JPH07111497A - 音声スクランブル装置および音声デスクランブル装置 - Google Patents

音声スクランブル装置および音声デスクランブル装置

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JPH07111497A
JPH07111497A JP5254183A JP25418393A JPH07111497A JP H07111497 A JPH07111497 A JP H07111497A JP 5254183 A JP5254183 A JP 5254183A JP 25418393 A JP25418393 A JP 25418393A JP H07111497 A JPH07111497 A JP H07111497A
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JP
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audio
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quantized data
voice
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JP5254183A
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Susumu Ibaraki
晋 茨木
Noboru Katsuta
昇 勝田
Seiji Nakamura
誠司 中村
Hironori Murakami
弘規 村上
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のサブバンドデータを有し、個々のサブ
バンドデータは振幅情報および前記振幅情報で正規化さ
れた後で量子化された量子化データを有するデジタル音
声信号を処理の対象とし、簡単な構成でスクランブル
し、スクランブル後の音声が聴く人に不快感を与えない
ような音声スクランブル装置を構成することを目的とす
る。 【構成】 検出装置11は音声装置の量子化データの位
置を検出し、スクランブル処理装置12は、その検出さ
れた量子化データにのみスクランブルを行う。これによ
り振幅情報はスクランブルによって変化しないので、ス
クランブルによる音声の振幅の変化は小さく、従って音
量の変化は少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のサブバンドデー
タを有し、個々のサブバンドデータは振幅情報および振
幅情報で正規化された後で量子化された量子化データを
有するデジタル音声信号を処理の対象とした音声スクラ
ンブル装置に関するものであり、通信内容を秘匿し、ス
クランブル後の音声信号が聴く人に極度な不快感を与え
ないような音声スクランブル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】まず、従来の音声スクランブル方式につ
いて説明する。従来のデジタル音声信号に対する音声ス
クランブル方式としては、例えば特開昭63−3132
3号公報に示されている。従来の音声スクランブル方式
を図を用いて以下に説明する。
【0003】図6は従来の音声スクランブル方式を実現
する音声スクランブル装置の構成図である。図6におい
て、61は排他的論理和装置、62はスイッチである。
以上のように構成された従来例の音声スクランブル装置
の動作を以下に説明する。
【0004】まず、図6に示した従来の音声スクランブ
ル方式が処理の対象とする音声信号は、複数の音声サン
プルとその最大値を示すレンジビットを持つフレームで
構成される音声信号である。このような音声信号の例に
は、衛星放送のAモードの音声信号があり、このような
形式の音声信号については、昭和58年5月号の放送技
術(衛星放送のテレビデジタル音声のしくみ)のp.100
〜p.105に詳しく示されている。このような音声信号を
入力し、排他的論理和装置61において音声信号とスイ
ッチ62の出力を排他的論理和し、その結果をスクラン
ブル出力する。このスイッチ62では、乱数および制御
信号を入力し、制御信号の制御により乱数もしくは0デ
ータを出力する。
【0005】このとき、スイッチ62における制御信号
による制御とは、レンジビットの大きさに応じて乱数の
大きさが可変になるように制御することである。すなわ
ち、レンジビットが大きいときには大きいレベルの乱数
を用いて処理を行い、レンジビットが小さいときには小
さいレベルの乱数を用いて処理を行い、レンジビットが
