CN1276936A - 视频的压缩后隐藏数据的传送 - Google Patents

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Abstract

按照可见度阈值在组合变换样本中与视频变换数据一起基本上不可觉察地携带辅助数据(315,414)。辅助数据(315,414)提供电视观看活动的检验的复制保护方案的能力。从压缩的分组化数据流中抽取视频变换样本(240)并在需要时将其归一化。辅助数据(315,414)调制不同空间频率中的诸如伪噪声(PN)扩展频谱信号(412,630)等数据载波序列以提供辅助数据副带样本(SPDO－SPDN－1),它们又与一或多个空间频率中的视频变换样本(SSO－SSN－1)组合以提供组合副带样本。然后将组合变换样本(SS’O－SS’N－1)多路复用到分组化数据流(462)中。在解码器(368)中,解调组合变换样本来恢复辅助数据信号(672)。

Description

视频的压缩后隐藏数据的传送
本发明涉及在音频或视频信号中隐藏数据的方法及装置，而更具体地涉及在现有通信信道上正在传递的压缩数字音频或视频数据流中提供不可觉察的辅助数据信号的方案。本方案称作视频压缩后隐藏数据传送(PC-HDT)。除了数字数据存储介质以外，还公开了从该音频或视频信号恢复隐藏的数据的对应方法及装置。
通常，携带附加信息的传输信道的容量受信道带宽的限制。由于通信信道的带宽受电磁波谱的现实性的限制，并且对于无线信道，可能受法律管制，已研制出用于提高给定带宽的信道内能携带的信息量的技术。例如，用于压缩数字数据以便在给定的带宽或数据存储空间内挤压更多数据的技术是众所周知的。
压缩是指减少编码源信号所需的数据位数以便可用解码器以可接受的保真度恢复该源信号而言。例如，已知人眼对视频信号的高频分量中的幅度变化的敏感度相对地低。类似地，人耳对音频信号的高频分量中的幅度变化的敏感度相对地低。从而，可用分配较少的位给高频分量的频率变换技术编码音频与视频数据。以这一方式，减少了必须传输的数据位的总数，同时仍提供满意的画面与声音。
随着电视、计算机图形、紧致盘、数字照相机之类中数字音频及视频内容的使用的增加，在一些情况中可能希望在数字音频及视频信号中提供隐藏的数据。例如，可能希望能携带音频或视频数据的附属数据，以提供防止音频或视频信号未经正当授权的复制，或者控制音频或视频节目或与视频信号关联的其它信息(如多媒体)的使用的复制管理方案。此外，也可能隐藏诸如音频或视频节目的名称、源、赞助人与/或演出人等标识音频或视频信号的内容的信息、以及用于市场研究或商业验证的民意测验信息。该方案应与各种存储介质兼容，其中包括诸如数字视盘(DVD)等光学存储介质、包含CD-ROM在内的紧致盘(CD)以及诸如视频盒式录象带(VCR)等磁存储介质。
此外，音频或视频信号所携带的附属信息实际上应是不受限制的。例如，允许携带与音频信号完全无关的数据(如与电影一起传输股票价格数据或“电子优待券”)是有利的。再者，用来在音频或视频信号中隐藏数据的方案应能隐藏调制的载波、未调制的载波(如导频)或两者的组合。
可能进一步希望辅助信息基本上不可觉察地与基本音频或视频信号同时传输。在一种这样的技术中，音频或视频信道的带宽保持不变，而将附加信息与音频或视频信息组装在一起使之能被检索而不明显地降低基本音频或视频信号的质量。
这一方案应与不具备检索辅助信息能力的音频或视频解码器以及能够检索辅助信息的特殊解码器兼容。此外，视频解码器可具有在将视频数据变换到象素域之前从视频数据中减去补充信息的能力，以便基本上不降低质量恢复视频信息。
这一方案应与现有的数字视频数据通信方案兼容，在其中将视频信号数字化、空间变换、压缩、组装成预定义的帧格式、然后以位流形式传输。因而这一方案应允许将隐藏数据嵌入压缩的变换样本中而无须完全解压缩该信号。
这一方案应提供一种用于将辅助数据隐藏在作为事先存在的位流在现有通信路径上传输的数字音频或视频数据流中的方法，该方法基本上不改变音频或视频信号的质量或与位流中的其它数据干扰。
具体地，本方案应允许在数字压缩视频数据流的各副带(如空间频率)或数字压缩数据流的各副带中提供辅助数据。类似地，本方案应允许从压缩的数字音频或视频信号中恢复辅助数据。最后，本方案应提供辅助信号的频谱整形以改进其隐蔽性。
本发明涉及具有上述及其它优点的用于传送及恢复隐藏在数字音频或视频信号中的信息的方法及装置。
按照本发明，提供了以预先存在的位流在通信信道上传输的压缩数字音频或视频信号中隐藏辅助信息的方法与装置，而无须为了嵌入辅助数据而完全解压缩该音频或视频数据。此外，通过将相同的辅助数据嵌入到音频或视频数据的不同副带中，得到有利的信噪比(SNR)特征。能提供辅助数据信号的频谱整形来改进其隐蔽性。
在数字视频数据流中提供辅助数据副带样本的方法包含提供来自数据流的多个视频变换样本的步骤。各变换样本与一个空间频率关联。可利用离散余弦变换(DCT)或其它变换来空间变换象素数据以提供随后从数据流中恢复的视频变换样本。用辅助数据信号将诸如M进制扩频信号(其中M≥2)或其它“白”色噪声信号进行调制以提供辅助数据副带样本。将辅助数据副带样本与对应的视频变换样本组合以产生组合的变换样本，其中这些辅助数据副带样本是基本上觉察不到地携带的(如不可见地)。这便是，从组合变换样本恢复的象素数据具有与从视频变换样本恢复的象素数据基本上相同的图象质量。对于一般观看者，辅助数据副带样本的存在不降低图象质量。组合变换样本是为在数字视频数据流中传送提供的。
在替代实施例中，在数字视频数据流中编码多层辅助数据副带样本。各层可具有唯一对应的伪噪声(PN)序列或者通过移位这些层的相对位置而使用同一PN序列。此外，可将来自不同辅助信号的副带样本嵌入数字视频数据流中各自的不同空间频率(如每一频率一个信号)、相同的空间频率(如每一频率一个以上信号)、或它们的组合中。数字载波序列可包括扩展频谱PN序列、“稀疏”PN序列、“样本旋转移动”序列、或“位旋转移动”序列。
当视频变换样本具有非均匀的功率谱时，本方法包括归一化视频变换样本来提供近似均匀的功率谱的步骤。归一化步骤之后去归一化该组合变换样本来复原该视频变换样本的非均匀功率谱，及按照非均匀功率谱频谱整形组合变换样本中的辅助数据副带样本。
可用不同的辅助数据信号调制数据载波序列以便允许携带其中各自的辅助数据副带样本对应于不同辅助数据信号的组合变换样本。这便是各组合变换样本可携带来自不同辅助数据信号的辅助数据副带样本。在解调时，能独立地跟踪这些组合变换样本来恢复各自的辅助数据信号。
作为替代，组合变换样本可携带来自单一辅助数据信号的辅助数据副带样本，使得单一图象的组合变换样本的串行解调能得出来自该单一辅助数据信号的辅助数据副带样本的串行恢复。
在另一替代实施例中，来自多个辅助数据信号的辅助数据副带样本携带在单一空间频率中。这允许时分复用方案，例如，其中时间上接连的来自单一空间频率的第一、第二与第三组合变换样本分别包含来自第一、第二与第三辅助数据信号的辅助数据副带样本。
分配位来根据可见度阈值量化组合副带样本，使得辅助数据副带样本基本上不可觉察的。例如，可见度阈值可提供视频变换样本相对于应保持的辅助数据副带样本的最小信噪比。
视频变换样本可包括来自内编码的图象与/或差分编码图象的空间变换象素数据。对于差分编码图象，由于减少了分配给编码差分信号的位的数目。相对于内编码图象可减小辅助数据的位速率。
类似地，提供了从压缩数字视频数据流恢复表示辅助数据信号的辅助数据副带样本的方法。辅助数据副带样本是通过用辅助数据信号调制第一数据载波序列提供的。辅助数据副带样本是与数据流中的组合变换样本中的视频变换样本一起携带的。
从数据流恢复组合变换样本，并提供与第一数据载波序列对应的复原数据载波序列，利用复原数据载波序列处理组合变换样本来恢复辅助数据副带样本。处理可包含下述步骤：利用复原数据载波序列解调(如混频)恢复的组合变换样本来恢复辅助数据副带样本；以及积分恢复的辅助数据副带样本来提供去扩展辅助数据副带样本。去扩展是通过混频与积分的组合完成的。跨越选择的空间频率求和去扩展的辅助数据副带样本来恢复辅助数据信号。
当视频变换样本具有非均匀的功率谱时，归一化组合变换样本来为组合变换样本中的视频变换样本提供大致上均匀的功率谱。
可在视频变换样本的多个空间频率上滤波复原数据载波序列，在这一情况中可在多个空间频率中携带辅助数据副带样本。
还公开了对应的编码与解码装置。
此外，公开了压缩数字数据存储介质，它包含用于存储包含表示视频信号的视频变换样本及表示辅助数据信号的辅助数据副带样本的组合变换样本的存储装置。辅助数据副带样本是通过在至少对应于视频变换样本的一个空间频率上用辅助数据信号调制数据载波序列提供的。辅助数据副带样本基本上不可觉察地携带在视频信号中，并且是按照视频变换样本频谱整形的。该存储介质还包含用于允许从辅助数据副带样本恢复辅助数据信号的装置。
