DE60131893T2 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von eindeutigen audiosignaturen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von eindeutigen audiosignaturen Download PDF

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Douglas F. Berkeley KEISLAR
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    • G10H2250/261—Window, i.e. apodization function or tapering function amounting to the selection and appropriate weighting of a group of samples in a digital signal within some chosen time interval, outside of which it is zero valued

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Datenkommunikation. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Erzeugen einer einzigartigen Audiosignatur.
  • Die digitale Audiotechnologie hat die Landschaft von Musik und Unterhaltung stark verändert. Ein schneller Anstieg von Rechnerleistung verbunden mit Kostensenkungen ermöglichen es Einzelpersonen, Fertigprodukte mit einer Qualität zu erzeugen, die einst nur in einem großen Studio möglich waren. Eine Folge der modernen Technologie ist, dass überkommene Medienspeicherungsstandards wie Tonbänder schnell durch digitale Speichermedien wie digitale Videoplatten (Digital Versstile Disk, kurz DVD) und digitale Tonbänder (Digital Audio Tape, kurz DAT) ersetzt werden. Ferner können mit Festplatten höherer Kapazität, die auf den meisten Arbeitsplatzrechnern Standard sind, Heimnutzer jetzt digitale Dateien wie Audio- oder Video-Tracks auf ihren Heimreichnern speichern.
  • Weiterhin hat das Internet viel Begeisterung erzeugt, insbesondere unter denjenigen, die das Internet als Chance zur Entwicklung neuer Wege für künstlerischen Ausdruck und Kommunikation sehen. Das Internet ist zu einer virtuellen Gallerie geworden, in der Künstler ihre Werke auf einer Webseite hinterlegen können. Nach Hinterlegen können die Werke von jedem mit Zugriff auf das Internet betrachtet werden.
  • Eine Anwendung des Internet, die beträchtliche Aufmerksamkeit gefunden hat, ist die Fähigkeit zur Übermittlung aufgenommener Musik über das Internet. Sobald Musik in einer Datei digital verschlüsselt wurde, kann die Datei von Anwendern zum Abspielen oder Übertragen über das Internet heruntergeladen werden (kontinuierlich übertragen werden, so genanntes Streaming). Werden Dateien kontinuierlich übertragen, können sie von Internet-Nutzern ähnlich wie bei traditionellen Radiosendern angehört werden.
  • In Anbetracht der weit verbreiteten Verwendung digitaler Medien müssen digitale Audiodateien oder digitale Videodateien, die Audioinformationen enthalten, ggf. identifiziert werden. Die Notwendigkeit der Identifizierung von digitalen Dateien kann sich in verschiedenen Situationen ergeben. Zum Beispiel möchte ein Künstler eventuell Tantiemenzahlungen prüfen oder seine eigenen Arbitron®-ähnlichen Bewertungen erzeugen, indem er feststellt, wie oft seine Werke gestreamt oder heruntergeladen wurden. Ferner wollen Nutzer eventuell ein bestimmtes Werk identifizieren. Im Stand der Technik wurden Anstrengungen unternommen, Verfahren zum Identifizieren digitaler Audiowerke zu erzeugen.
  • Vorbekannte Systeme leiden aber unter gewissen Nachteilen. Vorbekannte Systeme erzeugen zum Beispiel typischerweise eine Referenzsignatur durch Prüfen des urheberrechtlich geschützten Werks als Ganzes und dann durch Erzeugen einer Signatur basierend auf den Audioeigenschaften des gesamten Werks. Das Prüfen eines Werks als Ganzes kann aber zu einer Signatur führen, die eventuell das ursprüngliche Werk nicht präzis darstellt. Häufig kann ein Werk charakteristische Passagen aufweisen, die basierend auf dem gesamten Werk eventuell nicht in einer Signatur widergegeben werden. Ferner werden Werke vor dem Streamen oder Herunterladen häufig elektronisch bearbeitet, was Einzelheiten der Audioeigenschaften des Werks beeinflussen kann, was dazu führen kann, dass vorbekannten Systemen die Identifizierung dieser Werke fehlt. Beispiele für eine solche elektronische Bearbeitung umfassen Datenkompression und verschiedene Arten von Tonsignalbearbeitung, beispielsweise Entzerrung.
