CZ296599A3 - Způsob a zařízení pro vkládání doplňkových dat do signálu, signál a paměťové médium - Google Patents

Abstract

Řešeníse týká vodoznakování zvuková» nebo obrazová» signálu. Signál se kóduje dekodérem/6/, ktetý obsahuje zpětnovazebnísmyčku/64/pro řízení kódovacíhoprocesu,jakoje kodér DPCM nebo modulátor sigma-delta. Vodoznak se vkládáz registru /3/v modifikačnímobvodu /2/ modifikovánímzvolených vzorků kódovaná» signálu. Modifikovaníse provádí předtím, nežjekódovaný signál veden zpět, takže se kvantizační chyby, kteréjsouzaváděny vkládanýmvodoznakem, vyloučí následnými kódovacími operacemi. Kromě toho se také modifikujíjeden nebo více vzorků, předcházejících zvolené vzotky, a to tak, že chyba vyvolaná vodoznakemsedále sníží. Toho se dosáhne "předvídáním", které z modifikací předchozích vzorků/nebojejich kontínací/poskytují nejlepší kvalitu kódování.

Description

Způsob a zařízení pro vkládání doplňkových dat do signálu, signál a paměťové médium

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro vkládání doplňkových dat do signálu, při kterém se kóduje signál v kódovacím procesu zahrnujícím zpětnovazební zpětné vedení kódovaného signálu pro řízení uvedeného kódování, a zvolené vzorky kódovaného signálu se modifikují pro reprezentování uvedených doplňkových dat.

Dosavadní stav techniky

Existuje vzrůstající potřeba vkládat do zvukových nebo obrazových signálů doplňková data smyslové nevnímatelným způsobem. Například se vkládají vodoznaky” (watermarks - dále je používán v textu termín vodoznak a skloňovatelný český novotvar vodoznakování v doslovném překladu, přičemž se rozumí to, co je v odborné literatuře známé pod označením watermarking) do multimediálních signálů pro identifikaci zdroje nebo informace o stavu z hlediska autorských práv. Vodoznak poskytuje právní důkaz o vlastníkovi autorského práva, umožňuje vysledovat pirátství a podporuje ochranu duševního vlastnictví.

Známý způsob vodoznakování (watermarking) videosignálu je definován v úvodním odstavci publikace F.Hartunga a B.Girose Digital Watermarking of Raw and Compressed Video, SPIE sv.2952, str.205-212. Vodoznakování je zde dosahováno modifikováním zvolených DCT koeficientů ve výstupním bitovém proudu z kodéru MPEG2. Jak je všeobecně známo, je kodér MPEG2 predikční kodér, obsahující zpětnovazební smyčku pro řízení kódovacího procesu. Kóduje se chyba predikce » · φ · * · · * * φ · φφ · · · ·

Φ · φ · · • Φ* ·· «· «·

-2» · ♦ · ···· ···

Ιιλλ,,Α,Ί ττλ4-,ι««./— — -i ~ Ί __, „ 2-V^ - — __'_J______J_ (ivójuxx xu^£j_l vstupním □xyiiaicui a jenu picuiAUi/ iuislu Adiuvu^- něho vstupního signálu. Predikční signál se získává lokálním dekódováním kódovaného signálu.

Při způsobu podle stavu techniky se vodoznaky vkládají po běžném kódování. Kapacita, která je k dispozici pro vodoznakování kódovaného signálu, se tak ukazuje jako omezená.

Vynález si proto klade za úkol vytvořit způsob vkládání doplňkových dat do kódovaného zvukového nebo obrazového signálu, který by dovoloval měnit více bitů kódovaného signá lu, aniž by se podstatně ovlivňovala kvalita z hlediska vnímání .

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob vkládání doplňkových dat do signálu, při kterém se kóduje signál v kódovacím procesu zahrnujícím zpětné vedení kódovaného signálu pro řízení uvedeného kódování, a zvolené vzorky kódovaného signálu se modifikují pro reprezentování uvedených doplňkových dat, jehož podstatou je, že modifikování zvolených vzorků se provádí před uvedeným zpětným vedením kódovaného signálu a zahrnuje modifikování nejméně jednoho dalšího vzorku kódovaného signálu, předcházejícího zvolený vzorek, jestliže se zjistí, že uvedená modifikace dalšího vzorku zlepšuje kvalitu kódovacího procesu.

