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Bereich der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Markierung von Audiosignalen zum Ermöglichen der späteren Identifikation.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere jedoch
nicht ausschließlich
anwendbar auf die Markierung von Audio- und/oder Video-Soundtrack-Aufzeichnungen,
etwa zur Anzeige des Ursprungs der Aufzeichnung oder des Inhabers
der Vervielfältigungsrechte
an den Aufzeichnungen oder beides. Die Markierung kann auch Informationen über die Zahlung
fälliger
Lizenzgebühren
beinhalten.
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Hintergrund
zum Stand der Technik
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Das frühere Patent der Anmelderin EP-B-0245037
offenbart und beansprucht eine Vorrichtung zum Markieren eines Audiosignals,
wobei die Vorrichtung das Folgende enthält: eine Mehrzahl von Filtern
zum Entfernen einer Mehrzahl von bestimmten Frequenzbereichen aus
einem gegebenen Audiosignal zur Ausbildung entsprechender Kerben (Notches)
darin mit entsprechenden Mittenfrequenzen; Kode-Erzeugungs-Mittel
zum Erzeugen eines Kodesignals mit einem Identifikationsabschnitt
und einem Mitteilungsabschnitt, wobei der Mitteilungsabschnitt aus
einer Mehrzahl von Bits gebildet wird, wobei ein erster Wert von
Bits durch einen Burst einer ersten entsprechenden bestimmten Frequenz
repräsentiert wird
und ein weiterer Bit-Wert durch einen Burst einer weiteren entsprechenden
bestimmten, von der ersten entsprechenden bestimmten Frequenz verschiedenen,
Frequenz repräsentiert
wird, wobei die bestimmten Frequenzen so gewählt sind, dass sie den jeweiligen
Mittenfrequenzen der Notches entsprechen, Kombiniermittel zum Summieren des
Kodesignals zu dem Notches enthaltenden Audiosignal; Monitormittel
zum Überwachen
der Amplitude des gegebenen Audiosignals; Modulationsmittel zum
Einstellen der Amplitude des Kodesignals auf einen bestimmten Wert
unterhalb der Amplitude des gegebenen Audiosignals, so dass sich
die Amplitude des Kodesignals mit der Amplitude des gegebenen Audiosignals ändert; wobei
die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Identifikationsabschnitt des
Kodesignals einen Burst beider bestimmter Frequenzen gleichzeitig
umfasst und die Vorrichtung weiterhin Frequenz-Monitor-Mittel zum Überwachen der
in dem gegebenen Audiosignal vorhandenen Frequenzen enthält; sowie
Unterbrechungs-Mittel zum Verhindern der Eliminierung der Mehrzahl
bestimmter Frequenzbereiche und auch zum Verhindern der Insertion
des Kodesignals, wenn die in dem gegebenen Audiosignal vorhandenen
Frequenzen wesentlich außerhalb
eines ersten gegebenen Frequenzbereichs liegen.
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Bei früheren, diese Vorrichtung beinhaltenden
Systemen lieferte das Kodesignal eine Markierung für das Audiosignal
und bestand üblicherweise aus
zwei digitalen Worten, wobei jedes der Worte einen initialen Identifikationsabschnitt
von acht Bits Länge
umfassend einen Burst beider Frequenzen beinhaltete. Dann folgte
ein Datenabschnitt, der Bursts von entweder der ersten oder der
zweiten Frequenz umfasste, repräsentierend
entweder ein "1"-Bit oder ein "0"-Bit. Zwei digitale Worte haben sich
als notwendig erwiesen, aufgrund der Menge der einzusetzenden Daten entsprechend
der internationalen Norm "International Standard Recording Code" (ISRC).
Bei stereophonen Signalen wurde der Kanal, in den der Kode eingefügt wurde,
alternierend von links nach rechts geändert, um so das Risiko zu
vermindern, dass ein Zuhörer
ein Kodewort in dem Programmmaterial erkennt.
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Obgleich das oben beschriebene System
in der Praxis zufrieden stellend funktioniert, gibt es eine ganz
bestimmte Anwendung, bei der eine weitere Verbesserung erwünscht ist.
