ES2449475T3 - Generador de marca de agua digital, decodificador de marca de agua digital, método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensaje binario, método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital y programa de computadora que utiliza una codificación diferencial - Google Patents

Abstract

Generador de marca de agua (101; 2400) para suministrar una señal de marca de agua (101b; 2420) en funciónde datos de mensaje binarios (101a, m; 2410), comprendiendo el generador de marca de agua: un procesador de información (303, 304, 305; 2430) configurado para repartir los datos de mensaje binariosa una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y para suministrar, en funciónde unidades de informaciones de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbitotemporal-frecuencial (b(ij); 2432) cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para unapluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y de bloques temporales, donde b(i,j)es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; y uncodificador diferencial (306; 2440) configurado para derivar una segunda representación en el ámbitotemporal-frecuencial (306a, bdiff(i,j); 2442) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial,de manera que la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenda una pluralidad devalores, donde un valor bdiff(i,j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es funciónde un valor bdiff(i,j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b(i,j) dela primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores(bdiff(i,j), bdiff(i,j- 1)) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valorcorrespondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener unacodificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y unsuministrador de señal de marca de agua (307; 2450) configurado para suministrar la señal de marca deagua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

Description

Generador de marca de agua digital, decodificador de marca de agua digital, método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensaje binario, método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital y programa de computadora que utiliza una codificación diferencial

Campo Técnico

[0001] Las modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un generador de marca de agua digital para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales modalidades de acuerdo con la invención se refieren a un decodificador de marca de agua digital para proporcionar datos binarios de mensajes en dependencia de una señal de marca de agua. Adicionales modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales modalidades de acuerdo con la invención se relaciona con un método para proporcionar los datos binarios de mensajes en la dependencia de una señal de marca de agua. Adicionales modalidades están relacionadas con los programas de computadora correspondientes.

[0002] Algunas modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un robusto sistema de marca de agua digital de audio de baja complejidad.

Antecedentes de la Invención

[0003] En muchas aplicaciones técnicas, se desea incluir una información adicional en una señal que representa la información o datos útiles o "datos principales" como, por ejemplo, una señal de audio, una señal de vídeo, gráficos, una cantidad de medición y así sucesivamente. En muchos casos, se desea incluir la información adicional tal que la información adicional está enlazada a los datos principales (por ejemplo, datos de audio, datos de vídeo, datos de imágenes fijas, datos de medición, datos de texto, etc.) en una forma que no es perceptible por un usuario de los datos mencionados. También, en algunos casos es deseable incluir los datos adicionales tales que los datos adicionales no son fácilmente extraíbles de los datos principales (por ejemplo, datos de audio, datos de vídeo, datos de imágenes fijas, datos de medición, y así sucesivamente).

[0004] Esto es particularmente cierto en las aplicaciones en las que es deseable para implementar administración de derechos digitales. Sin embargo, a veces se desea simplemente añadir información lateral o secundaria sustancialmente imperceptible a los datos útiles. Por ejemplo, en algunos casos es deseable añadir información lateral a los datos de audio, de tal manera que la información lateral proporciona una información sobre la fuente de los datos de audio, el contenido de los datos de audio, los derechos relacionados con los datos de audio y así sucesivamente.

[0005] Para incrustar datos adicionales en datos útiles o "datos principales", un concepto llamado "marca de agua digital" puede ser utilizado. Conceptos de marcas de agua se han discutido en la literatura para muy diferentes tipos de datos útiles, como datos de audio, datos de imágenes fijas, datos de video, datos de texto y así sucesivamente.

[0006] A continuación, se darán algunas referencias en donde los conceptos de marcas de agua se discuten. Sin embargo, la atención del lector se dirige también al vasto campo de la literatura de libros de texto y publicaciones relacionadas con marcas de agua digitales para más detalles.

[0007] DE-196 40 814 C2 describe un método de codificación para la introducción de una señal no audible datos en una señal de audio y un método para decodificar una señal de datos, que está incluido en una señal de audio en una forma no audible. El método de codificación para la introducción de una señal no audible datos en una señal de audio comprende la conversión de la señal de audio en el dominio espectral. El método de codificación comprende también la determinación del umbral de enmascaramiento de la señal de audio y suministar una señal de seudo ruido. El método de codificación también comprende proporcionar la señal de datos y multiplicando la señal de seudo ruido con la señal de datos, a fin de obtener una señal de datos de dispersión en frecuencia. El método de codificación comprende también la ponderación de la señal de datos de propagación con el umbral de enmascaramiento y la superposición de la señal de audio y la señal de datos ponderada.

[0008] Además, el documento WO 93/07689 describe un método y aparato para la identificación automática de un programa emitido por una estación de radio o por un canal de televisión, o grabada en un medio, mediante la adición de un mensaje codificado inaudible para la señal de sonido del programa, el mensaje identifica el canal o de la estación de difusión, el programa y / o la fecha exacta. En una modalidad discutida en dicho documento, la señal de sonido se transmite a través de un convertidor analógico-digital a un procesador de datos que permita componentes de frecuencia que se separan, y permitiendo a la energía en algunos de los componentes de frecuencia que sea alterada de una manera predeterminada para formar un mensaje de identificación codificado. La salida del procesador de datos está conectada por un convertidor digital-analógico a una salida de audio para la radiodifusión o grabación de la señal de sonido. En otra modalidad discutida en dicho documento, un paso de banda analógico se emplea para separar una banda de frecuencias de la señal de sonido, de manera que la energía en la banda separada puede ser así alterada para codificar la señal de sonido.

[0009] La patente de los E.U.A. No. 5,450,490 describe un aparato y métodos para la inclusión de un código que tiene al menos un componente de frecuencia de código en una señal de audio. Las capacidades de los diversos componentes de frecuencia en la señal de audio para enmascarar el componente de frecuencia de código para la audición humana se evalúan y sobre la base de estas evaluaciones se asigna una amplitud de la componente de frecuencia de código. Métodos y aparatos para la detección de un código en una señal de audio codificada también se describen. Un componente de frecuencia de código en la señal de audio codificada se detecta sobre la base de una amplitud de código esperado o sobre una amplitud del ruido dentro de un rango de frecuencias de audio, incluyendo la frecuencia del componente de código.

[0010] WO 94/11989 describe un método y aparato para codificar/descodificar segmentos de difusión o grabados y supervisar la exposición del auditorio a los mismos. Se describen métodos y aparatos para codificar y descodificar información en difusiones o señales de segmento grabados. En una modalidad descrita en el documento, un sistema de supervisión de auditorio codifica información de identificación en la porción de señal de audio de una difusión o un segmento grabado utilizando codificación de espectro expandido. El dispositivo de supervisión recibe una versión reproducida acústicamente de la difusión o señal grabada mediante un micrófono, descodifica la información de identificación de la porción de señal de audio a pesar de interferencia ambiente significante y almacena esta información, proporcionando automáticamente un diario para el miembro del auditorio, que posteriormente se carga a una instalación centralizada. Un dispositivo de supervisión separado descodifica información adicional de la señal de difusión, que se acopla con la información diaria de auditorio en la instalación central. Este monitor puede enviar simultáneamente datos a la instalación centralizada utilizando una línea de teléfono de conexión por línea conmutada, y recibe datos de la instalación centralizada a través de una señal codificada utilizando una técnica de espectro expandido y modulada con una señal de difusión de una tercera parte.

[0011] WO 95/27349 describe aparatos y métodos que incluyen códigos en señales de audio y descodificación. Un aparato y métodos para incluir un código que tiene cuando menos un componente de frecuencia de código en una señal de audio, se describe. Las capacidades de los diversos componentes de frecuencia en la señal de audio para enmascarar el componente de frecuencia de código a la audición humana y basado en estas evaluaciones, una amplitud se asigna a los componentes de frecuencia de código. Métodos y aparatos para detectar un código en una señal de audio codificada también se describen. Un componente de frecuencia de código en la señal de audio codificada se detecta con base en una amplitud de código esperada o en una amplitud de interferencia dentro de un intervalo de componentes de frecuencia de audio incluyendo la frecuencia del componente de código.

[0012] DE 10 2008 014311 A1 describe una técnica de marcado de agua robusta para incrustar marcas de agua propagadas por espectro en una corriente de datos de audio.

[0013] Sin embargo, en los sistemas de marca de agua digital conocidos, surgen cuestiones de confiabilidad de la señal de marca o marca de agua digital afectado por un desplazamiento Doppler que puede ocurrir por ejemplo debido a un movimiento de un aparato que recibe la señal de marca de agua digital o en el caso de una discordancia de osciladores locales en el lado del generador de marca de agua digital y en el lado del descodificador de sello de marca de agua digital.

[0014] En vista de esta situación, un objeto de la presente invención es crear un concepto de sello de marca de agua digital y un concepto de detección de marca de agua digital, que permite una mejorada confiabilidad en el caso de un desplazamiento de frecuencia Doppler que afecta la señal de marca de agua digital o en el caso que hay una desviación de frecuencia entre los osciladores locales del generador de marca de agua digital y el descodificador de marca de agua digital.

Resumen de la invención

[0015] Este objeto se logra por un generador de marcas o sellos de agua digitales de acuerdo con la reivindicación 1, un descodificador de marca de agua digital de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, un método para proporcionar una señal de marca de agua digital dependiendo de datos de mensaje binario de acuerdo con la reivindicación 13, un método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital de acuerdo con la reivindicación 14 y un programa de computadora de acuerdo con la reivindicación 15.

[0016] Una modalidad de acuerdo con la invención crea un generador de marca de agua digital para proporcionar una señal de marca de agua en dependencia de datos de mensaje binario. El generador de marca de agua comprende un procesador de información configurado para proporcionar, en dependencia de unidades de información (por ejemplo bits) de los datos de mensaje binario, una primera representación de dominio-frecuenciatiempo, valores de los cuales representan los datos de mensaje binario. El generador de marca de agua digital también comprende un codificador diferencial configurado para derivar una segunda representación de dominiofrecuencia-tiempo de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, de manera tal que la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo comprende una pluralidad de valores, en donde una diferencia entre dos valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo, representa un valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, para obtener una codificación de diferencia de los valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. El generador de marca de agua digital también comprende un proveedor de señal de marca de agua digital configurado para proporcionar la señal de marca de agua digital en base a la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0017] Es la idea de la presente invención que una señal con marca de agua digital es particularmente robusta con respecto a una degradación, por ejemplo, por el efecto Doppler, si valores de dominio-frecuencia-tiempo adyacentes (por ejemplo asociados con bandas de frecuencia adyacente o intervalos de bit) se codifican tal que una diferencia entre las características de estas porciones de señal adyacentes, est6as características se representan por los valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo, permite concluir en forma única al valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. En otras palabras, la codificación de diferencial en el dominio-frecuencia-tiempo permite la generación de una señal con marca de agua digital robusto, por ejemplo al proporcionar una señal de audio de dominio-frecuencia-tiempo, el contenido de audio de marca de agua digital del cual se determina por la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0018] De esta manera, se logra robustez mejorada contra movimiento y desigualdad de frecuencia de los osciladores locales por la modulación diferencial. De hecho, el efecto Doppler, que se provoca por ejemplo, por un movimiento de un transductor de señal que proporciona la señal de audio con marca de agua digital a un descodificador de marca de agua digital, y desigualdades de frecuencia llevan a una rotación de una constelación de modulación, por ejemplo una constelación de Codificación por Cambio/Desplazamiento de Fase Binaria (BPSK = Binary Fase-Shift Keying). El efecto nocivo de este desplazamiento Doppler o desigualdad de frecuencia puede reducirse o eliminarse por completo por la codificación diferencial. De esta manera, la codificación diferencial tiene el efecto de que la señal con marca de agua digital, que se proporciona en base a la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo, es insensible respecto a una rotación de dos bits en un plano complejo.

[0019] En una modalidad preferida, el procesador de información se configura para proporcionar la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, de manera tal que los valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, representan los datos de mensaje binario en la forma de un patrón binario. En este caso, el codificador diferencial se configura para derivar la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo tal que haya un cambio de fase entre dos valores subsecuentes de la segunda representación de dominio-frecuenciatiempo si un valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo toma un primer valor, y tal que no haya cambio de fase entre valores subsecuentes de la segunda representación de dominio-frecuenciatiempo si un valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo toma un segundo valor, que es diferente de un primer valor.

[0020] En una modalidad preferida, el proveedor de señal con marca de agua digital se configura para proporcionar una señal de audio en base a la segundo representación de dominio-frecuencia-tiempo, de manera tal que un componente de frecuencia de marca de agua digital de la señal con marca de agua digital comprende un cambio de fase uniforme o escalonado en respuesta a un primer valor de la primera representación de dominio-frecuenciatiempo, y tal que un componente de frecuencia de marca de agua digital de la señal con marca de agua digital comprende una fase constante temporal en respuesta a un segundo valor de la primera representación de dominiofrecuencia-tiempo, que es diferente del primer valor.

