CN1301460A - 多媒体自适应加扰系统(mass) - Google Patents

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Abstract

一种用于对多媒体数据的数字样本(115、200、250、260、270),包括声频和视频数据样本,进行加扰的系统(300、500),加扰的结果使得样本的内容质量下降但仍可识别,或者使样本内容具有希望的质量水平。这些样本可以具有任何可能的压缩或非压缩数字格式,其中包括脉码调制(PCM)样本、浮点表示的样本、压缩扩展方案(如μ法则和A法则)的样本、和其他的压缩比特流。质量水平例如既可与某一特定信噪比相关联,也可通过主观和/或客观的测试来确定。一些LSBs可以在一些相继的帧(帧A、帧B、帧C)中的一些相继的样本内被加扰。而且,关于加扰的一些参数可以逐帧地改变。再有,全部的或部分的加扰密钥(310)可以被隐藏(340)在加扰的数据中,并被一个用于解扰的解码器(400、600)复原。由于加扰密钥自身要被解扰器所加扰,所以在解扰之后它将不再能被复原。

Description

多媒体白适应加扰系统(MASS)
本发明的背景
本申请请求1998年4月21日递交的美国临时申请No.60/082,488的权益。
本发明涉及用于对例如声频或视频数据样本等多媒体数据的数字样本进行加扰以使样本的内容降质但仍可识别的一种方法和设备。例如本发明适用于数字广播数据流以及诸如紧凑型光盘(CD)和数字视盘(DVD)等数字存储媒体。每个样本中被加扰的低位比特(LBSs)数目被选择得能使加扰的样本降质但仍可识别。
数字数据的通信和存储方案，特别是广大消费市场中的数字声频、视频和其他数据的通信和存储方案已在不断地普及增长。现今的消费者已在发送、接收、存储和处理数字电视、声频和例如计算机游戏及其他软件、股票行情数据、气象数据等其他数据内容。可以预期，随着电话、电视和计算机网络资源的一体化，这一趋势还将持续。
然而，在许多情况中希望能控制或监视这些数字数据的使用。尤其是，版权拥有人和其他产权受益人有权控制他们的作品，包括声频、视频、和文字作品的传布和使用。
在一个需要保护声频和视频内容的版权管理系统中，可能希望能提供数据加扰来防止这些内容在传送时被盗。传送的距离有的可能长到半个地球，如因特网上的传送；有的可能只有几毫米，如DVD机中的内部数据从光盘转移到DAC(数模转换器)。
可能会希望提供一种方法和设备，使得声频/视频内容不再适合于听/视，但仍足以识别出一个声频/视频段落，例如当在快进演放时没有足够的时间来对样本解扰时。
可能会希望要根据一个加扰密钥来对数字数据样本流的相继各帧中的一些比特加扰，其中，加扰密钥是被隐藏在加扰的信号中的。
可能会希望加扰密钥与加扰数据结合在一起，从而能在不修改演放数据的演放机(例如DVD机或CD机)的情况下容易地更改加扰密钥。
可能会希望能把数据加扰得使其内容有足够的质量下降以致不再具有任何明显的商业价值，便同时又足以能为诸如提示和快进等演放机功能所感知。
加扰的数据必须能在任何视频或声频演放系统中演放时都不会造成视频或声频设备的损坏。某些随机加扰的波形可能会造成例如扬声器或电路的损坏。
还可能会希望加扰的数据可以是任何可能的数字数据。
可能会希望可以在任何时间进行数据的加扰，这些时间例如包括生成数据信号时(如在一个声频迹道的记录阶段)，传播数据信号时(如广播中，或紧凑型光盘等存储媒体的制作过程中)，以及演放数据时(如在用户家中的演放机上演放时)。
本发明将提供一种具有上述优点和其他优点的系统。
本发明的概述
