CN102456375B - 音频设备及音频信号的标识信息加载方法 - Google Patents

Abstract

一种音频设备，包括处理器、储存模块、音频处理模块、无声段侦测电路、条件判断电路、直流准位偏置电路及加载电路。处理器产生标识信息及控制信号。音频处理模块产生原始音频信号。无声段侦测电路侦测原始音频信号的无声段，并在侦测到时产生驱动信号。条件判断电路根据驱动信号与控制信号判断是否要在原始音频信号的无声段加载标识信息，及若要加载，以直流信号的形式输出标识信息，由直流准位偏置电路进行直流准位偏置后，加载电路将其加载至原始音频信号的无声段。本发明还提供一种音频信号的标识信息加载方法。上述音频设备在原始音频信号的无声段加载标识信息，以在音频信号被泄漏时，可经由反向提取加载的标识信息，追查泄漏源头。

Description

音频设备及音频信号的标识信息加载方法

技术领域

本发明涉及音频设备，特别涉及一种音频设备的音频信号的标识信息加载方法。

背景技术

随着多媒体技术和数字通信的发展与广泛应用，多媒体作品如图像、音频、视频作品的认证保护与信息安全成为人们日益关注的问题。通常，在制作音频作品，例如制作唱片时，原始的音频信号经数字/模拟转换器后直接输出，若发生泄密等问题，无法追查泄漏源头，带来商业上的严重损失。

发明内容

有鉴于此，需提供一种音频设备，在音频信号上加载标识信息。

此外，还需提供一种音频信号的标识信息加载方法。

一种音频设备，包括处理器、储存模块、音频处理模块、无声段侦测电路、条件判断电路、直流准位偏置电路及加载电路。处理器用于执行所述音频设备的工作任务，产生标识信息及控制信号，所述控制信号用于控制所述音频设备是否进行音频信号的标识信息加载。储存模块用于储存所述标识信息。音频处理模块用于产生原始音频信号。无声段侦测电路用于侦测所述原始音频信号的无声段，并在侦测到所述原始音频信号的无声段时产生驱动信号。条件判断电路用于根据所述驱动信号与所述控制信号判断是否要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，及若要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，以直流信号的形式输出所述标识信息。直流准位偏置电路用于对所述直流信号形式的标识信息进行直流准位偏置。加载电路用于将所述直流准位偏置后的标识信息加载至所述原始音频信号的无声段。

优选地，所述标识信息包括数字版权信息。

优选地，音频设备还包括电压跟随器，连接于所述音频处理模块与所述无声段侦测电路之间及所述音频处理模块与所述加载电路之间，用于隔离所述音频处理模块与所述无声段侦测电路及隔离所述音频处理模块与所述加载电路并缓冲所述原始音频信号。

优选地，所述无声段侦测电路包括第一比较器、第二比较器及与门。第一比较器包括第一正输入端、第一负输入端及第一输出端，所述第一负输入端经由第一电阻接收所述原始音频信号，所述第一正输入端经由第二电阻接收第一参考电压并经由第三电阻接地。第二比较器包括第二正输入端、第二负输入端及第二输出端，所述第二正输入端经由第四电阻接收所述原始音频信号，所述第二负输入端经由第五电阻接收第二参考电压并经由第六电阻接地，其中所述第二参考电压与所述第一参考电压大小相等，相位相反。与门包括两个输入端及一个输出端，一个输入端经由第七电阻连接所述第一比较器的第一输出端并经由第八电阻接地，另一个输入端经由第九电阻连接所述第二比较器的第二输出端并经由第十电阻接地，所述与门的输出端输出所述驱动信号。

优选地，所述条件判断电路包括第一与门及第二与门。第一与门用于根据所述驱动信号与所述控制信号判断是否要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，包括两个输入端与一个输出端，一个输入端接收所述控制信号，另一个输入端从所述无声段侦测电路接收所述驱动信号。第二与门包括两个输入端与一个输出端，所述第二与门的一个输入端连接所述第一与门的输出端，所述第二与门的另一个输入端经由第十一电阻接收所述标识信息并经由第十二电阻接地，所述第二与门的输出端输出所述直流信号形式的标识信息。

优选地，所述直流准位偏置电路包括第十三电阻及第十四电阻。第十三电阻一端接收所述直流信号形式的标识信息，另一端输出所述直流准位偏置后的标识信息。第十四电阻一端连接所述第十三电阻的另一端，另一端接地。

优选地，所述加载电路包括差分放大器，所述差分放大器包括正输入端、负输入端及输出端，所述差分放大器的正输入端经由第十五电阻接收所述直流准位偏置后的标识信息并经由第十六电阻接地，所述负输入端经由第十七电阻连接所述输出端并经由第十八电阻接收所述原始音频信号，所述输出端输出加载所述标识信息后的音频信号。

一种音频信号的标识信息加载方法，用于音频设备中，包括产生原始音频信号；侦测所述原始音频信号的无声段并在侦测到所述原始音频信号的无声段时产生驱动信号；接收所述驱动信号及从处理器接收控制信号及标识信息；根据所述驱动信号及所述控制信号判断是否在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息；若在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，以直流信号的形式输出所述标识信息；对所述直流信号形式的标识信息进行直流准位偏置；及将所述直流准位偏置后的标识信息加载至所述原始音频信号的无声段。

优选地，所述音频信号的标识信息加载方法还包括缓冲所述原始音频信号的步骤。

优选地，所述根据所述驱动信号及所述控制信号判断是否在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息及若在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，以直流信号的形式输出所述标识信息的步骤包括分别输入所述驱动信号与所述控制信号至第一与门的两个输入端，以判断是否在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息；及若判断在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，从所述第一与门的输出端输出所述判断结果至第二与门的一个输入端，输入所述标识信息至所述第二与门的另一个输入端，并从所述第二与门的输出端输出所述直流信号形式的标识信息。

上述音频设备及其音频信号的标识信息加载方法经由侦测原始音频信号的无声段，并在确定要进行标识信息加载时，在原始音频信号的无声段加载标识信息，以在音频信号被泄漏时，可经由反向提取加载的标识信息，追查泄漏源头，确保音频信号的安全，并更好的保护音频信号。

附图说明

图1为本发明一实施方式中音频设备的示意图；

图2为本发明另一实施方式中音频设备的示意图；

图3为本发明一实施方式中音频设备的具体电路图；

图4为本发明一实施方式中音频信号的标识信息加载方法的流程图；及

图5至图8为本发明音频设备的电路仿真的信号对比图。

主要元件符号说明

音频设备            10、20

处理器              100

音频处理模块        110

无声段侦测电路      120

条件判断电路        130

直流准位偏置电路    140

加载电路            150

电压跟随器          160

后级处理电路        170

储存模块            180

第一比较器          1200

第二比较器          1210

与门                1220

第一至第十八电阻    R1～R18

第一参考电压        Vcc

第二参考电压        -Vcc

第一与门           1300

第二与门           1310

差分放大器         1500

具体实施方式

图1为本发明一实施方式中音频设备10的示意图。在本实施方式中，音频设备10，例如机顶盒，用于产生或录制音频信号，并在该音频信号上加载标识信息。当该音频信号被泄漏时，可经由反向提取加载的标识信息，追查泄漏源头。音频设备10包括处理器100、音频处理模块110、无声段侦测电路120、条件判断电路130、直流准位偏置电路140、加载电路150及储存模块180。处理器100用于执行音频设备10的工作任务，产生标识信息及控制信号，其中，控制信号用于控制音频设备10是否进行音频信号的标识信息加载。在本实施方式中，所述标识信息包括数字版权信息，例如音频设备10的硬件序列号，从而利于追查音频信号泄漏的源头。加载的标识信息包括档头信息、数字版权信息及尾信息，例如10101010111101000010100101010101，其中，“10101010”为档头信息，“1111010000101001”为数字版权信息，“01010101”为尾信息。储存模块180用于储存标识信息。音频处理模块110用于产生原始音频信号。在本发明的另一实施方式中，储存模块180还用于储存控制信号及原始音频信号。

