SISTEMA DE COMUNICACIÓN ACÚSTICA.

[0001] Esta invención se refiere a un sistema de comunicación acústica en el que una señal de datos se transmite por ondas acústicas. [0002] La publicación de patente internacional WO 98/32248 describe un sistema de comunicación acústica para actualizar los datos de precio mostrados en los estantes de los supermercados. En este sistema de comunicación, las señales acústicas se transmiten dentro de un rango de frecuencia audible a un nivel de potencia en el que las señales acústicas son inaudibles virtualmente para las personas en el supermercado. [0003] El documento titulado "Prediction based audio watermark detection algorithm" de J. W. Seok y col., Preimpreso Nº 5254, 109ª convención de AES, 22-25 de septiembre de 2000, describe un algoritmo de marca de agua en el que se obtiene una versión retardada de una señal de audio modificada a partir del análisis de predicción lineal y se usa como una señal de marca de agua. [0004] El documento titulado "Robust audio watermarking using perceptual masking" de Swanson y col., Signal processing Vol. 66, págs. 337-355, 28 de mayo de 1998, Elservier Science Publishers describe un procedimiento de marca de agua en el que se incrusta la protección de derechos de autor en el audio digital modificando directamente las muestras de audio. [0005] Según un aspecto, la presente invención proporciona un aparato según la reivindicación 1 para la conformación de una señal de datos para su incrustación en una señal de audio, comprendiendo el aparato: medios para recibir la señal de datos; medios para recibir la señal de audio; medios para procesar la señal de audio con el fin de generar una señal residual representativa de una diferencia entre un componente tonal de la señal de audio recibida y la señal de audio recibida; y medios para conformar espectralmente la señal de datos dependiendo de la señal residual para formar una señal de datos conformada; en el que el medio de procesamiento comprende: medios para modelar la señal de audio con el fin de generar una señal tonal representativa de un componente tonal de la señal de audio; y medios para diferenciar la señal tonal y la señal de audio con el fin de generar la señal residual; y en el que el medio de modelación comprende: medios para aplicar un modelo de serie temporal a la señal de audio con el fin de generar una pluralidad de coeficientes indicativos de la señal de audio; y medios para sintetizar la señal tonal usando los coeficientes generados. [0006] De acuerdo con aspectos adicionales, la presente invención proporciona también un procedimiento según la reivindicación 46, un dispositivo de almacenamiento que almacena instrucciones según la reivindicación 47 y una señal que transmite instrucciones según la reivindicación 48. [0007] A continuación, se describirán las realizaciones ejemplares de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la fig. 1 muestra esquemáticamente un sistema de señalización para comunicar una señal de datos a un teléfono móvil a través de la pista de audio de una señal de televisión y para descargar información de la Internet al teléfono celular de acuerdo con la señal de datos; la fig. 2 muestra esquemáticamente un codificador que forma parte del sistema de señalización ilustrado en la fig. 1; la fig. 3 es una representación gráfica que compara el espectro de potencia de una pista de audio típica de una señal de televisión con la de una señal de datos modulada con y sin codificación de espectro ensanchado; la fig. 4 muestra esquemáticamente una unidad de recorte que forma parte del codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 5 es una representación gráfica de un espectro de potencia que corresponde a la sensibilidad de un oído humano con y sin la presencia de un tono de banda estrecha; 2 ES 2 367 476 T3 la fig. 6 muestra esquemáticamente un teléfono celular que forma parte del sistema de señalización ilustrado en la fig. 1; la fig. 7A es un diagrama de bloques esquemático que muestra la configuración funcional de un procesador que forma parte del teléfono celular ilustrado en la fig. 6 al recibir y procesar una señal de datos; la fig. 7B es un diagrama de flujo que ilustra las etapas realizadas por el teléfono celular mostrado en la fig. 6 para recibir y procesar una señal de datos; la fig. 8 muestra esquemáticamente una unidad de escala para un primer codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 9 es una representación gráfica que ilustra una parte de la pista de audio, una señal emitida por la unidad de recorte ilustrada en la fig. 4 usando la pista de audio, y una señal emitida por la unidad de recorte ilustrada en la fig. 8 usando la pista de audio; la fig. 10 muestra esquemáticamente un segundo codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 11 es un diagrama de bloques esquemático que muestra la configuración funcional de un procesador de un primer teléfono celular alternativo al teléfono celular ilustrado en la fig. 6 al desmodular una