ES2266481T3 - Codificacion de audio con encriptacion parcial. - Google Patents
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Abstract
Método de codificación (1) de una señal (x) de audio, comprendiendo el método las etapas de: - muestrear la señal (x) de audio para generar valores (x(t)) de señal muestreados; - analizar (13, 14) los valores de señal muestreados para generar una representación paramétrica de la señal de audio, comprendiendo la señal paramétrica parámetros (CS) sinusoidales y parámetros (CN) de ruido; - encriptar (18) al menos algunos de los parámteros de dicha representación paramétrica; y - generar (15) una corriente (AS) de audio codificada que incluye dicha representación paramétrica encriptada que es representativa de dicha señal de audio y permite que dicha señal de audio se sintetice a un nivel de calidad inferior que el que se produciría utilizando una representación paramétrica desencriptada.
Description
Codificación de audio con encriptación
parcial.
La presente invención se refiere a la
codificación y decodificación de señales de audio. En particular, la
invención se refiere a la codificación de audio de velocidad de
transmisión de bits baja tal como se utiliza en audio de estado
sólido o audio de Internet.
La mezcla aleatoria ("mezcla aleatoria")
compatible es una técnica para mezclar aleatoriamente (partes de)
una corriente de bits de manera que la corriente de bits mezclada
aleatoriamente todavía puede decodificarse, pero la señal
decodificada resulta en una señal degradada. Así, la mezcla
aleatoria compatible puede aplicarse para controlar la calidad
después de decodificar una corriente de bits de audio comprimida en
un ambiente controlado por copia. Esta técnica se ha descrito para
un codificador por transformación de AAC ("Advanced Audio
Coding", Codificación de Audio Avanzada) (codificación de audio
avanzada de una parte del estándar MPEG-2) en
"Secure Delivery of Compressed Audio Bit-Steam
Mezcla aleatoria " (Entrega segura de audio comprimido mediante
mezcla aleatoria de corriente de bits comprimida), E. Allamanche y
J. Herre, Convención 108 de AES, París, 19-22 de
Febrero de 2000, o en el documento US-A_6 081 784
por Tsutsui Kyoya.
Aquí, la corriente de bits de AAC se encripta
con una clave tal que para que ningún aumento en la velocidad de
transmisión de bits, la calidad puede fijarse a cualquier nivel
requerido (por debajo de la calidad obtenida para la corriente no
mezclada aleatoriamente). Si se conoce la clave de encriptación
(mediante alguna transacción), la corriente de bits puede
desencriptarse a un estado original. Allamanche también afirma que
esté método de mezcla aleatoria compatible también puede aplicarse
a otros esquemas de compresión.
Sin embargo, para un codificador por
transformación de AAC o cualquier otro tipo de codificador de forma
de onda, el espectro se codifica típicamente utilizando una
representación espectral gruesa y una fina. Se utiliza un conjunto
de factores de escala para describir una representación gruesa del
espectro y se utiliza una división fina entre factores de escala
posteriores para describir la estructura fina del espectro. La
mezcla aleatoria compatible en Allamanche se realiza mediante la
modificación (mezcla aleatoria) de la estructura fina del espectro
hasta el punto en que se obtiene una cierta señal de nivel de
calidad más baja.
Para un esquena de codificación paramétrico, por
ejemplo, el tipo de codificador sinusoidal descrito en la solicitud
de patente PCT publicada nº WO-A 0 079 519
(Referencia agente: N 017502), los componentes de señal no se
describen en términos de una representación espectral gruesa y una
fina. En su lugar, los parámetros sinusoidales describen las
llamadas pistas que son sinusoides que comienzan en una instancia de
tiempo específica, evolucionan durante una cierta cantidad de
tiempo y entonces se detienen. En el periodo en el que la sinusoide
está activa, la evolución típicamente varía de manera lenta. Por lo
tanto, las técnicas de mezcla aleatoria compatible propuestas en
Allmanche no pueden aplicarse a un esquema de codificación
sinusoidal.
La patente de los Estados Unidos nº 6 081 784
describe un método de codificación para encriptar y codificar
señales de información tal como señales de audio PCM, en el que la
información puede reproducirse con calidad baja incluso en ausencia
de la información clave para la encriptación. Una unidad de
transformación convierte las señales PCM en componentes de señal de
frecuencia que se codifican mediante una unidad de codificación de
componentes de señal.
