專利名稱：一種對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法。
技術(shù)背景Mpegl是動態(tài)圖象專家組制定的一種視/音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，Mpegl Layer2簡稱為mp2， mp2壓縮編碼是其中的音頻數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)之一 (第二層)， 其編碼后的數(shù)據(jù)文件一般以mp2作為擴展名。Mp2壓縮編碼的原理為第一歩，先將音頻信號按照均勻時間間隔進行采樣，采樣后得到的數(shù)據(jù)文 件一般存儲為pcm (Pulse Code Modulation)編碼， 一般可以由硬件直接播放。第二歩，然后采用傅立葉時頻濾波器將聲音編碼(pcm)由時域信號轉(zhuǎn)換 為頻域信號。其中傅立葉時頻濾波器是一種典型高低通濾波器，濾波后的頻域 信號分為32個子帶(sub band),低頻子帶包含了人們希望保留的絕大多數(shù)信 息，相反，高頻子帶中包含了較少的有用信息和噪音。第三步，對頻域數(shù)據(jù)進行量化因子選擇，使用量化因子"縮放"后的頻域 數(shù)據(jù)可以用較小的無符號整型數(shù)據(jù)表達。第四歩，對頻域數(shù)據(jù)進行比特位分配，即信息量大的子帶獲得較多比特位， 信息量小的子帶獲得較少比特位或是直接丟棄。第五歩，mp2文件幀編碼，生成幀頭；存儲比特位分配信息，縮放因子選 擇信息，縮放因子信息，和子帶縮放編碼信息。
編碼后的幀數(shù)據(jù)格式如圖1:每幀由固定大小的幀頭(HEADER)、位分配 (ALLOC)、縮放因子選擇(SCFSI)、縮放因子(SCALEFAC)、樣本編碼 (SAMPLES)、附加信息(ANC)。 Mp2文件由一定數(shù)量的所述幀(如圖1)順 序構(gòu)成。但由于MPEG I Layer 2音頻文件自身的特點，每幀650字節(jié)的音頻樣本 數(shù)據(jù)具備可替換性，而且按照此規(guī)律替換代碼后的音頻文件仍被認為是合法的 音頻文件，因為用當(dāng)前的殺毒軟件及其它工具軟件無法檢測出來。因此MPEGI Layer 2音頻文件有可能成為惡意攻擊者的優(yōu)良載體，利用它嵌入一些惡意代 碼或做為惡意信息及工具的載體，由外網(wǎng)合法地進入內(nèi)網(wǎng)， 一旦利用播放器或 其它軟件的漏洞取得機器的控制權(quán)，進而對內(nèi)網(wǎng)進行攻擊。為了確保外網(wǎng)(辦公網(wǎng))與內(nèi)網(wǎng)之間的音頻文件的傳輸數(shù)據(jù)安全，現(xiàn)在急 需要一種強行變換MPEG I Layer 2音頻樣本編碼的方法，主動破壞有可能藏匿 在音頻文件里的惡意代碼。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，結(jié)合MP2壓縮編碼技術(shù)，本發(fā)明旨在提供一種 對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，能夠在文件屬性無變化的前提下， 有效提高換碼率和換碼速度，從而杜絕了病毒及惡意代碼存在的可能性。為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，將mp2音頻幀按照isolll72-3標(biāo)準(zhǔn)分別解碼位分配 信息、縮放因子信息、樣本編碼信息，再對上述位分配、縮放因子和樣本編碼
進行一致化的變碼計算，使mp2編碼后的每幀數(shù)據(jù)除開始的20余字節(jié)外全部 改變；最后將變碼計算后的存儲位分配信息，量化因子選擇信息，量化因子信 息，和子帶量化編碼信息連同原幀頭和附加信息一起編碼生成幀格式。其中所述變碼計算的步驟為
1) 將每個音頻幀被FFT濾波器變換為32個子帶，再根據(jù)各個子帶擁 有的不同頻率特征，選取出其中高頻子帶的數(shù)據(jù)進行變換；
2) mp2壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的感知編碼器首先分析上述高頻子帶的頻率和振 幅，然后將其與人的聽覺感知模型進行比較，通過聽覺感知模型去 除音頻信號的不相干部分及統(tǒng)計冗余部分；再通過對高頻子帶的分 析，找到距離isolll72-3心理聲學(xué)模型中掩蔽值近的子帶；
3) 利用幀空間的富裕性，將上述步驟找到的子帶進行位分配擴充；
4) 對縮放因子和樣本編碼重復(fù)上迷變換歩驟，實現(xiàn)對位分配、縮放因 子和樣本編碼一致化的變碼計算。本發(fā)明的工作原理如下所述
mp2變碼的原理為，對每個數(shù)據(jù)幀采取下列步驟
第一步，按照isolll72-:3標(biāo)準(zhǔn)解碼位分配信息；
第二步，按照isolll72-3標(biāo)準(zhǔn)解碼縮放因子信息；
