DE69835521T2

DE69835521T2 - Vorrichtung und verfahren für die einbettung und wiedergewinnung von informationen in analogen signalen mit verwendung der verteilten signalmerkmale

Info

Publication number: DE69835521T2
Application number: DE69835521T
Authority: DE
Inventors: Rade Wilmington PETROVIC; Kanaan Woburn JEMILI; M. Joseph 32 Fairmont Avenue Cambridge WINOGRAD; Eric Somerville METOIS
Original assignee: VERANCE CORP SAN DIEGO; Verance Corp
Current assignee: VERANCE CORP SAN DIEGO; Verance Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: ES2270516T3; EP1002388A1; CA2288213A1; ATE336119T1; WO1998053565A1; DE69835521D1; JP2001527660A; JP4251378B2; EP1002388B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Codieren und Decodieren von Informationen in Analogsignalen, wie bspw. in Audio-, Video- und Datensignalen, die entweder durch Funk- bzw. Radiowellenübertragung oder drahtgestützte Übertragung übermittelt werden oder in einem Aufzeichnungsmedium, wie bspw. in einer optischen oder magnetischen Platte, einem Magnetband oder einem Festkörperspeicher, gespeichert werden.
Hintergrund und Beschreibung des Stands der Technik
Ein Gebiet, das für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von besonderem Interesse ist, betrifft den Markt für Musikaufzeichnungen. Gegenwärtig hört eine große Anzahl von Personen Musikaufzeichnungen im Radio oder im Fernsehen. Sie hören häufig eine Aufzeichnung, die sie ausreichend mögen, um sie zu kaufen, sie kennen jedoch den Namen des Lieds, des ihn aufführenden Künstlers oder die Aufzeichnung, das Band oder das CD-Album, zu dem es gehört, nicht. Daher ist die Anzahl der Aufzeichnungen, die Personen kaufen, kleiner als sie es andernfalls wäre, wenn es für Personen einen einfachen Weg gäbe, die Aufzeichnungen, die sie im Radio oder Fernsehen hören und die sie kaufen möchten, zu identifizieren.
Ein weiterer für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung interessanter Bereich ist die Kopierkontrolle. Es gibt gegenwärtig einen großen Markt für Audiosoftwareprodukte, wie Musikaufzeichnungen. Eines der auf diesem Markt auftretenden Probleme besteht darin, dass es leicht möglich ist, diese Produkte zu kopieren, ohne jene, die sie erzeugen, zu bezahlen. Dieses Problem wird mit dem Aufkommen von Aufzeichnungstechniken, wie Digital Audio Tape (DAT), die Kopien sehr hoher Qualität ermöglichen, besonders lästig. Es wäre demgemäß wünschenswert, ein Schema zu entwickeln, das das unberechtigte Kopieren von Audioaufzeichnungen unter Einschluss des unberechtigten Kopierens von über Luftwellen ausgestrahlten Audioprodukten, verhindert. Es ist auch wünschenswert, dass die Erzwingung des Urheberrechts in der Lage ist, in Programmmaterial, wie Audio- oder Videosignale, digitale Urheberrechtsinformationen einzufügen, die den Inhaber des Urheberrechts identifizieren, wobei diese Informationen durch geeignete Vorrichtungen erkannt werden können, um den Eigentümer des Urheberrechts des Programms zu identifizieren, während sie für den Hörer oder Betrachter nicht wahrnehmbar bleiben.
Es sind verschiedene Verfahren aus dem Stand der Technik zum Codieren zusätzlicher Informationen auf ein Quellensignal bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, ein Signal einer Impulsbreitenmodulation zu unterziehen, um ein ge meinsames oder codiertes Signal bereitzustellen, das mindestens zwei Informationsabschnitte oder andere nützliche Abschnitte trägt. Im Yang erteilten US-Patent 4 497 060 (1985) werden binäre Daten als ein Signal mit zwei verschiedenen Impulsbreiten übertragen, um eine logische "0" und "1" darzustellen (beispielsweise sind die Impulsbreitendauern für eine "1" zweimal so groß wie die Dauer für eine "0"). Diese Entsprechung ermöglicht auch das Festlegen eines Taktsignals.
Im Weitz u.a. erteilten US-Patent 4 937 807 (1990) sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Codieren von Signalen zur Erzeugung von Tonübertragungen mit digitalen Informationen zum Ermöglichen der Adressierung der gespeicherten Darstellung dieser Signale offenbart. Insbesondere wandelt die Vorrichtung in Weitz u.a. ein Analogsignal zur Erzeugung solcher Tonübertragungen in getaktete Digitalsignale um, die für jeden Kanal einen Audiodatenstrom, einen Stufengrößenstrom und einen Hervorhebungsstrom aufweisen.
In bezug auf Systeme, bei denen Audiosignale Audioübertragungen erzeugen, offenbaren US-A-4 876 617 von Best u.a. (1989) und US-A-5 113 437 von Best u.a. (1992) Codierer zur Bildung verhältnismäßig dünner und flacher (beispielsweise 150 Hz breiter und 50 dB tiefer) Kerben im Bereich mittlerer Frequenzen eines Audiosignals. Das frühere dieser Patente offenbart gepaarte Notch-Filter, die um die Frequenzen 2.883 Hz und 3.417 Hz zentriert sind, und das spätere Patent offenbart Notch-Filter, jedoch mit zufällig veränderlichen Frequenzpaaren, um das Löschen der den Kerben hinzugefügten Informationen zu unterbinden oder das Filtern von ihnen zu verhindern. Die Codierer addieren dann digitale Informationen in Form von Signalen in der niedrigeren Frequenz, wodurch eine "0" angegeben wird, und in der höheren Frequenz, wodurch eine "1" angegeben wird. Im späteren Patent von Best u.a. tastet ein Codierer das Audiosignal ab, verzögert das Signal, während der Signalpegel berechnet wird, und bestimmt während der Verzögerung, ob das Datensignal hinzuzufügen ist, und, falls dies der Fall ist, bei welchem Signalpegel. Im späteren Patent von Best u.a. wird auch erwähnt, dass die "pseudozufällige Art" der Bewegung der Kerben die Datensignale schwieriger akustisch hörbar macht.
Andere Techniken aus dem Stand der Technik verwenden das psychoakustische Modell der menschlichen Wahrnehmungseigenschaften, um modulierte oder unmodulierte Töne in ein Hostsignal einzufügen, so dass sie durch existierende Signalkomponenten maskiert werden und damit nicht wahrgenommen werden. Siehe beispielsweise Preuss u.a., US-A-5 319 735 und Jensen u.a., US-A-5 450 490. Solche Techniken sind sehr kostspielig und kompliziert zu implementieren, während sie an einem Mangel an Robustheit in bezug auf Signalverzerrungen leiden, die durch wahrnehmungsbasierte Kompressionsschemata auferlegt werden, die dafür vorgesehen sind, maskierte Signalkomponenten zu beseitigen.
Im Stand der Technik sind kein Verfahren und keine Vorrichtung zum Codieren analoger oder digitaler Hilfsinformationssignale auf analoge Audio- oder Videofrequenzsignale und zum Decodieren von diesen zur Erzeugung von Menschen wahrgenommener Übertragungen (d.h. von Tönen oder Bildern), so dass die Audio- oder Videofrequenzsignale sowohl vor als auch nach der Codierung mit den Hilfssignalen im wesentlichen identische von Menschen wahrgenommene Übertragungen erzeugen, vorgesehen. Im Stand der Technik sind auch keine verhältnismäßig einfachen Vorrichtungen und Verfahren zum Codieren und Decodieren von Audio- oder Videofrequenzsignalen zur Erzeugung von Menschen wahrgenommener Audioübertragungen mit Signalen, die digitale Informationen definieren, vorgesehen. Im Stand der Technik sind auch kein Verfahren und keine Vorrichtung zum Begrenzen des unberechtigten Kopierens von Audio- oder Videofrequenzsignalen zur Erzeugung von Menschen wahrgenommener Audioübertragungen offenbart.
In der Druckschrift GB-A-2 292 506 ist ein Verfahren aus dem Stand der Technik zum Hinzufügen einer codierten Nachricht zu einem Tonsignal beschrieben. Der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche beruht auf diesem Dokument. In der Druckschrift US-A-4 972 471 ist ein anderes Codiersystem aus dem Stand der Technik beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht Vorrichtungen und Verfahren zum Einbetten oder Codieren und zum Extrahieren oder Decodieren digitalisierter Informationen in einem analogen Host- oder Abdecksignal in einer Weise vor, die einen minimalen Einfluss auf die Wahrnehmung der Quelleninformationen hat, wenn das Analogsignal auf eine geeignete Ausgabevorrichtung, wie bspw. ein Lautsprecher, ein Anzeigebildschirm oder eine andere elektrische bzw. elektronische Vorrichtung, angewendet wird.
