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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Einbetten eines
Gastgebersignals mit Hilfsinformation, wobei dieses Verfahren die
nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Filtern des Gastgebersignals
zum Erzeugen eines modifizierten Signals, und das Codieren der Hilfsinformation
innerhalb des modifizierten Signals unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Codierungssysteme zum
Einbetten von Hilfsinformation in ein Gastgebersignal, wobei dieses
System Folgendes umfasst: ein Filtermittel zum Reduzieren vorbestimmter
Frequenzanteile aus dem Gastgebersignal, und ein Codierungsmittel
zum Codieren der Hilfsinformation in dem gefilterten Gastgebersignal
unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik zum Erzeugen eines
codierten Signals. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner
auf Systeme und Verfahren zum Decodieren von Hilfsinformation aus
derartigen eingebetteten Signalen.
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US 5.940.135 ist ein Beispiel
einer Anordnung und eines Verfahrens, wobei eine Korrelation auf
Basis von Wasserzeichentechnik angewandt wird, wobei die Korrelationsfunktion
eines Gastgebersignals entsprechend dem Wert eines Hilfsinformationssignals
durch Hinzufügung
eines Gastgebermodifikationssignals in dem Gastgebersignal moduliert
wird. Das Hilfssignal kann durch Erzeugung der Autokorrelationsfunktion
des codierten Signals und durch Extraktion des Hilfssignals entsprechend durchaus
bekannten Signalextraktionstechniken decodiert werden. Ein Filter
wird verwendet um das Hörbarkeitsverhalten
des mit einem Wasserzeichen versehenen Signals zu verbessern.
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Obschon
Einbettungstechniken, bei denen Kreuzkorrelation angewandt wird,
für einen
großen Bereich
von Signalen gut funktionieren, bleiben befriedigende Ergebnisse
aus bei Audiosignalen mit bestimmten Tönen und/oder starken Bassanteilen.
Insbesondere wird erkannt, dass der Erfolg des Einbettungsalgorithmus,
wie in
US 5.940.135 beschrieben, u.
a. von dem Wert der Kreuzkorrelationsverzögerung und der Art des Audiosignals
abhängig
ist. In einem idealen Wasserzeichenschema würde man bevorzugen, den Einbettungsalgorithmus
mit minimaler Interferenz laufen zu lassen. Die Notwendigkeit eine geeignete
Kreuzkorrelationsverzögerung
für ein
bestimmtes Signal zu ermitteln unterhält diese Vorliebe.
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In
einem Versuch, den Erfolg der Einbettungsalgorithmuskreuzkorrelationsverzögerung unabhängig zu
machen, schafft
US 5.940.135 eine
Technik, bei der mehrere Korrelationsverzögerungen angewandt werden.
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Die
Annäherung
der vielen Verzögerungen reduziert
die Probleme, die mit der Selektion der Kreuzkorrelationsverzögerung assoziiert
sind. Die Technik der mehreren Ve4rzögerungen gewährleistet aber
nicht eine Leistung für
alle Typen Audiomaterials. Außerdem
mach die Annäherung
der vielen Verzögerungen
die Verwendung eines wesentlichen Rechenaufwands notwendig, der
auf andere Weise zum Einbetten vieler Nutzdaten angewandt werden
könnte.
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Ein
technisches Problem, das gelöst
werden soll, ist deswegen das Schaffen einer effektiven Alternativen
zu der Einbettungstechnik mit den vielen Verzögerungen, nach
US 5.940.135 .
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative
Einbettungstechnik für
die Annäherung
mit vielen Verzögerungen
nach
US 5.940.135 zu
schaffen, die für
einen großen
Bereich von Signalen gut funktioniert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Auf
entsprechende Weise schafft eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Einbetten eines Gastgebersignals mit Hilfsinformation,
wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
- – das
Filtern des Gastgebersignals zum Erzeugen eines modifizierten Signals,
- – das
Codieren der Hilfsinformation innerhalb des modifizierten Signals
unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Filterschritt die Größe wenigstens
eines der nachfolgenden Anteile in dem Gastgebersignal reduziert:
a)
NF-Anteile, und
b) dominante Tonanteile
und wobei das
Verfahren weiterhin den nachfolgenden Verfahrensschritt umfasst:
- – das
Steigern der Größen von
Anteilen in dem codierten Signal, die durch den Filterschritt reduziert
wurden.