señal codificada por el segundo codificador alternativo ilustrado en la fig. 10; la fig. 12 muestra esquemáticamente un mezclador de audio de un tercer codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 13A es un diagrama de sincronización que ilustra una pista de audio típica; la fig. 13B es un diagrama de sincronización que ilustra la porción predecible de la pista de audio ilustrada en la fig. 13A; la fig. 13C es un diagrama de sincronización que muestra la porción no predecible de la pista de audio ilustrada en la fig. 13A; la fig. 13D es un diagrama de sincronización que muestra una señal de datos de espectro ensanchado; la fig. 13E es un diagrama de sincronización que muestra la señal de datos de espectro ensanchado ilustrada en la fig. 13B después de que se haya conformado para aproximar la porción no predecible de la pista de audio como se ilustra en la fig. 13C; la fig. 13F es un diagrama de sincronización que muestra una pista de audio modificada obtenida combinando la porción predecible de la pista de audio como se muestra en la fig. 13B con la señal de espectro ensanchado conformada como se muestra en la fig. 13E; la fig. 14 muestra esquemáticamente un mezclador de audio para un cuarto codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 15 muestra esquemáticamente un mezclador de audio para un quinto codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 16 muestra esquemáticamente un sexto codificador alternativo al codificador ilustrado en la fig. 2; la fig. 17 es un diagrama de bloques esquemático que muestra en más detalle una unidad de determinación de la velocidad de transferencia de datos que forma parte del sexto codificador alternativo ilustrado en la fig. 16; la fig. 18 muestra esquemáticamente un segundo teléfono celular alternativo al teléfono celular ilustrado en la fig. 6; la fig. 19 muestra esquemáticamente un decodificador que forma parte del segundo teléfono celular alternativo ilustrado en la fig. 18; 3 ES 2 367 476 T3 la fig. 20 muestra en más detalle una unidad de adquisición que forma parte del decodificador ilustrado en la fig. 19; la fig. 21 muestra en más detalle un circuito de normalización que forma parte de la unidad de adquisición ilustrada en la fig. 20; la fig. 22 muestra en más detalle un circuito promediador que forma parte del circuito de normalización ilustrado en la fig. 21; la fig. 23 es una representación gráfica de la salida del circuito de normalización de la unidad de adquisición ilustrada en la fig. 20 en presencia de una señal en serie; la fig. 24 es una representación gráfica de la salida de un correlador cruzado que forma parte de la unidad de adquisición mostrada en la fig. 20; la fig. 25 muestra en más detalle los componentes de un procesador utilizado en el decodificador ilustrado en la fig. 19; la fig. 26 muestra en más detalle una unidad de correlación y comparación que forma parte del decodificador ilustrado en la fig. 19; la fig. 27 muestra en más detalle un comparador de potencia que forma parte de la unidad de correlación y comparación ilustrada en la fig. 26; la fig. 28 muestra esquemáticamente un primer sistema de señalización alternativo en el que los datos se comunican entre dos teléfonos celulares a través de señales acústicas; la fig. 29 es un diagrama de bloques que muestra en más detalle un teléfono celular del primer sistema de señalización alternativo ilustrado en la fig. 28; la fig. 30 muestra esquemáticamente un segundo sistema de señalización alternativo en el que un teléfono celular codifica una señal de control, que varía de acuerdo con el número del teléfono de la persona que llama, en una señal de timbre y un juguete detecta la señal de timbre y responde de acuerdo con la señal de control; la fig. 31... 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1. Un aparato para dar formar a una señal de datos para su incrustación en una señal de audio, comprendiendo el aparato: medios para recibir la señal de datos; medios para recibir la señal de audio; medios (179) para el procesamiento de la señal de audio con el fin de generar una señal residual representativa de una diferencia entre un componente tonal de la señal de audio recibida y la señal de audio recibida; y medios (183, 181, 187, 185, 189) para dar forma espectral la señal de datos dependiendo de la señal residual para formar una señal de datos conformada; en el que el medio de procesamiento comprende: medios (173) para la modelación de la señal de audio para generar una señal tonal representativa de un componente tonal de la señal de audio; y medios para diferenciar la señal tonal y la señal de audio para generar la señal residual; y en el que el medio de modelado comprende: medios para aplicar un modelo de serie temporal a la señal de audio con el fin de generar una pluralidad de coeficientes indicativos de la señal de audio; y medios (175) para sintetizar la señal tonal usando los coeficientes generados. 