CN1647581A - 音频分配 - Google Patents

Abstract

本发明涉及服务提供商分配信号给收听者的方法。在传递音频信号给收听者之前，音频信号的音频印记为收听者而个人化。个人化可以例如利用一组头部相关传输函数(HRTF)过滤音频信号来执行，所述头部相关传输函数由用户专门的参数所定义。这用于最小化执行音频信号的非法拷贝的影响。本发明还涉及播放分配的音频信号的方法和用于播放分配的音频信号的设备，其中个人化信息被检测并用作一个水印，该水印在播放分配的音频之前被识别并解释。

Description

音频分配

技术领域

本发明涉及把音乐从服务提供商分配给收听者的方法。本发明还涉及用于把音乐从服务提供商分配给收听者的设备。本发明还涉及播放所分配的音频信号的方法，以及最后的用于播放所分配的音频信号的设备。

背景技术

近来，数字音乐在互联网上的分配已经获得流行并且效果显著。部分原因是因为MP3压缩格式的广泛使用，该格式使用许多小到可以被家庭用户下载的音乐文件来容许音乐相对较高质量的再现。使用MP3，一般三分钟的歌曲可以被压缩到大概2.5到3兆字节大小的文件中，同时保持能与从CD播放的音乐质量媲美的声音质量。使用能传输56千字节/每秒的低价位调制解调器的连接到互联网的家庭用户可以在几分钟内下载歌曲。

播放数字音乐的许多应用已经发展为个人计算机上的使用。另外，可携数字音乐播放设备也得到了发展，其可从个人计算机下载MP3编码的音乐，并播放下载的音乐。这些可携数字音乐播放器具有超过以前所知的可携数字音乐播放器的众多优点，比如可携磁带播放器或者可携CD播放器。例如，因为可携数字音乐播放器通常能被存储在固态存储器内，当在物理振动期间使用该设备，不会引起机械部件的跳动或其他的、掺杂在音乐中的干扰声音。另外，可携数字音乐播放器可被做的非常小，并且不被它们所播放的介质限制于特定的形状因素。

这些优点以及若干制造各种播放MP3编码音乐的模型的公司使得可携数字音乐播放器十分普及。

MP3播放器还用于汽车之中的使用，以及作为家庭音频系统的一部分。这些数字音乐播放器经常使用硬盘或者CDROM来存储音乐。该设备的基本优点是它们在小空间内存储大量音乐的能力。例如，按照MP3格式存储的大概1兆字节每分钟的CD音质的音乐，单个CD-ROM可以存储多于十个小时的高质量音乐。符合个人计算机上3.5英寸驱动器、并且具有超过30千兆字节容量的硬盘现在可以廉价地获得。这样的驱动可存储大于300小时的高质量MP3编码音乐。

在诸如互联网的网络上分配数字音乐的能力为消费者和艺人提供若干潜在的优点。

消费者能够选择他们所想购买的特定的歌曲、通过互联网偿付这些歌曲并且下载它们。不必去逛音乐店，音乐可以通过调制解调器或者其它通信设备在几分钟内传递。因为没有制造和包装的成本，并且提供数字音乐只涉及最小的分配成本，分配到互联网上的数字音乐的售价比其它方式分配的音乐售价要低，同时仍然保持相对较高的利润范围。一旦下载，诸如MP3格式音乐的数字音乐提供给消费者高度的灵活性。该音乐可存储在可搜寻的数据库中，并在任意数量的设备上播放。

MP3文件没有提供能防止在互联网上非法传播分配完整的拷贝的技术装置。MP3格式中没有识别版权持有者和被许可者、或者以任何方式保证版权所有者将因为使用音乐而被补偿的东西来防止未授权的拷贝被播放。

作为缺乏版权管理的结果，唱片工业积极地反对大范围地采用MP3作为在互联网上分配音乐的格式。相反，该工业与技术公司联合以组成安全数字音乐组织(SDMI)，开发具有可接受的版权管理的数字音乐格式。目前为止，SDMI成员中有相当多的争论，虽然宣布了一个提议的标准，但是还没有任何的数字音乐播放器实现该SDMI格式。因为安装的MP3用户的基数和MP3的流行度，唱片工业推广它自己的音乐格式的努力是否会获得成功尚不明朗。