非常に小さいときにはスクランブルを行わないように処
理を制御する。これにより、聴く人に極度の不快感を与
えないスクランブル音声を得ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の音声スクランブル方式は、対象とするデータが
衛星放送の音声信号フォーマットの音声信号であり、複
数のサブバンドデータを有し、個々の前記サブバンドデ
ータは振幅情報および前記振幅情報で正規化された後で
量子化された量子化データを有するデジタル音声信号に
は適用できないという課題があった。
【0007】また、従来の音声スクランブル方式では、
全体の音声の音量が異常に大きくなることはないが、異
常な周波数成分が生じ、それが聴く人に不快感を与える
可能性があった。
【0008】本発明はかかる点に鑑み、複数のサブバン
ドデータを有し、個々のサブバンドデータは振幅情報お
よび振幅情報で正規化された後で量子化された量子化デ
ータを有するデジタル音声信号を、簡単な構成でスクラ
ンブルし、スクランブル後の音声が聴く人に不快感を与
えないような音声スクランブル装置および音声デスクラ
ンブル装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、複数のサ
ブバンドデータを有し、個々のサブバンドデータは振幅
情報および振幅情報で正規化された後で量子化された量
子化データを有するデジタル音声信号を処理の対象と
し、このデジタル音声信号を入力し、全てもしくは一部
のサブバンドデータの量子化データに対してスクランブ
ル処理を行い、前記振幅情報に対してはスクランブル処
理を行わないスクランブル処理装置から構成される音声
スクランブル装置である。
【0010】第2の発明は、本発明の第1の発明の音声
スクランブル装置でスクランブルされたデジタル音声信
号を処理の対象とし、スクランブルされた位置の量子化
データに対して、前記音声スクランブル装置におけるス
クランブル処理の逆変換となるデスクランブル処理を行
うデスクランブル処理装置から構成される音声デスクラ
ンブル装置である。
【0011】
【作用】第1の発明は前記した構成により、各サブバン
ドデータの量子化データに対してのみスクランブル処理
を行い、振幅情報に対してはスクランブル処理を行わな
い。この結果、各サブバンドデータにおいて、量子化デ
ータは乱数化されるので音声の内容は秘匿されるが、最
大振幅は保存されるので、各サブバンドデータの音量が
異常に大きくなることはない。したがって、異常な周波
数成分が生じず、さらに全体としてみても異常に大きい
振幅にはならない。以上のように、聴く人に不快感を与
えない音声スクランブル装置を簡単に実現できる。
【0012】また、第2の発明は前記した構成によっ
て、スクランブルされた量子化データに対して、その逆
変換となるデスクランブル処理を行うことにより、第1
の発明の音声スクランブル装置によりスクランブルされ
た音声信号を元に戻す。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。まず、本発明の音声スクランブル装
置において処理の対象となるデータに関する説明を示
す。
【0014】本発明の音声スクランブル装置において処
理の対象とするデータは、複数のサブバンドデータを有
し、個々のサブバンドデータは振幅情報および振幅情報
で正規化された後で量子化された量子化データを有する
デジタル音声信号である。このようなデジタル音声信号
の例は、電子情報通信学会の信学技報EA92−27
「MPEG1対応オーディオ符号化方式の概要」に示さ
れており、MPEG1標準音声のレイヤーIおよびレイ
ヤーIIの音声ビットストリームがこれに相当する。こ
のようなデジタル音声信号を作るMPEG1の音声符号
化の手順を以下に簡単に示す。
【0015】まず、A/D変換され、ディジタル化され
た後の複数個の音声サンプルからなるフレームデータ
を、周波数変換を行い複数のサブバンドに分割する。次
に、各サブバンドにおける最大振幅を決定し、各サブバ
ンドの音声サンプルデータをその最大振幅で正規化す
る。次に、正規化後の各サブバンドのデータを量子化
し、量子化データとする。この時、量子化するときの量
子化ビット数は、音声サンプルの特性によって各サブバ
ンドごとに決定され、その値により量子化を行ってい
る。最後に、各サブバンドの量子化ビット数を示すビッ
ト割当情報と、各サブバンドの最大振幅を示す振幅情報
と各サブバンドの量子化データを合成して音声信号とす
る。さらに、音声信号には符号化の方法などを示したヘ
ッダー情報も含まれる。
