Генератор водяного знака, декодер водяного знака, способ генерации сигнала водяного знака на основе данных двоичного сообщения, способ формирования данных двоичного сообщения на основе сигнала с водяным знаком и компьютерная программа с использованием дифференциального кодирования

Генератор водяного знака, декодер водяного знака, способ генерации сигнала водяного знака на основе данных двоичного сообщения, способ формирования данных двоичного сообщения на основе сигнала с водяным знаком и компьютерная программа с использованием дифференциального кодирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к генератору водяных знаков, обеспечивающему на выходе сигнал водяного знака на основе данных двоичного сообщения. Кроме того, заявляемое изобретение относится к декодеру водяных знаков, формирующему на выходе данные двоичного сообщения на основе маркированного водяным знаком сигнала. Кроме того, представляемое изобретение относится к способу генерации сигнала водяного знака на основе данных двоичного сообщения. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу формирования данных двоичного сообщения на основе маркированного водяным знаком сигнала. В дополнение к этому, заявляемое изобретение связано с соответствующими компьютерными программами.

Ряд предлагаемых конструктивных решений изобретения относится к простой и надежной системе маркирования аудиоконтента цифровыми водяными знаками.

Предшествующий уровень техники

Во многих технических приложениях существует необходимость введения дополнительной информации в данные или в сигнал, представляющий полезные данные, или "основные данные", такие как, например, аудиосигнал, видеосигнал, графика, показания измерений и тому подобное. Часто требуется, чтобы подобного рода дополнительная информация, привязываемая к основным данным (в частности, к аудиоданным, видеоданным, к данным изображения, данным измерений, к текстовой информации и прочее), вводилась таким образом, чтобы она была незаметной для пользователя этими данными. Более того, в ряде случаев желательно, чтобы присоединенная информация не могла быть удалена из основных данных (тех же аудиоданных, видеоданных, данных изображения, данных измерения и так далее).

В особенности это относится к приложениям, где необходима электронная защита авторских прав. Более того, иногда введение в полезные данные важной дополнительной, не воспринимаемой органами чувств, сопутствующей информации просто необходимо. Таким случаем является, например, включение в аудиоконтент служебной информации, содержащей сведения об источнике предлагаемой фонограммы, ее содержимом, о правах, которыми обременен данный аудиоконтент и т.п.

Концепция внедрения дополнительных сведений в полезные данные или в "основные данные" получила название "watermarking", то есть буквально - "нанесение водяных знаков" (маркировка водяными знаками / введение водяного знака). Обсуждение в специализированной литературе методик защиты водяными знаками затрагивает большое число видов полезной информации, как то - фонограммы, видеоматериалы, изображения, тексты и тому подобное.

Дальше дан ряд ссылок на публикации концепций применения цифровых водяных знаков. Сюда относится также широкий спектр пособий, руководств и иных изданий, подробно рассматривающих вопросы электронной защиты водяными знаками.

DE 19640814 С2 описывает метод кодирования, при котором в аудиосигнал вводят незвуковой сигнал данных, и метод декодирования сигнала данных, сопутствующего аудиосигналу в незвуковой форме. Метод кодирования для введения незвукового сигнала данных в звуковой сигнал состоит в преобразовании звукового сигнала в спектральное представление. Данный метод кодирования также включает в себя определение порога маскирования аудиосигнала и подачу псевдошумового сигнала. Этот метод кодирования, кроме того, включает в себя введение сигнала данных и умножение псевдошумового сигнала на сигнал данных с получением сигнала данных с частотным расширением. Метод кодирования наряду с этим включает в себя взвешивание сигнала данных расширения с порогом маскирования и перекрыванием аудиосигнала и сигнал взвешенных данных.

