Внедрение водяного знака

Внедрение водяного знака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Описание

Настоящее изобретение относится к схеме введения водяного знака в информационный сигнал, такой как, например, аудиосигнал.

С увеличением распространения Интернет музыкальное пиратство также значительно увеличилось. Части музыкальных произведений или обычные аудиосигналы предлагаются на многих сайтах в Интернет для загрузки. Только в очень немногих случаях соблюдаются авторские права. В частности, очень редко автора запрашивают о разрешении сделать его или ее работу доступными. Еще менее часто автору выплачивают отчисления в виде платы за законное копирование. Дополнительно, работы копируют неконтролируемым образом, что в большинстве случаев также происходит без соблюдения авторских прав.

Когда части музыкальных произведений законно куплены через Интернет из предусмотренных частей музыкальных произведений, провайдер будет обычно формировать заголовок или блок данных, добавляемый к части музыкального произведения, в который введена информация об авторском праве, такая как, например, номер покупателя, причем номер покупателя однозначно относится к текущему покупателю. Также известно введение информации о разрешении копирования в этот заголовок, сигнализирующей о наиболее значимых видах авторских прав, таких, например, что копирование текущей части запрещено в целом, что копирование текущей части разрешается только однократно, что копирование текущей части является полностью бесплатным и т.д. Покупатель имеет декодер или управляющее программное обеспечение, считывающее заголовок и соблюдающее дозволенные действия, например, разрешающее сделать только единственную копию и отказывающее в дальнейшем копировании, или подобное.

Эта концепция соблюдения авторских прав, однако, будет работать только для покупателей, действующих законно. Незаконные покупатели обычно имеют значительный потенциал творческого потенциала для "взлома" частей музыкальных произведений, снабженных заголовком. Здесь недостаток процедуры, описанной для защиты авторских прав, становится очевидным. Такой заголовок может просто быть удален. Альтернативно, незаконный пользователь может также модифицировать отдельные записи в заголовке, чтобы преобразовать запись "копирование запрещено" в запись "копирование полностью бесплатно". Также выполнимо для незаконного покупателя удалить свой собственный номер покупателя из заголовка и затем предлагать часть музыкального произведения на его или ее собственной или другой домашней странице в Интернет. С этого момента больше невозможно определить незаконного покупателя, так как его или ее номер клиента был удален.

Способ кодирования для введения неслышимого сигнала данных в аудиосигнал известен из WO 97/33391. Таким образом, аудиосигнал, в который должен быть введен неслышимый сигнал данных, который здесь упоминается как водяной знак, преобразуется в частотную область, чтобы определить порог маскирования аудиосигнала посредством психоакустической модели. Этот сигнал данных, который должен быть введен в аудиосигнал, модулируется псевдошумовым сигналом, чтобы обеспечить сигнал данных с расширением по частоте. Сигнал данных с расширением по частоте затем взвешивается психоакустическим порогом маскирования так, что энергия сигнала данных с расширением по частоте будет всегда ниже порога маскирования. Наконец, взвешенный сигнал данных накладывается на аудиосигнал, который формируется как аудиосигнал, в который введен сигнал данных, являющийся неслышимым. С одной стороны, этот сигнал данных может использоваться для добавления информации автора к аудиосигналу, и, альтернативно, этот сигнал данных может использоваться для характеристики аудиосигналов для простоты идентификации потенциальных пиратских копий, так как каждый носитель звука, например в форме компакт-диска, снабжается отдельным тэгом при изготовлении.

Внедрение водяного знака в несжатый аудиосигнал, в котором аудиосигнал является неподвижным во временной области или в представлении во временной области, также описано в C. Neubauer, J. Herre: "Digital Watermarking and its Influence on Audio Quality", 105^th AES Convention, San Francisco 1998, Preprint 4823 и в DE 196 40 814.

Однако аудиосигналы часто уже присутствуют в качестве сжатых потоков аудиоданных, которые, например, были подвергнуты обработке согласно одному из способов MPEG аудио. Если один из упомянутых выше способов внедрения водяного знака использовался, чтобы снабдить части музыкального произведения водяным знаком перед доставкой его покупателю, они будут должны быть полностью декомпрессированы перед введением водяного знака, чтобы снова получить последовательность аудиозначений во временной области. Такое дополнительное декодирование перед внедрением водяного знака, однако, означает, что помимо высокой сложности вычислений имеется опасность появления эффектов тандемного кодирования, имеющего место при кодировании снова, когда эти аудиосигналы, снабженные водяными знаками, кодируются заново.

