JP5292893B2 - Modulation device, demodulation device, information communication system, and program - Google Patents
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Description
本発明は、音により情報を送受信する技術に関する。 The present invention relates to a technique for transmitting and receiving information by sound.
情報を可聴音に重畳して伝送する技術がある。例えば、特許文献1には、番組にDTMF信号(いわゆるトーン信号)を重畳させる技術が記載されている。また、特許文献2には、音響信号のうちの高域成分を除去し、除去した成分のスペクトル包絡に合わせるように変調信号を重畳させる技術が記載されている。
特許文献1に記載された技術は、DTMF信号が直接ユーザに聞こえるものである。ここにおいて、DTMF信号は、聴取される必要がないものであるから、ユーザにとっては雑音として聞こえるものである。また、特許文献2に記載された技術は、聴取する音の一部の成分が除去されるものである。
一方、本発明は、音の聴取を妨げることなく情報を送受信できるようにすることを目的とするものである。
In the technique described in Patent Document 1, the DTMF signal can be heard directly by the user. Here, since the DTMF signal does not need to be heard, it is heard as noise for the user. In addition, the technique described in Patent Document 2 removes some components of the sound to be heard.
On the other hand, an object of the present invention is to enable transmission / reception of information without disturbing listening to sound.
本発明に係る変調装置は、聴取される音の基本周波数を少なくとも表す音情報を取得する音情報取得手段と、前記音情報取得手段が取得した音情報に基づいて、複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、情報を取得する情報取得手段と、決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
あるいは、本発明に係る変調装置は、聴取される音を表す複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、情報を取得する情報取得手段と、決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段と、前記変更手段による変更の対象となる要素を選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
あるいは、本発明に係る変調装置は、楽器に対応する音色を構成する複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、情報を取得する情報取得手段と、決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る変調装置は、前記情報取得手段が取得した情報を符号列に変換する符号化手段を備え、前記変更手段は、前記符号化手段が符号化した符号列を構成する符号のそれぞれを前記波形生成手段により合成される複数の波形のそれぞれの前記要素に割り当て、符号が割り当てられた前記要素の値を当該符号に応じた前記規則に従って変更する構成を採用してもよい。
本発明に係る変調装置において、前記要素は、前記複数の波形の周波数、レベル及び位相の少なくともいずれかを含んでもよい。
本発明に係る変調装置において、前記変更手段は、前記波形生成手段により合成される複数の波形のうち、基本周波数の波形の前記要素を変更せずに、他の周波数の波形の前記要素を変更してもよい。
The modulation device according to the present invention synthesizes a waveform of a plurality of frequencies based on sound information acquisition means for acquiring sound information representing at least the fundamental frequency of the sound to be heard, and sound information acquired by the sound information acquisition means Information obtained by the information obtaining means, waveform obtaining means for producing a waveform, information obtaining means for obtaining information, and values of certain elements of a plurality of waveforms synthesized by the waveform producing means according to a predetermined rule And changing means for changing from a predetermined reference value according to the above.
Alternatively, the modulation device according to the present invention includes a waveform generation unit that generates a waveform obtained by synthesizing a plurality of waveforms representing a sound to be heard, an information acquisition unit that acquires information, and the waveform according to a predetermined rule. A change unit that changes a value of an element of a plurality of waveforms synthesized by the generation unit from a predetermined reference value according to information acquired by the information acquisition unit, and an element to be changed by the change unit are selected. And a selecting means.
Alternatively, the modulation device according to the present invention, according to a predetermined rule, a waveform generation unit that generates a waveform obtained by synthesizing waveforms of a plurality of frequencies constituting a timbre corresponding to a musical instrument, an information acquisition unit that acquires information, And changing means for changing a value of a certain element of the plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquiring means.
The modulation apparatus according to the present invention includes encoding means for converting the information acquired by the information acquisition means into a code string, and the changing means converts each of the codes constituting the code string encoded by the encoding means. A configuration may be adopted in which each element of the plurality of waveforms synthesized by the waveform generation unit is assigned to the element, and the value of the element to which the sign is assigned is changed according to the rule corresponding to the sign.
In the modulation device according to the present invention, the element may include at least one of a frequency, a level, and a phase of the plurality of waveforms.
In the modulation device according to the aspect of the invention, the changing unit may change the element of the waveform of another frequency without changing the element of the waveform of the fundamental frequency among the plurality of waveforms synthesized by the waveform generating unit. May be.
本発明に係る復調装置は、収音手段が収音する音の波形の要素であって、聴取される音の基本周波数を含む複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
あるいは、本発明に係る復調装置は、収音手段が収音し、楽器に対応する音色を構成する音の波形の要素であって、複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
The demodulating device according to the present invention is an element of a waveform of a sound collected by the sound collecting means, and an element for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components including a fundamental frequency of the sound to be heard Information acquisition means, comparison means for comparing the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition means with a predetermined reference value, and calculating the difference between them, calculated by the comparison means according to a predetermined rule It is characterized by comprising specifying means for specifying information according to the difference value and output means for outputting the information specified by the specifying means.
