JP4295781B2 - 情報提供システム - Google Patents

Description

本発明は、端末に対して各種情報を提供するための情報提供システムに関する。

端末に対して各種情報を提供するシステムが従来から提供されている。例えば、ラジオやテレビ放送にて、放送信号に文字コードや図形情報、番組に関する情報等を重畳（多重）し、テレビ受信機やラジオ受信機に通常の番組内容に付加して各種情報を提供する文字多重放送が行われている。

ところが、文字多重放送のシステムでは、テレビやラジオの電波にデジタル情報を重畳して乗せる必要があるため、大掛かりな放送局の設備が必須となり、コストがかかり、端末に対して手軽に情報を提供することができない。また、携帯電話のカメラを用いてＱＲコードを撮影する方法は、カメラを搭載していない端末では使用することができないと共に、初心者や機械に不慣れな人にとっては、非常に困難な作業である。

このような問題点に鑑み、新規の情報提供方法として、空気を媒体とした音として、各種情報を端末に提供するものが開発されており、例えば、下記特許文献１乃至３に開示されている。このように、空気を媒体とした音として情報を伝達する方法であれば、既存のスピーカーと、端末に搭載されているマイクロフォンを使うことで、低コストで手軽に情報を伝達することが可能である。
特開２００３−１８６５００号公報 特許第３８２２２２４号公報 特許第３８３４５７９号公報

特許文献１に開示されているのは、伝達対象情報を音声に変換する情報符号化装置を用いることにより、既存の音声を扱う音響機器の入出力インターフェースを介して、伝達対象情報を音声として伝達し、情報復号装置により受信した音声に基づいて伝達対象情報を再生する情報伝達システムであり、符号化された情報を含む音が、人間に積極的に聴かせられるような快適な音楽となることを目的とした符号化方式である。

また、特許文献２及び３に開示された情報提供システムは、本発明者らが開発したものであり、タイミングを同期するためのプリアンブルを含むミリ秒単位のデータフレームとして各種情報を符号化したうえで、空気を媒体とした音として情報を伝達するものである。

本発明は、上記特許文献２及び３に開示されているような、空気を媒体とした音として情報を伝達するシステムを開発する過程で生まれた発明である。そして、空気を媒体とした音として情報が伝達される環境において、音楽や音声等の他の音（ソース音）が存在し、情報の音とソース音が重畳されて端末に取り込まれる場合であっても、符号化された情報をソース音と確実に分離して復元できる情報提供システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る情報提供システムは、符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信する発信装置と、前記音圧振動を受信して復号化することで前記各種情報を復元する端末であって、前記発信装置の発信周波数及びその低調波の周波数近傍をフィルタリングするフィルタリング手段を有する端末と、を備え、前記発信装置から前記端末に対して、空気を媒体とした音として情報を伝達することを特徴とする。

また、本発明に係る発信装置は、情報提供システムにおいて端末に対して各種情報を発信するための発信装置であって、各種情報を符号化するための演算手段と、前記符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信するためのスピーカーと、を備え、前記端末に対して、空気を媒体とした音として情報を伝達することを特徴とする。

また、本発明に係る情報提供方法は、端末に対して各種情報を提供する情報提供方法であって、各種情報を符号化する符号化工程と、前記符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信する発信工程と、端末において前記音圧変動を受信する受信工程と、端末において前記発信工程の発信周波数及びその低調波の周波数近傍をフィルタリングしながら前記音圧振動を復号化して、前記各種情報を復元する復元工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る放送設備は、テレビやラジオ等の放送を行う放送設備であって、各種情報を符号化して放送信号に重畳させるための演算手段と、前記放送信号を電波として送信するための送信アンテナと、を備え、前記符号化された各種情報が重畳された放送信号は、放送受信機に受信されて再生されるときに、前記放送信号に重畳されている符号化された各種情報が、放送受信機のスピーカーから可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信されるように構成された信号であることを特徴とする。

本発明によれば、音楽や音声等の他の音楽系の音（ソース音）が存在し、情報の音とソース音が重畳されて端末に取り込まれる場合であっても、符号化された情報をソース音と確実に分離して復元できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る情報提供システムは、情報の発信装置側では、メッセージ等の各種情報を音（音圧振動）として端末に向けてスピーカーから発信し、端末側では、マイクロフォンからこの音圧振動を受信してデコードすることにより、発信された情報を認識する。そして、本実施形態は、音圧振動情報（以下、「サウンドコード」と称する）の発信周波数を、平均律音階と重ならないようにしたことを特徴としている。