В дополнение к этому в WO 93/07689 описан способ и устройство автоматической идентификации программы, передаваемой радиостанцией или телевизионным каналом или записанной на носителе, путем добавления к звуковому сигналу программы неслышимого кодированного сообщения, идентифицирующего канал телевещания или радиостанцию, программу и/или точную дату. При реализации согласно указанному документу звуковой сигнал передают через аналого-цифровой преобразователь на процессор, предусматривающий возможность дробления частотных составляющих и изменения энергии некоторых частотных составляющих на расчетную величину с формированием кодированного сигнала идентификации. Выход процессора соединен через цифро-аналоговый преобразователь со звуковым выходом для передачи звукового сигнала в эфир или для записи фонограммы. В другом варианте решения по рассматриваемому документу применяют аналоговую полосу пропускания для выделения частотной полосы звукового сигнала, в которой энергия может быть изменена для кодирования звукового сигнала.

В US 5450490 описано устройство и способы введения кода, имеющего, по меньшей мере, одну кодовую частотную составляющую в аудиосигнале. Разные частотные составляющие аудиосигнала оцениваются на возможность маскировать кодовую частотную составляющую для человеческого слуха, и на основании этих оценок задается амплитуда кодовой частотной составляющей. Также дано описание способов и устройства распознавания кода в закодированном аудиосигнале. Кодовую частотную составляющую кодированного аудиосигнала распознают, основываясь на ожидаемой кодовой амплитуде или на амплитуде помехи в диапазоне звуковых частот, включающем в себя частоту кодирующей составляющей.

В WO 94/11989 рассмотрен способ и устройство кодирования/декодирования транслируемых или записанных звуковых фрагментов и мониторинга расположения их слушателей. Описаны способы и устройство кодирования и декодирования информации в составе радиопередач или в составе записанных сигналов звукового фрагмента. В схемотехнической версии, описанной в документе, система мониторирования аудитории кодирует идентифицирующую информацию как составляющую аудиосигнала радиопередачи или фрагмента фонограммы с использованием кодирования расширенного спектра (широкополосное кодирование). Устройство мониторинга принимает акустически воспроизведенную версию радиопередачи или записанного сигнала через микрофон, декодирует идентифицирующую информацию составляющей аудиосигнала независимо от наличия окружающего фонового шума и вносит эту информацию в память, автоматически ведя на данного участника аудитории дневник (журнал), который позже загружается в централизованное системное устройство. Другое устройство мониторинга декодирует дополнительную информацию сигнала радиопередачи, соотнесенный со сведениями дневника аудитории в центральном системном устройстве. Этот монитор может одновременно отправлять данные на централизованное системное устройство, используя телефонную линию модемной связи, и принимать данные от централизованного системного устройства через сигнал, закодированный с использованием технологии расширенного спектра и модулированный по сигналу радиопередачи от третьего лица.

WO 95/27349 раскрывает устройство и способы введения кодов в аудиосигналы и декодирования. Описаны устройство и способы введения кода, имеющего, по меньшей мере, одну кодирующую частотную составляющую в аудиосигнале. Выполняется оценивание способности разных частотных составляющих аудиосигнала маскировать кодовую частотную составляющую для слуха человека, и на базе результатов такого оценивания каждой из кодирующих частотных составляющих присваивается амплитуда. Также дано описание способов и устройства распознавания кода в закодированном аудиосигнале. Кодовую частотную составляющую кодированного аудиосигнала распознают, основываясь на ожидаемой кодовой амплитуде или на амплитуде помехи в диапазоне звуковых частот, включающем в себя частоту кодирующей составляющей.

Между тем, в известных системах нанесения цифровых водяных знаков возникают проблемы надежности, когда на маркированный водяным знаком сигнал влияет допплеровский сдвиг в результате, например, движения устройства, принимающего сигнал с водяным знаком, или в случае рассогласования гетеродинов на стороне генератора водяного знака и на стороне декодера водяного знака.

В контексте сложившейся ситуации задачей заявляемого изобретения является создание концепции нанесения цифровых водяных знаков и концепции распознавания водяного знака, которые способствовали бы повышению надежности в случаях воздействия на сигнал водяного знака доплеровского сдвига частоты и частотных отклонений между гетеродинами генератора водяного знака и декодера водяного знака.

Краткое описание изобретения

Эта задача решается за счет применения генератора водяного знака, декодера водяного знака, способа формирования данных двоичного сообщения, способа формирования данных двоичного сообщения на основе сигнала с водяным знаком и компьютерной программы.

Реализация заявляемого изобретения включает в себя создание генератора электронных водяных знаков, выполненного с возможностью генерации сигнала водяного знака на основе данных двоичного сообщения. Генератор водяного знака включает в свою конструкцию процессор информации, который на основе информационно значимых единиц (например, битов) данных двоичного сообщения формирует первое представление во время-частотной области (время-частотное представление), значения которого отображают данные двоичного сообщения. Генератор водяного знака также включает в свою конструкцию дифференциальный (разностный) кодер, который формирует второе представление в время-частотной области на основании первого время-частотного представления таким образом, что второе время-частотное представление содержит множество значений, в котором разность между двумя значениями второго время-частотного представления является соответствующим значением первого время-частотного представления для кодирования разности значений первого представления во время-частотной области. Кроме того, генератор водяного знака включает в свою конструкцию «провайдер» сигнала водяного знака (устройство вывода сигнала водяного знака), генерирующий сигнал водяного знака на основе второго представления во время-частотной области.

Основа концепции предлагаемого изобретения заключается в том, что устойчивость сигнала водяного знака, например, к эффекту Доплера может быть обеспечена особенно надежно, если смежные значения время-частотной области (например, соседних частотных полос или межбитовых интервалов) будут закодированы таким образом, что у таких смежных составляющих сигнала разность характеристик, выраженных значениями второго время-частотного представления, однозначно коррелировала с соответствующим значением первого представления во время-частотной области. Другими словами, дифференциальное (разностное) кодирование в время-частотной области обеспечивает выход устойчивого сигнала, маркированного водяным знаком, например, когда генерирован аудиосигнал время-частотной области, аудиоконтент которого, маркированный водяным знаком, определен вторым представлением во время-частотной области.

Таким образом, повышенная устойчивость к движению и частотному рассогласованию гетеродинов достигается с помощью дифференциальной модуляции. Действительно, эффект Доплера, вызываемый, в частности, движением преобразователя сигнала, генерирующего аудиосигнал с водяным знаком, относительно декодера этого водяного знака, и частотные рассогласования приводят к ротации модуляционной констелляции, например, стереометрии двоичной фазовой манипуляции (ДФМн / BPSK). Вредные воздействия доплеровского сдвига или частотного рассогласования могут быть снижены или полностью устранены с помощью дифференциального кодирования. Таким образом, дифференциальное (разностное) кодирование дает то эффект, что сигнал с водяным знаком, сформированный на базе второго время-частотного представления, нечувствителен к ротации битов в комплексной плоскости.

В предпочтительном варианте процессор информации реализован с возможностью формирования первого представление во время-частотной области таким образом, что значения первого время-частотного представления отображают данные двоичного сообщения в форме двоичной комбинации. В этом случае дифференциальный кодер формирует производное второе представление во время-частотной области таким образом, что между двумя последовательными значениями второго время-частотного представления есть фазовый переход, если соответствующее значение первого время-частотного представления принимает первое значение, и таким образом, что между последовательными значениями второго время-частотного представления фазового перехода нет, если соответствующее значение первого представления во время-частотной области принимает второе значение, отличное от первого значения.

В предпочтительном варианте устройство вывода сигнала водяного знака ("провайдер" сигнала водяного знака)выполнено с возможностью формирования аудиосигнала на базе второго время-частотного представления таким образом, что частотная компонента водяного знака сигнала водяного знака содержит ступенчатый или плавный фазовый переход в качестве отклика на первое значение первого представления во время-частотной области, и таким образом, что частотная компонента водяного знака сигнала водяного знака содержит постоянную во времени фазу в качестве отклика на второе значение первого представления во время-частотной области, отличающегося от первого значения.

