TWI439135B - 在編碼之內容上印浮水印 - Google Patents

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TWI439135B
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Description

在編碼之內容上印浮水印
本發明係關於數位印浮水印，並且明確而言，係關於嵌入、移除/取代及偵測編碼之內容中的浮水印。
編碼之內容需要「解碼」程序以便使用內容。編碼之內容的某些範例包含MPEG－1、MPEG－2、H264/AVC、WMA、MPEG4、JPEG2000、MP3、PDF、Windows Word、Postscript等及其加密版本。
用於在編碼之內容上印浮水印的一種先前技術方法係插入結構與語法元素中的浮水印信號。US 6,687,384係一範例，其用於在編碼位元流(例如MPEG－1及MPEG－2)中的語法元素中嵌入資料。然而，此類浮水印未能倖免於格式改變或數位至類比轉換。
用於在編碼之內容上印浮水印的另一先前技術方法係藉由將雜訊加入MPEG編碼之內容的DCT係數中而嵌入浮水印。此方法之一範例係藉由F.Hartung與B.Girod說明在「位元流域中的MPEG－2編碼視訊之數位印浮水印」中，參見Proc.IEEE ICASSP第2621－4頁(1997年4月)。Hartung與Girod的方法並未使用感知技術。
用於在編碼之內容上印浮水印的另一先前技術方法係直接修改編碼之內容。US 6,373,960(以下稱為「Conover」)藉由採用此等係數之熵編碼長度在修改後保持不變的方式修改某一DCT係數，說明MPET壓縮視訊位元流內的印浮水印方法。Conover中未指定特定的浮水印嵌入方法。用於選擇Conover中的浮水印地點的方法係限於具有0運行零之係數。Conover之係數係在高頻率域內。Conover之方法不包含預處理階段，也不存在任何「替代數值」供所說明之後來階段中的實際浮水印插入使用。Conover中未揭示或傳授產生及使用「浮水印單元」之概念。
用於在編碼之內容上印浮水印的先前技術方法沒有預處理器以用於為編碼之內容的某些部分產生「替代數值」。用於在編碼之內容上印浮水印的先前技術方法排除進一步得到遮蔽、模糊、擾亂或加密(統稱為「加密」)的編碼之內容。
本發明藉由在編碼之內容中嵌入選擇位置處的浮水印而在編碼之內容上印浮水印。此係藉由下列方式加以完成：利用編碼之內容中的替代數值來取代編碼之內容中的原始數值。每個原始數值可具有一或多個替代數值並且每個替代數值包含一浮水印信號。此外，藉由採用原始數值取代該等替代數值，或藉由採用一替代數值來代替另一個替代數值，可以移除浮水印。
藉由選擇替代數值之一以代替編碼之內容中之對應位置處的原始數值而實現下列目標：－該等替代數值在大小方面係與原始數值相同，並且藉由該等替代數值之任一個進行的取代會建立與一定義之格式順應的編碼之內容而且不會在編碼之內容中引入感知人為錯誤。
－該等替代數值可改良編碼之內容的品質。例如，原始數值可以或可以不係一有效數值。換言之，在不藉由其替代數值之一進行取代的情況下，編碼之內容可以並非一正規格式。在原始數值係一有效數值的另一情況下，若不藉由替代數值進行取代，則原始數值可能引入編碼之內容的退化。
－每個替代數值包含浮水印信號。此等浮水印信號與編碼之內容內的其他位置處的其他浮水印信號一起或本身可以具有所嵌入的一或多個資訊單元。一資訊單元由一或多個位元組成。
－與編碼之內容的資料容量相比，替代數值的資料容量(藉由每個替代數值的資料大小及替代數值之數目所界定)必須係較小。
直接印浮水印加密內容之一重要目標係「局部加密」。局部加密提供明碼電文與密碼電文之間的對應。例如，明碼電文之單元包含組件c1、c2、...cn。在局部加密之後，密碼電文由c1'、c2'、...、cn'組成，其中ci'係ci之加密版本(1in)。局部加密之一簡單範例係將內容分成部分並分離地加密各部分。例如，在極端情況下，分離加密每個係數或係數群組。使得局部加密成為可能的一種加密係選擇性加密或部分加密。除將內容(聲頻或視訊)視為二進制資料流(亦稱為「本地加密」)以外，選擇性加密方法「瞭解」內容語法結構(例如MPEG－2結構)並且僅選擇性地加密該內容之某些部分。選擇性加密出現在壓縮之後。加密之內容不應具有商用價值，儘管內容之部分可能係可見的。某些選擇性加密方案可保持格式、位元速率及未選擇性地進行加密的編碼之內容的大小。其他選擇性加密方案可增加位元速率或需要特殊解碼器。
將MPEG-2視為一範例，一簡單的選擇性演算法僅加密I圖框。選擇性地加密之MPEG可以係有效的MPEG流。儘管MPEG-2中的P與B圖框在不瞭解對應I圖框的情況下係沒有價值，但是MPEG視訊之大部分因內部圖案關聯而仍係可見的並且主要來自P與B圖框中的未加密之I區塊。其他選擇性加密方案包含MPEG-2標題之加密及/或DCT係數之加密。將DCT係數劃分成「直流係數」與「交流係數」。直流係數係在兩個尺寸方面具有零頻率的係數，而且交流係數係具有非零頻率的其餘係數。可以加密所有I區塊之所有直流係數或交流係數之部分數值。