（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る情報提供システム１の構成を概略的に示す図である。同図に示すように、情報提供システム１は、各種情報を音圧振動の情報として発信する発信装置１０と、各種情報を受信する端末としての携帯電話２０、インターネット４０を介して発信装置１０に接続されたサーバ５０から構成されている。発信装置１０は、入力手段としてのキーボード１１、ディスプレイ１２、各種情報を音として発信するためのスピーカー（ＰＡ）１３及びこれらと接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）本体１４とから構成される。ここで、ＰＡとは、Public Addressの略であり、電気的な音響拡声装置の総称を意味する。

また、図示は省略するが、ＰＣ本体１４内には、各種演算や制御を行うための演算手段としてのＭＰＵ（マイクロプロセッサ）、演算の際にワークエリアとして使用されるメモリ、各種データやプログラム等を保存しておく記憶装置（ハードディスク）が内蔵されている。

携帯電話２０は、スピーカー１３からの音を拾うためのマイクロフォン２１、ディスプレイ２２を備えている。また、図示は省略するが、携帯電話２０内には、各種演算や制御を行うための演算手段としてのプロセッサーやメモリが内蔵されている。

上述した情報提供システム１の発信装置１０は、百貨店、スーパー、商店街、映画館、遊園地等の商業施設、娯楽施設等に設置される。また、音圧振動に変換された各種情報（音圧振動情報）は、単独で、又は当該施設で流されている音楽やアナウンス等の他の音声に重畳されて、スピーカー１３から発信される。当該施設を訪れた客は、自分の携帯電話２０を使ってこの音圧振動情報を受信することで、各種情報を得ることができる。

各種情報として、商品、イベント、施設案内等に関するメッセージや、関連するＨＰのＵＲＬ等の文字情報が、端末の所有者に提供される。当該施設を訪れている客は、ＵＲＬを読み込んでから、端末のネット機能を用いてインターネットにアクセスすることで、さらなる情報を入手したり、直接商品説明を読んだりすることができる。

もちろん、発信装置を設置する場所は、情報提供者の自由であり、適宜、他の場所に設置しても良い。提供される情報の内容も、文字情報に限らず、イメージ情報等を提供しても良い。

次に、発信装置１０において、携帯電話２０に向けて発信するサウンドコードを生成する処理について詳細に説明する。図２は、サウンドコードを生成する機能を実現するための概念的な回路を示すブロックダイアグラムである。

同図に示すPA Source（ＰＡソース）は、発信装置１０が設置されている施設等において、ＰＡから流されているソース音、すなわち、サウンドコードが重畳される音声を意味している。例えば、ＰＡから音楽ＣＤが流されているときには、その音楽の音声信号がＰＡソース信号であり、何も流されていない場合には、ＰＡソース信号はゼロである。

ＰＡソース信号は、サウンドコードを生成するタイミング、音圧レベル等を決定するために用いられる。ＰＡソース信号は、まず、Ａ／Ｄ変換回路１０１によってデジタル信号に変換され、フレーム分割回路１０２、ピーク・アベレージ検出器１０３、立ち上がり検出器１０４、マスキング回路１０５へと送られ、サウンドコードを生成するためのパラメータが決定される。各回路は、コードプロファイル（Code Profile）を参照しながら、適切なパラメータを設定する。

コードプロファイルとは、予め情報提供者が発信装置１０を介してサーバ５０にアクセスして、発信したい各種情報（メッセージ）を登録すると共に、情報提供者が要求する信号レベル、発信周波数、タイミング等を設定することにより作成されるプロファイルである。情報提供者は、サーバ５０にアクセスし、ディスプレイ１１に表示される要求項目に従って入力を行うことで、コードプロファイルを簡単に作成することができる。作成されたコードプロファイルは、サーバ５０からＰＣ本体１４へと送信されて格納され、上述したように、サウンドコードを生成する際に参照される。

フレーム分割回路１０２では、ＰＡソース信号が、1〜5ms毎にフレーム単位に分割され、以降の処理がフレーム単位で行われる。この処理単位は、ＰＡソースの特性やコードプロファイルを参照して適宜最適値が設定される。

ピーク・アベレージ検出器１０３では、ＰＡソース信号のピーク値及び平均値が検出され、サウンドコードを発信する際の音圧レベルを設定するためのリファレンス・パラメータとなる。

立ち上がり検出器１０４では、ＰＡソース信号の立ち上がりエッジを検出する。ＰＡソース信号が立ち上がる箇所は、音が急激に大きくなることを意味しているおり、ここでの検出値は、後述するマスキング効果を得るために用いられる。

マスキング回路１０５では、上記ＰＡソース信号の立ち上がりエッジを参照して、マスキング効果が顕著に得られるタイミングでサウンドコードを発信するためのパラメータの設定が行われる。マスキング効果とは、小さな音（音圧の低い信号）が大きな音（音圧の高い信号）によってかき消されてしまう心理聴覚評価の１つである。

