[發(fā)明專利]用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210335495.4
• 申請(qǐng)日: 2009-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN102881290A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·約翰·凱利;邁克爾·雷蒙德·雷諾茲;克里斯托弗·約翰·約瑟夫·蘇頓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 因特拉松尼克斯有限公司
• 主分類號(hào): G10L19/018
• 分類號(hào): G10L19/018
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年5月29日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980119227.5、發(fā)明名稱為“數(shù)據(jù)嵌入系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將數(shù)據(jù)嵌入音頻信號(hào)中的系統(tǒng)及其隨后的恢復(fù)，其可用于水印、數(shù)據(jù)通信、聽眾測(cè)量等。本發(fā)明尤其涉及通過(guò)向音頻信號(hào)添加回聲來(lái)在音頻信號(hào)中隱藏?cái)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，以及通過(guò)檢測(cè)所添加的回聲來(lái)恢復(fù)隱藏的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

US?5893067公開了為了與遠(yuǎn)程的接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而將數(shù)據(jù)隱藏在音頻信號(hào)中的技術(shù)。通過(guò)向音頻信號(hào)添加人造回聲并根據(jù)將被隱藏的數(shù)據(jù)改變回聲的幅度和/或延遲來(lái)在音頻信號(hào)中隱藏?cái)?shù)據(jù)。

在US?5893067中描述的數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)的問(wèn)題在于，在大多數(shù)情況下，自然回聲會(huì)掩蓋人造回聲，使得接收機(jī)難以識(shí)別人造回聲并由此恢復(fù)隱藏的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可選的數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式通過(guò)使用相反極性的回聲來(lái)表示每個(gè)數(shù)據(jù)值至少緩解了上述問(wèn)題。

根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)的方法，該方法包括：生成所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的回聲；以及通過(guò)將所接收的音頻信號(hào)與所生成的回聲進(jìn)行組合來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)；其中，通過(guò)根據(jù)數(shù)據(jù)值改變與音頻信號(hào)進(jìn)行組合的回聲的極性來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用極性調(diào)制以將數(shù)據(jù)嵌入音頻信號(hào)可以使得在接收機(jī)中更加容易地恢復(fù)所嵌入的數(shù)據(jù)，尤其在存在例如由房間聲學(xué)所引起的自然回聲的情況下。極性調(diào)制可通過(guò)改變所生成的回聲和/或改變回聲與音頻信號(hào)組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，生成步驟生成所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的第一回聲以及所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的第二回聲，第一和第二回聲分別具有第一和第二極性，其中極性根據(jù)數(shù)據(jù)值而改變；其中，嵌入步驟通過(guò)將所接收的音頻信號(hào)與所生成的第一和第二回聲進(jìn)行組合來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)中。

每個(gè)回聲可通過(guò)重復(fù)所述音頻信號(hào)的至少一部分來(lái)生成。第一回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的第一部分來(lái)生成，第二回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的第二部分來(lái)生成。可選地，第一和第二回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第一部分來(lái)生成。音頻信號(hào)作為樣本流被接收，該回聲或每個(gè)回聲可通過(guò)使音頻樣本流通過(guò)延遲線來(lái)生成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，可以生成第三和第四回聲，第三回聲具有與所述第二回聲相同的極性，第四回聲具有與所述第一回聲相同的極性。在這種情況下，可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第二部分來(lái)生成第三和第四回聲，該第二部分不同于第一和第二回聲重復(fù)的第一部分。音頻信號(hào)的第二部分可以與第一部分相鄰。生成步驟可通過(guò)在與音頻信號(hào)組合之前反轉(zhuǎn)應(yīng)用于回聲的增益因數(shù)的極性來(lái)生成第三和第四回聲。

第一回聲可以在相對(duì)于音頻信號(hào)的第一部分的第一延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第二回聲可以在相對(duì)于所述第一回聲的第二延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第三回聲可以在相對(duì)于音頻信號(hào)的所述第二部分的第三延遲與所述音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第四回聲可以在相對(duì)于第三回聲的第四延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合。第一延遲可以等于所述第三延遲，和/或第二延遲可以等于所述第四延遲。在一個(gè)實(shí)施方式中，回聲的延遲和幅度與數(shù)據(jù)值無(wú)關(guān)。

優(yōu)選地，第一和第三延遲在0.5ms與100ms之間，更優(yōu)選地，在5ms與40ms之間；第二和第四延遲（分別相對(duì)于第一和第三回聲）被延遲0.125ms至3ms，更優(yōu)選地，在0.25ms與1ms之間，這些延遲與自然回聲的延遲類似，因此不容易被用戶注意到。在一個(gè)實(shí)施方式中，該回聲或每個(gè)回聲具有小于所述音頻信號(hào)的幅度的幅度。優(yōu)選地，該回聲或每個(gè)回聲漸強(qiáng)和漸弱，以減小聽者對(duì)回聲的注意。

音頻信號(hào)的第一和第二部分應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以便接收機(jī)能夠檢測(cè)到回聲的存在，但是不能太長(zhǎng)而過(guò)度地減小可以通信的數(shù)據(jù)速率。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，具有20ms與500ms之間的持續(xù)時(shí)間的回聲提供了合理的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)在聲學(xué)鏈路上發(fā)生傳輸時(shí)保持到最小的數(shù)據(jù)傳輸誤差。如果在電鏈路上傳輸，則可以使用較短的回聲。

可通過(guò)向/從音頻信號(hào)添加和/或減去回聲來(lái)將回聲與音頻信號(hào)進(jìn)行組合。因此，可通過(guò)控制回聲與音頻信號(hào)組合的方式來(lái)控制每個(gè)回聲的極性。

本發(fā)明的這個(gè)方面還提供了一種計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令產(chǎn)品，包括用于使可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。