說明一種用於插入編碼之內容中的浮水印之方法與系統，其包含接收編碼之內容、接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包含浮水印承載資訊，以及採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印單元中，當只有該單一替代 數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
此外，說明一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之系統與方法，其包括含接收編碼之內容、接收至少一個浮水印單元、接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊，並且執行採用一替代數值直接取代在一位置處開始之若干位元以及根據該浮水印承載資訊之該序列位元之位元數值而使在該該位置處開始之該若干位元不變之一，而且其中該替代數值具有嵌入其中的浮水印信號。還說明一種用於浮水印偵測之系統與方法，其包含接收至少一個浮水印、接收浮水印內容、從該印浮水印之內容擷取複數個係數數值以及從該等係數數值擷取該浮水印之位元數值。
可以將在編碼之內容上印浮水印劃分成三個分離的步驟：選擇位置，此係選擇可以藉由包含浮水印信號的替代數值來取代編碼之內容中的數值所處的位置。
計算替代數值，此係決定該等替代數值以便該等替代數值具有與該等替代數值欲在編碼之內容中取代的數值相同之數目的位元並且此代替將不會引起對內容的感知變化。此外，此等替代數值包含浮水印信號。
浮水印嵌入/插入，此係藉由該等替代數值之一而實際取代編碼之內容中的數值。
可以預處理前兩個步驟。因預處理而產生一組浮水印單元(WU)。WU包含用於實際嵌入/插入一浮水印的所有資訊。浮水印預處理器將編碼之內容視為輸入及浮水印密鑰，而且輸出一序列浮水印單元。在為每個WU僅產生一個替代數值的情況下，一浮水印承載可以變為對預處理器的額外輸入。此等浮水印單元係與最終內容整合為編碼之內容的元單元、作為與該內容多工的分離通道、作為潛藏在語法元素或該內容的隱藏資料、或作為在實體媒體(光碟、磁帶、硬驅動器等)中儲存或在一在網路(TCP/IP、衛星等)上發送的分離檔案。
藉由從WU中的替代數值當中進行選擇而嵌入浮水印承載資訊。一WU具有至少一個替代數值。當每個WU僅具有一個替代數值時，存在二種方法用於嵌入/插入浮水印資訊(承載)。第一方法係藉由利用替代數值取代WU中的所有原始數值而嵌入單一固定式浮水印承載。第二方法允許藉由在對WU的取代與非取代之間進行切換而嵌入各浮水印承載。例如，一取代指示正位元數值而非取代指示負位元數值。為嵌入浮水印承載「00101001」，不取代第一及第二WU中的原始數值，藉由其替代數值來取代第三WU中的原始數值。對於具有多個替代數值的WU而言，包含一浮水印信號的每個替代數值可表示浮水印承載之一不同資訊單元。根據浮水印承載而選擇替代數值供代替使用。例如，為嵌入WU中的一個位元，僅需要兩個替代數值V1及V2。為嵌入一位元數值「0」，選擇V1以取代編碼之內容中的原始數值；並且為嵌入一位元數值「1」，選擇V2。採用兩個數值V1與V2，可以表達「0」位元與「1」位元。若存在四個替代數值(V1、V2、V3與V4)，則可以嵌入兩個位元資訊(即「00」、「01」、「10」與「11」)。採用一個位置處的多個替代數值，可以嵌入多個位元，此允許很有效率地嵌入資訊。
通常在第三步驟「浮水印插入」中接收浮水印承載。其可加以儲存在浮水印系統外部的一組件中或藉由該組件所計算。浮水印承載資訊通常係一識別符，其獨特地識別受體、播放器件(製造商、型號及/或序列號)、或內容之播放的日期及時間。原始數值V與其替代數值之間的差異可加以儲存在WU中以可能減小WU之大小。可以進一步壓縮WU。
重要的係保護WU免遭未授權之存取或修改，因為採用此資訊，浮水印系統不僅易受各種攻擊而且容易讓駭客插入錯誤的浮水印，或改變或移除現有的浮水印。若將WU儲存並發送為隱藏(印浮水印)資料，則可以藉由浮水印密鑰來控制存取。若在任何其他通道上儲存並發送WU，則此需要加密WU。
如上文所指示，可以將第一及第二步驟執行為預處理。因此，在第三步驟之前，不在編碼之內容上印浮水印。第三步驟藉由採用在WU中指定的替代數來值取代編碼之內容中的某些數值而執行浮水印嵌入。此等數值可以係編碼之語法元素，例如封裝識別、標題、量化表、熵編碼用之霍夫曼表、編碼之係數或編碼之運動向量。WU藉由選擇適當的替代數值而指定在何處嵌入浮水印信號(替代數值中)以及在此等位置處可行的浮水印信號可以係何信號。