唱片工业还考虑保留对音乐内容，以及市场控制的问题。

唱片工业参与数字音乐的分配将对唱片工业和初期的数字音乐工业至关重要。因为大部分的唱片标签具有几乎所有流行音乐的权利，以及具有与几乎所有流行音乐艺人的合同，并且因为对于它们来说，拥有这些权利是重要的，如果唱片产业考虑的问题没有得到解决，大多数艺人的许多音乐不太可能以压缩的数字格式而被分配。同时，消费者不愿意因为数字音乐可得性而被严重限制的数字音乐播放器付款，和不愿意为不提供价格、质量、或者在诸如CD的其它介质上可得的选择优点的数字音乐而付款。

本发明还涉及其它包括音频的数字信号的其它种类，例如wma格式或者其它包括音频的信号，比如视频(例如mpeg格式、avi格式)和计算机游戏。

发明内容

本发明的一个目的是提供有益的音频分配，由此降低了包括诸如音乐和视频的音频数据的分配的信号的未授权复制的危险。

这是通过本发明由用于本发明的提供商向收听者分配音频信号的方法来实现的，其中在收听者访问音频信号之前，音频信号的音频印记对所述收听者是个人化的，利用一组头部相关传输函数过滤音频信号来执行所述个人化处理，所述头部相关传输函数包括专门用于所述收听者的收听者参数。

因此，即使在技术上可以拷贝音频数据，但是得到的声音体验只对初始的收听者是最佳的。另外，在下载音频数据后，所提供的音频具有一种水印的收听者特定信息，由此，就可能通过比较音频数据中被识别的参数和存储在数据库中的参数比较来识别收听者。另一个优点是服务提供商不需要暴露原始音频数据给其它团体，比如尤其是剽窃者。本发明的进一步使用是HRTF过滤的音频可以低价格被售出，接着在之后，收听者可能想要购买原始的音频。

在一个实施例中，在将所述音频信号分配给所述收听者之前执行个人化处理。因此，向服务提供商保证只分配经个人化处理的音频，使得未授权的人访问原始音频信号的危险最小化。

在一个特定的实施例中，在不同的专门用于所述收听者的收听者参数组中选择头部相关传输函数组中的收听者参数。因此，收听者可选择专门的兴趣的音频印记。例如，可以是在卡耐基礼堂一个专门的座位，在温布利大球场的前排等等。

在另一个实施例中，按照基本上不能听见的方式修改了头部相关传输函数组，其中通过在过滤音频信号之前将信息嵌入到头部相关传输函数组来执行所述修改。因此，可以添加信息，提供例如播放设备解释的信息。该信息可以是例如音频信号的截止日期，在该日期之后再也不能播放音频信号。

本发明还涉及播放分配的音频信号的方法，其中根据专门用于指定收听者的第一收听者参数改变音频信号的音频印记，包括如下步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，

—将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较，

—如果所述检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，则播放所述音频信号。

因此，播放设备可将修改充当水印使用，并确定音频信号是否已经被播放设备的所有者/用户所购买。该修改可是专门的收听者参数，比如收听房间传音性、扬声器类型、可听见频率的范围等等。

在一个指定的实施例中，步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，和

—将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较，

通过将根据所述第一收听者参数已经被改变的音频信号和根据所述第二收听者参数已经被改变的对应的音频信号比较来执行。这是检测和比较音频的一种简单方式。

在一个实施例中，第一和第二收听者参数是用在头部相关传输函数中的参数，并且其中音频信号已经通过使用具有专门用于一个指定收听者的收听者参数的头部相关传输函数组来过滤音频信号来改变音频信号。这些HRTF就是收听者的特定函数，其对每一个收听者是唯一的，因此在音乐上提供一个指纹，使得可能清楚地识别正确的收听者。

在一个指定的实施例中，步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，和

—将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较，

通过将已经被具有所述第一收听者参数的头部相关传输函数组过滤的音频信号的频谱和具有所述第二收听者参数的头部相关传输函数组的频谱比较来执行。这是检测和比较的一个十分可行的方式，并且不要求访问原始音频信号。

