Generador de marca de agua, decodificador de marca de agua, método para proporcionar una señal de marca de agua, método para proporcionar datos de mensaje binarios en dependencia de una señal de marca de agua y un programa de computadora que utiliza un concepto de sincronización mejorado.

Generador de marca de agua (101; 2400) para proporcionar una señal de marca de agua

(101b, si(t); 2420) en dependencia de datos de mensaje binarios (101a, m; 2410), en donde el generador de marca de agua comprende:

un propagador de información (303; 2430) configurado para propagar una unidad de información de los datos de mensaje binarios a una pluralidad de valores de dominio-frecuencia-tiempo, para obtener una representación de información de propagación (303, cf♦m; 2432);

un insertador de sincronización configurado para combinar en forma multiplicativa la representación de información de propagación (303, cf♦m; 2432) con una secuencia de sincronización (S; a, b, c; 2442) para obtener una representación de sincronización-información combinada (304a, Sº cf♦m; 2444); y

un proveedor de señal de marca de agua (305, 306, 307; 2450) configurado para proporcionar la señal de marca de agua (101b, si(t); 2420) en base a la representación de sincronización-información combinada (304a, Sº cf♦m; 2444);

en donde el propagador de información se configura para propagar selectivamente un bit determinado sobre una primera representación de bit, que es un múltiplo positivo de una secuencia de propagación de bit (cf), o sobre una segunda representación de bit, que es un múltiplo negativo de la secuencia de propagación de bit (cf), dependiendo del valor del bit determinado;

en donde el propagador de información está configurado para obtener la representación de información de propagación R de acuerdo con

R≥cf ♦ m,

en donde cf es un vector de tamaño Nf x 1 que representa una secuencia de propagación de bit con ancho de propagación de frecuencia Nf,

en donde m es un vector con tamaño 1 x Nmc que representa Nmc bits de los datos de mensaje binarios, en donde valores binarios de los bits se representan mediante entradas del vector m que tienen un signo diferente; en donde el insertador de sincronización se configura para combinar la información de propagación con una secuencia de sincronización S de acuerdo con

C≥SºR,

para obtener la representación de sincronización-información combinadas C,

en donde S designa una matriz con tamaño Nf x Nmc que representa una secuencia de secuencias (a, b, c) de propagación de sincronización Nmc; y

en donde º designa un producto elemento a elemento Schur.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/052852.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: GRILL, BERNHARD, EBERLEIN, ERNST, BREILING, MARCO, WABNIK,STEFAN, DEL GALDO,Giovanni, GREEVENBOSCH,BERT, ZITZMANN,REINHARD, BLIEM,TOBIAS, BORSUM,JULIANE, PICKEL,JOERG, KRAEGELOH,STEFAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > INSTRUMENTOS DE MUSICA; ACUSTICA > ANALISIS O SINTESIS DE LA VOZ; RECONOCIMIENTO DE... > G10L19/00 (Técnicas de análisis-síntesis de la voz o de señales de audio para la reducción de la redundancia, p.ej. en codificadores vocales; Codificación o decodificación de la voz o de señales de audio, utilizando modelos filtro-fuente o el análisis psicoacústico (en instrumentos musicales G10H))
  • SECCION G — FISICA > INSTRUMENTOS DE MUSICA; ACUSTICA > ANALISIS O SINTESIS DE LA VOZ; RECONOCIMIENTO DE... > Técnicas de análisis-síntesis de la voz o de señales... > G10L19/018 (Marcado digital del audio, p. ej. integrando datos inaudibles en la señal de audio)

PDF original: ES-2531067_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Generador de marca de agua, decodificador de marca de agua, método para proporcionar una señal de marca de agua, método para proporcionar datos de mensaje binarios en dependencia de una señal de marca de agua y un programa de computadora que utiliza un concepto de sincronización mejorado

Campo Técnico

[1] Las realizaciones de acuerdo con la invención se relacionan con un generador de marca de agua para proporcionar una señal de marca de agua en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales realizaciones de acuerdo con la invención se refieren a un decodificador de marca de agua para proporcionar datos binarios de mensajes en dependencia de una señal de marca de agua. Adicionales realizaciones de acuerdo con la invención se relacionan con un método para proporcionar una señal de marca de agua en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales realizaciones de acuerdo con la invención se relaciona con un método para proporcionar los datos binarios de mensajes en la dependencia de una señal de marca de agua. Adicionales realizaciones están relacionadas con los programas de computadora correspondientes.

