CN104521229A - 用于音频媒体测量系统的时钟校正和/或同步的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了用于同步从音频媒体产生可识别特征的装置的系统和方法。装置接收音频并且产生初始时间数据。在耦合接口处从已经访问精确时间源的便携式装置接收随后的时间数据。处理随后的时间数据以确定它是否比初始时间数据更加精确。如果是，则更新装置的时钟以反映第二时间数据。所述装置然后处理所述音频媒体以生成与所述音频有关的至少一个可识别特征，所述至少一个可识别特征可以包括辅助代码和/或音频签名。所述可识别特征连同随后的时间数据接着一起被发送以供检测。

Description

用于音频媒体测量系统的时钟校正和/或同步的方法和系统
背景技术
用于测量媒体曝光率的各种技术已经众所周知，其中媒体的音频成分被处理成(a)提取嵌入在音频中的代码，和/或(b)处理音频本身以提取特征并且形成音频签名或者指纹。示例性技术是已知的并且在美国专利号为5,436,653，由Ellis等人申请的，标题为“Method and System for Recognition of Broadcast Segments”的申请；美国专利号为5,574,962，由Fardeau等人申请的，标题为“Method and Apparatus forAutomatically Identifying a Program Including a Sound Signal”的申请；美国专利号为5,450,490，由Jensen等人申请的，标题为“Apparatus and Methods for Including Codes inAudio Signals and Decoding”的申请；美国专利号为6,871,180，标题为“Decoding ofInformation in Audio Signals”；美国专利号为7,222,071，由Neuhauser等人申请的，标题为“Audio Data Receipt/Exposure Measurement with Code Monitoring and SignatureExtraction”的申请；以及美国专利号为7,623,823，由Zito等人申请的，标题为“Detectingand Measuring Exposure to Media Content Items”的申请中进行了描述。这些参考资料的每一个都通过引用被全部并入本文。
显而易见地，在这个技术领域中听众测量的一个最重要的方面是对音频进行处理以插入和检测代码和/或形成并且检测音频签名。对于音频代码来说，重要的是保证代码能够以对音频本身的最小干涉被插入到音频中(隐写的编码)，同时具有足够的鲁棒性以在解码过程期间很容易地被检测到。对于音频签名来说，重要的是处理音频以便可以适当地提取音频的显著特征以形成有效地识别基础音频(underlying audio)的音频签名。
除音频处理之外，其它方面也必须考虑；对于包括跨越给定区域的许多装置的听众测量，时间处理就变成了重要因素。通常，装置配备有实时时钟，所述实时时钟可以使用诸如时间服务器和/或网络时间协议(NTP)的技术来调整。使用诸如Cristian′s算法的技术，时间服务器保持基准时间(例如，协调世界时，或者“UTC”)，并且装置(或者客户端)向该服务器询问时间。服务器以它的当前时间做出响应，并且客户端使用所接收的值T来设置它的时钟。使用诸如Berkeley算法的技术，所选出的“主导装置(master)”可以用于同步客户端而不需要时间服务器的存在。所选出的主导装置将时间广播给所有的请求装置，调整针对“往返延迟时间”(RTT)所接收的时间和等待时间(latency)、平均时间，并且告诉每个设备如何去调整。在某些情况下，可以使用多个主导装置。
对于NTP来说，时间服务器的网络可以用于同步在网络上的所有处理。经由同步子网树连接时间服务器。该树的“根”可以直接地接收UTC信息并且把UTC信息转发给其它节点，其中每个节点将它的时间与子节点同步。NTP子网使用等级(level)的层次或者“阶层”。这个层次的每个等级分配有层号，该层号从最顶端的0(零)开始。阶层等级定义了其与基准时钟的距离并且存在以阻止该层次中的周期依赖性。阶层0装置在最低等级存在，并且包括诸如原子(铯，铷)时钟、GPS时钟或者其它的无线电时钟的这些装置。阶层1装置包括附接到阶层0装置的计算机。通常它们充当用于经由NTP从阶层2服务器而来的定时请求的服务器。这些计算机同样被称为时间服务器。阶层2装置包括将NTP请求发送到阶层1服务器的计算机。通常阶层2计算机会参考许多阶层1服务器并且使用NTP算法来收集最佳数据样本。阶层2计算机将与其它的阶层2计算机对等，以为对等群体中的所有装置提供更加稳定和强壮的时间。阶层2计算机通常充当用于阶层3NTP请求的服务器。阶层3装置可以使用与阶层2相同的对等和数据采样的NTP功能，并且可以它们充当用于较低阶层的服务器。更进一步地如果需要额外的对等和数据采样，则阶层(高达256)可以被使用。各种NTP布置的架构和操作以及更加全面的描述可以在http：//www.ntp.org中找到。