第三步，按照iso11172-3標(biāo)準(zhǔn)解碼量化后的樣本編碼；
第四步，對上述位分配、縮放因子和樣本編碼進行一致化的變碼重計算， 使mp2編碼后的每幀數(shù)據(jù)除開始的20余字節(jié)外全部改變；
第五步，將重計算后的存儲位分配信息，量化因子選擇信息，量化因子信 息，和子帶量化編碼信息連同原幀頭和附加信息一起編碼生成幀格式。出于變換速度的考慮，變換不能涉及FFT變換和比特位分配(最為耗時)。 因此所述變碼重計算的步驟為首先，每個音頻幀被FFT濾波器變換為32個子帶，每個子帶擁有不同的 頻率特征，低頻子帶包含的數(shù)據(jù)能量較高，''若在其中加入噪聲對音質(zhì)影響大；高頻子帶正相反，在其中引入噪聲對音質(zhì)影響小。因此，本發(fā)明選取高頻子帶的數(shù)據(jù)進行變換，以避免音質(zhì)的改變；第二， mp2壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的感知編碼器首先分析輸入信號的頻率和振幅，然 后將其與人的聽覺感知模型進行比較。編碼器用這個模型去除音頻信號的不相 干部分及統(tǒng)計冗余部分。盡管這個方法是有損的，但人耳卻感覺不到編碼信號 質(zhì)量的下降。本發(fā)明通過對各子帶的分析，找到距離isolll72-3心理聲學(xué)模型中掩蔽值近的子帶。第三，本發(fā)明利用幀空間的富裕性，將第二條中找到的子帶進行位分配擴 充，既不改變音質(zhì)，也可以使樣本編碼產(chǎn)生"相位漂移"。第四，量化因子和樣本變碼一起反映了音頻信號的頻域特征，本發(fā)明通過 --致變換量化因子和樣本變碼，可以在不改變音質(zhì)的條件下改變幀變碼。綜上所述，本發(fā)明提供的對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，能夠達到如下基本要求l.每幀的綜合變碼率(包括幀頭部分)達到98.57%;音頻編碼部分的變碼率 達到100%。2. 變碼后的文件與原文件音質(zhì)感觀無區(qū)別；3. 變碼后的文件與原文件相比不改變文件大小、壓縮率、采樣率、幀能量、波 形等原有屬性；4. 變碼后的文件使用原有的解碼軟件可以正常解碼與編輯。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中Mp2壓縮編碼后的幀數(shù)據(jù)格式； 圖2是本發(fā)明所述方法的流程示意圖。
具體實施方式
本實施例以每幀長度為768字節(jié)的MPEG1 Layer2音頻文件為測試文件，將 其所有字節(jié)分別采用本發(fā)明所述的加擾變碼方法和其他四大類型現(xiàn)有技術(shù)的變 碼方法進行變碼，具體如下1、本發(fā)明所述對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，步驟包括1) 讀入多個mp2數(shù)據(jù)幀到處理緩沖區(qū)/2) 依次對每個幀進行下列操作a) 幀頭解析，解析出的內(nèi)容包括同步字、音頻類型、冗余保護位、碼率、采樣頻率、額外槽、私有標(biāo)記、模式、版權(quán)保護位、復(fù)制標(biāo)志位、解加 重類型。其中如果同步字、音頻類型出現(xiàn)錯誤則跳出變碼程序，報告錯誤。b) 根據(jù)冗余保護位、模式、碼率和采樣頻率的值解析位分配信息；C)根據(jù)冗余保護位、模式、碼率和采樣頻率的值解析縮放因子選擇信息；d) 根據(jù)冗余保護位、模式、碼率和采樣頻率的值解析縮放因子信息；e) 根據(jù)冗余保護位、模式、碼率、采樣頻率的值，以及根據(jù)對應(yīng)樣本點的 位分配、縮放因子選擇和縮放因子信息解析樣本變碼信息；f) 解析幀附屬信息；g) 對于該幀的位分配信息，找到冗余性最大子帶，對該子帶收縮位分配； h》對于該幀的縮放因子選擇信息，挑選高頻子帶進行縮放因子選擇信息置換；i)對于該幀的縮放因子信息，有選擇性的進行縮放因子遞增或遞減；j)對于該幀的樣本變碼信息，首先恢復(fù)為PCM碼經(jīng)濾波器變換后的值(即頻域編碼)，再根據(jù)新的縮放因子和位分配信息進行樣本編碼重計算，具體步驟為i.得到樣本點的(補碼)原碼;ii. 得到 iso11172-3標(biāo)準(zhǔn)文本中QUANCLASS表中的序號；iii. 計算時頻濾波器輸出的信號；iv. 重新量化；v. 計算補碼得到樣本編碼值；k)將新的幀頭、位分配信息、縮放因子選擇信息、縮放因子信息、樣本編 碼和幀附屬信息組合為變換后的mp2幀； 3)返回第l)歩直到處理完所有的mp2幀。 2.專用變碼技術(shù)的處理方式①采用一臺性能中等的PC，處理工具為我們專門開發(fā)的變碼軟件DEM0;②利用軟件此M0對測試文件進行高密度加擾變碼處理，對處理速度進行測量 和計算；對處理后的文件音質(zhì)、文件屬性與原文件進行對比評測，并用第三方 軟件ultra Edit測出變碼技術(shù)的變碼率；3. 