Вот почему были разработаны схемы для внедрения водяного знака в уже сжатый аудиосигнал или сжатые битовые потоки аудио, которые, помимо прочего, имеют преимущество в том, что они требуют низкой сложности вычислений, так как битовый поток аудио, который должен быть снабжен водяным знаком, не должен быть декодирован полностью, то есть, в частности, применение блоков фильтров анализа и синтеза к аудиосигналу может быть опущено. Другими преимуществами этих способов, которые могут применяться к сжатым сигналам звуковой частоты, являются высокое качество аудио, так как шум квантования и шум водяного знака могут быть отрегулированы точно друг к другу, высокая робастность, так как водяной знак не "ослабляется" последующим аудиокодером, и разрешение подходящего выбора параметров расширения по спектру, так что может быть достигнута совместимость с ИКМ (импульсно-кодовой модуляцией) способами создания водяного знака или схемами внедрения, работающими над несжатыми аудиосигналами. Краткий обзор схем внедрения водяных знаков в уже сжатые аудиосигналы может быть найден в документе C. Neubauer, J. Herre: "Audio Watermarking of MPEG-2 AAC Bit Streams", 108^th AES Convention, Paris 2000, Preprint 5101 и дополнительно в DE 10129239 C1.

Другой улучшенный способ введения водяного знака в аудиосигналы относится к схемам, выполняющим внедрение, в то время как сжатие аудиосигнала еще не завершено. Схемы внедрения этого вида имеют, помимо прочего, преимущество в низкой сложности вычислений, так как, посредством совместного выполнения внедрения и кодирования водяного знака, некоторые операции, такие как, например, вычисление модели маскирования и преобразование аудиосигнала в спектральный диапазон, должны быть выполнены только однажды. Другие преимущества включают в себя более высокое качество аудио, так как шум квантования и шум водяного знака могут быть настроены точно друг к другу, высокую робастность, так как водяной знак не "ослабляется" последующим звуковым кодером, и возможность подходящего выбора параметров расширения по спектру для достижения совместимости со способом ИКМ водяного знака. Краткий обзор внедрения/кодирования сжатого водяного знака может, например, быть найден в документе Siebenhaar, Frank; Neubauer, Christian; Herre, Jürgen: "Combined Compression/Watermarking for Audio Signals", in 110^th AES Convention, Amsterdam, preprint 5344; C. Neubauer, R. Kulessa и J. Herre: "A Compatible Family of Bitstream Watermarking Systems for MPEG-Audio", 110^th AES Convention, Amsterdam, май 2000, Preprint 5346, и в DE 199 47 877.

Подводя итог, известно создание водяных знаков для кодированных и не кодированных аудиосигналов различными способами. Используя водяные знаки, дополнительные данные могут быть переданы в аудиосигнале робастным и неслышимым образом. Сегодня, как показано выше, имеются различные способы внедрения водяного знака, которые отличаются по области внедрения, такой как, например, временная область, частотная область и т.д., и типу внедрения, такому как, например, квантование, стирание отдельных значений и т.д. Обобщенные описания существующих способов могут быть найдены в документе M. van der Veen, F. Brukers и другие: "Robust, Multi-Functional and High-Quality Audio Watermarking Technology", 110^th AES Convention, Amsterdam, May 2002, Preprint 5345; Jaap Haitsma, Michiel van der Veen, Ton Kalker и Fons Bruekers: "Audio Watermarking for Monitoring and Copy Protection", ACM Workshop 2000, Los Angeles, и в DE 19640814, упомянутом выше.

