专利示意图
一、技术领域
数字信息处理技术领域
二、专利介绍
1.专利信息
专利类型：发明
专利权人：清华大学深圳国际研究生院
申请号：202410488331.8
发明人：王兴军、臧家振
2.专利说明书摘要
本发明公开了基于音乐律制的音乐水印处理方法，包括以下步骤：S1、对音乐信号中选定的时域范围进行频域变换，得到频域信号；S2、根据音乐信号的律制，计算所述频域信号中各个音符的能量，得到能量占比特征；S3、基于所述能量占比特征，确定所述频域信号中的水印嵌入位置并对所述频域信号进行修改，实现信息嵌入，并得到用于判断水印的半盲数据；S4、将已实现信息嵌入的频域信号进行频域逆变换，得到含水印的音乐信号。本发明从音乐信号的特殊性出发，以音乐的律制为基础，通过巧妙利用音乐的和声与泛音特性，既保证了较高的水印嵌入容量和鲁棒性，又最大限度地提高了水印的不可感知性。
3.创新点
（1）基于音乐律制对音乐信号进行分析，利用音乐的泛音特征确定水印嵌入位置，充分考虑了音乐信号的特殊性；
（2）集中修改音乐中不协和泛音较多的部分来嵌入水印，既保证了水印嵌入后音乐的自然协和，又能在一定程度上消除原有的不协和成分，提高了音乐质量；
（3）通过对音色的微调来隐藏水印，利用音乐本身的泛音关系承载水印信息，水印更加隐蔽，难以被察觉和攻击；
（4） 在确定水印嵌入位置时综合考虑了节奏、和弦等音乐要素，更精确地揭示音乐的内在结构，为水印嵌入提供更多的可能位置；
（5）提出了一种能量比例约束下的候选嵌入位点选择算法，在保证水印鲁棒性的同时最大化水印容量和不可感知性；
（6）采用了音符组合分组编码的策略，在略微牺牲信息容量的情况下提升了编码效率和整体鲁棒性。
4.痛点问题
提出了一种新型的、基于音乐的律制将信息隐藏到音乐信号中的方法。
5.技术优势
（1）利用音乐律制的特点进行水印嵌入。本发明的核心创新点在于利用音乐律制的特点来确定水印的嵌入位置。与现有技术不同，本发明深入分析了音乐在特定律制下的泛音能量分布，发现高频部分的不协和泛音是适合嵌入水印的位置。这种基于音乐律制的分析方法是现有技术所没有考虑到的；
（2）通过对音乐结构微调实现水印嵌入，提高了不可感知性。现有的音频水印技术大多通过直接添加噪声来嵌入水印，导致音质下降明显。而本发明通过在律制框架内修改泛音来嵌入水印，本质上是对音色进行微调。这种方法不仅不会引入明显的失真或噪声，反而可能消除一些原有的不协和成分，使得嵌入水印后的音乐质量甚至优于原始音乐。这大大提高了水印的不可感知性，弥补了现有技术的不足；
（3）综合考虑节奏、和弦等因素，提供更多嵌入位置。本发明在确定频域变换范围时，综合考虑了音乐的节奏结构和和声结构。通过节拍追踪和和弦识别等技术，可以更精确地揭示音乐的内在结构，为水印嵌入提供更多的可能位置。这有助于在保证鲁棒性的同时进一步提高水印的不可感知性。现有技术较少考虑这些音乐因素；
（4）采用能量比例约束、分组编码等策略，兼顾容量和鲁棒性。本发明在选择水印嵌入位点时，提出了一种能量比例约束下的优化算法，在最大化水印容量的同时保证了鲁棒性。此外，本发明还采用了音符组合分组编码的策略，在略微牺牲容量的情况下提升了编码效率和整体鲁棒性。现有技术较少能在容量和鲁棒性之间取得如此好的平衡；
（5）总的来说，本发明立足于音乐律制的特点，在现有音频水印技术的基础上进行了多方面创新，使得水印的不可感知性、鲁棒性、容量等指标得到全面提升，展现出明显的技术先进性。
三、产业化信息
1.应用场景
（1）数字音乐版权保护：本发明可以直接应用于数字音乐产品的版权保护。音乐发行商或版权所有者可以利用本技术在音乐文件中嵌入版权信息，一旦发现未经授权的传播或使用，可以通过提取水印信息来确定侵权责任；
（2）音乐藏品铸造和版权交易：本发明嵌入的水印信息还可以包含所有者、许可条款、使用范围等内容。这为音乐版权的线上交易提供了技术基础。版权所有者可以通过水印技术实现对音乐使用权的灵活控制和实时监控；
（3）音乐广告营销：本发明的水印技术还可以应用于音乐广告营销。广告主可以将产品信息、优惠券等嵌入到赞助的音乐作品中，通过音乐的传播实现广告的精准投放。这种新颖的营销方式能够提升广告效果,为赞助商创造更多价值；
（4）秘密通信：在音频信号中隐藏信息，为政府机构、军事通信或私人企业提供了一种隐蔽的数据传输方式。这种方法能够在不引起注意的情况下传递敏感信息；
（5）数字媒体标识：在广播或流媒体服务中使用音频水印技术来标识内容，有助于内容分发者追踪和分析其内容的使用和传播方式；
（6）篡改检测：音频水印的存在可以用来验证音频文件的完整性。如果文件被篡改，嵌入的水印会受到影响，从而揭示出更改或损坏的证据。
2.商业价值
此项技术拥有巨大的商业前景，对于信息安全行业有以下市场价值：
（1）本发明为数字音乐版权保护提供了一种全新的技术手段。本发明充分考虑了音乐信号的特殊性，在不影响音乐欣赏体验的前提下实现了高效、隐蔽、鲁棒的版权信息嵌入，有望帮助公司更好地维护自己的合法权益，减少版权纠纷和经济损失；
（2）本发明有助于提升公司在数字版权保护领域，特别是音乐版权保护领域的技术实力和竞争力。传统的音频水印技术大多没有考虑音乐的特殊性，在实际应用中存在诸多不足。而本发明在不可感知性、鲁棒性、容量等方面实现了全面突破，代表了该领域的最新技术进展；
（3）最后，从长远来看，本发明有望推动整个数字音乐版权保护市场的健康发展。通过为数字音乐提供更加可靠、高效的版权保护技术，本发明将有助于维护创作者的合法权益，激发创作热情，最终实现数字音乐产业规模和经济效益的双提升。
3.合作方式
面议
注:所有成果未经授权，请勿转载
联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn
