CN105493515B - 在分段之前给内容加水印的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在用于将内容分布在多个片段中的方法中，每个片段不长于给定的最大片段长度，一种在将所述内容分段成多个片段之前给所述内容加水印的方法，所述方法包括：将来自给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到所述内容的给定段中、以及将所述给定段之前或所述给定段之后的段看作中间段，所述中间段的长度基本上等于或大于所述最大片段长度。

Description

在分段之前给内容加水印的方法和系统

技术领域

本发明涉及将内容分布在多个片段中的方法中的在将该内容分段成多个片段之前给该内容加水印的方法，其中，每个片段不长于给定的最大片段长度。

本发明还涉及在水印嵌入方法中，两个有效载荷段之间的中间段用于在随后的检测方法中的时间或空间对准的用途。

本发明还涉及用于执行所述方法的系统和计算机程序。

背景技术

加水印是用于追踪内容项(诸如电影、图片、歌曲、广播和电视)的来源和分布路径的有效工具，该内容项可以以流或可下载的形式使用。加水印的一个应用是司法追踪：当发现内容项的未经授权的副本时，以水印嵌入的标识符可以帮助确定未经授权的副本的来源或路径。例如，电影的买方的名称或客户ID可被嵌入为水印。

当加水印的内容要被分布时，可以考虑分布的方式。用于内容分布的一些技术基于片段进行操作：内容项的多个小的部分，每个部分不长于给定的最大值。基于片段的分布非常符合互联网协议，且经常在内容项将被分布以用于直接观看(“流媒体”)而不是作为下载时来使用。在网络流媒体的背景下众所周知的技术包括Apple HTTP Live Streaming(实时流媒体)、Microsoft SmoothStreaming和MPEG-DASH。这些技术可被称为自适应流媒体，其中，内容可以以片段方式使用，片段以不同的比特率同时编码。当接收内容时，针对每个片段，回放装置可以选择具有当前的网络条件允许的最大比特率的内容流。可以在“直播”内容上制作流媒体，即当内容正被生成时，或在“非直播”内容上制作流媒体，即从具有该内容的预先记录的版本的来源以流媒体方式传递内容。

每个片段被单独地分布且可以采用不同的路径以到达接收方。事实上，可以利用不同的有效载荷信息给片段的不同的副本加水印，以允许追踪或识别每个特定的副本。

然而，在编码和分段前在内容段上执行给内容加水印，每个段为加水印周期的一部分。每个段可以设置有具有不同的有效载荷的水印。此外，与自适应流媒体相结合，给内容加水印使其成为多于一个具有作为有效载荷的特殊符号的流以能够分布至特定的目的地或终端用户的情况并不少见。

由于加水印和分段通常不同步执行，即加水印周期和片段在时间上不对准。因此，在接收装置处解码后，片段可以包括具有不同水印有效载荷的多个段或多个段的多个部分。这被称为符号溢出(symbol overflow)。更确切地说，当单个水印符号嵌入其中的内容中的加水印周期具有固定位置且片段可以部分地分成具有不同有效载荷的两个相邻段时，则发生符号溢出。对所接收的内容的片段的检测会产生不理想的结果。由于未对准，来自一个片段的加水印的有效载荷数据会与来自另一片段的有效载荷数据合并，导致或者不能检测，或者错误的符号检测。因此，不能确保片段仅包括来自一个周期的水印符号。

解决由于变化的片段长度所引起的符号溢出的问题的已知方法是使水印周期的持续时间取决于片段长度而不是固定的。例如，对于嵌入的每个符号，使用多个片段使得它们的累积持续时间是可靠的检测所需的至少一些预定持续时间。该方法的缺点是：检测器需要知道内容如何被分成片段以得出周期配置。由于片段的持续时间通常不能从输入流获得而导出至检测器，因此，检测器需要来自系统中的其它部件的边信息。换句话说，检测器被告知而不是盲目的。

因此，需要能够处理符号溢出而不需要被告知的水印检测器的加水印方法。

发明内容

本发明提供权利要求1中所要求保护的方法。中间段的存在确保不可能存在任何符号溢出，该中间段的长度至少为最大片段长度。优选地，该方法包括提供第一段和第二段的第一副本(或版本)以及提供第一段和第二段的第二副本(或版本)。利用来自给定的字母表的第一符号给第一段和第二段的第一副本加水印；以及利用来自给定的字母表的第二符号给第一段和第二段的第二副本加水印。换种方式表达，利用来自常见字母表的相应的多个符号给段的多个副本加水印，例如在相应的加水印周期中分别利用0和1给两个副本加水印。

