CN100395774C - 对数字图像加水印的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

一种对显示的活动图像加上水印的设备，包括生成代表水印的数据的水印发生器。水印包括与显示活动图像有关的地点数据和时间数据中的至少一个。地点与时间数据通过前向差错编码保护。水印还包括识别活动图像的节目数据和唯一地识别活动图像每一帧的帧数据中的至少一个。节目与时间数据通过扰码而保护。根据数据的特征如幅度，水印施加器对代表几乎所有活动图像的图像数据施加水印数据。

Description

对数字图像加水印的设备与方法
发明背景
1.发明领域
本发明涉及对数字图像加水印的方法与设备，可应用于新涌现的数字影院领域。
2.相关技术说明
在传统的影片行业中，剧院经营者从制片厂或通过发售窗收到成盘电影胶片在剧场里播放。胶片盘包括正片节目(全幅活动图片)和若干预告片及其它常称为来加演片的推销材料，该方式早已成熟并基于可回溯到百年以前的技术。
近来影片业界已开始演变，正从电影胶片转向数字化的图像与音频节目，涉及的众多先进技术正汇集成众所周知的数字电影。计划中的数字电影将提供一种系统，运用数字技术向全世界的影院提供全长的活动的图像、加演片、广告和其它视听节目，包括“电影品质”的图像与声响。数字电影将使活动图片电影业逐渐从35mm胶片的百年老媒体转换成当今的数字/无线通信时代，这一先进的技术将造福于电影业的所有部门。
数字电影的目的在于运用物理的媒体发售(如DVD-ROM)或电子传输方法，如通过卫星多播法，向剧院提供已被数字化、压缩和加密的活动图片。经授权的剧院将自动地接收数字化节目并把它们存入硬盘存储器，同时保持加密与压缩。每次放映时，数字化信息通过局域网从硬盘存储器中检出，经解密与解压缩，再用具有高品质数字伴音的电影品质的电子投影仪播放。
数字电影将涉及多种先进技术，包括数字压缩、电子保密方法、网络体系与管理、传输技术以及成本有效的硬件、软件与集成电路设计。成本有效的可靠而安全的系统所需的技术正在分析与开发之中，这些技术包括新的图像压缩形式，因为大多数标准的压缩技术如MPEG-2都是为电视品质优化的，所以在大屏幕上投射图像时，容易出现与该技术有关的人为假像与其它畸变。无论采纳怎样的图像压缩方法，都会影响投影图像最终的品质。为了以平均比特速率小于40Mbps提供“电影品质”的图像，专门对数字电影应用设计了专用压缩系统。运用这种技术，2小时的影片只要求40GB的存贮量，适合例如在所谓的数字多用途盘(PVD)等媒体上传播，或通过无线链路进行传输或广播。
这在影片发售上具有明显的优点，但也有其自身的问题，因为这种传送与传输并不安全，所以为防止影片的盗版，还在开发加密与有条件访问的方法。除了数字盗窃即偷窃数字原版的DVD内容和/或发送的数据以外，还存在光学盗窃问题，即在把影片投射到剧院屏幕上时录下其图像和音频内容。只要用一台摄录像机就很容易实行光学盗窃。
发明内容
尽管尚无可靠的防止数字或光学盗窃的方法，但是通过提高捕捉窃贼的概率，可以减少其发生率。本发明针对上述与数字电影有关的问题，有助于克服或至少减少数字与光学盗窃问题。为此，本发明提供的方法与设备是将一种不可感觉水印或“数字指纹”插入图像内容。较佳地，该水印至少指示影片放映的地点、日期和时间之一，从而断定盗窃的地点。日期与时间。
虽然上述与下述内容集中于在影片献映时把水印插入图像(从而跟踪在剧院内的数字与光学盗窃)。但是有经验的技术人员将明白，同样的技术完全适用于将原始胶片转换成数字形式的电视电影演播室(从而可跟踪在剧院外的数字与光学盗窃)。例如，水印可识别胶片的数字版创制的地点、日期和时间以及胶片拥有者身份或版权信息中的任一个或多个。除了活动图像外，该技术还适用于静止图像。
根据本发明一个方面，提供的设备用于对代表图像的技术数据加上代表水印的数据。该设备包括：地点与时间来源数据；连接的接收地点与时间数据的差错编码单元，用于对所述地点与时间数据应用前向纠错算法并从中输出差错编码数据；连接成接收差错编码数据的扩码单元，通过多次重复输出差错编码数据部分，对差错编码数据扩展而产生扩展数据；DES码发生器，用于生成和输出代表DES码的数据；组合器，用于组合扩展数据与DES码，输出代表地点与时间的特定水印的水印数据；接收机，用于在变换空间内把含所述代表图像的数据的信号接收为DCT系数，该数据在信号媒体上以编码与压缩的形式接收，还用于接收设备专用密钥；对设备专用密钥作出响应的译码电路，用于译码与解密收到的信号以从中恢复代表图像的数据；控制电路，用于分析至少一个图像数据的分量以确定其一个属性，并输出表示该属性的信号；标记控制单元，被连接成接收来自控制电路的信号、来自源的图像数据和来自组合器的水印数据，用于根据属性的特征和图像数据的特征，对图像数据添加水印数据；逆DCT变换电路，被连接成接收加水印的图像数据，并将来自在变换空间中把图像表示为DCT系数的数据的同一数据转换成在像素空间中代表图像的数据；像素处理器，被连接成接收在像素空间中代表图像的数据，用于把像素数据转换成适合显示的格式；以及投影仪，被连接成接收来自像素处理器的格式化像素数据，用于投射由其表示的图像。
根据本发明的另一个方面，提供的设备用于对代表图像的数据加上代表水印的数据。该设备包括：提供地点与时间数据的装置；接收地点与时间数据并对所述数据应用差错编码后再从中输出差错编码数据的装置；扩展装置，被连接成接收差错编码数据并对其执行扩展功能后再从中输出扩展数据，生成和输出代表伪随机码的数据的装置；组合扩展数据和伪随机码并输出代表地点与时间专用水印的水印数据的装置；提供在变换空间中代表图像的图像数据的装置；分析图像数据至少一个分量以确定其属性并输出表示该属性的信号的装置；以及标记装置，被连接成接收代表属性的信号、图像数据与水印数据，用于根据属性特征与图像数据特征对图像数据添加水印数据。
根据本发明的再一个方面，提供一种对代表图像的数据加上代表水印的数据的方法。该方法包括：提供地点与时间数据；对所述地点与时间数据应用前向纠错算法，产生差错编码数据；通过多次重复差错编码数据部分，对差错编码数据执行扩展功能而产生扩展数据；生成代表DES码的数据；组合扩展数据和DES码，产生代表地点与时间专用水印的水印数据；接收包含所述在变换空间中代表作为DCT系数的图像的数据的信号，该数据在信号媒体上以编码与压缩形式接收；接收设备专用钥；译码与解压缩响应于设备专用密钥收到的信号，恢复代表图像的数据；分析图像数据的至少一个分量，以确定其属性并产生表示该属性的信号；根据属性特征与图像数据特征，对图像数据添加水印数据；以及把来自在变换空间中将图像表示为DCT系数的数据的加水印图像数据转换成在像素空间中表示图像的数据；把像素数据转换成适合显示的格式；再投射用格式化像素数据表示的图像。
根据本发明的又一个方面，提供一种对代表图像的数据加上代表水印的数据的方法。该方法包括：提供地点与时间数据；对所述地点与时间数据作差错编码，产生差错编码数据；对差错编码数据执行扩展功能，产生扩展数据；生成代表伪随机码的数据；组合扩展数据和伪随机码，产生代表地点与时间专用水印的水印数据；提供在变换空间中代表图像的图像数据；分析图像数据至少一个分量以确定其属性，产生表示该属性的信号；以及根据属性特征与图像数据特征，对图像数据添加水印数据。
本发明还提供一种对显示的活动图像添加水印的设备。该设备包括：生成代表水印的数据的水印发生器，所述数据包含有关活动图像显示并受前向差错编码保护的第一信息和有关活动图像显示并受扰码保护的第二信息；和加水印器，用于根据数据特征对代表几乎所有活动图像的图像数据加水印数据。
本发明还提供一种加水印系统，用于施加代表活动图像的数据，以产生输出给显示装置的加水印的图像数据而显示据此表示的活动图像，其中标识系统、图像与图像显示中至少之一的系统信息被卷积编码和扩展，而标识系统、图像与图像显示中至少之一的信息经加密而产生水印数据，该水印数据加给除了其值低于预定电平的数据以外的几乎所有代表活动的图像的数据，以尽量减少水印把可见的噪声与其它人为假像引入该图像。
附图简介
