專利名稱：確定并使用采樣頻率對水印信息進(jìn)行解碼的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在解碼器側(cè)確定采樣頻率，并使用采樣頻率 來對被嵌入接收信號的水印信息進(jìn)行編碼的方法和設(shè)備，所述接收信 號是在編碼器側(cè)利用所述原始采樣頻率進(jìn)行采樣的。
背景技術(shù)：
例如，如WO 2007/031423、 WO 97/33391 (US 6584138)或US
6061793中所述，可以在接收或解碼器側(cè)使用相關(guān)來檢測音頻或視頻信 號中的水印。
許多水印添加系統(tǒng)使用相關(guān)來計算檢測度量，該檢測度量表示在 編碼器側(cè)產(chǎn)生的、或從存儲器讀取的若干偽隨機(jī)序列或參考圖案，并 根據(jù)要嵌入的消息將這些偽隨機(jī)序列或參考圖案中一個或多個嵌入在 內(nèi)容(例如，音頻或視頻信號)中。通常，參考圖案彼此正交。在解 碼器側(cè)產(chǎn)生、或從存儲器讀取相同的偽隨機(jī)序列?？梢允褂妙l率變換 來對嵌入的消息進(jìn)行編碼和解碼。為了對嵌入的消息進(jìn)行解碼，有必 要找到在編碼器側(cè)插入了哪個或哪些偽隨機(jī)序列。這在這些系統(tǒng)中通 過將已知的偽隨機(jī)序列與可能添加了水印的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)而確定，因 此，相關(guān)可以操作于內(nèi)容的預(yù)處理版本，并且預(yù)處理可以包括逆頻率 變換、譜整形和/或白化。
每一個嵌入的參考圖案可以表示嵌入消息的單個比特，或兩個或 多個比特。水印檢測器根據(jù)相關(guān)結(jié)果值的大小來判決是否嵌入了給定 的偽隨機(jī)序列。

發(fā)明內(nèi)容
然而，如果水印編碼器與水印解碼器之間的鏈路不是數(shù)字鏈路， 則很難接收添加了水印的音頻或視頻信號并對其進(jìn)行水印解碼。在這種情況下，例如，當(dāng)存在其中添加了水印的信號來自揚聲器并使用麥 克風(fēng)來接收添加了水印的信號的"聲通路"時，編碼器側(cè)的采樣頻率 與解碼器側(cè)的采樣頻率是相同的。使用以可能略微不同的采樣頻率進(jìn)
行操作的至少一個D/A轉(zhuǎn)換器和至少一個A/D轉(zhuǎn)換器。可以在具有固定 或移動水印添加檢測的程序聽眾測量應(yīng)用中使用聲通路，或者可以通 過在電影院中記錄盜版物來非法地使用聲通路。通常，這樣聲通路的 質(zhì)量隨時間而變化。
本發(fā)明要解決的問題是確定用于對被嵌入在接收到的失真信號 中的水印信息進(jìn)行解碼的正確采樣頻率。這個問題通過權(quán)利要求1中公 開的方法來解決。在權(quán)利要求2中公開了利用該方法的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，重采樣器控制單元結(jié)合音頻水印解碼器來控制重采 樣器的采樣頻率。除了水印信息比特之外，水印解碼器輸出從柑關(guān)結(jié) 果中導(dǎo)出、并在用于使重采樣器的采樣頻率與輸入的添加了水印的音 頻信號的原始采樣頻率同步的重采樣器控制單元中使用的相應(yīng)置信 值。同步處理包括(搜索模式，和'正常(即，同步)模式'。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，有利于對以初始非同步采樣頻率開始的添加 了水印的信號進(jìn)行解碼。
原則上，本發(fā)明的方法適于確定采樣頻率，并使用采樣頻率對被 嵌入在接收信號中的水印信息進(jìn)行解碼，所述接收信號是在編碼器端 處利用原始采樣頻率進(jìn)行采樣的，所述解碼包括與至少一個參考圖案 的相關(guān)，所述方法包括以下步驟-
