CN107506681A - 一种基于声波的条码系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于声波的条码系统，包括条码，印刷在载体表面或显示于屏幕；编码单元，将载有有效信息的声波信号编码成条码；解码单元，扫描并将条码信息还原为原始的声波。本发明的系统，将条码技术与声音有效结合，丰富了信息的表达和传播方式，扩展了条码的应用范围。

Description

一种基于声波的条码系统
技术领域
本发明涉及一种条码，尤其涉及一种基于声波的条码系统，属于声音的数字化领域。
背景技术
近年来，微信、支付宝等的成功让人们充分意识到了二维码、一维码等条码技术在信息传播、交流、数据交换、支付等各方面的巨大应用潜力。已有的条码应用方式通常是利用手机的摄像头对准条码区域进行扫描并解码出条码中所编码的文字或者链接页面等信息，引导用户访问相关网络链接，或根据文字内容进行支付或加入特定群组。
然而，条码受限于上述表现方式，在商品信息、个人信息等更需要声音交流的领域尚无法展开更有效的应用。例如已有的一维码可以展示商品的名称和价格，二维码可以简要展示产品的规格、用途等信息，但均无法对商品进行详细说明。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于声波的条码系统，能够利用一维码、二维码等条码技术播放音频片段，从而有效扩展了条码的应用范围，丰富了信息的表达和传播方式。
具体的说，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于声波的条码系统，包括条码，印刷在载体表面或显示于屏幕；编码单元，将载有有效信息的声波信号编码成条码；解码单元，扫描并将条码信息还原为原始的声波。
利用上述条码系统，可通过扫描条码使用户以声音的方式了解商品的详细信息（例如超市销售人员对商品用途、价格、产地、特点的语音讲解）、个人简介（例如应聘者的简单自我介绍）、电影电视海报（例如影视剧主演对该电影和电视剧的宣传录音等）。
由于音频内容蕴含的内容是巨大的，无法采用传统的直接将文字编码为条码的方式（通常一维码的信息量不超过30，二维码的信息量为3K，QR二维码最多可容纳128K），因此对于大容量的音频文件，本发明的条码系统，编码单元的编码方式为：将目标音频文件存储于连接网络的服务器上，编码单元将该服务器的网络地址和音频文件在服务器上的目录地址编码为条码；对应的解码单元从条码解码出存放目标音频文件的服务器的网络地址和音频文件在服务器上的目录地址，从而播放该目标音频文件。
对于较为简单的音频文件，例如对应商品A的音频文件内容：『商品A产于山东菏泽，特点是口感清脆』，这样的音频文件内容通常只有2K，在这种情况下，本发明的条码系统，编码单元将目标音频文件调制成二维条码数据，解码单元将二维条码数据解码成目标音频文件。
上述所称的调制，可以是音频领域的模数-数模过程，也可以是直接将音频数据经过BASE64转换，然后再把BASE64编码的内容编码成二维码，解码单元从二维码还原BASE64编码，然后解码出音频文件内容即可。
随着技术的发展，也可以采用若干更为先进的二维码SDK进行二维码的生成从而使其可承载更多的内容，例如草料二维码、iQR码、蛐蛐二维码等SDK可生成包含几十K甚至1M内的内容，更为先进的日本PM-Code三层二维码甚至可提供1000G的内容。因此，可以预期随着二维码编码解码技术的不断发展，直接将要播放的音频文件调制为二维码等可用性将越来越广。
对于通常的音频文件，例如主要是大小1M左右、码率64K的的商品信息介绍、个人简介等，为了便于提高本发明系统的可用性，本发明的条码系统，编码单元将目标音频文件以字节读取并分割成文件片段，从而生成多个二进制文件； 将多个文件用编码生成对应的二维条码； 解码单元扫描并识别二维条码，从而获得声音信息，实现目标音频文件的还原。
作为上述技术方案的一个具体实现，可利用目前流行的智能手机以可变码率、平均64K的方式录制音频文件，在该码率下1M可存储十多分钟的音频内容，基本满足实际需求。将所生成的音频文件按字节读取并分割，在每个分割的文件头部标志文件片段的编号，从而获得与音频文件对应的一系列二进制文件；以目前最为主流的Quick Response编码相关二进制文件生成对应的二维码，并打印到印刷品或显示在屏幕上。扫描并识别相关二维码即可获得对应的声音音频信息。
作为上述方案的一种优化实现，编码单元将目标音频文件分割成多个音频片段；针对每个音频片段进行频谱分析; 根据预设的频点与码值映射表将每个音频片段的频谱转换为码值排列，将所有音频片段映射的码值排列编码成对应的二维条码；解码单元根据预设的频点与码值映射表从二维条码中获得每个音频片段的频谱，并将多个音频片段还原成目标音频文件获得对应的声音音频信息。
在上述中，为了提高编码效率，目标音频文件分割成多个音频片段的依据为根据预设频点数在音频片段所有频点数据的比重值。
本发明所提供的条码系统，尽管没有明确限定，但本领域技术人员可以理解，所提供的二维码解码单元主要运行在智能手机、平板电脑等具有摄像头、可对二维码进行扫描并内置了常见二维码解码算法的设备中。编码单元通常是运行在台式机电脑上，并通过打印到PDF或图像文件或印刷品实现二维码的输出。
附图说明
图1-4分别为实施例1-4所对应的二维码示例。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的工作原理和效果，在下述中申请人提供了本发明技术方案的若干具体实现。如下所提供的实施例仅为示意性的，并不对本发明构成特别限定。
实施例1
以互联网上现存的音频文件为例，例如位于如下连接地址的格式为wav的音频文件：http://www.kozco.com/tech/LRMonoPhase4.wav，采用QR Code产生二维码，所产生的二维码如附图1所示。在具体操作中，电脑或手机中二维码生成器作为编码单元，上述音频文件的网址和位置作为待编码信息，在二维码生成器中进行二维码生成，用户只需用手机中具有二维码识别功能的APP作为解码单元扫描上述生成的二维码即可播放目标音频文件。
实施例2
申请人截取了一段手机短信铃声作为测试音乐，该文件大小为1K，文件格式为midi，将其用bese64编码，然后所得编码采用QR Code产生二维码，所产生的二维码如附图2所示。在本实施例中，作为调制的base64编码方法是本领域技术人员广泛掌握的，也有诸多开源app可实现上述功能。电脑或手机中二维码生成器作为编码单元，上述音频文件的base64编码作为信息，在二维码生成器中进行二维码生成，用户只需用手机具有二维码识别功能的APP作为解码单元扫描上述生成的二维码即可还原出base64编码，然后使用base64解码程序即可得到原始音频文件进行播放。
实施例3
采用较长时间的音频文件，音频格式为AMR，将其按字节读取分割生成若干个二进制文件，在文件头部标志文件片段的编号；这些生成的若干个文件用QR编码成对应的二维码，如图3所示；所生成的二维码以图像形式显示在显示器，将二维码通过移动终端应用程序进入识别界面，扫描二维码，进行识别和解码，最终得到音频信息。
在该方法中，由于涉及到AMR录音文件的分隔和QR编码、解码，需要设计能够直接识别AMR文件的二维码解码和编码器，这是容易实现的。
实施例4
在该实施例中，使用如下的频点与码值表，0 = 400hz、1 = 700hz、2=1000hz，3=1300hz，4=1700hz、5=2000hz、6=2300hz、7=2700hz、8=3000hz、9=3400hz，在这些码值中每相邻的两个以此以两个英文字母进行细化，也就是0和1之间a=500hz、b=600hz，以此类推，从而构成整个对应表。
取测试用的音频文件，将其均匀切分成多个文件，以每个文件音频片段中在上述对应点内的预设频点数在音频片段所有频点数据的比重值作为标号对文件进行命名。针对每个音频片段进行频谱分析（例如16k采样获得原始宽频信号后进行FFT变换，将时域信号变换至频域信号加以分析）; 以20ms为间隔时间排列，根据预设的频点与码值映射表将每个音频片段的频谱转换为码值排列，将所有音频片段映射的码值排列进行QR编码成对应的二维条码；二维码解码器读取所生成的QR解码还原出码值排列，根据预设的频点与码值映射表获得每个音频片段的频谱，对频域数据进行扩展，还原成全尺寸FFT数据，进行IFFT，变换到时域信号，获得对应的、可播放的声音音频信息（附图4显示了时长为1.6秒的音频片段）。
为了简化上述操作，尽可能利用现有技术，在上述二维码编码和解码中也可不使用上述定义的频点与码值表而采用电信领域更通用的数模-模数转换方式，例如可采用国际电联的G.711 A-Law音频编码解码方式，并以语音的输入值转码成8 bit 输出值，对该输出值进行QR编码和解码。

