WO2003039157A1 - Marking of digital sound or image sequences - Google Patents

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WO2003039157A1
WO2003039157A1 PCT/DE2002/003513 DE0203513W WO03039157A1 WO 2003039157 A1 WO2003039157 A1 WO 2003039157A1 DE 0203513 W DE0203513 W DE 0203513W WO 03039157 A1 WO03039157 A1 WO 03039157A1
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WO
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partial
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parameter
image
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PCT/DE2002/003513
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Eva Saar
Jörg Schwenk
Jana Dittmann
Martin Steinebach
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Deutsche Telekom Ag
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0021—Image watermarking
    • G06T1/0085—Time domain based watermarking, e.g. watermarks spread over several images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/46—Embedding additional information in the video signal during the compression process
    • H04N19/467—Embedding additional information in the video signal during the compression process characterised by the embedded information being invisible, e.g. watermarking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/238—Interfacing the downstream path of the transmission network, e.g. adapting the transmission rate of a video stream to network bandwidth; Processing of multiplex streams
    • H04N21/2389—Multiplex stream processing, e.g. multiplex stream encrypting
    • H04N21/23892—Multiplex stream processing, e.g. multiplex stream encrypting involving embedding information at multiplex stream level, e.g. embedding a watermark at packet level

Definitions

  • the present invention relates to a method for applying an information-encoding watermark in a chronological sequence of individual images (image sequence), in particular in the case of a video film or a video film sequence, wherein the sequence can be associated with an acoustic signal (tone sequence) which changes over time.
  • image sequence image sequence
  • the invention also relates to a method for attaching an information-encoding watermark to an audio recording in digital form, in particular to a musical or spoken performance.
  • the object of the invention is to provide an efficient method for applying watermarks on digital films or programs, for example on videos, which can be implemented with simple means, reliably with both works with compressed as well as with uncompressed material and that guarantees a high security especially against attacks with statistical methods.
  • the particular idea of the invention is generally to break down the original into “macroscopically” long partial sequences that are differentiable for the viewer or listener and to encode the information of the watermark in its sequence and not within a single partial sequence.
  • this means that the information encoding the watermark is not to be found in a single picture, but rather is coded as a result of the change of a parameter which is constant within a picture sequence and which characterizes the individual pictures or the assigned sound signal, which changes from part-sequence to part-sequence take advantage of the fact that video and audio data have a temporal course and thus a time axis.
  • the image sequence is divided into partial sequences according to the invention, one partial sequence each comprising several individual images.
  • a partial sequence one or more of the image sequence and / or are r parameters inherent in the assigned acoustic signal changed in relation to the original to be marked.
  • the change in the parameter or parameters is retained over the entire partial sequence and the information is encoded in the sequence of the change in the parameter which varies from partial sequence to partial sequence.
  • the length of a partial sequence can initially be chosen arbitrarily. It is ultimately defined by the change in the change in the parameter.
  • the particular advantage of the invention results from the fact that the change relates to the entire image or at least a large part of the image and not to specific pixels. Changing a parameter also only encodes information of one bit depth. Attacks on the watermark that are carried out using statistical methods must therefore fail.
  • several parameters are changed within a partial sequence, the change from partial sequence to partial sequence correspondingly varied. In this way, the watermarks contain a higher amount of information.
  • the method according to the invention can be used in the case of images and / or sound sequences present in analog or digital form. It can also be used for audio recordings, since they can also be divided into sequences within which one or more such parameters can be changed.
  • the partial sequences each have a determinable duration, which are advantageously defined by the piece to be marked. The duration can be specified by a stanza, a chorus, a bar or a word. A certain parameter is maintained within this period, which can change a little to the next partial sequence without the listener noticing the change.
  • a system setting in particular the brightness, the strength of a color component, a contrast or the volume of a channel, are suitable as changeable parameters, the system setting remaining constant within a partial sequence and thus being statistically inconspicuous and imperceptible. It is particularly clever when the change to a subsequent partial sequence is made on a perceptible cut of the original, which itself closes a semantic unit. At this point, a change can be made completely inconspicuously.
  • the non-watermarked original can be used for comparison.
  • the changes in one or more parameters are related to the corresponding original sequences, so that the digital watermark is determined as a series of "absolute" sizes.
  • the watermark approach according to the invention can use a secret key when reading in and reading out and can be inverted if possible. If the plotted sequence is subtracted, the original video is restored except for rounding errors.
