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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Ver-
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fahren zur Erzeugung von unterschwelligen Hörfrequenzsignalen für
einen Bereich, wie beispielsweise einem Einkaufsbereich für Käufer in einem Warenhaus.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren, bei dem die Amplitude
des unterschwelligen Signales in Antwort auf die Amplitude von Hörfrequenzsignalen
der Umgebung aus dem Einkaufsbereich eingestellt wird.
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Es wurde herausgefunden, daß hörfrequente unterschwellige Signale,
d.h. solche Signale, die unterhalb des bewußten Erkennungspegels des Zuhörers liegen,
verwendet werden können, um das Verhalten des Zuhörers in einem gewissen Grad zu
beeinflußen. Einige frühe Untersuchungen auf dem Gebiete von visuellen und hörfrequenten
Anregungseffekten gehen aus den US-Patentschriften 3 060 795 (Corrigan) und 3 278
676 (Becker) hervor.
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Außerdem experimentierte Becker dahingehend, unter Verwzndung von
hörfrequenten unterschwelligen Nachrichten vor Ladendiebstählen durch Käufer in
Kleinhandels läden abzuschrecken. Obwohl die Anmelder die von Becker entwickelte
Vorrichtung nicht gesehen oder studiert haben, wird angenommen, daß eine hörfrequente
unterschwellige Nachricht mit Hintergrundmusik gemischt wird. Während derNicht-Hochbetriebs-Einkaufszeiten
und während anderer Zeiten, in denen es in dem Bereich des Kaufhauses außergewöhnlich
ruhig
ist, muß die Signalkomponente der Hintergrundmusik bei Becker sehr viel lauter sein
als das unterschwellige Signal, da sonst das unterschwellige Signal einen solchen
Pegel aufweisen würde, daß es von einem Zuhörer bewußt erkannt werden könnte. Als
Ergebnis dieser großen Differenz zwischen der Amplitude der Hintergrundmusik und
des unterschwelligen Nachrichtensignales wird außerdem bei Becker der Wirkungsgrad
der unterschwelligen Nachricht verringert.
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Außerdem wird bei Becker die Mischung aus der Hintergrundmusik und
aus der unterschwelligenNachricht auf einem Pegel gehalten, der ausreichend groß
ist, um es zu ermöglichen, daß die Musik selbst dann gehört werden kann, wenn in
dem Warenhaus viel Lärm herrscht. Wenn jedoch der Pegel des Hörfrequenzsignales
der Umgebung abfällt, wie dies beispielsweise zu Verkehrszeiten der Fall ist, in
denen kein Hochbetrieb in dem Warenhaus herrscht, bleibt die Mischung aus der Hintergrundmusik
und dem unterschwelligen Signal dieselbe und erscheint übermäßig laut. Bei Becker
wird die Amplitude einer unterschwelligen Nachricht nicht in Antwort auf Hörfrequenzsignale
der Umgebung aus einem Bereich gesteuert.
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Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem hörfrequenten unterschwelligen
Nachrichtensystem und einem Verfahren, das diese und andere Probleme löst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur
Einstellung der Amplitude einer hörfrequenten unterschwelligen Nachricht in Antwort
auf die Amplitude der Hörfrequenzsignale der Umgebung aus einem Bereich, zu dem
die unterschwellige Nachricht übertragen werden soll. Gemäß einem Gesichtswinkel
der Erfindung empfängt ein Verarbeitungskreis für das Hörfrequenzsignal Signale,
die die Amplitude der Hörfrequenzsignale in dem Bereich, bei dem es sich beispielsweise
um einen einzelnen Einkaufsbereich eines Warenhauses handelt, darstellen.
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Dieser Verarbeitungskreis erzeugt ein Steuersignal für eine Amplitudeneinstellungs-
oder Steuerkreis, -der die Amplitude oder die Lautstärke eines hörfrequenten unterschwelligen
Signales einstellt, das zum Bereich übertragen werden soll. Die Amplitude des hörfrequenten
unterschwelligen Signales wird derart eingestellt, daß sie sich mit einen Zunahme
der ermittelten Hörfrequenzsignale der Umgebung vergrößert und mit einer Abnahme
der ermittelten Hörfrequenzsignale der Umgebung verkleinert.
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Gemäß einem spezielleren Gesichtswinkel der Erfindung wird ein Verdeckungssignal
erzeugt und dem Bereich zugeführt.
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Dieses Verdeckungssignal weist Frequenz- und Amplitudencharakteristiken
auf, die das unterschwellige Signal überdecken oder dieses in Bezug auf den bewußten
Erkennungspegel eines Zuhörers unwahrnehmbar machen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird die Amplitude dieses Verdeckungssignales ebenfalls in Antwort auf die ermittelten
Hörfrequenzsignale der Umgebung derart gesteuert, daß diese Amplitude der Amplitude
des eingestellten unterschwelligen Nachrichtensignales folgt. Das Verdeckungssignal
kann mit dem unterschwelligen Signal gemischt werden, um ein gemischtes Signal zu
erzeugen, dessen Amplitude durch den Steuerkreis in Antwort auf das Steuersignal
gesteuert wird.
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Ein spezielleres Merkmal der vorliegenden Erfindung be-.
