JP2011530939A - 可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を開示する。本発明による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部、及びデータを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行し、既設定されたデータ抽出プロセシングに従ってデータを抽出するための受信部を含む。従って、本発明は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信対象のデータをオーディオ信号にロードして効率的に受信側に伝達することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可聴周波数帯域でデータを伝達するための技術に関し、より詳しくは、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法に関する。

オーディオ信号の伝送方式においては、アナログオーディオ信号により赤外線を周波数変調して伝送信号を生成し、空間的に伝送するアナログ式のオーディオ信号伝送方式が利用されている。このようなアナログ式オーディオ信号伝送方式は、例えばＣＤプレーヤーとスピーカーとの間のオーディオ信号伝送に利用される。

しかし、アナログ式のオーディオ信号伝送方式は、赤外線をアナログオーディオ信号に周波数変調するため、伝送中に音質が劣化しやすい問題がある。

また、アナログ式のオーディオ信号伝送方式は、アナログ形式のオーディオ信号とオーディオ機器との間で音質調節などを行うためのデジタル形式の制御信号を同じ伝送信号に含めることが難しいため、制御信号をオーディオ信号とは別個に伝送する必要がある。

そのため、上記の問題点に因り伝送路での音質劣化が少ないデジタル形式のオーディオ信号を光伝送できるオーディオ信号伝送装置が開発されており、オーディオ信号の音質劣化などの解決方案などのように、オーディオ信号自体を効率的に伝送するための研究が活発に進められている。

一方、オーディオ信号に特定のデータを挿入して受信側に伝達するための方案についても研究が進められているが、オーディオ信号にデータを挿入することによってオーディオ信号が歪曲される問題や、オーディオ信号にデータを効率的に挿入しこれを受信側で検出する作業の容易性の問題など多くの障害要素が散在していることから、実質的に可聴周波数帯域での音響通信を具現するには限界があった。従って、このような限界を克服するための方案が求められている。

従って、本発明は、上記の問題点を解決するために創出されたもので、その目的は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、オーディオ信号の歪曲を最小化して、可聴周波数帯域でデータの送受信をなす音響通信を人間には認知不可能にするための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。

そして、本発明のもう一つの目的は、可聴周波数帯域ということを勘案してオーディオ信号に音響通信対象のデータを効率的に入力し、受信側でデータを含むオーディオ信号から容易にデータを検出できるようにするための可聴周波数帯域でのデータ送受信システム及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部、及び上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行し、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するための受信部を含む。

また、上記送信部は、通信網に基づいて上記データを含むオーディオ信号の提供を受け上記受信部に送出するか、上記データを含むオーディオ信号の提供を保存媒体を介して受け上記受信部に送出するのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ入力装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、上記周波数軸信号を基に音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定した後、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部を含む。

上記音響通信対象のデータ入力装置は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部を更に含むのが望ましい。

上記周波数変形部は、上記データの形式に応じて上記対象周波数の変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力して上記データの入力を実行するのが望ましい。

上記周波数変形部は、上記変形前の上記対象周波数の電力大きさで形成される周波数信号境界を基準に上記対象周波数の変換係数大きさを再調節して上記オーディオ信号の歪曲を予定されたレベル以下に維持するのが望ましい。

上記周波数変形部は、上記対象周波数の変換係数大きさを、人間の心理音響モデルに基づいて既保存されたマスキング閾値（Masking Threshold）を限界として再調節するのが望ましい。

上記周波数変形部は、上記データに対する検出に備えて同期化用データを更に入力するのが望ましい。

上記周波数軸変換部は、上記変形前の時間軸信号のうち第１区間を上記変形前の周波数軸信号に変換した後、上記第１区間と予定されたレベルで重なる第２区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換し、上記第２区間と予定されたレベルで重なる第Ｎ区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換するのが望ましい。

上記周波数変形部は、上記第１区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を実行した後、上記第２区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行し、上記第Ｎ区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行するのが望ましい。

上記時間軸逆変換部は、上記第１区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換した後、上記第２区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換し、上記第Ｎ区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換して相互間に重ね合わせることにより上記データを含むオーディオ信号を形成するのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部、上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部を含む。

上記音響通信対象のデータ送信装置は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力部を更に含むのが望ましい。