[0021] En una modalidad preferida, el proveedor de señal con marca de agua digital se configura para proporcionar una primer forma de onda de conformado de bit, en respuesta a un primer valor de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo, y para proporcionar una segunda forma de onda de conformado de bit, en respuesta a un segundo valor de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo. El proveedor de señal con marca de agua digital se configura para incluir en la señal con marca de agua digital una superposición ponderada o no ponderada de las versiones desplazadas en tiempo de la misma forma de onda de conformado de bit en respuesta a la presencia de un primer valor en la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, y para incluir en la señal con marca de agua digital una superposición ponderada o no ponderada de las versiones desplazadas en tiempo de una primer forma de onda de conformado de bit y de una segunda forma de onda de conformado de bit, en respuesta a la presencia de un segundo valor, que es diferente al primer valor, en la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. Está modalidad acarrea la ventaja de que la suma (o superposición) de las versiones desplazadas en tiempo de la misma forma de onda de conformado de bit pueden distinguirse fácilmente de una suma (o superposición) de una primer forma de onda de conformado de bit y una segunda forma de onda de conformado de bit, si las formas de onda de conformado de bit son suficientemente diferentes. Como subsecuentes formas de onda de conformado de bits se afectan por un canal, mediante lo cual la señal con marca de agua digital se transmite, en la misma o al menos aproximadamente la misma manera es simple concluir el valor de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, debido a la recepción de dos formas de onda de conformado de bit (idénticas o aproximadamente idénticas) permite la conclusión de que el valor de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo estaba en el primer estado (por ejemplo +1). De manera similar, la recepción de cualesquiera dos formas de onda de conformado de bit significantemente diferentes permite la conclusión de que el valor de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo estaba en el segundo estado (por ejemplo -1).

[0022] En una modalidad preferida, la segunda forma de onda de conformado de bit es una versión inversa de la primera forma de onda de conformado de bit. Esto permite concluir fácilmente al valor de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo con un esfuerzo de filtrado mínimo y/o esfuerzo de correlación.

[0023] Una modalidad preferida de la invención crea un descodificador con marca de agua digital para proporcionar datos de mensaje binario, en dependencia de una señal con marca de agua digital. El descodificador de marca de agua digital comprende un proveedor de representación de dominio-frecuencia-tiempo configurado para proporcionar una primera representación de dominio-frecuencia-tiempo de la señal con marca de agua digital. El descodificador de marca de agua digital también comprende un descodificador diferencial configurado para derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo de la primera representación de dominio-frecuenciatiempo, de manera tal que los valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo dependen de diferencias de fase entre dos correspondientes valores (y de preferencia adyacentes) de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. El descodificador de marca de agua digital también comprende un determinador de sincronización configurado para obtener una información de sincronización en base a la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo. El descodificador de marca de agua digital también comprende un extractor de marca de agua digital configurado para extraer los datos de mensaje binario de la primera representación de dominiofrecuencia-tiempo de la señal con marca de agua digital o de la segunda representación de dominio-frecuenciatiempo de la señal con marca de agua digital utilizando la información de sincronización.

[0024] Otra modalidad de acuerdo con la invención crea un descodificador de marca de agua digital para proporcionar datos de mensaje binario dependiendo de una señal con marca de agua digital. El descodificador de marca de agua digital comprende un proveedor de representación de dominio-frecuencia-tiempo, configurado para proporcionar una primera representación de dominio-frecuencia-tiempo de la señal de marca de agua digital y un descodificador diferencial. El descodificador diferencial se configura para derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo a partir de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, tal que valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo dependen de diferencias de fase entre dos valores correspondientes de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. El descodificador de marca de agua digital también comprende un extractor de marca de agua digital configurado para extraer los datos de mensaje binario de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0025] Estas modalidades de acuerdo con la invención se basan en el hallazgo de que la confiabilidad de descodificación de marca de agua digital puede mejorarse al evaluar diferencias de fase entre valores adyacentes de una primer representación de dominio-frecuencia-tiempo, que representa, por ejemplo amplitudes o energías y fases de una señal con marca de agua digital en diferentes bandas de frecuencia para una pluralidad de intervalos de tiempo. Se ha encontrado que diferencias entre valores adyacentes (por ejemplo temporalmente adyacentes o adyacentes en frecuencia) de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, que por ejemplo pueden derivarse de la señal de audio con marca de agua digital que utilizando un banco de filtro o utilizando una transformadora Fourier o una transformada MDCT, son típicamente robustas respecto a muchas distorsiones de canal típicas, como cambios suficientemente lentos del canal, o desplazamiento de frecuencia Doppler, y así en adelante. De acuerdo con esto, la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo puede obtenerse de una forma confiable y la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo por lo tanto es insensible respecto a cambios del canal, mediante lo cual la señal con marca de agua digital se transmite. De acuerdo con esto, el descodificador de marca de agua digital anteriormente descrito proporciona un muy alto grado de confiabilidad.

[0026] En una modalidad preferida, el proveedor de dominio-frecuencia-tiempo se configura para proporcionar, para una pluralidad de bandas de frecuencia y para una pluralidad de intervalos de tiempo, coeficientes de bit suave que describen una amplitud y una fase de la señal con marca de agua digital en las respectivas bandas de frecuencia e intervalos de tiempo. El descodificador diferencial se configura para determinar un valor de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo asociada con una banda de frecuencia determinada y un intervalote tiempo determinado en base a dos valores correspondientes de la primera representación de dominio-frecuenciatiempo, o una versión previamente procesada de la misma. Utilizando dos valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo a fin de obtener un valor de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo, es posible evaluar las diferencias de fase entre los dos valores de la primera representación de dominio-frecuenciatiempo. El procesamiento puede realizarse en base a valores reales y/o valores complejos. De acuerdo con esto, cualesquiera cambios lentos del canal, que no tienen un impacto fuertemente diferente sobre valores adyacentes de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, pueden compensarse aproximadamente al utilizar dos valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo a fin de obtener valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0027] En una modalidad preferida, el descodificador de marca de agua digital comprende un banco de filtros para análisis configurado para convolucionar la señal con marca de agua digital, o su versión de conversión de multicanales a estéreo de la misma, con una función de formación de bit. En este caso, el descodificador de marca de agua digital se configura para mostrar en tiempo un resultado de la convolución, a fin de obtener valores discretos en tiempo de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. El descodificador de marca de agua digital se configura para ajustar una sincronización empleada para un muestreado de resultado de la convolución a una resolución de sub-intervalo-bit dependiendo de una información de sincronización, a fin de llevar al máximo la proporción de señal-a-ruido y reducir al mínimo una proporción de interferencia de símbolo. Se ha encontrado que la salida de este banco de filtros de análisis es bien adecuada para servir como la primera representación de dominiofrecuencia-tiempo para la descodificación diferencial. También, se ha encontrado que la descodificación diferencial proporciona resultados razonables para la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, incluso si hay un ligero desalineamiento de la sincronización empleada para muestrear el resultado de la convolución.

[0028] En una modalidad preferida, el descodificador diferencial se configura para derivar la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo independientemente para bandas de frecuencia diferentes, de manera tal que las rotaciones de fase diferentes de la señal con marca de agua digital en diferentes bandas de frecuencia se compensan de manera independiente. El determinador de sincronización o el descodificador de marca de agua digital se configuran para procesar en forma conjunta un juego de valores de la segunda representación de dominiofrecuencia-tiempo asociados con una porción de tiempo determinada y bandas de frecuencia diferentes, para obtener una información de sincronización o un bit de los datos de mensaje binarios. Se ha encontrado que descodificación diferencial permite un procesamiento conjunto confiable de valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo incluso sin utilizar un corrector de canal e incluso sin conocimiento respecto a un estado de canal. De acuerdo con esto, el concepto inventivo permite una implementación particularmente eficiente.

[0029] Una modalidad de acuerdo con la invención crea un dispositivo para evaluación de marca de agua digital portátil. El dispositivo para evaluación de marca de agua digital portátil comprende un micrófono configurado para proporcionar una señal de micrófono eléctrico y un descodificador de marca de agua digital, como se discutió anteriormente. El descodificador de marca de agua digital se configura para recibir la señal de micrófono como la señal con marca de agua digital. Se ha encontrado que el descodificador de marca de agua digital de la invención puede aplicarse con ventaja particular en este dispositivo de evaluación de marca de agua digital portátil, que evalúa una señal de audio recibida por un micrófono, debido a que el descodificador de marca de agua digital es particularmente insensible a distorsiones de canal típicas como, por ejemplo desplazamientos Doppler, nulas funciones de transferencia y así en adelante.

[0030] Adicionales modalidades de acuerdo con la invención crean un método para proporcionar una señal de marca de agua digital dependiendo de datos de mensajes binarios y un método para proporcionar datos de mensajes binarios dependiendo de una señal de marca de agua digital. Algunas modalidades adicionales crean programas de computadora para realizar los métodos. Los métodos y los programas de computadora se basan en los mismos hallazgos que el aparato anteriormente descrito.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0031] Modalidades de acuerdo con la invención se describirán subsecuentemente tomando referencia a las figuras anexas, en donde:

La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de bloques de un insertador de marca de agua digital de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de bloques de un descodificador de marca de agua digital, de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 3 muestra un diagrama esquemático de bloques detallado de un generador de marca de agua digital de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 4 muestra un diagrama esquemático de bloques detallado de un modulador, para utilizar en una modalidad de la invención;

La Figura 5 muestra un diagrama esquemático de bloques detallado de un módulo de procesamiento psicoacústico para utilizar en una modalidad de la invención;

La Figura 6 muestra un diagrama esquemático de bloques de un procesador de modelo psicoacústico para utilizar en una modalidad de la invención;

La Figura 7 muestra una representación gráfica de un espectro de energía de una salida de señal de audio por el bloque 801 sobre frecuencia;

La Figura 8 muestra una representación gráfica de un espectro de energía de una salida de señal de audio por el bloque 802 sobre frecuencia;

La Figura 9 muestra un diagrama esquemático de bloques de un cálculo de amplitud;

La Figura 10a muestra un diagrama esquemático de bloques de un modulador;

La Figura 10b muestra una representación gráfica de la ubicación de coeficientes en la reivindicación de frecuencia

tiempo; Las Figuras 11a y 11b muestran diagramas esquemáticos de bloques de alternativas de implementación del módulo de sincronización;

La Figura 12a muestra una representación gráfica del problema de hallar el alineamiento temporal de una marca de agua digital;

La Figura 12b muestra una representación gráfica del problema de identificar el inicio de mensaje; La Figura 12c muestra una representación gráfica de un alineamiento temporal de secuencias de sincronización en un modo de sincronización de mensaje completo;

La Figura 12d muestra una representación gráfica del alineamiento temporal de las secuencias de sincronización en un modo de sincronización de mensaje parcial; La Figura 12e muestra una representación gráfica de datos de alimentación del módulo de sincronización; La Figura 12f muestra una representación gráfica de un concepto para identificar un bit de sincronización; La Figura 12g muestra un diagrama esquemático de bloques de un correlacionador de firma de sincronización;

La Figura 13a muestra una representación gráfica de un ejemplo de concentrado temporal; La Figura 13b muestra una representación gráfica de un ejemplo para una multiplicación a manera de elemento entre bits y secuencias de concentrado;

La Figura 13c muestra una representación gráfica de una salida del correlacionador de firma de sincronización

después de promedio temporal; La Figura 13d muestra una representación gráfica de la salida de un correlacionador de firma de sincronización filtrado con sincronización con la función de autocorrelación de la firma de sincronización;

La Figura 14 muestra un diagrama esquemático de bloques de un extractor de marca de agua digital de acuerdo con

una modalidad de la invención; La Figura 15 muestra una representación esquemática de una selección de una parte de la representación de dominio-frecuencia-tiempo como un mensaje candidato;

La Figura 16 muestra un diagrama esquemático de bloques de un módulo de análisis; La Figura 17a muestra una representación gráfica de una salida de un correlacionador de sincronización; La Figura 17b muestra una representación gráfica de mensajes descodificados; La Figura 17c muestra una representación gráfica de una posición de sincronización que se extrae de una señal de

marca de agua digital;

La Figura 18a muestra una representación gráfica de una carga útil, una carga útil con secuencia de terminación Viterbi, una carga útil codificada Viterbi y una versión codificada de repetición de la carga útil codificada Viterbi; La Figura 18b muestra una representación gráfica de sub-portadoras utilizadas para incrustar una señal de marca de

agua digital; La Figura 19 muestra una representación gráfica de un mensaje no codificado, de un mensaje codificado, un

mensaje de sincronización y una señal de marca de agua digital, en donde la secuencia de sincronización se aplica a los mensajes; La Figura 20 muestra una representación esquemática de una primera etapa de un concepto así llamado

“sincronización ABC”; La Figura 21 muestra una representación gráfica de una segunda etapa del concepto así llamado “sincronización ABC”;

La Figura 22 muestra una representación gráfica de una tercera etapa del concepto así llamado “sincronización ABC”;

La Figura 23 muestra una representación gráfica de un mensaje que comprende una carga útil y una porción CRC;

La Figura 24 muestra un diagrama esquemático de bloques de un generador de marca de agua digital de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 25 muestra un diagrama esquemático de bloques de un descodificador de marca o marca de agua digital de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 26 muestra un diagrama esquemático de bloques de un descodificador de marca o marca de agua digital de acuerdo con una modalidad de la invención; y

La Figura 27 muestra un diagrama esquemático de bloques de un dispositivo de evaluación de marca de agua digital portátil de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 28 muestra un diagrama de flujo de un método para proporcionar una señal con marca de agua digital en dependencia de una señal de marca de agua digital; y

La Figura 29 muestra un diagrama de flujo de un método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital.