圖1係顯示預處理編碼之內容以產生WU的工作流程之方塊圖。圖2描述依據本發明之原理的浮水印單元。每個WU係藉由一向量(P、L、C、{V}、V1、V2、...Vn)所說明，其中P係將來可藉由編碼之內容中的一替代數值加以取代的原始數值V之位置，L係編碼之內容中藉由原始數值V所佔用、在P處開始之位元的數目，C係該等係數(例如DCT或小波量化係數)之一組球形位置，其採用熵編碼方法在L個位元(編碼之內容)中加以編碼。熵編碼(例如霍夫曼編碼)係通常應用於編碼的最後級以產生編碼之內容。V1、V2、...Vn係V之有效替代數值並且此類數值之每個包含一浮水印信號。每個係數位置係藉由c(ch、f、b、co)所表示，其中ch係通道指數，f係圖框指數，b係區塊指數，以及co係用於視訊內容之一單元之區塊內的係數指數。若當一替代數值取代當前數值時，該替代數值保持格式順應性而且不存在對內容的感知效應，則該替代數值係有效的。此外，如V在編碼之內容中佔用的位元一樣，V1、V2、...Vn佔用L個位元。{V}指示原始數值在嵌入/插入程序中係可選的。在浮水印移除程序中可能需要原始數值。
一原始數值V可包含以編碼之形式一或多個係數。當產生WU時，若輸入係編碼之內容(例如MPEG－2或MPEG－4)，則首先需要「取消」熵編碼(即可變長度編碼(VLC))以存取係數，並接著找到適當位置與替代數值並儲存原始係數及此等替代數值。一替代數值Vi可以對應於與V所對應相同的係數，但是在某些情況下Vi可對應於與V所對應相比或多或少的係數。
以下顯示MPEG-2中量化DCT係數之典型8x8區塊。已將大多數較高級的係數量化為0。
在進行之字形掃描之後，欲加以發送的DCT係數序列看似：12 34 87 16 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0.....
經由一分離的霍夫曼表傳送第一DCT係數(12)。在進行運行位準的分解之後，其餘係數及相關的運行零係：34|87|16|002|0000001|000000.....
使用以下列舉並在MPEG-2標準中指定的DCT係數表零，如下(二進制位元表示)將此等係數編碼成6個可變長度碼(VLC)：0000 0100 0000 0000 0010 0010|0000 0100 0000 0000 0101 0111|0000 0000 0111 110|0000 1000|0001 010|10
MPEG－2 DCT係數表零(部分)
ESCAPE碼後的運行與位準之MPEG2編碼
為使於讀取，藉由「|」分離以上的VLC(亦稱為熵碼)。第一及第二DCT係數使用固定長度碼以依據表「ESCAPE碼後的運行與位準之MPEG2編碼」米編碼運行及位準，並且依據「MPEG－2 DCT係數表零」來編碼其餘DCT係數。最後的VLC係一特殊「區塊端」碼，其指示區塊中的其餘係數係0。
一替代數值可以係以上編碼之位元的任一部分。例如，一個替代數值可由VLC之部分、一或多個連續的VLC或一個VLC加下一個VLC之部分組成。
在WU之下列範例中，一替代數值由一個VLC(其係第五個VLC)組成：(P0+71,7,C,0001010,0001110,0001100,0001000)
如下說明此WU中的每個元素：P0係編碼之內容中此區塊之開始位置。「63」係此區塊之開始的相對位置(以位元為單位)，7指示長度L，C由下列7個係數組成：c(f、ch、b、7)、c(f、ch、b、8)、...c(f、ch、b、13)，其中f係當前圖框指數，ch係當前通道指數以及b係該範例中此區塊之當前區塊指數。
該替代數值之大小係7個位元，即L=7。
0001010係原始數值(V)，存在三個替代數值：0001110(V 1)、0001100(V2)及0001000(V3)。此等替代數值係分別編碼為下列運行與位準數值(參考MPEG2 DCT係數表零)：0001110：運行=5，位準=1
0001100：運行=1，位準=2
0001000：運行=7，位準=1
運行(R)與位準(L)對表示以R零開始且後隨L的一序列數 目。例如，運行與位準對(5,3)，即運行=5並且位準=3，表示0 0 0 0 0 3。因此，以上該等替代數值表示熵編碼之前的下列係數：0 0 0 0 0 1(運行=5，位準=1)
0 2(運行=1，位準=2)
0 0 0 0 0 0 0 1(運行=7，位準=1)
因為第五個VLC係編碼此區塊中的非零係數之最後的VLC，所以該等替代數值不必對應於藉由V所編碼的相同係數。在V2及V3的情況下，除在V1中編碼七個係數以外，V2編碼僅2個係數並且V3編碼7個係數。
若在步驟3中藉由浮水印插入器選擇示範性WU中的第一替代數值，則將此區塊改變為下列量化DCT係數：
編碼之內容的另一範列係採用H.264(MPEG4輪廓10)編碼的內容。在熵編碼方面，MPEG-2與H.264之間存在某些主要差異，包含：H.264支援CAVLC(背景適應性可變長度編碼)與CABAC(背景適應性二進制算術編碼)。
除MPEG2中的8x8 DCT區塊以外，還可使用4×4 DCT區 塊。
不像MPEG-2中的AVLC(適應性可變長度編碼)一樣，CAVLC藉由分離地編碼位準與運行而使用較小的VLC表。
除MPEG-2中的固定VLC表以外，可以依據背景資訊而切換VLC表。
因為H.264中以背景為基礎的熵編碼，所以在修改一係數之後比MPEG-2難預測其編碼之數值。然而，可迫使H.264編碼器在編碼期間減少此類以背景為基礎的編碼。例如，編碼器可使用固定NumTrail表(例如NumTrail表0)，而非基於鄰近區塊之某些特性的NumTrail表。另一範例係使用固定長度碼xxxxyy以針對4×4量化DCT區塊而編碼非零係數之數目(NumCoeff)及尾部係數之數目(T1)，其中xxxx係用於編碼非零係數之數目(0至16)並且yy係用於編碼尾部係數之數目(0...3)。還可以迫使一編碼器僅使用4×4區塊。在下列範例中，將以上規則之某些應用於編碼一4×4區塊。