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Das
Gastgebersignal kann ein (Multi)Mediasignal, wie ein Audiosignal,
ein Videosignal und/oder ein Datensignal sein.
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Durch
Reduktion des dominanten Tonanteils des Signals vor der Codierung
wird der Erfolg der Einbettungstechnik im Wesentlichen unabhängig von der
selektierten Kreuzkorrelationsverzögerung, und schafft auf diese
Art und Weise weine Alternative für das Verfahren mit den vielen
Verzögerungen
nach
US 5.940.135 . Auf
gleiche Weise verbessert das Entfernen der NF-Tonanteile des Signals
vor der Codierung den Erfolg der Einbettungstechnik, da NF-Anteile
eine stark störendes
Korrelationsrauschen verursachen können, das die Wasserzeichendetektion
wesentlich degradieren kann.
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In
dem Fall der Reduktion des dominanten Tonanteils kann eine geeignete
Filterung angewandt werden um den Pegel der dominanten Tonanteile
zu reduzieren. Ein Filter mit einer invertierten Charakteristik
gegenüber
dem geeigneten Filter kann verwendet werden um den vorher reduzierten
dominanten Toninhalt zu steigern.
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Die
Entfernung der dominanten Tonanteile flacht das Leistungsspektrum
des zu codierenden Signals ab, wodurch auf diese Weise die Verzögerungsinvarianz
des Codierungssystems verbessert wird. Die Neueinführung der
dominanten Tonanteile durch Inverse Filterung gewährleistet,
dass der Effekt der Codierung für
den Zuhörer
nicht wahrnehmbar ist.
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In
dem Fall der Reduktion der NF-Anteile des Signals, kann ein NF-Unterdrücker verwendet
werden um im Wesentlichen die NF-Anteile aus dem analogen Signal
zu entfernen. Die entfernten NF-Anteile können daraufhin zu dem codierten
modifizierten analogen Signal hinzugefügt werden.
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Ein
hinzukommender Vorteil der Entfernung von NF-Anteilen vor der Codierung
und der nachfolgenden Neueinführung
durch Hinzufügung
der unterdrückten
Niederfrequenzen nach der Codierung ist, dass die Hörbarkeitsqualität des mit
einem Wasserzeichen versehenen Audiosignals verbessert wird.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Codierungssystem geschaffen
zum Einbetten von Hilfsinformation innerhalb eines Gastgebersignals,
wobei das System Folgendes umfasst: ein Filtermittel zum Reduzieren
vorbestimmter Frequenzanteile aus dem Gastgebersignal, ein Codierungsmittel
zum Codieren der Hilfsinformation in dem gefilterten Gastgebersignal
unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik zum Erzeugen eines
codierten Signals,
dadurch gekennzeichnet, dass das Codierungssystem
weiterhin Folgendes umfasst: ein Signalanteilsteigerungsmittel zur
Steigerung der vorher reduzierten vorbestimmten Frequenzanteile,
und wobei die vorbestimmten Frequenzanteile aus wenigstens einem
der nachfolgenden Anteile selektiert werden: a) NF-Anteile, und
b) dominante Tonanteile.
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Es
dürfte
einleuchten, dass Entfernung dominanter Tonanteile und/oder NF-Anteile aus einem analogen
Signal vor Codierung mit Hilfsinformation und der nachfolgenden
Neueinführung
der entfernten Anteile, so dass das resultierende eingebettete analoge
Signal dem Beobachter als dasselbe wie das ursprüngliche analoge Signal erscheint,
ein verbessertes Codierungsverfahren schafft.
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Nach
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Decodieren von
Hilfsinformation aus einem eingebetteten Gastgebersignal geschaffen,
das die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Filtern des
eingebetteten Gastgebersignals zum Erzeugen eines modifizierten
Signals, das Decodieren der Hilfsinformation aus dem modifizierten
Signal unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik,
dadurch
gekennzeichnet, dass der Filterungsschritt die Größe wenigstens
eines der nachfolgenden Anteile in dem Gastgebersignal reduziert:
a) der NF-Anteile, und b) dominanter Tonanteile.