2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de modelización de serie temporal es operable para realizar la codificación de predicción lineal con el fin de generar dichos coeficientes. 3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende adicionalmente medios para modificar el modelo de serie temporal con el fin de variar el número de coeficientes generados por dichos medios de aplicación. 4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los medios de modificación comprenden una interfaz de usuario, en el que el medio de modificación es operable para variar el número de coeficientes generados de acuerdo con una señal de usuario recibida a través de la interfaz de usuario. 5. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el medio de modificación comprende medios para determinar un nivel de tonalidad de la señal de audio, en el que el medio de modificación es operable para variar el número de coeficientes generados dependiendo del nivel determinado de tonalidad. 6. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que la señal de datos tiene un espectro de señal de datos, y el medio de conformación comprende: analizar medios para el análisis espectral de la señal residual para generar una pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia; medios para generar una pluralidad de factores a escala usando la pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia; y medios para ajustar el espectro de la señal de datos usando la pluralidad de factores a escala para generar la señal de datos conformada. 7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el medio de análisis es un primer medio de análisis y es operable para generar una primera pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia, y el medio de ajuste comprende: un segundo medio de análisis para el análisis espectral del espectro de la señal de datos de la señal de datos para generar una segunda pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia; medios para convertir a escala la segunda pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia usando la pluralidad de factores a escala para generar una pluralidad de coeficientes a escala; y medio para sintetizar la señal de datos conformada usando la pluralidad de coeficientes a escala. 8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el primer y segundo medio de análisis son operables para realizar una transformada de Fourier. 9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el primer y segundo medio de análisis son operables para realizar una transformada de óndula. 10. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el medio de generación de factores a escala es operable para realizar un análisis psicoacústico de la primera pluralidad de coeficientes dependientes de la frecuencia. 11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en el que medio de generación de factores a escala comprende un filtro psicoacústico para realizar el análisis psicoacústico. 37 ES 2 367 476 T3 12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el filtro psicoacústico tiene banda ancha variable, y en el que dicho medio de generación de factores a escala comprende un medio para variar la banda ancha variable del filtro psicoacústico. 13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho medio de variación comprende una interfaz de usuario y un medio para ajustar la banda ancha del filtro psicoacústico de acuerdo con una entrada de usuario recibida a través de la interfaz de usuario. 14. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de tonalidad de la señal residual; y medios para ajustar la banda ancha del filtro psicoacústico dependiendo del nivel determinado de tonalidad. 15. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la señal de datos tiene un espectro de señal de datos, la señal residual tiene un espectro de señal residual, y el medio de formación se dispone para conformar el espectro de la señal de datos de forma que coincida con el espectro de señal residual. 16. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el medio de formación se dispone para conformar la señal de datos a fin de que el perfil temporal de la señal de datos conformada coincida sustancialmente con el perfil temporal de la señal residual. 17. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende adicionalmente medios de difusión para difundir la señal de datos con el fin de generar una señal de datos de difusión de espectro ensanchado, en el que el medio de formación es operable para conformar el espectro ensanchado dependiendo de la señal residual para formar la señal de datos conformada. 18. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el medio de difusión comprende un primer generador de código de pseudo-ruido operable para generar un primer código de pseudo-ruido, en el que el medio de difusión es operable para realizar codificación de espectro ensanchado de secuencia directa usando el primer código de pseudo-ruido. 19. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la señal de datos comprende una secuencia de símbolos de datos, y en el que el medio de difusión es operable para combinar cada símbolo de datos de la señal de datos con al menos parte del primer código de pseudo-ruido. 20. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la señal de datos comprende una secuencia de símbolos de datos, en el que el medio de difusión comprende adicionalmente un segundo generador de código de pseudo-ruido operable para generar un segundo código de pseudo-ruido que es diferente del primer código de pseudo-ruido, y en el que el medio de difusión es operable para representar cada símbolo de la señal de datos por una secuencia de códigos del primer código de pseudo-ruido o el segundo código de pseudo-ruido dependiendo del valor de los elementos de datos. 21. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el segundo generador de código de pseudo-ruido es operable para generar un segundo código de pseudo-ruido que es sustancialmente ortogonal al primer código de pseudo-ruido. 22. Un aparato para incrustar una señal de datos en una señal de audio, comprendiendo el aparato: un aparato para conformar a una señal de datos como se ha indicado en cualquier reivindicación precedente; y un medio para combinar la señal de datos conformada y la señal de audio para generar una señal de audio modificada. 23. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 22, en el que el medio de combinación comprende un medio para sumar la señal de datos conformada y la señal de audio para formar la señal de audio modificada. 24. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 23, en el que el medio de adición comprende un medio para realizar una suma ponderada de acuerdo con al menos un factor de ponderación. 25. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 24, en el que el medio de combinación comprende adicionalmente un medio para variar al menos un factor de ponderación. 38 ES 2 367 476 T3 26. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 25, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de potencia de la señal de audio; medios para determinar un nivel de potencia de la señal de datos conformada; y medios para ajustar al menos un factor de ponderación dependiendo de los niveles de potencia determinados de la señal de audio y la señal de datos conformada. 27. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 26, en el que el medio de ajuste es operable para ajustar al menos un factor de ponderación a fin de que, después de la ponderación, la proporción del nivel de potencia de la señal de datos conformada y el nivel de potencia de la señal de audio esté por encima de un valor predeterminado. 28. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 26, en el que el medio de ajuste es operable para ajustar al menos un factor de ponderación a fin de que, después de la ponderación, la proporción del nivel de potencia de la señal de datos conformada y el nivel de potencia de la señal de audio modificada esté por encima de un valor predeterminado. 29. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 25, en el que el medio de variación comprende una interfaz de usuario para recibir una señal de usuario significativa de al menos un factor de ponderación. 30. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 22, en el que el medio de combinación comprende: en primer lugar medios de adición para añadir la señal de datos conformada y la señal residual para formar una señal residual modificada; y un segundo lugar medios de adición para añadir la señal residual modificada y la señal de audio para formar la señal de audio modificada. 31. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 30, en el que el primer medio de adición comprende un medio para realizar una suma ponderada de la señal de datos conformada y la señal residual dependiendo de al menos un factor de ponderación. 32. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el primer medio de adición comprende adicionalmente un medio para variar al menos un factor de ponderación. 33. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 32, en el que el medio de variación comprende una interfaz de usuario para recibir una señal de usuario indicativa de al menos un factor de ponderación. 34. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 32, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de tonalidad de la señal de audio; y medios para ajustar al menos un factor de ponderación dependiendo del nivel determinado de tonalidad de la señal de audio. 35. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 32, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de potencia de la señal residual; medios para determinar un nivel de potencia de la señal de datos conformada; y medios para ajustar al menos un factor de ponderación dependiendo de los niveles de potencia determinados de la señal de audio y la señal de datos conformada. 36. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 35, en el que el medio de ajuste se dispone para ajustar al menos un factor de ponderación a fin de que la proporción del nivel de potencia de la señal de datos conformada y el nivel de potencia de la señal residual esté por encima de un valor predeterminado. 