TWI415112B - 所接收資料組件之相關方法及裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於二資料節段之相關方法和裝置。如此相關性可用於聲頻水印解碼。
聲頻訊號之加水印,旨在操作聲頻訊號的方式,使人類聽覺系統認不出聲頻內容的變化。大部份聲頻加水印技術會對原有聲頻訊號加上展譜訊號,涵蓋聲頻訊號之全頻譜,或在原有聲頻訊號內插入一或以上之載波,以展譜訊號加以調變。加水印到或多或少可聽聞程度有許多可能性,而且是以或多或少堅韌的方式。現時最為主導的科技是,使用心理可聽聞形狀之展譜,例如參見WO-A-97/33391和US-A-6061793號。此項科技提供可聞度和強韌性間之妥協之良好妥協,雖然其強韌性屬於次佳者。
許多聲頻加水印科技,像展譜,或相位成形,如US-A-2005/0033579和EP 05090261.8號所揭示,是使用與參考序列之相關性,以便在解碼器內檢測。水印之堅韌性可藉增加參考序列長度,而加以改進。
然而,增加參考序列長度時,相關性所需記憶器和處理力,會增加到超過比例。如此會導致相對應水印檢測器增加硬體成本。
本發明要解決的問題是,減少所需記憶器尺寸和所需處理能力。此問題是利用如申請專利範圍第1項揭示之方法解決,利用此方法之裝置則載於如申請專利範圍第5項。
本發明之一般概念是在編碼器側,把水印符號兩次(或以上)內嵌於原有聲頻(或視頻)訊號內,並在相對應解碼器內使用巡迴相關性,取代標準相關性,供水印解碼。加水印聲頻訊號係藉所接收聲頻訊號與相對應(或反向轉型)候選參考序列之相關性,加以解碼。
其缺點是水印系統的水印資訊資料率稍減。然而,本發明減少所需記憶器尺寸超過二倍,且減少所需處理力高達八倍。
原則上,本發明適於令含有指定長度N的至少一資料訊號節段之部份所接收資料圖幅,與具有該指定長度N的參考資料段相關,因而該至少一資料訊號節段即以接續方式,在該資料圖幅內配置至少二次,該方法包含步驟為:-使用巡迴相關性,令該參考資料節段與該接續資料訊號節段中首次接收節段的至少第二部份,以及在該首次接收的資料訊號節段緊接著重複資料訊號節段之相對應第一部份相關;-視所得相關性值是否大於預定臨限值,或是否小於或等於該預定臨限值之負值,對該相關性值指定第一位元值,或與該第一位元值不同之第二位元值。
本發明有益之其他具體例,載於申請專利範圍附屬項。
茲參見附圖說明本發明具體例如下。
許多聲頻加水印技術,像展譜或相位成形,如EP 05090261.8號所述,把某種參考序列內嵌於載波訊號內。若使用二進相移接鍵法(BPSK),則序列的極性把位元值編碼。就碼移按鍵法(CSK)而言,對不同值之傳輸位元值,使用不同序列。
若水印訊息含一位元以上,則諸位元在資料圖幅內組合,如第1圖資料圖幅例所示,該圖幅以一或以上之同步符號S1,S2,S3開始,後接若干酬載符號Pld 1至Pld 5。此等酬載符號帶有水印資料,和視需要而定之同位資料,以供改錯。水印資料圖幅通常是接續插入,即在現時資料圖幅的最後酬載符號之後,後續資料圖幅以其同步符號開始。
酬載符號的解碼,是使用相關性進行。若例如使用BPSK,則a_w指聲頻樣本的向量,r為參考向量,長度N。相關性值C計算如下:C=合計i=1,i≦N a_w(i)*r(i)即乘積a_w(i)* r(i)為I值從1至N全部合計。若C>0,「零」值水印位元被解碼,否則,「一」值水印位元被解碼。另外,若C>TH,第一水印位元值被解碼,若C<TH,則第二水印位元值被解碼,因而TH是預定臨限值。
此項相關性的計算,只有在a_w和r業已同步化時才有可能。如果移位一或以上樣本,則進行如下計算:就k=1而言,k<N:C(k)=合計i=1,i≦N a_w(i_k)*r(i)在a_w和r間之偏差值,藉搜尋相關性向量C中最大值的位置即可找到。
第2圖例表示參考序列R1和相對應同步符號S1,移位約N/4。所以,相關性的輸入向量為R1,而相對應第二部份S1,相對應第一部份S2。
上述計算需要N*N倍數,相當於O(N2
)階。已知第一方式是使用FFT計算相關性:C=IFFT(FFT(a0_w)*conj(FFT(r0)))其中a0_w所指向量是第一N元件等於a_w元件,後續N_1元件包含零。r0以同樣方式為r之零充墊版。此項演算為O(log(2*N)*2*N)階。有益的是,對N大值而言,FFT為基之策略遠較直接者為快。
本發明改進包含以下二步驟。
第一,一或以上之同步符號或序列S1至S3,在編碼器內經內嵌二次,如第3圖所示。在此例中,同步符號S1和S2在編碼器或發射器側,於(水印)資料圖幅內嵌二次。各符號不必加倍,因為第一符號用於水印資料圖幅之同步化。若序列(即資料圖幅)同步化,不需進行完全相關性。
其次,為達成同步化,在解碼器或接收器側,計算巡迴相關性,取代標準相關性。巡迴相關性由如下計算:C=IFFT(FFT(a_w)* conj(FFT(r)))