上記音響通信対象のデータ送信装置は、上記データの入力のための区間が選定されない場合は、上記オーディオ信号が、既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択部を更に含むのが望ましい。

上記集合区間は少なくとも一つ以上の周波数集合で、上記周波数集合は、連続する周波数係数を有する周波数らの集合であるか、非連続する周波数係数を有する周波数らの集合であることが望ましい。

上記非連続する周波数係数を有する周波数らの集合は、予定されたレベルに既設定された周波数成分にフィルタリングされる周波数らの集合であることが望ましい。

上記周波数帯域選択部は、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち予定されたレベル以上の高周波数である周波数集合を優先順位に設定して上記帯域選定基準への充足有無を判別するか、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち各周波数集合に対して上記帯域選定基準への充足有無を判別するのが望ましい。

上記周波数帯域選択部は、上記集合区間のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する周波数集合を判別して上記データを入力するための周波数帯域を選定するのが望ましい。

上記周波数帯域選択部は、上記集合区間のうち個々の周波数に対する電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別した後、上記少なくとも一つ以上の周波数を上記データを入力するための周波数帯域として選定するのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部、上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部、上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部、及び上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出部を含む。

上記音響通信対象のデータ受信装置は、上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むのが望ましい。
上記時間領域選択部は、上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データを含む時間領域を選択するのが望ましい。

上記同期化データは、上記データを含む時間領域の開始フレーム別に位置するか、上記開始フレームを少なくとも二つ以上にグループ化したものに相応して位置するのが望ましい。

上記時間領域選択部は、上記データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途受けて上記データを含む時間領域を判別するのが望ましい。

上記時間領域選択部は、上記データを含むオーディオ信号の提供を受けた通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるか、上記通信チャンネルとは異なる通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるのが望ましい。

上記データ抽出部は、上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データの抽出のための周波数帯域を選択するのが望ましい。

上記データ抽出部は、上記データの抽出のための案内情報の提供を別途受けて上記データを含む周波数帯域を判別するのが望ましい。

上記データ抽出部は、上記周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、既設定された位相である場合は、該当周波数帯域を上記データの抽出のための周波数帯域として選定するのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力段階、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信段階、上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行する同期化段階、及び既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階を含む。

上記可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、上記データと相応する応用プログラムを実行するデータ実行段階を更に含むのが望ましい。

上記データ入力段階は、上記オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、上記周波数軸信号を基に上記データを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選定段階、上記データを入力するための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階、及び上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成する逆変換段階を含むのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信方法は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択段階、上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階、及び上記変形後の周波数軸信号を上記変形後の時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換段階を含む。

上記音響通信対象のデータ送信方法は、上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力段階を更に含むのが望ましい。

上記音響通信対象のデータ送信方法は、上記データの入力のための周波数帯域が選定されなかった場合は、上記オーディオ信号が、既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択段階を更に含むのが望ましい。

上記目的を達成するための本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信方法は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化段階、上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択段階、上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階、及び上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階を含む。

上記音響通信対象のデータ受信方法は、上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行段階を更に含むのが望ましい。

従って、本発明は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信対象のデータをオーディオ信号にロードして効率的に受信側へ伝達できるという利点がある。

また、本発明は、可聴周波数帯域という特殊性を勘案して、オーディオ信号にデータを入力することによって発生し得るノイズなどを人間には認知できない水準へ最小化することが可能なばかりか、オーディオ信号の周波数帯域にデータを入力し検出するにあたって発生し得るエラーを最小化することができるという利点がある。

そして、送信側でデータをオーディオ信号に入力したり受信側でオーディオ信号からデータを検出するための機能を強化することにより、音響通信が可能なオーディオ信号を更に拡張して音響通信の活性化に大きく寄与することができるという利点がある。

本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムに対する構成図である。 図１におけるデータ入力部の実行過程を一実施例として示した図である。 図１におけるデータ入力部を通した一定区間別の周波数軸変換乃至時間軸逆変換過程を示した図である。 図１における受信部の実行過程を一実施例として示した図である。 図１における可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの動作過程を示したフローチャートである。 本発明の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置の構成図である。 図６における音響通信対象のデータ送信装置の動作過程を示したフローチャートである。 本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置の構成図である。 図８における音響通信対象のデータ受信装置の動作過程を示したフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの望ましい実施例をより詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムに対する構成図である。図１に単に例として示したように、可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号の一部区間に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部１００、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信部２００、及びデータを含むオーディオ信号を受信した後、整合フィルタによる整合フィルタリングを通した同期化を実行し、同期化を通して選定されるデータ入力区間を対象にして既設定されたデータ抽出プロセシングに従って入力されたデータを抽出するための受信部３００を含む。