Bei dieser bestimmten Anwendung werden die markierten Stereo-Kanäle vor der
Dekodierung zu einem monophonen Signal kombiniert (hierdurch kann
dieselbe Dekodier-Einrichtung sowohl für monophone als auch für stereophone
Signale verwendet werden). Bei einer derartigen Anwendung wird es
schwierig, das kodierte Signal zurückzugewinnen, da das kodierte
Signal normalerweise mit einer Intensität eingefügt wird, die eine Beziehung
zu der Intensität
des Programmmaterials in dem betreffenden Kanal aufweist. Bei einem kombinierten
Signal besteht nicht notwendigerweise eine Beziehung zwischen dem
kodierten Signal und dem kombinierten Signal; es ist daher schwieriger festzustellen,
bei welchem Pegel man erwarten kann, das kodierte Signal zu finden,
und dies erhöht
die Schwierigkeiten, den Kode wieder zu gewinnen. Hinzu kommt, dass
der Kode verloren geht, wenn nur ein Kanal des Stereo-Signals empfangen
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß hat sich nunmehr herausgestellt,
dass es nicht erforderlich ist, den Kode als alternierend in die
beiden Kanäle
eingebrachte Kodeworte einzufügen,
um die Erkennung durch einen Zuhörer
zu verhindern. Erfindungsgemäß kann eine ganze
ko dierte Markierung ohne Beeinträchtigung des
Audiosignals in einen Kanal eingefügt werden.
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Dementsprechend sieht die vorliegende
Erfindung in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Markieren
eines stereophonen Audiosignals vor, wobei die Vorrichtung eine
Mehrzahl von Notchfiltern mit ausgewählten Mittenfrequenzen zum
Ausbilden von Notches (Einkerbungen) bei diesen gewählten Frequenzen
in den Kanälen
eines stereophonen Audiosignals umfasst, sowie Kode-Erzeugungs-Mittel
zum Erzeugen eines als eines oder mehrere Kodewörter ausgebildeten kodierten
Markierungssignals, wobei der Kode aus ausgewählten Signal-Bursts auf den ausgewählten Frequenzen
gebildet wird, und ein Einfüge-Mittel
(38–73)
zum Einfügen
des kodierten Markierungssignals in beide Kanäle des Audiosignals in die
darin befindlichen Notches, wobei die Amplitude des Kodesignals
eine vorbestimmte Beziehung zur Amplitude des Audiosignals des jeweiligen
Kanals aufweist.
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Entsprechend diesem ersten Aspekt
der Erfindung, da die gesamte Markierung in jeden Kanal des stereophonen
Signals mit einem in einer Beziehung zur Intensität/Amplitude
des Pegels des Audiosignals stehenden Pegel eingefügt werden
kann, bleibt also das kodierte Signal, wenn die Dekodierung durchgeführt wird
und die stereophonen Signale zu einem monophonen Signal kombiniert
werden, auf dem auf vorbestimmte Weise in Beziehung zu dem Audiosignal
stehenden Pegel; damit wird die Erkennung und Dekodierung erleichtert.
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Die vorliegende Erfindung bietet
also den Vorteil der besseren monophonen Kompatibilität, da bei
der Kömbination
der Signale zur Erzeugung eines monophonen Signals der Pegel des
einge fügten Kodes
dem Pegel des monophonen Signals nachgeführt wird. Daneben erlaubt das
gleichzeitige Markieren in einer Mehrzahl von Kanälen eine
Reduktion in der erforderlichen Amplitude des kodierten Signals
in jedem Kanal, wodurch eine weitere Verminderung der Hörbarkeit
des Kodes erreicht wird. Darüber
hinaus zeigt die Erfindung einen unerwarteten Nutzen. Bei bisherigen
Verfahren liegt die vermeintliche Position der Klangquelle des Kodes
stets auf dem einen oder dem anderen der Stereo-Lautsprecher, wohingegen bei der vorliegenden
Erfindung das Kodesignal seine vermeintliche Position aufweist,
die mit der lautesten Programmquelle für Stereosignale zusammenfällt, und
diese kann sich zwischen den Lautsprechern hin- und herbewegen und
ist generell nicht an einer festen Position. Hierdurch kann es noch schwieriger
für einen
Hörer sein,
den Kode beim normalen Hören
zu erkennen.
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In einem weiteren Aspekt sieht die
Erfindung eine Vorrichtung zum Markieren eines Audiosignals vor,
wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Notchfiltern mit ausgewählten Mittenfrequenzen
zum Ausbilden von Notches bei diesen gewählten Frequenzen einem stereophonen
Audiosignal umfasst, sowie Kode-Erzeugungs-Mittel zum Erzeugen eines
als eines oder mehrere Kodewörter
(1, 2) umfassenden kodierten Markierungssignals,
wobei der Kode aus ausgewählten
Signal-Bursts auf den ausgewählten Frequenzen
gebildet wird, und wobei ein Einfüge-Mittel vorgesehen ist, zum
Einfügen
wenigstens eines Teils des gesamten kodierten Markierungssignals
simultan in jeden der Kanäle
des stereophonen Audiosignals in die darin befindlichen Notches.