【0016】実際のMPEG1標準音声のレイヤーIの
音声符号化では、384サンプル(サンプル周波数4
4.1KHzで、8msec分)のデータを1フレーム
として、各フレームを32のサブバンドに分割する。し
たがって、各サブバンドは12個のサンプルから構成さ
れる。その後に前記したような、ビット割当、正規化、
量子化の処理を行い、ビットストリームが生成される。
【0017】このようにして作られたMPEG1標準音
声のレイヤーIのビットストリームフォーマットを(表
1)に示す。
【0018】
【表1】
【0019】(表1)において、headerがヘッダー情
報、allocation[sb]がビット割当情報、scalefactor[s
b]が振幅情報、sample[sb,s]が量子化データに相当す
る。ここで、sbはサブバンドインデックスで、各サブバ
ンドに対して番号を付し、各データがどのサブバンドに
対応したデータかを示すために用いられる。また、sは
サンプルインデックスで、各サンプルに対して番号を付
しており、各データがどのサンプルに対応したデータか
を示すために用いられる。また、32maxは、ビット
割当情報(allocation[sb])が0の時は、伝送しないこ
とを意味している。また、前記の処理には述べていない
が、error_checkは誤りを検査するための情報、ancilla
ry_dataは補助データである。
【0020】また、MPEG1標準音声のレイヤーII
の音声符号化では、レイヤーIの音声符号化よりも符号
化効率を上げるために異なる処理を行っており、異なる
フォーマットのビットストリームを生成する。しかし、
ビットストリームが、圧縮の方法を示したヘッダー情報
および複数のサブバンドデータを有し、個々のサブバン
ドデータはビット割当情報、振幅情報および前記振幅情
報で正規化された後で前記ビット割当情報に示されるビ
ット数で量子化された量子化データを有するという点で
は、レイヤーIのビットストリームと同様である。
【0021】なお、以下の実施例の説明においては、図
3に示すような、より簡単にモデル化した音声信号の例
を用いる。図3は1フレームが3つのサブバンドデータ
から構成され、各サブバンドデータの量子化データは3
つのサンプルから構成されるような音声信号の1フレー
ムを示しており、31はヘッダー情報、32はビット割
当情報、33は振幅情報、34は量子化データを示して
いる。ここで、ビット割当情報32、振幅情報33、量
子化データ34に付けられている1、もしくは2、もし
くは3の数字は、それぞれのデータが含まれるサブバン
ドデータの番号を示している。
【0022】以下に、本発明の各実施例について説明す
る。図1は、本発明の第1の実施例における音声スクラ
ンブル装置の構成図である。図1において、11は検出
装置、12はスクランブル処理装置である。以下に、そ
の動作を説明する。
【0023】第1の実施例の音声スクランブル装置は、
図3に示した音声信号を処理の対象とする。このような
音声信号が入力されると、まず、検出装置11は、音声
信号を入力し、音声信号のヘッダー情報31およびビッ
ト割当情報32により量子化データ34の位置を検出
し、検出した量子化データ34の位置を示すデータを量
子化データ位置情報として出力する。
【0024】次に、スクランブル処理装置12は、音声
信号とスクランブル関連情報、および検出装置11より
出力される量子化データ位置情報を入力し、音声信号の
中で量子化データ位置情報によって示される量子化デー
タ34に対して、スクランブル関連情報を元にスクラン
ブル処理を行う。
【0025】以上のように第1の実施例によれば、検出
装置11によって量子化データ34の位置を正確に検出
することが可能であり、検出された量子化データ34の
みがスクランブルされ、振幅情報33はスクランブルに
より変化しない。この結果、各サブバンドの量子化デー
タ34は乱数化されるが、その復号したときの最大振幅
33は保存されるので、各サブバンドのデータが異常に
大きくなることはなく、異常な周波数成分が生じない。
さらに、全体としてみても異常に大きい振幅になること
はない。以上のように、聴く人に極度の不快感を与えな
い音声スクランブルを実現できる。
【0026】図2は、本発明の第2の実施例における音
声デスクランブル装置の構成図である。図2において、
21は検出装置、22はデスクランブル処理装置であ
る。以下に、その動作を説明する。
【0027】第2の実施例の音声デスクランブル装置
は、図1の実施例のスクランブル装置によりスクランブ
ル処理が行われた後の音声信号を処理の対象とする。こ
こで、処理の対象となるこの音声信号は、図3に示した