Die vorliegende Erfindung sieht weiter Vorrichtungen und Verfahren zum Einbetten und Extrahieren maschinenlesbarer Signale in einem analogen Abdecksignal vor, wodurch die Fähigkeit einer Vorrichtung, das Abdecksignal zu kopieren, kontrolliert werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen: ein Verfahren zum Einbetten eines Informationssymbols in ein analoges Abdecksignal mit den folgenden Schritten:
Auswählen eines verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals,
Berechnen eines Werts des ausgewählten verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vergleichen des berechneten verteilten Signalmerkmalswerts mit einem vordefinierten Satz von Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen eines Zielquantisierungswerts entsprechend dem Informationssymbol, das einzubetten ist,
Berechnen des Änderungsbetrags, der in dem Abdecksignal erforderlich ist, um das berechnete verteilte Signalmerkmal zu dem Zielquantisierungswert zu modifizieren, und
Modifizieren des Abdecksignals entsprechend dem berechneten Änderungsbetrag durch Erzeugen einer modifizierten Version des Abdecksignals in Übereinstimmung mit dem berechneten Änderungsbetrag und Einbetten der modifizierten Version des Abdecksignals in das ursprüngliche Abdecksignal, um ein modifiziertes Abdecksignal bereitzustellen, in dem das Informationssymbol eingebettet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen: ein Verfahren zum Extrahieren eines Informationssymbols, das in ein analoges Abdecksignal eingebettet ist, mit den folgenden Schritten:
Berechnen eines verteilten Signalmerkmalswerts des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vergleichen des berechneten Signalmerkmalswerts mit einem vordefinierten Satz von Quantisierungswerten entsprechend den gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen, welcher Quantisierungswert dem berechneten Signalmerkmalswert entspricht, und
Übersetzen des vorbestimmten Quantisierungswerts in das Informationssymbol, das in dem Abdecksignal enthalten ist, und Ausgeben des Informationssymbols.
Die vorliegende Erfindung sieht weiter eine Vorrichtung zum Einbetten von Informationen nach dem vorstehenden Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrahieren der eingebetteten Informationen aus dem Abdecksignal vor.
Zusammenfassend sei bemerkt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Datensignal in ein analoges Host- oder Abdecksignal codiert oder eingebettet wird, indem das Host- oder Abdecksignal moduliert wird, um ein verteiltes Merkmal des Signals innerhalb des vordefinierten Bereichs zu modifizieren. Das verteilte Merkmal des Hostsignals wird zu einem vordefinierten Quantisierungswert modifiziert, der einem Datensymbol oder einer binären Ziffer des einzubettenden Datensignals entspricht. Anschließend wird das eingebettete Datensignal wiedergewonnen, indem die modifizierten verteilten Merkmalswerte detektiert werden und die detektierten Werte mit der vordefinierten Beziehung zwischen Datensymbolen und quantisierten verteilten Merkmalswerten korreliert werden.
Der hier verwendete Begriff Abdecksignal bezieht sich auf ein Host- oder Quellensignal, wie bspw. ein Audio-, Video- oder ein anderes Informationssignal, das eingebettete oder verborgene digitale Daten trägt oder tragen soll. Die Begriffe verteiltes Merkmal oder Signalmerkmal, die hier verwendet werden, beziehen sich auf einen Skalarwert, der durch Verarbeiten der Abdecksignalwerte über die Gesamtheit der Gebiete innerhalb von Bereichen (d.h. Zeitbereich, Frequenzbereich und/oder Raumbereich), in denen die Dateneinbettungsmodulation angewendet wird, erhalten wird. Eine wünschenswerte Eigenschaft für diese Verarbeitung besteht darin, dass zufällige Änderungen in Signalbeträgen, die durch Rauschen oder andere Signalverzerrungen hervorgerufen werden, eine minimale Auswirkung auf den Signalmerkmalswert haben, während die kombinierte Wirkung der Modulation von Signalbeträgen für die Einbettung digitalisierter Daten über einen vordefinierten Bereich eine messbare Änderung des Merkmalswerts erzeugt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung besser verständlich werden.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Prozesses zum Codieren und Decodieren eines Hilfsinformationssignals gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Codierers 10 aus 1.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Hostmodifizierungssignalgenerators 11 aus 2.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Hostmodifizierungssignalkomponentengenerators 111 aus 3.
5 zeigt ein Blockdiagramm eines alternativen Hostmodifizierungssignalgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Decodierers 20 aus 1.
7 zeigt ein Blockdiagramm eines Kurzzeit-Autokorrelationsgenerators 21 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Blockdiagramm eines alternativen Decodierers 20 aus 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung zum Einbetten und Extrahieren eines Datensignals gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Einbettungsvorrichtung 10a aus 9.
11 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung 11a zum Erzeugen eines eingebetteten Signals aus 10.
12 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Datensignal-Extraktionsvorrichtung 20a aus 9.
13 zeigt eine Tabelle, in der ein Beispiel eines zum Einbetten digitaler Daten in ein Audiosignal und zum Extrahieren digitaler Daten aus diesem verwendeten Spezifikations-Stego-Schlüssels 9 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbetten von Informationen oder Daten in ein Abdecksignal, wie bspw. ein Audiosignal, ein Videosignal oder ein anderes Analogsignal, durch Modulieren oder Ändern des Werts eines verteilten Merkmals des Abdecksignals in einem ausgewählten Bereich des Frequenz-, Zeit- und/oder Raumbereichs des Abdecksignals. Die zu codierenden Informationen oder Daten sind vorzugsweise ein digitales oder digitalisiertes Signal. Die Erfindung kann in einer Anzahl verschiedener Weisen, entweder durch Softwareprogrammierung eines Digitalprozessors, in Form analoger, digitaler oder Mischsignale aufweisender integrierter Schaltungen, als eine elektronische Vorrichtung mit diskreten Komponenten oder eine Kombination dieser Implementationen implementiert werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Codieren von Hilfsinformationen auf ein Host- oder Quellensignal, wie bspw. ein Audiosignal, ein Videosignal oder ein anderes Datensignal, durch Modulieren oder Ändern der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des Hostsignals als Funktion der Hilfsinformationen über die Zeit bei einer oder mehreren ausgewählten Autokorrelationsverzögerungen vorgesehen. Die Hilfsinformationen können ein analoges oder digitales Signal sein. Die Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion wird durch Multiplizieren eines Signals mit einer verzögerten Version von ihm selbst und Integrieren des Produkts über ein vordefiniertes Integrationsintervall erhalten.
Die Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion wird durch Addieren eines Hostmodifizierungssignals, das eine positive oder negative Korrelation mit dem ursprünglichen Hostsignal aufweist, zu dem Hostsignal moduliert oder geändert. Das eingebettete Signal ist vorzugsweise eine steuerbar abgeschwächte bzw. gedämpfte Version des Hostsignals, das entsprechend der gewählten Autokorrelationsverzögerung verzögert oder vorgeschoben wurde (für die Zwecke der Erfindung wird ein Vorschub als eine negative Verzögerung angesehen).
Die Autokorrelationsfunktion kann unter Verwendung des ganzen Hostsignals oder nur eines Teils von ihm moduliert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden Frequenzbänder, zeitliche und/oder räumliche Bereiche des Hostsignals so gewählt, dass die Störung des Hostsignals minimiert wird, weil sie die Wahrnehmung der Signalausgabe (d.h. die Audio- oder Videoqualität) beeinträchtigt.
Mehrere Hostmodifizierungssignalkomponenten können zu dem Hostsignal in demselben oder in verschiedenen Frequenzbändern und zeitlichen und/oder räumlichen Bereichen addiert werden, indem Hostmodifizierungssignalkomponenten mit verschiedenen Autokorrelationsverzögerungen erzeugt werden. Die mehreren Hostmodifizierungssignalkomponenten können verschiedene Hilfsinformationen zum Erhöhen des Gesamt-Hilfsinformationsdurchsatzes darstellen oder die gleichen Hilfsinformationen darstellen, um die Robustheit oder Sicherheit der Hilfsinformationssignalübertragung zu erhöhen.
Die Sicherheit wird erhöht, indem die Informationen in bezug auf spezifische Parameter des Hostmodifizierungssignals vertraulich gehalten werden, welche nur dem Codierer und dem Decodierer des Systems bekannt wären. Die Hostmodifizierungssignalkomponenten können auch Autokorrelationsverzögerungen aufweisen, die sich entsprechend einer vorbestimmten Sequenz oder einem vorbestimmten Muster, das hier als "Verzögerungssprungmuster" bezeichnet wird, im Laufe der Zeit ändern.
