Предлагаемые технические решения относятся к способам и устройствам для широкого вещания, в частности - к технике передачи цифровых сообщений, встроенных в аудипрограмму радиостанций аналогового вещания.
Несмотря на то, что в последнее время развивается цифровое радиовещание (появились соответствующие стандарты, способы и устройства цифровой передачи данных), аналоговые системы радиовещания на базе амплитудной (AM) и частотной модуляции (ЧМ) до сих пор остаются весьма популярными ввиду ряда преимуществ, таких как:
(1) простота, а следовательно, и дешевизна реализации как передающей, так и приемной аппаратуры;
(2) наличие огромного количества устройств для приема аналоговых сигналов радиовещания (особенно, для стандартов с ЧМ);
(3) высокое качество звуковых программ (для ЧМ стереовещания).
Стоит заметить, что до сих пор (2010 год) ни одна из стран, даже среди самых передовых и технологически развитых, не отказалась полностью от аналогового радиовещания. Учитывая эти обстоятельства, можно ожидать, что аналоговое радиовещание будет продолжать оставаться одним из базовых способов звукового вещания на протяжении десятков лет.
Однако аналоговым системам радиовещания все же присущи недостатки и ограничения - это, прежде всего, отсутствие интегрированных цифровых сервисов, таких как передача мультимедиаконтента (фото, форматированный текст, веб-сервисы), уже привычных и ожидаемых пользователем современной цифровой аппаратуры.
В настоящее время существуют варианты расширения функциональности аналогового радиовещания.
Известен предложенный фирмой Нокиа способ передачи цифровой информации совместно с передачей основной аудиопрограммы в аналоговый системе радиовещания (Nokia Visual Radio - «Визуальное Радио», [1]), обеспечивающий передачу мультимедийного контента (веб-страницы, графика и т.д.) одновременно с передачей аудиосигнала. В соответствии с концепцией «Визуального Радио» дополнительную мультимедийную информацию, ассоциированную с основной аудиопрограммой, предварительно загружают на централизованный сервер системы «визуального радио», затем эту информацию в определенные моменты времени (синхронно со звуковой программой) передают по сети мобильного Интернета через оператора мобильной связи на мобильный телефон пользователю (фиг.1). Таким образом, пользователь совместно с аудиопрограммой, передаваемой по одному каналу связи, получает ассоциированную с ней цифровую информацию по другому каналу связи.
Данный способ имеет ряд недостатков:
(1) обязательно наличие активного подключения к мобильному Интернету, что технически не всегда оправдано, поэтому область применения данной технологии ограничена мобильными телефонами;
(2) потребление мобильного Интернет трафика, что требует оплаты со стороны пользователя (радиослушателя);
(3) одновременная загрузка по каналам мобильного Интернета одинаковых данных каждым из пользователей, что ведет к неэффективному расходу ресурса мобильного оператора и даже к перегрузке сети при большом числе пользователей (например, при массовых событиях, таких как популярные спортивные соревнования и т.д.).
Еще одним вариантом передачи цифровой информации в канале радиовещания является система цифрового вещания (Radio Data System - RDS) [2] для радиостанций с ЧМ модуляцией, работающих в диапазоне 87.5-108 МГц, включающая источник аудиопрограммы, подключенный к одному входу модуля вставки, соединенного с радиопередатчиком для передачи в эфир, и источник информационных сообщений, подключенный к другому входу модуля вставки через формирователь (кодер) информационных сообщений (фиг.2).
Такие системы используют для передачи базовой информации о радиостанции (например, название станции), а также другой короткой текущей текстовой информации (например, название проигрываемой песни) в силу того, что, как и в традиционных методах цифрового вещания, используют постоянную скорость передачи, что малоэффективно в данном случае, так как эта скорость должна быть минимальной, рассчитанной на наихудший случай во избежание потерь информационных сообщений. В связи с этим использование данной системы для передачи мультимедийных данных, таких, например, как веб-страницы, ограничено низкой скоростью цифрового потока, высокой избыточностью протокола, а также отсутствием механизма коррекции ошибок при передаче.