  • US 5 918 223 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln eines Werks, wobei das Werk segmentiert wird, eine Signatur erzeugt und mit einer Referenzsignatur verglichen wird, um zu ermitteln, ob das Werk bekannt ist.
  • Somit besteht Bedarf, ein System an die Hand zu geben, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Datenkommunikation. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Erzeugen einer einzigartigen Audiosignatur.
  • Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Identität eines abgetasteten Werks an die Hand gegeben, wobei das Verfahren umfasst: das Empfangen von Daten eines abgetasteten Werks, das Segmentieren der Daten des abgetasteten Werks in mehrere Segmente, wobei jedes der Segmente eine vorbestimmte Segmentgröße und eine vorbestimmte Hop-Size aufweist, das Erzeugen einer Signatur des abgetasteten Werks beruhend auf den mehreren Segmenten, das Vergleichen der Signatur des abgetasteten Werks mit mehreren Signaturen von Referenzwerken und beruhend auf dem Vergleich das Bestimmen, dass das abgetastete Werk eines der Referenzwerke ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorbestimmte Hop-Size der Segmente der Signatur des abgetasteten Werks kleiner als die Hop-Size jeder der mehreren Referenzsignaturen gewählt wird.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung an die Hand gegeben, die eine Identität eines abgetasteten Werks ermittelt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine zum Empfangen von Daten eines abgetasteten Werks ausgelegte Schaltung, eine zum Segmentieren der Daten des abgetasteten Werks in mehrere Segmente ausgelegte Schaltung, wobei jedes der Segmente eine vorbestimmte Segmentgröße und eine vorbestimmte Hop-Size aufweist, eine zum Erzeugen einer Signatur des abgetasteten Werks beruhend auf den mehreren Segmenten ausgelegte Schaltung, eine zum Vergleichen der Signatur des abgetasteten Werks mit mehreren Signaturen von Referenzwerken ausgelegte Schaltung und eine zum vergleichsbasierten Bestimmen, dass das abgetastete Werk eines der Referenzwerke ist, ausgelegte Schaltung, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorbestimmte Hop-Size der Segmente der Signatur des abgetasteten Werks kleiner als die Hop-Size jeder der mehreren Referenzsignaturen gewählt ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine maschinenlesbare Programmspeichervorrichtung an die Hand gegeben, die konkret ein Programm von Befehlen verkörpert, die von der Maschine zum Durchführen eines vorstehend beschriebenen Verfahrens ausführbar sind.
  • 1 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 2 ist ein Diagramm eines Systems, das zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
  • 3 ist ein Diagramm erfindungsgemäßer Segmentierung.
  • 4 ist ein detailliertes Diagramm erfindungsgemäßer Segmentierung, das Hop-Size zeigt.
  • 5 ist ein graphisches Flussdiagramm, das das Erzeugen eines Segmentmerkmalvektors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm einer erfindungsgemäßen Signatur.
  • 7 ist ein funktionelles Diagramm eines erfindungsgemäßen Vergleichsprozesses.
  • Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die folgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur veranschaulichend und in keiner Weise einschränkend ist. Andere Ausführungen der Erfindung sind für einen solchen Fachmann mit Kenntnis dieser Offenbarung naheliegend.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Rechner- und maschinell lesbaren Datenstrukturen verkörpert werden kann. Weiterhin wird in Betracht gezogen, dass die die vorliegende Erfindung verkörpernden Datenstrukturen über Rechnermedien und maschinell lesbare Medien und durch Kommunikationssysteme unter Verwendung von Standardprotokollen übertragen wird, wie sie genutzt werden, um das Internet und andere Rechnernetzwerkverbindungsstandards zu ermöglichen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin maschinell lesbare Medien, auf denen Ausführungen der vorliegenden Erfindung gespeichert sind. Jedes zum Speichern von Befehlen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignete Medium soll innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Zum Beispiel können solche Medien die Form von magnetischen Medien, optischen Medien oder Halbleiter-Medien annehmen.