Erste Ausführungsform
1 der Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm des Gesamtsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das System umfasst einen Codierer 10 zum Codieren eines Hostsignals 2 (wie bspw. ein Audio- oder Videoprogramm oder ein Quellensignal) mit einem Hilfsinformationssignal 6, um ein codiertes Signal 4 zu erzeugen. Das codierte Signal 4 kann über ein Kommunikationsmedium, einen Kommunikationskanal oder eine Kommunikationsleitung übertragen werden oder auf einem Speichermedium, wie bspw. ein Magnetband, ein optischer Speicher, ein Festkörperspeicher oder ein elektromagnetischer Speicher, gespeichert werden und auch, beispielsweise durch Filtern, adaptive Verstärkungssteuerung oder andere Signalverarbeitungstechniken weiterverarbeitet werden, ohne dass die codierten Hilfsinformationen beeinträchtigt oder verschlechtert werden. Das codierte Signal 4 wird dann in einem Decodierer 20 decodiert, um das Hilfsinformationssignal 6 wiederzugewinnen.
2 zeigt eine Einzelheit einer ersten Implementierung des Codierers 10 der ersten Ausführungsform, wobei das Hostsignal durch ein einziges Hostmodifizierungssignal 8 modifiziert ist, das von einem Hostmodifizierungssignal generator 11 erzeugt wird, der das Hostsignal 2 und das Hilfsinformationssignal 6 empfängt. Das Hostmodifizierungssignal wird in einem Addierer 14 zu dem Hostsignal addiert, um das codierte Signal 4 bereitzustellen.
Das Hostmodifizierungssignal wird wie in 3 dargestellt erhalten, worin eine Ausführungsform des Hostmodifizierungssignalgenerators 11 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Hostsignal 2 durch ein Filter bzw. eine Maske 110 gefiltert und/oder maskiert. Das Filter bzw. die Maske 110 modifiziert den Frequenz-, Perioden- oder Raumgehalt des Hostsignals in solcher Weise, dass die Ausgangseigenschaften des Hostsignals minimal gestört werden, wenn es auf eine Ausgabevorrichtung, wie bspw. ein Lautsprecher oder ein Videobildschirm, angewendet wird. Es ist auch möglich, dass der Filter bzw. die Maske das Hostsignal unverändert lässt, wobei das gefilterte bzw. maskierte Signal 3 in diesem Fall dem Hostsignal 2 gleichen würde. Das Signal 3 wird dann in einen Hostmodifizierungssignalkomponentengenerator 111 eingegeben, worin es entsprechend einem eingegebenen Hilfsinformationssignal 6 modifiziert wird, um ein Hostmodifizierungssignal 8 zu erzeugen. Die Einzelheiten des Hostmodifizierungssignalkomponentengenerators 111 sind in 4 dargestellt.
Wie dargestellt ist, wird das gefilterte Hostsignal 3 in eine Verzögerungs-/Vorschubschaltung 1110 eingegeben, um ein verzögertes bzw. vorgeschobenes Signal 3a zu erzeugen. Das Signal 3 wird auch zusammen mit dem Hilfsinformationssignal 6 in eine Verstärkungsberechnungseinrichtung 1112 eingegeben. Der Zweck der Verstärkungsberechnungseinrichtung 1112 besteht darin, die Verstärkung der variablen Ver stärkungs- oder Abschwächungsschaltung 1113 zu berechnen, die auf das verzögerte Signal 3a angewendet wird, um das Hostmodifizierungssignal 8 zu erhalten. Der Betrag der von der Verzögerungs-/Vorschubschaltung 1110 angewendeten Verzögerung (oder des davon angewendeten Vorschubs) entspricht der Autokorrelationsverzögerung, mit der das Hostsignal moduliert wird.
Der Betrag der in jedem zeitlichen oder räumlichen Bereich auf das Signal 3a angewendeten Verstärkung wird durch die Verstärkungsberechnungseinrichtung 1112 als Funktion der Werte des Hilfsinformationssignals 6 und des gefilterten Signals 3 bestimmt. Die Kurzzeit-Autokorrelation des gefilterten Signals 3 kann durch die Formel
ausgedrückt werden, wobei s(t) das gefilterte Signal 3 ist, R(t, τ) die Kurzzeit-Autokorrelation von s(t) ist, τ die Verzögerung ist, bei der die Autokorrelation beurteilt wird, T das Integrationsintervall ist und t die Zeit ist.
Durch Addieren eines Hostmodifizierungssignals e(t) zu dem gefilterten Signal s(t) wird die Autokorrelationsfunktion R(t, τ) moduliert, um eine modulierte Autokorrelationsfunktion R_m(t, τ) zu erhalten:
Durch geeignetes Auswählen des Hostmodifizierungssignals e(t) kann eine Erhöhung oder Verringerung der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion erreicht werden. Es sei bemerkt, dass viele verschiedene Typen von Hostmodifizierungssignalen verwendet werden können, um diese Modulation zu erreichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden verzögerte oder vorgeschobene Versionen des mit einem ausgewählten Verstärkungs- oder Abschwächungsbetrag multiplizierten Hostsignals als das Hostmodifizierungssignal e(t) verwendet.
Insbesondere gilt e(t) = gs(t – τ) (3a)oder e(t) = gs(t + τ) (3b)
Beim Einsetzen von Gleichung (3a) bzw. (3b) in Gleichung (2) ist ersichtlich, dass die Kurzzeit-Autokorrelation des sich ergebenden modifizierten Signals als Rm(t, τ) = R(t, τ) + gR(t, 2τ) + gR(t – τ, 0) + g2R(t – τ, τ) (4a)oder Rm(t, τ) = R(t, τ) + gR(t, 0) + gR(t + τ, 2τ) + g2R(t + τ, τ) (4b)geschrieben werden kann.
Die Autokorrelationsfunktionen R(t, τ) des Hostsignals, welche auf der rechten Seite der Gleichungen (4a) und (4b) auftreten, können gemessen werden, und ihre Werte können verwendet werden, um die Lösung für die Verstärkung g zu erhalten, die einen gewünschten Wert für die modulierte Autokorrelationsfunktion R_m(t, τ) erzeugt. Es ist typischerweise erwünscht, kleine Werte von g zu haben, um das Hostmodifizierungssignal für den Wahrnehmenden des Hostsignals transparent zu halten. Falls dies der Fall ist, können die g²-Terme in den Gleichungen (4a) und (4b) als vernachlässigbar ignoriert werden, so dass der genaue Verstärkungswert durch
oder
gut genähert werden kann. Wenngleich die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf die Codierung analoger Hilfsinformationssignale anwendbar ist, wird in der folgenden Erörterung angenommen, dass das Hilfsinformationssignal ein Digitalsignal mit Werten ist, die aus einem M-dimensionalen Satz von Symbolen di ∊{± 1, ± 3, ... ± (2M – 1)} für i = 1, 2, 3, ... entnommen werden, die zu Zeiten t = iT_S übertragen werden, wobei T_S das Symbolintervall oder die Symbolperiode bezeichnet. Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedes Hilfsinformationssymbol einem entsprechenden Wert der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion zugeordnet. Ein Weg zum Abbilden der Symbole in den Autokorrelationsfunktionswertbereich, während das Hostmodifizierungssignal in bezug auf das Hostsignal klein gehalten wird, besteht darin, die Formel Rm(iTs, τ) = ξdiRm(iTS, 0) (6)zu verwenden, wobei ξ eine kleine Größe ist, die ausgewählt ist, um die Anforderung der Signalrobustheit mit der Anforderung, dass das Hostmodifizierungssignal für den Wahrnehmenden transparent ist, in Einklang zu bringen. Durch Einfügen der Gleichungen (4a) bzw. (4b) in Gleichung (6) wird eine quadratische Gleichung für g erhalten, deren Lösung die geeignete Verstärkung g_i für das zur Zeit t = iT_S übertragene Symbol bereitstellt. Alternativ können Näherungswerte für g_i unter Verwendung der Formeln (5a) oder (5b) erhalten werden. Die Verstärkung wird über das Symbolintervall konstant gehalten, um Fehler zu minimieren. Eine weitere Abweichung von g_i von seinem gewünschten Wert kann an den Grenzen des Symbolintervalls verwendet werden, um abrupte Änderungen des Hostmodifizierungssignals zu vermeiden, welche die Anforderung der Transparenz des Hostmodifizierungssignals gefährden könnten. Ein durch diese Glättung hervorgerufener Modulationsfehler beeinträchtigt die Funktionsweise des Codiersystems nicht erheblich. Das Integrationsintervall T sollte kürzer als T_S – τ sein, um Intersymbolinterferenzen zu minimieren. Ein gewisses Überlappen zwischen benachbarten Symbolen kann jedoch toleriert werden, um die Hilfskanalbandbreite zu erhöhen.
