高频声音信号编译码系统和方法技术方案

一种用于编、译码高频声音信号的系统和其方法，预先分析原始音频信号之高频特性，以确定高频声音信号之增益，按照此增益和此编码序列将高频声音信号与此些原始音频信号混合，发送并接收此些混合后信号，过滤并放大此些混合后信号中的高频声音讯号，并将该信号数字化为时域波形信号，将此些时域波形信号转换为频谱并储存，计算并检测此些高频数据之特征参数，若符合此起始特征，则连续接收一特定间隔的此些高频数据，根据此编码逻辑定位此些高频数据中的此编码格式之数据边界，并作抗反射滤波处理，重新计算定位后高频数据的此些特征参数，且译码并校验此些定位后高频资料，若校验失败则根据此编码逻辑修复，筛选此些译码后高频数据并将其输出。

【技术实现步骤摘要】
高频声音信号编译码技术和系统
本专利技术涉及高频声音信号编译码的技术和系统，尤其涉及一种编译码亚超声波信号的技术和系统。
技术介绍
音频(aud1)信号实际上为能量波，利用空气或其他媒介传播，听觉对声音感受度的大小以响度能量分贝(dB)做为测度单位。当此能量波的振动频率在人耳能感应的范围内时称为可闻波(audible sound)。当频率高于可闻声时则称超音波(ultrasound),一般可用于医学或工程的检测或材料的加工。至于频率比可闻波低时称为低音波(infrasound),例如地震所引起的地震波。 人类的听觉范围为20Hz至20kHz的声音，最敏感的范围为2kHz到4kHz之间。利用不同的单频信号对人耳作测试后，可用一条曲线来描绘绝对遮蔽曲线(absolutethreshold curve)或静音遮蔽曲线(quiet threshold curve)。人耳听觉模型(psychoacoustic model)即是利用一个频率分析器仿真人耳听觉系统,此频率分析器由许多带通滤波器构成，其频率大约为20Hz至20kHz之间，每一个带通滤波器的带宽都不相同，这些带通滤波器的带宽称之为临界频带(critical bands)。由此人耳听觉模型可归纳出两个重要的遮蔽特性，实时域遮蔽效应及频域遮蔽效应。前者又细分为先遮蔽(pre-masking)、后遮蔽(post-masking)、以及同步遮蔽(simultaneous-masking)。当音频有多种频率成分同时出现时，则此时不同频率成分的遮蔽效应要一齐累加计算，遮蔽曲线即变得很复杂，会随着信号的能量大小、频率位置及信号特性的变化而有所不同。能量大的信号能遮蔽较大的噪音、非单频(non-tonal)信号比单频(tonal)信号的遮蔽性好、高频信号比低频信号有较强的遮蔽性。 音频水印(aud1 watermark)是将欲嵌入的水印信号，经过加密、编码、展频、或其他的处理后使得处理后的水印信号随机化。并依据人类听觉系统(Human AuditorySystem, HAS)的遮蔽效应(masking effect),将处理后的水印或其频谱成份控制并嵌入在原始音频信号可遮蔽的范围内，即可顺利将水印隐藏于音频信号中，且不会让人感觉到音频质量上的差异。隐写术(steganography)也是数字水印的一种应用，双方可利用隐藏在数字信号中的信息进行沟通。
技术实现思路
本专利技术于人耳较不敏感的高频区段中挑选数个频率，在音频中利用频率进行动态隐蔽编码，以在最小限度破坏原始声音频率特性的前提下隐匿编码信号，以频率的声音来编码较能抵抗周遭环境的干扰。 本专利技术的目的在于提供一种高频声音信号编译码技术和系统。 为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种高频声音信号编译码系统，包括一音调编辑软件和一音调侦测装置。此音调侦测装置包括一接收装置、一模拟电路、一处理单元。此模拟电路包括一自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)电路、一带通滤波器(band-pass filter)、一带通放大器、一模拟至数字转换器(Analogue-to-Digital Converter, ADC)。此处理单元包括一内存、一音调译码组件、以及一声音微控制单元。此音调编辑软件根据一编码逻辑和包括一起始特征的一编码格式决定高频声音信号的编码序列。此音调编辑软件预先分析原始音频信号的高频特性，根据默认的信号对噪声比(Signal-to-Noise Rat1, SNR，简称信杂比)、信号强度和高频补偿值(high-frequency compensat1n)确定高频声音信号的增益，按照此增益和此编码序列将高频声音信号与原始音频信号混合。经由一播放媒介发送混合后讯号。此接收装置接收混合后信号。此模拟电路过滤混合后信号并放大其中的高频声音信号。此模拟至数字转换器将过滤放大后的信号数字化为时域波形信号(timedomain waveform signal)。此声音微控制单元利用特定算法将时域波形信号转换为频谱(frequency spectrum)。储存频谱和时域波形信号中的高频数据于此内存中。此声音微控制单元计算高频数据的特征参数，并一直检测特征参数直到符合此起始特征为止。此音调译码组件接着连续接收一特定间隔(interval)的高频数据，并根据此编码逻辑定位于所接收的高频数据中此编码格式的数据边界。此声音微控制单元对定位后高频数据作抗反射滤波处理，并重新计算包括特定频率的能量和信杂比的特征参数。此音调译码组件根据此编码逻辑将定位后高频数据译码。此声音微控制单元校验译码后高频数据，若校验失败则根据此编码逻辑修复弱能量和低信杂比的译码后高频数据。此声音微控制单元根据译码后的综合机率和信号平均强度摒除低综合机率和弱信号的译码后高频数据，并输出经筛选的译码后高频数据。 一种高频声音信号编译码技术，包括下列步骤:根据一编码逻辑和包括一起始特征的一编码格式决定高频声音信号的编码序列，预先分析原始音频信号的高频特性，根据预设的信杂比、信号强度和高频补偿值确定高频声音信号的增益，按照此增益和此编码序列将高频声音信号与原始音频信号混合，发送混合后讯号，接收混合后信号，过滤并放大混合后信号中的高频声音讯号，将过滤放大后的信号数字化为时域波形信号，利用特定算法将时域波形信号转换为频谱，储存频谱和时域波形信号中的高频数据，计算高频数据的特征参数，一直检测特征参数直到符合此起始特征为止，接着连续接收一特定间隔的高频数据，根据此编码逻辑定位于所接收的高频数据中此编码格式的数据边界，对定位后高频数据作抗反射滤波处理，重新计算包括特定频率的能量和信杂比的特征参数，根据此编码逻辑将定位后高频数据译码，校验译码后高频数据，若校验失败则根据此编码逻辑修复弱能量和低信杂比的译码后高频数据，根据译码后的综合机率和信号平均强度摒除低综合机率和弱信号的译码后高频数据，输出经筛选的译码后高频数据。 【附图说明】 凭借如在伴随图式中所图示阐明的较佳实施例的较特定描述，前述和其他此说明书的特征及优点将显而易见，其中同样的参照符号在所有图式中均归属于相同的组件。 图1所示意的架构方块图是根据示范的具体表现例图示阐明一种高频声音信号编译码系统10S。 图2是根据示范的实施例图标阐明一编码格式。 图3是根据示范的实施例图示阐明一状态机。 图4所示意的流程图是根据示范的实施例图示阐明一种高频声音信号编译码技术1T中的步骤SOOl?SO16。 主要组件符号说明: 1S高频声音信号编1T高频声音信号编译码100高频声音信号200编码格式 译码系统技术 202起始位204校验位210起始特征220编码数据 300编码逻辑310状态机400高频资料402特征参数 410定位后高频资料420译码后高频数据 500音调编辑软件 600音调侦测装置 610接收装置620模拟电路 622自动增益控制电路624带通滤波器 626带通放大器 628模拟至数字转换器630处理单元632内存 634音调译码组件 636声音微控制单兀 700背景音频信号 800混合后信号 810过滤放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频声音信号编译码系统，包括：一音调编辑软件，根据一编码逻辑和包括一起始特征的一编码格式决定高频声音信号的编码序列，并预先分析原始音频信号的高频特性，以将高频声音信号与原始音频信号混合；一播放媒介，发送混合后信号；以及一音调侦测装置，包括：一接收装置，接收混合后信号；一模拟电路，过滤并放大混合后信号中的高频声音信号，且将过滤放大后的信号数字化为时域波形信号；以及一处理单元，用于将时域波形信号转换为频谱、储存频谱和时域波形信号中的高频数据、计算高频数据的特征参数、检测特征参数是否符合该起始特征，若符合则连续接收一特定间隔的高频数据、定位高频数据中的该编码格式的数据边界、对定位后高频数据作抗反射滤波处理、重新计算特征参数、译码定位后高频数据、校验译码后高频数据，若校验失败则修复译码后高频数据、以及筛选并输出译码后高频数据。