在一实施方式中，将参考水印嵌入中间段中，参考水印的值不同于字母表中的有效载荷符号中的任一有效载荷符号的值。在另一实施方式中，该方法包括提供中间第三段的第一副本和中间第三段的第二副本；以及利用参考水印给中间第三段的第一副本和中间第三段的第二副本加水印(或将参考水印嵌入中间第三段中)。在该实施方式中，参考水印的值不同于字母表中的有效载荷符号中的任一有效载荷符号的值。

在该实施方式的进一步改进中，有效载荷可以与其在内容中的位置至少部分地相关。相关问题是对于每个周期，检测器还需要知道有效载荷中用于嵌入符号的相应位置。这不是小事，这是因为检测器可能会漏掉内容的一部分，例如嵌入的开始。显然，对于已知的嵌入布置，如果检测器知道单个检测到的符号在有效载荷中的位置，其可以简单地得出所有其它位置。通过该实施方式，来自一个片段的有效载荷现在显露出位置。

在替选实施方式中，避免在中间段中加水印。这是实现本发明的优点的最简单的方式，且尤其确保了检测中错误的有效载荷是更不太可能的。

优选地，将该方法反复应用于内容的连续段。在该实施方式中，优选地，该连续段具有相等的第一长度且连续段之间的多个中间段具有相等的第二长度。

本发明还提供用于在给定长度的部分内容中检测来自给定字母表的有效载荷符号的方法，已将所述有效载荷符号加水印到所述内容的段中，所述段在中间段之前或在中间段之后，所述中间段的长度等于或长于片段的最大可能长度，所述方法包括：在所述部分中检测到所述中间段后，启动在所述内容的在所述中间段结束后紧接着开始的或在所述中间段开始前紧接着结束的另一部分上的有效载荷符号的检测。

本发明还涉及用于将内容分布在多个片段中的系统，每个片段不长于给定的最大片段长度。该系统包括预处理器和分割器，该预处理器被布置成给该内容加水印，其中，给该内容加水印包括将来自给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到该内容的第一段中、以及将来自给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到该内容的第二段中，所述分割器被布置成将该内容分成多个片段。所述预处理器被布置成给该内容加水印，使得第一段和第二段被中间第三段间隔开，其中，该中间第三段的长度基本上等于或大于最大片段长度。

此外，本发明涉及用于在给定长度的部分内容中检测来自给定字母表的有效载荷符号的检测器，已将所述有效载荷符号加水印到所述内容的段中，所述有效载荷符号在不同的中间段之前或所述不同的中间段之后，所述中间段的长度基本上等于或长于所述部分的最大可能长度，所述检测器被配置成：在所述部分中检测到所述中间段后，启动在所述内容的在所述中间段结束后紧接着开始的或在所述中间段开始前紧接着结束的另一部分上的有效载荷符号的检测。

本发明还提供包括用于使计算机如本发明的系统一样工作的可执行的代码的计算机可读存储介质。

附图说明

现将参照附图更详细地解释本发明，在附图中：

图1示意性地示出采用本发明的方法的内容分布架构；

图2示意性地示出用于采用二进制字母表的两阶段的加水印的解决方案；

图3示意性地示出具有互异的有效载荷的各个段如何能够被用于嵌入用户标识符；

图4示意性地示出根据本发明如何能够嵌入参考水印；以及

图5示意性地示出针对每个周期如何能够将周期号嵌入到给定段中。

在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的特征。在示出多个相同的特征、对象或项目的情况下，附图标记仅被提供用于代表性的样本，以不影响附图的清晰度。

具体实施方式

图1示意性地示出采用本发明的方法的内容分布架构。该架构通常包括编码器100、传输介质150、接收方180和检测器190。

编码器100采用分割器105以将内容110划分为片段111a、…、片段111n，且使用转码模块115将这些片段中的每一片段进行转码。转码通常涉及将片段转化为适于在传输介质150上分布的格式以被预期接收方接收并使用。此外，可选地，片段也可以使用加密模块116进行加密。

