BRPI0509819B1 - Integração de marca d' água - Google Patents

Abstract

integração de marca d'água de acordo com um esquema da invenção para introduzir uma mareca d'água em um sinal de informação, o sinal de informação (12) é primeiramente transferido de uma representação de tempo (22) para uma representação espectral/espectral de modulação (30). o sinal de informação é então manipulado na representação espectral/espectral de modulação (30) na dependência de a marca d'água (14) ser introduzida para obter uma representação espectral/espectral de modulação modificada e subseqüentemente, um sinal de informação provido de uma marca d'água (16) é formado com base na representação espectral/espectral de modulação modificada. uma vantagem é que, uma vez que a marca d'água (14) é integrada e/ou derivada na representação espectral/espectral. de modulação ou faixa, ataques de correlação tradicional, conforme são utilizados nos métodos de marca d'água baseados eru uma modulação de banda de difusão, não podem ser facilmente bem sucedidos.

Description

Descrição

A presente invenção se refere a um esquema para a introdução de uma marca d'água para ser colocada em um sinal de 5 informações, tal como, por exemplo, em um sinal de áudio.

Com a crescente difusão da Internet, também a pirataria musical cresceu dramaticamente. São oferecidas peças musicais ou sinais gerais de áudio em muitos sites da Internet para que seja feito o download. Somente em muitos poucos casos os direitos autorais são observados. Em particular, é raramente pedida a permissão do autor para que seu trabalho seja utilizado. Mesmo menos frequentemente, são pagas taxas ao autor para a cópia legal. Além disso, os trabalhos são copiados de maneira descontrolada, o que na maioria dos casos também ocorre sem que os direitos autorais sejam observados.

Quando peças musicais são compradas legalmente pela Internet de um provedor de peças musicais, esse provedor normalmente gera um cabeçalho ou um bloço de dados junto com a peça musical, onde são introduzidas as informações de direitos autorais [copyright], como por exemplo, um número do cliente, caracterizado pelo fato de que o número do cliente se refere, sem dúvidas, ao comprador corrente. Também, é conhecida a introdução de informações para permissão de cópias nesse cabeçalho, sinalizando os mais diferentes tipos de direitos autorais, como por exemplo, que a cópia da peça corrente é totalmente proibida, que a cópia da peça corrente é permitida somente uma vez, que a cópia da peça corrente é totalmente livre, etc. O cliente tem uma leitura de software decodificador ou administrador no cabeçalho, e observando as ações permitidas, por exemplo, somente permitindo uma única cópia e recusando outras cópias, ou semelhante,

Esse conceito para a observação de direitos ( autorais, entretanto, somente funciona para clientes que agem *» dentro da lei. Os clientes ilegais normalmente têm considerável potencial de criatividade para "quebrar" as peças musicais providas de cabeçalho. Aqui, a desvantagem do procedimento descrito para a proteção de direitos autorais torna-se óbvia. Esse cabeçalho pode simplesmente ser removido. De maneira alternativa, ■ . 10 o usuário ilegal pode também modificar as entradas individuais no cabeçalho para converter a entrada "cópia proibida" em uma entrada "cópia totalmente livre". Também, é possível para o cliente ilegal remover seu próprio número de cliente do cabeçalho e então oferecer a peça musical em sua própria homepage da Internet ou em outra página. Desse momento em diante, não será mais possível determinar o cliente ilegal, já que seu número de cliente foi removido.

Um método de codificação para a introdução de um sinal de dados inaudível no sinal de áudio é conhecido a partir da WO 97/33391. Assim, o sinal de áudio no qual o sinal de áudio inaudível, denominado aqui de marca d'água, deve ser introduzido é transformado para o domínio de frequência para determinar o limite de mascaramento do sinal de áudio por meio de um modelo psicoacústico. O sinal de dados a ser introduzido no sinal de áudio é modulado por um sinal pseudo-ruído para prover um sinal de áudio de difusão em frequência. O sinal de áudio de difusão em frequência é então pesado pelo limite de mascaramento psicoacústico de maneira que a potência do sinal de dados de difusão etn frequência esteja sempre abaixo do limite de mascaramento. Finalmente, o sinal de dados pesado é superposto ao sinal de áudio, que é a forma que é gerado um sinal de áudio no qual é introduzido o sinal de dados sem ser audível. Por outro 5 lado, o sinal de dados pode ser usado para adicionar as informações do autor ao sinal de áudio, e de maneira alternativa o sinal de dados pode ser usado para caracterizar os sinais de áudio de maneira a identificar facilmente as potenciais cópias piratas, já que é fornecida em todas as portadoras de som, como por exemplo , 10 sob a forma de Disco Compacto, uma identificação individual de fabricação.

A integração de uma marca d'água em um sinal de áudio não comprimido, caracterizado pelo fato de que o sinal de áudio ainda está no domínio do tempo ou na representação do 15 domínio do tempo, também está descrita em C. Neubauer, J. Herre: "Digital Watermarking and its Influence on Audio Quality", 105th AES Convention, San Francisco 1998, Preprint 4823 and in DE 196 40 814.

Entretanto, os sinais de áudio estão geralmente presentes como taxas de dados de áudio comprimidas que foram, por exemplo, submetidas a processamento de acordo com um dos métodos de áudio MPEG. Se um dos métodos acima de integração de marca d'água tiver sido usado aqui para prover peças musicais com uma marca d'água antes de sua entrega ao cliente, devem ser totalmente descomprimidas antes de introduzir a marca d'água, para novamente obter uma sequência de valores de áudio no domínio do tempo. Devido a outras decodificações antes da integração da marca d'água, entretanto, isto significa que, não considerando a grande complexidade de cálculo, existe o perigo de ocorrência dos efeitos de codificação em tandem ao codificar novamente quando esses • sinais de áudio providos de marcas d'água forem novamente ( codificados.

Esta é a razão para terem sido desenvolvidos esquemas para a integração de marcas d'água no sinal de áudio já comprimido ou taxas de bits de áudio comprimidos que, entre outras coisas, têm a vantagem de necessitarem uma baixa complexidade de cálculos, já que a taxa de bits de áudio a ser fornecida com a • , 10 marca d'água não precisa ser totalmente decodificada, isto é, em particular a aplicação de bancos de filtro de análise e síntese ao sinal de áudio pode ser omitida. Outras vantagens desses métodos que podem ser aplicadas aos sinais de áudio comprimidos são a alta qualidade de áudio, já que o ruído de quantificação e o ruído da 15 marca d'água podem ser sintonizados exatamente entre si, a alta robustez já que a marca d'água não é "enfraquecida" por um subsequente codificador de áudio a permissão de uma seleção adequada dos parâmetros de difusão de banda, de maneira que possam ser obtidas a compatibilidade com ou métodos de marca d'água PCM 20 (modulação de código de pulso) ou com os esquemas de integração que operam em sinais de áudio não comprimidos. Pode ser encontrada uma visão geral dos esquemas para a integração de marcas d'água em sinais de áudio já comprimidos em C. Neubauer, J. Herre: "Audio Watermarking of MPEG-2 AAC Bit Streams", 108th AES Convention, 25 Paris 2000, Preprint 5101 e, ainda, na DE 10129239 Cl.

Outra forma aperfeiçoada para a introdução de marca d'agua em sinais de áudio se refere àqueles esquemas que realizam a integração enquanto comprimem um sinal de áudio ainda descomprimido. Os esquemas de integração desse tipo têm, entre outras coisas, a vantagem da baixa complexidade de cálculo já que, colocando juntas a integração e a codificação da marca d'água, algumas operações, como por exemplo, o cálculo do modelo de mascaramento e a conversão do sinal de áudio para a faixa espectral, somente deve ser feita uma vez. Outras vantagens incluem uma maior qualidade de áudio, já que o ruído de quantificação e o ruído da marca d'água podem ser sintonizados exatamente entre si, alta robustez, já que a marca d'água não é "enfraquecida" por um subseqüente codificador de áudio, e a possibilidade de uma seleção adequada dos parâmetros de difusão de banda para obter compatibilidade com o método de marca d'água PCM. Uma visão geral da integração/codificação da marca d'agua pode, por exemplo, ser encontrada em Siebenhaar, Frank; Neubauer, Christian; Herre, Jürgen: "Combined Compression/Watermarking for Audio Signals", in 110th AES Convention, Amsterdam, preprint 5344; C> Neubauer, R. Kulessa and J. Herre: "A compatible Family of Bitstream Watermarking Systems for MPEG-Audio", 110th AES Convention, Amsterdam, May 2000, Preprint 5346, e na DE 199 47 877.

