MXPA00010337A

MXPA00010337A - Sistema codificador adaptable de medios multiples.

Info

Publication number: MXPA00010337A
Application number: MXPA00010337A
Authority: MX
Inventors: Chong U Lee
Original assignee: Verance Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2003-05-19
Also published as: JP2002512494A; CN1151673C; CN1301460A; CA2329315A1; WO1999055089A1; AU3752599A; KR20010034802A; EP1095517A1

Abstract

Un sistema (300, 500) para codificar muestras digitales (115, 200, 260, 270) de datos de medios multiples, incluyendo muestras de datos de audio y video, de modo que el contenido de las muestras se degrada pero es aun reconocible, o es de otro modo proporcionado a un nivel de calidad deseado. Las muestras pueden estar en cualquier formato digital comprimido o no comprimido concebible, incluyendo muestras de modulacion de codigo de impulso (PCM) muestras en representacion de punto flotante, muestras en esquemas de compresion/expansion (por ejemplo, ley ° y ley A) y otros flujos de bits comprimidos. El nivel de calidad puede ser asociado con una relacion de señal a ruido particular, o el nivel de calidad que es determinado por pruebas objetivas y/o o subjetivas, por ejemplo. Un numero de LSB puede ser codificado en muestras sucesivas en cuadros sucesivos, (CUADRO A, CUADRO B, CUADRO C). Ademas, los parametros de codificacion pueden cambiar de cuadro a cuadro. Ademas, toda o parte de la clave de codificacion (310) puede ser incluida (340) en los datos codificados y recuperada en un decodificador (400, 600) para ser utilizada en la decodificacion. Despues de la decodificacion, la clave de codificacion no es ya reparable debido a que la clave de codificacion en si es codificada por el decodificador.

Description

SISTEMA CODIFICADOR ADAPTABLE DE MEDIOS MÚLTIPLES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método y un aparato para codificar muestras digitales de datos de medios múltiples, tales como muestras de audio o video, de modo que el contenido de las muestras sea degradado pero aún reconocido. Por ejemplo, la invención es adecuada para utilizarse con los flujos de transmisión digital y medios de almacenamiento digitales, tales como discos compactos (CD) o discos de video digital (DVD) . El número de bits menos significativos* (LSB) codificado en cada muestra se selecciona de modo que las muestras codificadas sean degradadas pero aún reconocible. Los esquemas para comunicar y almacenar datos digitales se han vuelto cada vez más populares, particularmente en el mercado de consumo en masa de audio digital, video y otros datos. Los consumidores pueden ahora enviar, recibir, almacenar y manipular la televisión digital, audio y otro contenido de datos, tales como juegos de computadora y otros programas y sistemas de programación, datos de cotización de acciones, datos climáticos y similares. Se espera .que esta tendencia continúe con la integración de los recursos telefónicos, de televisión y redes de computadoras.

Sin embargo, en muchos casos es deseable continuar o verificar el uso de tales datos digitales. En particular, los poseedores de derechos de autor y otros intereses patentados tienen el derecho al control de la distribución y uso de sus trabajos, incluyendo trabajos de audio, video y literarios. En el sistema de administración de derechos de autor donde el contenido de audio y video está protegido, seria deseable proporcionar la codificación de datos para impedir el robo del contenido mientras se esté transmitiendo. La distancia de tránsito puede ser la mitad del tamaño alrededor del mundo, y tal como la distribución en la Internet, o de milímetro, tal como dentro de una transferencia de datos interna de un reproductor de DVD de un disco a un DAC (Convertidor de Digital a Analógico) . Seria deseable proporcionar un método y un aparato que vuelva el contenido de audio/video inadecuado para propósitos de escuchar/ver pero suficiente para la identificación del paso del audio/video, por ejemplo, durante la reproducción rápida hacia delante, cuando existe tiempo insuficiente para decodificar las muestras. Seria deseable codificar bits en cuadros sucesivos de muestras de datos digitales de acuerdo a una clave de codificación, donde la clave de codificación sea incluida en la señal codificada. Seria deseable que la clave de codificación sea asociada con los datos codificados para permitir que la clave de codificación sea fácilmente cambiada sin modificar el reproductor (por ejemplo, reproductor de DVD o CD) en el cual sean reproducidos los datos. Seria deseable codificar datos de modo que el contenido se degrade suficientemente de modo que no tenga ya ningún valor comercial significativo, pero que al mismo tiempo, sea perceptualmente satisfactorio para las funciones del reproductor tales como la de permanecer en la fila de espera y adelantado rápido. Los datos codificados no deberán dañar el equipo de video o audio aún si son reproducidos a través de cualquier sistema de reproducción de video" o audio. Algunas formas de onda codificadas aleatoriamente pueden dar como resultado tal daño, por ejemplo, a bocinas o circuitos . Seria además deseable que los datos codificados sean cualesquier datos digitales concebibles. Sería deseable que los datos a ser codificados en cualquier momento, incluyendo, por ejemplo, cuando la señal de datos es creada (por ejemplo, durante una cesión de registro de una pista de audio) , cuando la señal de datos esté siendo distribuida (por ejemplo, durante una transmisión, o durante la manufactura de un medio de almacenamiento tal como discos compactos) o cuando los datos estén siendo reproducidos (por ejemplo, en un reproductor en la casa de un consumidor) . La presente invención proporciona un sistema que tiene las ventajas anteriores y otras.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proporciona un método para proteger el contenido de muestras digitales contra el uso ilicito codificando el contenido, donde cada muestra incluye, una pluralidad de bits, que fluctúa de los bits menos significativos (LSB) hasta los bits más significativos. El método incluye el paso de codificar un número de LSB en cada muestra de acuerdo a una clave de codificación, preservando a la vez un numero de LSB en cada muestra, para proporcionar muestras codificadas correspondientes. El número de LSB codificados en cada muestra se proporciona de modo que las muestras codificadas se degraden pero sean aún reconocibles. El número de LSB a ser codificados en cada muestra puede ser determinado de manera adaptable de acuerdo al intervalo dinámico de la muestra.