音声信号と同じ形式である。まず、検出装置21は、処
理の対象となる音声信号に対して用いられた第1の実施
例における音声スクランブル装置の検出装置11と、全
く同様の動作を行うのでここでは特に記述しない。
【0028】次に、デスクランブル処理装置22は、音
声信号とスクランブル関連情報、および検出装置21よ
り出力される量子化データ位置情報を入力し、音声信号
の中で量子化データ位置情報によって示される量子化デ
ータに対して、スクランブル関連情報を元にデスクラン
ブル処理を行う。この時、デスクランブル処理装置22
に入力されるスクランブル関連情報は、対象となる音声
信号がスクランブル処理された、第1の実施例の音声ス
クランブル装置のスクランブル処理装置12で用いられ
たスクランブル関連情報と同じものであり、デスクラン
ブル処理装置22におけるデスクランブル処理は、スク
ランブル処理装置12におけるスクランブル処理の逆変
換である。
【0029】以上のように第2の実施例によれば、第1
の実施例の音声スクランブル装置の検出装置11と同じ
構成の検出装置21によって、量子化データ位置情報を
生成し、量子化データ位置情報によって示される量子化
データに対して、その逆変換となるデスクランブル処理
を行う。これにより、第1の実施例の音声スクランブル
装置においてスクランブル処理された量子化データのみ
がスクランブル処理される前の値に戻るので、第1の実
施例の音声スクランブル装置によりスクランブル処理さ
れた音声信号を元に戻すことが可能である音声デスクラ
ンブル装置が実現可能である。
【0030】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
ては、図3に示したようなモデル化した音声信号を処理
の対象とした例を示したが、さらに具体的な例である
(表1)に示したMPEG1標準音声のレイヤーIもし
くはレイヤーIIのビットストリームを処理の対象とし
ても良く、同様の構成により、同様の効果が得られる。
【0031】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
ては、図3に示したような音声信号を処理の対象として
いるが、圧縮の方法を示したヘッダー情報および複数の
サブバンドデータを有し、個々のサブバンドデータはビ
ット割当情報、振幅情報および前記振幅情報で正規化さ
れた後で前記ビット割当情報に示されるビット数で量子
化された量子化データを有する任意の音声信号を処理の
対象としても良く、同様の構成により、同様の効果が得
られる。
【0032】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
ては、図3に示したような音声信号を処理の対象として
いるが、ヘッダー情報31が無く、符号化方式が固定で
あるような音声信号を処理の対象としても良く、検出装
置11および検出装置21をビット割当情報32から量
子化データ34の位置を検出するような構成にする事に
より、同様の効果が得られる。
【0033】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
ては、図3に示したような音声信号を処理の対象として
いるが、ヘッダー情報31およびビット割当情報32が
無く、ビットストリーム中の量子化データ34の位置が
固定であるような音声信号を処理の対象としても良く、
スクランブル処理装置12およびデスクランブル処理装
置22が量子化データ位置情報を用いずに、固定の位置
の量子化データ34に対してスクランブル処理およびデ
スクランブル処理を行うような構成にすることにより、
検出装置11および検出装置21が必要なくなり、さら
に同様の効果が得られる。
【0034】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
て、検出装置11および検出装置21は、全ての量子化
データ34を検出する構成となっているが、特定のサブ
バンドデータの量子化データ34を検出する構成として
も良い。その中で、特に高い周波数帯以外のサブバンド
データの量子化データ34のみを検出する構成にすれ
ば、スクランブル処理装置12において音声の特徴の大
部分を支配する中間の周波数がスクランブル処理によっ
て乱数化されるので、秘匿度が大きく損なわれることな
く、高い周波数帯に全く雑音が生じないのでスクランブ
ル音声が聴く人に与える不快感をさらに減らせるような
スクランブル装置を構成でき、そのスクランブル装置で
スクランブルされた音声を正しく復元できるデスクラン
ブル装置を構成できるという効果が生じる。
【0035】なお、第1の実施例における音声スクラン
