專利名稱：水印信號提供器以及用于提供水印信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的實施方式涉及用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示來提供水印信號的水印信號提供器。其他實施方式涉及用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示來提供水印信號的方法。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式涉及穩(wěn)健的低復(fù)雜度的音頻水印系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在許多技術(shù)應(yīng)用中，需要在表示有用數(shù)據(jù)或“主數(shù)據(jù)”(例如，音頻信號、視頻信號、圖形、測量量等)等的信息或信號中包括附加信息。在許多情況下，需要包括附加數(shù)據(jù)，使得附加數(shù)據(jù)以不被該數(shù)據(jù)的用戶感知的方式結(jié)合到主數(shù)據(jù)(例如，音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)等)。此外，在一些情況下，需要包括附加數(shù)據(jù)，使得附加數(shù)據(jù) 不能容易地從主要數(shù)據(jù)(例如，音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)等)中去除。在需要實施數(shù)字權(quán)利管理的應(yīng)用中，尤其如此。然而，有時只是需要在有用數(shù)據(jù)中添加實質(zhì)上不可感知的邊信息(side information)。例如,在一些情況下,理想的是將邊信息添加到音頻數(shù)據(jù)，使得邊信息提供關(guān)于音頻數(shù)據(jù)源、音頻數(shù)據(jù)的內(nèi)容、與音頻數(shù)據(jù)相關(guān)的權(quán)利等的信息。為了將附加數(shù)據(jù)嵌入到有用數(shù)據(jù)或“主數(shù)據(jù)”中，可以使用所謂的“水印”的概念。在例如音頻數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)等的多種不同的有用數(shù)據(jù)的文獻中，已經(jīng)討論了水印概念。在下文中，將給出其中討論了水印概念的一些參考。然而，為了獲得更詳細的信息，讀者還應(yīng)關(guān)注與水印相關(guān)的寬領(lǐng)域的文本文獻以及應(yīng)用。DE 196 40 814 C2描述了一種用于將非可聽數(shù)據(jù)信號(non-audible datasignal)引入到音頻信號中的編碼方法以及用于對以非可聽形式包括在音頻信號中的數(shù)據(jù)信號進行解碼的方法。用于將非可聽數(shù)據(jù)信號引入到音頻信號中的編碼方法包括將音頻信號轉(zhuǎn)換為頻譜域。編碼方法還包括確定音頻信號的掩蔽閾值和偽噪聲信號的供應(yīng)。編碼方法還包括提供數(shù)據(jù)信號并將偽噪聲信號和該數(shù)據(jù)信號相乘，以獲得頻分數(shù)據(jù)信號。編碼方法還包括將頻分數(shù)據(jù)信號和掩蔽閾值加權(quán)并將音頻信號和加權(quán)的數(shù)據(jù)信號疊加。另外，WO 93/07689描述了用于通過向節(jié)目的聲音信號添加聽不見的編碼消息，自動識別由電臺或電視頻道廣播或者記錄在介質(zhì)上的節(jié)目的方法和設(shè)備，其中，上述消息識別廣播頻道或電臺、節(jié)目和/或提取日期。在該文獻描述的實施方式中，將由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將聲音信號傳輸至數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器能夠分離頻率分量，并使得能夠以預(yù)定方式改變一些頻率分量中的能量以形成編碼的識別消息。數(shù)據(jù)處理器的輸出通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器連接至音頻輸出端，用于廣播或記錄聲音信號。在該文獻描述的另一實施方式中，采用模擬帶通，以從聲音信號分離頻率帶，使得可以這樣改變分離的頻率帶中的能量以對聲音
號編碼。US 5，450，490描述了用于在聲音信號中包括具有至少一個碼頻率分量的碼的設(shè)備和方法。評估音頻信號中各頻率分量屏蔽人類聽覺的碼頻率分量的能力，并且基于這些評估，為碼頻率分量分配幅度。還描述了用于檢測編碼的音頻信號中的碼的方法和設(shè)備。基于預(yù)期碼幅度或包括碼分量的頻率的音頻頻率范圍中的噪聲幅度，檢測編碼的音頻信號中的碼頻率分量。WO 94/11989描述了用于編碼/解碼廣播或記錄的片段并監(jiān)控其觀眾接觸率的方法和設(shè)別。描述了用于將廣播或記錄的片段信號中的信息編碼和解碼的方法和設(shè)備。在文獻描述的實施方式中，觀眾監(jiān)控系統(tǒng)使用擴頻編碼將廣播或記錄的片段的音頻信號部分中的標(biāo)識信息編碼。監(jiān)控裝置經(jīng)由麥克接收廣播或記錄的信號的聲學(xué)再生版本，將標(biāo)識信息從音頻信號部分解碼而不管顯著的環(huán)境噪聲并存儲該信息，自動提供該觀眾的日志，該日志隨后將被上傳到中心裝置。單獨的監(jiān)控裝置將另外的信息從廣播信號解碼，其與中心裝置的觀眾日志信息匹配。該監(jiān)控器可以使用撥號電話線同時向中心裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過使用擴頻技術(shù)編碼并用來自第三方的廣播信號調(diào)制的信號從中心裝置接收數(shù)據(jù)。WO 95/27349描述了用于在音頻信號中包括碼并解碼的設(shè)備和方法。描述了用于在音頻信號中包括具有至少一個碼頻率分量的碼的設(shè)備和方法。評估音頻信號中各頻率分 量屏蔽人類聽覺的碼頻率分量的能力，并且基于這些評估，為碼頻率分量分配幅度。還描述了用于檢測編碼的音頻信號中的碼的方法和設(shè)備?；陬A(yù)期碼幅度或包括碼分量的頻率的音頻頻率范圍中的噪聲幅度，檢測編碼的音頻信號中的碼頻率分量。然而，在已知水印系統(tǒng)中，水印信號基于多個時域相鄰的波形，其中，因為需要將水印信號保持不可聽到，因此該波形的最大能量是有限的。但是波形以及水印信號的低能量導(dǎo)致了對水印信號的檢測更困難，并且可能導(dǎo)致比特錯誤以及水印信號的低魯棒性。鑒于該情況，本發(fā)明的目的在于提供一種用于提供水印信號的概念，其允許在接收器側(cè)更容易地將水印信號解碼。

發(fā)明內(nèi)容