Хотя типы схем для внедрения водяного знака в аудиосигналы, кратко описанные выше, уже хорошо разработаны, имеется недостаток в том, что существующие способы формирования водяного знака почти исключительно сосредоточены на задаче неслышимого внедрения водяного знака в первоначальный аудиосигнал с высокой частотой введения и высокой робастностью, то есть имея характеристики водяного знака, все еще являющегося пригодным для использования после изменений сигнала. Таким образом, для большинства областей применения главной задачей была робастность. Наиболее широко распространенный способ для снабжения аудиосигналов водяным знаком, то есть модуляция по спектру, как описано, например, в WO 97/33391, упомянутом выше, является, как считается, очень устойчивым и безопасным.

Из-за его популярности и того факта, что принципы способов создания водяного знака на основании модуляции с расширением по спектру вообще известны, существует опасность того, что становятся известными способы, посредством которых, наоборот, водяные знаки из аудиосигналов, снабженных водяными знаками с помощью этих способов, могут быть разрушены. По этой причине очень важно разработать новые высококачественные способы, которые могут служить в качестве альтернативы для модуляции с расширением по спектру.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание полностью новой и, таким образом, также более безопасной схемы введения водяного знака в информационный сигнал.

Эта задача решается устройствами согласно п.п.1 или 22 формулы изобретения и способами согласно п.п.23 или 24 формулы изобретения.

Согласно изобретательной схеме введения водяного знака в информационный сигнал информационный сигнал сначала передается из представления во времени в спектральное/модуляционное спектральное представление. Затем информационным сигналом манипулируют в спектральном/модуляционном спектральном представлении в зависимости от водяного знака, который должен быть введен, чтобы получить модифицированное спектральное/модуляционное спектральное представление, и затем информационный сигнал, снабженный водяным знаком, формируют на основании модифицированного спектрального/модуляционного спектрального представления.

Согласно изобретательной схеме для извлечения водяного знака из информационного сигнала, снабженного водяным знаком, информационный сигнал, снабженный водяным знаком, соответственно передают из представления во времени в спектральное/модуляционное спектральное представление, после чего водяной знак получают на основании спектрального/модуляционного спектрального представления.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что вследствие того, что согласно настоящему изобретению водяной знак внедряют и получают в спектральном/модуляционном спектральном представлении и диапазоне, традиционные корреляционные атаки, которые используются в способах создания водяного знака на основании модуляции с расширением по спектру, не будут легко успешны. Здесь имеется положительный эффект в том, что анализ сигнала в спектральном/модуляционном спектральном диапазоне все еще является новой основой для потенциальных нападающих.

Кроме того, изобретенное внедрение водяного знака в спектральном/модуляционном спектральном диапазоне или в двумерном модуляционном спектральном/спектральном уровне предлагает значительно большее количество вариаций внедрения параметров, таких, например, при которых "местоположения" внедрений в этом уровне локализованы, чем было до сих пор. Выбор соответствующих местоположений может, таким образом, также иметь место с вариацией во времени.

В случае аудиосигнала в качестве информационного сигнала дополнительно также возможно внедрять водяной знак в спектральном/модуляционном спектральном диапазоне, чтобы внедрить водяной знак неслышимым образом без сложного вычисления обычных психоакустических параметров типа, например, порога слышимости, чтобы таким образом, тем не менее, гарантировать неслышимость водяного знака при небольшой сложности. Модификация значений модуляции здесь может быть, например, выполнена с использованием маскирующих эффектов в спектре частот модуляции.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 - блок-схема устройства для внедрения водяного знака в аудиосигнал согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - схематическая диаграмма, приведенная для иллюстрирования преобразования аудиосигнала в частотную/модуляционную частотную область, на котором основано устройство согласно фиг.1;

Фиг.3 - блок-схема устройства для извлечения водяного знака, внедренного устройством согласно фиг.1 из аудиосигнала, снабженного водяным знаком;

Фиг.4 - блок-схема устройства для внедрения водяного знака в аудиосигнал согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.5 - блок-схема устройства для извлечения водяного знака, внедренного устройством согласно фиг.4 из аудиосигнала, снабженного водяным знаком.

Ниже схема внедрения водяного знака в аудиосигнал описана со ссылками на фиг.1-3, на которых сначала входящий аудиосигнал или сигнал ввода аудио, представленный во временной области или временном представлении, преобразуется блок за блоком в представление "время/частота" (время/частотное) и из него - в представление "частота/частота модуляции" (частотное/модуляционно частотное). Водяной знак затем будет введен в аудиосигнал в этом представлении посредством модификации значений модуляции представления в области "частота/частота модуляции" в зависимости от водяного знака. Модифицированный таким образом аудиосигнал затем снова преобразуют во время/частотную область и из него - во временную область.

