TW529276B - A system and method of labelling a multi-frequency signal - Google Patents

Description

52921^ ； A7 B7 五、發明説明 本發明係有關於一種標記多頻率信號的方法，尤指在提 供audit trail的廣播或分佈之前去標示一聲音或是視訊信 號的一種方法。本發明亦有關於去標示該信號及控制該信 號播放的一種系統。 一種所熟知的標記複數頻道聲音信號的方法，在案號W 〇 96/2 1 290有所揭露，雖然此技術原先是使用在廣播監控領 域’但是亦可用在許多其他的應用上，這些應用包含數位 電視系統’透過網際網路傳輸的串流聲音，及數位聲音廣 播。孩系統提供在信號之中嵌入一用以辨識而聽不見的數 碼去標記一聲音信號的方法，該數碼可以用做去證明權利 擁有者，指紋及對數位聲音信號的使用控制權。在聲音波 段插入2個陷波，提供可使用的頻率讓數碼插入，該數碼是 以位在孩等陷波中心頻率以一系列的脈波插入，當程式内 客提供讓插入的數碼不會被聽見的足夠遮蔽的條件之下， 然後才會開始去啟動數碼插入，一個遮蔽過濾器用做去決 足插入數碼頻率的輸入信號的遮蔽等級，也要監控滲入至 =波頻率我們不要的信號等級，因為該信號會妨礙數碼被 萃取出的正確性；假如這些等級是落在先前已決定的值之 J曰放棄產生该數碼，所以數碼的插入是時常由輸入 信號條件所允許。 少。议何用在單聲及 、一哎今π礼，双，3问Bf插入兩個 ^道之内能讓單聲與已插人數碼的立體聲信號相匹配，無 論如何系統有-潛在安全性問題，攻擊者可以使用斑 原編碼過程中相同的頻率时的陷㈣波器去滤出數碼， 本纸張尺度適用標準(CNS) Μ規^公幻1：-—---- 為了去才疋南系統的安全性， 插η—招玄 吴國專利US 5，1 1 3,43 7提供一 種％做頻率跳躍的技 允片編碼詻可以在3個預先確定的 =頻车對1任意切換，要解出數碼，必須提供3個平行 =的解碼器，每—個解碼器對應3個陷波頻率對之中的其 個、。另-種在-或是多頻率的聲音信號之内插入一數 馬=万法’則在美國專利號碼us 5,45〇,49〇内有所揭露。 本發明的第—n，# # m 寺·，，，占係楗供一種方法，該方法在專利範 圍弟1〜1 0項有詳細描述。 該系統在專利範 本發明的第二特點，係提供一種系統 圍第1 1項有詳細描述。 係提供一種系統，該系統在專利範 係提供一種信號，該信號在專利範 本發明的第三特點 圍第1 2項有詳細描述 本發明的另一特點 圍第13項有詳細描述 本發明的實施例，會根據相關圖示舉例及說明·· 圖1為本發明實施例的示意圖， 圖2為本發明實施例的流程圖，及 圖3為本發明第2實施例的示意圖。 本發明包括一種方法去適當地選擇某段頻譜可讓數碼插 入’以頻率跳躍的形式提供更好的聲音品質及安全性，該 種描述的方法可能已經由軟體實施。 本發明與先前技藝不同之處在於，信號頻譜（當然也是嵌 入數碼的頻率）陷波位置會依據相關信號的内容（加上可能 的隨機補償）而做適當的選擇。此外，整體來說本發明不需 發明説明 要為了滤出數碼對所有可能的陷波頻率設置解碼器列，雖 然並不排除使用此種解碼列的可能性。 陷波頻率的選擇對於插人數碼的㈣扮演非常重要的角 色，如果陷波頻率與信號主要的頻率成分同時發生，則數 碼是更容易被看到的。從另—方面來看，數碼必須被安置 在頻譖之内且具有足夠的能量如此才能夠滿足頻率遮蔽條 件，所以需要訂定一準則來滿足這些要求。 在其中一實施例，其方法包含下列元件： •由輸入#號分割成的訊框（frames)及將輸入信號轉換 成頻域（除非輸入信號已經為頻域形式）。 •根據已確定的準則對該每一訊框選擇適當的陷波頻率 位置。 •針對已選擇的陷波頻率，調整編碼及解碼濾波器的參 數。 •對決定陷波頻率的精確位置，增加某種程度的隨機性 及不可預則度。 針對W0 96/2 12 90的編碼及解碼器，本發明將這些主要 元件的整合配合圖1方塊圖說明於下。 將輸入信號數位化及轉換成訊框11〇，一旦訊框樣本 (samples)被組合後，選擇陷波頻率12〇的規範被利用去決 足陷波頻率的位置，圖2示範該規範功能。運用一種頻率分 析技術（或稱F F T)去產生一組光譜係數（步驟2 1 〇 )，集合這 些光譜係數去形成大約寬〇·6-〇·7 kHz的頻帶（步驟220)， 該頻帶的能量可由相關的光譜係數計算出（步驟23 0)，如此 ___-6^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 五 、發明説明（4 7土 m L 心怔判目前為止可 使用由-mpeg編碼器所執行的所謂的語音心理模刑 (pS)—aC〇UStic modeling)的部分來進行，陷波频率ς 置於兩_頻帶的其中之一頻帶之内，由圖2的流程圖可顯 π出’孩圖2顯示具最大能量的頻帶（Β_)(步驟25〇)，如 果能量尖♦較許多thresh()ld值為窄的話，則數碼是置於最 接近相鄰的頻帶（Bmax+1)之内（步驟26〇)，或是如果能量尖 學較許多threshGld值為寬的話，則數瑪置於第二相鄰頻帶 Bmax+2之内（步驟270)。 在編碼的過程之中改變陷波頻率的位置因針對新的頻率 值而需要使用一新的濾波器組，由於可能的陷波頻率組值 非常大而且該可能組值依賴於信號内容，因此對每一可能 的陷波頻率值使用預先計算過的濾波器組是不切實際的， 而且會增加系統的記憶體需求，所以在每次陷波位置改變 時，使用一即時的（real time)新的濾波器是會更有效率 的’在由 J.G· Proakis 及 D.G. ManoUkis 二人所撰的

