專利名稱：使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)給視頻或音頻信號(hào)加水印的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用擴(kuò)頻和多于一個(gè)擴(kuò)頻序列并利用水印數(shù)據(jù) 給視頻或音頻信號(hào)加水印的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
水印信息(表示為WM)包括連續(xù)地嵌入在例如(編碼的)音頻 或視頻信號(hào)等載體內(nèi)容中的多個(gè)符號(hào)，以便識(shí)別信號(hào)的創(chuàng)造者。例如， 如果將擴(kuò)頻用作基本技術(shù)，則通過使用接收信號(hào)與已知擴(kuò)頻序列的相 關(guān)，在解碼器端重新獲得WM。在一些水印技術(shù)中，異步地傳輸水印 信息，即，連續(xù)地測試是否可以不被察覺地將WM嵌入在(編碼的) 音頻或視頻信號(hào)中。僅在情況的確如此時(shí)，才傳輸WM幀。但是，WM 幀包含幾十個(gè)符號(hào)，每個(gè)符號(hào)載有同步傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)比特。這意 味著，如果可以嵌入WM的時(shí)間段比幀長度短，則一些符號(hào)在接收機(jī) 端無法恢復(fù)。
因此，多數(shù)WM技術(shù)傳輸冗余比特用于糾錯(cuò)。但是，這種糾錯(cuò)僅 具有有限的能力。如果在接收機(jī)端不能夠直接恢復(fù)一個(gè)或多個(gè)符號(hào)， 則糾錯(cuò)可以糾正一些符號(hào)。但是，如果超過了糾錯(cuò)能力，則不能夠恢 復(fù)WM。
其次，附加的冗余比特增加了WM幀的長度，這使得幀比可傳輸 WM幀的信號(hào)長度或部分長的可能性更高。第三，糾錯(cuò)大多數(shù)與要加 水印的信號(hào)無關(guān)，由于所需的校驗(yàn)位，對于"好"信號(hào)，這導(dǎo)致低于所 需凈比特率，而對于"差"信號(hào)，仍然不足以糾錯(cuò)。"好"信號(hào)可在解碼 器端被恢復(fù)，則"差"信號(hào)不能夠被恢復(fù)。
WO-A-01/06755示出了依據(jù)能量等級(jí)的水印數(shù)據(jù)插入。 WO-A-03/103273描述了一種系統(tǒng)，其中，不同水印信號(hào)與多媒體 信號(hào)的獨(dú)立信道相組合。
向音頻內(nèi)容加水印可通過給音頻信號(hào)添加頻譜整形的擴(kuò)頻信號(hào)來 實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)問題在于，對于一些音頻信號(hào)，即使在WM嵌入器和WM 解碼器之間受到攻擊的情況下，也無法重新獲取并解碼擴(kuò)頻。在編碼 器端知道由于當(dāng)前存在關(guān)鍵的聲音信號(hào)(例如語音信號(hào)中的靜音時(shí)段 或暫停、或視頻信號(hào)中的均勻亮度級(jí)區(qū)域)，解碼器不能夠?qū)Ξ?dāng)前WM 進(jìn)行解碼的情況下，將增加WM的等級(jí)，但是在這種情況下，WM信 號(hào)會(huì)變得可聽見或可看見。
本發(fā)明要解決的問題是提高水印添加的可靠性，而不使它可聽見 或可看見，并且不依賴于解碼器端的水印信號(hào)糾錯(cuò)。該問題由權(quán)利要 求1和2所公開的方法解決。權(quán)利要求3和4公開了使用該方法的設(shè) 備。
根據(jù)本發(fā)明，不僅水印是依據(jù)音頻或視頻信號(hào)電平的，用于水印 的擴(kuò)頻序列也依據(jù)音頻或視頻信號(hào)電平。這基本上意味著，用多個(gè)不 同的擴(kuò)頻序列來編碼相同的WM符號(hào)。編碼器測試在解碼器中可最佳 重新獲取的這些WM符號(hào)或序列中的一個(gè)，并將所選的擴(kuò)頻序列WM 嵌入要加水印的音頻或視頻信號(hào)。在解碼器端，將所有的候選WM擴(kuò) 頻序列與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，并且將具有最佳匹配的擴(kuò)頻序列選作正 確序列。
本發(fā)明使得關(guān)鍵聲音或圖像信號(hào)的水印添加更加魯棒，這可以區(qū) 分接收到WM信號(hào)和沒有接收到WM信號(hào)。上述編碼器中執(zhí)行的測 試消耗更多的處理能力，因?yàn)橐?jì)算多個(gè)相關(guān)。但是有利地，這并不 一定增加解碼器端的復(fù)雜度和所需處理能力。
本發(fā)明并不局限于使用擴(kuò)頻技術(shù)。而是，例如，可將基于載波的 技術(shù)或回波隱藏(echo hiding)技術(shù)用于水印添加編碼和解碼。
原理上，本發(fā)明的方法適用于使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)來給音頻 或視頻信號(hào)加水印，所述方法包括以下步驟
a) 利用水印數(shù)據(jù)比特對第一候選編碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行調(diào)制，以獲 得調(diào)制水印信號(hào)；