划分为片段取决于内容的特性和系统的配置，且通常被执行以实现最有效的转码，例如，可以在场景变化处选择片段边界以允许有效的视频压缩。片段的持续时间可以变化，但通常具有固定的(近似的)最大持续时间。编码器可以以不同的比特率和/或分辨率产生用于每个片段的多个实例以允许内容质量和网络带宽要求之间的折中。

然后，加密后的片段通过传输介质150分布，该传输介质150优选使用内容分布网络(Content Distribution Network，CDN)。通过边缘服务器300实现到接收方180的接口，该边缘服务器300位于CDN中的战略位置处。想要浏览一项内容的用户向边缘服务器300提出请求，该边缘服务器300向用户提供用于下载的片段列表和这些片段的位置。该列表通常称为清单。取决于可用的带宽，可以动态改变片段的特定实例。

根据本发明，期望的是将水印有效载荷嵌入到内容110中。用于加水印的各种目的是可行的。作为示例，此处有效载荷是个性化的标识符，将特定用户所请求的该项内容唯一地链接至该个人用户。以这种方式，如果发生该内容的任何未经授权的再分布，则这可以追溯到该用户。

这些用户标识符将由边缘服务器管理，在边缘服务器中，实现与用户的接口。因此，理想上，通过与边缘服务器集成在一起的单个加水印部件来进行加水印。然而，这可能是耗时的或昂贵的。如果采用可选的加密模块116，则该选项被完全排除，这是因为加水印涉及修改内容110，而修改内容110不能在加密后的片段上进行。

为了能够进行高效的大容量加水印，常见的解决方案是使用两阶段的加水印的解决方案。通过预处理器90执行第一阶段，该预处理器90位于编码器前方。预处理器90具有将来自一些字母的水印符号嵌入到该内容中的功能。处理这一点的常见方式是通过为每个符号限定与(伪随机)图案的对应性和通过调制一些内容特征将图案嵌入某些领域(例如，时间、空间、频率或以上几者的组合)。然后，对于字母表中的每个符号，预处理器90创建内容110的不同的加水印的版本，将来自给定字母表的给定的有效载荷符号加水印到内容110的给定段中。例如，在二进制字母表的情况下，预处理器生成两个版本：嵌入有‘0’的版本110a和嵌入有‘1’的版本110b。这在图2中示出。编码器100将这两个版本细分为具有加水印的段的片段f1、片段f2、片段f3、片段f4：一个具有有效载荷‘0’且另一个具有有效载荷‘1’。当然，也可以使用具有更多的或其它的符号的其它字母表。

这些不同的加水印的版本中的每一个加水印的版本则遵循通过该架构的正则链(regular chain)。这意味着编码器100对它们进行转码和加密，且将它们通过介质150分布。需要注意的是，对于尺寸为N的加水印的字母表，待通过网络分布的数据量现在是N倍大，这是因为具有N个加水印的版本。

图3示意性地示出具有互异的有效载荷的各个片段如何能够被用于嵌入如上所述的用户标识符。在所示出的实施方式中，用户标识符0110待被嵌入内容中。这通过依次选择嵌入有‘0’的片段f1的版本、其中嵌入有‘1’的片段f2的版本、其中嵌入有‘1’的片段f3的版本以及最后其中嵌入有‘0’的片段f4的版本来实现。然后，该片段的组合通过传输介质150被分布至该特定用户。

在优选实施方式中，在边缘服务器300中执行该步骤。这需要应用一些编码方案以将用户标识符编码为由水印符号的序列构成的有效载荷。然后，针对每个用户，选择片段的多个版本中的一个版本具有不同的水印符号，使得所产生的内容流包含用于该特定用户的有效载荷。可以在压缩且加密的内容上有效地进行该片段选择且该片段选择从而适于高效的大容量的内容加水印。应当注意的是，在内容中逐符号(在时间上一个接一个)地嵌入有效载荷，内容中的不同加水印的版本之间的切换可行的点通过片段边界来限定。

