本发明提供了在装载有水印的内容里检测水印的方法及装置。根据本发明的一种水印检测方法包括:提取内容频率分量等级;根据上述提取的等级变化使比特值对应而生成比特序列;对生成的比特序列移位频带扩展码的相位并检查相关性;当相关性为自相关性时确认上述频带扩展码的相位移位量;确定相应于其移位量的比特群。以这种方式确定的比特群成为水印数据的一部分。
1.一种从内容中检测水印的方法,所述方法包括:提取所述内容的频率分量的等级;确定用于检测水印的比特序列中的比特插入周期;基于所提取的等级中的改变通过在每个比特插入周期应用比特值而生成所述比特序列;对于所生成的比特序列移位频带扩展码的相位以识别相关性;并且当所识别的相关性是自相关性时,识别所述频带扩展码的相位移位量,并且确定具有与所识别的相位移位量对应的值的比特群。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括当所识别的相关性是自相关性时,确定另一个比特群,所述另一个比特群具有对于所述频带扩展码的预分配的值。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步包括通过识别同步频带扩展码的相关性,在所述比特序列上指定与所述同步频带扩展码相同的比特区间,所述同步频带扩展码具有相对于所生成的比特序列恒定的相位,其中移位所述频带扩展码的相位以识别所述相关性在所指定的比特区间之前或之后的比特流上执行。
4.根据权利要求3所述的方法,进一步包括验证多个同步比特区间之间的时间间隔,所述多个同步比特区间与所述同步频带扩展码指定为相同比特区间,其中识别所述相关性从移位所述频带扩展码的相位以识别所述相关性中排除了在同步比特区间之间存在的具有偏离预定时间间隔的时间间隔的比特流中的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的方法,其中在识别所述相关性时,所述相位移位量从k*2^p(k=0、1、2、...,p=1、2、...)中选择,其中p是预定的固定值。
6.根据权利要求1所述的方法,其中在确定所述比特群时,当所识别的相关性对应于自相关性,并且除非所述频带扩展码的所述相位移位量是0或2^p(p=1、2、...)的整数倍时,最接近于0或所述整数倍的值被认为是所述相位移位量,并且确定相应的值。
7.根据权利要求1所述的方法,其中确定所述比特插入周期包括:第一步骤,所述第一步骤将所提取的等级转换为等级变化比率,第二步骤,所述第二步骤基于所述等级变化比率跨过上阈值和下阈值的点而分裂为时间段,以及第三步骤,所述第三步骤基于在所分裂的时间段中的每一个中的所述等级变化比率的上部峰之间、在所述等级变化比率的下部峰之间、或在所述等级变化比率的上部峰和下部峰之间的时间间隔来确定所述比特插入周期。
8.根据权利要求7所述的方法,其中从上部峰值之间或下部峰值之间的上部峰值或下部峰值开始执行在每个比特插入周期应用比特值以生成所述比特序列,所述上部或下部峰值具有与所确定的比特插入周期一致的时间间隔。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,当在所确定的比特插入周期中出现大于上阈值的上部峰值和小于下阈值的下部峰值两者时,将第一比特值应用到所述插入周期,并且否则,将所述第一比特值的补数应用到所述插入周期。
10.根据权利要求7所述的方法,在识别所述相关性时,当没有检测到对应于所述自相关性的值时,调整所述上阈值和下阈值,从而再次执行所述第二步骤和其随后的步骤,并且其中在生成所述比特序列时,当所生成的比特序列不满足在所述频带扩展码的1和0之间的数目差的特性时,再次执行所述第二步骤和其随后的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法,其中提取所述频率分量的所述等级包括生成信号,所述信号反映对于包括在所述内容中的图像帧的每个频率系数块的一些区域的系数大小。
12.一种从内容检测水印的设备,所述设备包括:码供应单元,所述码供应单元提供频带扩展码;信号提取器,所述信号提取器配置为从所述内容中提取频率分量的等级;信息提取器,所述信息提取器配置为确定用于检测水印的比特序列中的比特插入周期和基于所提取的等级的改变通过在每个比特插入周期应用比特值,以生成比特序列;以及水印解码器,所述水印解码器配置为对于所生成的比特序列,移位频带扩展码的相位以识别相关性,所述频带扩展码由所述码供应单元提供;并且配置为当所识别的相关性是自相关性时确定比特群,所述比特群具有与所述频带扩展码的相位移位量对应的值。
13.根据权利要求12所述的设备,其中所述水印解码器配置为,当所识别的相关性是自相关性时,确定另一个比特群,所述另一个比特群具有对于所述频带扩展码的预分配的值。
14.根据权利要求12所述的设备,其中所述水印解码器配置为,通过识别同步频带扩展码的相关性,在所述比特序列上指定与所述同步频带扩展码相同的比特区间,所述同步频带扩展码具有相对于所生成的比特序列恒定的相位;在所指定的比特区间之前或之后的比特流上移位所述频带扩展码的相位以识别所述相关性。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述水印解码器配置为,验证多个同步比特区间之间的时间间隔,所述多个同步比特区间与所述同步频带扩展码指定为相同比特区间,并且配置为,从移位所述频带扩展码的相位以识别所述相关性中排除在同步比特区间之间存在的具有偏离预定时间间隔的时间间隔的比特流中的至少一部分。
16.根据权利要求12所述的设备,其中所述水印解码器配置为从k*2^p(k=0、1、2、...,p=1、2、...)中选择所述相位移位量,其中p是预定的固定值。
17.根据权利要求12所述的设备,其中所述水印解码器配置为,当所识别的相关性对应于自相关性,并且除非所述频带扩展码的所述相位移位量是0或2^p(p=1、2、...)的整数倍时,将最接近于0或所述整数倍的值认为是所述相位移位量,并且配置为相应的值。
18.根据权利要求12所述的设备,其中所述信息提取器进一步包括:信号转换器,所述信号转换器配置为将所提取的等级转换为等级变化比率,以及比特提取器,所述比特提取器配置为:执行第一步骤,所述第一步骤基于所述等级变化比率跨过上阈值和下阈值的点而分裂为时间段,并且基于在所分裂的时间段中的每一个中的所述等级变化比率的上部峰之间、在所述等级变化比率的下部峰之间、或在所述等级变化比率的上部峰和下部峰之间的时间间隔来确定比特插入周期。
19.根据权利要求18所述的设备,其中所述比特提取器配置为,从上部峰值之间或下部峰值之间的上部峰值或下部峰值开始,在每个比特插入周期应用比特值以生成所述比特序列,所述上部或下部峰值具有与所确定的比特插入周期一致的时间间隔。
20.根据权利要求19所述的设备,其中所述比特提取器配置为,当在所确定的比特插入周期中出现大于上阈值的上部峰值和小于下阈值的下部峰值两者时,通过将第一比特值应用到所述插入周期,并且否则,通过将所述第一比特值的补数应用到所述插入周期,来生成所述比特序列。
21.根据权利要求18所述的设备,其中所述水印解码器配置为,当没有检测到对应于所述自相关性的值时,调整所述上阈值和下阈值,以要求再生成所述比特序列,并且其中所述比特提取器配置为,当所生成的比特序列不满足在所述频带扩展码的1和0之间的数目差的特性时,调整所述上阈值和下阈值,以再生成所述比特序列。
22.根据权利要求18所述的设备,其中所述信号提取器配置为:生成信号,所述信号反映对于包括在所述内容中的图像帧的每个频率系数块的一些区域的系数大小;并且配置为将所述信号应用到所述信息提取器。
23.根据权利要求12所述的设备,进一步包括控制器,所述控制器配置为控制接口,使得包括所确定的比特群的水印数据被从所述水印解码器接收,并且被显示在屏幕上。技术领域
本发明涉及在内容里埋置水印以及检测埋置的水印的方法和装置。具体地涉及即使在通过模拟接口非法复制(pirated)的内容里也检测出水印的取证水印(forensicxa0watermarking)。
背景技术