Alternatively, the demodulator according to the present invention obtains element information representing each element of a set of a plurality of frequency components, which are sound waveform elements that are collected by the sound collecting means and constitute a timbre corresponding to the musical instrument. Element information acquisition means, comparison means for comparing the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition means with a predetermined reference value and calculating the difference, and the comparison means according to a predetermined rule And a specifying unit for specifying information according to the difference value calculated by the step (a) and an output unit for outputting the information specified by the specifying unit.
本発明に係る情報通信システムは、前記変調装置を備える送信機と、受信機とを有し、前記送信機は、前記波形生成手段が生成した波形に応じた音を放音する放音手段を備え、前記受信機は、前記放音手段が放音した音を収音する収音手段と、前記収音手段が収音した音の波形の要素であって、複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す要素の値を前記基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、前記規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。 An information communication system according to the present invention includes a transmitter including the modulation device and a receiver, and the transmitter includes sound emission means for emitting sound according to the waveform generated by the waveform generation means. The receiver is a sound collecting means for collecting the sound emitted by the sound emitting means, and an element of a waveform of the sound collected by the sound collecting means, each of a set of a plurality of frequency components In accordance with the rules, element information acquisition means for acquiring element information representing an element, comparison means for comparing the value of the element represented by the element information acquired by the element information acquisition means with the reference value, and calculating the difference thereof, It is characterized by comprising specifying means for specifying information according to the difference value calculated by the comparing means, and output means for outputting the information specified by the specifying means.
本発明は、上述した変調装置又は復調装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムや、かかるプログラムを記憶した記録媒体としても特定され得る。また、本発明は、上述した変調装置及び復調装置が行う情報の変調方法、復調方法及び通信方法としても特定され得る。 The present invention can also be specified as a program for causing a computer to realize the functions of the modulation device or the demodulation device described above, or a recording medium storing such a program. The present invention can also be specified as a modulation method, a demodulation method, and a communication method of information performed by the modulation device and the demodulation device described above.
本発明によれば、音の聴取を妨げることなく情報を送受信することが可能となる。 According to the present invention, information can be transmitted and received without disturbing listening to sound.
[実施形態]
図1は、本発明の一実施形態である情報通信システムの構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の情報通信システム10は、送信機100と、受信機200とを備える。送信機100は、音声を再生することにより情報を送信し、受信機200は、その音声を収音することにより情報を受信する。すなわち、情報通信システム10においては、送信機100の再生音に情報が含まれている。
[Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an information communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
図2は、送信機100の構成を示すブロック図である。同図に示すように、送信機100は、音情報供給部110と、音色番号供給部120と、情報供給部130と、符号化器140と、選択器150と、変調器160と、合成器170と、スピーカ180とを備える。また、送信機100は、メモリ等の記憶手段を備え、符号化テーブルTB1と、音色(おんしょく)データベースDB1と、変調ルールデータベースDB2とを記憶している。なお、この記憶手段は、書き換え可能であってもよく、また、いわゆるメモリカードのように送信機100に対して着脱可能であってもよい。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
音情報供給部110は、合成器170に音情報を供給する。音情報は、音を表す情報であり、本実施形態においては、ある一つの音を表している。音情報は、少なくとも、音のピッチ(音高)を指示する情報を含み、より望ましくは、音の強さ、長さを表す情報などを含む。音情報供給部110は、音情報を記憶手段から読み出して供給してもよいし、音情報を外部装置から取得して供給してもよい。
音色番号供給部120は、選択器150に音色番号を供給する。音色番号は、音色を識別するためのIDであり、各音色について一意的に割り当てられる情報である。本実施形態においては、「スネアドラム」、「ピアノ」などといったように、種々の楽器を識別するものとして音色番号が割り当てられる。音色番号供給部120は、あらかじめ決められた音色番号を供給してもよいし、ユーザの操作を受け付け、複数の音色番号の中からユーザが選択したものを供給してもよい。
The sound
The timbre
情報供給部130は、受信機200に供給する情報を符号化器140に供給する。ここにおいて、情報は、任意の内容であるが、符号化器140による符号化が可能なものである。
符号化器140は、情報供給部130により供給された情報を所定のアルゴリズムで符号化し、符号列に変換された情報(以下「符号化情報」という。)を変調器160に供給する。符号化器140による符号化のアルゴリズムは、任意であり、符号化テーブルTB1に記述されている。符号化器140は、本実施形態においては、「0」及び「1」の組み合わせで表される符号化情報を生成する。
