专利名称：电子装置及音频数据的版权保护方法
技术领域：
本发明涉及多媒体信息安全，尤其涉及一种电子装置及音频数据的版权保护方法。
背景技术：
随着多媒体技术和数字通信的发展与广泛应用，多媒体作品如图像、音频、视频作品的认证保护与信息安全成为人们日益关注的问题。传统的处理方法是将代表水印信息的伪噪声(Pseudo Noise, PN)序列直接迭加在原始的音频信号之上，而这种水印技术不能以数字音频作为媒体实现，因此无法对含有音频的作品进行版权保护与追踪。
发明内容
有鉴于此，需提供一种音频数据的版权保护方法。同时，还需提供一种使用所述音频数据的版权保护方法的电子装置。本发明实施方式中之音频数据的版权保护方法使用于电子装置，所述方法包括自所述电子装置之音频源的音频信号AS1I截取左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1I ；计算每一个左音频信号值LA&与对应的每一个右音频信号值RA&的差异值D1 n ；根据所述差异值D11，决定由连续的差异值Dal m对应的音频信号值ASal an所构成的时槽，其中每一所述差异值Dan大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；对所述音频信号值 an之左音频信号值LASal an与右音频信号值RASal an进行调变；以及根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。本发明又一实施方式中之音频数据的版权保护方法使用于电子装置，所述方法包括下列步骤自所述电子装置之音频源的音频信号AS1^n截取左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1^n ；计算每一个左音频信号值LA&与每一个右音频信号值RA&多个包络值(Envelop)LE1^n与RE1I ；根据所述包络值LE1I与RE1 n计算取得对应所述音频信号值AS11的包络差异值ED11 ；根据所述包络差异值ED11决定至少一个时槽，其中所述时槽由包络差异值EDal an对应的音频信号值ASal an所构成，其中每一个包络差异值EDan大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；对所述音频信号值ASal an之左音频信号值LASal an与右音频信号值RASal m进行调变；以及根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。本发明一种实施方式提供一种电子装置，所述电子装置包括音频截取模块、音频处理模块、侦测模块与写入模块。所述音频截取模块用于自所述电子装置之音频源的音频信号AS1I截取左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1^nt5所述音频处理模块用于计算每一个左音频信号值对应的每一个右音频信号值RASn的差异值D1^nt5所述侦测模块用于根据所述差异值D1^n，决定由连续的差异值Dal^an对应的音频信号值ASal^an所构成的时槽，其中每一所述差异值Dan大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值。所述写入模块用于对所述音频信号值ASal an之左音频信号值LASal an与右音频信号值RASal an进行调变，并且根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。本发明一种实施方式更提供一种电子装置，包括音频截取模块、音频处理模块、侦测模块与写入模块。所述音频截取模块用于自所述电子装置之音频源的音频信号々31 11截取左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1^nt5所述音频处理模块用于计算每一个左音频信号值LA&与每一个右音频信号值RA&多个包络值LE1^n与RE1 n。所述侦测模块用于根据所述包络值LE1 n与RE11计算取得对应所述音频信号值AS1 n的包络差异值ED1 n，并且根据所述包络差异值ED1^n决定至少一个时槽，其中所述时槽由包络差异值EDal an对应的音频信号值ASal m所构成，其中每一个包络差异值EDan大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值。所述写入模块用于对所述音频信号值ASal ^an之左音频信号值LASal m与右音频信号值RASal an进行调变，并且根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。所述电子装置及音频数据的版权保护方法通过写入极性相反的信息至左右音频信号内，可加大二者之间的包络差异值，但不会影响音频数据的质量，又可以对音频数据进行版权保护与追踪。
