专利名称：用于媒体信号的水印处理的窗口整形函数的制作方法
技术领域：
本发明涉及窗口整形函数，以及将这种函数用在用于编码和解码多媒体信号，诸如音频音频、视频或数据信号中的信息的装置和方法中。
多媒体信号的水印是用于另外的数据与多媒体信号一起传输的技术。例如，水印技术能用来将版权和拷贝控制信息嵌入音频信号中。
水印方案的主要要求在于它不可观测性(即，在音频信号的情况下，它是听不见的)，同时难以受从信号去除水印的攻击(例如去除水印将损坏信号)。应意识到水印的鲁棒性通常是相对于嵌入水印的信号质量的折衷。例如，如果水印被牢固地嵌入音频信号中(并且由此难以移除)，那么很可能将降低音频信号的质量。
已经提出了各种音频水印方案，每个具有其自己的优点和缺点。例如，一种音频水印方案是使用时间关联技术来将所需数据(例如版权信息)嵌入音频信号中。这一技术实际上是一种回波隐藏算法，其中通过求解二次方程确定回波强度。由在两个位置一个在延迟时等于7，以及一个在延迟时等于0处的自相关值生成二次方程。在检测器，通过确定在两个延迟位置处的自相关函数的比率，提取水印。
WO00/00969描述了用于将辅助信号(诸如版权信息)嵌入或编码到信息主机或掩饰信号中。根据指定掩饰信号的参数的修改值的隐秘密钥，生成在特定域(时间、频率或空间)中的掩饰信号的拷贝，或掩饰信号的一部分。然后，由对应于将嵌入的信息的辅助信号修改拷贝信号，以及插回到覆盖信号中以便形成隐秘信号。
在解码器中，为提取原始辅助数据，用与原始掩饰信号的拷贝相同的方式生成隐秘信号的拷贝，以及要求使用相同的隐秘密钥。然后，将最终的拷贝与所接收的隐秘信号关联，以便提取辅助信号。
在这种水印方案中，将嵌入在多媒体信号中的另外的数据通常采用一系列值的形式。然后通过将窗口整形函数应用于每个值，将这种值序列转换成缓慢改变的窄频带信号。迄今为止，仅利用振铃形窗口整形函数诸如上升余弦函数(例如
图1所示的Hanning窗口函数)。
本发明的目的是提供允许比现有技术窗口整形函数改进性能的另外的窗口整形函数。
在第一方面中，本发明提供一种生成用于嵌入多媒体主机信号中的水印信号的方法，该方法包括下述步骤取第一值序列；将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中平滑变化的信号；其中，窗口整形函数上的积分为零。
最好，窗口整形函数具有反对称时间行为。
最好，窗口整形函数具有双相位行为。
最好，双相位窗口包括相反极性的至少两个Hanning窗口。
最好，平滑变化的信号的频谱具有的DC分量小于频谱内的任何非DC峰值的分量。
最好，用宽度Ts的脉冲串表示第一序列的每个值，以便形成矩形波信号，窗口整形函数也具有宽度Ts。
最好，用窗口整形函数卷积所述第一值序列以便形成所述平滑变化信号。
最好，该方法进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的步骤。
在另一方面中，本发明提供一种用于生成适合于嵌入主机多媒体信号中的水印信号的装置，该装置包括a)用来通过采用第一值序列，生成水印信号的信号发生器；以及b)用来将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中的平滑变化信号的处理装置，其中，窗口整形函数上的积分为零。
最好，该装置进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的水印嵌入装置。
在另一方面中，本发明提供一种包括水印的多媒体信号，其中，通过将窗口整形函数应用于值序列形成的平滑变化信号，水印原始多媒体信号，窗口整形函数上的积分为零。
最好，通过水印修改原始信号的时间包络。
在另一方面中，本发明提供一种检测嵌入多媒体信号中的水印信号的方法，该方法包括步骤-接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的的多媒体信号；-通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及-用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否将所接收的信号作水印处理。