b) 確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所述調(diào)制水印
信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；
c) 在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué)或心理視覺整形的 水印信號(hào)；
d) 對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白
化；
e) 使用相關(guān)對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化的音頻或視 頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一候選水印信號(hào)；
-使用不同的候選解碼器擴(kuò)頻序列，重復(fù)步驟a)至e) —次或多
次；
-確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相應(yīng)的候選編 碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻信號(hào)。
或者，本發(fā)明的方法適用于使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)給音頻或視 頻信號(hào)加水印，所述方法包括以下步驟
-利用水印數(shù)據(jù)比特對第一和至少第二候選編碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行 調(diào)制，以獲得相應(yīng)調(diào)制的水印信號(hào)；
-確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所述調(diào)制水印 信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；
-在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué)或心理視覺整形的 水印信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的音頻或視頻信號(hào)；
-對所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化，每一個(gè)所述音頻或視頻信 號(hào)均包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)；
-使用相關(guān)對包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化的音 頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一和至少第二候選水印信號(hào)；
-確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相應(yīng)的候選編 碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻或視頻信號(hào)。
原理上，本發(fā)明的設(shè)備適用于使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)給音頻或 視頻信號(hào)加水印，所述設(shè)備包括
a) 裝置，用于利用水印數(shù)據(jù)比特對第一候選編碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行 調(diào)制，以獲得調(diào)制水印信號(hào)；
b) 裝置，用于確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所 述調(diào)制水印信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；c) 裝置，用于在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué)或心理 視覺整形的水印信號(hào)；
d) 裝置，用于對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn) 行頻譜白化；
e) 裝置，用于使用相關(guān)對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化 的音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一候選水印信號(hào)；
裝置a)至e)使用不同的候選解碼器擴(kuò)頻序列，重復(fù)進(jìn)行處理一 次或多次；
-裝置，用于確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相 應(yīng)的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻或視頻信號(hào)。