ブル装置のスクランブル処理装置12のスクランブル処
理の方法および、その逆変換となる第2の実施例の音声
デスクランブル装置のデスクランブル処理装置22のデ
スクランブル処理の方法については特に示していない
が、スクランブル関連情報を鍵データとするブロック暗
号化方式や、スクランブル関連情報を乱数の種として乱
数発生器が発生した乱数を排他的論理和する方法など、
任意のスクランブル処理によりスクランブルし、そのス
クランブル処理の逆変換であるデスクランブル処理によ
りデスクランブルすれば良く、どの方法によっても同様
の効果が得られる。
【0036】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例のデスクランブル装置において、
検出装置11および検出装置21は全ての量子化データ
を検出する構成となっているが、スクランブル処理を行
うサブバンドデータを示す制御情報を入力して、この制
御情報により指示されるサブバンドデータの量子化デー
タのみを検出する構成にしても良い。
【0037】このような音声スクランブル装置の構成図
を図4に、音声デスクランブル装置の構成図を図5に示
す。これによれば、秘匿度とスクランブル音声が聴く人
に与える不快感を制御情報によって調整できるような音
声スクランブル装置を構成でき、その音声スクランブル
装置によりスクランブルされた音声を正しく復号できる
音声デスクランブル装置を構成できるという効果が生じ
る。
【0038】なお、第1の実施例の音声スクランブル装
置および第2の実施例の音声デスクランブル装置におい
て、検出装置11および検出装置21を用いて量子化デ
ータの位置を決定するような構成としているが、対象と
なる音声信号の符号化および復号化のために用いられる
装置を利用して、量子化データの位置を決定するような
構成とすれば、さらに装置が共有化できるという効果が
得られる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、複数のサブバンドデータを有し、個々のサブバンド
データは振幅情報および前記振幅情報で正規化された後
で量子化された量子化データを有するデジタル音声信号
を処理の対象とし、簡単な構成でスクランブルを行い、
スクランブル後の音声が聴く人に不快感を与えないよう
な音声スクランブル装置を構成すること可能であり、そ
の実用的効果は大きい。
【0040】また、第2の発明によれば、第1の発明に
よる音声スクランブル装置でスクランブルが行われた後
の音声信号を正しく復号できる音声デスクランブル装置
を構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における音声スクランブ
ル装置のブロック図
【図2】本発明の第2の実施例における音声デスクラン
ブル装置のブロック図
【図3】本発明の第1の実施例における処理の対象とな
るデータの構成図
【図4】本発明の第1の実施例における音声スクランブ
ル装置のブロック図
【図5】本発明の第2の実施例における音声デスクラン
ブル装置のブロック図
【図6】従来例の音声スクランブル装置のブロック図
【符号の説明】
11、21、41、51 検出装置 12、42 スクランブル処理装置 22、52 デスクランブル処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04L 9/12 (72)発明者 村上 弘規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のサブバンドデータを有し、個々の前
    記サブバンドデータは振幅情報および前記振幅情報で正
    規化された後で量子化された量子化データを有するデジ
    タル音声信号を処理の対象とし、前記デジタル音声信号
    を入力し、全てもしくは一部の前記サブバンドデータの
    前記量子化データに対してスクランブル処理を行い、前
    記振幅情報に対してはスクランブル処理を行わないスク
    ランブル処理装置から構成されることを特徴とする音声
    スクランブル装置。
  2. 【請求項2】ヘッダー情報および複数のサブバンドデー
    タを有し、個々の前記サブバンドデータはビット割当情
    報、振幅情報および前記振幅情報で正規化された後で前
    記ビット割当情報に示されるビット数で量子化された量
    子化データを有する音声ビットストリームを処理の対象
    とし、前記音声ビットストリームを入力し、前記デジタ
    ル音声信号の前記ヘッダー情報および前記ビット割当情
    報から、全てもしくは一部のサブバンドデータの前記量
