水印信号提供器以及用于提供水印信号的方法技术

一种水印信号提供器，用于根据水印数据的时频域表示型态来提供水印信号，其中，时频域表示型态包括与频率子带和比特间隔相关联的值，水印信号提供器包括时频域波形提供器，其基于水印数据的时频域表示型态来为多个频率子带提供时域波形。时频域波形提供器被配置为将时频域表示型态的给定值映射到比特成型函数上。比特成型函数的时间延伸长于与时频域表示型态的给定值相关联的比特间隔，使得在针对同一频率子带的时频域表示型态的时间上在后的值所提供的比特成型函数之间存在时间重叠。给定频率子带的时域波形含有针对同一频带的时频域表示型态的时间上连续的值所提供的多个比特成型函数。水印信号提供器进一步包括时域波形组合器，用于组合针对时频域提供器的多个频率所提供的时域波形，以获取水印信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据本专利技术的实施方式涉及用于根据水印数据的时频域表示来提供水印信号的水印信号提供器。其他实施方式涉及用于根据水印数据的时频域表示来提供水印信号的方法。根据本专利技术的一些实施方式涉及稳健的低复杂度的音频水印系统。
技术介绍
在许多技术应用中，需要在表示有用数据或“主数据”(例如，音频信号、视频信号、图形、测量量等)等的信息或信号中包括附加信息。在许多情况下，需要包括附加数据，使得附加数据以不被该数据的用户感知的方式结合到主数据(例如，音频数据、视频数据、静态图像数据、测量数据、文本数据等)。此外，在一些情况下，需要包括附加数据，使得附加数据 不能容易地从主要数据(例如，音频数据、视频数据、静态图像数据、测量数据等)中去除。在需要实施数字权利管理的应用中，尤其如此。然而，有时只是需要在有用数据中添加实质上不可感知的边信息(side information)。例如,在一些情况下,理想的是将边信息添加到音频数据，使得边信息提供关于音频数据源、音频数据的内容、与音频数据相关的权利等的信息。为了将附加数据嵌入到有用数据或“主数据”中，可以使用所谓的“水印”的概念。在例如音频数据、静态图像数据、视频数据、文本数据等的多种不同的有用数据的文献中，已经讨论了水印概念。在下文中，将给出其中讨论了水印概念的一些参考。然而，为了获得更详细的信息，读者还应关注与水印相关的宽领域的文本文献以及应用。DE 196 40 814 C2描述了一种用于将非可听数据信号(non-audible datasignal)引入到音频信号中的编码方法以及用于对以非可听形式包括在音频信号中的数据信号进行解码的方法。用于将非可听数据信号引入到音频信号中的编码方法包括将音频信号转换为频谱域。编码方法还包括确定音频信号的掩蔽阈值和伪噪声信号的供应。编码方法还包括提供数据信号并将伪噪声信号和该数据信号相乘，以获得频分数据信号。编码方法还包括将频分数据信号和掩蔽阈值加权并将音频信号和加权的数据信号叠加。另外，WO 93/07689描述了用于通过向节目的声音信号添加听不见的编码消息，自动识别由电台或电视频道广播或者记录在介质上的节目的方法和设备，其中，上述消息识别广播频道或电台、节目和/或提取日期。在该文献描述的实施方式中，将由模拟数字转换器将声音信号传输至数据处理器，该数据处理器能够分离频率分量，并使得能够以预定方式改变一些频率分量中的能量以形成编码的识别消息。数据处理器的输出通过数字模拟转换器连接至音频输出端，用于广播或记录声音信号。在该文献描述的另一实施方式中，采用模拟带通，以从声音信号分离频率带，使得可以这样改变分离的频率带中的能量以对声音 号编码。US 5，450，490描述了用于在声音信号中包括具有至少一个码频率分量的码的设备和方法。评估音频信号中各频率分量屏蔽人类听觉的码频率分量的能力，并且基于这些评估，为码频率分量分配幅度。还描述了用于检测编码的音频信号中的码的方法和设备。基于预期码幅度或包括码分量的频率的音频频率范围中的噪声幅度，检测编码的音频信号中的码频率分量。WO 94/11989描述了用于编码/解码广播或记录的片段并监控其观众接触率的方法和设别。描述了用于将广播或记录的片段信号中的信息编码和解码的方法和设备。在文献描述的实施方式中，观众监控系统使用扩频编码将广播或记录的片段的音频信号部分中的标识信息编码。