数字音频波形突变的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种音频波形突变的检测方法，根据音频波形突变引起语谱出现脊峰的特点而提出的统计判别方法，属于多媒体信息安全领域。本发明方法针对数字音频由于复制粘贴操作的波形突变检测，分析语谱对数域中音频拼接点前后的脊峰跨度变化，构造脊峰因子描述一帧音频对数语谱的脊峰带宽以表征短时能量变化特点，并利用差分算子区分音频的突然声响与音频波形突变造成的脊峰因子识别。本发明方法包括以下步骤：将音频信号进行短时傅里叶变换，及对数变换，得到对数域的音频语谱；计算语谱中每帧的脊线因子；对脊线因子进行差分变换结果做检测判断。本发明能较有效地对音频波形突变进行识别，为数字音频编辑操作边界的检测提供了一个有效的方法。
【专利说明】数字音频波形突变的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多媒体信息安全领域，尤其是一种数字音频波形突变的检测方法。
【背景技术】
[0002]多媒体技术的数字化以及传输技术的进步，使得数字音频的应用迅速增长。数字音频易于通过物理的或电子的系统进行传输传播，但同时正是这些优点也带来了许多新的问题:数字音频在录制和拷贝过程中可能会遭受到有意无意的篡改。无论是蓄谋人为破坏完整性、真实性的篡改，还可能在传输传播过程中发生的错误，都会对本身的信息数据原始性造成破坏，尤其是在一些具有特殊意义的信息，如法庭举证、部门机密文件、历史文献备份等重要内容，一旦遭到恶意篡改，会造成很严重的后果。
[0003]数字语音复制粘贴/删除篡改是把数字语音中的一段语音片段复制到另一语音片段中，或者删除一段语音中的片段，它是一种简单有效改变语音重要信息的篡改方法，如说明书附图1、2所示。由于在同一段语音中有着一致或相似的噪声，说话人声纹，使得人耳很难对篡改后的语音片段进行辨别，检测此形式的篡改对语音真伪性的判断有着重要的实际意义。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种数字音频波形突变的检测方法，它能对给定的一段语音，判断其是否经过了语音片段复制粘贴或者删除一段语音而造成的音频波形突变，还能定位出语音篡改的时间范围，从而确认语音的真伪性，以克服现有技术的不足。
[0005]本发明是这样实现的:数字音频波形突变的检测方法，包括以下步骤:1)将音频信号变换得到对数域的音频语谱7，将获得的音频语谱进行对数变换，得到对数语谱G ；2)进行对数语谱G能量二值化计算；3)计算每帧对数语谱G的音频突变系数σ t ；4)对音频突变系数σ t进行判断，进行音频波形突变检测和突变区域定位。
[0006]步骤I)所述的将音频信号变换得到对数域的音频语谱7，将获得的音频语谱进行对数变换，得到对数语谱G，具体是，对于长度为h的数字音频信号_7进行分帧，得到帧数为#7，帧长为2*#的矩阵；加入窗函数并进行短时傅里叶变换，得到大小为的音频语谱7;对音频语谱7进行对数变换，得到对数语谱G,其大小为Im1。
[0007]步骤2)所述的进对数语谱G能量二值化计算，具体是，先计算得到对数语谱G中的最大值Gmax和最小值Gmin,设每帧频率的能量值为匕(I < t < N，I < i < N1)，通过如下公式(I)计算能量二值化值δ (t, V，
【权利要求】
1.一种数字音频波形突变的检测方法，其特征在于:包括以下步骤:1)将音频信号变换得到对数域的音频语谱7，将获得的音频语谱进行对数变换，得到对数语谱G ;2)进行对数语谱G能量二值化计算；3)计算每帧对数语谱G的音频突变系数σ t ；4)对音频突变系数σ t进行判断，进行音频波形突变检测和突变区域定位。
2.根据权利要求1所述的数字音频波形突变的检测方法，其特征在于:步骤I)所述的将音频信号变换得到对数域的音频语谱7，将获得的音频语谱进行对数变换，得到对数语谱G，具体是，对于长度为h的数字音频信号_7进行分帧，得到帧数为M，帧长为2*#的矩阵；加入窗函数并进行短时傅里叶变换，得到大小为,的音频语谱7;对音频语谱7进行对数变换，得到对数语谱G,其大小为Im1。
3.根据权利要求1所述的数字音频波形突变的检测方法，其特征在于:步骤2)所述的进对数语谱G能量二值化计算，具体是，先计算得到对数语谱G中的最大值Gmax和最小值Gmin,设每帧频率的能量值为匕.(I < t < N，I < i < N1)，通过如下公式(I)计算能量二值化值 δ (t, I)，
价.、_ (I Gt1- (Omkl + A* (O腿-σ』> OO{ι一 <,/-1 \、.!.0 G,-d + /i*(G眶-LO⑴ 其中』为阈值因子。
4.根据权利要求1所述的数字音频波形突变的检测方法，其特征在于:步骤3)所述的计算每帧对数语谱G的音频突变系数，具体是，通过公式(2)计算音频突变系数(I < t ^N1)；
Vi) σ t = --。
n (2)
5.根据权利要求1所述的数字音频波形突变的检测方法，其特征在于:步骤4)所述的对音频突变系数σ t进行判断，进行音频波形突变检测和突变区域定位，具体是，假设在步骤3)中得到了对数语谱G第i帧G及相邻帧的三个音频突变系数。H、σ ^ ，若满足:
> 0.S5 且 |σ,._ 1 * - σ?+11、^ /16 则确定音频中存在音频突变，其中第i帧G是检测到的音频波形突变区域。
【文档编号】G10L25/60GK104021791SQ201410285152
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】徐晶 申请人:贵州大学