Descripción Detallada de las Modalidades

1. Generación de marca de agua digital

1.1 Generador de marca de agua digital de acuerdo con la Figura 24

[0032] A continuación, un generador de marca de agua digital 2400 se describirá tomando referencia a 24, que muestra el diagrama esquemático de bloques de este generador de marca de agua digital. El generador de marca de agua digital se configura para recibir datos de mensaje binario 2410 y proporcionar en base a ello, una señal de marca de agua digital 2420. El generador de marca de agua digital 2400 comprende un procesador de información 2430, que se configura para proporcionar, dependiendo de las unidades de información (por ejemplo, bits) de los datos de mensaje binario 2410, una primer representación de dominio-frecuencia-tiempo 2432 valores de la cual representan los datos de mensaje binario 2410. El generador de marca de agua digital 2400 también comprende un codificador diferencial 2440, que se configura para derivar una segunda representación de dominio-frecuenciatiempo 2442 de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2432, tal que la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo 2442 comprende una pluralidad de valores, en donde una diferencia entre dos valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo 2442 representa un valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2432, a fin de obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2432. El generador de marca de agua 2400 también comprende un proveedor de señal con marca de agua digital 2450, que se configura para proporcionar la señal de marca de agua digital 2420 en base a la segunda representación dominio-frecuencia-tiempo 2442.

[0033] El generador de marca de agua digital 2400 puede suplementarse por cualquiera de las características y funcionalidades discutidas con más detalle en la sección 3 siguiente.

1.2 Método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensaje binario de acuerdo con la Figura 28

[0034] A continuación, se explicará un método para proporcionar una señal de marca de agua digital dependiendo de los datos de mensaje binario tomando referencia a la Figura 28, que muestra un diagrama de flujo de este método. El método 2800 de la Figura 28 comprende una etapa 2810 de proporcionar, dependiendo de las unidades de información de los datos de mensaje binario, una primera representación de dominio-frecuencia-tiempo, de la cual los valores representan los datos de mensaje binario. El método 2800 también comprende una etapa 2820 de derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo a partir de la primera representación de dominiofrecuencia-tiempo, tal que la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo comprende una pluralidad de valores, en donde una diferencia entre dos valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo representa un valor correspondiente de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo a fin de obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo. El método 2800 también comprende una etapa 2830 de proporcionar la señal de marca de agua digital en base a la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0035] En forma natural, el método 2800 puede suplementarse por cualquiera de las características y funcionalidades aquí discutidas, también con respecto al aparato de la invención.

2. Descodificación de marca de agua digital

2.1 Descodificador de marca de agua digital de acuerdo con la Figura 2

[0036] A continuación, un descodificador de marca de agua digital 2500 se describirá haciendo referencia a la Figura 25, que muestra un diagrama esquemático de bloques de este descodificador de marca de agua digital.

[0037] El descodificador de marca de agua digital 2500 se configura para proporcionar datos de mensaje binario 2520, dependiendo de una señal de marca de agua digital 2510. El descodificador de marca de agua digital 2500 comprende un proveedor de representación de dominio-frecuencia-tiempo 2530, que se configura para proporcionar una primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2532 de la señal de marca de agua digital 2510. El descodificador de marca de agua digital 2500 también comprende un descodificador diferencial 2540, que se configura para derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo 2542 a partir de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2532, tal que los valores de la segunda representación de dominiofrecuencia-tiempo 2542 dependen de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (y de preferencia adyacentes) de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2532.

[0038] Naturalmente, el descodificador de marca de agua digital 2500 puede ser suplementado por cualquiera de las características y funcionalidades aquí discutidos respecto a la descodificación de marca de agua digital.

2.2 Descodificador de marca de agua digital de acuerdo con la Figura 26

[0039] A continuación, se describirá un decodificador de marca de agua digital 2600 haciendo referencia a la Figura 26, que muestra un diagrama de bloques esquemático de este decodificador de marca de agua digital. El descodificador de marca de agua digital 2600 se configura para recibir una señal de marca agua digital 2610 y proporcionar, en base a ello, datos de mensaje binario 2620. El descodificador de marca de agua digital 2600 comprende un proveedor de representación de dominio-frecuencia-tiempo 2630 configurado para proporcionar una primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2632 de la señal de marca de agua 2610. El descodificador de marca de agua digital 2600 también comprende un descodificador diferencial 2640 configurado para derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo 2642 de la primera representación de dominio-frecuenciatiempo 2632, tal que los valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo dependen de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (y de preferencia temporalmente adyacentes o adyacentes en frecuencia) de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo 2632. El descodificador de marca de agua digital 2600 también comprende un extractor de marca de agua digital 2650, que se configura para extraer los datos de mensaje binario 2620 de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo 2642.

[0040] Naturalmente, el descodificador de marca de agua digital 2600 puede suplementarse por cualquiera de los medios y funcionalidades aquí discutidos respecto a la descodificación de marca de agua digital.

2.3. Dispositivo de evaluación de marca de agua digital de conformidad con la Figura 27

[0041] A continuación, un dispositivo de evaluación de marca de agua digital portátil se describirá, haciendo referencia a la Figura 27, que muestra un diagrama esquemático de bloques de este dispositivo 2700.

[0042] El dispositivo de evaluación de marca de agua digital portátil 2700 comprende un micrófono 2710 configurado para proporcionar una señal de micrófono eléctrico 2712. El dispositivo de evaluación de marca de agua digital portátil 2700 también comprende un descodificador de marca de agua digital 2720, que puede ser idéntico a los descodificadores de marca de agua digital aquí descritos. El descodificador de marca de agua digital 2720 se configura para recibir la señal de micrófono 2712 como una señal con marca de agua digital para proporcionar datos de mensaje binario 2722 en base a ello.

[0043] Naturalmente, el descodificador de marca de agua digital 2720 puede suplementarse por cualquiera de los medios y funcionalidades aquí descritos respecto al descodificador de marca de agua digital.

2.4. Método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital de acuerdo con la Figura 29

[0044] A continuación, un método 2900 para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital, se describirá haciendo referencia a la Figura 29, que muestra un diagrama de flujo de este método.

[0045] El método 2900 comprende una etapa 2910 de proporcionar una primera representación de dominiofrecuencia-tiempo de la señal de marca de agua digital. El método 2900 también comprende una etapa 2920 de derivar una segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo de la primera representación de dominiofrecuencia-tiempo, tal que los valores de la segunda representación de dominio-frecuencia-tiempo dependen de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (y de preferencia adyacentes) de la primera representación de dominio-frecuencia-tiempo.

[0046] El método 2900 también comprende una etapa 2930 de utilizar la segunda representación de dominiofrecuencia-tiempo para determinar una información de sincronización, que se utiliza para proporcionar los datos de mensaje binario o extraer los datos de mensaje binario de la señal con marca de agua digital.

[0047] El método 2900 puede ser suplementado por cualquiera de las características y funcionalidades aquí descritas respecto al descodificado de marca de agua digital.

3. Descripción del Sistema

[0048] A continuación, se describirá un sistema para transmisión de marca de agua digital, que comprende un insertador de marca de agua digital y un descodificador de marca de agua digital. Naturalmente, el insertador de marca de agua digital y el descodificador de marca de agua digital pueden emplearse independientemente entre sí.

[0049] Para la descripción del sistema, un enfoque jerárquico del sistema aquí se elige. Primero, se distingue entre codificador y descodificador. Después, en las secciones 3.1 a 3.5 se describe en detalle cada bloque de procesamiento.

[0050] La estructura básica del sistema puede verse en las Figuras 1 y 2, que ilustran el lado codificador y descodificador, respectivamente. La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de bloques de un insertador de marca de agua digital 100. En el lado codificador, la señal de marca de agua digital 101b se genera en el bloque de procesamiento 101 (también designado como generador de marca de agua digital) a partir de datos binarios 101a y en base a información 104, 105 intercambia con el módulo de procesamiento psicoacústico 102. La información que se proporciona del bloque 102 típicamente garantiza que la marca de agua digital sea inaudible. La marca de agua digital producida por el generador de marca de agua digital 101 después se agrega a la señal de audio 106. La señal de marca de agua digital 107 puede entonces ser transmitida, almacenada o procesada adicionalmente. En caso de un archivo de multimedia, por ejemplo un archivo de audio-video, se requiere agregar un retardo adecuado a la corriente de video para no perder la sincronía de audio-video. En caso de una señal de audio de múltiples canales, cada canal se procesa por separado como se explica en este documento. Los bloques de procesamiento 101 (generador de marca de agua digital) y 102 (módulo de procesamiento psicoacústico) se explican en detalle en las Secciones 3.1 y 3.2, respectivamente.

[0051] El lado descodificador se ilustra en la Figura 2, que muestra un diagrama esquemático de bloques de un detector de marca de agua digital 200. Una señal de audio con marca de agua digital 200a, por ejemplo registrada por un micrófono, se hace disponible al sistema 200. Un primer bloque 203, que también se designa como un módulo de análisis, desmodula y transforma los datos (por ejemplo, la señal de audio con marca de agua digital) en dominio de tiempo/frecuencia (de esta manera obteniendo una representación de dominio-frecuencia-tiempo 204 de la señal de audio con marca de agua digital 200a) la pasa al módulo de sincronización 201, que analiza la señal de alimentación 204 y transporta una sincronización temporal, es decir determina el alineamiento temporal de los datos codificados (por ejemplo de los datos de marca de agua digital codificados respecto a la representación de dominiofrecuencia-tiempo). Esta información (por ejemplo, la información de sincronización resultante 205) se da al extractor de marca de agua digital 202, que descodifica los datos (y consecuentemente proporciona los datos binarios 202a, que representan el contenido de datos de la señal de audio con marca de agua digital 200a).

3.1 El generador de marca de agua digital 101

[0052] El generador de marca de agua digital 101 se ilustra en detalla en la Figura 3. Datos binarios (expresados como ±1) para ocultar la señal de audio 106 se dan al generador de marca de agua digital 101. El bloque 301 organiza los datos 101a en un paquete de igual longitud Mp. Se agregan bits suplementarios (por ejemplo, añadidos) para propósitos de señalización a cada paquete. Sea Ms que denote su número. Su uso se explicará en detalle en la Sección 3.5. Hay que notar que a continuación cada paquete de bits de carga útil junto con los bits suplementarios de señalización se denota mensaje.

[0053] Cada mensaje 301a de longitud Nm = Ms + Mp, se transfiere al bloque de procesamiento 302, el codificador de canal, que es responsable por codificar los bits para protección contra errores. Una modalidad posible de este módulo consiste de un codificador convolucional junto con un intercalador. La proporción del codificador convolucional influencia enormemente el grado total de protección contra errores del sistema de marca de agua digital. El intercalador, por otra parte, lleva protección contra ráfagas de interferencia o ruido. El intervalo de operación del intercalador puede estar limitado a un mensaje, pero también puede extenderse a más mensajes. Sea Rc que denote la proporción de código, por ejemplo 1/4. El número de bits codificados por cada mensaje es Nm/Rc. El codificador de canal proporciona por ejemplo, un mensaje binario codificado 302a.