通过以下参照附图对本发明一示例性实施例的详述，在所附权项中具体提出的本发明的上述和其它特征及优点将变得更清楚了，其中：
图1示出数字电影系统的框图；
图2是图1系统所用的压缩器/加密器电路的框图；
图3示出图1系统中所用的观众厅模块；
图4是一框图，代表加密/解密单元中对图像数据加水印的部件；
图5是一框图，代表图4加密/解密单元的水印单元；和
图6是一框图，代表图1系统所用的剧院管理器及其有关的诸接口。
本发明一实施例的详细描述
以下描述既对实施本发明的数字电影系统作一概述，又详细揭示目前较佳实施例本身的内容。与本文所示系统类似的一些系统，在其它已转让给本申请受让人的申请中作了广泛描述，包括题为“Apparatus And Method ForEncoding And Storage Of Digital Image And Audio Signals”的USSN09/564,174和题为“Apparatus And Method For Decoding DigitalImage And Audio Signals”的USSN09/563,880，二者都于2000年5月3日提交，其内容通过应用包括在这里。
附图1示出实施本发明的数字电影系统100，它包括二大系统：至少一个中央设施或中枢102和至少一个显现厅或剧院分系统104，二者的设计与1998年5月8日提交的待批美国专利申请序列号09/075,152的设计相似，该申请已转让给本发明的同一受让人，其内容通过引用包括在这里。
音像信息经压缩被存贮在存贮媒体上，由中枢102发售给剧院分系统104。一般而言，在接收图像或音频信息的显现地点网络中，每个剧院或显现地点应用一个剧院分系统104，除了各显现电视电影演播室应用的某种设备外，还包括某种集中控制的设备。
在中央中枢102中，源发生器108接收胶片材料并生成胶片的数字版本。数字信息经压缩器/加密器(CE)112的压缩与加密，由中枢存贮装置116存贮在一存贮媒体上。网络管理器120对源发生器108、CE112与中枢存贮装置116进行监视并发送控制信息，有条件访问管理器124提供专用电子密钥信息，只准特定的剧院放映特定的节目。
在剧院分系统104中，剧院管理器128控制演播室模块132。根据接收来自演播室模块132的控制信息，剧院存贮装置136把贮存在存贮媒体上的压缩的信息转移到播放模块140。播放模块140接收来自剧院存贮装置136的压缩信息，并把该压缩信息制备成预定的序列、大小和数据率。播放模块140把该压缩的信息输出给译码器144。译码器144输入来自播放模块140的压缩信息并作解密、解压缩与格式化，再将该信息输出给投影仪148和音响模块152。投影仪148在一投影仪上播放信息，音响模块152在一音响系统上播放音响信息，二者均受演播室模块132控制。
操作中，源发生器108向系统提供数字化的电子图像和/或节目。通常，源发生器108接收胶片材料，生成含数字化信息或数据的磁带。以极高分辨率对胶片作数字式扫描，产生活动图片或其它节目的数字化版本。通常，已知的“电视电影”处理产生图像信息，而众所周知的数字音频转换处理产生节目的音频部分。正在处理的图像不必由胶片提供，而可以是单幅图片或静止帧型图像，或者一连串帧或图片，包括长度不一的活动图片。这些图像可以成串或成组显现，形成所说的图像节目。此外，还可提供其它材料，诸如用于弱视观众的目视提示磁道、外语和/或弱听观众用的字幕，或者多媒体时间提示磁道。类似地，可利用单组或几组音响或录音构成希望的音频节目。
或者，高分辨度数码相机或其它已知的数字图像发生装置或方法也可提供数字化图像信息。应用直接产生数字化图像信息的数码相机，尤其适合几乎即时或同期发售实况事件的捕捉。计算机工作站或类似设备也能直接生成要发售的图形图像。
数字图像信息或节目供给压缩器/加密器112，后者用预选的已知格式或处理方法压缩该数字信号，减少再现具有极高品质的原始图像所需的数字信息量。较佳地用ABSDCT技术压缩图像源，美国专利号5,012,891、5,107,345和5,452,104都揭示了合适ABSDCT压缩术，其内容通过引用包括在这里。音频信息也可用普通技术作数字压缩，并与压缩的图像信息时间同步，然后用一种或多种可靠的电子技术方法对压缩的图像与音频信息作加密和/或扰码。
网络管理器120监视压缩器/加密器112状态，把压缩的信息从压缩器/加密器112导向中枢存贮装置116，装置116包括一个或多个存储器，存贮媒体/媒介可以是任一类大容量数据存贮装置，包括但不限于一个或多个数字多用途盘(DVD)或可移动硬驱器(RHD)。在把压缩信息存贮到存贮媒体后，以物理方法把存贮媒体运到剧院分系统104，具体地说，运到剧院的存贮装置136。
或者，压缩的音像信息各自以非连接或分离的方式存贮，相互无关。即提供一装置，用于压缩和存贮与图像信息或节目关联但在时间上分开的音频节目。不要求同时处理音频图像。只要合适，可用预定义的标识符或标识机制或方法使相应的音像节目互相关联。这样在呈现时或者在显现事件期间，可按要求使一个或多个预选的音频节目与至少一个预选的图像节目联接起来，即虽然开始时与压缩的图像信息并不同步，但是在显现节目时可将压缩的音频联接和同步起来。
而且，音频节目与图像节目保持分离，允许音频节目的多种语言与图像节目同步，不必对各种语言重新形成图像节目。再者，保持独立的音频节目可以支持多种扬声器配置，无须同图像节目交织多条音频磁道。
除了音像节目，还可对该系统增添一种独立的宣传或广告节目。通常，宣传材料比电影正片的变化频度更大。应用独立的宣传节目，在更新讯传材料时并不需要新的正片图像节目。宣传节目包括的信息有例如在剧院播放的广告(幻灯片、音频、活动画面等)与加演片。由于DVD与RHD等存贮媒体的存贮量跟大，故可以存贮上千张幻灯片或多则广告。存贮量大可在针对客户的特定剧院里播放定制的材料，如专用的幻灯片、广告或加演片。
虽然图1示出存贮装置116中压缩的信息并以物理方法把存贮媒体/媒介运到剧院分系统104，但应理解，可用任一种无线或有线传输方法向剧院存贮装置136发送压缩信息或其一部分，传输方法包括卫星传输、众所周知的多站通信网络、因特网访问节点、专用电话线路或点对点光纤网络。
压缩器/加密器112的框图示于图2。与源发生器108相似，压缩/加密器112可以是中央中枢102的组成部分或位于独立的设施内，如压缩/加密器112可以连同源发生器108一起位于影片或电视制作的演播室内。此外，图像或者音频信息或数据的压缩处理可以当作一种可变速率处理来实施。
压缩器/加密器112接收源发生器108提供的数字音像信息，该信息在进一步处理前可存贮在帧缓冲器里(未示出)。数字图像信号被送到图像压缩器184。在一实施例中，图像压缩器184用上述美国专利No.5,021,891、5,107,345和5,452,104中描述的ABSDCT技术处理数字图像信号。
在ABSDCT技术中，彩色输入信号一般为YIQ格式，其中Y是亮度分量，I与Q都是色度分量。也可用其它格式，如YUV、YCbCr或RGB等。由于人的肉眼对彩色的空间灵敏度低下，故ABSDCT技术沿每个水平与垂直方向对彩色(I与Q)分量作二倍亚采样，相应的用四个亮度分量和两个色度分量代表图像输入的每一空间段。ABSDCT技术还支持所谓的4:4:4格式，其中对色度分量不发生不采样。各分量的像素以多达10比特的线性或对数标度作数字表示。
亮度和色度分量各自送到块交织器。通常，将16×16的块呈现给块交织器，后者在16×16块内排列图像样本，产生数据的块和复合成子块作离散余弦变换(DCT)分析。DCT操纵器是一种把时间采样的信号转换成同一信号的频率表示的方法。通过转换成频率表示，由于可将量化器设计成利用图像频率分布特征，故DCT技术显现出极高的压缩程度。较佳地，一个16×16DCT用于第一次排序，四个8×8DCT用于第二次排序，16个4×4DCT用于第三次排序，64个2×2DCT用于第四次排序。
DCT操作减小了图像源所固有的空间冗余度。在执行DCT之后，大部分图像信号能量被浓缩成少量的DCT系数。
对于16×16块和每个子块，分析变换的系数，确定编码该块或子块所需的比特数，然后选择要求用最少比特数作编码的块或子块的组合组来代表该图像段，例如可选择两个8×8子块、6个4×4子块和8个2×2子块代表该图像段。