在搜索模式下，
-針對所述接收信號的連續(xù)片段或幀，在包括所述原始采樣頻率 的頻率范圍內(nèi)重復(fù)掃描候選采樣頻率，從而利用這些候選采樣頻率對 所述接收信號的相應(yīng)片段或幀進(jìn)行水印解碼，
其中，針對在所述水印解碼中使用的每一候選采樣頻率，確定從 所述相關(guān)中導(dǎo)出的相應(yīng)水印比特置信值，并且對每一候選采樣頻率的 置信值進(jìn)行求和或組合，
以及其中，只要當(dāng)前候選采樣頻率的置信值大于等于第一閾值， 則離開所述搜索模式，并在選擇了該候選采樣頻率時進(jìn)入正常模式；
6-確定置信和值中的最大值和第二大值，只要它們的商或差值大 于第二閾值，或者在達(dá)到最大掃描循環(huán)數(shù)的情況下，離開所述搜索模 式，并且在選擇與所述最大置信和值相關(guān)的候選采用頻率、或者在達(dá) 到所述最大掃描循環(huán)數(shù)的情況下進(jìn)入所述正常模式，計算所述商或所 述差值是否大于所述第二閾值，并且如果所述商或所述差值不大于所 述第二閾值，則繼續(xù)所述搜索模式；
-在正?；蛲侥Ｊ较?，將所述選擇的候選采樣頻率視為所述原 始采樣頻率，并且使用所述選擇的候選采樣頻率對所述接收信號逐段 或逐幀地進(jìn)行水印解碼。
原則上，本發(fā)明的設(shè)備適于確定采樣頻率，并使用采樣頻率對被 嵌入接收信號中的水印信息進(jìn)行解碼，所述接收信號是在編碼器側(cè)處 利用原始采樣頻率進(jìn)行采樣的，所述解碼包括與至少一個參考圖案的 相關(guān)，所述設(shè)備包括適于進(jìn)行以下操作的裝置
在搜索模式下，
針對所述接收信號的連續(xù)片段或幀，在包括所述原始采樣頻率的 頻率范圍內(nèi)重復(fù)掃描候選采樣頻率，從而利用這些候選釆樣頻率對所 述接收信號的相應(yīng)片段或幀進(jìn)行水印解碼，
其中，針對在所述水印解碼中使用的每一候選采樣頻率，確定從 所述相關(guān)導(dǎo)出的相應(yīng)水印比特置信值，并且對每一候選采樣頻率的置 信值進(jìn)行求和或組合，
以及其中，只要當(dāng)前候選釆樣頻率的置信值大于等于第一閾值， 則離開所述搜索模式，并在選擇了該候選采樣頻率時進(jìn)入正常模式；
確定置信和值中的最大值和第二大值，只要它們的商或差值大于 第二閾值，或者在達(dá)到最大掃描循環(huán)數(shù)的情況下，離開所述搜索模式 并，并且在選擇與所述最大置信和值相關(guān)的候選采用頻率、或者在達(dá) 到所述最大掃描循環(huán)數(shù)的情況下進(jìn)入所述正常模式，計算所述商或所 述差值是否大于所述第二閾值，并且如果所述商或所述差值不大于所
述第二閾值，則繼續(xù)所述搜索模式；
在正?；蛲侥Ｊ较?，將所述選擇的候選采樣頻率視為所述原始 采樣頻率，并且使用所述選擇的候選采樣頻率逐段或逐幀地對所述接
7收信號進(jìn)行水印解碼。
在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的有利附加實施例。


參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行描述，在附圖中
圖l是本發(fā)明的重采樣步驟或階段的基本框圖； 圖2是水印解碼的更詳細(xì)的框圖。
具體實施例方式
