用於在音頻信號中嵌入水印的方法和裝置的製作方法

2023-08-06 16:24:16 1

專利名稱：用於在音頻信號中嵌入水印的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號處理領域，更具體地涉及一種用於在音頻信號中嵌入水印的方法 和裝置。
背景技術：
隨著數字媒體數目的增加，數以萬計的網民可以輕鬆地獲取各種音頻產品。互聯 網技術的發展也給信息變換帶來了革命性的改變。然而，盜版問題和版權糾紛已經成為一 個越來越嚴重的社會問題。為了防止數字媒體信息被侵權及非法篡改，數字媒體內容的版 權保護變得越來越重要。作為數字產品版權保護的有效方法，數字水印技術已經得到了廣 泛的研究及應用。所謂數字水印是永久鑲嵌在其他數據中的、具有可鑑別性的數位訊號或 模式，而且並不影響宿主數據的可用性。由於人類聽覺系統對聲音變化的靈敏度要高於人 類視覺系統對圖像變化的靈敏度，因而在音頻信號中嵌入水印相對較難。目前存在多種在音頻信號中嵌入水印的方法，其中最簡單的是最低有效位算法 (Least Significant Bit, LSB)，這種水印嵌入算法能夠嵌入大量的水印信息，但是其水印 魯棒性很差，少許的噪聲就能破壞水印信息。另外，有些水印嵌入算法根據人耳掩蔽效應將 數字水印藏於掩蔽閾值之下，但是卻無法對抗普通的感知音頻壓縮算法，原因是感知音頻 壓縮算法丟棄了人耳掩蔽域值下的數據，從而也丟掉了數字水印；還有一些水印嵌入算法 通過改變量化後的量化值來嵌入水印，這種方法其水印的嵌入量也很大，但是同樣具有較 差的魯棒性。

發明內容
鑑於以上所述的一個或多個問題，本發明提供了一種用於在音頻信號中嵌入水印 的方法和裝置。根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法包括判斷當前的左聲道 音頻幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；如果是，則對和聲道音頻幀中的一個位置的 比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較， 其中，所述和聲道音頻幀和所述差聲道音頻幀是通過對所述左聲道音頻幀和所述右聲道音 頻幀進行中側立體聲處理而生成的；以及如果比較結果達到預定要求，則將水印嵌入所述 差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置包括判斷單元，被配置 為判斷當前的左聲道音頻幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；比較單元，被配置為在 判斷單元的判斷結果為是的情況下，對和聲道音頻幀中的一個位置的比例因子帶的頻譜數 據和差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較，其中，所述和聲道音 頻幀和所述差聲道音頻幀是通過對所述左聲道音頻幀和所述右聲道音頻幀進行中側立體 聲處理而生成的；以及嵌入單元，被配置為在比較單元的比較結果達到預定要求的情況下， 則將水印嵌入所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。
根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法和裝置有效利用了感知 音頻編碼算法的特點，並且採用頻譜值位置信息來嵌入水印，相比現有的水印嵌入算法直 接改變時域PCM值或者頻域頻譜值的方法，具有更高的魯棒性。