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Das Einfüge-Mittel beinhaltet vorzugsweise ein
Mittel zum Erkennen des Intensitätspegels
des Audiosignals bei den Frequen zen, bei denen die Kode-Markierung
eingefügt
werden soll, und zum Verhindern der Einfügung von Kode, wenn die Intensität des Audiosignals
nicht ausreicht, den Kode zu maskieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst
das Einfüge-Mittel
vorzugsweise Mittel ein Mittel zum Prüfen, ob in den Notchfrequenzen
vorhandene Rest-Audiosignale die Kode-Erkennung beeinträchtigen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vor der Übertragung
des kodierten Audiosignals an dem an den Notchfrequenzen eingefügten Kode
geprüft,
ob der Kode wieder dekodierbar ist. Dies wird vorzugsweise durchgeführt, indem
der eingefügte
Kode vor der Übertragung
Bit für
Bit dekodiert wird.
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Erfindungsgemäß kann das Markierungssignal
ein oder mehrere Datenwörter
umfassen. Bei Einfügung
von ISRC-Kode werden normalerweise zwei Datenworte benutzt, da ein
sehr langes Wort, das sämtliche
erforderlichen Informationen enthält, das Risiko erhöhen würde, von
einem Hörer
erkannt zu werden. Bei solchen Anwendungen, wo weniger Daten erforderlich
sind, kann ein einzelnes Datenwort ausreichen.
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Ein Kode-Wort enthält üblicherweise,
wie in dem früheren
Patent EP-B-0245037 der Anmelderin offenbart, einen initialen Identifizierungsabschnitt
bestehend aus simultanen Bursts beider Signalfrequenzen, gefolgt
von einem Mitteilungsabschnitt bestehend aus Bursts entweder der
einen oder der anderen Frequenz. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass ein
initialer Synchronabschnitt verbessert wird, indem er als eine Reihe
von schmalen Impulsen von vorbestimmter Breite und vorbestimmtem
Abstand, innerhalb bestimmter zulässiger Abweichungen, vorgesehen
wird. Aus den Impulsen lässt
sich ein Takt ableiten, welcher den Startpunkt der Daten liefert
und den Abstand zwischen den Daten Bits.
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Damit erhält man wesentlich komplexere
Signal-Anforderungen für
die Identifikation des Kodes, wodurch die Wahrscheinlichkeit der
falschen Datengewinnung vermindert wird, und ein wesentlich besseres
Signal, aus dem der Datentakt zu extrahieren ist, während die
Auswirkungen von Rauschen auf einzelne Timing-Flanken minimiert
wird.
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Vorzugsweise werden zwei Notchfrequenzen
benutzt, mit einer auf ein Hz genauen Notchfrequenz. In einer Ausführungsform
sind die Filter 50 dB tief und 150 Hz gut bei 3 dB. Es sei darauf
hingewiesen, dass für
diese Darstellung, obgleich ein Notchfilter ein Frequenzband herausfiltert,
dieses so schmal im Verhältnis
zur Gesamt-Audio-Bandbreite isst, dass das Filter mit der Angabe
einer einzelnen Frequenz in der Mitte des Bereichs angegeben werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben;
darin zeigt:
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1 Beispiele
von Formaten einer Kode-Markierung
zum Einfügen
in Audiosignale;
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2 ein
Wellenform-Diagramm eines Systems des Standes der Technik zum Einfügen kodierter
Markierungen in Audiosignale;
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3 ein
Wellenform-Diagramm von erfindungsgemäß in ein Audiosignal eingefügten Kode-Markierungen;
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4 eine
Kodiervorrichtung, die eine erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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5 eine
Kodiervorrichtung, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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6 ein
Blockdiagramm einer Dekodiervorrichtung zur Verwendung mit der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1A zeigt
das Format eines Beispiels für eine
Kode-Markierung
zum Einfügen
in ein Audiosignal. Die Markierung ist in zwei Worte 1, 2 unterteilt. Jedes
Wort umfasst identische zwölf
Bits 4 mit einem Synchronisations-Kode, gefolgt von einem 4-Bit-Identifikator 6.
Zwei Bits davon identifizieren, welches der beiden Kode-Worte folgt.
Das erste Wort 1 enthält
einen Abschnitt 8, der den Inhaber der Vervielfältigungsrechte
identifiziert, und einen Abschnitt 10, der unbenutzte Bits
enthält
(es kann erwünscht sein,
einen Länder-Kode
hinzuzufügen).
Das zweite Wort 2 beinhaltet Abschnitte 12, 14,
die die Aufzeichnung und den Titel sowie das Herausgabejahr identifizieren.
Die letzten vier Bits 16 eines jeden Wortes umfassen einen
Fehlerkorrektur-Kode.