Кроме того:
- для RDS используется отдельный частотный ресурс, который мог бы быть более эффективно использован для передачи других программ или данных;
- данные, передаваемые через RDS, не синхронизированы с основной программой, что создает трудности при ретрансляции и организации канала доставки сигнала от радиостудии до передатчика;
- для передачи сигналов RDS необходимо радиооборудование, которое требует экономических затрат на калибровку, сертификацию и профилактику. Кроме того, радиоприемник должен поддерживать декодирование RDS на аппаратном уровне, и если это не предусмотрено производителем (например, при минимизации стоимости приемника), то нет никакой возможности декодировать RDS данные программным путем;
- невозможность использования в AM радиовещании, где нельзя использовать дополнительные поднесущие.
Ближайшим аналогом заявляемого способа передачи цифровой информации в канале радиовещания является способ передачи цифровой информации в канале радиовещания (EP 9700338 Al, H04H 1/00, опубл. 12.09.1997), включающий кодирование информационного сообщения, далее преобразуют его в аудиосигнал с использованием психоакустической модели, а исходный аудиосигнал преобразуют, вставляя в него аудиосигнал с информационным сообщеним. Для осуществления способа используют систему, являющуюся ближайшим аналогом заявляемой системы передачи цифровой информации в канале радиовещания, включающую модуль вставки, к первому входу которого подключен источник аудиопрограммы, к второму входу - формирователь информационных сообщений, к входу которого подключен источник информационных сообщений. Через выход модуля вставки передают суммарный аудиосигнал на радиопередатчик.
Несмотря на то, что с помощью метода, раскрытого в EP 9700338, можно вставить цифровую информацию непосредственно в звуковую дорожку вещательного сигнала, объем такой информации очень ограничен и предназначен для «вставки» в звуковой сигнал некоторого цифрового кода для идентификации вещательного канала. Этот код, как правило, не меняется на протяжении достаточно продолжительного интервала времени, таким образом, эквивалентная пропускная способность такого «канала передачи информации» является весьма ограниченной (несколько бит в секунду или даже меньше). Конечно, можно было бы менять передаваемые данные (код) через некоторые заранее заданные интервалы времени и, таким образом, обеспечить передачу больших объемов информации, но такие способ и система малопригодны для практических применений по той причине, что надежность декодирования передаваемого сигнала сильно зависит от текущих спектрально-временных характеристик исходного аудиосигнала. Так, например, наличие небольших пауз во фрагменте аудиосигнала или локализация спектра сигнала в узкой полосе частот, приводит к тому, что декодирование вставленной в такой фрагмент информации может оказаться невозможным или будет выполнено с высокой вероятностью ошибки. Для вставки одного единственного кода-идентификатора канала такая ситуация не является серьезной проблемой, так как тот же самый код может быть декодирован по следующему фрагменту аудиосигнала или через некоторое время. Однако для передачи больших пакетов данных такая ситуация является критической, так как потерянный блок данных невозможно будет восстановить. Возможности запросить повторную передачу потерянных данных у приемных устройств не существует, так как в рассматриваемой системе передача информации ведется только в одном направлении.
Целью настоящей заявки является создание способа и системы передачи цифровой информации в канале радиовещания, позволяющих моделировать (имитировать) на передающей стороне прием суммарного аудиосигнала (из исходного аудиосигнала и кодированного информационного сообщения) и выделять из него исходное информационное сообщение, что позволит определить момент доставки пользователю переданного информационного сообщения при первоначально выбранной избыточности кодирования, сокращая время передачи информационного сообщения, увеличить пропускную способность аудиоканала для передачи больших объемов информационных сообщений.