图1为常规心理视觉视频编码器的框图；
图2为作为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统的输入而提供的副带编码数字视频信号的常规帧格式化的示意图；
图3a为按照本发明的视频压缩后隐藏数据传送编码器的第一代表性应用的框图；
图3b为按照本发明的视频压缩后隐藏数据传送解码器的第二代表性应用的框图；
图4为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统编码器的框图；
图5为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统编码器的另一实施例的框图；
图6为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统解码器的框图；
图7为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统编码器的另一实施例的框图；以及
图8为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统解码器的另一实施例的框图。
本发明涉及在现有频道上正在传递的压缩的数字视频数据流中提供不能觉察的副带编码的辅助数据信号的方法及装置，短语“副带编码的”包含诸如正交镜象滤波器(QMF)与棱锥编码等基于滤波器组的编码以及诸如离散傅里叶变换、离散余弦变换、Karhunen-Loeve变换、WalshHadamard变换、弱波变换及其它已知的空间变换等变换编码。术语“变换编码的”具体指诸如在两(或多)维空间变换的数据。
本发明是与依赖于包含诸如电影专家组(MPEG)的MPEG-2视频标准在内的某种形式的空间变换编码技术的现有当代视频压缩算法兼容的。在MPEG-2标准下，数字视频数据能在分组传送流中与其它数字数据(如音频、闭路字幕数据、股票价格、等等)一起传输，该分组传送流是通过卫星或地面方法传输到个人家中或有线电视分配系统的头端的。作为替代，可从诸如数字视盘(DVD)、紧致盘(CD)或数字视频盒式带(DVC)等编码的源介质本地提供传送流。
由于成象系统中表示可视信息的方法，在传统的图象表示中存在着内在冗余性。画面的数字表示是通过在各抽样点(如象素)上记录场景的强度或亮度(如亮度)达到的，其中，象素的二维阵列表示画面。虽然在成象系统中将各象素值表示为幅值或电压，人的视觉对象素之间的结构关系更协调，而不是对单个象素的精确值。
发掘象素之间的这一关系的一种方法是用一组滤波器或频谱分析仪模拟视觉。这种频域表示是合理的，因为低通滤波的画面与全带宽画面相比看起来只是稍为模糊，但仍传递大多数视觉上重要的信息给人类看者。这对诸如符合国际标准组织(ISO)颁布的联合两级成象组(JBIG)与联合照相专家组(JPEG)标准的静止图象以及诸如符号MPEG-1或MPEG-2标准的移动图象都正确。这里使用的术语“视频”指称静止图象与移动两者。当然，一个移动图象包括一系列静止图象。
各图象(诸如16×16象素宏块)可独立于其它图象编码(如内编码)或相对于诸如来自前一或后一帧的另一图象差分编码。
一旦在频域中，便能利用图象的逐个象素表示中的某些冗余，因为视频对画面的高空间频率分量中引入的噪声较不敏感。此外，视觉是对数性的，在于在给定频率上的强度值的广阔范围上各频率上所要求的保真度或信噪比(SNR)是在一定程度上恒定的。从而，一旦信噪比超过一定的阈值，噪声不再可见。见诸如Stromeyer与Julesz“视觉中的空间频率屏蔽：临界带与屏蔽扩展”美国光学学会学报，卷62，1972年10月。所要求的SNR通常大约30dB，在这里称作“可见度阈值”。已用作带有宽带(如随机)噪声的模拟电视信号的可见度阈值的加权噪声功率SNR26-52dB也可以是适当的。通常，通过实验能确定满意的SNR。在量化视频图象时，在图象压缩标准中可使用可见度阈值。
诸如在A.N.Netravali与B.G.Haskell的“数字画面，表示与压缩(第二版)”(Plenum出版社，纽约，NY，1995)中所讨论的，人类视觉的心理视觉模型将刺激的可见度阈值定义为变得可见或则成为不可见时的刺激的强度。这里讨论的刺激指称在其中存在辅助数据的图象区，这在下面将更全面地说明。在该阈值上人类观察者检测出的概率为50％。多种因素影响可见度阈值，其中包含该刺激在其上呈现的平均背景亮度级、时间与空间中的阈上亮度变化以及刺激的空间形状与时间变化。其它变量包含图象的尺寸(如电视屏幕)、观看距离、环境光强度及观察者的视觉分辨能力。
对诸如NTSC(国家电视标准委员会)标准的模拟视频使用6MHz带宽对大多数观察者能提供满意的图象质量。对应的压缩数字图象可在小于5Mbps(兆位每秒)的数据率上传输。此外，ATSC(高级电视标准委员会)新提出的高清晰度电视(HDTV)系统能用数字压缩在20Mbps上传输30MHz带宽视频信号。在这两种数字信号中，都在进行分析与压缩之前用诸如DCT等空间变换将画面变换到频域中。
频域分析对于视频不如对音频健全与精确，因为视频的与频率相关的屏蔽现象尚未完全理解。感觉信号在其中是静止的范围对于视觉比对于听觉要短得多。从而，与音频压缩方案中高达256点的快速傅里叶变换(FFT)相比，对于大多数视频压缩方案采用较短的变换大小，诸如8点DCT(在各维上)。同时，对于相位信息，视频比音频要敏感得多，因此视频处理必须非常局部化，诸如在各方向上在若干象素以内。此外，与音频中的时间方向不同，视频没有“空间方向性”，因此滤波操作应是各向同性的。
可利用多种编码技术编码音频与视频数字数据。具体地，副带编码是频谱波形编码的一种形式，它在现代音频数据压缩方案中常用，但也能用于其它数据波形。
一般可使用多种技术将表示数据的模拟波形编码到数字域中，这些技术包含诸如脉冲码调制(PCM)与差分脉冲码调制(DPCM)等时间波形编码、基于模型的源编码、及频谱波形编码。频谱波形编码包含自适应变换编码与副带编码。这里所用的术语“副带编码”意味着包含基于滤波器组的编码与变换编码。这两种方法是相似的，因为在两种情况中都编码对应于预定义频带或波形的空间频率的数据。
对于自适应变换编码，将波形抽样并分成带有预定数目数据样本的帧。利用DCT或其它变换将各帧中的数据变换到频谱域中，然后编码。
对于基于滤波器组的编码，将模拟信号滤波到若干频带或副带中，并将各副带中的信号分开编码。例如，在语音编码中，副带在低频上通常较窄，因为在低频上量化噪声更引人注意，并分配给低频副带比高频副带多的编码位。
可通过测定各副带中的信号能量的量从音频或视频信号获得频谱包络(即功率谱)，其中信号功率是与信号幅度的平方成正比的。在编码之前可利用这一信息来归一化副带样本，例如，通过用最大幅度值定标样本使得所有归一化样本具有零与1之间的值。换算因子可与编码数据样本一起传输以便在接收机上重构信号。
此外，在分配位来编码各副带中的数据中能有利地利用频谱包络信息。例如，由于副带中感觉上能容忍的噪声量是与该副带中的信号能量成正比的，具有相对较高信号能量的副带频率中的量化噪声更能容忍，而能分配较少的位给来自这些副带的数据样本。此外，具有明显高于相邻副带的信号能量的副带有可能会“淹没”相邻副带。从而，感觉不到相邻副带中的附加量化噪声，而能分配较少的位用于编码较弱的副带。在许多现代音频编码器中，通常每一数据样本分配3或4位。对于视频变换样本，可使用多达8至10位。可将位分配数据与编码数据样本一起传输，以便在接收机上信号的逆量化。
图1为传统心理视觉视频编码器的框图。可利用一般性地示出在100上的心理视觉编码器提供压缩数字信号中的视频变换样本给结合图4、5与7讨论的本发明的压缩后隐藏数据传送编码器。首先，编码器通过终端105接收数字视频数据。
通过线路115将数字视频信号传递给DCT单元120，及通过线路155给心理视觉模型160。DCT单元120执行视频信号从时域到频域的映射。例如，可用8×8 DCT来提供64个不同空间频率中的视频变换样本。源图象样本的各8×8块主要是64点离散信号，它是两个空间维度的函数。DCT单元120将信号分解成64个正交基信号，各基信号包含描述视频信号的频谱的64个唯一的空间频率之一。从DCT单元120输出的系数值表示包含在该输入视频信号中的二维空间频率的相对量。
在两个维度上都是零频率的系数为DC系数，而其余的系数则是AC系数。通常，跨越图象样本值从象素到象素缓慢地变化，因此信号能量集中在较低空间频率中，而许多较高的空间频率具有零或接近零的幅度。事实上，大约75％的空间频率具有零或接近零的能量。