最好，该方法进一步包括将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的步骤，窗口整形函数上的积分为零。
最好，水印信号具有有效负载，以及该方法进一步包括确定水印的有效负载的步骤。
在另一方面中，本发明提供一种水印检测器装置，用来检测水印信号是否嵌入多媒体信号中，水印检测器包括-用来接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的多媒体信号的接收器；-提取器，用来通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及-用来用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否对所接收的信号作水印处理。
最好，该装置进一步包括用来将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的单元，其中，窗口整形函数上的积分为零。
为更好地理解本发明，以及显示如何实施本发明的实施例，现在通过例子参考附图对本发明进行描述，其中图1示例说明用在现有技术中的Hanning窗口整形函数；图2示例说明根据本发明的优选实施例的双相位窗口整形函数，其中两个正负半周的波形为Hanning窗口函数；图3示例说明用于分别用Hanning窗口整形函数和双相位窗口整形函数调节的序列wdi[k]＝{1，1，-1，1，-1，1}的频谱；图4示例说明通过用图2所示的双相位窗口整形函数调节序列wdi形成的序列wi，以及wi(∫wi)的运行积分；图5示例说明通过用Hanning窗口整形序列wdi形成的序列wi以及wi(∫wi)的运行积分；图6是示例说明根据本发明的实施例的水印嵌入装置的图7图示了用在一个优选实施例中的信号部分提取滤波器H；图8a和8b分别图示了将图7所示的滤波器H的典型的振幅和相位响应表示为频率的函数；图9图示了有效负载嵌入和水印调节阶段；图10是示例说明图9的水印调节装置Hc的一个可能实现的细节的图，包括在每个阶段的相关信号的图；图11是根据本发明的实施例，示例说明水印检测器的图；图12图示表示用于结合双相位窗口整形函数使用的图11的白化滤波器Hw；上升余弦整形窗口函数使用的图8的白化滤波器Hw；图13表示从图11所示的水印检测器的相关器输出的相关函数的典型波形；以及图14示例说明根据本发明的另一实施例的另外的窗口整形函数。
图2图示了根据本发明的优选实施例，作为时间函数的窗口整形函数。在窗口整形函数上的积分为零，即，函数的全部正区域积分等于总的负区域积分(以便平均区域为零)。窗口整形函数为具有反对称时间特性的双相位函数，其中窗口函数的每个半周是Hanning窗口函数。
已经示出了在水印方案内使用这一窗口整形函数以便提供与使用图1所示的Hanning窗口整形函数相比具有改进的性能。
图3示例说明对应于分别通过Hanning和双相位窗口整形函数调节的水印序列(wdi[k]＝{1，1，-1，1，-1，1})的频谱。如所看到的，用于Hanning窗口调节水印序列的频谱在频率f＝0时具有最大值，而用于双相位整形水印序列的频谱在f＝0时具有最小值，即，它具有非常小的DC分量。
在许多实例中，有用信息仅包含在水印的非DC分量中。因此，对增加相同的水印能量，用双相位窗口调节的水印将比通过Hanning窗口整形函数调节的水印具有更多的有用信息。因此，双相位窗口在相同鲁棒性下能提供较高的可听性性能，或相反，在相同的可听性质量情况下，具有更好的鲁棒性。
图4示例说明用于通过图2所示的双相位窗口整形函数调节的序列wdi的正规化积分(如虚线所示)。相反，图5用于通过Hanning窗口整形函数调节的相同序列的正规化积分。可以看出，与用于通过Hanning窗口函数调节的序列相比，正规化积分的最大值低于通过双相位窗口函数调节的序列。
现在，结合水印方案，描述这一窗口整形函数的使用。然而，当然，将意识到这一窗口整形函数的应用不限于下述方案，也可以应用于其他水印技术，特别是时域水印技术。其能用来在检测器处执行能用于重新生成基准随机序列的密钥(例如，加密密钥)，允许将不同随机序列嵌入不同主机信号。
