DE19808562A1 - Gedrucktes Tonprofil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tonprofil für die Speicherung und Wiedergabe kurzer Tonbotschaften. Es eignet sich insbesondere zur manuellen Wiedergabe und für die Integration in Printprodukte.

Ein solches Tonprofil ist aus US-695,159 ("Apparatus for Reproducing Sound") bekannt. Ein flaches Band ("sound-curve strip") ist auf einer Seite mit senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Erhöhungen und Vertiefungen versehen. Es läßt sich mit einem als Tonabnehmer dienenden Schieber abtasten, wobei akustisch wahrnehmbare mechanische Schwingungen erzeugt werden. Die Kontur ist durch Gravur oder Einschneiden mit Hilfe eines mit einer Membran verbundenen Stiftes hergestellt. Als Alternative wird Prägen mit Hilfe einer vorher gravierten Prägerolle genannt.

Aus US-2,164,663 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, jedoch dient statt eines speziellen Schiebers der Fingernagel als Abtaster.

Das Patent US-2,997,306 ("Book with Talking Pages") offenbart ein Buch, dessen Seiten ein längliches Tonprofil aufweisen. Durch Überstreichen des Profils mit einem Abtastgegenstand wird die Seite in hörbare Schwingungen versetzt. Die auf dem Profil gespeicherte akustische Information steht dabei in inhaltlichem Zusammenhang mit der auf der Seite abgebildeten optischen Information. Als Herstellungsverfahren wird Prägen angegeben. Dabei wird das Profil entweder direkt in die Buchseite geprägt, oder es wird ein profilierter Streifen, bevorzugt aus Kunststoff, auf die Seite aufgebracht.

Weiter ist aus US-4,121,835 ("Sound Producing Straw") ein mit einem Tonprofil versehener Trinkhalm bekannt, welcher akustische Schwingungen erzeugt, wenn er durch die Öffnung des Deckels eines Getränkebechers geschoben wird. Als Herstellungsverfahren dient ein Prägen der Kontur in den Trinkhalm, wenn dieser die Extrusionsmaschine verläßt, wobei zwei mit dem Negativ des Profils versehene Prägeräder zum Einsatz kommen.

Es ist in vielen Fällen wünschenswert, Toninformation in Massen-Printprodukte wie Zeitschriften, Verpackungen, Bücher, aber auch Wertpapiere, Banknoten, Ausweise und dergleichen zu integrieren. Dadurch kann die optische durch akustische Information ergänzt werden. Die preiswerte Massenherstellung mit den bekannten Sound-curve-strips bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil sie zusätzliche, aufwendige Arbeitsgänge erfordern, wie das Prägen und die Herstellung der Prägeform, sowie das Aufkleben der Sound- curve-strips auf das Printprodukt.

Aus dem Stand der Technik sind außerdem verschiedene Druckverfahren bekannt, die es ermöglichen, ein Oberflächenrelief zu erzeugen. Stichtiefdruck und Siebdruck sind die beiden bekanntesten Verfahren.

Beim Stichtiefdruck sind die druckenden Teile der Druckform gegenüber den nicht druckenden Teilen vertieft. Die Vertiefungen werden durch Gravur oder Ätzen erzeugt. Nach dem Einfärben der Druckform wird die nicht druckende Oberfläche von Farbe befreit. Beim Druckvorgang wird die in den Vertiefungen zurückgebliebene Farbe auf den Druckträger übertragen und bleibt als Erhebung stehen. Der Stichtiefdruck wird zum Beispiel zur Herstellung von Banknoten aber auch bei Visitenkarten und Briefpapier eingesetzt.

Beim Siebdruck sind die nicht Farbe tragenden Teile eines feinen Netzes durch eine Schablone abgedeckt. Beim Druck wird Farbe durch die offenen Teile des Siebes auf den Druckträger gequetscht. Die Farbe bleibt ebenfalls als Erhebung stehen. Siebdruck findet insbesondere in der Werbegrafik und beim Bedrucken von Verpackungen Einsatz.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tonprofil zu schaffen, das mit Hilfe weit verbreiteter Standardverfahren herzustellen ist. Des weiteren soll das Tonprofil auf einfache Weise in Massenprodukte, insbesondere Printprodukte, integrierbar sein. Es soll sich weiterhin für die manuelle Abtastung eignen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Toninformation wird in einem Höhenprofil codiert, das so beschaffen ist, daß es sich leicht durch Druckverfahren herstellen läßt. Dadurch ist die Tonwiedergabevorrichtung einfach und preiswert herzustellen. Außerdem kann er durch das Druckverfahren auf eine Vielzahl von Gegenständen aufgebracht werden, bei denen die Integration von Toninformation sinnvoll und wünschenswert ist, wo dies aber aus praktischen und/oder Kostengründen bisher nicht oder nur eingeschränkt geschehen ist.

