MX2008006995A - Contenido codificado por marca de agua - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema y método para insertar una marca de agua en contenido codificado, que incluye recibir contenido codificado, recibir al menos una unidad de marca de agua que comprende información en la posición de un valor original que seráreemplazado por un valor alternativo y valores alternativos y reemplazar directamente un número de bits comenzando en la posición con uno de los valores alternativos, en donde el valor alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua. También se describe un aparato y método para generar unidades de marca de agua que incluye seleccionar una posición en donde un valor en contenido codificado seráreemplazado por un valor alternativo, y calcular el valor alternativo. Además también se describe un sistema y método para reemplazar una marca de agua en contenido codificado, que incluye recibir contenido codificado, recibir al menos una unidad de marca de agua y reemplazar un número de bits comenzando en una posición en el contenido codificado con un valor, en donde el valor es especificado en al menos una unidad de marca de agua y en donde además la posición es especificada en al menos una unidad de marca de agua.

Description

CONTENIDO CODIFICADO POR MARCA DE AGUA Campo de la Invención La presente invención se refiere a una marca de agua digital, y en forma específica, a incrustar, eliminar/reemplazar y detectar marcas de agua digitales en contenidos codificados. Antecedentes de la Invención El contenido codificado requiere un proceso de "descodificación" con el objeto de utilizar el contenido. Algunos de los ejemplos de contenido codificado incluyen MPEG-1 MPEG-2 H264/AVC, WMA, MPEG4, JPEG2000, MP3, PDF, Windows Word, Postscript, etc, y sus versiones encriptadas. Un método de la técnica anterior para contenido codificado por marca de agua, es insertar las señales de marca de agua en la estructura y elementos de sintaxis. La Patente Norteamericana No. 6,687,384 es un ejemplo de la incrustación de datos en elementos de sintaxis en una corriente de bits codificada, tal como MPEG-1 y MPEG-2. Dichas marcas de agua, sin embargo, no sobreviven el cambio de formato o la conversión de digital a análoga. Otro método de la técnica anterior para contenido codificado por marca de agua, es incrustar una marca de agua agregando ruido a los coeficientes DCT para el contenido codificado por MPEG. Un ejemplo de este método se describe en la Publicación de F. Hartung y B. Girod en "Digital Watermarking of MPEG-2 Coded Video in the Bit Stream Domain", Proc. IEEE ICASSP, pp. 2621-4, abril 1997. El método de Hartung y Girod no utiliza técnicas perceptuales. Aún otro método de la técnica anterior para contenido codificado por marca de agua, es modificar directamente el contenido codificado. La Patente Norteamericana No. 6,373,960, en lo sucesivo "Conover", describe un método de marca de agua dentro de una corriente de bits de video comprimido mediante MPEG que codifica ciertos coeficientes DCT en forma tal que la longitud codificada por entropía de estos coeficientes permanece sin cambio después de la modificación. En Conover, no se especifican métodos de incrustación de marca de agua específicos. Los métodos para seleccionar sitios de marca de agua en Conover están limitados a los coeficientes con 0 corridas-cero. Los coeficientes de Conover están en el dominio de alta frecuencia. El método de Conover no incluye una fase de procesamiento previo ni existe cualquier "valor alternativo" para la inserción de marca de agua real en la última fase descrita. El concepto de generar y utilizar "unidades de marca de agua" no se describe ni se enseña en ninguna parte en el documento Conover. Los métodos de la técnica anterior para contenido codificado por marca de agua no tienen un procesador previo para producir "valores alternativos" para algunas partes del contenido codificado. Los métodos de la técnica anterior para contenido codificado por marca de agua excluyen contenido codificado que está oculto, ofuscado, revuelto o encriptado en forma adicional (colectivamente "encriptado"). Breve Descripción de la Invención El contenido codificado por marcas de agua de la presente invención, incrusta marcas de agua en ubicaciones seleccionadas en el contenido codificado. Esto se logra reemplazando valores originales en el contenido codificado por sus valores alternativos. Cada valor original puede tener uno o más valores alternativos y cada valor alternativo contiene una señal de marca de agua. Además, las marcas de agua pueden ser eliminadas reemplazando los valores alternativos con el valor original, o sustituyendo un valor alternativo con otro valor alternativo. Al seleccionar uno de los valores alternativos para sustituir el valor original en las ubicaciones correspondientes en el contenido codificado, se cumple con las siguientes metas: - Los valores alternativos son idénticos en tamaño al valor original, y el reemplazo a través de cualesquiera de los valores alternativos crea un contenido codificado que cumple con un formato definido y no introduce artefactos perceptuales en el contenido codificado. - Los valores alternativos pueden mejorar la calidad del contenido codificado. Por ejemplo, el valor original puede no ser un valor válido. En otras palabras, sin el reemplazo a través de uno de sus valores alternativos, el contenido codificado puede no ser un formato legítimo. En otro caso en donde el valor original es un valor válido, sin el reemplazo a través del valor alternativo, el valor original puede introducir la degradación el contenido codificado. - Cada valor alternativo contiene señales de marca de agua. Estas señales de marca de agua ya sea juntas con otras señales de marca de agua en otras posiciones dentro del contenido codificado o por sí mismas, pueden tener una o más unidades de información incrustadas. Una unidad de información consiste en uno o más bits. El volumen de datos de los valores alternativos (definidos a través del tamaño de datos pro valor alternativo y el número de valores alternativos) debe ser pequeño, en comparación con el volumen de datos del contenido codificado.