图1为本发明之一种实施方式之电子装置100的模块架构图。图2为本发明之一种实施方式之音频数据的版权保护方法的步骤流程图。图3A为原始左音频信号的振幅。图;3B为原始右音频信号的振幅。图3C为本发明之一种实施方式之左右音频信号的包络值曲线与以及二者之包络差异值曲线。图4A为本发明之一种实施方式之左右音频信号的包络值曲线与以及二者之包络差异值曲线。图4B为本发明之一种实施方式之包络差异值大于所述门坎值的时槽。图4C为本发明之一种实施方式之包络差异值大于所述门坎值且持续大于所述预设时间值的时槽。图5A为本发明之一种实施方式之对左音频信号构成的波形调变为反U型的形状，以及对右音频信号构成的波形调变为U型的形状。图5B为本发明之一种实施方式之对左音频信号构成的波形调变为U型的形状，以及对右音频信号构成的波形调变为反U型的形状。图6A为本发明之一种实施方式之将信息元写入左音频信号的第1个时槽。图6B为本发明之一种实施方式之将信息元写入右音频信号的第1个时槽。图7A为本发明之一种实施方式将数字版权信息插入左音频信号之第1可用时槽，以及在所述第1可用时槽中，根据写入的信息元调变连续5个左音频信号值的示意图。图7B为本发明之一种实施方式将数字版权信息插入右音频信号之第1可用时槽，以及在所述第1可用时槽中，根据写入的信息元调变连续5个右音频信号值的示意图。图8A、8B分别为本发明之一种实施方式将数字版权信息写入音源信号后的比较图。
图9A 9E分别为本发明之一种实施方式对数字版权信息执行不同调变深度的范例示意图。图10AU0B分别为原始音频信号与本发明之一种实施方式之写入数字版权信息后之音频信号的包络值比较示意图。图IlAUlb分别为原始音频信号与本发明之另一种实施方式之写入数字版权信息后之音频信号的包络值比较示意图。主要元件符号说明
电子装置100
音频截取模块110
存储模块120
低通滤波器130
音频处理模块140
侦测模块150
写入模块160
前导时间LT
具体实施例方式本发明一种实施方式的音频数据的版权保护方法用于侦测左右声道内容之包络值的差异性，并将数字版权信息分别加载于左右声道音频内。此外，所述加载之数字版权信息为左右声道相位相反的资料，具有提高左右声道差异性的特性。图1为本发明一种实施方式之电子装置100的模块架构图。所述电子装置100通过将数字版权信息隐藏在音频数据中，用以侦测非法复制的多媒体数据，以达到具视信功能之电子产品的音频内容保护。在本发明一种实施方式中，所述电子装置100可为机顶盒(Set-Top Box，STB)，且数字版权信息可为所述电子装置100的硬件序号。又，所述硬件序号可为每台机顶盒的唯一序号。在本发明一种实施方式中，所述数字版权信息，例如硬件序号，为一串固定长度的二进制字符串。所述二进制字符串中的每一个比特表示一个信息元(Symbol)，且每一个信息元所表示的时间长度都相同。所述电子装置100包括音频截取模块110、存储模块120、低通滤波器(LowPassFilter, LPF) 130、音频处理模块140、侦测模块150以及写入模块160。所述音频截取模块110用于自音频装置之原始立体声音源的音频信号AS1^n中分别截取左右声道中的左音频信号值LAS11与右音频信号值RAS11。所述音频截取模块110分别对左右音频信号值LAS1I与RAS1I执行取绝对值运算。参阅图3A、3B，分别为原始左音频信号的振幅与原始右音频信号的振幅。所述存储模块120用于存储所述音频截取模块110取得之左音频信号值LASi n、右音频信号值RAS1^n以及数字版权信息。低通滤波器130分别对左音频信号值LAS11与右音频信号值RAS1 n进行滤波处理，以去除噪声信号。所述音频处理模块140利用移动平均法(Moving Average Method)分别计算每一个左音频信号值LA&与每一个右音频信号值RA&的包络值LE1^n与REbn,并且计算取得包络值IA1与包络值！^^之差异值的绝对值(例如，EDn = Abs(REn-LEn))。所述计算用以获得左右音频信号值LAS1^n与RAS1^n随时间变化的差异值，以包络差异值曲线表示。图3C为本发明一种实施方式之左右音频信号的包络值曲线与以及二者之包络差异值曲线(下端的曲线)。所述侦测模块150根据图3C的包络差异值曲线，侦测由连续多个包络差异值(例如，EDal an、EDbl bn、...)对应的音频信号值所构成的时槽(TimeSlot)，例如，I^a、I^b、...，其中每一个时槽中的每一个包络差异值大于门坎值，且每一个时槽的时间长度均大于预设时间值。图4A为本发明一种实施方式之左右音频信号的包络值曲线与以及二者之包络差异值曲线(下端的曲线)。图4B为本发明一种实施方式之包络差异值大于门坎值(例如，5%)的时槽。图4C为本发明一种实施方式之包络差异值大于所述门坎值且持续大于所述预设时间值(例如，0. 3秒)的时槽。所述写入模块160用于将所述存储模块120中的数字版权信息转换成二进制字符串，然后将所述二进制字符串的数字版权信息写入到图4C之包络值曲线所包含的任一个时槽的对应位置中。例如，将「Foxconnl68 ！ ！ ！ MBDRD168 !!!J字符串转换为下列二进制