続いて、このようにして求められたパラメータに基づき、コード生成回路１０６において、コードプロファイルに含まれる各種情報（メッセージ）が符号化され、サウンドコードが生成される。また、コード生成回路１０６では、コード生成の際に、スクランブル（Scramble）処理が行われる。スクランブル処理とは、0又は1何れかの信号が連続して発生することを防ぐための処理であり、ここでは、疑似ランダム信号が用いられる。後述するように、本システムでは、ＮＲＺ変調が用いられているため、0又は1何れかの信号が連続すると、連続した数だけ見かけの周波数が低くなってしまう。これを避けるために、スクランブル処理を行い、0,1の発生頻度が、できるだけ1対1に近付けられる。

生成されるサウンドコードの発信周波数は、コードプロファイルに設定されており、ソース音やサウンドコードが提供される場所の状況に応じて、情報提供者が設定する。本実施形態では、サウンドコードの発信周波数を、1オクターブを12等分した平均率音階の各音と重ならないように設定することを特徴としているので、以下、これについて詳細に説明する。

図３は、平均率音階の各音の周波数を示す図である。基音を、ラ（220Hz）、ラ＃（233Hz）、シ（247Hz）、ド（262Hz）、ド＃（277Hz）、レ（294Hz）、レ＃（311Hz）、ミ（330Hz）、ファ（349Hz）、ファ＃（370Hz）、ソ（392Hz）、ソ＃（415Hz）とし、これらの倍音（2〜9倍、16倍、32倍）の周波数が示されている。基音の各周波数は、ラの周波数（220Hz）を基にして、220×2^n/12（nは1から12の整数）で求められる。倍音の周波数は、これら基音の周波数を2倍、3倍、4倍…したものであり、2倍音が1オクターブ、4倍音が2オクターブ、8倍音が3オクターブ、16倍音が4オクターブ、32倍音が5オクターブ上の音階となる。

ここで、楽器等の音が発せられるときには、その倍音も発せられている。図３でみると、基音が発せられると、その2倍音、3倍音、4倍音…も、徐々に音圧は低下するが同時に発せられる。本実施形態では、これら基本及び倍音の周波数の隙間の周波数を、サウンドコードの発信周波数として使用している。サウンドコードは、上述したように、スクランブル処理をかけられて発信されるが、1又は0が連続することもあるので、サウンドコードの発信周波数をf₀とすると、1/2 f₀、1/3 f₀、1/4 f₀の低調波信号も発生することになる。本実施形態では、f₀及びその低調波の何れもが、平均率音階の基音及び倍音に重ならないように、f₀を設定している。なお、本実施形態では、スクランブル処理をかけており、サウンドコードの低調波としては、1/4 f₀まで考慮すれば充分である。

このように、サウンドコードの発信周波数f₀及びその低調波が、平均率音階の各音の隙間に位置するようにf₀を決定すれば、特にソース音が音楽系の音の場合、サウンドコードの送信波とソース音とが重ならないので、受信側で所定のフィルタリング処理を行えば、容易にサウンドコードをソース音から分離して抜き出すことができる。

図４は、このようにして求められた発信周波数f₀及びその低調波（1/4まで）の周波数を示す図である。同図には、f₀の候補として、7,249Hz、7,680Hz、8,137Hz、8,621Hz、9,133Hz、9,677Hz、10,252Hz、10,862Hz、11,508Hz、12,192Hzが記載されているが、これらの低調波も含めて、何れも図３の平均率音階の各音と重なっていない。

f₀の選択にあたっては、f₀を大きくすればデータの伝送レートも上がるので、この点では、f₀が大きい方が良いが、スピーカーやマイクロフォンの性能や、ソース音の特性等を考慮し、図４に示すf₀から最適なf₀を決定すれば良い。もちろん、本実施形態におけるサウンドコードの発信周波数は、図４に示すf₀に限定されるものではなく、平均率音階の各音に重ならない限り、適宜他の周波数を使用することが可能である。

ここで、発信周波数f₀＝12,192Hzは、例えば、ファ＃とソの基音の中間の周波数を求め、これを32倍することで求めることができる。すなわち、((370＋392)／2)×32＝12,192となる。他の図４に示すf₀も同様にして求めることができる。もちろん、サウンドコードの発信周波数f₀は、平均率音階の各音間の真ん中である必要はなく、各音と重ならない周波数であれば、受信側でソース音と分離可能である。但し、サウンドコードの発信波は空気中を伝搬中に雑音の影響を受け、ある程度の帯域幅を有することになる。よって、受信側でもある程度の幅を持った周波数帯域をフィルタリングして抽出する必要があり、ある程度発信周波数f₀を平均率音階の各音から離しておく必要がある。このことは、同様に低調波1/2〜1/4 f₀についても考慮する必要がある。

