视系统中，插在节目信号中的辅助码呈识别相应广播节目的标识码的形式。因而，在监视节目的广播时，节目监视系统检测标识码以确认编码节目得到广播。节目监视系统通常还确定广播这些节目的地理区域、广播这些节目的次数以及广播这些节目的电台、电缆和信道。在采用辅助码的观众统计系统中，通常将辅助码加到接收机可以调谐的的频道上。当接收机的输出信号出现辅助码时，接收机调谐的频道以及节目标识码得到识别。很清楚，可以由节目源将独特的辅助码加到向住户广播的某些或全部节目中。在节目信号中加入辅助码时，必须以该节目的观众感觉不到辅助码的方式进行。目前已经有各种技术来实现这种无感觉性。将数据加到声音信道内的一种普通的技术包含在电话线路可用话音频带以下和/或以上的频谱欠用部分传送数据，使得听众感觉不到该数据。数据采用扩展频谱白噪声化技术，维持低干扰。一例将信息放在话音频带低频区的技术见授权给Moses等人的美国专利4,425,661。另一授权给Husting等人的美国专利4,672,605中描述的技术包含采用大多数能量处于高声频区和话音频带以上的扩展频谱信号。另一种授权给Moses等人的美国专利4,425,642中描述的技术包含在整个信道频谱内对数据进行扩展频谱处理，使得数据的频谱能量拥有伪随机噪声特性，该特性加到声音信道时，只引起白噪声增加，察觉不到。尽管上述系统通常满足所设计的特定意图，但这些系统存在某些扩展频谱处理的使用所固有的缺陷。具体说来，由于必须实现大扩展增益，仅仅使用扩展频谱白噪声化技术会在声音信道上导致极低的数据吞吐率。另外，尽管这些技术有限采用与数据一起传送的声频信号的一些“掩蔽(masking)”特性，然而正如下文中将要讨论的那样，这些技术不会充分利用这些特性，从而使本来可以实现的处理增益受限。使得能够在一个信道中传送声音和数据的其他技术包括(1)采用使子频带为零能量电平而产生的起始脉冲，然后用后面的短周期数字化声音作为序号，(2)采用通过迫使子频带能量为零或者使其处于实际电平以产生“传号”和“空号”(即“1”和“0”)，利用子频带载送数字信息。前一种技术的主要缺点是抗扰性差，而且必须存储和处理许多数据字节的情况是不切实际的。后一种技术的主要缺点也包括抗扰性差，而且数据吞吐率极低。Thomas等人在美国专利5,425,100揭示了一种多级编码系统，这种多级编码系统包括多个编码器，每一编码器在多级传播信号分配系统中与不同的级相关。Thomas等人在美国专利5,425,100中所揭示的内容作为一个整体在此引述供参考。Haselwood等人在美国专利4,025,851中讲授的常用的“AMOL”系统在此作为整体引述供参考。这种系统以源标识码的形式，在广播电视信号的垂直消隐期间选择的水平行加上辅助数据信号。位于全美选择区域内的监视设备通过检测源标识码来确认被广播的节目。监视设备将这些检测的源标识码与检测时间以及所检测的信道一起存储起来，供以后检索。授权给DeJean等人的美国专利5,243,423讲授了一种观众统计和节目监视系统，这种系统中，辅助信号是在广播电视信号光栅图像行传送的。为了减小辅助信号的觉察度，传送辅助信号的图像行按伪随机序列变化。另外，也可以通过将辅助信号转换成扩展频谱辅助信号而将辅助信号调制在相当低的调制电平下。然后，通过对靠近被监视的接收机处的辅助码进行解码来识别编码广播节目。信号应用数字数据压缩方法对上述编码方法的有效性产生了很大的影响。例如，某些视频压缩方案删去垂直消隐期间。因此，这种视频信号压缩会删去垂直消隐期间注入的辅助码。数字化也会除去扩展频谱辅助码和其他依靠信号幅度小隐蔽的信号。此外，“剪切”高端频率的压缩算法会删去视频信号频带高频部分传送的辅助码。尽管在有效视频信号的常规可见部分中加入辅助码可在大多数情况下避免由压缩方案删除去辅助码，而且尽管即使有效视频信号中加入辅助码，在某一频率下在视频信号的低能量密度部分加入辅助码也增加觉察不到辅助码的可能性，但是在某些条件下仍然可以觉察到辅助码。例如，如果调制到图像(即亮度)载波上的亮度信号强度或调制到色度副载波上的彩色信号强度小于辅助码调制到视频载波和色度副载波之间的频率上时的辅助码强度，则辅助码不会由视频信号的色度副载波和图像载波掩蔽。因此，辅助码可以具有足够的相对幅度，使节目观众觉得像噪声。在本领域人们知道，每一声频信号都有遮盖感觉的功能，该功能掩蔽与信号同时存在的声音失真。因此，任何引入传输信道内的恰当分配或整形的失真或噪声将由声频信号本身掩蔽。这一掩蔽可以部分或全部地导致与没有噪声整形的系统相比使质量提高，或者使信号质量接近完美而等效于没有噪声的信号。不管是在哪一种情况下，这种“掩蔽”是由于人类的感觉机能不能辨别在同一频谱，时间或空间位置的两个分别属于声频信号和噪声的信号分量。这一局限性的重大后果是，即使信噪比处于可测水平，听者对噪声的觉察度也为零。理想的情况是，声频信号空间中各点的噪声电平正好为失真刚可觉察的程度，这一极限通常称为“感觉熵包络”。所以，噪声整形的主要目的是利用按时间或频率对噪声进行有利的整形，使尽可能多的噪声分量由声频信号本身掩蔽，从而失真的觉察度最小。见NikilJayant等人的“Signal Compression Based on Method of Human Perception”(81Proc.oftheIEEE 1385(1993))。时间-频率域掩蔽的示意图见附图说明图1A-1C所示，其中，短正弦音信号10产生掩蔽阈值12。见John G.Beerends和Jan A.Stemerdink的“ A Perceptual Audio Quality Measure Based on a Psychoacoustic SoundRepresentation”(40 J.Audio Engineering Soc’y 963,966(1992)。采用上述原理的“感觉编码”技术目前用在信号压缩中，并且基于三种掩蔽类型频率域、时间域和噪声电平。频率域掩蔽的基本原理是，当在声音频带中出现某些强信号时，其他频率上接近较强信号的低电平信号受到掩蔽而不会被听者觉察到。时间域掩蔽基于这样的事实，即，某些类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种广播合成信号的系统，所述合成信号含有加到声频信号源所产生的声频信号上的经编码的辅助码，其特征在于，所述系统包含：声频信号监视装置，用来监视所述声频信号，并每一次出现在所述声频信号的感觉熵包络内加入所述经编码的辅助码的机会时产生控制信 号；编码装置，响应于所述控制信号，用所述经编码的辅助码对所述声频信号进行编码，从而形成所述合成信号；发送装置，用来在一广播信道内发送所述合成信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德瓦迪亚摩西，卢道政，
申请(专利权)人：尼尔逊媒介研究股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]