迄今为止，用于音频听众测量的时间处理还没有被充分地利用以为音频代码和/或音频签名提供精确的时间测量和同步。需要系统、装置和技术来保证与检测到的代码有关的基于时间的数据和/或所捕获的签名对于适当的内容识别来说是精确的。另外，存在编码装置及其它装置不情愿或者不能够直接与时间校正和时间同步装置连接的例子。需要配置以提供额外的方式，在所述额外的方式中，在监控音频时，编码器及其它装置可以精确地保持和同步时间数据。
发明内容
在一个实施方式中，公开了一种用于同步处理装置的方法，所述方法包括以下步骤：在所述处理装置中接收音频信号；在所述处理装置中产生第一时间数据；经由所述处理装置上的耦合接口接收第二时间数据；在所述处理装置中处理所述第二时间数据，以确定该第二时间数据是否是预定类型；在所述装置中处理所述音频信号，以便生成与所述音频有关的至少一个可识别特征；如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
在另一个实施方式中，公开了一种处理装置，所述处理装置包括：音频接口，所述音频接口用于在所述处理装置中接收音频信号；处理器，所述处理器耦合到所述音频接口；定时装置，所述定时装置用于在所述处理装置中产生第一时间数据；耦合接口，所述耦合接口用于接收第二时间数据；其中，所述处理器：(i)处理所述第二时间数据，以确定该第二时间数据是否是预定类型，(ii)处理所述音频信号，以生成与所述音频有关的至少一个可识别特征，以及(iii)如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及输出端，所述输出端用于将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
在又一个实施方式中，公开了一种系统，所述系统包括：便携式装置，所述便携式装置包括用于接收第一时间数据的数据接口；处理装置，所述处理装置包括：音频接口，所述音频接口用于在所述处理装置中接收音频信号；处理器，所述处理器耦合到所述音频接口；定时装置，所述定时装置用于在所述处理装置中产生所述第二时间数据；耦合接口，所述耦合接口用于从所述便携式装置接收所述第一时间数据，其中所述处理器：(i)处理所述第一时间数据以确定该第一时间数据是否是预定类型，(ii)处理所述音频信号以生成与所述音频有关的至少一个可识别特征，以及(iii)如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及输出端，所述输出端用于将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
附图说明
本发明的实施方式通过示例的方式图示并且不限于附图的图，在附图中，相似的附图标记指示相似的元件，并且在附图中：
图1是基于示例性实施方式的时间同步系统的框图；
图2A是利用图1中的实施方式的时间校正/同步的时域编码器的示例性功能框图；
图2B是利用图1中的实施方式的时间校正/同步的频谱域编码器的示例性功能框图；
图3A图示了基于示例性实施方式的时间校正/同步的频谱域签名提取器的框图；
图3B图示了基于另一个示例性实施方式的时间校正/同步的时域签名提取器的框图；以及
图4A和图4B图示基于本文公开的示例性实施方式的可被补偿的示例时间漂移(time drift)。
具体实施方式
转到图1，公开了一种包括时间源118的示例性系统，诸如以精确实时的形式向编码器111提供时间数据的时间服务器。时间源118可以被配置为将时间数据提供给其它编码器119-121以及其它需要精确的时间源的硬件122。编码器119-121可以是与编码器111相同的类型，或者可以是不同的编码器，在不同的音频编码原则上操作(例如扩频，回声隐藏等)。在优选实施方式下，编码器111利用编码处理部分地保证代码将可以被电视和无线电接收器，以及所普遍采用的其它种类的音频复制装置(例如，计算机、手机、高保真系统等)所使用的所有类型的扬声器和扬声器系统有效地复制，所述编码处理在大约1kHz到3kHz的频率范围内将听不见的标识码插入到音频信号中。代码表示消息可以在音频信号的持续时间内自始至终地连续重复而不中断，只要音频信号具有通过使用心理声学掩蔽原理(psychoacoustic maskingprinciple)来掩蔽代码而使它们听不见的能力。因为在1kHz到3kHz频率范围中广播音频信号通常具有大量的能量，所以与其它的更高频率范围中的代码相比，这个范围中的代码被更加有效地掩蔽。