  • Die vorliegende Erfindung kann durch die Verwendung von Flussdiagrammen beschrieben werden. Häufig wird ein einziger Fall einer erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Wie der Durchschnittsfachmann aber erkennen wird, können die hierin beschriebenen Protokolle, Prozesse und Vorgehensweisen ständig oder so oft wie nötig wiederholt werden, um die hierin beschriebenen Anforderungen zu erfüllen. Demgemäß sollte die Darstellung der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung von Flussdiagrammen nicht dazu dienen, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch durch die Verwendung von Webseiten beschrieben werden, in denen erfindungsgemäße Ausführungen betrachtet und bedient werden können. Es wird in Betracht gezogen, dass solche Webseiten mit Webseiten-Erzeugungsprogrammen mit Hilfe von Sprachen programmiert werden, die auf dem Gebiet Standard sind, wie zum Beispiel HTML oder XML. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die hierin beschriebenen Webseiten mit Webbrowsern betrachtet und bedient werden können, die auf Betriebssystemen laufen, die auf dem Gebiet Standard sind, wie zum Beispiel die Microsoft Windows®- und Macintosh®-Versionen des Internet Explorer® und von Netscape®. Ferner wird in Betracht gezogen, dass die von den hierin beschriebenen verschiedenen Webseiten ausgeführten Funktionen unter Verwendung von Standardprogrammiersprachen wie Java® oder ähnlichen Sprachen umgesetzt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung wird zunächst in einem allgemeinen Überblick beschrieben. Dann wird jedes Element nachstehend näher beschrieben.
  • Unter Bezug nun auf 1 wird ein Flussdiagramm gezeigt, das einen allgemeinen Überblick der vorliegenden Erfindung bietet. Die vorliegende Erfindung kann als drei Schritte gesehen werden: 1) Empfangen eines abgetasteten Werks; 2) Segmentieren des Werks; 3) Erzeugen von Signaturen der Segmente und 4) Speichern der Signaturen der Segmente.
  • Empfangen eines abgetasteten Werks
  • Beginnend mit Schritt 100 wird der vorliegenden Erfindung ein abgetastetes Werk geliefert. Es wird in Betracht gezogen, dass das Werk der vorliegenden Erfindung als digitaler Audiostrom geliefert wird.
  • Es versteht sich, dass bei Vorliegen von Audio in analoger Form, dies in einer auf dem Gebiet üblichen Weise digitalisiert werden kann.
  • Segmentieren des Werks
  • Nach Empfang des abgetasteten Werks wird das Werk dann in Schritt 102 segmentiert. Es wird in Betracht gezogen, dass das abgetastete Werk auf vorbestimmte Längen segmentiert werden kann. Auch wenn die Segmente eine beliebige Länge haben können, sind die Segmente der vorliegenden Erfindung bevorzug von gleicher Länge.
  • In einer beispielhaften, nicht einschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung liegen die Segmentlängen in dem Bereich von 0,5 bis 3 Sekunden. Es wird in Betracht gezogen, dass bei Suche nach sehr kurzen Klängen (z. B. Klangeffekte wie Gewehrschüssen) in der vorliegenden Erfindung Segmente verwendet werden können, die nur 0,01 Sekunden lang sind. Da Menschen unter etwa 0,018 Sekunden keine Audio-Änderungen auflösen, sind Segmentlängen von unter 0,018 Sekunden unter Umständen nicht brauchbar. Segmentlängen, die 30–60 Sekunden lang sind, können dagegen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Erfinder haben festgestellt, dass mehr als 30–60 Sekunden eventuell nicht brauchbar sind, da sich die meisten Einzelheiten des Signals durch Mittelwertbildung aufzuheben pflegen.
  • Erzeugen von Signaturen
  • Als Nächstes wird bei Schritt 104 jedes Segment analysiert, um eine Signatur zu erzeugen, die in dieser Beschreibung als Segmentmerkmalsvektor bekannt ist. Es wird in Betracht gezogen, dass viele verschiedene, auf dem Gebiet bekannte Verfahren zum Analysieren der Segmente und Erzeugen von Segmentmerkmalsvektoren verwendet werden können. In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung können die Segmentmerkmalsvektoren mit Hilfe des in US Patent Nr. 5 918 223 für Blum beschriebenen Verfahrens erzeugt werden.
  • Speichern der Signaturen
  • In Schritt 106 werden die Segmentmerkmalsvektoren gespeichert, um eine repräsentative Signatur des abgetasteten Werks zu erzeugen.