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steht darin, Verzerrunyen des unterschwelligen Nachrichtensignales
zu verringern. Hierfür erzeugt der Verarbeitungskreis ein Steuersignal, das bewirkt,
daß der Steuerkreis die Amplitude des hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignales
langsam mit einer Geschwindigkeit vergrößert, die kleiner ist als die Anderungsgeschwindigkeit
der Hörfrequenzsignale der Umgebung zu Zeiten, zu denen sich die Größe der Hörfrequenzsignale
der Umgebung vergrößert. Außerdem erzeugt der Verarbeitungskreis zu Zeiten,
zu
denen die Hörfrequenzsignale der Umgebung abnehmen, um die Möglichkeit der bewußten
Wahrnehmung des unterschwelligen Nachrichtensignales so klein wie möglich zu halten,
ein Steuersignal, das bewirkt, daß der Steuerkreis die Amplitude des unterschwelligen
Signales mit einer schnellen Geschwindigkeit verkleinert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes
hörfrequentes unterschwelliges Nachrichtensystem und Verfahren zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
hörfrequente unterschwellige Nachricht zu erzeugen, deren Amplitude in Antwort auf
Rauschpegel der Umgebung in einem Bereich, zu dem die hörfrequente unterschwellige
Nachricht übertragen werden soll, eingestellt wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren und ein System anzugeben, das die Amplitude einer hörfrequenten unterschwelligen
Nachricht bei zunehmenden Pegeln der Hörfrequenzsignale der Umgebung in dem Bereich
mit einer Geschwindigkeit und bei der Abnahme der Pegel der Hörfrequenzsignale der
Umgebung mit einer anderen, schnelleren Geschwindigkeit, einstellt; Eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht.
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darin, ein Verfahren und ein System anzugeben, bei dem die Amplitude
eines hörfrequenten unterschwelligen Signales eingestellt wird, damit sie mit einer
Geschwindigkeit ansteigt, die kleiner ist als die Geschwindigkeit der Zunahmen der
Pegel der Hörfrequenzsignale der Umgebung.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hörfrequente
unterschwellige Nachricht zu schaffen, die fortwährend unterhalb des bewußten Wahrnehmungspegels
gehalten wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hörfrequente
unterschwellige Nachricht zu schaffen, die unterhalb des bewußten Wahrnehmungspegels
von Zuhörern in einem Bereich gehalten wird und die in Antwort auf Hörfrequenzsignale
der Umgebung in dem Bereich derart eingestellt wird, daß sie nahe am Pegel der bewußten
Wahrnehmung hleibt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
hörfrequentes Verdeckungssignal für eine hörfrequente unterschwellige Nachricht
zu erzeugen, wobei das Verdeckungssignal eine Amplitude aufweist, die in Antwort
auf Schallpegel der Umgebung in einem Bereich eingestellt wird, zu dem die hörfrequente
unterschwellige Nachricht übertragen werden soll.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hörfrequentes
unterschwelliges Nachrichtensystem und Verfahren anzugeben, durch das vor Ladendiebstählen
abgeschreckt werden kann.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der Beschreibung, die im Zusammenhang mit den Figuren erfolgt,
hervor. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen hörfrequenten
unterschwelligen Nachrichtensystemes; Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform
einer Quelle für ein hörfrequentes unterschwelliges Nachrichtensignal und für ein
Verdeckungssignal zeigt; Fig. 3 ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführungsform
einer Quelle für ein hörfre-
quentes unterschwelliges Nachrichtensignal
und für ein Verdeckungssignal zeigt; Fig. 4 ein Blockschaltbild, das einen anderen
Verarbeitungskreis für das Hörfrequenzsignal der Umgebung zeigt, und Fig. 5 einen
ausführlichen schematischen Schaltkreis des Verarbeitungskreises für das Hörfrequenzsignal
der Umgebung und anderer Teile des Kreises der Fig. 1.
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Es wurde nun herausgefunden, daß es in einer Umgebung mit sich fortwährend
ändernden Tonfrequenzpegeln, wie sie beispielsweise in dem Einkaufsbereich eines
Kaufhauses auftreten, wünschenswert ist, die Amplitude eines hörfrequenten unterschwelligen
Nachrichtensignales so einzustellen, daß sie der Amplitude der Hörfrequenzsignale
der Umgebung folgt. Dies bedeutet, daß durch die Vergrösserung der Amplitude der
hörfrequenten unterschwelligen Nachricht bei einer Vergrößerung der Hörfrequenzpegel
der Umgebung und durch eine Verringerung der Amplitude des unterschwelligen Signales
bei einer Verringerung der Hörfrequenzpegel der Umgebung die unterbewußte Wahrnehmung
der unterschwelligen Nachricht durch den Zuhörer verbessert wird. Dadurch wird wiederum
die Wirksamkeit der unterschwelligen Nachricht vergrößert Aus diesem Grunde enthält,
wie dies in der Fig1. dargestellt ist, das vorliegende System einen Kreis zur Steuerung
der Amplitude eines hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignales in Antwort
auf den Pegel des Schalles bzw. der Klänge der Umgebung in einem Bereich 26, zu
dem das unterschwellige Nachrichtensignal übertragen werden soll. Bei dem Bereich
26 handelt es sich beispielsweise um den Einkaufsbereich für die Käufer in einem
Kaufhaus.
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Dieser Kreis enthält einen Verarbeitungskreis 10 für das Hörfrequenzsignal
der Umgebung und einen Steuerkreis 12.
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Der Steuerkreis 12 kann ein hörfrequentes unterschwelliges Nachrichten-Eingangssignal
an seinem Eingang 14 empfangen.
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Der Verarbeitungskreis 10 weist wenigstens einen Eingang 16 zum Empfang
von Signalen auf, die die Amplitude oder das Vol zn von Hörfrequenzsignalen der
Umgebung in dem Bereich ctrstellen. Der Verarbeitungskreis 10 und der Steuerkreis
12 stellen die Amplitude des hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignales,
das am Eingang 14 empfangen wird, in Antwort auf die Amplitude der Hörfrequenzsignale
der Umgebung, die am Eingang 16 empfangen wird, ein, um ein hörfrequentes unterschwelliges
Nachrichtensignal am Ausgang 18 zu erzeugen, das eine Amplitude aufweist, die sich
mit den Änderungen des Pegels der Hörfrequenz signale der Umgebung in dem Bereich
ändern.