因为音频信号在它们被复制为声音时掩蔽代码成分的能力取决于所复制的音频信号的能量含量(当音频信号随着频率以及随着时间推移变化时)，所以编码器可以通过产生表示对于针对一秒钟的仅仅一小部分延伸的时间周期内其频谱的数据，随着时间的推移重复地分析音频信号。由编码器的数字信号处理器执行这个分析，微型计算机专门被编程以使用快速傅里叶变换(FFT)执行该分析，快速傅里叶变换将表示当其在这种短暂的时间周期内随时间推移而变化时的音频信号的数字数据转换为表示当其随频率而变化时的音频信号的能量含量的数字数据。这个音频信号能量谱从大约1kHz延伸至3kHz，并且包括在数以百计的独特频率间隔或者“仓(bin)”内的音频信号的单独能量值，每个仅有若干Hz宽度。
可以将多个重叠消息插入到音频信号中，以便全部消息同时存在，每个这样的消息都被认为是不同的消息“层”。第一层可以携带对广播机、多播机、电缆广播机等的同一性(identity)进行编码的消息以及时间代码数据。第二层可以携带对分配节目的网络或者内容供应商进行编码的消息。该层也可以包括时间代码。第三层可以编码程序标识，但是未必需要时间代码。第三层消息对于识别例如商业的、公用事业告示、以及具有短时长，(如15秒或30秒)的其它广播片段的内容来说是特别有用的。
在编码期间，编码器可以评价音频信号的能力以使用音调掩蔽和/或窄频带掩蔽来掩蔽每个消息符号的代码成分。根据情况，两个评价的每一个都根据音调掩蔽效应或者窄频带掩蔽效应指示将要被掩蔽的每个代码成分的最高能量等级。编码器为每个代码成分分配能量等级，该能量等级等于根据音调掩蔽效应和窄频带掩蔽效应而掩蔽的两个最高能量等级的和。为每个代码成分群集单独确定基于音调掩蔽效应和窄频带掩蔽效应两者的音频信号的掩蔽能力。更具体地说，对于每个群集，落入到包括该群集的频率仓的频带内的一组音频信号的连续的频率仓被用于针对那些群集的掩蔽评价。每个这样的组可能都是若干百Hz宽。因此，不同组的音频信号频率仓被用于评价每个群集的音频信号的掩蔽能力(尽管这些组可能重叠)。关于编码和解码过程的附加配置及其它细节可以在上面引用的美国专利号为5,574,962，美国专利号为5,450,490和美国专利号为6,871,180的专利申请中找到。对于本领域技术人员来说可以理解的是，其它合并时间数据的编码技术同样是可适用的并且通过本公开而被周密考虑。
继续参考图1，编码器111合并必要的处理器硬件和/或软件以123执行任何上述的编码处理。从媒体源(未示出)提供引入音频124，并且在来自编码器111的输出上生成经编码的音频125。音频124可以是“仅是音频”媒体的一部分，或者可以是包括其它格式(诸如视频、图像、文本等等)的多媒体数据的一部分。处理器123可操作地耦合于时钟113，其更进一步地耦合于锁相回路(PLL)电路114和时钟同步接口112。PLL 114通常用时间源118提供的时间数据来协助时钟定时，反馈和相位匹配时钟113。时钟同步接口112连接到一个或更多个耦合接口115-117，它们提供一个或更多个外部通信接口，诸如通用串行总线(USB)、BluetoothTM、WiFi、RS232等。对于本领域技术人员来说可以理解的是可以使用单个耦合接口，或者另选地与多个其它接口结合，这取决于编码器111的具体设计。
装置110包括计算机处理装置，例如智能电话、个人记录仪TM、膝上型电脑、个人计算机、平板电脑等等。装置110被配置为以有线或无线的方式与编码器111的任何耦合接口115-117进行通信。装置110同时通信地耦合于包括一个或更多个服务器132和/或小区发射塔131的时间服务网络130。网络130被配置为提供时间数据源，该时间数据源可以被用作编码器111、编码器119-121或者其它硬件122的主同步点。服务器132可以包括一个或更多个时间服务器、NTP服务器、GPS等等。
编码器111的时钟113(以及编码器119-121和/或其他硬件122的时钟)产生生成每秒H次的中断的计时器。由Ce(t)表示编码器时钟的值，其中t是用于每个编码器的精确(UTC)时间，我们可以确定Ce(t)＝t，或者，换言之，dC/dt＝1。正如编码器物理时钟将不会总是准确地每秒中断H次，将不可避免地引入漂移。简单地转到图4A，以时间A-C说明这点，其中时间B指示完美的时钟，时间A指示高速的时钟，以及时间C指示缓慢的时钟。正如可以从该说明中所理解地，B(完美的)导致dC/dt＝1，而A(快速的)导致dC/dt＞1，以及C(缓慢的)导致dC/dt＜1。在某些情况下，时钟可以运转得快速和/或缓慢，导致可影响编码的时间偏离，其随后可能影响听众测量的准确度。