  • Jeder vorstehend aufgeführte Schritt wird nun näher gezeigt und beschrieben.
  • Unter Bezug nun auf 2 wird ein Diagramm eines Systems gezeigt, das zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist. 2 umfasst ein Klientensystem 200. Es wird in Betracht gezogen, dass das Klientensystem 200 einen Arbeitsplatzrechner 202 mit Hardware und Software umfassen kann, die auf dem Gebiet zum Betreiben eines Betriebssystems wie Microsoft Windows®, MAC OS® oder anderer üblicher Betriebssysteme Standard sind. Das Klientensystem 200 kann weiterhin eine Datenbank 204 zum Speichern und Abrufen von erfindungsgemäßen Ausführungen umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Datenbank 204 Hardware und Software umfassen kann, die auf dem Gebiet Standard sind, und mit dem PC 202 wirkverbunden sein kann. Die Datenbank 204 kann auch zum Speichern und Abrufen der Werke und Segmente verwendet werden, die von der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
  • Das Klientensystem 200 kann weiterhin eine Audio/Video(A/V)-Eingabevorrichtung 208 umfassen. Die A/V-Vorrichtung 208 ist mit dem PC 202 wirkverbunden und dafür ausgelegt, der vorliegenden Erfindung Werke zu liefern, die in herkömmlichen Audio- oder Videoformaten gespeichert werden können. Es wird in Betracht gezogen, dass die A/V-Vorrichtung 208 Hardware und Software umfassen kann, die auf dem Gebiet Standard sind und dafür ausgelegt sind, Audio-Werke (einschließlich Audio-Informationen enthaltendes Video) zu empfangen und abzutasten, und dass sie der vorliegenden Erfindung die abgetasteten Werke als digitale Audiodateien liefert. Typischerweise würde die A/V-Eingabevorrichtung 208 Audio-Rohabtastungen in einem Format wie 16-Bit-Stereo-PCM-Format liefern. Die A/V-Vorrichtung 208 ist ein Beispiel für Mittel zum Empfangen eines abgetasteten Werks.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass abgetastete Werke auch über das Internet erhalten werden können. Typischerweise wird das Streaming von Medien über das Internet von einem Provider, beispielsweise dem Provider 218 von 2, vorgesehen. Der Provider 218 umfasst einen dafür ausgelegten Streaming-Anwendungsserver 220, Werke aus der Datenbank 222 abzurufen und die Werke in Formaten kontinuierlich zu übertragen, die auf dem Gebiet Standard sind, beispielsweise Real®, Windows Media® oder QuickTime®. Dann liefert der Server die kontinuierlich übertragenen Werke zu einem Webserver 224, der dann das kontinuierliche übertragene Werk durch ein Gateway 216 zum Internet 214 liefert. Das Internet 214 kann jedes paketbasierte Netzwerk sein, das auf dem Gebiet Standard ist, beispielsweise IP, Frame Relay oder ATM.
  • Um den Provider 218 zu erreichen kann die vorliegende Erfindung eine Kabel- oder DSL-Kopfstelle 212 verwenden, die auf dem Gebiet Standard ist und mit einem Kabelmodem oder DSL-Modem 210 verbunden ist, das wiederum mit dem Netzwerk 206 des Systems verbunden ist. Das Netzwerk 206 kann jedes Netzwerk sein, das auf dem Gebiet Standard ist, beispielsweise ein von einem PC 202 vorgesehenes LAN, das zum Ausführen von Software ausgelegt ist, die auf dem Gebiet Standard ist.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass das von dem System 200 empfangene abgetastete Werk Audio-Informationen von verschiedenen auf dem Gebiet bekannten Quellen enthalten kann, einschließlich aber nicht ausschließlich Radio, den Audio-Teil einer Fernsehausstrahlung, Internetradio, den Audio-Teil eines Internet-Videoprogramms oder -kanals, Streaming von Audio von einem Netzwerk-Audio-Server, persönlichen digitalen Assistenten über Mobilfunk- oder Funk-Kommunikationssysteme gelieferten Ton oder Kabel- und Satellitenausstrahlungen.