【技术特征摘要】
2013.09.03 TW 1021317321.一种高频声音信号编译码系统，包括: 一音调编辑软件，根据一编码逻辑和包括一起始特征的一编码格式决定高频声音信号的编码序列，并预先分析原始音频信号的高频特性，以将高频声音信号与原始音频信号混合； 一播放媒介，发送混合后信号；以及 一音调侦测装置，包括: 一接收装置，接收混合后信号； 一模拟电路，过滤并放大混合后信号中的高频声音信号，且将过滤放大后的信号数字化为时域波形信号；以及 一处理单元，用于将时域波形信号转换为频谱、储存频谱和时域波形信号中的高频数据、计算高频数据的特征参数、检测特征参数是否符合该起始特征，若符合则连续接收一特定间隔的高频数据、定位高频数据中的该编码格式的数据边界、对定位后高频数据作抗反射滤波处理、重新计算特征参数、译码定位后高频数据、校验译码后高频数据，若校验失败则修复译码后高频数据、以及筛选并输出译码后高频数据。2.根据权利要求1所述的高频声音信号编译码系统，其特征在于所述模拟电路包括一自动增益控制电路、一带通滤波器、一带通放大器、一模拟至数字转换器，该自动增益控制电路初步过滤混合后信号、该带通滤波器进一步过滤混合后信号中的高频声音信号、该带通放大器放大混合后信号中的高频声音信号，该模拟至数字转换器将过滤放大后的信号数字化为时域波形信号。3.根据权利要求1所述的高频声音信号编译码系统，其特征在于所述处理单元包括一内存、一音调译码组件、以及一声音微控制单元，该内存用于储存高频数据，该音调译码组件用于接收一特定间隔的高频数据、定位高频数据中的该编码格式的数据边界、以及译码定位后高频数据，该声音微控制单元转换时域波形信号为频谱、计算高频数据的特征参数、检测特征参数是否符合该起始特征、重新计算特征参数、校验和修复译码后高频数据、以及筛选和输出译码后高频数据。4.根据权利要求1所述的高频声音信号编译码系统，其特征在于根据默认的信杂比、信号强度和高频补偿值确定高频声音信号的增益，按照该增益和该编码序列将高频声音信号与原始音频信号混合，时域波形信号是通过快速傅立叶变换和离散傅立叶变换算法转换为频谱，该编码逻辑用于定位该编码格式的数据边界、编码定位后高...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国栋，洪金川，
申请(专利权)人：承芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71