串行化器112以Z字形逐行或其它已知方式扫描视频变换样本以通过线路125提供N个变换样本的串行(如一维)数据流给归一化单元130。DCT单元120的各输出真实地表示落入特定空间频率内的视频信号部分。
心理视觉模型160计算用于以后的位分配及量化中的信号对屏蔽之比(SMR)。SMR表示各空间频率中普通人刚能感觉到的噪声水平，并且是与空间频率中的视频信号能量成正比的。心理视觉模型160也可考虑空间频率之间的屏蔽现象，其中具有明显地较高能量的空间频率会“淹没”相邻的空间频率。从而，相邻的空间频率的SMR将增加，使它不需要精密量化。
归一化单元130分析各空间频率中的视频变换样本的信号幅度来为各空间频率确定换算因子。然后利用基于这些视频变换样本的最大绝对值的换算因子来归一化变换样本。最终将换算因子与编码数字视频信号一起提供以便在接收机上能进行视频信号的完全重构。
表示各空间频率的频谱包络的动态范围的换算因子是与变换样本分开编码的。因为人类视觉的限制，允许用比基带波形样本少的位来相对粗糙地量化这些变换样本。频谱包络信息(换算因子)也能相对粗糙地编码并且不需要象变换样本那样经常更新。这得到明显的位速率减小(即压缩)。
通过线路135将归一化变换样本与换算因子一起提供给位分配与量化单元140。通过线路165将来自心理视觉模型160的SMR提供给位分配与量化单元140。位分配与量化单元140确定用来表示量化的变换样本的位数。位分配必须足够以便量化噪声不超过SMR，但也不能大到超过最大编码位率阈值。
通常，大约75％来自宏块的变换样本为零或量化成零。对于非零变换样本，每一样本可分配多达8或10位。例如，当将8位分配给亮度(Y)数据样本时，便将样本量化到28＝256个量化级之一。也可分配8位给各色度分量U与V。对于演播室级别应用，每一象素分量可分配高达10位。确定与各空间频率中的位分配对应的4位代码，并最终与编码变换数据样本一起传输以便在接收机上能逆量化该信号。可以实现大约每副带(如空间频率)0.5到1.0位的宏块上的平均位分配。
通过线路145将64个量化数据样本提供给位流格式化与编码器单元150。这里，变换样本、换算因子与位分配代码是以数据分组或帧编码的。可用诸如PCM等传统调制技术编码各变换样本。也可采用包含Huffman编码在内的其它压缩技术来表示量化的样本。尤其是可执行零变换样本串的行程长度编码。通过线路170从心理视觉编码器100输出编码的压缩数字数据流。
图2为可作为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统的输入而提供的副带编码数字视频信号的传统帧格式化的示意图。图2中所示的格式只是可能提供的各种格式中一种可能的示例。在讨论的示例中，64个空间频率的每一个包含一个视频变换数据样本。从而，各帧将包含多达64个视频变换样本。
帧250包含标识帧的起点并可具有诸如序列号、同步数据与抽样率数据等其它信息的头标部分210。帧250还包含位分配代码部分220，该部分指示数据的起始位置及使用多少位。帧250还包含指示副带样本的动态范围的换算因子部分230、及副带(如变换)数据样本部分240。在另一方案中，可在单个帧中携带来自一个以上频道的视频数据。
图3a为按照本发明的用于视频的压缩后隐藏数据传送编码器的第一代表性应用的框图。多路分解器(未示出)分离来自多路复用的位流的数字视频及其它数字信号。然后通过输入端300与线路305将压缩的数字化视频数据流提供给PC-HDT编码器310。PC-HDT编码器310还通过线路315接收要嵌入视频信号中的辅助数据。通过线路320将表示辅助数据副带样本与视频数据副带样本的组合信号提供给多路复用器325。其它数字数据(如音频、计算机软件)示出为通过输入端330与线路335提供给多路复用器325的，在其中将视频与其它数字数据信号多路复用到线路340上的单一多信道数据流中。PC-HDT编码器310能相对于其它数字数据信号延时数字视频信号。这能利用诸如用多路复用器325包含的同步装置等传统技术做到。
再者，虽然只示出一个视频与一个其它数字数据信号，可同时提供若干信道。例如，线路340上的多路复用信号可包含具有视频与伴音与/或数据(如对不同语言观看者及听觉障碍者的电传正文)、只有视频节目及只有各种数据节目(如股票价格数据、气象数据)的若干节目。
通过线路340将多路复用的数字数据流提供给视频记录设备345，在其中将数据写到诸如CD、DVD或DVC等源介质355上。源介质355可以是用于进一步记录到供广泛分发的其它介质上的母拷贝。
图3b为按照本发明的用于视频的压缩后隐藏数据传送解码器的第二代表性应用的框图。将包含数字化视频信号与隐藏的辅助数据的源介质提供给读设备360，后者可包含例如DVD播放机。读设备360读该存储介质355并通过线路362输出数字数据流到多路分解器364。多路分解器364从音频或其它数字数据中分离出带有隐藏的辅助数据的视频数据流，并可包含同步装置来计算由PC-HDT解码器368导致的视频信号中的延时。通过线路366将视频数据提供给本发明的PC-HDT解码器368，及通过分路线路370给复制管理单元380。
在PC-HDT解码器368上，从视频数据流中检索出辅助数据，并通过线路372将其提供给复制管理单元380。通过线路374将其它数据提供给复制管理或控制单元380。复制管理单元380利用辅助数据来确定是否要从源介质355制造数字信号的复制品。如果是，则通过线路382将带有隐藏的辅助数据的视频信号提供给视频记录设备386，及通过线路384将其它数据信号提供给记录设备386。通过线路388从记录设备386提供用来自母源介质355的数字数据编码的新的源介质390。
注意，新的源介质390也编码有隐藏的辅助数据。因此，新的源介质390也受到解码器的复制管理单元380的控制。以这一方式，分销商能控制是否能复制原始的源介质。例如，为了保护权益信息，销售商可提供能用来防止复制源介质的辅助数据。作为替代，销售商可提供允许复制源介质的辅助数据，诸如设计成鼓励消费者购置其它受保护的源介质的推销或可展示性材料。
本发明的附加代表性应用是用于诸如通过卫星或电缆通信路径提供的电视信号等广播信号。例如，可以提供伴随诸如电影或其它特殊整件的电视节目的数字音频声道。能包括数百数字信息信道的多路复用数字信号或传送数据流由在其家中的个人通过直接广播卫星(DBS)系统或通过电缆通信路径等接收。
通过杜绝个人在装有PC-HDT解码器的DVD或DVC等设备上录制数字数据而采用本发明来提供这些数字节目服务的复制保护。特别是，本发明的PC-HDT编码器能用来在传送数据流的视频部分中编码隐藏的辅助数据。此外，可以事先或在某一中间点上将隐藏的辅助数据嵌入广播，并且不与该数据流中所携带的其它数据干扰。例如，电缆头端操作员可通过卫星接收数字节目，并在通过电缆网分配之前将隐藏的辅助数据嵌入所接收的信号。
当个人接收组合的数字视频与辅助数据信号连同其它伴随数据时，便用与用户的电视与高保真立体声系统通信的机顶盒解码及解密数据。这种机顶设备通常由有线电视经营者或DBS服务供应商作为服务协议的一部分提供。机顶盒解压及解码视频信号及相关音频、数据或其它信号(如果有的话)，并为用户的收听与收看娱乐再生它们。由于辅助数据信号相对于正常视频是看不见的，观看者不会检测到辅助数据信号。
然而，辅助数据信号保持嵌入在视频信号中。适当的电路能利用辅助数据信号例如防止用户在装有本发明的PC-HDT解码器的记录设备上复制该信号。另外，即使个人在诸如磁带录象机等传统记录设备上记录该信号，辅助数据信号保持嵌入，从而能作为用来检验任何以后的复制的合法性的标识标记。这有助于阻挠未经授权复制及销售节目的盗版者。
此外，在点对点分布系统中，视频数据是分开传输给个人的，辅助数据信号能表示唯一的标识号，诸如定单号码或客户号码。这一信息能从音频信号的以后的非法复制中识别单个盗版者。
图4为按照本发明的压缩后隐藏数据传送(PC-HDT)系统编码器310的框图。该编码器适用于在音频与视频两种信号中编码辅助数据，PC-HDT在副带编码的压缩的数字音频或视频信号中嵌入感觉不到的辅助数据而无须完全解压该信号。在终端400上的编码器接收包含压缩的数字音频或视频数据的事先存在的数字位流，并通过线路403将其提供给多路分解器与解包(如解分组化)单元405。
多路分解器与解包单元405多路分解来自信号的其余部分的数字音频或视频数据的帧或分组。还解包音频或视频帧的各部分。例如，参见图2，从帧250解包位分配数据220，并通过线路401将其提供给逆量化器404。解包音频或视频副带样本240并通过线路402将其提供给逆量化器404。
通常，当在进入位流之前正规化音频或视频副带样本时，副带样本是作为带有尾数与指数部分的十进制数编码的，其中尾数表示音频副带样本而指数表示各副带的换算因子(如频谱包络信息)。在这一情况中，只有副带样本的尾数需要通过线路402提供给逆量化器404。