根据本发明，针对每个加水印周期，预处理器90将在给定段之前或在给定段之后的段看作中间段，在该给定段中嵌入有水印和有效载荷。该中间段的长度被选择成基本上等于或大于最大片段长度。该中间段不同于具有水印和有效载荷的段。例如，在一个实施方式中，预处理器90根本不在中间段中给任何东西加水印。在另一实施方式中，预处理器90将参考水印嵌入中间段中。在后一种情况下，嵌入在中间段中的图案对于所有的不同的加水印的版本应当是相同的。在给定段中嵌入的图案对于不同的加水印的版本通常是不同的且对于该特定版本实现符号的嵌入。这在图4中描绘出，在图4中，相似的散列(hashing)表示相似的图案嵌入。在每个加水印周期中，以阴影线示出多个片段。从图4可以清晰看到，对于每个加水印周期，内容的两个版本共享中间段，其中在两个流中的散列是相同的，而在加水印的段中，以不同方向的对角线示出散列。在选择后，该内容具有加水印的段的序列，在加水印的段中具有作为有效载荷嵌入其中的字母符号，通过检测中间段可以定位该加水印的段。

在另一实施方式中，有效载荷可以与其在内容中的位置至少部分地相关。如图5中所示，针对每个周期，预处理器90可以将周期号(此处给出为p1和p2)嵌入给定段中。该周期号直接表示有效载荷中相应的符号位置。作为预处理器90的输出的不同的加水印的版本的数量保持不变，这是因为不同的版本仅需要区分有效载荷符号，对于这些版本中的每个版本，周期号相同。

换种方式表达，本发明涉及将内容分布在多个片段中的方法，其中，每个片段不长于给定的最大片段长度。该方法包括给该内容加水印，其中给该内容加水印包括将来自给定字母表的给定的有效载荷符号加水印到该内容的给定段中，且在随后的加水印的段之间插入中间段，其中，该中间段的长度基本上等于或大于最大片段长度。加水印的内容被分段成多个片段。

在任何一个时间点，可以期望检测水印。检测器190可以持续监控传输介质150，应接收方180的请求执行检测或检测不同媒介(诸如网络)中的内容110的副本。

根据本发明，检测器190被配置成在内容中的已被获得用于检测的一部分中检测中间段或参考部分。这样的部分可以等于片段111a、…、片段111n之一或可以不等于片段111a、…、片段111n之一，但是为确保良好的检测，该部分应该至少与针对片段进行编码期间所限定的最大长度一样长。

在该部分中检测到中间段之后，检测器190启动检测在该内容中的在中间段结束后紧接着开始的另一部分上的有效载荷符号。

在一实施方式中，检测器190是盲目的种类(blind variety)，即其不会先验地知道内容中周期的开始和结束。然而，在该实施方式中，其却知道加水印周期的持续时间、以及包含参考水印的中间段的配置，这是因为这些是固定的且预先确定的。因此，检测器可以通过应用长度等于穿过内容的段长度的移动窗以及搜索参考水印的最佳检测，来搜索该周期的开始。应该注意的是，移动窗的步长给出检测精度和检测器效率之间的折中。同时，利用每个移动窗试验，检测器可以执行(穷尽)范围搜索以补偿内容可能已进行的任何处理。现在检测器190可以容易地重建该段的开始时间和结束时间。

结尾注释

上述提供了用于说明和描述本发明的多个有用的实施方式的描述。该描述不意在为可以实施或使用本发明的所有可行方式的穷尽式描述。本领域的技术人员将能够想到仍依赖于如权利要求中所示出的本发明的必要特征的许多修改和变型。此外，没有详细描述众所周知的方法、过程、部件和电路。

本发明的一些或所有方面可以在计算机程序产品中实现，该计算机程序产品即在计算机可读存储设备中存储以用于由计算机执行的计算机程序指令的集合。本发明的指令可以在任何可翻译或可执行的代码机制中，包括但不限于脚本、可翻译程序、动态链接库(DLL)或Java类。该指令可以提供为完整的可执行程序，作为现有程序的修改或用于现有程序的扩展(“插件”)。此外，出于更好的性能、可靠性和/或成本，本发明的处理部件可以分布在多个计算机或处理器上。

适于存储计算机程序指令的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，作为示例包括半导体存储设备(诸如EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(诸如内部和外部的硬盘驱动器和可移动磁盘、磁光盘和CD-ROM盘)。计算机程序产品可以分布在这样的存储设备上或可以提供用于通过HTTP、FTP或使用连接至网络(诸如互联网)的服务器的类似机制下载。计算机程序产品通过e-mail的传输当然也是可行的。