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In
dieser Ausführungsform
kann der Filterschritt die Verwendung eines Filters umfassen, kennzeichnend
für die
Reduktion dominanter Tonanteile in dem eingebetteten Gastgebersignal.
Der Filterschritt kann weiterhin die Entfernung von NF-Anteilen aus dem
eingebetteten Gastgebersignal umfassen.
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Nach
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Decodierungssystem geschaffen
zum Extrahieren von Hilfsinformation aus einem eingebetteten Gastgebersignal,
wobei das System ein Filtermittel zum Reduzieren vorbestimmter Frequenzanteile
in dem eingebetteten Gastgebersignal aufweist, ein Decodiermittel
zum Extrahieren der Hilfsinformation aus dem gefilterten Gastgebersignal
unter Anwendung einer Kreuzkorrelationstechnik, dadurch gekennzeichnet,
dass die vorbestimmten Frequenzanteile aus wenigstens einem der
nachfolgenden Anteile selektiert werden: a) HF-Anteile, und b) dominante
Tonanteile.
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Die
Filtermittel können
einen Tiefpassunterdrücker
aufweisen zum Entfernen von NF-Anteilen aus dem Gastgebersignal.
Die Filtermittel können auch
ein erster Filtermittel aufweisen, das eine Filterkennlinie hat,
vorgesehen zum im Wesentlichen Entfernen dominanter Tonanteile aus
dem Gastgebersignal.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem mit einem
Eingangsmodul, vorgesehen zum Akzeptieren eines Gastgebersignals
zur Übertragung, mit
einem Codierungsmodul, das die Codierungssysteme umfasst, vorgesehen
zum Codieren des Gastgebersignals mit Hilfsinformation, unter Anwendung der
oben beschriebenen Codierungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung,
und mit einer Ausgangseinheit, vorgesehen zum Übertragen des codierten Gastgebersignals.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Empfängersystem
zur Anwendung bei einem derartigen Übertragungssystem, wobei das
Empfängersystem
einen Eingangsteil aufweist, vorgesehen zum Empfangen eines Gastgebersignals,
das mit Hilfsinformation codiert ist, und mit einem Decoder, der
das codierte Gastgebersignal decodiert, und zwar unter Anwendung
eines der oben beschriebenen Verfahren und der die Hilfsinformation
aus dem Gastgebersignal extrahiert.
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Ein
wesentlicher Grund für
den Erfolg des Einbettungsalgorithmus bei Audiosignalen ist die
Selektion der Korrelationsverzögerung
im Beisein dominanter Tonanteile in dem Gastgebersignal. Die vorliegende
Erfindung benutzt Filter zum Abflachen des Leistungsspektrums eines
Gastgebersignals, wodurch auf diese Weise die dominanten Tonanteile
vor dem Codierungs- oder Decodierungsprozess eliminiert werden,
wodurch auf diese Weise Probleme, die mit der Verzögerungsselektion
assoziiert sind, reduziert werden. Die entfernten Anteile werden
danach neu eingeführt
um zu gewährleisten,
dass das codierte Signal wahrnehmbar nicht anders ist als das nicht codierte
Signal.
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Ein
weiterer signifikanter Faktor, assoziiert mit dem Erfolg von Einbettungsalgorithmen
bei Audiosignalen ist das Vorhandensein von NF-Anteilen, die ein
stark störendes
Korrelationsrauschen verursachen können, das die Wasserzeichendetektion
wesentlich degradieren kann. Die vorliegende Erfindung benutzt Filterung
zum Entfernen dieser NF-Anteile vor der Codierung und Decodierung.
In dem Codierungsprozess werden die entfernten NF-Anteile danach
neu eingeführt
um zu gewährleisten,
dass es für den
Zuhörer
keine wahrnehmbare Differenz in der Audioqualität gibt.