当在编码器上执行处理x和y时，cx(f)和cy(f)可以用于指示当实际时间是t时读取每个处理(x，y)上的时钟。在这种情况下，该偏离可以被定义为s(t)＝cx(t)-cy(t)。转到图4B，提供了对时钟1与经历了时间偏差并且具有最大的漂移率ρ的时钟2进行比较的说明。这里，最大的漂移率可以被表示为ρt≥|t-cx(t)|，其中(1-ρ)t≤dC/dt≤(1+ρ)t。对于每个同步间隔(R)，|cy(t)-cx(t)|≤2ρt，并且|cy(R)-cx(R)|≤2ρR≤D，其中D指示同步约束，并且R≤D/2ρ。为了外部地同步化用于精确(UTC)时间的源CS的同步约束D＞0的物理时钟，同步化将使得|CS(t)-Cx(t)|＜D，其中x＝1，2，...，N以及t为全部的实际时间。对于同步约束D＞0的内部同步，|Cx(t)-Cy(t)|＜D，其中x＝1，2，...，N以及全部的实际时间t。
在图1的实施方式中，装置110被配置为从网络130接收精确的时间，并且将所接收的时间经由接口112转发到编码器111以用于时间调整。优选地，同步时钟调整不是突然做出的，而是逐渐地同时发生。例如，如果定时器被用来生成每秒100次中断，则每个中断会为该时间增加10ms。为了减慢时钟，可以指示定时器增加9ms。为了加速时钟，可以指示定时器增加11ms。可以理解的是也可以使用许多其它的时间调整方法。在一个实施方式下，图1的系统可以被配置为使得来自装置110的时间数据超过编码器111中的时间源118，导致编码器111的单独的时间同步。在另一个实施方式下，来自装置110的时间数据用来同步编码器111，其中当同步时，编码器111将该同步传送到时间源118，其随后同步编码器119-121和/或其它的硬件122。在此实施方式下，装置110，装置110可以充当同步子网中的特定的对等装置，以允许一个或更多个装置同步到比经由现有连接可能有效的时间源更加精确的时间源。另外这种结构具有以下优越的效果：允许具有较差精确性的时间源(例如118)的编码器可以使用更加精确的时间源(例如130)，而不需要直接、专任的连接。其具有更进一步的优点：提供精确的时间源而不需要编码器端上的昂贵的全时NTP连接。
可以将装置100和编码器111之间的时间同步布置成对称的，以便装置100与编码器111同步，反之亦然。如果时间源118和网络130是在一个或更多个公共的NTP网络内进行操作的，则这样的布置是期望的。如果已知一个时间源是精确的，那么其被放入不同的阶层。例如，如果已知时间源118比来自网络130的时间(例如，它是已知的基准时钟)更加精确，则它将会作为阶层1的一部分通过编码器111来通信。因此，当装置110经由接口112建立与编码器111的通信时，编码器111不会与装置110同步，并且可进一步提供用于更新网络130的同步的时间数据。这种通信可以使用时间守护进程利用Berkeley算法进行。时间守护进程会周期性地轮询每个装置以询问何时正在被注册。当每个装置响应时，时间守护进程可以接着计算平均时间并告诉每个相应的装置去减速或者加速。
在图1的实施方式中，可以适应地配置时间同步部署以为编码器及其它硬件提供不同的基准时间源。显而易见地，一些访问外部UTC源的专用时间服务器(NTP)是优选的，例如对称NTS-2000阶层1服务器，其从GPS卫星导出UTC时间。这些服务器可以在网络130上运行。另外，利用有或者没有直接访问UTC时间的公共服务器，并且它们可以被配置为时间源118和/或一个或更多个驻留于网络130中的服务器(132)。公共服务器可以被布置为具有开放访问、限制访问、或者封闭访问，这取决于系统管理员的设计需要。图1中的附加的本地“主导装置”(例如，装置110)可以被用来部署，其中编码器和/或其它的装置将它们的时间与主导装置时钟源时间同步。
在优选实施方式下，以访问控制启动连接网络130的装置以确定谁与谁进行通信，并且什么服务水平，和/或当广告时间同步服务时谁会信任谁。时间同步客户端(例如编码器111)可以被配置为从一个或更多个装置或者服务器接受一些或者全部的服务，或者反之，被配置为去访问具体装置，服务器或者组上的唯一选择的服务。用于时间同步访问控制的一个过滤机制是IP地址，正在提供或请求的同步服务的类型，以及通信的方向。例如，访问控制可以允许编码器发送时间请求而不是时间同步控制查询请求。另选地，访问控制可以允许控制查询请求的发送，而不允许查询器将其时间与该查询请求正被发送到的时间源同步。访问控制中的粒度(granularity)等级可以随着时间同步正在其中实现的装置的类型而变化。
密码验证也可以用作执行时间同步数据完整性的安全机制，并且可用于认证时间同步消息和结果相关联。这里，对称(私人的)密钥密码术可以用于生成单程的散列，其可用于验证时间同步网络中的设备/对等装置的同一性。在一个实施方式下，通信装置可以配置相同的密钥和密钥识别符，其中，例如，可以包括128位密钥和32位密钥识别符。在每个参与装置都在管理者的直接物理控制之下的系统上，密钥分配可以是人工的和/或使用自动密钥协议。也可以经由不对称(公共的)密钥密码术分配密钥，其中公共密钥被用于加密时间同步消息，并且唯一的私人密钥可用于解密它(反之亦然)。