当构造或解释权利要求时，对附图标记的任何提及不应视为将所要求保护的特征限定为所引用的特征或实施方式。权利要求中术语“包括”的使用不排除实施本发明的系统、产品或方法中所要求保护的特征之外的其它特征的存在。以单数形式的权利要求特征的任何引用不应当排除多个该特征的存在。权利要求中术语“装置”可以指用于提供所指出的功能的单个装置或多个装置。

Claims (15)

1.一种用于将加水印的内容分布在多个片段中的方法，每个片段不长于给定的最大片段长度，所述方法包括给内容的段加水印，每个段是加水印周期的一部分，其中，给所述内容的段加水印包括：

在第一加水印周期中，将来自给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到所述内容的第一段中，

在所述第一加水印周期之后的第二加水印周期中，将来自所述给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到所述内容的第二段中，其中，所述第一段和所述第二段被中间第三段间隔开，以及

将加水印的内容分段成多个片段；

其特征在于，所述中间第三段的长度基本上等于或大于所述最大片段长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法被反复应用于连续的加水印周期的所述内容的连续段。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述连续段具有相等的第一长度且所述连续段之间的多个中间段具有相等的第二长度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括不在所述中间第三段中给任何东西加水印。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将参考水印嵌入所述中间第三段中，所述参考水印的值不同于所述给定的字母表中的所述有效载荷符号中的任一有效载荷符号的值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：

提供所述第一段和所述第二段的第一副本；

提供所述第一段和所述第二段的第二副本；

利用来自所述给定的字母表的第一符号给所述第一段和所述第二段的所述第一副本加水印；以及

利用来自所述给定的字母表的第二符号给所述第一段和所述第二段的所述第二副本加水印。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：

提供所述中间第三段的第一副本和所述中间第三段的第二副本；以及

利用参考水印给所述中间第三段的所述第一副本和所述中间第三段的所述第二副本加水印；

其中，所述参考水印的值不同于所述给定的字母表中的所述有效载荷符号中的任一有效载荷符号的值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述参考水印的有效载荷与其在所述内容中的位置至少部分地相关。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述片段被编码器转码成适于在数据传输介质上分布的格式。

10.一种用于在加水印的内容的一部分中检测来自给定的字母表的有效载荷符号的方法，所述加水印的内容被分布在多个片段中并且被获得以用于检测，其中，每个片段不长于给定的最大片段长度，已将所述有效载荷符号加水印到内容的段中，所述段在不同的中间段之前或在所述不同的中间段之后，其特征在于，所述中间段的长度基本上等于或长于所述最大片段长度，所述方法包括：在所述部分中检测到所述中间段后，启动所述加水印的内容的在所述中间段结束后紧接着开始的或在所述中间段开始前紧接着结束的有效载荷符号的检测。

11.一种用于将加水印的内容分布在多个片段中的系统，每个片段不长于给定的最大片段长度，所述系统包括：

预处理器，所述预处理器被布置成给内容的段加水印，每个段是加水印周期的一部分，其中，给所述内容加水印包括在第一加水印周期中将来自给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到所述内容的第一段中、以及在所述第一加水印周期之后的第二加水印周期中将来自所述给定的字母表的给定的有效载荷符号加水印到所述内容的第二段中；以及

分割器，所述分割器被布置成将所述加水印的内容分成多个片段，

其中，所述第一段和所述第二段被中间第三段间隔开，以及

其特征在于，所述中间第三段的长度基本上等于或大于所述最大片段长度。

12.一种用于在加水印的内容的一部分中检测来自给定的字母表的有效载荷符号的检测器，所述加水印的内容被分布在多个片段中并且被获得以用于检测，其中，每个片段不长于给定的最大片段长度，已将所述有效载荷符号加水印到内容的待加水印的段中，所述段在不同的中间段之前或在所述不同的中间段之后，其特征在于，所述中间段的长度基本上等于或长于所述最大片段长度，所述检测器被配置成：在所述部分中检测到所述中间段后，启动所述加水印的内容的在所述中间段结束后紧接着开始的或在所述中间段开始前紧接着结束的有效载荷符号的检测。

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被计算机执行时，实现如权利要求12所述的检测器的功能相同的功能。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被计算机执行时，执行如权利要求1所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被计算机执行时，执行如权利要求10所述的方法。