Bei einer alternativen Implementation kann die Verstärkungsberechnungseinrichtung 1112 eine auf das gefilterte bzw. maskierte und das verzögerte bzw. verschobene Signal 3a anzuwendende feste Verstärkung nur entsprechend dem Wert des Hilfsinformationssignals 6 zuordnen. Gemäß dieser Implementierung ignoriert die Verstärkungsberechnungseinrichtung den Wert des Signals 3, und es kann daher die Eingangsleitung für das Signal 3 fortgelassen werden. Bei dieser Ausführungsform wendet die Verstärkungsberechnungseinrichtung, abhängig vom Wert des Hilfssignals 6, einen festen Verstärkungsbetrag an. Wenn das Hilfssignal beispielsweise ein binäres Signal ist, könnte die Verstärkungsberechnungseinrichtung eine vorbestimmte positive Verstärkung für ein Hilfssignal "0" und eine vorbestimmte negative Verstärkung für ein Hilfssignal "1" anwenden. Dieser Ansatz ermöglicht es, dass der Codierer eine verringerte Komplexität aufweist, er erfordert jedoch ein größeres Modifizierungssignal zum Erhalten der gleichen Funktionseigenschaften in bezug auf die Bitfehlerrate oder die Signalrobustheit.
Zum Wiedergewinnen des Hilfsinformationssignals 6 anhand des codierten Signals 4 wird das codierte Signal einem Decodierer 20 zugeführt. Einzelheiten einer Ausführungsform des Decodierers 20 sind in 6 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform besteht der Decodierer aus einem Kurzzeit-Autokorrelationsgenerator 21 und einer Hilfssignalextraktionsschaltung 22. Wie in 7 dargestellt ist, umfasst der Kurzzeit-Autokorrelationsgenerator 21 ein Filter bzw. eine Maske 210, wodurch das codierte Signal 4 gefiltert und/oder maskiert wird, und er erhält dann ein Autokorrelationssignal durch Anlegen des gefilterten codierten Signals an eine Quadrierungsschaltung 212, eine Verzögerungsschaltung 214 und einen Multiplizierer 216. Die Aus gabe der Quadrierungsschaltung 212 und die Ausgabe des Multiplizierers 216 werden Kurzzeitintegratoren 218a und 218b zugeführt. Die Ausgabe des Integrators 218b ist ein Autokorrelationssignal 5. Die Ausgaben der Integratoren 218a und 218b werden auch einer Normierungsschaltung 220 zugeführt, um ein normiertes Autokorrelationssignal 5a zu erzeugen. Das Filter bzw. die Maske 210 kann die gleichen Eigenschaften aufweisen wie das Filter bzw. die Maske 110 des Codierers (oder verschieden sein) und in manchen Fällen ganz fortgelassen werden. Die Verzögerungsschaltung 214 verwendet die gleiche Verzögerung τ, wie sie in der Verzögerungs-/Vorschubschaltung 1110 des Codierers verwendet wird. Die Quadrierungsschaltung 212 berechnet das Quadrat des gefilterten codierten Signals, was dem Berechnen der Kurzzeit-Autokorrelation mit einer Verzögerung von Null und dem Integrieren über das Intervall T gleicht. Die Normierungsschaltung 220 gibt ein normiertes Autokorrelationssignal d(t) aus, das gleich
ist. In dem speziellen Fall, in dem das Hilfssignal in Form binärer Daten vorliegt, können die Informationssymbole wiedergewonnen werden, indem das Vorzeichen (+ oder -) von R_m(t, τ) bei den individuellen abgetasteten Symbolintervallen bestimmt wird, und es wäre demgemäß unnötig, die Nullverzögerungsautokorrelation und das normierte Autokorrelationssignal zu berechnen.
Das Hilfsinformationssignal wird anhand des normierten Autokorrelationssignals durch die Hilfssignalextraktionsschaltung 22 erhalten. Bei Abwesenheit einer Signal verzerrung hat d(t) Werte an in der Zeit durch T_S getrennten diskreten Punkten, die direkt proportional zum Betrag der eingegebenen Symbole sind. Die Signalextraktion kann durch eine oder mehrere auf dem Gebiet der digitalen Kommunikation wohlbekannte Techniken, wie Filter-, Maskierungs-, Entzerrungs-, Synchronisations-, Abtast-, Schwellenwertvergleichs- und Fehlersteuerungscodierungsfunktionen, ausgeführt werden. Weil solche Techniken wohlbekannt sind, werden sie nicht weiter dargelegt.
Gemäß einer zweiten Implementierung kann jedem Hilfsdatensymbol ein Satz von Kurzzeit-Autokorrelationswerten zugeordnet werden, wobei der jeweilige Satz ausgewählt wird, um den Wert von g auf der Grundlage des Werts des Hilfsdatensymbols zu minimieren. Beispielsweise wird für ein binärwertiges Hilfssignal das zur Zeit iT_S übertragene Bit dem Satz von Autokorrelationswerten 2jξR_m(iT_S, 0) für j = 0, ± 1, ± 2, ... usw. zugeordnet, falls es eine "1" ist, oder dem Satz (2j – 1)ξR_m(iT_S, 0) für j = 0, ± 1, ± 2, ... usw. zugeordnet, falls es eine "0" ist. Der Wert von j für jedes Bit wird ausgewählt, um den Betrag von g zu minimieren, das durch Lösen von Gleichung (4a) oder (4b) erhalten wird. Alternativ kann eine Näherungsberechnung unter Verwendung von Gleichung (5a) oder (5b) ausgeführt werden, falls j so gewählt ist, dass der Wert R(t, τ) am nächsten liegt. Bei dieser Ausführungsform arbeitet der Decodierer in der gleichen Weise wie in der ersten Implementierung, abgesehen davon, dass mehrere Autokorrelationswerte demselben Hilfsinformationssymbol zugeordnet werden.
Gemäß einer dritten Implementierung werden die Hilfsinformationssymbole als eine Differenz in Kurzzeit- Autokorrelationsfunktionen zu vordefinierten Zeitpunkten codiert. Beispielsweise wird das Symbolintervall in zwei gleiche Teile eingeteilt, und die Autokorrelationsfunktion wird für jeden Teil bestimmt. Die Differenz zwischen den beiden Autokorrelationsfunktionen wird dann geändert, um die Hilfsdaten darzustellen. Falls das Datensymbol bei iT_S di ∊{± 1, ± 3, ... ± (2M – 1)} für i = 1, 2, 3, ... ist, kann die gewünschte Differenz durch Rm(iTS, τ) – Rm((i + 0,5)TS, τ) = ξdiRm(iTS, 0) (8)ausgedrückt werden, wobei ξ eine kleine Größe ist, die festgelegt ist, um die Anforderungen an die Robustheit und die Transparenz in Einklang zu bringen. Durch Einsetzen von Gleichung (4a) oder (4b) in Gleichung (8) wird eine quadratische Gleichung für g erzeugt, die gelöst werden kann, um den Wert von g zu erhalten, der auf das Hostmodifizierungssignal in der ersten Hälfte des Symbolintervalls angewendet wird. Eine Verstärkung mit gleichem Betrag, jedoch entgegengesetztem Vorzeichen (Polarität) wird in der zweiten Hälfte des Symbolintervalls auf das Hostmodifizierungssignal angewendet. Zum Minimieren von Intersymbolinterferenzen sollte das Integrationsintervall kürzer als (T_S/2) – τ sein. Ein kleiner Interferenzbetrag kann toleriert werden, um eine Erhöhung der Bitrate zu erhalten.
Gemäß einer anderen Implementierung besteht das Hostmodifizierungssignal aus einer Summe mehrerer Hilfsinformationssignalkomponenten, die entsprechend dem in 5 dargestellten Codierer erhalten werden. Hierbei stellen mehrere Filter bzw. Masken 110a–110m mehrere Hostsignale mehreren Hostmodifizierungskomponentengeneratoren 111a–111m bereit, welche in Addierern 13, 13a usw. addiert werden, um ein Hostmodifizierungssignal 8a zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform werden M Hilfssignalkomponenten unter Verwendung verschiedener Verzögerungsbeträge in jedem der Komponentengeneratoren erzeugt. Die Hilfssignale 6a–6m können verschieden sein, oder sie können gleich sein, um die Robustheit und das Sicherheitsniveau zu erhöhen. Eine Beschränkung besteht darin, dass für jeweils zwei Komponentengeneratoren, die gleiche Verzögerungsbeträge aufweisen und die in gleichen oder überlappenden Frequenzbändern, Zeitintervallen oder räumlichen Masken auftreten, die Hilfssignale gleich sein müssen. In diesem Fall nehmen die bevorzugten Hostmodifizierungssignale die folgende Form an: e(t) = Σgms(t – τm) (9)wobei τ_m und g_m die Verzögerung und die Verstärkung für die m-te Hostmodifizierungssymbolkomponente darstellen. Durch Einsetzen von Gleichung (9) in Gleichung (2) wird folgendes erhalten:
Für ein Zufallssignal s(t) und ein ausreichend großes τ ist R(t, τ) viel kleiner als R(t, 0). Daher sollte der Satz von Verzögerungen {τ_m} so gewählt werden, dass R_m(t, τ), das nach Gleichung (10) für τ = ± τ_m berechnet wird, nur einen Term aufweist, für den die Kurzzeit-Autokorrelationsverzögerung gleich null ist. Dieser Term hat eine dominante Wirkung auf die Modulation von R_m(t, τ_m). Wenn verschiedene τ_m gewählt werden, werden verschiedene Terme in Gleichung (10) bei der Summierung dominant, wodurch im wesentlichen verschiedene Hostmodifizierungskomponenten "abgestimmt" werden.