Según la presente invención, se proporciona un
método de codificar una señal de audio tal como se expone en la
reivindicación 1, un método para decodificar una señal de audio tal
como se expone en la reivindicación 15, un codificador de audio tal
como se expone en la reivindicación 16, un reproductor de audio tal
como se expone en la reivindicación 17, y una corriente de audio
tal como se expone en la reivindicación 19.
En una realización preferida de la invención, la
representación paramétrica incluye códigos que representan
componentes sinusoidales sostenidos de la señal de audio, para los
cuales se actualizan parámetros de frecuencia y/o amplitud de
manera diferencial durante el periodo en el que una sinusoide está
activa. Para mezclar aleatoriamente los valores de frecuencia y/o
amplitud codificados diferenciales, se hace una correspondencia de
los valores diferenciales con otros valores diferenciales. Mediante
la modificación de estos valores, la corriente de bits todavía
puede decodificarse pero resulta en pistas con variación de
frecuencia y/o amplitud aleatoria. Por consiguiente, la señal se
degradará.
Se describirán ahora varias realizaciones con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una realización de un
codificador de audio según la invención;
La figura 2 muestra una realización de la
invención de un reproductor de audio según la invención; y
La figura 3 muestra un sistema que comprende un
codificador de audio y un reproductor de audio.
En una realización preferida de la presente
invención, se describe la aplicación de mezcla aleatoria compatible
para un esquema de codificación paramétrica, figura 1, donde el
codificador es un codificador sinusoidal. En tanto los casos
relacionados como la realización preferida, el codificador 1 de
audio muestrea una señal de audio de entrada en una determinada
frecuencia de muestreo dando como resultado una representación
x(t) digital de la señal de audio. Esto hace que la escala t
de tiempo sea dependiente de la velocidad de muestreo. Entonces, el
codificador 1 separa la señal de entrada muestreada en tres
componentes: componentes de señal transitoria, componentes
determinísticos (sinusoidales) sostenidos y componentes estocásticos
(de ruido) sostenidos. El codificador 1 de audio comprende un
codificador 11 transitorio, un codificador 13 sinusoidal y un
codificador 14 de ruido. El codificador de audio opcionalmente
comprende un mecanismo 12 de compresión (GC) de ganancia.
En esta realización de la invención, la
codificación transitoria se realiza antes la codificación sostenida.
Esto es ventajoso por que las componentes de señales transitorias
no se codifican de manera eficaz y óptima en codificadores
sostenidos. Si se utilizan codificadores sostenidos para codificar
componentes de señales transitorios, es necesario mucho esfuerzo de
codificación; por ejemplo, puede imaginarse que es difícil codificar
una componente de señal transitoria con sólo sinusoides
transitorias. Por lo tanto, la eliminación de componentes de señal
transitoria de la señal de audio a codificar antes de la
codificación sostenida es ventajosa. También se observará que una
posición de inicio transitoria derivada en el codificador
transitorio puede utilizarse en los codificadores sostenidos para
segmentación adaptativa (encuadre adaptativo).
Sin embargo, la invención no se limita al uso
particular de codificación transitoria.
El codificador 11 transitorio comprende un
detector (TD) 110 transitorio, un analizador (TA) 111 transitorio y
un sintetizador (TS) 112 transitorio. En primer lugar, la señal
x(t) entra en el detector 110 transitorio. Este detector 110
estima si hay una componente de señal transitoria y su posición.
Esta información se alimenta al analizador 111 transitorio. Esta
información también puede utilizarse en el codificador 13 sinusoidal
y el codificador 14 de ruido para obtener la segmentación inducida
por señal ventajosa. Si se determina la posición de una componente
de señal transitoria, el analizador 111 transitorio intenta extraer
(la parte principal de) la componente de señal transitoria. Hace
una correspondencia de una función de forma con una posición de
inicio estimada, y determina el contenido debajo de la función de
forma empleando por ejemplo, un número (pequeño) de componentes
sinusoidales.
En cualquier caso, se observará que donde, por
ejemplo, el analizador transitorio emplea una función de forma de
tipo Meixner, entonces, el código CT transitorio comprenderá la
posición de inicio en la que comienza el transitorio; un parámetro
que es sustancialmente indicativo de la velocidad de ataque inicial;
y un parámetro que es sustancialmente indicativo de la velocidad de
decaimiento; así como los datos de frecuencia, amplitud y fase de
los componentes sinusoidales del transitorio.