IPTV或PPV(Payxa0Perxa0View:付费节目)服务等是收视者购买并收视收费内容的商务模式。为使服务仅对支付收视费的收视者可用,这些服务一般采用CAS(Conditionalxa0Accessxa0System:条件接入系统)等的DRM(Digitalxa0Rightxa0Management:数字版权管理)。作为用于防止非法用户访问内容的技术,CAS仅允许具备资格的用户收视指定节目。发射器可以加扰(scrambling)数据,并且加扰的数据可以被允许的用户解扰(de-scrambling),从而该用户可以收视该节目。图1图示了使用CAS的普通系统。如图1所示,CAS一般是通过服务提供商(10)的机顶盒(set-topxa0box)(11)实现。当然,TV可以包括机顶盒功能。但是,这些CAS系统不能防止授权用户非法收视和复制内容。通常,来自机顶盒(11)的图像被导入到TV的输入端口。如图2所示,对于机顶盒和TV的输入端子之间的连接,将诸如采集卡(captruexa0board)的装置(15)连接到机顶盒(11)的输出端口,使得可以生成与原版图像相同质量的复制图像。并且,可以通过使用摄像机(camcorder)(16)采集在TV上显示的图像而生成复制图像。如此非法复制的内容通过DVD或网络共享文件服务(19)散发到其他人,由此发生内容提供商或服务提供商的莫大损失。如上述通过模拟接口模式的非法复制内容被称为模拟漏洞(analog-hole)。为了克服这些非法复制提出了各种取证水印技术。根据取证水印,关于制作者或散发路径或使用者信息等的信息被难以察觉地插入到内容中,从而该内容非法散发时,可以获得识别该内容的合法性以及追踪散发路径或散发者等必需的信息。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供不仅在具有与原版相同质量的非法复制内容里,还是通过模拟漏洞方式的低质复制件里也确保水印检测可靠性的水印和其检测方法及设备。本发明的另一目的是提供对于诸如几何(geometric)攻击、帧率(framexa0rate)转换、图像再编码(re-encoding)的损坏水印的攻击更具有鲁棒性的水印和其检测方法及设备。本发明的再一目的是提供允许简单实现的水印和其检测方法及设备。本发明的目的并不局限于上述的目的,并且提供从本发明的描述获得的效果的其他目的也可以包括在本发明的范围内。技术方案根据实施例,一种将水印数据埋置到内容中的方法,包括:根据包括在与水印对应的数据中的第一比特群的值,确定频带扩展码的相位移位(shift)量,并且以该确定的相位移位量相位移位该频带扩展码的步骤,以及根据包括至少一个相位移位频带扩展码的比特序列的每个比特值选择性改变内容的变换系数(Transformxa0coefficient)的步骤。在一些实施例中,该方法进一步包括根据包括在数据中的第二比特群的值,在多个频带扩展码中选择一个的步骤。在该实施例中,所选择的频带扩展码根据第一比特群的值相位移位。在一些实施例中,相位移位量从k*2^p(k=0、1、2、...,p=1、2、...)中选择,其中p是预定的固定值。在一些实施例中,在比特序列中进一步包括具有固定相位的同步频带扩展码。该同步频带扩展码的周期可以与频带扩展码的周期相同或不同。在一些实施例中,在构成内容的图像帧序列中,仅对应用空(spatial)间压缩的帧内(intra)图片选择性改变内容的变换系数。在一些实施例中,在选择性改变内容的变换系数的步骤中,将构成内容的图像帧序列分离为帧群,并且通过相应地将比特中的每一个应用到帧群中的每一个来选择性改变该帧群的变换系数。在一些实施例中,分离的帧群对应于例如0.5秒。在一些实施例中,在选择性改变内容的变换系数的步骤中,将构成内容的图像帧序列分离为帧群,并且通过相应地将比特中的每一个应用到每隔一个的帧群来选择性改变该帧群的变换系数。在一些实施例中,分离的帧群对应于例如0.5秒。在一些实施例中,选择性地改变包括在内容中的图像帧的每个变换系数块的一些区域的变换系数。根据一个实施例,一种将水印数据埋置在内容中的设备包括:配置为提供频带扩展码的码供应单元;以及水印编码器,其配置为根据包括在对应于水印的数据中的第一比特群的值确定频带扩展码的相位移位量,并且根据包括至少一个相位移位频带扩展码的比特序列的每个比特值选择性改变内容的变换系数。在一些实施例中,包括码供应单元和水印编码器的水印装置设置在解扰器和解码器之间,该解扰器解扰被加扰的数字压缩图像数据并将其输出为数字压缩图像数据;该解码器解码数字压缩图像数据并将其输出为图像信号。在该实施例中,水印装置接收解扰的数字压缩图像信号,并且选择性改变数字压缩图像数据的变换系数,然后将改变的变换系数应用到解码器。在一些实施例中,水印编码器对接收的数字压缩图像数据执行熵(entropy)解码以提取I(intra:帧内)图片或I片,选择性改变对于提取的I图片或I片的变换系数,然后执行熵编码并将改变的变换系数应用到解码器。在一些实施例中,水印编码器对接收的数字压缩图像数据执行熵解码以提取I图片或I片,基于帧内预测(intraxa0prediction)执行对提取的I图片或I片的解码,恢复像素值(图片或片的像素值)的图片或片,将具有恢复的像素值的图片或片转换为具有表示频率分量的变换系数的图片或片,选择性改变通过转换获得的变换系数,对选择性改变变换系数的图片或片执行熵编码,并且然后将其应用到解码器。在实施例中,该设备进一步包括控制器,该控制器控制水印编码器的操作。在该实施例中,控制器接收对用于频带扩展码的至少一个量化(quantized)移位量的设定值、所使用的频带扩展码的数目、频带扩展码的周期、用于同步频带扩展码的同步频带扩展码的插入频率、用于使频带扩展码中的一比特对应于内容的连续或非连续模式、以及与频带扩展码中的一比特对应的内容的时间间隔;并且控制水印编码器,使得基于设定值执行操作。根据本发明,一种从内容中检测水印的方法包括,提取内容的频率分量的等级;通过基于提取的等级中的改变使比特值对应而生成比特序列;对于生成的比特序列移位(shift)频带扩展码的相位以识别相关性;以及当识别的相关(correlation)是自相关(auto-correlation)时识别比特扩展代码的相位移位量,并确定具有对应于识别的相位能够量的值的比特群。在实施例中,该方法进一步包括,当所识别的相关是自相关时确定另一个比特群,该另一个比特群具有对于频带扩展码的预分配的值。在实施例中,该方法进一步包括,通过识别相对于所生成的比特序列具有恒定相位的同步频带扩展码的相关,对比特序列指定与同步频带扩展码相同的比特区间,其中移位频带扩展码的相位以识别相关在指定的比特区间之前或之后的比特流上执行。在实施例中,该方法进一步包括验证多个同步比特区间之间的时间间隔,该多个同步比特区间与同步频带扩展码指定为相同的比特区间,其中识别相关从移位频带扩展码的相位以识别相关中排除在同步比特区间之间存在的、具有脱离预定时间间隔的时间间隔的比特流中的至少一部分。在实施例中,在识别相关时,相位移位量从k*2^p(k=0、1、2、...,p=1、2、...)中选择,其中p是预定的固定值。在实施例中,在确定比特群时,当识别的相关对应于自相关,并且除非频带扩展码的相位移位量是0或2^p(p=1、2、...)的整数倍时,最接近于0或该整数倍的值被认为是相位移位量,并且确定相应的值。在实施例中,生成比特序列包括:第一步骤,该第一步骤将所提取的等级转换为等级变化比率;第二步骤,该第二步骤基于该等级变化比率跨过上阈值和下阈值的点分裂为时间段;第三步骤,该第三步骤基于在分裂时间段的每一个中的等级变化比率的上部峰之间、等级变化比率的下部峰之间、等级变化比率的上部峰和下部峰之间的时间间隔频率确定比特插入周期;第四步骤,该第四步骤在每个比特插入周期应用比特值以生成比特序列。在该实施例中,该第四步骤从上部峰值之间或下部峰值之间的上部峰值或下部峰值开始执行,该上部峰值和下部峰值具有与所确定的比特插入周期一致的时间间隔。在第四步骤中,当在确定的比特插入周期中出现大于上阈值和上部峰值和小于下阈值的下部峰值两者时,将第一比特值应用到插入周期,并且否则,将第一比特值的补数应用到插入周期。