在一个指定的实施例中，还包括如下步骤：

—在过滤音频信号之前检测已经被嵌入到头部相关传输函数中的信息，并且如果检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，则播放所述音频信号。

因此，能检测例如被服务提供商先前嵌入的信息，并且可根据该信息采取行动。因为嵌入的信息，行动不是播放音频。

本发明还涉及播放分配的音频信号的设备，其中可根据专门用于一个指定收听者的第一收听者参数改变音频信号的音频印记，包括：

—用于检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数的装置，

—用于将所述检测的第一收听者参数和存储在本地的第二收听者参数比较的装置，

—用于如果所述检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，播放所述音频信号的装置。

WO 01/24576公开了依照人们的个人听觉简档对听觉问题的远程音频处理，以及心理声学处理的使用。在这个文档中，该处理不是用于保护音频的拷贝，而是用于优化具有听觉障碍的收听者的声音。

附图说明

将参考附图描述下面的本发明的优选实施例，其中

图1说明根据本发明的方法，

图2说明根据本发明的设备，

图3显示音频数据中的HRTF信息如何能被用作用于识别音频数据的收听者的一个水印，和

图4显示利用播放设备播放分配的音频数据的方法。

具体实施方式

在本发明中，一组头部相关传输函数(HRTF)被用作针对特定的人作个人化音频处理。HRTF被定义为描述声音如何从特定的音源传播到耳朵的函数，而属于一个组的HRTF的数目可以是一个描述从一个音源传播到耳朵的声音传播的HRTF，也可以是根据传递声音的音源的数量和耳朵数量的多个HRTF。

下面定义HRTF。通过在耳膜处寻找由指定的音源产生的声压(考虑到诸如耳朵和外耳形状的距离)，所有需要的是从音源到耳膜的冲击反应，其可以通过将麦克风放在耳朵处来测量。这被称之为头部相关冲击响应，并且它的傅立叶变换被称之为头部相关转换函数(HRTF)。HRTF捕获音源位置的所有物理线索。一旦获知左耳和右耳的HRTF，就能够合成来自单耳源的精确的双耳信号。头部相关转换函数是公知的，并在许多文档中描述，比如Blauert，Spatial hearing：ThePsychophysics of Human Sound Localizaiton(Mit Press，Cambridge，MA，1983)。当音频被一组HRTF过滤时，为拥有该组HRTF的人优化该音频，并且因此音频体验不为别人而只为拥有该组HRTF的人优化。该HRTF是具有用于特定的人的专门的参数和系数的滤波函数。对于特定的人，根据前面所提到的特定的音源获取不同HRTF组。HRTF尤其依赖于音源和人之间的距离，以及函数参数所在房间的特性。当音源例如是耳机时，HRTF依赖于声音再现所通过的耳机。使用这个函数过滤音频的结果是获取了耳机周围音频的最优的空间再现。音源还可以是一般的扬声器，在这种情况下需要执行串音消除，这可以根据例如HRTF来实现。

图1说明根据本发明的方法；收听者101将用作生成一组头部相关转换函数(HRTF)的数据传递给服务提供商105。收听者请求音频数据107，比如一段音乐或者其它包括音频的多媒体数据，比如电影或者计算机游戏。服务提供商105接着从存储介质111读取音频数据109并且使用接收者专门的HRTF组过滤数据。过滤的数据113接着被分配到收听者101，收听者103能够立刻播放数据和体验最优化的音频。

收听者能够获取在商店、家庭、货栈或者其它测量位置的收听者数据，在这些位置测量HRTF参数的装备是可获得的。另外，可利用测量位置和收听者之间的网络来执行测量。当测量HRTF参数时，收听者可以选择音频体验应当仿真哪种环境，这可以是例如在卡耐基礼堂一个专门的座位，在温布利大球场的前排等等。在这种情况下，收听者不需要出现在特定的环境；测量位置可能已经具有关于这些位置声效的一般数据，其将被合并到收听者测量过程中。因此可以为每个收听者生成许多不同组的HRTF参数，并且当收听者请求音频数据时，他还选择音频体验应当仿真哪种环境。