De manera alternativa, o además, el número de LSB a ser codificado en cada muestra puede ser determinado de manera adaptable de acuerdo al cuadro particular en el que está una muestra, donde diferentes cuadros pueden tener un número diferente de LSB codificados . La clave de codificación puede ser una clave de codificación pseudoaleatoria, por ejemplo. Los LSB pueden ser codificados dentro de la misma muestra utilizando la codificación intramuestra . De manera alternativa, o además, los LSB pueden ser codificados entre diferentes muestras utilizando la codificación intermuestra. Un tipo particular de codificación intermuestra es la codificación intermuestra horizontal, donde los bits que tienen el mismo peso son intercambiados entre las muestras. La clave de codificación puede ser incluida en las muestras codificadas para utilizarse en un decodificador para decodificar las muestras codificadas. En particular la clave de codificación para un cuadro actual de muestras codificadas puede ser incluida en un cuadro previo de muestras. Esto evita un retraso en la recuperación de la clave en el decodificador.

También se presentan un método de codificación correspondiente y un aparato correspondiente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 ilustra una modificación de bit adaptable para muestras de datos sucesivas en cuadros de datos sucesivos de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 2 (a) ilustra la codificación intramuestra de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 2 (b) ilustra muestras originales, no codificadas . La FIGURA 2 (c) ilustra las muestras de la FIGURA 2 (b) después de la codificación intermuestra, horizontal, de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 3 ilustra un codificador de datos y codificador de clave de codificación de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 4 ilustra un codificador de datos y decodificador de clave de decodificación de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 5 ilustra un codificador de datos detallado de acuerdo con la presente invención. La FIGURA 6 ilustra un decodificador de datos detallado de acuerdo con la presente invención.