提供了一种通过对数据内容加扰来防止内容中的数字样本被非法使用的方法，其中每个样本都含有从低位比特(LSBs)到高位比特(MSBs)的多个比特。该方法包含根据一个加扰密钥对每个样本中的一些低位比特加扰而保留一些高位比特，从而提供相应的加扰样本的步骤。每个样本中被加扰低位比特的数目使得加扰样本的质量下降但仍可识别。
每个样本中被加扰的低位比特数目可以根据样本的动态范围自适应地确定。
或者，或而且，每个样本中被加扰的比特数目可以根据样本所在的特定帧自适应地确定，其中不同的帧可能有不同的加扰LSBs数目。
加扰密钥例如可以是一个伪随机加扰密钥。
可以采用样本内加扰在同一样本的内部来加扰其LSBs。
或者，或而且，可以采用样本间加扰在不同的样本之间加扰它们的LSBs。
样本间加扰的一个特定类型是水平样本间加扰，其中在不同样本之间交换有相同比特位权重的各个比特。
加扰密钥可以被隐藏在加扰样本中，供解扰加扰样本时的解码器使用。
特别地，对于加扰样本的当前帧的加扰密钥，可以隐藏在前面的一个样本帧中。这可以避免解码器恢复密钥所造成的延时。
还给出了一种相应的解扰方法和解扰设备。
附图的简单说明
图1说明根据本发明对一些相继数据帧中的相继数据样本的自适应的比特变更。
图2(a)示出根据本发明的样本内加扰。
图2(b)示出原始的未加扰样本。
图2(c)示出图2(b)的样本在经过根据本发明的水平样本间加扰之后的情况。
图3示出根据本发明的一个数据加扰器和加扰密钥编码器。
图4示出根据本发明的一个数据解扰器和加扰密钥解码器。
图5详细地示出根据本发明的一个数据加扰器。
图6详细地示出根据本发明的一个数据解扰器。
图7说明根据本发明对一些相继数据帧中的相继数据样本以固定的最小动态范围进行的自适应比特更改。
本发明的详细说明
本发明涉及用于对多媒体数据的数字样本进行加扰的一种方法和设备。
下列各专利和专利申请中所讨论的这一主题可以为本发明所利用，这些专利和专利申请均在此引用作为参考：标题为：“Method andApparatus for Transporting Auxiliary Data in Audio Signals(用于在声频信号中传送辅助数据的方法与设备)”的美国专利No.5,822,360；1996年12月6日递交的标题为“Method and Apparatus for EmbeddingAuxiliary Data in a Primary Data Signal(用于将辅助数据隐藏到一个原始数据信号中的方法与设备)”的美国专利申请No.08/764,096；标题为“Post Compression Hidden Data Transport(后压缩隐藏数据的传送)”的美国专利No,5,687,191；1997年8月18日递交的标题为“PostCompression Hidden Data Transport for Video(视频后压缩隐藏数据的传送)”的美国专利申请No.08/912,434；标题为“Multi Media CopyManagement Syatem(多媒体复制管理系统)”的美国专利No.5,719,937；1997年11月25日递交的标题为“Multi Media Copy ManagementSystem(多媒体复制管理系统)”的美国专利申请No.08/977,719；以及×××日递交的标题为“Digital Hidden Data Transport(数字隐藏数据的传送)”的专利申请No.×××。用于提供隐藏信息的其他类似系统也可为本发明所利用。
对声频、视频或其他数字内容进行加扰的目的是降低其质量，但仍能让听众、观众或其他用户识别出该内容。
对内容波形的选择性加扰包括保留一些高位比特(直到并包含符号比特)和加扰余下低位比特(LSBs)中的一些或全部比特。相对于原始数据(例如声频、视频或其他数据)来说，加扰噪声被保持在一个希望的水平上。