Em resumo, são conhecidas as marcas d'agua para sinais de áudio codificados e não codificados em diferentes variações. Usando as maraas d'água, podem ser transferidos outros dados dentro, de um sinal de áudio, de maneira robusta e inaudível. Hoje, como foi mostrado acima, existem diferentes métodos de integração de marcas d'água, que diferem no domínio da integração, como por exemplo, no domínio do tempo, no domínio da frequência,etc., e o tipo de integração, como por exemplo, a quantificação, apagando valores individuais, etc. Podem ser encontradas descrições resumidas sobre os métodos existentes em M. van der Veen, F. Brokers and others: "Robust, Multi-Functional and High- , Quality Audio Watermarking Technology", 110th AES Convention, Amsterdam, May 2002, Preprint 5345; Jaap Haitsma, Michiel van der Veen, Ton Kalker and Fons Bruekers: "Audio Watermarking for Monitoring and Copy Protection", ACM Workshop 2000, Los Angeles, e na DE 196 40 814 acima mencionada.

Apesar dos tipos de esquemas para a integração de uma marca d'água em sinais de áudio terem sido explicados com brevidade anteriormente já estarem bem avançados, existe a « desvantagem que os métodos existentes de marca d'água focalizam quase que exclusivamente no objeto de integrar de maneira inaudível uma marca d'água no sinal original de áudio com uma alta taxa de introdução e alta robustez, isto é, tendo a característica da marca d'água ainda sendo utilizável após as alterações de sinais. Assim, para a maioria dos campos de aplicação, o foco foi a robustez. 0 método mais difundido para prover sinais de áudio com uma marca d'água, isto é, modulação de difusão de banda, como descrito exemplarmente em WO 97/33391 acima mencionado, é considerado muito robusto e seguro.

Devido à sua popularidade e ao fato de que os princípios dos métodos da marca d'água baseados na modulação de difusão de banda são geralmente conhecidos, existe o perigo de se tornarem conhecidos métodos pelos quais, de outra forma, possam ser destruídas as marcas d'água dos sinais de áudio providos de marcas dJágua por esses métodos. Por essa razão, é muito importante desenvolver novos métodos de alta qualidade que possam ser alternativas para a modulação de difusão^de freqüêrfcia'

Consequentemente, é o objetivo invenção prover um esquema completamente novo, e também mais seguro, para a introdução de uma marca d'água no sinal de informações.

Esse objetivo é alcançado por dispositivos de acordo com as reivindicações 1 ou 22 e os métodos de acordo com as reivindicações 23 ou 24.

De acordo com um esquema da invenção para a . 10 introdução de uma marca d'água era um sinal de informações, o sinal de informações é primeiramente transferido de uma representação de tempo para uma representação espectral/espectral de modulação. Então, o sinal de informações é manipulado na representação espectral/espectral de modulação na dependência de a marca d'água 15 ser introduzida, para obter uma representação espectral/espectral de modulação modificada, e subseqüentemente é formado um sinal de ■ informações provido de uma marca d'água baseado na representação espectral/espectral de modulação modificada.

De acordo com ura esquema da invenção para a extração de uma marca d'água de um sinal de informações provido de uma marca d'água, o sinal de informações provido de uma marca d'água é correspondentemente transferido de uma representação de tempo para uma representação espectral/espectral de modulação, por conseguinte a marca d'água é derivada com base na representação espectral/espectral de modulação.

É uma vantagem da presente invenção que, devido ao fato que, de acordo com a presente invenção a marca d'água é integrada e recebida na representação e faixa espectral/espectral de modulação, os ataques tradicionais de nos métodos de marcas d'água baseados na ' banda, não terão sucesso facilmente. cerreJação, como usados modulação de difusão de existe efeito positivo que a análise de um sinal na faixa espectral/espectral de 5 modulação se trata ainda de novo terreno para os potenciais atacantes.

Além disso, a integração de marca d'água do invento na faixa espeatral/espectral de modulação Ou no nível espectral/espectral de modulação bidimensional oferece . 10 consideravelmente mais variações dos parâmetros de integração,como por exemplo, nos “locais" desse nível em que a integração se localiza, do que até agora foi o caso. A seleção dos locais correspondentes pode assim também ocorrer com variância de tempo.

No caso de um sinal de áudio como sinal de informações, também pode ser possível com a integração da marca 4 d'agua na faixa espectral/espectral de modulação, de maneira a integrar de maneira inaudível uma marca d'água, sem o complicado cálculo dos parâmetros psicoacústicos convencionais, como por exemplo, o limite de audição, para assim, não obstante garantir a inaudibilidade da marca d'água com pequena complexidade. A modificação dos valores de modulação aqui pode, por exemplo, ser feita realizando os efeitos de mascaramento na faixa espectral de modulação.

As configurações preferidas da presente invenção 25 serão detalhadas a seguir, com referência aos desenhos anexos, onde:

A Fig. 1 é um diagrama de bloco de um dispositivo para a integração de uma marca d'água em um sinal de áudio de acordo com uma configuração da presente invenção,’ • • •

A Fig. 2 é um desenho esquemático da ilustração ’ da transferência de um sinal de áudio, para um domínio de freqüência/freqüência de modulação em que o dispositivo da Fig. 1 * se baseia;

A Fig. 3 é um diagrama de bloco de um dispositivo para a extração de uma marca d'água integrada pelo dispositivo da Fig. 1 de um sinal de áudio provido de uma marca d'água;

A Fig. 4 é um diagrama de circuito de bloco de um . 10 dispositivo para a integração de uma marca d'água em um sinal de áudio de acordo com outra configuração da presente invenção; e

A Fig. 5 é um diagrama de bloco de um dispositivo para a extração de uma marca d'água integrada pelo dispositivo da Fig, 4 de um sinal de áudio provido de uma marca d'água. Subseqüentemente será descrito com referência às Figs. 1-3 um esquema para a integração de marca d'água em um sinal de áudio, caracterizado pelo fato de que, em primeiro um sinal de áudio de entrada ou um sinal de entrada de áudio presente em um domínio de tempo ou uma representação de tempo é transferido, 20 bloco a bloco, para uma representação tempo/freqüência e, a partir daí, para uma representação de freqüência/freqüência de modulação. A marca d'água será então introduzida no sinal de áudio nessa representação pela modificação dos valores da representação do domínio de freqüência/freqüência de modulação na dependência da 25 marca d'água. Assim modificado, o sinal de áudio será novamente transferido para o domínio tempo/freqüência e daí para o domínio do tempo.

A integração da marca d'água de acordo com o esquema das Figs. 1-3 é feita pelo dispositivo dê aêorcLo ‘com a Fig. 1, que será subsequentemente mencionado como integrador de ’ marca d'água e indicado pelo numeral de referência 10. O integrador 10 inclui uma saída 12 para a recepção do sinal de * entrada de áudio onde a marca d'água a ser introduzida será colocada. O integrador 10 recebe a marca d'água, como por exemplo, um número de cliente, em uma entrada 14. Independente das entradas 12 e 14, o integrador 10 inclui uma saída 16 para enviar o sinal de saída com a marca d'água.

Internamente, o integrador 10 inclui meio de janelamento 18 e um primeiro banco de filtros 20 que estão conectados em série após a entrada 12 e são responsáveis pela transferência do sinal de áudio na entrada 12 a partir do domínio de tempo 22 para o domínio tempo/frequência 24 por um processamento bloco a bloco. 0 que se segue após a saída do banco de filtros 20 é o meio de detecção magnitude/fase 26 para dividir a representação no domínio tempo/freqüência do sinal de áudio em magnitude e fase. Um segundo banco de filtros 28 está conectado ao meio de detecção 26 para obter a porção de magnitude da representação de domínio tempo/frequência e transferir a porção de magnitude para o domínio de freqüência/freqüência de modulação 30 para gerar assim uma representação de freqüência/freqüência de modulação do sinal de áudio 12. Os blocos 18, 20, 26, 28 representam assim uma parte de análise do integrador 10 obtendo uma transferência do sinal de áudio para a representação de freqüência/freqüência de modulação.

O meio de integração de marca d' água 32 está conectado ao segundo banco de filtros 28 para receber dele a representação de freqüência/freqüência de modulação do sinal de áudio 12, Outra entrada do meio de integração de marca d'água 32 está conectada à entrada 14 do integrador 10. 0 meio de integração de marca d'agua 32 gera uma representação de freqüência/freqüência 5 de modulação modificada.