1. 4×4數量化DCT係數：
在進行之字形掃描之後，此區塊中的係數係：0 3 0 1 -1 -1 0 1 0. ...0
2. CAVLC編碼由下列五個步驟組成：
a.編碼非零係數之數目(NumCoeff)與尾部係數之數目(T1)：(5,3)。T1的最大數目係限於3。藉由使用17×4霍夫曼表(參見下文)(NumCoef：0至16，T1：0至3)將此等兩個數目(NumCoef與T1)編碼成位元「00010 11」。
b.b.若存在任何係數(0指示正值並且1指示負值)：0、1、1，則以相反順序編碼尾部係數之符號。
c.以相反順序編碼其餘非零係數：1、3。非零係數係分別採用位準VLC 0表編碼為「1」，並採用位準VLC 1表編碼為「0010」。
d.編碼從開始至最後非零係數的總零(TotalZeros)。最大總零係16－NumCoef。若 NumCoeff係16，則TotalZeros必須係0。若NumCoeff係0，則不需要另一碼，即用於此區塊的編碼端。對於其餘15種情況而言，每種情況將霍夫曼表用於編碼TotalZeros(參見TotalZero表)。在此情況下，TotalZeros係3，其係採用TotZeros表[NumCoeff＝5]編碼為「1110」。
e.編碼從開始至最後非零係數的所有零之位置。在此情況下，將所有零之位置編碼為「001101」。
用於此4x4區塊的最終編碼之位元包含25個位元：0001011 |011|10010|1110|001101。替代數值之一範例係整個編碼之4×4區塊的編碼之位元。替代數值之另一範例可以係尾部係數之位元編碼符號，如以上步驟c)中所說明。在此類情況下，改變替代數值僅會改變尾部係數之符號且因此不會改變編碼之區塊的總位元長度。
編碼之內容的另一範例係JPEG2000圖像。除DCT轉換以外，JPEG2000使用數位小波轉換(DWT)。像素影像之DWT係藉由連續應用垂直及水平、低通及高通濾波器於影像像素而計算，其中所獲得的數值係稱為「小波係數」。一小波係一振盪波形，其堅持僅一個或少數循環。在每個迭代中，先前迭代之唯低通濾波小波係數得到消除，接著經歷低通垂直濾波器與高通垂直濾波器，而且此程序之結果係穿過一低通水平與一高通水平濾波器。將獲得的該組係數分類成四個「子頻帶」，即LL、LH、HL與HH子頻帶。每個迭代對應於係數之某一「層」或「位準」。係數之第一層對應於影像之最高解析度位準，而最後層對應於最低解析度位準。用於JPEG2000編碼之圖像的替代數值之一範例係特定層(例如最低解析度)中的編碼之LL子頻帶。
產生WU的一簡單方式係藉由對每個WU執行下列步驟而使用「試誤」：a)對於每個熵碼(例如MPEG2中的一VLC)而言，隨機選擇一數值作為對一替代數值的候選數值。
b)藉由在用此候選數值代替現有數值之後確認格式順應性而決定此候選數值是否係一有效數值。若並非一有效數值，則返回至步驟a)。
c)在採用此數值交換現有數值之後，檢查感知變化。若感知變化係合格的，則將此候選數值記錄為用於WU的一替代數值。否則，返回至步驟a)。
重複以上步驟，直至產生所有需要的WU。
在一項具體實施例中，可以採用在轉換域中作業的現有浮水印系統產生WU。首先採用選擇的浮水印系統，產生具有兩種不同承載資訊的原始編碼之內容的兩個浮水印複本(A與B，兩者皆以編碼之形式)：第一複本包含其中每個位元係「1」的浮水印承載並且另一複本包含其中每個位元係「0」的浮水印承載。可以採用下列方式執行步驟1與2(參見圖1)以藉由掃描A與B而選擇並產生WU，直至下列條件得到滿足：(位置選擇)P1a與P2a係編碼之內容A中的複數個連續編碼之係數的開始位置與結束位置(其在熵編碼之前的位置係表示為C)，P1b與P2b係編碼之內容中的相同編碼之係數的開始位置與結束位置，並且(P2b－P2a)與(P1b－P1a)必須係等同的(而且係等於長度L)，以及(替代數值之計算)假定欲在編碼之係數中嵌入浮水印承載資訊之至少一個位元(A與B)。以下列方式記錄一個浮水印單元(P、L、C、V、V1、V2)：P＝P1a，L＝P2a－P1a，V在此情況下不可獲得，V1係A中從位置P1a至P2a的數值，以及V2係B中從位置P1b至P2b的數值。
為選擇N個浮水印單元，重複以上第二步驟。
在一替代具體實施例中，將浮水印承載之一位元編碼為中間頻率中的兩個選擇之量化係數之間的關係。藉由掃描編碼之內容，可以在下列條件下定位並決定一浮水印單元(P、L、C、V、V1、V2、...Vn)：V包含複數個連續編碼之係數並且於此等係數之間及/或當中存在至少一個關係(預定義該等關係之種類/類別)。例如，若C1、C2係兩個連續編碼之係數並且存在一關係C1>C2＋T，其中T係可用於調整該關係之強度的一臨界值，則此依次決定浮水印的牢固性。
依據浮水印系統的感知型號，可以修改該等係數以建立另一關係而無內容之感知變化。例如，可以將C1與C2分別修改成C1'與C2'，以便形成一相反關係，即C1'<C2'。將包含C1'與C2'的新數值記錄為一替代數值Vi(1in)。重複此步驟，直至找到所有替代數值。