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Das Ausgangssignal am Ausgang 18 wird einem Ausgangskreis zugeführt,
der in der dargestellten Form einen Ausgangsmischerkreis 20, von dem ein Eingang
mit dem Ausgang 18 verbunden ist, einen Vorverstärker- und Verstärkerkreis 22, von
dem ein Eingang 21 mit dem Ausgang des Mischerkreises 20 verbunden ist, und einen
Lautsprecher 24 aufweist, durch den das hörfrequente unterschwellige Nachrichtensignal
mit der eingestellten Amplitude zum Bereich 26 übertragen wird. Der Kreis kann auch
eine wahlfreie Quelle 28 für ein hörfrequentes HintergrundsignalOaufweisen, die
Musik oder andere hörfrequente Hintergrundsignale erzeugt, die einem Eingang 29
des Ausgangsmischerkreises 20 zugeführt werden. Diese Hintergrundsignale werden
in dem Mischerkreis 20 mit dem amplituden-gesteuerten unterschwelligen Nachrichtensignal
kombiniert. Das kombinierte Signal wird durch den Lautsprecher 24 zum Raum 26 übertragen.
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Die bevorzugte Ausführungsform des Systemes weist auch wenigstens
einen Hörfrequenzsensor auf, bei dem es sich
beispielsweise um
ein Mikrophon 30 handelt, das in dem Bereich 26 angeordnet ist. Das Mikrophon 30
weist Hörfrequenzsignale der Umgebung in dem Bereich nach und erzeugt ein elektrisches
Ausgangssignal, das diese nachgewiesenen bzw. ermittelten Signale darstellt. Die
Ausgangssignale des Mikrophons werden einem Eingang 16 des Verarbeitungskreises
10 für das Hörfrequenzsignal der Umgebung zugeführt.
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Der Verarbeitungskreis 10 weist einen Hörfrequenzkanal 32 auf, der
mit dem Mikrophon 30 verbunden ist, um das Eingangssignal 16 zu modifizieren, um
am Ausgang 34 des Hörfrequenzkanales ein Ausgangssignal zu erzeugen, das sich mit
Änderungen des am Eingang 16 eingegebenen Hörfrequenzsignales der Umgebung ändert,
wie dies weiter unten erläutert werden wird. Vorzugsweise sind mehrere Mikrophone
30, 30a, 30b, 30c, 30d usw. vorgesehen, um Hörfrequenzsignale der Umgebung in verschiedenen
Teilen des Bereiches 26 zu ermitteln Zweckmäßigerweise können diese Mikrophone in
der Decke des tinkaufsbereiches angeordnet sein. Ein jeweiliger Hörfrequenzkanal
32a, 32b, 32c und 32d ist mit jedem der Mikrophone 30a, 30b, 30und 30d verbunden
und erzeugt Ausgangssignale 34a, 34b, 34c und 34d in derselben Weise wie der Hörfrequenzkanal
32. Die Ausgangssignale 34 werden durch einen Kreis 36 zur Mittelwertbildung gemittelt,
um ein Steuersignal am Ausgang 38 zu erzeugen, das sich mit den Änderungen der Amplitude
der Hörfrequenzsignale der Umgebung ändert, die durch die in dem ganzen Bereich
26 angeordneten Mikrophone aufgenommen werden.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 1 weist jeder Hörfrequenzkanal 32
einen Vorverstärkerkreis 40 zum Verstärken des Eingangssignales 16, einen Gleichrichterkreis
42 zum Gleichrichten des verstärkten Eingangssignales und einen Signalformerkreis
44 auf, durch den der gleichgerichtete
Hörfrequenzsignaleingang
der Umgebung vom Mikrophon 30 modifiziert wird, wie dies weiter unten erläutert
werden wird.
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Im Zusammenhang mit diesem Signalformerkreis wurde nun herausgegefunden,
daß schnelle Änderungen einer Amplitude eines hörfrequenten unterschwelllgen Signales
dieses in einem solchen Ausmaß verzerren können, daß es für eine unterbewußte Wahrnehmung
unerkennbar wird. Um eine derartige Verzerrung zu verringern und um die unterbewußte
Wahrnehmbarkeit des unterschwelligen Signales zu vergrößern, stellt daher der Signalformerkreis
das Steuersignal ein, um zu bewirken, daß die Amplitude des hörfrequenten unterschwelligen
Nachrichtensignales mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate erzeugt wird, die langsamer
ist als die Geschwindigkeit bzw. Rate der Vergrößerung der Hörfrequenzsignale der
Umgebung zu Zeiten, wenn sich die Amplitude dieser Umgebungssignale vergrößert.
Bei einem plötzlichen Abfall des Pegels der Hörfrequenzsignale der Umgebung kann
jedoch ein langsamer Abfall der Amplitude der unterschwelligen Nachricht zu einer
bewußten Wahrnehmung dieser Nachricht führen. Dies kann zu extremen Nachteilen in
Situationen führen, in denen gewünscht wird, das Vorhandensein einer unterschwelligen
Nachricht geheimzuhalten. Aus diesem Grunde stellt der Signalformerkreis das Steuersignal
so ein, daß bewirkt wird, daß die Lautstärke der hörfrequenten unterschwelligen
Nachricht nach einem Abfall der Lautstärke der Hörfrequenzsignale der Umgebung mit
einer schnelleren Geschwindigkeit bzw. Rate abfällt.