Bei der codierten Toninformation handelt es sich um kurze intelligent angeordnete Tonfolgen - z. B. ein Melodiestück - bis hin zu gesprochenen Botschaften. Die Dauer beträgt Bruchteile von Sekunden bis ca. eine Sekunde.

Das erfindungsgemäße Tonprofil kann insbesondere als Echtheitsmerkmal, etwa auf Wertpapieren, Scheckformularen, Ausweisen, Eintrittskarten und Banknoten, eingesetzt werden. Auch Software und andere häufig gefälschte Produkte sowie deren Verpackungen sind ein denkbarer Einsatzbereich. Dabei macht man sich den Umstand zunutze, das mit herkömmlichen Mitteln reliefartige Merkmale schwer zu fälschen sind. Durch die manuelle Abtastung kann das Merkmal ohne besondere Hilfsmittel auch vom Laien einfach überprüft werden. Es ist vor allem ergänzend in Kombination mit anderen Echtheitsmerkmalen sinnvoll, insbesondere dann, wenn diese nur auf optischer Wahrnehmung basieren, wie Hologramme, Wasserzeichen, Durchsichtregister, Melierfasern und Sicherheitsfäden etc.

Die Wiedergabe erfolgt dadurch, daß der Anwender das Profil senkrecht zu den Stegen mit der Ecke oder der konvex verlaufenden Kante eines scharfkantigen Abtastgegenstandes überstreicht. Eine Vielzahl von gewöhnlichen Alltagsgegenständen eignen sich als Abtastgegenstand, z. B. Scheck- und Ausweiskarten, Visitenkarten, Postkarten und Münzen. Insbesondere kann das Relief auch mit dem Fingernagel abgetastet werden.

Druckverfahren werden im allgemeinen dafür eingesetzt, eine Oberfläche grafisch zu gestalten. Die vorliegende Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß manche Druckverfahren die Farbe so übertragen, daß diese reliefartig auf dem Druckträger zurückbleibt. Dadurch wird das beschriebene Höhenprofil auf dem Druckträger erzeugt. Des weiteren wird von den hohen Auflösungen, die mit einigen dieser Verfahren erzielbar sind Gebrauch gemacht. Beispielsweise eignen sich hochauflösender Stichtiefdruck. Das Strichmuster auf der Druckform entsteht entweder durch direkte Gravur oder durch Ätzen. Aber auch moderne, hochauflösende Siebdruckverfahren lassen sich einsetzen.

Auch eignen sich neue Druckverfahren, wie sie gegenwärtig im Bereich der Fotokopier- und Computerdruck-Technik eingesetzt werden. Beim Thermo-Wachstransferdruck wird farbiges Wachs durch Heizelemente zum Schmelzen gebracht und auf den Druckträger übertragen, wo es wieder erstarrt. Beim Wachsstrahldruck wird geschmolzenes Wachs durch eine Düse auf den Druckträger gespritzt.

Als Druckträger kommen alle bedruckbaren Materialien, insbesondere aber Papier, Karton sowie Folien aus Kunststoff und Metall in Frage.

