DE4313119C2 - Träger für digitalisierte Tonsignale mit digitaler Steuerungsinformation für einen Reizgenerator - Google Patents

Träger für digitalisierte Tonsignale mit digitaler Steuerungsinformation für einen Reizgenerator

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DE4313119C2 DE19934313119 DE4313119A DE4313119C2 DE 4313119 C2 DE4313119 C2 DE 4313119C2 DE 19934313119 DE19934313119 DE 19934313119 DE 4313119 A DE4313119 A DE 4313119A DE 4313119 C2 DE4313119 C2 DE 4313119C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Träger ist aus der DE 43 05 141 A1 bekannt.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 43 05 141 A1 ist es bekannt, auf einem digitalen Tonträger (Compact Disc, Digital Audio Tape) eine spezielle Steuerungsinformation aufzuzeichnen, die einen akustischen, optischen und/oder duftstoffproduzierenden Reizgenerator in zeitlicher und/oder inhaltlicher Korrelation zu dem Tonsignal steuert. Ein duftstoffproduzierender Reizgenerator besteht beispielsweise aus Mikrokapseln, welche bestimmte Duftstoffe enthalten. Diese Mikrokapseln werden z. B. durch Ultra­ schallsignaie zur ggfs. dosierten Abgabe der Duftstoffe aufgebrochen, wobei die Ultraschallsignale von einem Ultraschallgenerator erzeugt werden, der wiederum von der aufgezeichneten Steuerungsinformation bei deren Wiedergabe von dem Träger gesteuert wird. Beispielsweise passend zum musikalischen Inhalt des Tonsignals werden auf diese Weise beim Abspielen des Trägers dem Hörer zusätzliche Duftstoff-Reize vermittelt, z. B. bei Bruckner′s "Messe in A-Moll" Weihrauchduft in der Mitte des Kyrie und am Anfang des Sanktus sowie Tannenduft beim Gloria, wodurch das wieder­ gegebene Hörereignis noch stärker an die Begleitumstände des originalen Hörereignisses angenähert wird. Die Abgabe der Duftstoffe kann, wie bei dem erwähnten Beispiel der "Messe in A-Moll", zeitlich begrenzt sein; ferner ist es möglich, zwischen verschiedenen Duftstoffen duftneutralisierende Stoffe gezielt abzugeben, um eine Duftvermischung zu vermeiden. Neben oder anstelle von Duftstoff-Reizen können mit Hilfe von entsprechenden Lichtgeneratoren optische Reize in Form von gezielt gesteuerten, wechselnden Lichteffekten dem Hörer vermittelt werden, wie sie z. B. in Discotheken beim Abspielen von Disco-Musik dargeboten werden. Schließlich können zusätzliche akustische Reize, z. B. das Rascheln von Konfektpapier oder das Husten des Publikums im Theater, mit Hilfe von Geräuschgeneratoren unter der Steuerung der aufgezeichneten Steuerungsinformation erzeugt werden, um das wiedergebene Hör­ ereignis besonders realitätsnah zu gestalten. Auf diese Weise läßt sich ein digitaler Tonträger oder ein Bildträger mit digitalem Begleitton praktisch ohne Mehraufwand für die Auslösung mehrfacher Sinneserlebnisse verwenden, wodurch dessen Attraktivität für den Verbraucher erheblich gesteigert werden kann. Dabei ist wesentlich, daß der erfindungsgemäße Träger auf herkömmlichen Abspielgeräten in kompatibler Weise abgespielt werden kann, wobei in diesem Falle die aufgezeichnete Steuerungs­ information nicht decodiert wird. Die Wiedergabequalität des digitalisierten Tonsignals bleibt auch beim Abspielen des erfindungsgemäßen Trägers auf herkömmlichen Abspielgeräten voll erhalten. Für ein Abspielgerät, welches die aufgezeichnete Steuerungsinformation decodiert, ist lediglich eine geringfügige Modifikation gegenüber dem herkömmlichen Abspielgerät insofern erforderlich, als der ohnehin vorhandene Demultiplexer im Decoder nicht nur die bislang gebräuchlichen Zusatzinformationen, wie z. B. Numerierung der Aufzeichnung, selektiert, sondern auch die aufgezeichnete Steuerungsinformationen für die Reizerzeugung. Diese zusätzlich selektierte Steuerungs­ information wird entweder an einem gesonderten Anschluß des Abspielgerätes bereit­ stellt, an welchem der oder die Reizgenerator(en) mit ihren Steuerungseingängen anschließbar sind, oder sie wird in ein hörbares oder unhörbares Schallsignal umgewandelt, das akustisch auf den Reizgenerator im Sinne einer Fernsteuerung übertragen wird.