Внедрение водяного знака согласно схеме на фиг.1-3 выполняется устройством согласно фиг.1, которое ниже называется блоком внедрения водяного знака и обозначено цифровой ссылочной позицией 10. Блок 10 внедрения включает в себя вход 12 для приема входного сигнала аудио, через который подлежащий внедрению водяной знак должен быть введен. Блок 10 внедрения принимает водяной знак, такой как, например, номер покупателя, на входе 14. Кроме входов 12 и 14 блок 10 внедрения включает в себя выход 16 для выдачи выходного сигнала, снабженного водяным знаком.

По своей внутренней структуре блок 10 внедрения включает в себя средство 18 стробирования (организации окна) и первый блок 20 фильтров, которые соединены последовательно после входа 12 и являются ответственными за преобразование аудиосигнала на входе 12 из временной области 22 во время/частотную область 24 с помощью обработки "блок за блоком". После выхода блока 20 фильтров следует средство 26 обнаружения амплитуды/фазы для разделения представления в области "время/частота" аудиосигнала на амплитуду и фазу. Второй блок 28 фильтров соединен со средством 26 обнаружения для получения амплитудной части представления в области "время/частота" и преобразует эту амплитудную часть в область 30 "частота/частота модуляции" (частотную/модуляционно частотную область), чтобы сформировать представление "частота/частота модуляции" аудиосигнала 12 таким образом. Блоки 18, 20, 26, 28, таким образом, представляют анализирующую часть блока 10 внедрения, обеспечивающую преобразование аудиосигнала в представление "частота/частота модуляции".

Средство 32 внедрения водяного знака соединено со вторым блоком 28 фильтров для приема представления "частота/частота модуляции" аудиосигнала 12 от него. Другой вход средства 32 внедрения водяного знака соединен с входом 14 блока 10 внедрения. Средство 32 внедрения водяного знака формирует модифицированное представление "частота/частота модуляции" (модифицированное частотно/модуляционно частотное представление).

Выход средства 32 внедрения водяного знака соединен с входом блока 34 фильтров, обратных второму блоку 28 фильтров, который является ответственным за обратное преобразование к области 24 "время/частота". Средство 36 обработки фазы соединено со средством 26 обнаружения для получения фазовой части представления в области 24 "время/частота" аудиосигнала и передачи ее в манипулированной форме, как описано ниже, к средству 38 повторного объединения, которое дополнительно соединено с выходом блока 34 обратных фильтров, чтобы получить модифицированную амплитудную часть представления "время/частота" аудиосигнала. Средство 38 повторного объединения объединяет фазовую часть, модифицированную средством 36 обработки фазы, и амплитудную часть представления в области "время/частота" аудиосигнала, модифицированного водяным знаком, и выдает результат, то есть представление "время/частота" аудиосигнала, снабженного водяным знаком, на блок 40 фильтров, обратных первому блоку 20 фильтров. Средство 42 стробирования подключено между выходом блока 40 обратных фильтров и выходом 16. Часть компонентов 34, 38, 40, 42 может рассматриваться как синтезирующая часть блока 10 внедрения, так как она ответственна за формирование аудиосигнала, снабженного водяным знаком, во временном представлении из модифицированного представления "частота/частота модуляции".

Установка блока 10 внедрения описана выше, а его режим функционирования описан ниже.

Внедрение начинается с преобразования аудиосигнала со входа 12 из временного представления в представление "время/частота" средствами 18 и 20, где предполагается, что входной аудиосигнал на входе 12 присутствует в типе, дискретизированном с помощью заранее определенной частоты дискретизации, как последовательность выборок или аудиозначений. Если аудиосигнал присутствует еще не в такой дискретизированной форме, соответствующий аналого-цифровой преобразователь может использоваться в качестве средства осуществления выборок.