Uma saída do meio de integração de marca d'agua está conectada a uma entrada do banco de filtros 34 inverso ao segundo banco de filtros 28, que é responsável pela retransferência para o domínio de tempo/freqüência 24. O meio de ' 4 10 processamento de fase 36 está conectado ao meio de detecção 26 para obter a porção de fase da representação do domínio tempo/freqüência 24 do sinal de áudio e passá-la de forma manipulada, como será descrito abaixo, ao meio de recombinação 38 que ainda está conectado a uma saída do banco de filtros inverso 15 34 para obter a porção de magnitude modificada da representação tempo/freqüência do sinal de áudio. 0 meio de recombinação 38 une a porção de fase modificada pelo processamento de fase 36 e a porção de magnitude da representação do domínio tempo/freqüência do sinal de áudio, modificado pela marca d'água e envia o resultado, isto é, a representação tempo/freqüência do sinal de áudio provida de uma marca d'água para um banco de filtros 40 inverso ao primeiro banco de filtros 20. O meio de janelamento 42 está conectado entre a saída do banco de filtros inverso 40 e a saída 16. A parte dos componentes 34, 38, 40, 42 pode ser considerada como sendo a parte síntese do integrador 10, já que é responsável pela geração do sinal de áudio provido de marca d’água na representação de tempo que a representação de freqüência/freqüência de modulação modificada.

Com o conjunto do integradcír 1(7 tándo* sido acima descrito, será descrito abaixo seu modo de funcionamento.

A integração inicia com a transferência do sinal de áudio na entrada 12 da representação de tempo para a 5 representação tempo/freqüência pelos meios 18 e 20, caracterizado pelo fato de que é suposto que o sinal de entrada de áudio na entrada 12 está presente em um tipo amostrado por uma frequência de amostra predeterminada, isto é, como uma sequência de amostras ou de valores de áudio. Se o sinal de áudio ainda não estiver nessa forma amostrada, pode ser usado aqui um conversor A/D correspondente como meio de amostragem.

O meio de janelamento 18 recebe o sinal de áudio e extrai deste uma sequência de blocos de valores de áudio. Para isso, o meio de janelamento 18 une um número predeterminado de ,15 sucessivos valores de áudio do sinal de áudio na entrada 12 cada, para formar blocos de tempo e multiplica ou janela esses blocos de . ’ tempo representando uma janela de tempo do sinal de áudio 12, por uma função de janela oü de pesagem, como por exemplo, uma janela seno, uma janela KBD ou similar. Esse processo é denominado de janelamento, sendo feito exemplarmente de maneira que os blocos individuais de tempo se referem às seções de tempo do sinal de áudio que se sobrepõem entre si, como por exemplo, por uma metade, de maneira que cada valor de áudio é alocado a cada dois blocos de tempo.

O processo de janelamento pelo meio 18 está ilustrado como exemplo em maiores detalhes na Fig. 2, para o caso de uma sobreposição de 50%. A Fig. 2 ilustra por uma seta 50 a sequência de valores de áudio na sequência de tempo de como chegam funções de janela, o meio de janelamento 18 se aplica aos blocos de tempo. As primeiras duas funções de janelamento dos primeiros dois blocos de tempo são encimadas na Fig. 2 pelo índice 2m e 2m+l, respectivamente. Como pode ser visto o bloco de tempo 2m e o bloco de tempo subsequente 2m+l se sobrepõem na metade ou 50% e assim cada metade de seus valores de áudio em comum. Os blocos ' Í 10 gerados pelo meio 18 e passados para o banco de filtros 2 0 . correspondem a uma pesagem dos valores de áudio que pertencem a um bloco de tempo pela função janela 52 ou uma multiplicação desta.

O banco de filtros 20 recebe os blocos de tempo ou blocos de valores de áudio janelados, como indicado na Fig. 2 ,15 pelas flechas 54, e os transfere por uma transformada tempo/freqüência 52, bloco a bloco, para uma representação - ' espectral. , Assim, o banco de filtros faz uma separação predeterminada da faixa espectral nas bandas de frequência ou componentes espectrais predeterminadas, dependendo do desenho. A 20 representação espectral inclui exemplarmente valores espectrais providos de frequências próximas entre si a partir da freqüência zero até a máxima freqüência de áudio em que o sinal de áudio se baseia, e que é, como exemplo, 4 4,1 kHz. A Fig. 2 representa o caso exemplar de uma separação espectral em dez sub-bandas .

A transferência bloco a bloco éstá indicada na Fig. 2 por uma pluralidade de flechas 58. Cada seta corresponde à transferência de um bloco de tempo para o domínio de freqüência. Como exemplo, o bloco de tempo 2m é transferido para um bloco 60 de valores espectrais 62, como indicado na Fig.*2 T>or uma coluna de caixas. Cada um dos valores espectrais se refere a uma componente de frequência diferente ou a uma banda de frequência diferente, caracterizado pelo fato de que na Fig. 2 a direção em 5 que a frequência k está deve ser indicada pelo eixo 64. Como já mencionado, é suposto que existam somente dez componentes espectrais, onde, entretanto o número é somente de natureza ilustrativa sendo, na realidade, provavelmente maior.

Como o banco dé filtros 20 gera um bloco 60 de valores espectrais 62 por bloco de tempo, resultam várias seqüências de valores espectrais 62 no tempo, isto é, uma por componente espectral k ou sub-banda k. Na Fig. 2, essas sequências de tempo estão na direção da linha, como representado pela seta 66. A seta 66 representa assim o eixo do tempo da representação tempo/freqüência, considerando que a seta 64 representa o eixo de frequência dessa representação. A "freqüência de amostra" ou a distância repetida dos valores espectrais dentro das sub-bandas individuais, corresponde à frequência ou à distância repetida dos blocos de tempo do sinal de áudio. A freqüência de repetição do 20 bloco de tempo, por sua vez, corresponde ao dobro da freqüência de amostra do sinal de áudio dividido pelo número de valores de áudio por bloco de tempo. Assim, a seta 66 corresponde a uma dimensão de tempo, de maneira que tipifica a sequência de tempo dos blocos de tempo.

Como pode ser reconhecido, uma matriz 68 de valores espectrais 62 representando uma representação no domínio tempo/freqüência 24 do sinal de áudio na duração desses blocos de tempo, forma em um determinado número, aqui como exemplo o número 8, de sucessivos blocos de tempo.

A transformada bloco a bloco nos blocos de tempo pelo banco de filtros 20 é, por exemplo, uma DFT, DCT, MDCT ou similar. Dependendo da transformada, os valores espectrais individuais dentro de um bloco 60 são divididos em determinadas sub-bandas. Para cada sub-banda. cada bloco 60 pode compreender mais de um valor espectral 62. De qualquer forma, o resultado, na sequência de blocos de tempo, é uma seqüência de valores espectrais que representa a forma do j 10 tempo da respectiva sub-banda e na Fig. 2 sendo a direção da linha 84 por sub-banda ou componente espectral.

O banco de filtros 20 passa os blocos 6 0 de valores espectrais 62 para p meio de detecção magnitude/fase 26 bloco a bloco. Esse último processa os valores espectrais JLS complexos e somente passará suas magnitudes para o banco de filtros 28. Entretanto, este passa as fases dos valores espectrais - ■ 62 para o meio de processamento de fase 36.

O banco de filtros 28 processa as sequências 70 de magnitudes de valores espectrais 62 por sub-banda de maneira 20 similar ao banco de filtros 20, isto é, bloco a bloco, transformando essas sequências bloco a bloco para a representação espectral ou a representação de frequência de modulação, novamente de preferência usando blocos janelados e sobrepostos, caracterizado pelo fato de que os blocos básicos de todas as sub- 25 bandas são preferivelmente orientados no tempo entre si igualmente. Colocado de maneira diferente, o banco de filtros 28 processará N blocos espectrais 60 de magnitudes de valores espectrais cada um por vez ou em conjunto. Os N blocos espectrais magnitudes de valores espectrais. Se existirem, por exemplo, M sub-bandas, o banco de filtros 28 processará as magnitudes de valores espectrais em matrizes de N*M magnitudes de valores espectrais cada. A Fig. 3 supõe o caso exemplar que M=N, considerando exemplarmente suposto na Fig. 2 que N=10 e M=8. A passagem da porção da magnitude dessa matriz 68 de magnitudes de valores espectrais 68 para os bancos de filtros 28 está indicada na Fig. 2 pelas flechas 72.

Após receber a porção de magnitude N de blocos espectrais sucessivos ou da matriz 68, o banco de filtros 28 transformará - separado de cada sub-banda - os blocos de magnitudes de valores espectrais das respectivas sub-bandas, isto é, as linhas na matriz 58, a partir do domínio do tempo 66 para ,15 uma representação de freqüência, caracterizado pelo fato de que, como já mencionado, as magnitudes de valores espectrais podem ser - ’ janeladas para evitar outros efeitos. Colocado diferentemente, o banco de filtros 28 transferirá cada um desses blocos de magnitudes de valores espectrais das sequências 70 que representam 20 a forma de tempo de uma respectiva sub-banda para uma representação espectral e assim geram um bloco de valores de modulação por sub-banda, que na Fig. 2 está indicado por 74. Cada bloco 74 contém vários valores de modulação que não estão ilustrados na Fig. 2. Cada um desses valores de modulação dentro 25 de um bloco 74 está associado a uma diferente freqüência de modulação, que na Fig. 2 deve estar no eixo 76, que assim representa o eixo de freqüência de modulação da representação de freqüência/freqüência de modulação. Dispondo os blocos 74 dependendo da freqüência de sub-banda act longo* • do • eixo **78 , uma matriz 80 de formas valores de modulação que representam uma representação de domínio de freqüência/freqüência de modulação do sinal de áudio na entrada 12 na mesma seção de tempo associada à 5 matriz 68.