[2] Algunas realizaciones de acuerdo con la invención se relacionan con un robusto sistema de marca de agua de audio de baja complejidad.

Antecedentes de la Invención

[3] En muchas aplicaciones técnicas, se desea incluir una información adicional en una señal que representa la información o datos útiles o "datos principales" como, por ejemplo, una señal de audio, una señal de vídeo, gráficos, una cantidad de medición y así sucesivamente. En muchos casos, se desea incluir la información adicional tal que la información adicional está enlazada a los datos principales (por ejemplo, datos de audio, datos de vídeo, datos de imágenes fijas, datos de medición, datos de texto, etc.) en una forma que no es perceptible por un usuario de los datos mencionados. También, en algunos casos es deseable incluir los datos adicionales tales que los datos adicionales no son fácilmente extraíbles de los datos principales (por ejemplo, datos de audio, datos de vídeo, datos de imágenes fijas, datos de medición, y así sucesivamente).

[4] Esto es particularmente cierto en las aplicaciones en las que es deseable para implementar administración de derechos digitales. Sin embargo, a veces se desea simplemente añadir información lateral o secundaria sustancialmente imperceptible a los datos útiles. Por ejemplo, en algunos casos es deseable añadir información lateral a los datos de audio, de tal manera que la información lateral proporciona una información sobre la fuente de los datos de audio, el contenido de los datos de audio, los derechos relacionados con los datos de audio y así sucesivamente.

[5] Para incrustar datos adicionales en datos útiles o "datos principales", un concepto llamado "marca de agua" puede ser utilizado. Conceptos de marcas de agua se han discutido en la literatura para muy diferentes tipos de datos útiles, como datos de audio, datos de imágenes fijas, datos de video, datos de texto y así sucesivamente.

[6] A continuación, se darán algunas referencias en donde los conceptos de marcas de agua se discuten. Sin embargo, la atención del lector se dirige también al vasto campo de la literatura de libros de texto y publicaciones relacionadas con marcas de agua para más detalles.

[7] DE-196 4 814 C2 describe un método de codificación para la introducción de una señal no audible datos en una señal de audio y un método para decodificar una señal de datos, que está incluido en una señal de audio en una forma no audible. El método de codificación para la introducción de una señal no audible datos en una señal de audio comprende la conversión de la señal de audio en el dominio espectral. El método de codificación comprende también la determinación del umbral de enmascaramiento de la señal de audio y suministrar una señal de pseudo ruido. El método de codificación también comprende proporcionar la señal de datos y multiplicando la señal de pseudo ruido con la señal de datos, a fin de obtener una señal de datos de dispersión en frecuencia. El método de codificación comprende también la ponderación de la señal de datos de propagación con el umbral de enmascaramiento y la superposición de la señal de audio y la señal de datos ponderada.

[8] Además, el documento WO 93/7689 describe un método y aparato para la identificación automática de un programa emitido por una estación de radio o por un canal de televisión, o grabada en un medio, mediante la adición de un mensaje codificado inaudible para la señal de sonido del programa, el mensaje identifica el canal o de la estación de difusión, el programa y / o la fecha exacta. En una realización discutida en dicho documento, la señal de sonido se transmite a través de un convertidor analógico-digital a un procesador de datos que permita componentes de frecuencia que se separan, y permitiendo a la energía en algunos de los componentes de frecuencia que sea alterada de una manera predeterminada para formar un mensaje de identificación codificado. La salida del procesador de datos está conectada por un convertidor digital-analógico a una salida de audio para la radiodifusión o grabación de la señal de sonido. En otra realización discutida en dicho documento, un paso de banda analógico se

emplea para separar una banda de frecuencias de la señal de sonido, de manera que la energía en la banda separada puede ser así alterada para codificar la señal de sonido.

[9] La patente de los E.U.A. No. 5,45,49 describe un aparato y métodos para la inclusión de un código que tiene al menos un componente de frecuencia de código en una señal de audio. Las capacidades de los diversos componentes de frecuencia en la señal de audio para enmascarar el componente de frecuencia de código para la audición humana se evalúan y sobre la base de estas evaluaciones se asigna una amplitud de la componente de frecuencia de código. Métodos y aparatos para la detección de un código en una señal de audio codificada también se describen. Un componente de frecuencia de código en la señal de audio codificada se detecta sobre la base de una amplitud de código esperado o sobre una amplitud del ruido dentro de un rango de frecuencias de audio, incluyendo la frecuencia del componente de código.