Die Aufzeichnung der Steuerungsinformation für den Reizgenerator erfolgt nach der DE 43 05 141 A1 im Falle eines plattenförmigen Trägers auf gesonderten Spuren und im Falle eines bandförmigen Trägers in Form von Blöcken, welche zwischen die Nutz- und Zusatzdatenblöcke eingeschoben bzw. mit diesen anderen Blöcken verschachtelt sind.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei einem Träger der genannten Art die Steuerungsinformation für den Reizgenerator platzsparender aufzuzeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Trägers ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.
Die Erfindung geht von folgenden Überlegungen aus:
Bei herkömmlichen Trägern für digitalisierte Tonsignale, z. B. "Compact Discs" ("CD′s") oder "Digital Audio Tapes" ("DAT"-Kassetten) ist eine lineare Auflösung jedes Abtastwertes von 16 bit vorgesehen. Die Abtastwerte sind blockweise codiert, wobei jeder Datenblock eine Synchronisierungsinformation, eine Anzahl von Abtast­ werten sowie Zusatzinformationen, z. B. über die Numerierung der einzelnen Aufzeich­ nungen, umfaßt. Die Datenblöcke sind seriell zu einem Datenstrom zusammengefügt.
Zur Kompression von digitalisierten Tonsignalen, z. B. auf etwa 3 bit mittlere Auflösung pro Abtastwert, ist es von dem "Digital Audio Cassette" ("DCC")-System bekannt, die Abtastwerte mittels digitaler Filterung in eine Anzahl von z. B. 16 Teilbändern spektral aufzuspalten und jedes Teilband mit Hilfe psychoakustischer Kriterien, insbesondere der Mithörschwelle des menschlichen Gehörs aufgrund der Verdeckungseigenschaften maskierender Spektralanteile, von denjenigen Spektralanteilen zu befreien, welche vom menschlichen Gehör nicht wahrgenommen werden können, also für das Hören irrelevant sind. Dementsprechend bezeichnet man diese psychoaktische Datenkompressen von Tonsignalen als Teilbandcodierung mit Irrelevanzreduktion. Anstelle einer spektralen Aufspaltung in Teilbänder ist es von der "MiniDisc" ("MD") bekannt, die Abtastwerte mittels einer Fast-Fourier-Transformation von der Frequenzebene in die Zeitebene zu transformieren und gruppenweise als Zeitfenster der Irrelevanzreduktion zu unterziehen. Diese Art der Datenkompression bezeichnet man als Transformationscodierung mit Irrelevanzreduktion.
Sowohl bei der Teilbandcodierung als auch der Transformationscodierung wird innerhalb aufeinanderfolgender Zeitintervalle (entsprechend der Länge der aufeinanderfolgenden Datenblöcke) für jedes Teilband bzw. Zeitfenster jeweils der maximale Signalpegel als Skalenfaktor ermittelt und in den zugehörigen Datenblock eingefügt. Die Gesamtheit der Skalenfaktoren stellt die Einhüllende bzw. des Tonsignals dar. Ferner werden in jeden Datenblock sogenannte Bit-Zuweisungs-Informationen (Bit-Allokations­ informationen) eingefügt, welche die De-Quantisierung der irrelevanzreduzierten Abtastwerte im Decoder steuern.