Vkládání doplňkových dat před zpětnovazebním zpětným vedením signálu bylo také navrženo v nezveřejněné evropské patentové přihlášce 97200197.8 (PHN 16.208). Tímto postupem je dosaženo toho, že nežádoucí účinky modifikování vzorku

-3tuclcu Rompsrizovúny v* 1 1a 1· .*. — — _ ~ — *i— — ——. — —— — — ^i_ «iu*=f^.<=uuj xv-Lvn Λ.υαυναν±υπ vp^xcivxuii,

9*·

9 9 9 · » · • · · · 9 * * * *· 99· ···

9» * 9 «9 ·· 99

Zůstává však počáteční porucha modifikování vzorku. Vynález je založen na seznání toho, že kódovací kvalita se dá dále zlepšit záměrným modifikování jednoho nebo více vzorků před zvoleným vzorkem. Kódovaný signál je přitom lehce předzkreslen za účelem minimalizování kódovacích chyb, které se mají následně objevit.

Vynález se obzvláště dobře hodí pro vkládání doplňkových dat v kodérech s kódováním po jednotlivých bitech. Kodéry pro kódování po jednotlivých bitech, jako modulátory delta, modulátory sigma-delta, a kodéry do tvaru šumu (noise shape encoders), vytvářejí v každém kódovacím kroku jednobitový výstupní vzorek. Kódovaný signál je pro vodoznakování velmi zranitelný. Například modulátory sigma-delta, uvažované pro zaznamenávání vysoce kvalitního zvukového signálu na disk DVD-Audio při vzorkovací frekvenci 2822400 Hz (64*44100), mají odstup signálu od šumu 115 dB. Ukazuje se, že vodoznakování takového signálu s modulací sigma-delta způsobem podle stavu techniky, t.j. po obvyklém kódování, značně zvyšuje kvantizaóní šum. Například nahrazení 1 bitu na každých 100 bitů zvukového signálu modulovaného modulací sigma-delta vodoznakovým bitem zvýší kvantizaóní šum na -60 dB, což je zjevně nepřijatelné. Vodoznakování, jak je navrženo v nezveřejněné evropské patentové přihlášce 97200197.8 (PHN 16.208), dovoluje, aby každý stý bit byl nahrazen zvýšením kvantizačního šumu pouze o ldB.

Vynález nejen navrhuje další zlepšení kvality kódování pokud jde o snížení šumu. Je dobře známé, že modulátory sigma-delta se smyčkovým filtrem řádu >2 vedou k problémům nestability u velkých vstupních signálů. Této nestabilitě se ···

-4* ···· » · v « · · • · φ « · h φ · φ ·»φ Ml • · · · • ·· «« ·« obvykle brání tím. že se zabraňuje vstupnímu signálu, aby přesáhl předem určený rozsah. Vynález také přináší řešení tohoto druhu problémů nestability a s tím spojených problémů odřezávání amplitudy.

Další znaky a výhody vynálezu budou patrné z následujícího popisu a výkresů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen dech provedení s odvoláním znázorňuje obr.l zapojení v následujícím popisu na příklana připojené výkresy, ve kterých pro vkládání doplňkových dat do signálu s modulací delta podle vynálezu, obr.2-4 tvarové průběhy signálu pro ilustraci práce zapojení z obr.l, obr.5 vývojový diagram ilustrující funkci modifikace obvodu, znázorněného na obr.l, obr.6 zapojení pro vkládání doplňkových dat do signálu s modulací delta podle vynálezu, obr.7 schéma filtru třetího řádu, použitého v modulátoru sigma-delta zapojení z obr.6 a obr.8,9,10A-10D a 11A-11C tvarové průběhy signálu pro ilustrování funkce zapojení z obr.6.

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude popsán na kodérech pro kódování po jednotlivých bitech, ale rozumí se, že může být použit rovněž na jiné typy predičních kodérů, jako jsou kodéry DPCM (např. MPEG). Nejprve bude popsáno uspořádání modulátoru delta, protože se jeho funkce dá snadno pochopit. Dále bude popsáno uspořádání modulátoru sigma-delta, které připadá pravděpodobněji v úvahu pro použití v praktických kódovacích systémech.