[1] WO 94/11989 describe un método y aparato para codificar/descodificar segmentos de difusión o grabados y supervisar la exposición del auditorio a los mismos. Se describen métodos y aparatos para codificar y descodlflcar información en difusiones o señales de segmento grabados. En una realización descrita en el documento, un sistema de supervisión de auditorio codifica información de identificación en la porción de señal de audio de una difusión o un segmento grabado utilizando codificación de espectro expandido. El dispositivo de supervisión recibe una versión reproducida acústicamente de la difusión o señal grabada mediante un micrófono, descodlfica la información de identificación de la porción de señal de audio a pesar de interferencia ambiente significante y almacena esta información, proporcionando automáticamente un diario para el miembro del auditorio, que posteriormente se carga a una Instalación centralizada. Un dispositivo de supervisión separado descodlfica Información adicional de la señal de difusión, que se acopla con la información diaria de auditorio en la Instalación central. Este monitor puede enviar simultáneamente datos a la instalación centralizada utilizando una línea de teléfono de conexión por línea conmutada, y recibe datos de la instalación centralizada a través de una señal codificada utilizando una técnica de espectro expandido y modulada con una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Generador de marca de agua (11; 24) para proporcionar una señal de marca de agua (11b, s¡(t); 242) en dependencia de datos de mensaje binarios (11a, m; 241), en donde el generador de marca de agua comprende:

un propagador de información (33; 243) configurado para propagar una unidad de información de los datos de mensaje binarios a una pluralidad de valores de dominio-frecuencia-tiempo, para obtener una representación de información de propagación (33, Cf*m; 2432);

un insertador de sincronización configurado para combinar en forma multiplicativa la representación de información de propagación (33, Cf*m; 2432) con una secuencia de sincronización (S; a, b, c; 2442) para obtener una representación de sincronización-información combinada (34a, S° cr m; 2444); y un proveedor de señal de marca de agua (35, 36, 37; 245) configurado para proporcionar la señal de marca de agua (11b, s¡(t); 242) en base a la representación de sincronización-información combinada (34a, S°Cf*m; 2444);

en donde el propagador de información se configura para propagar selectivamente un bit determinado sobre una primera representación de bit, que es un múltiplo positivo de una secuencia de propagación de bit (Cf), o sobre una segunda representación de bit, que es un múltiplo negativo de la secuencia de propagación de bit (ct), dependiendo del valor del bit determinado;

en donde el propagador de información está configurado para obtener la representación de información de propagación R de acuerdo con

R=Cf * m,

en donde Cf es un vector de tamaño Nf x 1 que representa una secuencia de propagación de bit con ancho de propagación de frecuencia Nf,

en donde m es un vector con tamaño 1 x Nmc que representa Nmc bits de los datos de mensaje binarios, en donde valores binarios de los bits se representan mediante entradas del vector m que tienen un signo diferente; en donde el insertador de sincronización se configura para combinar la información de propagación con una secuencia de sincronización S de acuerdo con

C=S°R,

para obtener la representación de sincronización-información combinadas C,

en donde S designa una matriz con tamaño Nf x Nmc que representa una secuencia de secuencias (a, b, c) de

propagación de sincronización Nmc; y

en donde designa un producto elemento a elemento Schur.

2. El generador de marca de agua según la reivindicación 1, en donde el propagador de información se configura para propagar en frecuencia un bit de los datos de mensaje binarios de acuerdo con una secuencia de propagación de bit (a, b, c), tal que, en la representación de información de propagación, un conjunto de valores de dominio-frecuencia-tiempo asociados con una pluralidad de frecuencias diferentes se asocia con el bit; y

en donde la secuencia de sincronización comprende una pluralidad de secuencias de propagación de sincronización, las secuencias de propagación de sincronización definiendo una pluralidad de patrones de sincronización propagados en frecuencia.

3. El generador de marca de agua según la reivindicación 2, en donde el insertador de sincronización se configura para combinar en forma multiplicativa diferentes porciones temporales de la representación de información de propagación, con diferentes porciones temporales representando diferentes bits de los datos de mensaje binarios, con diferentes secuencias de propagación de sincronización (a, b, c) tal que las secuencias de propagación de sincronización diferentes se combinan con diferentes secuencias de propagación de bit o con versiones a escala diferente de una secuencia de propagación de bit determinada.