Si la corriente de bits producida por el
codificador 1 ha de sintetizarse por un decodificador
independientemente de la frecuencia de muestreo utilizada para
generar la corriente de bits, entonces la posición inicial debería
transmitirse como un valor de tiempo en vez de, por ejemplo, un
número de muestra dentro de una trama; y las frecuencias de las
sinusoides deberían transmitirse como valores absolutos o utilizando
identificadores indicativos de valores absolutos en vez de valores
que sólo pueden derivarse de o proporcionales a la frecuencia de
muestreo de la transformación. No obstante, la presente invención
puede implementarse con cualquiera de los esquemas anteriores.
También, se observará que la función de forma
también puede incluir una indicación de escalón en caso de que la
componente de señal transitoria sea un cambio tipo escalonado en la
envolvente de amplitud. En este caso, la posición transitoria sólo
afecta a la segmentación durante la síntesis para el módulo
sinusoidal y de ruido. Una vez más, aunque la invención no se
limita a una u otra implementación, la ubicación del cambio tipo
escalonado puede codificarse como un valor de tiempo en vez de un
número de muestra, que estaría relacionado con la frecuencia de
muestreo.
El código CT transitorio se suministra al
sintetizador 112 transitorio. La componente de señal transitoria
sintetizada se resta de la señal x(t) de entrada en el
substractor 16, dando como resultado una señal x1. En caso de que
se omita la CG 12, x1 = x2. La señal x2 se suministra al codificador
13 sinusoidal donde se analiza en un analizador 130 sinusoidal
(SA), que determina las componentes sinusoidales (determinísticas).
La información resultante se obtiene en el código CS sinusoidal y se
proporciona un ejemplo más detallado que ilustra la generación de
un código CS sinusoidal ejemplar en la solicitud de patente PCT nº
PCT/EP00/05344 (Referencia agente: N 017502). Alternativamente, se
describe una implementación básica en "Speech analysis/synthesis
based on sinusoidal representation" (Análisis/síntesis del habla
basándose en representación sinusoidal), R. McAulay y T. Quartieri,
IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Process.,
43:744-754, 1986 o "Technical Description of the
MPEG-4 audio-coding proposal from
the University of Hannover and Deutsche Bundespost Telekom AG
(revised)" (Descripción Técnica de la propuesta de codificación
de audio de MPEG-4 de la Universidad de Hannover y
Deutsche Bundespost Telekom AG (revisado), B. Edler, H. Purnhagen
and C. Ferekidis, Nota técnica MPEG95/0414r, Organización
internacional para la estandarización ISO/IEC JTC1/SC29/WG11,
1996.
En breve, sin embargo, el codificador sinuosidad
de la realización preferida codifica la señal x2 de entrada como
pistas de componentes sinusoidales enlazadas de un segmento de la
trama hasta el siguiente. Estas pistas comienzan en una instancia
de tiempo específica, evolucionan durante una cierta cantidad de
tiempo y entonces se detienen. Las actualizaciones a estas pistas
de un segmento al siguiente se describen en términos de información
de frecuencia, amplitud y opcionalmente fase. En el periodo en el
que la sinusoide está activa, la evolución típicamente varía de
manera lenta. Debido a este motivo, es muy eficaz en la velocidad de
transmisión de bits actualizar los parámetros de frecuencia y
amplitud de manera diferencial. Así, las pistas se representan
inicialmente mediante una frecuencia de inicio, una amplitud de
inicio y una fase de inicio para una sinusoide que comienza en un
segmento dado- un nacimiento. A continuación, la pista se representa
en segmentos posteriores mediante diferencias de frecuencia,
diferencias de amplitud, y posiblemente, diferencias
(continuaciones) de fase hasta el segmento en el que termina la
pista (muerte). En la práctica, puede determinarse que hay poca
ganancia en la codificación de diferencias de fase. Así, no es
necesario de ninguna manera codificar información de fase para
continuaciones y la información de fase puede regenerarse utilizando
reconstrucción de fase continua.
Una vez más, si la corriente de bits se hace
independiente de la frecuencia de muestreo, las frecuencias de
inicio se codifican dentro del código CS sinusoidal como valores
absolutos o identificadores indicativos de frecuencias absolutas
para garantizar que la señal codificada sea independiente de la
frecuencia de muestreo.
Desde el código CS sinusoidal, la componente de
señal sinusoidal se reconstruye mediante un sintetizador SS 131
sinusoidal. Esta señal se resta en el substractor 17 de la entrada
x2 al codificador 13 sinusoidal, dando como resultado una señal x3
restante que carece de componentes de señal transitoria (grandes) y
componentes sinusoidales determinísticas (principales).