Средство 18 стробирования (организации окна) принимает аудиосигнал и извлекает из него последовательность блоков аудиозначений. Для этого средство 18 стробирования (организации окна) объединяет заранее определенное число последовательных аудиозначений аудиосигнала со входа 12 каждый раз, чтобы сформировать временные блоки, и перемножает или стробирует (выделяет) эти блоки, представляющие временное окно, из аудиосигнала 12 посредством функции организации окна или взвешивания, такой как, например, синусоидальное окно, окно KBD или подобные. Этот процесс называют "стробированием" и в качестве примера выполняют так, что отдельные временные блоки относятся к временным секциям аудиосигнала, перекрывающим друг друга, например, на половину так, чтобы каждое аудиозначение было распределено по блокам два раза.

Процесс стробирования средством 18 является примерным, проиллюстрированным более подробно на фиг.2 для случая перекрытия на 50%. Фиг.2 иллюстрирует с помощью стрелки 50 последовательность аудиозначений в той последовательности во времени, в какой они подаются на вход 12. Они представляют аудиосигнал 12 во временной области 22. Индекс n на фиг.2 должен быть отнесен к индексу аудиозначений, увеличивающемуся в направлении стрелки, 52 обозначает функцию стробирования (организации окна), которую средство 18 стробирования применяет к временным блокам. Первые две функции стробирования для первых двух временных блоков обозначаются на фиг.2 индексом 2m и 2m+1 соответственно. Как можно видеть, временной блок 2m и последующий временной блок 2m+1 перекрываются на половину или 50%, и, таким образом, каждый, в общем, имеет половину их аудиозначений. Блоки, сформированные средством 18 и переданные на блок 20 фильтров, соответствуют взвешиванию аудиозначений, принадлежащих к временному блоку, функциональным средством 52 стробирования (организации окна) или их перемножению.

Блок 20 фильтров принимает временные блоки или стробированные блоки аудиозначений, как обозначено на фиг.2 стрелками 54, и преобразует их посредством преобразования 52 "время/частота" блок за блоком в спектральное представление. Таким образом, блок фильтров выполняет заранее определенное разделение спектрального диапазона на заранее определенные диапазоны частот или спектральные компоненты, в зависимости от конструкции. Спектральное представление, например, включает в себя спектральные значения, имеющие частоты, следующие одна за другой от нулевой частоты до максимальной аудиочастоты, на которой основан аудиосигнал и которая, например, равна 44,1 кГц. Фиг.2 представляет примерный случай спектрального разделения на десять поддиапазонов.

Преобразование "блок за блоком" обозначено на фиг.2 множеством стрелок 58. Каждая стрелка соответствует преобразованию одного временного блока в частотную область. Например, временной блок 2m преобразуют в блок спектральных значений 62, как обозначено на фиг.2 столбцом прямоугольников. Каждое спектральное значение относится к различному частотному компоненту или различному диапазону частот, при этом на фиг.2 направление, вдоль которого отложена частота k, должно быть обозначено осью 64. Как упомянуто выше, предполагается, что имеются только десять спектральных компонентов, однако при этом это количество является только иллюстративным примером и в действительности вероятно, должно быть выше.

Так как блок 20 фильтров формирует один блок 60 спектральных значений 62 в расчете на временной блок, получают несколько последовательностей спектральных значений 62 через какое-то время, а именно, одно на спектральный компонент k или поддиапазон k. На фиг.2 эти временные последовательности указаны в направлении линии, которая обозначена стрелкой 66. Стрелка 66, таким образом, представляет временную ось представления "время/частота", в то время как стрелка 64 представляет частотную ось этого представления. "Частота выборки" или расстояние повторения спектральных значений в пределах отдельных поддиапазонов соответствует частоте или расстоянию повторения временных блоков из аудиосигнала. Частота повторения временных блоков, в свою очередь, соответствует удвоенной частоте выборки аудиосигнала, поделенной на количество аудиозначений в расчете на временной блок. Таким образом, стрелка 66 соответствует размерности времени настолько, насколько это символизирует последовательность во времени временных блоков.

Как можно видеть, матрица 68 спектральных значений 62, представляющих собой представление 24 в области "время/частота" аудиосигнала в отношении длительности этих временных блоков, формирует для некоторого количества, здесь, например, количества, равного 8, последовательные временные блоки.