Una meta importante de marcar con agua directamente el contenido encriptado, es la "encriptación localizada". Una encriptación localizada permite una correspondencia entre el texto claro y el texto en cifras. Por ejemplo, una unidad de texto clave incluye componentes d,c2, ... en. Después de la encriptación localizada, el texto de cifras consiste en d ',c2', ...en', en donde ci' es la versión encriptada de (1 < i < n). Un ejemplo simple de encriptación localizada es dividir el contenido en partes y encriptar cada parte por separado. Por ejemplo, en un caso extremo, cada coeficiente o grupo de coeficientes es encriptado por separado. Una categoría de encriptación, que hace posible la encriptación localizada, es la encriptación selectiva o encriptación parcial. En lugar de tratar el contenido (audio o video) como corrientes de datos binarios (también denominados "encriptación nativa"), los métodos de encriptación selectivo "comprenden" la estructura de sintaxis de contenido (por ejemplo estructura MPEG-2) y únicamente se encriptan en forma selectiva algunas partes del contenido. La encriptación selectiva ocurre después de la compresión. El contenido encriptado no puede tener valor comercial, aunque parte del contenido puede estar visible. Algunos esquemas de encriptación selectivos pueden conservar el formato, rango de bits y tamaño del contenido codificado que no es encriptado en forma selectiva. Otros esquemas de encriptación electiva pueden incrementar el rango de bits o requerir un descodificador especial. Tomando el contenido MPEG-2 como un ejemplo, el algoritmo selectivo simple encripta únicamente los cuadros-l. El MPEG encriptado en forma selectiva puede ser una corriente MPEG válida. Aunque los cuadros P y B en MPEG-2 no son valiosos en el conocimiento de los cuadros I correspondientes, las partes grandes de video MPEG aún son visibles debido a la correlación inter-cuadro y principalmente de los bloques-l no encriptados en los cuadros P y B. Otros esquemas de encriptación selectivos incluyen encriptación de encabezados MPEG-2 y/o encriptación de coeficientes DCT. Los coeficientes DCT se dividen en "coeficiente DC" y "coeficientes AC". Los coeficientes DC son los coeficientes con frecuencia cero en ambas dimensiones, y los coeficientes AC son los coeficientes restantes con frecuencias no cero. Todos los coeficientes DC o valores parciales de coeficientes AC de todos los bloques-l pueden ser encriptados. Se describe un sistema y método para insertar una marca de agua en contenido codificado que incluye recibir contenido codificado, recibir al menos una unidad de marca de agua y reemplazar directamente un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo, en donde el avaro alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua. También se describe un aparato y método para generar unidades de marca de agua que incluyen seleccionar una posición en donde un valor en el contenido codificado será reemplazado por un valor alternativo y calcular el valor alternativo. Además también se describe un sistema y método para reemplazar una marca de agua en contenido codificado, que incluye recibir contenido codificado, recibir al menos una unidad de marca de agua y reemplazar un número de bits que comienza en una posición en el contenido codificado con una valor, en donde el valor es especificado en al menos una unidad de marca de agua y además, en donde la posición es especificada en al menos una unidad de marca de agua.

Además se describe un sistema y método para insertar una marca de agua en contenido codificado, que incluye recibir contenido codificado, recibir al menos una unidad de marca de agua, recibir una secuencia de bits, en donde la secuencia de bits comprende información de carga útil de marca de agua y llevar a cabo el reemplazo directamente de un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo, o dejar sin cambio el número de bits comenzando en la posición con base en los valores de bits de la secuencia de bits de la información de carga útil de la marca de agua y en donde el valor alternativo tiene incrustados en la misma señales de marca de agua. También se describe un sistema y método para detección de marca de agua, incluyendo recibir al menos una unidad de marca de agua, recibir contenido marcado con agua, recuperar una pluralidad de valores de coeficiente del contenido marcado con agua y recibir valores de bits de la marca de agua procedente de los valores de coeficiente. Breve Descripción de los Dibujos La presente invención será mejor comprendida a partir de la siguiente descripción detallada, cuando sea leída junto con los dibujos adjuntos. Los dibujos incluyen las siguientes figuras, las cuales se describen brevemente a continuación: La figura 1, es un diagrama de bloque que muestra el flujo del trabajo del procesamiento previo de incrustación de marca de agua de acuerdo con los principios de la presente invención.

La figura 2, ilustra una unidad de marca de agua (U) de la presente invención. La figura 3, es un diagrama de flujo del método de detección de marca de agua de acuerdo con los principios de la presente invención. La figura 4, es un diagrama de bloque de un aparato de reproducción, el cual recibe contenido codificado que tiene unidades de marca de agua incrustadas en el mismo. Descripción Detallada de la Invención El contenido codificado con marcas de agua puede ser dividido en tres pasos separados: • Selección de ubicación, lo cual es la selección de la posición en donde el valor en el contenido codificado puede ser reemplazado por valores alternativos que contienen señales de marca de agua. Cálculo de valores alternativos, lo cual es la determinación de los valores alternativos de modo que los valores alternativos tengan el mismo número de bits que el valor de los valores alternativos que son para reemplazar en el contenido codificado, y dicha sustitución no originará cambios perceptuales al contenido. Además, estos valores alternativos contienen señales de marca de agua. • Incrustación/inserción de marca de agua, lo cual es el reemplazo real del valor en el contenido codificado por uno de los valores alternativos.