字符串Γ01000110011011110111100001100011011011110110111001101110001100010011011000111000001000010010000100100001001000000100110101000010010001000101001001000100001100010011011000111000001000010010000100100001」。从所述时槽的起始位置开始，若欲写入的数字版权信息为信息元“0” (Symbol 0)，则所述写入模块160将所述时槽中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述时槽中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状(如图5A)，然后再将信息元“0”写入左音频信号的第1个时槽TSl中对应所述连续5个左音频信号值的信号位置(如图6A之虚线矩形)。若欲写入的数字版权信息为信息元“ 1，，(Symbol 1)，则所述写入模块160将所述时槽中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述时槽中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状(如图5B)，然后再将Symbol 1写入右音频信号的第ι时槽TSl中的对应所述连续5个右音频信号值的信号位置(如图6B之虚线矩形)。图7A为将数字版权信息插入左音频信号之第1可用时槽，以及在所述第1可用时槽中，根据写入的信息元调变连续5个左音频信号值的示意图。上半部为符合预设条件的第1可用时槽，其中包含100 200ms的前导时间(LeadTime，LT)。下半部为被写入在所述第1可用时槽的第1个字节(Byte)，其中第2、6、7位包含被写入的信息元0。图7B为将数字版权信息插入右音频信号之第1可用时槽，以及在所述第1可用时槽中，根据写入的信息元调变连续5个右音频信号值的示意图。上半部为符合预设条件的第1可用时槽，其中包含100 200ms的前导时间。下半部为被写入在所述第1可用时槽的第1个字节，其中第1、3、4、5、8位包含被写入的信息元1。需注意到，在另一个实施例中，所述信息元0或1可写入多个时槽中。写入模块160还用于判断所述数字版权信息是否写入完毕，若没有写入完毕，则继续读取与写入下一个信息元于所述左右音频信号的第1时槽中。图2为本发明一种实施方式之音频数据的版权保护方法的步骤流程示意图。自一音频装置之原始立体声音源的音频信号AS1I中分别截取左右声道中的左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1^n，分别对左右音频信号值LAS1I与RAS1I执行取绝对值运算(步骤S202)。利用低通滤波器分别对左音频信号值LAS1I与右音频信号值RAS1I进行滤波处理，以去除噪声信号(步骤S203)。利用移动平均法分别计算每一个左音频信号值LA&与每一个右音频信号值RASn的包络值LE1^n与RE1^n(步骤S204)，并且计算取得包络值LEn与包络值Rl之差异值的绝对值(例如，EDn = Abs (REn-LEn))(步骤S205)。所述计算用以获得左右音频信号值LAS1 与RAS1^n随时间变化的差异值，其以包络差异值曲线表示。根据所述包络差异值曲线，侦测由连续多个包络差异值(例如，EDal m、EDbl bn、···)对应之音频信号值所构成的时槽(Time Slot)(例如，I^a、I^b、· · ·)(步骤S206)，其中每一个时槽中的每一个包络差异值大于门坎值，且每一个时槽的时间长度均大于预设时间值。将数字版权信息(例如，硬件序号)转换成二进制字符串，然后将所述二进制字符串的数字版权信息写入到所述包络值曲线所包含的任一个时槽的对应位置中(步骤S207)。所述写入操作还包括从所述时槽的起始位置开始，若欲写入的数字版权信息为Symbol “0”，则将所述时槽中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述时槽中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状(如图5A)，然后再将Symbol “0”写入左音频信号的第1个时槽中对应所述连续5个左音频信号值的信号位置(如图6A之虚线矩形)。若欲写入的数字版权信息为Symbol “ 1”，则将所述时槽中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述时槽中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状(如图5B)，然后再将Symbol “1”写入右音频信号的第1时槽中的对应所述连续5个右音频信号值的信号位置(如图6B之虚线矩形)。