Como já mencionado, para evitar problemas, o banco de filtros 28 ou o meio 26 pode compreender meio de janela interna (não mostrado) submetendo, por sub-banda, os blocos de transformadas, isto é, as linhas da matriz 68, de valores 10 espectrais para o janelamento de uma função janela 82 antes que a respectiva transformada tempo/modulação 80 pelo banco de filtros 28 no domínio de freqüência de modulação 30 para obter os blocos 74 .

Novamente, é indicado explicitamente que uma .15 sequência de matrizes 80, que no janelamento de sobreposição de 50% exemplarmente mencionado anteriormente, se sobrepõe no tempo a em 50% é processado da maneira acima descrita. Colocado de forma diferente, o banco de filtros 28 forma a matriz 80 para sucessivos N blocos de tempo, de maneira que cada uma das matrizes 80 se 20 refere a N blocos de tempo que sobrepõe a metade, como exemplarmente indicado na Fig. 2 por uma função janela quebrada 84 que representa o janelamento da próxima matriz.

Os valores de modulação da representação do domínio freqüência/freqüência de modulação 30, como produzidos 25 pelo banco de filtros 28, alcançam o meio de integração de marca d'água 32. O meio de integração de marca d'água 32 modifica então a matriz de modulação 80, ou valores de modulação individuais ou vários das matrizes de modulação 80 do sinal de áudio 12. A modificação feita pelo meio 32 pode, por fexemplo? oδorrer por uma ' pesagem multiplicativa dos segmentos individuais de freqüência/freqüência de modulação do espectro de sub-banda de . modulação ou da representação do domínio de freqüência/freqüência 5 de modulação, isto é, pela pesagem dos valores de modulação dentro de uma determinada região do plano no espaço de freqüência/freqüência de modulação mostrados pelos eixos 76 e 79. Também, a modificação pode incluir o estabelecimento de segmentos individuais ou de valores de modulação em certos valores.

A pesagem multiplicativa ou os certos valores dependeriam da marca d'água obtida na entrada 14 de maneira predeterminada. Assim, o estabelecimento de valores de modulação individuais ou de segmentos de valores de modulação em certos valores ocorreria de maneira adaptativa de sinal, isto é, .15 dependendo também do próprio sinal de áudio 12.

Os segmentos individuais do espectro bidimensional de sub-banda de modulação pode, por outro lado, ser obtido pela subdivisão do eixo de freqüência acústica 78 em grupos de freqüência, por outro lado podendo ser feita uma maior 2 0 segmentação subdividindo o eixo de freqüência de modulação 76 em grupos de freqüência de modulação. Na Fig. 1, é indicada a segmentação exemplar do eixo de freqüência em 5 grupos e do eixo de freqüência de modulação em 4 grupos, resultando em 20 segmentos. Os segmentos escuros indicam exemplarmente aqueles 25 locais onde o meio 32 modifica a matriz de modulação 80, caracterizado pelo fato de que, como mencionado acima, os locais usados para a modificação podem variar com o tempo. Os locais, são selecionados dé preferência de maneira que por meio de efeitos de mascaramento as alterações no sinal freqüência/freqüência de modulação são inaudíveis ou muito pouco audíveis.

Após o meio 32 ter modificado a matriz de modulação 60, enviará os valores de modulação modificados da matriz de modulação 80 para o banco de filtros inverso 34 que retransfere, por meio de uma transformada inversa à do banco de filtros 28, isto é, por exemplo, uma IDFT, IFFT, IDCT, IMDCT ou similar, a matriz de modulação 80 para a representação de • 10 tempo/domínio de freqüência 24 em um bloco de forma 74, isto é, dividido por sub-banda, ao longo do eixo de freqüência de modulação 76, para obter assim valores espectrais de porção de magnitude modificados. Colocado de outra forma, o banco de filtros inverso 34 transforma cada bloco de valores de modulação ,15 modificados 74 pertencentes a uma determinada sub-banda por uma transformada inversa à transformada 86 em uma seqüência de valores espectrais de porção de magnitude por sub-banda, o resultado, de acordo com a configuração acima, sendo uma matriz de N x M valores espectrais de porção de magnitude.

Os valores espectrais de porção de magnitude do banco de filtros inverso 34 como consequência sempre se relacionará aos blocos bidimensionais ou matrizes de uma taxa de seqüências de valores espectrais, é claro, de uma forma modificada pela marca d'água. De acordo com a configuração de exemplo, esses blocos se superpõem em 50%. Um meio (não mostrado) fornecido como exemplo no meio 34 então compensa o janelamento nesse caso exemplar com sobreposição de 50% somando os valores espectrais recombinados de sobreposição de matrizes sucessivas de valores espectrais obtidas pela retransformação dê sucessivás matrizes de modulação. Aqui, taxas ou sequências de valores espectrais modificados se formam novamente a partir das matrizes individuais , de valores espectrais modificados, uma por sub-banda. Essas 5 seqüências correspondem somente à porção de magnitude das sequências não modificadas 70 de valores espectrais, como produzidas pelo meio 20.

O meio de recombinação 38 combina os valores espectrais de porção de magnitude do banco de filtros inverso 34 , 10 unidos para formarem taxas de sub-banda com as porções de fase dos valores espectrais 62, como isolados pelo meio de detecção 26 diretamente depois da transformada 56 pelo primeiro banco de filtros 20, mas de forma modificada pelo processamento de fase 36. O meio de processamento de fase 36 modifica as porções de fase de «15 maneira separada da integração da marca d'água pelo meio 32, porém talvez dependendo dessa integração de maneira que a detectabilidade da marca d'água no detector ou no sistema decodificador, que será explicada depois com referência à Fig. 3, seja mais bem detectada e/ou o mascaramento acústico do sinal de 20 marca d'água no sinal de saída provido de uma marca d'água para ser enviado à saída 16, e assim a inaudibilidade da marca d'água seja aperfeiçoada. A recombinação pode ser feita pelo meio de recombinação 38, matriz a matriz, por matriz 68 ou continuamente nas seqüências de valores espectrais de porção de magnitude 25 modificada por sub-banda. A dependência opcional da manipulação da porção de fase da representação tempo/freqüência do sinal de áudio na entrada 12 na manipulação da representação de freqüência/freqüência de modulação pelo meio de manipulação 32 1 por uma seta 85 indicada* em uma linha quebrada. A recombinação é, por exemplo, feita adicionando a fase de um valor espectral à porção de fase do correspondente valor espectral modificado, como produzido pelo banco de filtros 34.

Dessa Maneira, o meio 38 gera sequências de valores espectrais por sub-banda, como se tivesse sido obtida diretamente depois do banco de filtros 20 do sinal de áudio inalterado, isto é, as sequências 70, mas de uma forma alterada pela marca d'agua, de maneira que os valores espectrais recombinados e enviados pelo meio 38 e modificados com relação à porção de magnitude são uma representação tempo/freqüência do sinal de áudio provido de marca d'água.

O banco de filtros inverso 40 obtém assim novamente sequências de valores espectrais modificados, isto é, um por sub-banda. Colocado de outra forma, o banco de filtros inverso 40 obtém um bloco de valores espectrais modificados por ciclo, isto é, uma representação de freqüência do sinal de áudio provida de uma marca d'agua referente a uma seção de tempo. De maneira correspondente, o banco de filtros 40 realiza uma transformada 20 inversa à transformada 56 do banco de filtros 20 em cada um desses blocos espectrais, isto é, valores espectrais dispostos ao longo do eixo de freqüência 70, para obter como resultado blocos de tempo janelados modificados ou blocos de tempo dos valores de áudio modificados janelados. 0 meio de janelamento subsequente 42 25 compensa o janelamento, como foi introduzido pelo meio de janelamento 18, adicionando valores de áudio correspondentes entre si dentro das regiões de sobreposição, cujo resultado é o sinal de saída provido de uma marca d'agua na representação do domínio de tempo 22 na saída 16.

A integração de -uma marca d'água de acordo com a configuração das Figs. 1-2 tendo sido anteriormente descrita, será descrito subsequentemente um dispositivo que se refere à Fig. 3, adequado para analisar com sucesso um sinal de saída provido de uma marca d'água e gerado pelo integrador 10, de maneira a reconstruir ou detectar novamente sua marca d'água, que está contida no sinal de saída provido de uma marca d'água, juntamente com as informações úteis de áudio, de maneira a ser de preferência inaudível para o ouvido humano.