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Die Kodewörter besitzen eine Länge von
jeweils etwa 1,1 Sekunden. Zwischen den Worten liegt jeweils eine
Lücke von
etwa 1,1 Sekunden. Damit wird in diesem Beispiel bestenfalls alle
4,4 Sekunden ein kompletter Kode-Zyklus eingefügt. In der Praxis, da der Kode
nur dort eingefügt
wird, wo ausreichend Musik zu seiner Maskierung vorhanden ist, kann
die tatsächliche
Code-Rate geringer ausfallen. Bei bestimmten Arten von Musik (z.
B. Soloinstrumenten) kann der Kode nur wenige Male über einen
Zeitraum von einer oder zwei Minuten eingefügt werden. Dies erscheint akzeptabel,
da das wichtigste Kriterium ist, dass der Kode nicht zu hören sein
soll.
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Bei ISRC-Anwendungen können die
Daten in Form von ASCII-Kode vorliegen. Das Kode-Format erlaubt
allerdings, dass die Informationen als digitale Zahlen anstelle
von alpha-numerischen Zeichen übermittelt
werden. Dies ist erwünscht,
um die Datenmenge so gering wie möglich zu halten, so dass nur ein
einziges Kode-Wort
benötigt
wird. Die digitalen Kode-Zahlen können erforderlichenfalls mittels
einer Nachschlage-Tabelle/Datenbank in tatsächliche Namen umgewandelt werden.
Ein Beispiel eines einzigen Kode-Wortes ist in 1B gezeigt.
Das Wort umfasst einen Anfangsabschnitt 3 mit einem zwölf-Bit-Synchronisations-Kode,
ein Ersatz-Bit 5, einen 25-Bit-Abschnitt 7 für Daten,
einen fünf-Bit-Abschnitt 9 zur
Fehlerkorrektur und ein einzelnes Paritäts-Bit 11. Der 25-Bit-Daten-Abschnitt
erlaubt eine große
Flexibilität
bei der Zuweisung von Kode-Zahlen. Die Periode eines kompletten
Kode-Zyklus liegt bei etwa 2,2 Sekunden.
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Bezug nehmend nunmehr auf das dem Stand
der Technik entsprechende System nach 2 wurde
jeder Stereo-Kanal zum Zwecke der Kodierung als separater Kanal
behandelt. Beim Kodieren wurde die Datenfolge zwischen den beiden
Kanälen
aufgeteilt. Die beiden Worte wurden in zwei Hälften unterteilt und diese
Hälften
wurden abwechselnd in den linken und den rechten Kanal eingefügt. Der Intensitätspegel
der Kode-Einfügung
für jeden
Kanal wurde nur auf der Basis des betreffenden Kanals ermittelt.
In dem Fall, dass das Signal in ein Monosignal konvertiert wurde,
war es unmöglich,
die zur Extraktion der Daten erforderlichen Pegel-Informationen wiederzugewinnen,
da die beiden Kanäle
als Folge der Konvertierung in ein Monosignal miteinander interferierten.
Bezug nehmend auf 2 stellt
die Wellenform a ein Freischalt-Signal (enable) für ein zu
kodierendes Audiosignal dar, Wellenform b ist die Wellenform-Hüllkurve
für die
Frequenz-Bursts
an der ersten Notchfrequenz entsprechend Marker-Bits, Wellenform c ist
ein ähnliches
Diagramm für
die zweite Notchfrequenz entsprechend Leer-Bits, und Wellenformen d und e sind
Enable-Signale zum Mischen der Kodesignale mit den betreffenden
linken und rechten Audiosignal-Kanälen.
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Die Wellenformen g und h repräsentieren erste
und zweite Frequenzbursts entsprechend den Hüllkurven b, c,
und die Wellenform i repräsentiert den
kompletten, das Kodewort bildenden Kode-Burst, also eine Kombination
von g und h. Die Wellenformen j, k zeigen,
wie das Kodewort als zwei Hälften
in alternierende rechte und linke Audiokanäle entsprechend der Enable-Wellenform d, e übertragen
werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erscheinen die Wellenformen wie in 3 dargestellt. Ein identisches Datenmuster
wird simultan in beide Kanäle
eingefügt,
doch ist die Amplitude der Daten in jedem der Kanäle direkt
proportional zu den relativen Pegeln jedes Kanals. Auf diese Weise ist,
wenn die beiden Kanäle
zu einem Monokanal kombiniert werden, der resultierende Pegel der
eingefügten
Daten und der Musik kompatibel, und der Kode kann wiedergewonnen
werden. Ein unerwarteter Nutzen dieses Prinzips besteht darin, dass
die relative Position des Kodes zwischen einem Paar Stereolautsprechern
(wenn der Kode hörbar
sein könnte)
tendenziell mit der Position des lautesten Teils des Programms zusammenfällt. Auch
ist der Kode in jedem Kanal 6 dB niedriger als der im Prinzip nach 2, da die Kodesignale beim
Dekodieren aufsummiert werden.