在识别相关性时,当没有检测到对应于自相关性的值时,调整上阈值和下阈值,从而再次执行第二步骤和其随后的步骤,并且其中在生成比特序列时,当生成的比特序列不满足频带扩展码中的1和0之间的数目差的特性时,再次执行第二步骤和其随后的步骤。在实施例中,提取频率分量的等级包括生成信号,该信号反映对于包括在内容中的图像帧的频率系数块的一些区域的系数大小。根据实施例,一种从内容中检测水印的设备包括:码供应单元,其提供频带扩展码;信号提取器,其配置为从内容中提取频率分量的等级;信息提取器,其配置为基于所提取的等级中的改变使比特值对应以生成比特序列;以及水印解码器,其配置为对于生成的比特序列移位频带扩展码的相位以识别相关性,该频带扩展码由码供应单元提供,并配置为当识别的相关性是自相关性时,确定具有与频带扩展码的相位移位量对应的值的比特群。在实施例中,该设备进一步包括控制器,该控制器配置为控制接口,使得包括确定的比特群的水印数据被从水印解码器接收并且被显示在屏幕上。本发明的效果根据至少一个实施例,本发明提供了针对劣化水印的攻击(attack)的鲁棒性,因此包括在内容里的水印可以被良好的保存以便可以确保从具有水印的内容里检测出水印。因此可以有效地保护内容制作者的著作权。根据至少一个实施例,本发明的简化用于向内容中埋置(embedding)水印的内容再加工,因而使得节约了设计或制造水印设备的成本。
附图说明
图1图示了具有限制接收器的CAS(Conditionalxa0Accessxa0System:条件接收系统)的传统图像接收设备的示例性配置。图2示意性图示了通过具有CAS的图像接收设备非法再生/散发图像过程。图3图示了根据本发明实施例将水印插入到图像的设备的示例性配置。图4是示意性图示了根据本发明实施例,向图像信号埋置水印的过程的流程图。图5图示了根据本发明实施例,用于编码水印数据的PN序列的自相关特性。图6图示了根据本发明实施例,以PN序列编码构成水印数据的比特群的过程的示例。图7及图8分别图示了根据本发明的实施例,以PN序列编码构成水印数据的比特群的过程的示例。图9图示了根据本发明的实施例,以一个或多个PN序列编码水印数据的过程的示例。图10图示了根据本发明的实施例,构成图像图片或片(slice)的每个块(block)中,根据PN序列的比特调整系数的区域(area)的示例。图11图示了根据本发明的实施例,向图像帧中编码水印有效负载(payload)各比特的示例。图12是根据本发明的实施例,向图像帧中编码水印有效负载各比特的示例。图13是根据本发明的实施例,向图像帧中编码水印有效负载各比特的示例。图14及图15分别图示了根据本发明的实施例,其中其他装置具有水印功能的示例。图16图示了根据本发明的实施例,向MPEG-2格式的数字压缩图像数据中埋置水印数据的装置的示例性配置。图17图示了根据本发明的实施例,向H.264/AVC格式的数字压缩图像数据中埋置水印数据的装置的示例性配置。图18图示了根据本发明的实施例的水印数据检测设备的示例性配置。图19图示了根据本发明实施例的水印数据检测方法的流程图。图20是根据本发明实施例,图示了从埋置水印的内容里可检测的能量等级信号的理论波形示例图。图21及22分别图示了根据本发明实施例,从埋置水印的内容检测的能量等级信号和由此引起的能量比率信号的理论波形。图23图示了根据本发明实施例,根据从埋置水印的内容获得的能量等级序号而引起的能量比率信号的实际波形。图24图示了根据本发明实施例,将从埋置水印的内容获得的能量比率信号分割,以从能量比率信号复原比特值的示例。图25图示了根据本发明实施例,在从埋置水印的内容获得的能量比率信号中的比特预测区间的边界点。图26图示了根据本发明实施例,用于根据从埋置水印的内容获得的能量比率信号中复原比特序列而确定开始点和比特插入周期的示例。图27图示了根据本发明实施例,关于从埋置水印的内容获得的能量比率信号,根据确定的比特插入周期分配比特值的示例。图28图示了根据本发明实施例,在用于水印的频带扩展码‘1’和‘0’之间的数目差的特性的示例。图29图示了根据本发明实施例,从通过基于确定的比特插入周期分配比特值生成的比特序列选择用于检测频带扩展码相关性的对象区间的示例。图30图示了根据本发明实施例,基于同步频带扩展码(导频PN序列)检测间距,使用同步频带扩展码之间的比特区间作为用于检测水印数据区间的示例。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明用于将水印(watermark)埋置到内容中并且检测该水印的方法及装置的各种实施例。图3图示了根据本发明的实施例,用于将水印埋置在图像信号中的装置的配置。该装置包括执行对用户输入输出的用户接口单元(130);存储用于执行水印埋置操作的数据的存储器(140);供应作为频带扩展码(或称为“噪声代码”)的P/N(伪噪声(pseudoxa0noise),或伪随机噪声(pseudo-randomxa0noise))序列(以下称为“PN序列”)的PN供应单元(120);将对应于一组水印的信息编码到图像信号,即编码水印的水印单元(110);和整体控制上述构件操作的控制器(100)。该用户接口单元(130)包括诸如键盘、鼠标或触摸板的输入装置(131)以接收用户输入,以及向用户输出适当输入引导屏幕图像和/或处理状态等的显示装置(132)。根据结合图4描述的水印方法,图3中图示的装置向图像信号里编码对应于用户所设定的水印的信息。以下,参考图4详细说明图3中图示的装置的操作。首先,说明根据实施例的作为频带扩展码或噪声代码的PN序列。PN序列具有如图5描述的拇指(thumb)形状的自相关(auto-correlation)性。即,只有当相位(phase)匹配时,PN序列具有高相关性(correlation)值(401)。当相位不匹配时,PN序列具有‘-1’的相关性值。基于这些自相关性,可以获知插入在任意信号中的PN序列的移位(shift)量(即移位相位)。因此,根据实施例,当向图像信号埋置水印时,也使用PN序列移位量作为编码资源。因此,编码信息对错误是鲁棒的。用户通过用户接口单元(130)输入用作水印的数据。优选的是数据可以表示能够确认用户自己或所属机构等的姓名、名称或略称。水印数据被存储到上述存储器(140)(S31)。用户通过上述用户接口单元(130)执行水印操作或设定操作模式。操作模式包括例如“自动”模式,在该“自动”模式中,当检测到输入图像时插入水印。响应于该要求,控制器(100)将设定在存储器(140)中的水印数据输送到水印单元(110)并指令水印单元(110)开始水印操作。作为将水印数据输送到水印单元(110)的方法,可以将存储在存储器(140)中的水印数据同时输送到水印单元(110)。水印数据可以被分割为能够被单个图像信号的PN序列编码过程处理的比特量单位(以下,分割的比特量称为‘单位比特量’),并且分割的水印数据可以被输送到水印单元(110)。在后者情况下,当指示图像信号PN序列编码完成的信号被发送到水印单元(110)时,发送随后的单位比特量,并且反复执行该过程。控制器(100)在指令水印单元(110)开始水印操作之前,可以通过用户接口单元(130)接收用户水印模式,并且可以将根据水印模式确定的变量设定到水印单元(110)。变量包括PN序列的量化移位(quantizedxa0shift)量、要使用的PN序列的数目等。下面将详细描述这些变量。在一些实施例中,PN序列的移位量并没有量化。即PN序列按一比特连续移位(shift),并且使用单个PN序列。水印单元(110)识别输送的水印数据中的第一单位比特量,并且根据由该单位比特量指示的值确定由PN供应单元(120)提供的PN序列的移位量(S33)。这将在以下更详细说明。N周期的PN序列可以表示N个独一无二(unique)的移位(shift)值。通常,由n比特大小生成的PN序列的周期(N)为‘2ⁿ-1’,因此,即使当所有N个移位情况全部用于编码时,可以表示2ⁿ-1个信息值。因此,不使用一个特定值(例如全部由0或1组成)。例如,在周期(N)为127的PN序列的情况下,在由7比特表示的128个值(“000000”,“0000001”,...,“1111111”中),除“0000000”或“1111111”外的127个值可以被编码为PN序列移位。