ここで、データ入力部１００は、送信部２００と統合型で具現されるか、又は送信部２００と分離型で具現されることができる。例えば、統合型で具現される場合は、ラジオ放送を通してデータを含むオーディオ信号を送出しようとする構成を具現する状況に適し、分離型で具現される場合は、車両内のオーディオシステムを通してデータを含むオーディオ信号が保存された保存媒体を再生しようとする構成を具現する状況に適する。

図２は、図１におけるデータ入力部１００の実行過程を一実施例として示した図である。図２に単に例として示したように、データ入力部１００は、オーディオ信号に対する時間軸信号をＭＣＬＴ（Modified Complex Lapped Transform）などのような変換ツールを用いて周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部１１０、変換した周波数軸信号を基に音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定した後、データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数に対しＭＣＬＴの結果として出てきた変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力することによってデータを入力するための周波数変形部１２０、及び変形後の周波数軸信号を再度時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部１３０を含む。

以後、送信部２００を通してデータを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出する。

また、周波数変形部１２０は、受信部３００にてオーディオ信号に含まれるデータを容易に検出できるようにするための同期化用データを追加的に入力するのが望ましい。

周波数変形部１２０は、該当対象周波数に対する変換係数大きさ及び位相を変更してデータを入力し、変換係数（即ち、ＭＣＬＴによる場合は、ＭＣＬＴ変換係数）位相を変更する方法としては、Ｍ−ａｒｙ ＰＳＫ方法が適用され得、その他にも当業者の観点から多様な方案が適用され得る。

例えば、Ｂｉｎａｒｙ ＰＳＫは、「０」を伝送しようとするならば位相を「０」に、「１」を伝送しようとするならば位相を「π」に変更してデータを区分するようにすることができる。

データ入力部１００は、元々のオーディオ信号のうちデータを入力するための一部周波数区間を選定し（例えば、データの伝送に適した電力大きさなどを利用して選定可能）、入力するためのデータのＯＦＤＭ信号を、上記で選定した一部周波数区間での対象周波数らの電力大きさで形成される周波数信号境界を基準として変換係数大きさを再調節することによって、オーディオ信号の歪曲を予定されたレベル以下に減らすことが望ましい。

また、変換係数大きさは、人間の心理音響をモデルとして既設定されたマスキング閾値（Masking Threshold）を限界値として調節され、このようなマスキング閾値とは、同値よりも大きさが小さい信号は人間の耳には聞こえないという意味である。これにより、変換係数大きさがマスキング閾値よりも小さい場合は、マスキング閾値まで信号の大きさを大きくすることによって、人間の耳にはノイズが聞こえないようにしながらも、音響通信性能はより優秀に具現できる。

図３は、図１におけるデータ入力部１００を通した一定区間別の周波数軸変換乃至時間軸逆変換過程を示した図である。図３に単に例として示したように、データ入力部１００は、オーディオ信号を一定区間別に区分して入力を受け変換を順次実行する。例えば、一番目に入ってくる長さ２Ｍの入力信号に対する変換を処理した後、二番目に入ってくる入力信号も２Ｍだけ進行した信号の提供を受けるのではなく、Ｍだけ進行した入力信号の提供を受けて相互間の信号を重ねた後、合わせる過程を実行して変換上のエラーを減らすことができる。

具体的に、データ入力部１００のうちの周波数軸変換部１１０は、オーディオ信号に対して、変形前の時間軸信号のうち第１区間を上記変形前の周波数軸信号に変換した後、上記第１区間と予定されたレベルで重なる第２区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換し、上記第２区間と予定されたレベルで重なる第Ｎ区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換する。

以後の過程で、周波数変形部１２０は、第１区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を実行した後、第２区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を順次実行し、第Ｎ区間と相応する周波数軸信号を基にデータの入力を順次実行する。

そして、時間軸逆変換部１３０は、第１区間と相応する変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に逆変換した後、第２区間と相応する変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に順次逆変換し、第Ｎ区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を変形後の時間軸信号に順次逆変換して相互間に重ね合わせることによって、データを含むオーディオ信号を形成する。