[0054] El siguiente bloque de procesamiento, 303 transporta una propagación o ensanchado en dominio de frecuencia. A fin de lograr suficiente proporción de señal a interferencia, la información (por ejemplo, la información del mensaje binario 302a) se propaga y transmite en Nf sub-bandas cuidadosamente seleccionadas. Su posición exacta en frecuencia se decide a priori y se conoce tanto para el codificador como el descodificador. Detalles en la selección de este parámetro de sistema importante se dan en la Sección 3.2.2. La propagación en frecuencia se determina por la secuencia de propagación Cf con tamaño Nf X1. La salida 303 del bloque 303 consiste de Nf Corrientes de bits, una por cada sub-banda. La corriente de bits i-ésima se obtiene al multiplicar el bit de alimentación con el componente i-ésimo de la secuencia de propagación Cf. La propagación más simple consiste de copiar la corriente de bits a cada corriente de salida, es decir uso de una secuencia de propagación de todos los unos.

[0055] El bloque 304, que también se designa como un insertador de esquema de sincronización, agrega una señal de sincronización a la corriente de bits. Una sincronización robusta es importante ya que el descodificador no sabe el alineamiento temporal ni de bits ni de la estructura de datos, es decir, cuando empieza cada mensaje. La señal de sincronización consiste de Ns secuencias de Nf bits cada una. Las secuencias son elementos de forma multiplicada y periódicamente a la corriente de bit (o Corrientes de bits 303a). Por ejemplo, sean a, b, y c, las Ns = 3 secuencias de sincronización (también designadas como secuencias de propagación de sincronización). El bloque 304 multiplica a al primer bit de propagación, b al segundo bit de propagación y c al tercer bit de propagación. Para los siguientes bits, el proceso se itera periódicamente, es decir a al cuarto bit, b para el quinto bit y así en adelante. De acuerdo con esto, se obtiene una información de sincronización-información combinada 304a. Las secuencias de sincronización (también designadas como secuencias de propagación de sincronización) se eligen cuidadosamente para reducir al mínimo el riesgo de una sincronización falsa. Se dan más detalles en la Sección

3.4. También, habrá de notarse que una secuencia a, b, c,... puede ser considerada como una secuencia de secuencias de propagación de sincronización.

[0056] El bloque 305 transporta una propagación en dominio de tiempo. Cada bit de propagación a la entrada, es decir un vector de longitud Nf, se repite en dominio de tiempo Nt tiempos. De manera similar a la propagación en frecuencia, definimos una secuencia de propagación ct con tamaño Ntx1. La repetición temporal i-ésima se multiplica con el componente i-ésimo de ct.

[0057] Las operaciones de los bloques 302 a 305 pueden ponerse en términos matemáticos como sigue. Sea m de tamaño 1 un mensaje codificador, salida de 302. La salida 303a (que puede considerarse como una representación de información de propagación R) del bloque 303 es

cf · m con tamaño Nf x Nm/Rc

(1)

la salida 304a del bloque 304, que puede considerarse como una representación combinada de sincronizacióninformación C, es

S ° (cf · m) de tamaño Nf x Nm/Rc

(2)

en donde ° denota el producto por elementos Schur - y

S = [ . . . a b c . . . a b . . . ] de tamaño Nf x Nm/Rc

(3)

[0058] La salida 305a de 305 es

(S ° (cf · m)) o cTt de tamaño Nf x Nt · Nm/Rc

(4)

en donde ° y T denotan el producto Kronecker y transposición, respectivamente. Hay que recordar por favor que los datos binarios se expresan como ±1.

[0059] El bloque 306 realiza una codificación diferencial de los bits. Esta etapa da al sistema robusteza adicional contra desplazamientos de fase debido a movimiento o discordancias de oscilador local. Más detalles en este asunto se dan en la Sección 3.3. Si b(i; j) es el bit para la banda de frecuencia i-ésima y el bloque de tiempo j-ésimo a la entrada del bloque 306, el bit de salida bdiff (i; j) es

bdiff(i, j) = bdiff i, j - 1) · b(i, j) .

(5) [0060] Al inicio de la corriente, esto es para j = 0, bdiff (i,j - 1) se ajusta a 1.

[0061] El bloque 307 transporta la modulación actual, es decir, la generación de la forma de onda de la señal de

5 marca de agua digital dependiendo de la información binaria 306a dada en su alimentación. Un esquemático más detallado se da en la Figura 4. Nf alimentaciones paralelas, 401 a 40Nf contienen las corrientes de bit para las subbandas diferentes. Cada bit de cada corriente de sub-banda se procesa por un bloque de conformado de bit (411 a 41Nf). La salida de los bloques de conformado de bit son formas de onda en dominio de tiempo. La forma de onda generada para el bloque de tiempo j-ésimo y la sub-banda i-ésima denotado por Si,j(t), en base al bit de alimentación

10 bdiff (i, j) se calcula como sigue

(6) en donde y(i, j) es un factor de ponderación que se proporciona por la unidad de procesamiento psicoacústico 102,

15 Tb es el intervalo de tiempo de bits, y gi(t) es la función de formación de bits para la sub-banda i-ésima. La función de formación de bit se obtiene a partir de una función de banda base giT(t) modulada en frecuencia con un coseno

(7) en donde fi es la frecuencia central de la sub-banda i-ésima y el superíndice T representa el transmisor. Las

20 funciones de banda base pueden ser diferentes para cada sub-banda. Si se eligen idénticas, es posible una implementación más eficiente en el descodificador. Ver Sección 3.3 para más detalles.

[0062] Conformado de bit para cada bit se repite en un proceso iterativo controlado por el módulo de procesamiento psicoacústico (102). Son necesarias iteraciones para ajuste fino de los pesos y(i, j) para asignar la mayor energía 25 posible a la marca de agua digital mientras que se mantiene inaudible. Se dan más detalles en la Sección 3.2.

[0063] La forma de onda completa a la salida del filtro para conformado de bit i-ésimo 4li es

(8)

30 [0064] El bit que forma la función de banda base giT(t) normalmente no es cero para un intervalo de tiempo mucho más grande que Tb, aunque la energía principal se concentra dentro del intervalo de bit. Un ejemplo puede verse en la Figura 12a, en donde el mismo bit que forma la función de banda base se traza para dos bits adyacentes. En la figura tenemos Tb = 40 ms. La selección de Tb así como la forma de la función afecta considerablemente al sistema.

35 De hecho, símbolos más largos proporcionan respuestas de frecuencia más estrechas. Esto es particularmente benéfico en ambientes reverberantes. De hecho, en estos escenarios, la señal de marca de agua digital llega al micrófono por varias rutas de propagación, cada una caracterizada por un tiempo de propagación diferente. El canal resultante exhibe fuerte selectividad de frecuencia. Interpretado en dominio de tiempo, símbolos más largos son benéficos como ecos con un retraso comparable con la interferencia constructiva que rinde el intervalo de bit, lo que

40 significa que aumentan la energía de señal recibida. No obstante, símbolos más largos pueden también acarrear algunas cuentas desventajas; más grandes superposiciones pueden llevar a interferencia inter símbolos (IS I) y con seguridad son más difíciles de ocultar en la señal de audio, de manera tal que el módulo de procesamiento psicoacústico permitirá menos energía que para símbolos más cortos.

3.2 El Módulo de Procesamiento psicoacústico 102

[0066] Como se ilustra en la Figura 5, el módulo de procesamiento psicoacústico 102 consiste de 3 partes. La primera etapa es un módulo de análisis 501 que transforma la señal de audio en tiempo en un dominio de tiempo/frecuencia. Este módulo de análisis puede transportar análisis paralelos en diferentes resoluciones de tiempo/frecuencia. Después del módulo de análisis, los datos de tiempo/frecuencia se transfieren al modelo psicoacústico (PAM) 502, en donde umbrales de mascarado para la señal de marca de agua digital se calculan de acuerdo con consideraciones psicoacústicas (ver E. Zwicker H. Fastl, "Psychoacoustics Facts and models"). Los umbrales de enmascarado indican la cantidad de energía que puede ocultarse en la señal de audio para cada subbanda y bloque de tiempo. El último bloque en el módulo de procesamiento psicoacústico 102 ilustra el módulo de cálculo de amplitud 503. Este módulo determina las ganancias de amplitud a utilizar en la generación de la señal de marca de agua digital, de manera tal que se satisfacen los umbrales de enmascarado, es decir la energía incrustada es menos o igual a la energía definida por los umbrales de enmascarado.

3.2.1 El Análisis de Tiempo/Frecuencia 501

[0067] El bloque 501 transporta la transformación de tiempo/frecuencia de la señal de audio mediante una transformada traslapada. La mejor calidad de audio puede lograrse cuando se realizan múltiples resoluciones de tiempo/frecuencia. Una modalidad eficiente de una transformada traslapada es la transformada Fourier de corto tiempo (STFT = short time Fourier transform), que se basa en transformadas Fourier rápidas (FFT = fast Fourier transforms) de bloqueos de tiempo en ventanas. La longitud de la ventana determina la resolución de tiempo/frecuencia, de manera tal que más largas ventanas producen resoluciones de menor tiempo y superior frecuencia, mientras que más cortas ventanas vice versa. La forma de la ventana, por otra parte, entre otras cosas, determina la fuga de frecuencia.

[0068] Para el sistema propuesto, logramos una marca de agua inaudible al analizar los datos con dos resoluciones diferentes. Un primer banco de filtros se caracteriza por un tamaño de salto de Tb, es decir la longitud de bit. El tamaño de salto es el intervalo de tiempo entre dos bloques de tiempo adyacentes. La longitud de ventana es de aproximadamente Tb. Por favor note que la forma de la ventana no tiene que ser la misma que la empleada para el conformado de bit, y en general deberá modelar el sistema auditivo humano. Numerosas publicaciones estudian este problema.

[0069] El segundo banco de filtros aplica una ventana más corta. La superior resolución temporal lograda es particularmente importante cuando se incrusta una marca de agua digital en habla, ya que su estructura temporal, en general es más fina que Tb.

[0070] La velocidad de muestreado de la señal de audio de alimentación no es importante, siempre que sea suficientemente grande para describir la señal de marca de agua sin solapamiento. Por ejemplo, si el componente de más grande frecuencia contenido en la señal de marca de agua digital es 6 kHz, entonces la velocidad de muestreado de las señales de tiempo debe ser al menos 12 kHz.

3.2.2 El Modelo psicoacústico 502

[0071] El modelo psicoacústico 502 tiene la tarea de determinar los umbrales de enmascarado, es decir, la cantidad de energía que puede ocultarse en la señal de audio por cada sub-banda y bloque el tiempo manteniendo la señal de audio con marca de agua digital indistinguible de la original.

(min) y fi(max)

[0072] La sub-banda i-ésima se define entre dos límites, es decir fi. Las sub-bandas se determinan al

(max) = fi

definir Nf frecuencias centrales fi y siendo fi-1(min) i para i = 2, 3, ... , Nf. Una selección apropiada para las frecuencias centrales se da por la escala Bark propuesta por Zwicker en 1961. Las sub-bandas se vuelven más grandes para superiores frecuencias centrales. Una implementación posible del sistema utiliza 9 sub-bandas en el intervalo de 1.5 a 6 kHz dispuestas en una forma apropiada.

[0073] Las siguientes etapas de procesamiento se llevan a cabo por separado por cada resolución de tiempo/frecuencia por cada sub-banda y cada bloque de tiempo. La etapa de procesamiento 801 lleva a cabo un alisado espectral. De hecho, elementos tonales, así como muescas en el espectro de energía requieren ser alisados. Esto puede llevarse a cabo de varias formas. Una medida de tonalidad puede ser calculada y después utilizada para dirigir un filtro de alisado adaptativo. En forma alterna, en una implementación más simple de este bloque, puede emplearse un filtro tipo mediana. El filtro de mediana considera un vector de valores y envía de salida su valor de mediana. En un filtro tipo mediana, el valor que corresponde a un cuantil diferente que 50% puede seleccionarse. El ancho de filtro se define en Hz y se aplica como un promedio en movimiento no lineal que empieza a las menores frecuencias y termina a la frecuencia más alta posible. La operación de 801 se ilustra en la Figura 7. La curva roja es la salida del alisado.

[0074] Una vez que se ha llevado a cabo el alisado, los umbrales se calculan por el bloque 802 considerando solo enmascarado de frecuencia. También, en este caso hay diferentes posibilidades. Una forma es utilizar el mínimo para cada sub-banda para calcular la energía de enmascarado Ei. Esta es la energía equivalente de la señal que efectivamente opera como un enmascarado. De este valor, nosotros podemos simplemente multiplicar un cierto factor de ajuste en escala para obtener la energía enmascarada Ji. Estos factores son diferentes para cada subbanda y resolución de tiempo/frecuencia y se obtienen por experimentos psicoacústicos empíricos. Estas etapas se ilustran en la Figura 8.