Los primeros dos pasos pueden ser procesados previamente. Como resultado del procesamiento previo, se producen grupos de unidades de marca de agua (WUs). Las WUs contienen toda la información para incrustar/insertar realmente una marca de agua. El procesador previo de marca de agua toma contenido codificado como la entrada y una clave de marca de agua, y produce una secuencia de unidades de marca de agua. En el caso en donde únicamente se genera un valor alternativo para cada WU, una carga útil de marca de agua puede convertirse en una entrada adicional al procesador previo. Estas unidades de marca de agua están integradas en el contenido final en la forma de metadatos del contenido codificado, como un canal separado multiplexado con el contenido, en la forma de datos esteganográficos ocultos en los elementos de sintaxis o dentro del contexto, o como un archivo separado almacenado en el medio físico (disco óptico, cinta, unidad de disco duro, etc) o transmitidos a través de una red (TCP/IP; satélite, etc). La información de carga útil de marca de agua se incrusta seleccionando de entre los valores alternativos en WUs. Una WU tiene al menos un valor alternativo. Cuando cada WU tiene únicamente un valor alternativo, no existen dos métodos para incrustar/insertar la información de marca de agua (carga útil). El primer método es incrustar una carga útil de marca de agua fija, simple, reemplazando todos los valores originales en WUs por sus valores alternativos. El segundo método permite incrustar varias cargas útiles de marca de agua, conmutando entre reemplazo o no reemplazo de WUs. Por ejemplo, un reemplazo indica un valor de bit positivo y un no reemplazo del valor de bit negativo. Para incrustar una carga útil de marca de agua '00101001 " , los valores originales en el primer y segundo WU no son reemplazados, el valor original en el tercer WU es reemplazado por su valor alternativo. Para una WU con más de un valor alternativo, cada valor alternativo, que contiene una señal de marca de agua puede representar una unidad de información diferente de la carga útil de marca de agua. El valor alternativo es seleccionado para sustitución con base en la carga útil de marca de agua. Por ejemplo, para incrustar un bit en una WU, se requiere de uno o dos valores V1 y V2. Para incrustar un valor de bits '0', se selecciona V1 para reemplazar el valor original en el contenido codificado, y para incrustar un valor de bit '1', se selecciona V2. Con dos valores V1 y V2 es posible expresar un bit '0' y un bit '1'. Si existen cuatro valores alternativos (V1, V2 , V3 y V4) se puede incrustar información de dos bits (por ejemplo, '00', '01', '10' y '11'). Con más valores alternativos en una posición, se pueden incrustar más bits, lo cual permiten una incrustación muy eficiente de información. La carga útil de marca de agua normalmente es recibida en el tercer paso "Inserción de Marca de Agua". Se puede almacenar en, o calcular a través de un componente externo al sistema de marca de agua. La información de carga útil de marca de agua normalmente es un identificador que identifica de manera única al receptor, aparato de reproducción (fabricante, modelo, y/o número de serie) y fecha y hora de la reproducción del contenido. La diferencia entre el valor original, V, y sus valores alternativos puede almacenarse en WUs para reducir potencialmente el tamaño de WUs. Las WUs pueden ser comprimidas en forma adicional. Es importante que las WUs estén protegidas contra acceso o modificación no autorizados, debido a que con esta información no únicamente el sistema de marca de agua está vulnerable a diversos ataques, sino también es fácil de que un hacker inserte marcas de agua ficticias, o altere o elimine las marcas de agua existentes. Si las WUs se almacenan y transmiten como datos esteganográficos (marca de agua), el acceso puede ser controlado por una clave de marca de agua. Si las WUs se almacenan o transmiten a través de cualquier otro canal, se requiere la encriptación de las WUs. Tal como se indicó anteriormente, el primer y segundo pasos pueden ser llevados a cabo como un procesamiento previo. Por lo tanto, antes del tercer paso, el contenido codificado no es marcado con agua. El tercer paso lleva a cabo la incrustación de marca de agua remplazando algunos valores en el contenido codificado con los valores alternativos especificados en las WUs. Estos valores pueden ser elementos de sintaxis codificados, tal como identificación de paquetes, encabezados, tabla de cuantificación, tabla Huffman para codificación de entropía, coeficientes codificados o vectores de movimiento codificados. Las WUs especifican en donde se incrustan las señales de marca de agua (en valores alternativos) las posibles señales de marca de agua que pueden estar en estas posiciones, seleccionando los valores alternativos adecuados. La figura 1, es un diagrama de bloque que muestra el flujo de trabajo de procesamiento previo del contenido codificado para generar WUs. La figura 2, ilustra una unidad de marca de agua de acuerdo con los principios de la presente invención. Cada WU se describe a través de un vector (P, L, C, {V}, V1, V2, ... Vn) en donde P es la posición del valor original V que puede ser reemplazado en el futuro por un valor alternativo en el contenido codificado, L es el número de bits ocupado por el valor original V en el contenido codificado comenzando en P, C es un grupo de posiciones globales de los coeficientes (por ejemplo el DCT o coeficientes cuantificados por ondulación) que son codificados en los bits L (en contenido codificado) con un método de codificación de entropía. La codificación de entropía tal como una codificación Huffman, normalmente se aplica a la última etapa de codificación para producir el contenido codificado. V1, V2, ...Vn son valores alternativos válidos de V y cada uno de dichos valores contiene una señal de marca de agua. Cada posición de coeficiente está representada por c(ch,f,b,co) en donde ch es el índice canal, f es el índice de cuadro, b es el índice de bloque, y co es el índice de coeficiente dentro del bloque para una unidad de contenido de video. Un valor alternativo es válido, si, cuando este valor reemplaza el valor corriente, mantiene el cumplimiento del formato y no existen efectos perceptuales en el contenido. Además, V1, V2, ...Vn ocupa L bits como V lo hace en el contenido codificado. {V} indica que el valor original es opcional en el proceso de incrustación/inserción. El valor original puede ser requerido en los procesos de eliminación de marca de agua.