В предпочтительном исполнении устройство вывода сигнала водяного знака выводит первую форму сигнала, задающую форму бита, как отклик на первое значение второго время-частотного представления, и выводит вторую форму сигнала, задающую форму бита, как отклик на второе значение второго время-частотного представления. Провайдер сигнала водяного знака включает в сигнал водяного знака взвешенную или невзвешенную суперпозицию сдвинутых во времени модификаций одной и той же формы сигнала, формирующей бит, в ответ на наличие первого значения в первом время-частотном представлении и включает в сигнал с водяным знаком взвешенную или невзвешенную суперпозицию сдвинутых во времени модификаций первой формы сигнала, формирующей бит и второй формы сигнала, формирующей бит, в ответ на наличие второго, отличного от первого, значения в первом время-частотном представлении. Преимуществом такого варианта осуществления является простота определения различия между суммой (или суперпозицией) сдвинутых во времени модификаций одного и того же сигнала, задающего форму бита, от суммы (или суперпозиции) первого сигнала формирования бита и второго сигнала формирования бита, достаточно различающихся между собой. В силу того что следующие друг за другом сигналы формирования бита испытывают одинаковое или, по меньшей мере, приблизительно одинаковое воздействие канала, по которому передается сигнал с водяным знаком, это несложно учесть в значении первого время-частотного представления, так как прием двух идентичных (или почти идентичных) сигналов формирования бита позволяет сделать заключение, что значение первого время-частотного представления было первым (например, +1). Аналогичным образом, прием любых двух, существенно различающихся, сигналов формирования бита позволяет сделать вывод, что значение первого время-частотного представления было вторым (например, -1).

В предпочтительном варианте осуществления второй сигнал, задающий форму бита, является инверсией первого сигнала, формирующего бит. Это позволяет легко учитывать его в значении первого представления во время-частотной области с минимальными затратами на фильтрацию и/или корреляцию.

Предпочтительное конструктивное решение изобретения включает в себя декодер водяного знака, предназначенный для формирования данных двоичного сообщения в зависимости от сигнала с водяным знаком. Декодер водяного знака включает в свою схему блок формирования время-частотного представления, вырабатывающий первое представление сигнала с водяным знаком во время-частотной области. Декодер водяного знака также включает в свою схему дифференциальный декодер, предназначенный для выведения второго представления во время-частотной области из первого представления во время-частотной области таким образом, что значения второго время-частотного представления зависят от разностей фаз двух соответствующих (и, предпочтительно, смежных) значений первого время-частотного представления. Кроме того, декодер водяного знака включает в свою схему детектор синхронизации, предназначенный для извлечения данных синхронизации из второго время-частотного представления. Наряду с этим, декодер водяного знака включает в свою схему экстрактор водяного знака для извлечения данных двоичного сообщения из первого представления сигнала с водяным знаком во время-частотной области или из второго представления сигнала с водяным знаком во время-частотной области с использованием информации о синхронизации.

Другая аппаратная версия представленного изобретения также имеет в своем составе декодер водяного знака, предназначенный для формирования данных двоичного сообщения в зависимости от сигнала с водяным знаком. Этот декодер водяного знака включает в свою схему блок формирования время-частотного представления, вырабатывающий первое представление сигнала с водяным знаком во время-частотной области, и дифференциальный декодер. Дифференциальный декодер выполнен с возможностью формирования второго время-частотного представления на основе первого время-частотного представления таким образом, что значения второго время-частотного представления зависят от разностей фаз двух соответствующих значений первого время-частотного представления. Декодер водяного знака также включает в свою схему экстрактор водяного знака, предназначенный для извлечения данных двоичного сообщения из второго представления во время-частотной области.