該目的是通過根據(jù)權(quán)利要求I的水印信號提供器、根據(jù)權(quán)利要求10的用于提供水印信號的方法、以及根據(jù)權(quán)利要求11的計算機程序來實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的實施方式創(chuàng)建了一種用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)型態(tài)來提供水印信號的水印信號提供器。時頻域表示型態(tài)包括與頻率子帶和比特間隔相關(guān)聯(lián)的值。水印信號提供器包括時頻域波形提供器和時域波形組合器。時頻域波形提供器被配置為將時頻域表示型態(tài)的給定值映射到比特成型函數(shù)上。比特成型函數(shù)的時間延伸長于與時頻域表示型態(tài)的給定值相關(guān)聯(lián)的比特間隔，使得在針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)的時間上連續(xù)的值所提供的比特成型函數(shù)之間存在時間重疊。時頻域波形提供器進一步被配置為使得給定頻率子帶的時域波形含有針對同一頻帶的時頻域表示型態(tài)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)。時域波形組合器被配置為組合針對時頻域波形提供器的多個頻率所提供的波形，以獲取水印信號。本發(fā)明的關(guān)鍵思想在于，不僅使水印數(shù)據(jù)的表示型態(tài)的二進制值(例如，同一頻率子帶和后續(xù)比特間隔的二進制值)相關(guān)，還使與該值對應(yīng)的比特成型函數(shù)彼此相關(guān)。這樣，增加了加水印后的信號的冗余，這允許在接收器側(cè)更容易地解碼，而不會增大水印信號的能量。此外，還增大了水印信號的魯棒性。
在實施方式中通過比特成型函數(shù)實現(xiàn)了該比特成型函數(shù)的相關(guān)，其中，比特成型函數(shù)的時間延伸長于時頻域表示型態(tài)的對應(yīng)值的比特時間。因此，相比于用于傳統(tǒng)水印系統(tǒng)的解碼器，可以使得接收器側(cè)的水印信號的解碼器更容易且較不復(fù)雜。此外，特別是在噪聲環(huán)境下，可以增大從獲得的信號中獲得正確的水印信息的機會。水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)的值可以是二進制值，其中，一個值對應(yīng)于頻率子帶和比特間隔。在實施方式中，時頻域 波形提供器被配置為為時頻域表示型態(tài)的每個值提供比特成型函數(shù)，其中，時頻域波形提供器被配置為使得同一頻帶的相鄰值的比特成型函數(shù)重疊，由此實現(xiàn)了相鄰值的比特成型函數(shù)的相關(guān)性。在實施方式中，時頻域波形提供器可以被配置為使得針對時頻域表示型態(tài)的給定值提供的比特成型函數(shù)與同一頻率子帶的類似于時頻域表示型態(tài)的給定值的時間上在前的值的比特成型函數(shù)相重疊，以及與同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)的給定值的時間上在后的值的比特成型函數(shù)相重疊，使得由時頻域波形提供器提供的時域波形在同一頻率子帶的至少三個時間上連續(xù)的比特成型函數(shù)之間含有重疊。換句話說，給定頻率子帶的時域波形至少基于對應(yīng)于給定頻率子帶和給定時間間隔的第一值的第一比特成型函數(shù)、對應(yīng)于給定頻率子帶和時間上在前的時間間隔的第二值的第二比特成型函數(shù)、對應(yīng)于給定頻率子帶和時間上在后的時間間隔的第三值的第三比特成型函數(shù)，而在給定的比特間隔中。在實施方式中，比特成型函數(shù)的時間延伸可以是時間范圍，其中，比特成型函數(shù)包括非零值。此外，包括非零值的比特成型函數(shù)的時間范圍可以至少是三個比特間隔長。比特成型函數(shù)可以稱為比特形成函數(shù)并且可以對于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)的每個頻率子帶不同。因此，實現(xiàn)了不同頻率子帶的不同濾波(比特成型)。在實施方式中，比特成型函數(shù)可以基于幅度調(diào)制的周期信號。幅度調(diào)制的周期信號的幅度調(diào)制可以基于基帶函數(shù)。比特成型函數(shù)的時間延伸可以基于基帶函數(shù)。因此，基帶函數(shù)的時間延伸(其中基帶函數(shù)不含有零值)長于比特間隔?；鶐Ш瘮?shù)對于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)的同一頻帶的值可以相同。在實施方式中，基帶函數(shù)對于時頻域表示型態(tài)的多個或全部頻率子帶相同。換句話說，基帶函數(shù)對于時頻域表示型態(tài)的多個值或全部值可以相同。如果基帶函數(shù)對于每個子帶都相同，則在解碼器側(cè)更有效的實施是可能的。在實施方式中，比特成型函數(shù)的幅度調(diào)制因子可以是時域基帶函數(shù)，例如，如同濾波器函數(shù)?；鶐Ш瘮?shù)對于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)的同一頻帶的值相同。在實施方式中，給定頻率子帶的比特成型函數(shù)的周期部分可以基于余弦函數(shù)，基于是給定頻率子帶的中心頻率的頻率。在實施方式中，水印信號提供器進一步包括權(quán)重調(diào)諧器，例如，心理聲學(xué)處理模塊，其被配置為針對水印數(shù)據(jù)的時域表示型態(tài)的每個值來調(diào)諧每個比特成型函數(shù)的權(quán)重(以及幅度)。權(quán)重調(diào)諧器可以被配置為就水印信號的不可聽性而言，使給定值的比特成型函數(shù)的能量最大化。換句話說，權(quán)重調(diào)諧器可以被配置為微調(diào)權(quán)重，以在保持水印信號不可聽到的同時為其分配盡可能多的能量。在實施方式中，權(quán)重調(diào)諧器可以配置為在由權(quán)重調(diào)諧器控制的迭代處理中調(diào)諧權(quán)重。因此，權(quán)重調(diào)諧器可以調(diào)節(jié)從時頻域波形提供器提供的每個比特成型函數(shù)，使得每個比特成型函數(shù)具有最大能量(但是當(dāng)然保持不可聞)并且這對于解碼器側(cè)的檢測而言更好。在實施方式中，給定頻率子帶的時域波形是給定頻率子帶的所有比特成型函數(shù)之和。在實施方式中，水印信號是針對多個頻率子帶所提供的波形之和。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式還創(chuàng)建了用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)來提供水印信號的方法。該方法基于與上述設(shè)備相同的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式包括用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的計算機程序。