  • the method according to the invention can be used with uncompressed and with compressed data.
  • MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (MPEG Motion (Moving) Pictures Expert Group) and other proprietary codes are used as transmission codecs.
  • MPEG-1 and MPEG-2 the data is compressed as follows: First, a full image with all image information is transmitted, which was DCT-transformed and quantized in a manner similar to the JPEG standard (I frame). This is followed by a series of difference images, in which only the difference between the new image and the previous image is transferred. With MPEG-2 there is also a motion estimation for the individual 8 x 8 blocks in order to keep the difference images small.
  • the audio data are based on a psychoacoustic model and a filter bank using lossy ones Compression reduced to a fixed data rate. With regard to compression and decompression, the methods according to the invention are extremely robust.
  • a change from one partial sequence to the next partial sequence is advantageously initiated by an I frame, each partial sequence having a defined number of I frames. Then the change is least noticeable.
  • the video can be broken down into GOPs (Group of Pictures,) according to a fixed number of I-frames. This increases the efficiency of the process.
  • a smooth transition between the individual GOPs can be implemented here, e.g. B. by gradually changing the brightness in the last frames of the i-th partial sequence and in the first frames of the (i + 1) -th partial sequence.
  • audio data can be divided into groups with a fixed number of frames. Efficiency increases considerably here too. The choice of the number of frames leads directly to the control of the resulting transparency.
  • the methods according to the invention also achieve high high transparency, great robustness and high security against coalition attacks.
  • the transparency can be adapted to the visual quality over a wide range.
  • the changes according to the invention are therefore imperceptible to the viewer or the listener.
  • the method can be implemented with simple means and may even offer the possibility of particularly fast "online" marking.
  • customer-specific identification digital fingerprint
  • the important aspect in the area of security for fingerprint watermarks is the robustness mentioned against a coalition attack The scenes are marked differently for each customer, but several customers have sufficiently identical scenes in common, so that even after a coalition attack, an intersection is retained from which the pirates are determined become.
  • the changes to the parameters are made in the uncompressed medium.
  • the modified medium is then compressed again.
  • the watermark is not lost due to the compression.
  • the original is not based on the original recording, but rather on the edited recording.
  • An individual watermark ("digital fingerprint") is placed in a medium, for example, as follows:
  • the medium is broken down into t partial sequences.

Abstract

The invention relates to a method for attaching an information-coding digital watermark to a time sequence of individual digital images (image sequence), in particular to a video film or video film sequence. According to said method, a digital and acoustic signal (sound sequence), which varies over time, can be associated with said time sequence. Said image sequence is divided into partial sequences, which comprise several individual images. Within one partial sequence, a parameter, which is immanent to said image sequence and/or associated acoustic signal, is modified in relation to the original, which is to be marked. The modified parameter is maintained over the total partial sequence and the information is coded in the sequence of the parameter modification, which varies from a partial sequence to another.

Description

Kennzeichnung digitaler Ton- oder BildfolgenIdentification of digital sound or image sequences
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines eine Information kodierenden Wasserzeichens bei einer zeitlichen Abfolge von Einzelbildern (Bildfolge), insbesondere bei einem Videofilm oder einer Videofilmsequenz, wobei der Abfolge ein sich über die Zeit veränderndes akustisches Signal (Tonfolge) zugeordnet sein kann. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Anbringung eines eine Information kodierenden Wasserzeichens bei einer in digitaler Form vorliegenden Audioaufnahme, insbesondere bei einer musikalischen oder gesprochenen Darbietung.The present invention relates to a method for applying an information-encoding watermark in a chronological sequence of individual images (image sequence), in particular in the case of a video film or a video film sequence, wherein the sequence can be associated with an acoustic signal (tone sequence) which changes over time. The invention also relates to a method for attaching an information-encoding watermark to an audio recording in digital form, in particular to a musical or spoken performance.