La FIGURA 7 ilustra una modificación de bits adaptable con un intervalo dinámico mínimo fijo para muestras de datos sucesivas en cuadros de datos sucesivos de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método y un aparato para codificar muestras digitales de datos de medios múltiples. Esta materia objeto discutida en las siguientes patentes y solicitudes de patentes, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia, puede ser adaptada para utilizarse con la presente invención: Patente Estadounidense 5,822,360, titulada "Método y Aparato para Transportar Datos Auxiliares -en Señales de Audio"; solicitud no. 08/764,096, presentada en- Diciembre 6, 1996 titulada "Método y Aparato para Incluir Datos Auxiliares en una Señal de Datos Primaria" ; Patente Estadounidense 5,687,191, titulado "Transporte de Datos Ocultos Después de la Compresión"; Solicitud no. 08/912,434, presentado en Agosto 18, 1997, titulada "Transporte de Datos Ocultos para Video después de la Compresión"; Patente Estadounidense 5,719,937, titulada "Sistema de Administración de Copias de Medios Múltiples"; Solicitud no. 08/977,719', presentada en Noviembre 25, 1997, titulada "Sistema de Administración de Copias de Medios Múltiples", y solicitud no. , presentada , titulada "Transporte de Datos Ocultos Digitales" . También pueden ser adaptados sistemas similares para proporcionar información incluida para utilizarse con la presente invención. El contenido de audio, video o digital de otro tipo es codificado para degradar su calidad, pero para permitir aún que un escucha, observador, u otro usuario que conozca el contenido. La codificación selectiva del contenido de una forma de onda consiste en la preservación de algunos de los MSB (hasta incluyendo el bit vecino) y codificar algunos o todos LSB restantes. El río de codificación se mantiene a un nivel deseado en comparación con los datos originales (por ejemplo, datos de audio, video u otros) . Cada uno de los bits más significativos M de la muestra de datos son preservados dinámicamente. El número M puede ser elegido antes de comenzar el procesamiento como un parámetro preestablecido, o puede variar durante el procesamiento. La preservación dinámica de los MSB implica efectuar la detección del intervalo de amplitud sobre cada muestra y preservar (o enmascarar) M de los bits más significativos dentro del intervalo de la muestra como se muestra en la Figura 1. M puede variar de O hasta todo el intervalo dinámico completo de las muestras digitalizadas . M es el número de bits preservados en cada intervalo dinámico de la muestra y puede variar (por ejemplo, de cuadro a cuadro) durante el procesamiento. Además, como se discute más adelante M puede ser parte de la información incluida en el contenido del material para el decodificador a utilizar. El contenido de las muestras digitales puede estar en cualquier formato digital comprimido o sin compresión concebible, incluyendo Pulsos de Modulación de Código (PCM) , muestras en representación de puntos flotantes, muestras en esquemas de compresión/expansión (por ejemplo, ley µ y ley A) , y otros flujos de bits comprimidos como se describe más adelante. La mayoría de los sistemas de compresión prevalecientes, para audio o video o imágenes, tienden a utilizar técnicas de dominio de frecuencia para reducir la información no redundante perceptualmente de la señal que está siendo comprimida. Por lo tanto, una mayoría de los flujos de bits comprimidos puede ser analizada gramáticamente y decodificada en un conjunto de parámetros que incluyen un conjunto de muestras de frecuencia o coeficientes de transformación. Los ejemplos son muestras de subbandas en la codificación de audio MPEG, coeficientes de transformación TDAC en AC-3 o codificación de audio AAC, y coeficientes DCT en imágenes JPEG y MPEG y codificación de video. Estas representaciones pueden ser generalizadas como "muestras de frecuencia" . En un esquema de compresión generalizado, un grupo de muestras de señales no comprimidas son representadas por un grupo de muestras de frecuencia, las cuales son cuantizadas de acuerdo a los criterios perceptuales para el almacenamiento y transmisión eficientes. La relación entre el número de muestras de frecuencia requerido para representar el número de muestras de señal es usualmente fijo, por ejemplo, de uno. Sin embargo, el número de muestras de frecuencia realmente seleccionado para la transmisión debe ser menor puesto que algunas muestras de frecuencia pérceptualmente no importantes con frecuencia no son transmitidas. Esto puede determinarse extrayendo la información o designación contenida en el flujo de bits comprimido. Las muestras de frecuencia que no son transmitidas usualmente tienen asignados bits cero, u de otro modo indicados con ceros (por ejemplo, una longitud de ejecución es indicado por una serie de ceros) . En esencia, el flujo de bits comprimido, puede extraerse una representación binaria de las muestras de