或者，本發(fā)明的設(shè)備適用于使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)給音頻或視 頻信號(hào)加水印，所述設(shè)備包括
-裝置，用于利用水印數(shù)據(jù)比特對第一和至少第二候選編碼器擴(kuò) 頻序列進(jìn)行調(diào)制，以獲得相應(yīng)調(diào)制的水印信號(hào)；
-裝置，用于確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所 述調(diào)制水印信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；
-裝置，用于在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué)或心理 視覺整形的水印信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的音頻或視頻信號(hào)；
-裝置，用于對所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化，每一個(gè)所述 音頻或視頻信號(hào)均包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)；
-裝置，用于使用相關(guān)來對包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)的所述 光譜增白的音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一和至少第二 候選水印信號(hào)；
-裝置，用于確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相 應(yīng)的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻或視頻信號(hào)。 在各個(gè)從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例。


參考附圖來描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，附圖示出了
圖l示出了公知的水印編碼器；
圖2示出了水印解碼器；圖3示出了幀的組成；
圖4示出了在編碼器中使用第一擴(kuò)頻序列對頻域中的單根線進(jìn)行 的公知WM嵌入；
圖5示出了解碼器中由于第一擴(kuò)頻序列的公知應(yīng)用而產(chǎn)生的白化 的編碼器輸出信號(hào)和解碼的水??；
圖6示出了在編碼器中使用第二擴(kuò)頻序列對頻域中的單根線進(jìn)行 的WM嵌入；
圖7示出了解碼器中由于第二擴(kuò)頻序列的應(yīng)用而產(chǎn)生的白化的編 碼器輸出信號(hào)和解碼的水?。?br> 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的水印編碼器。
具體實(shí)施例方式
水印的最小自包含單元稱為幀。圖3示出了三個(gè)連續(xù)幀F(xiàn)Rn.卜FRn 和FRn+,。幀包括為在解碼器端檢測幀的開始而需要的多個(gè)同步塊 SYNBL (至少一個(gè)同步塊)、以及載有實(shí)際信息的多個(gè)有效載荷塊 PLBL (至少一個(gè)有效載荷塊或符號(hào))。依據(jù)所用技術(shù)，在音頻或視頻 流中同步或異步地插入幀。有效載荷塊的插入是連續(xù)地進(jìn)行，即在 SYNBL塊之后是同步的。每個(gè)有效載荷塊保持一比特或多比特信息。 因此，有效載荷塊也被稱作符號(hào)。有效載荷符號(hào)包括要插入WM信號(hào) 中的信息，并可選地包含用于糾錯(cuò)的冗余信息。例如，典型設(shè)置是每 一幀具有5個(gè)同步塊和36個(gè)有效載荷塊，每個(gè)有效載荷塊載有2比特， 這72個(gè)比特中的24個(gè)用于糾錯(cuò)，因而每個(gè)幀有48比特的凈有效載荷。
在圖1的水印添加編碼器中，將用于對音頻(或視頻)信號(hào)AS 加水印的有效載荷數(shù)據(jù)PUD輸入糾錯(cuò)和/或檢測編碼級(jí)ECDE, ECDE 級(jí)添加便于在解碼器中從錯(cuò)誤的檢測符號(hào)中恢復(fù)的冗余比特。在下游 的調(diào)制擴(kuò)頻級(jí)MS中，執(zhí)行調(diào)制和擴(kuò)頻。級(jí)MS的輸出信號(hào)被饋入心 理聲學(xué)整形級(jí)PAS， PAS級(jí)對WS信號(hào)進(jìn)行整形，以使WM相對于音 頻信號(hào)AS的當(dāng)前電平是不能夠被聽到的，并將其輸出信號(hào)饋入信號(hào) 求和和判決級(jí)SAD以及解碼器級(jí)DEC。在級(jí)PAS中，根據(jù)心理聲學(xué) 原理，逐塊地對水印進(jìn)行整形，即，不同符號(hào)之間的水印和音^j能量 之比可以不同。該整形表示水印信號(hào)乘以音頻信號(hào)的掩蔽電平。