自动密钥协议是一种被用于对抗篡改精确和同步的定时的企图的机制。自动密钥可以基于来自OpenSSL库内的公共密钥基础结构(PKI)算法。自动密钥依赖PKI来生成时间戳数字签名，以“标记”会话密钥。可以将自动密钥协议配置为对应于不同的时间同步模式，包括广播、服务器/客户端、和对称的主动/被动。根据所使用的同步模式的类型，可以将自动密钥操作配置为(1)经由键入的消息摘要检测包的修改，(2)经由数字签名识别和验证源，和(3)解译cookie加密。
转到图2A，图示了利用时间同步的示例的时域编码图，其中在编码器200的输入接收音频211连同一个或更多个代码210。代码210(在本领域中也被称作水印)可以指定广播识别，编程数据、或者任何其它信息，所述任何其它信息可能对于心理声学地插入到音频是期望的。由于编码器200基于时域编码，代码210被直接地嵌入到音频信号中，并且不需要域变换。在代码插入/调制块217中，在嵌入操作之前成形代码210以保证鲁棒性，并且通过将该代码增加到音频信号中而将代码210直接插入到音频中。在嵌入之前成形该代码使得编码器能够保持原来的音频信号可听度并且使得该代码听不见。用于时域编码的合适技术包括低位编码、脉冲编码调制(PCM)、差分脉码调制(DPCM)以及自适应差分脉码调制(ADPCM)。同步信号213从本地外部源(例如，装置110)接收，其中接口214更新时钟215精确的时间。来自时钟215的时间数据用于生成时间戳216，其用于在块217嵌入音频中的代码210，结果形成经编码的音频218。
由于时域编码倾向于是不太强壮的，基于频率的编码可以被用来插入代码，如图2B所示。类似于图2A，将代码220插入到音频221。然而，在图2B所示的频域内，在嵌入之前首先在222中将输入音频变换到该频域。将音频221从时域变换到频域使得编码器201能够将该代码嵌入到感知的重要成分中，结果形成更加强壮的代码。存在若干不同的频域，每个都由不同的数学变换定义，其可以用于分析信号。这些包括由Arbitron离散傅里叶变换(DFT)开发的临界频带编码技术(CBET)，和离散余弦变换(DCT)，其可以包括例如相位编码、扩频、以及回波数据隐蔽的技术。同步信号224从本地外部源(例如，装置110)接收，其中接口225更新时钟226精确的时间。来自时钟226的时间数据用于生成时间戳227，其用于在块227嵌入音频中的代码220，结果形成经编码的音频224。为了恢复该时间戳代码，在解码侧执行反变换225。
为了监控媒体曝光率的目的，不同的技术可以用于编码音频。例如，利用各种技术监控电视观看或者收音机收听习惯，在其中包括商业广告项目的曝光。在某些技术中，监控个体所暴露于的声能以产生识别或者表征被个体所观看或者收听的节目、歌曲、电台、频道、商业广告节目等等的数据。其中音频媒体包括提供这种信息的辅助代码，使用适当的解码技术以检测所编码的信息，例如，那些公开在由Jensen等人申请的美国专利号5,450,490和5,764,763，由Aijala等人申请的美国专利号5,579,124，由Fardeau等人申请的美国专利号5,574,962，5,581,800和5,787,334，由Neuhauser等人申请的美国专利号6,871,180，由Kolessar等人申请的美国专利号6,862,355，由Jensen等人申请的美国专利号6,845,360，由Preuss等人申请的美国专利号5,319,735，由Lee等人申请的美国专利号5,687,191，由Petrovich等人申请的美国专利号6,175,627，由Wolosewicz等人申请的美国专利号5,828,325，由Lee等人申请的美国专利号6,154,484，由Smith等人申请的美国专利号5,945,932，由Srinivasan申请的US200I/0053190，由Lu等人申请的US2003/0110485，由Dougherty等人申请的美国专利号5,737,025，由Srinivasan申请的US2004/0170381，以及由Srinivasan等人申请的W006/14362中的技术，因此所有的上述内容通过引用被并入本文。
在Bender等人的“用于数据隐藏的技术(Techniques for Data Hiding)”，IBM系统日志，第35卷，第3和4期，1996，提供了用于编码音频中的辅助代码，以及读取这种代码的技术的示例，在此将上述文献全部并入。Bender等人公开了一种用于编码被称作“相位编码”的音频的技术，其中音频片段被变换到频域，例如，通过离散傅里叶变换(DFT)，以便为每个片段产生相位数据。然后，修改相位数据以编码代码符号，例如一个位。通过与数据序列同步来执行对相位编码的音频的处理以读取该代码，并且使用已知的片段长度，DFT点和数据区间的值来检测相位编码数据。Bender等人也描述了扩频编码和解码，关于它们的多个实施方式在上文所引用的由Aijala等人申请的美国专利号5,579,124中公开。由Bender等人描述的另一个音频编码和解码技术是回波数据隐蔽，其中通过引入回波将数据嵌入到主机音频信号中。由回波延迟的值表示符号状态，并且通过任何适当的处理读取它们，该适当的处理用来评估所编码的延迟的长度和/或存在。