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Bezug nehmend auf 3 ist die Wellenform A ein Freischalt-Signal
(Enablement) zur Erzeugung von Kode, Wellenform B ein Signal,
das nachstehend erklärt
wird, zum Überwachen
des Amplitudenpegels, bei dem Kode eingefügt wird, Wellenformen C und D repräsentieren
die Daten-Hüllkurven
zum Modulieren von Frequenzgeneratoren zur Erzeugung entsprechender
Marker- und Leer-Kodes, Wellenformen E und F sind
Enabling-Signale für
kodierte Ausgangssignale, mit oder ohne eingefügte Verzögerung (delay), Wellenformen G und H repräsentieren
die Ausgabesignale von entsprechend der Wellenformen C, D modulierten
Frequenzgeneratoren, und die Wellenform I repräsentiert
ein komplettes Kode-Wort,
d. h. die Summe der Wellenformen G, H. Die Wellenformen J und K repräsentieren
die linken und rechten Kanäle
mit der eingefügten
Kode-Markierung, und die Wellenformen L und M repräsentieren
dieselben totalen Amplituden, jedoch mit entferntem Delay.
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Bezug nehmend auf Wellenform I ist
ersichtlich, dass der initiale Synchronisier-Abschnitt des Kode-Wortes
aus zwölf
Bits mit sechs Bursts von jeweils einer Länge von 23 Millisekunden beider
Frequenzen zusammengesetzt ist. Im Vergleich zu einem einfachen,
kontinuierlichen Identifikations-Abschnitt nach 2 verbessert das Prinzip nach 3 die Extraktion echter
Kode-Worte und macht die Extraktion falscher Kodes weniger wahrscheinlich.
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Die in dem oben beschriebenen Verfahren benutzte
Kodier-Vorrichtung
wird nachstehend detaillierter beschrieben. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer esten
bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kodier-Vorrichtung.
Der Kodierer besitzt Schnittstellen 20, 21, so
dass entweder analoge oder digitale Stereosignale markiert werden
können. Die
Auswahl, ob in der analogen oder digitalen Domäne gearbeitet wird, wird über einen
(nicht dargestellten) Selektor-Schalter vorgenommen. Die Schnittstellen
erlauben einen Bereich von Eingangsdatenraten, während mit einer internen Datenrate von
44,1 kHz gearbeitet wird. Wird ausschließlich in der digitalen Domäne gearbeitet,
so erhält
die Kodier-Einrichtung die digitalen Ausgangs- und Wort-Synchronisations-Impulse
von einem digitalen Audio-Aufzeichnungsgerät z. B.
vom Typ Sony PCM 1610/30 und liefert ein digitales Ausgangs- und Wort-Synchronisations-Signal
an ein entsprechendes Gerät
zurück.
Es ist möglich,
zusätzliche
Analog-Digital-Wandlung
und Digital-Analog-Wandlung sowie eine Anti-Alias-Filterung vorzusehen, wenn dies
erforderlich ist, um ein analoges Signal zuzuführen und auszugeben, während die
Kodierung in der digitalen Domäne
erfolgt.
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Die Schnittstellen 20, 21 liefern
digitalisierte linke (L) und rechte (R) Stereo-Kanal-Signale jeweils an
einen entsprechenden direkten Signalweg 22 und einen Kodier-Signalweg 24.
Die direkten Wege führen
direkt über
ein entsprechendes Delay- Element 26 und
einen Crossfader 28 zu linken und rechten Kanalausgängen.
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Die Kodier-Wege 24 für die linken
und rechten Kanal-Signale beinhalten jeweils Notchfilter 34, 36 zum
Entfernen zweier bestimmter Notchfrequenzen, z. B. 3,0 und 3,5 kHz
aus dem Audiosignal. Jedes Filter besitzt eine definierte Frequenz,
die an ihrem Mittelpunkt bis auf ein Hertz genau ist, und eine Güte bei 3
dB Dämpfung
von 150 Hertz. Die Notchfilter weisen eine Kerbtiefe von 50 dB auf
und umfassen elliptische IIR-Filter 8. Ordnung.
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Die gekerbten Audiosignale werden
Summiervorrichtungen 38 zugeführt, sowie einer Anordnung
zur Bestimmung des Pegels, bei welchem der Kode in jeden Kanal eingefügt wurde,
wenn die Einfügung
freigeschaltet ist, und ob der Programminhalt eine Durchbrechung
zur Folge hat, die zu Fehlern bei der Wiedergewinnung des Kodes
führt.