frecuencia con un aumento de información que indica el número de bits asignado, en el intervalo dinámico de la muestra de frecuencia o el factor de escala necesario para restablecer la muestra de frecuencia a su valor completo. Una vez que son extraídas las representaciones binarias de las muestras de frecuencia, el proceso de codificación parcial no es diferente al proceso que se aplica a las muestras de señal de dominio no comprimidas, por ejemplo, como una representación PCM. La FIGURA 1 ilustra la modificación de bits adaptables para muestras de datos sucesivas en cuadros de datos sucesivos de acuerdo con la presente invención. Las muestras de datos digitales son codificadas selectivamente de modo que algunos de los bits más significativos (MSB) sean preservados, y algunos o todos los bits de datos restantes (por ejemplo, LSB) sean codificados. Además, la clave para decodificar los datos puede ser cancelado en la señal codificada (por ejemplo, utilizando las técnicas discutidas en las patentes y solicitudes de patente mencionadas anteriormente) , de modo que la clave no es ya decodificable una vez que el contenido de los datos sea decodificado. En la FIGURA 1, el eje horizontal designa los cuadros y muestras sucesivas de datos digitales. En este ejemplo, se muestran tres cuadros (CUADRO A, CUADRO B, Y CUADRO C) , cada cuadro tiene quince muestras, y cada muestra tiene veinticuatro bits, aunque la presente invención puede acomodar cualquier variación de estos parámetros. Cada muestra tiene un intervalo dinámico entre cero hasta veinticuatro bits el cual es definido por el bit diferente de cero más significativo, sin incluir bit de signo, el cual puede ser el bit más a la izquierda en cada muestra. Una forma de onda original 110 designa el intervalo dinámico de cada muestra antes de la codificación de acuerdo con la presente invención. Las regiones 120 y 125 designan los bits en cada muestra que no están modificados, mientras que una región 130 designa los bits en cada muestra que pueden ser codificados de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, la primera muestra 115 en el CUADRO A tiene un intervalo dinámico de 18 bits. Un ejemplo de tal muestra puede ser: 023022?2102oOi9?18l17O?6Oi5l?4l?3O?2O?1O?ol9l8?70605l4l302O?Oo, donde los subíndices denotan la posición del bit, que va del bit 0 (Oo) para el LSB hasta el bit 17 (l?7) para el MSB. De acuerdo a lo mostrado por la región 125, la cual se extiende a través de los CUADROS A, B y C, el número de MSB que no están modificados (por ejemplo, preservados) para cada cuadro puede variar con cada cuadro. Por ejemplo, para el CUADRO A, M=2 MSB no se modificaron, para el CUADRO B, M=3 MSB no se modificaron, y para el CUADRO C, M=2 MSB no se modificaron. El número de bits que no se modificaron en cada cuadro puede por lo tanto ser adaptable. En particular, el número de bits que no se modificaron puede ser inversamente proporcional al intervalo dinámico máximo del cuadro. Por ejemplo, para el CUADRO A, el intervalo dinámico máximo es de 22 bits, y M=2, mientras que para el CUADRO B, el intervalo dinámico máximo es sólo de 15 bits, y M=3. También es posible fijar M como una constante para cada cuadro por simplicidad. De manera general, el número específico de bits que no están modificados puede seleccionarse por experimentación para producir datos con un nivel deseado de degradación. Los bits en la región 130 son sometidos a codificación como se discute con mayor detalle más adelante. Perceptualmente, las muestras codificadas selectivamente parecen ruidosas. Por ejemplo, las muestras de audio sonarán ruidosas al escucha, por ejemplo, cuando se reproduzcan en un reproductor en la casa del usuario. De manera general, las muestras sonarán más ruidosas para muestras donde se preservaron menos MSB; aunque la percepción del ruido puede variar en base al intervalo dinámico de cada muestra, así como las muestras vecinas, el tipo de audio que esté siendo reproducido, el ambiente en el que se escuche y otros factores . El ruido generalmente no es objetable para funciones del reproductor tales como la puesta en la fila de espera y la reproducción rápida hacia adelante. Durante la reproducción rápida hacia adelante (o rápida hacia atrás, si se proporciona) , existe tiempo insuficiente para que el reproductor decodifique las muestras. Durante la reproducción normal, el reproductor tiene suficiente tiempo para decodificar las muestras, de modo que el contenido es escuchado u observado con su intervalo dinámico completo. De acuerdo con la presente invención, en lugar de codificar el contenido sobre todo su intervalo dinámico, se preserva una porción del intervalo, de modo que el contenido se degrade pero sea aún reconocible, por ejemplo, durante la reproducción rápida hacia adelante. Esto permite al usuario reproducir rápidamente hacia adelante de manera conveniente el contenido de audio o video para localizar un segmento preciso de interés.