根据PN序列的周期N,如图5所示,确定对于自相关性的最大值(401)。最大值(401)直接与错误检测概率有关。即,错误检测概率与N值成反比关系。随着N值增大,插入水印数据所需的时间增加。因此,在实施例中,考虑对错误的鲁棒性(低错误检测机会)和水印所需时间的取舍(trade-off)选定N值。在另一实施例中,当水印时间为重要因素时,N被设定为更小,而相反时设定为更大。在实施例中,控制器(100)通过用户接口单元(130)接收N值,并且将输入的N值设定到PN供应单元(120)中,PN供应单元(120)可以具有各种比特大小的PN编码生成器以生成设定的N周期。在实施例中,PN供应单元(120)是储存一个或多个用于水印的PN序列的表格。在实施例中,提供了分别分组具有不同周期的PN序列的多个PN序列表格。控制器(100)根据设定的N值命令指定将被水印单元(110)使用的PN序列表格。当确定了PN序列的移位量(S33)时,水印单元(110)将从PN供应单元(120)获得的或从指定表格读取的PN序列移位确定的移位量。然后,水印单元(110)将移位的PN序列的每个比特值编码到输入图像信号中(S35)。编码基于每比特量单位在设定的水印数据中执行。总的来说,如图6所示,当设定的水印数据(L比特)(501)由k个单位比特量(每个包括m比特)组成时,对应于k个PN序列(各PN序列的相位根据由m比特代表的值确定)的比特序列(511)被编码到图像信号中。当对应于水印的所有数据(L比特)由以各PN序列的相位编码的PN序列组成时,比特序列(511)被称为“水印有效负载”(watermarkxa0payload)。在实施例中,如图7所示,水印单元(110)将同步(sync)PN序列(601)插入到编码有水印数据的水印有效负载首部以便于检测水印数据。预先限定同步PN序列(以下,称为“导频PN序列”。)以执行水印检测中的同步化并且始终具有恒定相位。如果导频PN序列用于同步化,水印检测器可以通过首先识别对于导频PN序列的相关性值而了解水印有效负载的时序按一定周期重复或者连续。导频PN序列的周期与编码有水印数据的PN序列的周期相同或不同。在实施例中,如图8所示,导频PN序列可以被插入到水印有效负载的每一个PN序列的首部。频繁插入导频PN序列虽然有助于同步化(由此加速按照相位编码有水印数据的PN序列的检测),但是要插入的整体比特量增加,导致水印所需时间延长。因此,根据水印所需时间的重要性,确定导频PN序列的插入频率。在实施例中,控制器(100)从用户接口单元(130)接收导频PN序列的插入频率或插入方法并将用于指定这些的命令应用到水印单元(110),从而水印单元(110)根据指定模式将导频PN序列添加到水印有效负载。在上述实施例中,用于水印数据编码的PN序列移位量用作连续变量。即,在将具有周期N的PN序列移位量的情况数目设为N的情况下,确定并编码单位比特量。在另一实施例中,为了使用而量化用于周期N的PN序列移位量。在实施例中,将具有周期N的PN序列移位量限制为2^p(p=1、2、3、4、...)。例如,当p=4时,PN序列可以被限制为以0*16(=0)、1*16(=16)、2*16(=32)、3*16(=48)移位。如果量化PN序列的移位量时,修正是可用的。例如,在插入水印的图像信号的一部分被拉长或切断,从而导致在时间轴上的错误,使得即使出现除预定(即,量化)相位之外的值的情况下,修正也是可用的。如上所述的PN序列移位量的量化,例如2^p的p根据用户输入在控制器(100)的控制下被水印单元(110)设定。在实施例中,如果在量化之后使用PN序列的移位量,能够由具有周期N的PN序列可代表的情况的数目减少,也减少了能够在PN序列上一次执行的编码的水印数据单位比特量。在将连续移位量应用到具有周期N的PN序列的情况下,如果假设n比特是单位比特量(当然,如上所说明的,可表示的情况的数目为‘2n-1’),当移位量被量化为2^p时,对PN序列可以完成编码的情况的数目减少为N/2^p。因此,如果不考虑可表示情形的数目少了1的事实,则单位比特量变为‘n-p’。例如,在周期N为127(=2⁷-1)的情况下,如果使用连续移位量,则7比特为单位比特量,但是如果将移位量量化为16(=2⁴),对于移位量的情况的数目为0、16、32、48、...、112的8(=2³)个,并且单位比特量为3(=7-4)比特。因此,在本实施例中,在具有周期N(=2ⁿ-1)的PN序列移位量被量化为2^p的情况下,每‘n-p’比特以PN序列编码水印数据。换言之,在上述示例中,在由水印单元(110)确定PN序列的移位量(S33)时,水印单元(110)以下述方式基于每3比特大小的比特群识别水印数据:使得如果每个比特群值为“000”时,则PN序列移位量为0,如果为“001”则为16,并且如果为“010”则为32。在实施例中,在量化PN序列的移位量时,可以选择除2的倍数之外的任何数,例如素数。例如,当用于量化的基准数(R)为3时,量化的移位量为0、3、6、9、12、...,并且当R为5时,量化的移位量为0、5、10、15、...。这时,满足(N/R)=2^s的最大值S为单位比特量。在实施例中,用于量化的移位量的情况的数目可能大于基于确定的S获得的2^s。因此,在该情况下,用于量化移位量的情况并不部分地用于编码或可以用于其他特殊目的的信号传送。在实施例中,水印数据不仅被编码到PN序列的移位量中,而且也被编码到所使用的PN序列的类型中。如上述实施例中所述,如果为了使用而量化PN序列的移位量,相对地减少以PN序列编码的单位比特量。为了补偿这一点,可以选择具有更大周期N的PN序列。但是,这可能增加有效负载的大小,因而不利于水印。本实施例可以补偿这些不利因素。图9示出了根据本实施例的,被选择并用于编码的PN序列的示例。PN供应单元(120)根据控制器(100)输入的比特流生成或选择输出包括在具有短周期N的PN序列池(710)中的PN序列,使得即使当属于PN序列池(710)中的一个PN序列被选择作为水印有效负载时,信息也可以被编码(711)。如果PN序列池(710)中的PN序列数目为2q个(尽管为了方便说明而示例了2q,任何其他树木的PN序列可以构成PN序列池),在从PN序列池中选择一个PN序列时,可以编码具有q比特大小的比特群的信息。在实施例中,如图9所示,当水印单元(110)相对于如上所述选择的一个PN序列(720)选择量化的移位量中的一个时(721),另外编码包括在水印数据中的比特群。如上所述,在周期N(=2ⁿ-1)量化为2^p的PN序列的情况下,情况的数目为2n-p。并且除q比特外可以由此编码‘n-p’比特。即,单位比特量变为‘q+(n-p)’。例如,使用具有n=7并且周期为127的PN序列,PN序列池内的PN序列的数目为16(=2⁴,q=4),并且p=4的仅8个相位(0、16、32、48、...、112)被用作移位量,则可以编码7{=4+(7-4)}比特大小的比特群。当然,如图9所示,如果水印有效负载(730)由k个PN序列流组成,以水印有效负载可以编码的信息大小再次增加k倍而总共为k*{q+(n-p)}比特。在实施例中,也可以向由编码的水印数据构成的水印有效负载添加同步导频PN序列,用于以如图7或图8中图示的方法同步化。在实施例中,根据上述实施例配置的水印有效负载或添加导频PN序列的水印有效负载被连续地或周期地编码到图像信号(S35)。这时,连续模式或编码周期由控制器(100)设定,或可以由用户通过用户接口单元(130)设定。然后,说明根据实施例由水印单元(110)将包括在水印有效负载中的每个比特编码到图像信号中的方法。在实施例中,假设输入到水印单元(110)的图像信号是由编解码器(codec)数字地压缩的图像数据。当然,当输入的图像信号为模拟图像信号时,图3的装置中可以包括另外的编解码器,以将模拟图像信号转换为数字压缩图像数据,并且将转换的数据提供到水印单元(110)。这时,编解码器可以MPEG-2方案、H.264/AVC方案、以及其他已知的编码方案来编码输入图像信号。