咅顛重新編碼的處理方式① 采用 一臺性能中等的PC，處理工具為SoundPaint音頻工作站軟件；② 利用音頻編輯軟件對測試文件分別進行，動電平重新編碼與調(diào)動高低音重新 編碼處理，對變碼的處理速度進行測量和計算；對處理后的文件音質(zhì)、文件屬 性與原文件進行對比評測，并用第三方軟件ultra Edit測出變碼率；4. 模擬平衡對錄的方式① 一臺PC主機裝載pcx22聲卡，用于音頻信號輸出。另一臺PC主機裝載 pcx924聲卡用于音頻信號輸入。②PCX22聲卡與PCX924聲卡采用模擬平衡連 接。中間不經(jīng)過調(diào)音臺，直接對錄。③ Analog錄制，音頻線對接示意圖。@ PCX22聲卡播放音頻文件采用diagram自帶軟件NP Play ， PCX924聲卡錄 制音頻文件也采用diagram自帶軟件NP Play 。⑤對對錄的速度進行測量和計算；對處理后的文件音質(zhì)、文件屬性與原文件 進行對比評測，并用第三方軟件ultra EdU測出變碼率；5. 數(shù)字AES對錄的方式① 一臺PC主機裝載pcx22聲卡，用于音頻信號輸出。另一臺PC主機裝載 pcx924聲卡用于音頻信號輸入。②PCX22聲卡與PCX924聲P采用數(shù)字AES 連接。中間不經(jīng)過調(diào)音臺，直接對錄。 ③Digital錄制，音頻線對接示意圖。
④ PCX22聲卡播放音頻文件采用diagram自帶軟件NP Play ， PCX924聲卡錄 制音頻文件也采用diagram自帶軟件NP Play 。⑤ 對對錄的速度進行測量和計算；對處理后的文件音質(zhì)、文件屬性與原文件 進行對比評測，并用第三方軟件ultra Edit測出變碼率。上述比較與評測的內(nèi)容包括三類數(shù)據(jù)的對比換碼速度、換碼率、處理后的文 件與原始文件的基本屬性、音頻還原質(zhì)量、壓縮率、采樣率、幀能量等文件屬 性的比較。具體比較見下表^^J馬的方法 評測指標(biāo)^^本發(fā)明所 述方法調(diào)低電平 重新編碼調(diào)低音 重新編碼模擬平衡 對錄數(shù)字AES 對錄文件屬性無變化音量有變音質(zhì)有變波形有變波形有變樣本編碼換碼率100%99.67%99.67%99.50%99.67%換碼速皮優(yōu)差差差差其中上述方法中采用的換碼速度評測標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)據(jù)如下:.，級優(yōu)良及格差換碼速度》4MB/s》2M已/s》1隨s《0.5MB/s
權(quán)利要求
1、一種對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，其特征是，將mp2音頻幀按照iso11172-3標(biāo)準(zhǔn)分別解碼位分配信息、縮放因子信息、樣本編碼信息，再對上述位分配、縮放因子和樣本編碼進行一致化的變碼計算，使mp2編碼后的每幀數(shù)據(jù)除開始的20余字節(jié)外全部改變；最后將變碼計算后的存儲位分配信息，量化因子選擇信息，量化因子信息，和子帶量化編碼信息連同原幀頭和附加信息一起編碼生成幀格式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，其特 征是所述變碼計算的步驟為1) 將每個音頻幀被FFT濾波器變換為32個子帶，再根據(jù)各個子帶擁 有的不同頻率特征，選取出其中高頻子帶的數(shù)據(jù)進行變換；2) mp2壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的感知編碼器首先分析上述高頻子帶的頻率和振 幅，然后將其與人的聽覺感知模型進行比較，通過聽覺感知模型去 除音頻信號的不相干部分及統(tǒng)計冗余部分；再通過對高頻子帶的分 析，找到距離isolll72-3心理聲學(xué)模型中掩蔽值近的子帶；3) 利用幀空間的富裕性，將上述歩驟找到的子帶進行位分配擴充；4) 對縮放因子和樣本編碼重復(fù)....h:述變換步驟，實現(xiàn)對位分配、縮放因 子和樣本編碼一致化的變碼計算。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法，將mp2音頻幀按照iso11172-3標(biāo)準(zhǔn)分別解碼位分配信息、縮放因子信息、樣本編碼信息，再對上述位分配、縮放因子和樣本編碼進行一致化的變碼重計算，使mp2編碼后的每幀數(shù)據(jù)除開始的20余字節(jié)外全部改變；最后將重計算后的存儲位分配信息，量化因子選擇信息，量化因子信息，和子帶量化編碼信息連同原幀頭和附加信息一起編碼生成幀格式。本發(fā)明所述對音頻信息大范圍快速變碼破壞病毒的方法使每幀的綜合變碼率達到98.57％；音頻編碼部分的變碼率達到100％。
文檔編號G11B20/10GK101394402SQ200810143099
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者攀 董, 鄧學(xué)鋒 申請人:鄧學(xué)鋒