図４は、図１における受信部３００の実行過程を一実施例として示した図である。図４に単に例として示したように、音響通信を実行する受信部３００は、送信部２００からデータを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部３１０、データを含むオーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部３２０、及び同期化の結果を基にデータの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシング（例えば、ＭＣＬＴ方式で変換する場合、ＭＣＬＴ変換係数の位相を判別して該当データを確認する）に従ってデータを抽出するためのデータ抽出部３３０を含む。

また、受信部３００は、データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むのが望ましい。

図５は、図１における可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの動作過程を示したフローチャートである。図５に単に例として示したように、可聴周波数帯域でのデータ送受信方法は、オーディオ信号の入力を受け、時間軸信号を周波数軸信号に変換して音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定するよう進行される（Ｓ１及びＳ３）。

以後、データ入力のための周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて該当対象周波数の変換係数大きさ及び位相を変更してデータの入力を実行する（Ｓ５）。

上記Ｓ５を通して形成されるデータを含むオーディオ信号は、送信部２００へ伝達され、送信部２００を介して可聴周波数帯域で送出される（Ｓ７及びＳ９）。

よって、受信部３００は、マイクなどの構成を通して可聴周波数帯域のデータを含むオーディオ信号を受信した後、同期化を実行する（Ｓ１１及びＳ１３）。

以後、同期化結果を基にデータが入力された区間を判別した後、該当区間から位相などに対する判別を通して入力されたデータを抽出する（Ｓ１５）。

そして、抽出したデータを活用するための応用プログラムを起動する（Ｓ１７）。

以下、他の一実施例による可聴周波数帯域でのデータ送受信システムの望ましい実施例をより詳しく説明する。

可聴周波数帯域でのデータ送受信システムは、オーディオ信号の一部区間に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信部、及びデータを含むオーディオ信号を受信した後、整合フィルタによる整合フィルタリングを通した同期化を実行し、同期化を通して選定されるデータ入力区間を対象にして既設定されたデータ抽出プロセシングに従って入力されたデータを抽出するための受信部を含む。

ここで、データ入力部は、送信部と統合型で具現されるか、又は送信部と分離型で具現されることができる。例えば、統合型で具現される場合は、ラジオ放送を通してデータを含むオーディオ信号を送出しようとする構成を具現する状況に適し、分離型で具現される場合は、車両内のオーディオシステムを通してデータを含むオーディオ信号が保存された保存媒体を再生しようとする構成を具現する状況に適する。

図６は、本発明の他の一実施例による音響通信対象のデータ送信装置の構成図である。図６に単に例として示したように、音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号をＭＣＬＴ、ＤＦＴ、ＤＣＴなどのような多様な変換ツールを利用して周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部４２０、周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定した後、設定した集合区間の電力大きさ成分が予定されたレベル以上に到達するか否かなどのような帯域選定基準に沿って、音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部４３０、上記帯域選定基準を満たす周波数帯域が存在する場合は、該当周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて変形するための周波数変形部４４０、及び変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部４５０を含む。

更に、音響通信対象のデータ送信装置は、データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で受信装置に送出するための送信出力部４６０を更に含むのが望ましい。

一方、音響通信対象のデータ送信装置は、オーディオ信号に対する時間軸信号の各区間における電力大きさ成分を判別してデータを入力するのに適当なレベルに該当する区間を時間領域で判別するための時間領域選択部４１０を更に含むことができる。

時間領域選択部４１０は、周波数軸変換部４２０を通してオーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換する以前に備えられてデータ入力のための区間を先ず選定することが望ましい構成であるが、周波数帯域選択部４３０を通して上記での帯域選定基準に符合する周波数帯域が存在しない場合は、オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過した後に新しく入力される時間軸信号に対してデータを入力するための区間を再判別するように具現することも可能である。

時間領域選択部４１０が、帯域選定基準に符合する周波数帯域が存在しないことから、時間領域で再判別するように具現される場合は、再度周波数軸変換及び周波数帯域の選択が追加で実行される。

ここで、集合区間とは、少なくとも一つ以上の周波数集合のことを言い、連続的に羅列される周波数係数を有する周波数ら、又は非連続的に羅列される周波数係数を有する周波数らのことである。

また、非連続的に羅列される周波数係数を有する周波数らは、既設定された所定の周波数成分が予定されたレベル以上である場合に該当する周波数を集めたものである。

周波数帯域選択部４３０は、集合区間が第１周波数集合、第２周波数集合及び第Ｎ周波数集合からなる場合は、データを挿入する時に可能な高周波で実行することが音質低下が少ないことから、第１周波数集合、第２周波数集合及び第Ｎ周波数集合のうち相対的に高周波である周波数集合を優先的に設定して帯域選定基準への充足有無を判別する。

また、周波数帯域選択部４３０は、第１周波数集合、第２周波数集合及び第Ｎ周波数集合のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、このような算出結果を基に帯域選定基準への充足有無を判別してデータの入力のための周波数帯域を選択でき、他には、第１周波数集合、第２周波数集合及び第Ｎ周波数集合を含むそれぞれの周波数に対する電力大きさを算出し、このような算出結果を基に帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別し、判別した少なくとも一つ以上の周波数をデータを分散入力するための周波数帯域として選定することも可能である。

周波数変形部４４０は、選定した一部周波数区間での対象周波数の電力大きさで形成される周波数信号境界を基準として変換係数大きさを再調節することによって、オーディオ信号に対する歪曲を予定されたレベル以下に減らすことが望ましい。

また、変換係数大きさを調節するとは、人間の心理音響をモデルとして既設定されたマスキング閾値（Masking Threshold）を限界値として調節することである。変換係数大きさがマスキング閾値よりも小さい場合は、マスキング閾値まで信号の大きさを大きくして、人間の耳にはノイズが聞こえないようにしながらも、音響通信性能はより優秀に具現できる。

図７は、図６における音響通信対象のデータ送信装置の動作過程を示したフローチャートである。図７に単に例として示したように、音響通信対象のデータ送信方法は、オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するよう進行される（Ｓ５０１及びＳ５０３）。

以後、周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分が予定されたレベル以上であるか否かなどに対する帯域選定基準に符合する音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数選択段階が実行される（Ｓ５０５及びＳ５０７）。

上記Ｓ５０７で、集合区間の全てで帯域選定基準を充足する周波数集合が存在しない場合は、オーディオ信号の時間経過による次の時間帯の時間軸信号の入力を受け、これを対象に帯域選定基準に符合するか否かを再判別する（Ｓ５０９）。

上記Ｓ５０７で、集合区間の全てで帯域選定基準を充足する周波数集合が存在する場合は、該当周波数集合をデータ入力のための周波数帯域として設定した後、データ入力のための周波数帯域に相応する対象周波数をデータの形式に応じて変形する過程を実行する（Ｓ５１１及びＳ５１３）。

以後、変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換してデータを含むオーディオ信号を形成し、可聴周波数帯域で送出する（Ｓ５１５及びＳ５１７）。

図８は、本発明の一実施例による音響通信対象のデータ受信装置の構成図である。図８に単に例として示したように、送信装置からデータを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行する同期化部６１０、同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち、データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部６２０、データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部６３０、周波数軸信号からデータの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従ってデータを抽出するためのデータ抽出部６４０、及びデータと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部６５０を含む。

時間領域選択部６２０は、同期化データの挿入位置を判別してデータを含む時間領域を選択するか、データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途に受けてデータを含む時間領域を判別することが可能である。

また、上記既設定されたデータ抽出プロセシングは、周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、事前に設定された位相（例えば、ＢＰＳＫを使用する場合、位相が「０」または「π」と検出されれば、データが挿入されている可能性が高く、逆に位相が「０」または「π」と検出されなければ、データが挿入される可能性が低くなる）である場合は、該当周波数帯域をデータ抽出のための周波数帯域として選定することをはじめ、多様な方式を具備する。

図９は、図８における音響通信対象のデータ受信装置の動作過程を示したフローチャートである。図９に単に例として示したように、音響通信対象のデータ受信方法は、データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するよう進行される（Ｓ７１０及びＳ７１３）。

以後、同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち、データを含む可能性が高い時間領域を選択し（Ｓ７１５）、選択した時間領域に対する周波数軸変換を実行する（Ｓ７１７）。