在R.Walker的“音频水印(Audio Watermarking)”，BBC Research and Development，2004中描述了更进一步的技术，或者技术的种类，被称作“振幅调制”。在该种类中，下降(fall)技术变更音频信号的包络，例如通过开槽或者相反地变更信号的简短部分，或者通过使包络受到长期的修改。通过检测表示开槽或其它修改的转换，或者通过在可与经编码的符号的持续时间相比较的时期上的累积或者集成，或者通过另一个适合的技术可以完成对该音频的处理以读取代码。
由Walker确定的另一种类的技术包括将音频从时域变换到一些变换域，例如频域，并且接着通过增加数据或者相反地变更所变换的音频来编码。可以通过Fourier、DCT、Hadamard、Wavelet或者其它变换，或者通过数字或者模拟滤波器来执行领域变换。可以通过增加调制载波或者其它的数据(例如噪声、类似噪声的数据、或者变换域中的其它符号)，或者通过变更所变换的音频，例如通过开槽或者改变一个或更多个频带、仓、或者仓的结合，或者通过结合这些方法来完成编码。其它的相关技术在变换域中变更音频数据的频率分布来编码。可以使用心理声学的掩蔽来使该代码听不见或者减少它们的显著性。读取通过这个种类内的技术编码的音频数据中的辅助代码的处理通常包括将经编码的音频变换到变换域，以及检测表示该代码的增加或者其它修改。
由Walker确定的更进一步的技术种类包括变更用于压缩(是否有损或者无损的)或者其它目的的编码音频数据，例如，以MP3格式或者其它的MPEG音频格式、AC-3、DTS、ATRAC、WMA、RealAudio、Ogg Vorbis、APTX100、FLAC、Shorten、Monkey′sAudio、或者其它格式编码的音频数据。编码包括对经编码的音频数据的修改，例如对编码系数和/或预定判断阈值的修改。通过使用预定音频编码参数的知识检测这种修改来执行对该音频的处理以读取该代码。
将理解的是可以使用不同的已知编码技术，或者单独或者共同使用上述技术。这种已知的编码技术包括但不限于：FSK、PSK(例如BPS)、振幅调制、频率调制、和相位调制。通过使用上述的时间同步技术，音频编码器可以提供改进的时间数据，其随后产生更加精确的结果。
在一些情况中，从所变换的媒体数据中提取签名，用于通过与已知媒体数据的参考签名进行匹配而进行识别。用于此目的的适用技术包括那些公开于由Ellis等人申请的美国专利号5,612,729，以及由Thomas等人申请的美国专利号4,739,398的技术，它们的每个都被分配给本申请的受让人，并且它们二者通过引用被整体并入本文。
还有其它适用技术是由Scherbatskoy申请的美国专利号2,662,168，由Moon等人申请的美国专利号3,919,479，由Kiewit等人申请的美国专利号4,697,209，由Lert等人申请的美国专利号4,677,466，由Wheatley等人申请的美国专利号5,512,933，由Welsh等人申请的美国专利号4,955,070，由Schulze申请的美国专利号4,918,730，由Kenyon等人申请的美国专利号4,843,562，由Kenyon等人申请的美国专利号4,450,551，由Lert等人申请的美国专利号4,230,990，由Lu等人申请的美国专利号5,594,934，由Bichsel申请的欧洲公开的专利申请EP0887958，以及由Young等人申请的PCT公布W091/11062的主题，所有的这些都通过引用被整体并入本文。
有利的签名提取技术通过变换函数，诸如FFT(快速傅里叶变换)将预定频率范围内的音频数据变换到该频域。在连续的时间间隔内，跨越预定频率范围的来自偶数频带(例如，8、10、16、或者32频带范围)的FFT数据被两个波段同时使用。当每个波段被选中时，处理这种波段内和这个时段中的FFT仓的能量值以形成该签名的一个位。如果存在用于该音频信号的每个间隔的十个FFT，例如，汇总在首五个FFT内的这种波段的全部仓的值以形成值“A”，以及汇总在后五个FFT内的这种波段的全部仓的值以形成值“B”。就所接收的广播音频信号而论，值A由音频信号的一部分所组成，该音频信号的一部分就是在被用于形成值B的那些音频信号之前的广播消息。为了形成该签名的位，比较值A和B。如果B大于A，该位被分配值“1”，而如果A大于或等于B，该位被分配值“0”。因此，在每个时间间隔期间，生成该签名的两个位。