每个数据样本的M个高位比特(MSB)被动态地保留。数目M可以在处理开始之前作为预设参数选定，也可以在处理过程中改变。
如图1所示，MSBs的动态保留涉及到对每个样本进行幅度范围探测，并在样本的幅度范围内保留(或遮掩)其M个MSBs。M值可以从0改变到数字样本的全部动态范围。
M是在每个样本的动态范围中保留的比特数目，并可以在处理过程中改变(例如逐帧地改变)。而且，如下面将讨论的，M可以是供解码器使用的隐藏在内容材料中的信息的一部分。
数字内容的样本可以具有任何可能的压缩或非压缩数字格式，其中包括脉码调制(PCM)样本、浮点表示样本，压缩扩展方案(如μ-法则和A-法则)样本，以及下述各种其他的压缩比特流。
现行的大多数声频、视频或图像压缩系统趋向于利用频域技术来减少被压缩信号中的感知冗余信息。因此，大多数压缩比特流可以被分析和解码成一组参数，这组参数包含了一组频率样本或变换系数。其例子有：MPEG声频编码中的次频带样本、AC-3或AAC声频编码中的TDAC变换系数、以及JPEG和MPEG图像和视频编码中的DCT系数。这些表示可以统称为“频率样本”。
在一个通用的压缩方案中，一群未压缩的信号样本由一群频率样本代表，为了有效地存储和传送这些频率样本，它们被根据感知准则进行量化。为了能代表一定数目的信号样本所需的频率样本数目与上述信号样本数目的比值通常是固定的，例如为1。但实际上，由于常常不发送一些对感知不重要的频率样本。所以被选择来发送的频率样本数目可能少一些。这可以通过提取含在压缩比特流中的比特分配信息来确定。
不被发送的频率样本通常被分配零个比特，或者用零比特值来表示(例如指明一系列零值的长度)。本质上，可以利用一个指明了所分配的比特数目、频率样本的动态范围、或者把频率样本恢复到其全长值所需的标度因子的附加信息，从压缩比特流中提取出频率样本的二进制表示。
一旦提取出了频率样本的二进制表示，部分加扰的处理将同对例如PCM表示下的非压缩域信号样本所进行的处理没有什么不同。
图1说明根据本发明对一些相继数据中的相继数据样本的自适应比特更改。
对数字数据样本进行选择性的加扰，使一些高位比特(MSBs)得以保留，而余下的一些或全部数据比特(如LSBs)则被加扰。此外，解扰数据时使用的密钥可以隐藏在加扰信号中〔例如采用前面引述的各专利和专利申请中所描述的技术〕，使得当内容数据被解扰后该密钥不再能被解码。
在图1中，水平轴代表相继的帧和数字数据样本。在该例子中示出了三个帧(帧A、帧B和帧C)，每一帧含有15个样本，每个样本有24个比特，当然，本发明可以适应于这些参数的任何变化。每个样本的动态范围在零比特与24比特之间，该动态范围由最高位的非零比特定义，但不包括可能出现在每个样本最左端的符号比特。
原始波形110代表在根据本发明进行加扰之前每个样本的动态范围。区域120和125代表每个样本中不被更改的比特，而区域130则代表每个样本中可以根据本发明进行加扰的比特。
例如，帧A的第一个样本115具有18比特的动态范围，该样本的一个可能例子是：
02302202102001901811701601511411301201101019180706051413020100
其中的下标代表比特位置，从最低位的比特0[00]到最高位的比特17(117)。
如跨越了帧A、B、C的区域125所示，每一帧的不更改(例如保留)高位比特的数目可以逐帧变化。例如，对于帧A有M=2个高位比特不更改，对于帧B有M=3个高位比特不更改，对于帧C有M=2个高位比特不更改。因此每一帧的不更改比特数目是可以自适应的。具体地说，不更改比特的数目可以反比于一个帧的最大动态范围。例如，对于帧A，最大动态范围是22比特，M=2；而对于帧B，最大动态范围仅为15比特，而M=3。
也有可能为了简单而把每一帧的M设定为常数。
一般地说，可以通过实验来选定该比特数目，使得产生的数据具有希望的降质水平。