Преобразование 56 "время/частота", выполняемое блок за блоком над временными блоками блоком 20 фильтров, является, например, преобразованием DFT (дискретным преобразованием Фурье, ДПФ), DCT (дискретным косинусным преобразованием, ДКП), MDCT (модифицированным дискретным косинусным преобразованием, МДКП) или подобным. В зависимости от такого преобразования отдельные спектральные значения в пределах блока 60 разделяются на некоторые поддиапазоны. Для каждого поддиапазона каждый блок может содержать более одного спектрального значения 62. В целом, результат в отношении последовательности временных блоков является последовательностью спектральных значений, представляющих временную форму соответствующего поддиапазона и на фиг.2 находящихся в направлении линии 84 в расчете на поддиапазон или спектральный компонент.

Блок 20 фильтров передает блоки 60 спектральных значений 62 к средству 26 обнаружения амплитуды/фазы блок за блоком. Последний обрабатывает комплексные спектральные значения и передает только их амплитуды блоку 28 фильтров. Однако он передает фазы спектральных значений 62 к средству 36 обработки фаз.

Блок 28 фильтров обрабатывает последовательности 70 амплитуд спектральных значений 62 в расчете на поддиапазон аналогично блоку 20 фильтров, а именно посредством преобразования "блок за блоком" этих последовательностей блок за блоком в спектральное представление или модуляционно частотное представление, снова предпочтительно используя стробированные и перекрывающиеся блоки, причем основные блоки всех поддиапазонов предпочтительно являются ориентированными во времени по отношению друг к другу одинаково. Отличием является то, что блок 28 фильтров обрабатывает N спектральных блоков 60 каждой амплитуды спектральных значений одновременно или совместно. N спектральных блоков 60 амплитуд спектральных значений формируют матрицу 68 из амплитуд спектральных значений. Если имеется, например, М поддиапазонов, блок 28 фильтров будет обрабатывать эти амплитуды спектральных значений в матрицы N·M амплитуд спектральных значений каждую. Фиг.3 иллюстрирует примерный случай, где M=N, в то время как, например, принято на фиг.2, что N=10 и M=8. Передача амплитудной части такой матрицы 68 амплитуд спектральных значений к блоку 28 фильтров обозначена на фиг.2 стрелками 72.

После приема амплитудной части N последовательных спектральных блоков или матрицы 68 блок 28 фильтров преобразует - отделяет для каждого поддиапазона - блоки амплитуд спектральных значений соответствующих поддиапазонов, то есть строки в матрице 58, из временной области 66 в частотное представление, в котором, как упомянуто выше, амплитуды спектральных значений могут быть стробированы, чтобы избежать эффектов наложения. Отличием является то, что блок 28 фильтров преобразует каждый из этих блоков амплитуды спектральных значений из последовательностей 70, представляющих временную форму соответствующего поддиапазона, в спектральное представление и таким образом формирует один блок значений модуляции (модуляционных значений) в расчете на поддиапазон, которые на фиг.2 обозначены 74. Каждый блок 74 содержит несколько значений модуляции, которые не проиллюстрированы на фиг.2. Каждое из этих значений модуляции в пределах блока 74 связано с различной частотой модуляции, которое на фиг.2 должно быть отложено по оси 76, которая, таким образом, представляет ось частоты модуляции представления "частота/частота модуляции". Упорядочивая блоки 74 в зависимости от частоты поддиапазона по оси 78, матрица 80 значений модуляции формирует представление в области "частота/частота модуляции" аудиосигнала на входе 12 в временной секции, связанной с матрицей 68.

Как упомянуто выше, во избежание артефактов блок 28 фильтров или средство 26 может содержать внутреннее средство организации окна (стробирования) (не показано), подвергающее, в расчете на поддиапазон, преобразованные блоки, то есть строки матрицы 68 спектральных значений, стробированию посредством функции 82 стробирования до соответствующего преобразования 80 "время/частота модуляции" блоком 28 фильтров в область 30 частоты модуляции, чтобы получить блоки 74.