Bilder, Töne und Videos werden in zunehmendem Maße digital übertragen. Dies gilt einerseits für Business-to-Consumer-Anwendungen wie beispielsweise das digitale Fernsehen oder das Internet und andererseits für Business-to-Business- Anwendungen wie Electronic Cinema. Zur Gewährleistung der Unversehrtheit von derartigen Dokumenten und zur Wahrung des das Copyrights sind verschiedene Verfahren zur Anbringung von digitalen Wasserzeichen auf den Medien bekannt. Viele der bekannten Wasserzeichenverfahren für Videos arbeiten mit dem unkomprimierten Video und sind Erweiterung von Verfahren, die zunächst für Einzelbilder entwickelt wurden. Entsprechend operieren die meisten für Höhrdaten (Audiodaten) benutzten Wasserzeichenverfahren auf den PCM Daten („Puls Code Modulation") und nicht auf den meist zur Verbreitung eingesetzten komprimierten Formaten.Images, sounds and videos are increasingly being transmitted digitally. This applies on the one hand to business-to-consumer applications such as digital television or the Internet and on the other hand to business-to-business applications such as electronic cinema. Various methods for applying digital watermarks to the media are known to ensure the integrity of such documents and to protect copyright. Many of the well-known watermarking methods for videos work with uncompressed video and are extensions of methods that were initially developed for single images. Accordingly, most of the watermarking methods used for auditory data (audio data) operate on the PCM data (“pulse code modulation”) and not on the compressed formats that are mostly used for distribution.
Insbesondere an den für Bilder verwendeten Wasserzeichen ist problematisch, daß sie die statistischen Eigenschaften des Bildes meßbar verändern. Dadurch ist prinzipiell eine Angriffsmöglichkeit auf diese Wasserzeichen gegeben. Zudem sind die bekannten „Einzelbild"-Verfahren nur mit großem Aufwand auf die aus einer Vielzahl von Bildern aufgebauten Videos anzuwenden.It is particularly problematic with the watermarks used for images that they measurably change the statistical properties of the image. In principle, this provides an opportunity to attack these watermarks. In addition, the known “single image” methods can only be applied to the videos constructed from a large number of images with great effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein effizientes Verfahren zur Anbringung von Wasserzeichen auf digitalen Filmen oder Sendungen beispielsweise auf Videos zu schaffen, das sich mit einfachen Mitteln umsetzen läßt, zuverlässig sowohl mit komprimiertem als auch mit unkomprimiertem Material arbeitet und das eine hohe Sicherheit vor allem gegen Angriffe mit statistischen Methoden gewährleistet. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung ein ebensolches Verfahren für Audioaufnahmen zu schaffen.The object of the invention is to provide an efficient method for applying watermarks on digital films or programs, for example on videos, which can be implemented with simple means, reliably with both works with compressed as well as with uncompressed material and that guarantees a high security especially against attacks with statistical methods. In addition, it is an object of the invention to provide such a method for audio recordings.
Diese Aufgaben werden durch Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 12 gelöst.These objects are achieved by methods with the characterizing features of claims 1 and 12.
Der besondere Gedanke der Erfindung liegt generell darin, das Original in „makroskopisch" lange also für den Betrachter oder Hörer differenzierbare Teilsequenzen zu zerlegen und die Information des Wasserzeichens in deren Abfolge und nicht innerhalb einer einzelnen Teilsequenz zu kodieren. Im Fall eines Videos bedeutet dies, daß die das Wasserzeichen kodierende Information nicht in einem einzelnen Bild zu finden ist, sondern in der Folge der von Teilsequenz zu Teilsequenz variierenden Änderung eines innerhalb einer Bildfolge konstanten und die Einzelbilder oder das zugeordnete Tonsignal charakterisierenden Parameters kodiert ist. Dabei macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, daß Video- und Audiodaten einen zeitlichen Verlauf und somit eine Zeitachse besitzen. So wird die Bildfolge erfindungsgemäß in Teilsequenzen eingeteilt, wobei eine Teilsequenz jeweils mehrere Einzelbilder umfaßt. Innerhalb einer solchen Teilsequenz wird ein oder werden mehrere der Bildfolge und/oder dem zugeordneten akustischen Signal immanente Parameter im Verhältnis zu dem zu markierenden Original verändert. Die Veränderung des oder der Parameter wird über die gesamte Teilsequenz beibehalten und die Information in der Folge der von Teilsequenz zu Teilsequenz variierenden Änderung des Parameters kodiert. Die Länge einer Teilsequenz kann dabei zunächst willkürlich gewählt werden. Sie wird letztendlich durch den Wechsel in der Änderung des Parameters definiert. Der besondere Vorteil der Erfindung resultiert