无声段侦测电路120与音频处理模块110相连，用于侦测原始音频信号的无声段，并在侦测到无声段时产生驱动信号。在本实施方式中，无声段侦测电路120根据原始音频信号的电压振幅侦测无声段，具体而言，其侦测原始音频信号的电压振幅的绝对值是否小于无声段的最大预设值，例如166mV，来侦测无声段，并在侦测到无声段时产生驱动信号。在本实施方式中，驱动信号为逻辑高电平信号，代表数字信号1。

条件判断电路130与无声段侦测电路120、处理器110及直流准位偏置电路140相连，用于根据无声段侦测电路120产生的驱动信号与处理器110产生的控制信号判断是否要在原始音频信号的无声段加载所述标识信息，及若要在原始音频信号的无声段加载所述标识信息，以直流信号的形式输出所述标识信息。在本实施方式中，控制信号为逻辑高/低电平信号，用于控制是否进行音频信号的标识信息加载。例如，在控制信号为逻辑高电平信号时，控制进行音频信号的标识信息加载，在控制信号为逻辑低电平信号时，控制不进行音频信号的标识信息加载。

直流准位偏置电路140用于对条件判断电路130输出的直流信号形式的标识信息进行直流准位偏置。加载电路150用于接收直流准位偏置后的标识信息及原始音频信号，并将直流准位偏置后的标识信息加载至原始音频信号。

图2所示为本发明另一实施方式中音频设备20的示意图。在本实施方式中，音频设备20与图1中的音频设备10的不同之处在于，音频设备20还包括电压跟随器160及后级处理电路170。电压跟随器160连接于音频处理模块110与无声段侦测电路120之间及音频处理模块110与加载电路150之间，用于隔离音频处理模块110与无声段侦测电路120及隔离音频处理模块110与加载电路150，并缓冲原始音频信号。从而，无声段侦测电路120及加载电路150产生的信号不会返回至音频处理模块110，避免影响原始音频信号，确保原始音频信号的质量。后级处理电路170用于对加载所述标识信息后的音频信号进行处理，如进行录音处理，以输出至其他设备或播放。

图3所示为本发明一实施方式中音频设备10、20的具体电路图。在本实施方式中，无声段侦测电路120包括第一比较器1200、第二比较器1210及与门1220。第一比较器1200包括第一正输入端、第一负输入端及第一输出端。第一负输入端经由第一电阻R1从音频处理模块110或电压跟随器160接收原始音频信号，第一正输入端经由第二电阻R2接收第一参考电压Vcc并经由第三电阻R3接地。在本实施方式中，第一参考电压Vcc与第二电阻R2及第三电阻R3的阻值与音频信号无声段的最大预设值有关，其关系为第一参考电压Vcc经第二电阻R2与第三电阻R3分压后，第三电阻R3上的电压等于无声段的最大预设值。例如，音频信号无声段的最大预设值为166mV，第一参考电压Vcc为3.3V，第二电阻R2的阻值为27K欧姆，第三电阻R3的阻值为1K欧姆。

第二比较器1210包括第二正输入端、第二负输入端及第二输出端。第二正输入端经由第四电阻R4从音频处理模块110或电压跟随器160接收原始音频信号。第二负输入端经由第五电阻R5接收第二参考电压-Vcc并经由第六电阻R6接地。其中，第二参考电压-Vcc与第一参考电压Vcc大小相等，相位相反。同样，第二参考电压-Vcc与第五电阻R5及第六电阻R6的阻值与无声段的最大预设值有关，其关系为第二参考电压-Vcc经第五电阻R5及第六电阻R6分压后，第六电阻R6上的电压绝对值等于无声段的最大预设值。