Der dieser Ausführungsform zugeordnete Decodierer ist in 8 dargestellt. Der Decodierer weist eine Anzahl von Kurzzeit-Autokorrelationsgeneratoren 21a–21n auf, wobei jeweils einer für jeden Verzögerungsbetrag vorgesehen ist, für den eine Hostmodifizierungssignalkomponente erzeugt wurde. Die erzeugten Autokorrelationssignale werden durch die Hilfssignalextraktionsschaltung 22 gemeinsam verarbeitet und entweder kombiniert, um das Hilfssignal zu erhalten, oder unabhängig verarbeitet, um eine Anzahl von Hilfsinformationssignalen zu extrahieren.
Gemäß einer fünften Implementierung der ersten Ausführungsform der Erfindung können die Hostmodifizierungssignalkomponenten ihre entsprechenden Autokorrelationsverzögerungsbeträge τ im Laufe der Zeit entsprechend einem als "Verzögerungssprung" bezeichneten vordefinierten Verzögerungsmuster ändern. Die Sicherheit des Hilfssignals wird erhöht, indem das Verzögerungssprungmuster geheim gehalten wird. Das Sprungmuster kann als eine Liste aufeinander folgender Autokorrelationsverzögerungen und ihrer Dauer definiert werden. Ein autorisierter Decodierer muss das Sprungmuster sowie die Filter-/Maskierungsparameter und Signalparameter (Symboldauer und andere Symbolmerkmale) kennen. Mehrere Hilfssignale können in dem Hostsignal gleichzeitig übertragen werden, falls ihre Sprungmuster verschieden sind, selbst wenn andere Filter-/Maskierungs- und Signalpa rameter gleich sind.
Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform der Erfindung kann auf viele Arten modifiziert werden, wie es Fachleuten beim Lesen der vorliegenden Beschreibung verständlich werden wird. Beispielsweise wurde in der vorstehenden Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf die Wahrnehmung des Hostsignals durch einen "Wahrnehmenden" Bezug genommen. In Zusammenhang mit der Erfindung kann ein Wahrnehmender in dem Fall, in dem das Hostsignal ein Kommunikationssignal ist, eine Vorrichtung, wie bspw. ein Computer, ein Radardetektor oder eine andere elektrische bzw. elektronische Vorrichtung, sein, oder im Fall von Audio- oder Video-Hostsignalen ein Mensch sein. Weiterhin kann die Implementierung der Erfindung unter Verwendung analoger Schaltungsanordnungen sowie auch digitaler Schaltungsanordnungen, wie ASIC (Application Specific Integrated Circuits), digitale Vielzweck-Signalprozessoren, Mikroprozessoren und gleichwertige Vorrichtungen, ausgeführt werden. Weiterhin ist es möglich, dass sich die Eigenschaften des Filters bzw. der Maske im Laufe der Zeit nach einem vordefinierten Muster ändern, das Eigenschaftsänderungen veränderlicher Dauer aufweisen kann. Schließlich sei bemerkt, dass eine ähnliche Funktion wie diejenige gemäß der vorliegenden Erfindung unter manchen Umständen unter Verwendung von Transformations-Bereichsverarbeitungstechniken (wie Fourier- oder Cepstral-Bereich) erhalten werden können, welche unter Verwendung bekannter Algorithmen in der Art der schnellen Fouriertransformation oder FFT implementiert werden können.
Zweite Ausführungsform
Mit Bezug auf 9 sei bemerkt, dass gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform die Erfindung eine Einbettungsvorrichtung 10a verwendet, um ein Stego-Signal 4a zu erzeugen, das in bezug auf den Gehalt und die Qualität durch ein Abdecksignal 2 übertragener Informationen im wesentlichen gleich ist. Wenn das Abdecksignal 2 beispielsweise ein Video- oder Audiosignal ist, erzeugt das Stego-Signal 4a im wesentlichen das gleiche Video- oder Audioprogramm oder die gleichen Video- oder Audioinformationen, wenn es auf eine Ausgabevorrichtung, wie bspw. eine Videoanzeige oder ein Lautsprecher, angewendet wird.
Ein Stego-Schlüssel 9 wird verwendet, um das bestimmte Gebiet des Zeit-, Frequenz- und/oder Raumbereichs des Abdecksignals 2 zu bestimmen und zu spezifizieren, in das die digitalen Daten 6 einzubetten sind, sowie um das verteilte Merkmal des zu modifizierenden Abdecksignals und das Gitter oder die Tabelle, die digitale Datenwerte mit verteilten Merkmalsquantisierungsniveaus korreliert, zu bestimmen und zu spezifizieren. Beispielsweise definieren im Fall eines Audiosignals ein bestimmtes Frequenzband und ein bestimmtes Zeitintervall einen Bereich zum Einbetten eines Datensymbols. Für ein Videosignal wird ein Einbettungsbereich durch ein Frequenzband, ein Zeitintervall in Form eines Bildfelds, eines Rahmens oder einer Reihe von Rahmen und ein bestimmtes Gebiet innerhalb des Felds oder Rahmens spezifiziert. 13 zeigt ein Beispiel der Stego-Schlüsselspezifikationen für ein Frequenzband, ein Zeitintervall, ein verteiltes Signalmerkmal und ein Symbolquanti sierungsgitter für ein Audioabdecksignal. Spezifische Beispiele verteilter Signalmerkmale werden nachstehend bereitgestellt.
Die Einbettungsvorrichtung moduliert oder modifiziert dann in geeigneter Weise das Abdecksignal 2, um ein Stego-Signal 4a zu erhalten. Das Stego-Signal 4a kann übertragen werden oder in einem Speichermedium, wie bspw. in einem Magnetband, einer CDROM, einem Festkörperspeicher und dergleichen, gespeichert werden, um es später abzurufen und/oder zu übertragen. Die eingebetteten digitalen Daten werden durch eine Extraktionsvorrichtung 20a, die den Stego-Schlüssel 9, der auf das Stego-Signal 4a einwirkt, um die digitalen Daten 6 zu extrahieren, kennt oder Zugang zu diesem hat, wiedergewonnen.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Einbettungsvorrichtung 10a. Wie dargestellt ist, werden das Abdecksignal 2 der Stego-Schlüssel 9 und die digitalen Daten 6 in eine Vorrichtung 11a zum Erzeugen eines eingebetteten Signals eingegeben. Die Vorrichtung zum Erzeugen eines eingebetteten Signals moduliert oder modifiziert ein vordefiniertes verteiltes Merkmal des Abdecksignals 2 entsprechend dem Stego-Schlüssel 9 und den digitalen Daten 6 und erzeugt ein eingebettetes Signal 8a. Das Abdecksignal 2 wird dann durch Addieren des eingebetteten Signals 8a zu dem Abdecksignal in einem Addierer 12 modifiziert, um das Stego-Signal 4a zu erzeugen.
11 zeigt die Einzelheiten einer Vorrichtung 11a zum Erzeugen eines eingebetteten Signals, die verwendet wird, um ein einziges eingebettetes Datensignal zu erzeugen. Das Abdecksignal 2 wird im Filter-/Maskierungsblock 30 gefiltert und/oder maskiert, um ein gefiltertes bzw. maskiertes Signal 31 zu erzeugen. Das gefilterte bzw. maskierte Signal 31 besteht aus den ausgewählten Bereichen des Abdecksignals, wie durch den Stego-Schlüssel 9 spezifiziert ist, welche dann zum Einbetten von Datensymbolen verwendet werden. Das Signal 31 wird dann in einen Merkmalsextraktionsblock 32 eingegeben, in dem das zu modifizierende verteilte Merkmal, wie durch den Stego-Schlüssel 9 spezifiziert ist, extrahiert und einem Modulationsparameter-Berechnungsmodul 34 zugeführt wird. Das Modul 34 empfängt in das Abdecksignal einzubettende digitale Daten 6 und bestimmt das Ausmaß der Modulation des Merkmals, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass das Merkmal in etwa gleich dem Quantisierungswert wird, der dem einzubettenden digitalen Datensymbol oder -bit entspricht. Das Berechnungsergebnis 7 wird dann einem Modulationsmodul 36 zugeführt, das das gefilterte Signal 31 modifiziert, um die geeignete eingebettete Signalkomponente 8 zu erhalten. Die eingebettete Signalkomponente 8 wird dann im Addierer 12, wie in 10 dargestellt ist, zum Abdecksignal addiert, um das Stego-Signal 4a zu erhalten.