daraus, daß die Veränderung sich auf das gesamte Bild oder zumindest einen großen Teilbereich des Bildes und nicht auf bestimmte Pixel bezieht. Die Änderung eines Parameters kodiert auch lediglich eine Information von ein Bit Tiefe. Somit müssen Angriffe auf das Wasserzeichen, die mit statistischen Methoden durchgeführt werden, fehlschlagen. In besonderen Ausführungsformen werden innerhalb einer Teilsequenz mehrere Parameter verändert, wobei die Veränderung von Teilsequenz zu Teilsequenz entsprechend variiert. Auf diese Weise enthalten die Wasserzeichen einen höheren Informationsgehalt.The particular idea of the invention is generally to break down the original into “macroscopically” long partial sequences that are differentiable for the viewer or listener and to encode the information of the watermark in its sequence and not within a single partial sequence. In the case of a video, this means that the information encoding the watermark is not to be found in a single picture, but rather is coded as a result of the change of a parameter which is constant within a picture sequence and which characterizes the individual pictures or the assigned sound signal, which changes from part-sequence to part-sequence take advantage of the fact that video and audio data have a temporal course and thus a time axis. Thus, the image sequence is divided into partial sequences according to the invention, one partial sequence each comprising several individual images. Within such a partial sequence one or more of the image sequence and / or are r parameters inherent in the assigned acoustic signal changed in relation to the original to be marked. The change in the parameter or parameters is retained over the entire partial sequence and the information is encoded in the sequence of the change in the parameter which varies from partial sequence to partial sequence. The length of a partial sequence can initially be chosen arbitrarily. It is ultimately defined by the change in the change in the parameter. The particular advantage of the invention results from the fact that the change relates to the entire image or at least a large part of the image and not to specific pixels. Changing a parameter also only encodes information of one bit depth. Attacks on the watermark that are carried out using statistical methods must therefore fail. In particular embodiments, several parameters are changed within a partial sequence, the change from partial sequence to partial sequence correspondingly varied. In this way, the watermarks contain a higher amount of information.
Grundsätzlich läßt sich das erfinderische Verfahren bei in analoger oder in digitaler Form vorliegenden Bild und/oder Tonfolgen einsetzen. Es läßt sich zudem bei Audioaufnahmen anwenden, da diese ebenso in Sequenzen teilbar sind, innerhalb derer einer oder mehrere solcher Parameter geändert werden können. Dabei haben die Teilsequenzen jeweils eine feststellbare Dauer, die vorteilhafter Weise durch das zu markierende Stück definiert werden. Die Dauer kann durch eine Strophe, einen Refrain, einen Takt oder ein Wort vorgegeben werden. Innerhalb dieser Dauer wird ein bestimmter Parameter beibehalten, der zur nächsten Teilsequenz sich ein wenig ändern kann, ohne daß dem Hörer der Wechsel auffällt.In principle, the method according to the invention can be used in the case of images and / or sound sequences present in analog or digital form. It can also be used for audio recordings, since they can also be divided into sequences within which one or more such parameters can be changed. The partial sequences each have a determinable duration, which are advantageously defined by the piece to be marked. The duration can be specified by a stanza, a chorus, a bar or a word. A certain parameter is maintained within this period, which can change a little to the next partial sequence without the listener noticing the change.
Als veränderbare Parameter bieten sich an eine Systemeinstellung, insbesondere die Helligkeit, die Stärke eines Farbanteils, ein Kontrast oder die Lautstärke eines Kanals, wobei die Systemeinstellung innerhalb einer Teilsequenz konstant bleibt und damit statistisch unauffällig und nicht wahrnehmbar ist. Dabei ist es besonders geschickt, wenn der Wechsel zu einer nachfolgenden Teilsequenz an einem wahrnehmbaren Schnitt des Originals, der selber eine semantische Einheit abschließt, vorgenommen wird. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Wechsel völlig unauffällig erfolgen.A system setting, in particular the brightness, the strength of a color component, a contrast or the volume of a channel, are suitable as changeable parameters, the system setting remaining constant within a partial sequence and thus being statistically inconspicuous and imperceptible. It is particularly clever when the change to a subsequent partial sequence is made on a perceptible cut of the original, which itself closes a semantic unit. At this point, a change can be made completely inconspicuously.