Рассматриваемые технические решения по заявляемому изобретению базируются на заключении, что безотказность декодирования водяного знака может быть повышена за счет оценивания разности фаз смежных значений первого время-частотного представления, в котором отображены, например, амплитуды или энергия и фазы сигнала с водяным знаком в различных частотных диапазонах для множества временных интервалов. Установлено, что разности соседних (скажем, смежных по времени или по частоте) значений первого представления во время-частотной области, которое может быть построено на базе аудиосигнала с водяным знаком, например, с помощью банка фильтров или преобразования Фурье или МДКП, как правило, устойчивы к многим типичным искажениям канала, таким как достаточно медленные изменения в канале, доплеровский сдвиг частоты и тому подобное. В силу этого достигается надежность построения второго представления во время-частотной области, нечувствительного к изменениям в канале, по которому передается сигнал, маркированный водяным знаком. Следовательно, описанный выше декодер водяного знака обеспечивает очень высокий уровень надежности.

Предпочтительное конструктивное решение устройства формирования время-частотного представления характеризуется возможностью выведения для множества полос частот и для множества интервалов времени гибких битовых коэффициентов, описывающих амплитуду и фазу сигнала с водяным знаком в соответствующих частотных диапазонах и интервалах времени. Дифференциальный декодер реализован с возможностью вычисления значения второго время-частотного представления, связанного с данной полосой частот и данным отрезком времени, исходя из двух соответствующих значений первого представления во время-частотной области или из его предобработанной версии. Использование двух значений первого время-частотного представления для выведения одного значения второго время-частотного представления дает возможность рассчитать разности фаз двух значений первого представления во время-частотной области. В таких вычислениях могут быть задействованы как действительные, так и/или комплексные числа. Благодаря этому любые медленные изменения в канале, не оказывающие существенное воздействие на соседние значения первого время-частотного представления, могут быть приближенно компенсированы с помощью двух значений первого время-частотного представления, дающих производные значения второго время-частотного представления.

В предпочтительной компоновке декодер водяного знака включает в себя банк фильтров анализа для свертывания сигнала с водяным знаком, или производного от него сигнала понижающего микширования, с функцией формирования бита. В этом случае декодер водяного знака предусматривает временную дискретизацию результата свертки с получением дискретных значений времени первого время-частотного представления. Декодер водяного знака реализован с возможностью подстройки тактовой частоты, использованной при дискретизации результата свертки, по разрешению подмежбитового интервала в соответствии с данными синхронизации для приведения к максимальному значению отношения сигнал-шум и минимизации коэффициента взаимного влияния символов. Было определено, что выходной сигнал такого банка фильтров анализа применим в качестве первого представления во время-частотной области для дифференциального декодирования. Кроме того, было определено, что дифференциальное декодирование обеспечивает надлежащие результаты для первого представления во время-частотной области даже при наличии небольшого тактового рассогласования с результатом дискретизации после свертки.

В предпочтительном конструктивном решении дифференциальный декодер вырабатывает независимое второе представление во время-частотной области для каждой полосы частот, обеспечивая таким образом независимое вращение фаз сигнала с водяным знаком в разных полосах. Детектор синхронизации или декодер водяного знака совокупно обрабатывает ряд значений время-частотного представления фрагмента отдельного интервала времени, включающего в себя различные полосы частот, вырабатывая данные синхронизации или бит данных двоичного сообщения. Было подтверждено, что дифференциальное декодирование обеспечивает надлежащую совместную обработку значений второго время-частотного представления даже без применения корректора канала и даже независимо от параметров состояния канала. Таким образом, сама концепция изобретения обеспечивает ее особо эффективное техническое осуществление.

Заявляемое изобретение предусматривает включение в аппаратную конфигурацию портативного устройства распознавания водяного знака. Устройство распознавания водяного знака включает в себя микрофон, генерирующий электрический микрофонный сигнал, и декодер водяного знака, как рассматривалось выше. Декодер водяного знака принимает сигнал микрофона как сигнал с водяным знаком. На практике установлено, что применение относящегося к изобретению декодера водяного знака особенно выигрышно в таком портативном устройстве распознавания водяного знака, анализирующем уловленный микрофоном аудиосигнал, потому что этот декодер водяного знака наименее чувствителен к таким типичным искажениям канала, как, например, доплеровские сдвиги, нули передаточной функции и тому подобное.