Anhand der folgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Banknote als Träger (1), die mit dem erfindungsgemäßen Tonprofil (2) als Echtheitsmerkmal versehen ist. Neben dem Tonprofil sind noch eine Graphik (3), ein Hologramm (4) und eine Numerierung (5) als Echtheitsmerkmale dargestellt. Das Profil (2) besteht aus senkrecht zur Längsrichtung ( = Abtastrichtung) verlaufenden parallelen Stegen (6);

Fig. 2 die Umsetzung des Amplitudenverlaufs (7) eines akustischen Signals in ein gedrucktes Höhenprofil (8, 9). Die Profile sind im Querschnitt in Abtastrichtung dargestellt. Das binäre Profil (8) entsteht, indem überall dort eine stegförmige Erhöhung (6) auf den Träger (10) gedruckt wird, wo die Amplitude einen gewissen Schwellwert, angedeutet durch die Gerade (11), überschreitet. Ein dreistufiges Profil (9) erlaubt ein genaueres Nachempfinden des Profilverlaufs. Es entsteht, indem zwei Schichten (13, 14) aufeinander gedruckt werden;

Fig. 3 in einer nicht maßstäblichen Seitenansicht, wie das erfindungsgemäße Profil (2) durch Überstreichen mit dem Fingernagel als Abtastgegenstand (15) in Abtastrichtung (16) abgetastet wird.

In einer bevorzugten Ausführung besteht das Höhenprofil aus einem Streifen (2) paralleler, erhobener Stege (6), wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die Stege (6) verlaufen senkrecht zur Längsrichtung über die gesamte Breite des Streifens und weisen unterschiedliche Abstände voneinander und im allgemeinen auch verschiedene Breiten auf. Alle Stege (6) haben die gleiche Höhe, so daß das Profil einfach und in einem Druckdurchgang hergestellt werden kann. Der Streifen ist mehrere Zentimeter bis wenige Dezimeter lang und an allen Stellen mindestens 8 mm breit, so daß der Anwender das Profil bequem abtasten kann. Als Abtastgegenstand (15) dient bevorzugt der Fingernagel.

Der Druckträger (1) wird beim Abtastvorgang in Schwingungen versetzt und dient als Membran, welche die Schwingungen verstärkt. Entsprechend kommt als Druckträger (1) zum Beispiel eine Buch- oder Zeitschriftenseite, Banknoten, aber auch eine Schachtel oder ein anderer Hohlkörper aus Karton oder Kunststoff in Frage. Im letzteren Fall dient die Schachtel zusätzlich noch als Resonanzkörper, was die Wiedergabequalität verbessert.

Handelt es sich bei dem Abtastgegenstand (15) um einen flachen Körper mit ausreichender Fläche (z. B. eine Scheckkarte), wirkt auch dieser als Membran. In diesem Fall eignen sich als Druckträger (1) auch Gegenstände, die nicht die Funktion einer Membran übernehmen können.

Es ist wünschenswert, möglichst große Freiheit bei der graphischen Gestaltung der erfindungsgemäßen Tonwiedergabevorrichtung zu gewährleisten. In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung sind die Stege (6) daher mit einer transparent weißen Farbe gedruckt. Es kann so auf einen mit üblichen Verfahren (z. B. im Offsetdruck) farbig flach bedruckten Träger aufgebracht werden, wobei die farbige Bedruckung des Trägers durch das Profil hindurch erkennbar ist.

Jedoch ist es auch denkbar, die Stege (6) sichtbar und bewußt in die graphischen Gestaltung einzubeziehen. So können sie eine selbständige Abbildung darstellen oder in eine solche eingearbeitet sein.

Um störendes Rauschen zu unterdrücken, wird für die Herstellung in der bevorzugten Ausführung eine Farbe gewählt, die eine möglichst glatte Oberfläche erzeugt. Des weiteren kommt bevorzugt eine Farbe mit hoher Abriebfestigkeit zum Einsatz, damit die Tonwiedergabevorrichtung auch nach mehrmaligem Gebrauch noch zufriedenstellend funktioniert. Geeignete Farben sind dem Fachmann insbesondere aus dem Wertpapier- und Banknotendruck bekannt.

Handelt es sich bei der zu codierenden Information um einfache Tonfolgen, genügt es, wenn das Profil (2) aus Stegen (6) gleicher Breite, aber variierenden Abstandes handelt. Der Abstand der einen Ton der Tonfolge repräsentierenden Stege (6) ist dabei proportional zur Wellenlänge des jeweiligen Tons.