解碼器級(jí)DEC實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖2的解碼器。級(jí)PAS和SAD每個(gè)均接 收音頻(或視頻)流信號(hào)AS，并逐個(gè)符號(hào)地處理WM幀。級(jí)SAD確 定在解碼器DEC中是否針對當(dāng)前WM幀F(xiàn)Rn正確地對有效載荷數(shù)據(jù) PLD進(jìn)行了解碼。如果是，將心理聲學(xué)整形的WM符號(hào)添加到當(dāng)前幀 中。如果否，則忽略當(dāng)前幀F(xiàn)&中的當(dāng)前符號(hào)。其后，繼續(xù)對當(dāng)前符 號(hào)之后的下一符號(hào)進(jìn)行處理。在完成了針對WM幀的處理之后，輸出 嵌入在音頻信號(hào)中的相應(yīng)的添加了水印的幀WAS。其后，針對當(dāng)前幀 之后的幀F(xiàn)Rn+,繼續(xù)進(jìn)行處理。
在圖2的水印添加解碼器中，音頻(或視頻)信號(hào)的添加了水印 的幀WAS通過頻譜白化級(jí)SPW (對級(jí)PAS中進(jìn)行的整形進(jìn)行逆轉(zhuǎn)) 以及解擴(kuò)和解調(diào)級(jí)DSPDM,解擴(kuò)和解調(diào)級(jí)DSPDM從信號(hào)WAS中重 新獲取所嵌入的WM符號(hào)數(shù)據(jù)。WM符號(hào)被傳遞到糾錯(cuò)和/或檢測和 解碼級(jí)ECDD,級(jí)ECDD輸出有效載荷數(shù)據(jù)PLD。
通過使用兩個(gè)水印序列的示例來解釋本發(fā)明的基本原理，其中一 個(gè)水印序列是另一個(gè)的負(fù)版本。編碼器的輸出信號(hào)r是音頻信號(hào)w和
經(jīng)可選整形的水印擴(kuò)頻序列W之(矢量)禾口
W = w + w。
通常在時(shí)域進(jìn)行該加法，但是在數(shù)學(xué)上等效于頻域的如下加法 r/ = + /^w》，其中F()表示傅立葉變換，F(xiàn)-l()表示傅立葉逆變換。
在解碼器端，通過將白化的編碼器輸出信號(hào)(同時(shí)可能由于一些 噪聲或攻擊而改變)與己知擴(kuò)頻序列進(jìn)行相關(guān)來重新獲得水印。如果 解碼器輸出信號(hào)與擴(kuò)頻序列相同，則實(shí)現(xiàn)了最佳的相關(guān)結(jié)果。
圖4示出了在編碼器端，針對在頻域具有虛部方向IM和實(shí)部方向 RE的單根頻譜線，給音頻(或視頻)信號(hào)AS添加水印信號(hào)矢量WM。 編碼器輸出信號(hào)EOS具有與音頻信號(hào)AS幾乎相同的角度oc，因?yàn)橐纛l 信號(hào)的幅度遠(yuǎn)大于水印信號(hào)。圖中以顯著放大多的方式示出了水印信 號(hào)WM。級(jí)PAS中的心理聲學(xué)整形所產(chǎn)生的水印信號(hào)的實(shí)際幅度等級(jí) 比音頻信號(hào)的幅度等級(jí)低大約20dB至70dB。
圖5示出了頻域中單根頻譜線的解碼。在解碼器端，作為輸出信 號(hào)接收"產(chǎn)生的信號(hào)"。通過"白化"或逆轉(zhuǎn)心理聲學(xué)整形，將其標(biāo)準(zhǔn)化
為適當(dāng)?shù)姆取?白化"意味著對音頻幀的每個(gè)接收頻譜值的幅度進(jìn)行 倍乘或放大，以使所有音頻信號(hào)幅度(其中嵌入了水印信號(hào))在幀中 具有相同的值。因此，音頻信號(hào)本身嚴(yán)重失真，但是所產(chǎn)生的效果是， 水印信號(hào)頻譜值的幅度具有與其原始幅度值基本對應(yīng)的值。
在該示例中，所接收的解碼器輸入信號(hào)的幅度減小。然而，由于 所嵌入的水印信號(hào)部分遠(yuǎn)小于音頻信號(hào)部分，所以逆轉(zhuǎn)整形或白化實(shí) 際上僅取決于音頻信號(hào)的幅度，即在白化或逆轉(zhuǎn)心理聲學(xué)整形之后"輸 入信號(hào)"的幅度，而與水印信號(hào)的幅度無關(guān)。
由于白化的編碼器輸出信號(hào)WEOS與水印信號(hào)矢量WM之間的角 度p接近';r',即更接近'7t'而不是'0'，所以解碼器中的相關(guān)指示出，對于 該線，在編碼器中插入了負(fù)或取反的擴(kuò)頻序列，但是，實(shí)際上在編碼 器中使用了正擴(kuò)頻序列。
圖6再次示出了在編碼器端，針對單根頻譜線，給音頻(或視頻) 信號(hào)AS嵌入水印信號(hào)，這與圖4類似，但是這次利用了圖4的水印信號(hào) 或序列WM的負(fù)或取反的水印信號(hào)或序列WM。
圖7再次示出了在頻域中針對單根頻譜線的解碼。由于白化的編 碼器輸出信號(hào)WEOPS與水印信號(hào)矢量WM之間的角度(3更接近'0'而不 是'ti'，所以解碼器中的相關(guān)在該情況下正確地識(shí)別出負(fù)或取反的水印 信號(hào)值。