許多水印添加系統(tǒng)使用基于相關(guān)的檢測，所述基于相關(guān)的檢測意 味著在編碼器側(cè)表示產(chǎn)生的或從存儲器中選擇的比特或字值的若干偽 隨機(jī)序列，并且根據(jù)要嵌入的消息(例如，水印比特)，將一個或多個 偽隨機(jī)序列嵌入在內(nèi)容之內(nèi)。在解碼器側(cè)產(chǎn)生或從存儲器中選擇相同 的偽隨機(jī)序列。為了對嵌入消息進(jìn)行解碼，有必要確定在接收內(nèi)容或 信號之內(nèi)潛入了哪些偽隨機(jī)序列。例如，這通過將已知偽隨機(jī)序列與 可能預(yù)處理的內(nèi)容或信號相關(guān)來執(zhí)行。其后，解碼器或接收機(jī)檢測器 根據(jù)例如相關(guān)結(jié)果幅度值的大小來判決是否嵌入了給定的序列。
在圖1中，為了檢測輸入的添加了水印的信號RWAS的正確采樣頻 率，使用水印解碼器或解碼器函數(shù)WMDF，其接收重采樣音頻信號 RAS，并且每次提供(例如) 一比特水印信息INFB和屬于該解碼比特 INFB的相應(yīng)"置信值"CONF作為輸出。如果信息比特的值是可信的， 則置信值CONF為高，如果信息比特的值不可信，則置信值CONF為低。 在解碼器WMDF的上游，布置重采樣器RS，重采樣器RS接收輸入的 添加了水印的信號RWAS和來自重采樣器控制單元RCTRLU的實際釆 樣頻率ASFR。
重采樣器控制單元RCTRLU接收置信值CONF、限定下面將說明 的頻率范圍的低采樣頻率(值)LSFR和高采樣頻率(值)HSFR、以 及更多參數(shù)MPAR，例如，針對置信度的第一閾值、針對頻率范圍檢 查的最大次數(shù)的第二閾值、關(guān)于最大和第二大置信和值的第三閾值、 對要在正常模式下總計的置信值進(jìn)行滑動的次數(shù)、關(guān)于當(dāng)前置信和值的第四閾值、可能的候選頻率或其間隔的數(shù)目。
如果置信值CONF為低，則可以使聲通路在相應(yīng)的時刻失真，或
者相關(guān)結(jié)果值在當(dāng)前候選采樣頻率下為低(即，在相關(guān)結(jié)果中不無法
能確定清晰的峰值)，或這二者。找不出當(dāng)前低置信值CONF的真實原 因。
以兩種不同的模式執(zhí)行同步處理
以(搜索模式'開始
預(yù)先定義采樣頻率范圍(例如，±1%)，這表示針對例如48000Hz 的預(yù)期或候選采樣頻率，搜索的起始頻率LSFR為47520Hz，停止頻率 HSFR為48480Hz。將從起始頻率到停止頻率的范圍劃分為多個測試頻 率(即，40個頻率)，這些頻率的間隔很嚴(yán)格如果兩個相鄰候選頻率 之間的差值太大，則重采樣器無法同步，如果兩個相鄰候選頻率之間 的差值太小，則測試頻率的數(shù)目增大，從而使得搜索時間太長。
為了檢査候選頻率，可以使用不同的搜索方法例如，以最低測 試頻率開始、以最高測試頻率開始、以頻率范圍中間開始并從一邊進(jìn) 行到另一邊。
對于從重采樣控制單元RCTRLU輸出的每一候選采樣頻率ASFR， 調(diào)用重采樣器RS，然后調(diào)用水印解碼器函數(shù)WMDF。將來自水印解碼 器的相關(guān)置信值CONF保存在RCTRLU中。在置信值CONF小于預(yù)定第 一閾值的情況下，對下一候選采樣頻率進(jìn)行測試，直到檢査全部頻率 范圍為止。其后，基于接收信號RWAS的下一幀，針對適合的采樣頻 率，再次搜索或檢查或掃描頻率范圍。重復(fù)這種處理多達(dá)例如50次(即， 第二閾值)，從而在不同時刻對每一候選頻率進(jìn)行若干次檢査。
在置信值CONF等于或大于第一閾值的情況下，假設(shè)實際的候選 采樣頻率ASFR為正確的采樣頻率，并停止搜索模式，進(jìn)入'正常(同 步)模式，處理。
對于每一候選頻率，在例如50個循環(huán)內(nèi)對相應(yīng)的置信值進(jìn)行求和 或組合。確定相應(yīng)置信和值的最大值和第二大值。只要這兩個和值的 商大于第三閾值，或者只要例如兩個和之間的差值大于第三閾值，則 可以停止該搜索處理，并且選擇與最大置信和值相對應(yīng)的候選采樣頻率進(jìn)行(正常(同步)模式'處理。否則，搜索模式繼續(xù)，直到達(dá)到