このような点を鑑みると、発信周波数f₀は、平均率音階の隣り合う音の低い方の音から隣り合う音の間隔（周波数の差）の２０％上の位置と、高い方の音から同２０％下の位置との間の周波数とすることが望ましい。すなわち、平均率音階の各音の隙間のうち中心側６０％の周波数をf₀として用いることが望ましい。例えば、12kHz付近の発信周波数としたい場合には、図３のファ＃の32倍音（11,840Hz）とソの32倍音（12,544kHz）の隙間にf₀を設定することになり、この隣り合う音の周波数差が704Hzであるから、低い方のファ＃の32倍音から141Hz（704×0.2）上の位置である11,981Hzと、高い方のソの32倍音から141Hz下の位置である12,403Hzとの間の周波数をf₀（11,981<f₀<12,403）として設定すればよい。

続いて、サウンドコード信号とソース音の重畳の様子を説明する。図５は、サウンドコードの送信波と、ソース音との重畳をイメージ的に示す概念図である。同図の横軸は周波数、縦軸は音圧を示し、太い矢印がサウンドコードの送信波、細い矢印がソース音を示している。なお、ソース音は、楽器演奏による音楽系であり、平均率音階の音が出されているものとする。サウンドコードの送信波は、発信周波数f₀と、その低調波である1/2 f₀、1/3 f₀が示されているが、何れもソース音の隙間に位置している。よって、後述するように、受信側でサウンドコードの送信帯域の信号をフィルタリングすることで、サウンドコードを確実に抽出することができる。

次に、サウンドコードのデータ構造について図６を参照して説明する。図６は、サウンドコードのデータ構造を示す図である。同図に示すデータフレームは、タイミングを同期するためのプリアンブル（preamble）の後に、ファイルの先頭を識別するためのＳＯＦ（Start Of File）、データのタイプ（type）、データの長さを表す（length）が順に設けられている。その後に、data1、data2、…、data7、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）から構成されるデータ列が16列設けられており、この一つのフレームで112バイトのデータを扱うことができる。

typeは、情報提供者の識別や、受信者を特定の相手に限定する場合、サウンドコードの発信周波数の識別に必要な情報等のために用いられる。また、lengthは、サウンドコードの長さを表し、同図に示すフレームを最大16フレーム、すなわち2048バイトのデータまで扱うことができるように構成されている。

ＣＲＣは、エラー訂正のために付加されている。ＣＲＣとは、データの誤り検出及び誤り訂正のための多項巡回符号を意味し、発信データに前もって誤り信号コード（ＣＲＣ）を付加し、受信時に誤り補正が行われる。ここでは、フレーム毎の処理ではなく、7バイト毎にＣＲＣを付加して誤り訂正を行うようにしており、列単位でデータ量を適宜可変にすることも可能である。

このようにして生成されたサウンドコードは、発信周波数f₀及びマスキング回路１０５で決定されたタイミングに従って送出される。このときの1フレーム（1024ビット）の伝送時間は、f₀＝12,192Hzであるから41.99msとなり、最大16フレームの場合でも671.84msである。

続いて、サウンドコードは、Ｄ／Ａ変換回路１０７において、ＮＲＺ(Non
Return to Zero)変調されると共にアナログ信号に変換される。このとき、ピーク・アベレージ検出器での検出結果に追随して、ビットを割り当てることで、サウンドコードの音圧レベルが決定される。ビットサイズは任意の範囲に設定できるが、10乃至16ビットが適当である。例えば、16ビットの場合、最も小さい0,1の音圧レベルは、0000,0x0001、最も大きい音圧レベルは、0000,0xFFFFとなる。

アナログ信号に変換されたサウンドコードは、ローパスフィルター（ＬＰＦ）１０８により、高周波成分がカットされてサイン波となる。このように整形されたサウンドコードのアナログ信号は加算回路１０９において、ＰＡソース信号と加算され、スピーカーから発信される。図２中、「PA source+」は、ＰＡソース信号にサウンドコードが重畳されていることを示している。

上述したサウンドコードを生成する処理は、発信装置１０の演算手段が、記憶装置に格納されているアプリケーションを実行することにより、ソフトウェア的に実現されるが、このような処理を行うための専用回路を設け、ハードウェア的に実現しても良い。

次に、端末側の携帯電話２０において、サウンドコードを受信する処理について、図７を参照して説明する。図７は、サウンドコードを受信する機能を実現するための概念的な回路を示すブロックダイアグラムである。