与门1220包括两个输入端及一个输出端，其中一个输入端经由第七电阻R7连接第一比较器1200的第一输出端并经由第八电阻R8接地，另一个输入端经由第九电阻R9连接第二比较器1210的第二输出端并经由第十电阻R10接地，与门1220的输出端输出所述驱动信号。第七电阻R7与第八电阻R8用于将第一比较器1200的输出信号的电压准位转换为合适与门1220电压准位，第九电阻R9与第十电阻R10用于将第二比较器1210的输出信号的电压准位转换为合适与门1220电压准位。

条件判断电路130包括第一与门1300与第二与门1310。第一与门1300与第二与门1310分别包括两个输入端与一个输出端。第一与门1300的一个输入端从处理器100或储存模块180接收所述控制信号，另一个输入端从无声段侦测电路120接收驱动信号，用于根据驱动信号与控制信号判断是否要在原始音频信号的无声段加载所述标识信息，并将判断结果由输出端输出至第二与门1310的一个输入端。在本实施方式中，该判断结果为逻辑高低电平信号。第二与门1310的另一个输入端经由第十一电阻R11从处理器100或储存模块180接收所述标识信息并经由第十二电阻R12接地，输出端输出直流信号形式的标识信息。

直流准位偏置电路140包括第十三电阻R13及第十四电阻R14。第十三电阻R13的一端从条件判断电路130接收直流信号形式的标识信息，另一端输出直流准位偏置后的标识信息。第十四电阻R14的一端连接第十三电阻R13的另一端，另一端接地。

加载电路150包括差分放大器1500，差分放大器1500包括正输入端、负输入端及输出端。差分放大器1500的正输入端经由第十五电阻R15从直流准位偏置电路140接收直流准位偏置后的标识信息，并经由第十六电阻R16接地。差分放大器1500的负输入端经由第十七电阻R17连接其输出端，并经由第十八电阻R18从音频处理模块110或电压跟随器160接收所述原始音频信号，其输出端输出加载所述标识信息后的音频信号。在本实施方式中，差分放大器1500具有良好的噪声抑制作用，可减少噪声，输出品质较佳的叠加标识信息的音频信号。

在本实施方式中，当音频处理模块110产生原始音频信号，所述原始音频信号输入无声段侦测电路120。若原始音频信号的电压幅值大于音频信号无声段的最大预设值，即原始音频信号不处于无声段，第一比较器1200的负输入端电压大于正输入端电压，因而输出逻辑低电平信号。第二比较器1210的正输入端电压大于负输入端电压，因而输出逻辑高电平信号。因而，与门1220输出逻辑低电平信号，不输出驱动信号。

若原始音频信号的电压幅值为负且绝对值大于音频信号无声段的最大预设值，即原始音频信号不处于无声段，第一比较器1200的负输入端电压小于正输入端电压，因而输出逻辑高电平信号。第二比较器1210的正输入端电压小于负输入端电压，因而输出逻辑低电平信号。因而，与门1220输出逻辑低电平信号，不输出驱动信号。

当与门1220输出逻辑低电平信号时，不论控制信号为何，条件判断电路130的第一与门1300均输出逻辑低电平信号，因而无法加载所述标识信息。

若原始音频信号的电压幅值小于音频信号无声段的最大预设值或原始音频信号的电压幅值为负且绝对值小于音频信号无声段的最大预设值，即原始音频信号处于无声段，第一比较器1200的负输入端电压小于正输入端电压，其输出逻辑高电平信号。第二比较器1210的正输入端电压大于负输入端电压，同样输出逻辑高电平信号。因而，与门1220输出逻辑高电平信号，即输出驱动信号。

当无声段侦测电路120输出驱动信号，即输出逻辑高电平信号时，若控制信号要控制进行标识信息加载，即为高电平，条件判断电路130的第一与门1300输出逻辑高电平信号，即要进行加载的判断结果。因而，第二与门1310的输出即为输入的高低电平的标识信息。因第二与门1310输出的直流信号形式的标识信息的电压准位与加载电路150的差分放大器1500的电压准位不同，因而采用第十三电阻R13与第十四电阻R14组成的分压电路进行准位转换，其中第十三电阻R13的阻值为20K，第十四电阻的阻值为1K。