Es ist weiter möglich, mehrere digitale Datensignale in das Abdecksignal 2 einzubetten, indem mehrere Vorrichtungen zum Erzeugen eingebetteter Signale verwendet werden, die jeweils einen anderen Stego-Schlüssel zum Modifizieren eines anderen Merkmals des Abdecksignals verwenden, und/oder verschiedene Bereiche des Abdecksignals zu verwenden, um mehrere eingebettete Signalkomponenten zu erzeugen, die jeweils zu dem Abdecksignal 2 addiert werden. Alternativ können die verschiedenen Datensignale kaskadenartig eingebet tet werden, wobei die Ausgabe einer Einbettungsvorrichtung zur Eingabe einer anderen Einbettungsvorrichtung wird, wobei ein anderer Stego-Schlüssel verwendet wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Filter/Maskenmodul 30 fortgelassen werden. In diesem Fall wird das Abdecksignal direkt durch die Vorrichtung zum Erzeugen eines eingebetteten Signals modifiziert, um das Stego-Signal zu erzeugen. Dementsprechend wäre der Addierer 12 aus 10 gemäß dieser alternativen Ausführungsform nicht erforderlich.
Ein Blockdiagramm einer Extraktionsvorrichtung 20a, die zum Wiedergewinnen des in das Stego-Signal eingebetteten digitalen Signals verwendet wird, ist in 12 dargestellt. Das Stego-Signal wird im Filter-/Maskenmodul 30a gefiltert bzw. maskiert, um die Bereiche zu isolieren, in denen die digitalen Daten eingebettet sind. Das gefilterte Signal 31a wird in das Merkmalsextraktionsmodul 32a eingegeben, in dem das Merkmal extrahiert wird. Das extrahierte Merkmal 33a wird dann in das Datenwiedergewinnungsmodul 40 eingegeben, in dem das extrahierte Merkmal der Quantisierungstabelle oder dem Quantisierungsgitter zugeordnet wird, worin quantisierte Merkmalswerte mit spezifischen Datensymbolen korreliert sind. Eine Vielzahl extrahierter Datensymbole wird dann wohlbekannten Fehlererkennungs-, Fehlerkorrektur- und Synchronisationstechniken unterzogen, um die Existenz einer tatsächlichen Nachricht und einer geeigneten Interpretation des Inhalts der Nachricht zu prüfen. Spezifische Beispiele der Modulation verteilter Merkmale des Abdecksignals zur Einbettung von Daten werden nachstehend angegeben.
Erstes Beispiel
In diesem Beispiel ist das Abdecksignal 2 ein Audiosignal. Bei dieser Ausführungsform wird das Audiosignal zuerst gefiltert, um ein spezifisches Frequenzband zu isolieren, das zum Einbetten einer bestimmten Datennachricht zu verwenden ist, um ein gefiltertes Audiosignal s(t) zu erzeugen. Andere Frequenzbänder können zum Einbetten anderer Nachrichten, entweder gleichzeitig oder in einer kaskadierten Verarbeitungstechnik, verwendet werden. Zusätzlich wird durch das Beschränken des zu modulierenden Frequenzbands auf nur einen Bruchteil des Gesamtsignalspektrums die Wirkung dieser Modulation auf das Host- oder Abdecksignal verringert. Der Filterschritt kann jedoch fortgelassen werden, ohne die Wirksamkeit des Einbettungsprozesses oder die Robustheit der eingebetteten Daten zu beeinträchtigen.
Als nächstes wird eine Funktion f(s(t)) des gefilterten Audiosignals s(t) folgendermaßen berechnet:
wobei abs() eine Absolutwertberechnung bezeichnet und α ein Parameter ist. Systeme, bei denen α = 1 und α = 0,5 verwendet werden, wurden von den vorliegenden Erfindern erfolgreich implementiert.
Als nächstes wird die Funktion f(s(t)) über aufeinander folgende Zeitintervalle der Länge T integriert, um
zu erhalten, wobei das Intervall T der Dauer des Symbols entspricht.
Im vierten Schritt wird das verteilte Merkmal F_i für das i-te Symbol nach der folgenden Gleichung berechnet:
wobei g_j, j = 1, 2, ..., N für N vorhergehende Symbole berechnete Verstärkungswerte sind, wie nachstehend dargestellt wird.
Im nächsten Schritt wird der Merkmalswert F_i mit einem Satz von Quantisierungsniveaus verglichen, die zu einem bestimmten Symbol gehören, wie durch den Stego-Schlüssel 9 definiert ist. Es wird das F_i nächstgelegene Quantisierungsniveau bestimmt. Beispielsweise gibt es im Fall binärer Ziffern zwei Sätze Q₀ und Q₁, die den Bits "0" bzw. "1" entsprechen. Der Satz von Quantisierungsniveaus für jeden Satz Q₀ und Q₁ wird folgendermaßen definiert: Q0 = q(2κ ε), κ = 0, 1, 2, Q1 = q((2κ + 1)ε), κ = 0, 1, 2,(14)wobei ε das Quantisierungsintervall ist, das den Ausgleich zwischen der Robustheit und der Transparenz bestimmt, während q(x) eine monotone Funktion ist. Systeme, bei denen q(x) = x und q(x) = log(x) verwendet werden, wurden erfolgreich implementiert.
Als nächstes wird der im i-ten Symbolintervall anzuwendende Verstärkungswert g_i nach gi = (Qi/Fi)1/α – 1 (15) berechnet, wobei Q_i das nächstgelegene Element des zum i-ten Symbol gehörenden Quantisierungssatzes ist.
Im folgenden Schritt wird die Verstärkung g_i auf alle Signalamplituden im i-ten Symbolintervall angewendet, und das Ergebnis wird wieder zum Audioabdecksignal addiert. Alternativ kann diese Verstärkung vollständig nur im mittleren Abschnitt des Symbolintervalls angewendet werden und zu den Enden des Symbolintervalls verringert werden. Dieser Ansatz verringert die Wahrnehmung der Signalmodifikation auf Kosten einer geringen Reduktion der Symbolrobustheit.
Zum Extrahieren der eingebetteten Daten filtert die Extraktionsvorrichtung zuerst das Stego-Signal in der gleichen Weise wie die Einbettungsvorrichtung, die durch den Stego-Schlüssel 9 definiert ist. Als nächstes wird das Merkmal nach den Gleichungen (11) bis (13) berechnet, wobei angenommen wird, dass das Zeitintervall T vorab bekannt ist, wie durch den Stego-Schlüssel 9 spezifiziert ist, und der Anfang der eingebetteten Nachricht stimmt mit dem Beginn des Extraktionsprozesses überein.
Im nächsten Schritt werden die eingebetteten Datensymbole durch Zuordnen der berechneten Merkmalswerte zu der Quantisierungstabelle oder dem Quantisierungsgitter, wie durch Gleichung (14) definiert ist (durch den Stego-Schlüssel 9 bereitgestellt), Finden der besten Übereinstimmung und Übersetzen des Quantisierungswerts in das entsprechende Symbol extrahiert.
Im folgenden Schritt werden aufeinanderfolgende extrahierte Symbole miteinander verknüpft und mit einem Satz möglicher Nachrichten verglichen. Falls eine Übereinstimmung gefunden wird, wird die Nachricht an einen Benutzer oder eine höhere Datenprotokollschicht ausgegeben. Falls keine Übereinstimmung gefunden wird, werden wiederholte Versuche zu einer Extraktion ausgeführt, indem die Anfangszeit der Nachricht leicht um dT verschoben wird, wobei es sich um einen kleinen Bruchteil des Intervalls T handelt (beispielsweise 0,01T bis 0,1T).
Zweites Beispiel
In diesem Beispiel wird nach einem Filter-/Maskierungsschritt, ähnlich dem ersten Beispiel, eine Funktion f(s(t)) des gefilterten Audiosignals s (t) nach der folgenden Gleichung berechnet: f(s(t)) = s2m(t) (16)wobei m eine ganze Zahl ist. Systeme, bei denen m = 1 und m = 2 verwendet werden, wurden erfolgreich implementiert.
Als nächstes werden zwei Integrale jeweils über die erste Hälfte und die zweite Hälfte des i-ten Symbolintervalls erzeugt:
Im folgenden Schritt wird das verteilte Merkmal F_i für das i-te Symbol nach der folgenden Gleichung berechnet:
Als nächstes wird das berechnete Merkmal F_i mit einem vordefinierten Satz von Quantisierungswerten für das gegebene einzubettende Symbol verglichen, und es wird der nächstgelegene Quantisierungswert gewählt. Bei dieser Ausführungsform sind die Sätze Q₀ und Q₁ von Quantisierungswerten für binäre Ziffernsymbole "0" und "1" als Q0 = q((2κ + 0,5)ε), κ = 0, ± 1, ± 2, Q1 = q((2κ – 0,5)ε), κ = 0, ± 1, ± 2,(19)definiert, wobei ε das Quantisierungsintervall ist, das den Ausgleich zwischen der Robustheit und der Transparenz bestimmt, während q(x) eine monotone Funktion ist. Erfolgreiche Implementationen wurden für q(x) = x und q(x) = x + ε/2 ausgeführt.