Obr.l znázorňuje zapojení pro vkládání doplňkových dat do signálu s modulací delta podle vynálezu. Zapojení ob0¼ «00 · * 0 0 « 0 « 0 0 · 0 «00 ««0

0 0 0 0 0 0 ·«·· «·0 ··« «0 «· «

-5sahuje obvyklý modulátor 1 delta, obsahující odečítačku li, detektor 12 polarity a dekódovací filtr 13. Odečítačka 11 generuje signál e chyby predikce odečítáním predičního siga nálu x od vstupního signálu x. Signál e chyby predikce je veden na detektor 12 polarity, který vytváří, při rychlosti určované neznázorněným vzorkovacím kmitočtem f_s, výstupní vzorek ”+l pro x > a výstupní vzorek -1 pro x < x. Zpětnovazební smyčka 14 obsahuje lokální dekodér 23 (sumátor nebo integrátor) pro získání predikčního signálu

V běžném modulátoru delta je zpětnovazební smyčka 14 připojena k výstupu detektoru 12 polarity. Obr.2 znázorňuje tvarové průběhy signálů, s nimiž pracuje takový běžný modulátor delta. Konkrétněji znázorňuje obr.2 vstupní signál x, predikční signál x a kódovaný výstupní signál y běžného modulátoru delta. Je třeba poznamenat, že predikční signál x je také výstupní signál přijímače, neznázorněného na obr.1.

Jak opět znázorňuje obr.l, zapojení podle vynálezu obsahuje modifikační obvod 2, zapojený mezi detektorem 12 polarity a zpětnovazební smyčkou 14. Modifikační obvod modifikuje zvolené bity z výstupních bitů detektoru polarity v odezvě na volicí signál s. Například nahrazuje modifikační obvod každý stý bit kódovaného signálu y vodoznakovou datovou kombinací w, která je uložena v registru 3 vodoznakových dat. Alternativně modifikační obvod invertuje zvolené bity, přičemž počet bitových period mezi uvedenými invertovanými bity reprezentuje vodoznakovou datovou kombinaci.

Obr.3 objasňuje účinek modifikování zvoleného bitu 20 kódovaného signálu vodoznakovým datovým bitem w. Na tomto * ta · ta *·· tatata

-6oíyjiál jako ta··· ta ·«« ta» * » ta · ta tata» ta 9 ta·· «ta· ·· ·* ·· obrázku jsou zná zorněny vstupní signál na obr.2), predikční signál x a modifikovaný kódovaný signál z. Na obrázku je vyznačen vložený vodoznakový bit 21. Jak se pokouší tento obrázek znázorňovat, má vložený vodoznakový bit hodnotu *-l, která se liší od hodnoty +l kódovaného signálového bitu 20. Připomeneme-li, že predikční signál x je také výstupní signál přijímače, je možné snadno odvodit, že modifikace bitu zvyšuje kvantizační šum. Protože je modifikovaný signál z veden zpět na vstup kodéru, bude kvantizační šum následně kompenzován a eventuelně eliminován.

Podle vynálezu je modifikační obvod 2 (obr.l) uspořádán tak, že modifikuje nejméně jeden z bitů, předcházejících vodoznak, pokud toto zlepšuje kvalitu kódování. Příklad takového řešení je znázorněn na obr.4. Na obrázku jsou opět vyznačeny vstupní signál x, predikční signál x, modifikovaný kódovaný signál z a vodoznakový bit 21. Dochází 2de kromě toho k modifikaci bitu 22, který předchází vodoznakový bit 21. Z porovnání obr.3 a obr.2 je bezprostředně patrné, že celková kvantizační chyba je tím dále snížena. Značně se tak zlepší kvalita kódování.

V příkladě znázorněném na obr.3 je dosaženo dobrých vlastností tím, že se změní bit bezprostředně předcházející vodoznakový bit. Vždy tomu tak však není. Modifikace druhého, třetího,... atd. bitu, předcházejícího vodoznakový bit, nebo jejich kombinace, může vlastnosti ještě více zlepšit. Odpovídající příklad je uveden níže.

Pro získání výše uvedeného účinku je zapojení znázorněné na obr.l uzpůsobeno k tomu, aby vykonávalo modulaci delta pro různé kombinace předchozích bitů, a výběr kombina* · · ·*· ···

Φ··φ

-7ce poskytující nejlepší výsledek. Uvedené zkoušení různých bitových kombinací je dále označováno jako předvídací testování (looking ahead) a bity předcházející vodoznakový bit, které jsou uvažovány pro modifikaci, jsou označovány jako předvídací bity.