Die Anordnung ermittelt also, ob der Pegel ein jedem der Kanäle ausreicht,
das Kodesignal zu Maskieren, prüft
auf Programm-Durchbrechungen und daraus folgende Dekodierfehler
und hemmt die Einfügung
der Kodes in die Signale, wenn die Programm-Durchbrechung ausreicht,
signifikante Dekodierfehler zu erzeugen. Beide linken und rechten
gekerbten Signale durchlaufen ein breites Bandpass-Maskierfilter 42,
welches Frequenzen außerhalb
des Bereichs von 1 bis 5 kHz entfernt. Die gefilterten Signale werden
wir bei 44 gleichgerichtet, und das gleichgerichtete Signal wird
einem Signal-Multiplikator 46 zugeführt.
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Ein Summier-Element 48 ist
vorgesehen zum Aufsummieren der Signale aus den Maskierfiltern 42.
Das summierte Signal wird wie bei 50 gleichgerichtet, und das gleichgerichtete
Signal wird sowohl dazu verwendet, eine automatische Aussteuerungs-Schaltung
52 zu
steuern, als auch als Steuerung des Einfüge-Pegels, wie nachstehend
beschrieben wird. Die Aussteuerungsautomatik-Schaltung 52 liefert ein Ausgabesignal
auf parallelen Signalwegen an zwei Bandpassfilter 56, 58,
wobei Filter 56 ein enges Bandpassfilter mit einer Mittelfrequenz
von 3,0 kHz, einer Güte
von ungefähr
150 Hz bei 10% Durchlass und einer Dämpfung außerhalb des Bandes von ungefähr 50 dB
ist, womit es dem Inversen des Notchfilters 34 entspricht.
Filter 58 ist ein enges Bandpassfilter mit einer Mittelfrequenz
von 3,5 kHz, welches ansonsten identisch mit Filter 56 ist,
womit Filter 58 dem Inversen des Notchfilters 36 entspricht. Die
Ausgangssignale von Filtern 56, 58 werden in Gleichrichtern 60 gleichgerichtet,
und die Summe und Differenz zwischen diesen beiden gleichgerichteten
Signalen werden in Summier-Element 64 und Subtraktions-Element 66 abgeleitet.
Die Summen- und Differenz-Signale werden in Komparatoren 67 mit
entsprechenden Schwellwerten Vs und Vd verglichen, wobei die Ausgänge der
Komparatoren 67 Eingangssignale für die Pegelsteuerungs-Gating-Schaltung 68 liefern.
Die Pegelsteuerungs-Schaltung 68 umfasst zwei UND-Gatter 70,
welche als Eingangssignale die Signale vom Gleichrichter 50 erhalten,
mit einem voreingestellten Wert Vi zur Bewertung, ob der Audiogehalt
des Signals ausreicht, die Kodesignale adäquat zu maskieren. Die Ausgabesignale
der Gates 70 werden wie bei 71 geglättet und
einem Zwei-Wege-Schalter 73 zugeführt, der ein MUSIC OK-Signal A (3) für einen Kode-Erzeuger 72 erzeugt.
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Der Kode-Erzeuger 72 wird
durch ein Ausgangs-Steuer-Signal T von einer Steuerschaltung 80 freigeschaltet
(enabled), Marker- / Leer-Steuer-Signale 1, 0 an einen
Sinusgenerator 74 auszugeben, um Kode-Markierungs-Signale G, H, I (3) zu erzeugen. Die Schaltung 72 liefert
Enable-Signale E, F an Crossfader 28 sowie ein
Durchbrechungs-Select-Signal B (3), um den Zustand des Schalters 73 zu
steuern. Das Kode-Markierungs-Signal I wird in den Multiplikatoren 46 mit
den gleichgerichteten Werten der Audiosignale multipliziert, um
den Pegel der Kode-Markierungs-Signale
auf eine vorbestimmte Beziehung, d. h. einen bestimmten Pegel unterhalb, zum
aktuellen Wert des Audiosignals einzustellen. Die Ausgabesignale
der Multiplikatoren 46 werden bei Summier-Elementen 38 zum
Audiosignal hinzu addiert, und das resultierende Signal wird über eine Delay-Schaltung 76 an
Crossfader-Schaltungen 28 gesandt.
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Die Steuerungs-Schaltung 80 liefert
geeignete Timing-Signale an die anderen Elemente der Schaltung,
insbesondere das Steuersignal T an die Kode-Erzeuger-Schaltung 72 und
Delay-Steuer-Signale P and
die Delays 26, 76.