O decodificador de marca d'ágúa da Fig. 3, geralmente indicado por 100, inclui uma entrada de sinal de áudio 112 para a recepção do sinal de áudio provido de uma marca d'água e uma saída 114 para enviar a marca d'água extraída do sinal de áudio provido de uma marca d'água. Depois da entrada 112, estão conectados em série e na ordem listada subsequentemente, meio de janelamento 118, um banco de filtros 120, meio de detecção magnitude/fase 126 e um segundo banco de filtros 128, que em suas funções e modos de operação corresponde aos blocos 18, 20, 26 e 28 do integrador 10. Isto significa que o sinal de áudio provido de uma marca d'água na entrada 112 é transferido pelo meio de janela 118 e o banco de filtros 120 do domínio de tempo 122 para o domínio tempo freqüência 124, a partir de onde a transferência do sinal de áudio na entrada 112 para o domínio de freqüência/freqüência dé modulação 130 ocorre pelo meio de detecção 126 e o segundo banco de filtros 128. 0 sinal de áudio provido de marca d'água é então submetido ao mesmo processamento pelos meios 118, 120, 126 e 128 como já descrito com referência à integração de marca d'água 32, já que algumas porções de modulação 5 são alteradas com relação às matrizes de modulação modificadas, como enviadas pelo meio 32, pelas recombinações de fase do meio de recombinação 38, sendo assim representadas de forma algo alterada no sinal de saída provido de marca d'água. Também a reversão de janelamento ou OLA, altera as porções de modulação até a análise * 10 espectral de modulação renovada no decodificador 100.

É fornecido o meio de decodificação de marca d'água 132 conectado ao banco de filtros 128 para a obtenção da representação do domínio freqüência/modulação do sinal de entrada provido de uma marca d'água ou as matrizes de modulação para -15 extrair a marca d'água introduzida originalmente pelo integrador dessa representação e enviar a mesma para a saída 114. A extração é feita nos locais predeterminados das matrizes de modulação correspondentes àquelas que foram usadas pelo integrador 10 para a integração. A seleção de combinação dos locais é, por 20 exemplo, garantida por uma correspondente padronização.

As alterações causadas nas matrizes de modulação comparadas com as matrizes de modulação como geradas no integrador 10 no meio 32, como enviadas ao meio decodificador de marca d'água 132, também podem ser provocadas pelo sinal de entrada provido de 25 uma marca d'água sendo deteriorada de alguma forma entre sua geração ou produção na saída 16 e a detecção pelo detector 100 ou a recepção na entrada 112, como por exemplo, por uma quantificação mais grosseira dos valores de áudio ou similares.

Antes de outra configureção’ dé um esquema de integração de uma marca d'agua em um sinal de áudio, será descrito com referência às Figs. 4 e 5, que, com relação ao esquema . descrito com referência às Figs. 1 a 3, somente difere pelo tipo e maneira de transferência do sinal de áudio do domínio do tempo para o domínio de freqüência/freqüência de modulação, serão descritos subsequentemente campos de exemplos de aplicação ou formas pelas quais o esquema de integração descrito anteriormente pode ser usado de maneira útil. Os exemplos a seguir se referem " 10 exemplarmente aos campos de aplicação em monitoramento de difusão e nos sistemas DRM, como por exemplo, sistemas WM (marca d'água) convencionais. Entretanto, as possibilidades de aplicação descritas abaixo não somente se aplicam à configuração das Figs. 4 e 5 abaixo descritas.

Por outro lado, a configuração para integração de uma marca d'água em um sinal de áudio acima descrito pode ser utilizada para provar a autoria de um sinal de áudio. O sinal de áudio original que chega na entrada 12 é exemplarmente uma peça musical. Durante a produção de peças musicais, as informações do 20 autor na forma de uma marca d'água podem ser introduzidas no sinal de áudio pelo integrador 10, sendo o resultado um sinal de áudio provido de uma marca d1água na saída 16. Caso uma terceira pessoa reivindique ser o autor da peça musical ou título de música correspondente, a comprovação da real autoria pode ser feita utilizando a marca d'agua que pode ser extraída novamente por meio do detector 100 a partir do sinal de áudio provido de uma marca d'água e, de outra forma, é inaudível na reprodução normal.

Outro possível uso da integração de marca d'água ilustrada acima é utilizar marcas d'água pata Ibgar nó programa de transmissão de estações de TV e rádio. Os programas de transmissão são geralmente divididos em diferentes partes, de modo que, por . exemplo, títulos de música individuais, programas de rádio, comerciais ou similares. O autor de um sinal de áudio ou pelo menos a pessoa autorizada e que deseja lucrar com um determinado título de música ou um comercial pode fornecer seu sinal de áudio com uma marca d'água pelo integrador 10 e disponibilizar o sinal de áudio provido de uma marca d'água ao operador da transmissão.

Dessa forma, títulos de música ou comerciais podem ser providos de uma respectiva marca d'água não ambígua. Para logar no programa de transmissão, pode ser utilizado, por exemplo, um computador que verifica o sinal de transmissão para uma marca d'água e Ioga as marcas d'água encontradas. Utilizando ã lista da marca d'água descoberta, uma lista de transmissão para a estação de transmissão correspondente pode ser facilmente gerada, o que facilita a contabilidade e a cobrança.

Outro campo de aplicação é o uso de marcas d'água para determinar cópias ilegais. Dessa forma, o uso de marcas 20 d'água é particularmente vantajoso para a distribuição de música na Internet. Se um cliente adquire um título de música, um número de cliente não ambíguo é integrado nos dados utilizando uma marca d'água enquanto transmite os dados de música ao cliente. 0 resultado consiste em títulos de música nos quais a marca d'água é 25 integrada de forma não audível. Se posteriormente um título de música for encontrado na Internet em um site não aprovado, por exemplo, um site de troca, essa peça pode ser verificada quanto à presença da marca d'água por meio de um decodificador de acordo com a Fig. 3 e o cliente original pode ser ãden^ificaáo utilizando a marca d'água. 0 último uso também pode desempenhar um papel importante para as atuais soluções DRM (gerenciamento de direitos - digitais) . A marca d'água nos sinais de áudio providos de marcas 5 d'água aqui serve como um tipo de "segunda linha de defesa" que ainda permite rastrear o cliente original quando a proteção criptográfica de um sinal de áudio provido de uma marca d'água foi desviado.

Outras aplicações de marcas d'água são, por exemplo, descritas na publicação Chr. Neubauer, J. Herre, "Advanced Watermarking and its Applications", 109th Audio Engineering Society Convention, Los Angeles, Sept. 2000, Preprint 5176.

Subsequentemente, um integrador e urn decodificador de marca d'água serão descritos com referência a uma configuração de um esquema de integração onde, em comparação à configuração das Figs. 1-3, uma diferente transferência do sinal de áudio do domínio de tempo para o domínio de freqüência/freqüência de modulação é utilizada. Na descrição a 20 seguir, os elementos nas figuras qúe são idênticos ou que têm o mesmo significado daqueles nas Figs. 1 e 3 são providos com os mesmos números de referência das Figs. 1 e 3; para uma discussão mais detalhada do modo de funcionamento ou significado desses elementos, é feita referência ainda à descrição das Figs. 1-3 para 25 evitar duplicação.

O integrador da Fig. 4 que é geralmente indicado pelo número 210 inclui, assim como o integrador da Fig. 1, uma entrada 12 de sinal de áudio, uma entrada 14 de marca d'água e uma saída 16 para enviar o sinal de áudio provido dê uma marca d'água.

Após a entrada 12 existem meios de janelamento 18 e o primeiro banco de filtros para transferir o sinal de áudio bloco a bloco . nos blocos 60 de valores espectrais 62 (Fig. 2), onde a sequência 5 de blocos de valores espectrais que se forma por este na saída do banco de filtros 20 representa o domínio de tempo/freqüência 24 do sinal de áudio. Ao contrário do integrador 10 da Fig. 1, no entanto, os valores espectrais complexos 62 não são divididos em magnitude e fase, porém os valores espectrais complexos são * 10 completamente -processados para transferir o sinal de áudio para o domínio de freqüência/freqüência de modulação. As sequências 70 dos valores espectrais sucessivos de uma sub-banda são então transferidos bloco a bloco para uma representação espectral considerando a magnitude e a fase. Antes disso, no entanto, cada •15 sequência de valor espectral 70 da sub-banda é submetida ã demodulação. Cada seqüência 70, ou seja, a sequência de valores espectrais resultante com sucessivos blocos de tempo por uma transferência para a faixa espectral para uma determinada sub- banda, é multiplicada ou misturada por um mixer 212 pelo conjugado complexo de uma componente portadora de modulação que é determinado pelo meio de determinação da freqüência portadora 214 a partir dos valores espectrais e, em particular, a porção de fase dos valores espectrais da representação de domínio de tempo/freqüência do sinal de áudio. Os meios 212 e 214 servem para compensar o fato de que a distância de repetição dos blocos de tempo não é necessariamente correspondente à duração da componente de freqüência portadora do sinal de áudio, ou seja, da freqüência audível que na média representa a freqüência portadora do sinal de áudio. No caso de erro de sintonização, bloδos de tempo sucessivos são comutados por um diferente desvio de fase para a freqüência portadora do sinal de áudio. Como consequência disto, cada bloco 60 de valores espectrais, conforme sai pelo banco de filtros 20, 5 compreende, dependendo do desvio de fase dos respectivos blocos de tempo para a freqüência portadora na porção da fase, um aumento da fase linear que pode ser rástreado de volta ao bloco de tempo- desvio de fase individual, ou seja, a inclinação e a parte do eixo que depende do desvio de fase. Uma vez que o desvio de fase entre 10 blocos de tempo sucessivos irá, à priori, sempre aumentar, a inclinação do aumento da fase de volta ao desvio de fase de cada bloco 60 de valores espectrais 62 também aumentará até que o desvio de fase seja igual a zero novamente, etc.