[0075] En el bloque 805, se considera enmascarado temporal. En este caso, diferentes bloques de tiempo para la misma sub-banda se analizan. Las energías enmascaradas Ji se modifican de acuerdo con un perfil de postenmascarado derivado en forma empírica. Consideremos dos bloques de tiempo adyacentes, es decir k-1 y k. Las energías de enmascarados correspondientes son Ji(k-l) y Jj(k). El perfil de post-enmascarado define que, por ejemplo la energía de enmascarado Ej puede enmascarar una energía Ji al tiempo k y a·Ji al tiempo k+1. En este caso, el bloque 805 compara Jj(k) (la energía enmascarada por el bloque de tiempo actual) y a·Ji(k+1) (la energía enmascarada por el bloque de tiempo previo) y selecciona el máximo. Perfiles de post-enmascarado están disponibles en la literatura y se han obtenido por experimentos psicoacústicos empíricos. Hay que notar que para una gran Tb, es decir > 20 ms, se aplica post-enmascarado solo a la resolución de tiempo/frecuencia con ventanas de tiempo más corto.

[0076] Resumiendo, a la salida del bloque 805 tenemos los umbrales de enmascarado por cada sub-banda y bloque de tiempo que se obtienen para dos diferentes resoluciones de tiempo/frecuencia. Los umbrales se han obtenido al considerar tanto fenómenos de enmascarados tiempo como frecuencia. En el bloque 806, los umbrales para las diferentes resoluciones de tiempo/frecuencia se fusionan. Por ejemplo, una implementación posible es que 806 considera todos los umbrales correspondientes a los intervalos de tiempos y frecuencia en donde se asigna un bit, y selecciona el mínimo.

3.2.3 El Bloque de Cálculo de Amplitud 503

[0077] Por favor haga referencia a la Figura 9. La alimentación de 503 son los umbrales 505 del modelo psicoacústico 502 en donde todos los cálculos motivados psicoacústicos se llevan a cabo. En la calculadora de amplitud 503, se realizan adicionales cálculos con los umbrales. Primero, un mapeo de amplitud 901 se lleva a cabo. Este bloque solamente convierte los umbrales de enmascarado (expresados normalmente como energía) en amplitudes que pueden emplearse para ajustar en escala la función de conformado de bit definida en la Sección 3.1. Posteriormente, el bloque de adaptación de amplitud 902 se ejecuta. Este bloque adapta en forma iterativa las amplitudes y(i, j) que se emplean para multiplicar las funciones de conformado de bit en el generador de marca de agua digital 101, de manera tal que los umbrales de enmascarado sin duda se llenan. De hecho, como ya se discutió, la función de conformado de bit normalmente se extiende por un intervalo de tiempo mayor que Tb. Por lo tanto, multiplicar la amplitud correcta y(i, j) que cumple con el umbral de enmascarado en el punto i, j no necesariamente cumple los requerimientos en el punto i, j-1. Esto es particularmente crucial en fuertes inicios, ya que se vuelve audible un pre-eco. Otra situación que requiere ser evitada es la superposición desafortunada en las colas de diferentes bits que pueden llevar a una marca de agua digital audible. Por lo tanto, el bloque 902 analiza la señal generada por el generador de marca de agua digital para verificar si los umbrales se han cumplido. De no ser así, modifica las amplitudes y(i, j) de conformidad.

[0078] Esto concluye el lado del codificador. Las siguientes secciones tratan con las etapas de procesamiento que se llevan a cabo en el receptor (también designado como decodificador de agua digital).

3.3 El Módulo de Análisis 203

[0079] El módulo de análisis 203 es la primera etapa (o bloque) del proceso de extracción de marca de agua digital. Su propósito es transformar la señal de audio con marca de agua digital 200a de regreso a Nf corrientes de bit

(también designada con 204), uno por cada sub-banda espectral i. Estas son adicionalmente procesados por el módulo de sincronización 201 y el extractor de marca de agua digital 202, como se discute en las Secciones 3.4 y

3.5, respectivamente. Hay que notar que

son corrientes de bits suaves, es decir pueden tomar, por ejemplo cualquier valor real y sin haber tomado una decisión dura en el bit.

[0080] El módulo de análisis consiste de tres partes que se ilustran en la Figura 16: El banco de filtros de análisis 1600, el bloque de normalización de amplitud 1604 y la descodificación diferencial 1608.

3.3.1 Banco de filtros de análisis 1600

[0081] La señal de audio de marca de agua digital se transforma en el dominio de tiempo-frecuencia por el banco de filtros de análisis 1600 que se muestra en detalle en la Figura 10a. La alimentación del banco de filtros es la señal de audio con marca de agua digital recibida r(t). Su salida son los coeficientes complejos biAFB (j) para la ramificación i-ésima o sub-banda en el instante de tiempo j. Estos valores contienen información respecto a la amplitud y la fase de la señal en la frecuencia central fi y el tiempo j·Tb.

[0082] El banco de filtros 1600 consiste de Nf ramificaciones, una por cada sub-banda espectral i. Cada ramificación se divide en una sub-ramificación superior para el componente en fase y una sub-ramificación inferior para el componente de cuadratura de la sub-banda i. Aunque la modulación en el generador de marca de agua digital y de esta manera la señal de audio de marca de agua digital son puramente evaluación real, el análisis de

5 valor complejo de la señal en el receptor se requiere debido a que rotaciones de la constelación de modulación introducida por el canal y por desalineamientos de sincronización no se conoce en el receptor. A continuación consideramos la ramificación i-ésima del banco de filtros. Al combinar la sub-ramificación en fase y de cuadratura, podemos definir la señal de banda base de valor complejo b iAFB(j) como

10 donde * indica convolución y giR(t) es la respuesta de impulso del filtro de paso bajo de receptor de sub-banda i. Usualmente giR(t)i(t) es igual a la función de formación de bit de banda base giT(t) de la sub-banda i en el modulador 307 a fin de cumplir con la condición de filtro acoplado, pero igualmente son posibles otras respuestas de impulso.

[0083] A fin de obtener los coeficientes biAFB(j) con la velocidad de l=Tb, la salida continua biAFB(j) debe ser

15 muestreada. Si la sincronización correcta de bits se conoce por el receptor, el muestreado con velocidad 1=Tb será suficiente. Sin embargo, ya que aún no se conoce la sincronización de bits, el muestreado se lleva a cabo con la velocidad de Nos/Tb en donde Nos es el factor de sobre-muestreado de banco de filtros de análisis. Al seleccionar Nos suficientemente grande (e.g. Nos = 4), podemos asegurar que al menos un ciclo de muestreado está suficientemente cerca a la sincronización de bits ideal. La decisión en la mejor capa de sobremuestreado se realiza

20 durante el proceso de sincronización, de manera tal que todos los datos sobremuestreados se mantienen hasta entonces. Este proceso se describe en detalle en la Sección 3.4.

[0084] A la salida de la ramificación i-ésima tenemos los coeficientes biAFB(j,k) en donde j indica el número de bit o el instante de tiempo y k indica la posición de sobremuestreado dentro de este bit sencillo, en donde k = 1 ; 2; ...., Nos.

25 [0085] La Figura 10b da una vista general ejemplar de la ubicación de los coeficientes en el plano de tiempofrecuencia. El factor de sobremuestreado es Nos = 2. La altura y el ancho de los rectángulos indica respectivamente el ancho de banda y el intervalo de tiempo de la parte de la señal que se representa por el coeficiente correspondiente biAFB(j,k).

30 [0086] Si las frecuencias de sub-banda fi se eligen como múltiplos de un cierto intervalo Lf, el banco de filtros de análisis puede implementarse eficientemente con la Transformada Fourier Rápida (FFT = Fast Fourier Transform).

3.3.2 Normalización de Amplitud 1604

35 [0087] Sin pérdida de generalidad y para simplificar la descripción, consideramos que se conoce la sincronización de bits y que Nos = 1 a continuación. Esto es, tenemos coeficientes complejos biAFB(j) a la alimentación del bloque de normalización 1604. Ya que no hay disponible información de estado de canal en el receptor (es decir, se desconoce el canal de propagación), se emplea un esquema de combinación de ganancia igual (EGC = equal gain

40 combining). Debido al canal de dispersión de tiempo y frecuencia, la energía del bit enviado bi(j) no solo se encuentra alrededor de la frecuencia central fi y el instante de tiempo j, sino también a frecuencias e instantes de tiempo adyacentes. Por lo tanto, para una ponderación más precisa, se calculan adicionales coeficientes a las frecuencias fj ±n Lf y se utilizan para normalización del coeficiente biAFB(j). Si n = 1 tenemos, por ejemplo,

45 [0088] La normalización para n > 1 es una extensión directa de la fórmula anterior. De la misma manera también podemos elegir el normalizar los bits suaves al considerar más de un instante de tiempo. La normalización se lleva a cabo por cada sub-banda i y cada instante de tiempo j. La combinación actual de EGC se realiza en etapas posteriores del proceso de extracción.

50 3.3.3 Descodificación diferencial 1608

[0001] En la alimentación del bloque de descodificación diferencial 1608 tenemos coeficientes complejos normalizados en amplitud binorm(j) que contiene información respecto a la fase de los componentes de señal a la

frecuencia fi y el instante de tiempo j. Ya que los bits se codifican de manera diferencial en el transmisor, la operación inversa debe realizarse aquí. Los bits suaves se obtienen al primero calcular la diferencia en fase de dos

[0090] Esto debe llevarse a cabo por separado por cada sub-banda debido a que el canal normalmente introduce diferentes rotaciones de fase en cada sub-banda.

3.4 El Módulo de Sincronización 201

10 [0091] La tarea del módulo de sincronización es encontrar el alineamiento temporal de la marca de agua digital. El problema de sincronizar el descodificador a los datos codificados es doble. En una primer etapa, el banco de filtros de análisis debe ser alineado con los datos codificados, es decir las funciones de conformado de bits giT(t) empleadas en la síntesis en el modulador deben alinearse con los filtros giR(t) empleados para el análisis. Este

15 problema se ilustra en la Figura 12a, en donde los filtros de análisis son idénticos a los de síntesis. En la parte superior, están visibles tres bits. Por simplicidad, las formas de onda para todos los tres bits no se han ajustado en escala. El desplazamiento temporal entre bits diferentes es Td. La parte inferior ilustra el aspecto de sincronización en el descodificador: el filtro puede ser aplicado en diferentes instantes en tiempo, sin embargo, solo la posición marcada en rojo (curva 1299a) es correcta y permite extraer el primer bit con la mejor proporción de señal a ruido

20 (SNR = signal to noise ratio) y proporción de señal a interferencia (SIR = signal to interference ratio). De hecho, un alineamiento incorrecto llevará a degradación tanto de SNR como SIR. Nos referimos a este primer aspecto de alineamiento como "sincronización de bit". Una vez que la sincronización de bit se ha logrado se pueden extraer en forma óptima bits. Sin embargo, para descodificar correctamente un mensaje, es necesario saber en qué bit empieza un nuevo mensaje. Este aspecto se ilustra en la Figura 12b y se refiere como sincronización de mensaje. En la

25 corriente de bits descodificados solo la posición inicial marcada en rojo (posición 1299b) es correcta y permite descodificar el mensaje k-ésimo.

[0092] Primero atendemos solamente el mensaje de sincronización. La firma de sincronización, como se explica en la Sección 3.1, está compuesta de Ns secuencias en un orden predeterminado que se incrustan en forma continua y

30 periódica en la marca de agua digital. El módulo de sincronización es capaz de recuperar el alineamiento temporal de las secuencias de sincronización. Dependiendo del tamaño Ns podemos distinguir entre dos modos de operación, que se ilustran en las Figuras 12c y 12d, respectivamente.

[0093] En el modo de sincronización de mensaje completo (Figura 12c) tenemos Ns = Nm/Rc. Por simplicidad en la

35 figura consideramos Ns = Nm/Rc = 6 y sin propagación de tiempo, es decir, Nt = 1. La firma de sincronización empleada, para propósitos de ilustración, se muestra por debajo de los mensajes. En realidad, se modulan dependiendo de los bits de código y secuencias de propagación de frecuencia, como se explica en la Sección 3.1. En este modo, la periodicidad de la firma de sincronización es idéntica a la de los mensajes. El módulo de sincronización por lo tanto puede identificar el inicio de cada mensaje al encontrar el alineamiento temporal de la

40 firma de sincronización. Nos referimos a las posiciones temporales en las cuales una nueva firma de sincronización empieza como aciertos de sincronización. Los aciertos de sincronización después se pasan al extractor de marca de agua digital 202.