為選擇N個浮水印單元，重複以上步驟。理想而言，選擇包含最多係數的前N個浮水印單元以便可以在每個浮水印單元內潛在地建立最多的關係。在所參考的浮水印系統中，一個關係可表示浮水印承載之一位元，因此具有最多關係的浮水印單元可具有嵌入浮水印承載之較多位元的最高能力。
在一浮水印系統之另一範例中，將浮水印承載之一位元編碼為兩組像素數值或DCT/小波係數之特性數值之間的一關係。特性之典型範例包含平均光度、平均顏色柱狀圖分佈、或某一頻率子頻帶中的能量。
本發明之一個原理係預處理編碼之內容並產生包含浮水印信號的替代數值。此等替代數值將後來用於取代編碼之內容的清楚定義之部分。儘管可以將現有浮水印系統應用於預處理(例如，步驟1及2)與實際插入(步驟3)，但是可以為此方案特別開發新的浮水印演算法。
簡單且一般的浮水印偵測方法係使印浮水印之內容中的當前係數與WU之替代數值關聯以找到具有與當前係數之最佳匹配的替代數值。為執行此類關聯，需要藉由使用對應熵解碼器將替代數值解碼為係數數值。一WU之每個替代數值可包含一浮水印信號，此對應於浮水印承載資訊。藉由找到所有WU中的匹配之替代數值，可以擷取浮水印承載資訊。可以在多個位準情況下執行浮水印偵測。在第一位準情況下，需要WU之P、L與C元素。假定WU之數目係N。對於每個WU而言，依據球形係數指數C獲得係數數值。若輸入內容係基頻帶或採用不同於浮水印嵌入中所用的格式之其他格式加以編碼，則將該內容首先轉換成與浮水印嵌入相同的編碼之形式。藉由觀察該等係數之間及/或當中、或像素數值或係數數值之特性數值之間的關係來擷取原浮水印承載位元。圖3係本發明之浮水印偵測程序之流程圖。在305中，初始化一指數。在310中接受/接收「N」個浮水印單元，並且在315中接收可疑內容。在320中測試該指數以決定是否已處理/偵測所有浮水印。若該指數係大於浮水印之數目「N」，則程序完成。若該指數並非大於「N」，則程序進行至325，其中獲得該等係數。在330中，依據該等係數之間/當中的關係而擷取位元數值。在335中，對該指數進行增量並且程序進行至步驟320。
若從一WU擷取很弱的關係，則有益的係存取WU之其他元素V及V1、V2、...Vn以便提供額外資訊來決定該關係。藉由使當前係數與在V、V1、V2及Vn中編碼的係數關聯，可以較佳地決定一關係。最高關聯數值係指示當前係數與V、V1、V2、...Vn之一之間的最接近匹配之關聯。即，當前係數與在Vi(1<i<n)中編碼的係數之間的最高關聯指示一匹配。對於具有嚴重攻擊的可疑內容而言，原始內容可能需要進一步的分析與關聯。
將WU用於遞送版權內容的另一方式係使用WU來恢復播放前破壞的內容。在此類情況下，遞送至播放/呈現器件的編碼之內容係在格式/結構(無效格式)或在內容(退化內容)方面明確遭到破壞。對於格式破壞內容而言，解碼器將無法對其進行解碼。若將破壞施加於內容，則此內容可加以解碼及播放，但是內容之破壞部分可能具有各種視覺人為錯誤，例如雜訊、警報與隨機圖案。
為產生格式破壞內容，在給定的浮水印單元(P、L、V、V1、V2、...Vn)情況下，可以簡單地採用一隨機數值取代欲加以遞送的編碼之內容中在P處開始的L個位元。為進一步確保隨機數值實際上破壞格式，可以簡單地排除隨機數值，其係有效的熵碼。為在內容或退化內容中引入視覺人為錯誤，選擇一有效替代數值，其係遠離原始數值V及所有其他替代數值V1、V2、...Vn，以取代編碼之內容中的當前數值。破壞之內容或退化之品質的一示範性使用係反測量已折衷或用於內容盜版的一特定器件或一類器件。引起破壞或退化內容的此等替代數值係選擇用於僅代替特定浮水印承載，其識別該器件或該類器件。
若已知WU，則可以藉由簡單地將內容恢復至每個WU中的原始數值而移除一浮水印。為重寫編碼之內容中的一現有浮水印，可以簡單地依據承載資訊從每個WU中的V1、V2...Vn選擇一適當數值以取代包含編碼之內容中的現有浮水印之數值。一可移除浮可在某些應用中用於支援多次產生浮水印。多次產生浮水印之一範例係在內容後產生之每個步驟中嵌入一法律標記。為避免累積可能藉由多個浮水印引入的感知退化，可能希望在嵌入新浮水印之前移除某些或所有先前浮水印。圖4顯示一播放器件中的浮水印插入器之一範例。浮水印插入器藉由採用在WU中指定的替代數值來取代藉由器件接收的編碼之內容中的某些數值/係數而嵌入一浮水印。一可取代浮水印還可用於切換對於版權內容的複本保護之狀態。例如，對於具有指示「複製一次」之浮水印資訊的內容之一單元而言，在進行一次複製之後，可能希望將浮水印資訊從「複製一次」改變為「不許複製」。存在若干方法以避免多個浮水印之任何可能的衝突(即多個浮水印之間的干擾)。一種方法係將一獨特子頻帶用於浮水印的每次產生。另一方法係選擇具有不同於先前浮水印的位置之WU。
應瞭解，本發明可在各種形式的硬體、軟體、韌體、特殊用途處理器或其組合中加以實施。較佳而言，將本發明實施為硬體與軟體的組合。此外，較佳將軟體實施為有形地具體化於一程式儲存器件上之一應用程式。該應用程式可上載於包括任何適當架構之機器上，並藉由該機器執行。較佳而言，該機器係在具有硬體(例如一或多個中央處理單元(CPU)、一隨機存取記憶體(RAM)及輸入/輸出(I/O)介面)的電腦平臺上實施。該電腦平臺也包含一作業系統與微指令碼。本文所說明的各種程序與功能可以係微指令碼之部分或經由作業系統執行的應用程式之部分(或其組合)。另外，各種其他周邊器件(例如額外資料儲存器件與列印器件)可與電腦平臺連接。