后續(xù)將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在附圖中 圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的水印插入器的示意性框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的水印解碼器的示意性框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的水印生成器的詳細示意性框圖；圖4示出了用于本發(fā)明實施方式的調(diào)制器的詳細示意性框圖；圖5示出了用于本發(fā)明實施方式的心理聲學(xué)處理模塊的詳細示意性框圖；圖6示出了用于本發(fā)明實施方式的心理聲學(xué)模塊處理器的示意性框圖；圖7示出了由塊801輸出的音頻信號的功率頻譜在頻率上的曲線表示；圖8示出了由塊802輸出的音頻信號的功率頻譜在頻率上的曲線表示；圖9示出了幅度計算的示意性框圖；圖IOa示出了調(diào)制器的示意性框圖；圖IOb示出了時間頻率要求(time-frequency claim)的系數(shù)的位置的曲線表示；圖Ila和圖Ilb示出了同步模塊的實現(xiàn)替代方案的示意性框圖；圖12a示出了找到水印的時間對準的問題的曲線表示；圖12b示出了識別消息開始的問題的曲線表示；圖12c示出了同步序列在全消息同步模式中的時間對準的曲線表示；圖12d示出了同步序列在部分消息同步模式中的時間對準的曲線表示；圖12e示出了同步模塊的輸入數(shù)據(jù)的曲線表示；圖12f示出了識別同步瞬時干擾(synchronization hit)的概念的曲線表示；圖12g 不出了同步簽名相關(guān)器(synchronization signature correlator)的不意性框圖；圖13a示出了用于時間解擴的實例的曲線表示；圖13b示出了比特和擴展序列之間的逐元素(element-wise)相乘的實例的曲線表不;圖13c示出了同步簽名相關(guān)器在時間平均后的輸出的曲線表示；圖13d示出了用同步簽名的自相關(guān)函數(shù)過濾的同步簽名相關(guān)器的輸出的曲線表示；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的水印提取器的示意性框圖；圖15示出了選擇時頻域表示型態(tài)作為候選消息的示意表示；
圖16示出了分析模塊的示意性框圖；圖17a示出了同步相關(guān)器的輸出的曲線表示；圖17b示出了解碼消息的曲線表示；圖17c示出了從加水印后的信號中提取的同步位置的曲線表示；圖18a示出了有效載荷、具有Viterbi (維特比)終止序列的有效載荷、維特比編碼的有效載荷、以及維特比編碼有效載荷的重復(fù)編碼版本的曲線表示；圖18b示出了用于嵌入加水印后的信號的子載波的曲線表示；
圖19示出了非編碼消息、編碼消息、同步消息和水印信號的曲線表示，其中，同步序列應(yīng)用于這些消息；圖20示出了所謂的“ABC同步”概念的第一步的示意表示；圖21示出了所謂的“ABC同步”概念的第二步的曲線表示；圖22示出了所謂的“ABC同步”概念的第三步的曲線表示；圖23示出了包括有效載荷和CRC部分的消息的曲線表示；圖24示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的水印信號提供器的示意性框圖；以及圖25示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于根據(jù)時頻域表示型態(tài)來提供水印信號的方法的流程圖。
具體實施例方式I.水印信號提供器以下，將參照圖24描述水印信號提供器2400，圖24示出了這種水印信號提供器的生意框圖。水印信號提供器2400被配置為接收水印數(shù)據(jù)作為在輸入端處的時域頻率表示型態(tài)2410，并且基于此在輸出端處提供水印信號2420。水印生成器2400包括時頻域波形提供器2430和時頻域波形組合器2460。時頻域波形提供器2430被配置為基于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)2410，為多個頻率子帶提供時域波形2440。時頻域波形提供器2430被配置為將時頻域表示型態(tài)2410的給定值映射到比特成型函數(shù)2450上。比特成型函數(shù)2450的時間延伸長于與時頻域表示型態(tài)2410的給定值相關(guān)聯(lián)的比特間隔，使得在針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)2410的時間上連續(xù)的值所提供的比特成型函數(shù)之間存在時間重疊。時頻域波形提供器2430進一步被配置為使得給定頻率子帶的時域波形2440含有針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)2410的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)。時域波形組合器2460被配置為組合針對時頻域波形提供器2430的多個頻率所提供的波形2440，以獲取水印信號2420。根據(jù)實施實施方式，時頻域波形提供器2430可以包括多個比特成型塊，它們被配置為將水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)2410的給定值映射到比特成型函數(shù)2450上，因此，比特成型塊的輸出為時域中的比特成型函數(shù)或波形。時頻域波形提供器2430可以包括與水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)中的頻率子帶一樣多的比特成型塊。根據(jù)另一實施方式，水印信號提供器2400可以包括權(quán)重調(diào)諧器。該權(quán)重調(diào)諧器還可以被稱為心理聲學(xué)處理模塊。權(quán)重調(diào)諧器可以被配置為調(diào)諧對應(yīng)于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)2410的值的比特成型函數(shù)的權(quán)重或幅度。可以調(diào)諧比特成型函數(shù)的權(quán)重，使得為比特成型函數(shù)分配盡可能多的能量，但水印信號2420仍然保持不可聽到。權(quán)重調(diào)諧器可以在迭代處理中為對應(yīng)于時頻域表示型態(tài)2410的每個比特成型函數(shù)調(diào)諧權(quán)重。因此可以改變不同比特成型函數(shù)的權(quán)重。2.提供水印信號的方法圖25示出了用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)來提供水印信號的方法2500。方法2500包括第一步驟2510，基于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)，通過將時頻域表示型態(tài)的給定值映射到比特成型函數(shù)上，來為多個頻率子帶提供時域波形，其中，比特成型函數(shù)的時間延伸長于與時頻域表示型態(tài)的給定值相關(guān)聯(lián)的比特間隔，使得在針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)的時間上連續(xù)的值所提供的比特成型函數(shù)之間存在時間重疊。給定頻率子帶的時域波形含有針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)。
