DE10029893A1 - Wasserzeichenauslese- und -auswertungstechnik in Empfangs- oder Übertragungsgeräten für Schallsignale als Trägersignal (Audiosignale, Töne, nicht hörbare Frequenzen) sowie in Informations- und Kommunikationssystemen mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung - Google Patents

Wasserzeichenauslese- und -auswertungstechnik in Empfangs- oder Übertragungsgeräten für Schallsignale als Trägersignal (Audiosignale, Töne, nicht hörbare Frequenzen) sowie in Informations- und Kommunikationssystemen mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung

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Abstract

Bei einem Informations- und/oder Kommunikationssystem werden akustische Informationen von einem Sender zu Empfängern digital oder analog übertragen. Um Zusatzinformationen zu codieren, muß meist ein separater Kanal benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich auf die Codierung von Zusatzinformationen mit digitalen Wasserzeichenverfahren im gleichen Kanal, direkt im Schallsignal, und deren Anwendungsmöglichkeiten zur Initialisierung von Prozessen auf der Empfangs- oder Übertragungseinrichtung. Die Schallsignale können ein Wasserzeichen als ein zusätzliches Signal (analoges, digitales oder elektronisches) enthalten, welches im Sender oder in vorangegangenen Arbeitsschritten in Schallsignale als Trägersignal eingefügt worden ist, zum Beispiel wie in DE 19920045 A1 für Bilddaten in Fernsehstationen vorgeschlagen oder wie in der Diplomarbeit von Martin Steinebach an der TU Darmstadt, Fachbereich Informatik, 1999 vorgestellt. Das Wasserzeichensignal im Schallsignal wird von dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder von der akustischen Aufnahme/Eingabevorrichtung eines Informations- und Kommunikationssystems bzw. von Zusatzhard- oder -software ausgelesen und ausgewertet. Hierdurch nimmt das Empfangs- oder Übertragungsgerät oder die akustische Aufnahme/Eingabevorrichtung eines Informations- und Kommunikationssystems abhängig vom Wasserzeichen eine Initialisierung oder Steuerung von Prozessen auf dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder auf dem Informations- und ...

Description

Wasserzeichenauslese- und -auswertungstechnik in Empfangs- oder Übertragungsgeräten für Schallsignale als Trägersignal (Audiosignale, Töne, nicht hörbare Frequenzen) sowie in Informations- und Kommunikationssystemen mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung
Bei einem Informations- und/oder Kommunikationssystem werden akustische Informationen von einem Sender zu Empfängern digital oder analog übertragen. Um Zusatzinformationen zu kodieren, muß meist ein separater Kanal benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich auf die Codierung von Zusatzinformationen mit digitalen Wasserzeichenverfahren im gleichen Kanal, direkt im Schallsignal, und deren Anwendungsmöglichkeiten zur Initialisierung von Prozessen auf der Empfangs- oder Übertragungseinrichtung. Die Schallsignale können ein Wasserzeichen als ein zusätzliches Signal (analoges, digitales oder elektronisches), enthalten, welches im Sender oder in vorangegangenen Arbeitsschritten in Schallsignale als Trägersignal eingefügt worden ist, zum Beispiel wie in DE 199 20 045 A1 für Bilddaten in Fernsehstationen vorgeschlagen oder wie in der Diplomarbeit von Martin Steinebach an der TU Darmstadt, Fachbereich Informatik, 1999 vorgestellt. Das Wasserzeichensignal im Schallsignal wird von dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder von der akustischen Aufnahme/Eingabevorrichtung eines Informations- und Kommunikationssystems bzw. von Zusatzhard- oder -software ausgelesen und ausgewertet. Hierdurch nimmt das Empfangs- oder Übertragungsgerät oder die akustische Aufnahme-/Eingabevorrichtung eines Informations- und Kommunikationssystems abhängig vom Wasserzeichen eine Initialisierung oder Steuerung von Prozessen auf dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder auf dem Informations- und Kommunikationssystem bzw. angebundenen Systemen vor.