最大循環(huán)數(shù)為止，或直到找到等于或大于第一閾值的置信值CONF為
止，隨后進(jìn)入正常模式。
備選地，只要達(dá)到最大掃描循環(huán)數(shù)，則計算商或差值是否大于第 三閾值，如果不大于第三閾值，則搜索模式繼續(xù)。
在重采樣控制單元RCTRLU中執(zhí)行存儲和計算操作。 繼續(xù)'正常(同步)模式，
在正常模式下，使用在搜索模式內(nèi)已經(jīng)確定的所選采樣頻率作為 重采樣器RS的采樣頻率ASFR。
可選地，不時地或連續(xù)地對小于和大于該初步選擇的采樣頻率的 預(yù)定數(shù)目的相鄰采樣頻率進(jìn)行測試，以便考慮由熱效應(yīng)或'多普勒效 應(yīng)'(由揚聲器與麥克風(fēng)之間的非固定距離)引起的輸入音頻信號 RWAS的采樣頻率的小變化。所測試的候選頻率之間的間隔可以不同 于搜索模式下的間隔，并且隨著時間而減小，以便盡可能精確地確定 正確的采樣頻率。
然而，在正常模式下，連續(xù)地對從WMDF輸出的預(yù)定數(shù)目的最新 相應(yīng)置信值CONF和水印信息比特INFB進(jìn)行求和，即，監(jiān)控當(dāng)前最大 置信和值，以識別正確采樣頻率下的顯著改變。該預(yù)定數(shù)目可以與搜 索模式部分中所提到的最大循環(huán)數(shù)目不相同。如果當(dāng)前置信和值小于 第四閾值，則重采樣器控制單元RCTLU離開正常模式，并切換回搜索 模式。在這種情況下，可以保存最新'合格'采樣頻率，并將其用作 重新進(jìn)入搜索模式下的起始采樣頻率，以便僅當(dāng)采樣頻率還沒有被改 變時，在音頻信號短時間受到干擾的情況下暫時保持搜索時間。
在重采樣器控制單元RCTRLU中執(zhí)行存儲和計算操作。
本發(fā)明的處理實時地操作，即，對輸入的添加了水印的信號RWAS 的不同片段或幀執(zhí)行每一候選頻率的掃描循環(huán)或這些頻率中的一部分 的掃描循環(huán)。然而，也可以將添加了水印的信號RWAS存儲為數(shù)據(jù)文 件，在該數(shù)據(jù)文件上執(zhí)行本發(fā)明的處理。
在圖2的水印解碼器框圖中，接收部分單元RSU表示圖1中除了水 印解碼器或解碼器函數(shù)WMDF以外的步驟或階段。在輸入的添加了水印的信號RWAS已經(jīng)被重采樣、并通過步驟或單元RSU之后，其可以 通過預(yù)處理步驟或階段PRPR，其中，可以執(zhí)行頻譜整形和/或白化和/ 或逆頻率變換。在下列相關(guān)步驟或階段CORR中，可以將其逐段地與 一個或參考圖案REFP進(jìn)行相關(guān)。判決步驟或階段DC確定是否存在相 關(guān)結(jié)果(例如，通過將最大正或負(fù)相關(guān)結(jié)果幅度與適當(dāng)?shù)拈撝颠M(jìn)行比 較)，并從峰值的清晰程度中(即，其區(qū)別于噪聲和較小的相關(guān)結(jié)果峰 值的清晰程度)導(dǎo)出相應(yīng)的置信值CONF。在可選的下游誤差校正步 驟或階段ERRC中，可以對初步確定的水印信息比特INFB進(jìn)行誤差校 正，產(chǎn)生校正后的水印信息比特CINFB。
本發(fā)明可應(yīng)用于相關(guān)性受到類似于回聲和回響的事物干擾的所 有技術(shù)中，例如，已經(jīng)被感知編碼的添加了水印的視頻。
權(quán)利要求
