在编码信号中嵌入补充数据制造技术

有两种把补充数据（例如，用于水印）嵌入到编码信号的方法。（Ⅰ）对于需要用于编码的辅助信息（在这里，＝概率信息）的编码器，编码补充数据的辅助信息是从在编码过程中使用的其它数据中得出的。这样，得出的辅助数据不需要被存储，这使得嵌入从比特总量看来是经济的。（Ⅱ）在用于超级音频ＣＤ的编码过程中，一组参量（例如，滤波器系数）被编码器使用，由此，必须存储这些参量，因为需要它们用于译码。对于嵌入的补充数据，至少一个选择的参量（例如，第一系数的ＬＳＢ）根据要被嵌入的补充数据的数值被设置为专用的数值。因此，比特速率将不受影响。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在编码信号中嵌入补充数据的装置和方法。日益增长地需要把补充数据包容到诸如编码的音频和视频信号的编码数据中，最好不增加数据速率。特别是如果补充数据被用作水印，则它应当以感觉上不易看到的方式被加上。水印可以包括有关文件和音频-视频节目的来源或版权状态的信息。它们可被使用来提供版权拥有者的合法证明，以及允许跟踪非法翻印和支持知识产权的保护。超级音频软盘(SACD)格式，例如，规定了无损编码(LLC)，允许实际上在软盘上的数据的两倍。要求无损编码器允许以SACD质量重放多信道音频长达74分钟的重放时间。正如名词“无损编码”所指出的，任何数据的所需要的贮存容量被减小，以使得在译码后，原先的信号是以比特相同的方式被复原的。在“Improved Lossless Codingof 1-Bit Audio Signals(改进的1比特音频信号的无损编码)”，FonsBruekers，Werner Ooman，Rene van der Vleuten，Leon van deKerkhof，Audio Engineering Society，103rd Convention 1997，September 26-29，New York，4563(I-6)中描述了这样的编码器/译码器。编码是通过把输入数据流划分成帧以及对于每个帧确定一组最佳化参量而完成的。这些参量的一部分被发布用于预测，以去除冗余度。原先的信号与预测信号之间的差别，被称为剩余信号，只包括少得多的有关信息，如果可以找到良好的预测参量的话。由于无损编码是设想的，剩余信号不能被省略，但如果它包括较少的有关信息，则它可通过使用某些其它部分的最佳化参量，被非常有效地“熵”编码。由于在参量组中保持有冗余信息，参量组和被“熵”编码的剩余信号被存储，以及是对于无损译码所需要的。如果为了打水印的目的而需要补充信息，则该补充信息可以被加上，正如相当广泛地知道的，即通过把它这样地加到原先的信号上，以使得信号修改不被收听者注意到。像这样地改变的信号不再能认为是(比特真实的)原先的信号。另外，这样加水印的缺点在于，不进行无损译码不可能检测出在编码信号中存在的水印。为了简化水印译码器，希望有这样的任选项，即能够在无损译码以前检测水印。本专利技术的一个目的是提供用于在编码的数据信号中嵌入补充数据的设备和方法，它允许嵌入的补充数据不用对整个信号译码就被读出，以及不影响音乐质量。为此，按照本专利技术的方法的特征在于，为了嵌入的补充数据，补充信息被插入到数据中，以及为编码补充数据所需要的辅助信息可以从在编码过程中可提供的其它数据中得出。本专利技术的优点是，通过把数据插入到要被译码的数据中，补充信息只有在打扰编码信号的内容时才能被除去。由于为编码补充信息所需要的辅助信息是从在编码过程中可提供的其它数据中得出的，所以，为编码补充信息所需要的辅助信息不需要被记录或被存储供以后的译码处理用。因此，这个方法对于比特速率是非常经济的。本专利技术的另一个目的是提供对第一种解决办法的替换例。为此，按照本专利技术的另一种方法的特征在于，为了把补充数据嵌入到编码信号中，参量组受到补充数据影响。这样，为了读出水印，不需要译码全部的完整数据，而只需要译码其中包含用来进行编码/译码的参量的一部分数据。由于补充信息被嵌入在参量组中，不必花费额外的比特用于该补充信息。补充信息可以通过选择偶数个或奇数个参量，或通过改变(例如)第一参量的最低位，而被嵌入。例如，偶数个参量代表水印比特数值“1”；而奇数个参量代表水印比特数值“0”。