图6表示根据本发明的优选实施例，执行用于将多位有效负载水印w嵌入主机信号x的数字信号处理所需的装置的框图。
在装置的输入12提供主机信号x。经加法器22，在输出14的方向中传递主机信号x。然而，在多路乘法器18的方向中分离主机信号(x)的拷贝(输入8)。
从有效负载嵌入器和水印调节装置6获得，以及从输入到有效负载嵌入器和水印调节装置的水印随机序列Ws导出水印信号Wc。利用乘法器18来计算水印信号Wc和复制的音频信号x的乘积。然后经增益控制器24将最终乘积Wcx传递到加法器22。使用增益控制器24来按增益因子α放大或减弱误差信号。
增益因子α控制水印的可听性和鲁棒性间的折衷。它可以是时间、频率和空间的至少一个中的常数，或变量。图6中的装置表示当α可变时，基于主机信号x的属性，能经信号分析单元26自动地匹配它。最好，根据适当选择的可感知成本函数，诸如人听觉系统(HAS)的音质模型，自动匹配增益α，以便对信号质量的影响最小化。例如，这种模型在E.Zwicker的论文“Audio Engineering andPsychoacousticsMatching signals to the final receiver，the HumanAuditory System”，音频工程协会期刊，Vol.39，pp.Vol.115-126，1991年3月描述过。
在下文中，仅通过例子，利用音频水印来描述本发明的这一实施例。
通过将Wc和x的乘积的适当的比例版本增加到主机信号上，在嵌入装置10的输出14处获得最终水印音频信号yy[n]＝x[n]+αwc[n]x[n](1)最好，选择水印Wc以便当与x相乘时，显著地改变x的瞬间包络线。
图7表示使用滤波单元15中的滤波器H，过滤主机信号x的拷贝，获得到图6中的乘法器18的输入8的一个优选实施例。如果用xb表示滤波器输出，那么根据这一优选实施例，通过将xb和水印wc的乘积增加到主机信号x上，生成水印信号假定 定义成xb‾=x-xb,]]>以及yb定义成y=yb+xb‾,]]>那么水印信号y能写成y[n]=(1+wc[n])xb[n]+xb‾[n]---(2)]]>以及水印信号y的包络调制部分yb给出为yb[n]＝(1+wc[n])xb[n] (3)最好，如图8所示，滤波器H是具有低截止频率fL和高截止频率fH的线性相位带通滤波器。从图8b可以看出，滤波器H相对于带通(BW)内的频率f，具有线性相位响应。因此，当H是带通滤波器时，xb和 分别是主机信号的带内和带外分量。对最佳性能来说，最好，信号xb和 同相。这是通过适当地补偿由滤波器H产生的相位失真来实现的。在线性相位滤波器的情况下，失真是简单的时间延迟。
在图9中，示出了有效负载嵌入器和水印调节单元6的详细情况。在这一单元中，将水印种子信号ws转换成多位水印信号wc。
使用具有初始种子S的随机数发生器，生成最好是零平均值的有限长度以及均匀分布的随机序列ws。如下面将意识到的，最好这一初始种子S对嵌入器和检测器来说是已知的，以便出于比较目的，在检测器处能生成水印信号的拷贝。这产生长度Lw的序列ws[k]∈[-1，1]，k＝0，1，2...Lw-1 (4)然后，使用循环移位单元30，按量d1和d2循环移位序列ws以便分别获得随机序列wd1和wd2。将意识到这两个序列(wd1和wd2)实际上是第一序列和第二序列，相对于第一序列循环地移位第二序列。在乘法单元40中，每个序列wdi，i＝1，2顺序地乘以各自的符号位ri，其中ri＝+1或-1。r1和r2的各个值保持恒定，以及仅当改变水印的有效负载时才改变。然后，通过图9中所示的水印调节电路20，将每个序列转换成长度LwTs的定期、缓慢变化的窄带信号wi。最后，将缓慢变化的窄带信号w1和w2与相对延迟Tr(其中Tr＜Ts)相加以便提供多位有效负载水印信号wc。这是通过使用延迟单元45首先延迟信号w2量Tr，然后通过加法单元，将其增加到w1上来实现的。
图10更详细地表示用在有效负载嵌入器和水印调节装置6中的水印调节装置20的另外一个的可能的实现方案。水印随机序列ws被输入到调节装置20。