接着，正确地依次排列选择的块或子块的组合，然后对DCT系数值作进一步处理，如包括但不限于运用已知的技术进行频率加权、量化与编码(如可变长度编码)、为传输作好准备。于是，将压缩的图像信号供给至少一个图像加密器188。
数字音频信号一般传到音频压缩器192。较佳地，音频压缩器192用普通数字音频压缩算法处理多声道音频信息，而压缩的音频信号供给至少一个音频加密器196。或者，音频信号以不压缩但仍保持数字的格式予以传递和应用。
图像和音频加密器188与196运用任一种已知的加密技术对压缩的音像信号分别加密。图像和音频信号可用相同或不同的技术加密。在一实施例中，使用的加密技术包括对音像两种节目作实时数字序列扰码。
在图像和音频加密器196与188处，扰码器/加密器电路用时变电子密钥信息(一般每秒变几次)处理节目材料，然后把经扰码的节目信息存贮起来或在无线链路中通过空中发送，不被不拥有有关电子密钥信息(用来扰码节目材料或数字数据)的任何人辨认出来。
加密通常涉及对压缩信号的数字序列扰码或直接加密。“加密”与“扰码”可以互换使用，可理解成指任何一种应用任一密码术处理各种源的数字数据流的手段，以便利用秘密数字值(“钥”)生成的序列扰码、覆盖或直接加密所述数字流，没有密钥值的知识极难恢复原来的数据序列。
每个图像或音频节目都可应用特定的电子密钥信息，该信息用放映地点或剧院专用电子密钥信息加密后提供给获准放映该特定节目的剧院或放映地点。有条件访问管理器(CAM)124执行这一功能。在节目放映前，把演播厅解密存贮信息所需的加密的节目密钥发送或提供给授权的剧院。注意，存贮的节目信息可在获准的演映期开始前几天或几周发送，而加密的图像或音频节目钥则在获准的播放期刚开始之前发送或提供。也可用低数据率链路或可运输的存贮单元如磁盘或光盘、智能卡或其它带可擦存贮单元的装置传递加密的节目密钥。加密的解密钥还可以某种方式提供，以便控制特定剧院复合体或观众厅获准放映该节目的时间周期。
接收加密节目密钥的各剧院分系统104应用其观众厅专用密钥解密该值，并把该解密的节目密钥存入存贮装置或其它保密的存储器。要播放该节目时，较佳地与对称算法一起使用剧院或地点专用与节目专用的加密信息。该对称算法供加密器112用于以实时方式把加密的信号制备成现在解扰码/解密的节目信息。
现在回到图2，除了扰码以外，图像加密器188还可对图像节目加添通常在本质上为数字的“水印”或“指纹”。这涉及到把地点专用和/或时间专用目视标识符插入节目序列。即构成水印来指示用于显现的授权位置和时间，以便必要时更有效地跟踪非法复制源。水印可编制成在播放过程中频繁地以伪随机周期出现，而且不被观众看到。在以预定为正常传递速率显现解压缩的图像或音频信息期间，感觉不到该水印。但在图像或音频信息以明显不同于正常速率譬如以“非实时”或静止帧回放速率显现时，就可检测出水印。若发现未授权的节目复制，管理机构可读出数字水印信息，确定进行复制的剧院。这种水印技术逐步用来识别音频节目。
压缩加密的音像信号都送到复用器200。在复用器200，音像信息与时间同步信息一起复用，使音像流信息在剧院分系统104以时间对准方式播放。然后，节目打包器204处理该复用信号，把数据打包成节目流。通过把数据打包或形成“数据块”，在剧院分系统104(见图1)作解压缩期间，监视节目流，查找解压缩期间接收块的差错。剧院分系统104的剧院管理器128可以请求得到出错的数据块。因此，若有错，只需调换小部分节目而不是整套节目。可通过有线或无线链路请求少量数据块，因而提高了可靠性与效率。
或者，把节目的音像部分处理为独立的不同节目，这样就不用复用器200来复用音像信号，可将图像信号分开打包，从而运送的图像节目不包括音频节目，反之亦然。因此，只在播放时把音像节目组装成组合式节目，使不同的音频节目与图像节目组合以供各种用途，诸如改变语种、提供发布后更新或节目变动，以适合本地的团体标准等。对图像节目灵活地分配音频不同的多磁道节目的能力，在更改已发布节目和面向制片业现有的更大的多文化市场方面，极有利于将成本减到最小。
压缩/加密模块(CEM)控制器208即经编程以执行这里所述诸功能的软件控制的处理器，可构成压缩器184与192、加密器188与196、复用器200。即可将它们配置成通用化的功能硬件，包括各种在软件或固件程序控制下操作的可编程电子装置或计算机。或者它们用某种其它技术如通过ASIC或通过一个或多个电路卡组件构成，即构成专用的硬件。
音像节目流送到中枢存贮装置116。CEM控制器208主要负责监控整个压缩/加密器112。CEM控制器208通过将通用硬件装置或计算机编程为执行所需功能或应用专用硬件实现。如本文所述，网络管理器120(图2)通过中枢内部网络对CEM控制器208作网络控制。CEM控制器208利用已知的数字接口与压缩器184与192、加密器188与196、多路复用器200和打包器204通信，并控制这些单元的操作。CEM控制器208还还监控存贮模块116和这些装置间的数据传递。
较佳地将存贮装置116构建成一张或多张RHD、和DVD盘或其它大容量存贮媒体/媒介，其设计一般类似于剧院分系统104里的剧院存贮装置116。但本领域技术人员将认识到，在某些应用中可使用其它媒介，包括但不限于DVD(数字多用盘)或IBOD(“just a Bunch of Drivers”)。存贮装置116在压缩阶段接收来自节目打包器204的压缩加密的图像、音频和控制数据。存贮装置116的操作受CEM控制器208管理。
图3示出应用一个或多个RHD(可移动硬盘驱动器)308的观众厅模块132的操作。出于速度、容量和方便上的考虑，希望应用一个以上RHD308a～308n。在顺序地数据时，有些RHD具有“预取”特性，可按最近的命令历史预测下一读取命令，该预取特性有利于减少从盘读取顺序信息的时间。然而，若RHD接收不希望的命令，则会延长从盘读非顺序信息的时间，此时RHD的预取特性会使RHD的随机存取存储器被存满，要用更多的时间访问请求的信息。因此，拥有一个以上RHD有利于更快地读取顺序的数据流，如图像节目。而且，还有利于访问独立RHD盘上的第二组信息，诸如音频节目、加演尾、控制信息或广告，因为在单个RHD上访问这类信息更费时间。
这样，把压缩信息从一个或多个RHD308读入缓冲器284。播放模块140中的FIFD-RAM缓冲器284以预定速率接收来自存贮装置136的压缩信息部分。缓冲器284有足够的容量，使译码器144和后面的投影仪148不致信息过载或欠载。较佳地，FIFD-RAM缓冲器284的容量为100～200MB。应用缓冲器284是实践的必然结果，因为在从一个驱动器到另一个驱动器切换时有几秒钟的延迟。
压缩信息部分从FIFD-RAM缓冲器输出给网络接口288，后者向译码器144提供该压缩信息。较佳地，网络接口288是光纤信道仲裁型环状(FC-AL)接口。虽未特地图示，受剧院管理器128控制的切换网络接收播放模块140的输出数据，并把该数据导向指定的译码器144。应用开关网络可让任一指定播放模块140上的节目传给任一指定的译码器144。
准备收看节目时，节目信息从存贮装置136中检出后通过剧院管理器128传给观众厅模块132。译码器144用只供给授权剧院的密钥信息解密接收自存贮装置136的数据，并用与源发生器108所用的压缩算法相反的解压缩算法解压缩存贮的信息。译码器144包括一转换器(图3未示出)，把解压缩的图像信息转换成投影系统使用的图像显示格式(模拟或数字格式)，通过电子投影仪148显示图像。音频信息也经解压缩后送给观众厅的音响系统152，与图像节目一起播放。
现参照图3详述译码器144。译码器144处理准备目视投射到屏或表面上并用音响系统152可听地显现的压缩/加密节目。译码器144包括控制该译码器的控制CPU(中央处理单元)312，或者该译码器通过剧院管理器128受控。译码器还至少包括一个解包器316、缓冲器314、图像解密器/解压缩器320和音频解密器/解压缩器324。缓冲器可暂存解包器316的信息。上面标识的所有译码器144的单元可在一个或多个电路卡组件上实现。该电路卡组件可装在投影仪148上或附近的独立机壳里。顺便提一下，还可用密码智能卡328与控制CPU312和/或图像解密器/解压缩器320接口，用于传递与存贮单元专用密码键控信息。