图2说明根据本发明的设备。在一个指定的实施例中，服务提供商是互联网服务提供商(ISP)。ISP通过诸如互联网的公共通信网络把包括音频的多媒体数据提供给收听者。为了使收听者能够购买音乐，需要ISP具有将用在一组HRTF中的至少一组收听者专门的参数。用于仿真环境的参数在生成HRTF组时接着被用于合并收听者专门的参数，接着可以为每个收听者获取多个环境专门的HRTF参数。收听者使用发射机将获取的HRTF参数203传送到ISP。在这个指定的例子中，发射机是一个计算机中通过互联网与ISP通信的I/O适配器。

ISP接着利用接收机207接收参数；接收机可以是例如服务器中通过互联网与发射机通信的I/O适配器。在一个实施例中，参数被存储在数据库209中。该数据库可包括来自多个收听者的参数，这些收听者可以通过例如收听者ID进行识别。另外，数据库还可为每一个收听者包含不同的参数组，这些参数是专门用于上述的不同的环境。接着，当收听者例如使用属于ISP的网页请求音频数据时，收听者输入一个ID并识别请求的音频数据。该ISP接着根据ID定位收听者的HRTF参数，然后ISP在数据库211中定位音频数据。利用收听者的HRTF参数过滤213识别的音频数据。发射机215通过互联网把经过滤的音频数据发送给收听者，并通过接收机在收听者处接收。并且，接收机可以是例如一个计算机中通过互联网与发射机通信的I/O适配器，并且发射机是服务器中通过互联网与收听者通信的I/O适配器。接收机217在数据库219中存储所接收的数据。音频数据现在对于收听者是可得的，用于通过播放设备219从数据库221接收数据来播放所述音频数据。播放设备可以是任何设备，比如可携DVD、CD、MP3播放器等。因为上面所述的，处理过的音频具有对一个收听者是唯一的特性。因此，即使可以在技术上拷贝结果，得到的声音体验只对于原始的收听者是最佳的。另外，在下载了音频数据之后，音频已经被提供给是一种水印的收听者专门的信息，由此可能通过将在音频数据中识别的参数和存储在例如数据库209中的参数进行比较来识别收听者。可以按照一种听不见的方式修改HRTF组，使得将信息嵌入到HRTF中成为可能。该信息可以例如是允许收听者播放音频数据之前的日期。

通过数据经由互联网被下载之前利用HRTF组来执行过滤音频数据，两个或者更多的声道被“映射”到正好两个信号上，这两个信号表示左和右扬声器。因此在下载时只需要两个通道。

本发明不限于互联网上的分配。服务提供商还可以在CD的音频内容已经使用HRTF被个人化处理后，发送CD到收听者。另外，收听者可以是服务提供商自己，并且当他制作原始CD的拷贝时，接着使用收听者专门的HRTF过滤这些拷贝。因此为收听者优化了音频，并且进一步将该音频个人化，减少其它用户对该音频的兴趣。HRTF的功能可以按照如下的方式被合并到CD记录器设备中，该方式中只可能在音频被收听者专门的HRTF过滤之后记录音频。

图3显示音频数据中的HRTF信息如何能被用作水印，以识别音频数据的收听者。首先，使用散列，比如指纹来识别原始内容。接着，可通过将音频数据和原始音频数据比较从音频数据提取HRTF参数。识别301 HRTF参数的另一个方法还可以是搜索音频数据的频谱中的特征并将这些特征与不同的HRTF组中的槽口比较。在提取HRTF参数之后，通过比较303提取的收听者特定的HRTF和在数据库305中将HRTF参数与收听者ID相链接的数据来识别收听者。在一个实施例中，该数据库可以是在图2中提到的ISP处的数据库209。整个识别过程可以通过处理器执行为实现上述步骤而设计的程序来完成。

图4说明通过播放设备播放分配的音频数据的方法。在播放音频之前，在401提取已经被用作过滤音频的HRTF组。这可以按照图3中的描述来完成。经检测的HRTF参数接着与存储在设备上并将收听者和设备链接的收听者特定的HRTF 405(U_HRTF)比较403。如果提取的HRTF组等于收听者专门的HRTF，则音频就没有被非法地拷贝，并且音频数据可以通过播放设备播放407。否则，音频数据就可以认定是非法的，并且播放过程结束409。播放设备可以是任何与耳机或者扬声器连接的设备，比如可携DVD、CD、MP3播放器等，其中这些设备包括处理装置，比如用于执行HRTF决定的微处理器。