在实施例中,输入到水印单元(110)的数字压缩图像数据是从时域转换到频域的信号,转换的图像帧包括各频率分量大小而非像素值的变换系数(transformxa0coefficient)(例如,离散余弦变换系数)。为了了解各频率分量的变换系数,水印单元(110)可以进行对数字压缩图像数据适当的预处理(pre-processing)过程。稍后将描述该预处理过程。变换系数与屏幕特性紧密相关,例如在边界(edge)部分,对应于高频率的变换系数增大,而在平面(plat)部分,该变换系数值小或在通常情况下为0。当在图像信号中未发生场景改变时,屏幕随时间连续变化,从而在整个屏幕上的特定频带的能量(反映为变换系数)随时间不发生大的变化。因此,在实施例中,水印单元(110)根据当前要编码的水印有效负载的比特值,改变图像帧中的特定频带的变换系数(即,能量)。例如,如果将要编码的比特值为‘1’,则增大特定频带的能量(例如,变换系数加倍),并且当比特值为‘0’时,不发生变化或减少能量(例如,该变换系数减小0.5倍)。图10示出了构成图像帧的8x8单位块。在实施例中,在块中包括特定区域(801、802、803或804)以根据比特值调整变换系数(以变换系数构成的单位块的各区域(801、802、803或804)对应于特定频率频带)。当然,通过组合图10中所示的块的区域可以调整该变换系数。基于比特值修改变换系数可以在图像帧的整体或预定的部分进行。在实施例中,可以设置特定条件,使得仅对满足该条件的区域转换变换系数,从而最小化画质的劣化。特定条件包括在与图像帧内的其他领域的变换系数比较时,变换系数是否和指定比率一样小或更大。在实施例中,如果转换用于整体结构的能量,则这针对为了去除水印的旋转或帧切断(cropping)等攻击提供了更多鲁棒性。并且,在实施例中,在为了编码比特值而改变频率系数,即当改变变换系数时,该系数的变化量无需相同。可选择对于各变换系数的适当变化量。例如,根据各变换系数的大小,变化量或改变率可以变化。随着编码比特值的能量变化量增加其检测可能性也增加,但是质量降低。因此,在实施例中,确定最佳系数变化量以在画质劣化和检测可能性之前提供平衡。在实施例中,在根据当前要编码的比特值改变变换系数时,水印单元(110)对包括在关于与时间上持续的图像帧的预定数目的各帧或各帧的一部分的、在图10中所示的单元块的区域(801、802、803或804)中的每一个或者组合改变变换系数(频率系数)。图11中示例了这一点。在图11中,在频率系数改变或保持的情况下,一个比特值对应于十个帧。然而,为了示例目的提供了十个帧。帧的数目,即时间间隔可以被适当地选择。帧的数目(时间间隔)可以作为限定范围内的各种数字中的一个而通过控制器(100)设定到水印单元(110)。如图11所示,如果对于连续帧群(901j)中的每一个增加或维持变换系数,水印检测装置检测在相应图像信号的特定频率频带的能量(变换系数)等级的趋势(910),并且了解能量增加的时间段(911)。水印检测装置将此时间段的值辨识为‘1’(或者根据编码方案,为‘0’),并且将残差段的值辨识为‘0’。在实施例中,对I/P/B(Intra/Inter/Bi-directionalxa0picture:帧内/帧间/双向图片)的所有图片执行根据比特值的帧能量改变。在实施例中,对未被时间(temporal)压缩而是被空间(spatial)压缩的I(Intra)图片执行根据比特值的能量改变。在本实施例中,如果I图片中存在变化能量的系数,该系数限定的值通常通过在编解码器中的移动推测/补偿算法扩展到P/B图片的系数。本实施例利用了这一原则。因为只对I图片选择性地完成了能量改变,因此用于水印的装置相对较不复杂。在实施例中,如图12所示,具有至少一个或多个I图片(1001_j)的图片群(1010_j)或帧群对应于水印有效负载中的每一个比特,并且随后执行编码。即,改变(1001₁、1001₃)或维持(1001₂)图片群中的I图片的系数。变化能量的效果在相应群中的I图片之后出现。因此在检测水印有效负载比特时,该效果从图10所示的每个图片群的开始点延迟预定的帧(到达该图片群中的I图片的时间)而出现。在实施例中,在广播信号应当至少插入至少一个I图片的限时或包括在比该限时更长的时间中的帧的数目被限定为用于一比特编码的帧群。例如,对于根据规定I图片在0.5秒或更小的间隔传送的ATSC标准的图像信号,水印有效负载的每个比特基于每0.5秒而被编码(在每秒30帧的情况下,每15帧)。在实施例中,如图11所示,在帧群之间为基准(reference)能量分配基准帧群(1120_j),每个分配有帧群水印有效负载种的每一个比特。基准帧群(1120_j)具有与分配有水印有效负载的比特的帧群(1110_j)相同数目的帧。基准帧群允许检测装置更容易了解是否存在能量变化。即,即使当图像的能量等级由于场景的移位量而随时间变化时,基准帧群也使得能够更容易地检测出与相邻基准能量相比由于水印有效负载比特的能量相对变化。尽管在图13图示了基准帧群的帧和编码有‘0’比特值的帧群(1110₂)的帧被涂色以彼此区分。这仅仅意图表示比特值已经被编码。因为在编码有‘0’比特值的帧群(1110₂)的能量没有改变,从而当检测时,基准帧群的能量等级与相邻帧群(1130)的能量等级未示出大的变化。当然,如上所述,在也以‘0’比特值进行编码的情况下,可以使能量降低而非维持帧的原始能量。如上所述,当仅I图片(或I片)根据比特值经受能量改变时,必须使基准帧群包括I图片。当然,根据实施例,在基准帧群和以比特值编码的帧群维持帧数相同的情况下,自发地满足下述要求:如果以比特值编码的帧群被设定为包括一个I图片,则基准帧群也应当包括一个I图片。在实施例中,在分配水印有效负载的比特时,也可以通过用户接口(130)将基准帧群是否被分配或未被分配(连续模式)设定到控制器(100)中。控制器(100)将如此设定的连续模式或非连续模式(基准帧群分配模式)设定在水印单元(110)中,从而执行水印有效负载比特向图像帧中的编码。在编码水印有效负载中的各比特之后,水印单元(110)对于具有选择性地变化的频率系数值的图像帧逆向执行全部预处理过程以获得用于频率系数的块,而输出与输入数字压缩图像数据相同格式的图像数据。将参照图17和图18更详细说明上述预处理过程的示例。在实施例中,当在解码和输出数字压缩图像数据的AV编解码器的最前段执行水印时,将完成的图像数据应用到AV编解码器上。在图3中示出的装置可以独立地实现,或者作为如图14所示的、例如数字机顶盒的执行其他功能的装置中的部件层级(1210)。当该装置实现为其他装置的部件层级时,控制器(100)的功能可以结合到在其他装置的控制器中。如图15所示,水印功能单元(1222)可以实现在集成有例如CAS功能单元(1221)的具有其他功能的部件的芯片(1220)中。另一方面,在由水印单元(110)(或者图14或图15所示的作为部件层级的水印功能单元(1210、1222))埋置水印之前和之后执行的预处理过程及其逆过程根据作为输入的数字压缩图像数据的格式而不同。以下,说明对于两种格式的预处理过程及其逆过程。然而,本发明并不局限于在以下说明的条件和/或示例,只要采用了上述水印有效负载的配置和图像帧的编码概念和原理时,任何形态的实施例都包括在本发明的权利要求范围内。首先,在供应到水印单元(110)(或者图14或图15所示的作为部件层级的水印功能单元(1210、1222))的数字压缩图像数据具有MPEG-2格式的情况下,如图16所示,水印单元(110)可以包括I图片熵解码器(1310)、水印插入单元(1320),和I图片熵编码器(1330)而组成。I图片熵解码器(1310)执行预处理过程,包括从数字压缩图像数据解码根据代码生成概率而压缩数据信息,以输出对应于I图片的图像数据。该图像数据包括例如DCT系数的频率分量的系数。水印插入单元(1320)根据上述方法中选择的一个或组合,通过改变或维持从I图片熵解码器(1310)输入的I图片(或I片)DCT系数,并输出插入水印的I图片(1321)。I图片熵编码器(1330)基于预定方法,熵编码从水印插入单元(1320)输出的I图片,以将I图片转换为原始输入到I图片熵解码器(1310)的数字压缩数据。