在圖8的使用信號(hào)自適應(yīng)擴(kuò)頻序列的本發(fā)明解碼器的流程圖中， 將要用于給音頻或視頻信號(hào)AS加水印的有效載荷數(shù)據(jù)PLD輸入糾錯(cuò) 和/或檢測編碼級(jí)ECDE。在下游的調(diào)制和擴(kuò)頻級(jí)MS中，執(zhí)行調(diào)制和擴(kuò) 頻。將級(jí)MS的輸出信號(hào)饋入心理聲學(xué)或心理視覺整形級(jí)PAS,級(jí)PAS 對MS輸出信號(hào)進(jìn)行整形，以使WM相對于音頻或視頻信號(hào)AS的當(dāng)前 電平聽不見或看不見，并且將其輸出信號(hào)饋入信號(hào)求和級(jí)SA。根據(jù)心 理聲學(xué)或心理視覺原理，在級(jí)PAS中，逐塊地對水印進(jìn)行整形，即不 同符號(hào)之間的水印和音頻能量之比可能不同。該整形表示水印信號(hào)乘 以音頻或視頻信號(hào)的掩蔽電平。級(jí)PAS和SAD每個(gè)均接收音頻或視頻 流信號(hào)AS,并逐個(gè)符號(hào)地對WM幀F(xiàn)Rn進(jìn)行處理。
使用以下級(jí)來對添加了水印的音頻或視頻信號(hào)的可正確解碼性進(jìn)
行測試。音頻或視頻信號(hào)的添加了水印的候選幀CWAS通過頻譜白化 級(jí)SPW(對級(jí)PAS中進(jìn)行的整形進(jìn)行逆轉(zhuǎn))和解擴(kuò)和解調(diào)級(jí)DSPDEM， 解擴(kuò)和解調(diào)級(jí)DSPDEM從信號(hào)CWAS中重新獲取所嵌入的候選WM 符號(hào)數(shù)據(jù)。候選WM符號(hào)數(shù)據(jù)被傳遞到判決級(jí)DEC。該級(jí)可使用下 一擴(kuò)頻序列NSS來控制級(jí)MS至DSPDEM中處理的重復(fù)?？蛇x地， 可與級(jí)MS至DSPDEM并行地使用并處理候選擴(kuò)頻序列。在將所有候 選的擴(kuò)頻序列應(yīng)用于當(dāng)前幀之后，級(jí)DEC判決在解碼器中可最佳或正 確地恢復(fù)哪個(gè)擴(kuò)頻序列，即哪個(gè)在相關(guān)中給出的清晰的峰值。最后， 級(jí)DEC輸出相應(yīng)選擇的添加了水印的有效音頻或視頻信號(hào)幀WAS。
給出另一示例來解釋本發(fā)明。由于音頻信號(hào)的相位很容易由于混 響(reverberation)或有意攻擊而改變，所以WM信號(hào)的BPSK調(diào)制 不是非常魯棒的。更好的方式是使用例如兩個(gè)不同的m序列，其中一 個(gè)用于對二進(jìn)制0進(jìn)行編碼(m—0)，另一個(gè)用于對二進(jìn)制1進(jìn)行編碼 (n—0)。 WM解碼器將接收的音頻與兩個(gè)m序列進(jìn)行相關(guān)，并選擇有 關(guān)相關(guān)結(jié)果給出了最佳匹配的二進(jìn)制值。
在這種情況下，例如，本發(fā)明的編碼器使用四個(gè)不同的序列，兩 個(gè)用于對二進(jìn)制0進(jìn)行編碼(m—0和m一l)，兩個(gè)用于對二進(jìn)制1進(jìn) 行編碼(n一0和n—1)。 一種實(shí)現(xiàn)方式是使用兩個(gè)不同的m序列(m_0 和n—0)，并通過相移而產(chǎn)生其它剩余序列，即n—1 =(-1)* n_0和m_l =(-l)*m_0。另一種實(shí)現(xiàn)方式是使用四個(gè)不同的m序列。
例如，如果要對二進(jìn)制0進(jìn)行編碼，則已知的編碼器可以僅使用 m一O。
然而，本發(fā)明的編碼器向音頻信號(hào)添加了 mj)的整形版本，將其 和與m—0進(jìn)行相關(guān)，存儲(chǔ)相關(guān)結(jié)果，并還向音頻添加了 m一l的整形 版本，將其和與m—l進(jìn)行相關(guān)，并存儲(chǔ)相關(guān)結(jié)果。然后，判決算法選 擇具有最佳相關(guān)結(jié)果的序列。最終該序列被用于當(dāng)前水印信號(hào)幀的編 碼。
有利地，如果每個(gè)值僅使用兩個(gè)序列，且一個(gè)序列是另一個(gè)序列 的負(fù)或取反的版本，則不需要改變針對經(jīng)改進(jìn)水印的解碼器。對于相 同的二進(jìn)制值，相關(guān)有時(shí)僅給出了負(fù)的峰值，而有時(shí)給出了正的峰值。 因此，必須考慮相關(guān)的絕對值。 否則，解碼器將所有H3序列與接收的添加了水印的音頻信號(hào)進(jìn)行
相關(guān)。如果m—k序列之一是最佳匹配，則檢測到二進(jìn)制O，否則檢測 到二進(jìn)制1。
本發(fā)明使得水印添加更加魯棒，可區(qū)分沒有接收到水印和接收到 水印。測試示出了，在使用本發(fā)明時(shí)，在每個(gè)二進(jìn)制值使用兩個(gè)不同 的m序列時(shí)，相關(guān)的峰值可信度提高了 50%,從32%增加到48% (0% 意味著相關(guān)中沒有峰值，而100%意味著完美匹配)。
代價(jià)是需要更多的處理能力。編碼器必須對多個(gè)序列進(jìn)行整形并 進(jìn)行計(jì)算以便判決哪個(gè)最佳。但是，如果利用不同的WM有效載荷對 相同的音頻信號(hào)進(jìn)行多次水印添加，例如，在水印Academy Screener 中，則關(guān)于使用哪個(gè)序列的判決可僅進(jìn)行一次，其后存儲(chǔ)以便在后續(xù) 的編碼中使用。
如果對于每個(gè)二進(jìn)制值僅使用兩個(gè)序列，則完全不需要改變解碼 器。否則，解碼器必須計(jì)算更多的相關(guān)。在Academy Screener場景中， 由于非常隨機(jī)而非實(shí)時(shí)地進(jìn)行解碼，所以這是無關(guān)的。