サウンドコードが重畳されたＰＡソースの音は、携帯電話２０のマイクロフォン２１によって拾われ、図中PA Source+で示される電気信号に変換される。この電気信号は、まず、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）２０１を通過する。ＢＰＦ２０１は、サウンドコードの発信周波数近傍以外の周波数をカットするように構成されており、PA Source+のうち主にサウンドコード成分を含む近傍の信号がＡ／Ｄ変換回路２０２へと送られる。ただ、ＢＰＦ２０１は減衰度が低いため、サウンドコードのみを取り出す処理は、後述するサウンドコード抽出回路２０７で行われる。なお、サウンドコードの発信周波数は、上述したデータフレームのタイプ（type）内に含まれる情報を参照して認識することができるが、受信側で自動学習検出するように構成しても良い。

Ａ／Ｄ変換回路２０２は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。この変換処理は、サウンドコードの2倍（もしくは4倍）の速度で行われる。続いて、位相評価回路２０３において、Ａ／Ｄ変換された信号の位相が調べられ、最適値になるように全データの補正が行われる。

サブサンプリング回路２０４においては、Ａ／Ｄ変換された信号をサウンドコード信号の発信周波数の速度に戻す。ハミング窓回路２０５では、フレーム周期で取り込まれる信号の始まりと終わりの信号レベルを相対的に低くする処理が行われる。サウンドコードはフレーム構造のため、重畳されたＰＡソース信号がフレーム周期で切られたデータとして取り込まれてしまい、フレーム周期の始まりと終わりには誤認識される要素が多く発生するが、ハミング窓関数をかけることで、この両端の影響を抑えることができる。

続いて、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）回路２０６において、高速フーリエ変換を行う。すなわち、時間軸上の受信信号を周波数軸上の信号に変換する。そして、周波数軸上の信号から、サウンドコード抽出回路（extract sound code）２０７において、図５に示すようなサウンドコードの存在すべき周波数（f₀、1/2 f₀、1/3 f₀、1/4 f₀）上の信号だけをフィルタリングして取り出し、IFFT（Inverse FFT）回路２０８において時間軸信号に変換することで、サウンドコードを復元することができる。

なお、サウンドコードの発信周波数は、上述したデータフレームのタイプ（type）内に含まれる情報を参照して認識することができるが、受信側で自動学習検出するように構成しても良い。このように、ＦＦＴ回路２０６及びサウンドコード抽出回路２０７等を用いてデジタル処理により抽出すれば、高精度にサウンドコード成分のみを抽出することができる。

なお、本実施形態においては説明を省略したが、受信側では、スクランブル解除回路によるスクランブル解除、ＣＲＣ回路による誤り訂正も行われる。このようにして復号されたサウンドコードからメッセージが復元され、携帯電話２０のディスプレイ２２に表示されることになる。復元されたメッセージを端末の所有者に呈示する方法としては、視覚的にディスプレイに表示する方法に限らず、携帯電話２０のスピーカー（不図示）から音声により呈示させるようにしても良い。

上述したサウンドコードを受信してメッセージを復元する制御・処理は、携帯電話２０の演算手段に所定のプログラムを実行させることで、ソフトウェア的に実現されるが、特定の機能を実現するための回路を設置し、ハードウェア的に実現するように構成しても良い。

以上、第１実施形態に係る情報提供システム１の構成について説明したが、続いて、本システムを用いて、各種情報（メッセージ）を発信する手順について説明する。

まず、本情報提供システムを用いて各種情報を発信したい情報発信者が、コードプロファイルを作成する。コードプロファイルは、発信装置１０を介して、サーバ５０にアクセスすることで作成することができる。コードプロファイルには、発信したいメッセージを登録すると共に、発信のタイミング、発信するサウンドコードの音圧レベル、発信周波数等に関して、情報発信者が希望する設定値が登録される。

発信周波数f₀は、上述したように、平均率音階の隙間を利用して設定される。発信のタイミングとしては、例えば、1分ごとに10回（サウンドコードが16フレームから成る場合であれば、1回あたりの伝送時間は、上述したように671.84ms）連続して発信する、といったタイミングや、10秒ごとにエンドレスで繰り返し発信するといったタイミングが設定される。

次に、情報発信者が、発信装置１０に対してサウンドコードの発信指令を出すと、上述した処理に従って、サウンドコードが生成され、発信装置１０のスピーカー１３からサウンドコードが発信される。このとき、ＰＡソース信号が存在する場合には、ＰＡソース音に、サウンドコードの音声信号が重畳されて発信され、ＰＡソース信号が存在しない場合には、プロファイル・データに従いサウンドコードの音声信号のみが発信される。

