Generador de marca de agua digital, decodificador de marca de agua digital, método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensaje binario, método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital y programa de computadora que utiliza una codificación diferencial.

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

(101b; 2420) en funciónde datos de mensaje binarios (101a, m; 2410), comprendiendo el generador de marca de agua:

un procesador de información (303, 304, 305; 2430) configurado para repartir los datos de mensaje binariosa una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y para suministrar, en funciónde unidades de informaciones de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbitotemporal-frecuencial (b(ij); 2432) cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para unapluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y de bloques temporales, donde b(i,j)es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; y uncodificador diferencial (306; 2440) configurado para derivar una segunda representación en el ámbitotemporal-frecuencial (306a, bdiff(i,j); 2442) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial,de manera que la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenda una pluralidad devalores, donde un valor bdiff(i,j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es funciónde un valor bdiff(i,j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b(i,j) dela primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores(bdiff(i,j), bdiff(i,j- 1)) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valorcorrespondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener unacodificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y unsuministrador de señal de marca de agua (307; 2450) configurado para suministrar la señal de marca deagua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/052614.

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, PICKEL,Jörg, KRÄGELOH,Stefan, GREEVENBOSCH,BERT, ZITZMANN,REINHARD, BLIEM,TOBIAS, BORSUM,JULIANE, DEL GARDO,GIOVANNI.

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-2449475_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Generador de marca de agua digital, decodificador de marca de agua digital, método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensaje binario, método para proporcionar datos de mensaje binario en dependencia de una señal de marca de agua digital y programa de computadora que utiliza una codificación diferencial

Campo Técnico [0001] Las modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un generador de marca de agua digital para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales modalidades de acuerdo con la invención se refieren a un decodificador de marca de agua digital para proporcionar datos binarios de mensajes en dependencia de una señal de marca de agua. Adicionales modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un método para proporcionar una señal de marca de agua digital en dependencia de datos de mensajes binarios. Adicionales modalidades 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 modalidades están relacionadas con los programas de computadora correspondientes.

Algunas modalidades de acuerdo con la invención se relacionan con un robusto sistema de marca de agua digital de audio de baja complejidad.

Antecedentes de la Invención [0003] 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) .

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.

Para incrustar datos adicionales en datos útiles o "datos principales", un concepto llamado "marca de agua digital" 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.

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 digitales para más detalles.

DE-196 40 814 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 suministar una señal de seudo ruido. El método de codificación también comprende proporcionar la señal de datos y multiplicando la señal de seudo 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.

Además, el documento WO 93/07689 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 modalidad 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 modalidad 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.

La patente de los E.U.A. No. 5, 450, 490 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.

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 descodificar información en difusiones o señales de segmento grabados. En una modalidad 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, descodifica 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 descodifica 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... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Generador de marca de agua (101; 2400) para suministrar una señal de marca de agua (101b; 2420) en función de datos de mensaje binarios (101a, m; 2410) , comprendiendo el generador de marca de agua:

un procesador de información (303, 304, 305; 2430) configurado para repartir los datos de mensaje binarios a una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y para suministrar, en función de unidades de informaciones de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (b (ij) ; 2432) cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para una pluralidad de bandas de frecuencias o de sub-bandas de frecuencias y de bloques temporales, donde b (i, j) es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; y un codificador diferencial (306; 2440) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (306a, bdiff (i, j) ; 2442) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenda una pluralidad de valores, donde un valor bdiff (i, j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es función de un valor bdiff (i, j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b (i, j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores (bdiff (i, j) , bdiff (i, j- 1) ) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un suministrador de señal de marca de agua (307; 2450) configurado para suministrar la señal de marca de agua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

2. Generador de marca de agua según la reivindicación 1, en el cual el procesador de informaciones está configurado para suministrar la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de manera que los valores de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial representan los datos de mensaje binarios presente en la forma de modelo binario propagado; y en el cual el codificador diferencial está configurado para derivar la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de manera que se introduzca un cambio de fase entre dos valores sucesivos de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial si un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial adopta un primer valor y de manera que no haya cambio de valor entre dos valores sucesivos de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial si un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial adopta un segundo valor que es diferente del primer valor.