A explicação acima se refere somente aos blocos individuais 60 de valores espectrais. No entanto, fica evidente a partir da explicação acima que um aumento linear de fase também pode ser detectado para valores espectrais resultantes de blocos de tempo sucessivos para uma e a mesma sub-banda, ou seja, um aumento de fase ao longo das linhas na Fig. 2 na matriz 68. Esse 20 aumento de fase também pode ser rastreado de volta e depende do desvio de fase dos blocos de tempo sucessivos. Levando tudo isso em consideração, os valores espectrais 62 na matriz 68 sofrem, devido ao desvio de tempo dos blocos de tempo sucessivos, uma mudança de fase cumulativa que mostra como um plano no espaço 25 abrangido pelos eixos 66 e 64.

O meio de determinação da freqüência portadora 214 adapta assim um plano nas fases desdobradas ou nas fases submetidas ao desdobramento de fase ou desenvolvimento de fase ou alinhamento da porção de fase dos valores áspectrars 62 da matriz 68 por métodos adequados, por exemplo, um algoritmo de mínimos quadrados de erro, e deduz dele o aumento de fase voltando para ao desvio de fase dos blocos de tempo que ocorre nas seqüências 70 de valores espectrais para as sub-bandas individuais dentro da matriz 68. Levando tudo isso em consideração, o resultado, por sub-banda, é um aumento de fase deduzido correspondente à component portadora de modulação procurado. O meio 214 passa isto para o mixer 212 para que a respectiva sequência 70 de valores espectrais " 10 seja multiplicada pelo mixer 212 pelo seu conjugado complexo, ou multiplicado por e-, w representando o portador, m sendo o índice dos valores espectrais e <p um desvio de fase do portador na seção de tempo dos N blocos de tempo considerados. Evidentemente,o meio de determinação da freqüência portadora 214 também pode realizar adequações unidimensionais de uma reta nas formas de fase das seqüências individuais 70 de valores espectrais 62 dentro das T1 matrizes 68 para obter os aumentos de fase individuais voltando para o desvio de fase dos blocos de tempo. Após a demodulação pelo mixer 212, a porção de fase dos valores espectrais da matriz 68 é 20 então “nivelada" e somente varia em média em torno da fase zero devido ao formato do sinal de áudio propriamente dito.

O mixer 212 passa nos valores espectrais 62 modificados desta forma ao banco dé filtros 28 que transfere esta matriz a matriz (matriz 68 na Fig. 2) para o domínio de freqüência/freqüência de modulação. Similarmente à configuração das Figs. 1-3, o resultado é uma matriz de valores de modulação onde, no entanto, nesse tempo, tanto a fase como a magnitude da representação de domínio de tempo/freqüência 24 foram considerados. Assim como no exemplo da Fig.’l, janelamento com 50% de sobreposição ou similar.

As sucessivas matrizes de modulação assim geradas são passadas para o meio de integração de marca d' água 216 que recebe a marca d'água 14 em outra entrada. O meio de integração de marca d'agua 216 opera, por exemplo, de forma similar que o meio de integração 32 do integrador 10 da Fig. 1. Os locais de integração dentro da representação de domínio de freqüência/freqüência de modulação 30, no entanto, são, se necessário, selecionados utilizando regras que consideram outros efeitos de mascaramento como é o caso no meio de integração 32. Os locais de integração devem, assim como no meio 32, ser selecionados de modo que os valores de modulação modificados não tenham efeito audível sobre o sinal de áudio provido de uma marca d'água, conforme será posteriormente enviado na saída do integrador 210.

Os valores alterados de modulação ou as matrizes de modulação alteradas ou modificadas são passadas para o banco de filtros inverso 34, que é como as matrizes de valores espectrais 20 modificados se formam a partir das matrizes de modulação modificadas. Com esses valores espectrais modificados, a correção de fase que foi realizada pela demodulação por meio do mixer 212 pode ser ainda revertida. É por esse motivo que os blocos de valores espectrais modificados enviados pelo banco de filtros inverso 34 por sub-banda são misturados ou multiplicados por meio de um mixer 218 por uma componente portadora de demodulação que é um conjugado complexo deste tendo sido utilizado pelo mixer 212 para essa sub-banda antes da transferência para o domínio de multiplicando esses blocos por onde w por sua vez indica o referido portador para a respectiva sub-banda, m é o índice dos valores espectrais modificados e <p é um desvio de fase do referido portador na seção de tempo dos N blocos de tempo para a respectiva sub-banda considerada. 0 respectivo modulador para a respectiva sub-banda, que se refere ao conteúdo de um determinado bloco de sub-banda ou que foi aplicado após a divisão do bloco pela modulação 212, 214, é invertido novamente por este antes da fusão do bloco subsequente.

Os valores espectrais obtidos desta forma ainda existem na forma de blocos, ou seja, um bloco de blocos de valor espectral modificado por sub-banda, e são, se necessário, submetidos a OLA ou à fusão para reversão do janelamento, por exemplo, da forma descrita com referência ao número 34 na Fig. 1. Os valores espectrais não janelados obtidos desta forma são então disponibilizados como faixas de valores espectrais modificados por sub-banda e representam a representação de domínio de tempo/freqüência do sinal de áudio provido de uma marca d'água. Após a saída do mixer 218 existe o banco de filtros inverso 40 e o meio de janelamento 42 que realizam a transferência da representação de domínio de tempo/freqüência do sinal de áudio provido de uma marca d'água para o domínio de tempo 22, sendo o resultado uma sequência de valor de áudio: representando o siiial de áudio provido de uma marca d'água na saída 16.

Uma vantagem do procedimento de acordo com a Fig. 4 em comparação ao procedimento da Fig. 1 é que, pelo fato de que a fase e a magnitude juntas são utilizadas para a transferência para o domínio de freqüência/freqüência *de modulação, nenhuma reintrodução de porções de modulação é realizada ao se recombinar a fase e a porção de magnitude modificada.

Um decodificador de marca d'água adequado para o processamento do sinal de áudio provido de uma marca d'água conforme é enviado pelo integrador 210 para extrair a marca d'água deste é mostrado na Fig. 5. O decodificador, geralmente indicado pelo número 310, inclui uma entrada 312 para receber o sinal de áudio provido de uma marca d'água e uma saída 314 para enviar a marca d'água extraída. Após a entrada 312 do decodificador 310 existem, conectados em série e na ordem mencionada abaixo, um meio de janelamento 318, um banco de filtros 320, um mixer 412 e um banco de filtros 328, onde outra entrada do mixer 412 é conectada a Uma saída do meio de determinação da freqüência portadora 440 •15 compreendendo uma entrada conectada à saída do banco de filtros

Os componentes 318, 320, 412, 328 e 414 têm a mesma finalidade e funcionara da mesma forma que os componentes 18, 20, 212, 28 e 214 do integrador 210. Dessa forma, o sinal de entrada provido de uma marca d'água é transferido no decodificador 310 do 20 domínio de tempo 322, via o domínio de freqüência de tempo 324, para o domínio de freqüência/freqüência de modulação 330, onde o meio de decodificação da marca d'água 332 recebe e processa a representação de domínio de freqüência/freqüência de modulação do sinal de áudio provido de uma marca d' água para extrair a marca d'água e enviar esta na entrada 314 do decodificador 310. Conforme anteriormente mencionado, as matrizes de modulação alimentadas ao meio de decodificação 332 no decodificador 310 diferem menos que aquelas alimentadas ao meio de decodificação 132 em relação àquelas alimentadas ao meio de integração 2*16 na configuração das Figs. 1-3, uma vez que não há recombinação entre a porção de fase e a porção de magnitude modificada no sistema integrador da Fig. 4 .

