[发明专利]一种用音乐传输隐藏信息的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，特别是一种用音乐传输隐藏信息的方法及装置。

背景技术

使用音频来传输信息是近年来出现的一种新的无线数据传输技术，发送端将要传输的信息调制到音频上并用喇叭进行播放，接收端使用麦克风接收音频信号并解调出发送端发送的信息。目前该技术的主要应用场合包括：(1)移动数据共享。利用音频无线信息传输技术可以方便地在移动设备之间共享图片、文本、视频等数据，例如美国Animal Systems公司推出的产品Chirp，可以将摄像头拍的照片、文本信息以及网址链接等信息上传到服务器上进行编码并生成应用能识别的专属地址以及音频信息，然后通过iPhone的扬声器播放这段信息，如果其他iPhone也安装了Chirp并打开，则能自动接收解码该音频信息，并从服务器上下载相应的数据。(2)无输入设备的无线装置初始配置。在无线网络中，一些无输入设备的装置(如无线路由器等)的初始配置较为麻烦，通常需要通过有线连接到计算机来完成。音频无线信息传输技术可以使得这些配置能通过手机等无线设备来完成。(3)智能玩具的控制。通过音频无线信息传输技术，可以使用手机等无线设备来对智能玩具进行设置和控制，方便使用的同时也增加了玩具的乐趣。与WiFi、蓝牙、移动通信等常用的无线技术相比，音频无线信息传输技术的优点在于：(1)方便近距离移动数据的共享，例如需要向周围用户广播数据时，无需登陆网络(如WiFi)、逐个配对传输(如蓝牙)以及群发短信(如移动通信)。(2)无需预先配置即可传输数据，可以用于无线路由器等其他无线设备的初始配置。(3)所需要麦克风和喇叭硬件成本低，且是手机等多种移动设备的标配。但现有的音频无线信息传输技术将信息直接调制到声波上进行播放，存在着以下不足：(1)声音不够悦耳。例如，Chirp调制后的音频包含了20个字符，形成从1760Hz到10548Hz之间的20个不同频率正弦波，听起来如无规律的鸟鸣声。(2)安全性不强。例如，按Chirp的调制方式，根据调制后音频的声调人们可以无需特殊的设备即能较容易地猜测出发送的内容，传输密码等保密信息时风险较大。

发明内容

针对现有的音频无线信息传输技术声音不够悦耳、安全性不高的不足，本发明提供了一种用音乐传输隐藏信息的方法，该方法利用人耳听觉的掩蔽效应将信息隐藏在音乐中进行传输，能使传输的音频更悦耳动听，并且具有更高的安全性。本发明同时还提供了实现上述方法的装置。本发明可以用于移动数据共享、无线装置的初始配置、智能玩具的控制等场合。

本发明提供的数字音乐传隐藏信息方法，其步骤如下：

步骤1：选定一段音乐信号，对该音乐信号进行分帧并计算每帧的听觉掩蔽曲线，选取每帧音乐中被掩蔽的频率分量作为可插入信号的频率，记录可插入信号的帧号、频率以及对应该频率的掩蔽门限。

步骤2：发送端传输信息时，在音乐信号前插入同步信号，并按步骤1中记录的可插入信号的帧号、频率以及对应该频率的掩蔽门限，将需发送的信息调制到可插入信号的频率上，然后与音频信号相加，播放经过上述处理后的音乐信号。

步骤3：接收端接收信息时，首先检测同步信号，确定音乐信号起始位置，然后按步骤1记录的可插入信号的帧号、频率以及对应该频率的掩蔽门限，解调出步骤2在音乐中插入的信息。

进一步地，上述步骤1中可插入信号的帧号、频率以及对应该频率的掩蔽门限，用以下方法获取：

步骤1.1：求出每帧音乐信号中被掩蔽的频率范围。

步骤1.2：将被掩蔽且掩蔽门限大于预设值的频率范围划分为若干可用的频带，将其中心频率作为可插入信号的的频率，其频带范围内最小的掩蔽门限作为该可插入信号的频率的掩蔽门限。

步骤1.3：如某一帧具有一个或一个以上的可插入信号的频率，则记录该帧的帧号、该帧可插入信号的频率以及对应该频率的掩蔽门限。

进一步地，上述步骤2中，发送端采用以下步骤在音乐中插入需发送的信息：

步骤2.1：将需发送的信息用二进制表示。

步骤2.2：在每帧的每个可插入信号的频率上采用调幅、调频或调相的方式插入一位二进制信息，调制幅度小于掩蔽门限。

进一步地，上述步骤3中，接收端采用以下步骤对发送端的信息进行解调：

步骤3.1：以同步后的音乐起始点为起点，对音乐进行分帧。

步骤3.2：根据帧号，找出步骤1记录的该帧可插入信号的频率以及对应该频率的掩蔽门限。

步骤3.3：对音乐信号中步骤3.2中找到的每个可插入信号的频率进行检测，解调出该频率的包含的一比特信息。