Im nächsten Schritt wird die im i-ten Symbolintervall anzuwendende Verstärkung g_i nach
berechnet, wobei Q_i das nächstgelegene Element des zum i-ten Symbol gehörenden Quantisierungssatzes ist. Gleichung (20) wird als eine Näherung abgeleitet, die gut für kleine Werte von g_i gilt und den Rechenaufwand in bezug auf eine exakte Formel bei vernachlässigbaren Wirkungen auf die Ro bustheit des Systems verringert.
Als nächstes wird die berechnete Verstärkung g_i auf alle Signalamplituden im i-ten Symbolintervall angewendet, und das Ergebnis wird wieder zum Abdecksignal addiert. Alternativ wird die Verstärkung vollständig nur im mittleren Abschnitt des Intervalls angewendet und nimmt zu den Enden des Intervalls hin ab.
Der Extraktionsprozess folgt einer zu der vorstehend für das erste Beispiel beschriebenen analogen Sequenz.
Nachdem die Erfindung nun beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass diese auf vielerlei Arten abgeändert werden kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist. Alle solche Modifikationen, die Fachleuten einfallen werden, sollen durch die folgenden Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Verfahren zum Einbetten eines Informationssymbols in ein analoges Abdecksignal (2), mit den folgenden Schritten: Auswählen eines verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals, Berechnen eines Werts des ausgewählten verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, und gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Vergleichen des berechneten verteilten Signalmerkmalwertes mit einem vordefinierten Satz von Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen eines Zielquantisierungswerts entsprechend dem Informationssymbol, das einzubetten ist, Berechnen des Betrags an Änderung, der in dem Abdecksignal erforderlich ist, um das berechnete verteilte Signalmerkmal zu dem Zielquantifizierungswert zu modifizieren, und Modifizieren des Abdecksignals entsprechend dem berechneten Betrag an Änderung durch Erzeugen einer modifizierten Version (8, 8a) des Abdecksignals in Übereinstimmung mit dem berechneten Betrag an Änderung und Einbetten der modifizierten Version des Abdecksignals in das ursprüngliche Abdecksignal, um ein modifiziertes Abdecksignal (4, 4a) bereitzustellen, in dem das Informationssymbol eingebettet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens eines verteilten Signalmerkmals die Schritte des Bestimmens eines Bereichs des Abdecksignals, in dem das Informationssignal einzubetten ist, des Abgrenzens bzw. Isolierens des Bereichs des Abdecksignals und des Berechnens des Signalmerkmalwerts von dem isolierten Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vordefinierte Satz an Quantisierungswerten ein Mehrfaches an Quantisierungswerten für jedes definierte Informationssymbol enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens des Abdecksignals den Schritt des Produzierens einer eingebetteten Signalkomponente (8a) entsprechend dem kalkulierten Betrag an Änderung zum Hinzufügen zu dem Abdecksignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Intervall in dem Zeitbereich des Abdecksignals enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Frequenzband des Abdecksignals enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens den Schritt des Änderns von zumindest einigen der Amplituden der Abdecksignalkomponenten innerhalb des vordefinierten Intervalls in Übereinstimmung mit dem berechneten Betrag an Änderung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens den Schritt des Änderns der Amplituden aller Abdecksignalkomponenten innerhalb des vordefinierten Intervalls in Übereinstimmung mit dem berechneten Betrag an Änderung umfasst.
Verfahren zum Extrahieren eines Informationssymbols, das in ein analoges Abdecksignal eingebettet ist, mit folgenden Schritten: Berechnen eines verteilten Signalmerkmalwerts des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, und gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vergleichen des berechneten Signalmerkmalwerts mit einem vordefinierten Satz an Quantisierungswerten entsprechend den gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen, welcher Quantisierungswert dem berechneten Signalmerkmalswert entspricht, und Übersetzen bzw. Übertragen des vorbestimmten Quantisierungswerts in das Informationssymbol, das in dem Abdecksignal enthalten ist, und Ausgeben des Informationssymbols.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Berechnens eines verteilten Signalmerkmals die Schritte des Bestimmens eines Bereichs des Abdecksignals, in dem das Informationssignal zu kodieren ist, des Isolierens des Bereichs des Abdecksignals und des Berechnens des Signalmerkmalwerts von dem isolierten Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der vordefinierte Satz an Quantisierungswerten ein Mehrfaches an Quantisierungswerten für jedes definierte Informationssymbol enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Intervall in dem Zeitbereich des Abdecksignals enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Frequenzband des Abdecksignals enthält.
Vorrichtung zum Einbetten und Extrahieren von Informationssymbolen in ein analoges Abdecksignal (2), mit: Mitteln (32) zum Berechnen eines verteilten Signalmerkmalwerts eines ausgewählten verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, und gekennzeichnet durch: Mittel (34) zum Vergleichen des berechneten verteilten Signalmerkmalwerts mit einem vordefinierten Satz an Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen eines Zielquantisierungswerts entsprechend dem Informationssymbol, das einzubetten ist, Mittel (34) zum Berechnen des Betrags an Änderung, der in dem Abdecksignal erforderlich ist, um das berechnete verteilte Signalmerkmal zu dem Zielquantisierungswert zu modifizieren, Mittel (36, 12) zum Modifizieren des Abdecksignals entsprechend dem berechneten Betrag an Änderung durch Erzeugen einer modifizierten Version (8, 8a) des Abdecksignals in Übereinstimmung mit dem berechneten Betrag an Änderung und Einbetten der modifizierten Version des Abdecksignals in das ursprüngliche Abdecksignal, um ein modifiziertes Abdecksignal (4, 4a) bereitzustellen, in dem das Informationssymbol eingebettet ist, Mittel (32a) zum Berechnen eines verteilten Signalmerkmalwerts des modifizierten Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, Mittel (32a) zum Vergleichen des berechneten Signalmerkmalwerts des modifizierten Abdecksignals mit einem vordefinierten Satz an Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen, welcher Quantisierungswert dem berechneten Signalmerkmalwert entspricht, und Mittel (40) zum Übertragen bzw. Übersetzen des vorbestimmten Quantisierungswerts in das Informationssymbol, das in dem modifizierten Abdecksignal enthalten ist, und Ausgeben des Informationssymbols.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Mittel (32) zum Berechnen eines verteilten Signalmerkmals Mittel zum Bestimmen eines Bereichs des Abdecksignals, in dem das Informationssignal zu kodieren ist, Mittel zum Isolieren des Bereichs des Abdecksignals und Mittel zum Berechnen des Signalmerkmals von dem isolierten Bereich umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der vordefinierte Satz an Quantisierungswerten ein Mehrfaches an Quantisierungswerten für jedes definierte Informationssymbol enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die weiterhin Mittel (36) zum Produzieren einer eingebetteten Signalkomponente zum Hinzufügen zu dem Abdecksignal aufweist, entsprechend dem berechneten Betrag an Änderung.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Intervall in dem Zeitbereich des Abdecksignals enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der vordefinierte Bereich ein ausgewähltes Frequenzband des Abdecksignals enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Mittel (36) zum Modifizieren ein Mittel zum Ändern zumindest einiger der Amplituden von Abdecksignalkomponenten innerhalb des vordefinierten Bereichs in Übereinstimmung mit dem berechneten Betrag an Änderung umfasst.
Vorrichtung zum Einbetten eines Informationssymbols in ein analoges Abdecksignal (2) mit: Mitteln (32) zum Berechnen eines verteilten Signalmerkmalwerts eines ausgewählten verteilten Signalmerkmals des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, und gekennzeichnet durch: Mittel (36, 12) zum Modifizieren des Abdecksignals durch Ändern zumindest einiger der Amplituden von Abdecksignalkomponenten innerhalb des vordefinierten Bereichs als eine Funktion des berechneten verteilten Signalmerkmalwerts, um ein modifiziertes Abdecksignal mit einem verteilten Signalmerkmalswert zu erhalten, in dem vordefinierten Bereich entsprechend dem Informationssymbol.
Vorrichtung nach Anspruch 21, die weiterhin aufweist: Mittel (34) zum Vergleichen des berechneten Signalmerkmalwerts mit einem vordefinierten Satz an Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen eines Zielquantisierungswerts entsprechend dem Informationssymbol, das einzubetten ist, und Mittel (34) zum Berechnen des Betrags an Änderung, der in dem Abdecksignal erforderlich ist, um das berechnete Signalmerkmals zu dem Zielquantisierungswert zu modifizieren, wobei das Mittel (36, 12) zum Modifizieren des Abdecksignals das Abdecksignal entsprechend dem berechneten Wert an Änderung modifiziert.