Un valor original V puede contener uno o más coeficientes en forma codificada. Cuando las WUs son generadas, si la entrada es su contenido codificado tal como MPEG-2 o MPEG-4, la codificación de entropía, es decir, Codificación de Longitud Variable (VLC), primero necesita ser "desecha" para accesar a los coeficientes, y posteriormente encontrar la posición adecuada y valores alternativos y almacenar los coeficientes originales y estos valores alternativos. Un valor alternativo Vi puede corresponder a los mismos coeficientes que V, aunque en algunos casos, Vi puede corresponder a más o menos coeficientes que V. Un bloque de 8 x 8 típicos de coeficientes DCT cuantificados en MPEG-2 se muestra a continuación. La mayor parte de los coeficientes de orden superior han sido cuantificados a 0. 12 34 0 2 0 0 0 0 87 0 0 1 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Después de una exploración de zigzag, la secuencia de coeficientes DCT que será transmitida se observa como: 12 34 87 16 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 El primer coeficiente DCT se envía a través de una tabla (12) separada Huffman. Después de un análisis de corrida-nivel, los coeficientes restantes y las corridas de ceros asociadas son: 34 | 87 | 16 | 002 | 0 0 0 00 0 1 | 0 0000 0 Utilizando la tabla cero de coeficientes DCT que se describen más adelante y especificados en el estándar MPEG-2, estos coeficientes son codificados en 6 Códigos de Longitud Variable (VLC) tal como se indica a continuación (en representación de bits binarios): 0000 0100 0010 0010 | 0000 0100 0000 0000 0101 0111 | 0000 00000111 110 | 0000 1000 | 0001 010 | 10 Tabla cero de coeficientes DCT MPEG-2 (parte) (nota: el último bit 's' en cada VLC anterior, indica el signo del nivel: '0' para valor positivo y 'I' para valor negativo). Codificación MPEG2 de corrida y nivel después de una codificación ESCAPE Para facilidad de lectura, los VLC anterior (también denominados códigos de entropía) están separados por un "|". El primero y segundo coeficientes DCT utilizan un código de longitud fija para codificar Corrida y Nivel de acuerdo con la tabla de "codificación MPEG2 de corrida y nivel después de un código ESCAPE", y los coeficientes DCT restantes son codificados de acuerdo con "tabla cero de coeficientes DCT MPEG-2 ". El último VLC es un código de "Extremo de Bloque" especial que indica que los coeficientes restantes en el bloque son 0. Un valor alternativo puede ser cualquier parte de los bits codificados anteriormente. Por ejemplo, un valor alternativo puede consistir de parte de VLC, uno o más VLCs consecutivos o un VLC más parte el siguiente VLC. En el siguiente ejemplo de WU, un valor alternativo consiste en un VLC, el cual es el 5° VLC: (PO+63, 7, C, 0001010, 0001110, 0001100, 0001000) Cada elemento en este WU es explicado como se indica a continuación: • P0 es la posición de partida de este bloque en el contenido codificado. "63" la posición relativa (en bits) para el comienzo de este bloque, 7 indica una longitud L, C consiste en 7 coeficientes como se indica a continuación: c(f,ch,b,7), c(f,ch,b,8), ... c(f,ch,b,13) en donde f es el índice de cuadro correcto, ch es el índice de canal corriente y b es el índice de bloque corriente de este bloque en el ejemplo. • El tamaño del valor alternativo es de 7 bits, es decir L = 7. • 0001010 es el valor original (V), existen tres valores alternativos: 0001110 (V1), 0001100 (V2), y 0001000 (V3).

Estos valores alternativos son codificados como los siguientes valores de Corrida y Nivel (hacer referencia a la tabla cero de coeficientes DCT MPEG2), respectivamente: 0001110: Corrida = 5, Nivel = 1 0001100: Corrida = 1, Nivel = 2 0001000: Corrida = 7, Nivel = 1 Un par de Corrida (R) y Nivel (L) representa una secuencia de números que comienzan con R cero seguido de L. Por ejemplo, un par de Corrida-Nivel (5, 3), es decir Corrida = 5 y Nivel = 3, representa 0 0 0 0 0 3. Por lo tanto, los valores alternativos anteriores representan los siguientes coeficientes antes de la codificación de entropía: 0 0 0 0 0 1 0 (Corrida = 5, Nivel = 1) 0 2 (Corrida = 1, Nivel = 2) 0 0 0 0 0 0 0 1 (Corrida = 7, Nivel = 1) Debido a que el 5° VLC es el último VLC que codifica a coeficientes no cero en este bloque, los valores alternativos no corresponden necesariamente a los mismos coeficientes codificados por V. En el caso de V2 y V3, en lugar de codificar siete coeficientes en V1, V2 codifica únicamente 2 coeficientes y V3 codifica 7 coeficientes. Si el primer valor alternativo en el ejemplo WU es seleccionado por el insertador de marca de agua en el paso 3, este bloque será cambiado a los siguientes coeficientes DCT cuantificados: 12 34 0 2 0 0 0 0 87 0 0 1 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Otro ejemplo de contenido codificado es el contenido codificado con H.264 (MPEG4 Profile 10). Existen algunas diferencias importantes en la codificación de entropía entre MPEG-2 y H264 incluyendo: • H264 soporta tanto CAVLC (Codificación de Longitud Variable de Contexto-Adaptación) y CABAC (Codificación Aritmética Binaria de Contexto-Adaptación). • En lugar de un bloque DCT 8 x 8 en MPEG2, H264 también puede utilizar un bloque DCT 4 x 4. • A diferencia de AVLC (Codificación de Longitud Variable de Adaptación) en MPEG-2, CAVLC utiliza tablas VLC más pequeñas, que codifican niveles y corridas por separado. • En lugar de las tablas VLC fijas en MPEG-2, las tablas VLC pueden ser conmutadas de acuerdo con la información del contexto. Debido a que la codificación de entropía con base en el contexto en H264, es más difícil de anticipar que MPEG-2, se modifica su valor codificado después de un coeficiente. Sin embargo, se puede forzar a que un codificador H264 reduzca dicha codificación a base de contexto durante la codificación. Por ejemplo, un codificador puede utilizar una tabla NumTrail fija (por ejemplo NumTrail Table 0), en lugar de una tabla NumTrail con base en ciertas propiedades de bloques vecinos. Otro ejemplo se utiliza en un código de longitud fija xxxxyyy, para codificar el número de no cero (NumCoeff) y el número de los de arrastre (T1) para un bloque DCT cuantificado 4 x 4 en donde xxxx es para codificar el número de no ceros (0-16) y yy es para codificar el número de los de arrastre (0...3). También se puede forzar a un codificador a utilizar únicamente el bloque 4 x 4. En el siguiente ejemplo, algunas de las reglas anteriores se aplican para codificar un bloque 4 x 4. 1. Coeficientes DCT cuantificados 4 x 4: 0 3 -1 0 0 -1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Después de exploración de zigzag, los coeficientes en este bloque 0 3 0 1 -1 -1 0 1 0 0 2. La codificación CAVLC consiste en los siguientes cinco pasos: a. Codificar el número de no cero (NumCoeff) y el número de los de arrastre (T1): (5,3). El número máximo de T1 está limitado a 3. Estos dos números (NumCoef y T1) son codificados en los bits "0001011" utilizando una tabla Huffman 17 x 4 (ver más adelante) (NumCoef: 0-16, T1: 0-3). Tabla Huffman 17 x 4 b. Codificar los signos de los de arrastre en orden inverso, si es que existen (0 para positivo y 1 para negativo): 0,1,1. c. Codificar los coeficientes no ceros restantes en orden inverso: 1,3. Los coeficientes no cero son codificador como "1" con la tabla de Nivel VLC 0 , y "0010" con la tabla de Nivel VLC 1, respectivamente.