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Diese
und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung dürften aus den nachstehend beschriebenen
Ausführungsformen
hervorgehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Codierungssystems nach einem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Blockschaltbild eines Decodiersystems zur Anwendung bei einem Signal,
das unter Anwendung des Systems nach 1 codiert
worden ist,
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3 ein
Blockschaltbild eines Schemas zur Implementierung des NF-Unterdrückers nach 1,
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4 einen
Frequenzplan der Filterkennlinie für ein einzelnen Filter nach 3,
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5 ein
Blockschaltbild eines Codierungssystems nach einem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung,
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6 ein
Blockschaltbild eines Decodierungssystems zur Anwendung bei einem
Signal, das unter Anwendung des Systems nach 5 codiert worden
ist,
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7 ein
Blockschaltbild eines Codierungssystems nach einem dritten Aspekt
der vorliegenden Erfindung,
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8 ein
Blockschaltbild eines Decodierungssystems zur Anwendung bei einem
Signal, das unter Anwendung des Systems nach 7 codiert worden
ist,
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9 ein
Blockschaltbild eines Übertragungssystems
nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und
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10 ein
Blockschaltbild eines Empfängersystems
zur Anwendung bei einem Signal, das von dem System nach 9 übertragen
worden ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, dargestellt in vereinfachter
Form in 1, schafft ein Codierungssystem
zum Einbetten eines Hilfssignals 6 in ein Gastgebersignal 1,
wobei dieses System Folgendes umfasst: ein Filtermittel in Form eines
NF-Unterdrückers
(LFS) 2, einen Codierer (E) 5 und ein die Signalanteile
steigerndes Mittel in Form eines Summierungsmittels 8.
Das eintreffende Gastgebersignal 1, das mit einem Hilfssignal 6 eingebettet werden
soll, wird von dem NF-Unterdrücker 2 verarbeitet,
der Filterung anwendet um das eintreffende Gastgebersignal in ein
erstes Signal 4 und ein zweites Signal 3 aufzuteilen.
Das erste Signal 4 ist im Endeffekt das Gastgebersignal
mit unterdrückten Niederfrequenzen,
während
das zweite Signal 3 die unterdrückten NF-Anteile des Gastgebersignals 1 sind.
Das erste Signal 4 wird von dem Codierer 5 mit einem
Hilfssignal 6 unter Anwendung einer geeigneten Kreuzkorrelationstechnik
codiert. Verfahren, Schaltungsanordnungen, Systeme und Algorithmen zum
Durchführen
derartiger Kreuzkorrelationscodierungstechniken sind in dem betreffenden
technischen Beriech durchaus bekannt. Da NF-Anteile aus dem ersten
Signal 4 unterdrückt
werden, werden die Effekte eines stark störenden Korrelationsrauschens, herrührend von
den NF-Anteilen, gelindert und die Erfolgsrate des Codierungsprozesses
bei dem Gastgebersignal 1 wird verbessert.
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Wie
oben beschrieben, ist ein wesentliches Merkmal der Wasserzeichenmarkierung,
dass das Wasserzeichen für
den Zuhörer
oder den Zuschauer nicht wahrnehmbar ist. Ein anderes wesentliches Merkmal
ist, dass das mit einem Wasserzeichen versehene Gastgebersignal
vom Zuhörer
nicht von dem nicht codierten Signal unterschieden werden kann.
In dem vorliegenden Fall wird dies dadurch gewährleistet, dass die vorher
unterdrückten
Niederfrequenzen nachdem das Gastgebersignal mit dem Wasserzeichen
codiert worden ist, wieder zu demselben hinzugefügt werden. Dies wird in den
dargestellten Summierungsmitteln 8 implementiert. Durch
eine erfolgreiche Neukombination der vorher entfernten NF-Anteile
mit dem codierten Gastgebersignal sollen die Unterschiedne zwischen
dem resultierenden Ausgangssignal von dem Codierer und dem ursprünglichen
Gastgebersignal für
einen Zuhörer
nicht wahrnehmbar sein. Im Falle eines Audiosignal kann die Grenzfrequenz
des NF-Unterdrückers
in dem Bereich von 100 bis 5000 Hz liegen, und zwar abhängig von
der Applikation, aber liegt typischerweise in dem Bereich von 100
bis 1000 Hz. Ein hinzukommender Vorteil der NF-Entfernung ist, dass
die Hörbarkeitsqualität der mit
einem Wasserzeichen versehenen Audiosignale verbessert wird. Versuchsergebnisse haben
gezeigt, dass die Anwendung höherer
Frequenzen das Hörverhalten
wesentlich verbessert.