取决于分组数据流的格式，逆量化器404执行不同的功能。例如，副带样本通常包括可能以符号与值表示或以2的补码表示的二进制数据。如果不是已经这样提供的，则将副带样本转换成2的补码表示。
此外，在结合图1讨论的视频样本中，提供来自64个副带(如空间频率)的数据样本。从而用字母“N”指示的线路402与406，各表示N＝64条分开的通信线路。
将逆量化后的音频或视频数据样本的副带传递给也示出为单个线路SM0，SM1，SM2，…，SMN-1的线路406。符号“SM”指示正在提供副带样本的尾数。如果副带样本尚未归一化，可选用地设置归一化器408。归一化器408计算少数样本上的平均能量，并用这一平均能量的平方根去除各单个样本，以提供跨越所有副带的均匀的功率谱。
将归一化的音频或视频副带样本提供在用SS0，SS1，SS2，…，SSN-1指示的N条线路上。然后在组合器446、444、442与440上将归一化副带样本分别与辅助数副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1组合。组合器可包括例如加法器。具体地，SS0在组合器466上与SPD0组合，SS1在组合器444上与SPD1组合，SS2在组合器442上与SPD2组合，而SSN-1在组合器440上与SPDN-1组合。其余的音频或视频副带样本与辅助数据副带样本(未分开示出)以类似方式组合。
辅助数据副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1可以是从副带滤波的伪噪声(PN)序列及从辅助数据波形生成的扩展频谱信号。具体地，通过线路412将PN序列提供给副带滤波器组410。PN序列可以是二进制或M进制(M＞2)或实际上逼近白色噪声信号的任何虚拟序列。此外，PN序列能包含多个离散值或连续值。副带滤波器组对应于用来滤波数字视频(诸如图1中所示的DCT单元120)的副带滤波器组。通过线路414将辅助数据信号提供给常规的前向纠错(FEC)编码器416，后者仅管不是必须的，但可在辅助数据流中提供冗余数据位供下游出错恢复。
注意，辅助数据副带样本的数据速率明显慢于音频或视频副带样本的数据速率。对于视频，例如，可将模拟NTSC格式电视信号数字化成VGA分辨率画面，后者为480×640象素并在大约30帧/秒上传输。因此，每帧具有480×640＝307,200个样本(如象素)。假定可见度阈值为30dB及希望的辅助信号增益为10dB，则需要40dB的处理增益Gp。以dB表示的处理增益用式10log10(扩展率)＝Gp(dB)与扩展率相关。从而各辅助数据位必须扩展到10,000个象素上(如视频变换样本)以达到Gp＝40dB，从而得出每帧307,200/10,000＝30.7个辅助数据位，或者30.7位/帧×30帧/秒＝921bps。此外，假定使用速率R＝1/2FEC编码器，则能提供的辅助数据位速率大约为921/2bps＝460bps。
通过线路418与422将FEC编码辅助数据信号提供给多个调制器430、432、434及436，它们调制数据载波副带样本SP0，SP1，SP2，…，SPN-1以分别提供辅助数据副带样本序列SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1，它们携带辅助数据副带样本。
通过线路419可选地提供功率控制信号给调制器420以调节线路418上携带的辅助数据信号的功率。该功率控制信号保证辅助数据信号在音频或视频副带样本的噪声量化基准(floor)以下，并能考虑到后面的量化器454中接近零处的可能的非线性，从而使辅助信号充分量化。例如，功率控制可保持信号对量化噪声能量之比(SNR)为30或功率比为1,000。
调制的辅助数据扩展频谱信号SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1分别与音频或视频副带样本SS0，SS1，SS2，…，SSN-1组合以生成组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1，其中在视频情况中，辅助数据副带样本是基本上觉察不到(看不见)地携带的。通常当辅助信号的数据速率增加时会出现增加的失真量。
将组合样本提供给选用的去归一化器450，后者执行归一化器408的逆操作，以便复原组合样本中的音频或视频副带样本的功率谱。此外，去归一化器450可检索从归一化器408获得的归一化数据(换算因子)并将其临时存储在存储器(未示出)中。
注意，按照本发明，去归一化器450按照音频或视频数据的功率谱频谱整形组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1中的辅助数据副带样本。这一频谱整形有利地增进辅助数据的隐藏性。
如果在终端400上接收时音频或视频副带样本已经归一化，则在解压组合信号及将其解调到基带时，按照音频或视频数据的功率谱频谱整形辅助数据。然后，在两种情况中，都通过线路452将去归一化的组合副带样本SM’0，SM’1，SM’2，…，SM’N-1提供给量化器454。量化器454利用通过线路407与459提供的位分配数据量化组合样本并在线路456上提供量化数据。将量化数据、在线路407上提供的解包的压缩参数以及线路458上的控制数据组装到新帧中。作为替代，可将量化数据提供给同一帧而不是建立一个新帧。控制数据包含同步数据与循环冗余检验(CRC)位。通过线路462提供新帧供传输给解码器。因此所公开的PC-HDT编码器是完全与现有的分组格式及协议兼容的。
作为替代，可在不同副带中携带表示不同辅助数据信号的副带样本。能利用同一PN序列、同一PN序列的时移版本、不同的PN序列或它们的任何组合生成不同副带中的数据样本。此外，可在任何副带中携带来自一个以上辅助数据信号的样本。称作“分层”的这一技术能通过携带利用同一PN序列的时移版本、不同的PN序列或其任何组合生成的辅助数据副带样本来完成。
此外，不要求所有副带都携带辅助数据副带样本。例如，可能希望将副带滤波PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1中选择的样本与音频或视频副带样本SS0，SS1，SS2，…，SSN-1中对应的样本直接组合来产生组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1。以这一方式，选择的副带滤波PN序列绕过被辅助数据信号的调制。这可能在例如提供基准信号或其它信息给解码器中是有利的。
此外，由于PN周期是有限的并且副带滤波器组410的特征是已知的，可以事先计算副带滤波PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1并将其存储在查找表中。当PC-HDT编码器重复地增加已知数据时，也能事先计算及存储辅助数据副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1。以这一方式，能简化本发明的PC-HDT编码器的实现及减少计算需求。
图5为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统编码器的替代实施例的框图。该编码器适用于在音频与视频信号两者中编码辅助数据。除非另有说明，图5的元件与图4中相同编号的元件对应。在这一实施例中，通过线路406提供的副带样本具有非均匀的功率谱。从而，为了将辅助数据副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1整形到音频或视频副带样本的频谱上，分别通过线路409、411、413与415将音频或视频副带样本提供给副带功率控制器(SPC)425、427、429与431。
SPC根据各副带中辅助数据副带样本对音频或视频数据副带样本的要求的信噪比(SNR)及各该M个音频或视频副带样本的幅度SS(i)的平方的平均值的平方根确定功率调制信号(P)。这便是，对于各副带j， P i = SNR • 1 M Σ i = 1 M S S j ( i ) 2
分别通过线路417、419、421与423将功率调制信号提供给调制器433、435、437与439。在调制器433、435、437与439上，调节辅助数据副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1的功率，借此得出功率调节的辅助数据副带样本SPP0，SPP1，SPP2，…，SPPN-1。然后将按照音频或视频副带样本频谱整形的功率调节的辅助数据副带样本在组合器(如加法器)446、444、442与440上分别与音频或视频副带样本SS0，SS1，SS2，…，SSN-1组合，以提供组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1。将量化的数据、线路407上提供的解包的压缩参数及线路458上的控制数据组装到新帧中，并通过线路462提供供传输到解码器。