  • Zudem wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung dafür ausgelegt werden kann, Segmente zu empfangen und zu vergleichen, die entweder gespeichert oder in Echtzeit von verschiedenen Quellen kommen. Zum Beispiel wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung ein in Echtzeit kontinuierlich übertragenes Werk, das von einem Streaming-Server 218 oder einer der A/V-Vorrichtung 208 kommt, mit einem Referenzsegment vergleichen kann, das in der Datenbank 204 gespeichert ist.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das das Segmentieren eines Werks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 enthält Audio-Informationen 300, die entlang einer Zeitachse 302 angezeigt werden. 3 enthält weiterhin mehrere Segmente 304, 306 und 308, die von Audio-Informationen 300 über eine Segmentgrößte T genommen wurden.
  • In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung werden Momentanwerte verschiedener akustischer Merkmale bei niedrigem Wert berechnet, bevorzugt etwa 100 Mal pro Sekunde. Zudem werden 10 MFCCs (Cepstral-Koeffizienten) für jedes Segment berechnet. Es wird in Betracht gezogen, dass eine beliebige Anzahl an MFCCs berechnet werden kann. Bevorzugt werden 5–20 MFCCs berechnet, es können aber abhängig von der Erfordernis Genauigkeit statt Geschwindigkeit auch 30 MFCCS berechnet werden.
  • In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung umfassen die Segmentwert-Akustikmerkmale statistische Maße, wie sie in dem Patent '223 dieser Merkmale niedrigen Werts offenbart werden, die über die Länge jedes Segments berechnet werden. Die Datenstruktur kann auch andere Buchhaltungsinformationen speichern (Segmentgröße, Hop-Size, Artikel-ID, UPC, etc.).
  • Wie bei Prüfung von 3 ersichtlich ist, können sich die Segmente 304, 306 und 308 zeitlich überschneiden. Dieser Überschneidungsbetrag kann durch Messen der Zeit zwischen dem Mittelpunkt angrenzender Segmente dargestellt werden. Dieser Zeitbetrag wird hierin als Hop-Size der Segmente bezeichnet und wird in 3 so angegeben. Wenn zum Beispiel die Segmentlänge T eines bestimmten Segments eine Sekunde beträgt und sich angrenzende Segmente um 50% überschneiden, wäre die Hop-Size 0,5 Sekunden.
  • Die Hop-Size kann während der Entwicklung der Software festgelegt werden. Zudem können die Hop-Sizes der Referenzdatenbank und die Echtzeitsegmente vorbestimmt werden, um die Kompatibilität zu erleichtern. Die Referenzsignaturen in der Referenzdatenbank können zum Beispiel mit einer festen Hop-Size und Segmentgröße vorberechnet werden, und somit sollten die Klientenanwendungen dieser Segmentgröße entsprechen und eine Hop-Size aufweisen, die die Hop-Size der Referenzsignatur integral teilt. Es wird in Betracht gezogen, dass man mit verschiedenen Segmentgrößen experimentieren kann, um die Einbuße an Genauigkeit mit Rechengeschwindigkeit für eine gegebene Anwendung auszugleichen.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass durch sorgfältiges Wählen der Hop-Size der Segmente die Genauigkeit des Identifizierungsprozesses erheblich verbessert werden kann. Zudem haben die Erfinder festgestellt, dass die Genauigkeit des Identifizierungsprozesses verbessert werden kann, wenn die Hop-Size von Referenzsegmenten und die Hop-Size von in Echtzeit erhaltenen Segmenten jeweils unabhängig gewählt werden. Die Bedeutung der Hop-Size von Segmenten kann durch separates Prüfen des Prozesses zum Segmentieren von vorher aufgezeichneten Werken und Echtzeitwerken veranschaulicht werden.
  • Referenzsignaturen
  • Vor dem Versuch, ein bestimmtes Werk zu identifizieren, muss eine Referenzdatenbank von Signaturen angelegt werden. Bei Aufbau einer Referenzdatenbank ist eine Segmentlänge mit einer Dauer von weniger als drei Sekunden bevorzugt. In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung haben die Segmentlängen eine Dauer, die von 0,5 Sekunden bis zu 3 Sekunden reicht. Die Erfinder haben festgestellt, dass für eine Referenzdatenbank eine Hop-Size von in etwa 50% bis 100% der Segmentgröße bevorzugt ist.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Referenzsignaturen in einer Datenbank, beispielsweise der vorstehend beschriebenen Datenbank 204, gespeichert werden können. Die Datenbank 204 und die Beschreibung hierin bieten ein Beispiel eines Mittels zum Vorsehen mehrerer Referenzsignaturen, die jeweils eine Segmentgröße und eine Hop-Size aufweisen.