As configurações acima foram consequentemente relacionadas a uma conexão das áreas de interesse "análise espectral de modulação de sub-banda" e "marca d'água digital" não conhecidas no passado por formar um sistema geral para a introdução de marcas d'água com um sistema integrador em um lado e ■ 10 um sistema detector do outro lado. O sistema integrador serve para introduzir a marca d'agua. Consiste em uma análise espectral de modulação de sub-banda, um estágio integrador que modifica a representação de sinal alcançada pela análise e a síntese do sinal da representação modificada. O sistema detector, ao contrário, ’15 serve para reconhecer uma marca d'água presente em um sinal de áudio provido de uma marca d'agua. Consiste em uma análise espectral de modulação de sub-banda e um estágio de detecção que reconhece e avalia a marca d'agua utilizando a representação de sinal obtida pela análise.

Com relação à seleção dos locais no domínio de freqüência/freqüência de modulação ou dos valores de modulação no domínio de freqüência/freqüência de modulação utilizado para a integração da marca d'agua ou para a extração da marca d'água, deve ser mencionado que essa seleção deve ser feita com relação 25 aos fatores psicoacústicos para garantir que a marca d'água é inaudível ao se reproduzir o sinal de áudio provido de uma marca d'agua. Os efeitos de mascaramento na faixa espectral de modulação podem ser obtidos utilizando uma seleção adequada. Aqui é feita referência, por exemplo, a T. Houtgast: "Frequency Selectivity in Amplitude Modulation Detection", J, Acoust. Soc. Am., vol. 85, No. 4, April 1989, aqui incorporada com relação à seleção, de forma • não audível, de valores de modulação modificáveis no domínio de 5 freqüência/freqüência de modulação.

Para compreender melhor a análise espectral de modulação em geral, é feita referência às seguintes publicações que se referem à codificação de áudio utilizando uma transformada de modulação e onde o sinal é dividido em bandas de freqüência por ’ 10 uma transformada, subsequentemente uma divisão de modo que a * „ magnitude e a fase sejam realizadas e então, enquanto a fase não é adicionalmente processada, as magnitudes de cada sub-banda são - transformadas novamente em uma segunda transformada por diversos blocos de transformada. O resultado é uma divisão de frequência do ’15 envelope de tempo da respectiva sub-banda em "coeficientes de ** A modulação". Esses documentos de continuação incluem o artigo de M, Vinton e L. Atlas, "A Scalable and Progressive Audio Codec", em Proceedings of the 2001 IEEE ICASSP, May 7-11, 2001, Salt Lake City, US 2002/0176353A1 by Atlas e outros tendo o título "Scalable and Perceptually Ranked Signal Coding and Decoding", o artigo de J. Thompson e L. Atlas, "A Non-uniform Modulation Transform for Audio Coding with Increased Time Resolution", em Proceedings of the 2003 IEEE ICASSP, April 6-10, Hong Kong, 2003, e o artigo de L. Atlas, "Joint Acoustic And Modulation Frequency", Journal on Applied Signal Processing 7 EURASIP, pp. 668-675, 2003.

As configurações acima representam somente formas exemplares de prover registros de áudio com informações adicionais inaudíveis robustas contra a manipulação e, dessa forma, introduzir a marca d'água na assim chama&a faixa espectral de modulação de sub-banda e detecção na faixa espectral de modulação de sub-banda. No entanto, essas configurações podem sofrer • diferentes variações. 0 meio de janelamento acima mencionado pode 5 somente servir para a formação do bloco, ou seja, a multiplicação ou a ponderação pelas funções de janelas pode ser omitida. Além disso, podem ser utilizadas funções de janela que não as magnitudes de funções trigonométricas anteriormente mencionadas. Ainda, a sobreposição de bloco de 50% pode ser omitida ou pode ser realizada de forma diferente. Correspondentemente, a sobreposição de bloco no lado da síntese pode incluir operações que não uma pura adição de valores de áudio correspondentes em blocos de tempo sucessivos. Além disso, as operações de janelamento no segundo estágio de transformada também podem ser correspondentemente »15 variadas.

Ainda, é indicado que a introdução do sinal de áudio não precisa ser necessariamente feita do domínio de tempo para a representação de domínio de freqüência/freqüência de modulação e a partir deste ser novamente revertida - após a 20 modificação - ã representação do domínio de tempo. Ainda, também seria possível modificar as duas configurações acima mencionadas uma vez que os valores, conforme são enviados pelo meio de recombinação 38 ou pelo mixer 218, são unidos para formar um sinal de áudio provido de uma marca d'água em uma taxa de bits para 25 estar presente em um domínio de tempo/freqüência.

Além disso, a demodulação utilizada na segunda configuração também pode ser projetada para ser diferente, por exemplo, por alteração das formas de fase dos blocos de valor espectral dentro das matrizes 68 por medidas * que não por pura multiplicação por um portador complexo fixo.

Com relação às configurações acima para possíveis decodificadores, conforme discutido com relação às Figs. 3 e 5, é mencionado que, devido à correspondência dos blocos arranjados entre o meio de decodificação da marca d'agua e a entrada com os correspondentes do integrador pertencente, todas as possibilidades. de variação foram descritas com relação ao integrador, uma vez que esses meios se aplicam da mesma forma para os decodificadores de marca d' água das Figs. 3 e 5.

Deve ser também mencionado que as configurações acima se referiram exclusivamente à integração de marca d'agua em • relação ao sinal de áudio, mas que o presente esquema de integração de marca d'agua também pode ser aplicado aos diferentes sinais de informação, por exemplo, sinais de controle, sinais de medição, sinais de vídeo ou similares, para verificar estes, por exemplo, quanto à sua autenticidade. Em todos esses casos, é possível, pelo esquema atualmente sugerido, realizar a integração de informações de modo que o uso normal do sinal de informação na 20 forma provida de uma marca d'água não seja impedido, por exemplo, a análise do resultado da medição ou a impressão óptica do vídeo ou similar. É por esse motivo que, nesses casos, os dados adicionais a serem integrados são denominados marca d'água.

Em particular, é mencionado que, dependendo das 25 circunstâncias, o esquema da invenção também pode ser implementado em software. A implementação pode ser em um meio de armazenamento digital, em particular em um disco ou um CD tendo sinais de controle que podem ser lidos eletronicamente e que podem cooperar com um sistema de computador programável, ‘de modo que o método correspondente seja executado. De modo geral, a invenção é também um programa de computador tendo um código de programa armazenado em um portador que pode ser lido pela máquina para executar o 5 método da invenção quando o programa é executado em um computador.

Diferentemente, a invenção pode também ser colocada em prática como um programa de computador tendo um código de programa para executar o método quando o programa é executado em um computador.

Claims (23)