La señal x3 restante se asume principalmente
para comprender ruido y el analizador 14 de ruido de la realización
preferida produce un código CN de ruido representativo de este
ruido. Convencionalmente, como por ejemplo, en la solicitud de
patente PCT nº PCT/EP00/04599, presentada el 17.05.2000 (Referencia
agente: PH NL000287) el codificador de ruido se modela un espectro
del ruido con parámetros (pi, qi) de filtro AR (autoregresivo) y de
MA (media móvil) combinados según una escala de ancho de banda
rectangular equivalente (ERB). Dentro del decodificador, figura 2,
los parámetros de filtros se alimentan a un sintetizador NS 33 de
ruido, que es principalmente un filtro, que tiene una respuesta de
frecuencia que se aproxima al espectro del ruido. El NS 33 genera
ruido yN reconstruido mediante la filtración de una señal de ruido
blanco con los parámetros (pi, qi) de filtración ARMA y
posteriormente añade esto a las señales yT transitorias e yS
sinusoidales sintetizadas descritas a continuación.
Sin embargo, los parámetros (pi, qi) de
filtración ARMA son una vez más dependientes de la frecuencia de
muestreo del analizador de ruido, y si la corriente de bits
codificada ha de ser independiente de la frecuencia de muestreo,
estos parámetros se transforman en frecuencias del espectro lineal
(LSF) también conocidas como pares del espectro lineal (LSP) antes
de codificarse. Estos parámetros LSF puede representarse sobre una
cuadrícula de frecuencias absolutas o una cuadrícula relacionada
con la escala ERB o la escala Bark. Puede encontrarse más
información sobre LSP en "Line Spectrum Pair (LSP) and speech data
compression" (Par del espectro lineal (LSP) y compresión de
datos de voz), F. K. Soong y B. H. Juang, ICASSP, pág. 1.10.1, 1984.
En cualquier caso, se conoce bien tal transformación de un tipo de
coeficientes de tipo filtro predictivos lineales (en este caso,
(pi, qi) dependientes de la frecuencia de muestreo del codificador)
en LSFs que son independientes de la frecuencia de muestreo y
viceversa (tal como se requiere en el codificador) y no se describe
adicionalmente en el presente documento. Sin embargo, se observará
que la conversión de LSFs en coeficientes de filtro (p'i, q'i)
dentro del codificador puede hacerse con referencia a la frecuencia
con la que el sintetizador 33 de ruido genera muestras de ruido
blanco, permitiendo así que el decodificador genere la señal yN de
ruido independientemente de la manera en que se muestreó
originalmente.
Se observará que, de manera similar a la
situación en el codificador 13 sinusoidal, el analizador 14 de ruido
también utilizar la posición de inicio de la componente de señal
transitoria como una posición para comenzar un bloque de análisis
nuevo. Así, los tamaños de segmento del analizador 130 sinusoidal y
el analizador 14 de ruido no son necesariamente iguales.
No obstante, tal como se verá a continuación, la
presente invención puede implementarse con cualquier esquema de
codificación de ruido incluyendo cualquiera de los esquemas
referidos anteriormente.
En la realización preferida de la presente
invención, la mezcla aleatoria se realiza en el código CS sinusoidal
producido por al analizador 130 sinusoidal. En particular, en la
realización preferida, se dispone un módulo 18 de cifrado entre el
analizador 130 sinusoidal y un multiplexor 15. El módulo 18 de
cifrado mezcla aleatoriamente los valores de frecuencia y/o
amplitud codificados diferenciales del código CS sinusoidal para
segmentos de continuación de pistas utilizando una clave
proporcionada. En otras palabras, el módulo 18 hace una
correspondencia de los valores diferenciales con otros valores
diferenciales para producir un código CSe sinusoidal cifrado.
Mediante la modificación de estos valores, la corriente de bits que
comprende los códigos CSe todavía puede decodificarse pero da como
resultado pistas con variación de frecuencia aleatorizada y/o
variación de amplitud aleatorizada a lo largo de la vida de una
pista. Por consiguiente, sin la clave correcta, la calidad de una
señal sintetizada producida por un decodificador se degradará.