Modifikační proces se provádí při řízením modifikačním obvodem 2. Obvod může být implementován v softwaru nebo hardwaru, a to v závislosti na praktických hlediscích, jako je rychlost nebo složitost hardwaru. Obr.5 znázorňuje vývojový diagram, ukazující práci obvodu. Předpokládá se, že vstupní signál x je uložen na paměťovém médiu, neznázorněném na obr.l, a že každý stý bit kódovaného signálu y má být nahrazován vodoznakovým bitem w. Pro tento účel je vstupní signál x dělen na segmenty, obsahující každý sto vstupních vzorků x_Q...x₉₉. Pro každý segment obsahuje výstupní signál z 100 bitů z₀...Zg₉, v nichž z_o..Z2 jsou tři předvídací bity a z₃ je vodoznakový bit.

V kroku 50 je tříbitovému binárně kódovanému číslu c dána počáteční hodnota nula. Číslo c představuje aktuální kombinaci tří předvídacích bitů. V kroku 51 se tři bity čísla c přiřadí bitům z₀..z₂. To znamená, že se z^ nastaví na +1, jestliže odpovídající bit čísla c je O. V kroku 51 se také přiřadí aktuální vodoznakový bit w, který se má vkládat, přiřadí stejným způsobem bitu z₃, V subrutině 52 se delta-modulační proces provede na daném počtu vstupních vzorků, např. χθ..χ₂₀, aby se pozorovalo chování smyčky pro předem přiřazené hodnoty z₀..z₃. Odpovídající výstupní bitová sekvence ζθ..ζ_2ο se uloží do vyrovnávací paměti, neznázorněné na obr.l. V kroku 53 se určuje kódovací kvalita Q(c) delta-modulačního procesu pro aktuální kombinaci

• 4 · 4 ·** «« ·»

-8* » • · * 4 «*·· ··· c předvídacích bitů a uloží se do vyrovnávací paměti, v tom to příkladě je kódovací kvalita reprezentována střední kvad ratickou chybou (medium square error MSE) mezi vstupním signálem a predikčním signálem:

MSE(c) = Σ (x_n-x_n)² n=0

Číslo c se po té zvětší v kroku 54 o jedničku, čímž se vytvoří nová kombinace předvídacích bitů ζθ..z₂ a vypočítá se odpovídající hodnota MSE(c). Delta-modulační sekvence ^xo*’^x20 ^se op^a^uje, dokud nebyly v kroku 55 zpracovány všechny kombinace. Samozřejmě (a proto bez znázornění na obrázku) se pokaždé použije stejný počáteční signál integrátoru. Jestliže byly zpracovány všechny kombinace, určí se k kroku 56 maximální kódovací kvalita Q(c). K tomuto účelu se ve vyrovnávací paměti vyhledá číslo c, pro které je MSE(c) minimální, V kroku 57 se kódovaná sekvence ζθ..ζ₂₀, odpovídající minimální hodnotě MSE, čte z vyrovnávací paměti a vede se na výstupní svorku kodéru. Po té se v subrutině 58 kóduje zbytek x₂i-.Xg9 segmentu vstupních vzorků a v kroku 59 se vede na výstup kodéru. Když se takto zakódoval segment 100 vstupních vzorků, postup se vrací do kroku 50 pro zpracovávání dalšího segmentu.

Bude zřejmé, že řada hodnot parametrů ve výše popsaném kódovacím procesu, jako je délka segmentu (zde 100), počet předvídacích bitů (zde 3) a počet výstupních bitů, které jsou vyhodnocovány (zde 20), jsou uváděny pouze jako příklad. Je třena také poznamenat, že kódovací kvalita může být vyjádřena jinými parametry, například největším rozdílem me* · · *« » ►· ·»·

-9zi vstupním vzorkem x_n a odpovídající predikcí x.

Nyní bude popsán modulátor sigma-delta podle vynálezu. Modulace sigma-delta je uvažována pro zaznamenávání vysokokvalitnxho zvukového signálu na zvukovou verzi digitálního univerzálního disku (Digital Versatile Disk - DVD-Audio). Liší se od modulace delta v tom, že se vstupní signál x před kódováním filtruje stejným filtrem, jako je filtr v predikční smyčce modulátoru delta. Filtry ve vstupní trase a zpětnovazební trase jsou potom nahrazeny jediným filtrem v dopředně trase kódovací smyčky.