区域130中的比特将被加扰，下面将较详细地讨论。
从感知上说，选择性加扰的样本会呈现噪声。例如，当在用户家中的演放机上演放声频样本时，听起来将带有噪声。虽然随着每个样本和相邻样本的动态范围、演放的声频类型、现场环境、和其他因素的不同，对噪声的感觉也会不同，但一般来说，样本保留的MSBs愈少，听起来噪声愈多。
通常，噪声不会防碍演放机的例如提示和快进等功能。在快进演放时(或快速倒退时)，演放机没有足够的时间来解扰样本。在正常演放时，演放机有足够的时间来解扰样本，使得能听到或看到具有全部动态范围的内容。
根据本发明，不是对内容的全部动态范围进行加扰，而是保留了一部分的动态范围，使得内容的质量下降但仍可被识别，例如在快进演放时可被识别。这使得用户可以方便地让声频或视频内容快进，以准确地找到感兴趣的段落。
此外，选择性加扰的内容材料将把加扰波形的幅度限制得不超过原始波形的动态范围。这样的加扰波形将与随机加扰波形不同，即使在任何视频或声频演放系统上演放时它也不会损坏视频或声频设备。
数据比特的加扰可以在每个样本内部进行(样本内加扰)，也可以在一群样本内进行(样本间加扰)。而且，也可以采用样本内加扰和样本间加扰的结合。
加扰的形式可以是互相交换数据比特的位置(样本间加扰)，利用从加扰密钥或部分加扰密钥导出的一个序列去遮掩数据比特(样本内加扰)，或者是它们的结合。其目的是使加扰数据比特的统计特性随机化或白化，让它们“看起来”更为随机。解扰器必须能使这种比特映射恢复原样。
随机或伪随机的加扰改善了加扰数据的安全性，因为这种加扰将使侵入者更难从加扰数据中探测到密钥比特串图形。
图2(a)示出根据本发明的样本内加扰。原始样本200含有8个比特S17S16S15S14S13S12S11S10，其中“S1”代表“样本1”。为了简单，所示的样本仅含8个比特，虽然每个样本可以有任意数目的比特。此外，假定M=3，这意味着三个高位比特(即S17S16S15)不作更改，但其余的比特(即S14S13S12S11S10)要作更改。假定S17是该样本的最高位。经过了样本内加扰后，可以得到更改后的样本250，它含有的比特为S17S16S15S10S12S14S13S11。可以采用任何已知的加扰技术来得到更改的比特。
图2(b)示出三个原始未加扰的样本。各个附图中相似代号的元素是互相对应的。示出了样本1(200)，样本2(260)、和样本3(270)。图2(c)示出图2(b)样本经过根据本发明的样本间加扰后的样本。样本1(200’)、样本2(260‘)、样本3(270’)分别对应于样本1(200)、样本2(260)、样本3(270)。
对于样本间加扰，各个波形样本被分组成一些帧。每一帧都与一个加扰密钥，例如伪随机密钥，相关联。各个帧的加扰密钥可以不同，在解码时予以确定。样本间加扰的一个特别有用的情形是水平加扰，其中在各样本之间交换各个具有相同比特权重的比特。
例如，用比特S10置换比特S30，用比特S11置换比特S31，用比特S12置换比特S22等等。
应该指出，也有可能采用非水平加扰，其中加扰比特的比特权重不再保持不变。
图3示出根据本发明的一个数据加扰器和加扰密钥编码器。在一种可能的实施例中，加扰密钥被隐藏在加扰的声频内容中。
采用部分加扰样本的一个重要优点是，用于解扰样本的密钥的全部或一部分可以被隐藏在加扰样本自身之内。由于无论在解扰之前还是之后，加扰密钥都得到了保护，所以部分加扰是重要的。
加扰器/编码器300含有一个加扰密钥发生器310，用于产生加扰密钥。
加扰密钥的长度不一定要与样本长度相同，较长的加扰密钥可使数据更加安全。
加扰密钥被提供给一个密钥缓存器320，后者将存储例如一个帧的密钥。这样，用于加扰当前帧的密钥已在前一帧时引入。经过一帧(或几帧)的延时，密钥被提供给加扰器，用于对具有原始波形的样本进行加扰，如前面结合图2(a)至(c)所讨论的。一般地说，同一个加扰密钥可以用来加扰一个帧内的许多样本。