Titel/Technisches Gebiet und Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf analog und/oder digital arbeitende Empfangs- und Übertragungseinrichtungen für Schallsignale (Audiosignale, Töne, nicht hörbare Frequenzen) sowie Informations- und Kommunikationssysteme mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtungen einschließlich der notwendigen Systemkomponenten zur weiteren Verarbeitung der akustischen Informationen durch das darunterliegende Informations- und/oder Kommunikationssystem und deren Zusammenspiel mit analogen, digitalen oder elektronischen Wasserzeichen.
Bisher werden Wasserzeichen (analoge, digitale oder elektronische) hauptsächlich im Rahmen des Urheberschutzes verwendet, um im Zusammenhang mit dem rasanten Wachstum des Internets und der dadurch entstehenden Verbreitungsmöglichkeiten von digitalen Daten dem Urheber Schutz vor Raubkopien oder illegaler Verbreitung zu bieten. Das Wasserzeichen kann für die menschlichen Sinnesorganen entweder wahrnehmbar (sicht- oder hörbar) oder nicht wahrnehmbar sein. Ein nicht wahrnehmbares Wasserzeichen stellt ein transparentes Muster dar, welches in das analoge, digitale oder elektronische Trägersignal eingebracht wird. Dieses Muster wird dazu benutzt, entweder das Vorhandensein einer Kennzeichnung anzuzeigen oder Informationen zu codieren.
Ein Wasserzeichensystem besteht generell aus einem Einbettungsprozeß (Einbettungs- oder auch Markierungsalgorithmus) und einem Abfrageprozeß (Abfragealgorithmus, Auslesen der Markierung). Das nicht wahrnehmbare Wasserzeichenmuster ist meist ein Pseudorauschmuster und codiert die Wasserzeicheninformation.
Zusätzlich zum Urheberrechtschutz beschreiben [DittmannDis 1999] weitergehende Anwendungsgebiete der Wasserzeichen zur Kundenidentifizierung, Kontrolle von Kopien, Manipulationserkennung und Annotation. Unser Anknüpfungspunkt liegt in der Nutzung der Wasserzeichen zur Annotation von Schallsignalen (akustischer Daten, Audiosignale, Musikstücke, Schall) und deren Verwendung zur Initialisierung von Prozessen auf den Empfangs- und Übertragunseinrichtungen bzw. dahintergeschalteten Kommunikationssystemen. Bisher wurde dieser Anwendungsbereich nur unzureichend betrachtet, lediglich Digimarc Co. betrachtet im Rahmen von Smart Images [SPIE2000] die Verwendung von Annotationswasserzeichen für Bilddaten.
Technische Aufgabe und Zielsetzung
Es ist deshalb Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Empfangs- und/oder Übertragungseinrichtung zur Analyse der Schallsignale auf Wasserzeichen und deren Auswertung zu beschreiben, die es erlaubt, Wasserzeichen zur Annotation zum Beispiel im Bereich des elektronischen Handels und der elektronischen Kundenbindung einzusetzen. Weiterhin wird der Anwendungsrahmen auf Informations- und Kommunikationssysteme mit akustischen Aufnahme-/Eingabevorrichtungen einschließlich der notwendigen Systemkomponenten erweitert. Zur Analyse und Auswertung sowie zum Initiieren von weiterführenden Prozessen/Aktionen/Vorgängen wird weiterhin ein Kommunikationssystem beschrieben, welches die Integration beispielsweise in Applikationen des elektronischen Marktes zuläßt.
Andere Ziele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung und positive Wirkungen
Erster Aspekt der Erfindung ist, daß ein Wasserzeichensignal im Schallsignal, das als Trägersignal dient und im Folgenden auch als Trägersignal bezeichnet wird, von einem akustischen Empfangs- oder Übertragungsgerät oder von den akustischen Aufnahme/Eingabevorrichtungen eines Informations- und Kommunikationssystems bzw. von Zusatzhard- oder -software ausgelesen und ausgewertet werden kann.
Dazu wird ein Empfangs- oder Übertragungsgerät oder die Aufnahme/Eingabevorrichtungen eines Informations- und Kommunikationssystems verwendet. Über deren akustische Aufnahmevorrichtung (Empfangsmittel) werden Schallsignale, welche ein Wasserzeichen enthalten können, empfangen. Zusätzlich sind diese Geräte mit einer Wasserzeichendetektions- und Wasserzeichenauswertungsmethode ausgestattet.