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Mit einem derartigen Signalformerkreis 44 ändert sich daher das Steuersignal
am Ausgang 38 des Kreises 36 zur Mittelwertbildung mit einer Geschwindigkeit bei
sich vergrößernden Hörfrequenzsignalen der Umgebung und mit einer anderen, schnelleren
Geschwindigkeit bei der Verringerung der Hörfrequenzsignale der Umgebung. Außerdem
spricht
der Steuerkreis 12 auf dieses sich ändernde Steuersignal an, um am Ausgang 18 eine
durch die Amplitude eingestellte hörfrequente unterschwellige Nachricht zu erzeugen,
die bei Vergrößerungen in den Hörfrequenzsignalen der Umgebung mit einer ersten
Geschwindigkeit ansteigt und die bei Verringerungen in den Hörfrequenzsignalen der
Umgebung mit einer zweiten Geschwindigkeit abnimmt, die schneller bzw. größer ist
als die erste Geschwindigkeit.
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Außerdem ist die erste Geschwindigkeit langsamer als die Geschwindigkeit
der Zunahme der Hörfrequenzsignale der Umgebung, um eine Verzerrung der unterschwelligen
Nachricht zu verhindern.
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Es wurde nun außerdem herausgefunden, daß Zeitverzögerungen in ein
hörfrequentes unterschwelliges System eingeführt werden. Derartige Zeitverzögerungen
werden hauptsächlich durch den Betrag der Zeit, die Hörfrequenzsignale der Umgebung
benötigen, um zu den Mikrophonen zu gelangen, und der Zeit bewirkt, die eine amplituden-gesteuerte
unterschwellige Nachricht benötigt, um von den Lautsprechern zu einem Zuhörer zu
gelangen. Eine Verringerung der Amplitude der unterschwelligen Nachricht würde daher
die Verringerung der Lautstärke des Umgebungsschalles verzögern, egal wie schnell
das'System die Amplitude der hörfrequenten unterschwelligen Nachricht in Antwort
auf sich absenkende Pegel des Umgebungsschalles verringert. Ein schneller Abfall
des Pegels des Umgebungsschalles kann daher das unterschwellige Nachrichtensignal
momentan auf einem Pegel belassen, der ausreichend hoch ist, daß er durch einen
Zuhörer wahrgenommen werden kann. In bestimmten Anwendungsfällen würde dies äußerst
nachteilig sein.
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Wenn beispielsweise ein unterschwelliges System gegen Ladendiebstähle
verwendet wird, um vor Ladendiebstählen in einem Warenhaus abzuschrecken, kann es
dazu kommen, daß Käufer äußerst abgeneigt sind, das Kaufhaus aufzu-
suchen,
wenn sie eine normale gegen Ladendiebstähle gerichtete Nachricht bewußt wahrnehmen
und daher realisieren, daß ein derartiges System verwendet wird. Obwohl ein Kaufhaus
infolge einer Verringerung von Ladendiebstählen Einsparungen machen kann, kann sein
Gesamtprofit leiden, weil die Kunden bzw. Käufer abgeneigt sind, ein Kaufhaus aufzusuchen,
in dem ein derartiges System verwendet wird.
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Aus diesem Grunde ist es bei derartigen Anwendungen wünschenswert,
das unterschwellige Signal andauernd unter dem bewußten Wahrnehmbarkeitsbereich
der Zuhörer zu halten.
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Bei anderen Anwendungsfällen, wie beispielsweise im Zusammenhang mit
mit einer Wert- bzw. Gewichtsverlustklasse (weight loss das), in der die Zuhörer
realisieren, daß eine hörfrequente unterschwellicre, den Wert- bzw. Gewichtsverlust
betreffende Nachricht übertraaen wird, ist es andererseits nicht so kritisch, die
unterschwellie Nachricht unter den Pegeln der bewußten Nachricht zu halten.
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Um dieses Problem zu lösen, weist die bevorzugte Ausführungsform des
Systems eine Einrichtung zur Erzeugung eines Verdeckungssignales auf, das die hörfrequente
unterschwellige Nachricht abschirmt und ihre bewußte Wahrnehmung insbesondere während
Zeiten blockiert, in denen die Lautstärke bzw. der Umfang des Umgebungsrauschens
schnell abfällt.
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Das System enthält; wie dies aus der Fig. 1 hervorgeht, eine Quelle
48 für eine unterschwellige Nachricht und ein Verdeckungssignal, die das dem Eingang
14 des Steuerkreises 12 zugeführte hörfrequente unterschwellige Nachrichtensignal
erzeugt. Außerdem enthält die Quelle 48 eine Einrichtung zur Erzeugung eines Verdeckungssignales
mit Amplituden- und Frequenzcharakteristiken, die eine bewußte Wahrnehmung der hörfrequenten
unterschwelligen Nachricht blockiert bzw. verhindert. Das Verdeckungssignal kann
am Steuerkreis 12 vorbeigelangen und dem Raum 26 direkt zugeführt werden. Es ist
jedoch vorzuziehen, daß die Amplitude des Verdeckungssignales ebenfalls in Antwort
auf
die Amplitude der Hörfrequenzsignale der Umgebung gesteuert wird. Wenn sonst der
Raum sehr ruhig wird, könnte das Verdeckungssignal so laut sein, daß es leicht wahrgenommen
wird und belästigend wirkt. Wenn die Amplitude des Verdeckungssignales konstant
bleiben würde, während die Amplitude des unterschwelligen Signales in Antwort auf
Abfälle der Schallpegel der Umgebung abfallen würde, würde die Amplitude des Verdeckungssignales
relativ zu derjenigen der unterschwelligen Nachricht so groß werden, daß eine unterbewußte
Wahrnehmung der unterschwelligen Nachricht beeinträchtigt bzw. gefährdet würde.
