Midi音频数据保护方法技术

Ｍｉｄｉ音频数据保护方法属于音频数据领域。现有的音频数据保护方法将音频数据抽象为一维信号来处理，这并不适用于存储演奏指令的ｍｉｄｉ音频。本发明专利技术对ｍｉｄｉ文件中的每一个轨迹块，找出轨迹块中的所有音符开指令和音符关指令，将这些指令按照在原轨迹块中的顺序排列成一个指令串；依次进行压缩、加密、纠错三个编码操作，形成一个新的０－１字符串称为验证串；将验证串放在轨迹块结尾的复位指令中，作为该指令的参数，并保存到存储介质；鉴别时，读取轨迹块结尾的复位指令的参数，即验证串，依次进行纠错、解密、解压缩三个解码操作，得到一个解码后的指令串；判断ｍｉｄｉ文件是否被篡改过，并确定哪些地方被篡改过、如何篡改的，进而将被篡改的信息恢复过来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种音频数据的保护方法，特别是一种针对midi音频数据的 保护方法。
技术介绍
多媒体数据的保护己经成为数字网络环境下，保护数字内容及相关权利 人经济利益的重要技术。尤其是随着网络音乐、手机娱乐等的兴起，音频数 据的保护显得更为重要。在各种音频数据中，Midi音频数据占据了重要位置，主要原因有两个 一是midi文件占用的存储空间非常小，同样一段音乐，用WAV格式编码可能需 要几百K字节，而用midi格式编码只需要二三百字节，差1000倍，这就非常适 用于手机、移动网络等存储容量或者带宽有限的环境下；二是midi数据存储 的不是音频波形，而是演奏指令，改变指令的参数，可以模拟钢琴、小提琴、 笛子、鼓等几百种乐器的声音，并能控制每种乐器何时演奏、发声的长 短、强弱等，这非常类似交响乐，播放时通过播放器合成交响乐并发声， 由于midi这种独一无二的特点，使得它成为音乐家进行电子音乐创作的有力 工具。然而与midi数据的广泛采用形成对比的是，目前还没有很好的针对midi 音频数据的保护方法。现有的音频数据保护方法大多是针对音频波形的，即 将音频数据抽象为一维信号来处理，这些方法均不适用于存储演奏指令的 midi音频。因此必须针对midi自身的特点，研究midi音频数据保护方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对midi自身的特点，提供一种midi音频数据保护方法。 该方法能够判断出数据是否被篡改过，并确定哪些地方被篡改过、如何篡改 的，进而将被篡改的信息恢复过来。本专利技术的技术方案是1).从存储介质上读取一个midi文件；2) .对midi文件中的每一个轨迹块，找出轨迹块中的所有音符开指令和 音符关指令，将这些指令按照在原轨迹块中的顺序排列成一个指令串；3) .对上述指令串依次进行压縮、加密、纠错三个编码操作，形成一个 新的0-l字符串，称为验证串；将验证串放在轨迹块结尾的复位指令中，作为 该指令的参数，并保存到存储介质；4) .鉴别时，读取轨迹块结尾的复位指令的参数，即验证串，依次进行 纠错、解密、解压縮三个解码操作，得到一个解码后的指令串；5) 根据解码后的指令串判断midi文件是否被篡改过，并确定哪些地方被 篡改过、如何篡改的，进而将被篡改的信息恢复过来如果篡改的类型是插 入了新的演奏指令，则删除轨迹块中被插入的指令；如果篡改的类型是删除 了原有指令，则从验证串中获得被删除的演奏指令，将该指令填入轨迹块中 被删除的位置；如果篡改的类型是修改了原有指令，则从读取的验证串中获 得被修改的演奏指令，用该指令覆盖轨迹块中被修改的指令；或者仅仅根据解码后的指令串判断midi文件是否被篡改过，并确定哪些 地方被篡改过、如何篡改的。本专利技术与其他音频数据保护方法相比具有以下特点 针对midi音频存储演奏指令的特点而设计。直接对演奏指令进行操作，没有对音频数据进行任何修改，具有完全的 透明性。能够抵抗指令顺序调整、音频数据修改(滤波、加噪、重采样等)、插入 /删除指令、截取音乐片段等多种攻击，具有鲁棒性。不同于一般的通信系统用哈希函数或者消息鉴别码防篡改，本专利技术中的 加密操作具有防篡改的功能，不知道密钥的用户无法正确加密，保证了系统 的安全性。除此之外，加密/解密操作还可以恢复消息，因此本专利技术不仅能够 判断出数据是否被篡改过，还能够确定哪些地方被篡改过、如何篡改的，并 将被篡改的信息恢复过来。纠错编码在一定程度上可以修正对验证串的篡改，防止了由于验证串本 身的错误，而将合法文件误判为被篡改过的文件这种情况的发生，提高了可 用性。附图说明 图l保护过程。 图2生成指令串。 图3修改轨迹块。 图4鉴别过程。图5读取最后一个指令ff的附加信息。 图6判断过程。 图7恢复轨迹块。具体实施例方式图l表示的是midi音频数据的保护过程。从存储介质上读取一个midi文件 100。 midi文件由若干个轨迹块组成，对每一个轨迹块，进行同样的操作。首 先根据轨迹块的内容生成一个指令串300，对该指令串依次进行压縮编码400、 加密500、纠错编码600，形成一个0-l字符串，称为验证串，将验证串写回轨 迹块，即修改轨迹块700。所有轨迹块处理完毕之后，将新生成的midi文件保 存到存储介质800。