事实上，当不归一化音频或视频副带样本时，图5的实施例能得到明显的计算节省。通过注意到音频或视频副带样本的归一化与去归一化总的需要2N次运算，而通过副带功率控制的功率调节只需N次运算(其中N＝副带数)，便能看出这一点。从而当采用图5的SPC时，计算减少50％。
图6为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统解码器的框图。该解码器适用于从音频与视频信号两者恢复辅助数据。在解码器368的输入端600上接收压缩的数字分组化流，并通过线路602将其提供给解包与多路分解单元604。逆量化器610通过线路608接收副带样本并通过线路606接收位分配数据。通过线路612提供逆量化量副带样本SM’0，SM’1，SM’2，…，SM’N-1。如果这些副带样本尚未归一化，则在归一化器614上归一化它们以提供跨越所有副带近似均匀的功率谱。如果在数据流中提供了换算因子230，则在量化器610上重新换算(如归一化)副带样本。
如果组合副带样本SM’0，SM’1，SM’2，…，SM’N-1中的音频或视频副带样本已经归一化，则不需要归一化器614。在解调器(如混频器)620、622、624与626上分别将归一化的副带样本SS0，SS1，SS2，…，SSN-1与恢复数据载波序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1组合。
在这一实施例中，序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1是从对应于在PC-HDT编码器上使用的PN序列的副带滤波的伪噪声(PN)序列生成的扩展频谱载波信号。通过线路630将PN序列提供给副带滤波器组640，后者对应于编码器的副带滤波器组。分别将滤波的PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1提供给解调器620、622、624与626。如同对于PC-HDP编码器，能事先计算这些序列并存储在解码器上的查找表中以降低计算需求。
将从滤波的PN序列与组合副带样本的乘积构成的样本SSP0，SSP1，SSP2，…，SSPN-1分别提供给积分器650、652、654与656。通过在L个接连的样本上积分各副带中的数据，达到各副带中的辅助信号的去扩展。去扩展主要是用混频与积分的组合达到的。用于积分的样本数L应选择成在积分SSP0，SSP1，SSP2，…，SSPN-1之前使得L×N(即处理增益)大于PN序列对音频或视频副带样本SNR。
将去扩展辅助数据样本SC0，SC1，SC2，…，SCN-1提供给加法器660并跨N个副带求和而在线路662上恢复编码的辅助数据样本。再者，通过增加副带数目N可增加PN序列对去扩展后的视频或音频副带样本的SNR，因为SNR与N的平方根成正比。FEC解码器670解码线路662的辅助数据样本并校正信道误差，从而在线路672上提供解码的辅助数据。
然后可在各种应用中使用解码的辅助数据。例如，可将辅助数据提供给复制管理设备来控制音频、视频与相关数据信号的再生。
当在不同副带中携带来自不同辅助信号的辅助数据副带样本，或者在一个副带中携带来自一个以上辅助信号的辅助数据副带样本时，上述恢复与去扩展过程应稍加修改。与上述情况的各种组合一起，部分与完全重叠的情况都是可能的。然而，一般地说，PC-HDT解码器提供与PC-HDT编码器相反的运算。例如，如果组合副带样本中携带对应于不同辅助信号的辅助数据副带样本，则必须修改图6的实施例中的积分，使得只将公共的辅助数据样本加在一起。类似地，如果使用不同的PN序列、同一PN序列的时移版本、或其任何组合编码辅助数据副带样本，则必须用对应的PN序列生成副带滤波的PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1。
作为替代，可用检测线路662的辅助信号中的能量并将该能量与适当的阈值比较的阈值器件来取代FEC解码器670。从而，无须执行FEC解码，解码器便能确定是否存在辅助信号。此外，为了提高检测精确性，解码器在宣布检测到之前可检验一序列辅助数据值。如果编码器对辅助数据采用唯一的模式，能进一步方便检测。
此外，如果将用来生成PN序列的PN发生器对音频或视频位流锁定在预定的模式上，则能增强与简化压缩的数字音频或视频位流的采集及与副带滤波PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1的同步。这便是，由于许多现代音频与视频压缩器利用帧结构，其中位的各帧表示固定数目的音频或视频样本，在给定的时段中具有固定数目的帧。从而，通过为滤波的PN序列选择作为音频或视频数据帧时段的整数倍的重复时段，减少了解调辅助信号所需的PN序列假设的数目。例如，如果PN序列时段具有4096个样本的持续时间，则只有4096/256＝16种假设必须为各副带测试。
在图6的PC-HDT解码器的又另一替代实施例中，它可与图5的PC-HDT编码器结合使用，其中恢复后的辅助数据副带样本具有非均匀的功率谱，可能希望在积分之前归一化跨越携带辅助数据副带样本的所有副带的功率谱。这可以通过用类似于图5的SPC 425、427、429与431的控制器调节副带滤波的PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1来完成。
图7为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统编码器的另一替代实施例的框图。该解码器适用于从音频与视频信号两者恢复辅助数据。图7的元件除非另有说明，与图4中相同编号的元件对应。在这一实施例中，通过线路406提供的组合副带样本SS0，SS1，SS2，…，SSN-1具有均匀的功率谱。然而，不是提供从带有幅值+1或-1的伪随机变化的值序列生成的副带滤波的扩展频谱PN序列，而是序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1作为“稀疏”PN序列提供的。
对于稀疏PN序列，生成包括大多数零的伪随机序列，但带有例如随机散布的值+1与-1。在对PC-HDT编码器与解码器已知的特定位置上加入稀疏PN序列。稀疏PN序列导致较低的数据率，因为处理增益Gp与非零样本的平均出现成比例减少。例如，如果稀疏PN序列十个值中有一个非零值，则处理增益Gp相对于正常的PN序列减少了因子10。然而，同时也有利地降低了音频或视频副带样本的劣化及实现复杂性。再者，即使导致较低的数据率，在一定情况中是可以接受的，诸如当辅助数据本身的存在与否是唯一考虑的问题时。
按照本发明的这一实施例，设置了稀疏PN序列发生器715、710、705与700。分别将对应的稀疏PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1耦合到多个调制器430、432、434与436上。调制器分别调制稀疏PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1以提供辅助数据副带样本SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1。然后在组合器446、444、442与440上分别将辅助数据副带样本与音频或视频副带SS0，SS1，SS2，…，SSN-1组合，以提供组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1。然后量化、组装组合样本并将其多路复用到新帧中。
在替代实施例中，稀疏PN发生器700、705、710与715可提供不同的稀疏PN序列、相同的稀疏PN序列、同一稀疏PN序列的时移版本或它们的任何组合。类似地，可绕过选择的调制器430、432、434与436使得某些信号SPD0，SPD1，SPD2，…，SPDN-1不携带辅助数据。
在本发明的又另一实施例中，可利用扩展频谱PN序列与稀疏PN序列两者来携带辅助数据副带样本。在同一或不同副带中可同时或以时间交错方式利用扩展频谱PN序列与稀疏PN序列。作为示例，可由扩展频谱PN序列在第一副带中携带辅助数据副带样本的第一序列，而由稀疏PN序列在第二副带中携带辅助数据副带样本的第二序列。