不相關的第一S1符號部份,與相關的第二S1符號相對應部份,確實相同,由第4圖可見。此即何以可用巡迴相關性取代標準相關性的理由。有益的是,由於不用零充墊,計算是O(log(N)*N)階,即比計算標準相關性快二倍,而記憶器尺寸只需一半大。
若未檢測到模糊之相關性值,對後來若干樣本的位置,再計算相關性。若使用標準相關性,則二相關性間之距離應不會太長,因為對符號和參考間的較長脫同步化,相關性值消弭。例如,對長度N=4096的相關性而言,二相關性間的距離,不會長於d=1024。有利的是,若使用本發明處理,相關性值不會消弭,即二相關性間之距離,可有完全相關性長度,即長度N=4096之相關性,距離可為d=4096。
結果,本發明同步化處理減少RAM需要超過二倍,而減少MIP需要超過八倍。
本發明可例如應用於加水印系統,像第5圖所示。在編碼器側,原有聲頻輸入訊號AUI,饋至(逐一圖幅或逐一段)相位變化模組PHCHM,以及生理感音計算器PSYA,在其中決定聲頻輸入訊號的現時生理感音性能,並控制頻率範圍和/或容許瞬時階段PHCHM對聲頻訊號相位指定水印資訊的時間。在階段PHCHM的相位修飾,是在頻率界域內進行,而修飾的聲頻訊號則轉變回到其輸出以前的時間界域。此等轉變成頻率界域和時間界域,可分別用FFT和反向FFT進行。聲頻訊號之相對應相位節段則在階段PHCHM內按照在展譜序列階段SPRSEQ內所儲存或發生的展譜序列(例如m序列)操作。水印資訊(即酬載資料PD)饋送至位元值調變階段BVMOD,此相對應控制階段SPRSEQ。在階段BVMOD,使用PD資料之現時位元值,在階段SPRSEQ內調變編碼器擬似雜訊序列。例如,若現時位元值為'1',編碼器擬似雜訊序列保留不變,而如果現時位元值相當於'0',則編碼器擬似雜訊序列反向。由數值「隨機」分佈組成的序列,相當於第3圖結構,長度相當於聲頻訊號圖幅的長度。相位變化模組PHCHM輸出相對應加水印的聲頻訊號WMAU。在解碼器側,加水印聲頻訊號WMAU通過(逐一圖幅或逐一段)相關器CORR,其中相位與解碼器展譜序列階段DSPRSEQ內所儲存或發生的候選解碼器展譜序列或擬似雜訊序列(其一用於編碼器)之一或以上,例如頻率/時間界域轉換版相關。相關器提供相對應水印輸出訊號WMO之位元值。
本發明可應用於使用相關性檢測之所有科技,其中內嵌過程可以改變,使參考訊號內嵌二次。
Pld 1~Pld 5...酬載符號
S1~S3...同步符號
R1...參考資料節段
AUI...輸入訊號
PHCHM...相位變化模組
PSYA...生理感音計算器
SPRSEQ...展譜序列階段
PD...酬載資料
BVMOD...位元值調變階段
WMAU...加水印聲頻訊號
CORR...相關器
DSPRSEQ...相位與解碼器展譜序列階段
WMO...水印輸出訊號
第1圖為水印資料圖幅之具體例;第2圖為參考序列和相對應同步符號移位之具體例;第3圖類似第1圖之資料圖幅,其中一或以上同步序列在編碼器內內嵌二次;第4圖為第一同步符號不相關之一部份,與第二同步符號相關之部份正確相同;第5圖為水印編碼器和解碼器之方塊圖。
Pld 1~Pld 5...酬載符號
S1~S3...同步符號
Claims (3)
- 一種使含有內嵌水印資料訊號節段的所接收時間界域資料訊號部份與參考資料訊號節段相關之方法,其中所接收時間界域資料訊號部份具有指定長度N,並代表水印資料之一位元或諸位元,且參考資料訊號節段具有該指定長度N,其中該水印資料訊號節段,在包含同步化符號和一或以上酬載符號的水印資訊資料圖幅內,配置於該時間界域資料訊號內,且其中該同步化符號至少其一,以接續方式在水印資訊資料圖幅內,至少重複一次,本方法包含步驟為:使用巡迴相關性,令該參考資料訊號節段與該接續水印資料訊號節段中首次接收節段的第二部份,與該首次接收的水印資料訊號節段後續重複水印資料訊號節段之相對應第一部份相關,其中該第二部份和該第一部份一同形成具有該指定長度N之節段;視所得相關性值是否大於預定臨限值,或是否小於或等於該預定臨限值之負值,對該相關性值指定第一位元值之水印資訊,或與該第一位元值不同之水印資訊第二位元值者。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該相關性是利用計算下式進行:C=IFFT(FFT(a_w)*conj(FFT(r)))其中C為該所得相關性值,r為該參考資料節段,而a_w為該所接收水印資料訊號之相對應節段,含與該參考資料節段r相關者。
- 一種使含有內嵌水印資料訊號節段的所接收時間界域資料訊號部份與參考資料訊號節段相關之裝置,適於進行申請專利範圍第1或2項之方法者。
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