一个有利的技术从收集研究数据的位置远程地执行代码检测和签名提取中的一个或两个，正如在2003年1月2日由S.Kolessar申请的美国公开的专利申请2003/0005430所公开的，该专利申请被转让给本申请的受让人，并因此通过引用被全部地并入本文。
转到图3，提供了为了基于频率的音频签名(307)的生成而预处理301引入音频的示例性实施方式。对于预处理，数字化(必要时)该音频，并且将该音频转变为通用格式，诸如在某个采样率(例如44.1KHz)上的原始格式(16位PCM)。可以如本领域所公知的那样，连同振幅标准化一起执行过滤器，诸如带通滤波器。可以将信号进一步地划分为大小与基础声事件的变化速率相媲美的帧，以产生特定的帧速率。可以将锥形窗功能应用到每个块，并且应用重叠以确保改变的鲁棒性。然后，在预处理音频上执行变换303，以将其从时域转换到频域。适当的变换尤其包括FFT，DCT，Haar变换和Walsh-Hadamard变换。
在应用变换之后，特征抽取块304有知觉地从可能基于Mel频率倒谱系数(MFCC)或者谱平面度测量(SFM)的音频识别有意义的参数，其是对用于频谱中的频带的类似音调或者类似噪声的质量的估计。另外，特征抽取304可以使用波段表示向量，该波段表示向量基于具有突出音调，诸如顶点的波段的指标。另选地，可以使用每个波段的能量级，并且可以进一步地使用bark尺度波段的能量，以获得指示在时间和频率分析两者中的能量带差的散列字符串。在后处理305中，决定在该音频中的时间变化以产生特征向量，并且可以为了鲁棒性规范化和/或量化该结果。
指纹模式306接收由305计算的特征向量序列并且为后来的检索处理/建模该矢量。这里，该矢量服从(距离)量度和指标算法，以参与后面的检索。在一个实施方式下，可以将音频片段的多维矢量序列概括成使用多块过滤能量(例如，16块)的平均值和漂移以生成多位签名(例如，512位)。在另一个实施方式中，该矢量可以包括平均零交点比率，经估计的每分钟拍数(BPM)，和/或表示一部分音频的平均功率谱。在又一个实施方式中，模式306可以基于特征的序列(踪迹，轨迹)来产生二进制向量序列。可以进一步将矢量序列分组以形成电报密码本，虽然在这个例子中可能丢失该音频当时的特征。本领域技术人员可以理解的是可以利用多种模式的技术，取决于所使用的系统的应用和处理能力。一旦建模，存储结果签名307并为了后来的匹配而最终传输该结果签名307。
继续图3A，从本地的外部信源(例如，装置110)接收同步信号308，在那里接口309为时钟310更新精确的时间。来自时钟310的时间数据用于为在307提取的签名生成时间戳311。相比于时间戳基于精确的时间，具有更大的把握来产生该音频签名随后的识别。优选地在编码器111中生成音频签名，然而也可能在装置110或者其它硬件122中生成。
转到图3B，公开了另选实施方式，其中利用时钟校正形成时域音频签名。这里，音频320在321受到预处理，其中经该音频数字化(必要时)并且将其转变为通用格式，诸如处于某个采样率(例如，44.1KHz)上的原始格式(16位PCM)。可以如本领域所公知的那样，连同振幅标准化一起执行过滤器，诸如带通滤波器。可以将信号进一步地划分为大小与基础声事件的变化速率相媲美的帧，以产生特定的帧速率。接下来，直接从所处理的音频帧中提取音频特征，其中不同于图3A的实施方式，该音频不受转换的影响。显著的音频特征包括用于特定帧中音频的零交点、顶点、最大峰值、平均帧幅度、以及其它特征。一旦被提取，后面的处理333可以通过将预定阈值应用到帧来进一步处理特征，以确定信号交叉等等。类似于图3A，执行建模334以确定音频特征的基于时间的特性以形成音频签名335，存储音频签名355并为了匹配最终将其发送。
从本地的外部信源(例如，装置110)接收同步信号336，其中接口337更新时钟338精确的时间。来自时钟338的时间数据用于生成时间戳339，其用于在335中提取签名。再次，利用诸如上面所描述的那些时钟同步技术增加所生成的音频签名的随后识别的准确度。图3B的音频签名优选地在编码器111生成，然而也可以在装置110或者其它硬件122中生成。
虽然已经参考部件、特征等的具体布置描述了各种实施方式，但是这些并不旨在穷尽所有可能的布置或者特征，并且事实上，许多其它实施方式，修改以及变型对本领域技术人员来说将是能够确定的。

Claims (20)

1.一种用于同步处理装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述处理装置中接收音频信号；
在所述处理装置中产生第一时间数据；
经由所述处理装置上的耦合接口接收第二时间数据；
在所述处理装置中处理所述第二时间数据，以确定该第二时间数据是否是预定类型；
在所述装置中处理所述音频信号，以便生成与所述音频有关的至少一个可识别特征；
如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及