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In
den dargestellten Ausführungsformen
sind der Einfachheit der Darstellung halber Elemente wie Verzögerungselemente,
Analog-Digital-Wandler und Digital-Analog-Wandler fortgelassen.
Der Fachmann wird verstehen, dass diese Elemente und jede beliebige
Kombination davon als herkömmlicher
Entwurf vorgesehen sein können.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ebenfalls ein Decodierungssystem,
wie in 2 dargestellt, zum Decodieren von Hilfsinformation
aus einem Gastgebersignal, das unter Anwendung des Codierungssystems
nach 1 codiert worden ist. Dieses System umfasst einen
NF-Unterdrücker 10 und
einen Decoder (D) 12. Der NF-Unterdrücker 12, der beispielsweise
ein einfaches Hochpassfilter sein kann, entfernt NF-Anteile vor
dem Decoder 12 aus dem codierten Signal 9.
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Das
resultierende NF-unterdrückte
codierte Gastgebersignal 11 wird danach in dem Decoder 12 decodiert
zum Extrahieren eines Signals, das für die Hilfsinformation 13 repräsentativ
und in das Signal 9 eingebettet ist. Es dürfte einleuchten,
dass der NF-Unterdrücker 10,
der in dem Detektor verwendet wird, derselbe sein kann wie der NF-Unterdrücker 2, der
für das
Einbettungssystem verwendet wird. In dem Fall des Decodierungssystems
aber ist die Lieferung des dritten Signals 3 mit den NF-Anteilen
redundant.
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Eine
spezielle Implementierung des NF-Unterdrückers 2 nach 1 ist
in 3 dargestellt, wobei es zwei Filter H (30)
und G (31) gibt. Das erste Filter H ist ein Hochpassfilter
mit einer Grenzfrequenz, entsprechend der Grenzfrequenz des NF-Unterdrückers 2.
Das resultierende Ausgangssignal 4 von dem ersten Filter
H ist ein Gastgebersignal, in dem die NF-Anteile reduziert worden
sind. Das zweite Filter G ist ein Tiefpassfilter mit derselben Grenzfrequenz
wie das erste Filter H. Das resultierende Ausgangssignal von dem
zweiten Filter G sind die NF-Anteile 3 des Gastgebersignals.
Es dürfte
einleuchten, dass da das unterdrückte
NF-Anteilsignal 3 in dem Decodierungssystem nicht erforderlich
ist, der in der Ausführungsform
nach 2 dargestellte NF-Unterdrücker 10 unter Verwendung
nur des ersten Filters H implementiert werden kann.
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Ein
Beispiel der Frequenzkennlinie für
das erste und das zweite Filter G und H des NF-Unterdrückers ist
in 4 dargestellt. Insbesondere ist das zweite Filter
G dargestellt als habe es eine Tiefpassfrequenzkennlinie und das
erste Filter H ist dargestellt, als habe es eine Hochpassfrequenzkennlinie, wobei
die Grenzfrequenz (fc) jedes Filters im
Wesentlichen die gleiche ist. Wie oben bereits erwähnt, sollte eine
geeignete Grenzfrequenz in dem Bereich von 100 Zu bis 1000 Hz liegen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 5 dargestellt,
umfasst ein Filtermittel in Form eines ersten (Vorcodierungs)Filter (PF) 20,
einen Codierer 5 und ein den Signalanteil steigerndes Mittel
in Form eines zweiten (Nachcodierungs)Filters (POF) 21.
Ein eintreffendes Gastgebersignal 1 wird durch das erste
Filter 20 gefeilter, was das Leistungsspektrum des Gastgebersignals
abflacht und dadurch im Wesentlichen dominante Tonanteile aus dem
Gastgebersignal entfernt.
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Es
können
eine Anzahl Techniken angewandt werden um das erste Filter 20 zu
entwerfen oder zu implementieren. Diese Techniken basieren im Grunde
auf dem Leistungsspektrum des analogen Signals oder einer Schätzung davon.