1.一種用于確定采樣頻率(ASFR)、并使用采樣頻率(ASFR)對被嵌入在接收信號(RWAS)中的水印信息(INFB)進(jìn)行解碼(WMDF)的方法，所述接收信號(RWAS)是在編碼器側(cè)利用原始采樣頻率進(jìn)行采樣的，所述解碼包括與至少一個參考圖案(REFP)的相關(guān)(CORR)，所述方法的特征在于以下步驟在搜索模式下，針對所述接收信號(RWAS)的連續(xù)片段或幀，在包括所述原始采樣頻率的頻率范圍(LSFR、HSFR)內(nèi)重復(fù)掃描(RCTRLU)候選采樣頻率，從而使用這些候選采樣頻率(ASFR)對所述接收信號的相應(yīng)片段或幀進(jìn)行水印解碼(WMDF)，其中，針對在所述水印解碼中使用的每一候選采樣頻率，確定從所述相關(guān)(CORR)導(dǎo)出的相應(yīng)水印比特置信值(CONF)，并且對每一候選采樣頻率的置信值進(jìn)行求和或組合(RCTRLU)，以及其中，只要當(dāng)前候選采樣頻率的置信值大于等于第一閾值(MPAR)，則離開所述搜索模式，并在選擇了所述候選采樣頻率時進(jìn)入正常模式；確定(RCTRLU)置信和值中的最大值和第二大值，其中，只要它們的商或差值大于第二閾值(MPAR)，或者在達(dá)到最大掃描循環(huán)數(shù)(MPAR)的情況下，離開所述搜索模式，并且在選擇與所述最大置信和值相關(guān)的候選采用頻率、或者在達(dá)到所述最大掃描循環(huán)數(shù)時進(jìn)入所述正常模式，計算所述商或所述差值是否大于所述第二閾值，并且如果所述商或所述差值不大于所述第二閾值，則繼續(xù)所述搜索模式；在正?；蛲侥Ｊ较?，將所述選擇的候選采樣頻率視為所述原始采樣頻率，并且使用所述選擇的候選采樣頻率對所述接收信號(RWAS)逐段或逐幀地進(jìn)行水印解碼(WMDF、PRPR、CORR、DC)。
2. —種用于確定采樣頻率(ASFR)、并使用采樣頻率(ASFR)對 被嵌入在接收信號(RWAS)中的水印信息(INFB)進(jìn)行解碼的設(shè)備， 所述接收信號(RWAS)是在編碼器側(cè)利用原始采樣頻率進(jìn)行采樣的，所述解碼包括與至少一個參考圖案(REFP)的相關(guān)(CORR)，所述 設(shè)備包括適于進(jìn)行以下操作的裝置(RCTRLU、 RS、 WMDF、 PRPR、 CORR、 DC):在搜索模式下，針對所述接收信號(RWAS)的連續(xù)片段或幀，在包括所述原始 采樣頻率的頻率范圍(LSFR、 HSFR)內(nèi)重復(fù)掃描(RCTRLU)候選 采樣頻率，從而利用這些候選采樣頻率(ASFR)對所述接收信號的相 應(yīng)片段或幀進(jìn)行水印解碼(WMDF)，其中，針對在所述水印解碼中使用的每一候選采樣頻率，確定從 所述相關(guān)(CORR)導(dǎo)出的相應(yīng)水印比特置信值(CONF)，并且對每 一候選采樣頻率的置信值進(jìn)行求和或組合，以及其中，只要當(dāng)前候選采樣頻率的置信值大于等于第一閾值 (MPAR)，則離開所述搜索模式，并在選擇了所述候選采樣頻率時進(jìn) 入正常模式；確定置信和值中的最大值和第二大值，其中，只要它們的商或差 值大于第二閾值(MPAR)，或者在達(dá)到最大掃描循環(huán)數(shù)(MPAR)的 情況下，離開所述搜索模式，并且在選擇與所述最大置信和值相關(guān)的 候選采用頻率、或者在達(dá)到所述最大掃描循環(huán)數(shù)的情況下進(jìn)入所述正 常模式，計算所述商或所述差值是否大于所述第二閾值，并且如果所 述商或所述差值不大于所述第二閾值，則繼續(xù)所述搜索模式；在正?