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Obwohl ein getrennter Steuerkreis zur Steuerung der Amplitude des
Verdeckungssignales vorgesehen werden kann, wird das Verdeckungssignal vorzugsweise
mit dem hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignal kombiniert.
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Das sich ergebende zusammengesetzte Signal wird dem Eingang 14 des
Steuerkreises 12 zugeführt. Wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, kann der Steuerkreis
12 einen spannungsgesteuerten Verstärkerkreis 39 zum Einstellen des Ausgangs 18
in Antwort auf das Steuersignal am Eingang 38 enthalten.
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Wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, kann die Quelle 48 für die
unterschwellige Nachricht und für das Verdeckungssignal eine Einrichtung, wie beispielsweise
einen Bandrecorder,zur Wiedergabe einer Aufzeichnung einer Mischung aus der hörfrequenten
unterschwelligen Nachricht und dem Verdeckungssignal aufweisen. Bei einer anderen
Form, die in der Fig. 3 dargestellt ist, kann die Quelle 48 einen Sprachsynthesizer-Kreis
50 aufweisen, der eine hörfrequente unterschwellige Komponente von einer Zusammensetzung
aus einem unterschwelligen Signal und einem Verdeckungssignal erzeugt. Ein geeigneter
Sprachsynthesizer-Kreis 50 weist einen käuflich erwerbbaren Digitaler-Bausatz auf,
der von der National Semiconductor Company
erzeugt wird. Dieser
Bausatz besitzt einen 16 Kilobite, 8 Bit - Speicherchin No. MM52116 und einen Sprachprozessorchip
auf, der mit SPC bezeichnet wird. Außerdem ist ein Kreis 52 zur Erzeugung des Verdeckungssignales
vorgesehen.
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Dieser Kreis kann verschiedene Formen aufweisen und einen Signalgeneratorkreis
für weißes Rauschen, wie beispielsweise einen Zufallszahlenoszillator mit einem
internen Schieberegister umfassen Ein geeigneter Generator ist von der Firma Radio
Shack verfügbar und wird als Zufallsgeneratorchip No. S2688/MM5837 bezeichnet. Das
Ausgangssignal des Kreises zur Erzeugung des Verdeckungssignales und das Ausgangssignal
des Sprachsynthesizerkreises werden einem herkömmlich verfügbaren Mischer- und Verstärkerkreis
54 zugeführt, in dem sie gemischt bzw. kombiniert werden.
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Das Ausgangssignal des Mischerkreises umfaßt ein zusammengesetztes
hörfrequentes Signal, das dem Eingang 14 des Steuerkreises 12 zugeführt wird. Wie
dies weiter oben bereits erwähnt wurde, weist das Verdeckungssignal Frequenz- und
Amplitudenkomponenten auf, die eine bewußte Erkennung des hörfrequenten unterschwelligen
Nachrichtensignales durch einen Zuhörer unmöglich machen. Genauer gesagt weist das
Verdeckungssignal Frequenzkomponenten auf, die die Frequenzkomponenten des hörfrequenten
unterschwelligen Nachrichtensignales überlagern. Außerdem ist die Amplitude des
Verdeckungssignales geringfügig größer als die Amplitude des hörfrequenten unterschwelligen
Nachrichtensignales. Genauer gesagt wurde nun herausctefunden, daß vorzügliche Ergebnisse
erhalten werden, wenn die Amplitude des Verdeckungssignales fortwährend etwa in
dem Bereich von 3 db bis 15 db über der Amplitude des unterschwelligen Nachrichtensignales
gehalten wird. Ausserdem ergeben sich die besten Ergebnisse, wenn das Verdeckungssignal
etwa 5 db über der Amplitude des hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignales
liegt. Dies bedeutet, daß, wenn das Verdeckungssignal in Bezug auf das hörfrequente
unterschwellige Nachrichtensignal eine derartige
Amplitude aufweist,
die unterschwellige Nachricht temporär zu Zeiten, beispielsweise während schneller
Abfälle der Rauschpegel der Umgebung, abgeschirmt wird, zu denen die unterschwellige
Nachricht sonst überschwellig würde.
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Bei solchen relativen Amplituden liefert das Verdeckungssignal auch
eine zufriedenstellende Abschirmung für die unterschwellige Nachricht, ohne daß
eine befriedigende unterbewußte Wahrnehmung der hörfreguenten unterschwelligen Nachricht
verschlechtert wird. Es wird festgestellt, daß bei derartigen relativen Amplituden
des Verdeckungssignales und des unterschwelligen Nachrichtensignales das Verdeckungssignal
typischerweise die bewußte Wahrnehmung des unterschwelligen Signales in einer Situation
nicht verhindern kann, in der die Kombination aus der unterschwelligen Nachricht
und dem Verdeckungssignal eine große Amplitude in Bezug auf die Lautstärke der Hörfrequenzsignale
der Umgebung aufweist. Derartige Zustände werden jedoch dadurch verhindert, daß
die Amplitude des zusammengesetzten Signales in Antwort auf hörfrequente Signale
der Umgebung gesteuert wird, wie dies oben erläutert wurde.
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Die Fig. 4 zeigt einen weiteren Verarbeitungskreis für das Hörfrequenzsignal
der Umgebung. Bauteile dieses Kreises, die Bauteilen des Verarbeitungskreises der
Fig. 1 ähnlich sind, sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die um 200 größer sind als
die entsprechenden Bezugszeichen der Fig. 1. Diese Bauteile werden daher nicht ausführlich
erläutert. Anders als bei der Ausführungsform des Verarbeitungskreises der Fig.