Claims (6)

1.一种基于声波的条码系统，其特征在于包括条码，印刷在载体表面或显示于屏幕；编码单元，将载有有效信息的声波信号编码成条码；解码单元，扫描并将条码信息还原为原始的声波。
2.根据权利要求1的条码系统，其特征在于编码单元的编码方式为：将目标音频文件存储于连接网络的服务器上，编码单元将该服务器的网络地址和音频文件在服务器上的目录地址编码为条码；对应的解码单元从条码解码出存放目标音频文件的服务器的网络地址和音频文件在服务器上的目录地址，从而播放该目标音频文件。
3.根据权利要求1的条码系统，其特征在于编码单元将目标音频文件调制成二维条码数据，解码单元将二维条码数据解码成目标音频文件。
4.根据权利要求3的条码系统，其特征在于编码单元将目标音频文件以字节读取并分割成文件片段，从而生成多个二进制文件； 将多个文件用编码生成对应的二维条码； 解码单元扫描并识别二维条码，从而获得声音信息，实现目标音频文件的还原。
5.根据权利要求4的条码系统，其特征在于编码单元将目标音频文件分割成多个音频片段； 针对每个音频片段进行频谱分析; 根据预设的频点与码值映射表将每个音频片段的频谱转换为码值排列，将所有音频片段映射的码值排列编码成对应的二维条码；解码单元根据预设的频点与码值映射表从二维条码中获得每个音频片段的频谱，并将多个音频片段还原成目标音频文件。
6.根据权利要求5的条码系统，其特征在于目标音频文件分割成多个音频片段的依据为根据预设频点数在音频片段所有频点数据的比重值。
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