La cantidad de degradación puede controlarse
mediante la cantidad y el intervalo en los que se modifican estas
frecuencias y/o amplitudes codificadas de manera diferencial. Así,
por ejemplo, puede decidirse que ciertos tipos de señal de audio
son más sensibles a la mezcla aleatoria que otros, y de manera
similar, que ciertos tipos de señal son más sensibles a la mezcla
aleatoria de frecuencia que a mezcla aleatoria de amplitud. Así, si
una señal comprende una componente sinusoidal grande y ya que, como
en el caso de música clásica, las pistas tenderían a ser largas, es
decir, que se extienden sobre varios segmentos y por lo tanto pueden
ser más sensibles a la mezcla aleatoria que, por ejemplo, algunas
formas de música popular más moderna. Así, la clave y por lo tanto,
la correspondencia utilizada para realizar la mezcla aleatoria
pueden seleccionarse en consecuencia.
Finalmente, en el multiplexor 15, se constituye
una corriente de audio AS que incluye los códigos CT, CSe y CN. La
corriente AS de audio se proporciona a por ejemplo, un bus de datos,
un sistema de antena, un medio de almacenamiento etc. Por lo tanto,
se verá que sólo se transmite o almacena la versión encriptada de la
señal.
La figura 2 muestra un reproductor 3 de audio
según la invención. Se obtiene una corriente AS' de audio, generada
por un codificador según la figura 1 o por un codificador sin mezcla
aleatoria, del bus de datos, sistema de antena o medio de
almacenamiento etc. La corriente AS de audio se desmultiplexa en un
demultiplexor 30 para obtener los códigos CT, CSe y CN. Los códigos
CT y CN se proporcionan a un sintetizador 31 transitorio y un
sintetizador 33 de ruido respectivamente tal como en la solicitud de
patente europea nº 00200939.7. Desde el código CT transitorio, las
componentes de señal transitoria se calculan en el sintetizador 31
transitorio. En caso de que el código transitorio indique una
función de forma, la forma se calcula basándose en los parámetros
recibidos. Además, el contenido de la forma se calcula basándose en
las frecuencias y amplitudes de las componentes sinusoidales. Si el
código CT transitorio indica un escalón, entonces no se calcula
ningún transitorio. La señal yT transitoria total es una suma de
todos los transitorios.
Si se utiliza el encuadre adaptativo, entonces
desde la posiciones transitorias, se calcula una segmentación para
la síntesis SS 32 sinusoidal y la síntesis NS 33 de ruido. El código
CN de ruido se utiliza para generar una señal yN de ruido. Para
hacer esto, las frecuencias de espectro lineal para el segmento de
trama se transforman primero en parámetros (p'i, q'i) de filtración
ARMA dedicados para la frecuencia a la que el sintetizador de ruido
genera ruido blanco y éstos se combinan con los valores de ruido
blanco para generar el componente de ruido de la señal de audio. En
cualquier caso, se añaden segmentos de trama posteriores mediante,
por ejemplo, un método de solapamiento-adición.
Según la presente invención, sin embargo, si
está disponible una clave de descifrado, se asume que los códigos
CSe se han mezclado aleatoriamente y se alimentan primero en un
módulo 38 de descifrado. El módulo de descifrado aplica la clave,
adquirida a través de técnicas de transacción convencionales, a los
códigos CSe encriptados para producir códigos CS sin mezclar
aleatoriamente. Se observará que una vez que se proporciona la clave
correcta al decodificador y por lo tanto, al módulo 38 de
descifrado, no es necesario de otra forma que el decodificador sepa
que la corriente de bits se ha mezclado aleatoriamente o la
correspondencia particular que se ha elegido al codificar la
señal.
Si no está disponible ninguna clave, por
ejemplo, cuando la corriente de bits no se ha mezclado
aleatoriamente o cuando la clave simplemente no se ha obtenido,
entonces, el código CS sinusoidal, no alterado de los códigos CSe
proporcionados, se utiliza para generar la señal yS, descrita como
una suma de sinusoides en un segmento dado.
Si la corriente de bits no se ha mezclado
aleatoriamente, entonces se sintetizará a su calidad muestreada
original, ya que presumiblemente no se habrá proporcionado ninguna
clave.
Por otro lado, si la clave correcta está
disponible para una señal mezclada aleatoriamente, entonces se
generan los códigos CS sinusoidales correspondientes a los códigos
originales producidos por el analizador 130 de códigos y éstos
pueden proporcionarse al sintetizador 32 para generar la señal
yS.
La señal y(t) total comprende la suma de
la señal yT transitoria y el producto (g) de cualquier descompresión
de amplitud y la suma de la señal yS sinusoidal y la señal yN de
ruido. El reproductor de audio comprende dos sumadores 36 y 37 para
sumar las señales respectivas. La señal total se proporciona a una
unidad 35 de salida que es por ejemplo un altavoz.