本実施形態に係るサウンドコードは、可聴音帯域の平均率音階の隙間を利用して送信されるため、ソース音が音楽系の場合には、サウンドコードの信号とソース音信号が重なることがないため、受信側でフィルタリングをかけることで簡単且つ確実にサウンドコードを分離・復元することが可能である。

サウンドコードの受信を行いたい携帯電話の所有者は、携帯電話２０上で、サウンドコードを受信するためのＪＡＶＡ（登録商標）やＢＲＥＷ（登録商標）のアプリケーションを実行させることで、マイクロフォン２１からサウンドコードを拾って、ディスプレイ２２上に、発信された各種情報（メッセージ）を表示させることができる。サウンドコードの受信感度が低い場合には、スピーカー１３に対してマイクロフォン２１を向けるように携帯電話２０の向きを変えたり、携帯電話２０をスピーカー１３に近付けたりすることで確実に受信できる。

サウンドコードを用いて各種情報の発信をしていることに関しては、施設内の掲示板や音声アナウンス等で告知することで、施設を訪れた客に知らせておけば良い。また、予めサウンドコードが埋め込まれたアカペラのジングルを用意しておき、所定のタイミングで定期的にジングルを流すことにより、サウンドコードの存在の周知を図ることも可能である。サウンドコードのメッセージがＵＲＬである場合には、受信した客は携帯電話のインターネット接続機能を利用してホームページにアクセスすることで、さらなる情報を得ることができる。

本実施形態に係る情報提供システムによれば、既存の設備等を利用して、低コストで、施設を訪れた客に対して各種情報を提供することができる。情報の受信端末としても、既存の携帯電話には会話用のマイクロフォンが内蔵されており、本情報提供システム用のアプリケーションを組み込むだけで、サウンドコードによる各種情報を受信することが可能である。

なお、本実施形態では、説明を分かり易くするために、発信装置１０のスピーカー１３が一つの場合を例に挙げて説明したが、施設内の複数の場所でサウンドコードを受信させたい場合には、複数のスピーカーが設置されることになる。

また、本実施形態では、発信したい場所に設置された発信装置によりサウンドコードを生成するように構成したが、予めサーバにアクセスする等してサウンドコードを作成しておき、現場に設置された発信装置は、予め作成されたサウンドコードを所定のタイミングで発信（再生）するだけにしても良い。

なお、上述したように、実施形態は、ソース音が音楽系の場合に最も適しているが、ソース音が無い場合や、ソース音が自然系の音の場合にも適用できる。但し、ソース音が自然系の音であって、サウンドコードの発信周波数と重なるソース音がある場合には、サウンドコードの音圧レベルをソース音よりも10デシベル以上（好ましくは10〜15デシベル）にして発信すれば、受信側でも確実にサウンドコードを抽出・復元できる。

続いて、本実施形態の変形例１について説明する。本実施形態では、サウンドコードをＮＲＺ変調して送出するようにしたが、本変形例１では、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）によりアナログ変調を行う点が異なる。ここで、ＤＰＳＫ変調は、一つ前に送られてきた波の位相を基準に次の波の位相を検出する方式であるため、発信周波数をf₀とすると、f₀±1/2 f₀、f₀±1/3 f₀、±1/4 f₀の周波数をもった上側及び下側側波帯が発生することになる。

したがって、ＮＲＺ変調の場合には、図５に示すようにサウンドコード信号の送信波と、ソース音の波とが重畳するが、ＤＰＳＫ変調の場合には、図８に示すように重畳することになる。ここで、図５と同様に、図８の横軸が周波数、縦軸が音圧を示し、太い矢印がサウンドコードの送信波、細い矢印がソース音を示している。

したがって、ＤＰＳＫ変調を採用する場合には、発信周波数f₀及びその側波帯が、図３に示した平均率音階の隙間に位置するように、f₀を決定する必要がある。また、受信側のサウンドコード抽出回路では、発信周波数f₀及びその側波帯f₀±1/2 f₀、f₀±1/3 f₀、±1/4 f₀をフィルタリングして抜き出すことになる。