另外應瞭解，因為在附圖中描述的某些組成系統組件與方法步驟係較佳在軟體中實施，所以在該等系統組件(或程序步驟)之間的實際連接可根據程式化本發明所採用方式而不同。在本文中提供原理的情況下，熟習技術人士將能夠預期本發明的此等及類似實施方案或組態。
WU．．．浮水印單元
當結合附圖閱讀時，從以上詳細說明最佳地瞭解本發明。該等圖式包含以下簡要說明的下圖：圖1係顯示預處理依據本發明之原理的浮水印嵌入之工作流程的方塊圖。
圖2描述本發明之浮水印單元(U)。
圖3係依據本發明之原理的浮水印偵測之方法的流程圖。
圖4係一播放器件之方塊圖，該器件接收具有嵌入在其中之浮水印單元的編碼之內容。
WU．．．浮水印單元

Claims (53)

  1. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之方法，該方法包括：接收編碼之內容；接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包含浮水印承載資訊；以及採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印單元中，以及，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  2. 如請求項1之方法，其中該若干位元係指定在該浮水印單元中。
  3. 如請求項1之方法，其中該替代數值係指定在該浮水印單元中之一單一替代數值。
  4. 如請求項1之方法，其中該替代數值係從指定在該浮水印單元中的複數個替代數值當中選擇。
  5. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之系統，其包 括：接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收一序列位元，其中該序列位元包含浮水印承載資訊；以及取代構件，其用於採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印單元中，以及，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  6. 如請求項5之系統，其中該若干位元係指定在該浮水印單元中。
  7. 如請求項5之系統，其中該替代數值係指定在該浮水印單元中之一單一替代數值。
  8. 如請求項5之系統，其中該替代數值係從在該浮水印單元中指定的複數個替代數值當中選擇。
  9. 如請求項5之系統，其中該系統係一播放器件，該播放器件接收編碼之內容及該浮水印單元，其中該編碼之內容及該浮水印單元係儲存為該編碼之內容之部分、儲存 為元資料及儲存在一目錄中之一。
  10. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之方法，該方法包括：接收編碼之內容；接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及執行採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元以及根據該浮水印承載資訊之該序列位元之位元數值而使在該位置處開始之該編碼之內容之該若干位元不變，並且其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值當中之一者，以及，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  11. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之系統，其包括：接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及 執行構件，其用於執行採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元以及根據該浮水印承載資訊之該序列位元之位元數值而使在該位置處開始之該編碼之內容之該若干位元不變，並且其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值當中之一者，以及，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  12. 一種用於取代編碼之內容中的一浮水印之方法，該方法包括：接收編碼之內容；接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印資料中，以及，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自於指定在該浮水印 單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  13. 如請求項12之方法，其中該數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值當中的一替代數值，其中該選擇之替代數值形成不同於所取代的該浮水印之一浮水印。