[0094] El segundo modo posible, el modo de sincronización de mensaje parcial (Figura 12d), se ilustra en la Figura

45 12d. En este caso tenemos Ns <Nm = Rc. En la figura hemos tomado Ns = 3, de manera tal que las tres secuencias de sincronización se repiten dos veces por cada mensaje. Por favor note que la periodicidad de los mensajes no tiene que ser multiplicada por la periodicidad de la firma de sincronización. En este modo de operación, no todos los aciertos de sincronización corresponden al inicio de un mensaje. El módulo de sincronización no tiene medios para distinguir entre aciertos y esta tarea se da al extractor de marca de agua digital 202.

50 [0095] Los bloques de procesamiento del módulo de sincronización se ilustran en las Figuras 11a y 11b. El módulo de sincronización lleva a cabo la sincronización de bits y la sincronización de mensaje (ya sea completa o parcial) de inmediato al analizar la salida del correlacionador de firma de sincronización 1201. Los datos en el dominio de tiempo/frecuencia 204 se proporcionan por el módulo de análisis. Ya que la sincronización de bits aún no está disponible, el bloque 203 sobre muestrea los datos con el factor Nos, como se describe en la Sección 3.3. Una ilustración de los datos de alimentación se da en la Figura 12e. Para este ejemplo hemos tomado Nos = 4, Nt = 2, y Ns = 3. En otras palabras, la firma de sincronización consiste de 3 secuencias (denotadas con a, b, y c). La propagación de tiempo, en este caso con secuencia de propagación ct = [1 1] T, simplemente repite cada bits dos veces en el dominio de tiempo. Los aciertos de sincronización exactos se denotan con flechas y corresponden al inicio de cada firma de sincronización. El periodo de la firma de sincronización es Nt · Nos · Ns = NSbl, que es 2 · 4 · 3 = 24, por ejemplo. Debido a la periodicidad de la firma de sincronización, el correlacionador de firma de sincronización (1201) divide arbitrariamente el eje de tiempo en bloques, denominados bloques de búsqueda, con tamaño Nsbl, cuyo subíndice representa la longitud de bloque de búsqueda. Cada bloque de búsqueda debe contener (o típicamente contiene) un acierto de sincronización como se ilustra en la Figura 12f. Cada uno de los Nsbl, bits es un acierto de sincronización candidato. La tarea de bloque 1201's es calcular una medida de probabilidad para cada bit candidato de cada bloque. Está información se pasa entonces al bloque 1204 que calcula los aciertos de sincronización.

3.4.1 El correlacionador de firma de sincronización 1201

[0096] Por cada uno de las posiciones de sincronización candidato Nsbl el correlacionador de firma de sincronización calcula una medida de probabilidad, esta última es más grande y más probable es que el alineamiento temporal (tanto de bits como parcial o sincronización de mensaje completa) sea encontrado. Las etapas de procesamiento se ilustran en la Figura 12g.

[0097] De acuerdo con esto, puede obtenerse una secuencia 1201a de valores de probabilidad, asociados con diferentes selecciones de posición.

[0098] El bloque 1301 lleva a cabo la concentración temporal, es decir multiplica cada Nt bits con la secuencia de propagación temporal ct y después los suma. Esto se lleva a cabo por cada uno de las sub-bandas de frecuencia Nf. La Figura 13a muestra un ejemplo. Tomamos los mismos parámetros que se describió en la sección previa, es decir Nos = 4, Nt = 2, y Ns = 3. La posición de sincronización candidato está marcada. De ese bit, con Nos desactivado, Nt · Ns se toman con bloque 1301 y concentran en tiempo con secuencias Ct, de manera tal que quedan los Ns bits.

[0099] En el bloque 1302 los bits son multiplicados por elementos con las secuencias de propagación Ns (ver Figura 13b).

[0100] En el bloque 1303 la concentración de frecuencia se lleva a cabo, es decir, cada bit se multiplica con la secuencia de propagación Cf y después suma sobre la frecuencia.

[0101] En este punto, si la posición de sincronización fue la correcta, tendríamos Ns bits descodificados. Ya que los bits no se conocen al receptor, el bloque 1304 calcula la medida de probabilidad al tomar los valores absolutos de los valores Ns y suma.

[0102] La salida del bloque 1304 en principio es un correlacionador no coherente que busca la firma de sincronización. De hecho, cuando se elige una Ns pequeña, es decir el modo de sincronización de mensaje parcial, es posible utilizar secuencias de sincronización (por ejemplo a, b, c) que son mutuamente ortogonales. Al hacerlo, cuando el correlacionador no se alinea correctamente con la firma, su salida será muy pequeña, idealmente cero. Cuando se utiliza el modo de sincronización de mensaje completo, se recomienda utilizar las más posibles secuencias de sincronización ortogonal, y después crear una firma para elegir cuidadosamente el orden en el que se emplean. En este caso, la misma teoría puede aplicarse cuando se buscan secuencias de propagación con buenas funciones de auto correlación. Cuando el correlacionador solo se desalinea ligeramente, entonces la salida del correlacionador no será cero incluso en el caso ideal, pero de cualquier forma será más pequeña en comparación con el alineamiento perfecto, ya que los filtros de análisis no pueden capturar en forma óptima la energía de señal.

3.4.2 Cálculo de aciertos de sincronización 1204

[0103] Este bloque analiza la salida del correlacionador de firma de sincronización para decidir dónde están las posiciones de sincronización. Ya que el sistema es substancialmente robusto contra desalineamientos de hasta Tb/4 y la Tb normalmente se toma de alrededor 40 ms, es posible integrar la salida de 1201 con el tiempo para lograr una sincronización más estable. Una implementación posible de esto se da por un filtro IIR aplicado sobre el tiempo con una respuesta de impulso con degradación exponencial. En forma alterna, un filtro promedio con movimiento FIR tradicional puede ser aplicado. Una vez que se ha llevado a cabo el promediado, una segunda correlación sobre diferente Nt·Ns se lleva a cabo ("selección de posición diferente"). De hecho, deseamos explotar la información que la función de auto correlación de la función de sincronización se conoce. Esto corresponde a un estimador de Máxima Probabilidad. La idea se muestra en la Figura 13c. La curva muestra la salida del bloque 1201 después de integración temporal. Una posibilidad para determinar el acierto de sincronización simplemente se ha encontrado el máximo de esta función. En la Figura 13d vemos la misma función (en negro) filtrada con la función de auto correlación de la firma de sincronización. La función resultante se traza en rojo. En este caso el máximo es más pronunciado y nos da la posición del acierto de sincronización. Los dos métodos son substancialmente similares para alto SNR pero el segundo método se realiza y desempeña mucho mejor don menores regímenes de SNR. Una vez que los aciertos de sincronización se han encontrado, se pasan al extractor de marca de agua digital 202 que descodifica los datos.

[0104] En algunas modalidades, a fin de obtener una señal de sincronización robusta, se realiza sincronización en el modo de sincronización de mensaje parcial con cortas firmas de sincronización. Por esta razón, deben realizarse muchas descodificaciones, incrementando el riesgo de detecciones de mensaje falso positivo. Para evitar esto, en algunas modalidades pueden insertarse secuencias de señalización en los mensajes con una menor velocidad de bits como consecuencia.

[0105] Este enfoque es una solución al problema que surge de una firma de sincronización más corta que el mensaje, que ya se atendió en la descripción anterior de la sincronización mejorada. En este caso, el descodificador no sabe cuándo empieza un nuevo mensaje e intenta descodificar a varios puntos de sincronización. Para distinguir entre mensajes legítimos y falsos positivos, en algunas modalidades se emplea una palabra de señalización (es decir la carga útil se sacrifica para incrustar una secuencia de control conocida). En algunas modalidades, se emplea una verificación de plausibilidad (en forma alterna o adicional) para distinguir entre mensajes legítimos y falsos positivos.

3.5 El extractor de marca de agua digital 202

[0106] Las partes que constituyen el extractor de marca de agua digital 202 se ilustran en la Figura 14. Este tiene dos entradas, es decir 204 y 205 de los bloques 203 y 201, respectivamente. El módulo de sincronización 201 (ver Sección 3.4) proporciona sellos fechadores de sincronización, es decir, las posiciones en dominio de tiempo en las cuales empieza un mensaje candidato. Más detalles de este asunto se dan en la Sección 3.4. El bloque de banco de filtros para análisis 203, por otra parte, proporciona los datos en el dominio de tiempo/frecuencia listos para ser descodificados.

[0107] La primera etapa de procesamiento, el bloque de selección de datos 1501, selecciona de la alimentación 204 la parte identificada como mensaje candidato a descodificar. La Figura 15 muestra este procedimiento en forma gráfica. La alimentación 204 consiste de Nf corrientes de valores reales. Ya que el alineamiento de tiempo no se conoce al descodificador a priori, el bloque de análisis 203 lleva a cabo un análisis de frecuencia con una velocidad superior a 1/Tb Hz (sobre muestreado). En la Figura 15 debemos usar un factor de sobre muestreado de 4, es decir, 4 vectores con tamaño Nf x 1 se envían de salida cada Tb segundos. Cuando el bloque de sincronización 201 identifica un mensaje candidato, envía un sello fechador 205 indicando el punto de inicio de un mensaje candidato. El bloque de selección 1501 elige la información requerida para la descodificación, es decir una matriz con tamaño Nf xNm/Rc. Está matriz 1501a se da al bloque 1502 para mayor procesamiento.

[0108] Los bloques 1502, 1503, y 1504 llevan a cabo las mismas operaciones de los bloques 1301, 1302, y 1303 explicadas en la Sección 3.4.

[0109] Una modalidad alterna de la invención consiste en evitar los cálculos realizados en 1502-1504 al permitir que el módulo de sincronización suministre también los datos a descodificar. Conceptualmente es un detalle. Desde el punto de vista de implementación, es solo cuestión de cómo se realizan los amortiguadores. Sin embargo, el volver a hacer los cálculos nos permite tener más pequeños amortiguadores.

[0110] El descodificador de canal 1505 lleva a cabo la operación inversa del bloque 302. Si el codificador de canal, en una modalidad posible de este módulo, consiste de un codificador convolucional junto con un intercalador, entonces el descodificador de canal realizará el desintercalado y la descodificación convolucional, por ejemplo, con el algoritmo de Viterbi bien conocido. A la salida de este bloque tenemos Nm bits, es decir, un mensaje candidato.

[0111] El bloque 1506, el bloque de señalización y plausibilidad, decide si el mensaje candidato de entrada es realmente un mensaje o no. Para ello, son posibles diferentes estrategias.

[0112] La idea básica es utilizar una palabra de señalización (como una secuencia CRC) para distinguir entre mensajes verdaderos y falsos. Esto sin embargo reduce el número de bits disponibles como carga útil. En forma alterna, podemos utilizar verificaciones de plausibilidad. Si los mensajes por ejemplo contienen un sello fechador, mensajes consecutivos deben tener sellos fechadores consecutivos. Si un mensaje descodificado posee un sello fechador que no es del orden correcto, podemos descartarlo.

[0113] Cuando se ha detectado correctamente un mensaje, el sistema puede elegir aplicar los mecanismos de vista preliminar y/o vista hacia atrás. Consideramos que tanto sincronización de mensaje como de bit se ha logrado. Considerando que el usuario no está saltando (zapeo), el sistema “ve hacia atrás” en tiempo e intenta descodificar los mensajes pasados (si no están ya descodificado) utilizando el mismo punto de sincronización (enfoque de vista hacia atrás). Esto es particularmente útil cuando se inicia el sistema. Aún más, en malas condiciones, puede ocupar dos mensajes para lograr sincronización. En este caso, el primer mensaje no tiene posibilidad. Con la opción de vista hacia atrás, podemos guardar “buenos” mensajes que no se han recibido sólo debido a sincronización hacia atrás. La vista preliminar es la misma pero trabaja hacia el futuro. Si tenemos un mensaje ahora sabemos dónde deberá estar el siguiente mensaje, y podemos intentar descodificarlo de cualquier forma.

3.6. Detalles de Sincronización

[0114] Para la codificación de una carga útil, por ejemplo un algoritmo Viterbi puede emplearse. La Figura 18a muestra una representación gráfica de una carga útil 1810, una secuencia de terminación Viterbi 1820, una carga útil codificada Viterbi 1830 y una versión de código de repetición 1840 de una carga útil codificada Viterbi. Por ejemplo, la longitud de carga útil puede ser de 34 bits y la secuencia de terminación Viterbi puede comprender 6 bits. Si, por ejemplo una velocidad de código Viterbi de 1/7 puede emplearse, la carga útil codificada Viterbi puede comprender (34+6)* 7=280 bits. Además, al utilizar una codificación de repetición de 1/2, la versión codificada de repetición 1840 de la carga útil codificada Viterbi 1830 puede comprender 280*2=560 bits. En este ejemplo, considere un intervalo de tiempo de bit de 42.66 ms, la longitud de mensaje será de 23.9 s. La señal puede incrustarse por ejemplo con 9 sub-portadoras (por ejemplo colocadas de acuerdo con las bandas críticas) de 1.5 a 6 kHz como se indica por el espectro de frecuencia mostrado en la Figura 18b. En forma alterna, también otro número de sub-portadoras (por ejemplo 4, 6, 12, 15 o un número entre 2 y 20) dentro de un intervalo de frecuencia entre 0 y 20 kHz puede ser utilizado.