Wird ein Wasserzeichen detektiert, wird von dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder vom Informations- und Kommunikationssysteme mit der akustischen Aufnahme- /Eingabevorrichtung abhängig von der Wasserzeicheninformation eine Initialisierung oder Steuerung von Prozessen auf dem Empfangs- oder Übertragungsgerät bzw. auf dem Informations- und Kommunikationssystem vorgenommen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezeichnet ein Informations- und Kommunikationssystem, welches abhängig vom Wasserzeichensignal weitere Auswertungen, Steuerungen und Initialisierungen von Prozessen vornimmt.
Ausgangspunkt der Erfindung ist das Vorhandensein eines Wasserzeichens im Trägersignal. Um das Wasserzeichen zu erzeugen und in das Trägersignal einzufügen, wird ein entweder in der Sendestation/Sendeeinrichtung oder im vorgeschalteten Verarbeitungsgerät integriertes Wasserzeicheneinbettungsmodul benutzt. Das Wasserzeichen bzw. die Wasserzeicheninformation spezifiziert dabei die zu initialisierenden Prozesse auf dem akustischen Signalempfänger oder Übertragungsgerät bzw. dem Informations- oder Kommunikationssystem mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die ein Mobiltelephon-Anwendungsszenario umfaßt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die beigefügte Zeichnung (1) zeigt ein Blockschaltbild als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei mobilen Empfangsvorrichtungen mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung am Beispiel eines Mobiltelephons. Äquivalent wäre hier die Verwendung eines mobilen Endgerätes wie Notebooks, Laptops, Palmtops oder die Verwendung von stationären Endgeräten wie Desktop Computern mit oder ohne Netzanschluß (alle möglichen Arten von Netzzugangsmöglichkeiten) mit Aufzeichnungsmöglichkeit von Schallsignalen.
Die Zeichnung (2) enthält die Detailansichten der einzelnen Komponenten.
Die angeführte Ausführungsform umfaßt eine Sendestation (1), eine Anzahl von Empfangsstationen, von denen eine durch (2) bezeichnet und dargestellt wird, und eine Anzahl von mehreren Kommunikationskomponenten, die durch den Wasserzeichenauswertungsserver (3) dargestellt werden.
Die Sendestation (1) umfaßt ein durch (11) bezeichnete Datenquelle mit einem Schallerzeugungsmodul bzw. einer Möglichkeit zur Signaleinspielung über einen Datenträger oder über einen Netzanschluß (12). Weiterhin befindet sich in der Sendestation das Wasserzeicheneinbettungsmodul 13 und ein akustischer Signalgeber (14) z. B. Lautsprecher.
Will die Sendestation (1) an die Empfangsstationen (2) ein akustisches Signal mit einem Wasserzeichen zur Steuerung entsprechender Aktionen/Vorgänge/Prozesse/Anzeigen senden, so wird zuerst über die Datenquelle (11) das Wasserzeichen eingelesen und ein akustisches Signal erzeugt bzw. von einem Datenträger oder über das Netz eingespielt. Anschließend erfolgt im Wasserzeicheneinbettungsmodul (13) die Generierung eines Wasserzeichensignals entsprechend der gewünschten Prozesse und dessen Einbettung im Schallsignal, welches als Träger der Wasserzeicheninformation dient. Über den akustischen Signalgeber (14) z. B. ein Lautsprecher wird das mit dem Wasserzeichen versehene akustische Signal ausgestrahlt. Falls das über (12) eingespielte Trägersignal bereits das Wasserzeichen enthält, kann das Modul (13) entfallen.