Insbesondere wird bei den Videos die Tatsache ausgenutzt, daß bestimmte Eigenschaften einer Teilsequenz von der jeweiligen Kameraeinstellung oder von späteren Bildverbesserungen abhängig sind. Dabei sind insbesondere die Helligkeit einer Sequenz, die Stärke des Blauanteils in der Farbe oder der Kontrast zu nennen. Wenn diese Einstellungen sich über eine ganze Szene erstrecken, sind sie sowohl statistisch als auch visuell unauffällig und die entsprechenden Parameter lassen sich für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzen. Im Fall von Audiodaten lassen sich ähnliche Eigenschaften identifizieren: So setzten sich Musikstücke aus Strophen, Refrain und Versatzlücken zusammen, die oft unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Tonlage, der Instrumentierung oder der Effekteinstellung aufweisen. Innerhalb der einzelnen Sequenzen bleiben diese durch Parameter charakterisierte Eigenschaften jedoch gleich. Ähnliches ist trifft für Nachrichtensendungen oder Tonspuren von Filmen zu. Dabei bewirken der Mikrophonabstand, Klangqualität, Unterlegemusik) aus. Bei den Inhalten der übertragenen Videos ist zu bemerken, daß beispielsweise bei Actionfilmen oder Musikvideos ausgefeilte Schnitt-Techniken eingesetzt werden und daß die Schnitte ideale Teilsequenzen bilden. Eine bevorzugte Ausprägung der Erfindung besteht somit darin, daß das Medium wirklich an den Schnitten in Teilsequenzen zerlegt wird. Die Teilsequenzen entsprechen den verschiedenen semantischen Bestandteilen des Gesamtwerkes.In particular, the fact that certain properties of a partial sequence depend on the respective camera setting or on subsequent image improvements is used in the videos. The brightness of a sequence, the strength of the blue component in the color or the contrast should be mentioned in particular. If these settings extend over an entire scene, they are both statistically and visually inconspicuous and the corresponding parameters can be used to implement the method according to the invention. Similar properties can be identified in the case of audio data: pieces of music are composed of stanzas, choruses and gaps, which often have different properties in terms of pitch, instrumentation or effect settings. Within the individual However, these characteristics, which are characterized by parameters, remain the same in sequences. The same applies to news programs or soundtracks from films. The microphone distance, sound quality, background music). With regard to the content of the transmitted videos, it should be noted that, for example in the case of action films or music videos, sophisticated cutting techniques are used and that the cuts form ideal part-sequences. A preferred embodiment of the invention is thus that the medium is really broken down into partial sequences at the cuts. The partial sequences correspond to the different semantic components of the overall work.
Um die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingebetteten Wasserzeichen abzufragen kann das nicht mit einem Wasserzeichen versehene Original zum Vergleich herangezogen werden. Dabei werden die Änderungen eines oder mehrerer Parameter in ein Verhältnis zum den entsprechenden Originalsequenzen gesetzt, so daß das digitale Wasserzeichen als Folge „absoluter" Größen bestimmt ist. In besonderen Anwendungen kann es auch möglich sein, das digitale Wasserzeichen als Folge sich zueinander ändernder Größen auszulesen, so daß sich das Wasserzeichen als Folge „relativer" Größen darstellt. Der erfindungsgemäße Wasserzeichenansatz kann beim Ein- und Auslesen einen geheimen Schlüssel verwenden und ist nach Möglichkeit invertierbar. Wenn die aufgetragene Sequenz subtrahiert wird, ist das Originalvideo abgesehen von Rundungsfehlern wieder hergestellt.In order to query the watermarks embedded by the method according to the invention, the non-watermarked original can be used for comparison. The changes in one or more parameters are related to the corresponding original sequences, so that the digital watermark is determined as a series of "absolute" sizes. In special applications, it may also be possible to read out the digital watermark as a series of mutually changing sizes , so that the watermark appears as a series of "relative" sizes. The watermark approach according to the invention can use a secret key when reading in and reading out and can be inverted if possible. If the plotted sequence is subtracted, the original video is restored except for rounding errors.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei unkomprimierten und bei komprimierten Daten einsetzen. Als Übertragungscodecs kommen dabei MPEG-1 , MPEG-2, MPEG-4 (MPEG Motion (Moving) Pictures Expert Group) und weitere proprietäre Codes zum Einsatz. Bei MPEG-1 und MPEG-2 werden die Daten dabei wie folgt komprimiert: Zunächst wird ein Vollbild mit allen Bildinformationen übertragen, das ähnlich wie im JPEG-Standard DCT-transformiert und quantisiert wurde (I-Frame). Darauf folgt eine Reihe von Differenzbildern, bei denen nur die Differenz des neuen Bildes zum vorhergehenden Bild übertragen wird. Bei MPEG- 2 kommt noch eine Bewegungsschätzung für die einzelnen 8 x 8-Blöcke hinzu, um die Differenzbilder klein zu halten. Parallel dazu werden die Audiodaten anhand eines psychoakustischen Modells und einer Filterbank mittels verlustbehafteter Kompression auf eine festgelegte Datenrate reduziert. Bezüglich Komprimierung und Dekomprimierung weisen die erfindungsgemäßen Verfahren eine hohe Robustheit auf.The method according to the invention can be used with uncompressed and with compressed data. MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (MPEG Motion (Moving) Pictures Expert Group) and other proprietary codes are used as transmission codecs. With MPEG-1 and MPEG-2, the data is compressed as follows: First, a full image with all image information is transmitted, which was DCT-transformed and quantized in a manner similar to the JPEG standard (I frame). This is followed by a series of difference images, in which only the difference between the new image and the previous image is transferred. With MPEG-2 there is also a motion estimation for the individual 8 x 8 blocks in order to keep the difference images small. In parallel, the audio data are based on a psychoacoustic model and a filter bank using lossy ones Compression reduced to a fixed data rate. With regard to compression and decompression, the methods according to the invention are extremely robust.