周波数軸信号からデータの抽出のための周波数帯域を選定した後（Ｓ７１９）、既設定された位相などを判別してデータを抽出する（Ｓ７２１）。

以後、抽出したデータと相応する応用プログラムを起動してデータを出力する（Ｓ７２３）。

以上、本発明の望ましい実施例を参照しながら説明したが、該当技術分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明の多様な修正及び変更が可能であることを理解できるであろう。

本発明は、オーディオ信号に伝達しようとするデータを追加入力した上で可聴周波数帯域で送出することによって、可聴周波数帯域で音響通信を具現するためのものであることから、市販又は営業の可能性が充分であるばかりか、現実的に明白に実施可能な程度のものであるため、産業上の利用可能性のある発明である。

Claims (36)

1. オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力部；
   上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部；及び
   上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行し、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するための受信部；を含むことを特徴とする可聴周波数帯域でのデータ送受信システム。
2. 上記送信部は、
   通信網に基づいて上記データを含むオーディオ信号の提供を受け上記受信部に送出するか、上記データを含むオーディオ信号の提供を保存媒体を介して受け上記受信部に送出することを特徴とする請求項１に記載の可聴周波数帯域でのデータ送受信システム。
3. オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部；
   上記周波数軸信号を基に音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定した後、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部；及び
   上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部；を含むことを特徴とする音響通信対象のデータ入力装置。
4. 上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
5. 上記周波数変形部は、
   上記データの形式に応じて上記対象周波数の変換係数大きさ及び位相に相応する値を再入力して上記データの入力を実行することを特徴とする請求項３に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
6. 上記周波数変形部は、
   上記変形前の上記対象周波数に対する電力大きさで形成される周波数信号境界を基準に上記対象周波数の変換係数大きさを再調節して上記オーディオ信号に対する歪曲を予定されたレベル以下に維持することを特徴とする請求項５に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
7. 上記周波数変形部は、
   上記対象周波数の変換係数大きさを、人間の心理音響モデルに基づいて既保存されたマスキング閾値（Masking Threshold）を限界として再調節することを特徴とする請求項６に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
8. 上記周波数変形部は、
   上記データに対する検出に備えて同期化用データを更に入力することを特徴とする請求項３に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
9. 上記周波数軸変換部は、
   上記変形前の時間軸信号のうち第１区間を上記変形前の周波数軸信号に変換した後、上記第１区間と予定されたレベルで重なる第２区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換し、上記第２区間と予定されたレベルで重なる第Ｎ区間を上記変形前の周波数軸信号に順次変換することを特徴とする請求項３に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
10. 上記周波数変形部は、
    上記第１区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を実行した後、上記第２区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行し、上記第Ｎ区間と相応する周波数軸信号を基に上記データの入力を順次実行することを特徴とする請求項９に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
11. 上記時間軸逆変換部は、
    上記第１区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換した後、上記第２区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換し、上記第Ｎ区間と相応する上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に順次逆変換して相互間に重ね合わせることにより上記データを含むオーディオ信号を形成することを特徴とする請求項１０に記載の音響通信対象のデータ入力装置。
12. オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部；
    上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択部；
    上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形部；及び
    上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換部；を含むことを特徴とする音響通信対象のデータ送信装置。
13. 上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力部を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
14. 上記データの入力のための区間が選定されない場合は、上記オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択部を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
15. 上記集合区間は、
    少なくとも一つ以上の周波数集合で、上記周波数集合は、連続する周波数係数を有する周波数らの集合であるか、非連続する周波数係数を有する周波数らの集合であることを特徴とする請求項１２に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
16. 上記非連続する周波数係数を有する周波数らの集合は、
    予定されたレベルに既設定された周波数成分にフィルタリングされる周波数らの集合であることを特徴とする請求項１５に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
17. 上記周波数帯域選択部は、
    上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち予定されたレベル以上の高周波数である周波数集合を優先順位に設定して上記帯域選定基準への充足有無を判別するか、上記少なくとも一つ以上の周波数集合のうち各周波数集合に対して上記帯域選定基準への充足有無を判別することを特徴とする請求項１５に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