Цель достигается в способе передачи цифровой информации в канале радиовещания, включающем одновременную передачу информационного сообщения и аудиосигнала, при этом проводят кодирование информационного сообщения, вставку в исходный аудиосигнал преобразованного в аудиосигнал кодированного информационного сообщения с использованием психоакустической модели, передачу полученного суммарного аудиосигнала по каналу радиовещания. При этом одновременно с передачей осуществляют декодирование суммарного аудиосигнала с целью восстановления переданного информационного сообщения, а вставку кодированного информационного сообщения повторяют до успешного восстановления этого сообщения при упомянутом декодировании.
Целесообразно, чтобы в способе для повторной вставки в исходный аудиосигнал наращивали избыточность кодирования информационного сообщения.
Целесообразно, чтобы в способе перед декодированием суммарный аудиосигнал предварительно искажали для имитации прохождения его по радиоканалу.
Вставку целесообразно осуществлять заменой части исходного аудиосигнала на аудиосигнал с кодированным информационным сообщением.
Вставку целесообразно осуществлять также дополнением исходного аудиосигнала аудиосигналом с кодированным информационным сообщением.
Цель достигается также в системе передачи цифровой информации в канале радиовещания (далее - система передачи), содержащей источник аудиопрограммы, источник информационных сообщений, формирователь информационных сообщений, устройство (модуль) вставки информационного сообщения в аудиопрограмму и радиопередатчик, выполнением формирователя информационных сообщений с возможностью повторной передачи кодированного информационного сообщения к устройству вставки и введением декодера информационного сигнала, выполненного с возможностью формирования сигнала на смену информационного сообщения. При этом источник аудиопрограммы подключен к первому входу устройства вставки, источник информационных сообщений подключен к первому входу формирователя информационных сообщений, выход которого подключен ко второму входу устройства вставки, к выходу которого подключен радиопередатчик, а также декодер, подключенный ко второму входу формирователя информационных сообщений. В случае, когда в декодере не восстановлено переданное информационное сообщение, формирователь заново посылает его в устройство вставки для повторной передачи.
Таким образом, идея данного подхода заключается в том, что формирователь передает информационное сообщение устройству вставки для продолжения встраивания в звуковой сигнал радиопрограммы цифровой информации, так или иначе связанной с одним и тем же информационным сообщением (в простейшем случае - просто повторяет одно и то же сообщение) до тех пор, пока оно не будет с высокой степенью вероятности доставлено до потенциальных получателей. Система позволяет применять минимальную избыточность при кодировании сообщения и достигать максимально возможной скорости передачи цифровой информации. При этом используют неоднородность звуковой программы практически любой радиостанции. Как правило, звуковая программа включает в себя музыку различных стилей, речь диджеев, рекламу и т.д., поэтому в силу объективных причин пропускная способность канала передачи данных при встраивании сигнала цифровой передачи в аудиопрограмму не может быть постоянной. В некоторые моменты времени скорость передачи может быть очень низкой, а в другие - значительно превышать среднюю пропускную способность системы.
Возможно постепенное наращивание избыточности кодирования в формирователе информационных сообщений при низкой пропускной способности программы.
Дополнительно между выходом устройства вставки и декодером может быть включен имитатор канала радиопередачи для имитации помех и искажений выходного радиосигнала.
Целесообразно, чтобы в системе устройство вставки было выполнено с возможностью замены части исходного аудиосигнала на аудиосигнал с кодированным информационным сообщением.
Целесообразно, чтобы в системе устройство вставки было выполнено с возможностью дополнения исходного аудиосигнала аудиосигналом с кодированным информационным сообщением.
Целесообразно, чтобы в системе в устройстве вставки в исходный аудиосигнал вставляли преобразованное в аудиосигнал кодированное информационное сообщение с использованием психоакустической модели.