Tabla de Nivel VLC O Tabla de Nivel VLC 1 d. Codificar ceros totales (TotalZeros) desde el comienzo hasta el último coeficiente no cero. Los ceros totales máximos son 16-NumCoeff. Si NumCoeff es 16, los TotalZeros deben ser 0. Si NumCoeff es 0, no se necesita un código adicional, es decir, el final de la codificación para este bloque. Para los 15 casos restantes, cada caso utiliza una tabla Huffman para codificar TotalZeros (ver tabla TotalZero). En este caso, TotalZeros es 3, lo cual es codificado como "1110", con la tabla TotZeros [NumCoeff = 5]. Tabla TotZeros e. Codificar las posiciones de todos los ceros desde el comienzo hasta el último coeficiente no cero. En este caso, las posiciones de todos los ceros son codificados para "001101". Los bits codificados finales para este bloque 4 x 4, contienen 25 bits: 00010111 011 | 10010 | 1110 | 001101. Un ejemplo de valores alternativos son los bits codificados de un bloque completo 4 x 4 codificado. Otro ejemplo de valor alternativo pueden ser los bits que codifican los signos de los de arrastre tal como se describe en el paso c) anterior. En dicho caso, el cambiar el valor alternativo únicamente cambia el signo de los de arrastre, y por consiguiente no cambia la longitud de bit total del bloque codificado. Aún otro ejemplo de contenido codificado es una imagen JPEG2000. En lugar de transformaciones DCT, JPEG2000 utiliza Transformación de Ondulación Digital (DWT). La DWT de una imagen pixelada es computarizada a través de la aplicación sucesiva de filtros verticales y horizontales, de paso bajo y paso superior para los pixeles de imagen, en donde los valores resultantes son denominados "coeficientes de ondulación". Una ondulación es una forma de onda oscilante que persiste únicamente uno o algunos ciclos. En cada interacción, el paso bajo únicamente filtra coeficientes de ondulación de la interacción previa que son decimados, posteriormente va a través de un filtro vertical de paso bajo y un filtro vertical de paso alto, y los resultados de este proceso son pasados a través de un filtro horizontal de paso bajo y un filtro horizontal de paso alto. El grupo de coeficientes resultantes es agrupado en cuatro "sub-bandas", es decir, sub-bandas LL, LH, HL y HH. Cada interacción corresponde a una cierta "capa" o "Nivel" de coeficientes. La primera capa de coeficientes corresponde al Nivel de resolución más alto de la imagen, en tanto que la última capa corresponde al Nivel de resolución más bajo. Un ejemplo del valor alternativo de la imagen codificada con JPEG2000, es la sub-banda LL codificada en una capa específica (por ejemplo la resolución más baja). Una forma simple de producir WUs es utilizar "ensayo y error", llevando a cabo los siguientes pasos para cada WU: a) Para cada código de entropía (por ejemplo un VLC en MPEG2), seleccionar en forma aleatoria un valor como un candidato para un valor alternativo. b) Determinar si este candidato es un valor válido, verificando el cumplimiento del formato después de sustituir este candidato por el valor existente, si no, ir de regreso al paso a). c) Revisar los pasos preceptúales después de intercambiar el valor existente con este candidato. Si el cambio perceptual es aceptable, registrar este candidato como un valor alternativo para WU. De lo contrario, regresar al paso a). Los pasos anteriores se repiten hasta que se producen todas las WUs necesarias.