4. El generador de marca de agua según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en donde el insertador de sincronización se configura para combinar en forma multiplicativa la representación de información de propagación con una secuencia periódica (S) de secuencias de propagación de sincronización (a, b, c, a, b, c); y

en donde una periodicidad de la secuencia de secuencias de propagación de sincronización es igual a una cantidad de bits de un mensaje binario, o

en donde una periodicidad de la secuencia de secuencias de propagación de sincronización es más corta que el número de bits del mensaje binario.

5. El generador de marca de agua según una de las reivindicaciones 2 a 4, en donde las secuencias de propagación de sincronización (a, b, c) se eligen para que sean ortogonales entre sí.

6. El generador de marca de agua según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el insertador de sincronización se configura para combinar en forma multiplicativa cada porción temporal de la representación de información de propagación con al menos una secuencia de propagación de sincronización (a, b, c), tal que cada porción temporal de la representación de sincronización-información combinada comprende una pluralidad de

valores que dependen de un bit de los datos de mensaje binarlos y que también representan una Información de sincronización.

7. El generador de marca de agua según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el propagador de información se configura para propagar la unidad de información de los datos de mensaje binarios en una primera dirección de propagación, y en donde el generador de marca de agua se configura para propagar unidades de información de la representación de sincronización-información combinada en una segunda dirección de propagación.

8. El generador de marca de agua según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el ¡nsertador de sincronización se configura para combinar en forma multiplicativa la representación de información de propagación con la secuencia de propagación de sincronización en una forma elemento a elemento, para obtener la representación de sincronización-información combinada.

9. Descodificador de marca de agua (2; 25) para proporcionar datos de mensaje binarios (22a, m; 252) dependiendo de una señal con marca de agua (2a, r(t); 251), en donde el descodificador de marca de agua comprende:

un proveedor de representación de dominio-frecuencia-tiempo (23:253) configurado para proporcionar una representación de dominio-frecuencia-tiempo (24; 2532) de la señal con marca de agua; y un determinador de sincronización (21; 254) configurado para encontrar un alineamiento temporal de información de marca de agua dentro de la representación de dominio-frecuencia-tiempo de la señal con marca de agua,

en donde el determinador de sincronización se configura para calcular una primer suma de valores resultantes de una multiplicación elemento a elemento entre un primer subconjunto (131aa) de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo, valores de una primera secuencia de concentración de sincronización (a) y valores de una secuencia de concentración de bit (Cf), y para calcular una segunda suma de valores resultantes de una multiplicación elemento a elemento entre un segundo subconjunto (131ab) de valores de representación de dominio-frecuencia-tiempo, valores de una segunda secuencia de concentración de sincronización (b) y valores de la secuencia de concentración de bit (Cf), y

en donde el determinador de sincronización se configura para sumar valores absolutos de la primera suma (133aa) de valores resultantes y de la segunda suma (133ab) de valores resultantes, para obtener una medida de probabilidad que representa una probabilidad que el primer segundo subconjuntos de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo transportan una información de sincronización, que está en alineamiento temporal con las secuencias de propagación de sincronización; y

en donde el determinador de sincronización se configura para determinar la sincronización en dependencia de la medida de probabilidad.

1. El descodificador de marca de agua según la reivindicación 9, en donde el primer subconjunto de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo comprende valores de la representación de dominio-frecuencia- tiempo asociados con una primera porción de la representación de dominio-frecuencia-tiempo,

en donde el segundo subconjunto de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo comprende valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo asociados con una segunda porción temporal de una representación de dominio-frecuencia-tiempo, y

en donde la primera secuencia de concentración de sincronización (a) y la segunda secuencia de concentración de sincronización (b) son ortogonales.

11. El descodificador de marca de agua según la reivindicación 9 o la reivindicación 1, en donde el determinador de sincronización se configura para recibir, como la representación de dominio-frecuencia-tiempo, es

bii-n

información de bit duro o información de bit suave ( ); y

en donde el determinador de sincronización se configura para aplicar la primera secuencia de concentración de sincronización (a) al primer subconjunto de valores,

para invertir una primer operación de incrustación de sincronización, para aplicar la segunda secuencia de concentración de sincronización (b) al segundo subconjunto de valores, para invertir una operación de incrustación

de sincronización,

y para aplicar la secuencia de concentración de bit (Cf) para invertir una operación de propagación de bit.