На практике предлагаемые технические решения, когда цифровой информационный сигнал встраивают в аудиопрограмму радиостанций аналогового вещания, могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. В случае аппаратной реализации устройство вставки, формирователь цифровых информационных сообщений, декодер информационного сообщения, имитатор искажений сигнала в радиоканале могут быть реализованы в виде отдельного программно-аппаратного комплекса включаемого в разрыв звукового сигнала, идущего от источника аудиопрограммы к радиопередатчику. В случае программной реализации, вышеперечисленные модули могут быть реализованы в виде программного обеспечения (ПО), которое установлено на том же компьютере, что и ПО для автоматизации радиовещания. В этом варианте, ПО для вставки информационного сигнала может программно разорвать цепь передачи звукового сигнала от ПО источника аудиопрограммы к ПО радиопередатчика. Например, в системе Windows такое возможно с использованием подключаемых модулей для обработки сигнала DirectX или путем реализации драйвера виртуального звукового устройства ввода-вывода.
Реализация приемного устройства возможна программными средствами на мобильных телефонах и смартфонах или на аудиопроигрывателях и носимых компьютерах, имеющих в своем составе интегрированные устройства приема сигналов звукового вещания; или так же программными средствами на любых мобильных устройствах, имеющих в своем составе микрофон.
Далее способ передачи в предпочтительном варианте будет описан на примере работы устройства вставки цифровой информации в аудиосигнал и системы передачи цифровой информации в канале радиовещания в предпочтительных вариантах.
Фиг.1 - структурная схема Nokia Visual Radio.
Фиг.2 - структурная схема Radio Data System.
Фиг.3 - структурная схема устройства вставки цифровой информации в аудиосигнал в предпочтительном варианте (с дополнительным устройством вставки).
Фиг.4 - варианты (а, б) выделения полосовым фильтром основного сигнала.
Фиг.5 - структурная схема системы передачи цифровой информации в канале радиовещания в предпочтительном варианте.
Фиг.6 - варианты приема пользователем переданной цифровой информации (а - мобильным устройством со встроенным радиоприемником, 6 - мобильным устройством через автономный радиоприемник).
К первому входу (Вх1) устройства вставки цифровой информации в аудиосигнал 1 (устройство вставки), изображенного на фиг.3, подключены полосовой фильтр 2 и первый вход вычитателя 3. К выходу фильтра подключен второй вход вычитателя 3 и первый вход сумматора 4 («+»). Выход вычитателя через последовательно соединенные анализатор остаточного сигнала 5 и формирователь (генератор) заменяющего сигнала 6 подключен ко второму входу сумматора 4. При этом дополнительный вход формирователя заменяющего сигнала подключен к второму входу (Вх2) устройства вставки. Описанная часть устройства вставки составляет основное устройство вставки по первому варианту изобретения или первую цепь вставки цифрового информационного сигнала в аудиосигнал.
Выход сумматора 4 подключен к первому входу дополнительного сумматора 7 («+»), а также к его второму входу через последовательно соединенные делитель сигнала 8, вычислитель амплитудного спектра 9, вычислитель глобального порога маскирования 10 и формирователь дополняющего сигнала 11. Выход сумматора 7 является выходом (Вых) устройства вставки. При этом дополнительный вход формирователя дополняющего сигнала подключен к второму входу (Вх2) устройства вставки. Описанная часть устройства вставки составляет дополнительное устройство вставки или вторую (дополнительную) цепь вставки.
Устройство вставки, осуществляющее комплексное встраивание информационных сообщений в исходный звуковой сигнал, работает следующим образом. На Вх1 подают исходный аудиосигнал радиопрограммы. На первом этапе с помощью фильтра и вычитателя сигнал разделяют на две составляющие: «основную» составляющую с наиболее слышимым содержимым сигнала и «остаточную» составляющую с менее заметным содержимым. При этом обе составляющие могут пересекаться по частоте, то есть, например, фильтр может иметь плавный спад на границе полосы пропускания (Фиг.4а). В предпочтительном варианте полосовой (разделяющий) фильтр формирует один или несколько провалов в частотной области, наименее слышимой для человеческого уха [3] (Фиг.4б). С выхода вычитателя «остаточный» сигнал поступает в анализатор остаточного сигнала 5, где его спектральный состав анализируют (например, с помощью преобразования Фурье или другого метода).