Además, el contenido del material codificado selectivamente limita la amplitud de la forma de onda codificada, de modo que no se exceda el intervalo dinámico de la forma de onda original. De este modo, a diferencia de una forma de onda codificada aleatoriamente, el contenido codificado no daña el equipo de video o audio aún si es reproducido a través de cualquier sistema de reproducción de video o audio. La codificación de los bits de datos puede efectuarse dentro de cada muestra (codificación intramuestra) o dentro de un grupo de muestras (codificación intermuestra) . Además, puede utilizarse una combinación de codificación intramuestra e intermuestra. La codificación puede tomar la forma de intercambio de posición de los bits de datos (codificación intermuestra) , enmascaramiento de los bits de datos con una secuencia derivada de la clave de codificación o partes de una clave de codificación (codificación intramuestra) , o combinaciones de las mismas. El propósito es aleatorizar o blanquear las estadísticas de los bits de datos codificados para hacer que se "vean" más aleatorios. El decodificador debe deshacer esto trazando un mapa de los bits. La codificación aleatoria o pseudoaelatoria mejora la seguridad de los datos codificados puesto que será más difícil para un atacante detectar los patrones en los datos codificados. La FIGURA 2 (a) ilustra la codificación intramuestra de acuerdo con la presente invención. Una muestra original incluye 200 bits Sl7Sl6Sl5Sl4Sl3Sl2Sl?Sl0, donde "Sl" denota la "muestra 1". Por simplicidad, la muestra se muestra teniendo sólo 8 bits, aunque puede utilizarse cualquier número de bits por cada muestra. Adicionalmente, asúmase M=3, lo cual significa que los tres MBS (es decir, S17S16S15) no están modificados, pero que los bits restantes (es decir, Sl4Sl3Sl2Sl?Sl0) lo están. Se asume que Sl7 es el MSB de la muestra. Después de la codificación intramuestra, puede obtenerse la muestra modificada 250, la cual incluye' los bits Sl7Sl6Sl5Sl4Sl3Sl2Sl?Slo. Los bits modificados pueden ser codificados utilizando cualquier técnica de codificación conocida . La FIGURA 2 (b) ilustra las muestras no codificadas, originales. Los elementos numerados de manera similar corresponden a otros en las figuras. Se muestran la Muestra 1 (200) , Muestra 2 (260) , y Muestra 3 (270). La FIGURA 2 (c) ilustra las muestras de la FIGURA 2(b) después de la codificación intermuestra, horizontal, de acuerdo con la presente invención. Las Muestras 1 (200'), 2 (260') y 3 (270') corresponden a las Muestras 1 (200), 2 (260) y 3 (270), respectivamente. Para la codificación intermuestra, las muestras de forma de onda están agrupadas en cuadros. Cada cuadro está asociado con una clave de codificación, tal como una clave pseudoaleatoria. La clave de codificación puede ser diferente para cada cuadro y se determina al momento de la codificación. Un caso particularmente útil de codificación intermuestra es la codificación horizontal, donde los bits con el mismo peso son intercambiados entre las muestras. Por ejemplo, el bit Sio reemplaza al bit S30, el bit Sli reemplaza al bit S3?, el bit S22 reemplaza al bit S22, y así sucesivamente. Nótese que también es posible utilizar la codificación no horizontal, donde el peso de. los bits codificados no se mantiene. La FIGURA 3 ilustra un codificador de datos y el codificador de la clave de codificación de acuerdo con la presente invención. En una posible implementación, la clave de codificación es incluida en el contenido de audio codificado. Una ventaja mayor de utilizar muestras codificadas es que toda o parte de uña clave para decodificar las muestras puede ser cancelada dentro de las muestras codificadas en sí. Esto es importante debido a que la muestra de codificación es protegida antes y después de la decodificación. El codificación/mezclador 300 incluye un generador de claves de codificación 310 para generar una clave de codificación. La clave de codificación no tiene que ser de la misma longitud que la longitud de la muestra. Una clave de codificación más larga hace los datos más largos más seguros. La clave de codificación es proporcionada a una memoria intermedia de claves 320, la cual almacena la clave, por ejemplo, para un cuadro. De esta manera, la clave para codificar un cuadro actual está contenida en el cuadro anterior. Después de un (o más) retraso de cuadro, la clave de codificación es proporcionada al codificador para codificar las muestras en la forma de onda original, por ejemplo, como se discute en relación con las FIGURAS 2(a)-(c). De manera general, puede ser utilizada la misma clave de codificación para codificar un número de muestras en un cuadro. La forma de onda codificada es proporcionada a un codificador de claves de codificación 340 para codificar la clave de codificación en la forma de onda, proporcionando por lo tanto la forma de onda codificada la clave codificada incluida. Por ejemplo, la clave de codificación puede ser codificada como datos auxiliares en la forma de onda utilizando las técnicas discutidas en las patentes y solicitudes de patentes Estadounidenses mencionadas anteriormente. La clave de codificación es cancelada por el contenido codificado similar al ruido. La Figura 4 ilustra un codificador de datos y decodificador de la clave de codificación de acuerdo con la presente invención. Un codificador/decodificador 400 incluye un codificador de la clave de codificación 410 que recibe la forma de onda codificada. Por ejemplo, desde el codificador/mezclador de la Figura 3. La forma de onda codificada puede ser comunicada vía cualquier canal de comunicación, y/o recuperada del medio de almacenamiento, por ejemplo. El codificador de la clave de codificación 410 recupera la clave de codificación que fue utilizada para codificar el siguiente cuadro y almacena ésta en una memoria intermedia de claves 420. El decodificador de la clave de codificación 410 opera utilizando la técnica correspondiente utilizada por el codificador de la clave de codificación 340. La clave de codificación es recuperada de la memoria intermedia 420 por el usuario por medio de un decodificador 430 en la decodificación del cuadro actual de muestras para proporcionar la forma de onda decodificada. La forma de onda decodifica puede ser sometida a un procesamiento posterior, tal como conversión de digital a analógico, por ejemplo, para ser vista o escuchada por un usuario. De manera ventajosa, después de la codificación, la clave de decodificación no es ya recuperable aún por un atacante que tenga el decodificador de la clave de codificación 410 debido a que la clave de codificación es codificada por el decodificador 430. La Figura 5 ilustra un decodificador de datos detallado de acuerdo con la presente invención. En el codificador 500 las muestras sucesivas, cada una teniendo W bits (ancho de la muestra) , se proporcionan a las memorias intermedias de cuadros de muestra 510 y 510' . Las muestras colocadas en la memoria intermedia no codificadas son enviadas de la memoria intermedia de cuadros de muestra 510 de acuerdo al generador de dirección lineal 515 para codificarse en un codificador 330 de acuerdo a una clave de codificación. Las muestras colocadas en la memoria intermedia en un orden pseudoaleatorio dentro del cuadro son enviadas de la memoria intermedia de cuadros de muestra 510' de acuerdo a las direcciones de un generador de dirección de codificación 525, el cual recibe la clave de codificación. Las muestras colocadas en la memoria intermedia son dotadas con AND (Y) por bits en una función AND (Y) 530 con una secuencia ordenada de bits de máscara para los LSB (MASCARA_LSB) para producir los LSB que son intercambiables con otras muestras dentro del cuadro actual. La MASCARA_LSB es una secuencia ordenada de bits con los 1 correspondiendo a los LSB a ser codificados en las muestras colocadas en • la memoria intermedia, y los 0 para los otros bits en las muestras colocadas en la memoria intermedia. Un detector de intervalo y una función generadora de máscara 535 proporciona la MASCARA_LSB, junto con una secuencia ordenada de bits de máscara para los LSB que van a ser preservados (es decir, no codificados), MASCARA_LSB. La MASCARA_LSB es una secuencia ordenada de bits con los 1 correspondiendo a los MSB hacia el preservado en las muestras colocadas en la memoria intermedia, y los 0 en los otros bits en las muestras colocadas en la memoria intermedia. La MASCARA_LSB es dotada con AND (Y) por bits con las muestras colocadas en la memoria intermedia de la memoria intermedia de cuadros de muestra 510 en una función AND (Y) 540 para producir los MSB preservados.

