[發明專利]一種用音樂傳輸隱藏信息的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410610145.3
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104505096B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 張軍;王浩;寧更新;馮義志;季飛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及數字信號處理領域，特別是一種用音樂傳輸隱藏信息的方法及裝置。

背景技術

使用音頻來傳輸信息是近年來出現的一種新的無線數據傳輸技術，發送端將要傳輸的信息調制到音頻上并用喇叭進行播放，接收端使用麥克風接收音頻信號并解調出發送端發送的信息。目前該技術的主要應用場合包括：(1)移動數據共享。利用音頻無線信息傳輸技術可以方便地在移動設備之間共享圖片、文本、視頻等數據，例如美國Animal Systems公司推出的產品Chirp，可以將攝像頭拍的照片、文本信息以及網址鏈接等信息上傳到服務器上進行編碼并生成應用能識別的專屬地址以及音頻信息，然后通過iPhone的揚聲器播放這段信息，如果其他iPhone也安裝了Chirp并打開，則能自動接收解碼該音頻信息，并從服務器上下載相應的數據。(2)無輸入設備的無線裝置初始配置。在無線網絡中，一些無輸入設備的裝置(如無線路由器等)的初始配置較為麻煩，通常需要通過有線連接到計算機來完成。音頻無線信息傳輸技術可以使得這些配置能通過手機等無線設備來完成。(3)智能玩具的控制。通過音頻無線信息傳輸技術，可以使用手機等無線設備來對智能玩具進行設置和控制，方便使用的同時也增加了玩具的樂趣。與WiFi、藍牙、移動通信等常用的無線技術相比，音頻無線信息傳輸技術的優點在于：(1)方便近距離移動數據的共享，例如需要向周圍用戶廣播數據時，無需登陸網絡(如WiFi)、逐個配對傳輸(如藍牙)以及群發短信(如移動通信)。(2)無需預先配置即可傳輸數據，可以用于無線路由器等其他無線設備的初始配置。(3)所需要麥克風和喇叭硬件成本低，且是手機等多種移動設備的標配。但現有的音頻無線信息傳輸技術將信息直接調制到聲波上進行播放，存在著以下不足：(1)聲音不夠悅耳。例如，Chirp調制后的音頻包含了20個字符，形成從1760Hz到10548Hz之間的20個不同頻率正弦波，聽起來如無規律的鳥鳴聲。(2)安全性不強。例如，按Chirp的調制方式，根據調制后音頻的聲調人們可以無需特殊的設備即能較容易地猜測出發送的內容，傳輸密碼等保密信息時風險較大。

發明內容

針對現有的音頻無線信息傳輸技術聲音不夠悅耳、安全性不高的不足，本發明提供了一種用音樂傳輸隱藏信息的方法，該方法利用人耳聽覺的掩蔽效應將信息隱藏在音樂中進行傳輸，能使傳輸的音頻更悅耳動聽，并且具有更高的安全性。本發明同時還提供了實現上述方法的裝置。本發明可以用于移動數據共享、無線裝置的初始配置、智能玩具的控制等場合。

本發明提供的數字音樂傳隱藏信息方法，其步驟如下：

步驟1：選定一段音樂信號，對該音樂信號進行分幀并計算每幀的聽覺掩蔽曲線，選取每幀音樂中被掩蔽的頻率分量作為可插入信號的頻率，記錄可插入信號的幀號、頻率以及對應該頻率的掩蔽門限。

步驟2：發送端傳輸信息時，在音樂信號前插入同步信號，并按步驟1中記錄的可插入信號的幀號、頻率以及對應該頻率的掩蔽門限，將需發送的信息調制到可插入信號的頻率上，然后與音頻信號相加，播放經過上述處理后的音樂信號。

步驟3：接收端接收信息時，首先檢測同步信號，確定音樂信號起始位置，然后按步驟1記錄的可插入信號的幀號、頻率以及對應該頻率的掩蔽門限，解調出步驟2在音樂中插入的信息。

進一步地，上述步驟1中可插入信號的幀號、頻率以及對應該頻率的掩蔽門限，用以下方法獲取：

步驟1.1：求出每幀音樂信號中被掩蔽的頻率范圍。

步驟1.2：將被掩蔽且掩蔽門限大于預設值的頻率范圍劃分為若干可用的頻帶，將其中心頻率作為可插入信號的的頻率，其頻帶范圍內最小的掩蔽門限作為該可插入信號的頻率的掩蔽門限。

步驟1.3：如某一幀具有一個或一個以上的可插入信號的頻率，則記錄該幀的幀號、該幀可插入信號的頻率以及對應該頻率的掩蔽門限。

進一步地，上述步驟2中，發送端采用以下步驟在音樂中插入需發送的信息：

步驟2.1：將需發送的信息用二進制表示。

步驟2.2：在每幀的每個可插入信號的頻率上采用調幅、調頻或調相的方式插入一位二進制信息，調制幅度小于掩蔽門限。

進一步地，上述步驟3中，接收端采用以下步驟對發送端的信息進行解調：

步驟3.1：以同步后的音樂起始點為起點，對音樂進行分幀。

步驟3.2：根據幀號，找出步驟1記錄的該幀可插入信號的頻率以及對應該頻率的掩蔽門限。

步驟3.3：對音樂信號中步驟3.2中找到的每個可插入信號的頻率進行檢測，解調出該頻率的包含的一比特信息。