  • Echtzeitsignaturen
  • Die Wahl der Hop-Size ist für Echtzeitsegmente wichtig.
  • 4 zeigt ein detailliertes Schaubild eines erfindungsgemäßen Echtzeitsegments. 4 enthält Echtzeit-Audio-Informationen 400, die entlang einer Zeitachse 402 angezeigt werden. 4 enthält weiterhin von den Audio-Informationen 400 über eine gewisse Segmentlänge genommene Segmente 404 und 406. In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung wird die Segmentlänge von Echtzeitsegmenten so gewählt, dass sie von 0,5 bis 3 Sekunden reicht.
  • Wie bei Prüfung von 4 ersichtlich ist, wird die Hop-Size der Echtzeit kleiner als die von Referenzsegmenten gewählt. In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung ist die Hop-Size von Echtzeitsegmenten kleiner als 50% der Segmentgröße. In einer noch anderen beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung kann die Echtzeit-Hop-Size bei 0,1 Sekunden liegen.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass eine solche kleine Hop-Size aus folgenden Gründen vorteilhaft ist. Der letztendliche Zweck der Erzeugung von Echtzeitsegmenten ist das Analysieren und Vergleichen derselben mit den Referenzsegmenten in der Datenbank, um Entsprechungen zu finden. Die Erfinder haben mindestens zwei Hauptgründe gefunden, warum ein Segment der gleichen, in Echtzeit festgehaltenen Tonaufzeichnung nicht seinem Gegenstück in der Datenbank entsprechen würde. Einer ist, dass der Ausstrahlungskanal keine perfekte Kopie des Originals erzeugt. Das Werk kann zum Beispiel editiert oder bearbeitet sein oder der Moderator kann über einen Teil des Werks sprechen. Der andere Grund ist, dass größere Segmentgrenzen nicht zeitlich mit den ursprünglichen Segmentgrenzen der Zielaufzeichnungen übereinstimmen.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass durch Wählen einer kleineren Hop-Size einige der Segmente letztlich Zeitgrenzen haben, die trotz der vorstehend aufgeführten Probleme mit den ursprünglichen Segmenten übereinstimmen. Die Segmente, die mit einem „sauberen" Segment des Werks übereinstimmen, können dann genutzt werden, um einen präzisen Vergleich vorzunehmen, während die, die nicht übereinstimmen, ignoriert werden können. Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Hop-Size von 0,1 Sekunden der Höchstwert zu sein scheint, der dieses Zeitverschiebungsproblem lösen würde.
  • Nach Segmentieren eines Werks werden wie vorstehend erwähnt die einzelnen Segmente dann analysiert, um einen Segmentmerkmalsvektor zu erzeugen. 5 ist ein Diagramm, das einen Überblick zeigt, wie die Segmentmerkmalsvektoren mit Hilfe der in Us Patent Nr. 5 918 223 für Blum et al. beschriebenen Verfahren erzeugt werden können. Es wird in Betracht gezogen, dass in der vorliegenden Erfindung verschiedene Analyseverfahren brauchbar sein können und dass viele verschiedene Merkmale verwendet werden können, um den Merkmalsvektor zu bilden. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Merkmale Tonhöhe, Helligkeit, Bandbreite und Lautstärke des Patents '223 in der vorliegenden Erfindung nützlich sein können.
  • Ferner können spektrale Merkmale verwendet/analysiert werden, beispielsweise die Energie in verschiedenen Spektralbändern. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Cepstral-Merkmale (MFCCs) in Anbetracht der Verzerrungen, die typischerweise während der Ausstrahlung eingebracht werden, zum Beispiel EQ, Multi-Band-Kompression/Begrenzung und Audiodatenkompressionsverfahren wie MP3-Verschlüsselung/Entschlüsselung etc., sehr robust sind.