Die Empfangseinrichtung (2) besteht aus einem akustischen Signalempfänger (21) z. B. Mobiltelephon-Mikrophon, einem akustischen Signalaufnahme- und Wasserzeichenfilterungsmodul (22), einem Signalverarbeitungsmodul (23), einem Wasserzeichenauswertungsmodul (24), welches auf zwei mögliche Auswertungsmodule (25) für statische und (26) für dynamische Auswertung schalten kann. Die Komponente (27) bezeichnet alle weiteren Komponenten, die für die Funktionalität einer konkreten Empfangsstation wie im Beispiel eines Mobiltelephons nötig sind. Die Empfangseinrichtung besteht weiterhin aus einer Funkkomponente mit Funkantenne (28). Empfängt die Empfangsstation über das Mikrophon (21) ein Schallsignal, so wird es an das akustische Signalaufnahme- und Wasserzeichenfilterungsmodul (22) weitergeleitet. Dieses Trägersignal wird in diesem Modul auf die Existenz eines Wasserzeichens untersucht, ist es vorhanden, wird das Wasserzeichen aus dem Trägersignal ausgelesen und an das Wasserzeichenauswertungsmodul (24) weitergegeben. Das Trägersignal kann im Signalverarbeitungsmodul (23) weiterverarbeitet werden und entweder gelöscht, weitergeleitet oder zwischengespeichert werden.
Das Wasserzeichenauswertungsmodul (24) kennt zwei Auswertungsmodi, die in der Wasserzeicheneinbettung bestimmt werden konnten, die statische und dynamische Auswertung, (25) und (26). Das Modul wertet das Wasserzeichen aus, und übergibt entsprechend die Wasserzeicheninformation an das statische oder dynamische Auswertungsmodul, (25) bzw. (26). In beiden Modulen wird die Initialisierung von Prozessen entsprechend der Wasserzeicheninformation vorgenommen.
Das kann zum einen die Initialisierung der Ausgabe der Wasserzeicheninfomation auf der Anzeige (Display) des Mobiltelephons in (27) und/oder als Schallsignal über den Lautsprecher des Mobiltelephons in (27) sein. Zum anderen kann auch das Starten von Prozessen abhängig von der Wasserzeicheninformation sein. Hier unterscheiden sich die beiden Module. Das statische Modul decodiert und interpretiert das Wasserzeichen entsprechend einer vorgeladenen Wasserzeichenreferenztabelle (die Aktualisierungen unterliegen kann) und initialisert den entsprechenden Prozeß, wie Ausgabe von Hilfetexten, Rufnummern usw. Das dynamische Modul initialisiert die Komponten (27) für eine Datenübertragung per Funk und überträgt die Wasserzeicheninformation über Funk (28) an einen Wasserzeichenauswertungsserver (3).
Der Wasserzeichenauswertungsserver (3) besteht aus einer Funkkomponente mit Funkantenne 31, einem Wasserzeichenauswertungsmodul (32), einer Auswertungs- und Steuerungskomponente (33), einer Signalerzeugungs- und Signaleinspielungsmodul (34) und ggf. einem Netzanschluß (Festnetzanschluß) (35). Empfängt der Wasserzeichenauswertungsserver ein Signal über die Funkantenne (31), wird es an das Wasserzeichenauswertungsmodul (32) weitergereicht, welches die Wasserzeicheninformation decodiert und an die Komponente zur Auswertung- und Steuerung (33) weiterleitet. In dieser Komponente werden entsprechend der Wasserzeicheninformation Prozesse gestartet und ggf. eine Rückmeldung an die Empfangsstation Mobiltelephon (2) gesendet. Dazu kann die Rückmeldung entweder über die Funkkomponente (31) erfolgen, wodurch die Funkkomponente (28) des Mobiltelephons die Rückmeldung empfängt und an das Auswertungsmodul (26) übergibt. Das Empfangsmodul (26) wertet diese Rückmeldung aus und kann die entsprechende Initialisierung von Prozessen vornehmen, siehe Verarbeitung wie statisches Modul (25). Oder die Rückmeldung an das Mobiltelephon kann über die Sendestation 1 über die Signalerzeugungs- und Signaleinspielungsmodul (34) und den Netzanschluß (35) erfolgen. Dabei erhält die Sendestation (1) über den Netzanschluß (12) ein entsprechendes Signal und sendet an das Mobiltelephon (2) das Trägersignal, wie bereits beschrieben.