К заявленному изобретению также относятся способ генерации сигнала водяного знака на основе данных двоичного сообщения и способ формирования данных двоичного сообщения в зависимости от маркированного водяным знаком сигнала. Изобретение также реализуется через компьютерные программы для осуществления названных способов.

Относящиеся к изобретению способы и компьютерные программы основаны на тех же концептуальных аспектах, что и описанное выше схемотехническое решение.

Краткое описание фигур

Далее, варианты технических решений в соответствии с предлагаемым изобретением будут описаны со ссылкой на прилагаемые фигуры, где на фиг.1 дана принципиальная блочная схема устройства ввода водяного знака согласно изобретению; на фиг.2 дана принципиальная блочная схема декодера водяных знаков согласно изобретению; на фиг.3 дана более подробная принципиальная блочная схема генератора водяных знаков согласно изобретению; на фиг.4 дана подробная принципиальная блочная схема модулятора как элемента схемотехники изобретения; на фиг.5 дана блок-схема рабочего цикла психоакустического процессора как элемента схемотехники изобретения; на фиг.6 дана блок-схема рабочего цикла процессора психоакустической модели как элемента схемотехники изобретения; на фиг.7 отображен график зависимости спектральной плотности мощности аудиосигнала на выходе блока 801 от частоты; на фиг.8 отображен график зависимости спектральной плотности мощности аудиосигнала на выходе блока 802 от частоты; на фиг.9 дана блок-схема расчета амплитуды; на фиг.10A показана принципиальная схема модулятора; на фиг.10B графически представлен пример распределения коэффициентов на время-частотной плоскости; на фиг.11A и 11B в принципиальных блочных схемах представлено альтернативное конструктивное решение модуля синхронизации; фиг.12A графически отображает задачу временного выравнивания водяного знака; фиг.12B графически отображает задачу идентификации начала сообщения; фиг.12C графически иллюстрирует построение временного соответствия последовательностей синхронизации в режиме синхронизации полного сообщения; фиг.12D графически иллюстрирует построение временного соответствия последовательностей синхронизации в режиме синхронизации неполного сообщения; на фиг.12E графически представлены входные данные модуля синхронизации; на фиг.12F графически представлена концепция идентификации точки синхронности; на фиг.12G дана принципиальная блочная схема коррелятора сигнатуры синхронизации (маркировки совпадения); фиг.13A графически иллюстрирует пример временной свертки; фиг.13B графически иллюстрирует пример поэлементного перемножения битов и последовательностей расширения; на фиг.13C представлен график сигнала на выходе коррелятора сигнатуры синхронизации после усреднения по времени; на фиг.13D представлен график сигнала на выходе коррелятора сигнатуры синхронизации после фильтрации с использованием функции автокорреляции сигнатуры синхронизации; на фиг.14 дана принципиальная блочная схема конструктивного решения экстрактора водяного знака в соответствии с изобретением; фиг.15 схематически отображает выбор части представления во время-частотной области в качестве кандидатного сообщения; на фиг.16 показана принципиальная блочная схема модуля анализа; на фиг.17A показана спектрограмма выходного сигнала коррелятора синхронизации; на фиг.17B схематически отображены декодированные сообщения; на фиг.17C графически отображено положение синхронизации, выделенное из сигнала с водяным знаком; на фиг.18A графически представлены полезная информация, полезная информация с конечной последовательностью Витерби, полезная информация в кодировке по Витерби и полезная нагрузка в кодировке по Витерби в закодированной с повторениями версии; на фиг.18B графически отображены поднесущие частоты, используемые для введения маркированного водяным знаком сигнала; на фиг.19 графически представлены некодированное сообщение, кодированное сообщение, сообщения синхронизации и сигнал водяного знака, в котором к сообщениям применена последовательность синхронизации; на фиг.20 схематически отображен первый шаг алгоритма так называемой "ABC-синхронизации"; на фиг.21 графически отображен второй шаг алгоритма так называемой "ABC-синхронизации"; на фиг.22 графически отображен третий шаг алгоритма так называемой "ABC-синхронизации"; на фиг.23 показана схема сообщения, содержащего полезную информацию и составляющую CRC; на фиг.24 дана принципиальная блочная схема реализации генератора водяных знаков согласно изобретению; на фиг.25 дана принципиальная блочная схема декодера водяных знаков согласно изобретению; на фиг.26 дана принципиальная блочная схема декодера водяных знаков согласно изобретению; на фиг.27 дана принципиальная блочная схема реализации портативного устройства распознавания водяного знака в соответствии с изобретением; на фиг.28 дана блок-схема способа формирования сигнала с водяным знаком в зависимости от данных двоичного сообщения; и на фиг.29 дана блок-схема способа формирования данных двоичного сообщения в зависимости от сигнала, маркированного водяным знаком.