方法2500還包括步驟2520，用于組合針對多個頻率提供的波形，以獲取水印信號。水印信號例如可以是針對多個頻率所提供的波形之和?？蛇x地，方法2500可以包括對應(yīng)于上述設(shè)備的特征的其他步驟。3.系統(tǒng)描沭以下，將描述用于水印傳輸?shù)南到y(tǒng)，其包括水印插入器和水印解碼器。自然地，水印插入器和水印解碼器可以彼此獨立地使用。對于系統(tǒng)的描述，這里選擇了自頂向下方法。首先，區(qū)分編碼器和解碼器。然后，在章節(jié)3. I至3. 5中，詳細地描述了每個處理塊。在分別描述了編碼器側(cè)和解碼器側(cè)的圖I和圖2中可以看到系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。圖I示出了水印插入器100的示意性框圖。在編碼器側(cè)，基于與心理聲學(xué)處理模塊102交換的信息104、105，根據(jù)二進制數(shù)據(jù)IOla在處理塊101 (也被指定為水印生成器)中生成水印信號101b。從塊102提供的信息通常保證水印是聽不見的。然后，由水印生成器101生成的水印被添加到音頻信號106。然后，可以傳輸、存儲、或進一步處理加水印后的信號107。在例如音頻視頻文件的多媒體文件的情況下，需要將適當(dāng)?shù)难舆t添加到視頻流，以不失去音頻視頻同步。在多信道音頻信號的情況下，如在該文獻中說明的，單獨處理每個信道。在章節(jié)3. I和3. 2中分別詳細說明了處理塊101 (水印生成器)和102 (心理聲學(xué)處理模塊)。在圖2中描述了解碼器側(cè)，圖2示出了水印解碼器200的示意性框圖。例如由麥克記錄的水印音頻信號200a被使得可用于系統(tǒng)200。還被指定為分析模塊的第一塊203在時間/頻率域中解調(diào)并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(例如，加水印后的音頻信號)(從而獲得水印音頻信號200a的時頻域表示型態(tài)204)，并將其傳遞到同步模塊201，該同步模塊分析輸入信號204并執(zhí)行時間同步，即，確定(例如，相對于時頻域表示型態(tài)的編碼水印數(shù)據(jù)的)編碼數(shù)據(jù)的時間對準。該信息(例如，由此產(chǎn)生的同步信息205)被提供給對數(shù)據(jù)解碼(并隨后提供二進制數(shù)據(jù)202a，其表示水印音頻信號200a的數(shù)據(jù)內(nèi)容)的水印提取器202。3. I水印生成器101圖3中詳細描述了水印生成器101。待隱藏在音頻信號106中的二進制數(shù)據(jù)(表示為±1)被提供給水印生成器101。塊301在等長度Mp的數(shù)據(jù)包中組織數(shù)據(jù)101a。出于信令的目的，向每個數(shù)據(jù)包添加(例如，附加)開銷比特(overhead bit)。假設(shè)Ms表示其數(shù)量。在章節(jié)3. 5中將詳細描述其使用。值得注意的是，在下文中，有效載荷比特連同信令開銷比特的每個數(shù)據(jù)包均為表示的消息。長度為Nm=Ms+Mp的每個消息301a都被移交至處理塊302，即，信道編碼器，其負責(zé)對這些比特編碼以用于防止誤差。該模塊的可能實施方式由卷積編碼器(convolutionalencoder)連同交織器(interleaver)組成。卷積編碼器的比率極大地影響水印系統(tǒng)防止誤差的總程度。另一方面，交織器保護免受噪聲突發(fā)。交織器的操作的范圍可以限于一個消息，但其還可以延伸至多個消息。假設(shè)R。表示碼比，例如，1/4。每個消息的編碼比特數(shù)為Nm/R。。信道編碼器例如提供編碼的二進制消息302a。下一處理模塊303在頻域中執(zhí)行擴展。為了實現(xiàn)足夠大的信噪比的信號，在Nf個仔細選擇的子帶中擴展并傳輸信息(例如，二進制消息302a的信息)。一開始確定其在頻率中的確切位置，并且這對于編碼器和解碼器都是已知的。在章節(jié)3. 2. 2中給出了該重要系統(tǒng)參數(shù)的選擇的細節(jié)。由大小為NfX I的擴展序列Cf來確定頻率的擴展。塊303的輸出303a由Nf個比特流組成，每個子帶一個比特流。通過將輸入比特 與擴展序列Cf的第i個分量相乘來獲得第i個比特流。最簡單的擴展由將比特流復(fù)制到每個輸出流，即，使用所有比特流的擴展序列來組成。也被指定為同步方案插入器的塊304將同步信號添加到比特流。當(dāng)解碼器不知道比特或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時間對準(即，不知道每個消息何時開始)時，穩(wěn)健同步是重要的。同步信號由每個都為Nf個比特的Ns個序列組成。這些序列為相乘的逐元素并周期性地與比特流(或比特流303a)相乘。例如，假設(shè)a、b和c是Ns=3個同步序列(也被指定為同步擴展序列)。塊304將a乘以第一擴展比特，將b乘以第二擴展比特，并將c乘以第三擴展比特。對于以下的比特，定期地重復(fù)該過程，即，將a乘以第四比特，將b乘以第三比特等。因此，獲得了結(jié)合的信息同步信息304a。仔細地選擇同步序列(也被指定為同步擴展序列)，以使假同步的風(fēng)險最小化。在章節(jié)3. 4中給出了更多細節(jié)。此外,應(yīng)當(dāng)注意的是,序列a、b、c···可以被看作是一序列同步擴展序列。塊305在時域中執(zhí)行擴展。輸入端處的每個擴展比特(即，長度Nf的向量)在時域中重復(fù)Nt次。與頻率下的擴展相類似，發(fā)明人定義了大小為NtX I的擴展序列ct。第i個時間重復(fù)與ct的第i個分量相乘。塊302至305的操作可以如下放在數(shù)學(xué)方面中。假設(shè)大小為IXN111=Re的m為302的編碼消息、輸出。塊303的輸出303a (可以被看作擴展信息表示型態(tài)R)為大小NfXNnZRc 的 Cf · m(I)塊304的輸出304a (可以被看作結(jié)合信息同步表示型態(tài)C)為大小Nf XNnZRc 的 S ο (Cf · m)(2)其中，ο表不 Schur 逐兀素乘積(Schur element-wise product),并且S=大小 NfXNnZRc 的[· · · a b c. · · a b. · · ] (3)305 的輸出 3O5a 為