为方便起见，在图10中仅示出了一个序列Wdi的修改，但将意识到可以用类似的方式修改每个序列，从而相加以获得水印信号Wc。
如图10所示，将每个水印信号序列Wdi[k]，i＝1，2应用于采样中继器180的输入。图181将一个序列Wdi示例说明为+1和-1间的随机数值的序列，该序列具有长度Lw。采样中继器重复水印种子信号序列Ts时间内的每个值，以便产生矩形形状的脉冲串信号。Ts称为水印符号周期并表示音频信号中的水印符号的取值范围。图183表示一旦通过采样中继器180传递它，就在图181中图示信号的结果。
随后采用图2所示的双相位函数的窗口整形函数s[n]以便将由wd1和wd2导出的矩形脉冲函数分别转换成缓慢改变水印序列函数w1[n]和w2[n]。窗口整形函数宽度为Ts。
然后，将所生成的序列w1[n]和w2[n]与相对延迟Tr合计(其中Tr＜Ts)以便给出多位有效负载水印信号wc[n]，即wc[n]＝w1[n]+w2[n-Tr] (5)选择Tr的值以便w1的零相交与w2的最大振幅点相匹配，反之亦然。因此，对双相位窗口整形函数Tr＝Ts/4。对其他窗口整形函数，Tr也可能是其他值。
从下述描述将意识到，在检测期间，wc[n]的相关将生成由pL(如能从图13所见)分隔的两个相关峰值。值pL为有效负载的一部分，并定义为 除pL外，通过改变嵌入水印的相对符号，能编码额外信息。在检测器中，这被看作相关峰值间的相对符号rsign。可以看出rsign能取四个可能值，并可以定义为rsign=2·ρ1+ρ2+32∈{0,1,2,3}---(7)]]>其中ρ1＝sign(cL1)，ρ2＝sign(cL2)分别是图9的符号位r1(输入80)和r2(输入90)的估计值，cL1和cL2分别是对应于wd1和wd2的相关峰值的值。然后将用于免误差检测的整个水印有效负载pLw指定为rsign和pL的组合pLw＝<rsign，pL>(8)由此，通过下述等式给出能由长度Lw的水印序列执行的位数方面的最大信息(Imax)，表示如下 图11图示了水印检测器的框图(200，300，400)。检测器包括三个主要阶段(a)水印符号提取阶段(200)，(b)缓冲和内插阶段(300)以及(c)相关和判定阶段(400)。
在符号提取阶段(200)中，处理所接收的水印符号y’[n]以便产生水印序列的多个(Nb)估计值。要求这些水印序列的估计值来解决可能存在于嵌入器和检测器间的时间偏差，以便水印检测器能与插入主机信号中的水印序列同步。
在缓冲和内插阶段(300)，将这些估计值信号分离成Nb个单独的缓冲器，以及将内插应用于每个缓冲器以便解决可能出现的时标修改，例如采样(时钟)频率中的漂移会导致时域信号中的拉伸或收缩(即，可以拉伸或收缩水印)。
在相关和判定阶段(400)，将每个缓冲器的内容与基准水印关联，以及将最大相关峰值与阈值进行比较以便确定水印是否的确已嵌入所接收的信号y’[n]中的可能性。
为使水印检测的精确度最大化，通过在为水印序列长度的3至4倍的所接收的信号y’[n]的长度上执行水印检测过程。由此，通过取所述符号的几个估计值的平均值，构成将检测的每个水印符号。这一平均过程称为平滑，以及执行平均的倍数称为平滑因子sf。因此，检测窗口长度LD是报告水印检测真值上的音频段的长度(按采样数)。因此，LD＝sfLwTS，其中Ts是符号周期以及LW是水印序列中的符号的数量。典型地，在缓冲和内插阶段内的每个缓冲器320的长度(Lb)是Lb＝sfLw。
在图11所示的水印符号提取阶段200中，将输入水印信号y’[n]输入到信号调节滤波器Hb(210)。这一滤波器210通常是带通滤波器，并且具有与水印嵌入器中相应的滤波器(H，20)相同的特性。滤波器Hb的输出是y’b[n]，以及假定传输介质内具有线性特征，其遵循下述方程式(1)和(3)y′b[n]≈yb[n]＝(1+αw[n])xb[n] (10)注意在上述表达式中，隐含忽略嵌入器和检测器间的可能的时间偏差。为易于说明一般水印方案原理，从现在开始，假定嵌入器和检测器间完全同步(即，没有偏差)，然而，应注意到如果在嵌入器和检测器间不是完全同步，那么在缓冲和内插阶段300内，利用技术人员已知的技术，对偏差进行补偿，即，通过搜索时间和偏差中的另外的移位直到实现最佳匹配为止。