En una modalidad, las WUs pueden ser producidas con un sistema de marca de agua existente que trabaja en el dominio de transformación. Primero cuando el sistema de marca de agua seleccionada, producir dos copias de marca de agua (A y B ambas en forma codificada) de un contenido codificado original con dos diferentes informaciones de carga útil: la primera copia contiene la carga útil de marca de agua en la cual cada bit es '1' y la otra copia contiene la carga útil de marca de agua en la cual cada bit es '0'. Los pasos Los pasos 1 y 2 (ver figura 1) pueden ser llevados a cabo en la siguiente forma para seleccionar y producir WUs explorando A y B hasta que se satisfacen las siguientes condiciones: • (Selección de ubicación) P1a y P2a son la posición de inicio y la posición final de una pluralidad de coeficientes codificados consecutivos (sus posiciones antes de la codificación de entropía son indicados como C) en el contenido codificado A, P1b y P2b son la posición de inicio y la posición final de los mismos coeficientes codificados en el contenido codificado B, y (P2b-P2a) y (P1b-P1a) deben ser iguales (y deben ser iguales a la longitud L), y • (Cálculo de valores alternativos) Suponer que al menos un bit de la información de carga útil de marca de agua será incrustado en los coeficientes codificados (tanto el A como el B). Registrar una unidad de marca de agua (P,L,C,V,V1 ,V2) en la siguiente forma P = P1a, L = P2a-P1a, V, no está disponible en este caso, V1 es el valor desde la posición P1a a P2a en A, y V2 es el valor desde la posición P1b a P2b en B. • Seleccionar N unidades de marca de agua, repetir el segundo paso anterior. En una modalidad alternativa, se codifica un bit de carga útil de marca de agua como una relación entre dos coeficientes cuantificados seleccionados en una frecuencia media. Al escanear el contenido codificado se puede localizar una unidad de marca de agua (P, L, C, V, V1, V2, ...Vn) y determinarse con las siguientes condiciones: • V contiene una pluralidad de coeficientes codificados consecutivos, y existe al menos una relación (el tipo/categoría de las relaciones son definidas previas) entre y/o en estos coeficientes. Por ejemplo, si C1, C2 son dos coeficientes codificados consecutivos y existe una relación C1>C2 + T, en donde T es un valor de umbral el cual puede ser utilizado para ajustar la fuerza de la relación, lo cual a su vez determina la robustez de la marca de agua. • De acuerdo con el modelo perceptual del sistema de marca de agua, los coeficientes pueden ser modificados para establecer otra relación sin cambio perceptual del contenido. Por ejemplo, C1 y C2 pueden ser modificados a C1' y C2' respectivamente, de modo que se forme una relación inversa, es decir C1'<C2'. Grabar el nuevo valor que contiene C1' y C2' como un valor alternativo Vi (1 <=¡ =n). Repetir este paso hasta que todos los valores alternativos son encontrados. Para seleccionar las N unidades de marca de agua, repetir los pasos anteriores. Idealmente, las primeras N unidades de marca de agua que contienen la mayor parte de su coeficiente son seleccionados de modo que la mayor parte de relaciones pueden ser establecidas potencialmente dentro cada unidad de marca de agua. En el sistema de marca de agua referenciado, una relación puede representar un bit de carga útil de carga útil de marca de agua, por consiguiente la unidad de marca de agua con la mayor parte de las relaciones puede tener la capacidad más alta para incrustar más bits de la carga útil de carga útil de marca de agua. Aún en otro ejemplo de un sistema de marca de agua, se codifica un bit de carga útil de marca de agua como una relación entre valores de propiedad de dos grupos de valores de pixel, o coeficientes DCT/ondulación. Los ejemplos típicos de propiedades incluyen la luminancia promedio, distribución de histograma de color promedio, o energía en cierta sub-banda de frecuencia. Un principio de la presente invención, es procesar previamente el contenido codificado y generar valores alternativos que contienen señales de marca de agua. Estos valores alternativos serán los últimos utilizados para reemplazar partes claramente definidas del contenido codificado. Aunque los sistemas de marca de agua existentes pueden ser aplicados al procesamiento previo (por ejemplo paso 1 y 2) y la inserción real (paso 3), se pueden desarrollar nuevos algoritmos de marca de agua especialmente para este esquema. Un método de detección de marca de agua simple y genérico es correlacionar el coeficiente corriente en el contenido marcado con agua con los valores alternativos de una WU para encontrar el valor alternativo que tenga la mejor coincidencia con el coeficiente corriente. Para llevar a cabo dicha correlación, los valores alternativos necesitan ser descodificados a valores de coeficiente utilizando el descodificador de entropía correspondiente. Cada valor alternativo de una WU puede contener una señal de marca de agua, la cual corresponde a la información de carga útil de marca de agua. Al encontrar los valores alternativos de correspondencia en todas las WUs, se puede recuperar la información de carga útil de la marca de agua. La detección de marca de agua puede llevarse a cabo en múltiples niveles. En el primer nivel, los elementos P, L y C de las WUs son requeridos. Asumir que el número de WUs es N. para cada WU, obtener los valores de coeficiente de acuerdo con los índices de coeficientes global C. Si el contenido de entrada es una banda de base o es codificado en otro formato diferente al formato utilizado en la incrustación de marca de agua, se transforma el contenido primero a la misma forma codificada que la incrustación de marca de agua. Los bits de carga útil de marca de agua por procesar son recuperados, observando las relaciones entre y/o en los coeficientes, o entre los valores de propiedad de los valores de pixel o valores de coeficiente. La figura 3, es un diagrama de flujo de proceso de detección de marca de agua a la presente invención. En el 305 se inicia un índice. Las unidades de marca de agua 'N' son aceptadas/recibidas en 310 y el contenido de sospecha es recibido en 315. El índice es probado en 320 para determinar si todas las marcas de agua han sido procesadas/detectadas. Si el índice es mayor a "N", el número de marcas de agua posteriores al proceso está completo. Si el índice no es mayor a "N", entonces el proceso procede a 325, en donde los coeficientes son obtenidos. En 330 los valores de bit son recuperados de acuerdo con las relaciones entre/en los coeficientes. En el 335 el índice es incrementado y el proceso procede al paso 320. Si se recuperan relaciones muy débiles de una WU, puede ser útil accesar los otros elementos V y V1, V2, ...Vn de la WU con el objeto de proporcionar información adicional para determinar la relación. Una relación puede ser mejor determinada correlacionando los coeficientes corrientes con los coeficientes codificados en V, V1, V2, ... y Vn. El valor de correlación más alto es la correlación que indica la coincidencia más cercana entre el coeficiente corriente y uno de los V, V1, V2, ... Vn. Esto es, la correlación más alta entre los coeficientes corrientes y los coeficientes codificados en Vi (1 < i < n) indica una coincidencia. Para contenido de sospecha con ataques severos, el contenido original puede ser requerido para análisis y correlación adicional. Otra forma de utilizar WUs para suministrar contenido protegido con derechos de autor, es utilizar WUs para recuperar el contenido corrompido antes de reproducirlo. En tal caso, el contenido codificado que es