Por lo tanto, cuando no está disponible ninguna
clave o se utiliza la clave errónea, se obtendrá una señal
y(t) degradada en comparación con la señal x(t)
muestreada originalmente. Por otro lado, si se utiliza la clave
correcta, la componente sinusoidal de la señal y(t) se
sintetizará con la calidad muestreada original produciendo así la
señal total con la calidad original.
La figura 3 muestra un sistema de audio según la
invención que comprende un codificador 1 de audio tal como se
muestra en la figura 1 y un reproductor 3 de audio tal como se
nuestra en la figura 3. Un sistema de este tipo ofrece la
reproducción y grabación de características, pero impide la copia no
autorizada de material de calidad original. La corriente AS de
audio encriptada se proporciona desde el codificador de audio al
reproductor de audio sobre un canal 2 de comunicación, que puede
ser una conexión inalámbrica, un bus de datos o un medio de
almacenamiento. En caso de que el canal 2 de comunicación sea un
medio de almacenamiento, el medio de almacenamiento puede fijarse
en el sistema, o también puede ser un disco extraíble, un
dispositivo de almacenamiento de estado sólido tal como un Memory
Stick^{TM} de Sony Corporation, etc. El canal 2 de comunicación
puede ser parte del sistema de audio pero, sin embargo,
frecuentemente estará fuera del sistema de audio.
Se observará que también son posibles otras
variaciones de la realización preferida. Por ejemplo, mientras que
por un lado el componente CN de ruido normalmente contribuye con una
componente relativamente pequeña de la señal global y por lo tanto,
su ausencia puede no resultar ser inaceptable a un oyente, la mezcla
aleatoria de la componente de ruido para, por ejemplo, desviar de
manera aleatoria las frecuencias espectrales de la componente de
ruido de la señal puede proporcionar el efecto requerido. Así, un
módulo (no representado) de cifrado puede disponerse entre el
analizador 14 de ruido y el multiplexor 15 de manera adicional o
alternativa al módulo 18. A continuación, dentro del codificador,
un módulo (no representado) de descifrado correspondiente se
dispone de manera adicional o alternativa entre el demultiplexor 30
y el sintetizador 33 de ruido para desenmarañar (si se proporciona
una clave) los códigos de ruido de la corriente de bits.
Además, mientras que por un lado, las
componentes CT transitorias típicamente se codifican solamente de
manera periódica dentro de la corriente de bits y por lo tanto, su
ausencia puede no resultar ser inaceptable a un oyente, una vez más
la mezcla aleatoria de la transitoria para, por ejemplo, desviar de
manera aleatoria los parámetros de frecuencia y amplitud de los
parámetros sinusoidales que están ponderados mediante la función de
envolvente pueden proporcionar el efecto requerido. Así, un módulo
(no representado) de cifrado puede disponerse entre el analizador
111 transitorio y el multiplexor 15 de manera adicional o
alternativa al módulo 18 y/o cualquier módulo de mezcla aleatoria
de ruido. Dentro del codificador, un módulo (no representado) de
descifrado correspondiente se dispone de manera adicional o
alternativa entre el demultiplexor 30 y el sintetizador 33
transitorio para desembrollar (o no) los códigos transitorios de la
corriente de bits.
También debería notarse, que en la
implementación de la invención, la mezcla aleatoria de los códigos
CS, CT o CN puede ocurrir antes o después de cualquier
cuantificación del código realizada antes de la multiplexión.
Además, tal como se ha mencionado anteriormente,
los dos módulos de cifrado y descifrado pueden funcionar de varias
maneras. Por lo tanto, por ejemplo, no es necesario que la clave
simplemente se aplique de manera directa a la corriente de bits,
sino que de hecho, puede utilizarse para encriptar y desencriptar
una correspondencia para mezclar aleatoriamente o desembrollar la
señal. Sin embargo, la correspondencia compuesta y la clave pueden
concebirse como la clave de la invención.
La presente invención encuentra aplicación
cuando se desea la gestión de derecho de reproducción de audio
comprimido, por ejemplo, SSA ("Solid State Audio", audio de
estado sólido), EMD ("Electronic Music Distribution",
distribución de música electrónica), Super distribución e
Internet.
Se observa que la presente invención puede
implementarse en hardware dedicado, en software que funciona sobre
un DSP (procesador de señal digital) o un ordenador de uso general.