[0115] La Figura 19 muestra una ilustración esquemática del concepto básico 1900 para la sincronización, también denominada sinc ABC. Muestra una ilustración esquemática de un mensaje no codificado 1910, un mensaje codificado 1920 y una secuencia de sincronización (secuencia sinc) 1930 así como la aplicación de la sinc a varios mensajes 1920 uno después de otro.

[0116] La secuencia de sincronización o secuencia de sinc mencionada en conexión con la explicación de este concepto de sincronización (mostrado en las Figuras 19 - 23) puede ser igual a la firma de sincronización anteriormente mencionada.

[0117] Además, la Figura 20 muestra una ilustración esquemática de la sincronización que se encuentra al correlacionar con la secuencia sinc. Si la secuencia de sincronización 1930 es más corta que el mensaje, puede encontrarse más de un punto de sincronización 1940 (o bloque de tiempo de alineamiento) dentro de un solo mensaje. En el ejemplo mostrado en la Figura 20, 4 puntos de sincronización se encuentran dentro de cada mensaje. Por lo tanto, por cada sincronización encontrada, un descodificador Viterbi (una secuencia de descodificación Viterbi) puede iniciarse. De esta manera, por cada punto de sincronización 1940 un mensaje 2110 puede obtenerse, como se indica en la Figura 21.

[0118] Con base en estos mensajes, los mensajes verdaderos 2210 pueden ser identificados mediante una secuencia CRC (secuencia de verificación de redundancia cíclica) y/o una verificación de plausibilidad, como se muestra en la Figura 22.

[0119] La detección CRC (detección de verificación de redundancia cíclica) puede emplear una secuencia conocida para identificar mensajes verdaderos de positivos falsos. La Figura 23 muestra un ejemplo para una secuencia CRC agregada al final de una carga útil.

[0120] La probabilidad de falso positivo (un mensaje generado con base en un punto de sincronización erróneo) puede depender de la longitud de la secuencia CRC y el número de descodificadores Viterbi (número de puntos de sincronización dentro de un solo mensaje) iniciado. Para incrementar la longitud de la carga útil sin incrementar la probabilidad de falso positivo, puede explotarse una plausibilidad (prueba de plausibilidad) o la longitud de la secuencia de sincronización (firma de sincronización) puede incrementarse.

4. Conceptos y Ventajas

[0121] A continuación, se describirán algunos aspectos del sistema anteriormente discutido, que se consideran innovadores. También, la relación de esos aspectos a las tecnologías del estado-de-la técnica se discutirá.

4.1. Sincronización continua

[0122] Algunas modalidades permiten una sincronización continua. La señal de sincronización, que denotamos una firma de sincronización, se incrusta en forma continua y paralela a los datos por multiplicación con secuencias (también designado como secuencias de propagación de sincronización) conocidas tanto para el lado de transmisión como de recepción.

[0123] Algunos sistemas convencionales utilizan símbolos especiales (diferentes a los utilizados para los datos), mientras que algunas modalidades de acuerdo con la invención no utilizan estos símbolos especiales. Otros métodos clásicos consisten de incrustar una secuencia conocida de bits (preámbulo) multiplexados en tiempo con los datos, o incrustar una señal multiplexada en frecuencia con los datos.

[0124] Sin embargo, se ha encontrado que utilizar sub-bandas dedicadas para sincronización es indeseable, ya que el canal puede tener muescas en esas frecuencias haciendo no confiable la sincronización. En comparación con los otros métodos, en donde un preámbulo o un símbolo especial es multiplexado en tiempo con los datos, el método aquí descrito es más ventajoso como el método aquí descrito permite dar seguimiento a cambios en la sincronización (debido por ejemplo a movimiento) continuamente.

[0125] Además, la energía de la señal de marca de agua digital está sin cambio (por ejemplo por la introducción multiplicativa del marca de agua digital en la representación de información de propagación) y la sincronización puede diseñarse independiente del modelo psicoacústico y velocidad de datos. La longitud en tiempo de la firma de sincronización, que determina la robustez de la sincronización, puede diseñarse a voluntad completamente independiente de la velocidad de datos.

[0126] Otro método clásico consiste en incrustar un código de secuencia de sincronización multiplexado con los datos. Cuando se compara con este método clásico, la ventaja del método aquí descrito es que la energía de los datos no representa un factor de interferencia en el cálculo de la correlación, proporcionando más robustez. Además, cuando se utiliza multiplexado de código, el número de secuencias ortogonales disponibles para la sincronización se reduce ya que algunos son necesarios para los datos.

[0127] Para resumir, el enfoque de sincronización continua aquí descrito proporciona una gran cantidad de ventajas frente a los conceptos convencionales.

[0128] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, puede aplicar un concepto de sincronización diferente.

4.2. Propagación 2D

[0129] Algunas modalidades del sistema propuesto llevan a cabo propagación tanto en dominio de tiempo como frecuencia, es decir una propagación bidimensional (brevemente designada como propagación 2D). Se ha encontrado que esto es ventajoso respecto a sistemas ID ya que la proporción de bits erróneos puede ser además reducida al agregar redundancia por ejemplo en dominio de tiempo.

[0130] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, puede aplicarse un concepto de propagación diferente.

4.3. Codificación Diferencial y descodificación Diferencial

[0131] En algunas modalidades de acuerdo con la invención, una robustez incrementada contra movimiento y desigualdad o incompatibilidad de frecuencia de los osciladores locales (cuando se comparan con sistemas convencionales) se logra por la modulación diferencial. Se ha encontrado que de hecho, el efecto Doppler (movimiento) y desigualdades de frecuencia llevan a una rotación de la constelación BPSK (en otras palabras, una rotación en el plano complejo de los bits). En algunas modalidades, los efectos nocivos de esta rotación de la constelación BPSK (o cualquier otra constelación de modulación apropiada) se evitan al utilizar una codificación diferencial o descodificación diferencial.

[0132] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, puede aplicar un concepto de codificación o concepto de descodificación diferente. También, en algunos casos, la codificación diferencial puede ser omitida.

4.4. Conformado de bits

[0133] En algunas modalidades de acuerdo con la invención, el conformado de bits logra una mejora significante del desempeño del sistema, debido a que la confiabilidad de la detección puede incrementarse utilizando un filtro adaptado al conformado de bits.

[0134] De acuerdo con algunas modalidades, el uso del conformado de bits respecto a aplicación de marca de agua digital acarrea mejorada confiabilidad del proceso de aplicación de marca de agua digital. Se ha encontrado que pueden obtenerse resultados particularmente buenos si la función de conformado de bits es más larga que el intervalo de bits.

[0135] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, puede aplicar un concepto de conformado de bit diferente. También, en algunos casos, puede omitirse el conformado de bits.

4.5. Interactivo entre Modelo psicoacústico (PAM) y síntesis de Banco de Filtros (FB) [0136] En algunas modalidades, el modelo psicoacústico interactúa con el modulador para realizar ajuste fino de las amplitudes que multiplican los bits.

[0137] Sin embargo, en algunas otras modalidades, esta interacción puede ser omitida.

4.6. Características de vista preliminar y vista hacia atrás

[0138] En algunas modalidades, se aplican enfoques de “vista hacia atrás” y “vista preliminar”.

[0139] A continuación, estos conceptos se resumirán brevemente. Cuando un mensaje se descodifica correctamente, se considera que se ha logrado la sincronización. Considerando que el usuario no está saltando (zapeo), en algunas modalidades, se realiza una vista hacia atrás en tiempo y se intenta descodificar los mensajes pasados (si no están ya descodificados) utilizando el mismo punto de sincronización (enfoque de vista hacia atrás). Esto es particularmente útil cuando se inicia el sistema.

[01140] En malas condiciones, puede ocupar 2 mensajes para lograr la sincronización. En este caso, el primer mensaje no tiene posibilidad en sistemas convencionales. Con la opción de vista hacia atrás, que se emplea en algunas modalidades de la invención, es posible guardar (o descodificar) mensajes “buenos” que no se han recibido sólo debido a sincronización hacia atrás.

[0141] La vista preliminar es lo mismo pero funciona hacia el futuro. Si tendré un mensaje ahora, sé dónde estará mi siguiente mensaje, y puedo intentar descodificarlo de cualquier forma. De acuerdo con esto, pueden descodificarse mensajes de superposición.

[0142] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, la característica de vista preliminar y/o la característica de vista hacia atrás pueden ser omitidas.

4.7. Incrementada robustez de sincronización

[0143] En algunas modalidades, para obtener una señal de sincronización robusta, se realiza sincronización en modo de sincronización de mensaje parcial con cortas firmas de sincronización. Por esta razón, muchas descodificaciones deben realizarse, incrementando el riesgo de detecciones de mensaje de falso positivo. Para evitar esto, en algunas modalidades, secuencias de señalización pueden insertarse en los mensajes con una menor velocidad de bits como consecuencia.

[0144] Sin embargo, en algunas modalidades de acuerdo con la invención, puede aplicarse un concepto diferente para mejorar la robustez de sincronización. También, en algunos casos, el uso de cualesquiera conceptos para incrementar la robustez de sincronización puede ser omitido.

4.8. Otras mejoras

[0145] A continuación, se presentarán y discutirán algunas otras mejoras en general del sistema anteriormente descrito respecto a la técnica previa:

1.

Menor complejidad computacional

2.

Mejor calidad de audio debido a mejor modelo psicoacústico

3.

Más robustez en ambientes reverberantes debido a las señales multiportadoras de banda estrecha

4.

Una estimación SNR se evita en algunas modalidades. Esto permite mejor robustez, especialmente en bajos regímenes SNR.

[0146] Algunas modalidades de acuerdo con la invención son mejores que los sistemas convencionales, que utilizan anchos de banda muy estrechos por ejemplo de 8 Hz por las siguientes razones:

1.

Anchos de banda de 8 Hz (o un ancho de banda muy estrecho similar) requieren símbolos de muy largo tiempo debido a que el modelo psicoacústico permite muy poca energía para hacerlo inaudible;

2.

8 Hz (o anchos de banda muy estrechos similares) hacen sensible contra espectros Doppler variante en tiempo. De acuerdo con esto, este sistema de banda estrecha típicamente no es suficientemente bueno, si se implementa por ejemplo en un reloj.

[0147] Algunas modalidades de acuerdo con la invención son mejores que otras tecnologías por las siguientes razones:

1.

Técnicas que alimentan un eco fallan completamente en habitaciones reverberantes. En contraste, en algunas modalidades de la invención, se evita la introducción de un eco.

2.

Técnicas que utilizan sólo propagación de tiempo tienen una más larga duración de mensaje en comparación con modalidades del sistema anteriormente descrito en donde se emplea una propagación bidimensional, por ejemplo tanto en tiempo como en frecuencia.

[0148] Algunas modalidades de acuerdo con la invención son mejores que el sistema descrito en DE 196 40 814, debido a que una o más de las siguientes desventajas del sistema de acuerdo con el documento se superan:

•

la complejidad en el descodificador de acuerdo con DE 196 40 814 es muy alta, se utiliza un filtro de longitud 2N con N = 128.

•

el sistema de acuerdo con DE 196 40 814 comprende una prolongada duración de mensaje

•

en el sistema de acuerdo con DE 196 40 814, la propagación sólo en el dominio del tiempo con ganancia de propagación relativamente alta (por ejemplo 128)

•

en el sistema de acuerdo con DE 196 40 814 la señal se genera en el dominio de tiempo, transforma al dominio espectral, pondera, se transforma de regreso a dominio en tiempo y superpone en audio, lo que hace al sistema muy complejo.

5. Aplicaciones

[0149] La invención comprende un método para modificar una señal de audio para ocultar datos digitales y un descodificador correspondiente capaz de recuperar esta información mientras que la calidad percibida de la señal de audio modificada permanece indistinguible a la original.

[0150] Ejemplos de aplicaciones posibles de la invención se dan a continuación:

1.

Supervisión de difusión: una información que contiene marca de agua digital por ejemplo en la estación y tiempo se oculta en la señal de audio de programas de radio o televisión. Descodificadores, incorporados en pequeños dispositivos que transportan los sujetos de prueba, son capaces de recuperar el marca de agua digital, y de esta manera recolectar información valiosa para agencias publicitarias, es decir quiénes ven que programa y cuándo.

2.