图8A、8B分别为本发明一种实施方式将数字版权信息，例如，字符串"Foxconnl68 ！ ！ ！ MBDRD168 ！ ！ ！ ”，写入音源信号后的比较图。图8A表示原始左右音频信号，图8B表示嵌入数字版权信息之左右音频信号。图9A 9E分别为本发明一种实施方式对数字版权信息执行不同调变深度的范例示意图，其中图9A表示原始左右音频信号。图10AU0B分别为原始音频信号与本发明一种实施方式之写入数字版权信息后之音频信号的包络值比较示意图。图IlAUlB分别为原始音频信号与本发明另一个实施例之写入数字版权信息后之音频信号的包络值比较示意图。参考图10A、10B，在本发明一种实施方式中，通过写入极性相反的信息至左右音频信号内，可加大二者之间的包络差异值，并确保所述写入的时槽经运算后的新包络值仍大于所述门坎值。此外，通过电子装置100处理后的音频数据相对原始的音频数据在所述时槽内只产生微小的变化，表示数字版权信息加载在原始的音频数据中对音频数据几乎没有影响。因此，应用本发明一种实施方式之音频数据的版权保护方法不会影响音频数据的质量，又可以对音频数据进行版权保护与追踪。
权利要求
1.一种音频数据的版权保护方法，使用于电子装置，其特征在于，所述方法包括自所述电子装置之音频源的多个音频信号截取多个左音频信号值与多个右音频信号值；计算每一个左音频信号值与对应的每一个右音频信号值的多个差异值；根据所述差异值，决定由在所述差异值中之多个第一差异值对应的多个第一音频信号值所构成之时槽，其中每一个所述第一差异值大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；对所述第一音频信号值的多个第一左音频信号值与多个第一右音频信号值进行调变；以及根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述左右音频信号值之差异值的步骤还包括计算每一个左音频信号值的多个第一包络值；计算每一个右音频信号值的多个第二包络值；以及根据所述第一包络值与所述第二包络值计算取得对应所述音频信号值的多个包络差异值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用移动平均法计算所述第一与第二包络值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字版权信息为一串固定长度的二进制字符串，所述二进制字符串中的每一个比特表示为信息元，所述对所述第一左音频信号值与所述第一右音频信号值进行调变的步骤还包括判断当前欲写入之信息元为0或1 ；从所述时槽的起始位置开始，若当前欲写入的信息元为0，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状；以及若当前欲写入的信息元为1，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述数字版权信息写入所述时槽中的对应位置的步骤还包括若所述当前欲写入之信息元为0，则将所述信息元0写入对应所述连续5个左音频信号值的第一信号位置；以及若所述当前欲写入之信息元为1，则将所述信息元1写入对应所述连续5个右音频信号值的第二信号位置。
6.一种音频数据的版权保护方法，使用于电子装置，其特征在于，所述方法包括自所述电子装置之音频源的多个音频信号截取多个左音频信号值与多个右音频信号值；计算每一个左音频信号值的多个第一包络值与每一个右音频信号值的多个第二包络根据所述第一与第二包络值计算取得对应所述音频信号值的多个包络差异值；根据所述包络差异值决定至少一个时槽，其中所述时槽由在所述包络差异值中之多个第一包络差异值对应的多个第一音频信号值所构成，其中每一个第一包络差异值大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；对所述第一音频信号值的多个第一左音频信号值与多个第一右音频信号值进行调变;以及根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数字版权信息为一串固定长度的二进制字符串，所述二进制字符串中的每一个比特表示为信息元，所述对所述第一左音频信号值与所述第一左右音频信号值进行调变的步骤还包括判断欲写入的信息元为0或1;从所述时槽的起始位置开始，若所述信息元为0，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状；以及若所述信息元为1，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述数字版权信息写入所述时槽中之对应位置的步骤还包括若所述当前欲写入之信息元为0，则将所述信息元0写入对应所述连续5个左音频信号值的第一信号位置；以及若所述当前欲写入之信息元为1，则将所述信息元1写入对应所述连续5个右音频信号值的第二信号位置。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用移动平均法计算所述第一与第二包络值。