Las muestras codificadas del codificador 330 son dotadas con AND (Y) por bits y una función AND (Y) 545 con la MASCARA_MSB/ (el inverso de la MASCARA_MSB) Y MASCARA-LSB/(el inverso de la MASCARA-LSB. La MASCARA-MSB/ y la MASCARA-LSB/ se obtienen de los inversores 550 y 555, respectivamente. La salida de la función AND (Y) 545 que comprende los bits intermedios codificados es proporcionada a una función OR (O) por bits 560 para combinarse con los MSB preservados y los LSB son intercambiados con otras muestras en el cuadro. La salida de la función OR(O) 560 comprende las muestras codificadas, las cuales son proporcionadas al codificador de claves de codificación 340 para proporcionar muestras codificadas con claves de codificación incluidas. Las muestras están ahora listas, por ejemplo, para transmitirse a través de una red, o almacenarse en un medio de almacenamiento. La clave codificada puede ser incluida en las muestras codificadas proporcionando un 'codificador de claves de codificación (tal como el elemento 340 en la Figura 3) . Nótese que la inclusión de la clave de codificación es opcional. Como se muestra en la Figura 5, un método para codificar selectivamente el audio (por ejemplo, de modo que sea suficiente para la identificación de pasajes de música pero que carezca de valor comercial para disfrutar la música) es preservar el bit de signo y, por ejemplo, dos bits más significativos de cada muestra. La detección del intervalo de amplitud se efectúa en cada muestra de audio. Se genera una máscara por cada muestra correspondiente al intervalo de amplitud de esa muestra particular. Los ejemplos de muestras cuantizadas a 16 bits en un formato complementario de 2 y las máscaras correspondientes se muestran a continuación: Cada muestra tiene dieciséis bits, donde el bit más a la izquierda es un bit de signo. Por ejemplo, el valor de la muestra, Oxff98 en hexadecimal, o 1111111110011000 en binario, el bit 15 ("1") indica que éste es un número negativo, es decir, 0x61 negativo, o -97 en decimal. De este modo, el intervalo dinámico es de siete bits (bitsO a bitsd) .