解包器316识别和分离来自播放模块140、CPU312和/或剧院管理器128的各别控制、图像与音频包，控制包送给剧院管理器128，而图像和音频包分别送给图像和音频解密/解压缩系统324与320。读写操作以突发形式实现，因此缓冲器314把来自解包器316的数据平稳地流到投影设备。
剧院管理器128配制和管理操作安全性，监视剧院分系统104，包括外部接口、音像解密/解压缩模块324与320以及投影仪148与音响系统模块152。控制信息来自播放模块140、CPU312、剧院管理器系统128、遥控端口或本机控制输入端，如观众厅模块132机壳或底盘外面的控制面板。译码器CPU312还管理分配给各观众厅模块132的电子密钥。分配给观众厅模块132的预选的电子密码密钥与埋在音像数据中的电子密码密钥信息一起用于在音像信息作解压缩处理前先作解密。较佳地，CPU312把埋置在各观众厅模块132的软件里运行的标准微处理器用作基本的功能或控制单元。
此外，较佳地把CPU312配置成向剧院管理器128传送某些信息，保持各观众厅里的显现过程的历史。然后用返回链路或通过在预选时间可运送的媒体将这一显现过程信息传给中枢102。
图像解密/解压缩器320取得来自解包器316的图像数据流，作解密，添加水印，再组装原始图像在屏上显现。这一操作的输出一般对数字电影投影仪148提供标准的模拟RGB信号。通常，以实时方式解密与解压缩，以便实时播放节目材料。
图像解密/解压缩器320对图像数据流作解密与解压缩，与中枢102的图像压缩器184和图像加密器188的操作相反。在同一剧院分系统104中，各观众厅模块132可以处理和显示与其它观众厅模块132不同的节目，或者一个或多个观众厅模块132可同时处理和显示同一节目。或者，同一节目可在多台投影仪上显示，多台投影仪在时间上相互延迟。
解密处理应用先前提供的单元专用和节目专用电子密码密钥信息连同埋置在数据流里的电子密钥，对图像信息解密。对所有授权在各观众厅模块132上显现的节目，为各剧院分系统104设备了必要的密码密钥信息。
多级密码密钥管理器用于授权特定的显现系统显示特定节目。多级密钥管理器一般应用各授权剧院管理员128、特定图像和/或音频节目专用的电子密钥值和/或该图像和/或音频节目内的时变密码密钥序列。一般56比特或更长的“观众厅专用”电子密钥被编程入各观众厅模块132。
为传递和呈现密钥信息供使用，可用几种技术实现这一编程，例如可通过一链路使用上述的返回链路来传递来自有条件访问管理器124的密码信息。或者，可使用智能卡技术，诸如智能卡328、预编程快闪存储卡和其它已知的便携存贮装置。
例如，智能卡328经设计，该值一旦载入卡中就不能从智能卡存储器里读出。
运用物理与电子保密措施防止篡改该密钥信息并探测篡改或损害企图。存贮的该密钥可在探测出篡改企图时被擦除。智能卡电路包括一微处理器核心部件，含有软件实施的加密算法，通常为“数据加密标准”(DES)。智能卡能输入提供给它的值，用卡上的DES算法和预先存贮的观众厅专用密钥对这些值加密(解密)，并输出结果。或者，可用智能卡328直接把加密的电子密钥信息传给剧院分系统104中的电路，后者在使用时通过音像解密处理来处理这一密钥信息。
图像节目数据流运用逆ABSDCT算法或其它与中枢压缩器/加密器112应用的图像压缩对称的图像解压缩处理经历动态的图像解压缩。若图像压缩基于ABSDCT算法，则解压缩处理包括可变长度译码、逆频率加权、逆量化、逆差分四叉树(quad-tree)变换、IDCT和DCT块组合器解交织。用于解压缩的处理单元可用配置成该功能的专用硬件来实现，诸如ASIC或一个或多个电路卡组件。或者，可将解压缩处理单元构成标准单元或通用硬件，包括各种数字信号处理器或可编程电子装置或者在特种功能软件或固件程序控制下操作的计算机。可将多块ASIC构成处理图像信息，同时支持高图像数据率。
图像数据在输出供投影仪显示前，先加上数字水印。数据在输出给投影仪148显示其呈现的图像前，由解密器/解压缩器320加水印。
现参照图4，图中示出解密器/解压缩器320对图像加水印的有关部件。解密器/解压缩器320有一经压缩的数据接口(CDI)401，可接收来自解包器316解包的经压缩与加密的数据(见图3)。数据倾向于以突发方式移动与处理，故把收到的数据存入随机存储存储器402，后者较佳地为SDRAM器件等，直到被需要。输入到SDRAM存储器402的数据对应于图像数据压缩加密的版本，因此存储器402不必大得(相对而言)能存贮对应于大量图像帧的数据。
数据随时被CDI401从存储器402中取出而输出给解密电路403，并用DES(数据加密标准)密钥解密。该DES密钥在中央设施102(图1)作加密所专用，因此能解密进入的数据。数据在从中央设施发送前，还用无损技术压缩，包括Huffman或游程长度编码和/或有损技术，包括将块中数据值除以2的幂(即2或4或8等)的块量化。因此，解密器/解压缩器320包括对解密数据解压缩的解压缩器，如逆量化块(Huffman/IQB)解压缩器404。以Huffman/IQB解压缩器404来的解压缩的数据代表DCT域的图像数据。
由于该系统已经包括执行DCT压缩技术所需的硬软件，尤其是上述压缩数据的ABSDCT压缩技术，所以可用这些硬软件将水印埋入DCT域的图片。当然可用其它变换方法，但因系统中已有该硬件，所以这是最经济的办法。
因此，来自解压缩器404的数据输入水印处理器405，以下述方法加水印。然后将来自水印处理器405的数据输入逆DCT变换电路406，把数据从DCT域转换成像素域的图像数据。
这样产生的像素数据输入帧缓冲器接口407和相关联的SDRAM存储器408。帧缓冲器接口407和存储器408用作缓冲器，其中保存的像素数据由图像处理器409以适合的像素格式重建。SDRAM存储器408的容量与同压缩数据接口401关联的SDRAM存储器402的大小相似。但因输入帧缓冲器接口407的数据代表像素域图像，故只有较少量的图像帧数据能存贮在SDRAM存储器408里。这不成问题，因为帧缓冲器接口407的作用只是重排来自逆DCT电路的数据，提供给像素图像处理器409以显示速率重新格式化。
解压缩的图像数据经数/模转换，将模拟信号输出给投影仪148，显示由图像数据表示的图像。投影仪148在屏上显现电子方式表示的节目。高品质投影仪以先进技术为基础，如用液晶光闸(LCLV)法处理光学或图像信息。投影仪148接收来自图像解密/解压缩器320的图像信号，通常为普通红绿兰(RGB)视频信号格式。或者，可用数字接口把解压缩的数字图像数据传给投影仪148，以免作数/模处理的需要。投影仪148的监控信息传递，通常通过数字串行接口由控制器312提供。
图5详细示出水印处理器405，它是一种可配置的系数调制器，其中诸寄存器存贮了水印标识信息，并决定哪些盘要加标记及标记的轻重。
在数据输出给投影仪显示前，水印处理器405将觉察不到的投影仪标识码与时间戳埋入连续的视频帧。该标识编码法能经受基本的图像处理，如分辨率标定与剪切。虽然可能涉及更复杂的攻击，如帧间求平均、多源片段串通与图像卷绕等，但是超出了偶然的视频资源盗窃。将水印信息插入视频数据，在时间不超过5分钟的活动图像节目的任意邻接片断期间，可读出水印所含的所有信息。
水印处理器405应用的DES引擎被键控到节目密钥，这样做有三个目的：首先，因序列与非线性噪声发生器相连系，故无法预测水印图案；其次，水印为各个节目专用，保证盗窃者无法篡改，不管是否相容于另外的节目还是了解水印技术；再次，由于水印隐蔽在噪声类随机序列即由DES引擎生成的码中，故觉察不到。
假定视频盗窃者知道他在偷窃的电影材料包含某种原始的水印，他可能无法感觉到它或从将它剥离图像，但可用下述诸方法改变它。
在节目被录制到电视摄像机等设备上时，会发生分辨度标定与剪切等操作。数字电影显示格式能像256×1088这么大；而大多数消费类设备被限于最大为800×600像素(SVHS)。这意味着分辨度标定操作，还可能有剪切操作。视频盗窃者可以决定捕获图像的全幅(信箱(letterbox)格式)还是其一部分(摇摆镜头与扫描)。