图4所示为本发明一实施方式中音频信号的标识信息加载方法的流程图。在本实施方式中，首先在步骤S400，音频处理模块110产生原始音频信号。在本实施方式中，电压跟随器160首先缓冲所述原始音频信号，以避免无声段侦测电路120与加载电路150等产生的信号影响原始音频信号。在步骤S410，无声段侦测电路120侦测原始音频信号的无声段，并在侦测到无声段时产生驱动信号。在本实施方式中，无声段侦测电路120根据原始音频信号的电压振幅侦测无声段，具体而言，其利用第一比较器1200、第二比较器1210及与门1220来侦测原始音频信号的电压振幅的绝对值是否小于无声段的最大预设值，例如166mV，来侦测无声段。

在步骤S420，条件判断电路130从无声段侦测电路120接收驱动信号，并从处理器100或储存模块180接收控制信号及标识信息。在步骤S430，条件判断电路130根据驱动信号及控制信号判断是否在原始音频信号的无声段加载所述标识信息。在本实施方式中，控制信号为逻辑高/低电平信号，用于控制是否进行音频信号的标识信息加载。例如，在控制信号为逻辑高电平信号时，控制进行音频信号的标识信息加载，在控制信号为逻辑低电平信号时，控制不进行音频信号的标识信息加载。若条件判断电路130判断不在原始音频信号的无声段加载所述标识信息，则回到步骤S410，继续侦测原始音频信号的无声段。

若条件判断电路130判断在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，在步骤S440，条件判断电路130以直流信号的形式输出所述标识信息。在本实施方式中，步骤S430与S440具体包括：无声段侦测电路120与处理器100分别输入驱动信号与控制信号至条件判断电路130的第一与门1300的两个输入端，以判断是否在原始音频信号的无声段加载所述标识信息。若第一与门1300判断在原始音频信号的无声段加载所述标识信息，从第一与门1300的输出端输出所述判断结果至第二与门1310的一个输入端，从处理器100输入所述标识信息至第二与门1310的另一个输入端，并从第二与门1310的输出端输出所述直流信号形式的标识信息。

在步骤S450，直流准位偏置电路140对所述直流信号形式的标识信息进行直流偏置。在本实施方式中，因条件判断电路130的第二与门1310输出的直流信号形式的标识信息的电压准位与加载电路150的差分放大器1500的电压准位不同，因而直流准位偏置电路140采用第十三电阻R13与第十四电阻R14组成的分压电路进行准位转换。

在步骤S460，加载电路150将所述直流准位偏置后的标识信息加载至原始音频信号的无声段。在本实施方式中，直流准位偏置电路140输出所述直流准位偏置后的标识信息至差分放大器1500的正输入端，音频处理模块110或电压跟随器160输出原始音频信号至差分放大器1500的负输入端，然后差分放大器1500将所述直流准位偏置后的标识信息加载至原始音频信号的无声段。

图5至图8所示为音频设备10及20的电路仿真信号对比图。其中图5为较长时间的控制信号、标识信息、原始音频信号及输出音频信号(为加载电路150输出的音频信号)的对比图，从其中分别截取一段控制信号为高电平且有标识信息且处于无声段的信号、一段控制信号为高电平且有标识信息但处于非无声段的信号及一段控制信号为低电平但有标识信息且处于无声段的信号分别于图6至图8放大后对比分析。由图可知，在原始音频信号的无声段加载标识信息，加载标识信息后的音频信号与加载前的音频信号几乎重合。也就是说，在原始音频信号的无声段加载标识信息，对原始音频信号的影响很小，因而可确保叠加后的音频信号的品质。

本发明的音频设备10及20及其音频信号的标识信息加载方法经由侦测原始音频信号的无声段，并在确定要进行标识信息加载时，在原始音频信号的无声段即时加载标识信息，以在音频信号被泄漏时，可经由反向提取加载的标识信息，追查泄漏源头，确保音频信号的安全，并更好的保护音频信号。

Claims (8)