Vorrichtung zum Extrahieren eines Informationssymbols, das in ein analoges Abdecksignal eingebettet ist, mit: Mitteln (32a) zum Berechnen eines verteilten Signalmerkmalwerts des Abdecksignals über einen vordefinierten Bereich, und gekennzeichnet durch: Mittel (32a) zum Vergleichen des berechneten Signalmerkmalwerts mit einem vordefinierten Satz an Quantisierungswerten entsprechend gegebenen Informationssymbolen und Bestimmen, welcher Quantisierungswert dem berechneten Signalmerkmalswert entspricht, und Mittel (40) zum Übertragen des bestimmten Quantisierungswerts in das Informationssymbol, das in dem Abdecksignal enthalten ist, und Ausgeben des Informationssymbols.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal entsprechend Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens eines verteilten Signalmerkmalwerts den Schritt des Bestimmens eines kurzzeitigen bzw. kurzfristigen Autokorrelationsfunktionswerts des Abdecksignals umfasst, der Schritt des Vergleichens den Schritt des Berechnens eines Werts der kurzfristigen Autokorrelationsfunktion (bzw. Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion) des Abdecksignals entsprechend dem Zielquantisierungswert des Informationssignals in Übereinstimmung mit einer vordefinierten Beziehung zwischen Informationssignalwert und Abdecksignalautokorrelationswert umfasst, der Schritt des Berechnens den Schritt des Entwickelns eines Abdeckmodifizierungssignals umfasst, um das Abdecksignal derart zu modifizieren, dass der Wert der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des modifizierten Abdecksignals dem berechneten Wert entsprechen wird, und, der Schritte des Modifizierens den Schritt des Modifizierens des Abdecksignals mit dem Abdeckmodifizierungssignal umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem das Abdeckmodifizierungssignal (8) von dem Abdecksignal (2) entwickelt wird.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem der Schritt des Modifizierens des Abdecksignals den Schritt des Hinzufügens des Abdeckmodifizierungssignals zu dem Abdecksignal umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 25, bei dem der Schritt des Entwickelns den Schritt des Variierens der Verstärkung des Abdecksignals als eine Funktion der vordefi nierten Beziehung und der Werte des Abdecksignals und des Hilfsinformationssignals (6) umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 25, das weiterhin den Schritt des Modifizierens eines Parameters des Abdecksignals umfasst, um ein gefiltertes Abdecksignal zur Verwendung beim Entwickeln des Abdeckmodifizierungssignals zu erzeugen.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 28, bei dem der Parameter den Frequenzgehalt des Abdecksignals umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 28, bei dem der Parameter den Raumgehalt des Abdecksignals umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 28, bei dem der Parameter einen Zeitbereich des Abdecksignals umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 28, bei dem der Parameter eine Abtastrate des Abdecksignals umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem das analoge Abdecksignal ein Audiosignal ist.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem das analoge Abdecksignal ein Videosignal ist.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem die vordefinierte Beziehung zwischen dem Wert der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion und den Hilfsinformationssymbolwerten als eine Funktion von vorbestimmten Werten von Hilfsinformationssymbolen variiert.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 27, bei dem der Schritt des Variierens der Verstärkung den Schritt des Variierens der Verstärkung des Abdecksignals um eine vorbestimmte Größe mit einer ersten Polarität in einer ersten Hälfte eines Informationssymbolintervalls und des Variierens der Verstärkung des Abdecksignals in einer zweiten Hälfte des Informationssymbolintervalls um die vorbestimmte Größe mit einer zweiten Polarität entgegengesetzt der ersten Polarität umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 24, bei dem das Abdeckmodifizierungssignal aus einer Summe einer Mehrzahl von modifizierenden Signalkomponenten besteht, die jeweils einen verschiedenen Betrag einer Verzögerung bezüglich des Abdecksignals haben.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 25, bei dem das Abdeckmodifizierungssignal um eine vorbestimmte Verzögerung τ bezüglich des Abdecksignals verzögert ist.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 38, bei dem die vorbestimmte Verzögerung τ als eine Funktion einer Zeit entsprechend einem vorbestimmten Verzögerungsmuster variiert.
Verfahren zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 9 eingebettet sind, wobei der Schritt des Berechnens den Schritt des Berechnens einer kurzfristigen Autokorrelationsfunktion des kodierten Abdecksignals umfasst, der Schritt des Vergleichens den Schritt des Bestimmens des Werts der erzeugten Autokorrelationsfunktion umfasst, und der Schritt des Übertragens den Schritt des Bestimmens eines Werts eines Informationssymbols als eine Funktion des Werts der erzeugten Autokorrelationsfunktion und einer vordefinierten Beziehung zwischen Informationssymbolwerten und Autokorrelationsfunktionswerten umfasst.
Verfahren zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal codiert sind, nach Anspruch 40, wobei der Schritt des Berechnens einer Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des kodierten Abdecksignals eine Verzögerung τ verwendet, und wobei der Schritt des Bestimmens eines Werts eines Informationssymbols die Schritte umfasst: Berechnen einer Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion mit Null-Verzögerung, und Berechnen eines normalisierten Autokorrelationssignals durch Teilen der Autokorrelationsfunktion mit der Verzögerung τ durch die Autokorrelationsfunktion mit Null-Verzögerung.
Verfahren zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal codiert sind, nach Anspruch 41, wobei das Abdeckmodifizierungssignal aus einer Summe einer Mehrzahl von modifizierenden Signalkomponenten besteht, die jeweils einen verschiedenen Betrag einer Verzögerung bezüglich des Abdecksignals haben, und der Schritt des Bestimmens eines Werts eines Informationssymbols den Schritt des Durchführens der Schritte des Bestimmens von Werten für jede der Mehrzahl von modifizierenden Signalkomponenten umfasst.
Verfahren zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal eingebettet sind, nach Anspruch 41, bei dem die vorbestimmte Verzögerung τ als eine Funktion einer Zeit in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Verzögerungsmuster variiert.
Vorrichtung zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal (2) nach Anspruch 21, bei der das Mittel zum Berechnen Mittel zum Bestimmen eines Werts der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des Abdecksignals umfasst, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist: Mittel (11) zum Bestimmen eines Werts eines Hilfsinformationssignals, das ein Informationssymbol enthält, Mittel (11) zum Berechnen eines Werts der kurzfristigen Autokorrelationsfunktion des Abdecksignals entsprechend dem bestimmten Wert des Hilfsinformationssignals in Übereinstimmung mit einer vordefinierten Beziehung zwischen Hilfsinformationssignalwert und Abdecksignalkorrelationswert, Mittel (11) zum Entwickeln eines Abdeckmodifizierungssignals (8) zum Modifizieren des Abdecksignals, so dass der Wert der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktions des modifizierten Abdecksignals dem berechneten Wert entsprechen wird, und wobei das Mittel zum Modifizieren das Abdecksignal mit dem Abdeckmodifizierungssignal modifiziert.
Vorrichtung zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal eingebettet sind, nach Anspruch 23, bei der das Mittel zum Berechnen Mittel (21) zum Berechnen einer Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des eingebetteten Abdecksignals und Mittel zum Bestimmen des Werts der erzeugten Autokorrelationsfunktion umfasst, und das Mittel zum Übertragen Mittel (22) zum Bestimmen eines Werts eines Informationssymbols als eine Funktion des Werts der erzeugten Autokorrelationsfunktion und einer vordefinierten Beziehung zwischen Informationssymbolwerten und Autokorrelationsfunktionswerten umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens den Schritt des Entwickelns eines Abdeckmodifizierungssignals (8) zum Modifizieren des Abdecksignals umfasst, so dass der Wert der Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des modifizierten Abdecksignals dem Zielquantisierungswert entsprechend wird, und der Schritt des Modifizierens den Schritt des Modifizierens des Abdecksignals mit dem Abdeckmodifizierungssignal umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 46, bei dem das Abdeckmodifizierungssignal von dem Abdecksignal entwickelt wird.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 46, bei dem der Schritt des Modifizierens des Abdecksignals den Schritt des Hinzufügens des Abdeckmodifizierungssignals zu dem Abdecksignal umfasst.
Verfahren zum Einbetten von Informationssymbolen auf einem analogen Abdecksignal nach Anspruch 47, bei dem der Schritt des Entwickelns den Schritt des Variierens der Verstärkung des Abdecksignals als eine Funktion einer vordefinierten Beziehung zwischen Verstärkung und dem Hilfsinformationssignal umfasst.
Verfahren zum Extrahieren von Informationssymbolen, die auf einem analogen Abdecksignal kodiert sind, nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Berechnens den Schritt des Berechnens einer Kurzzeit-Autokorrelationsfunktion des kodierten Abdecksignals umfasst, und der Schritt des Vergleichens den Schritt des Bestimmens eines Werts eines Informationssymbols als eine Funktion des Werts der erzeugten Autokorrelationsfunktion und einer vordefinierten Beziehung zwischen Informationssymbolwerten und Autokorrelationsfunktionswerten umfasst.