3. Generador de marca de agua según la reivindicación 2, en el cual el procesador de informaciones está configurado para suministrar un valor de bit bdiff (i, j-1) , asociado a la i-ésima banda de frecuencias y el j-ésimo bloque

donde bdiff (i, j-1) designa un valor de bit asociado a la i-ésima banda de frecuencias y al j-1-ésimo bloque temporal de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial; donde b (i, j) designa un valor de bit asociado a la iésima banda de frecuencias y al j-ésimo bloque temporal de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y donde los estados binarios de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial están representados por los valores +1 y -1.

4. Generador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el suministrador de señal de marca de agua está configurado para suministrar una señal audio combinada (107) basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que una componente de marca de agua de la señal de marca de agua comprenda un cambio de fase por etapas o lisa en respuesta a un primer valor de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, y de manera que la componente de frecuencia de marca de agua de la señal de marca de agua comprenda una fase constante en el tiempo en respuesta a un segundo valor de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial que es diferente del primer valor.

5. Generador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el suministrador de la señal de marca de agua está configurado para suministrar una primera forma de onda de formación de bit (giT (t) ) en respuesta a un primer valor de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, y para suministrar una segunda forma de onda de formación de bit (-gi T (t) ) en respuesta a un segundo valor de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial, y en el cual el suministrador de señal de marca de agua está configurado para incluir en la señal de marca de agua una superposición ponderada o no ponderada de versiones desplazadas en el tiempo de la mismo forma de onda de formación de bit en respuesta a la presencia de un primer valor en la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial, y para incluir en la señal de marca de agua una superposición ponderada o no ponderada de versiones desplazadas en el tiempo de la primera forma de onda de formación de bit y de la segunda forma de onda de formación de bit en respuesta al segundo valor que es diferente del primer valor en la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial.

6. Generador de marca de agua según la reivindicación 5, en el cual la segunda forma de onda de formación de bit es la inversa de la primera forma de onda de formación de bit.

7. Descodificador de marca de agua (200; 2500) para suministrar datos de mensaje binarios (202a; 2520) en función de una señal de marca de agua (200a; 2520) , comprendiendo el descodificador de marca de agua:

un suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial (1600; 2530) configurado para suministrar una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi norm (j) ; 2532) de la señal de marca de agua, donde los valores bi norm (j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; un descodificador diferencial (1608; 2540) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi (j) ; 2542) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (bi norm (j) , bi norm (j-1) ) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un determinador de sincronización (201; 2550) configurado para obtener una información de sincronización (205; 2552) basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un extractor de marca de agua (202; 2560) configurado para extraer los datos de mensaje binarios de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua o de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua con ayuda de las informaciones de sincronización.

8. Descodificador de marca de agua (200; 2600) para suministrar datos de mensaje binarios (202a; 2620) en función de una señal de marca de agua (200a; 2610) , comprendiendo el descodificador de marca de agua:

un suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial (1600; 2630) configurado para suministrar una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial (b i norm (j) ; 2632) de la señal de marca de agua, donde los valores b i norm (j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; un descodificador diferencial (1608; 2640) configurado para derivar una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial (bi (j) ; 2542) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes (b i norm (j) , b i norm (j-1) ) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y un extractor de marca de agua (202; 2650) configurado para extraer los datos de mensaje binarios de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

9. Descodificador de marca de aguas según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el cual el suministrador de representación en el ámbito temporal-frecuencial está configurado para suministrar, para una pluralidad de bandas

norm

de frecuencias y para una pluralidad de intervalos de tiempo, coeficientes de bit suave (bi AFB (j) , (b i (j) ) que describen una amplitud y una fase de la señal de marca de agua en las bandas de frecuencias y los intervalos de tiempo respectivos; y en el cual el descodificador diferencial está configurado para determinar un valor (bi (j) ) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial asociada a una banda de frecuencias (fi) determinada y un intervalo de tiempo (j) dado basándose en dos valores correspondientes (b i norm (j) , (b i norm (j-1) ) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial.