proporcionado al aparato de reproducción/conversión, es corrompido explícitamente ya sea en formato/estructura (formato inválido) o en el contenido (contenido degradado). Para un contenido corrompido en formato, un descodificador no tendrá la capacidad de descodificarlo. Si las corrupciones son aplicadas al contenido, este contenido puede ser descodificado y reproducido, pero las partes corrompidas y el contenido pueden tener varios artefactos visuales tales como ruido, alarmas y patrones aleatorios. Para producir un contenido con formato corrompido, con una unidad de marca de agua proporcionada (P, L, V, V1, V2, ... Vn), simplemente se puede reemplazar los bits L comenzando en P en el contenido codificado para ser suministrados con un valor aleatorio. Para asegurar en forma adicional que el valor aleatorio de hecho corrompe el formato, simplemente se puede extruir los valores aleatorios, los cuales son códigos de entropía válidos. Para introducir artefactos visuales en el contenido o contenido degradado, se selecciona un valor alternativo válido, el cual está más allá del valor original V y todos los otros valores alternativos V1, V2, ...Vn, para reemplazar el valor corriente en el contenido codificado. Un uso de ejemplo de formato corrompido o calidad degradada, es contra medir un aparato específico o una categorías de aparatos que han sido comprometidos o utilizados para piratería de contenido. Estos valores alternativos que originan un formato corrompido o contenido degradado, son seleccionados para sustitución únicamente para una carga útil de marca de agua específica, que identifica el aparato o la categoría de aparato. Una marca de agua puede ser eliminada si se conocen las WUs, restaurando simplemente el contenido al valor original V en cada WU. Para sobrescribir una marca de agua existente en el contenido codificado, simplemente se puede seleccionar un valor adecuado a partir de V1, V2, ...Vn en cada WU de acuerdo con información de carga útil para reemplazar el valor que contiene la marca de agua de agua existente en el contenido codificado. Es útil una marca de agua removible en algunas aplicaciones para soportar marcas de agua de generación múltiple. Un ejemplo de marcas de agua de generación múltiple es incrustar una marca forense en cada paso de postproducción de contenido. Para evitar la acumulación de degradación perceptual introducida potencialmente por múltiples marcas de agua, se puede desear eliminar parte o todas las marcas de agua previas antes de que se incruste una nueva marca de agua. La figura 4 muestra un ejemplo del ¡nsertador de marca de agua en un aparato de reproducción. El insertador de marca de agua incrusta una marca de agua reemplazando algunos valores/coeficientes en el contenido codificado recibido por los aparatos con los valores alternativos especificados en WUs. Una marca de agua reemplazable puede ser útil para conmutar los estados de protección contra copias para contenido con derechos de autor. Por ejemplo, para una unidad de contenido con una información de marca de agua que indica "copia una vez", después de que una copia es elaborada se puede realizar cambiar la información de marca de agua de "copia una vez" a "no copias". Existen varios métodos para evitar cualquier conflicto potencial de múltiples marcas de agua (es decir, interferencia entre múltiples marcas de agua). Un método es utilizar una sub-banda única de cada generación de marcas de agua. Otro método es seleccionar WUs con las posiciones que son diferentes a las marcas de agua previo. Quedará entendido que la presente invención puede ser implementada en varias formas de hardware, software, firmware, procesadores para propósitos especiales o una combinación de los mismos. Preferentemente, la presente invención se ímplementa como una combinación de hardware y software. Además, el software es preferentemente implementado como un programa de aplicación presentado en forma tangible en un aparato de almacenamiento de programas. El programa de aplicación puede ser actualizado, y ejecutado por una máquina que comprende cualquier arquitectura adecuada. Preferentemente, la máquina es implementada en una plataforma de cómputo que tiene hardware tal como una o más unidades de procesamiento central (CPU), una memoria de acceso aleatorio (RAM), y una interface(s= de entrada/salida (l/O). La plataforma de cómputo también incluye un sistema de operación y un código de micro-instrucción. Los diversos procesos y funciones aquí descritos pueden ser ya sea parte del código de micro-instrucción o parte del programa de aplicación (o una combinación de los mismos), lo cual se ejecuta a través del sistema de operación. Además, se pueden conectar otros diversos aparatos periféricos a la plataforma de cómputo tal como un aparato de almacenamiento de datos adicional y un aparato de impresión. Quedará entendido además que, debido a que algunos componentes constituyentes del sistema y pasos de los métodos ilustrados en las figuras que acompañan la presente invención, se implementan preferentemente en software, las conexiones reales entre los componentes del sistema (o pasos del proceso) pueden diferir dependiendo de la forma en la cual se programa la presente invención. Debido a las enseñanzas aquí mostradas, un experto en la técnica tendrá la capacidad de contemplar estas o tras implementaciones o configuraciones similares de la presente invención.

Claims (35)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para insertar una marca de agua en contenido codificado, en donde el método comprende: recibir contenido codificado; recibir al menos una unidad de marca de agua; y reemplazar directamente un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo, en donde el valor alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua.
2. 2. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el número de bits es especificado en la al menos una unidad de marca de agua.
3. 3. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la posición es especificada en la al menos una unidad de marca de agua.
4. 4. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el valor alternativo es seleccionado de entre una pluralidad de valores alternativos especificados en la al menos una unidad de marca de agua.
5. 5. Un sistema para insertar una marca de agua en contenido codificado, caracterizado porque comprende: medios para recibir contenido codificado; medios para recibir al menos una unidad de marca de agua; y medios para reemplazar directamente un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo, en donde el valor alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua.
6. 6. El sistema tal como se describe en la reivindicación 5, caracterizado porque el número de bits es especificado en la al menos una unidad de marca de agua.
7. 7. El sistema tal como se describe en la reivindicación 5, caracterizado porque la posición es especificada en la al menos una unidad de marca de agua.
8. 8. El sistema tal como se describe en la reivindicación 5, caracterizado porque el valor alternativo es seleccionado de entre una pluralidad de valores alternativos especificados en la al menos una unidad de marca de agua.
9. 9. El sistema tal como se describe en la reivindicación 5, caracterizado porque el sistema es un aparato de reproducción, en donde el aparato de producción recibe contenido codificado y la al menos una unidad de marca de agua, en donde el contenido codificado y la al menos una unidad de marca de agua son almacenados como parte del contenido codificado, almacenados como metadatos y almacenados en un directorio.