Найденные спектральные характеристики «остаточного» сигнала передают в формирователь (генератор) заменяющего сигнала 6, на дополнительный вход (Вх2 устройства вставки) которого поступает также закодированное цифровое сообщение (в том числе модулированное, содержащее синхропосылки). В формирователе 6 формируют «заменяющий» сигнал, содержащий данные цифрового сообщения и имеющий спектральные характеристики, аналогичные «остаточному» сигналу. Сформированный таким образом «заменяющий» сигнал учитывает психоакустические особенности восприятия звука человеческим ухом (нечувствительность к фазовым искажениям), и поэтому почти неотличим от оригинального «остаточного» сигнала. Далее в сумматоре 4 «основной» сигнал с выхода фильтра суммируют с «заменяющим» сигналом, несущим цифровую информацию.
Для облегчения процедуры формирования «заменяющего» сигнала возможно разбиение «остаточной» составляющей сигнала на сегменты длительностью, не превышающей интервала квазистационарности исходного звукового сигнала (примерно 10-40 мс). «Суммарный» сигнал на выходе сумматора 4 (выходе устройства в первом варианте исполнения) имеет тот же спектральный состав, что и исходный сигнал, но несколько измененную структуру фазового спектра (в ней и заложена цифровая информационная составляющая). При аккуратном выборе формы полосового фильтра можно добиться практически полной субъективной акустической незаметности фазовых модификаций, вносимых «остаточным» сигналом, преобразованным в «заменяющий».
На втором этапе производят генерирование «дополняющего» сигнала, который аддитивно добавляется к аудиосигналу, полученному на первом этапе и являющемуся исходным для дополнительного устройства вставки. Формирование «дополняющего» акустического сигнала производят следующим образом. Сначала аудиосигнал («суммарный» - с выхода первого сумматора либо «исходный» - с Вх1 устройства во втором варианте при использовании в блоке вставки только второй цепи) разбивают в делителе сигнала 8 на короткие сегменты, не превышающие интервала квазистационарности исходного аудиосигнала. Затем в блоке 9 вычисляют амплитудный спектр аудиосегмента с помощью, например, быстрого преобразования Фурье (БПФ) и далее в блоке 10 на основе психоакустической модели вычисляют глобальный порог маскирования. Глобальный порог маскирования определяет уровень и форму амплитудного спектра сигнала, который может быть добавлен к суммарному (исходному - во втором варианте исполнения) аудиосегменту, без ухудшения субъективного качества звуковой программы. Процедура вычисления глобального порога маскирования на основе психоакустической модели известна и используется практически во всех современных схемах сжатия аудиофайлов, таких, например, как MPEG Layer II/III [4], и поэтому в данной заявке эта процедура не описывается в деталях.
Далее глобальный порог маскирования используют в формирователе дополняющего сигнала 11 для формирования амплитудного спектра модулированного цифрового сигнала, несущего информационное сообщение, поступившего с Вх2 устройства. Сформированный таким образом «дополняющий» сигнал в дополнительном сумматоре прибавляют к аудиосигналу, сформированному на первом этапе, с получением итогового («суммарного» для дополнительного устройства вставки). Поскольку «дополняющий» сигнал всегда находится ниже порога слышимости (т.к. представляет собой максимально возможный сигнал, не превышающий порога маскирования), его присутствие в «суммарном» сигнале на выходе устройства вставки не влияет на субъективное качество этого финального звукового сигнала.
Таким образом, одно информационное сообщение используется для генерации двух типов сигналов («заменяющего» и «дополняющего») и их «когерентного» суммирования. Получается, что в итоге добавляют один сигнал, состоящий из двух компонент. За счет этого достигается более уверенный прием (в описанном устройстве вставки более быстрый) встроенного сообщения.