10. Descodificador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el cual el descodificador de marca de agua comprende un filtro de análisis (1600) configurado para hacer la convolución de la señal de marca de agua o una versión mezclada hacia abajo de este último con una primera función de formación de bit (giR (t) ) ; y en el cual el descodificador de marca de agua está configurado para muestrear en el tiempo un resultado de la convolución, para obtener valores discretos en el tiempo de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y cuando el descodificador de marca de agua está configurado para ajustar una orden de tiempo utilizada para el muestreo del resultado de la convolución a una resolución de intervalo de sub-bit en función de una información de sincronización, para maximizar una relación señal-ruido y para minimizar una relación de interferencia de símbolo.

11. Descodificador de marca de agua según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el cual el descodificador diferencial está configurado para derivar la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial independientemente para los diferentes bandas de frecuencias (fi) , de manera que diferentes rotaciones de fase de la señal de marca de agua en diferentes bandas de frecuencias sean compensadas independientemente por el descodificador diferencial; y en el cual el determinador de sincronización o el detector de marca de agua está configurado para tratar conjuntamente un conjunto de valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial asociada a

una parte de tiempo determinada y diferentes bandas de frecuencias, para obtener una información de sincronización o un bit de los datos de mensaje binarios.

12. Dispositivo de evaluación de marca de agua portátil (2700) , que comprende:

un micrófono (2710) configurado para suministrar una señal eléctrica de micrófono (2712) ; y un descodificador de marca de agua (2720) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, donde el descodificador de marca de agua está configurado para recibir una señal de micrófono como señal de marca de agua.

13. Procedimiento (2800) para suministrar una señal de marca de agua en función de datos de mensaje binarios, comprendiendo el procedimiento:

repartir los datos de mensaje binarios a una pluralidad de bandas de frecuencias o sub-bandas de frecuencias, para suministrar (2810) , en función de unidades de información de los datos de mensaje binarios, una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial b (i, j) , cuyos valores representan los datos de mensaje binarios para una pluralidad de bandas de frecuencias o sub-bandas de frecuencias y bloques temporales, donde b (i, j) es el bit para la i-ésima banda de frecuencias o sub-banda de frecuencias y el j-ésimo bloque temporal; derivar (2820) una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que la segunda representación en el ámbito temporalfrecuencial comprenda una pluralidad de valores, donde un valor bdiff (i, j) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial es función de un valor bdiff (i, j-1) de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial y de un valor b (i, j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial y donde una diferencia entre dos valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial representa un valor correspondiente de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, para obtener una codificación diferencial de los valores de la primera representación en el ámbito temporalfrecuencial; y suministrar (2830) la señal de marca de agua basándose en la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial.

14. Procedimiento (2900) para suministrar datos de mensaje binarios en función de una señal de marca de agua, comprendiendo el procedimiento:

suministrar (2910) una primera representación en el ámbito temporal-frecuencial de la señal de marca de agua donde los valores b i norm (j) de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial comprenden informaciones acerca de la fase de componentes de señal a la frecuencia fi y en el momento j; derivar (2920) una segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial, de manera que los valores de la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial sean función de diferencias de fase entre dos valores correspondientes de la primera representación en el ámbito temporal-frecuencial; y utilizar (2930) la segunda representación en el ámbito temporal-frecuencial para determinar una información de sincronización que se utiliza para suministrar los datos de mensaje binarios, o para extraer los datos de mensaje binarios de la señal de marca de agua.

15. Programa de ordenador adaptado para realizar el procedimiento según la reivindicación 13 o la reivindicación 14, cuando el programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.