  • Bei Schritt 500 wird das Audiosegment abgetastet, um ein Segment zu erzeugen. Bei Schritt 502 wird das abgetastete Segment dann mit Hilfe von Fourier-Transformverfahren analysiert, um das Signal in die Frequenzdomäne umzuwandeln. Bei Schritt 504 werden an dem umgewandelten Signal Mel-Frequenz-Filter angelegt, um die signifikanten hörbaren Eigenschaften des Spektrums zu extrahieren. Bei Schritt 506 wird eine diskrete Cosinus-Transformation angewendet, die das Signal in Mel-Frequenz-Cepstral-Koeffizienten (MFCCs) umwandelt. Schließlich werden bei Schritt 508 die MFCCs dann über einer vorbestimmten Zeitspanne ausgemittelt. In einer beispielhaften, nicht einschränkenden erfindungsgemäßen Ausführung beträgt diese Zeitspanne in etwa eine Sekunde. Zudem können andere Eigenschaften zu diesem Zeitpunkt berechnet werden, beispielsweise Helligkeit oder Lautstärke. Dann wird ein Segmentmerkmalsvektor erzeugt, der eine Liste enthält, die mindestens die dem Mittelwert entsprechenden 10 MFCCs enthält.
  • Die Offenbarung von 3, 4 und 5 bietet Beispiele von Mitteln zum Erzeugen einer Signatur eines abgetasteten Werks mit einer Segmentgröße und einer Hop-Size.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine vollständige erfindungsgemäße Signatur 600 zeigt. Signatur 600 umfasst mehrere Segmentmerkmalsvektoren 1 bis n, die wie vorstehend gezeigt und beschrieben erzeugt wurden. Die Signatur 600 kann auch einen Identifizierungsteil umfassen, der eine einzigartige ID enthält. Es wird in Betracht gezogen, dass der Identifizierungsteil einen einzigartigen Identifikator enthalten kann, der durch die RIAA (Recording Industry Association of America, Verband der Musikindustrie in den USA) vorgesehen wird. Der Identifizierungsteil kann auch Informationen wie den UPC (Universal Product Code, universeller Produktcode) der verschiedenen Produkte enthalten, die den dieser Signatur entsprechende Ton enthalten. Ferner wird in Betracht gezogen, dass die Signatur 600 auch Informationen bezüglich der Eigenschaften der Datei selbst enthalten kann, beispielsweise Hop-Size, Segmentgröße, Anzahl an Segmenten etc., was zum Speichern und Indizieren hilfreich sein kann.
  • Dann kann die Signatur 600 in einer Datenbank gespeichert und für Vergleiche genutzt werden. Der folgende Computercode in der Programmiersprache C bietet ein Beispiel einer Datenbankstruktur im Speicher gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • typedef struct
    Figure 00140001
  • Das Folgende bietet ein Beispiel der Struktur eines Segments gemäß der vorliegenden Erfindung:
  • typedef struct
    Figure 00140002
  • Die Beschreibung von 6 enthält ein Beispiel von Mitteln zum Speichern von Segmenten und Signaturen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt ein funktionelles Diagramm eines erfindungsgemäßen Vergleichsvorgangs. Schritt 1 von 7 zeigt das Umwandeln eines unbekannten Audio in eine Signatur gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt 2 werden Referenzsignaturen aus einer Referenzdatenbank abgefragt. Schließlich werden die Referenzsignaturen gescannt und mit unbekannten Audio-Signaturen verglichen, um das Vorliegen einer Übereinstimmung zu ermitteln. Dieser Vergleich kann durch vorbekannte Mittel verwirklicht werden. Zum Beispiel kann die euklidische Entfernung zwischen der Referenz- und Echtzeitsignatur berechnet und mit einem Grenzwert verglichen werden.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung viele vorteilhafte Verwendungen hat, darunter viele außerhalb des Gebiets der Musikpiraterie. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel zum Verifizieren von Tantiemenzahlungen verwendet werden. Die Verifizierung kann an der Quelle oder beim Zuhörer erfolgen. Ferner kann die vorliegende Erfindung zum Prüfen von Werbung oder Erfassen von Arbitron®-artigen Daten (wer hört gerade was) verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch zum Kennzeichnen der Audio-Aufzeichnungen auf der Festplatte eines Anwenders oder im Web verwendet werden.