Maxwell Macmillan International Editions ( 1 989)版 "Introduction to Digital Signal Processing”書中所描 述的，應用頻率轉換至pro to type低通濾波器的設計出帶通 及帶阻濾波器，適當的將頻率轉換至4階的iIR pr〇t〇type 低通濾波器，即可產生8階的帶通及帶阻濾波器，如此在任 何時候相關於目前的陷波頻率值，僅需要儲存一遽波器 組。 根據圖1 ( b)所顯示，在信號的解碼過程中，選擇陷波頻

率120及設計濾波器13〇過程是相同的方式的，解碼器ι5〇 使用如編碼器140相同的程序，然後從已編碼信號之中將數 碼萃出’除非是該信號已嚴重失真。 以下描述插入陷波濾波器（步驟2 8 0 )最佳位置的第二種方 式’對每一個輸入區間，對輸入的聲音串流的基本波及諧 波要加以研先。一些方法如Fast F〇urier Transform， P s t r u m ’ C o r r e 1 o g r a m 或是 G ο 1 d - R a b i n e r a 1 g o r i t h m 可用來找出基本波及諧波，陷波濾波器可插入（步驟28〇)至 k些諧波的上或下緣（加上可能的隨機補償（〇ffset)),要小 ^處理確足插入的數碼是無法聽到的，這是可以做到的， 舉例來說，使用pSych〇_ac〇ustic m〇dei是可達到此目 的。