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Im Betrieb werden also Audiosignale
den Schnittstellen 20, 21 der Schaltung zugeführt. Eine bandpass-gefilterte
und ausgesteuerte Version der L- und R-Signale werden Bandpassfiltern 56, 58 zugeführt. Diese
passieren den Restinhalt der Audiosignale an den Notchfrequenzen,
und die gleichgerichteten Werte werden summiert und subtrahiert
wie bei 64, 66. Diese Werte werden in Komparatoren 67 mit Schwellwerten
Vs und Vd verglichen, und die Resultate werden UND-Gattern 70 zusammen
mit dem Ausgabesignal vom Komparator 51 zugeführt, welcher
die Intensität
der summierten Audiosignale mit dem Schwellwert Vi vergleicht.
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Die Pegel-Prüf-Schaltung 68 schickt
also ein MUSIC OK-Signal A an den Kode-Erzeuger 72,
wenn der Komparator 51 ein Signal erzeugt, das anzeigt das
Gesamt-Audiosignal ausreicht, den Kode zu maskieren, und wenn die
Komparatoren 67 Signale passieren las sen, die anzeigen,
dass die nach der Filterung an den Notchfrequenzen verbliebene Restmenge
an Audiosignalen nicht zu einer Beeinträchtigung der Kode-Erkennung
führt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei
der Kode-Erkennung die Summe der Kodesignale an den Notchfrequenzen
während
der Synchronphase überwacht
wird und daher die Summe der verbliebenen Audiosignale an den Notchfrequenzen
die Kode-Erkennung beeinträchtigen
kann. Während
der Kode-Erzeugung der Synchronisations-Impulse betätigt daher
die Wellenform B den Schalter 73 so, dass das
Signal von Summier-Schaltung 64 durch den Erzeuger 72 überwacht
wird. Entsprechend versteht sich, dass bei der Kode-Erkennung die Differenz
zwischen den Kodesignalen an den Notchfrequenzen während der
Datenphase überwacht
wird, weshalb die Differenz der verbliebenen Audiosignale Interferenzen
erzeugen kann. Während
der Kode-Erzeugung der Daten-Impulse schaltet daher die Wellenform B den
Schalter 73 so, dass das Signal A von der Subtraktions-Schaltung 66 überwacht
wird.
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Wie anhand von 3 beispielhaft gezeigt erlaubt die Wellenform A die
Kode-Erzeugung für
die Dauer eines ersten Kodewortes, sinkt jedoch inmitten des Verlaufs
eines zweiten Kodewortes auf einen Sperrwert ab, was anzeigt, dass
das Signal vom Subtraktor 66 zu diesem gegebenen Zeitpunkt
zu groß ist.
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Die Kode-Erzeugung wird durch die
Wellenform T von der Schaltung 80 enabled, und
erzeugter Kode wird als Wellenform I über Pegel-Steuerungs-Multiplikatoren 46 an
Summier-Elemente 38 gesandt, wo er zu den Audiosignalen L und R hinzugefügt wird;
die gesamte Kode-Markierung wird gleichzeitig beiden Kanälen hinzugefügt. Zusätzlich werden
die Crossfader 28 durch die Wel lenformen E, F enabled,
die kodierten Audiowege passieren zu lassen. Am Ende der Kode-Einfügungs-Phase
liefern die Fader 28 eine glatte Überleitung zurück zu den unkodierten
Audiosignalwegen 22. Die resultierenden Wellenformen an
den Ausgängen
der Fader 28 sind in Wellenformen J, K in 3 dargestellt. In dem Falle,
dass die durch die Delays 26, 27 eingebrachten
Laufzeiten für
bestimmte Video-Anwendungen nicht erforderlich sind, wird durch
die Timer-Schaltung 80 ein geeignetes Steuersignal P erzeugt,
um die Delays abzuschalten und die in 3 als L, M dargestellten
Wellenformen zu erzeugen.
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Bezug nehmend nunmehr auf 5 sieht man eine zweite
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kodier-Einrichtung,
wobei eingefügter Kode
vor der Übertragung
daraufhin geprüft
wird, ob er durch einen Dekodierprozess wiedergewonnen werden kann.
In 5 wird das kodierte
Signal von einem Abgriff 82 im Kodierweg 24 vor
dem Summier-Element 38 an das Summier-Element 48 gesandt.
Zusätzlich
wird das Einfüge-Signal
vom Komparator 51 direkt über ein Glättungs-Element 71 der Kode-Erzeuger-Schaltung 72 zugeführt. Die
Summen- und Differenz-Signale von den Einheiten 64, 66 werden
einer Dekodier-Schaltung 84 zugeführt, welche Bit für Bit arbeitet,
um zu prüfen,
ob der Kode korrekt eingefügt
wurde, und welche ein Enable-Signal A für die Schaltung 72 zur
Verfügung
stellt.