在熵编码、水印插入、及熵解码的顺序过程中,属于除I图片外的图片(P或B图片)的数字压缩数据被I图片熵解码器(1310)旁路(bypass)(1340)并被输送到I图片熵编码器(1330),并且I图片熵编码器(1330)将独立压缩的I图片的压缩数据插入到旁路的数字压缩数据的相应位置,由此输出原始的数字压缩图像数据。然后,说明应用到水印单元(110)(或者图14或图15所示的零件的水印功能单元(1210、1222))的数字压缩图像数据为H.264/AVC格式的示例。H.264/AVC格式在信息压缩过程期间使用帧内(intra)预测(prediction)。帧内预测在编码时根据周围块预测DC值并且编码当前块的DC值。即,在一个片(slice)内,可以存在一个块依赖其前面相邻块的模式。因此,在简单地转换一个块的变换系数(transform)以插入水印比特时,系数的改变非故意地反映到按照编码顺序位于一个片中后面的块。考虑这种编码方式的特性,实施例将I片解码为图像信号,然后对该图像信号执行DCT。当然,在DCT过程中,根据水印有效负载比特执行DCT系数的改变。图17示出了根据实施例的水印单元(110)的示例性配置,该水印单元(110)包括I片(slice)熵解码器(1410)、帧内解码器(1420)、像素加法器(1430)、水印插入单元(1440)、逆转换器(1450)、帧内预测器(1460)、帧内编码器(1470),和I片熵编码器(1480)。I片熵解码器(1410)基于码生成概率从输入数字压缩图像数据解码压缩的数据信息并输出与I片对应的图像数据。图像数据包括例如DCT系数的频率分量系数。帧内解码器(1420)对在4x4的子块单元中的输入片的每个宏块执行逆量化和逆变换,并将该块转换为具有像素残差(residual)值的子块(1421a)。另一方面,根据子块的帧内预测模式的类型,具有用于子块的预测像素值的子块(1422a)被根据预先恢复的相邻子块(1422)的像素值来配置。像素加法器(1430)将预测的子块(1422a)的像素值与子块(1421a)的残差值相加,用于恢复到具有原始像素值的子块(1431)。具有由此恢复的像素值的子块可以用于恢复其随后的子块的像素值(S1430)。水印插入单元(1440)对由恢复的4x4子块组成的8x8块(1432)执行DCT,由此完成上述预处理过程。对于具有通过完成预处理过程而获得的转换的DCT系数的8x8块(1441),执行上述方法中选择的一个或组合以改变或维持块中的DCT系数,由此输出具有插入的水印有效负载比特的8x8块(1442),并且逆转换器(1450)对于插入水印有效负载比特的8x8块(1442)执行IDCT。帧内预测器(1460)将像素值的块(1451)分割成4x4子块,并且对每个分割的子块按现状使用原始帧内预测模式类型(S1442),以根据相邻子块形成预测的像素值的块(1461),然后从子块(1462)的像素值减去预测块的像素值,由此输出像素残差子块(1463)。随后从帧内预测器(1460)输出像素残差子块(1463),并且在帧内编码器(1470)中经历DCT和量化,并且随后作为DCT残差子块(1471)而供应到I片熵编码器(1480)。I片熵编码器(1480)对输入的DCT残差子块进行熵编码,并且将独立压缩的I片的压缩数据插入到不属于I片并且因此被I片熵解码器(1410)旁路的数字压缩数据(S1410),由此输出原始数字压缩图像数据。已经结合图16和图17描述了在水印数据编码方法中,仅对输入图像数据中的I图片或I片选择性地改变对于频率分量的变换系数。然而,根据本发明,图像再编码过程也应用到在帧间模式中编码的图片或片,使得在中期过程中获得变换系数。因此,本发明不限于为了便于实现而被描述为实施例的对I图片或I片的变换系数的选择性调整。根据上述实施例中的一个或组合,使得水印有效负载连续或者以恒定循环而重复而被编码的图像数据被输送到另一个装置,该另一个装置继而解码该编码的图像数据,随后输出或记录该解码的图像数据。在下文中,将更详细描述从图像内容中检测水印的方法,该图像内容通过采集显示在屏幕上的图像获得,或者被输送到另一个装置。在水印检测过程中,为了更好的理解,将具体描述有限的实施例,其中基于上述编码方法中的一个或组合,将省略对编码水印的检测方法的描述。然而,考虑到将在下面描述的具体检测原理以及上述编码方法的逆过程,省略对水印检测方法的描述将是容易理解的。因此,尽管未提供对水印检测方法的具体说明,但是与基于上述水印编码方法的逆过程的水印检测相关的任何实施例都包括在本发明的范围内。图18是图示了根据本发明的实施例的水印数据检测装置的框图,检测装置包括检测输入图像信号的频率分量的能量的能量检测器(1510);根据预定方法转换从能量检测器(1510)输出的能量等级信号并且输出结果信号的信号转换器(1520);从来自信号转换器(1520)的信号中检测编码有水印数据的比特序列的比特提取器(1530);生成预定PN序列或存储预定PN序列的表格的PN生成器(1541);通过将由PN生成器(1541)提供的PN序列应用到来自比特提取器(1530)的比特序列而解码水印数据的水印解码器(1540);执行用户的输入/输出的用户接口(1550);控制组件整体操作的控制器(1500);和存储用于执行水印检测操作的数据的存储器(1501)。用户接口(1550)包括诸如键盘、鼠标或触摸板的输入装置(1551)以接收用户输入,以及用于向用户显示适当的输入引导图像和/或处理状态的显示装置(1552)。PN生成器(1541)向水印解码器(1540)提供与图3中所示的PN供应单元(120)所使用的一个或多个PN序列相同的PN序列。图18中所示的装置根据图19中图示的检测方法从输入图像信号中检测水印数据。下文中,将结合图19详细描述图18的装置的操作。能量检测器(1510)从输入图像信号的每个帧中检测水印相关信号(S1610)。检测的信号反映由区域(801、802、803、804)中的一个或组合限定的频率系数,该区域(801、802、803、804)被允许关于图10中所示的帧的每个块中的水印使用。从能量检测器(1510)输出系数的总和或平均值,该总和或平均值反映了对应频率分量的强度或能量(下文中简称为“能量”)。因为在上述水印方法中,能量关于水印比特“1”增加,在对应的帧群中输出具有更高能量等级的信号。在输入图像信号是数字压缩图像信号的情况下,能量检测器(1510)执行熵解码以识别每个帧的频率系数,由此进行上述能量检测。在输入图像信号是模拟图像信号的情况下,能量检测器(1510)例如对输入信号执行DCT而将输入信号变换到频域,以识别每个帧的频率系数。或者,能量检测器(1510)可以直接检测模拟信号的特定频带(对应于图10中所示的区域中的每一个或组合的频带)的能量等级。在结合图13描述的实施例中,因为提供了其中未插入有水印有效负载比特的基准帧群,在以根据结合图13描述的实施例的水印编码的图像信号中,插入水印比特的周期变为两个帧群。在其中未提供基准帧群的实施例(图11和图12)的情况下,一个帧群的时间段将成为插入水印比特的周期。下文中,在接收以根据结合图13描述的实施例的水印数据编码的图像信号的假设下,描述根据实施例的检测水印的方法。当然,下述检测方法的原理也可以应用到其他实施例(图11和图12)以检测水印数据。为了方便描述,属于水印有效负载的比特周期的帧群称为“GoWmP(Groupxa0ofxa0Watermarkedxa0Pictures:水印图片群)”。从能量检测器(1510)输出的能量等级信号理论上应该具有如图20中所示的信号波形,但因为诸如图像信号亮度的特性上的差别,当检测水印时,难以获得具有与如图20所示的波形类似的信号。因此信号转换器(1520)根据从能量检测器(1510)输出的信号生成能量的移动平均(movingxa0average)的比率信号,以更容易的了解对于插入水印数据比特的每个周期的能量等级(S1620)。图21和图22示出了由信号转换器(1520)变换和输出的能量比率信号的理论波形的示例。在实施例中,选择在四个图像帧,即{E(n+4)-E(n)}/E(n)或E(n+4)/E(n)(其中n是按顺序的帧编号)之间的能量比率。