  14. 一種用於取代編碼之內容中的一浮水印之系統，該系統包括：接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一以一浮水印密鑰加密之預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及取代構件，其用於採用一數值直接取代該編碼之內容中在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該數值係指定在該浮水印單元中，其中該若干位元係指定在該浮水印單元中並且進一步其中該位置係指定在該浮水印單元中。
  15. 如請求項14之系統，其中該數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值當中的一替代數值，其中該選擇之替代數值形成不同於所取代的該浮水印之一浮水印。
  16. 一種用於浮水印偵測之方法，該方法包括： 接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收印浮水印之內容；基於在該預處理之浮水印單元中之位置資訊從該印浮水印之內容擷取複數個係數數值；以及從該等係數數值擷取該浮水印之多個位元數值，其中藉由使一當前係數與在該預處理之浮水印單元中編碼之複數個係數數值關聯以決定一最佳匹配來擷取該等位元數值。
  17. 如請求項16之方法，其中依據該等係數數值當中的關係從該複數個係數數值擷取該等位元數值。
  18. 如請求項17之方法，其中該等關係係弱並且使該當前係數關聯以決定自在該預處理之浮水印單元中編碼的該複數個係數數值當中的一匹配。
  19. 一種用於浮水印偵測之系統，其包括：接收構件，其用於接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收印浮水印之內容；擷取構件，其用於基於該預處理之浮水印單元中之位置資訊從該印浮水印之內容擷取複數個係數數值；以及擷取構件，其用於從該等係數數值擷取該浮水印單元之多個位元數值，其中藉由使一當前係數與在該浮水印單元中編碼之複數個係數數值關聯以決定一最佳匹配來擷取該等位元數值。
  20. 如請求項19之系統，其中依據該等係數數值當中的關係從該複數個係數數值擷取該等位元數值。
  21. 如請求項20之系統，其中該等關係係為弱並且使該當前係數關聯以決定自於該浮水印單元中編碼的該複數個係數數值當中的一匹配。
  22. 一種用於產生一浮水印單元之方法，該方法包括：選擇在該浮水印單元中欲藉由一替代數值取代編碼之內容中的一數值所處的一位置，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；以及計算該替代數值，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印資料中，以及，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自指定於該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  23. 如請求項22之方法，其中該替代數值包含一浮水印信號。
  24. 如請求項22之方法，其中該替代數值具有與該替代數值所取代的該數值相同之數目的位元。
  25. 如請求項22之方法，其中該取代並不產生對該編碼之內容的感知變化。
  26. 如請求項22之方法，其中該取代並不產生該編碼之內容 的非順應格式。
  27. 如請求項22之方法，其中該方法係藉由一預處理器所執行。
  28. 一種用於產生一浮水印單元之裝置，其包括：輸出構件，其用於從編碼之內容輸出一序列浮水印單元；選擇構件，其用於選擇欲藉由一替代數值直接取代編碼之內容中的一數值所處的一浮水印單元中之一位置，該浮水印單元係一外部預處理單元之一預處理之浮水印單元輸出且以一浮水印密鑰加密；以及計算構件，其用於計算該替代數值。
  29. 如請求項28之裝置，其中該替代數值包含一浮水印信號。
  30. 如請求項28之裝置，其中該替代數值具有與該替代數值所取代的該數值相同之數目的位元。
  31. 如請求項28之裝置，其中該直接取代並不產生對該編碼之內容的感知變化。
  32. 如請求項28之裝置，其中該直接取代並不產生該編碼之內容的非順應格式。
  33. 如請求項28之裝置，其中該裝置係一預處理器。