權(quán)利要求
1.一種使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)(PLD)來給音頻或視頻信號(hào)(AS)加水印的方法，包括以下步驟a)利用水印數(shù)據(jù)比特對第一候選編碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行調(diào)制(MS)，以獲得調(diào)制水印信號(hào)；b)確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所述調(diào)制水印信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形(PAS)；c)在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入(SA)所述心理聲學(xué)或心理視覺整形的水印信號(hào)；其特征在于，d)對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化(SPW)；e)使用相關(guān)對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化的音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)(DSPDEM)，以獲得第一候選水印信號(hào)；-使用不同的候選解碼器擴(kuò)頻序列，重復(fù)步驟a)至e)一次或多次；-確定(DEC)哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相應(yīng)的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻信號(hào)(WAS)。
2. —種使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)(PLD)給音頻或視頻信號(hào)(AS) 加水印的方法，所述方法的特征在于以下步驟-利用水印數(shù)據(jù)比特對第一和至少第二候選編碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行 調(diào)制(MS),以獲得相應(yīng)的調(diào)制水印信號(hào)；-確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平，并對所述調(diào)制水印 信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形(PAS);-在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入(SA)所述心理聲學(xué)或心理視覺 整形的水印信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的音頻或視頻信號(hào)；-對所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化(SPW)，每一個(gè)所述音頻 或視頻信號(hào)均包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)；-使用相關(guān)對包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化的音 頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)(DSPDEM)，以獲得第一和至少第二 候選水印信號(hào)；-確定(DEC)哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相應(yīng) 的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻信號(hào)(WAS)。
3. —種使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)(PLD)給音頻或視頻信號(hào)(AS) 加水印的設(shè)備，包括a) 裝置(MS),用于利用水印數(shù)據(jù)比特對第一候選編碼器擴(kuò)頻序 列進(jìn)行調(diào)制，以獲得調(diào)制水印信號(hào)；b) 裝置(PAS),用于確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平， 并對所述調(diào)制水印信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；c) 裝置(SA)，用于在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué) 或心理視覺整形的水印信號(hào)；其特征在于d) 裝置(SPW)，用于對包括所述嵌入水印信號(hào)的所述音頻或視 頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化；e) 裝置(DSPDEM)，用于使用相關(guān)對包括所述嵌入水印信號(hào)的 所述頻譜白化的音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一候選水 印信號(hào)；其中裝置a)至e)使用不同的候選解碼器擴(kuò)頻序列，重復(fù)進(jìn)行處 理一次或多次；-裝置(DEC),用于確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出 利用相應(yīng)的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻或視頻信號(hào) (WAS)。