Описанная процедура добавления «замещающего» и «дополняющего» сигналов позволяет добиться максимальной скорости передачи данных по информационному каналу при минимальной акустической заметности изменений, вносимых в исходный аудиосигнал. Встроенная цифровая информация не ухудшает субъективное качество звучания и является абсолютно незаметной для радиослушателя, т.к. хорошо маскируется основным звуковым сигналом. При этом коммуникационный сигнал передают исключительно в слышимом частотном диапазоне, составляющем от 30 Гц до 15-16 кГц для ЧМ радиостанций и до 5-10 кГц - для AM радиостанций, т.е. не содержит частот, которые могли бы быть неслышимы для человеческого уха.
В случае стереовещания, для получения лучших результатов указанную процедуру вставки реализуют отдельно для каждого звукового канала.
Система передачи цифровой информации в канале радиовещания, изображенная на фиг.5, содержит источник аудиопрограммы 21 (ИП), подключенный к первому входу Вх1 устройства вставки 1 (УВ) информационного сообщения в аудиопрограмму, к выходу (Вых) которого подключен радиопередатчик 22. Источник информационных сообщений 23 (ИС) подключен к первому входу Вх1 формирователя информационных сообщений 24 (ФИС), выход которого подключен ко второму входу Вх2 УВ 1. Выход (Вых) УВ 1 подключен также ко второму входу (Вх2) ФИС 24 через последовательно соединенные имитатор канала радиопередачи 25 (ИКР) и декодер 26 информационного сигнала.
ИС может быть внутренним архивом на электронном носителе, в который предварительно записаны информационные сообщения, либо локальной/глобальной компьютерной сети, из которой информационные сообщения динамически загружаются.
Система работает следующим образом. ИП 21 передает радиопрограмму на первый вход (Вх1) УВ 1. В необходимые моменты времени от ИС 23 передают цифровое информационное сообщение на ФИС 24. При этом сообщения могут быть как ассоциированы с текущим звуковым потоком, так и абсолютно независимы. Возможна также комбинация этих вариантов. ФИС на каждом отрезке времени генерирует информационный пакет для передачи, который, так или иначе, связан с текущим информационным сообщением. В простейшем варианте - это может быть циклическое повторение одной и той же информации, в более сложном варианте могут использовать постепенное наращивание избыточности кодирования и передачу дополнительных избыточных информационных бит, связанных с исходным сообщением. Такие методы кодирования достаточно широко известны (см., например, [5]) и не обсуждаются в данной заявке.
Далее в ФИС осуществляют модулирование и вставку синхропосылок в кодированное информационное сообщение.
Полученное кодированное сообщение передают на Вх2 УВ 1, где осуществляют его вставку в аудиопрограмму, как описано выше, и передают с Вых УВ 1 суммарный аудиосигнал в эфир через радиопередатчик 22. С Вых УВ 1 суммарный аудиосигнал поступает также на декодер 26 (через ИКР 25). В случае успешного декодирования сообщения, декодер выдает сигнал в ФИС 24 на смену информационного сообщения, по которому в ФИС прекращают передачу на УВ 1. То есть одновременно с передачей осуществляют декодирование суммарного аудиосигнала. Таким образом, предполагают, что декодер на стороне пользователя должен также успеть декодировать данное сообщение. ИКР 25 используют для имитации типовых или наихудших условий искажений звукового сигнала при прохождении через радиолинк. Обычно такая имитация заключается в добавлении шума в сигнал из УВ 1 для снижения отношения сигнал/шум, хотя могут быть сымитированы и другие искажения. Таким образом, более точно предсказывают интервал времени, необходимый для уверенного приема сообщения на приемной стороне. Только после декодирования суммарного аудиосигнала осуществляют переход к передаче следующего сообщения (ФИС начинает прием и обработку сообщения от ИС). Таким образом осуществляют передачу независимых информационных сообщений.