或者，类似于前面讨论的分层方案，第一与第二辅助数据副带样本序列可分别由扩展频谱PN序列与稀疏PN序列在同一副带中携带。此外，在时分方案中，给定的辅助数据副带样本序列首先由扩展频谱PN序列在给定的副带中携带，然后由稀疏PN序列(在同一副带中)携带，等等。此外，第一辅助数据副带样本序列可由第一副带中的扩展频谱PN序列携带，然后(由同一扩展频谱PN序列)在第二副带中携带，等等。此外，在各种时间段中可采用同一序列、同一序列的时移版本、不同序列、或它们的任何组合。
再进一步，PC-HDT编码器可包含用于在扩展频谱与稀疏PN序列之间切换的决策装置。例如，当将辅助数据嵌入应使失真最小的相当高保真度音乐通道中时，可能希望采用稀疏PN序列，而扩展频谱PN序列则能用于绝对保真度较不重要的诸如新闻报道等只有话音的节目中。在视频的情况中，当将辅助数据嵌入每看一次付费的电影中时，可能希望采用稀疏PN序列，而扩展频谱PN序列则能用于网络广播、卡通或视频游戏中。
在本发明的又另一实施例中，与上面讨论的稀疏PN序列协同生成“样本旋转移动”序列。具体地，来自传送数据流的音频或视频副带样本是伪随机选择的。例如，假定用2的补码记数法中的4位表示具有值“+5”(如二进制的0101)的副带样本。然后，将独立生成的当前稀疏PN序列值加在该副带样本上而建立新的数据载波序列。
例如，如果当前稀疏PN序列值为“-1”，修正后的副带样本将是5-1＝4(二进制0100)。如果当前稀疏PN序列值为“+1”，则修正后的副带样本将是5+1＝6(二进制0110)。此外，如果当前稀疏PN序列值为“0”，修正后的副带样本不改变。此外，当分配4位时，将副带样本限制在取“+7”与“-8”之间的值(如二进制的0111与1000之间)。从而如果当前副带样本具有值“+7”而当前稀疏PN序列具有值“+1”，则副带样本不变。在前面讨论的方式中，生成样本旋转移动序列并将其用于携带辅助数据副带样本。此外，对于样本旋转移动，明显地减少了所要求的逆量化步骤，因为在副带样本上不需要施加换算因子或逆量化等式。唯一的要求是副带样本是用2的补码表示的。
在本发明的又另一实施例中，与上面讨论的稀疏PN序列协同生成“位旋转移动”序列。伪随机地选择来自传送数据流的音频或视频副带样本。例如，再一次假定用4位(以2的补码记数法)表示具有值“+5”(如二进制的0101)的副带样本。然后将稀疏PN序列的当前状态加在该副带样本的二进制表示的最低位(LSB)上。
例如，副带样本“0101”的最低位为“1”。如果当前稀疏PN序列值为“-1”，修正的副带样本的LSB改变到1-1＝0。如果当前稀疏PN序列值为“+1”，修正的副带样本将不变，因为LSB只能取值零或1。此外，如果选择的音频或视频副带样本的LSB为“0”，且对应的稀疏PN序列值具有值“1”，则样本的LSB改变到“1”。如果LSB＝1且对应的稀疏PN序列值具有值“-1”，则LSB改变到“0”。在包含稀疏PN序列具有值“0”的其它情况中，副带样本的LSB不变。以前面讨论的方式用辅助数据副带样本调制得出的位旋转移动序列。此外，对于位旋转移动，可以消除要求的逆量化步骤，因为不需要以2的补码格式提供副带样本，或者将换算因子或逆量化等式施加在副带样本上。这有利地降低了实现复杂性。
此外，在这里讨论的变型与组合中，可将样本旋转移动及位旋转移动结合扩展频谱PN序列及稀疏PN序列使用。
图8为按照本发明的压缩后隐藏数据传送系统解码器的替代实施例的框图。该解码器适用于从音频与视频信号两者恢复辅助数据。这一解码器可结合图7的编码器使用。除非另有说明，图8的元件与图6的相同编号的元件对应。在本实施例中，线路612上的组合样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1包含利用稀疏PN序列携带的辅助数据副带样本。从而，解码器必须使用编码器所用的相同稀疏PN序列。当然，如果使用样本旋转移动或位旋转移动序列来携带辅助数据副带样本，解码器中需要对应的解调序列。
稀疏PN序列发生器815、810、805与800分别提供稀疏PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1。在解调器620、622、624与626上分别用稀疏PN序列SP0，SP1，SP2，…，SPN-1解调组合副带样本SS’0，SS’1，SS’2，…，SS’N-1，以提供辅助数据副带样本SSP0，SSP1，SSP2，…，SSPN-1。然后用积分器650、652、654与656去扩展辅助数据样本，在加法器660上求和，并提供给FEC解码器670，如前面所讨论的。
现在应已理解本发明分别在事先存在的副带编码的数字音频或视频数据流中提供基本上听不见或感觉不到的辅助数据副带样本。即使辅助数据本身可能不具有任何空间元素，辅助数据副带样本也是与视频变换样本的空间频率关联的。术语视频副带样本与视频变换样本是可以互换地使用的。从分组化流中的压缩的、数字化音频或视频数据中检索音频或视频副带样本并在将其与辅助数据副带样本组合之前，必要时将其归一化。辅助数据副带样本是通过副带滤波的PN序列、稀疏PN序列、样本旋转移动序列、或位旋转移动序列、或者它们的组合提供的。此外，并非所有音频或视频副带都必须携带辅助数据。
必要时，将包含辅助数据副带样本的组合副带样本在与分组的流重新组合成新帧或事先存在的帧的一部分之前去归一化。在去归一化或恢复到数字音频或视频数据的基带期间，将辅助数据副带样本频谱整形到音频或视频上。
虽然已结合各种特定实施例描述了本发明，熟悉本技术的人员应理解，可以不脱离权利要求中所陈述的发明精神与范围对其作出许多适应与修改。

Claims (53)

1.一种用于在压缩的数字视频数据流中提供辅助数据副带样本的方法，包括下述步骤：
从所述数据流提供多个视频变换样本；
提供数据载波序列；
用辅助数据信号调制所述数据载波序列以提供所述辅助数据副带样本；
组合所述辅助数据副带样本与对应的视频变换样本以生成组合的变换样本，其中所述辅助数据副带样本是基本上不能觉察地携带的；以及
提供所述组合变换样本供在所述数字视频数据流中传送。
2.权利要求1的方法，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，包括下述进一步的步骤：
归一化所述视频变换样本以提供其近似均匀的功率谱；以及
在所述归一化步骤之后去归一化所述组合变换样本以复原所述视频变换样本的所述非均匀功率谱，并按照所述非均匀的功率频谱整形所述组合变换样本中的所述辅助数据副带样本。
3.权利要求1的方法，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，包括下述进一步的步骤：
按照所述非均匀的功率谱频谱整形下述辅助数据副带样本。
4.权利要求1的方法，包括下述进一步的步骤：
分组化所述组合变换样本；以及
多路复用分组化的组合变换样本到分组化的传送流中。
5.权利要求1的方法，其中所述数据载波序列是用不同辅助数据信号调制的，借此允许在组合变换样本中携带对应于所述不同辅助数据信号的辅助数据副带样本。
6.权利要求1的方法，其中来自多个辅助数据信号的辅助数据副带样本是在所述视频变换样本的空间频率中携带的。
7.权利要求1的方法，包括下述进一步的步骤：
逆量化所述视频变换样本；
在所述逆量化步骤之后，量化所述组合变换样本；
为所述逆量化步骤分配位；以及
按照可见度阈值为所述量化步骤分配位。
8.权利要求1的方法，其中所述数据载波序列包括至少下述之一：
(a)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的伪噪声(PN)序列；
(b)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同PN变换序列；
(c)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一PN变换序列的时移版本；
(d)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的稀疏PN序列；
(e)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同稀疏PN序列；
(f)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一稀疏PN序列的时移版本；
(g)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的样本旋转移动序列；
(h)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同样本旋转移动序列；