4. 一種使用擴(kuò)頻并利用水印數(shù)據(jù)(PLD)給音頻或視頻信號(hào)(AS)加水印的設(shè)備，所述設(shè)備包括-裝置(MS)，用于利用水印數(shù)據(jù)比特對第一和至少第二候選編 碼器擴(kuò)頻序列進(jìn)行調(diào)制，以獲得相應(yīng)的調(diào)制水印信號(hào)；-裝置(PAS),用于確定所述音頻或視頻信號(hào)的當(dāng)前掩蔽電平， 并對所述調(diào)制水印信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的心理聲學(xué)或心理視覺整形；-裝置(SA)，用于在所述音頻或視頻信號(hào)中嵌入所述心理聲學(xué) 或心理視覺整形的水印信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的音頻或視頻信號(hào)；-裝置(SPW)，用于對所述音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行頻譜白化，每一個(gè)所述音頻或視頻信號(hào)均包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)；-裝置(DSPDEM)，用于使用相關(guān)對包括所述相應(yīng)的嵌入水印信號(hào)的所述頻譜白化的音頻或視頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)，以獲得第一和至少第二候選水印信號(hào)；-裝置(DEC),用于確定哪一個(gè)相關(guān)結(jié)果產(chǎn)生最佳匹配，并輸出利用相應(yīng)的候選編碼器擴(kuò)頻序列加了水印的加水印音頻或視頻信號(hào) (WAS)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，或者根據(jù)權(quán)利要求3或4 所述的設(shè)備，其中，在所述調(diào)制(MS)之前對所述有效載荷數(shù)據(jù)(PLD) 執(zhí)行糾錯(cuò)和/或檢測編碼(ECDE)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2和5之一所述的方法，或者根據(jù)權(quán)利要求 3-5之一所述的設(shè)備，其中，在所述調(diào)制(MS)和所述解擴(kuò)和解調(diào)(DSPDEM)中分別使用兩個(gè)不同的候選編碼器擴(kuò)頻序列， 一個(gè)候選 編碼器擴(kuò)頻序列是另一個(gè)候選編碼器擴(kuò)頻序列的負(fù)或取反版本，在所述解擴(kuò)和解調(diào)(DSPDEM)中，以及可選地在相應(yīng)的水印信號(hào)解碼器中，僅對相關(guān)結(jié)果的幅度進(jìn)行估計(jì)。
7. —種根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 5和6之一所述方法而編碼的音頻或 視頻信號(hào)(AS)。
8. —種存儲(chǔ)介質(zhì)，包含或其上記錄有根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 5和6 之一所述方法而編碼的音頻或視頻信號(hào)(AS)。
全文摘要
水印信息(表示為WM)包括使用擴(kuò)頻而連續(xù)嵌入在音頻或視頻信號(hào)中的多個(gè)符號(hào)。在解碼器端，使用接收信號(hào)與序列的相關(guān)來重新獲得WM。根據(jù)本發(fā)明，不僅水印是依據(jù)音頻或視頻信號(hào)電平(PAS)的，用于水印的擴(kuò)頻序列也依據(jù)音頻或視頻信號(hào)電平。這意味著，由多個(gè)不同的擴(kuò)頻序列(NSS)對相同的WM符號(hào)進(jìn)行編碼。編碼器測試(DEC)在解碼器處可最佳重新獲取這些WM符號(hào)或序列中的哪個(gè)，并在要添加水印的音頻或視頻信號(hào)中嵌入所選的擴(kuò)頻序列WM。在解碼器端，將所有候選的WM擴(kuò)頻序列與接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，并且將具有最佳匹配的擴(kuò)頻序列選擇作為正確序列。
文檔編號(hào)G10L19/018GK101185121SQ200680018892
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者彼得·喬治·鮑姆, 沃爾特·弗斯辛 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司