然而,作为帧间比率,可以根据水印编码和/或检测环境选择其他比率。图21示出了GoWmP为15的示例,并且图22示出了GoWmP为30的示例。因为选择了四个帧之间的比率,如图21和图22所示,从信号转换器(1520)输出的信号(1810)和(1820)在对应于与能量等级改变的移位区间对应的近似的四个帧的区间中具有峰值,并且对于残差区间具有平坦信号等级。不像图21或图22中所示的理论波形,从信号转换器(1520)输出的实际能量比率信号具有斜率在峰值或边界稍缓的波形。尽管如此,比特提取器(1530)可以通过对于在图23中获得信号的上部峰和下部峰应用上阈值和下阈值而比能量等级信号更容易地确定“1”还是“0”插入到对应的信号中。比特提取器(1530)执行从能量比率信号提取构成水印数据的比特,即PN序列比特的步骤(S1630)。为此,比特提取器(1530)选择初始上阈值和下阈值(S1632),确定包括一个或多个PN序列的比特序列的每一个比特的插入周期(S1634),并且确定水印有效负载开始或开始帧的信号点(S1636)。首先,详细描述根据实施例的确定初始上阈值和下阈值的方法。在实施例中,使用了累积分布。在水印有效负载比特(即,PN序列比特,下文中简称为“PN比特”)的插入周期是两个GoWmP的情况下(在该情况下,一个GoWmP用作基准帧群),如果GoWmP=15,如图21所示,对于向上抬升的部分的累积分布变为4/30=14%。因此,比特提取器(1530)以比图像帧的周期(通常为1/30秒)更短的周期对输入能量比率信号采样,将采样的值按大小顺序排序,并且以降序累积该值。如果累积值达到26%或14%,比特提取器(1530)将对应的采样值确定为初始上阈值(S1632)。相同方法可以应用于确定初始下阈值。当已知PN比特的插入周期时,上述使用26%或14%的方法是可用的。在另一个实施例中,当PN比特的插入周期未知时,累积分布数的基准被确定为在7%和26%之间的值,优选为15%。因为累积分布数的基准是在GoWmP不超过60帧并且用于转换为能量比率信号的帧间差异(kf)(在方程:{E(n+kf)-E(n)}/E(n)或E(n+kf)/E(n)中)是4的假设下得出,当GoWmP和kf具有不同值时,该不同值可以应用到上述计算原理,从而确定对于累积分布的适当基准值。然后,该基准值可以应用到累积分布数,从而确定初始上阈值和下阈值(S1632)。任何适当的确定值可以用作初始值,因为一旦适当地找到了PN比特的插入周期和PN比特开始的帧,即开始点,则可以适应性地重新设定精确的阈值。将稍后描述该过程。接下来,比特提取器(1530)基于确定的初始上阈值和下阈值抓取PN比特周期。为此,比特提取器(1530)基于跨过确定的上阈值和下阈值的点,将能量等级比率信号分裂成各个区间。图24示例了通过该方法分裂的能量比率信号。在图24中,对于能量比率信号跨过上阈值和下阈值(Thmax)和(Thmin)的点,在基准线(2010_r)之前和之后存在分裂区间(2020_p)和(2030_p)。在每个分裂区间中,从向上跨过上阈值(Thmax)的点到向下跨过下阈值(Thmin)的点存在高等级绘图区间(2030_p),并且从向下跨过下阈值(Thmin)的点到向上跨过上阈值Thmax的点存在低等级绘图区间(2020_p)。在将能量比率信号分裂成区间之后,比特提取器(1530)从低等级绘图区间(2020_p)提取最低点,并且从高等级绘图区间(2030_p)提取最高点。图25示出了通过该方法提取的最低点(2031)和最高点(2021)。当抓取了最高点和最低点时,比特提取器(1530)计算和存储在相邻最高点之间或在相邻最低点之间的时间间隔(在下文中,该时间间隔被称为“比特预测区间”),然后检查存储的时间间隔,将具有最高频率的时间间隔确定为PN比特插入周期BP(S1634)。在实施例中,提取相邻最高点和最低点之间的时间间隔,并且获得时间间隔的统计,然后可以将具有最低频率的时间间隔确定为PN比特插入周期。在实施例中,因为预测要确定的比特插入周期变为一个帧群,在图13图示的、其中插入基准帧群(1120₁、1120₂)作为水印数据的水印情况下,对应于基准帧群的信号区间被区分为一个比特区间。因此,在实施例中,在图13中图示的实施例的情况下,比特提取器(1530)每当从将在稍后确定的开始点(开始帧)基于预定比特周期向分裂的每个区间分配比特值时丢弃一个比特,由此生成最终比特序列。在实施例中,可以由用户通过用户接口(1550)输入PN比特的插入周期。通过用户接口(1550)的输入装置(1551)设定的PN比特插入周期通过控制器(1500)被设定到比特提取器(1530)并被使用。在实施例中,即使当从外部设定PN比特插入周期时,比特提取器(1530)也可以自动执行PN比特插入周期的确定,并通过用户接口(1550)向用户建议确定的PN比特插入周期,使得用户可以了解插入周期的准确性或自动检测的可靠性。在确定了PN比特插入周期后,比特提取器(1530)确定预测PN序列开始的点(或对应于该点的图像帧)(S1636)。如图26中所示,确定的开始点(帧)变为比特预测区间(2110)的开始点(2101),该预测区间(2110)具有与确定的PN比特插入周期BP一致的时间段。在图26中,当确定的PN比特插入周期BP是对应于25帧的时间时,具有对应于25帧的时间段的比特预测区间的区间开始点(或其对应帧)被确定为用于分配比特值的开始点。如果由此确定了开始点,则比特提取器(1530)从开始点在每个周期分配比特值。此时,当在插入周期中存在向下跨过上阈值(从上到下)的点时,分配“1”,并且否则分配“0”(S1638)。当然,根据实施例,因为可以进行关于“0”增加能量的水印编码,所以可以以与上述方法相反的方式分配比特值。在实施例中,在基准帧群插入在PN比特之间的情况下,如图27所示,当每比特插入周期确定比特值时,仅将“1”分配到其中全部存在跨过上阈值和下阈值的点的周期(2210_j)中,并且否则分配“0”。在图27中,因为在第三周期(2220)中,存在向下跨过上阈值的点(2221)但没有任何点跨过下阈值(2222),因此分配“0”。以这种方式,比特提取器(1530)生成预测作为水印有效负载的比特序列(S1638)。在实施例中,预测水印有效负载开始的点可以不通过图26中图示的方法确定。通过在将区间从任意点(即其对应的图像帧)基于每帧移动的同时,或者在将区间基于每比特预测区间移动的同时,在上述方法中在每个比特插入周期分配比特值来生成比特序列,并且然后,通过将在稍后描述的对比特序列的PN序列检测过程获得最佳结果的点被确定为PN序列的开始点。比特提取器(1530)生成在上述过程中被预测作为水印有效负载的比特流,即比特序列,并且随后评估比特序列的全部或部分的准确性和/或可靠性。为此,使用PN序列的比特值特性(1的数目等于0的数目加1)。例如,在周期为31的PN序列中,出现16个1和15个0。因此,如图28所示,在与具有31的比特周期的五个PN序列对应的比特序列作为以比特大小为5的来自PN生成器的输出的情况下,1的数目应该是80,并且0的数目应该是75。因此,比特提取器(1530)以上述方法对PN比特插入周期分配比特值,以识别生成的比特序列的全部或部分是否满足特性(S1639)。此时,该要求可以具有错误范围。例如,对于0和1之间的数目差的条件可以设定为不是1而是N_L(N_L=2、3、...)。除非满足该条件,否则调整初始设定的上阈值和下阈值,并且再次执行上述过程(确定PN比特插入周期、确定开始点和生成比特序列)。为了比特提取的准确性和/或可靠性而被比特提取器(1530)评估的比特流的大小可以是预设值,或者可以通过用户接口(1550)设定为PN序列的数目。如果在0和1之间的数目差的特性满足预定条件,则比特提取器(1530)将生成的比特序列应用到水印解码器(1540)。即使在比特序列输出之后,比特提取器(1530)保持存储在获取比特序列期间获得的所有信息(输入能量比率信号、最终设定的上阈值和下阈值等),以便用于水印解码器(1540)以准备用于没有确定具有期望相关性的PN序列的时候。在一个实施例中,为了补偿PN序列对于时间错误(诸如丢失(loss))的脆弱性,如图7或图8中所示,以恒定间隔插入导频PN序列。