The
The
選択器150は、音色番号供給部120から供給された音色番号に対応する音色パラメータを音色データベースDB1から読み出し、変調器160に供給する。音色データベースDB1は、音色番号と音色パラメータの対を複数記述したデータベースである。音色パラメータは、対応する音色を構成する要素の集合であり、これによって対応する音色が表す波形を特定可能にするものである。本実施形態において、要素には、周波数とそのレベルとが含まれる。
The
変調器160は、音色パラメータと符号化情報とを取得し、音色パラメータを符号化情報に応じて変更する。かかる変更のことを、ここでは「変調」という。変調器160は、変調の規則(ルール)を記述した変調ルールデータベースDB2を参照し、これに記述された規則に従って音色パラメータを変更する。変調器160により変更された音色パラメータのことを、以下では「変調音色パラメータ」という。
The
合成器170は、音情報供給部110から取得した音情報に基づき、複数の波形を合成した波形を表す音響信号を生成してスピーカ180に出力する。合成器170は、合成する波形を、音情報と変調音色パラメータとに基づいて決定する。本実施形態において、合成器170が決定する波形の要素は、周波数とそのレベルである。スピーカ180は、合成器170により出力された音響信号に応じた音を放音する。
The
図3は、合成器170の主たる構成を示す図である。同図に示すように、合成器170は、発振器1711、1712、1713、…、171nと、増幅器1721、1722、1723、…、172nと、加算器173とを備える。ここにおいて、符号の添字(1〜n)は、各々を区別するために付されたものである。よって、発振器1711〜171n又は増幅器1721〜172nの各々を区別する必要がない場合には、それぞれの添字を省略して「発振器171」又は「増幅器172」と表記する。発振器171及び増幅器172の数、すなわちnの値は、任意の自然数である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a main configuration of the
発振器171は、指定された周波数で発振し、正弦波を表す正弦波信号を生成する。増幅器172は、ゲインが可変である増幅器であり、対応する発振器171により発振された正弦波信号のレベルを増幅させる。加算器173は、増幅器172により増幅された正弦波信号を加算し、一の波形を表す音響信号として出力する。
発振器1711、1712、1713、…、171nに指定される周波数は、互いに異なるものである。また、増幅器1721、1722、1723、…、172nのゲインは、指定された周波数毎に決められている。周波数及びゲインは、音情報と変調音色パラメータとに基づいて決められる。
The
The frequencies assigned to the
送信機100の構成は、以上のとおりである。ここで、かかる構成の送信機100が実行する動作について、一例を挙げて説明する。
図4は、送信機100の動作原理を説明するための図である。いま、音情報として、ピッチ、すなわち周波数(基本周波数)がf0である音のデータが与えられ、音色パラメータとして、周波数f1、f2及びf3と、これに対応するレベルのデータが与えられるとする。なお、周波数f1、f2及びf3のレベルは、周波数f0の音のレベルに基づいて相対的に決められる。このような情報が与えられた場合において、仮にこれらの周波数を指定して合成器170で発振、増幅及び合成を行うと、周波数f0、f1、f2及びf3の各々の波形が合成された音響信号が得られる。この音響信号の周波数スペクトルは、図4(a)のようになる。
なお、ここにおいて、周波数f1、f2及びf3は、基音たる周波数f0に対して倍音となる関係を有していると望ましいが、必ずしも倍音である必要はない。
The configuration of the
FIG. 4 is a diagram for explaining the operating principle of the
Here, it is desirable that the frequencies f 1 , f 2, and f 3 have a harmonic relationship with respect to the fundamental frequency f 0 , but they do not necessarily have to be harmonics.
このような音情報及び音色パラメータが与えられる場合において、「B1B2B3」なる3桁の符号化情報が与えられるとする。ここにおいて、B1、B2及びB3は、それぞれ「0」又は「1」のビット値である。変調器160は、このような符号化情報が供給された場合に、ビット値B1を周波数f1に、ビット値B2を周波数f2に、ビット値B3を周波数f3に、それぞれ割り当てる。ここでは、ビット値B1を「1」、ビット値B2を「0」、ビット値B3を「1」であるとする。すなわち、符号化情報は、「101」なる符号列である。
In the case where such sound information and timbre parameters are given, it is assumed that 3-digit encoded information “B 1 B 2 B 3 ” is given. Here, B 1 , B 2, and B 3 are bit values of “0” or “1”, respectively. When such encoded information is supplied, the
変調器160は、以上のように割り当てを行った後、変調ルールデータベースDB2に記述された規則に従い、音色パラメータ(この場合、周波数f1、f2及びf3)を変更する。この場合、変調ルールデータベースDB2には、「0」及び「1」のビット値のそれぞれに応じた周波数のシフト量が記述されている。ここでは、「0」のビット値に対応するシフト量を「Δ0」、「1」のビット値に対応するシフト量を「Δ1」とする。 After performing the assignment as described above, the modulator 160 changes the timbre parameters (in this case, the frequencies f 1 , f 2 and f 3 ) according to the rules described in the modulation rule database DB 2 . In this case, the modulation rule database DB2 describes frequency shift amounts corresponding to the bit values “0” and “1”. Here, the shift amount corresponding to the bit value “0” is “Δ 0 ”, and the shift amount corresponding to the bit value “1” is “Δ 1 ”.
Δ0及びΔ1は、上述した周波数についての差分(すなわち、|f1−f2|や|f2−f3|)に比して、十分に小さいと望ましい。Δ0及びΔ1は、その差を明確にするためであれば、その正負を逆にするのが好適である。しかしながら、Δ0及びΔ1は、これらが相異なるシフト量を表せば十分であるから、いずれも正(又はいずれも負)であってもよいし、一方が0(すなわちシフトしない)で他方が0でない値であってもよい。また、Δ0及びΔ1は、シフト量を数値(何Hzシフトするか)で表したものであってもよいし、シフト量を割合(周波数の値に対して何%シフトするか)で表したものであってもよい。
なお、以下の説明においては、Δ0を負、Δ1を正であるとする。
It is desirable that Δ 0 and Δ 1 are sufficiently small as compared to the above-described difference in frequency (that is, | f 1 −f 2 | and | f 2 −f 3 |). In order to clarify the difference between Δ 0 and Δ 1 , it is preferable to reverse the sign. However, since Δ 0 and Δ 1 are sufficient if they represent different shift amounts, both may be positive (or both negative), one is 0 (ie, no shift) and the other is It may be a non-zero value. In addition, Δ 0 and Δ 1 may represent the shift amount by a numerical value (how much Hz is shifted), or may be expressed by a ratio (how much% the frequency value is shifted). It may be what you did.
