淺談數字音頻指紋技術的應用

歐陽督

（湖南師范大學附屬中學 410006）

淺談數字音頻指紋技術的應用

歐陽督

（湖南師范大學附屬中學 410006）

數字音頻指紋技術的誕生給人們的娛樂生活帶來了更多的方便，利用該種技術，可以快速尋找出想要的音樂。本文主要針對數字音頻指紋技術的基本概念、產生背景以及具體應用進行分析。

數字音頻指紋技術；概念；應用

隨著計算機網絡的發展，人們對網絡的運用日益增多，網上也出現了海量的視頻、音樂等信息，在此背景下如果采用傳統的手工選取歌曲顯得較為吃力，此時數字音頻指紋自動識別技術應用而生，并且成為相關工業界相關科研研究的熱門問題。數字音頻指紋是指一種數字簽名，它代表了某段音樂的聲學特征。本文主要介紹數字音頻技術的產生背景、基本概念和性質以及它的應用，提出了里面存在的問題和有效措施。

1 數字音頻指紋技術概述

1.1 數字音頻指紋技術的基本概念及產生背景

隨著網絡技術的發展，音頻壓縮技術得以完善，網上存儲了大量的音樂信息，原先采用的手工截取技術已經不能適應新的形式，這就使得數字音頻技術應運而生。音頻指紋簡單地的說就是一種數字簽名，它代表了音樂中隱含的聲學特征。此種技術的主要目的就是建立起一個對兩種音頻數據的感知質量進行有效比較的系統。這里的比較對象不是音頻數據本身，而是對數字指紋的比較。比如說大量的音樂信息在數據庫里面存儲的時候，就有歌名和作者信息、歌詞等音頻數據，這時指紋就可以作為截取歌曲的索引。

通常情況下音頻指紋系統包含聽覺特征計算算法和搜索對比算法兩個部分。對一段音樂的具體識別過程為，首先利用指紋識別算法分析出要識別的音樂的音頻特征，然后通過提取算法和指紋對比算法在數據庫中尋找出原始的指紋，并且提取出相關信息返回給用戶。

使用音頻指紋技術進行信息提取的好處主要體現在：①有效減少了對硬盤容量的要求；②能夠進行模糊對比，受音頻信號失真影響較小；③指紋數據庫尺寸較小有利于高效搜索。

1.2 音頻檢索技術和數字水印技術的比較

在普通人的認知中，音頻檢索技術和數字水印技術是沒有太大區別的，但是實質上兩者的數字指紋概念有著本質的區別。數字水印技術主要針對于盜版進行追蹤的，每次音頻信息經過拷貝以后，就會嵌入不同的水印，那么此項技術就可以有效追尋到盜版分發的源頭。而音頻檢索技術就是對于未知音頻的音頻識別技術。

1.3 音頻指紋的性質

音頻指紋技術主要應用在海量的音頻信息中檢索出需要的數據，那么它具有以下幾個方面的特性：

準確性：這一特性包括對信息檢索的正確識別率、還有檢索過程中的漏檢率以及誤檢率。

魯棒性：是指數據庫中的音頻信息遭受到了較為嚴重的信號處理以后，仍然能夠被識別出來。為了取得強魯棒性的特征，指紋需要具有對聽覺重要內容的音頻特征進行有效提取的能力。

區分性：不同歌曲之間的指紋差異較大，但是同一歌曲的不同版本也具有較小的指紋差異，那么音頻指紋技術就應該能夠區分這些細小的差別。

可靠性：同一首歌曲的準確識別是數字音頻指紋技術的重要保障，誤檢率越小，歌曲被準確識別的幾率就會越大。

2 數字音頻指紋的典型應用

2.1 音樂識別

音樂識別是數字音頻技術最初的應用目的，也是目前應用最為廣泛的功能之一。現在已經廣泛應用到了日常的商業產品當中。如美國與荷蘭共同開發出了手機音樂識別軟件。比如說用戶想要知道歌曲的名字和作家信息的時候，就可以用手機撥打服務電話，通過手機傳給服務器一段音樂片段，隨后服務器就把相關信息發送到用戶的手機上。此外，西班牙、英國等多個娛樂公司都利用此技術進行此類服務的提供。我國酷我音樂有限公司也利用此技術實現了歌曲的查找和匹配功能。

2.2 音頻內容控制和跟蹤

一方面實現了發行端控制功能，歌曲上傳者在數據庫中搜索出音樂然后自己決定它的播放權。另一方面傳輸信道的監控，通過此項功能發布者見識電視臺是否已經支付了報仇，并且可以利用此功能進行播放統計，以便進行收費標準制定。同時廣告商也要利用此程序監視電視臺是否按協議進行播放了。這些需求都要求數據庫具有及時更新的功能。

2.3 增值服務

不同的用戶有著自己的性格特征，他們所要搜索的信息也不盡相同，所以元信息可以按照不同的功能進行信息的存儲，利用指紋技術用戶可以根據自己的需求方便快捷地查找到自己需要的信息。

3 結語

總之，隨著信息社會的發展，人們對網絡的需求日益增加，數字音頻指紋技術有效加強了網絡中音頻信息的檢索功能，為用戶提供了很大的方便。

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2016-11-20