Подробное техническое описание

1. Генерация водяного знака

1.1 Генератор водяных знаков в соответствии с фиг.24

Далее, со ссылкой на принципиальную блочную схему на фиг.24 будет описан генератор водяных знаков 2400.

Генератор водяных знаков 2400 предназначен для приема данных двоичного сообщения 2410 и генерации на их основе сигнала с водяным знаком 2420.

Генератор водяного знака 2400 включает в свою схему процессор информации 2430, который формирует в зависимости от информационных единиц (например, битов) данных двоичного сообщения 2410 первое представление во время-частотной области (первое время-частотное представление) 2432, значения которого отображают данные двоичного сообщения 2410.

Генератор водяного знака 2400 также включает в свою схему дифференциальный (разностный) кодер 2440, который формирует второе представление во время-частотной области (второе время-частотное представление) 2442 на основе первого представления во время-частотной области 2432 таким образом, что второе время-частотное представление 2442 содержит множество значений, разность между двумя из которых выражает соответствующее значение первого время-частотного представления 2432, для выполнения дифференциального кодирования значений первого представления во время-частотной области 2432.

Кроме того, генератор водяного знака 2400 включает в свою схему устройство вывода сигнала с водяным знаком 2450, которое формирует сигнал, маркированный водяным знаком 2420, на базе второго представления во время-частотной области 2442.

Генератор водяных знаков 2400 может быть дополнен любыми из отличительных признаков и функциональных возможностей, рассмотренных ниже в разделе 3.

1.2. Способ формирования сигнала с водяным знаком на основе данных двоичного сообщения в соответствии с фиг.28.

Рассмотрим со ссылкой на блок-схему фиг.28 алгоритм формирования сигнала с водяным знаком на основе данных двоичного сообщения.

Способ 2800 на фиг.28 включает в себя шаг 2810 формирования на основе информационных единиц данных двоичного сообщения первого время-частотного представления, значения которого отображают данные двоичного сообщения.

Способ 2800 также включает в себя шаг 2820 формирования на основе первого представления во время-частотной области второго представления во время-частотной области таким образом, что второе время-частотное представление содержит множество значений, разность двух из которых выражает соответствующее значение первого время-частотного представления для дифференциального кодирования значений первого представления во время-частотной области.

Наряду с этим, способ 2800 включает в себя шаг 2830 генерации сигнала, маркированного водяным знаком, на основе второго время-частотного представления.

Безусловно, способ 2800 может быть дополнен любыми из обсуждаемых здесь существенных признаков и функциональных возможностей, как и относящееся к изобретению оборудование.

2. Декодирование водяного знака

2.1. Декодер водяных знаков в соответствии с фиг.2

Дальше, со ссылкой на принципиальную блочную схему на фиг.25 будет описан декодер водяных знаков 2500.

Декодер водяных знаков 2500 предназначен для формирования данных двоичного сообщения 2520 в зависимости от сигнала с водяным знаком 2510.

Декодер водяного знака 2500 включает в свою схему блок формирования время-частотного представления 2530, который формирует первое представление во время-частотной области 2532 сигнала с водяным знаком 2510.