In the following description, it is assumed that Δ 0 is negative and Δ 1 is positive.
変調器160は、このようなシフト量を音色パラメータに適用する。この例においては、変調器160は、周波数f1を「f1+Δ1」、周波数f2を「f2+Δ0」、周波数f3を「f3+Δ1」に、それぞれ変更する。そうすると、合成器170は、かかる変更された周波数を指定され、指定された周波数で発振を行い、それぞれの波形を合成した波形の音響信号を出力する。具体的には、周波数f0が発振器1711に、周波数f1+Δ1が発振器1712に、といった具合に、一の周波数が一の発振器171に指定される。
The
出力される音響信号が表す音の周波数スペクトルは、図4(b)のようになる。図4(a)と図4(b)とを比較すると、図4(a)の周波数スペクトルを基準としてみた場合に、周波数f1、f2及びf3が、基準(破線)から変更されている。すなわち、このようにして変調された音響信号は、その波形が基準の波形と異なるものとなる。よって、受信機200においては、このように基準からずれた再生音が収音される。
The frequency spectrum of the sound represented by the output acoustic signal is as shown in FIG. Comparing FIG. 4A and FIG. 4B, when the frequency spectrum of FIG. 4A is used as a reference, the frequencies f 1 , f 2 and f 3 are changed from the reference (broken line). Yes. That is, the acoustic signal modulated in this way has a waveform different from the reference waveform. Therefore, the
受信機200は、収音した再生音の要素について、その値の基準値からの“ずれ”を特定することにより、その音に内包された情報を復元するものである。かかる復元のことを、ここでは「復調」という。
図5は、受信機200の構成を示すブロック図である。同図に示すように、受信機200は、マイク210と、分析器220と、比較器230と、復号器240と、情報出力部250とを備える。また、受信機200は、メモリ等の記憶手段を備え、符号化テーブルTB1と、音色データベースDB1と、変調ルールデータベースDB2とを記憶している。これらのデータは、送信機100が記憶しているデータと同様のものを含んでいる。
The
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the
マイク210は、送信機100による再生音を収音するマイクロホンである。マイク210は、再生音を音響信号に変換し、分析器220に供給する。
分析器220は、マイク210から取得した音響信号を分析し、比較器230による比較が可能な情報に変換する。分析器220による変換後の情報のことを、以下においては「分析データ」という。分析器220が行う分析は、例えば、FFT(高速フーリエ変換)である。FFTが行われると、音響信号を周波数成分の集合に変換することが可能である。この場合、分析データは、周波数成分の集合である。この分析データは、本発明における要素情報の一例である。
The
The
比較器230は、分析器220から取得した分析データを音色パラメータと比較し、基準たる音色パラメータとの差異、すなわち“ずれ”を算出する。比較器230は、変調ルールデータベースDB2を参照し、算出した“ずれ”がいかなる符号化情報を表しているのかを特定する。比較器230は、特定した符号化情報を復号器240に供給する。
The
比較器230は、比較に用いる音色パラメータが不明であり、これを特定する必要がある場合には、当該音色パラメータに対応する音色番号を外部から取得する。この場合、音色番号は、例えば、ユーザの操作によって、又は、図示せぬ通信手段を介して、比較器230に供給され、比較器230は、取得した音色番号に対応する音色パラメータを音色データベースDB1から読み出す。
なお、比較器230は、送信機100の音色番号供給部120があらかじめ決められた音色番号を供給する場合には、その音色番号に対応する音色パラメータのみを音色データベースDB1として記憶していれば足り、音色パラメータを特定する必要がない。さらに、この場合には、音色番号供給部120の構成自体を省略してもよい。
When the timbre parameter used for comparison is unknown and needs to be specified, the
When the timbre
復号器240は、符号化テーブルTB1を参照し、比較器230から取得した符号化情報を復号により特定する。すなわち、復号器240は、符号化器140が行う変換の逆変換を行う。復号器240は、復号により特定された情報を情報出力部250に供給する。
情報出力部250は、復号器240から取得した情報を出力する。ここにおいて、情報出力部250が行う「出力」とは、受信機200のユーザが情報を知覚できるように報知することをいう。例えば、情報出力部250は、取得した情報を液晶ディスプレイ等の表示手段により視覚的に報知してもよいし、バイブレータ等の振動手段により触覚的に報知してもよい。また、情報出力部250は、聴覚、味覚、嗅覚などによって情報を報知しても、もちろんよい。
The
The
受信機200の構成は、以上のとおりである。受信機200は、この構成のもと、収音した再生音から情報を抽出し、これを出力する。比較器230においては、基準となる音色パラメータに基づいて、分析データから図4(b)に示したような“ずれ”が算出され、変調ルールデータベースDB2に記述された規則に基づいてその符号が特定される。また、復号器240においては、特定された符号で構成される符号列を復号し、もとの情報が得られる。
The configuration of the
このように、本実施形態の情報通信システム10によれば、再生音に情報を内包させ、これを復元させることが可能である。ここにおいて、再生音は、基準となる音とは異なる音になるものの、その聴取自体が妨げられることはない。また、再生音は、その“ずれ”、すなわちシフト量が十分に小さければ、音色が極端に変わることはなく、その“ずれ”を聴感上知覚されない程度にすることができる。そのため、再生音は、本来の音情報を本質的に失うこともない。よって、ユーザは、その再生音を聴取した場合に、変調がされていない音と同様のものであると知覚することができる。例えば、ユーザにあっては、「スネアドラム」の音であると知覚される範囲内において、その音色が微妙に変化していると感じることがあったとしても、「スネアドラム」であるはずの音が「ピアノ」の音に聞こえるようなことはない。