続いて、本実施形態の変形例２について説明する。本実施形態では、受信側でＦＦＴ回路を使って、デジタル信号処理によりサウンドコードを抽出・復元するように構成したが、本変形例２では、コムフィルタ（櫛形フィルタ）を用いてアナログ処理によりサウンドコードを抽出する点が異なる。コムフィルタは、遅延回路を用いることで実現でき、ＦＦＴの場合と同様に、発信周波数f₀及びその低調波f₀±1/2 f₀、f₀±1/3 f₀、±1/4 f₀をフィルタリングして抜き出すように構成すれば良い。コムフィルタを用いれば、端末での演算処理に対する負荷を大幅に低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第１実施形態は、ＰＣに接続されたスピーカーからサウンドコードを発信する構成の情報提供システムであったが、第２実施形態においては、テレビやラジオ放送等の公共放送にサウンドコード（音圧振動情報）を重畳させて放送し、放送電波を受信した受信機のスピーカーからサウンドコードが音圧振動として発信される構成である点が大きく異なる。以下、第１実施形態と共通する構成についての説明は省略し、異なる構成について詳細に説明する。

図９は、第２実施形態に係る情報提供システム２の構成を概略的に示す図である。ここでは、ラジオ放送を例に挙げて説明する。同図に示すように情報提供システム２は、ラジオ番組の放送を行っている放送局６０、放送電波を受信して再生し、放送電波に重畳されているサウンドコードを音圧振動として発信する放送受信機７０、音圧振動を受信するための携帯電話２０を備えている。

放送局６０は、放送電波を送信するための機材（不図示）及び送信アンテナ６１を備えると共に、図示しないコードプロファイルを生成するためのシステムや、サウンドコードを生成して番組情報の電波に重畳させて放送するためのシステムをも備えている。また、放送受信機７０は、放送電波を受信するためのアンテナ７１及び放送番組の音声情報（及びサウンドコード）を再生するためのスピーカー７２を備えている。

このような構成の情報提供システム２において、まず、放送局６０からサウンドコードが重畳された番組情報が放送される。コードプロファイルは、予めサウンドコードの発信を希望する情報提供者（広告主等）の要望に沿って作成されている。コードプロファイルを参照しながら、所定の発信のタイミング、音圧レベル、周波数等に基づいて生成されたサウンドコードが、番組情報信号（ＰＡソース信号）に重畳され、送信アンテナ６１から広域に放送される。

サウンドコードが重畳された放送電波をアンテナ７１から受信した放送受信機７０は、番組の音声情報をスピーカー７２から再生すると同時に、サウンドコードの音声情報もスピーカー７２から再生、すなわち音圧振動として発信する。

ここで、放送番組の中では、ＵＲＬ等のメッセージがサウンドコードとして重畳放送されている旨のアナウンスがなされている。メッセージを受信したい携帯電話２０の所有者は、サウンドコードを受信するためのアプリケーションを起動させてから、携帯電話２０のマイクロフォン２１をスピーカー７２に向けることで、マイクロフォン２１を介してサウンドコードを携帯電話２０に取り込ませることができる。取り込まれたサウンドコードは、携帯電話２０内でデコードされ、サウンドコードのメッセージがディスプレイ２２上に表示されることになる。また、予めサウンドコードが埋め込まれたアカペラのジングルを用意しておき、所定のタイミングで定期的にジングルを流すことにより、サウンドコードの存在の周知を図ることも可能である。

以上、第２実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、第１実施形態による作用効果に加えて、公共放送を利用してサウンドコードを広域に放送し、放送を受信した受信機を介して、サウンドコードの音圧振動を多くの場所で発信することが可能である。また、既存の放送設備に、サウンドコードを重畳させるための簡単なシステムを追加するだけで良く、少ない設備投資で広域にサウンドコードを発信することができる。

また、本実施形態によれば、番組の中で伝えきれない文字情報等を視聴者に伝えるために有効に利用することが可能である。また、視聴者に番組のホームページやスポンサーのホームページにアクセスし易くするために、ＵＲＬ情報をサウンドコードとして送れば、広告媒体として有効活用することもできる。

なお、本実施形態では、情報提供システム２を地上波ラジオに適用した場合を例に挙げて説明したが、地上波テレビに適用しても良いし、地上波放送だけでなく、ケーブルテレビ等の有線放送、ＣＳ放送やＢＳ放送等の衛星放送に適用しても良い。

以上、第１及び第２実施形態に基づいて、本発明に係る情報提供システムについて説明したが、本情報提供システムによれば、サウンドコードの発信周波数として、発信周波数及びその低調波の周波数が平均率音階の各音の隙間に位置するような周波数を利用しているので、ソース音が音楽系の音であった場合には、サウンドコード信号の周波数とソース音の周波数とが重なることがなく、受信側で確実にサウンドコードを分離・復元することができる。

なお、本発明の実施形態は、上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能である。例えば、サウンドコードのフォーマット構造は、適宜変更可能であり、エラー訂正の方式や、符号化の方式も適宜自由に設定できることは言うまでもない。