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Im Betrieb erzeugt also die Kode-Erzeuger-Schaltung 72 Kode
wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben,
jedoch liefert sie keine Enable-Signale E, F and
die Fader 28, es sei denn, die Kode-Detektor-Schaltung 84 führt eine
befriedigende Dekodierung durch und die Komparator-Schaltung 51 liefert
ein Signal „Audio-Pegel
befriedigend".
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Bezug nehmend nunmehr auf 6 erkennt man eine Dekodier-Einrichtung zum Dekodieren
eines mit der Schaltung nach 4 oder 5 kodierten Audiosignals.
Denjenigen der 4 und 5 entsprechende Teile sind
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Stereophon kodierte
Audiosignale gelangen an die linken (Left) und rechten (Right) Eingänge 100, 102,
und ausgesteuerte Versionen dieser Signale werden wiedergegeben
durch Bandpassfilter 42, Gleichrichter und Aussteuer-Automatik-Einheiten 52.
Die Signale werden wie bei 54 summiert, und bandpassgefilterte
Versionen des summierten Signals werden wie in Einheiten 55–66 addiert
und subtrahiert. Eine von einem Controller 106 gesteuerte Kode-Detektor-Einheit 84 (wie
in 5) erkennt die Anwesenheit
von Signalen vom Summier-Element 64 (Synchron-Impulse darstellend)
und Signalen vom Subtraktor-Element 66 (Daten-Impulse darstellend).
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Soll ein monophones Signal dekodiert
oder ein stereophones Signal nach mono konvertiert werden so gelangt
ein Audiosignal nur an einen der Eingänge 100, 102.
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Beim Stand der Technik umfasste das
kodierte Signal einen Synchron-Impuls von der Dauer von 8 Daten-Bit-Perioden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
wurde dies ersetzt durch eine Mehrzahl von kurzen Impulsen (im vorliegenden
Beispiel 6). Jeder dieser Impulse besteht aus der Abwesenheit von
Daten in der Mehrzahl von Wellenbändern für eine Periode von einem Bit
gefolgt von der Anwesenheit von Impulsen in allen Wellenbändern der
Mehrzahl für
eine weitere Periode von einem Bit und besitzt damit eine Gesamtlänge von
zwölf Bit-Perioden. Die
Dekodiereinrichtung erkennt die Anwesenheit eines Kodes nur dann,
wenn die Größe und Dauer
jedes dieser Impulse innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt. Diese
Modifikation weist zwei Vorteile auf. Erstens ist es sehr unwahrscheinlich,
dass das Programmmaterial diese Form von zeitlicher Abhängigkeit
aufweist, so dass eine falsche Datenerkennung minimiert wird. Zweitens
macht die Anwesenheit von mehreren Vorder- und/oder Hinterflanken
der Impulse eine akkurate Synchronisation der erwarteten Position
der Daten-Impulse
leichter und minimiert damit Übersprechen
zwischen aufeinander folgenden Bits in dem nachfolgenden Mitteilungs-Abschnitt des Kodesignals.
Zudem kann die Fehlererkennung durch Einbeziehung von Prüf-Bits in
dem Daten- oder Mitteilungs-Abschnitt
des Kodesignals verbessert werden. In dem oben beschriebenen Beispiel
werden 5 Prüf-Bits
verwendet. Dies bietet den Vorteil, dass die Dekodiervorrichtung
nicht über
mehrere vollständige
Kodeperioden mitteln muss, bevor ein gültiges Kodewort erzeugt wird,
wodurch die Wiedergewinnung des Kodes verschnellert wird.
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Als Alternative zu den oben beschriebenen Formen
kann jede gewünschte
Form der Kodierung mit einer Mehrzahl von engen Frequenzbändern Verwendung
finden. Insbesondere kann die Auswahl des Frequenzbandes erfolgen
mittels „Springen"
zwischen den Frequenzen auf vermeintlich zufällige Weise analog zu den in
der Funk-Kommunikation verwendeten Verfahren, um die aufgezeichneten
Signale schwerer maskierbar zu machen.
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Die Position und Anzahl der erfindungsgemäß verwendeten
Notchfilter kann von den oben beschriebenen Beispielen abweichen.
Es können
zwei oder mehr Notchfilter verwendet werden. Die Notchfilter müssen nicht
den hier beschriebenen Filtern im Einzelnen entsprechen, obgleich
elliptischen Filtern der Vorzug zu geben ist. Die Position, Tiefe
und Güte der
durch die Filter eingebrachten Kerben kann innerhalb weiter Bereiche
gewählt
werden. Ebenso sind die verwendeten Bandpass- oder Maskierfilter
nicht auf 1–5
oder 1–6
kHz beschränkt;
z. B. kann man stattdessen Bereiche von 2–5 oder 2–4 kHz etc. verwenden, je nach
der Position der Kerben in dem gegebenen Signal.