Liegt die zu codierende Toninformation in Form eines Amplitudenverlaufs (7) vor, kann dieser direkt in ein Höhenprofil (8, 9) umgesetzt werden. Im einfachsten Falle wählt man eine binäre Repräsentation des zu codierenden Amplitudenverlaufs (7), d. h. es sind überall dort stegförmige Erhöhungen (6) vorhanden, wo die Amplitude einen bestimmten Schwellwert (11) überschreitet. Bevorzugt liegt dieser Schwellwert nicht auf der Nullinie des Amplitudenverlaufs (7), sondern ca. 2% bis 5% ober- oder unterhalb dieser. Dadurch wird das Grundrauschen in Pausen unterdrückt. Den Amplitudenverlauf erhält der Fachmann durch die allgemein bekannten Verfahren, etwa durch Digitalisierung der Toninformation mit Hilfe eines handelsüblichen Multimedia-PC.

Ist die zu codierende Toninformation komplizierter, wie z. B. gesprochene Botschaften, ist eine naturgetreuere Repräsentation des Amplitudenverlaufs (7) notwendig. Die folgenden Ausführungen tragen dem Rechnung:

Bei einer speziellen Ausführung wird die Qualität der Repräsentation dadurch weiter gesteigert, daß das Tonprofil durch mehrere übereinander gedruckte Schichten (13, 14) im Querschnitt mehrstufig ausgeführt wird. Das Stufenprofil (9) wird so gewählt, daß es sich möglichst gut dem Amplitudenverlauf (7) der wiederzugebenden Toninformation anpaßt.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden vor der Bestimmung des Höhenprofils (8, 9) durch entsprechendes Filtern zum Entschlüsseln der Toninformation wichtige d. h. charakteristische Frequenzanteile verstärkt und unwichtige unterdrückt. Welches die charakteristischen Frequenzanteile der jeweiligen Laute sind, erfährt der Fachmann.

In einer anderen Ausführung wird dem Amplitudenverlauf, ebenfalls vor der Bestimmung des Höhenprofils (8, 12), ein Rauschen beigemischt, dessen Amplitude dem ca. 0,2- bis 0,7fachen einer Stufenhöhe - bevorzugt dem 0,5fachen - entspricht. Im bevorzugten Fall handelt es sich dabei um ein weißes Rauschen, das durch Bandpassfiltern auf den zum Verständnis der Toninformation wichtigen Frequenzbereich begrenzt ist. Für Vokale z. B. liegen diese Frequenzbereiche je nach Vokal zwischen 500 Hz und 4000 Hz, bei manchen Konsonanten existieren auch noch wichtige Freqzenzen zwischen 4000 Hz und 8000 Hz.

Weiterhin kann die Tonqualität und die subjektiv wahrgenommene Lautstärke durch das aus der Hifi-Technik bekannte Verfahren der Kompression erhöht werden. Dabei werden leisere Anteile des darzustellenden Sprachsignals gegenüber den lauteren verstärkt.

Einige Druckverfahren erlauben es, Stege (6) mit variierender Höhe zu erzeugen. Bei einer gravierten Stahlstich-Druckplatte geschieht dies einfach durch unterschiedliche Gravurtiefen. Beim Wachsstrahldruck ist es möglich, durch Dosierung der auf einen gegebenen Punkt aufgespritzten Wachsmenge Einfluß auf die Profilhöhe an diesem Punkt zu nehmen. Dadurch läßt sich ein sehr feinstufiges, fast kontinuierliches Höhenprofil (2) erzeugen.

Natürlich können die genannten Verfahren zur Qualitätsverbesserung miteinander und mit weiteren Verfahren kombiniert werden.

Claims (8)

1. Reliefartiges Tonprofil, dadurch gekennzeichnet, daß es durch ein Druckverfahren auf einen Träger aufgebracht worden ist.

2. Tonprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relief durch Überstreichen mit einer Kante oder Spitze eines Abtastgegenstandes charakteristische mechanische Schwingungen erzeugt.

3. Tonprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß akustische Schwingungen vom Abtastgegenstand und/oder von dem Träger abgegeben werden.

4. Tonprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus parallelen, erhobenen Linien besteht.

5. Tonprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Druckverfahren um Stichtiefdruck handelt.

6. Tonprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der gespeicherten Information um eine ein- oder mehrstimmige Tonfolge handelt.

7. Tonprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in eine Abbildung eingearbeitet ist, oder eine solche darstellt.

8. Tonprofil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als sich bei dem Träger um einen zu sichernden Gegenstand handelt, auf den das Relief als Echtheitsmerkmal aufgebracht ist.