大小ArfXNf Nm / Εβ] “Wc/. mj) Ocf( 4 )其中， 和T分別表示Kronecker乘積和轉(zhuǎn)置。請記住，二進制數(shù)據(jù)被表示為±1。塊306執(zhí)行比特的差分編碼。該步驟給出了抵抗由于移動或本地振蕩器不匹配導(dǎo)致的相移的系統(tǒng)附加穩(wěn)健性。在章節(jié)3. 3中給出了關(guān)于該問題的更多細節(jié)。如果b(i ；j)是在塊306的輸入端處的第i個頻率帶以及第j個時間塊的比特，則輸出比特bdiff (i ；j)為bdiff(i, j)=bdiff(i, j-1) · b(i, j)(5)在流開始時，即，對于j = O, bdiff (i，j - I)被設(shè)置為I。塊307根據(jù)在其輸入端給出的二進制信息306a執(zhí)行實際調(diào)制，即，生成水印信號波。在圖4中給出了更詳細的圖表。Nf個并行輸入，S卩，401至40Nf包含不同子帶的比特流。每個子帶流的每個比特通過位成型塊(411至41Nf)來處理。位成型塊的輸出為時域中的波形。如下計算基于輸入比特1^ (1，j)針對第j個時間塊和第i個子帶生成的由sid(t)表示的波 Si, j(t)=bdiff (i, j) Y (i, j) · gjt-j, Tb)(6)其中，y (i ；j)是由心理聲學(xué)處理單元102提供的加權(quán)因子，Tb為比特時間間隔，gi(t)為第i個子帶的比特形成函數(shù)(bit forming function)。根據(jù)用余弦在頻率下調(diào)制的基帶函數(shù)O來獲得比特形成函數(shù) < ^( ) /// (O . 2-Ji f)(7)其中，&為第i個子帶的中心頻率，并且標(biāo)號T表示轉(zhuǎn)置符。對于每個子帶，基帶函數(shù)可以不同。如果選擇相同，則解碼器處的更有效實現(xiàn)是可能的。更多細節(jié)參見章節(jié)3. 3。在由心理聲學(xué)處理模塊(102)控制的迭代處理中重復(fù)用于每個比特的比特成型。為了微調(diào)權(quán)重Y (i，j)以在保持水印不被聽到的同時為水印分配盡可能多的能量，迭代是必要的。在章節(jié)3. 2中給出了更多細節(jié)。在第i個比特成型濾波器41i的輸出端處的完整波為= ⑴ (8)
J盡管主要能量集中在比特間隔內(nèi)，但對于遠大于Tb的時間間隔，比特形成基帶函
數(shù)通常不為零。在圖12中可以看出一個實例，在圖12中，對于兩個相鄰的比特繪制
了相同的比特形成基帶函數(shù)。在附圖中，使Tb=40ms。Tb的選擇以及函數(shù)的形狀都對系統(tǒng)有很大的影響。實際上，較長的符號提供了較窄的頻率響應(yīng)。這在回響環(huán)境中特別有益。實際上，在這種場景下，加水印后的信號經(jīng)由多個傳播路徑到達麥克風(fēng)，每個傳播路徑都以不同的傳播時間為特征。所得到的信道表現(xiàn)出強頻率選擇性。在時域中進行解釋，當(dāng)具有可與比特間隔相比的延遲的回聲產(chǎn)生建設(shè)性的干擾時，較長的符號是有益的，這意味著，回聲增大了接收到信號的能量。盡管如此，較長的符號也有一些缺陷；較大的重疊可能導(dǎo)致符號間干擾(ISI)并且肯定更難以隱藏在音頻信號中，使得心理聲學(xué)處理模塊將允許相比于較短的符號更少的能量。通過將比特形濾波器的所有輸出相加獲得水印信號Hsfi)(9)3.2心理聲學(xué)處理模塊102如圖5所不,心理聲學(xué)處理模塊102由3部分組成。第一級為將時間音頻信號轉(zhuǎn)換到時域/頻域中的分析模塊501。該分析模塊可以在不同的時間/頻率分辨率中執(zhí)行并行分析。在分析模塊之后，時間/頻率數(shù)據(jù)被傳輸至心理聲學(xué)模塊(PAM)502，其中，根據(jù)心理聲學(xué)的考慮來計算水印信號的掩蔽閾值(參見E. Zwicker H. Fasti, “PsychoacousticsFacts and models”)。該掩蔽閾值指示可以隱藏在用于每個子帶和時間塊的音頻信號中的能量數(shù)。心理聲學(xué)處理模塊102中的最后一個塊描繪了幅度計算模塊503。該模塊確定將在水印信號的生成中使用的幅度增益，使得滿足掩蔽閾值，即，嵌入的能量小于等于由掩蔽閾值定義的能量。3. 2. I時間/頻率分析501塊501通過重疊變換來執(zhí)行音頻信號的時間/頻率變換。當(dāng)執(zhí)行多個時間/頻率分辨率時，可以實現(xiàn)最 佳音頻量。重疊變換的一個有效實施方式是基于窗口化時間塊的快速傅立葉變換(FFT)的短時間傅立葉變換(STFT)。窗口長度決定時間/頻率分辨率，使得較長的窗口產(chǎn)生較短的時間和較高的頻率分辨率，而較短的窗口反之亦然。另一方面，在其他方面中，窗口的形狀確定頻率泄漏。對于所提出的系統(tǒng)，發(fā)明人通過分析具有兩個不同分辨率的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)聽不到的水印。第一濾波器組(first filter bank)以Tb的跳距(B卩，比特長度)為特征。跳距是兩個相鄰時間塊之間的時間間隔。窗口長度大約為Tb。請注意，窗口形狀不必與用于比特成型的窗口形狀相同，并且一般地，應(yīng)當(dāng)模擬人聽覺系統(tǒng)。許多出版物研究了該問題。第二濾波器組應(yīng)用較短的窗口。由于其時間結(jié)構(gòu)一般比Tb更精細，當(dāng)在語音中嵌入水印時，實現(xiàn)較高的時間分辨率特別重要。輸入音頻信號的采樣率不重要，只要其足夠大而不會走樣的情況下描述水印信號。例如，如果水印信號中包含的最大頻率分量為6kHz，則時間信號的采樣率必須至少為12kHz ο3. 2. 2心理聲學(xué)模塊502心理聲學(xué)模塊502具有確定掩蔽閾值的任務(wù)，即，可以掩藏在每個子帶和時間塊的音頻信號中的能量量，從而保持加水印的音頻信號與原來的信號不可區(qū)分。在兩個極限之間，即，/—)和之間定義第i個子帶。通過定義Nf個中心頻率
fi并使得對于i=2，3,=f 纟。通過由Zwicker在1961年提出的Bark scale
來給出對中心頻率的適當(dāng)選擇。子帶對于越高的中心頻率而變得越大，該系統(tǒng)的一種可能實現(xiàn)使用以適當(dāng)方式排列的在I. 5kHz至6kHz范圍內(nèi)的9個子帶。對于每個子帶和每個時間塊的每個時間/頻率分辨率，可以單獨執(zhí)行以下的處理步驟。處理步驟801執(zhí)行頻譜平滑。實際上，需要平滑調(diào)素(tonal element)以及功率頻譜中的缺口。這可以以多種方式來執(zhí)行?？梢杂嬎阋粽{(diào)測量，并然后用來驅(qū)動自適應(yīng)平滑濾波器。可選地，在該塊的較簡單實現(xiàn)中，可以使用類似中值的濾波器。中值濾波器考慮了值的向量，并輸出其中值。在中值濾波器中，可以選擇對應(yīng)于分位數(shù)差(different quantiIe)50%的值。在Hz中定義濾波器寬度并且被應(yīng)用為在較低頻率開始并在最高可能頻率下結(jié)束的非線性活動平均。在圖7中示出了 801的操作。紅色曲線為該平滑的輸出?！﹫?zhí)行了平滑,則由僅考慮頻率掩蔽(frequency masking)的塊802來計算閾值。在該情況下，還有不同的可能性。一種方法是使用每個子帶的最小值來計算掩蔽能量Ei0這是有效地操作掩蔽的信號的等效能量。根據(jù)該值，可以簡單地乘以一定的比例因子，以獲得掩蔽能量Λ。這些因子對于每個子帶和時間/頻率分辨率是不同的，并且經(jīng)由經(jīng)驗心理聲學(xué)實驗來獲得。在圖8中示出了這些步驟。