So kann beispielsweise das Filter von einer Messung des Leistungsspektrums
des Gastgebersignals hergeleitet werden. Während dies optimale Ergebnisse
liefern würde,
würde es
einen wesentlichen Rechenaufwand erfordern. Eine alternative Methode
zum Entwerfen des Filters wäre,
feste universelle Filter herzuleiten, und zwar nach einer statistischen
Analyse eines großen
Satzes analoger Signale. Eine dritte Möglichkeit, die ein Kompromiss
der ersten zwei Möglichkeiten
ist, ist ein stückweise
stationäres Formfilter
zu verwenden, wo das Filter während
eines bestimmten Teils aus analogem Material unverändert bleibt
und nur dann ändert,
wenn der bestimmte Teil sich ändert.
Es dürfte
einleuchten, dass das Filter in der Zeit- oder in der Frequenzdomäne implementiert werden
kann. Da dominante Tonanteile im Wesentlichen aus dem Gastgebersignal
vor der Codierung entfernt werden, wird der Effekt der Korrelationsverzögerungsselektion
als Faktor im Erfolg des Codierungsprozesses auf das Gastgebersignal
reduziert.
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Das
gefilterte Gastgebersignal 22 wird danach mit dem Hilfsinformationssignal 6 durch
den Codierer 5 codiert, wie oben in Bezug auf die erste
Ausführungsform
beschrieben wurde. Das codierte Signal wird danach durch das zweite
Filter 21 gefiltert. Das zweite Filter 21 hat
eine Filterkennlinie, die gegenüber
der das ersten Filters invertiert ist. Dadurch stellt das zweite
Filter 21 den vorher reduzierten dominanten Toninhalt in
dem codierten modifizierten Gastgebersignal wieder zu den ursprünglichen
Pegeln her. Dadurch sollen Unterschiede zwischen dem eingebetteten
Ausgangssignal 9 von dem zweiten Filter 21 und
dem ursprünglichen
Gastgebersignal 1 für
den Zuhörer
nicht wahrnehmbar sein.
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Ein
Detektor- oder Decodersystem zum Extrahieren von Hilfsinformation
aus einem Gastgebersignal unter Verwendung der Ausführungsform
nach 5, wie in 6 dargestellt,
umfasst ein Filtermittel, vorgesehen durch ein erstes Filter 200,
und einen Decoder 12. Vorzugsweise hat das erste (Vordecodierungs)Filter 200 eine
Filterkennlinie, die im Wesentlichen mit der Filterkennlinie des
ersten Filters 20 in dem Codierungssystem übereinstimmt.
Alternative Filter können
aber zwischen dem Codierungssystem und dem Detektorsystem verwendet
werden. In dem Fall eines Codierungssystems beispielsweise kann das
erste Filter von einer Messung des Leistungsspektrums des Gastgebersignals
hergeleitet werden (ein komplexes Filter), während das Filter in einem gleichwertigen
Detektor unter Verwendung eines festen Universalfilters (ein einfaches
Filter), erhalten aus der statistischen Analyse eines großen Satzes
analoger Signale, implementiert werden kann. Die Ergebnisse der
Verwendung verschiedener Filter können nicht so zuverlässig sein
wie die Ergebnisse, erhalten unter Verwendung im Wesentlichen derselben
Filterkennlinien.
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Das
gefilterte Signal 25 wird danach dem Decoder 12 des
Decodierungssystems zugeführt
und die Hilfsinformation 13 wird extrahiert.
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Obschon
die Leistung von Codierern und Decodern unter Anwendung des Verfahrens
von NF-Unterdrückung
verbessert wird, wie beispielsweise in 1 implementiert,
oder der das Spektrum abflachenden Technik unter Anwendung der Entfernung dominanter
Töne, wie
in 5 implementiert, kann eine verbesserte Leistung
durch eine Kombination der beiden Techniken erzielt werden.
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Ein
Beispiel eines derartigen verbesserten Codierungssystems ist in 7 dargestellt,
das einen NF-Unterdrücker 10,
ein erstes Filter 200, einen Codierer, ein zweites Filter
und ein Summiermittel 8 aufweist, das zum Einbetten eines
Gastgebersignals 1 mit Hilfsinformation 6 zum
Erzeugen eines codierten Gastgebersignals 9 verwendet werden
kann.