注意当用在嵌入器不采用滤波器(即，当H＝1)时，那么，也能忽略检测器中的Hb，或也可包括以便改进检测性能。如果忽略Hb，那么方程式(10)中的yb用y代替。其余部分的处理是相同的。
假定音频信号分成长度Ts的帧，以及y′b，m[n]是第m滤波帧信号的第n采样。对应于第m帧的能量E[m]如下E[m]=Σn=0Ts-1|y′b,m[n]|2---(2)]]>其中，S[n]是用在图10A的水印调节电路中的相同窗口整形函数。本领域的技术人员将意识到方程式11表示匹配的滤波接收器，以及当符号周期完全同步时，是最佳接收器。从现在开始，尽管这一事实，我们设置S[n]＝1，以便简化下面的说明。
将这与方程式10组合，得出E(m)≈Σn=0TS-1|yb,m[n]|2=Σn=0TS-1|(1+αwe[m])xb,m[n]|2---(12)]]>其中，we[m]是第m个被提取的水印符号以及包含嵌入水印序列的Nb倍多个估计值。解答方程式12中的we[m]以及忽略α的高阶项给出下述近似we[m]≈12α(Σn=0Ts-1|yb,m[n]|2Σn=0Ts-1|xb,m[n]|2-1)---(13)]]>在图11所示的水印提取阶段200中，滤波器Hb的输出y’b[n]提供为帧分频器200的输入，帧分频器200将音频信号分成长度Ts的帧，即，分成具有能量计算单元230的y’b，m[n]，然后用来根据每个方程式(11)，计算对应于每个帧信号的能量。然后，这一能量计算单元230的输出提供为执行方程式13中所示的函数的变白阶段Hw(240)的输入，以便提供输出we[m]。
可以认识到，方程式13的分母包含需要主机(原始)信号x的知识的项。当信号x对检测器来说不可用时，意味着为了计算we[m]必须估计方程式13的分母。
下面描述双相位窗口函数是如何实现这种估计额，但将同样意识到教义能延伸应用到其他窗口整形函数。
通过检查图2所示的双相位窗口函数将看到当通过这种窗口函数调制音频包络时，在相反方向中缩放帧的第一和第二半部分。在检测器中，利用这一属性来估计主机信号x的包络能量。
因此，在检测器内，每个音频帧首先被细分成两个半部分。因此，分别通过下述得出对应于第一和第二半帧的能量函数有下式给出E1[m]=Σn=0TS/2-1|ytb,m[n]|2---(14)]]>以及E2[m]=Σn=Ts/2Ts-1|ytb,m[n]|2---(15)]]>在两个子帧内，在相反方向中调制原始音频的包络，能将原始音频包络近似为E1[m]和E2[m]的平均值。
另外，瞬时调制值可以取这两个函数的差值。因此，对双相位窗口函数，能通过下述近似水印we[m]给出we[m]=12α(E1[m]-E2[m]E1[m]+E2[m]-1)---(16)]]>因此，如图10所示，能实现用于双相位窗口整形函数r变白滤波器Hw(240)。输入242和243分别接收第一和第二半帧E1[m]和E2[m]的能量函数。然后，将每个能量函数分成两个，以及提供给分别计算E1[m]-E2[m]以及E1[m]+E2[m]的加法器245和246。然后根据方程式16，将这些计算函数传递给将来自加法器245的值除以来自246的值以便计算用于we[m]的估计值的计算单元248。
然后将这一输出we[m]递给缓冲和内插阶段30，其中，通过信号分离器310分离该信号，在长度Lb的缓冲器320中缓冲，以便解决嵌入器和检测器之间的不同步性，以及内插在内插单元330中以便补偿嵌入器和检测器间的可能时标修改。这种补偿能利用已知技术，因此，在本说明书中不再详细地描述。
如图11所示，将来自缓冲阶段的输出(WD1，WD2，...WDNb)传递到内插阶段以及在内插后，将对应于正确重新缩放的信号的不同估计值的这一阶段的输出(wI1，wI2，....wINb)传递到相关和判定阶段。如果认为不需要时标补偿，直接将值(WD1，WD2，...WDNb)传递到相关和判定阶段400，即该装置能忽略内插阶段330。