  • Während Ausführungen und Anwendungen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist für den Fachmann offensichtlich, dass innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche festgelegten Schutzumfangs weitaus mehr Abwandlungen als vorstehend erwähnt möglich sind.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Identität eines abgetasteten Werks, wobei das Verfahren umfasst: das Empfangen von Daten eines abgetasteten Werks, das Segmentieren der Daten des abgetasteten Werks in mehrere Segmente, wobei jedes der Segmente eine vorbestimmte Segmentgröße und eine vorbestimmte Hop-Size aufweist, das Erzeugen einer Signatur des abgetasteten Werks beruhend auf den mehreren Segmenten, das Vergleichen der Signatur des abgetasteten Werks mit mehreren Signaturen von Referenzwerken und beruhend auf dem Vergleich das Bestimmen, dass das abgetastete Werk eines der Referenzwerke ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorbestimmte Hop-Size der Segmente der Signatur des abgetasteten Werks kleiner als die Hop-Size jeder der mehreren Referenzsignaturen gewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Erzeugens einer Signatur des abgetasteten Werks das Berechnen von Segmentmerkmalsfaktoren für jedes Segment des abgetasteten Werks umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Erzeugens einer Signatur des abgetasteten Werks das Berechnen mehrerer MFCC für jedes Segment umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Erzeugens einer Signatur des abgetasteten Werks das Berechnen mehrerer akustischer Merkmale aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem von Lautstärke, Tonhöhe, Helligkeit, Bandbreite, Spektrum und MFCC-Koeffizienten für jedes Segment umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signatur des abgetasteten Werks mehrere Segmente und einen Erkennungsabschnitt umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Segmente der Signatur des abgetasteten Werks eine Segmentgröße von in etwa 0,5 bis 3 Sekunden umfassen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Segmente der Signatur des abgetasteten Werks eine Hop-Size von kleiner als 50% der Segmentgröße umfassen.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Segmente der Signatur des abgetasteten Werks eine Hop-Size von in etwa 0,1 Sekunden umfassen.
  9. Vorrichtung, die eine Identität eines abgetasteten Werks ermittelt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine zum Empfangen von Daten eines abgetasteten Werks ausgelegte Schaltung, eine zum Segmentieren der Daten des abgetasteten Werks in mehrere Segmente ausgelegte Schaltung, wobei jedes der Segmente eine vorbestimmte Segmentgröße und eine vorbestimmte Hop-Size aufweist, eine zum Erzeugen einer Signatur des abgetasteten Werks beruhend auf den mehreren Segmenten ausgelegte Schaltung, eine zum Vergleichen der Signatur des abgetasteten Werks mit mehreren Signaturen von Referenzwerken ausgelegte Schaltung und eine zum vergleichsbasierten Bestimmen, dass das abgetastete Werk eines der Referenzwerke ist, ausgelegte Schaltung, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorbestimmte Hop-Size der Segmente der Signatur des abgetasteten Werks kleiner als die Hop-Size jeder der mehreren Referenzsignaturen gewählt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erzeugen einer Signatur des abgetasteten Werks ausgelegte Schaltung eine zum Berechnen von Segmentmerkmalsvektoren für jedes der mehreren Segmente des abgetasteten Werks ausgelegte Schaltung umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erzeugen einer Signatur ausgelegte Schaltung das Berechnen mehrerer MFCC für jedes Segment umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erzeugen einer Signatur ausgelegte Schaltung eine Schaltung umfasst, die zum Berechnen eines von mehreren akustischen Merkmalen gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Lautstärke, Tonhöhe, Helligkeit, Bandbreite, Spektrum und MFCC-Koeffizienten für jedes der mehreren Segmente der abgetasteten Werke ausgelegt ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signatur des abgetasteten Werks mehrere Segmente und einen Erkennungsabschnitt umfasst.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Segmente des abgetasteten Werks die vorbestimmte Segmentgröße von in etwa 0,5 bis 3 Sekunden umfassen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Hop-Size der mehreren Segmente der Signatur des abgetasteten Werks kleiner als 50% der Segmentgröße ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Hop-Size jedes der mehreren Segmente der Signatur des abgetasteten Werks in etwa 0,1 Sekunden ist.
  17. Maschinenlesbare Programmspeichervorrichtung, die konkret ein Programm von Befehlen verkörpert, die von der Maschine zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar sind.
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