本专利技术的优点是由于对于实际的原因(计算能力，花费，…)，对于编码不能确定最好的参量组，而只有相当良好的参量组。所以，作为一个法则，这些算法已被设计来作用于次最佳的参量组。参量组中的小的改变，如改变参量的最低位，加上一个名义上的参量以达到奇数或偶数个参量，为嵌入水印比特所需要的无论什么参量，或甚至略去一个参量以达到奇数或偶数个参量，通常对于编码效率都将没有重大的影响。有时，参量的这样的小的变化甚至可能或多或少地改进编码过程。本专利技术的优点在于，如果数据保持为无损编码形式，则不译码信号和用改变的参量组重复地无损编码改数据，就不能去除水印。由于无损译码器需要所有的系数，丢失的或不正确的系数(为了删除水印而被去除或被改变)将导致对于所有的信道在一个帧的持续时间内的信号丢失。附图说明图1显示了用于把两个独立的补充数据x，y嵌入到无损编码的信号的设备。第一数据x被使用来嵌入水印信息w。由于水印w的长度长于可由补充数据存储的信息长度，水印w被分组产生器1打包到一个输送分组中，它允许把数据分组的比特像一个串行信号那样嵌入。借助于被包括在输送分组的数据头中的同步图案，该输送分组的开始部分可被容易地恢复。输送分组的比特x被逐个比特地嵌入到无损编码信号中，作为所谓的DST_X_Bit。第二数据y以所谓的DST_Y_Bit被嵌入。嵌入的DST_Y_Bit被设置为数值“1”，以表示无损编码信号应用于最新格式。如果将来需要有一个标志，则可以使用DST_Y_Bit。本领域技术人员应当看到，在其它记录系统中的DST_Y_Bit也可以以结构的数据流的形式被使用来嵌入长于单个比特的信息。为了编码n个并行数据流(被称为数据信道C0，…，Cn-1)，把立体声或多信道DSD记录划分成帧。在本专利技术的实施例中，每秒75个帧被使用于每个信道Ci。虽然，水印信号w的数据速率取决于帧速率，但本专利技术并不限于特定的帧速率。对于每个帧，控制装置(未示出，因为它不是本专利技术的一部分)鉴别哪个模式被使用来编码是LLC简单模式还是LLC编码模式。LLC简单模式被使用于如果帧的压缩比是不足的例外的情形，以及实际上包含简单的DSD。选择的LLC算法是基于预测滤波器和概率表的。为了优化LLC编码模式的压缩比，参量控制单元4再次每个帧分开地分析每个信道。参量控制单元4对于每个信道Ci计算对于每个预测滤波器的预测滤波器系数组Ai=ai(1)，…，ai(ki)以及对于每个概率表的概率表系数组∏i=πi(1)，…，πi(mi)。在本专利技术的实施例中，预测滤波器系数ai的长度是9比特，而预测滤波器系数的数目ki是可变的，但限制于128的最大值。每个概率表系数πi的长度是7比特。概率表系数πi的数目mi也是可变的，但限制于64的最大值。典型地，它是处在32和64之间。这些数目作为例子被给出，以及代表已被找到为给出对于音频信号的最佳结果的数目，但不应当解释为本专利技术限制于这些数目。该数目当然取决于帧速率、预测滤波器算法、和源信号的内容。然而，可能找到允许更好的压缩比的其它数目。确定最佳系数a，π，是困难的，它需要大量的计算功率。所以，作出折衷，只选择合理的良好的系数组。由于分开的系数组Ai，πi是对于每个信道Ci计算的，对于每个信道使用的系数将是互相不同的，但并不需要在每种情况下都是不同的。为了把DST_Y_Bit插入到一个帧中，标志发生器3改变第一滤波器系数a0(1)的最低位LSB。正如前面已提到的，编码性能上的无显著的降低，应当通过略微改变滤波器系数来实现。组A和∏的所有的系数，包括修正的系数a0(1)，对于编码信号是重要的，因此必须被记录，供以后读数或译码过程使用。由于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
借助于辅助信息（ｐ）编码数据（ｅ）的方法，其特征在于， 为了嵌入补充数据（ｘ），补充信息（ｘ）被插入到数据（ｅ）中，以及为编码补充数据所需要的补充信息（ｐ↓［ｗ］）从其它数据（ａ↓［０］（１））中得出。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：FLAJ卡姆珀曼，AAML布吕克尔斯，RJ范德弗洛伊滕，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]