Ein Wechsel von einer Teilsequenz zur nächsten Teilsequenz wird vorteilhafter Weise durch einen I-Frame eingeleitet, wobei jede Teilsequenz eine definierte Anzahl von I-Frames aufweist. Dann fällt der Wechsel am wenigsten auf. Dazu kann das Video nach einer festen Zahl von I-Frames in GOPs (Group of Pictures,) zerlegt werden. Dies steigert die Effizienz des Verfahrens. Als zusätzliches Merkmal kann hier ein weicher Übergang zwischen den einzelnen GOPs implementiert werden, z. B. durch stufenweise Veränderung der Helligkeit in den letzten Frames der i-ten Teilsequenz und in den ersten Frames der (i+1 )-ten Teilsequenz. Audiodaten können analog dazu in Gruppen mit einer festen Anzahl von Frames unterteilt werden. Auch hier steigt die Effizienz beträchtlich. Die Wahl der Anzahl der Frames führt dabei direkt zur Steuerung der resultierenden Transparenz.A change from one partial sequence to the next partial sequence is advantageously initiated by an I frame, each partial sequence having a defined number of I frames. Then the change is least noticeable. For this purpose, the video can be broken down into GOPs (Group of Pictures,) according to a fixed number of I-frames. This increases the efficiency of the process. As an additional feature, a smooth transition between the individual GOPs can be implemented here, e.g. B. by gradually changing the brightness in the last frames of the i-th partial sequence and in the first frames of the (i + 1) -th partial sequence. Analogously, audio data can be divided into groups with a fixed number of frames. Efficiency increases considerably here too. The choice of the number of frames leads directly to the control of the resulting transparency.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren werden neben der hohen Sicherheit gegen statistische Angriff auch eine hohe eine hohe Transparenz, eine große Robustheit und eine hohe Sicherheit gegen Koalitionsangriffe erreicht. Die Transparenz kann über einen großen Bereich an die visuelle Qualität angepaßt werden. Die erfindungsgemäßen Veränderungen sind somit für den Betrachter respektive den Hörer nicht wahrnehmbar. Dabei läßt sich das Verfahren mit einfachen Mitteln umsetzen und bietet u.U. sogar die Möglichkeit einer besonders schnellen „online" Markierung. Zudem kann eine kundenindividuelle Kennzeichnung (Digitaler Fingerprint) vorgenommen werden. Der wichtige Aspekt im Bereich Security für Fingerprintwasserzeichen ist die genannte Robustheit gegenüber einem Koalitionsangriff. Die Fingerprintbits werden in den gleichen Markierungs- I- Frames eingebettet. Für jeden Kunden werden die Szenen zwar unterschiedlich markiert, aber mehrere Kunden haben ausreichend gleich markierte Szenen gemeinsam , so daß auch nach einem Koalitionsangriffes eine Schnittmenge erhalten bleibt, aus der die Piraten ermittelt werden. ln einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Änderungen der Parameter im unkomprimierten Medium vorgenommen. Anschließend wird das modifizierte Medium wieder komprimiert. Durch die Komprimierung geht das Wasserzeichen nicht verloren. Es ist auch besonders vorteilhaft, ehedem modifizierte und nicht „originale" Parameter zu verändern. Solche Parameter wurden schon bei der Aufbereitung der Uraufnahme zum fertigen Produkt modifiziert. Eine nochmalige