  34. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之方法，該方法包括：接收編碼之內容； 接收一以一浮水印密鑰加密之預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印資料中，以及，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  35. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之系統，其包括：接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一以一浮水印密鑰加密之預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及取代構件，其用於採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元，其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於 指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，該位置係指定在該浮水印資料中，當只有該單一替代數值時，則不取代該浮水印為一種選擇，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  36. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之方法，該方法包括：接收編碼之內容；接收一以一浮水印密鑰加密之預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及執行採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元以及根據該浮水印承載資訊之該序列位元之位元數值而使該編碼之內容中在該位置處開始之該若干位元不變，並且其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，以及，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  37. 一種用於插入編碼之內容中的一浮水印之系統，其包括： 接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一預處理之浮水印單元，該浮水印單元係一外部預處理單元之一輸出；接收構件，其用於接收一序列位元，其中該序列位元包括浮水印承載資訊；以及執行構件，其用於執行採用一替代數值直接取代在一位置處開始之該編碼之內容之若干位元以及根據該浮水印承載資訊之該序列位元之位元數值而使該編碼之內容中在該位置處開始之該若干位元不變，並且其中該替代數值具有嵌入其中的一浮水印信號，其中該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之複數個替代數值與指定在該浮水印單元中一單一替代數值當中之一者，以及，當該替代數值係選自於指定在該浮水印單元中之該複數個替代數值當中之一者時，該序列位元指定選擇哪個替代數值。
  38. 一種用於產生一浮水印單元之方法，該方法包括：接收編碼之內容；接收一浮水印密鑰；從該編碼之內容產生該浮水印單元，該浮水印單元以該浮水印密鑰加密且係一外部預處理單元之一輸出，其中該浮水印單元包含可加以選擇以取代該編碼之內容中在各位置處的數值之替代數值，並且進一步，其中該等替代數值包含一浮水印信號；以及儲存該浮水印信號。
  39. 如請求項38之方法，其中將該浮水印信號儲存在實體媒體中。
  40. 如請求項39之方法，其中該實體媒體係一光碟。
  41. 如請求項39之方法，其中該實體媒體係一硬碟。
  42. 如請求項39之方法，其中該實體媒體係一磁帶單元。
  43. 如請求項38之方法，對於具有多於一個替代數值的浮水印單元而言，每個替代數值包含一浮水印信號，其可表示浮水印承截之一不同資訊單元。
  44. 如請求項38之方法，其中一浮水印信號具有嵌入其中的至少一個資訊單元。
  45. 如請求項38之方法，其中該浮水印單元指定在何處嵌入該浮水印信號。
  46. 一種用於產生一浮水印單元之裝置，其包括：接收構件，其用於接收編碼之內容；接收構件，其用於接收一浮水印密鑰；產生構件，其用於從該編碼之內容產生浮水印單元，該浮水印單元以該浮水印密鑰加密且係一外部預處理單元之一輸出，其中該浮水印單元包含可加以選擇以取代該編碼之內容中各位置處的數值之替代數值，並且進一步其中該等替代數值包含一浮水印信號；以及儲存構件，其用於儲存該浮水印信號。
  47. 如請求項46之裝置，其中將該浮水印信號儲存在實體媒體中。
  48. 如請求項47之裝置，其中該實體媒體係一光碟。
  49. 如請求項47之裝置，其中該實體媒體係一硬碟。
  50. 如請求項47之裝置，其中該實體媒體係一磁帶單元。
  51. 如請求項46之裝置，對於具有多於一個替代數值的浮水印單元而言，每個替代數值包含一浮水印信號，其可表示浮水印承截之一不同資訊單元。
  52. 如請求項46之裝置，其中一浮水印信號具有嵌入其中的至少一個資訊單元。
  53. 如請求項46之裝置，其中該浮水印單元指定在何處嵌入該浮水印信號。
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