在用同一景像的两个视频帧平均出加水印的区域时，要作帧间求平均等复杂的操作。当电视摄像机中的电荷耦器件(CCD)把投影仪的24或30fps转换成其内部刷新速率时，会出现该帧间求平均的一种形式。
以不同的投影仪以不同的水印标识码捕获同一节目序列时，会出现另一种复杂操作工作。可以比较几组帧来识别帧的哪些部分作了记号并作平均。该法的一种变型即串通法用节目的两个复制品识别有标记部分，再经修改而制出第三复制品的伪特征。另一种复杂操作是图像卷绕，涉及对每一帧应用几何变换。根据该方法，图像位略移到新的位置，使图像似乎保持原样，但水印检测器却无法检测出这些比特。
水印处理器405包括许多寄存器421～425，它们保存着水印处理所使用的诸变量。寄存器421与422保存的数据分别识别投影仪(哪一台投影仪和哪一家剧院)和节目显示时间。将投影仪身份数据和时间戳数据输入给纠错单元427，在此应用前向纠错即卷积编码。来自纠错单元427的纠错的数据与来自寄存器423的扩展系数一起输入给扩展块429，后者扩展来自纠错单元427的各位，使水印数据更能抵抗短期操作。在每个输入位进到下一位之前，扩展块429执行的扩展功能可以例如复制多次，这能能使该数据在帧内被扩展，码按逐帧变化，或者在若干帧内被扩展，码在预定的帧数之后变化。
水印处理器405还包括DES引擎432，它生成的DES码完全与DES解密单元403(图4)使用的DES码无关。DES解密单元403使用的DES密钥适合对来自中央设施(图1)的数据作加密与解密，而DES引擎432生成的DES密钥专用于放影片的剧院和/或投影仪I。
用DES引擎432产生伪随机噪声(PN)序列，用于将水印数据埋入电影位。节目开始时，节目密钥从寄存器424载入DES引擎432，在整个节目中使用。各帧开始时，用当前帧数装载初始矢量。将DES引擎432配置成输出反馈模式，这样就产生对每个节目的每一帧独特的长期PN序列。这样产生的长PN序列被输出给异一或(XOR)组合器433，按逐位原则与来自扩展块429的数据组合。
幅度控制块434识别各被标记的DCT系数的电平。幅度控制方法是测定每个DCT系数的幅值，再用诸DCT系数幅度来索引查表中的数据。系数幅度确定为绝对系数值的log2。DCT变换域的优点在于能适合水印，因为水印取决于原始图像诸DCT系数的强度值。水印强度值大的DCT系数中做得很强，在DCT值小的区域被衰减。
尽管可以使用任一种彩色分量，但是图5示出只把图像亮度(y)分量的DCT系数输入到幅度控制块434(实际上输入水印处理器405)。该例中，与图像不同的彩色分量(CR与CB)相关的DCT系数绕过整个水印处理器405，因为色差分量(CR与CB)本身不能用于产生有意义的图像，倒是亮度(y)分量可建立图像的黑白版本。处理y分量的DCT系数减少了处理开销。在另一实施例中，对水印处理器输入CR和/或CB分量。
幅值控制块434产生的幅值传给标记控制块436，该标记控制块436控制作标记分量的实际选择，它决定在哪一类子块中标记哪一个DCT系数。任何块大小(16×16、8×8、4×4、2×2)都可标记，无论该块是否明显地感觉得到。在一实施例中，明显感觉得到的和其它块都作标记。在另一实施例中，明显感觉得到的块不作标记。标记控制块436转换来自XOR组合器433的水印值，若水印位是零(0)，就转换成负值(-1)，若水印位是一(1)，则转换成正值(+1)。标记控制块436还决定是否将水印数据真的引入亮度分量的DCT系数，为此要检查该系数值和/或来自幅值控制块的幅值以及关于DCT系数的其它信息(包括块大小)。通常，不对log2值为零的系数加水印，否则会将噪声引入图像，而这类噪声可能在图像中看得出，故不能接受。要加水印时，要把正(+1)或负(-1)值加到亮度(y)数据。
来自标记控制块436的数据被输入加法器438，在这里它们被加到图像亮度分量的DCT系数。这样即把水印数据加到了图像数据里，又保持在DCT域中。除了DC分量，所有DCT系数均被视为应用水印的候选者。数据的应用特别地依赖于系数的幅度。对DCT系数加水印数据将对图像中某一区域有影响，因为每个DCT系数都对图像中若干像素有贡献。因此，要对几乎整个图像而不只是选择的图像部分加水印，这样易使水印更能耐受诸如上述的攻击。
技术人员将明白，水印被构成指示授权显现的地点与时间，以便更有效地跟踪非法复制源。在播放过程中，水印以频繁但确定的周期出现，而且观众看不见。在以预定为正常传递速率显现解压缩的图像或音频信息期间，感觉不出该水印。但在以明显不同于该正常速率的速率如较慢的“非实时”或静止帧播放速率显现图像或音频信息时，水印虽然感觉不到，但可被检测出来。若发现了未经授权的节目复制，管理当局就能读出数字水印信息，确定复制的影院。
将水印处理器405如此产生的加水印DCT数据输入逆DCT单元406，在这里转换成参照图4说明的像素数据。于是，解密器/解压缩器320就对输入的数据解密、解压缩、加水印，把数据从DCT域转换到像素域，并将像素重构成适合投影仪148显示该图像的格式。
图3的音频解密器/解压缩器324以类似的方式操作音频数据，虽然它不对音频信号加代表水印或指纹的数据。当然，需要的话，也可用这种水印技术识别音频节目。音频解密器/解压缩器324从解包器316中取出音频数据流进行解密，再重新组装原始音频供剧院的扬声器或音响系统152播放。该操作的输出向音响系统152提供标准的线电平音频信号。
与图像解密/解压缩器320相似，音频解密器/解压缩器324的操作与中枢102的音频压缩器192和音频加密器196的操作相反。解密器324利用来自密码智能卡328的电子密钥和嵌在数据流里的电子密钥对音频信号解密，再对解密的音频数据解压缩。
被执行的音频解压缩的算法与中枢102使用的音频压缩算法呈对称。解压缩多条音频声道(有的话)。音频声道数取决于特定观众厅或显现系统的多音响声音系统的设计。中央中枢102还可发送附加音频声道来增强音频节目，以便提供多语言声道和为弱视听众的音频提示。该系统还可为弱听观众提供与图像节目同步的附加数据轨道，如多媒体专用效果轨道、字幕与专用目视提示轨道。
如前所述，音频与数据轨道可与图像节目时间同步，或者异步显现而无须时间同步。图像节目可以包括单帧(即静止像)、单帧静止像序列或持续时间有短有长的活动图像序列。
必要时，可将音频声道提供给音频延迟单元，后者插入使音频与有关图像帧同步所需的延迟。然后各声道经历数一模转换，对音响系统152提供所谓的“沿线电平”输出。即由数字数据生成的合适模拟电平或格式信号以驱动适当的音响系统。在大多数剧院音响系统中，沿线电平音频输出通常使用标准的XLR或AES/EBU连接器。
再参照图3，译码器底盘144包括光纤信道接口288、解包器316、译码控制器或CPU312、图像解密器/解压缩器320、音频解密器/解压缩器304和密码智能卡328。译码器底盘144是一种牢固、自包容的底盘，还装有加密智能卡328接口、内部电源和/或稳压、冷风扇(必要的话)、本机控制面板和外部接口。本机控制面板可以应用任一种已知的输入装置，如嵌入了LED指示器的隔膜开关平面板。本机控制面板通常应用或构成铰链式检修门，可进入底盘内部作保养。该门有安全锁，防止未授权进入、偷窃或篡改该系统。安装期间，把含有加密密钥信息(观众厅专用钥)的智能卡328装在译码器底盘144内，被紧固在锁住的前面板后面。密码智能卡插槽只有在紧固的前面板内才能触及。图像解密器/解压缩器320输出给投影仪148的YIQ信号，以某种方式牢固地连接在译码器底盘144内，在译码器底盘144装到投影仪机壳时不能访问该YIQ信号。在译码器144未正确装到投影仪148时，可用保安联锁装置防止操作译码器144。
音响系统152在剧院扬声器上播出节目的音频部分，较佳地从音频解密器/解压缩器324接收多达12声道的数字或模拟格式的标准格式音频信号。
或者，可将播放模块140和译码器144集成为单个播放译码单元132。组合播放模块140和译码模块148可节约成本与访问时间，因为只要用单个CPU(292或312)就可起到播放模块140和译码器144的双重作用。播放模块140与译码器144的组合也不要求使用光纤信道接口288。