1 weisen die Hörfrequenzkanäle bei der Ausführungsform der Fig. 4 keinen Signalformerkreis
auf. Stattdessen wird aus den Ausgangssignalen der entsprechenden Gleichrichterkreise
durch einen Kreis 236 zur Mittelwertbildung ein Mittelwert gebildet, bevor eine
Signalformung durch einen Signalformerkreis 244 in der obenbeschriebenen Weise erfolgt.
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In der Fig. 5 ist ein Verarbeitungskreis für das Hörfrequenzsignal
dargestellt, der vier Kanäle aufweist. Da die dargestellten Kanäle identisch sind,
wird im folgenden nur der obere Kanal ausführlich erläutert.
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Der hörfrequenz- bzw. Audiokanal weist einen Vorverstärkerkreis 40,
einen Gleichrichterkreis 42 und einen Signalformerkreis 44 auf, die in Reihe geschaltet
sind. Das Eingangssignal 16 zum Kanal wird von dem Mikrophon 30 (Fig. 1) erhalten
und schwankt daher in Antwort auf Änderungen der Hörfrequenzsignale der Umgebung,
die durch das Mikrophon ermittelt werden. Das Eingangssignal 16 und daher auch das
Ausgangssignal des Mikrophones werden dem Vorverstärkerkreis 40 zugeführt. Genauer
gesagt wird dieses Eingangssignal durch einen 0,1 Mikrofarad-Kondensator 58 über
einen die Verstärkung bewirkenden 1 Kiloohm-Widerstand 60 an den invertierenden
Eingang eines Operationsverstärkers 62 angelegt. Der Ausgang des Verstärkers 62
ist über einen 1-Megaohm-Rückkopplungswiderstand 64 mit seinem invertierenden Eingang
verbunden. Die Verstärkung des Verstärkers 62 wird durch das Verhältnis der Widerstände
64 und 60 eingestellt.
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Mit diesen besonderen Widerständen wird die Verstärkung auf etwa 1000
eingestellt. Es wird auch eine positive Vorspannung V über einen 2-Megaohm-Vorspannungswiderstand
66 anoden nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 62 angelegt. Bei den in dem
Kreis der Fig. 5 verwendeten Bauteilen betragen die positive Vor spannung 6 Volt
und die negative Vorspannung -6 Volt. Ein geeigneter Verstärker 62 umfaßt einen
Verstärkerteil eines Operationsverstärkers LM3900 quad Norton. Wenn er in der obenbeschriebenen
Weise verbunden ist, invertiert und verstärkt der Verstärker 62 das Eingangssignal
am Ort 16.
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Um das Eingangssignal am Ort 16 in ein Gleichstromsignal umzuwandeln,
koppelt der 0,1 Mikrofarad-Kondensator das
das Ausgangs signal
des Verstärkers 62 an den invertierenden Eingang eines Verstärkers 70, der als ein
verstärkender, invertierender Präzisionsgleichrichter verbunden bzw. geschaltet
ist. Der Gleichrichterkreis 42 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine invertierte
und verstärkte Version des Eingangssignales in der Form eines positiven Halbzyklus
enthält. Genauer gesagt ist der Ausgang des Verstärkers 70 mit der Anode einer Diode
74 verbunden, deren Kathode über einen 1-Megaohm-Rückkopplungswiderstand 76 mit
dem invertierenden Eingang des Verstärkers 70 verbunden ist. Es werden daher die
positiven Halbzyklen des Ausgangssignales vom Verstärker 70 über die Diode 74 und
den Widerstand 76 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 70 gekoppelt. Im
Gegensatz dazu werden die negativen Halb zyklen der Ausgangs signale vom Verstärker
70 durch die Diode 74 gesperrt. Da jedoch der Ausgang des Verstärkers 70 mit der
Kathode einer Diode 72 verbunden ist, deren Anode mit dem invertierenden Eingang
des Verstärkers 70 verbunden ist, werden die negativ werdenden Halbzyklen über die
Diode 72 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 70 gekoppelt. Das Ausgangssignal
des Gleichrichters 42 wird an der Kathode der Diode 74 abgenommen und enthält eine
positive Darstellung des Eingangssignales 16 und daher der Amplitude des durch das
Mikrophon 30 ermittelten Hörfrequenzsignales der Umgebung. Ein geeigneter Verstärker
zur Bewirkung dieser Gleichrichtung umfaßt einen Verstärkerteil eines Operationsverstärkers
des Typs 324 quad.
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Das gleichgerichtete Ausgangssignal vom Verstärkerkreis 42 wird dem
Signalformerkreis 44 zugeführt. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal vom Verstärkerkreis
einem Widerstands-Kondensator-Netzwerk zugeführt wird. Dieses Netzwerk enthält einen
10-Kiloohm-Widerstand 78, der zwischen den Ausgang des Verstärkers 42 und den nichtinvertierenden
Eingang eines Operationsverstärkers 80 geschaltet ist,
einen 1-Mikrofarad-Kondensator
88, der den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 80 an Erde koppelt, und
einen 100-Kiloohm-Widerstand 86, der zum Kondensator 88 parallelgeschaltet ist.
Dieses Netzwerk besitzt eine Ladezeitkonstante von etwa 0,01 sec und eine Entladezeitkonstante
von etwa 0,1 sec. Der Verstärker 60 kann einen Verstärkerteil eines Operationsverstärkers
des Typs 324 quad enthalten. Sein Ausgang ist direkt über eine Rückkopplungsschleife
an seinen nichtinvertierenden Eingang gekoppelt, so daß der Verstärker als ein Spannungsfolger
wirkt. Der Ausgang des Verstärkers 80 steuert ein anderes Widerstands-Kondensator-Netzwerk,
das einen 500-Kiloohm-Widerstand 82 und einen 10-Mikrofarad-Kondensator 90 enthält.