kleine Änderung in der Modifikation bleibt daher unauffällig. Generell bietet es sich an, solche „unauffälligen" Größen, die meist bei einer Aufbereitung modifiziert werden, wie beispielsweise das Weiß der Zähne des Nachrichtensprechers, als Parameter zu verändern. Als Original wird dann bei der Abfrage des Wasserzeichens nicht die Uraufnahme sondern die aufbereitete Aufnahme zugrunde gelegt.In addition to the high security against statistical attack, the methods according to the invention also achieve high high transparency, great robustness and high security against coalition attacks. The transparency can be adapted to the visual quality over a wide range. The changes according to the invention are therefore imperceptible to the viewer or the listener. The method can be implemented with simple means and may even offer the possibility of particularly fast "online" marking. In addition, customer-specific identification (digital fingerprint) can be carried out. The important aspect in the area of security for fingerprint watermarks is the robustness mentioned against a coalition attack The scenes are marked differently for each customer, but several customers have sufficiently identical scenes in common, so that even after a coalition attack, an intersection is retained from which the pirates are determined become. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the changes to the parameters are made in the uncompressed medium. The modified medium is then compressed again. The watermark is not lost due to the compression. It is also particularly advantageous to change previously modified and non-"original" parameters. Such parameters were already modified when the original recording was prepared for the finished product. A further small change in the modification therefore remains unobtrusive. inconspicuous "sizes, which are usually modified during processing, such as changing the white of the newsreader's teeth, as parameters. When the watermark is queried, the original is not based on the original recording, but rather on the edited recording.
Das erfindungsgemäße Verfahrens läßt sich folgendermaßen zusammenfassen:The method according to the invention can be summarized as follows:
Ein individuelles Wasserzeichen ("digitaler Fingerabdruck") wird beispielsweise wie folgt in ein Medium eingebracht:An individual watermark ("digital fingerprint") is placed in a medium, for example, as follows:
1. Das Medium wird in t Teilsequenzen zerlegt.1. The medium is broken down into t partial sequences.
2. Für jede dieser Teilsequenzen stehen n Parameter (Helligkeit, Blauanteil, Kontrast etc. für Video und Lautstärke, Tonlage, Tonalität etc. für Audio ...), und für jeden Parameter i stehen k(i) mögliche Werte, um die dieser Parameter geändert werden darf, zur Verfügung. Insgesamt können so in eine Teilsequenz einer von k = k(1) x k(2) x ... x k(n) verschiedenen Werten eingebettet werden.2. For each of these partial sequences there are n parameters (brightness, blue component, contrast etc. for video and volume, pitch, tonality etc. for audio ...), and for each parameter i there are k (i) possible values by which this Parameters may be changed. Overall, a partial sequence of values different from k = k (1) x k (2) x ... x k (n) can be embedded in this way.