加扰的波形被提供给加扰密钥编码器340，以把加扰密钥编码到波形中，由此给出含有隐藏加扰密钥的加扰波形。例如，采用前述各美国专利和专利申请中所描述的技术，可以把加扰密钥编码成波形中的辅助数据。
加扰密钥被类似于噪声的加扰内容所隐蔽。
图4示出根据本发明的一个数据解扰器和加扰密钥解码器。解码器/解码器400含有一个加扰密钥解码器410，它例如从图3的加扰器/编码器300接收加扰波形。加扰波形可以通过任何的通信通道经通信得到，和/或从例如存储媒体再生得到。
加扰密钥解码器410将使加扰密钥复原，并将其存入一个密钥缓存器420中，该加扰密钥当初是用于对下一个帧加扰的。加扰密钥解码器410采用对应于加扰密钥编码器340所使用的技术工作。
加扰密钥被从缓存器420中提取出来，供解扰器430在解扰当前帧中的样本时使用，以产生解扰的波形。为了供用户的视听，可能要对解扰波形作一后续处理，例如数模转换。
这里的一个优点是，由于加扰密钥已被解扰器430加扰，所以即使对于拥有加扰密钥解码器410的入侵者，也不再能恢复出加扰密钥。
图5详细地示出了一个根据本发明的数据加扰器。在加扰器500中，各含W个比特(样本宽度)的一些相继样本被提供给样本帧缓存器510或510’。利用一个线性地址发生器515使未加扰的缓存样本从样本帧缓存器510输出，供一个加扰器330根据加扰密钥进行加扰。
一个加扰地址发生器525接收加扰密钥并据此产生地址，使样本帧缓存器510’根据这样的地址以伪随机的次序输出一个帧的缓存样本。这些缓存样本在一个“与”门530中同一个LSB掩模比特串(LSB-掩模，LSB-MASK)逐个比特地相“与”，以产生将要同当前帧中的其他样本相交换的低位比特(LSBs)。LSB-掩模是这样一个比特串，其中的“1”对应于缓存样本中要加扰的低位比特，“0”对应于缓存样本中的其他比特。
一个范围探测器和掩模发生器535提供LSB-掩模和MSB-掩模(MSB-MASK)，后者也是一个比特串，指明要保留(即不加扰)的高位比特。MSB-掩模比特串中的“1”对应于缓存样本中要保留的高位比特，“0”对应于其他比特。
MSB-掩模在“与”门540中同来自样本帧缓存器510的缓存样本逐个比特地相“与”，产生要保留的高位比特。
来自加扰器330的加扰样本在一个“与”门545中同MSB-MASK/(MSB-MASK的“非”)以及LSB-MASK/(MSB-MASK的“非”)相“与”。MSB-MASK/和LSB-MASK/分另由“非”门550和555产生。含有一些加扰的中间比特的“与”门545输出被提供给一个逐比特的“或”门560，以把保留的高位比特同已与一帧内的其他样本交换了的低位比特结合起来。
“或”门560的输出就是加扰样本，它可被提供给加扰密钥编码器340，后者将给出隐藏了加扰密钥的加扰样本。这时，这些样本就可以通过网络发送或存储到一个存储媒体上，或者供其他应用。
通过设置一个加扰密钥编码器(例如图3中的340)，可以把加扰密钥隐藏在加扰样本内。应该指出，加扰密钥的隐藏可以是任选的。
如图5所示，一种有选择性地加扰声频数据的方法(这种加扰的结果例如可以使音乐的段落仍足可被识别，但对音乐欣赏来说却失去了商业价值)是，保留每个样本的符号比特和例如两个最高位比特。对每个样本都要探测其幅度范围。对于每个样本产生一个对应于该特定样本的幅度范围的掩模。下表示用两个例子示出以补2格式量化成16比特的样本和相应的掩模：
 样本值举例(16进制)    样本值举例(二进制) 对符号位和2个MSBs的掩模(16进制)(MSB-MASK) 对符号位和2个MSBs的掩模(2进制)(MSB-MASK)