10. 10. Un método para insertar una marca de agua en contenido codificado, caracterizado porque el método comprende: recibir contenido codificado; recibir al menos una unidad de marca de agua; recibir una secuencia de bits, en donde la secuencia de bits comprende información de carga útil de la marca de agua; y llevar a cabo un reemplazo directamente de un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo, o dejar sin cambio el número de bits comenzando en la posición con base en los valores de bit de la secuencia de bits de la información de carga útil de marca de agua, y en donde el valor alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua.
11. 11. Un sistema para insertar una marca de agua en contenido codificado, caracterizado porque comprende: medios para recibir contenido codificado; medios para recibir al menos una unidad de marca de agua; medios para recibir una secuencia de bits, en donde la secuencia de bits comprende información de carga útil de marca de agua; y medios para llevar a cabo el reemplazo directamente de un número de bits comenzando en una posición con un valor alternativo o dejar sin cambio el número de bits comenzando en la posición con base en los valores de bits de la secuencia de bits de la información de carga útil de marca de agua, y en donde el valor alternativo tiene incrustadas en el mismo señales de marca de agua.
12. 12. Un método para reemplazar una marca de agua en contenido codificado, caracterizado porque comprende: recibir contenido codificado; recibir al menos una unidad de marca de agua; y reemplazar un número de bits comenzando en una posición en el contenido codificado con un valor, en donde el valor es especificado en la al menos una unidad de marca de agua y en donde además, la posición es especificada en la al menos una unidad de marca de agua.
13. 13. El método tal como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque el valor es un valor alternativo seleccionado de entre una pluralidad de valores alternativos especificados en la unidad de marca de agua, en donde el valor alternativo seleccionado forma una diferente marca de agua de la marca de agua que está siendo reemplazada.
14. 14. Un sistema para reemplazar una marca de agua en contenido codificado, en donde el método comprende: medios para recibir contenido codificado; medios para recibir al menos una unidad de marca de agua; y medios para reemplazar un número de bits comenzando en una posición en el contenido codificado con un valor, en donde el valor es especificado en la al menos una unidad de marca de agua, en donde el número de bits es especificado en la al menos una unidad de marca de agua y además en donde la posición es especificada en la al menos una unidad de marca de agua.
15. 15. El sistema tal como se describe en la reivindicación 14, caracterizado porque el valor es un valor alternativo seleccionado de entre una pluralidad de valores alternativos especificados en la unidad de marca de agua, en donde el valor alternativo seleccionado forma una marca de agua diferente a la marca de agua que está siendo reemplazada.
16. 16. Un método para detección de marca de agua, caracterizado porque comprende: recibir al menos una unidad de marca de agua; recibir contenido marcado con agua; recuperar una pluralidad de valores de coeficiente del contenido marcado con agua; y recuperar los valores de bits de la marca de agua de los valores de coeficiente.
17. 17. El método tal como se describe en la reivindicación 16, caracterizado porque los valores de bits son recuperados correlacionando un coeficiente corriente con una pluralidad de valores de coeficiente codificados en la al menos una unidad de marca de agua para determinar una mejor coincidencia.
18. 18. El método tal como se describe en la reivindicación 16, caracterizado porque los valores de bits son recuperados de la pluralidad de valores de coeficiente de acuerdo con las relaciones entre/en los valores de coeficiente.
19. 19. El método tal como se describe en la reivindicación 18, caracterizado porque las relaciones son débiles y un coeficiente corriente se correlaciona para determinar una correspondencia de entre la pluralidad de valores de coeficiente codificados en al menos una unidad de marca de agua.
20. 20. Un sistema para detección de marca de agua, caracterizado porque comprende: medios para recibir al menos una unidad de marca de agua; medios para recibir contenido marcado con agua; medios para recuperar una pluralidad de valores de coeficiente de los codificados con marca de agua; y medios para recuperar valores de bits de la marca de agua procedente de los valores de coeficiente.
21. 21. El sistema tal como se describe en la reivindicación 20, caracterizado porque los valores de bits son recuperados correlacionando un coeficiente corriente con una pluralidad de valores de coeficiente codificados en al menos una unidad de marca de agua para determinar una mejor coincidencia.
22. 22. El sistema tal como se describe en la reivindicación 20, caracterizado porque los valores de bits son recuperados de la pluralidad de valores de coeficiente de acuerdo con las relaciones entre/en los valores de coeficiente.
23. 23. El sistema tal como se describe en la reivindicación 22, caracterizado porque las relaciones son débiles y el coeficiente corriente es correlacionada para determinar una coincidencia de entre la pluralidad de valores de coeficiente codificados en la al menos una unidad de marca de agua.
24. 24. Un método para generar unidades de marca de agua, caracterizado porque comprende: seleccionar un posición en donde un valor en contenido codificado será reemplazado por un valor alternativo; y calcular el valor alternativo.
25. 25. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el valor alternativo contiene una señal de una marca de agua.
26. 26. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el valor alternativo tiene un mismo número de bits al valor que reemplaza el valor alternativo.
27. 27. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el reemplazo no da como resultado cambios perceptuales en el contenido codificado.
28. 28. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el reemplazo no da como resultado un formato sin cumplimiento del contenido codificado.
29. 29. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el método se lleva a cabo preferentemente a través de un procesador previo
30. 30. Un aparato para generar unidades de marca de agua, caracterizado porque: medios para seleccionar un posición en donde un valor en contenido codificado, será reemplazado por un valor alternativo; y medios para calcular el valor alternativo.
31. 31. El aparato tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque el valor alternativo contiene una señal de una marca de agua
32. 32. El aparato tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque el valor alternativo tiene un mismo número de bits que el valor que reemplaza el valor alternativo.
33. 33. El aparato tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque el reemplazo no da como resultado cambios perceptuales en el contenido codificado.
34. 34. El método tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque el reemplazo no da como resultado un formato sin cumplimiento del contenido codificado.
35. 35. El aparato tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque el aparato es un procesador previo.