3. Die Teilsequenzen werden wieder zusammengefügt, und man erhält so ein markiertes Medium, in das einer von t k verschiedenen Werten eingefügt wurde. 3. The partial sequences are put together again, and a marked medium is obtained in which a value different from t k has been inserted.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Anbringung eines eine Information kodierenden digitalen Wasserzeichens bei einer zeitlichen Abfolge von in digitaler Form vorliegenden Einzelbildern (Bildfolge), insbesondere bei einem Videofilm oder einer Videofilmsequenz, wobei der Abfolge ein ebenfalls in digitaler Form vorliegendes und sich über die Zeit veränderndes akustisches Signal (Tonfolge) zugeordnet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfolge in mehrere Einzelbilder umfaßende Teilsequenzen eingeteilt wird, wobei innerhalb einer Teilsequenz ein der Bildfolge und/oder dem zugeordneten akustischen Signal immanenter Parameter im Verhältnis zu dem zu markierenden Original verändert wird, wobei der veränderte Parameter über die gesamte Teilsequenz beibehalten wird und wobei die Information in der Folge der von Teilsequenz zu Teilsequenz variierenden Änderung des Parameters kodiert wird.1. A method for applying a digital watermark encoding information in a chronological sequence of individual images present in digital form (image sequence), in particular in the case of a video film or a video film sequence, the sequence also comprising an acoustic signal which is also in digital form and changes over time (Tone sequence) can be assigned, characterized in that the image sequence is divided into partial sequences comprising several individual images, one of the parameters inherent in the image sequence and / or the associated acoustic signal being changed in relation to the original to be marked within a partial sequence, the changed one Parameter is maintained over the entire partial sequence and the information is encoded in the sequence of the change of the parameter varying from partial sequence to partial sequence.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Teilsequenz mehrere Parameter verändert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that several parameters are changed within a partial sequence.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Veränderung für den Betrachter respektive den Hörer nicht wahrnehmbar ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a change for the viewer or the listener is imperceptible.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter eine Eigenschaft der in Teilsequenz vorliegenden Bild- oder Tonfolge betrifft, die vorher bei der Aufbereitung der ursprünglichen Aufnahme modifiziert worden ist oder hätte modifiziert werden könnten. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the parameter relates to a property of the image or sound sequence present in partial sequence, which was previously modified or could have been modified during the preparation of the original recording.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter eine Systemeinstellung, insbesondere die Helligkeit, die Stärke eines Farbanteils, einen Kontrast oder die Lautstärke eines Kanals, betrifft, wobei die Systemeinstellung innerhalb einer Teilsequenz konstant bleibt und damit statistisch unauffällig und nicht wahrnehmbar ist.5. The method according to claim 4, characterized in that the parameter relates to a system setting, in particular the brightness, the strength of a color component, a contrast or the volume of a channel, the system setting remaining constant within a partial sequence and thus statistically inconspicuous and imperceptible is.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung des Wasserzeichens am Originalzustand der Bild- und/oder Tonfolge vorgenommen und diese nachfolgend komprimiert wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the watermark is attached to the original state of the image and / or sound sequence and this is subsequently compressed.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung des Wasserzeichens in einem komprimierten Zustand der Bild- und/oder Tonfolge vorgenommen wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the watermark is applied in a compressed state of the image and / or sound sequence.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsel von einer Teilsequenz zur nächsten Teilsequenz durch einen I-Frame eingeleitet wird, wobei jede Teilsequenz eine definierte Anzahl von I-Frames aufweist.8. The method according to claim 7, characterized in that a change from one partial sequence to the next partial sequence is initiated by an I frame, each partial sequence having a defined number of I frames.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsel zu einer nachfolgenden Teilsequenz an einem wahrnehmbaren Schnitt des Originals, der eine semantische Einheit abschließt, vorgenommen wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a change to a subsequent partial sequence is made on a perceptible cut of the original, which concludes a semantic unit.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Parameter derart geändert werden, daß die Folgen der Änderungen einen Koalitionsangriff vereiteln. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that several parameters are changed such that the consequences of the changes prevent a coalition attack.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbilder und/oder die Tonfolge in digitaler Form vorliegt.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual images and / or the tone sequence is in digital form.
12. Verfahren zur Anbringung eines eine Information kodierenden digitalen Wasserzeichens bei einer in digitaler Form vorliegenden Audioaufnahme, insbesondere bei einer musikalischen oder gesprochenen Darbietung Darbietung, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioaufnahme in mehrere Teilsequenzen eingeteilt wird, wobei eine Teilsequenz mindestens eine für den Höhrer differenzierbare Dauer aufweist, wobei innerhalb einer Teilsequenz ein der Aufnahme immanenter Parameter im Verhältnis zu der zu markierenden Originalaufnahme verändert wird, wobei der veränderte Parameter über die gesamte Teilsequenz beibehalten wird und wobei die Information in der Folge der von Teilsequenz zu Teilsequenz variierenden Änderung des Parameters kodiert wird.12. A method for attaching an information-encoding digital watermark in an audio recording in digital form, in particular in a musical or spoken performance, characterized in that the audio recording is divided into several partial sequences, one partial sequence having at least one duration that can be differentiated by the listener wherein, within a part-sequence, a parameter that is intrinsic to the recording is changed in relation to the original recording to be marked, the changed parameter being retained over the entire part-sequence, and wherein the information is encoded in the sequence of the change in the parameter varying from part-sequence to part-sequence.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer einen Takt, eine Strophe oder ein Wort umfaßt.13. The method according to claim 12, characterized in that the duration comprises a bar, a stanza or a word.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Darbietung in digitaler Form vorliegt. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the presentation is in digital form.
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