Auditoría: un marca de agua digital puede ocultarse por ejemplo en anuncios. Al supervisar automáticamente las transmisiones de una cierta estación es entonces posible saber cuándo exactamente se difundió el anuncio. De manera similar, es posible recuperar información estadística respecto a los calendarios de programación de diferentes radios, por ejemplo qué tan a menudo se presenta una pieza de música, etc.

3.

Incrustación de metadatos: el método propuesto puede emplearse para ocultar información digital respecto al programa o pieza de música, por ejemplo nombre y autor de la pieza o duración del programa, etc.

6. Alternativas de Implementación

[0151] Aunque algunos aspectos se han descrito en el contexto de un aparato, es claro que estos aspectos también representan una descripción del método correspondiente, en donde un bloque o dispositivo corresponde a una etapa de método o una característica de una etapa de método. En forma análoga, aspectos descritos en el contexto de una etapa de método también representan una descripción de un bloque o ítem o característica correspondiente de un aparato correspondiente. Algunas o todas las etapas de método pueden ser ejecutadas por (o utilizando) un aparato de equipo físico, por ejemplo un microprocesador, una computadora programable o un circuito electrónico). En algunas modalidades, algunas o más de las etapas de método más importantes pueden ser ejecutadas por este aparato.

[0152] La señal de marca de agua digital codificada de la invención, o una señal de audio en la cual se incrusta la señal de marca de agua digital, puede almacenarse en un medio de almacenamiento digital o puede transmitirse en un medio de transmisión tal como un medio de transmisión inalámbrica o un medio de transmisión cableada tal como Internet.

[0153] Dependiendo de ciertos requerimientos de implementación, modalidades de la invención pueden implementarse en equipo fí5sico o en soporte lógico. La implementación puede realizarse utilizando un medio de almacenamiento digital, por ejemplo un disco flexible, un DVD, un disco Blue-Ray, un CD, un ROM, un PROM, un EPROM, un EEPROM o una memoria FLASH, que tiene señales de control legibles electrónicamente ahí almacenadas, que cooperan (o son capaces de cooperar) con un sistema de computadora programable tal que se realice el método respectivo. Por lo tanto, el medio de almacenamiento digital puede ser legible por computadora.

[0154] Algunas modalidades de acuerdo con la invención comprenden un portador de datos que tiene señales de control electrónicamente legibles, que son capaces de cooperar con un sistema de computadora programable, tal que se realice uno de los métodos aquí descritos.

[0155] En general, modalidades de la presente invención pueden ser implementadas como un producto de programa de computadora con un código de programa, el código de programa es operativo para realizar uno de los métodos cuando el producto de programa de computadora se ejecuta en una computadora. El código del programa puede por ejemplo ser almacenado en un portador transportador legible por máquina.

[0156] Otras modalidades comprenden el programa de computadora para realizar uno de los métodos aquí descritos, almacenado en un portador legible por máquina.

[0157] En otras palabras, una modalidad del método de la invención por lo tanto es un programa de computadora que tiene un código de programa para realizar uno de los métodos aquí descritos cuando el programa de computadora se ejecuta en una computadora.

[0158] Una modalidad adicional de los métodos de la invención por lo tanto es un portador de datos (o un medio de almacenamiento digital, o un medio legible por computadora) que comprende, ahí grabado, el programa de computadora para realizar uno de los métodos aquí descritos.

[0159] Una modalidad adicional del método de la invención es por lo tanto una corriente de datos o una secuencia de señales que representan el programa de computadora para realizar uno de los métodos aquí descritos. La corriente de datos o la secuencia de señales puede ser por ejemplo configurada para ser transferida mediante una conexión de comunicación de datos, por ejemplo por Internet.

[0160] Una modalidad adicional comprende medios de procesamiento, por ejemplo una computadora o un dispositivo lógico programable, configurado para o adaptado para realizar o ejecutar uno de los métodos aquí descritos.

[0161] Una modalidad adicional comprende una computadora que tiene instalado ahí el programa de computadora para realizar uno de los métodos aquí descritos.

[0162] En algunas modalidades, un dispositivo lógico programable (por ejemplo matriz de puerta de campo programable in situ (field programmable gate array)) puede emplearse para realizar algunas o todas las funcionalidades de los métodos aquí descritos. En algunas modalidades, una matriz de puerta de campo programable (field programmable gate array) puede cooperar con un microprocesador a fin de realizar uno de los métodos aquí descritos. En general, los métodos de preferencia se realizan por cualquier aparato de equipo físico.

[0163] Las modalidades anteriormente descritas son solamente ilustrativas para los principios de la presente invención. Se entiende que modificaciones y variaciones de los arreglos y detalles aquí descritos, serán aparentes a otros con destreza en la especialidad. Es la intención por lo tanto, que esté limitada por el alcance de las reivindicaciones pendientes y no por detalles específicos mostrados a manera de descripción y explicación de las presentes modalidades.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Generador de marca de agua (101; 2400) para suministrar una señal de marca de agua (101b; 2420) en función de datos de mensaje binarios (101a, m; 2410), comprendiendo el generador de marca de agua:

   un procesador de información (303, 304, 305; 2430) configurado para repartir los datos de mensaje binarios a una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y para suministrar, en función de unidades de informaciones de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (b(ij); 2432) cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y de bloques temporales, donde b(i,j) es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; y un codificador diferencial (306; 2440) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (306a, bdiff(i,j); 2442) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenda una pluralidad de valores, donde un valor bdiff(i,j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es función de un valor bdiff(i,j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b(i,j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores (bdiff(i,j), bdiff(i,j- 1)) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un suministrador de señal de marca de agua (307; 2450) configurado para suministrar la señal de marca de agua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

2. 2.

   Generador de marca de agua según la reivindicación 1, en el cual el procesador de informaciones está configurado para suministrar la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de manera que los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial representan los datos de mensaje binarios presente en la forma de modelo binario propagado; y en el cual el codificador diferencial está configurado para derivar la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de manera que se introduzca un cambio de fase entre dos valores sucesivos de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial si un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial adopta un primer valor y de manera que no haya cambio de valor entre dos valores sucesivos de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial si un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial adopta un segundo valor que es diferente del primer valor.

3. 3.

   Generador de marca de agua según la reivindicación 2, en el cual el procesador de informaciones está configurado para suministrar un valor de bit bdiff(i,j-1), asociado a la i-ésima banda de frecuencias y el j-ésimo bloque

   donde bdiff(i,j-1) designa un valor de bit asociado a la i-ésima banda de frecuencias y al j-1-ésimo bloque temporal de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial; donde b(i,j) designa un valor de bit asociado a la iésima banda de frecuencias y al j-ésimo bloque temporal de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y donde los estados binarios de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial están representados por los valores +1 y -1.

4. 4.

   Generador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el suministrador de señal de marca de agua está configurado para suministrar una señal audio combinada (107) basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que una componente de marca de agua de la señal de marca de agua comprenda un cambio de fase por etapas o lisa en respuesta a un primer valor de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, y de manera que la componente de frecuencia de marca de agua de la señal de marca de agua comprenda una fase constante en el tiempo en respuesta a un segundo valor de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial que es diferente del primer valor.

5. 5.

   Generador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el suministrador de la señal de marca de agua está configurado para suministrar una primera forma de onda de formación de bit (giT(t)) en respuesta a un primer valor de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, y para suministrar una segunda forma de onda de formación de bit (-gi T(t)) en respuesta a un segundo valor de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, y en el cual el suministrador de señal de marca de agua está configurado para incluir en la señal de marca de agua una superposición ponderada o no ponderada de versiones desplazadas en el tiempo de la mismo forma de onda de formación de bit en respuesta a la presencia de un primer valor en la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial, y para incluir en la señal de marca de agua una superposición ponderada o no ponderada de versiones desplazadas en el tiempo de la primera forma de onda de formación de bit y de la segunda forma de onda de formación de bit en respuesta al segundo valor que es diferente del primer valor en la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial.

6. 6.

   Generador de marca de agua según la reivindicación 5, en el cual la segunda forma de onda de formación de bit es la inversa de la primera forma de onda de formación de bit.

7. 7.

   Descodificador de marca de agua (200; 2500) para suministrar datos de mensaje binarios (202a; 2520) en función de una señal de marca de agua (200a; 2520), comprendiendo el descodificador de marca de agua:

   un suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial (1600; 2530) configurado para suministrar una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi norm(j); 2532) de la señal de marca de agua, donde los valores bi norm(j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; un descodificador diferencial (1608; 2540) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi(j); 2542) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (bi norm (j), bi norm (j-1)) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un determinador de sincronización (201; 2550) configurado para obtener una información de sincronización (205; 2552) basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un extractor de marca de agua (202; 2560) configurado para extraer los datos de mensaje binarios de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua o de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua con ayuda de las informaciones de sincronización.

8. 8.

   Descodificador de marca de agua (200; 2600) para suministrar datos de mensaje binarios (202a; 2620) en función de una señal de marca de agua (200a; 2610), comprendiendo el descodificador de marca de agua:

   un suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial (1600; 2630) configurado para suministrar una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (b i norm (j); 2632) de la señal de marca de agua, donde los valores b i norm (j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; un descodificador diferencial (1608; 2640) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi(j); 2542) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (b i norm (j), b i norm (j-1)) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un extractor de marca de agua (202; 2650) configurado para extraer los datos de mensaje binarios de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

9. 9.

   Descodificador de marca de aguas según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el cual el suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial está configurado para suministrar, para una pluralidad de bandas

   norm

   de frecuencias y para una pluralidad de intervalos de tiempo, coeficientes de bit suave (bi AFB(j), (b i (j)) que describen una amplitud y una fase de la señal de marca de agua en las bandas de frecuencias y los intervalos de tiempo respectivos; y en el cual el descodificador diferencial está configurado para determinar un valor (bi(j)) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial asociada a una banda de frecuencias (fi) determinada y un intervalo de tiempo (j) dado basándose en dos valores correspondientes (b i norm (j), (b i norm (j-1)) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial.

10. 10.

    Descodificador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el cual el descodificador de marca de agua comprende un filtro de análisis (1600) configurado para hacer la convolución de la señal de marca de agua o una versión mezclada hacia abajo de este último con una primera función de formación de bit (giR(t)); y en el cual el descodificador de marca de agua está configurado para muestrear en el tiempo un resultado de la convolución, para obtener valores discretos en el tiempo de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y cuando el descodificador de marca de agua está configurado para ajustar una orden de tiempo utilizada para el muestreo del resultado de la convolución a una resolución de intervalo de sub-bit en función de una información de sincronización, para maximizar una relación señal-ruido y para minimizar una relación de interferencia de símbolo.

11. 11.

    Descodificador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el cual el descodificador diferencial está configurado para derivar la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial independientemente para los diferentes bandas de frecuencias (fi), de manera que diferentes rotaciones de fase de la señal de marca de agua en diferentes bandas de frecuencias sean compensadas independientemente por el descodificador diferencial; y en el cual el determinador de sincronización o el detector de marca de agua está configurado para tratar conjuntamente un conjunto de valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial asociada a

    una parte de tiempo determinada y diferentes bandas de frecuencias, para obtener una información de sincronización o un bit de los datos de mensaje binarios.

12. 12.

    Dispositivo de evaluación de marca de agua portátil (2700), que comprende:

    un micrófono (2710) configurado para suministrar una señal eléctrica de micrófono (2712); y un descodificador de marca de agua (2720) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, donde el descodificador de marca de agua está configurado para recibir una señal de micrófono como señal de marca de agua.

13. 13.

    Procedimiento (2800) para suministrar una señal de marca de agua en función de datos de mensaje binarios, comprendiendo el procedimiento:

    repartir los datos de mensaje binarios a una pluralidad de bandas de frecuencias o sub-bandas de frecuencias, para suministrar (2810), en función de unidades de información de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial b(i,j), cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para una pluralidad de bandas de frecuencias o sub-bandas de frecuencias y bloques temporales, donde b (i,j) es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; derivar (2820) una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que la segunda representación en el ámbito temporalfrecuencial comprenda una pluralidad de valores, donde un valor bdiff(i,j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es función de un valor bdiff(i,j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b(i,j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y suministrar (2830) la señal de marca de agua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

14. 14.

    Procedimiento (2900) para suministrar datos de mensaje binarios en función de una señal de marca de agua, comprendiendo el procedimiento:

    suministrar (2910) una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua donde los valores b i norm (j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; derivar (2920) una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y utilizar (2930) la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial para determinar una información de sincronización que se utiliza para suministrar los datos de mensaje binarios, o para extraer los datos de mensaje binarios de la señal de marca de agua.

15. 15.

    Programa de ordenador adaptado para realizar el procedimiento según la reivindicación 13 o la reivindicación 14, cuando el programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.