[发明专利]在编码信号中嵌入补充数据

说明书

本发明涉及在编码信号中嵌入补充数据的装置和方法。

日益增长地需要把补充数据包容到诸如编码的音频和视频信号的编码数据中，最好不增加数据速率。特别是如果补充数据被用作水印，则它应当以感觉上不易看到的方式被加上。水印可以包括有关文件和音频-视频节目的来源或版权状态的信息。它们可被使用来提供版权拥有者的合法证明，以及允许跟踪非法翻印和支持知识产权的保护。

超级音频软盘(SACD)格式，例如，规定了无损编码(LLC)，允许实际上在软盘上的数据的两倍。要求无损编码器允许以SACD质量重放多信道音频长达74分钟的重放时间。正如名词“无损编码”所指出的，任何数据的所需要的贮存容量被减小，以使得在译码后，原先的信号是以比特相同的方式被复原的。在“Improved Lossless Codingof 1-Bit Audio Signals(改进的1比特音频信号的无损编码)”，FonsBruekers，Werner Ooman，Rene van der Vleuten，Leon van deKerkhof，Audio Engineering Society，103rd Convention 1997，September 26-29，New York，4563(I-6)中描述了这样的编码器/译码器。编码是通过把输入数据流划分成帧以及对于每个帧确定一组最佳化参量而完成的。这些参量的一部分被发布用于预测，以去除冗余度。原先的信号与预测信号之间的差别，被称为剩余信号，只包括少得多的有关信息，如果可以找到良好的预测参量的话。由于无损编码是设想的，剩余信号不能被省略，但如果它包括较少的有关信息，则它可通过使用某些其它部分的最佳化参量，被非常有效地“熵”编码。由于在参量组中保持有冗余信息，参量组和被“熵”编码的剩余信号被存储，以及是对于无损译码所需要的。

如果为了打水印的目的而需要补充信息，则该补充信息可以被加上，正如相当广泛地知道的，即通过把它这样地加到原先的信号上，以使得信号修改不被收听者注意到。像这样地改变的信号不再能认为是(比特真实的)原先的信号。另外，这样加水印的缺点在于，不进行无损译码不可能检测出在编码信号中存在的水印。为了简化水印译码器，希望有这样的任选项，即能够在无损译码以前检测水印。

本发明的一个目的是提供用于在编码的数据信号中嵌入补充数据的设备和方法，它允许嵌入的补充数据不用对整个信号译码就被读出，以及不影响音乐质量。

为此，按照本发明的方法的特征在于，为了嵌入的补充数据，补充信息被插入到数据中，以及为编码补充数据所需要的辅助信息可以从在编码过程中可提供的其它数据中得出。

本发明的优点是，通过把数据插入到要被译码的数据中，补充信息只有在打扰编码信号的内容时才能被除去。由于为编码补充信息所需要的辅助信息是从在编码过程中可提供的其它数据中得出的，所以，为编码补充信息所需要的辅助信息不需要被记录或被存储供以后的译码处理用。因此，这个方法对于比特速率是非常经济的。

本发明的另一个目的是提供对第一种解决办法的替换例。

为此，按照本发明的另一种方法的特征在于，为了把补充数据嵌入到编码信号中，参量组受到补充数据影响。这样，为了读出水印，不需要译码全部的完整数据，而只需要译码其中包含用来进行编码/译码的参量的一部分数据。由于补充信息被嵌入在参量组中，不必花费额外的比特用于该补充信息。

补充信息可以通过选择偶数个或奇数个参量，或通过改变(例如)第一参量的最低位，而被嵌入。例如，偶数个参量代表水印比特数值“1”；而奇数个参量代表水印比特数值“0”。

本发明的优点是由于：对于实际的原因(计算能力，花费，…)，对于编码不能确定最好的参量组，而只有相当良好的参量组。所以，作为一个法则，这些算法已被设计来作用于次最佳的参量组。参量组中的小的改变，如改变参量的最低位，加上一个名义上的参量以达到奇数或偶数个参量，为嵌入水印比特所需要的无论什么参量，或甚至略去一个参量以达到奇数或偶数个参量，通常对于编码效率都将没有重大的影响。有时，参量的这样的小的变化甚至可能或多或少地改进编码过程。

本发明的优点在于，如果数据保持为无损编码形式，则不译码信号和用改变的参量组重复地无损编码改数据，就不能去除水印。由于无损译码器需要所有的系数，丢失的或不正确的系数(为了删除水印而被去除或被改变)将导致对于所有的信道在一个帧的持续时间内的信号丢失。