Декодер водяного знака 2500 также включает в свою схему дифференциальный декодер 2540, который формирует второе время-частотное представление 2542 на основе первого время-частотного представления 2532 таким образом, что значения второго время-частотного представления 2542 зависят от разностей фаз двух соответствующих (преимущественно, смежных) значений первого время-частотного представления 2532.

Кроме того, декодер водяного знака 2500 включает в свою схему детектор синхронизации 2550, который выводит из второго время-частотного представления 2542 данные синхронизации 2552.

Наряду с этим, декодер водяного знака 2500 включает в свою схему экстрактор водяного знака 2560, который извлекает данные двоичного сообщения 2520 из первого представления во время-частотной области 2532 сигнала с водяным знаком 2510 или из второго представления во время-частотной области 2542 сигнала с водяным знаком 2510, исходя из данных синхронизации 2552.

Безусловно, декодер водяных знаков 2500 может быть дополнен любыми из отличительных признаков и функциональных возможностей, рассматриваемых здесь применительно к декодированию водяных знаков.

2.2. Декодер водяных знаков в соответствии с фиг.26

Дальше, со ссылкой на принципиальную блочную схему на фиг.26 будет описан декодер водяного знака 2600.

Декодер водяного знака 2600 предназначен для приема сигнала с водяным знаком 2610 и извлечения из него данных двоичного сообщения 2620.

Декодер водяного знака 2600 имеет в своем составе блок формирования время-частотного представления 2630, формирующий первое представление во время-частотной области 2632 сигнала с водяным знаком 2610.

Декодер водяного знака 2600 также имеет в своем составе дифференциальный декодер 2640, предназначенный для формирования второго время-частотного представления 2642 на основе первого время-частотного представления 2632 таким образом, что значения второго время-частотного представления зависят от разностей фаз двух соответствующих (и, преимущественно, смежных по времени) значений первого время-частотного представления 2632.

Наряду с этим, декодер водяного знака 2600 имеет в своем составе экстрактор водяного знака 2650, предназначенный для извлечения данных двоичного сообщения 2620 из второго время-частотного представления 2642.

Безусловно, декодер водяного знака 2600 может быть дополнен любым из средств и функциональных возможностей, рассмотренных здесь применительно к декодированию водяных знаков.

2.3. Устройство распознавания водяного знака в соответствии с фиг.27

Ниже, опираясь на принципиальную блочную схему на фиг.27, рассмотрим портативное устройство распознавания водяного знака 2700.

Портативное устройство распознавания водяного знака 2700 укомплектовано микрофоном 2710, генерирующим на выходе электрический микрофонный сигнал 2712.

Портативное устройство распознавания водяного знака 2700 также имеет в своем комплекте декодер водяного знака 2720, который может быть идентичным декодерам водяного знака, описанным здесь.

Декодер водяного знака 2720 предназначен для приема сигнала микрофона 2712 как сигнала маркированного водяным знаком, для извлечения из него данных двоичного сообщения 2722.

Безусловно, декодер водяного знака 2720 может быть дополнен любым из средств и функциональных возможностей, описанных здесь относительно декодирования водяных знаков.

2.4. Способ формирования данных двоичного сообщения в зависимости от сигнала с водяным знаком в соответствии с фиг.29.

Дальше, со ссылкой на блок-схему на фиг.29 будет рассмотрен способ 2900 формирования данных двоичного сообщения в зависимости от сигнала с водяным знаком.

Способ 2900 включает в себя шаг 2910 формирования первого представления во время-частотной области сигнала с водяным знаком.

Способ 2900 также включает в себя шаг 2920 формирования второго время-частотного представления на основании первого время-частотного представления таким образом, что значения второго время-частотного представления зависят от разностей фаз двух соответствующих (предпочтительно, соседних) значений первого время-частотного представления.

Одновременно, способ 2900 включает в себя шаг 2930 получения из второго время-частотного предст