除了增進聲音品質之外，對於一些惡意的要從信號之中 插入陷波將數碼移出的攻擊，本發明提供更佳的安全性。 如果數碼頻率改變很頻繁，在所有期間要從信號之中移除 2多^波將數碼萃出而不會對原信號產生失真的攻擊，將 :更是困難的’在陷波頻率的選擇m增加—些不可預測的 fk機性16G當然可提高‘㈣的安全性，此部分可參考圖3的 控制應用目’只有在解碼器15Q具有解密鑰匙（key)的情 ^數碼才可解開，只有在正確的數碼被萃㈣，則該存 取控制機構1 7 0才會允許播放該聲音信號。 本發明可以提供下列優點： ,」）根據輸人信號的内容適當地選擇12()陷波頻率，可增

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—, 補充I 五、發明説明（ b)針對惡意的攻擊，本發明可以提高更佳的安全性。 當然仍然保持原聲音演譯法的高解碼性能。 當然，數碼並不是連續的插入至信號之中-該信號是持續 地被監控及檢查是否信號内容可以遮蔽該數碼，如果程式 内容改變以至數碼有可能更容易被聽見，則不會去執行數 碼插入的動作。可以用MPEG編碼過程的psycho-acoustic model或是由本文前面所描述過的基本波及諧波方法及在 W0 96/21290内所描述的頻率分析方法來達到這個目的。如 果在一單獨步騾之中，沒有足夠的時間讓我們插入完整的 數碼，可以將數碼切成較小的長度，然後再連續地插入， 較好的方式可將某一段數碼的兩端的小段資料送出告訴解 碼器有多少數碼正在送出或是從整個數碼順序來看下一長 度數碼開始的位置。數碼信號可使用調幅或調相技術。 更進一步的詳細解釋，該小段資料告訴解碼器在什麼位 置插入陷波或是相關於這些陷波的濾波器係數（及/或資料 告訴解碼器有多少數碼正在送出或是從整個數碼順序來看 下一長度數碼開始的位置）經過不同的頻道送出。舉例來 說，MPEG-4 IPMP架構内的IPMP資料串流可以用做將任 何的秘密資料（例如陷波頻率）從編碼器傳至解碼器（更詳細 的資料可參考 ’’MPEG-4 Intellectual Property Management and Protection(IPMP)Overview & Applications Document MPEG/N2614, Rome December 1998，http://w\vw.cselt.it/mpeg/public/w2614.zip)。 這些如陷波頻率或是相關於這些陷波頻率的濾波器係數 資料，使用IPMP資料串流技術從編碼器傳至解碼器，可以 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 529276

加密處理，如此可以更進一步增進MPEG-4端的安全性 解這加密的鑰匙可以使用IPMP資料串流送出或是使用不同 的傳輸頻道來送。 在陷波的位置經由一頻道如IPMP資料串流傳送的情形之 下，解碼器不需要用psycho-acoustic model或是其他類似的 分析技術去計鼻陷波的頻率或是相關的滤波器係數，如此 本實施例提供更有力的信號處理可以改變在編碼器及解碼 器之間的信號頻率内容，可降低解碼器的複雜度及費用。 最後’本申請案主張優先權之GB 0002259.0，尤其是其 圖式’以引述的方式併入本文參考。 圖式元件符號說明 110 訊框形成 120 陷波頻率的選擇 130 IIR濾波器的設計 140 ICE編碼器 150 ICE解碼器 16 0 隨機號碼產生器 17 0 存取控制機構

Claims (1)