若希望有多个观看地点，就在任一存贮装置136上将信息配置成向不同的观众厅传递单个图像节目的压缩信息，在时间上相互有一预选的可编程偏移或延迟。在向选择的多个观众厅几乎同时显现单个图像节目时，这些预选的可编程偏移做成基本上为零或极小。在其它时间，可将这些偏移置成几分钟到数小时，视存储器配置与容量而定，以提供极为灵活的显现时间表，这便于剧院综合体更好地迎合显现头轮影片等事件的市场需求。
图6更详细地示出剧院管理器128。参照图6，剧院管理器128操作监控整个显现或剧院分系统104，或者剧院综合体内的一个或多个观众厅模块132。剧院管理器128还可利用节目控制装置或机构根据一个或多个收到的各别音像节目建立节目组，在授权期内安排在观众厅系统上显现。
剧院管理器包括剧院管理处理器336，可选任地包含至少一个调制解调器340或其它与返回链路接口的装置，以将消息送回中枢102。剧院管理器128可以包括监视器等视频显示单元和键盘等用户接口装置，它们可以驻留在剧院综合体管理器的办公室、票房或便于剧院经营的任何其它合适的地点。
剧院管理处理器336一般是标准的商业或商务级计算机，与网络管理器120和有条件访问管理器124(图1)通信。较佳地，用调制解调器340与中央中枢102联系。调制解调器340通常是驻留于或连接处理器的标准的电话线调制解调器，接至标准双线电话线而回传至中央中枢102。或者，剧院管理处理器336与中央中枢102之间的通信用其它低数据率通信方法发送，诸如因特网、专用或公共数据网络、无线或卫星通信系统，对此可将调制解调器340配置成提供合适的接口结构。
剧院管理器128让每个观众厅模块132与各存贮装置136通信。剧院管理模块接口包括一缓冲存储器，使信息突发脉冲串可从剧院存贮装置136用剧院管理接口126以高数据率传递，并被观众厅模块132的其它单元以较慢的速率处理。
剧院管理器128与网络管理器120和/或有条件访问管理器124之间传送的信息，包括请求重新传输剧院分系统104收到的有不可纠正位错的信息部分、监控信息、操作报告与报警及密码密钥信息。传送的消息可受密码保护，以提供窃听型保密性和/或验证与审核。
剧院管理器128可配置成提供显现系统的全自动操作，包括播放/显示、安全性和网络管理功能的控制，还可控制外围剧院功能，如票子储备与销售、核准经营和环境管理。或者，可用人工介入来补充控制某些剧院经营。剧院管理器128还可与剧院综合体中某些现有的控制自动系统接口，以控制或调整这些功能。众所周知，准备使用的系统将取决于现有的技术和具体剧院的要求。
通过控制剧院管理器128或网络管理器120，本发明一般支持在多台显示投影仪上同时播放和显示录制的节目。而且在剧院管理器128或网络管理器120的控制下，即使剧院分系统104只需要接收一次节目，通常就能授权某节目播放多次。安全性管理可以控制允许各节目的播放时间和/或次数。
通过网络管理模块112对剧院管理器128的自动控制，提供的一装置用于自动地存贮和显现节目。此外，远离中央设施的地点具有运用控制单元控制某些预选的网络操作的能力。例如，电视或影片演播室可自动控制来自中央位置诸如演播办公室的影片或其它显现材料的发售，并考虑到市场需求的迅速变化或对显现内容的反应或其它本领域所知的原因，几乎能立即更改显现内容。
剧院分系统104可用剧院接口网(未示出)与观众厅模块132相连。剧院接口网包括一局域网(电学或光学)，在剧院分系统104提供本地的节目路由。节目贮存在各存贮装置136内，通过剧院接口网传给剧院分系统104的一个或多个观众厅系统132。剧院接口网126可用任一呈现出适当数据传递率、连接性与可靠性的许多标准局域网结构中的任一个实现，如仲裁环路、交换型或面向中枢的网络。
如图1所示，各存贮装置136对授权播放和显示的节目材料提供本地存贮。存贮系统可在各剧院系统集中，此时剧院存贮装置136让剧院分系统104在一个或多个观众厅里构成显现事件，每次供若干观众厅共用。
根据容量，剧院存贮装置136一次可存贮若干节目。该剧院存贮装置136可用局域网连接成在任一授权的显现系统(即投影仪)上播放和显现任何节目，而且可在两个或更多显现系统上同时播放同一节目。
先已参照一较佳实施例描述了本发明，应该理解，有关实施例仅用于举例，具备有关知识和技能的人可作出修正和变更而不违反所附权项及其等效文件提出的本发明的精神与范围。

Claims (70)

1.一种把代表水印的数据施加到代表图像的数据上的设备，其特征在于，所述设备包括：
地点与时间数据的源；
差错编码单元，它被连接成用于接收所述地点与时间数据，对所述地点与时间数据应用一前向纠错算法，并且从中输出经差错编码的数据；
扩码单元，它被耦合成用于接收所述经差错编码的数据，通过从中重复多次输出部分经差错编码的数据，来扩展所述经差错编码的数据，从而产生经扩展的数据；
DES码发生器，用于生成和输出代表DES码的数据；
组合器，用于组合所述经扩展的数据和所述DES码，并且输出代表一地点与时间专用水印的水印数据；
接收机，用于把包含有代表图像的所述数据的信号接收为变换空间内的DCT系数，所述数据是在一信号媒体上以编码与压缩的形式接收的，并所述接收机用于接收一设备专用密钥；
译码电路，它对所述设备专用密钥作出响应，用于对接收到的信号译码和解压缩，以恢复代表图像的所述数据；
控制电路，用于分析所述图像数据的至少一个分量，以确定其属性并输出代表所述属性的信号；
标记控制单元，它被耦合成用于接收来自所述控制电路的信号、来自所述源的图像数据和来自所述组合器的水印数据，并且根据所述属性的特征与所述图像数据的特征，对所述图像数据加所述水印数据；
逆DCT变换电路，它被连接成用于接收经加水印的图像数据，并将其从在变换空间中作为DCT系数的代表图像的数据转换到在像素空间中代表图像的数据；
像素处理器，它被连接成用于接收在像素空间中代表图像的数据，并且把所述像素数据转换成一种适合于显示的格式；和
投影仪，它被连接成用于接收来自所述像素处理器的经格式化的像素数据，并且投射由此代表的图像。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括节目密钥数据的源和用于唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据的源，其中所述DES码发生器与所述源相连，以便从中接收所述帧索引数据，并且根据所述帧索引数据与所述节目密钥数据，生成一DES码。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括节目密钥数据的源和用于唯一识别一活动图像中预定帧数的帧索引数据的源，其中所述DES码发生器与所述源相连，以便从中接收所述帧索引数据，并根据所述帧索引数据与所述节目密钥数据，生成一DES码。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述组合器包括一异或XOR门电路，用于按XOR功能、以逐位原则组合所述经扩展的数据与所述DES码。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述控制电路被连接成用于接收代表图像亮度分量的数据，并被配置成将所述亮度分量的幅度值确定为对所述亮度分量值取log2，作为所述属性。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述标记控制单元被安排成从所述水印数据生成一正值或负值，作为一生成值，并且当对所述亮度分量值取log2大于一预定阈值时，在所述图像数据上加上所述生成值。
7.一种把代表水印的数据加到代表图像的数据上的设备，其特征在于，所述设备包括：
用于提供地点与时间数据的装置；
用于接收所述地点与时间数据的装置，用于对所述地点与时间数据应用差错编码，并从中输出经差错编码的数据；
扩展装置，它被耦合成用于接收所述经差错编码的数据，对所述经差错编码的数据应用一扩展函数，并从中输出经扩展的数据；
用于生成和输出代表一伪随机码的数据的装置；