Правильность декодирования в декодере определяют обычным способом, используя дополнительную избыточную информацию, внедренную в передаваемый ФИС сигнал, например CRC (циклическая проверка), Хеш сообщения, контрольная сумма и т.д.
При необходимости синхронизации передачи цифровых сообщений с радиопрограммой также применяют известные методы. Например, при начале новой аудиопрограммы (ее фрагмента) через дополнительный выход ИП на вход ИС (на фиг.5 не показаны) подают команду для передачи нового сообщения в ФИС. Время подачи команды определяют по списку воспроизведения в ИП, который указывает когда начинается новая программа, он и управляет передачей в данной ситуации.
При временном отсутствии информационных сообщений (например, когда ассоциированное с данной программой сообщение уже передано, а время передачи следующего еще не наступило), в радиопередатчик поступает исходный аудиосигнал (радиопередача от источника 21), т.е. суммарный аудиосигнал равен исходному.
Таким образом, вставку кодированного информационного сообщения повторяют до успешного восстановления этого сообщения при упомянутом декодировании.
Описанная система позволяет использовать неоднородность звуковой программы (флуктуирующую теоретическую пропускную способность радиоканала) для согласования продолжительности передачи отдельного встроенного информационного сообщения с характером и свойствами исходящего материала аудиопрограммы.
На фиг.6 (а, б) изображены варианты приема пользователем радиопрограммы и переданных в ней информационных сообщений. В первом варианте (фиг.6(а)) на приемной стороне декодер информационного сигнала может быть встроен в портативное или мобильное устройство с интегрированным радиоприемником аналогового вещания. Радиоприемник принимает суммарный сигнал и передает на звуковой выход, с которого через громкоговоритель его воспринимает пользователь как обычную радиопередачу, благодаря вышеописанным свойствам этого сигнала. Со звукового выхода суммарный сигнал поступает также на вход декодера, т.е. может быть подключен параллельно к громкоговорителю или головным телефонам. После приема и декодирования поступившего цифрового сообщения его передают через выход декодера на устройство отображения информационных сообщений для пользователя.
В альтернативном варианте (фиг.6(б)) прием цифровых сообщений, встроенных в звуковую программу, может осуществляться с помощью двух устройств: стандартного радиоприемника звукового вещания (с динамиком) и портативного устройства со встроенным микрофоном и декодером информационных сообщений, через выход которого информационные сообщения передают на устройство отображения (фиг.6б). Последний вариант является возможным, так как вся цифровая информация встроена непосредственно в звуковой сигнал, и соответственно она передается (хотя и с некоторыми потерями) и при ретрансляции звука через цепочку громкоговоритель-микрофон.
Несмотря на то что изобретение показано и описано со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.
В частности, в качестве устройства вставки, кроме описанного выше, может быть использовано любое из известных устройств.
Например, как описано в ближайшем аналоге (ЕР 9700338), в устройстве вставки информационное сообщение (с Входа 2) модулируют в несущий сигнал с расширением спектра, одновременно определяют текущий порог слышимости исходного аудиосигнала (с Входа 1). Уменьшают уровень сигнала с расширением спектра ниже текущего порога слышимости и далее суммируют полученный сигнал с исходным аудиосигналом для передачи по радиоканалу (через Выход устройства вставки).
Другим примером устройства вставки может служить устройство, описанное в источнике [6], где к исходному аудиосигналу добавляют задержанную копию этого же сигнала, где задержка определяется битами информационного сообщения. Далее суммарный сигнал с модулированным эхо передают через выход устройства для передачи по радиоканалу.
Так же могут быть использованы другие способы вставки цифровой информации в акустический сигнал.
Таким образом, заявленные способ и система позволяют достичь заявленного технического результата в любых системах радиопередачи - в том числе аналоговых, как с AM, так и с ЧМ, а так же в системах с передачей информационных сообщений на параллельных частотах.