La presente invención puede realizare sobre un medio tangible tal
como un CD-ROM o un DVD-ROM que
lleva un programa informático para ejecutar un método de
codificación según la invención. La invención también puede
realizarse como una señal transmitida sobre una red de datos tal
como Internet o una señal transmitida por un servicio de
radiodifusión.
Debería notarse que las realizaciones
mencionadas anteriormente ilustran más que limitan la invención y
los expertos en la técnica serán capaces de diseñar muchas
realizaciones alternativas sin desviarse del ámbito de las
reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, cualquier signo
de referencia colocado entre paréntesis no se interpretará como
limitativo de la reivindicación. La palabra "que comprende" no
excluye la presencia de otros elementos o etapas que aquellos
enumerados en la reivindicación. La invención puede implementarse
mediante hardware que comprenden diversos elementos bien
diferenciados y mediante un ordenador programado adecuadamente. En
una reivindicación de dispositivo que enumera varios medios, varios
de estos medios pueden realizarse por un único mismo elemento de
hardware. El mero hecho de que se enumeren ciertas mediadas en
reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que
no pueda utilizarse una combinación de estas mediadas de manera
ventajosa.
Como resumen, se proporciona una codificación de
una señal de audio donde la corriente de bits codificada comprende
una representación paramétrica de la señal de audio. Una componente
de la representación paramétrica comprende pistas de componentes
sinusoidales enlazadas donde las componentes enlazadas
posteriormente se codifican de manera diferencial de parámetros de
componentes de señales enlazadas ya determinadas. El codificador
mezcla aleatoriamente los valores de frecuencia y/o amplitud
codificados de manera diferencial mediante la correspondencia de
valores diferenciales con otros valores diferenciales. Mediante la
modificación de estos valores, la corriente de bits todavía puede
decodificarse pero da como resultado pistas con variación de
frecuencia y/o amplitud aleatoria. Por consiguiente, la señal se
degradará.
Claims (20)
1. Método de codificación (1) de una señal (x)
de audio, comprendiendo el método las etapas de:
- -
- muestrear la señal (x) de audio para generar valores (x(t)) de señal muestreados;
- -
- analizar (13, 14) los valores de señal muestreados para generar una representación paramétrica de la señal de audio, comprendiendo la señal paramétrica parámetros (C_{S}) sinusoidales y parámetros (C_{N}) de ruido;
- -
- encriptar (18) al menos algunos de los parámetros de dicha representación paramétrica; y
- -
- generar (15) una corriente (AS) de audio codificada que incluye dicha representación paramétrica encriptada que es representativa de dicha señal de audio y permite que dicha señal de audio se sintetice a un nivel de calidad inferior que el que se produciría utilizando una representación paramétrica desencriptada.
2. Método según la reivindicación 1, que además
comprende las etapas de:
- -
- modelar (13) una componente de señal sostenida de la señal de audio mediante
- a)
- la determinación de pistas representativas de componentes de señal enlazadas presentes en segmentos de señal sucesivos, y
- b)
- la extensión de pistas en base a parámetros de componentes de señal enlazadas ya determinadas.
en el que dicha etapa de
encriptación comprende la mezcla aleatoria de los parámetros de
dichas componentes de señal enlazadas con una clave
criptográfica.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
los parámetros para una primera componente de señal en una pista
incluye un parámetro representativo de una frecuencia absoluta de
dicha componente de señal y en el que dicha etapa de encriptación
comprende la mezcla aleatoria de los parámetros de segmentos de
señales posteriores con dicha clave criptográfica.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
dichos parámetros de segmentos de señales posteriores comprenden
valores de amplitud y frecuencia diferenciales de parámetros de
componentes de señal enlazadas ya determinadas y en el que dicha
etapa de encriptación comprende la mezcla aleatoria de dichas
diferencias de amplitud y/o frecuencia.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de generación
proporciona una representación paramétrica independiente de una
primera frecuencia de muestreo permitiendo así que dicha señal de
audio se sintetice independientemente de dicha primer frecuencia de
muestreo.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que además comprende la etapa de:
- -
- modelar (14) una componente de ruido de la señal de audio mediante la determinación de parámetros (pi, qi) de filtro de un filtro que tienen una respuesta de frecuencia que se aproxima a un espectro objetivo de la componente de ruido.
7. Método según la reivindicación 6, en el que
dicha etapa de encriptación comprende la mezcla aleatoria de dichos
parámetros de filtro.
8. Método según la reivindicación 6 ó 7, que
comprende la etapa de convertir los parámetros de filtro en
parámetros independientes de la primera frecuencia de muestreo.