Na obr.6 je znázorněno zapojení pro vkládání doplňkových dat do signálu s modulací sigma-delta podle vynálezu. Zapojení obsahuje běžný modulátor 6 sigma-delta, který obsahuje odečítačku 61, smyčkový filtr 62. detektor 63 polarity a zpětnovazební smyčku 64. Odečítačka 61 odečítá kódovaný výstupní signál z (mající hodnotu +l nebo ”-l) od vstupního signálu x. Rozdílový signál d se filtruje filtrem 62. Filtrovaný signál f je přiváděn do detektoru 63 polarity, který vytváří při rychlosti určované neznázornéným vzorkovacím kmitočtem f , výstupní bit +l pro f>0 a výstupní bit -1” pro f<0. Mezi detektorem 63 polarity a zpětnovazební smyčkou 64 je zapojen stejný modifikační obvod 2, jaký je znázorněn na obr.l. V odezvě na volicí signál s nahrazuje obvod 2 bit kódovaného signálu y vodoznakovým bitem w, který je uložen v registru 3.

V praktických modulátorech sigma-delta jsou používána různá provedení smyčkového filtru 62. Jako příklad je v celém popisu použit filtr třetího řádu. Pro úplnost je znázorněn na obr.7. Filtr obsahuje tři integrátory, které jsou • · · · • · · · tfc* • « »· ·· * · niLeyidluiv

VZajGTíuie SpCjSny V káakauc. Til VyotUpul 2>Íyn<jly jsou označeny jako signály a, b, c. Výstupní signál f filtru je vážená kombinace signálů integrátoru. Na obrázku je pro každý integrátor udáno celé číslo, jemuž předchází symbol #. Toto číslo označuje maximální hodnotu, kterou příslušný integrátor může udržet. Signálové vzorky, které přesahují maximální hodnotu, jsou odřezávány. Jak bude patrné níže, odřezávání se týká provedení modulátoru sigma-delta.

Obr.8 znázorňuje tvarové průběhy signálů pro práce zapojení, když je modifikační obvod 2 nečinný. Konkrétněji znázorňuje obrázek vstupní signál x, kódovaný signál z, rozdílový signál d a filtrovaný signál f. Na obrázku jsou také znázorněny tři výstupní signály a, b, c. Průměrná hodnota výstupního signálu modulátoru sigma-delta reprezentuje vstupní úroveň. V tomto příkladě má vstupní signál x úroveň 0,5 V dc, které je kódováno jako bitový proud obsahující (v průměru) tři bity +l a jeden bit -1, podle vztahu:

2x (+1) + lx(-l)

-----------------= o,5

Obr.9 znázorňuje tvarové průběhy signálů pro ilustrování účinku vkládání vodoznakového bitu 90 do kódovaného výstupního signálu z. Jsou znázorněny stejné signály, jako na obr.8. Z porovnání obou obrázků vyplývá, že vodoznakový bit zavádí delší sledy stejných po sobě následujících hodnot bitů v kódovaném signálu z, který indikuje vzrůst kvantizačního šumu. Vodoznak také působí, že v integrátorech se vyskytují velké amplitudy signálu, zejména ve třetím výstupním signálu c integrátoru. Je zřejmé, že toto platí pouze pro ♦

«··· . i ; : ςϊ :

• » · ·» ··· ··· • » » ♦ · · ··· · «· · _lt

-11případ, kdy vodoznakový bit a regulérní výstupní bit mají opačné hodnoty,

Obr.lOA-lOD znázorňují kódovaný signál z a signál £ třetího integrátoru v různých podmínkách. Tvarové průběhy, znázorněné na obr.lOA a 10B jsou stejné, jako odpovídající tvarové průběhy, již znázorněné na obr.8 a 9, t.j. jednak s vodoznakovým bitem 90 a jednak bez něj. Obr.lOC znázorňuje účinek nastavování předvídacích bitů 91 a 92 na jednak +1 a jednak -1. Porovnáním s obr.lOB může být patrné, že amplituda výstupního signálu třetího integrátoru je zmenšená a délka sledu po sobě následujících jedniček v kódovaném signálu je zkrácená. Je tak snížena kvantizační chyba. Obr.lOD znázorňuje, že vlastnosti modulátoru sigma-delta jsou ještě dále zlepšeny jiným nastavením předvídacích bitů, a to nastavením jak půedvídacího bitu 91, tak i předvídacího bitu 92 na +1,