Предложенные технические решения являются универсальными, т.к. не требуют дополнительного частотного ресурса. При использовании в ЧМ радиовещании свободная поднесущая (в отличии от способа в системах RDS) может использоваться для передачи дополнительных данных (например, информации о дорожной обстановке). Кроме того, приемнику не требуется канал мобильного Интернета, т.е. отсутствует необходимость оплаты услуги со стороны пользователя и значительно расширяется ассортимент устройств, пригодных для приема мультимедиаконтента.
Литература
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_Radio (последний раз проверено 2010.03.01).
2. D. Kopitz, RDS: The Radio Data System, Artech House Publishers, 1998, 376 стр.
3. И.Алдошина, Основы психоакустики, часть 12: Громкость сложных звуков, //Звукорежисер, №9, 2000 г.(http://rus.625-net.ru/audioproducer/2000/09/aldoshina.htm).
4. Стандарт ISO-IEC 11172, part 3, Annex D.
5. A. Shokrollahi, Raptor Codes, IEEE Trans. Information theory, vol. 52, no. 6, p.2551-2567, 2006.
6. D. Gruhl, A. Lu, W. Bender, "Echo Hiding", Information Hiding, Lecture Notes in Computer Science, Volume 1174, 1996, p. 295-315.
Заявленное изобретение относится к технике передачи цифровых сообщений, встроенных в аудиопрограмму радиостанций аналогового вещания. Технический результат изобретения заключается в возможности передавать большие объемы информации без потери субъективного качества звучания за минимальное время. Способ передачи цифровой информации в канале радиовещания заключается в том, что одновременно с передачей осуществляют декодирование суммарного аудиосигнала, а вставку кодированного информационного сообщения повторяют до успешного восстановления этого сообщения при упомянутом декодировании. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ передачи цифровой информации в канале радиовещания, включающий кодирование информационного сообщения, вставку в исходный аудиосигнал преобразованного в аудиосигнал кодированного информационного сообщения с использованием психоакустической модели, передачу полученного суммарного аудиосигнала по каналу радиовещания, отличающийся тем, что одновременно с передачей осуществляют декодирование суммарного аудиосигнала, а вставку кодированного информационного сообщения повторяют до успешного восстановления этого сообщения при упомянутом декодировании.
2. Способ по п.1, отличающаяся тем, что наращивают избыточность кодирования информационного сообщения для повторной вставки в исходный аудиосигнал.
3. Способ по п.1, отличающаяся тем, что декодируют предварительно искаженный суммарный аудиосигнал.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вставку осуществляют заменой части исходного аудиосигнала на аудиосигнал с кодированным информационным сообщением.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вставку осуществляют дополнением исходного аудиосигнала аудиосигналом с кодированным информационным сообщением.
6. Система передачи цифровой информации в канале радиовещания, содержащая источник аудиопрограммы, источник информационных сообщений, формирователь информационных сообщений для кодирования информационного сообщения, устройство вставки и радиопередатчик, отличающаяся тем, что источник аудиопрограммы подключен к первому входу устройства вставки, источник информационных сообщений подключен к первому входу формирователя информационных сообщений, выполненного с возможностью повторной передачи кодированного информационного сообщения, выход которого подключен ко второму входу устройства вставки, к выходу которого подключен радиопередатчик, а также декодер, подключенный ко второму входу формирователя информационных сообщений и выполненный с возможностью формирования сигнала смены информационного сообщения.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что формирователь информационных сообщений выполнен с возможностью наращивания избыточности кодирования информационного сообщения.
8. Система по п.6, отличающаяся тем, что декодер подключен к выходу устройства вставки через имитатор канала радиопередачи.
9. Система по п.6, отличающаяся тем, что в устройстве вставки в исходный аудиосигнал вставляют преобразованное в аудиосигнал кодированное информационное сообщение с использованием психоакустической модели.