Снова явно указывается, что последовательность матриц 80, которые со стробированием с 50% перекрытием, как в качестве примера упомянуто выше, перекрывается во времени на 50%, обрабатывается способом, описанным выше. Но отличием является то, что блок 28 фильтров формирует матрицу 80 для последовательных N временных блоков так, что каждая из матриц 80 относится к N временным блокам, которые перекрываются наполовину, как, например, обозначено на фиг.2 посредством функции 84 разбиения на окна, которая представляет стробирование для следующей матрицы.

Значения модуляции представления 30 в области "частота/частота модуляции", когда выдаются блоком 28 фильтров, подаются на средство 32 внедрения водяного знака. Средство 32 внедрения водяного знака затем модифицирует матрицу 80 модуляции или одно или несколько значений модуляции матриц 80 модуляции аудиосигнала 12. Модификация, выполненная средствами 32, может, например, иметь место посредством мультипликативного взвешивания отдельных сегментов "частота модуляции/частота" спектра поддиапазона модуляции или представления в области "частота/частота модуляции", то есть посредством взвешивания значений модуляции в некоторой области пространства "частота/частота модуляции", заданного осями 76 и 78. Также эта модификация может включать в себя установку отдельных сегментов или значения модуляции равными некоторым значениям.

Мультипликативное взвешивание или некоторые значения могут зависеть от водяного знака, полученного на входе 14 заранее определенным способом. Таким образом, установка отдельных значений модуляции или сегментов значений модуляции равными некоторым значениям может происходить адаптивным к сигналу способом, то есть дополнительно в зависимости от самого аудиосигнала 12.

Отдельные сегменты 2-мерного спектра поддиапазона модуляции могут быть получены, с одной стороны, посредством подразделения оси 78 акустической частоты на частотные группы, с другой стороны, дальнейшая сегментация может быть выполнена посредством подразделения оси 76 частоты модуляции на группы частот модуляции. На фиг.1 иллюстрируется пример сегментации частотной оси на 5 групп и оси частоты модуляции на 4 группы, что приводит к получению 20 сегментов. Темные сегменты, например, указывают те местоположения (элементы), где средство 32 модифицирует матрицу 80 модуляции, причем, как упомянуто выше, эти местоположения (элементы), используемые для модификации, могут изменяться во времени. Местоположения предпочтительно выбраны так, что с помощью эффектов маскировки изменения в аудиосигнале в представлении "частота/частота модуляции" являются неслышимыми или едва слышимыми.

После того, как средство 32 модифицировало матрицу 80 модуляции, оно посылает модифицированные значения модуляции матрицы 80 модуляции на блок 34 обратных фильтров, который выполняет обратное преобразование посредством преобразования, которое является обратным к таковому для блока 28 фильтров, то есть, например, IDFT (обратное дискретное преобразование Фурье, ОДПФ), IFFT (обратное быстрое преобразование Фурье, ОБПФ), IDCT (обратное дискретное косинусное преобразование, ОДКП), IMDCT (обратное модифицированное дискретное косинусное преобразование, ОМДКП) или подобное, матрицы 80 модуляции в представление 24 в области "время/частота" на основе блоков 74, то есть разделенной в расчете на поддиапазон, вдоль оси 76 частоты модуляции, чтобы таким образом получить модифицированные спектральные значения амплитудной части. Отличием является то, что блок 34 обратных фильтров преобразует каждый блок модифицированных значений 74 модуляции, принадлежащих некоторому поддиапазону посредством обратного преобразования для преобразования 86 в последовательность спектральных значений амплитудной части в расчете на поддиапазон, результатом согласно вышеупомянутому варианту осуществления является матрица N×М спектральных значений амплитудной части.

Спектральные значения амплитудной части из блока 34 обратных фильтров будут поэтому всегда относиться к двумерным блокам, или матрицам, из потока последовательностей спектральных значений, конечно, в форме, модифицированной с помощью водяного знака. Согласно примерному варианту осуществления эти блоки перекрываются на 50%. Средство (не показано), например, обеспеченное в средстве 34, затем компенсирует стробирование, в этом примерном случае 50% перекрытия, посредством суммирования перекрывающихся повторно комбинированных (рекомбинированных) спектральных значений последовательных матриц спектральных значений, полученных посредством обратного преобразования последовательных матриц модуляции. Здесь потоки или последовательности модифицированных спектральных значений формируются снова из отдельных матриц модифицированных спектральных значений, а именно одна в расчете на поддиапазон. Эти последовательности соответствуют только амплитудной части немодифицированных последовательностей 70 спектральных значений, которые выданы средством 20.