從下面結合附圖對本發明的具體實施方式
的描述中可以更好地理解本發明，其 中圖1是根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置的邏輯框圖；圖2是根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法的流程圖；以及圖3是根據本發明另一實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置的邏輯框圖。
具體實施例方式下面將詳細描述本發明各個方面的特徵和示例性實施例。下面的描述涵蓋了許多 具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說顯而易見的是， 本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅 是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明更清楚的理解。本發明絕不限於下面所提出 的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了相關元素、部件和算 法的任何修改、替換和改進。根據執行水印嵌入方法的信號域的不同，可以將水印嵌入方法分為以下三類時 域中的水印嵌入方法、頻域中的水印嵌入方法以及壓縮域中的水印嵌入方法。根據本發明 實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法屬於第三種水印嵌入方法。根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法和裝置是以中側 (Middle/Side,MS)立體聲處理為基礎的。圖1是根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌 入水印的裝置的邏輯框圖。如圖1所示，該用於在音頻信號中嵌入水印的裝置100包括判 斷單元102、比較單元104以及嵌入單元106。其中，判斷單元102判斷當前的左聲道音頻 幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；比較單元104在判斷單元的判斷結果為是的情況 下，對和聲道音頻幀中的一個位置的比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中的所述位置 的比例因子帶的頻譜數據進行比較，其中，和聲道音頻幀和差聲道音頻幀是通過對左聲道 音頻幀和右聲道音頻幀進行中側立體聲處理而生成的；以及嵌入單元106在比較單元的比 較結果達到預定要求的情況下，將水印嵌入差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。其 中，嵌入單元106可以進一步包括能量分配單元1062和數據替換單元1064。圖2是根據本發明實施例的用於在音頻信號中嵌入水印的方法的流程圖。如圖2 所示，該用於在音頻信號中嵌入水印的方法200包括S202，判斷當前的左聲道音頻幀和右 聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀(例如，可以通過判斷單元102完成)；S204，如果是，則對 和聲道音頻幀中的一個位置的比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中的所述位置的比 例因子帶的頻譜數據進行比較，其中，和聲道音頻幀和差聲道音頻幀是通過對左聲道音頻 幀和右聲道音頻幀進行中側立體聲處理而生成的(例如，可以通過比較單元104完成)；以 及S206，如果比較結果達到預定要求，則將水印嵌入差聲道音頻幀中的所述位置的比例因 子帶(例如，可以通過嵌入單元106完成)。在圖2所示的方法用於向立體聲歌曲嵌入水印的情況下，在立體聲歌曲結束之前，圖2所示的方法循環執行。下面結合具體示例詳細描述 步驟S202 S206。在根據本發明實施例的示例中，CharmelA和Charmel_B分別表示時域到頻域變 換後的左聲道和右聲道。Channel_C表示MS立體聲處理後的和聲道。Channe 1_D表示MS 立體聲處理後的差聲道。SF_A表示Channel_C中的比例因子帶。SF_B表示Channel_D中 的比例因子帶。假設在根據本發明實施例的示例中，示例數據是高級音頻編碼(AAC)立體聲歌曲 的MS立體聲處理之前的左聲道和右聲道的一個比例因子帶的頻譜數據(假設該比例因子 帶的長度為8)，如表1所示。表 權利要求
1.一種用於在音頻信號中嵌入水印的方法，包括判斷當前的左聲道音頻幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；如果是，則對和聲道音頻幀中的一個位置的比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中 的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較，其中，所述和聲道音頻幀和所述差聲道音 頻幀是通過對所述左聲道音頻幀和所述右聲道音頻幀進行中側立體聲處理而生成的；以及如果比較結果達到預定要求，則將水印嵌入所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因 子帶。
2.根據權利要求1所述的用於在音頻信號中嵌入水印的方法，其特徵在於，通過計算 所述和聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶與所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例 因子帶的能量之比，來對所述和聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據和所述 差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較，並且如果所述能量之比超過預定閾值或落入預定閾值範圍，則將所述水印嵌入所述差聲道 音頻幀中的所述位置的比例因子帶。
3.根據權利要求2所述的用於在音頻信號中嵌入水印的方法，其特徵在於，將所述水 印嵌入所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的處理包括將所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的能量平均分配到所述水印中包含 的非零水印比特將被嵌入在所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的頻譜數據 處；以及保留所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的各個頻譜數據的符號，利用所 述水印中包含的水印比特和分配到所述水印中包含的非零水印比特將被嵌入在所述差聲 道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的頻譜數據處的能量的組合代替所述差聲道音頻 幀中的所述位置的比例因子帶中的各頻譜數據，其中所述水印包含的水印比特的數目等於所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶 中的頻譜數據的數目。
4.根據權利要求1所述的用於在音頻信號中嵌入水印的方法，其特徵在於，在將所述 水印嵌入所述差聲道音頻幀之前，對所述水印進行編碼。
5.一種用於在音頻信號中嵌入水印的裝置，包括判斷單元，被配置為判斷當前的左聲道音頻幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；比較單元，被配置為在所述判斷單元的判斷結果為是的情況下，對和聲道音頻幀中的 一個位置的比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數 據進行比較，其中，所述和聲道音頻幀和所述差聲道音頻幀是通過對所述左聲道音頻幀和 所述右聲道音頻幀進行中側立體聲處理而生成的；以及嵌入單元，被配置為在所述比較單元的比較結果達到預定要求的情況下，將水印嵌入 所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。
6.根據權利要求5所述的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置，其特徵在於，所述比較 單元通過計算所述和聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶與所述差聲道音頻幀中的所 述位置的比例因子帶的能量之比，來對所述和聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻 譜數據和所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較，並且所述嵌入單元在所述能量之比超過預定閾值或落入預定閾值範圍的情況下，將所述水印嵌入所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。
7.根據權利要求6所述的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置，其特徵在於，所述嵌入 單元包括能量分配單元，被配置為將所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的能量平均 分配到所述水印中包含的非零水印比特將被嵌入在所述差聲道音頻幀中的所述位置的比 例因子帶中的頻譜數據處；以及數據替換單元，被配置為保留所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的各個 頻譜數據的符號，利用所述水印中包含的水印比特和分配到所述水印中包含的非零水印比 特將被嵌入在所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的頻譜數據處的能量的組 合來替代所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶中的各頻譜數據，其中所述水印包含的水印比特的數目等於所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶 中的頻譜數據的數目。
8.根據權利要求5所述的用於在音頻信號中嵌入水印的裝置，其特徵在於，還包括編 碼單元，該編碼單元被配置為在通過所述嵌入單元將所述水印嵌入所述差聲道音頻幀之 前，對所述水印進行編碼。
全文摘要
公開了一種用於在音頻信號中嵌入水印的方法和裝置。該方法包括判斷當前的左聲道音頻幀和右聲道音頻幀是否均為穩態音頻幀；如果是，則對和聲道音頻幀中的一個位置的比例因子帶的頻譜數據和差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶的頻譜數據進行比較，其中，所述和聲道音頻幀和所述差聲道音頻幀是通過對所述左聲道音頻幀和所述右聲道音頻幀進行中側立體聲處理而生成的；以及如果比較結果達到預定要求，則將水印嵌入所述差聲道音頻幀中的所述位置的比例因子帶。
文檔編號G10L19/00GK101996633SQ20091016593
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月18日 優先權日2009年8月18日
發明者張國成 申請人:富士通株式會社