Das statische und dynamische Modul repräsentiert zwei Auswertungsvarianten, die das Vorgehen exemplarisch darstellen. Im konkreten Ausführungsfall könnte auch nur eine Variante oder eine abgeleitete, an die entsprechende Empfangsstation angepaßte Alternative zur Wasserzeichenauswertung umgesetzt sein. Wird im empfangenen Signal kein Wasserzeichen in (22) detektiert, wird die normale Betriebsbereitschaft des Mobiltelephons dem Benutzer zur Verfügung gestellt. Erst bei positiver Wasserzeichenfilterung, wird bzw. kann in den Auswertungsmodus geschaltet werden.
Die vorliegende Erfindung wird an dieser Ausführungsform beschrieben, die mehrere Alternativen zuläßt. So ist zum Beispiel auch ein asynchroner Betrieb denkbar: Das Mobiltelephon prüft das Trägersignal durchgehend auf Wasserzeichen und bietet bei nächster Gelegenheit einen Dienst an. Dieser Vorgang ist auch umgekehrt möglich, in diesem Fall würde die Sendestation eines Kunden das Mobiltelephon sein.
Die Empfangsstation 2 kann auch ein tragbares Geräte (Mobiltelephon, Palm, Notebook, Laptop u. ä.) mit akustischer Signalempfangsvorrichtung sein. Die Auswertungsreihenfolgen in den Auswertungsmodulen können abgestimmt auf Anwendungssituationen variieren. Weiterhin kann das Wasserzeichensignal auch direkt gesendet werden, ohne ein Trägersignal zu benötigen. Wie von einem Fachmann leicht zu erkennen ist, kann diese Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise in der Praxis umgesetzt sein.

Claims (7)

1. Empfangs- und/oder Übertragungseinrichtungen für Schallsignale sowie Informations- und Kommunikationssysteme mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung für die Verwendung zum Auslesen und Auswerten von Wasserzeicheninformationen und Initialisieren sowie Auslösen von weiteren Prozessen, Vorgängen, Übertragungen entsprechend der Wasserzeicheninformation.
2. Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 1 bei der Schallsignale als Trägersignal mit der Wasserzeicheninformation über akustische Signalempfänger aufgenommen werden.
3. Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 1 bei der Bearbeitungsmittel zur Wasserzeichenfilterung und Wasserzeichenauswertung geschaltet sind und auf das Trägersignal zum Ermitteln der Wasserzeicheninformationen reagieren und abhängig vom Wasserzeichen eine Initalisierung oder Steuerung von Prozessen auf dem Empfangs- oder Übertragungsgerät oder auf dem Informations- und Kommunikationssystem bzw. angebundenen Systemen vornimmt.
4. Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 3 bei der die Ausführungsmittel eine Wasserzeichenreferenztablle zur Speicherung vordefinierten Daten, die einer Aktualisierung unterliegen können, verwenden oder mit einem Wasserzeichenauswertungsserver kommunizieren.
5. Wasserzeichenauswertungsserver in Zusammenhang mit Anspruch 1, welche durch Funkwellen oder über einen Netzanschluß mit der nach Anspruch 1 verbunden sind und ein Wasserzeichenauswertungsmodul zur dynamischen Auswertung und Initialisierung von Prozessen besitzt. Die Prozesse können auf dem Wasserzeichenserver selbst, der Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 1 oder auf anderen angebundenen Systemen initialisiert werden.
6. Kommunikationssysteme, die nach Anspruch 5 mit dem Wasserzeichenserver Wasserzeicheninformationen austauschen und an die Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 1 senden.
7. Sendestationen zur Generierung von Wasserzeicheninformationen in Schallsignalen als Trägersignal, die mit Einrichtungen/Vorrichtungen und Geräte nach Anspruch 1 empfangen werden können und/oder sollen.
DE2000129893 2000-06-17 2000-06-17 Wasserzeichenauslese- und -auswertungstechnik in Empfangs- oder Übertragungsgeräten für Schallsignale als Trägersignal (Audiosignale, Töne, nicht hörbare Frequenzen) sowie in Informations- und Kommunikationssystemen mit akustischer Aufnahme/Eingabevorrichtung Withdrawn DE10029893A1 (de)

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