Средство 38 повторного объединения (рекомбинирования) комбинирует спектральные значения амплитудной части блока 34 обратных фильтров, объединенных, чтобы сформировать потоки поддиапазона с фазовыми частями спектральных значений 62, которые были изолированы средством 26 обнаружения непосредственно после преобразования 56 посредством первого блока 20 фильтров, но в форме, модифицированной средством 36 обработки фаз. Средство 36 обработки фаз модифицирует фазовые части способом, отделенным от внедрения водяного знака средством 32, но может быть, в зависимости от этого внедрения, таким, что обнаруживаемость водяного знака в системе детектора или декодера, которая описана ниже со ссылками на фиг.3, является лучшей для обнаружения и/или акустической маскировки сигнала водяного знака в выходном сигнале, снабженном водяным знаком, который должен быть выведен с выхода 16, и, таким образом, неслышимость водяного знака улучшается. Рекомбинация может быть выполнена средством 38 повторного объединения, матрица за матрицей, для матрицы 68 или непрерывно по последовательностям модифицированных спектральных значений амплитудной части в расчете на поддиапазон. Необязательная зависимость манипуляции фазовой части представления "время/частота" аудиосигнала на входе 12 в отношении манипуляции представления "частота/частота модуляции" с помощью средства 32 манипуляции иллюстрируется на фиг.1 стрелкой 88, обозначенной пунктирной линией. Рекомбинация, например, выполняется посредством суммирования фазы спектрального значения к фазовой части соответствующего модифицированного спектрального значения, которое выдается блоком 34 фильтров.

Таким образом, средство 38 формирует последовательности спектральных значений в расчете на поддиапазон подобно тому, как получают непосредственно после блока 20 фильтров из неизменного аудиосигнала, а именно в виде последовательности 70, но в форме, измененной водяным знаком, так чтобы спектральные значения, повторно объединенные (рекомбинированные) и выданные средством 38 и модифицированные в отношении амплитудной части, представляли собой представление "время/частота" аудиосигнала, снабженного водяным знаком.

Блок 40 обратных фильтров, таким образом, снова получает последовательности модифицированных спектральных значений, а именно одно в расчете на поддиапазон. Отличием является то, что блок 40 обратных фильтров получает один блок модифицированных спектральных значений на цикл, то есть одно частотное представление аудиосигнала, снабженного водяным знаком, относящееся к одной временной секции. Соответственно блок 40 фильтров выполняет преобразование, обратное к преобразованию 56 блока 20 фильтров для каждого такого блока спектральных значений, то есть спектральных значений, размещаемых вдоль частотной оси 70, чтобы получить в качестве результата модифицированные стробированные временные блоки или временные блоки стробированных модифицированных аудиозначений. Последующее средство 42 стробирования компенсирует стробирование, которое было введено средством 18 стробирования, посредством суммирования аудиозначений, соответствующих одно другому в перекрывающихся областях, результатом чего является выходной сигнал, снабженный водяным знаком, в представлении 22 во временной области на выходе 16.

Выше описано внедрение водяного знака согласно варианту осуществления согласно фиг.1-2, ниже описано устройство со ссылками на фиг.3, которое является подходящим для успешного анализа выходного сигнала, снабженного водяным знаком и сформированного блоком 10 внедрения, для того чтобы снова восстановить или детектировать из него водяной знак, который содержится в выходном сигнале, снабженном водяным знаком, вместе с полезной аудиоинформацией способом, который является предпочтительно неслышимым для человеческого уха.

Декодер водяного знака согласно фиг.3, который в целом обозначен ссылочной позицией 100, включает в себя вход 112 аудиосигнала для приема аудиосигнала, снабженного водяным знаком, и выход 114 для выдачи водяного знака, извлеченного из аудиосигнала, снабженного водяным знаком. После входа 112 имеются соединенные последовательно и в порядке, перечисленном ниже, средство 118 с