Unter Verwendung der vorgenannten Techniken zur Datenkompression der aufgezeich­ neten Tonsignale bilden bei einem erfindungsgemäßen Träger die Skalenfaktoren eine weitere Steuerungsinformation für den Reizgenerator.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematisch veranschaulichten Ausschnitt aus dem digitalen Datenstrom eines erfindungsgemäßen Trägers für ein digitalisiertes Tonsignal;
Fig. 2 einen schematisch veranschaulichten Datenblock des Datenstroms nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Decoders für Datenblöcke gemäß Fig. 2, und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Abspielgerät mit dem Decoder nach Fig. 3.
Der in Fig. 1 dargestellte Datenstrom ist auf einem digitalen Tonträger, z. B. Platte oder Magnetbandcassette, oder auf der Begleittonspur eines Bildträgers, z. B. Videoplatte oder Videobandcassette, aufgezeichnet. Der Datenstrom besteht aus seriellen Datenblöcken (=festgelegte Zeitintervalle), von denen die Datenblöcke j und j + 1 in Fig. 1 angedeutet sind, um die serielle Blockfolge zu veranschaulichen. Jeder Datenblock weist die in Fig. 2 angedeutete Struktur auf, bei welcher der Anfang jedes Datenblocks durch die als "Header" (Kopf) vorgesehene Synchronisierungsinformation "Sync" identifizierbar ist. Im Falle von nicht-komprimierten, 16-bit linear-codierten Tonsignalen (z. B. bei CD′s oder DAT-Kassetten) schließt sich an den Header "Sync" unmittelbar eine Folge von Abtastwerten des digitalisierten Tonsignals an. Bei den in Fig. 2 veranschaulichten datenkomprimierten Tonsignalen (z. B. MiniDisc′s oder DCC- Kassetten) sind zwischen dem Header "Sync" und der Folge der Abtastwerte ein Abschnitt "Bit-Zuweisungsinformationen" und ein Abschnitt "Skalenfaktoren" eingefügt.
Im Anschluß an den Abschnitt "Abtastwerte" ist in jedem Datenblock ein Abschnitt für Zusatzinformationen reserviert. Falls keine Zusatzinformation vorgesehen ist, werden in den betreffenden Abschnitt des Datenblocks logische Nullen eingefügt. Bei bekannten digitalen Tonträgern ist als Zusatzinformation z. B. die Numerierung und/oder die Titel der einzelnen Aufzeichnungen vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist in dem für Zusatzinformationen reservierten Abschnitt jedes Datenblocks zusätzlich zu oder anstelle von der herkömmlichen Zusatzinformation eine spezielle Steuerungsinformation für einen optischen, akustischen und/oder duftstoffproduzierenden Reizgenerator 100 (Fig. 3) eingefügt. Diese Steuerungs­ information unterscheidet sich von der sonstigen Zusatzinformation durch ent-sprechend unterschiedliche Codierung oder durch geeignete Identifikationsbits. Die Codierung der Steuerungsinformation ist an die Codierung der Abtastwerte (Teilband- oder Transformationscodierung) angepaßt, wodurch in vorteilhafter Weise ein Multiplex der Daten des digitalisierten Tonsignals (einschließlich Zusatzinformation) und der Daten des erfindungsgemäßen Steuerungsinformation ermöglicht wird.