因此,水印解码器(1540)对于输入比特序列执行寻找水印数据区间和导频PN序列的部分的步骤(S1640)。当根据图6图示的、其中没有向水印中插入导频PN序列的实施例而执行加水印时,省略了寻找导频PN序列的步骤,并且寻找以水印数据编码的PN序列(下文中称为“数据PN序列”),然后立即执行解码水印数据的步骤(S1650)。为了在输入比特序列上找到导频PN序列的部分,水印解码器(1540)在输入比特序列上逐个比特移动以应用由PN生成器(1541)提供的导频PN序列,以便寻找具有最高自相关值(理论上,对应于PN序列周期的值)的比特群,如图5所示(S1642)。找到的比特群具有被评估为具有与导频PN序列相同比特值的比特流。在如图6所示完成加水印的情况下,代替导频PN序列,使用当编码水印数据时允许使用的一个或多个数据PN序列。在当编码时使用量化移位量执行相位移位的情况下,每个使用的数据PN序列基于预定来移位,并且在输入比特序列上检测相关性值,因此得到具呈现自相关性值的数据PN序列及其相位。另一方面,由水印解码器(1540)使用的PN序列由PN生成器(1541)提供。为了检测导频PN序列,水印解码器(1540)在来自比特提取器(1530)的输入比特序列上设定具有至少一个导频PN序列的目标区间,以执行相关性值的检测。为此目的,水印解码器(1540)将目标区间的比特大小设定为与如图29所示的WN(=(PN序列周期的比特计数)*(用于水印数据编码的PN序列的数目))相等或更大,并且比特提取器(1530)也提取具有与至少WN相等或更大大小的比特序列,并将该比特序列应用到水印解码器(1540)。在相同情况下,即使在WN大小的区间中也可能没有导频PN序列被检测到。这可能因为导频PN序列出现在设定的WN比特大小的目标区间的边界区域上而发生。因此,如果在具有初始设定WN比特大小的目标区间(2401)中没有检测到具有对应于自相关性的值的比特群,水印解码器(1540)设定从对应于目标区间一半的点(2410)开始的新目标区间(2411)。为此,比特提取器(1530)从输入能量比率信号提取具有至少1.5*WN(优选2*WN)的比特计数的比特序列,并且应用到水印解码器(1540),并且水印解码器(1540)对输入比特序列,即PN序列比特流执行上述过程。在实施例中,如果尽管上述过程(S1644),在输入比特序列上也没有检测到具有预定相关性值或更大的比特群,则执行反馈过程(S1645)。此时,水印解码器(1540)向比特提取器(1530)通知PN序列检测失败,并且比特提取器(1530)因此通过在预先存储的能量比率信号上调整上阈值和下阈值以及调整用于比特提取的信号区间而再次提取比特序列。在实施例中,如果通过上述过程检测到对应于导频PN序列的多个比特群,则水印解码器(1540)验证在输入比特序列上检测到的导频PN序列之间的距离,由此确定与将用于水印解码的数据PN序列对应的PN序列比特区间(S1646)。完成这些以识别在图像信号上加载的水印数据中是否发生时间错误。如果发生了时间错误,则从错误的PN序列可能检测到不正确的水印信息。如图30中所示,如果插入导频PN序列使得维持T₀秒的时间间隔,则水印解码器(1540)验证在检测的导频PN序列之间时间间隔是否为在可允许错误范围内的T₀。如果时间间隔为在可允许错误范围内的T₀,则在对应时间段中的一个或多个数据PN序列被识别为无错误的PN序列,并且用作用于解码水印数据的PN序列区间,并且否则,认为已经发生了时间错误,使得在对应的时间段(2520)中的一个或多个数据PN序列不被用作水印数据解码。在实施例中,对于与水印有效负载的长度或紧靠在检测的导频PN序列之后和/或之前的PN序列周期对应的每个比特群(2521、2522),在时间段(2520)中确定已经发生时间错误的比特流也可以用于解码水印数据。在实施例中,如果到达下一个导频PN序列的时间间隔比T₀长,则识别到达其随后的导频PN的时间间隔,并且该识别的时间间隔是适当的(例如,如果该时间间隔对应于在可允许错误范围内的T₀的整数倍),该时间间隔用于关于有效负载数据的比特群的水印数据解码,该有效负载数据在时间间隔比T₀长的对应的区间内。图30图示了在不同的导频PN序列之前和之后立即复制相同的比特群(2530),以示例相对于在导频PN序列之前和之后的比特流执行对于一个或多个数据PN序列的相关,但没有示例将比特群用于复制以便检测。如上所述,一旦确定了被评估为具有将用于水印数据解码的数据PN序列的PN序列区间,则水印解码器(1540)从对应数据目标区间的首部执行水印数据检测过程(S1650),该过程将在下面详细描述。如上所述,水印解码器(1540)使用从PN序列连续选择的一个PN序列或者由PN生成器(1541)提供的预先允许的PN序列来检测对于第一比特的相关值,该第一比特设定为从数据目标区间的首部比特到对应于PN序列周期的比特。这个检测过程随着PN序列保持改变并且PN序列的相位保持移位而进行,直到在预定允许范围内出现对应于关于任何量化的相位移位量和/或任何PN序列的自相关性的峰值。在相位移移位量未经过量化的情况下,随着PN序列的相位移位量连续改变,即基于每比特改变而检测相关性值。如果检测到近似于自相关性值的峰值,则确定基于使用的PN序列的相位移位量编码的值,并且确定具有该值的水印比特群(图9中721的逆过程)。换言之,如果未从确定要被使用的数据PN序列检测到对应于自相关性的值,则水印解码器(1540)执行逐个比特的相位移位量同时忽视量化的相位移位量来识别是否检测到对应于自相关性的峰值。如果检测到峰值,则找到最接近相位移位量的量化相位移位量,并且将对应于量化相位移位量的值确定为解码值。在实施例中,如果没有检测到具有对应于自相关性的峰值的相位移位PN序列,则确定具有对于全部检测到的相关性值的最大值的相位移位PN序列以对应于第一比特组,从而确定对于相位和/或PN序列的解码值。在数据目标区间中基于每PN序列周期执行上述过程,以确定多个水印比特群,由此恢复由比特群构成的水印数据。如图8所示,在导频PN序列被添加到每个数据PN序列的情况下,也对随后的一个或多个数据目标区间执行上述过程,由此最终恢复构成水印的数据。在实施例中,在上述导频序列的检测之后,再次从能量比率信号中提取对于检测的导频PN序列之间存在的区间的比特流,由此获得数据PN序列的比特流。为了这个目的,水印解码器(1540)通知比特提取器(1530)对应于检测的导频PN序列的区间,并且要求再次提取对应于该区间之前或之后的一个或多个PN序列的比特流。因此,比特提取器(1530)在预先存储的能量比率信号上执行与用于得到导频PN序列的过程(S1632、S2634、S1636、S1638和S1639)相同的过程,以提取对应于数据PN序列的比特流。此时,已经检测到导频PN序列的上阈值和下阈值被设定为初始值,并且调整上阈值和下阈值直到检测到适当地满足比特特性的比特流。因为从开始时用于提取PN序列比特流的区间已经减小,应用更准确的条件使得可以更精确的提取对应于数据PN序列的比特流。如果对应于数据PN序列的比特流被比特提取器(1530)提取并被接收,则水印解码器(1540)适当地将比特流插入到在比特流之前检测的导频PN序列之前和/或之后的位置以确定数据目标区间,并且对于该目标区间执行上述水印数据检测过程(S1650),由此解码编码的水印数据。被水印检测过程恢复的、对应于水印有效负载的水印数据被输送到控制器(1500),该控制器继而将该水印数据通过用户接口(1550)输出,使得用户或操作者可以了解加载在目标内容上的水印。上述水印编码和检测过程也可以应用于音频或多媒体内容,以及作为示例描述的图像信号。在应用于音频的情况下,与具有用作时间基准的图像帧的图像信号相反,可能没有用于时间基准的元素。在这种情况下,当将本发明的原理应用于音频信号时,可以每预定时间插入水印比特。此外,当本发明的原理应用于音频信号时,对于人类难以听到的特定频带分量,根据将编码的PN序列的比特值可以增加该特定频带分量的能量或对其插入特定强度。提供上述实施例作为示例,并且本领域技术人员可以理解,在未脱离所附权利要求的范围的情况下,可以对实施例做出多种改变或修改。