12. El descodificador de marca de agua según una de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el determinador de sincronización se configura para calcular medidas de probabilidad para una pluralidad de selecciones de posición del primer y segundo subconjuntos con referencia a la representación de dominio-frecuencia-tiempo, para obtener una secuencia de medidas de probabilidad asociadas con las diferentes selecciones ubicadas del primer y segundo subconjuntos; y

en donde el determinador de sincronización se configura para correlacionar la secuencia de medidas de probabilidad con una secuencia de referencia, a fin de determinar un acierto de sincronización, o

para filtrar la secuencia de medidas de probabilidad con un filtro adaptado, adaptado a una secuencia esperada de

valores de probabilidad, a fin de determinar un acierto de sincronización.

13. El descodificador de marca de agua según una de las reivindicaciones 9 a 12, en donde el determinador de sincronización se configura para realizar una concentración temporal, para obtener la representación de dominio- frecuencia-tiempo.

14. El descodificador de marca de agua según una de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el determinador de sincronización se configura para descodificar un mensaje utilizando una pluralidad de puntos de sincronización candidatos, y en donde el determinador de sincronización se configura para evaluar si una palabra de señalización esperada está presente en datos descodificados a fin de seleccionar un punto de sincronización correcto de la pluralidad de puntos de sincronización candidatos.

15. El descodificador de marca de agua según una de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el determinador de sincronización se configura para descodificar un mensaje utilizando una pluralidad de puntos de sincronización candidatos, y en donde el determinador de sincronización se configura para realizar una verificación de plausibilidad a fin de seleccionar un punto de sincronización correcto de la pluralidad de puntos de sincronización candidatos.

16. Método para proporcionar una señal de marca de agua en dependencia de datos de mensaje binarios, en donde el método comprende:

propagar una unidad de información de los datos de mensaje binarios a una pluralidad de valores de dominio- frecuencia-tiempo, para obtener una representación de información de propagación;

combinar en forma multiplicativa la representación de información de propagación con una secuencia de sincronización (a, b, c) para obtener una representación de sincronización-información combinada; y proporcionar la señal de marca de agua en base a la representación de sincronización-información combinada; en donde un bit determinado se propaga selectivamente sobre una primera representación de bit, que es un múltiplo positivo de una secuencia de propagación de bit (cf), o sobre una segunda representación de bit, que es un múltiplo negativo de la secuencia de propagación de bit (Cf), dependiendo del valor del bit determinado; en donde la representación de información de propagación R se obtiene de acuerdo con

R=Cf * m,

en donde Cf es un vector de tamaño Nf x 1 que representa una secuencia de propagación de bit con ancho de propagación de frecuencia Nf,

en donde m es un vector con tamaño 1 x Nmc que representa Nmc bits de los datos de mensaje binarios, en donde valores binarios de los bits se representan mediante entradas del vector m que tienen un signo diferente; en donde la información de propagación se combina con una secuencia de sincronización S de acuerdo con

C=S°R,

para obtener la representación de sincronización-información combinadas C,

en donde S designa una matriz con tamaño Nf x Nmc que representa una secuencia de secuencias (a, b, c) de

propagación de sincronización Nmc; y

en donde designa un producto elemento a elemento Schur.

17. Método para proporcionar datos de mensaje binarios dependiendo de una señal de marca de agua, en donde el método comprende:

proporcionar una representación de dominio-frecuencia-tiempo de la señal con marca de agua; y

encontrar un alineamiento temporal de información de marca de agua dentro de la representación de dominio-

frecuencia-tiempo de la señal con marca de agua,

en donde encontrar el alineamiento temporal de la información con marca de agua comprende:

calcular una primera suma de valores resultantes de una multiplicación elemento a elemento entre un primer subconjunto de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo, valores de una primera secuencia de concentración de sincronización (a) y valores de una secuencia de concentración de bit (Cf); calcular una segunda suma de valores resultantes de una multiplicación elemento a elemento entre un segundo subconjunto de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo, valores de una segunda secuencia de concentración de sincronización (b) y valores de la secuencia de concentración de bit (Cf); sumar valores absolutos de la primera suma de valores resultantes y de la segunda suma de valores resultantes, para obtener una medida de probabilidad que representa una probabilidad de que el primer y segundo subconjuntos de valores de la representación de dominio-frecuencia-tiempo transporten una información de sincronización, que está en alineamiento temporal con la secuencia de propagación de sincronización (a, b, c); y

determinar la sincronización dependiente de la medida de probabilidad.

18. Programa de computadora adaptado para realizar el método de conformidad con la reivindicación 16 a la reivindicación 17, cuando el programa de computadora se ejecuta en una computadora.