Die Decodierung von Datenblöcken gemäß Fig. 2 in einem Abspielgerät ist an Hand des Blockschaltbildes nach Fig. 3 erläutert. Das Platten- oder Bandlaufwerk 10 des Abspielgerätes liest den Datenstrom gemäß Fig. 1 aus und führt ihn dem Demultiplexer 20 des Decoders 1 zu. Aus den seriell ankommenden Datenblöcken des Datenstroms selektiert der Demultiplexer 20 die in jedem Datenblock enthaltenen Abschnitte und stellt die zugehörigen Datenbits an gesonderten Ausgängen 21 bis 26 zur Verfügung. Im gezeigten Beispielsfall von Fig. 3 werden
  • - dem Ausgang 21 die Synchronisierungsinformation "Sync",
  • - dem Ausgang 22 die Abtastwerte,
  • - dem Ausgang 23 die Bit-Zuweisungsinformation,
  • - dem Ausgang 24 die Skalenfaktoren,
  • - dem Ausgang 25 die herkömmliche Zusatzinformation, und
  • - dem Ausgang 26 die erfindungsgemäße Steuerungsinformation
zugeführt. Die Ausgänge 22, 23, 24 und 25 sind im Falle einer Aufspaltung des digitalisierten Tonsignals in 16 Teilbänder (Teilbandcodierung) als jeweils 16-faches Leitungsbündel mit einer Leitung je Teilband ausgeführt. Für jedes Teilband ist eine gesonderte Serienschaltung aus den Blöcken 30, 40 und 50 (Fig. 3) vorgesehen, wie durch jeweils drei Schrägstriche in den Zuführungs- und Verbindungsleitungen zu bzw. zwischen den Blöcken 30, 40 und 50 angedeutet ist. Die folgende Betrachtung der Funktionsweise der Blöcke 30, 40 und 50 gilt daher für jedes Teilband in identischer Weise.
Die Folge der Abtastwerte am Ausgang 22 wird einer Bitzuweisungsstufe 30 zugeführt, deren Steuereingang 31 mit dem Ausgang 23 verbunden ist. Entsprechend der Bit- Zuweisungsinformation am Steuereingang 31 werden die irrelevanz-reduzierten Abtastwerte dequantisiert und in der nachfolgenden Normierungsstufe 40 mit Hilfe der dort am Steuereingang 41 anliegenden Skalenfaktoren gepegelt. Nach erfolgter Normierung werden sämtliche 16 Teilbandsignale dem gemeinsamen inversen Filter 50 zugeführt und dort zu einem breitbandigen, stereofonen Digitalsignal vereinigt. Dieses stereofone Digitalsignal wird in dem Digital/Analog-Wandler 60 in ein stereofones Analogsignal umgewandelt und steht mit seinem Linksanteil L am Ausgang 71 sowie mit seinem Rechtsanteil R am Ausgang 72 des Decoders 1 zur Verfügung.
Die am Ausgang 25 des Demultiplexers 20 anliegende Zusatzinformation wird einem Ausgang 80 des Decoders 1 zugeführt, während die am Ausgang 26 des Demultiplexers anliegende, erfindungsgemäße Steuerungsinformation an einem Ausgang 90 des Decoders 10 zur Verfügung gestellt wird. An den Ausgang 90 läßt sich ein Reizgenerator 100 anschließen, welcher schematisch in einem optischen Teil 101, einen akustischen Teil 102 und einen duftstoffproduzierenden Teil 103 unterteilt ist. In der Praxis handelt es sich bei den Teilen 101 bis 103 des Reizgenerators um gesonderte Geräte, deren Steuereingänge jeweils über eine Datenbusverbindung mit dem Ausgang 90 des Decoders 1 verbunden sind. Die beispielhafte Ausbildung der Teile 101 bis 103 des Reizgenerators 100 wurde vorstehend bereits erläutert. Anstelle von Mikrokapseln mit Duftstoffen, die durch Ultraschallsignale freigesetzt werden, ist es alternativ auch möglich, Duftstoff-Flaschen zu verwenden, deren Verschluß über ein Magnetventil von der digitalen Steuerungsinformation am Ausgang 90 des Decoders 1 gesteuert wird. Für den optischen Teil 101 des Reizgenerators 100 kann beispielsweise eine sogenannte "Lichtorgel" mit verschiedenfarbigen Lampen verwendet werden, die gegebenenfalls motorisch nach vorgegebenen Programmen verschwenkbar sind, um in einem Raum sich ständig verändernde Beleuchtungseffekte zu erzielen. Sowohl die Aufeinanderfolge der Farben als auch die Bewegung der einzelnen Farblampen lassen sich mit Hilfe der Steuerungsinformation am Ausgang 90 des Decoders 1 steuern, um beispielsweise passend zur Musik die Beleuchtung eines Raumes rhythmisch zu verändern.