  0×0b1f  0000101100011111     0×fc00  1111110000000000
  0×ff98  111111110011000     0×ffe0  1111111111100000
每个样本都有16个比特，其中最左端比特是符号比特(符号位)。例如，对于16进制下0×ff98或二进制下1111111110011000的样本值，比特15(“1”)表明这是一个负数，好负0×61或10进制中的-97。这样，动态范围是7个比特(比特0至比特6)。
在加扰器500的一个实施例中，余下的比特被分成两组：最低位的比特和其余所有比特。通过在一个帧内交换位置，最低位比特被水平地加扰。也可以采用帧间加扰。另外余下的比特通过与个比特串的“异或”运算而被加扰，该比特串是根据加扰密钥的全部或一部分产生的。可以利用一个线性移位寄存器来为每个样本改变该比特串。
加扰输出由以下三部分组成：1)保留的高位比特，2)样本内加扰的中间位比特，以及3)水平样本间加扰的低位比特。
图6详细地示出根据本发明的数据解扰器600。该解扰器可以用来处理例如从加扰器500接收到的数据。
单元610、510”、515’、530’、535’、540’、545’、550’555’、和560’分别对应于图5中的单元510、510’、515、530、535、540、545、550、555和560。
如图6所示，加扰密钥解码器410从加扰样本中解码出加扰密钥并将它提供给缓存器420，然后再提供给解扰器430。若有必要，可使用一个线性地址发生器515’，以向样本帧缓存器610提供地址，为每个接收到的样本恢复比特串图形。
接收到的加扰样本被从样本帧缓存器610提供给范围探测/掩模发生器535’。与加扰器情况一样，利用幅度范围探测识别出每个样本中被保留的高位比特。每个样本中被解扰的中间位比特在“或”门560’中与保留的高位比特以及重新排序的低位比特相结合。
“非”门550’输出端处的逆MSB掩模(MSB-MASK/)被提供给一个“与”门545’，以同解扰样本相“与”。“与”门545’的输出被提供给“或”门560’，以同本帧内的保留高位比特和重新排序的低位比特相“或”。
一个帧内的重新排序低位比特是通过对LSB-MASK同重新排序的缓存样本的相“或”得到的，而后者则是由样本帧缓存器510”根据由一个解扰地址发生器625所产生的地址给出的。
在“与”门530’的输出端，一个帧内的低位比特位置已被复原，从而“或”门560’对三个成份的结合将给出解扰输出。
图7示出根据本发明对一些相继数据帧中的相继数据样本以固定的最小动态范围进行的自适应比特更改。
高位比特的保留动态范围可以固定为例如16比特。要保留的高位比特数目N可以在处理之前作为一个预设参数被固定下来(N值可以从0到数字样本的整个动态范围)。在所示的例子中N=8。
原始波形110表明了加扰之前每个样本的动态范围。区域720代表每个样本中不被更改的比特，而区域730则代表每个样本中可以被加扰的比特。例如，对于帧A，每个样本中的比特15(对应于动态范围16)及更高位的比特不被更改，而从比特0至比特14则被更改。对于帧B和帧C，直到每个样本的动态范围所有比特都被更改。
这种方案的一个优点是，在编码器和解码器中不需要确定每个样本的动态范围。
实施本发明时，可以有如下所列的各种其他的变化和增强。
1)参见图7，其中例如要保留的高位比特数目(N)可以是逐帧动态地改变的。
2)对于视频应用，可以跨视频帧地进行加扰。
3)幅度范围探测器和掩模发生器(如图5中的功能件535和图6中的功能件650)可以是一个具有启发式规则的查找表。
4)加扰帧的长度可以改变。
5)水平加扰可以对任何数目的低位比特进行。