相关器410相对于基准水印序列wc[k]，计算每个估计值wIj，j＝1，....Nb的相关。然后将对应于每个估计值的每个各自的相关输出施加到确定哪两个估计值提供最大相关峰值的最大检测单元420，以及将这些估计值选择为最匹配基准水印的循环移位版本wd1和wd2的两个估计值，以及将用于这些估计序列的相关值传递到阈值检测器和有效负载提取器单元430。
如果忽略内插阶段，另外，相关器410通过基准水印序列Ws[k]，计算每个估计值WDj，j＝1，...Nb的相关以及如在上述段落中概述的，将结果传递到单元420和430，以作随后的处理。
可以利用有效负载提取单元430来从所检测的水印信号提取有效负载(例如信息内容)。只要单元估计到超出检测阈值的两个相关峰值cL1和cL2，测量峰值间的距离pL(如由方程式(6)中所定义的)。接着，确定相关峰值的符号ρ1和ρ2，因此，可由方程式(7)计算rsign。然后使用方程式(8)计算整个水印有效负载。
例如，在图13中能看出pL是两个峰值间的相对距离。两个峰值为正，即ρ1＝+1，以及ρ2＝+1。从方程式(7)，rsign＝3。因此，有效负载pLw＝<3，pL>。
在检测器内使用的基准水印序列ws对应于施加到主机信号上的原始水印序列(的可能循环移位版本)。例如，如果在嵌入器内使用具有种子S的随机数生成器，计算水印信号，那么同样地，检测器能使用相同的随机数生成算法和相同的初始种子，计算相同的随机数序列，以便确定水印信号。另外，在嵌入器内初始施加的并由检测器用作基准的水印信号能简单的是任何预定序列。
图13图示了作为来自相关器410的输出的相关函数的典型形状。横坐标表示相关延迟(根据序列样本)。左手侧上的纵坐标(称为置信度cL)表示相对于典型的正常分布的相关函数规格化的标准偏差的相关峰值。
如所看到的，相对于cL而言，通常相关性是相对较平的，以及以cL＝0为中心。然而，函数包含两个峰值，由pL分隔(见方程式6)以及当水印存在时，向上延伸到高于检测阈值的cL值。
水平线(如图所示，并设置为cL＝8.7)表示检测阈值。检测阈值控制错误报警率。
存在两种错误报警错误正率，定义为检测非水印项中的水印的概率，以及错误负率，定义为水印项中未能检测出的水印的概率。通常，错误正报警的需求比错误负更迫切。图11上的右手侧示例说明错误正报警ρ的概率。如在所示例子中所看到的，错误正的概率ρ＝10-12等价于阈值cL＝8.7，而ρ＝10-83等价于cL＝20。
在每个检测间隔后，检测器确定原始水印是否存在或是否不存在，以及在此基础上，输出“是”或“否”判定。如果需要的话，为改进这一判定进行过程，可以考虑采用多个检测窗口。在这种例子中，错误正概率是用于所考虑的每个检测窗口的各个概率的组合，由所需规则而定。例如，确定如果在三个判定间隔的任何两个输出中，相关函数具有超出阈值cL＝7的两个峰值，那么认为水印确实存在。很显然，可以根据水印信号的所需用途以及考虑诸如主机信号的原始质量以及在正常传输期间，信号被破坏所能达到的最坏程度的因素，来修改这种检测规则。
技术人员将意识到在此经未特定描述的各种实现能理解为落在本例如，尽管描述过特定的双相位窗口整形函数，特别是每个半周是Hanning函数的双相位窗口整形函数的实现，将意识到本发明适合于落在附加权利要求书的范围内的任何窗口整形函数。所观测的已经确定频谱的DC分量cf中的降低与具有函数上的积分为零的窗口整形函数有关，即，全部正区域的积分等于总的负区域的积分。使用这种函数减少了频谱的DC分量而与水印序列无关。由于在DC分量中不带有有用信息，而仅存在于非DC分量中，所以DC分量中的任何减少是所期望的。
图14是仍然落在本发明的范围内的另外的窗口整形函数的例子。该函数具有四个半周。相邻的0交叉点间的半周是Hanning窗口函数。将意识到这种窗口整形函数能是对称或反对称的。
尽管仅描述了嵌入和检测装置的功能性，将意识到该装置能实现为数字电路、模拟电路、计算机程序或其组合。
同样地，虽然参考音频信号描述了上述实施例，将意识到本发明能施加到其他类型的信号上，例如视频和数据信号。
在说明书内，将意识到词“组成”不排除其他元件或步骤，“a”或“and”排除多个，以及单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中引用的几个装置的功能。
权利要求