Algoritmus pro určování, která kombinace předvídacích bitů poskytuje nejlepší kódovací kvalitu, může být stejný, jaká již byla popsána pro delta modulátory s odvoláním na obr.5. To znamená, že kvalita Q(c) kódování v dané sekvenci vstupních vzorků (např.x_Q.,x₂₀) se určuje pro různé kombinace c předvídacích bitů (např. ζθ..ζ₂). Po té se zvolí výstupní sekvence, odpovídající nejvyšší kódovací kvalitě. Protože dekódovaný signál není v kodéru sigma-delta k dispozici, je střední kvadratická chyba pro kvalitu kódování méně atraktivní. Bylo zjištěno, že velmi vhodné pro reprezentaci kvality kódování Q jsou následující parametry. Mají výhodu v tom, že se dají snadno vypočítat.

Jedním parametrem je nejdelší sled stejných po sobě v··· *··

-12nácloHllilPlPh li ’ * 9 · * 9 9 9 · · ··· ··· • * 9 v 9· ·· ^J0‘ '^20·

TT. . — ^3__>---1 j _ -I ar .

uvcuene nejueisj.

sledy jsou označeny symbolem R na obr.lOB-lOD. Zvolí se potom sekvence mající nejkratší nejdelší sled. Je zřejmé, že v daném příkladě je nej lepší volbou sekvence, pro kterou R=4 (obr.lOD).

Dalším parametrem je amplituda mezi vrcholy, jaká se vyskytuje v daném integrátoru. Mezivrcholová amplituda ve třetím integrátoru je na obr.lOB-lOD označena V. Zvolí se sekvence mající nejnižší amplitudu. Opět se ukazuje, že sekvence, znázorněná na obr.lOD, je nej lepší volba. Bylo zjištěno, že třetí integrátor je velmi vhodný, i když je použit filtr vyššího řádu (>3).

Jiným parametrem je střední výchylka signálových hodnot v daném integrátoru.

Dalším kritériem pro volbu kombinace předvídacích bitů může být přítomnost (nebo nepřítomnost) přeplnění v daném integrátoru. Jelikož jsou modulátory sigma-delta velmi citlivé na úrovně vstupního signálu (na rozdíl od delta modulátorů, které jsou citlivé na strmosti vstupního signálu), může v odezvě na vkládání vodoznakového bitu snadno docházet k vkládání vodoznakového bitu. Jak již bylo uvedeno s odvoláním na obr.7, jsou integrátory chráněny proti přeplnění odřezávacím mechanismem, který udržuje každý výstupní signál integrátoru na maximální hodnotě.

Obr.llA až 11C znázorňují kódovaný signál Z a výstupní signál c třetího integrátoru při odřezávacích podmínkách. Vstupní signál je opět signál 0,5 V dc. Jako referenční signály jsou na obr.HA znázorněny signál bez vodoznakování.

fr *

• frfr ···» «

fr·· • fr · fr fr fr • frfr fr·· *· • fr · • · · •frfr fr frfr frfr

13Podle obr.llB byl do kódovaného signálu vložen vodoznakový bit 95. Jeho poloha se lehce liší od polohy vodoznakového bitu 90 v předchozích příkladech. Položkou 96 je vyznačeno odřezávání v třetím integrátoru, vyplývající z vkládání vodoznakového bitu 90. V provedení modifikačního obvodu jsou zkoušeny různé kombinace předvídacích bitů, až se zjistí kombinace, v níž jiě nedochází k odřezávání. Takový příklad je znázorněn na obr.llB, ukazujícím účinek nastavení předvídacího bitu 97 na +1”.

Je možné shrnout, že vynález přináší způsob a zařízení pro vodoznakování audio- nebo videosignálu. Signál se kóduje kodérem, který obsahuje zpětnovazební smyčku pro řízení kódovacího procesu, jako kodér DPCM nebo modulátor sigma-delta. Vodoznak se vkládá modifikováním zvolených vzorků kódovaného signálu. Uvedené modifikování se provádí před tím, než se kódovaný signál vede zpět ve smyčce, takže kvantizační chyby, které jsou zaváděny vkládaným vodoznakem budou následujícími kódovacími operacemi eliminovány. Kromé toho se také modifikuje jeden nebo více vzorků předcházející zvolený vzorek tak, že chyba zaváděná vodoznakem je dále snížena. Toho se dosahuje předvídáním toho, které z modifikací předchozích vzorků (nebo jejich kombinací) poskytuje nej lepší kvalitu kódování.