Im Falle eines Tongenerators als Teil 102 des Reizgenerators 100 können anstelle oder zusätzlich zu der Steuerungsinformation am Ausgang 90 auch die Skalenfaktoren zur Steuerung verwendet werden, welche - wie schon erwähnt - die Einhüllende bzw. Hüllkurve des digitalisierten Tonsignals darstellen. Durch direkte Wiedergabe dieser Einhüllenden oder durch Modulation von Tonschwingungen mit dieser Einhüllenden entstehen spezielle Klangeffekte, die bei Wiedergabe zusätzlich zu dem aufgezeichneten Tonsignal beruhigende oder stimulierende Wirkungen auf den Hörer auslösen können.
Anstelle einer galvanischen Verbindung zwischen dem Reizgenerator 100 und der Steuerungsinformation am Ausgang 90 ist, wie anhand von Fig. 4 dargestellt ist, auch eine akustische Kopplung im Sinne einer drahtlosen Fernsteuerung des Reizgenerators 100 möglich. Hierzu wird die Steuerungsinformation am Ausgang 90 einen Schallgenerator 110 zugeführt, welcher ein Schallsignal im hörbaren oder im unhörbaren (Ultraschall-) Bereich erzeugt. Dieses Schallsignal wird entweder über einen gesonderten elektroakustischen Wandler 130 oder - im Falle eines hörbaren Schallsignals - über einen (121) der Lautsprecher 121, 122 des Abspielgerätes abgestrahlt, welche über nicht dargestellte Verstärker mit den Ausgängen 71 bzw. 72 für das analoge stereofone Tonsignal verbunden sind. Der Reizgenerator 100 ist in diesem Beispielsfall mit einem Mikrofon 140 versehen, welches das hörbare oder unhörbare Schallsignal detektiert und als Steuerungsinformation dem Steuereingang des Reizgenerators 100 zuführt. Ein hörbares Schallsignal kann so gewählt werden, daß es - ähnlich wie bei der vorstehend erwähnten Ausnutzung der Einhüllenden des Tonsignals - eine beruhigende oder stimulierende Wirkung auf den Hörer auslösen kann.

Claims (5)

1. Träger für digitalisierte Tonsignale, welche blockweise codiert sind, wobei jeder Datenblock wenigstens eine Synchronisierungsinformation, die Abtastwerte des digitalisierten Tonsignals, eine Zusatzinformation sowie eine weitere Zusatzinformation in Form einer digitalen Steuerungsinformation für einen optischen, akustischen und/oder duftstoff-produzierenden Reizgenerator umfaßt, welche mit den Abtastwerten des digitalisierten Tonsignals zeitlich und/oder inhaltlich korreliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Tonsignale datenkomprimiert sind, wobei jeder Datenblock eine Bitzuweisungs­ information und einen oder mehrere Skalenfaktoren aufweist, welche die maximalen Pegel der Abtastwerte innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls repräsentieren, und daß die Skalenfaktoren eine weitere Steuerungsinformation für den Reizgenerator (100) bilden.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Datenkompression des digitalisierten Tonsignals eine Teilbandcodierung unter Anwendung psychoakustischer Irrelevanzunterdrückung vorgesehen ist und daß die Codierung der digitalen Steuerungsinformation für den Reizgenerator (100) an die Codierung des digitalisierten Tonsignals angepaßt ist.
3. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Datenkompression des digitalisierten Tonsignals eine Transformationscodierung unter Anwendung psycho-akustischer Irrelevanzunterdrückung vorgesehen ist und daß die Codierung der digitalen Steuerungsinformation für den Reizgenerator (100) an die Codierung des digitalisierten Tonsignals angepaßt ist.
4. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der digitalen Steuerungsinformation mit den übrigen Daten des digitalisierten Tonsignals zu einem Datenmultiplex zusammengefügt sind.
5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuerungsinformation durch unterschiedliche Codierung der Identifikationsbits von der Zusatzinformation unterscheidbar ist.
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