1. W9276

   .一種用以標1己一多頻率信號的方法，包含或是由以下所 組成 a) 從該信號之中移除1個或是多個頻率區間， b) 在該1個或是多個頻率區間内的該多頻.率信號之内， 插入一數碼信號，使用一個或多個已確定的準則在某 一段允許的時間之内監控該多頻率信號，決定頻譜上 的某一部分可至少部分遮蔽數碼信號，及正被消除的 該一個或是多個頻率區間位於頻譜的某一部分，可至 少部分遮蔽數碼信號，其中從該多頻率信號正被移除 的頻率區間位置是與該多頻率信號的頻率内容而緣 的。 又 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中可確定插入數碼的 最佳頻率’及正被消除的相關頻率區間可從該最佳頻率 獲得某種程度的補償，所謂的某種程度具有明顯的隨機 性或是擬似、類似的隨機性本質，可由具有適當的解碼 輪匙（key)的解碼器有能力去預測的。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中多頻率信號包含 一視頻或音頻信號。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中多頻率信號包含 一已壓縮的數位資料串流。 5 ·如申凊專利範圍第1或2項之方法，其中該方法是以一個 訊框接著一個訊框的基礎上在頻率域上完成的。 6 · —種用以標1己一第一多頻率信號的方法，包含或由以下 所組成 -11 - 本紙張尺度it财關家標準(CNS) A4規格(210X297公董)

   裝 η

   C8 申請專利範圍 D8 ' --------— a) 從孩第-多頻率信號移除—個或是多個頻率區間， b) ，-數碼信號插人至該—個或是多個頻率區間内的該 罘一多頻率信號之内，使用一個或多個已確定的準則 在某一段允許的時間之内，持續地監控該第一多頻率 信號，決定頻譜的某部分可至少遮蔽數碼信號，位於 至少可部分遮蔽數碼信號的部分頻譜内的正被移除的 該-個或是多個頻率區間，其中該方法是在訊框基礎 上在訊框上的頻率領域上完成。 7.如申請專利第6項之方法，其中多頻率信號至少包 含一複數頻道聲骨信號，及數碼是同時插入該複數頻道 之内。 8·如申請專利範圍第丨或2項之方法，其中多頻率信號至少 包含一複數頻道聲音信號，及數碼是同時插入該複數頻 道之内。 ~ 9 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中多頻率信號至少包 含一 MPEG-4資料串流，標示正被移除的頻率區間位置 的負料，是使用IPMP資料頻道由編碼器送至解碼器。 1〇·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中多頻率信號至少 包含一MPEG-4資料串流，標示正被移除的頻率區間位 置的資料，是使用IPMP資料頻道由編碼器送至解碼 器。 11· 如申請專利範圍第2項之方法，其中多頻率信號至少 包含一 MPEG-4資料串流，及是使用IPMP資料頻遒將 該解碼鑰匙（key)從編碼器送至解碼器。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 529276 A8 B8 C8 申請專利範圍 12.如申請專利範圍第9項之方法，其中標示正被移除的頻 率區間位置的資料是被加密的。 13· —種用以標示及隨後確認一多頻率信號的系統，包含或 是由以下所組成，將一數碼信號插入一多頻率信號的一 種裝置’信號分佈的裝置，信號接收裝置，數碼萃出裝 置’及使用一個或多個已確定的準則，在某一段允許的 時間之内，去決定可至少部分遮蔽數碼信號的某部分頻 譜的監控裝置，插入數碼信號的裝置包含消除位於至少 可部分遮蔽數碼信號的部分頻譜内的一個或多個頻率區 間的裝置’從該多頻率信號正被移除的頻率區間的位置 是與該多頻率信號的頻率内容而互為變化的。 Η· —種用以控制一信號播放的系統，包含或由以下所組 成，將一數碼信號插入至一多頻率信號的一種裝置，信 號分佈的裝置，信號接收裝置，數碼萃出裝置，及使用 一個或多個已確定的準則，在某一段允許的時間之内， 決足可至少部分遮蔽數碼信號的某部分頻譜的監控裝 置’插入數碼信號的裝置包含消除位於至少可部分遮蔽 數碼信號的部分頻譜内的一個或多個頻率區間的裝置， 從該多頻率信號正被移除的頻率區間的位置是與該多頻 率信號的頻率内容而互為變化的。 -13-

   裝

   本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）