Thus, according to the
また、本実施形態の情報通信システム10によれば、音情報が表す音以外の音は、再生されない。よって、ユーザは、情報の送受信に際し、聴取する必要がない音(雑音)を聞くことを免れる。また、本実施形態の情報通信システム10は、音情報が表す音の波形を変えるものであるため、周波数帯域の制約を受けず、本来聴取すべき音よりも高域の放音や収音を可能にしたりする必要もない。
Further, according to the
本実施形態の情報通信システム10は、再生音に情報を内包させるものであるため、再生音を聴取可能な場所であればいかなる場所であっても利用可能である。この情報通信システム10の利用の態様としては、横断歩道等における誘導音(又は警告音)や時間を知らせるチャイムなどに所定の情報を重畳させるものを挙げることができる。例えば、かかる誘導音に場所を表す情報(緯度・経度など)を重畳させると、符号化や変調の規則を知っている者だけにその場所が特定可能であり、他の者には何も気付かれることがないシステムを構築することが可能である。また、時報音に時間を表す情報を重畳させ、聴覚に障害がある者に受信機200を所持させるようにすれば、聴覚に障害がある者に視覚や触覚などで時刻を知らせることが可能となる。すなわち、本実施形態の情報通信システム10によれば、何らかの音が発生している場合において、他の者に不都合を与えることなく特定の者だけに情報を伝達したり、他の者に知られては不都合がある情報を特定の者だけに伝達したり、聴覚的な情報を別の代替的な態様でも伝達したりすることが可能となる。
Since the
[変形例]
本発明は、上述した実施形態と異なる形態での実施が可能である。以下に示す変形例は、本発明に適用可能な変形の一例である。なお、これらの変形例は、必要に応じて、各々を適宜に組み合わせて実施されてもよい。
[Modification]
The present invention can be implemented in a form different from the above-described embodiment. The following modifications are examples of modifications applicable to the present invention. In addition, these modifications may be implemented by appropriately combining each as required.
(1)変形例1
上述した実施形態は、音色パラメータの要素のうち周波数を変更するものである。しかしながら、変更する要素は、各周波数に対応するレベルであってもよい。周波数のレベルを用いる場合には、複数のレベル間の相対的な比率の違いによって情報を表してもよい。
図6は、周波数のレベルによって情報を表す場合を例示する図であり、図6(a)が「0」のビット値を表すものであり、図6(b)が「1」のビット値を表すものである。
(1) Modification 1
In the embodiment described above, the frequency is changed among the elements of the timbre parameter. However, the element to be changed may be a level corresponding to each frequency. When the frequency level is used, the information may be represented by a relative ratio difference between a plurality of levels.
FIG. 6 is a diagram illustrating a case where information is represented by a frequency level. FIG. 6A illustrates a bit value of “0”, and FIG. 6B illustrates a bit value of “1”. It represents.
また、変更する要素として、各周波数の正弦波の位相を用いてもよいし、波形そのもの(すなわち波形の形状)を要素とみなして、決められた波形に対して所定の符号を割り当てるようにしてもよい。なお、合成に用いる波形は、正弦波に限らず、例えば、三角波や矩形波であってもよい。 Further, the phase of the sine wave of each frequency may be used as the element to be changed, or the waveform itself (that is, the shape of the waveform) is regarded as an element, and a predetermined code is assigned to the determined waveform. Also good. Note that the waveform used for the synthesis is not limited to a sine wave, and may be, for example, a triangular wave or a rectangular wave.
さらに、例えば、周波数のシフト量にある符号を割り当て、その周波数のレベルのシフト量に別の符号を割り当てる、というように、属性が異なる複数の要素を組み合わせてものよい。このようにすれば、単一の属性の要素を用いる場合に比べ、一つの波形に対して重畳できる情報量をより増加させることが可能である。
また、例えば、符号列「00」、「01」、「10」及び「00」のそれぞれに対して相異なるシフト量を割り当てるようにしてもよい。すなわち、これは、ある一つの要素の値に割り当てる符号は1ビットに限らず、(事後に分析可能な範囲において)ビット数を増やすことができる、ということである。このようにしても、一つの波形に対して重畳できる情報量をより増加させることが可能である。
Further, a plurality of elements having different attributes may be combined, for example, a code having a frequency shift amount is assigned and another code is assigned to the frequency level shift amount. In this way, it is possible to further increase the amount of information that can be superimposed on one waveform compared to the case of using an element with a single attribute.