用于组合所述经扩展的数据和所述伪随机码并输出代表一地点与时间专用水印的水印数据的装置；
用于提供在变换空间中代表图像的图像数据的装置；
用于分析所述图像数据的至少一个分量以确定其属性并输出代表所述属性的信号的装置；和
标记装置，它被耦合成用于接收代表所述属性的信号、所述图像数据和所述水印数据，并且根据所述属性的特征与所述图像数据的特征，对所述图像数据加所述水印数据。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于生成和输出代表一伪随机码的数据的所述装置被配置成对所述地点与时间数据应用一前向纠错算法。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述扩展装置被配置成根据一扩展系数应用所述扩展函数。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述扩展装置被配置成应用一扩展函数，其中所述经差错编码的数据中的各位被重复多次。
11.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于生成和输出代表一伪随机码的数据的所述装置包括一DES引擎。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括用于提供节目密钥数据的装置，其中所述DES引擎连接至所述提供装置以从中接收所述节目密钥数据，并根据所述节目密钥数据生成一伪随机码。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括用于提供唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据的装置，其中所述DES引擎连接至用于提供帧索引数据的所述装置，以从中接收所述帧索引数据并根据所述帧索引数据生成一伪随机码。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括用于提供唯一识别一活动图像中预定帧数的帧索引数据的装置，其中所述DES引擎连接至用于提供帧索引数据的所述装置，以从中接收所述帧索引数据并根据所述帧索引数据生成一伪随机码。
15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，还包括用于提供唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据的装置，其中所述DES引擎连接至用于提供帧索引数据的所述装置，以从中接收所述帧索引数据并根据所述帧索引数据与所述节目密钥数据生成一伪随机码。
16.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述组合装置包括一异或XOR门电路，用于按XOR功能、以逐位原则组合所述经扩展的数据和所述伪随机码。
17.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于分析图像数据的至少一个分量的所述装置被连接成用于接收代表图像之亮度分量的数据。
18.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于分析图像数据的至少一个分量的所述装置被连接成用于接收代表图像之色度分量的数据。
19.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于分析图像数据的至少一个分量的所述装置被配置成把一幅度值确定为所述属性。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述幅度被确定为对所述图像数据之所述分量的值取log2。
21.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述标记装置被安排成从所述水印数据生成一正值或负值，作为一生成值，并根据所述属性的所述特征，对所述图像数据加所述生成值。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，用于分析图像数据的至少一个分量的所述装置被配置成将一幅度值确定为所述属性，而所述特征是所述幅度值大于一预定阈值。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，将所述幅度确定为对图像数据之所述分量的值取log2。
24.如权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括：
用于在一信号媒体上以编码与压缩形式接收包含代表图像的数据的信号并接收一设备专用密钥的装置；
译码装置，它对所述设备专用密钥作出响应，用于对接收到的信号译码和解压缩，从而恢复代表图像的数据。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述信号作为数据包在所述媒体上传送，用于接收信号的所述装置包括用于接收所述数据包的数据接口装置。
26.如权利要求24所述的设备，其特征在于，用于接收信号的装置被安排成通过一媒体接收所述设备专用密钥，而所述媒体不同于从其接收经编码与经压缩数据信号的媒体。
27.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述信号是经DES加密法编码的，而所述译码电路包括一DES解密引擎。
28.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述信号是经无损压缩技术压缩的。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述无损压缩技术包括行程编码。
30.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述信号是经有损压缩技术压缩的。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述有损压缩技术包括块量化。
32.如权利要求24所述的设备，其特征在于，还包括逆变换装置电路，它被耦合成用于接收加水印的图像数据，并将所述加水印的图像数据从变换空间中代表图像的数据转换到像素空间中代表图像的数据。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，还包括像素处理装置，它被耦合成用于接收像素空间中代表图像的数据，并把所述像素数据转换成适合一投影仪显示的格式。
34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，还包括一接口装置，用于缓冲来自所述逆变换装置的数据，以提供给所述像素处理装置。
35.如权利要求33所述的设备，其特征在于，还包括显示装置，它被耦合成用于接收来自所述像素处理装置的经格式化的像素数据，并且显示由所述像素数据代表的图像。
36.一种对代表图像的数据施加代表水印的数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供地点与时间数据；
对所述地点与时间数据应用一前向纠错算法，以产生经差错编码的数据；
对经差错编码的数据应用一扩展函数，通过多次重复部分经差错编码的数据而形成经扩展的数据；
生成代表一DES码的数据；
组合所述经扩展的数据和所述DES码，形成代表一地点与时间专用水印的水印数据；
把包含有代表图像的所述数据的信号接收为变换空间中的DCT系数，所述数据是在一信号媒体上以编码与压缩形式接收的；
接收一设备专用密钥；
响应于所述设备专用密钥，对接收到的信号译码和解压缩，从中恢复代表图像的数据；
分析图像数据的至少一个分量，以确定其属性并形成代表所述属性的信号；
根据所述属性的特征和所述图像数据的特征，对所述图像数据加上所述水印数据；
把加水印的图像数据从作为变换空间中DCT系数的代表图像的数据转换到像素空间中代表图像的数据；
把所述像素数据转换成一种适合于显示的格式；和