(i)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一样本旋转移动序列的时移版本；
(j)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的位旋转移动序列；
(k)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同位旋转移动序列；以及
(l)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一位旋转移动序列的时移版本。
9.权利要求1的方法，包括下述进一步的步骤：
组合所述数据载波序列与所述视频变换样本来产生组合变换样本，在其中所述数据载波序列是基本上不能觉察地携带的。
10.权利要求1的方法，其中所述数据载波序列是在所述视频变换样本的多个空间频率上滤波的。
11.权利要求1的方法，其中所述辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的多个空间频率中携带的。
12.权利要求1的方法，其中所述视频变换样本包括来自内编码的图象与差分编码的图象中至少一种的空间变换的象素数据。
13.一种用于从压缩的数字视频数据流中恢复表示辅助数据信号的辅助数据副带样本的方法，所述辅助数据副带样本是通过用所述辅助数据信号调制第一数据载波序列提供的，所述辅助数据副带样本是在所述数据流中的组合变换样本中与视频变换样本一起携带的，该方法包括下述步骤：
从所述数据流中恢复所述组合变换样本；
提供对应于所述第一数据载波序列的复原数据载波序列；以及
用所述复原数据载波序列处理所述组合变换样本以便从所述恢复的组合变换样本中恢复所述辅助数据副带样本。
14.权利要求13的方法，其中所述复原数据载波序列包述至少下述之一：
(a)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的伪噪声(PN)序列；
(b)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同PN变换序列；
(c)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一PN变换序列的时移版本；
(d)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的稀疏PN序列；
(e)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同稀疏PN序列；
(f)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一稀疏PN序列的时移版本；
(g)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的样本旋转移动序列；
(h)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同样本旋转移动序列；
(i)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一样本旋转移动序列的时移版本；
(j)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的位旋转移动序列；
(k)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同位旋转移动序列；以及
(l)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一位旋转移动序列的时移版本；
15.权利要求13的方法，其中所述处理步骤包括下述步骤：
用所述复原数据载波序列解调所述恢复的组合变换样本来恢复所述辅助数据副带样本；以及
积分所述恢复的辅助数据副带样本以提供去扩展的辅助数据副带样本。
16.权利要求15的方法，包括下述进一步的步骤：
跨越其选择的空间频率求和所述去扩展的辅助数据副带样本来恢复所述辅助数据信号。
17.权利要求13的方法，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，包括下述进一步的步骤：
归一化所述组合变换样本来为所述组合变换样本中的所述视频变换样本提供近似均匀的功率谱。
18.权利要求13的方法，包括下述进一步的步骤：
归一化所述组合变换样本来为所述辅助数据副带样本提供近似均匀的功率谱。
19.权利要求13的方法，包括下述进一步的步骤：
逆量化所述组合变换样本；以及
为所述逆量化步骤分配位。
20.权利要求13的方法，其中所述复原数据载波序列是在所述视频变换样本的多个空间频率上滤波的。
21.权利要求13的方法，其中所述辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的多个空间频率中携带的。
22.权利要求13的方法，其中所述视频变换样本包括来自内编码的图象与差分编码图象中至少一种的空间变换的象素数据。
23.权利要求13的方法，其中对应于不同辅助数据信号的辅助数据副带样本是在所述数字视频数据流的所述组合变换样本中携带的，包括下述进一步的步骤：
利用不同的复原数据载波序列处理所述组合变换样本。
24.一种用于在压缩数字视频数流中提供辅助数据副带样本的编码器，包括：
输入端，用于接收所述数字视频数据流及提供多个视频变换样本；
数据载波发生器，用于提供数据载波序列；
调制器，用于用辅助数据信号调制所述数据载波序列来提供所述辅助数据副带样本；
耦合在所述调制器上的组合器，用于组合所述辅助数据副带样本与对应的视频变换样本以产生组合变换样本，其中所述辅助数据副带样本是基本上不能觉察地携带的；以及
耦合在所述组合器上的输出端，用于提供所述组合变换样本供在所述数字视频数据流中传送。
25.权利要求24的编码器，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，还包括：
归一化器，用于归一化所述视频变换样本以提供其近似均匀的功率谱；以及
去归一化器，用于在所述归一化步骤之后去归一化所述组合变换样本以复原所述视频变换样本的所述非均匀的功率谱，及按照所述非均匀的功率谱频谱整形所述组合变换样本中的所述辅助数据副带样本。
26.权利要求24的编码器，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，还包括：
用于按照所述非均匀的功率谱频谱整形所述辅助数据副带样本的装置。
27.权利要求24的编码器，还包括：
分组化器，用于分组化所述组合变换样本；以及
多路复用器，用于将分组化的组合变换样本多路复用到分组化的传送流中。
28.权利要求24的编码器，其中所述数据载波序列是用不同辅助数据信号调制的，借此允许组合变换样本中携带对应于所述不同辅助数据信号的各自的辅助数据副带样本。
29.权利要求24的编码器，其中来自多个辅助数据信号的辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的一个相关空间频率中携带的。
30.权利要求24的编码器，还包括：
逆量化器，用于逆量化所述视频变换样本；
量化器，用于量化所述组合变换样本；以及
耦合在所述逆量化器与所述量化器上的位分配装置，用于为所述逆量化步骤分配位，及用于按照可见度阈值为所述量化步骤分配位。
31.权利要求24的编码器，其中所述数据载波序列包括下述中至少一种：
(a)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的伪噪声(PN)序列；
(b)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同PN变换序列；
(c)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一PN变换序列的时移版本；
(d)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的稀疏PN序列；
(e)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同稀疏PN序列；
(f)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一稀疏PN序列的时移版本；
(g)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的样本旋转移动序列；