监控装置经由麦克接收广播或记录的信号的声学再生版本，将标识信息从音频信号部分解码而不管显著的环境噪声并存储该信息，自动提供该观众的日志，该日志随后将被上传到中心装置。单独的监控装置将另外的信息从广播信号解码，其与中心装置的观众日志信息匹配。该监控器可以使用拨号电话线同时向中心装置发送数据，并通过使用扩频技术编码并用来自第三方的广播信号调制的信号从中心装置接收数据。WO 95/27349描述了用于在音频信号中包括码并解码的设备和方法。描述了用于在音频信号中包括具有至少一个码频率分量的码的设备和方法。评估音频信号中各频率分 量屏蔽人类听觉的码频率分量的能力，并且基于这些评估，为码频率分量分配幅度。还描述了用于检测编码的音频信号中的码的方法和设备。基于预期码幅度或包括码分量的频率的音频频率范围中的噪声幅度，检测编码的音频信号中的码频率分量。然而，在已知水印系统中，水印信号基于多个时域相邻的波形，其中，因为需要将水印信号保持不可听到，因此该波形的最大能量是有限的。但是波形以及水印信号的低能量导致了对水印信号的检测更困难，并且可能导致比特错误以及水印信号的低鲁棒性。鉴于该情况，本专利技术的目的在于提供一种用于提供水印信号的概念，其允许在接收器侧更容易地将水印信号解码。
技术实现思路
该目的是通过根据权利要求I的水印信号提供器、根据权利要求10的用于提供水印信号的方法、以及根据权利要求11的计算机程序来实现的。根据本专利技术的实施方式创建了一种用于根据水印数据的时频域表示型态型态来提供水印信号的水印信号提供器。时频域表示型态包括与频率子带和比特间隔相关联的值。水印信号提供器包括时频域波形提供器和时域波形组合器。时频域波形提供器被配置为将时频域表示型态的给定值映射到比特成型函数上。比特成型函数的时间延伸长于与时频域表示型态的给定值相关联的比特间隔，使得在针对同一频率子带的时频域表示型态的时间上连续的值所提供的比特成型函数之间存在时间重叠。时频域波形提供器进一步被配置为使得给定频率子带的时域波形含有针对同一频带的时频域表示型态的时间上连续的值所提供的多个比特成型函数。时域波形组合器被配置为组合针对时频域波形提供器的多个频率所提供的波形，以获取水印信号。本专利技术的关键思想在于，不仅使水印数据的表示型态的二进制值(例如，同一频率子带和后续比特间隔的二进制值)相关，还使与该值对应的比特成型函数彼此相关。这样，增加了加水印后的信号的冗余，这允许在接收器侧更容易地解码，而不会增大水印信号的能量。此外，还增大了水印信号的鲁棒性。在实施方式中通过比特成型函数实现了该比特成型函数的相关，其中，比特成型函数的时间延伸长于时频域表示型态的对应值的比特时间。因此，相比于用于传统水印系统的解码器，可以使得接收器侧的水印信号的解码器更容易且较不复杂。此外，特别是在噪声环境下，可以增大从获得的信号中获得正确的水印信息的机会。水印数据的时频域表示型态的值可以是二进制值，其中，一个值对应于频率子带和比特间隔。在实施方式中，时频域 波形提供器被配置为为时频域表示型态的每个值提供比特成型函数，其中，时频域波形提供器被配置为使得同一频带的相邻值的比特成型函数重叠，由此实现了相邻值的比特成型函数的相关性。在实施方式中，时频域波形提供器可以被配置为使得针对时频域表示型态的给定值提供的比特成型函数与同一频率子带的类似于时频域表示型态的给定值的时间上在前的值的比特成型函数相重叠，以及与同一频率子带的时频域表示型态的给定值的时间上在后的值的比特成型函数相重叠，使得由时频域波形提供器提供的时域波形在同一频率子带的至少三个时间上连续的比特成型函数之间含有重叠。换句话说，给定频率子带的时域波形至少基于对应于给定频率子带和给定时间间隔的第一值的第一比特成型函数、对应于给定频率子带和时间上在前的时间间隔的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖因哈德·兹茨曼，斯特凡·瓦布尼克，约尔格·皮克尔，伯特·格文博希，伯恩哈德·格里，恩斯特·埃伯莱因，乔瓦尼·德尔加尔多，斯特凡·克雷格洛，托比亚斯·布利姆，尤利娅内·博尔苏姆，马尔科·布雷林，
申请(专利权)人：弗兰霍菲尔运输应用研究公司，
类型：
国别省市：