En una implementación ejemplar del codificador 500, los bits restantes son separados en dos grupos - el bit menos significativo, y todos los otros bits restantes. El bit menos significativo es codificado horizontalmente intercambiando posiciones dentro del cuadro. También puede ser utilizada la codificación intercuadro. Los otros bits restantes son codificados haciendo XOR con un patrón de bits que es generado a partir de toda o parte de la prueba de codificación. Puede utilizarse un registro de desviación lineal para hacer variar el patrón de bits para cada muestra. La salida codificada consiste 1) los MSB preservados, 2) los bits intermedios codificados intramuestra, y 3) los MSB codificados intermuestra horizontales. La Figura 6 ilustra el codificador, de datos detallados 600 de acuerdo con la presente invención. El decodificador puede ser utilizado para procesar los datos recibidos del decodificador 500, por ejemplo. Los elementos 610, 510", 515', 530', 535', 540', 545', 550', 555' y 560', corresponden a los elementos 510, 510', 515, 530, 535, 540, 545, 550, 555 y 560, respectivamente en la Figura 5. Como se muestra en la Figura 6, la clave de codificación es codificada de las muesrras codificadas en el decodificador de claves de codificación 410, y proporcionado a una memoria intermedia 420, y a continuación al decodificador 430. Se utiliza un generador de dirección lineal 515' , si es necesario, para proporcionar una dirección a una menor intermedia de muestra 610 para restablecer el patrón de bits por cada muestra recibida. Las muestras codificadas, recibidas son proporcionadas de la memoria intermedia de cuadros de muestra 610 a la función de detección de intervalo/generador de máscara 535' . Los MSB poreservados en cada muestra son identificados de la misma manera que el decodificador, mediante el uso de detección del intervalo de amplitud. Los bits intermedios de codificados en cada muestra son combinados en la función OR(O) 560' con los MSB preservados y los MSB reordenados. La máscara MSB inversa (MASCARA_MSB/) es proporcionada en la salida de un inversor 550 a una función AND (Y) 545' para dotar con AND (Y) a las muestras decodificadas . La salida de la función AND (Y) 545' es proporcionada a la función OR(O) 560 para dotar de OR(O) los MSB preservados y los MSB reordenados dentro de un cuadro . Los MSB reordenados dentro de un cuadro se derivan de dotar con OR(0) a la MASCARA LSB con las muestras colocadas en la memoria intermedia reordenada, las cuales se derivan de la memoria intermedia de cuadros de muestra 510" en respuesta a direcciones de un generador de dirección de decodificación 625. La salida de la función AND (Y) 530, la posición de los LSB en un cuadro se restablece, y la salida decodificada se obtiene combinando los tres componentes en la OR(O) 560' . La Figura 7 ilustra la modificación de bits adaptable con intervalo dinámico ' mínimo fijo para muestras de datos sucesivas en cuadros de datos sucesivos de acuerdo con la presente invención. El intervalo dinámico preservado de los MSB puede ser fijado, por ejemplo, 16 bits. N, el número de MSB a ser preservado, puede ser fijado como un parámetro prestablecido antes de proceder (N puede variar de 0 a todo el intervalo dinámico completo de muestras digitalizadas). N = 8 en el ejemplo mostrado. La forma de onda original 110 indica el intervalo dinámico de cada muestra antes de la codificación. La región 720 designa los bits en cada muestra que no se modificaron, mientras que la región 730 designa los bits en cada muestra que puede ser codificados. Por ejemplo, para el CUADRO A, el bit 15 (que corresponde a un intervalo dinámico de 16) y los mayores en cada muestra no se modifican, mientras que el bitO hasta el bit 14 son modificados. Para el CUADRO B y el CUADRO C, todos los bits son modificados, por ejemplo, hasta el intervalo dinámico de cada muestra. Una ventaja de este esquema es que no existe la necesidad de determinar el intervalo dinámico de cada muestra en el codificador y el decodificador. La invención puede ser implementada con varias otras alternativas y mejoras, como sigue. 1) Por ejemplo, refiriéndose a la FIGURA 7, el número de MSB a ser preservado (N) puede ser dinámico, variando de cuadro a cuadro. 2) Para codificaciones de video, la codificación puede efectuarse a través de cuadros de video. 3) La detección del intervalo de amplitud y la generación de la máscara (por ejemplo, función 535 en la FIGURA 5, y función 650 en la FIGURA 6) puede ser una tabla de consulta con reglas heurísticas. 4) Los cuadros de codificación pueden variar en longitud. 5) La codificación horizontal puede efectuarse sobre cualquier número de LSB. 6) Toda o parte de la clave de codificación puede ser ocultada en el mismo cuadro, el cuadro anterior o cualquier otro cuadro del contenido. La implementación se articula sobre la cantidad de memoria intermedia disponible y el requerimiento de retraso de envío. 7) Los periodos estáticos, de silencio o cualesquier otros pasajes especiales pueden dejarse sin codificar. En otras palabras, la codificación puede ser continua o discontinua. 8) Toda o parte de la clave de codificación para un flujo del contenido (por ejemplo, porción de video del disco DVD) puede ser ocultado en un flujo diferente del mismo contenido (por ejemplo, en la porción de audio del mismo disco DVD) . 9) Toda o parte de la clave de codificación puede ser ocultada en cualquier parte del mismo medio (disco) en cualquier forma o manera. Por ejemplo, en el caso de medios físicos tales como CD o DVD,, la clave puede ser ocultada electrónicamente dentro del sector de datos o físicamente con el uso de técnicas tales como la modulación del ancho de la depresión. 10) Toda o parte de la clave de codificación para un flujo del contenido puede ser ocultada en cualesquier medios separados tales como una tarjeta prepagada. La clave también puede ser un producto de una autorización de transacción vía telefónica, Internet o cualesquier otros medios de codificación. 11) La codificación puede efectuarse entre dos o más canales del mismo flujo de datos (por ejemplo, los canales izquierdo y derecho frontales de un segmento de audio de canales múltiples) . 12) Los canales múltiples del mismo flujo de contenido (por ejemplo, los canales izquierdo frontal y derecho posterior de un segmento de audio de canales múltiples) pueden compartir la misma clave de codificación o tener diferentes claves de codificación. 13) La codificación puede efectuarse selectivamente para canales seleccionados de un flujo de canales múltiples (por ejemplo, los canales izquierdo frontal y derecho frontal están codificados pero los canales central, izquierdo posterior, derecho posterior y subaltavoz no) . 14) Las claves de codificación pueden ser generadas con registros de desviación no lineal o registros de desviación de retroalimentación no lineal. 15) Para el contenido en una forma comprimida, la información lateral codificada en el flujo comprimido, tal como la información de asignación de bits, puede simplificar el proceso de detección del intervalo. Sin embargo, para algunas muestras de frecuencia, pueden existir suficientes bits asignados para diferenciar claramente el bit de signo, MSB, y los bits intermedios.