Further, for example, different shift amounts may be assigned to the code strings “00”, “01”, “10”, and “00”. That is, the code assigned to the value of a certain element is not limited to 1 bit, and the number of bits can be increased (within a range that can be analyzed later). Even in this case, it is possible to further increase the amount of information that can be superimposed on one waveform.
(2)変形例2
上述した実施形態においては、ある基本周波数に対して複数の周波数が音色パラメータとして存在し、基本周波数を変えることなく他の周波数のみを変更させていたが、基本周波数をも変更の対象とし、割り当てられた符号に応じた変更をこれに行ってもよい。このようにすれば、実施形態の場合に比べ、一つの波形に対して重畳できる情報量をより増加させることが可能である。ただし、音色の聴感上の変化を抑制したい場合であれば、基本周波数の変更は行わないようにするのが望ましい。
(2) Modification 2
In the above-described embodiment, a plurality of frequencies exist as a timbre parameter for a certain basic frequency, and only the other frequencies are changed without changing the basic frequency. Changes may be made to this according to the given code. In this way, it is possible to further increase the amount of information that can be superimposed on one waveform compared to the case of the embodiment. However, it is desirable not to change the fundamental frequency if it is desired to suppress changes in timbre perception.
(3)変形例3
本発明において、音情報は、音のピッチを表すものであればいかなるものであってもよい。音情報は、例えば、MIDI(Musical Instrument Digital Interface:登録商標)データであってもよい。MIDIデータである場合、音情報は、ノートナンバのみのデータであってもよいし、その他のデータを含んでもよい。また、音情報は、その表す音のピッチが時間に応じて別のピッチに変化するものであってもよい。
(3) Modification 3
In the present invention, the sound information may be anything as long as it represents the pitch of the sound. The sound information may be, for example, MIDI (Musical Instrument Digital Interface: registered trademark) data. In the case of MIDI data, the sound information may be data of only a note number or may include other data. Further, the sound information may be one in which the pitch of the sound that it represents changes to another pitch according to time.
また、音情報は、電子的なサイレンやベルのような、時間的な変化が規則的である音を表す場合には、時間に関連するパラメータを要素として用いてもよい。かかるパラメータは、例えば、アタック(音を発音してから最大レベルに達するまでの時間)、ディケイ(音量が最大レベルからサステインレベルに変化するまでの時間)、ホールド(一定レベルの音量を維持する時間)、リリース(音量が減衰してから0になるまでの時間)である。かかるパラメータを用いて変調を行った場合、情報に応じていわゆるエンベロープが変化する。 In addition, when the sound information represents a sound such as an electronic siren or a bell whose temporal change is regular, a parameter related to time may be used as an element. Such parameters include, for example, attack (the time from when a sound is produced until it reaches the maximum level), decay (the time until the volume changes from the maximum level to the sustain level), and hold (the time for maintaining the volume at a certain level). ), Release (the time from when the volume decreases to 0). When modulation is performed using such parameters, a so-called envelope changes according to information.
さらに、音情報としては、人間の声などを用いることも可能である。例えば、複数のフォルマントの組み合わせによって音声を合成する場合であれば、上述した実施形態と同様の要領、すなわち、フォルマントの周波数を符号に応じて異ならせることにより、本発明が実施可能である。この場合、上述した受信機200においては、情報が重畳される音がいずれであるか(例えば、「あ」や「い」など)を特定することが必要である。音の特定は、例えば、分析器220に音声認識をする機能を付加することで可能となる。この場合、分析器220は、音声認識により所望の音が入力されたことを特定した場合に、その音響信号を分析して分析データを生成する。
Furthermore, a human voice or the like can be used as the sound information. For example, in the case of synthesizing a voice by combining a plurality of formants, the present invention can be implemented by changing the same manner as in the above-described embodiment, that is, by changing the formant frequency according to the code. In this case, in the
なお、上述した実施形態は、音が聴取されることを前提としたものであったが、本発明において、音情報が表す音は、超音波のような聴取されない音であってもよい。 In addition, although embodiment mentioned above presupposed that sound is heard, in this invention, the sound which sound information represents may be a sound which is not heard like an ultrasonic wave.
(4)変形例4
本発明において、シフト量、すなわち要素の値を変更する度合いは、発明の用途や音情報の態様によって異なっていてよい。例えば、音情報が表す音が楽曲のようなものであれば、シフト量は、比較的小さいことが望ましい。一方、音情報が表す音が格別に注意して聴取されず、鳴っているかどうかがわかれば十分な程度のものであれば、シフト量を比較的大きくしてもよい。
(4) Modification 4
In the present invention, the amount of shift, that is, the degree of changing the value of an element may vary depending on the application of the invention and the mode of sound information. For example, if the sound represented by the sound information is like music, the shift amount is desirably relatively small. On the other hand, the shift amount may be relatively large if the sound represented by the sound information is not listened with particular attention and is sufficient if it is known whether it is sounding.