；蛲侥Ｊ较拢瑢⑺鲞x擇的候選采樣頻率視為所述原始 采樣頻率，并且使用所述選擇的候選釆樣頻率對所述接收信號 (RWAS)逐段或逐幀地進(jìn)行水印解碼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，或根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，在所 述正常模式下，連續(xù)地對預(yù)定數(shù)目的最新置信值(CONF)進(jìn)行求和 或組合，并將產(chǎn)生的和值與第三閾值進(jìn)行比較，以識別正確釆樣頻率 下的改變，以及其中，如果相應(yīng)的置信和值小于所述第三閾值，則離 開所述正常模式，并且重新進(jìn)入所述搜索模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法或設(shè)備，其中，在所述重新進(jìn)入搜索模式 下使用所述正常模式中所使用的最近采樣頻率作為所述掃描中的起始采樣頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、3或4的方法，或根據(jù)權(quán)利要求2到4之一的設(shè)備， 其中，在所述正常模式下，使用小于和大于所述選擇的采樣頻率的預(yù) 定數(shù)目的相鄰候選采樣頻率來進(jìn)行所述水印解碼，以考慮輸入音頻信 號(RWAS)的采樣頻率的小改變。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法或設(shè)備，其中，候選頻率之間的間隔可以不同于搜索模式下的間隔，并隨時間而減小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1和3至6之一的方法，或根據(jù)權(quán)利要求2至6之一的 設(shè)備，其中，如果信息比特的值可信，則所述水印比特置信值(CONF) 為高，如果信息比特的值不可信，則所述水印比特置信值(CONF) 為低。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1和3至7之一的方法，或根據(jù)權(quán)利要求2至7之一的 設(shè)備，其中，在所述相關(guān)的上游，對接收信號(RWAS)進(jìn)行頻譜整 形和/或白化和/或逆頻率變換(PRPR)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1和3至8之一的方法，或根據(jù)權(quán)利要求2至8之一的 設(shè)備，其中，將添加了水印的信號(RWAS)存儲為數(shù)據(jù)文件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法或設(shè)備，其中，僅執(zhí)行一次候選頻率掃 描循環(huán)。
全文摘要
許多水印添加系統(tǒng)利用相關(guān)來計算檢測度量，該檢測度量表示在編碼器側(cè)所產(chǎn)生的參考圖案，并根據(jù)要嵌入的消息將這些參考圖案中一個或多個嵌入在音頻或視頻信號中。在解碼器側(cè)產(chǎn)生相同參考圖案。將參考圖案與添加了水印的信號進(jìn)行相關(guān)來對嵌入的消息進(jìn)行解碼。水印檢測器根據(jù)相關(guān)結(jié)果值的大小來判決是否嵌入了給定的參考圖案。然而，如果水印編碼器與水印解碼器之間的鏈路不是數(shù)字鏈路(例如聲通路)，則很難對添加了水印的音頻或視頻信號進(jìn)行解碼。根據(jù)本發(fā)明，重采樣器控制單元結(jié)合水印解碼器來控制重采樣器的采樣頻率，除了水印信息比特以外，水印解碼器輸出從相關(guān)結(jié)果中導(dǎo)出的、并用于使重采樣器的采樣頻率與添加了水印信號的原始采樣頻率同步的相應(yīng)置信值。同步處理包括搜索模式和同步模式。
文檔編號G10L19/018GK101494052SQ20091000593
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者烏爾里希·格里斯, 彼得·喬治·鮑姆, 沃爾特·沃森 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司