Die Zeitkonstante dieses Widerstands-Kondensatornetzwerkes beträgt etwa 5 sec. Eine
Anode einer Diode 84, deren Einschaltspannung etwa 0,7 Volt beträgt, ist mit dem
Kontakt zwischen dem Widerstand 82 und dem Kondensator 90 verbunden. Die Kathode
dieser Diode ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 80 verbunden.
Die positive Seite des Kondensators 90 ist über einen 100-Kiloohm-Widerstand 92
mit dem Ausgang 34 des Hörfrequenzkanales verbunden. Dieser Ausgang 34 wird dann
dem Kreis zur Mittelwertbildung zugeführt, wie dies weiter unten erläutert werden
wird.
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Aus den obenbeschriebenen Gründen arbeitet der Signalformerkreis 44
auf die folgende Weise, um ein Ausgangssignal an der Leitung 34 zu erzeugen, das
sich mit eine Geschwindigkeit bzw. Rate mit einer Vergrößerung der hörfrequenten
Signale der Umgebung vergrößert und das sich mit einer Verkleinerung der ermittelten
hörfrequenten Signale mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate verkleinert, die schneller
ist als die eine Geschwindigkeit bzw. Rate. Außerdem vergrößert sich das Ausgangssignal
an der Leitung 34 mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Geschwindigkeit
der Zunahme der Rauschsignale
der Umgebung infolge der Verzögerungen
in dem Signalformerkreis 44, die sich aus der Ladezeit der Widerstands-Kondensator-Netzwerke
ergeben. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Anderung des hörfrequenten unterschwelligen
Signales verringert, wodurch schnelle Amplitudenschwankungen in diesem Signal und
sich ergebende Verzerrungen so klein wie möglich gemacht werden. Dies bedeutet,
daß das den Kondensator 90 erreichende Signal ebenfalls ansteigt, wenn die Amplitude
des hörfrequenten Signales der Umgebung ansteigt. Infolge der relativ langen Ladezeitkonstanten
des den Kondensator 90 beinhaltenden Widerstands-Kondensator-Netzwerkes lädt sich
der Kondensator 90 langsam. Unter diesen Bedingungen enthält daher das Ausgangs
signal an der Leitung 34 ein langsam ansteigendes Gleichstromsignal. Die Diode 84
ist außerdem nichtleitend, weil die Spannung an der Anode der Diode 84 größer als
die Spannung an ihrer Kathode oder gleich der Spannung an ihrer Kathode ist Im Gegensatz
dazu nimmt das Eingangssignal zum Operationsverstärker 80 nach einer plötzlichen
Abnahme der Amplitude der ermittelten hörfrequenten Signale der Umgebung schnell
ab. Als Ergebnis fällt die Spannung an der Kathode der Diode 84 ausreichend weit
unter die Spannung an der Anode dieser Diode, um zu bewirken, daß die Anode leitet.
Im leitenden Zustand bildet die Diode 84 einen Kurzschlußkreis zwischen der positiven
Seite des Kondensators 90 über den Widerstand 86 zur Erde, so daß der Kondensator
90 sich schnell entlädt. Aus diesem Grunde fällt das Ausgangssignal am Punkt 34
schnell ab und mit einer Geschwindigkeit ab, die sehr viel schneller ist als die
Geschwindigkeit, mit der das Ausgangssignal 34 bei den Zunahmen der Amplitude der
hörfrequenten Signale der Umgebung angestiegen ist. Durch Einstellen der Zeitkonstanten
der Widerstands-Kondensatorkreise in dem Formerkreis 44 kann natürlich die Anderungsgeschwindigkeit
des Ausgangssignales 34 in Antwort auf Änderungen der hörfrequenten Signale der
Umgebung wie gewünscht eingestellt werden.
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Die Ausgangssignale der Hörfrequenzkanäle werden dem Kreis 36 zur
Mittelwertbildung zugeführt. Genauer gesagt koppeln der Widerstand 92 und ein ähnlicher
Widerstand in jedem der anderen Hörfrequenzkanäle die Gleichstrom-Ausgangssignale
von diesen Kanälen an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 94,
der so verbunden bzw. geschaltet ist, daß er einen Mittelwert der an seinem invertierenden
Eingang empfangenen Signale bildet. Der Verstärker 94 kann einen Operationsverstärker
vom Typ 741 enthalten. Der nichtinvertierende Eingang dieses Verstärkers ist geerdet
und ein 25-Kiloohm-Rückkopplungswiderstand 96 koppelt das Ausgangs signal des Verstärkers
94 an seinen invertierenden Eingang. Außerdem koppelt ein 10-Kiloohm-Widerstand
98 zur Strombegrenzung das Ausgangssignal des Verstärkers 94, das das Steuersignal
38 enthält, zum Steuerkreis 12. Genauer gesagt umfaßt bei diesem besonderen Kreis
das Steuersignal 38 ein sich änderndes Gleichstromsignal. Der Widerstand 96 wird
auf ein Viertel des Wertes des Eingangswiderstandes 92 eingestellt, so daß die Verstärkung
des den Mittelwert bildenden Verstärkers 94 auf 0,25 eingestellt wird. In dem Fall,
in dem nur ein Mikrophon verwendet wird, um die hörfrequenten Signale der Umgebung
zu ermitteln, wird natürlich keine Mittelwertbildung durchgeführt.