1.一种生成用于嵌入多媒体主机信号中的水印信号的方法，该方法包括步骤取第一值序列；将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中的平滑变化信号；其中，窗口整形函数上的积分为零。
2.如权利要求1所述的方法，其中，窗口整形函数具有反对称时间特性。
3.如权利要求1所述的方法，其中，窗口整形函数具有双相位行为。
4.如权利要求3所述的方法，其中，双相位窗口包括相反极性的至少两个Hanning窗口。
5.如权利要求1所述的方法，其中，平滑变化信号的频谱具有小于频谱内的任何非DC峰值的分量的DC分量。
6.如权利要求1所述的方法，其中，用宽度Ts的脉冲串表示第一序列的每个值，以便形成矩形波信号，窗口整形函数也具有宽度Ts。
7.如权利要求1所述的方法，其中，用窗口整形函数卷积所述第一值序列以便形成所述平滑变化信号。
8.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的步骤。
9.一种用于生成适合于嵌入主机多媒体信号中的水印信号的装置，该装置包括a)用来通过取第一值序列，生成水印信号的信号发生器；以及b)用来将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中的平滑变化信号的处理装置，其中，窗口整形函数上的积分为零。
10.如权利要求9所述的装置，其中，该装置进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的水印嵌入装置。
11.一种包括水印的多媒体信号，其中，通过将窗口整形函数应用于值序列形成的平滑变化信号，对原始多媒体信号进行水印处理，窗口整形函数上的积分为零。
12.如权利要求11所述的信号，其中，通过水印修改原始信号的时间包络。
13.一种检测嵌入多媒体信号中的水印信号的方法，该方法包括步骤a)接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的多媒体信号；b)通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及c)用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否对所接收的信号作水印处理。
14.如权利要求13所述的方法，该方法进一步包括将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的步骤，窗口整形函数上的积分为零。
15.如权利要求13所述的方法，其中，水印信号具有有效负载，以及该方法进一步包括确定水印的有效负载的步骤。
16.一种水印检测器装置，用来检测水印信号是否嵌入多媒体信号中，水印检测器包括a)用来接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的多媒体信号的接收器；b)提取器，用来通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及c)用来用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否对所接收的信号作水印处理的处理器。
17.如权利要求16所述的装置，其中，该装置进一步包括用来将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的单元，其中，窗口整形函数上的积分为零。
全文摘要
描述了窗口整形函数，该整形函数的积分为零。与传统的窗口整形函数相比，这一窗口整形函数改进了用于指定主机信号的质量的水印信号的鲁棒性。描述了在水印方案内适合于利用这一窗口整形函数的方法和装置。
文档编号G10L19/018GK1643593SQ03807200
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月26日 优先权日2002年3月28日
发明者A·N·勒姆马, J·F·阿普里 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司