18. 上記周波数帯域選択部は、
    上記集合区間のうち各周波数集合に対する総電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する周波数集合を判別して上記データの入力のための周波数帯域を選定することを特徴とする請求項１２に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
19. 上記周波数帯域選択部は、
    上記集合区間のうち個々の周波数に対する電力大きさを算出し、算出結果を基に上記帯域選定基準を充足する少なくとも一つ以上の周波数を判別した後、上記少なくとも一つ以上の周波数を上記データを入力するための周波数帯域として選定することを特徴とする請求項１２に記載の音響通信対象のデータ送信装置。
20. データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化部；
    上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択部；
    上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換部；及び
    上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出部；を含むことを特徴とする音響通信対象のデータ受信装置。
21. 上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行部を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
22. 上記時間領域選択部は、
    上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データを含む時間領域を選択することを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
23. 上記同期化データは、
    上記データを含む時間領域の開始フレーム別に位置するか、上記開始フレームを少なくとも二つ以上にグループ化したものに相応して位置することを特徴とする請求項２２に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
24. 上記時間領域選択部は、
    上記データを含む時間領域に関する案内情報の提供を別途受けて上記データを含む時間領域を判別することを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
25. 上記時間領域選択部は、
    上記データを含むオーディオ信号の提供を受けた通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けるか、上記通信チャンネルとは異なる通信チャンネルを介して上記案内情報の提供を受けることを特徴とする請求項２４に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
26. 上記データ抽出部は、
    上記データを含むオーディオ信号から上記同期化を実行する同期化データを抽出した後、上記同期化データの挿入位置を判別して上記データの抽出のための周波数帯域を選択することを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
27. 上記データ抽出部は、
    上記データの抽出のための案内情報の提供を別途受けて上記データを含む周波数帯域を判別することを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
28. 上記データ抽出部は、
    上記周波数軸信号をなす多数の対象周波数に対する位相を判別して、既設定された位相である場合は、該当周波数帯域を上記データの抽出のための周波数帯域として選定することを特徴とする請求項２０に記載の音響通信対象のデータ受信装置。
29. オーディオ信号に音響通信対象のデータを入力するためのデータ入力段階；
    上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で出力するための送信段階；
    上記データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行する同期化段階；及び
    既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階；を含むことを特徴とする可聴周波数帯域でのデータ送受信方法。
30. 上記データと相応する応用プログラムを実行するデータ実行段階を更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の可聴周波数帯域でのデータ送受信方法。
31. 上記データ入力段階は、
    上記オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階；
    上記周波数軸信号を基に上記データを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選定段階；
    上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階；及び
    上記変形後の周波数軸信号を相応する時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成する逆変換段階；を含むことを特徴とする請求項２９に記載の可聴周波数帯域でのデータ送受信方法。
32. オーディオ信号に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階；
    上記周波数軸信号を基に既設定された周波数範囲の集合区間を設定し、電力大きさ成分の予定されたレベルへの到達有無を含む帯域選定基準に沿って、上記集合区間のうち音響通信対象のデータを入力するための周波数帯域を選定する周波数帯域選択段階；
    上記データの入力のための周波数帯域が選定される場合は、上記データの入力のための周波数帯域に相応する対象周波数を上記データの形式に応じて変形するための周波数変形段階；及び
    上記変形後の周波数軸信号を上記変形後の時間軸信号に逆変換して上記データを含むオーディオ信号を形成するための時間軸逆変換段階；を含む音響通信対象のデータ送信方法。
33. 上記データを含むオーディオ信号を可聴周波数帯域で送出するための送信出力段階を更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の音響通信対象のデータ送信方法。
34. 上記データの入力のための周波数帯域が選定されなかった場合は、上記オーディオ信号が既設定された時間間隔で経過することによって入力される時間軸信号を対象に上記データを入力するための区間を選定する時間領域選択段階を更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の音響通信対象のデータ送信方法。
35. データを含むオーディオ信号を受信して整合フィルタリングを通した同期化を実行するための同期化段階；
    上記同期化したオーディオ信号に対する時間領域のうち上記データを含む時間領域を選択するための時間領域選択段階；
    上記データを含む時間領域に対する時間軸信号を周波数軸信号に変換するための周波数軸変換段階；及び
    上記周波数軸信号から上記データの抽出のための周波数帯域を選定した後、既設定されたデータ抽出プロセシングに従って上記データを抽出するためのデータ抽出段階；を含むことを特徴とする音響通信対象のデータ受信方法。
36. 上記データと相応する応用プログラムを実行するためのプログラム実行段階を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の音響通信対象のデータ受信方法。