    子化データの位置を検出し、検出した前記位置を量子化
    データ位置情報として出力する検出装置と、前記音声ビ
    ットストリームおよび前記検出装置より出力される前記
    量子化データ位置情報を入力し、前記量子化データ位置
    情報により示される前記量子化データに対してスクラン
    ブル処理するスクランブル処理装置から構成されること
    を特徴とする請求項1記載の音声スクランブル装置。
  3. 【請求項3】MPEG1標準のレイヤーIもしくはレイ
    ヤーIIの音声ビットストリームを処理の対象とする請
    求項2記載の音声スクランブル装置。
  4. 【請求項4】スクランブル処理装置が、制御信号および
    音声信号を入力し、制御情報によって指示されるサブバ
    ンドデータに対応する量子化データに対してスクランブ
    ル処理することを特徴とする請求項1記載の音声スクラ
    ンブル装置。
  5. 【請求項5】検出装置が、制御信号および音声ビットス
    トリームを入力し、前記音声ビットストリームのヘッダ
    ー情報およびビット割当情報から量子化データの位置を
    検出する際に、前記制御信号によって指示されるサブバ
    ンドデータに対応する前記量子化データの位置を検出
    し、検出された前記位置を量子化データ位置情報として
    出力することを特徴とする請求項2記載の音声スクラン
    ブル装置。
  6. 【請求項6】MPEG1標準のレイヤーIもしくはレイ
    ヤーIIの音声ビットストリームを処理の対象とする請
    求項5記載の音声スクランブル装置。
  7. 【請求項7】請求項1または請求項4記載の音声スクラ
    ンブル装置でスクランブルされたデジタル音声信号を処
    理の対象とし、前記音声スクランブル装置でスクランブ
    ルされた位置の量子化データのみに、前記音声スクラン
    ブル装置におけるスクランブルの逆変換となるデスクラ
    ンブルを行うデスクランブル処理装置から構成されるこ
    とを特徴とする音声デスクランブル装置。
  8. 【請求項8】請求項2、請求項3、請求項5もしくは請
    求項6記載の音声スクランブル装置でスクランブルされ
    た音声ビットストリームを処理の対象とし、前記音声ス
    クランブル装置の検出装置と同様の動作を行う検出装置
    と、前記音声ビットストリームおよび前記検出装置より
    出力される量子化データ位置情報を入力し、前記量子化
    データ位置情報により示される量子化データにのみデス
    クランブルを行うデスクランブル処理装置から構成さ
    れ、前記音声デスクランブル処理装置は前記音声スクラ
    ンブル装置のスクランブル処理装置におけるスクランブ
    ルの逆変換となるデスクランブルを行うことを特徴とす
    る音声デスクランブル装置。
JP5254183A 1993-07-12 1993-10-12 音声スクランブル装置および音声デスクランブル装置 Pending JPH07111497A (ja)

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EP94115938A EP0648031B1 (en) 1993-10-12 1994-10-10 Audio scrambling system for scrambling and descrambling audio signals
DE69435009T DE69435009T2 (de) 1993-10-12 1994-10-10 Einrichtung zur Verschlüsselung und Entschlüsselung von Audiosignalen
KR1019940025828A KR0157666B1 (ko) 1993-10-12 1994-10-10 음성스크램블시스템 및 그 음성스크램블장치와 음성디스크램블장치
US08/321,766 US5617476A (en) 1993-07-12 1994-10-12 Audio scrambling system for scrambling and descrambling audio signals
US08/619,236 US5668879A (en) 1993-10-12 1996-03-21 Audio scrambling system for scrambling and descrambling audio signals

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