在塊805，考慮時間掩蔽。在該情況下，分析同一子帶的不同時間塊。根據(jù)經(jīng)驗得出的后掩蔽配置文件(postmasking profile)來修改掩蔽能量J\。發(fā)明人考慮兩個相鄰時間塊，即，k - I和k。對應(yīng)的掩蔽能量為Ji (k - I)和Ji (k)。例如，后掩蔽配置文件定義了掩蔽能量Ei可以在時間k時掩蔽能量Ji并在時間k+Ι時掩蔽a -Ji能量。在該情況下，塊805比較JiGO (由當(dāng)前時間塊掩蔽的能量)和a -Ji (k+1)(由前一時間塊掩蔽的能量)，并選擇最大值。后掩蔽配置文件可以在文獻中找到并已經(jīng)經(jīng)由經(jīng)驗心理聲學(xué)實驗所獲得。值得注意的是，對于大的Tb，S卩，>20ms，僅對具有較短時間窗口的時間/頻率分辨率應(yīng)用后掩蔽。總之，在塊805的輸出端處，具有針對兩個不同的時間/頻率分辨率所獲得的每個子帶和時間塊的掩蔽閾值。已經(jīng)通過考慮頻率和時間掩蔽現(xiàn)象獲得了閾值。在塊806中，合并不同時間/頻率分辨率的閾值。例如，一個可能的實現(xiàn)是，806考慮對應(yīng)于其中分配了比特的時間和頻率間隔的所有閾值，并選擇最小值。
3. 2. 3幅度計算塊503參照圖9，503的輸入是執(zhí)行來自所有心理聲學(xué)刺激的計算的心理聲學(xué)模塊502的閾值505。在幅度計算器503中，執(zhí)行與閾值的額外計算。首先，發(fā)生幅度映射901。該塊僅將掩蔽閾值(通常被表示為能量)轉(zhuǎn)換為可以用于縮放在章節(jié)3. I中定義的比特成型函數(shù)的幅度。之后，運行幅度自適應(yīng)塊(amplitude adaptation block)902。該塊迭代地自適應(yīng)用于使水印生成器101中的比特成型函數(shù)增倍的幅度Y (i，j)，使得實際上滿足掩蔽閾值。實際上，如已經(jīng)討論的，比特成型函數(shù)通常延伸長于Tb的時間間隔。因此，使?jié)M足點i、j處的掩蔽閾值增倍的正確幅度Y (i，j)不一定滿足點i、j - I的要求。當(dāng)預(yù)回聲變得可以聽到時，這在強起始點處特別重要。另一個需要避免的情形是不同比特尾部的不期望的疊加，這將導(dǎo)致聽得到的水印。因此，塊902分析由水印生成器生成的信號，以檢查是否已經(jīng)滿足了閾值。如果沒有，則其相應(yīng)地修改幅度Y(i，j)。這終結(jié)了編碼器側(cè)。以下的部分涉及在接收器(還被指定為水印解碼器)執(zhí)行的處
理步驟。3. 3分析模塊203分析模塊203是水印提取過程的第一級(或塊)。其目的是將加水印后的音頻信號200a轉(zhuǎn)換回Nf個比特流長(/丨(還被指定為204)，每個光譜頻率帶i 一個比特流。如分別在章節(jié)3. 4和3. 5中描述的，這些進一步由同步模塊201和水印提取器202處理。應(yīng)注意的是，是軟比特流，即，例如，它們可以取任何實際值并且尚未對比特做出硬性決定。分析模塊由圖16中示出的三個部分構(gòu)成分析濾波器組1600、幅度標(biāo)準化塊1604、以及差分解碼1608。3. 3. I分析濾波器組1600通過圖IOa中詳細示出的分析濾波器組1600來將加水印后的音頻信號轉(zhuǎn)換到時頻域中。濾波器組的輸入是接收的加水印后的音頻信號Ht)。其輸出是在時間瞬間j的第
i個分支或子帶的復(fù)系數(shù)力(i)。這些值含有關(guān)于在中心頻率A和時間j · Tb時的信號的
幅度和相位的信息。濾波器組1600由Nf個分支構(gòu)成，每個頻譜子帶i 一個分支。每個分支都被分成用于相位中分量的上子分支和用于子帶i的正交分量的下子分支。盡管在水印生成器處的調(diào)制以及由此產(chǎn)生的加水印后的音頻信號是純粹實際值的，但需要在接收器處的信號的復(fù)雜值分析，這是因為，在接收器處不知道由信道和同步偏差引入的調(diào)制星座圖(modulationconstellation)的旋轉(zhuǎn)。在下文中，考慮濾波器組的第i個分支。通過將相位中和正交子
分支相結(jié)合，可以將復(fù)雜值基帶信號Ilf KB(fI定義為
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)(2410 ;bdiff(i，j) ;401-40Nf)來提供水印信號(2420，wms (t) ；307a ；101b)的水印信號提供器(2400 ;307)，其中，所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)包括與頻率子帶(i)和比特間隔(j)相關(guān)聯(lián)的值，所述水印信號提供器(2400 ；307)包括 時頻域波形提供器(2430;411-41Nf，421-42Nf)，被配置為基于所述水印數(shù)據(jù)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)，為多個頻率子帶(i)提供時域波形(2440 ；Si (t))，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ;411-41Nf，421-42Nf)被配置為將所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))映射到比特成型函數(shù)(gi(t))上，其中，所述比特成型函數(shù)(gi(t))的時間延伸長于與所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))相關(guān)聯(lián)的所述比特間隔(j)，使得在針對同一頻率子帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的比特成型函數(shù)(gi (t))之間存在時間重疊；以及 其中，所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf,421-42Nf)進一步被配置為使得給定頻率子帶(i)的時域波形(2440, Si (t))含有針對同一頻帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ； bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)(Si,」(t));以及 時域波形組合器(2460)，組合針對所述時頻域波形提供器(2430 ;411_41Nf，421_42Nf)的多個頻率(i)所提供的時域波形(2440，Si(t))，以獲取所述水印信號(2420，wms(t)；307a ;101b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf,421-42Nf)被配置為使得針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j)；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))所提供的比特成型函數(shù)(士,」(0)與同一頻率子帶(1)的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))的時間上在前的值(bdiff (i, j-1))的比特成型函數(shù)(Si, (t))相重疊，并與所述同一頻率子帶(i )的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))的時間上在后的值(\j+1 (t))的比特成型函數(shù)(Si,j+1 (t))相重疊，使得由所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf, 421-42Nf)所提供的時域波形(2440，Si (t))在所述同一頻率子帶(i )的至少三個時間上連續(xù)的比特成型函數(shù)(Si,j(t))之間含有重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ;411-41Nf，421-42Nf)被配置為使得比特成型函數(shù)(2450，gi(t))的時間延伸為時間范圍，其中，所述比特成型函數(shù)(2450，gi(t))包括非零值，并且其中，所述時間范圍為至少三個比特間隔(j)長。