9. Método según la reivindicación 8, en el que
dichos parámetros de filtro son parámetros autoregresivos (pi) y de
media móvil (qi) y dichos parámetros independientes son indicativos
de frecuencias de espectro lineal.
10. Método según la reivindicación 8 ó 9, en el
que dicha etapa de encriptación comprende la mezcla aleatoria de
dichos parámetros independientes.
11. Método según la reivindicación 9 ó 10, en el
que dichos parámetros independientes se representan en una de las
frecuencias absolutas o una escala Bark o una escala de ERB.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que además comprende las etapas de:
- -
- estimar (110) una posición de una componente de señal transitoria en la señal de audio; y
- -
- hacer una correspondencia (111, 112) de una función de forma que tiene parámetros de forma y un parámetro de posición respecto a dicha señal transitoria;
en el que dicha etapa de
encriptación comprende la mezcla aleatoria de dichos parámetros de
posición y/o forma;
y
en el que dicha etapa de generación incluye los
parámetros de posición y forma encriptados en dicha corriente (AS)
de audio.
13. Método según la reivindicación 12, en el que
dicho parámetro de posición es representativo de una ubicación de
tiempo absoluto de dicha componente de señal transitoria en dicha
señal (x) de audio.
14. Método según la reivindicación 12 ó 13, en
el que dicha etapa de correspondencia es receptiva a que dicha
componente de señal transitoria sea un cambio tipo escalonado en
amplitud para proporcionar una función de forma que indica un
transitorio escalonado.
15. Método de decodificación de una corriente de
audio obtenido mediante el método de codificación de la
reivindicación 1, que comprende las etapas de:
- -
- leer una corriente (AS') de audio codificada, esta corriente de audio es representativa de una señal (x) de audio e incluye una representación paramétrica de la señal de audio, comprendiendo la representación paramétrica parámetros (C_{Se}) sinusoidales y parámetros (C_{N}) de ruido;
- -
- receptivo a la disponibilidad de una clave, descifrar (38) al menos algunos de los parámetros de dicha representación paramétrica con dicha clave, y
- -
- emplear (32, 33) dicha representación (C_{S}, C_{N}) paramétrica desencriptada para sintetizar dicha señal de audio.
16. Codificador (1) de audio que comprende:
- -
- un muestreador para muestrear la señal (x) de audio para generar valores (x(t)) de señal muestreados;
- -
- un analizador (13, 14) para analizar los valores de señal muestreados para generar una representación paramétrica de la señal de audio, comprendiendo la representación paramétrica parámetros (C_{S}) sinusoidales y parámetros (C_{N}) de ruido;
- -
- un módulo (18) de encriptación para la mezcla aleatoria de al menos algunos de los parámetros de dicha representación paramétrica; y
- -
- un generador de corriente de bits para generar (15) una corriente (AS) de audio codificada que incluye dicha representación paramétrica encriptada que es representativa de dicha señal de audio y permite que dicha señal de audio se sintetice a partir de dicha corriente de audio codificada a un nivel de calidad inferior que el que se produciría utilizando una representación paramétrica no encriptada.
17. Reproductor (3) de audio que comprende:
- -
- medios para leer una corriente (AS') de audio codificada recibida del codificador de audio de la reivindicación 16, esta corriente de audio es representativa de una señal (x) de audio e incluye una representación paramétrica de la señal de audio, comprendiendo la representación paramétrica parámetros (C_{Se}) sinusoidales y parámetros (C_{N}) de ruido
- -
- medios, receptivos a la disponibilidad de una clave, para descifrar (38) al menos algunos de los parámetros de dicha representación paramétrica con dicha clave, y
- -
- un sintetizador (32, 33) dispuesto para emplear dicha representación (C_{S}, C_{N}) paramétrica descifrada para sintetizar dicha señal de audio.
18. Sistema de audio que comprende un
codificador (1) de audio según la reivindicación 16 y un reproductor
(2) de audio según la reivindicación 17.
19. Corriente (AS) de audio que comprende
parámetros parcialmente encriptados de una representación
paramétrica de una señal de audio, comprendiendo la representación
paramétrica parámetros (C_{Se}) sinusoidales y parámetros
(C_{N}) de ruido y permitiendo que dicha señal de audio se
sintetice a partir de dicha corriente de audio a un nivel de
calidad inferior al que se produciría utilizando una representación
paramétrica no encriptada.
20. Medio de almacenamiento en el que se
almacena una corriente (AS) de audio según la reivindicación 19.
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