在一个指定的实施例中，播放设备还包括决定和解释嵌入在HRTF组中的附加信息的装置。其的一个应用是检测收听者被允许播放音频信号之前的日期，并且如果日期截止，那么播放设备不能播放音频信号。

应当注意，在上面描述的实施例是示例说明而不是限制本发明，并且本领域的普通技术人员将能够涉及许多可替换的实施例，而不会偏离所附的权利要求的范围，在这些权利要求中，在括号之间的任何引用标志不能被理解为限制了权利要求。单词“包括”不排除除了权利要求所列出之外的其它元素或者步骤的存在。本发明可通过包括若干区分的元件的硬件的装置，和通过适当被编程的计算机的装置来实现。在一个设备权利要求中，枚举了若干装置，若干这些装置通过硬件的一个和相同的项目来体现。在不同的独立权利要求中互相叙述的某些方法的这个实事不表示这些方法的合并不能有利地利用。

总之，本发明涉及服务提供商分配信号给收听者的方法。在传递音频信号给收听者之前，音频信号的音频印记为收听者而个人化。个人化可以例如利用一组头部相关传输函数(HRTF)过滤音频信号来执行，所述头部相关传输函数由用户特定的参数所定义。这用于最小化执行音频信号的非法拷贝的影响。本发明还涉及播放分配的音频信号的方法和用于播放分配的音频信号的设备，其中个人化信息被检测并用作一个水印，该水印在播放分配的音频之前被识别并解释。

Claims (10)

1.一种用于服务提供商分配音频信号给收听者的方法，其中在收听者访问音频信号之前，音频信号的音频印记对所述收听者是个人化的，利用一组头部相关传输函数过滤音频信号来执行所述个人化处理，所述头部相关传输函数包括专门用于所述收听者的收听者参数。

2.根据权利要求1的方法，其中在将所述音频信号分配给所述收听者之前执行个人化处理。

3.根据权利要求1或者2的方法，其中在许多专门用于所述收听者的收听者参数组中选择了头部相关传输函数组中的收听者参数。

4.根据权利要求1-3任意一个的方法，其中按照基本上不能听见的方式修改了头部相关传输函数组，其中通过在过滤音频信号之前将信息嵌入到头部相关传输函数组来执行所述修改。

5.一种播放分配的音频信号的方法，其中根据专门用于指定收听者的第一收听者参数改变音频信号的音频印记，包括步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，

—将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较，和

—如果所述检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，播放所述音频信号。

6.根据权利要求5的方法，其中步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，和

—将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较，

通过将根据所述第一收听者参数已经被改变的音频信号和根据所述第二收听者参数已经被改变的对应的音频信号比较来实现。

7.根据权利要求5或者6的方法，其中第一和第二收听者参数是用在头部相关传输函数中的参数，并且其中音频信号已经通过使用具有专门用于一个指定收听者的收听者参数的头部相关传输函数组来过滤音频信号被改变。

8.根据权利要求7的方法，其中步骤：

—检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数，和

—将所述检测的第一收听者参数和存储在本地的第二收听者参数比较，

通过将已经被具有所述第一收听者参数的头部相关传输函数组过滤的音频信号的频谱和具有所述第二收听者参数的头部相关传输函数组的频谱比较来实现。

9.根据权利要求6-8任意一个的方法，其中还包括步骤：

—在过滤音频信号之前检测已经被嵌入到头部相关传输函数中的信息，并且如果检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，则播放所述音频信号。

10.播放分配的音频信号的设备，其中可根据专门用于一个指定收听者的第一收听者参数改变音频信号的音频印记，包括：

—用于检测用作改变所述音频信号的音频印记的所述第一收听者参数的装置，

—用于将所述检测的第一收听者参数和第二收听者参数比较的装置，

—用于如果所述检测的第一收听者参数识别出与被所述第二收听者参数识别的收听者是同一人的一个收听者，则播放所述音频信号的装置。

Images