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ;411-41Nf，421-42Nf)被配置為使得所述比特成型函數(shù)(2450，gi(t))基于幅度調(diào)制周期信號； 其中，所述幅度調(diào)制周期信號的幅度調(diào)制基于基帶函數(shù)(gf的)； 其中，所述比特成型函數(shù)(2450，gi(t))的所述時間延伸基于所述基帶函數(shù)(g,7Xd);以及 其中，i表示頻率子帶的指數(shù)，T表示轉(zhuǎn)置符,并且t表示時間變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ;411-41Nf，421-42Nf)被配置為使得對于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j)；401-40Nf)的多個頻率子帶(i)，所述基帶函數(shù)(是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述比特成型函數(shù)(2450，gi (t))的周期部分基于余弦函數(shù)，使得孚⑷其中， COS為余弦函數(shù),并且fi為所述比特成型函數(shù)(2450，gi (t))的對應(yīng)頻率子帶(i)的中心頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400；307), 還包括權(quán)重調(diào)諧器(102)，用于調(diào)諧針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j)；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))所提供的比特成型函數(shù)(si;」(t))的權(quán)重(105，y (i, j))，使得Si, j(t)=bdiff(i，j) y (i, j) gi (t-j Tb)，其中，所述權(quán)重調(diào)諧器(102)被配置為調(diào)諧所述權(quán)重(105，y (i，j))，使得所述比特成型函數(shù)(Si, j(t))的能量就不可聽到性而言是最大的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf, 421-42Nf)被配置為使得給定頻率子帶(i )的時域波形(2440，Si (t))是所述給定頻率子帶(i )的所有比特成型函數(shù)(Si,」(t))之和，使得(0 = E幻(0。
J
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水印信號提供器(2400;307)，其中，所述時域波形組合器(2460)被配置為使得所述水印信號(2420，wms (t) ；307a ；101b)是針對所述多個頻率子帶(i )所提供的波形(2440，Si⑴)之和，使得胃O = 2>< W。i
10.一種用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)(2410 ;bdiff(i，j) ;401-40Nf)來提供水印信號(2420，wms(t) ；307a ；101b)的方法(2500)，其中，所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff (i, j) ；401-40Nf)包括與頻率子帶(i )和比特間隔(j )相關(guān)聯(lián)的值，所述方法(2500)包括 基于所述水印數(shù)據(jù)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)，通過將所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))映射到比特成型函數(shù)(2450，gi(t))上，為多個頻率子帶(i)提供(2510)時域波形(2440 ;Si (t))，其中，所述比特成型函數(shù)(gi(t))的時間延伸長于與所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))相關(guān)聯(lián)的比特間隔(j)，使得在針對同一頻率子帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的所述比特成型函數(shù)(gi (t))之間存在時間重疊，并且使得給定頻率子帶(i )的時域波形(2440，Si (t))含有針對同一頻帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)(su(t)); 以及 組合(2520)針對多個頻率所提供的所述時域波形(2440，Si(t))，以獲取所述水印信號(2420,碰s(t) ;307a ;101b)。
11.一種計算機程序，用于當(dāng)在計算機上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法。
12.—種用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)(2410 ;bdiff(i，j) ;401-40Nf)來提供水印信號(2420，wms (t) ；307a ；101b)的水印信號提供器(2400 ;307)，其中，所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff (i, j) ；401-40Nf)包括與頻率子帶(i )和比特間隔(j )相關(guān)聯(lián)的值，所述水印信號提供器(2400 ；307)包括 時頻域波形提供器(2430;411-41Nf，421-42Nf)，被配置為基于所述水印數(shù)據(jù)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)為多個頻率子帶(i)提供時域波形(2440 ；Si (t))，其中，所述時頻域波形提供器(2430 ;411-41Nf，421-42Nf)被配置為將所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))映射到比特成型函數(shù)(gi(t))上，其中，所述比特成型函數(shù)(gi(t))的時間延伸長于與所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))相關(guān)聯(lián)的所述比特間隔(j)，使得在針對同一頻率子帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的 值所提供的所述比特成型函數(shù)(gi (t))之間存在時間重疊；以及 其中，所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf,421-42Nf)進一步被配置為使得給定頻率子帶(i)的時域波形(2440, Si (t))含有針對同一頻帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)(Si,」(t));以及 時域波形組合器(2460)，組合針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的多個頻率(i)所提供的所述時域波形(2440，&(0)，以獲取所述水印信號(2420，麗18(0 ；307a ；101b)； 其中，所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf,421-42Nf)被配置為使得針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))所提供的比特成型函數(shù)(Si,j(t))與同一頻率子帶(i)的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)的所述給定值(bdiff (i，j))的時間上在前的值(bdiff (i，j-1))的比特成型函數(shù)(Sm⑴)相重疊，并與所述同一頻率子帶(i)的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))的時間上在后的值(Ut))的比特成型函數(shù)(Si,j+1 (t))相重疊，使得由所述時頻域波形提供器(2430 ；411-41Nf,421-42Nf)提供的時域波形(2440，Si (t))在所述同一頻率子帶(i)的至少三個時間上連續(xù)的比特成型函數(shù)(Sij(t)之間含有重疊。
13. 一種用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)(2410 ;bdiff(i，j) ;401-40Nf)來提供水印信號(2420，wms(t) ；307a ；101b)的方法(2500)，其中，所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff (i, j) ；401-40Nf)包括與頻率子帶(i )和比特間隔(j )相關(guān)聯(lián)的值，所述方法(2500)包括 基于所述水印數(shù)據(jù)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ;401-40Nf)，通過將所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))映射到比特成型函數(shù)(gi(t))上，為多個頻率子帶(i)提供(2510)時域波形(2440 ;Si(t))，其中，所述比特成型函數(shù)(gi(t))的時間延伸長于與所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))相關(guān)聯(lián)的比特間隔(j)，使得在針對同一頻率子帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值提供的比特成型函數(shù)(gi(t))之間存在時間重疊，并且使得給定頻率子帶(i)的時域波形(2440，Si(t))含有針對同一頻帶(i)的所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)(SiJt)); 以及 組合針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的多個頻率(i)所提供的時域波形(2440，Si⑴)，以獲取所述水印信號(2420，wms (t) ；307a ；101b)； 其中，針對所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的給定值(bdiff(i，j))所提供 的比特成型函數(shù)(su(t))與同一頻率子帶(i)的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410;bdiff(i, j) ；401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))的時間上在前的值(bdiff(i，j-1))的比特成型函數(shù)(Si, (t))相重疊，并與所述同一頻率子帶(i )的類似于所述時頻域表示型態(tài)(2410 ；bdiff(i, j) ；401-40Nf)的所述給定值(bdiff(i，j))的時間上在后的值(bi.j+Jt))的比特成型函數(shù)(su+1(t))相重疊，使得所提供的時域波形(2440，Si (t))在所述同一頻率子帶(i)的至少三個時間上連續(xù)的比特成型函數(shù)(Sy (t))之間含有重疊。
全文摘要
一種水印信號提供器，用于根據(jù)水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)來提供水印信號，其中，時頻域表示型態(tài)包括與頻率子帶和比特間隔相關(guān)聯(lián)的值，水印信號提供器包括時頻域波形提供器，其基于水印數(shù)據(jù)的時頻域表示型態(tài)來為多個頻率子帶提供時域波形。時頻域波形提供器被配置為將時頻域表示型態(tài)的給定值映射到比特成型函數(shù)上。比特成型函數(shù)的時間延伸長于與時頻域表示型態(tài)的給定值相關(guān)聯(lián)的比特間隔，使得在針對同一頻率子帶的時頻域表示型態(tài)的時間上在后的值所提供的比特成型函數(shù)之間存在時間重疊。給定頻率子帶的時域波形含有針對同一頻帶的時頻域表示型態(tài)的時間上連續(xù)的值所提供的多個比特成型函數(shù)。水印信號提供器進一步包括時域波形組合器，用于組合針對時頻域提供器的多個頻率所提供的時域波形，以獲取水印信號。
文檔編號G10L19/00GK102859585SQ201180020584
公開日2013年1月2日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者賴因哈德·茲茨曼, 斯特凡·瓦布尼克, 約爾格·皮克爾, 伯特·格文博希, 伯恩哈德·格里, 恩斯特·埃伯萊因, 喬瓦尼·德爾加爾多, 斯特凡·克雷格洛, 托比亞斯·布利姆, 尤利婭內(nèi)·博爾蘇姆, 馬爾科·布雷林 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應(yīng)用研究公司