(5)変形例5
本発明において、変調ルールデータベースDB2の記述内容、すなわち変調及び復調の規則は、複数あってもよく、さらには段階的なレベルを設けて区別してもよい。これは、例えば、下位の規則と上位の規則とを定義し、上位の規則によっては下位の規則よりも多くの要素を用いて変調及び復調を可能にする、といったものである。より具体的には、図4に示した例において、下位の規則に従った場合には周波数f1及びf2の要素での変調及び復調が可能であり、上位の規則に従った場合には周波数f1、f2及びf3の要素での変調及び復調が可能である、といった具合のものである。
(5) Modification 5
In the present invention, there may be a plurality of description contents of the modulation rule database DB2, that is, modulation and demodulation rules, and further, stepped levels may be provided for distinction. For example, a lower rule and an upper rule are defined, and depending on the upper rule, modulation and demodulation can be performed using more elements than the lower rule. More specifically, in the example shown in FIG. 4, when the lower rule is followed, modulation and demodulation with the elements of the frequencies f 1 and f 2 are possible, and when the higher rule is followed. It is possible to modulate and demodulate with elements of frequencies f 1 , f 2 and f 3 .
このようなレベルを設けた場合、受信機200においては、変調ルールデータベースDB2のレベルに応じて復調できる情報量を異ならせることが可能となる。すなわち、本例によれば、下位の規則しか記憶されていない受信機200にあっては、再生音が内包している情報の一部が復元できないようにし、上位の規則を記憶している受信機200にあっては、再生音が内包している情報の全部を復元できるようにすることが可能である。また、同様に、送信機100においても、変調ルールデータベースDB2のレベルに応じて変調できる情報量を異ならせることが可能となる。
When such a level is provided, the
なお、このように複数の規則を設ける場合には、送信機100又は受信機200にそれぞれの規則を記憶させ、必要に応じていずれかの規則を選択し、使い分けを行えるようにしてもよい。この場合において、複数の規則は、ある規則(上位の規則)が他の規則(下位の規則)を包含する関係にあってもよいし、それぞれが独立した異なる規則であってもよい。
When a plurality of rules are provided in this way, the respective rules may be stored in the
(6)変形例6
上述した送信機100は、本発明に係る変調装置の一例であり、上述した受信機200は、本発明に係る復調装置の一例である。本発明に係る変調装置及び復調装置は、上述した実施形態の構成に限らず、これに適当な構成の付加、省略又は置換を行うことが可能である。例えば、本発明に係る変調装置及び復調装置は、ネットワークを介した通信手段をさらに備え、上述したテーブルやデータベースのデータをダウンロード(又はアップロード)できる構成であってもよいし、上述した送信機100及び受信機200双方の構成を兼備し、情報の送受信を相互に行えるようにしてもよい。
(6) Modification 6
The
また、上述した送信機100又は受信機200が実現する機能は、その一部を集積回路として実現してもよいし、一部の機能をプログラムとして記述し、CPU等の演算装置に実行させるようにしてもよい。また、本発明に係るプログラムは、これを記録媒体に記憶させた形態で利用に供したり、ネットワークを介してダウンロードさせる形態で利用に供したりさせることも可能である。
Further, a part of the functions realized by the
10…情報通信システム、100…送信機、110…音情報供給部、120…音色番号供給部、130…情報供給部、140…符号化器、150…選択器、160…変調器、170…合成器、180…スピーカ、200…受信機、210…マイク、220…分析器、230…比較器、240…復号器、250…情報出力部
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記音情報取得手段が取得した音情報に基づいて、複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、
情報を取得する情報取得手段と、
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段と
を備えることを特徴とする変調装置。 Sound information acquisition means for acquiring sound information representing at least the fundamental frequency of the sound to be heard;
Based on the sound information acquired by the sound information acquisition means, a waveform generation means for generating a waveform obtained by combining waveforms of a plurality of frequencies;
Information acquisition means for acquiring information;
And changing means for changing values of certain elements of the plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquiring means according to a determined rule. Modulation device.
情報を取得する情報取得手段と、
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段と、
前記変更手段による変更の対象となる要素を選択する選択手段と
を備えることを特徴とする変調装置。 Waveform generating means for generating a waveform obtained by synthesizing waveforms of a plurality of frequencies representing the sound to be heard ;
Information acquisition means for acquiring information;
Change means for changing the value of a certain element of a plurality of waveforms synthesized by the waveform generation means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquisition means, according to a determined rule ;
A modulation apparatus comprising: selection means for selecting an element to be changed by the changing means .
情報を取得する情報取得手段と、
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段と
を備えることを特徴とする変調装置。 Waveform generating means for generating a waveform obtained by synthesizing waveforms of a plurality of frequencies constituting a timbre corresponding to a musical instrument ;
Information acquisition means for acquiring information;
And changing means for changing values of certain elements of the plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquiring means according to a determined rule. Modulation device.
前記変更手段は、前記符号化手段が符号化した符号列を構成する符号のそれぞれを前記波形生成手段により合成される複数の波形のそれぞれの前記要素に割り当て、符号が割り当てられた前記要素の値を当該符号に応じた前記規則に従って変更する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の変調装置。 Encoding means for converting the information acquired by the information acquisition means into a code string;
The changing means assigns each code constituting the code sequence encoded by the encoding means to each element of a plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means, and the value of the element to which the code is assigned The modulation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the modulation device is changed according to the rule according to the code.
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の変調装置。 It said element, modulating device according to any one of the frequencies of the waveforms, claims 1, characterized in that it comprises at least one of the level and phase 4.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の変調装置。 The change unit changes the element of the waveform of the other frequency without changing the element of the waveform of the fundamental frequency among the plurality of waveforms synthesized by the waveform generation unit. 6. The modulation device according to any one of 1 to 5 .