将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个可识别特征包括嵌入到所述音频中的辅助代码。
3.如权利要求2所述的方法，其中所嵌入的辅助代码在该音频信号中实质上听不见。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述辅助代码包括识别(i)与所述音频信号有关的内容以及(ii)所述音频信号的源中的至少一个的信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个可识别特征包括音频签名，所述音频签名包括识别该音频信号的(i)基于频率的特征以及(ii)基于时间的特征中的至少一个的数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第二时间数据的处理包括确定所述第二时间数据是否来源于预定IP地址的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第二时间数据的处理包括确定所述第二时间数据是否具有高于所述第一时间数据的层次次序的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述耦合接口包括(i)蓝牙接口、(ii)WiFi接口、(iii)USB接口和(iv)RS-232接口中的一个。
9.一种处理装置，所述处理装置包括：
音频接口，所述音频接口用于在所述处理装置中接收音频信号；
处理器，所述处理器耦合到所述音频接口；
定时装置，所述定时装置用于在所述处理装置中产生第一时间数据；
耦合接口，所述耦合接口用于接收第二时间数据；其中，所述处理器：
(i)处理所述第二时间数据，以确定该第二时间数据是否是预定类型，
(ii)处理所述音频信号，以生成与所述音频有关的至少一个可识别特征，以及
(iii)如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及
输出端，所述输出端用于将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述至少一个可识别特征包括嵌入到所述音频中的辅助代码。
11.如权利要求10所述的装置，其中所嵌入的辅助代码在该音频信号中实质上听不见。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述辅助代码包括识别(i)与所述音频信号有关的内容以及(ii)所述音频信号的源中的至少一个的信息。
13.如权利要求9所述的装置，其中所述至少一个可识别特征包括音频签名，所述音频签名包括识别所述音频信号的(i)基于频率的特征以及(ii)基于时间的特征中的至少一个的数据。
14.如权利要求9所述的装置，其中所述处理器处理所述第二时间数据，以确定该第二时间数据是否来源于预定IP地址。
15.如权利要求9所述的装置，其中所述处理器处理所述第二时间数据，以确定所述第二时间数据是否具有高于所述第一时间数据的层次次序。
16.如权利要求9所述的装置，其中所述耦合接口包括(i)蓝牙接口、(ii)WiFi接口、(iii)USB接口和(iv)RS-232接口中的一个。
17.一种系统，所述系统包括：
便携式装置，所述便携式装置包括用于接收第一时间数据的数据接口；
处理装置，所述处理装置包括：
音频接口，所述音频接口用于在所述处理装置中接收音频信号；
处理器，所述处理器耦合到所述音频接口；
定时装置，所述定时装置用于在所述处理装置中产生所述第二时间数据；
耦合接口，所述耦合接口用于从所述便携式装置接收所述第一时间数据，其中所述处理器：
(i)处理所述第一时间数据以确定该第一时间数据是否是预定类型，(ii)处理所述音频信号以生成与所述音频有关的至少一个可识别特征，以及(iii)如果所述预定类型被确定，则将所述第二时间数据与所述可识别特征相关联；以及
输出端，所述输出端用于将所述可识别特征连同相关联的第二时间数据一起发送。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述至少一个可识别特征包括嵌入到该音频中的辅助代码。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述至少一个可识别特征包括音频签名，所述音频签名包括识别该音频信号的(i)基于频率的特征以及(ii)基于时间的特征中的至少一个的数据。
20.如权利要求17所述的系统，其中所述处理器处理所述第二时间数据，以确定所述第二时间数据是否具有高于所述第一时间数据的层次次序，并且其中所述耦合接口包括(i)蓝牙接口、(ii)WiFi接口、(iii)USB接口和(iv)RS-232接口中的一个。
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