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Im
Betrieb wird das Gastgebersignal 1 von dem NF-Unterdrücker 10 verarbeitet,
der im Wesentlichen die NF-Anteile aus dem Gastgebersignal entfernt.
Das resultierende modifizierte Signal wird danach von dem ersten
Filter 200 weiter modifiziert um dominante Tonanteile zu
entfernen. Das resultierende modifizierte Signal wird danach mit
der Hilfsinformation 6 von dem Codierer 5 codiert.
Das codierte modifizierte Gastgebersignal wird daraufhin von dem zweiten
Filter 21 verarbeitet. Das zweite Filter, das eine Kennlinie
hat, die im Wesentlichen zu der des ersten Filters invertiert ist,
stellt die vorher reduzierten dominanten Tonanteile in dem codierten
Signal wieder her. Zum Schluss werden die vorher unterdrückten NF-Anteile
in das codierte Signal neu eingefügt, und zwar mit Hilfe der
Summiermittel 8.
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Ein
Detektor zum Detektieren eines Hilfsinformationssignals, das durch
die Systeme nach 7 in ein Gastgebersignal eingebettet
worden ist, ist in 8 dargestellt und umfasst einen
NF-Unterdrücker,
ein Filter und einen Decoder. Im Betrieb wird ein codiertes Gastgebersignal
von dem NF-Unterdrücker
verarbeitet, der NF-Anteile entfernt, das resultierende NF-unterdrückte Codierungsgastgebersignal wird
danach von dem Vorfilter gefiltert, das das Spektrum des Signals
durch Reduktion der dominanten Tonanteile aus dem resultierenden
Signal glättet.
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Es
dürfte
einleuchten, dass die Reihenfolge des NF-Unterdrückers 10 und des ersten
Filters 20 (Vorcodierung), d. h. des das Spektrum glättenden Filters,
in der Ausführungsform
nach 7 ohne Effekt geändert werden kann, und zwar
abhängig
von der Art und Weise, wie die Filterung durchgeführt wird.
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Wenn
aber die Reihenfolge des NF-Unterdrückungsfilters und des ersten
Filters umgekehrt wird, sollte die Stelle, an der der NF-Anteil
neu zugelassen wird, auf entsprechende Weise eingestellt werden.
Auf diese Weise soll, wenn die Reihenfolge des ersten Filters und
des NF-Unterdrückers
vertauscht wird, die Reihenfolge der Summierungsmittel und des zweiten
Filters auch vertauscht werden.
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Es
dürfte
weiterhin dem Fachmann einleuchten, dass eine Anzahl Techniken angewandt
werden kann um die hier beschriebene Ausführungsform zu implementieren
und dass eine Anzahl Varianten möglich
ist. So können
beispielsweise der NF-Unterdrücker
und das erste Filter kombiniert werden. Diese Kombination wäre in dem
Detektor unkompliziert, aber in dem Codierer wäre Sorgfalt erforderlich beim Entwerfen
des Phasenverhaltens des kombinierten Filters, da der NF-Teil des
Filterspektrums schwere Hörbarkeitsprobleme
in den Audiosignalen einführen könnte.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in 9 dargestellt,
bezieht sich auf ein Sendesystem 89, verwendet zum Übertragen
eines Audiosignals zu einer oder mehreren Empfängereinheiten über einen
Sendekanal, beispielsweise über Funk,
Kabel oder ein Computernetzwerk. Das Sendesystem umfasst einen Eingangsteil 80,
der vorgesehen ist zum Akzeptieren eines Audiosignals aus einer
oder mehreren Quellen. Der Eingangsteil kann beispielsweise einen
Multiplexer aufweisen zum selektiven Umschalten zwischen zwei oder
mehreren verfügbaren
Eingangssignalen.
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Das
Audiosignal wird danach von dem Eingangsteil dem Codierungsmodul 81 zugeführt. Das Codierungsmodul
codiert das Audiosignal mit einem Hilfsinformationssignal, und zwar
unter Anwendung eines der oben beschriebenen Codierungsschemen. Das
Hilfsinformationssignal kann von dem Sendesystem erzeugt oder aus
einer externen Quelle geliefert werden. Das resultierende codierte
Signal wird danach dem Ausgangsteil zugeführt, der das eingebettete Audiosignal über den
Kommunikationskanal überträgt.