投射由所述经格式化的像素数据代表的图像。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括：
提供节目密钥数据；
提供用于唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据和所述节目密钥数据，生成DES码。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括：
提供节目密钥数据；
提供用于唯一识别一活动图像中预定帧数的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据和所述节目密钥数据，生成DES码。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括按XOR功能、以逐位原则组合所述经扩展的数据和所述DES码。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于还包括：
接收代表图像之亮度分量的数据；和
把亮度分量的幅度值确定为对所述亮度分量值取log2，作为所述属性。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，还包括：
从所述水印数据生成一正值或负值，作为一生成值；和
当对亮度分量值取log2大于一预定阈值时，对所述图像数据加上所述生成值。
42.一种对代表图像的数据施加代表水印的数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供地点与时间数据；
对所述地点与时间数据应用差错编码，产生经差错编码的数据；
对所述经差错编码的数据应用一扩展函数，产生经扩展的数据；
生成代表一伪随机码的数据；
组合所述经扩展的数据和所述伪随机码，产生代表一地点与时间专用水印的水印数据；
在变换空间中提供代表图像的图像数据；
分析图像数据的至少一个分量，确定其属性以产生代表所述属性的信号；和
根据所述属性的特征和所述图像数据的特征，对所述图像数据加上所述水印数据。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括对所述地点与时间数据应用一前向纠错算法。
44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括根据一扩展系数应用所述扩展函数。
45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括应用一扩展函数，其中所述经差错编码的数据中的各位被重复多次。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，利用DES引擎生成伪随机码发生器。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括接收所述节目密钥数据，并根据所述节目密钥数据生成一伪随机码。
48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括：
提供用于唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据生成一伪随机码。
49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括：
提供用于唯一识别一活动图像中预定帧数的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据生成一伪随机码。
50.如权利要求47所述的方法，其特征在于还包括：
提供用于唯一识别一活动图像中每一帧的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据和所述节目密钥数据生成一伪随机码。
51.如权利要求47所述的方法，其特征在于还包括：
提供用于维一识别一活动图像中预定帧数的帧索引数据；和
根据所述帧索引数据和所述节目密钥数据生成一伪随机码。
52.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括按XOR功能、以逐位原则组合所述经扩展的数据和所述伪随机码。
53.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括提供代表图像之亮度分量的数据。
54.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括把一幅度值确定为图像的所述属性。
55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，所述幅度被确定为对图像数据的分量值取log2。
56.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述水印数据生成一正值或负值，作为一生成值；和
根据所述属性的所述特征，对所述图像数据加上所述生成值。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，还包括将一幅度值确定为所述属性，其中所述特征是所述幅度值大于一预定阈值。
58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，所述幅度被确定为对图像数据的分量值取log2。
59.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括：
在一信号媒体上以编码与压缩形式接收包含代表图像的数据的信号；
接收一设备专用密钥；和
响应于所述设备专用密钥，对接收到的信号译码与解压缩，以从中恢复代表图像的数据。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述信号作为数据包在所述媒体上传送。
61.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述设备专用密钥通过一媒体接收，而所述媒体不同于从其接收所述经编码与经压缩数据信号的媒体。
62.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述信号是经DES加密法编码的。
63.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述信号是经无损压缩技术压缩的。
64.如权利要求63所述的方法，其特征在于，所述无损压缩技术包括行程编码。
65.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述信号是经有损压缩技术压缩的。
66.如权利要求65所述的方法，其特征在于，所述有损压缩技术包括块量化。
67.如权利要求59所述的方法，其特征在于，还包括把加水印的图像数据从在变换空间中代表图像的数据转换到在像素空间中代表图像的数据。
68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，还包括把所述像素数据转换成一种适合投影仪显示的格式。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，还包括显示由所述像素数据代表的图像。
70.一种水印系统，用于施加代表一活动图像的数据从而产生加水印的图像数据，所述加水印的图像数据被输出给显示装置以显示由此代表的所述活动图像，其中用于识别所述系统、所述图像和所述图像显示中至少一个的系统信息被卷积编码与扩展，而用于识别所述系统、所述图像和所述图像显示中至少一个的信息被加密，产生水印数据，所述水印数据被加到除了其值低于一预定电平的数据以外的几乎所有代表所述活动图像的数据上，以便尽量减少由所述水印引入所述图像的可见噪声和其它人为假像。
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