10.一种电子装置，其特征在于包括音频截取模块，用于自所述电子装置之音频源的多个音频信号截取多个左音频信号值与多个右音频信号值；音频处理模块，用于计算每一个左音频信号值与对应的每一个右音频信号值的多个差异值；侦测模块，用于根据所述差异值，决定由在所述差异值中之多个第一差异值对应的多个第一音频信号值所构成的时槽，其中每一个所述第一差异值大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；以及写入模块，用于对所述第一音频信号值的多个第一左音频信号值与多个第一右音频信号值进行调变，并且根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述音频处理模块还包括计算每一个左音频信号值的多个第一包络值；计算每一个右音频信号值的多个第二包络值；以及根据所述第一包络值与所述第二包络值计算取得对应所述音频信号值的多个包络差异值。
12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述音频处理模块还利用移动平均法计算所述第一与第二包络值。
13.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述数字版权信息为一串固定长度的二进制字符串，所述二进制字符串中的每一个比特表示为信息元，所述写入模块还包括判断当前欲写入的信息元为0或1 ；从所述时槽的起始位置开始，若当前欲写入的信息元为0，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状；以及若当前欲写入的信息元为1，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状。
14.权利要求13所述的电子装置，其特征在于若当前欲写入的信息元为0，所述写入模块将所述信息元0写入对应所述连续5个左音频信号值的第一信号位置；以及若当前欲写入的信息元为1，所述写入模块将所述信息元1写入对应所述连续5个右音频信号值的第二信号位置。
15.一种电子装置，其特征在于，包括音频截取模块，用于自所述电子装置之音频源的多个音频信号截取多个左音频信号值与多个右音频信号值；音频处理模块，用于计算每一个左音频信号值的多个第一包络值与每一个右音频信号值的多个第二包络值；侦测模块，用于根据所述第一与第二包络值计算取得对应所述音频信号值的多个包络差异值，并且根据所述包络差异值决定至少一个时槽，其中所述时槽由在所述包络差异值中之多个第一包络差异值对应的多个第一音频信号值所构成，其中每一个第一包络差异值大于门坎值，且所述时槽的时间长度大于预设时间值；以及写入模块，用于对所述第一音频信号值的多个第一左音频信号值与多个第一右音频信号值进行调变，并且根据调变结果，将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。
16.如权利要求15所述的电子装置，其中，所述数字版权信息为一串固定长度的二进制字符串，所述二进制字符串中的每一个比特为一个信息元，其特征在于，所述写入模块还包括判断欲写入之信息元为0或1 ；从所述时槽的起始位置开始，若所述信息元为0，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为U型的形状；以及若所述信息元为1，则将所述第一左音频信号值中之连续5个左音频信号值所构成的波形调变为U型的形状，并将所述第一右音频信号值中之连续5个右音频信号值所构成的波形调变为反U型的形状。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于若当前欲写入的信息元为0，所述写入模块将所述信息元0写入对应所述连续5个左音频信号值的第一信号位置；以及若当前欲写入的信息元为1，所述写入模块将所述信息元1写入对应所述连续5个右音频信号值的第二信号位置。
18.如权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述音频处理模块还利用移动平均法计算所述第一与第二包络值。
全文摘要
一种音频数据的版权保护方法，使用于电子装置，所述方法包括自所述电子装置之音频源的音频信号截取左右音频信号值，计算每一个左音频信号值与对应的每一个右音频信号值的包络差异值以决定时槽，分别对所述左音频信号值与所述右音频信号值进行调变，以及根据调变结果将数字版权信息写入所述时槽中的对应位置。所述电子装置及音频数据的版权保护方法实现了音频数据的版权保护与追踪。
文档编号G10L19/008GK102592597SQ20111000934
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者吴俊德 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司