また、受信側の端末は携帯電話に限定されるものではなく、マイクロフォンを備えた端末であれば、どのような端末であっても良い。例えば、ＰＤＡ、ＩＣレコーダー、携帯ラジオ、携帯テレビ、ノートパソコン、ラジカセ、ゲーム機等であっても良い。また、本発明を適用するための専用端末を提供しても良い。

また、受信側の端末は、ディスプレイを備えていない端末であっても、スピーカーを備えていれば良く、各種情報を音声で再生することで端末の所有者に知らせることができる。また、端末は携帯端末に限定されるものではなく、据え置き型の端末であっても良く、サウンドコードの音を拾うためのマイクロフォンを備えた端末であれば良い。

また、コードプロファイルは、サーバにアクセスして作成するものに限定されず、ユーザのＰＣ本体にコードプロファイルを作成するためのアプリケーションをインストールしておいて、ＰＣ本体を使って作成するように構成しても良い。また、予めコードプロファイルを作成するのではなく、サウンドコードを生成する際に、その場で各パラメータを設定するようにしても良い。

図１は第１実施形態に係る情報提供システムの構成を概略的に示す図である 図２は、サウンドコードを生成する機能を実現するための概念的な回路を示すブロックダイアグラムである。 図３は、平均率音階の各音の周波数を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る発信周波数及びその低調波の周波数を示す図である。 図５は、第１実施形態に係るサウンドコード信号とソース音の重畳の様子を示す図である。 図６は、サウンドコードのデータ構造を示す図である。 図７は、サウンドコードを受信する機能を実現するための概念的な回路を示すブロックダイアグラムである。 図８は、第１実施形態の変形例１に係るサウンドコード信号とソース音の重畳の様子を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る情報提供システムの構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１，２ 情報提供システム
１０ 発信装置
１１ ディスプレイ
１２ キーボード
１３ スピーカー
１４ ＰＣ本体
２０ 携帯電話
２１ マイクロフォン
２２ ディスプレイ
４０ インターネット
５０ サーバ
６０ 放送局
６１ 送信アンテナ
７０ 放送受信機
７１ アンテナ
７２ スピーカー

１０１ Ａ／Ｄ変換回路
１０２ フレーム分割回路
１０３ ピーク・アベレージ検出器
１０４ 立ち上がり検出器
１０５ マスキング回路
１０６ コード生成回路
１０７ Ｄ／Ａ変換回路
１０８ ローパスフィルター
１０９ 加算回路
２０１ バンドパスフィルター
２０２ Ａ／Ｄ変換回路
２０３ 位相評価回路
２０４ サブサンプリング回路
２０５ ハミング窓回路
２０６ ＦＦＴ回路
２０７ サウンドコード抽出回路
２０８ ＩＦＦＴ回路

Claims (6)

1. 符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信する発信装置と、
   前記音圧振動を受信して復号化することで前記各種情報を復元する端末であって、前記発信装置の発信周波数、及びその低調波又は側波帯の周波数近傍をフィルタリングするフィルタリング手段を有する端末と、を備え、
   前記発信装置から前記端末に対して、空気を媒体とした音として情報を伝達することを特徴とする情報提供システム。
2. 前記発振装置は、発信周波数、及びその低調波又は側波帯の周波数が、前記平均率音階の隙間の周波数であることを特徴とする請求項１記載の情報提供システム。
3. 前記発振装置は、平均率音階の各音の隙間のうち中心側６０％の周波数を利用して発信周波数とする装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の情報提供システム。
4. 情報提供システムにおいて端末に対して各種情報を発信するための発信装置であって、
   各種情報を符号化するための演算手段と、
   前記符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信するためのスピーカーと、を備え、前記端末に対して、空気を媒体とした音として情報を伝達することを特徴とする発信装置。
5. 端末に対して各種情報を提供する情報提供方法であって、
   各種情報を符号化する符号化工程と、
   前記符号化された各種情報を、可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信する発信工程と、
   端末において前記音圧変動を受信する受信工程と、
   端末において前記発信工程の発信周波数、及びその低調波又は側波帯の周波数近傍をフィルタリングしながら前記音圧振動を復号化して、前記各種情報を復元する復元工程と、を備えることを特徴とする情報提供方法。
6. テレビやラジオ等の放送を行う放送設備であって、
   各種情報を符号化して放送信号に重畳させるための演算手段と、
   前記放送信号を電波として送信するための送信アンテナと、を備え、
   前記符号化された各種情報が重畳された放送信号は、放送受信機に受信されて再生されるときに、前記放送信号に重畳されている符号化された各種情報が、放送受信機のスピーカーから可聴音域のうち平均率音階の各音の隙間の周波数を利用する音圧振動に変換して発信されるように構成された信号であることを特徴とする放送設備。

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