(h)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同样本旋转移动序列；
(i)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一样本旋转移动序列的时移版本；
(j)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的位旋转移动序列；
(k)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同位旋转移动序列；以及
(l)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一位旋转移动序列的时移版本；
32.权利要求24的编码器，还包括：
用于组合所述数据载波序列与所述视频变换样本以产生组合的变换样本的装置，其中所述数据载波序列是基本上不可觉察地携带的。
33.权利要求24的编码器，其中所述数据载波序列是在所述视频变换样本的多个空间频率上滤波的。
34.权利要求24的编码器，其中所述辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的多个空间频率中携带的。
35.权利要求24的编码器，其中所述视频变换样本包括来自内编码的图象与差分编码的图象中至少一种的空间变换象素数据。
36.一种用于从压缩的数字视频数据流恢复表示辅助数据信号的辅助数据副带样本的解码器，所述辅助数据副带样本是通过用所述辅助数据信号调制第一数据载波序列提供的，所述辅助数据副带样本是与视频变换样本一起在所述压缩数字数据流中的组合变换样本中携带的，该解码器包括：
用于从所述数据流中恢复所述组合变换样本的装置；
用于提供与所述第一数据载波序列对应的复原数据载波序列的装置，以及
用于用所述复原数据载波序列处理所述组合变换样本而从所述恢复的组合变换样本中恢复所述辅助数据副带样本的装置。
37.权利要求36的解码器，其中所述复原数据载波序列包括下述中至少一种：
(a)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的伪噪声(PN)序列；
(b)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同PN变换序列；
(c)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一PN变换序列的时移版本；
(d)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的稀疏PN序列；
(e)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同稀疏PN序列；
(f)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一稀疏PN序列的时移版本；
(g)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的样本旋转移动序列；
(h)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同样本旋转移动序列；
(i)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一样本旋转移动序列的时移版本；
(j)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的位旋转移动序列；
(k)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同位旋转移动序列；以及
(l)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一位旋转移动序列的时移版本；
38.权利要求36的解码器，其中所述处理装置包括：
利用所述复原数据载波序列解调所述恢复的组合变换样本来恢复所述辅助数据副带样本的装置；以及
积分所述恢复的辅助数据副带样本来提供去扩展的辅助数据副带样本的装置。
39.权利要求38的解码器，还包括：
用于跨越其选择的空间频率求和所述去扩展的辅助数据副带样本以恢复所述辅助数据信号的装置。
40.权利要求36的解码器，其中所述视频变换样本具有非均匀的功率谱，还包括：
归一化器，用于归一化所述组合副带样本中的所述视频变换样本来为所述视频变换样本提供近似均匀的功率谱。
41.权利要求36的解码器，还包括：
归一化器，用于归一化所述组合变换样本来为所述辅助数据副带样本提供近似均匀的功率谱。
42.权利要求36的解码器，还包括：
逆量化器，用于逆量化所述组合变换样本；以及
用于为所述逆量化分配位的装置。
43.权利要求36的解码器，其中对应于不同辅助数据信号的辅助数据副带样本是在所述数字视频数据流的所述组合变换样本中携带的；以及
所述处理装置利用不同复原数据载波序列处理所述组合变换样本。
44.权利要求36的解码器，其中所述复原数据载波序列是在所述视频变换样本的多个空间频率上滤波的。
45.权利要求36的解码器，其中所述辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的多个空间频率中携带的。
46.权利要求36的解码器，其中所述视频变换样本包括来自内编码的图象与差分编码的图象中至少一种的空间变换的象素数据。
47.一种压缩数字数据存储介质，包括：
(i)存储装置，用于存储包含表示视频信号的视频变换样本与表示辅助数据信号的辅助数据副带样本的组合变换样本；
所述辅助数据副带样本是通过用对应于所述视频变换样本的至少一个空间频率上的所述辅助数据信号调制数据载波序列提供的；
所述辅助数据副带样本是在所述视频信号中基本上不可觉察地携带的；
所述辅助数据信号是按照所述视频信号频谱整形的；以及
(ii)用于允许从所述辅助数据副带样本中复原所述辅助数据信号的装置。
48.权利要求47的存储介质，其中与不同辅助数据信号对应的辅助数据副带样本是在所述组合变换样本中携带的。
49.权利要求47的存储介质，其中与不同辅助数据信号对应的辅助数据副带样本是在所述视频变换样本的相关空间频率中携带的。
50.权利要求47的存储介质，其中所述数据载波序列包括下述中至少一种：
(a)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的伪噪声(PN)序列；
(b)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同PN变换序列；
(c)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一PN变换序列的时移版本；
(d)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的稀疏PN序列；
(e)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同稀疏PN序列；
(f)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一稀疏PN序列的时移版本；
(g)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的样本旋转移动序列；
(h)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同样本旋转移动序列；
(i)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一样本旋转移动序列的时移版本；
(j)在所述视频变换样本的至少一个空间频率上提供的位旋转移动序列；
(k)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的不同位旋转移动序列；以及
(l)在所述视频变换样本的一个空间频率上提供的同一位旋转移动序列的时移版本；
51.权利要求47的存储介质，其中所述数据载波序列是在所述视频变换样本的多个空间频率上滤波的。
52.权利要求47的存储介质，其中所述辅助数据副带样本是在所述组合变换样本的多个空间频率上携带的。
53.权利要求47的存储介质，其中所述视频变换样本包括来自内编码的图象与差分编码的图象中至少一种的空间变换的象素数据。
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