37. Un aparato para incrustar una señal de datos en una señal de audio, comprendiendo el aparato: un aparato para conformar a una señal de datos como se ha indicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21; medios para generar una señal tonal representativa del componente tonal de la señal de audio recibida; y medios para combinar la señal de datos conformada y la señal tonal con el fin de generar una señal de audio modificada. 38. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 37, en el que los medios de combinación comprenden medios para añadir la señal de datos conformada y la señal tonal para formar la señal de audio modificada. 39 ES 2 367 476 T3 39. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 37, en el que los medios de combinación comprenden: en primer lugar medios de adición para añadir la señal de datos conformada y la señal residual para formar una señal residual modificada; y en segundo lugar, medios de adición para añadir la señal residual modificada y la señal tonal para formar la señal de audio modificada. 40. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 39, en el que el primer medio de adición comprende medios para realizar una suma ponderada de la señal de datos conformada y la señal residual dependiendo de al menos un factor de ponderación. 41. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 40, en el que el primer medio de adición comprende adicionalmente medios para variar el al menos un factor de ponderación. 42. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 41, en el que el medio de variación comprende una interfaz de usuario para recibir una señal de usuario indicativa del al menos un factor de ponderación. 43. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 41, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de tonalidad de la señal residual; y medios para ajustar el al menos un factor de ponderación dependiendo del nivel determinado de tonalidad de la señal de audio. 44. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 41, en el que el medio de variación comprende: medios para determinar un nivel de potencia de la señal residual; medios para determinar un nivel de potencia de la señal de datos conformada; y medios para ajustar el al menos un factor de ponderación dependiendo de los niveles de potencia determinados de la señal de audio y la señal de datos conformada. 45. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 44, en el que el medio de ajuste se dispone para ajustar el al menos un factor de ponderación a fin de que la proporción del nivel de potencia de la señal de datos conformada y el nivel de potencia de la señal residual esté por encima de un valor predeterminado. 46. Un procedimiento de conformado de una señal de datos para su incrustación en una señal de audio, comprendiendo el procedimiento: recibir la señal de datos; recibir la señal de audio; procesar la señal de audio recibida para generar una señal residual representativa de una diferencia entre un componente tonal de la señal de audio recibida y la señal de audio recibida; y conformar espectralmente la señal de datos dependiendo de la señal residual para formar una señal de datos conformada; en el que la etapa de procesamiento comprende: modelar la señal de audio para generar una señal tonal representativa de un componente tonal de la señal de audio; y diferenciar la señal tonal y la señal de audio para generar la señal residual; y en el que la etapa de modelación comprende: aplicar un modelo de serie temporal a la señal de audio con el fin de generar una pluralidad de coeficientes indicativos de la señal de audio; y sintetizar la señal tonal usando los coeficientes generados. 47. Un dispositivo de almacenamiento que almacena instrucciones para hacer que un aparato de procesamiento programable llegue a ser operable para realizar el procedimiento de la reivindicación 46. 48. Una señal que transmite instrucciones que incluye hacer que un aparato de procesamiento programable llegue a ser operable para realizar el procedimiento de la reivindicación 46. ES 2 367 476 T3 41 ES 2 367 476 T3 42 ES 2 367 476 T3 43 ES 2 367 476 T3 44 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 46 ES 2 367 476 T3 47 ES 2 367 476 T3 48 ES 2 367 476 T3 49 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 51 ES 2 367 476 T3 52 ES 2 367 476 T3 53 ES 2 367 476 T3 54 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 56 ES 2 367 476 T3 57 ES 2 367 476 T3 58 ES 2 367 476 T3 59 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 61 ES 2 367 476 T3 62 ES 2 367 476 T3 63 ES 2 367 476 T3 64 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 66 ES 2 367 476 T3 67 ES 2 367 476 T3 68 ES 2 367 476 T3 69 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 71 ES 2 367 476 T3 72 ES 2 367 476 T3 73 ES 2 367 476 T3 74 ES 2 367 476 T3 ES 2 367 476 T3 76