1.一种音频设备，其特征在于包括：

处理器，用于执行所述音频设备的工作任务，产生标识信息及控制信号，所述控制信号用于控制所述音频设备是否进行音频信号的标识信息加载；

储存模块，用于储存所述标识信息；

音频处理模块，用于产生原始音频信号；

无声段侦测电路，用于侦测所述原始音频信号的无声段，并在侦测到所述原始音频信号的无声段时产生驱动信号；

条件判断电路，用于根据所述驱动信号与所述控制信号判断是否要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，及若要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，以直流信号的形式输出所述标识信息；

直流准位偏置电路，用于对所述直流信号形式的标识信息进行直流准位偏置；

加载电路，用于将所述直流准位偏置后的标识信息加载至所述原始音频信号的无声段；及

电压跟随器，连接于所述音频处理模块与所述无声段侦测电路之间及所述音频处理模块与所述加载电路之间，用于隔离所述音频处理模块与所述无声段侦测电路及隔离所述音频处理模块与所述加载电路并缓冲所述原始音频信号。

2.如权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述标识信息包括数字版权信息。

3.如权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述无声段侦测电路包括：

第一比较器，包括第一正输入端、第一负输入端及第一输出端，所述第一负输入端经由第一电阻接收所述原始音频信号，所述第一正输入端经由第二电阻接收第一参考电压并经由第三电阻接地；

第二比较器，包括第二正输入端、第二负输入端及第二输出端，所述第二正输入端经由第四电阻接收所述原始音频信号，所述第二负输入端经由第五电阻接收第二参考电压并经由第六电阻接地，其中所述第二参考电压与所述第一参考电压大小相等，相位相反；及

与门，包括两个输入端及一个输出端，一个输入端经由第七电阻连接所述第一比较器的第一输出端并经由第八电阻接地，另一个输入端经由第九电阻连接所述第二比较器的第二输出端并经由第十电阻接地，所述与门的输出端输出所述驱动信号。

4.如权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述条件判断电路包括：

第一与门，用于根据所述驱动信号与所述控制信号判断是否要在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，包括两个输入端与一个输出端，一个输入端接收所述控制信号，另一个输入端从所述无声段侦测电路接收所述驱动信号；及

第二与门，包括两个输入端与一个输出端，所述第二与门的一个输入端连接所述第一与门的输出端，所述第二与门的另一个输入端经由第十一电阻接收所述标识信息并经由第十二电阻接地，所述第二与门的输出端输出所述直流信号形式的标识信息。

5.如权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述直流准位偏置电路包括：

第十三电阻，一端接收所述直流信号形式的标识信息，另一端输出所述直流准位偏置后的标识信息；及

第十四电阻，一端连接所述第十三电阻的另一端，另一端接地。

6.如权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述加载电路包括差分放大器，所述差分放大器包括正输入端、负输入端及输出端，所述差分放大器的正输入端经由第十五电阻接收所述直流准位偏置后的标识信息并经由第十六电阻接地，所述负输入端经由第十七电阻连接所述输出端并经由第十八电阻接收所述原始音频信号，所述输出端输出加载所述标识信息后的音频信号。

7.一种音频信号的标识信息加载方法，用于音频设备中，其特征在于包括：

产生原始音频信号；

侦测所述原始音频信号的无声段并在侦测到所述原始音频信号的无声段时产生驱动信号；

接收控制信号及标识信息；

分别输入所述驱动信号与所述控制信号至第一与门的两个输入端，以判断是否在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息；

若判断在所述原始音频信号的无声段加载所述标识信息，从所述第一与门的输出端输出所述判断结果至第二与门的一个输入端，输入所述标识信息至所述第二与门的另一个输入端，并从所述第二与门的输出端输出直流信号形式的标识信息；

对所述直流信号形式的标识信息进行直流准位偏置；及

将所述直流准位偏置后的标识信息加载至所述原始音频信号的无声段。

8.如权利要求7所述的音频信号的标识信息加载方法，其特征在于，还包括缓冲所述原始音频信号的步骤。