水印信号提供及水印嵌入制造技术

描述了一种水印信号提供器（2400），用于提供当被添加到音频信号（2430）时适于隐藏在音频信号中的水印信号（2440），使得水印信号表示水印数据（2450）。该水印信号提供器包括：心理声学处理器（2410），用于确定音频信号的掩蔽阈值；以及调制器（2420），用于根据样本成型函数的叠加生成水印信号，样本成型函数以水印数据的时间离散表示型态的样本时间间隔（Tb）彼此隔开，每个样本成型函数分别用时间离散表示型态的相应样本幅度加权，该相应样本与取决于掩蔽阈值的相应幅度权重相乘，调制器被配置为使得：样本时间间隔短于样本成型函数的时间延伸；该相应幅度权重还取决于在时间上与相应样本相邻的时间离散表示型态的样本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于提供水印信号的水印信号提供器以及使用水印信号的水印嵌入。
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 814C2 描述了一种用于将非可听数据信号(non-audibledata signal)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带，使得可以这样改变分离的频带中的能量以对声音信号编码。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，当将水印信息插入到音频信号的时间/频率频谱中时，难以在掩蔽阈值(masking threshold)以下隐藏水印信息或者难以在尽可能多的能量向水印信息的分配之间找到最佳平衡，因此增大了解码器侧的提取，并且当再生加水印的音频信号时，保持水印信息被不可听地嵌入。
技术实现思路
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机制以及用于使用该水印信号进行水印嵌入的机制，其能够实现水印信号的可提取性和不可听性之间的更好平衡。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8的水印嵌入器、根据权利要求9或10的方法、以及根据权利要求11的计算机程序来实现的。根据本专利技术实施方式，一种水印信号提供器，用于提供当被添加到音频信号时适于隐藏在音频信号中的水印信号，使得水印信号表示水印数据，该水印信号提供器包括心理声学处理器，用于确定音频信号的掩蔽阈值；以及调制器，用于根据以水印数据的时间离散表示型态的样本时间间隔彼此隔开的样本成型函数的叠加，来生成水印信号，每个样本成型函数均用与时间离散表示型态的相应样本来幅度加权，该时间离散表示型态与取决于掩蔽阈值的相应幅度权重相乘，该调制器被配置为使得样本时间间隔短于样本成型函数的时间延伸；并且相应幅度权重还取决于在时间上与相应样本相邻的时间离散表示型态的样本。本专利技术基于以下发现通过选择不仅取决于掩蔽阈值、还取决于与相邻样本相邻的水印数据的时间离散表示型态的样本的用于将叠加地形成水印信号的样本成型函数幅度加权的幅度权重，可以实现水印信号的可提取性和不可听性之间的更好平衡。这样，在相邻的样本位置处的样本成型函数可以彼此重叠，即，样本时间间隔可以短于样本成型函数的时间延伸，并且尽管如此，可以通过在设置幅度权重时考虑与当前加权的样本相邻的时间离散表示型态的样本，来补偿这种相邻的样本成型函数之间的干涉。此外，由于样本成型函数被使得具有较长的时间延伸，因此可以使得其频率响应较窄，即，当在混响环境中再生加水印的音频信号时，使得水印信号抗混响的可提取性更强。换句话说，相应幅度权重不仅取决于掩蔽阈值，还取决于与相应样本相邻的水印数据的时间离散表示型态的样本，这使得能够补偿相邻的样本成型函数之间的音频干涉，否则，这将导致干扰掩蔽阈值。附图说明 后续将参照附图来描述根据本专利技术的实施方式，在附图中图I示出了根据本专利技术实施方式的水印插入器的示意性框图；图2示出了根据本专利技术实施方式的水印解码器的示意性框图；图3示出了根据本专利技术实施方式的水印生成器的详细示意性框图；图4示出了用于本专利技术实施方式的调制器的详细示意性框图；图5示出了用于本专利技术实施方式的心理声学处理模块的详细示意性框图；图6示出了用于本专利技术实施方式的心理声学模块处理器的示意性框图；图7示出了由块801输出的音频信号的功率频谱在频率上的曲线表示；图8示出了由块802输出的音频信号的功率频谱在频率上的曲线表示；图9示出了幅度计算的示意性框图；图IOa示出了调制器的示意性框图；图IOb示出了时间频率要求(time-frequency claim)的系数的位置的曲线表示本文档来自技高网...

【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：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，赖因哈德·兹茨曼，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：