1. Dispositivo para introduzir uma marca d’água em um sinal de informação, caracterizado pelo fato de que compreendem: meios (18, 20) para transferir uma representação de tempo do sinal de informação para uma representação tempo/espectral do sinal de informação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação de tempo do sinal de informação; meios (26, 28; 212, 214, 28) para transferir a representação tempo/espectral do sinal de informação para uma representação espectral/espectral de modulação do sinal de informação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação tempo/espectral do sinal de informação; meios (32; 216) para modificar a representação espectral/espectral de modulação do sinal de informação na dependência da marca d’água a ser introduzida para obter uma representação espectral/espectral de modulação modificada; e meios (34, 38, 40, 42; 34, 218, 40, 42) para formar um sinal de informação provido de uma marca d’água baseada na representação espectral/espectral de modulação modificada.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios (18, 20) são configurados para decompor a representação de tempo em diversos componentes espectrais para obter uma sequência de valores espectrais por componente espectral, e os meios (26, 28; 212, 214, 28) são configurados para decompor espectralmente, para um componente espectral predeterminado, a sequência de valores espectrais bloco a bloco a fim de obter uma parte da representação espectral/espectral de modulação.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios (212, 214, 28) são configurados para, primeiramente, multiplicar (212) a sequência de valores espectrais bloco a bloco por um portador complexo, de modo que a magnitude de uma inclinação média de uma forma de fase da sequência de valores espectrais diminua para obter-se blocos de valores espectrais demodulados, e para então decompor espectralmente (28) os blocos de valores espectrais demodulados bloco a bloco para obter a parte da representação espectral/espectral de modulação modificada.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios (212, 214, 28) são configurados para, dependendo da representação de tempo/espectral do sinal de informação, varia bloco a bloco, o portador complexo pelo qual a sequência de valores espectrais é multiplicada.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os meios (214) de variação são configurados para desdobrar fases dos valores espectrais na seqüência de valores espectrais bloco a bloco para obter uma forma de fase para determinar uma inclinação média da forma de fase e para determinar o portador complexo baseado na inclinação média.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os meios (214) são ainda configurados para determinar uma porção de eixo da forma de fase a partir da forma de fase e para determinar o portador complexo adicionalmente baseado na porção de eixo.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os meios (34, 218, 40, 42) de formação do sinal de informação provido de uma marca d’água compreendem: meios (34) para retransferir o sinal de informação da representação espectral/espectral de modulação modificada para uma representação de tempo/espectral modificada para obter blocos de valores espectrais demodulados modificados para a componente espectral predeterminada; meios (218) para multiplicar os blocos de valores espectrais demodulados modificados bloco a bloco por um portador sendo um conjugado complexo para o portador complexo para obter blocos de valores espectrais modificados; e meios para unir os blocos de valores espectrais demodulados modificados para formar uma sequência modificada de valores espectrais para obter uma parte de uma representação de tempo/espectral do sinal de informação provido de uma marca d’água.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os meios de formação compreendem ainda: meios para retransferir o sinal de informação provido de uma marca d’água da representação de tempo/espectral para a representação de tempo.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios (26, 28) são configurados para, primeiramente, submeter a sequência de valores espectrais a um cálculo de magnitude (26) para obter uma sequência de magnitudes de valores espectrais e então para transformar a sequência de magnitudes de valores espectrais bloco a bloco para a representação espectral de modulação (28) para obter a parte da representação espectral/espectral de modulação.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os meios (34, 218, 40, 42) para formação do sinal de informação provido de uma marca d’água compreendem: meios (34) para retransferir o sinal de informação da representação espectral/espectral de modulação modificada para a representação de tempo/espectral modificada para obter uma seqüência modificada de valores espectrais para a componente espectral predeterminado; e meios (38) para recombinar a seqüência modificada de valores espectrais com fases que são baseadas em fases da seqüência de valores espectrais para obter uma parte de uma representação de tempo/espectral do sinal de informação provido de uma marca d’água.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios (18, 20) compreendem: meios de formação de bloco (18) para formar uma sequência de blocos de valores de informação a partir da representação de tempo do sinal de informação; e meios (20) para decompor espectralmente cada sequência de blocos de valores de informação para obter uma sequência de blocos de valor espectral, cada bloco de valor espectral compreendendo um valor espectral para cada um dos vários componentes espectrais predeterminados, de modo que a sequência de blocos de valor espectral forme uma sequência de valores espectrais por componente espectral; e meios (26, 28; 212, 214, 28) para decompor espectralmente uma sequência predeterminada das sequências para obter um bloco de valores de modulação, onde os meios (32, 216) de modificação são configurados para modificar o bloco de valores de modulação na dependência de a marca d’água ser introduzida para obter um bloco modificado de valores de modulação, e os meios (34, 38, 40, 42; 34, 218, 40, 42) de formação são formados para formar o sinal de informação provido de uma marca d’água com base no bloco modificado de valores de modulação.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os meios (34, 38, 40, 42; 34, 218, 40, 42) de formação são configurados para retransferir o bloco modificado de valores de modulação da decomposição espectral (34, 38; 34, 218) para obter uma sequência modificada de valores espectrais, e para retransferir (40) uma sequência de blocos espectrais modificados que é baseada na sequência modificada de valores espectrais para obter uma sequência de blocos modificados de valores de informação e para unir (42) os blocos modificados de valores de informação para obter o sinal de informação provido de uma marca d’água.

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de bloco (18) são formados para extrair os blocos de valores de informação do sinal de informação, de modo que os blocos de valores de informação sejam associados a sucessivas seções de tempo do sinal de informação que se sobrepõem pela metade, e os meios (42) de formação são formados para, ao realizar a união, sobrepor os blocos de tempo modificados entre si pela metade e combinar valores alinhados de informação de blocos de informação nas vizinhanças.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os meios (20) são configurados de modo a prover uma sequência de valores espectrais complexos por componente espectral na decomposição espectral, e os meios (26, 28) são configurados somente para decompor espectralmente (28) as magnitudes dos valores espectrais complexos para obter o bloco de valores de modulação.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os meios de formação são formados para retransferir (34) o bloco modificado de valores de modulação da decomposição espectral para obter uma sequência modificada de valores espectrais, para ajustar (36) fases da sequência de valores espectrais complexos na dependência da modificação pelos meios de modificação para obter uma sequência de valores de fase ajustados, para recombinar (38) a sequência de valores de fase ajustados com a sequência modificada de valores espectrais para obter uma sequência modificada recombinada de valores espectrais e para retransferir (40) uma sequência de blocos modificados de valor espectral que é baseada na sequência modificada recombinada de valores espectrais para obter os blocos modificados de valores de informação.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os meios (20) são configurados de modo a prover uma sequência de valores espectrais complexos por componente espectral na decomposição espectral; e os meios (212, 214, 28) são configurados para primeiramente manipular (212) a sequência de valores espectrais, de modo que uma fase dos valores espectrais de pelo menos uma sequência de valores espectrais seja aumentada ou diminuída por uma magnitude que aumenta continuamente com a sequência ou diminui para obter uma sequência manipulada por fase de valores espectrais e para então decompor espectralmente (28) a sequência manipulada por fase de valores espectrais para obter pelo menos um bloco de valores de modulação, e os meios de formação (34, 218, 40, 42) são formados para retransferir o bloco modificado de valores de modulação da decomposição espectral para obter uma sequência modificada de valores espectrais, para manipular (218) a sequência modificada de valores espectrais contrariamente aos meios (212), de modo que uma fase dos valores espectrais de pelo menos uma sequência de valores espectrais seja aumentada ou diminuída por uma magnitude que aumenta continuamente com a sequência ou diminui para obter uma sequência manipulada de valores espectrais, para retransferir (40) uma sequência de blocos espectrais modificados que é baseada na sequência modificada de valores espectrais para obter uma sequência de blocos modificados de valores de informação, e para unir (42) os blocos modificados de valores de informação para obter o sinal de informação provido de uma marca d’água.

17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios (32; 216) de modificação são ajustados para modificar os locais da representação espectral/espectral de modulação variando no tempo.

18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios (32; 216) de modificação são ajustados para realizar a modificação na dependência do sinal de informação.

19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios (32; 216) de modificação são ajustados para realizar a modificação, de modo que, devido aos efeitos de mascaramento psicoacústico, a modificação não resulte em uma alteração audível do sinal de informação provido de uma marca d’água.

20. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a marca d’água indica informações do autor, um número de identificação que caracteriza o sinal de informação ou um número de cliente.

21. Dispositivo para extrair uma marca d’água de um sinal de informação provido de uma marca d’água, caracterizado pelo fato de que compreende: meios (118, 120, 126, 128; 318, 320, 414, 412, 328) para transferir uma representação de tempo do sinal de informação fornecido com uma marca d’água para uma representação de tempo/espectral, por meio da decomposição espectral em bloco da representação de tempo do sinal de informação fornecido com a marca d’água, e para transferir a representação de tempo/espectral para uma representação espectral/espectral de modulação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação espectral/de tempo do sinal de informação; e meios (132; 332) para derivar a marca d’água com base na representação espectral/espectral de modulação.

22. Método para introduzir uma marca d’água em um sinal de informação, caracterizado pelo fato de que compreende: transferência (18, 20, 26, 28; 18, 20, 212, 214, 28) de uma representação de tempo do sinal de informação para uma representação espectral/de tempo do sinal de informação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação de tempo do sinal de informação, e transferir a representação de tempo (22) do sinal de informação para uma representação espectral/espectral de modulação (30) do sinal de informação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação espectral/de tempo do sinal de informação; modificação (32; 216) na representação espectral/espectral de modulação na dependência de a marca d’água ser introduzida para obter uma representação espectral/espectral de modulação modificada; formação (34, 38, 40, 42; 34, 218, 40, 42) de um sinal de informação provido da marca d’água com base na representação espectral/espectral de modulação modificada e distribuir o sinal de informação fornecido com a marca d’água pela internet, transmitir em massa o sinal de informação fornecido com a marca d’água, ou gerar um transportador de som que tenha o sinal de informação fornecido com a marca d’água armazenado no mesmo.

23. Método para extração da marca d’água de um sinal de informação provido de uma marca d’água, caracterizado pelo fato de que compreende: transferência (118, 120, 126, 128; 318, 320, 414, 412, 328) uma representação de tempo do sinal de informação fornecido com uma marca d’água para uma representação espectral/de tempo, por meio da decomposição espectral em bloco da representação de tempo do sinal de informação fornecido com a marca d’água, e transferir a representação de tempo/espectral para uma representação espectral/espectral de modulação, por meio da decomposição espectral em bloco da representação espectral/de tempo do sinal de informação; derivação (132; 332) da marca d’água com base na representação espectral/espectral de modulação; e transmitir em massa o sinal de informação com registro da marca d’água derivada, ou interceptar o sinal de informação na internet ou ler o sinal de informação a partir de um transportador de som, para extrair a marca d’água.