6)加扰密钥的全部或部分可以隐藏在内容的同一帧内、前一帧内、或任何其他帧内。其实施取决于可获得的缓存器存储量和吞吐量延时要求。
7)无声、静音或任何其他特殊段落可以不作加扰。换言之，加扰可以是连续的，也可以是不连续的。
8)对于内容中一种数据流(如DVD盘的视频部分)的全部或部分加扰密钥可以隐藏在同一内容的另一种数据流(如同一DVD盘的声频部分)中。
9)全部或部分加扰密钥可以用任何形式或方式隐藏在同一媒体(盘)的任何部分中。例如，对于CD或DVD这样的物理媒体，密钥可以电子方式隐藏在分区数据中，或者利用诸如坑斑宽度调制这样的技术以物理方式隐藏。
10)对于内容中一种数据流的全部或部分加扰密钥可以隐藏在任何分开的媒体中，例如隐藏在一个需要预先付款的卡片中。密钥也可以是通过电话、因特网、或任何其他通信手段进行交易授权的一种产品。
11)加扰可以在同一数据流的两个或几个通道之间进行(例如在一个多通音响装置中的前左通道与右通道之间进行)。
12)同一内容的数据流的多个通道(例如多通道音响装置中的前左通道和后右通道)可以共用同样的加扰密钥，也可用不同的密钥。
13)可以对一个多通道数据流进行有通道选择性的加扰(例如对前左和前右通道加扰，但不对中央、后左、后右以及次低音通道加扰)。
14)加扰密钥既可用非线性移位寄存器，也可用非线性反馈移位寄存器来产生。
15)对于压缩形式的内容和以压缩数据流编码的辅助信息(如比特分配信息)，可以简化范围探测处理。不过对于某些频率样本，可能没有被分配到足够数目的比特来明确地区分符号比特、高位比特和中间位比特。如果没有中间位比特，则部分加扰可以是简单地跳过这频率样本。也可以采用以非压缩域部分加扰所说明的所有其他操作。
在部分加扰后，必须对更改的频率样本重新打包，以与原始的比特流格式相一致。在大多数情况下，不需要重新量化，只需要重新打包。这一处理取决于所使用的压缩技术。某些压缩方案，如Huffman编码，可能需要变长度编码，所以如果压缩比特流的大小必须保持不变，就要采取专门的手段。大多数压缩方案将自然地产生变长度比特流，而且通常后续的传送比特流格式将适配于比特流大小的变化。
对压缩比特流采用本发明的部分加扰技术的一个附带优点可能是，解码器中的自同步将稍容易一些。这是因为压缩比特流格式中的帧结构或包括结构可以使解码器较容易地确定加扰帧的边界。
这样，可以看到，本发明提供了一种用于对多媒体数据的数字样本(包括声频和视频数据样本)进行加扰，使得样本的内容降质但仍可识别，或者达到希望的质量水平的系统。质量水平例如可以与某一特定的信噪比相关联，或者通过客观和/或主观测试来确定。一些低位比特可以在一些相继帧中的相继样本内被加扰。而且，一些关于加扰的参数可以逐帧地改变。再有，加扰密钥可被隐藏在加扰数据内，并在解码器中恢复，用于解扰已加扰的样本。解扰之后，由于加扰密钥已被解扰器加扰，所以不再能被恢复。
虽然本发明是结合了各种特定实施例说明的，但熟悉本技术领域的人们将可看出，在不偏离权利要求书中所给出的本发明精神和范畴的情况下，可以作出许多应变和修改。

Claims (24)

1、一种通过对内容加扰来保护内容的数字样本不受非法使用的方法，其中每个样本都包含从低位比特(LSBs)到高位比特(MSBs)的多个比特，该方法包括以下步骤：
按照一个加扰密钥对每个样本中的一些LSBs加扰，同时保留每个样本中的一些MSBs，从而提供相应的加扰样本；其中：
每个样本中的一些LSBs被加扰得使加扰样本的质量下降但仍可识别。
2、根据权利要求1的方法，它还包括以下步骤：
确定每个样本的动态范围；以及
根据每个样本的动态范围自适应地选取该样本中要加扰的LSBs的数目。
3、根据权利要求1的方法，其中的样本是按一些相继的帧提供的，该方法还包括下述步骤：
根据每个样本所在的帧的自适应地选取该样本中要加扰的LSBs的数目。