• 9	V	•	9	• 9	V 9 • 9
• 9 *	9	•	• 9	9··	• 9«
• 9	9	•	•	•	•
999· »9«	99·	• 9		• 9	99
-14-

PATENTOVÉ nároky

Claims (15)

1. Způsob vkládání doplňkových dat do signálu, při kterém se kóduje signál v kódovacím procesu zahrnujícím zpětnovazební zpětné vedení kódovaného signálu pro řízeni uvedeného kódování, a zvolené vzorky kódovaného signálu se modifikují pro reprezentování uvedených doplňkových dat, vyznačený tím, že modifikování zvolených vzorků se provádí před uvedeným zpětnovazebním zpětným vedením kódovaného signálu a zahrnuje modifikování nejméně jednoho dalšího vzorku kódovaného signálu, předcházejícího zvolený vzorek, jestliže se zjistí, že uvedené modifikování dalšího vzorku zlepšuje kvalitu kódovacího procesu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se při uvedeném dalším modifikování postupně kóduje segment signálu s různými kombinacemi dalších modifikovaných vzorků, až se najde kombinace odpovídající vyšší kvalitě kódování.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se při uvedeném dalším modifikování postupně kóduje segment signálu s různými kombinacemi dalších modifikovaných vzorků, určuje se kvalita kódování pro každou kombinaci, a zvolí se kombinace odpovídající nejvyšší kvalitě kódování.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se kódovaný signál dekóduje a určuje se velikost kvantizační chyby mezi dekódovaným signálem a vstupním signálem, přičemž kvalita kódování je reprezentována uvedenou velikostí kvantizační chyby.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že kódování

-15• · * » • · »*·» ··* • * * * t * »·· *« • · Π I * · »·· *·· • · 9 *· * je kódování po jednotlivých bitech.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že kódování je modulace sigma-delta.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že kvalita kódování je reprezentována nejdelším sledem po sobě následujících stejných hodnot kódovaného signálu s vloženými doplňkovými daty.

8. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že kvalita kódování je reprezentovaná mezivrcholovou amplitudou vyskytující se ve zvoleném stupni smyčkového filtru v modulátoru sigma-delta.

9. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že kvalita kódování je reprezentovaná střední výchylkou amplitud ve zvoleném stupni smyčkového filtru v modulátoru sigma-delta.

10. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že kvalita kódování je reprezentovaná výskytem maximální amplitudy ve zvoleném stupni smyčkového filtru v modulátoru sigma-delta.

11. Zařízení pro vkládání doplňkových dat do signálu, obsahující kodér pro kódování signálu, který obsahuje zpětnovazební smyčku pro zpětné vedení kódovaného signálu pro řízení kodéru, a prostředky pro modifikování zvolených vzorků kódovaného signálu pro reprezentování uvedených doplňkových dat, vyznačené tím, že zpětnovazební smyčka je zapojena pro zpětné vedení modifikovaného kódovaného signálu, přičemž modifikační prostředky jsou uspořádány pro modifikování nejméně jednoho dalšího vzorku kódovaného signálu, předchá• · * *·· ··« ···· • « » · · • * * * Φ t • * * ♦ · · ·<· ··· ** «« ·*

-16zejícího zvoleny vzorek, jestliže sc zjistí, že uvedená modifikace dalšího vzorku zlepšuje kvalitu kódovacího procesu.

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačené tím, že kodér je kodér pro kódování po jednotlivých bitech.

13. Zařízení podle nároku 11, vyznačené tím, že kodér je modulátor sigma-delta.

14. Signál s vloženými doplňkovými daty, kódovaný daným kódovacím procesem a se zvolenými vzorky signálu reprezentujícími uvedená doplňková data, vyznačený tím, že nejméně jeden ze vzorků, předcházejících zvolený vzorek, je odlišný od vzorku, odpovídajícího uvedenému danému kódovacímu procesu.

15. Paměťové médium s uloženým signálem podle nároku

14.