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Der Steuerkreis 12 steuert die Amplitude der an seinem Eingang 14
empfangenen Mischung aus der hörfrequenten unterschwelligen Nachricht und dem Verdeckungssignal
in Antwort auf das Steuersignal an der Leitung 38 und dadurch auch in Antwort auf
Änderungen der Schallpegel der Umgebung in dem Raum 26. Genauer gesagt wird das
Steuersignal an der Leitung 38 zur Verstärkungssteuerung eines Verstärkers 102 des
Kreises 39 verwendet. Der Verstärker 102 kann einen Operationssteilheits-Verstärker
des Typs CA3080A umfassen, der als ein spannungsgesteuerter Verstärker geschaltet
ist.
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Das Steuersignal an der Leitung 38 wird dem Steuersignal-
eingang
IABC des Verstärkers 102 zugeführt. Der Verstärker 102 wird in einer herkömmlichen
Weise als ein einziger Versorgungsstromoperations-Verstärker geführt. Die positive
Bezugsspannung wird über ein Spannungsteilernetzwerk, das einen 47-Kiloohm-Widerstand
106 und einen 47-Kiloohm-Widerstand 110 aufweist, an Masse angelegt. Das von dem
Teiler verfügbare 3-Volt-Signal wird an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers
102 angelegt. Ein 10-Mikrofarad-Kondensator 108 koppelt diesen letzteren Eingang
an Masse, um Streuwechselstromsignale an diesem Eingang zu entfernen. Außerdem wird
die Mischung aus dem hörfrequenten unterschwelligen Nachrichtensignal und dem Verdeckungssignal
dem Eingang 14 des Verstärkerkreises 39 zur Spannungssteuerung zugeführt. Dies bedeutet,
daß diese Signale über einen 10-Mikrofarad-Kondensator 104 an den invertierenden
Einganges Verstärkers 102 angelegt werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 102
wird einer Seite eines 10-Kiloohm-Potentiometers 112 zugeführt, dessen andere Seite
über den Widerstand 110 geerdet ist. Das Ausgangssignal des Kreises 39 wird am Potentiometer
112 rabgenommen und enthält, wie dies oben erläutert wurde, eine Mischung des hörfrequenten
unterschwelligen Nachrichtensignales und des Verdeckungssignales, die eine Amplitude
aufweist, die in Antwort auf Hörfrequenzsignale der Umgebung in dem Bereich 26 eingestellt
wird. Der Schleifer des Potentiometers 112 ermöglicht auch die Einstellung der Amplitude
der spannungsgesteuerten Mischung aus dem hörfrequenten unterschwelligen Signal
und dem Verdeckungssignal. Diese Amplitude kann daher selektiv eingestellt werden,
um die Komponente des Verdeckungssignales deutlicher bewußt wahrnehmbar zu machen,
um eine Anzeige zu ermöglichen, daß das System betriebsbereit ist.
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Das Ausgangssignal mit der gesteuerten Verstärkung des Kreises 39
wird über einen 100-Kiloohm-Widerstand 114 an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers
116
in dem Ausgangsmischerkreis 20 angelegt. Der Verstärker 116 kann einen Operationsverstärker
des Typs 741 umfassen, der als ein Eingangsmischer geschaltet ist. Irgendwelche
wahlfreien hörfrequenten Hintergrundsignale, wie beispielsweise Musik, können dem
Eingang 29 des Ausgangsmischerkreises 20 zugeführt werden. Dieser Eingang ist über
einen 10-Mikrofarad-Koppelkondensator 124, der zu einem 100-Kiloohm-Eingangswiderstand
122 in Reihe geschaltet ist, mit dem intertierenden Eingang des Verstärkers 116
verbunden.
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Ein 1 00-Kiloohm-Rückkopplungswiderstand ist ebenfalls zwischen den
Ausgang des Verstärkers 116 und seinen invertierenden Eingang geschaltet. Da die
Widerstände 114, 118 und 122 all. gleich sind, wird die Verstärkung des Verstärkers
116 auf 1 eingestellt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 116 wird über einen 10-Mikrofarad-Koppelkondensator
120 an den Vorverstärker- und Verstärkerkreis 22 (Fig. 1) und daher auch an den
in dem Bereich 26 angeordneten Lautsprecher 24 angelegt.
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Bei einer speziellen Anwendung gegen Ladendiebstahl wird ein hörfrequentes
unterschwelliges Nachrichtensignal vorgesehen, das so entworfen ist, daß es die
Ehrlichkeit fördert. Ein derartiges Signal umfaßt beispielsweise den Satz 'gIch
bin ehrlich, ich will nicht stehen. Dieses hörfrequente unterschwellige Nachrichtensignal
wird mit einem Verdeckungssignal für das weiße Rauschen gemischt, um ein gemischtes
Eingangssignal für den Steuerkreis 12 zu schaffen. Die Amplitude dieses gemischten
Signales wird dann in dem Steuerkreis 12 in der obengeschilderten Weise in Antwort
auf Änderungen der Amplitude der Hörfrequenzsignale der Umgebung eingestellt, die
in dem Einkaufsbereich eines Warenhauses ermittelt werden. Das amplituden-gesteuerte
gemischte Signal wird dann an den Einkaufsbereich übertragen, so daß die unterschwellige
Nachricht durch in dem Warenhaus befindliche einzelne Personen unbewußt wahrgenommen
wird.
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Es wurde nun experimentell bestimmt, daß, obwohl Ladendiebstähle und
Diebstähle nicht völlig eliminiert werden, bei einer derartigen Anwendung des erfindungsgemäßen
Systems die dadurch bewirkten Verluste bedeutend verringert werden können.