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In
dem Fall, wo das Sendesystem ein Rundfunksystem ist, würde das
Ausgangsmodul 83 einen HF-Teil umfassen, der mit einer
geeigneten Antenne 84 gekoppelt ist, und zwar zum Modulieren
des codierten Signals und zum Übertragen
desselben. Der HF-Teil kann HF-Filterung, einen Festfrequenzoszillator,
Modulatorschaltungen und andere Elemente einschließen, die
auf herkömmliche
Weise in HF-Sendern vorgesehen sind.
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Das übertragene
codierte Audiosignal wird danach zum Empfang von einem Empfänger verfügbar, der
auf geeignete Art und Weise mit dem Kommunikationskanal verbunden
ist. Ein geeigneter Empfänger 99 ist
in 10 dargestellt und umfasst einen Eingangsteil
und einen Decoder. Der Eingangsteil 91 ist mit dem Kommunikationskanal
gekoppelt und ist vorgesehen zum Empfangen von Signalen aus dem
Kanal und zum Demodulieren derselben. In dem Fall eines HF-Empfängers kann
der Eingangsteil eine Antenne 90 aufweisen, die mit einem HF-Teil
gekoppelt ist, der HF-Filterung, einen Festfrequenzoszillator, Abwärtsmischungsschaltungen
und andere Elemente umfasst, die auf herkömmliche Art und Weise in HF-Teilen
von Rundfunkempfängern vorgesehen
sind. Der Eingangsteil liefert die demodulierten codierten Signale
dem Decoder 92, der die Hilfsinformation aus dem codierten
Signal extrahiert. Diese Hilfsinformation 94 kann danach
Benutzern zugeführt
werden, beispielsweise mit Hilfe einer Wiedergabeanordnung. Der
Eingangsteil 91 kann separat das Ausgangssignal 95 anderen
Schaltungsanordnungen liefern, beispielsweise damit die Wiedergabe
des empfangenen Audiomaterials in einem Lautsprecher ermöglicht wird.
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Es
dürfte
ebenfalls einleuchten, dass bestimmte Merkmale der vorliegenden
Erfindung, die der Deutlichkeit halber in dem Kontext einzelner
Ausführungsformen
beschrieben worden sind, auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform
geschaffen werden können.
Umgekehrt können
mehrere Merkmale der vorliegenden Erfindung, die der Kürze wegen,
in dem Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben worden
sind, auch separat oder in jeder beliebigen geeigneten Subkombination geschaffen
werden.
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Die
Wörter "umfassen" und "einschließen", wenn in Bezug auf
die vorliegende Erfindung verwendet, werden verwendet zum Spezifizieren
des Vorhandenseins genannter Merkmale, Zahlen, Schritte oder Bauelemente,
schießen
aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer
Merkmale, Zahlen, Schritte, Bauelemente oder Gruppen davon nicht
aus.
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Es
sei bemerkt, dass die oben genannten Ausführungsformen die vorliegende
Erfindung illustrieren statt begrenzen, und dass der Fachmann imstande
sein wird, im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche viele
alternative Ausführungsformen zu
entwerfen. In den Patentansprüchen
sollen eingeklammerte Bezugszeichen nicht als den Anspruch begrenzend
betrachtet werden. Das Wort "enthalten" schließt das Vorhandensein
von Elementen oder Verfahrensschritte, die in einem Anspruch nicht
genannt worden sind, nicht aus. Das Wort "ein" vor
einem Element, schließt
das Vorhandensein einer Anzahl derartiger Elemente nicht aus. Die
vorliegende Erfindung kann mit Hilfe von Hardware mit verschiedenen einzelnen
Elementen und mit Hilfe eines auf geeignete Art und Weise programmierten
Computers implementiert werden. In einem Anordnungsanspruch, wobei
verschiedene Mittel nummeriert sind, können verschiedene dieser Mittel
von ein und demselben Hardware-Item verkörpert werden. Die Tatsache,
dass bestimmte Maßnahmen
in unter einander verschiedenen Unteransprüchen genannt sind, gibt nicht
an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht mit Vorteil verwendet
werden kann.