Si no existen bits intermedios, la codificación parcial puede simplemente saltarse esas muestras de frecuencia. Deberán aplicarse todas las otras operaciones descritas para la codificación parcial del dominio no comprimido. Después de la codificación parcial, las muestras de frecuencia modificadas deben ser reempacadas para conformarse al formato de flujo de bits original. Esto en la mayoría de los casos no deberá requerir la recuantización, sólo la reempaquetación. Este proceso será específico para la técnica de compresión utilizada. Algunos esquemas de compresión pueden requerir la codificación de longitud variable, tal como el código de Huffman, y deben tomarse medidas específicas si el tamaño del flujo de bits comprimido debe permanecer sin cambio. La mayoría de los esquemas de compresión producen inherentemente flujos de bits de longitud variable, y el formato del flujo de transporte posterior usualmente se acomoda al cambio en tamaño del flujo de bits. Un beneficio lateral de aplicar la técnica de codificación parcial de la presente invención al flujo de bits comprimido puede ser una autosincronización ligeramente más fácil en el decodificador. Esto puede ocurrir debido a que la estructura del cuadro o la estructura del paquete presente en el formato del flujo de bits comprimido puede hacer más fácil que el decodificador determine el límite del cuadro de codificación. En consecuencia, puede observarse que la presente invención proporciona un sistema para decodificar muestras digitales de datos de medios múltiples, incluyendo muestras de datos de audio y video, de modo que el contenido de las muestras se degrade pero sea aún reconocible, o de otro modo sea proporcionado a un nivel de calidad deseado. El nivel de calidad puede ser asociado con una relación de señal a ruido particular, o nivel de calidad que sea determinado por pruebas objetivas y/o subjetivas, por ejemplo. Puede codificarse un número de LSB en muestras sucesivas en cuadros sucesivos. Además, los parámetros para la codificación pueden cambiar de cuadro a cuadro. Además, la clave de codificación puede ser incluida en los datos codificados y recuperados en el decodificador para decodificar las muestras codificadas. Después de la decodificación, la clave de codificación no es ya recuperable debido a que la clave de codificación es codificada por el decodificador. Aunque la invención ha sido descrita en relación con varias modalidades específicas, aquellos expertos en la técnica apreciarán que pueden hacerse numerosas adaptaciones y modificaciones a ésta sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un método para proteger muestras digitales contra el uso ilícito del contenido codificando el contenido, donde cada muestra incluye una pluralidad de bits, que van desde los bits menos significativos (LSB) hasta los bits más significativos, caracterizado porque comprende los pasos de: codificar un número de LSB en cada muestra de acuerdo a una clave de codificación, mientras se preserva un número de MSB en cada muestra, para proporcionar las muestras de codificación correspondientes, donde: un número de LSB es codificado en cada muestra de modo que las muestras codificadas sean degradadas pero aún reconocibles. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, el paso de: determinar un intervalo dinámico de cada muestra; y seleccionar de manera adaptable el número de LSB a ser codificado en cada muestra de acuerdo al intervalo dinámico de la misma.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las muestras se proporcionan en cuadros sucesivos, caracterizado porque comprende, además, el paso de: seleccionar de manera adaptable el número de LSB a ser codificado en cada muestra de acuerdo al cuadro de la misma.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: la clave de codificación es una clave de codificación pseudoaleatoria.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: en el paso de codificación, el número de LSB son codificados dentro de la misma muestra utilizando la codificación intramuestra.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: en el paso de codificación, el número de LSB son codificados entre diferentes muestras utilizando la codificación intermuestra.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: en el paso de codificación, el número de LSB son codificados entre las diferentes muestras, y dentro de la misma muestra, utilizando la codificación intermuestra e intramuestra, respectivamente.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: en el paso de codificación, el número de LSB son codificados entre las diferentes muestras utilizando la codificación intermuestra horizontal intercambio los bits que tienen el mismo peso.
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, el paso de: incluir la clave de codificación, al menos en parte, en las muestras codificadas para utilizarse en un decodificador en la decodificación de las muestras codificadas .
10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la clave de codificación para un cuadro actual de muestras codificadas está incluido, al menos en parte, en un cuadro previo de muestras.
11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la clave de codificación para un cuadro actual de muestras codificadas está incluido, al menos en parte, en un cuadro actual de muestras.
12. Un método para decodificar muestras de contenido digital previamente codificadas, donde cada muestra incluye una pluralidad de bits, que van desde los bits menos significativos (LSB) hasta los bits más significativos, caracterizado porque comprende los pasos de: decodificar un número de LSB en cada muestra de acuerdo a una clave de codificación, y preservando a la vez un número de MSB en cada muestra, para proporcionar muestras decodificadas correspondientes; donde : se codifica un número de LSB en cada muestra, de modo que las muestras decodificadas se degradan pero son aún reconocibles.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende, además, el paso de: determinar un intervalo dinámico de cada muestra; y seleccionar de manera adaptable el número de LSB a ser decodificados en cada muestra de acuerdo al intervalo dinámico de la misma.
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, donde las muestras son proporcionadas en cuadros sucesivos, caracterizado porque comprende, además, el paso de: seleccionar de manera adaptable el número de LSB a ser decodificados en cada muestra de acuerdo al cuadro de la misma.
15. El método de ' conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque: la clave de decodificación es una clave de decodificación pseudoaleatoria.
16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque: en el paso de decodificación, el número de LSB se decodifica dentro de la misma muestra utilizando la decodificación intramuestra.
17. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque: en el paso de decodificación, el número de LSB se decodifica dentro de la misma muestra utilizando la decodificación intermuestra.
18. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque: en el paso de decodificación, el número de LSB se decodifica dentro diferentes muestras, y dentro de la misma muestra, utilizando a decodificación intermuestra e intramuestra, respectivamente.
19. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque: en el paso de decodificación, el número de LSB se decodifica de entre diferentes muestras utilizando la decodificación intermuestra horizontal intercambiando los bits que tienen el mismo peso.
20. El método de conformidad con la reivindicación 12, donde la clave de codificación se incluye en muestras codificadas, caracterizado porque comprende, además, el paso de: recuperar la clave de codificación de las muestras codificadas para utilizarse en el paso de decodificación.
21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque: la clave de decodificación para el cuadro actual de muestras codificadas se incluye en un cuadro previo de muestras.
22. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende, además, el paso de: codificar la clave de codificación después de decodificar la muestra codificada en el paso de decodificación .
23. Un aparato para proteger el contenido de muestras digitales del uso ilícito por decodificación del contenido, donde cada muestra incluye una pluralidad e bits, que fluctúan desde los bits menos significativos (LSB) hasta los bits más significativos, caracterizado porque comprende: un codificador para decodificar un número de LSB en cada muestra de acuerdo a una clave de decodificación, preservando a la vez un numero de MSB en cada muestra, para proporcionar • muestras codificadas correspondientes, donde: se codifica un número de LSB en cada muestra de modo que las muestras codificadas se degrada pero son aún reconocibles.
24. Un método para decodificar muestras de contenido digital previamente codificadas, donde cada muestra incluye una pluralidad de bits, que van desde los bits menos significativos (LSB) hasta los bits más significativos, caracterizado porque comprende los pasos de: un decodificador para decodificar un número de LSB en cada muestra de acuerdo a una clave de decodificación, preservando a la vez un numero de MSB en cada muestra, para proporcionar muestras codificadas correspondientes, donde: se codifica un número de LSB en cada muestra de modo que las muestras codificadas se degradan, pero son aún reconocibles.