前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、
決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする復調装置。 Element information acquisition means for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components including the fundamental frequency of the sound to be heard, which is an element of the waveform of the sound collected by the sound collection means;
A comparison unit that compares the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition unit with a predetermined reference value to calculate the difference;
A specifying means for specifying information according to a difference value calculated by the comparing means according to a determined rule;
An output means for outputting the information specified by the specifying means.
前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、
決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする復調装置。 Element information acquisition means for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components, which is an element of a sound waveform that is collected by a sound collection means and constitutes a timbre corresponding to a musical instrument ,
A comparison unit that compares the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition unit with a predetermined reference value to calculate the difference;
A specifying means for specifying information according to a difference value calculated by the comparing means according to a determined rule;
An output means for outputting the information specified by the specifying means.
前記送信機は、
前記波形生成手段が生成した波形に応じた音を放音する放音手段
を備え、
前記受信機は、
前記放音手段が放音した音を収音する収音手段と、
前記収音手段が収音した音の波形の要素であって、複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、
前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す要素の値を前記基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、
前記規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする情報通信システム。 It has a transmitter provided with the modulation device according to any one of claims 1 to 7, and a receiver,
The transmitter is
A sound emitting means for emitting a sound corresponding to the waveform generated by the waveform generating means;
The receiver
Sound collecting means for collecting the sound emitted by the sound emitting means;
Element information acquisition means for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components, which is an element of a waveform of the sound collected by the sound collection means;
Comparing means for comparing the element value represented by the element information acquired by the element information acquiring means with the reference value and calculating the difference;
In accordance with the rule, a specifying unit that specifies information according to a difference value calculated by the comparing unit;
An information communication system comprising: output means for outputting information specified by the specifying means.
前記規則を記述したデータをネットワークを介して送信又は受信する通信手段を備えるCommunication means for transmitting or receiving data describing the rule via a network
ことを特徴とする請求項10に記載の情報通信システム。The information communication system according to claim 10.
聴取される音の基本周波数を少なくとも表す音情報を取得する音情報取得手段と、Sound information acquisition means for acquiring sound information representing at least the fundamental frequency of the sound to be heard;
前記音情報取得手段が取得した音情報に基づいて、複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、Based on the sound information acquired by the sound information acquisition means, a waveform generation means for generating a waveform obtained by combining waveforms of a plurality of frequencies;
情報を取得する情報取得手段と、Information acquisition means for acquiring information;
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段Changing means for changing the value of an element of a plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquiring means in accordance with a determined rule
として機能させるためのプログラム。Program to function as.
聴取される音を表す複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、Waveform generating means for generating a waveform obtained by synthesizing waveforms of a plurality of frequencies representing the sound to be heard;
情報を取得する情報取得手段と、Information acquisition means for acquiring information;
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段と、Change means for changing the value of a certain element of a plurality of waveforms synthesized by the waveform generation means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquisition means, according to a determined rule;
前記変更手段による変更の対象となる要素を選択する選択手段Selection means for selecting an element to be changed by the changing means
として機能させるためのプログラム。Program to function as.
楽器に対応する音色を構成する複数の周波数の波形を合成した波形を生成する波形生成手段と、Waveform generating means for generating a waveform obtained by synthesizing waveforms of a plurality of frequencies constituting a timbre corresponding to a musical instrument;
情報を取得する情報取得手段と、Information acquisition means for acquiring information;
決められた規則に従い、前記波形生成手段により合成される複数の波形のある要素の値を前記情報取得手段が取得した情報に応じて所定の基準値から変更する変更手段Changing means for changing the value of an element of a plurality of waveforms synthesized by the waveform generating means from a predetermined reference value according to the information acquired by the information acquiring means in accordance with a determined rule
として機能させるためのプログラム。Program to function as.
収音手段が収音する音の波形の要素であって、聴取される音の基本周波数を含む複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、Element information acquisition means for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components including the fundamental frequency of the sound to be heard, which is an element of the waveform of the sound collected by the sound collection means;
前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、A comparison unit that compares the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition unit with a predetermined reference value to calculate the difference;
決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、A specifying means for specifying information according to a difference value calculated by the comparing means according to a determined rule;
前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段Output means for outputting information specified by the specifying means
として機能させるためのプログラム。Program to function as.
収音手段が収音し、楽器に対応する音色を構成する音の波形の要素であって、複数の周波数成分の集合の各要素を表す要素情報を取得する要素情報取得手段と、Element information acquisition means for acquiring element information representing each element of a set of a plurality of frequency components, which is an element of a sound waveform that is collected by a sound collection means and constitutes a timbre corresponding to a musical instrument,
前記要素情報取得手段が取得した要素情報が表す各要素の値を所定の基準値と比較してその差異を算出する比較手段と、A comparison unit that compares the value of each element represented by the element information acquired by the element information acquisition unit with a predetermined reference value to calculate the difference;
決められた規則に従い、前記比較手段により算出された差異の値に応じた情報を特定する特定手段と、A specifying means for specifying information according to a difference value calculated by the comparing means according to a determined rule;
前記特定手段により特定された情報を出力する出力手段Output means for outputting information specified by the specifying means
として機能させるためのプログラム。Program to function as.
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