其中的压縮编码400、加密500、纠错编码600可以分别任意选用一种无损压縮编码算法、对称加密算法和纠错编码算法。 图2表示的是生成指令串的过程。为了更清楚地表示该过程300，先来简单介绍一下midi指令。所谓的midi 指令是一个8位的二进制数，占用1个字节，指令前后有参数，参数的长度可 能是1个字节，也可能是多个字节，后面用十六进制形式表示指令和参数的内 容。midi中对音乐演奏起主要作用的是音符开指令9x和音符关指令8x,其中 的x表示指令中的低4位可以取0 ~ F之间的所有值，实际上这低4 位表示的是音符发声所用的通道。8x/9x指令的格式是指令开始时间+ 8x/9x + 音符编号+ 音符力度，前后共有三个参数。其中指令开 始时间占用l-4个字节，音符编号和音符力度各占用l个字节》整个 指令占用4-7个字节。例如00 90 48 64指令，00表明在音乐一开始播 放的时候就执行这个指令，90表明这个指令的作用是通过通道O演奏一个音符，48表明这个音符是短笛，64表明短笛的发声力度是64。 下面具体介绍生成指令串的过程300。指令串记录在变量c中，它一开始为一个空串310。从前到后扫描整个轨 迹块， 一旦找到一个8x或者9x指令，就将整个8x/9x指令，即指令开始时间 + 8x/9x + 音符编号+ 音符力度连接在变量c的末尾330，直到整个 轨迹块都处理完毕。图3表示的是修改轨迹块的过程。为了更清楚地表示该过程700，先来简单介绍一下轨迹块的头和尾。轨迹 块的头由8个字节4d 54 72 6b nn nn nn nn组成，其中nn nn nn nn 表示该轨迹块除了这8个字节的头之外还包括的字节数。轨迹块的末尾为一个 复位指令ff，该ff指令的格式是00 ff 2f 00，最后一个字节00表示 该指令的后面有O个字节的附加信息，这是ff指令后的第2个参数。下面具体 介绍修改轨迹块的过程700。先找到轨迹块的头710，修改其中的nn nn nn nn二nn nn nn nn+ 验证串 的字节数720，即增加轨迹块的长度，增加的长度为验证串的字节数。再找 到轨迹块的最后一个指令ff730，将其后第2个参数00修改验证串的字 节数740，即增加指令ff的长度，最后将验证串拷贝到轨迹块的末尾750， 作为ff指令的第3个参数，即附加信息。图4表示的是鉴别过程。从存储介质上读取一个midi文件100。对每一个 轨迹块进行同样的操作。首先读取最后一个指令ff的附加信息900，对该附加 信息依次进行纠错解码IOOO、解密IIOO、解压縮1200，重新得到验证串。然 后根据轨迹块的内容生成指令串300。对比验证串和指令串，做出判断1300。 当所有的轨迹块都处理完毕，则将恢复回原状的midi文件保存到存储介质 800，并生成篡改报告1400，指出数据是否被篡改、何处被篡改、如何篡改。其中的纠错解码IOOO、解密IIOO、解压縮120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｍｉｄｉ音频数据保护方法，其特征在于，包括以下步骤：　１）．从存储介质上读取一个ｍｉｄｉ文件；　２）．对ｍｉｄｉ文件中的每一个轨迹块，找出轨迹块中的所有音符开指令和音符关指令，将这些指令按照在原轨迹块中的顺序排列成一个指令串；　３）．对上述指令串依次进行压缩、加密、纠错三个编码操作，形成一个新的０－１字符串，称为验证串；将验证串放在轨迹块结尾的复位指令中，作为该指令的参数，并保存到存储介质；　４）．鉴别时，读取轨迹块结尾的复位指令的参数，即验证串，依次进行纠错、解密、解压缩三个解码操作，得到一个解码后的指令串；　５）根据解码后的指令串判断ｍｉｄｉ文件是否被篡改过，并确定哪些地方被篡改过、如何篡改的，进而将被篡改的信息恢复过来：如果篡改的类型是插入了新的演奏指令，则删除轨迹块中被插入的指令；如果篡改的类型是删除了原有指令，则从验证串中获得被删除的演奏指令，将该指令填入轨迹块中被删除的位置；如果篡改的类型是修改了原有指令，则从读取的验证串中获得被修改的演奏指令，用该指令覆盖轨迹块中被修改的指令；　或者仅仅根据解码后的指令串判断ｍｉｄｉ文件是否被篡改过，并确定哪些地方被篡改过、如何篡改的。...

【技术特征摘要】
1.一种Midi音频数据保护方法，其特征在于，包括以下步骤1).从存储介质上读取一个midi文件；2).对midi文件中的每一个轨迹块，找出轨迹块中的所有音符开指令和音符关指令，将这些指令按照在原轨迹块中的顺序排列成一个指令串；3).对上述指令串依次进行压缩、加密、纠错三个编码操作，形成一个新的0-1字符串，称为验证串；将验证串放在轨迹块结尾的复位指令中，作为该指令的参数，并保存到存储介质；4).鉴别时，读取轨迹块结尾的复位指令的参数，即验证串，依次进行纠错、解密、解压缩三个解码操作，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜楠，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]