4、根据权利要求1的方法，其中：
上述加扰密钥是一个伪随机加扰密钥。
5、根据权利要求1的方法，其中：
在上述加扰步骤中，采用样本内加扰对这些LSBs进行同一样本内的加扰。
6、根据权利要求1的方法，其中：
在上述加扰步骤中，采用样本间加扰对这些LSBs进行不同样本之间的加扰。
7、根据权利要求1的方法，其中：
在上述加扰步骤中，分别采用样本间的加扰和样本内加扰对这些LSBs进行不同样本之间的和同一样本内的加扰。
8、根据权利要求1的方法，其中：
在上述加扰步骤中，采用水平样本间加扰通过交换不同样本中具有相同权重的比特对这些LSBs进行不同样本间的加扰。
9、根据权利要求1的方法，它还包括下述步骤：
至少将加扰密钥的一部分隐藏在加扰样本中，供解码器在对加扰样本解扰时使用。
10、根据权利要求9的方法，其中：
关于当前的加扰样本帧的至少一部分加扰密钥被隐藏在前面一个样本帧中。
11、根据权利要求9的方法，其中：
关于当前的加扰样本帧的至少一部分加扰密钥被隐藏在当前样本帧中。
12、一种用于对以前加扰的内容数字样本进行解扰的方法，其中每个样本都包含从低位比特(LSBs)到高位比特(MSBs)的多个比特，该方法包括以下步骤：
按照一个加扰密钥对每个样本中的一些LSBs解扰，同时保留每个样本中的一些MSBs，从而提供相应的解扰样本；其中
每个样本中的一些LSBs被加扰使得加扰样本的质量下降但仍可识别。
13、根据权利要求12的方法，它还包括以下步骤：
确定每个样本的动态范围；以及
根据每个样本的动态范围自适应地选取每个样本中要解扰的LSBs的数目。
14、根据权利要求12的方法，其中的样本是按一些相继的帧提供的，该方法还包括下述步骤：
根据每个样本的帧来自适应地选取该样本中要解扰的LSBs的数目。
15、根据权利要求12的方法，其中：
上述加扰密钥是一个伪随机加扰密钥。
16、根据权利要求12的方法，其中：
在上述解扰步骤中，采用样本内解扰对这些LSBs进行同一样本内的解扰。
17、根据权利要求12的方法，其中：
在上述解扰步骤中，采用样本间解扰对这些LSBs进行不同样本之间的解扰。
18、根据权利要求12的方法，其中：
在上述解扰步骤中，分别采用样本间和样本内解扰对这些LSBs进行不同样本之间的和同一样本内的解扰。
19、根据权利要求12的方法，其中：
在上述解扰步骤中，采用水平样本间解扰通过交换不同样本中具有相同权重的比特来对这些LSBs进行不同样本之间的解扰。
20、根据权利要求12的方法，其中的加扰密钥被隐藏在加扰样本中，该方法还包括下述步骤：
从加扰样本中恢复出加扰密钥，以供在上述解扰步骤中使用。
21、根据权利要求20的方法，其中：
关于当前的加扰样本帧的加扰密钥被隐藏在前面一个样本帧中。
22、根据权利要求12的方法，它还包括下述步骤：
在上述扰步骤中解扰了加扰样本之后，对加扰密钥进行加扰。
23、一种通过对内容加扰来保护内容的数字样本不受非法使用的设备，其中每个样本都包含从低位比特(LSBs)到高位比特(MSBs)的多个比特，该设备包括：
一个加扰器，用于按照一个加扰密钥对每个样本中的一些LSBs加扰，同时保留每个样本中的一些MSBs，从而提供相应的加扰样本；其中：
每个样本中的一些LSBs被加扰使得加扰样本的质量下降但仍可识别。
24、一种用于对以前加扰的内容数字样本进行解扰的设备，其中每个样本都包含从低位比特(LSBs)到高位比特(MSBs)的多个比特，该设备包括：
一个解扰器，用于按照一个加扰密钥对每个样本中的一些LSBs解扰，同时保留每个样本中的一些MSBs，从而提供相应的解扰样本；其中：
每个样本中的一些LSBs被加扰使得加扰样本的质量下降但仍可识别。
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