JP5554658B2 - オーディオ電子透かし埋め込み装置およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、オーディオ信号に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置およびプログラムに関するものである。
近年、ディジタルオーディオコンテンツに対する需要は非常に高く、それをセキュアに配信するための技術が求められている。それを実現するための１技術として電子透かしがよく用いられる。
ディジタルオーディオ信号に電子透かし情報を埋め込む、および検出する技術として種々の手法が提案されているが、そのための代表的な手法として、特許文献１に掲げるように、拡散用のＰＮ信号（疑似ランダム系列）を鍵情報とし、オリジナルのオーディオ信号のエコー成分を前記ＰＮ信号を利用して拡散して、電子透かしを埋め込み、さらに検出側では、電子透かしが埋め込まれた信号を適宜変換した上で、前記ＰＮ信号との相関を見ることにより電子透かしの埋め込み有無を判断する装置が提案されている。
また、特許文献２として、疑似ランダム系列を用いて原信号を拡散する方法に対し、そのロバスト性を高めるための手法を提案している。
また、電子透かしを２重にかつ逆位相で埋め込むことで、ロバスト性を向上させる手法も提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、特定のスペクトル成分のみを持つ個所または無音の箇所では電子透かしを正しく検出できないという問題がある。電子透かしを強く埋めることで正しく検出できるようになるが、その場合音質に影響を及ぼすことになる。
また、特許文献２に記載の発明では、透かしを特定する為の相関値のピークを取得する必要があるが、このピークは透かしを埋めた個所にぴったりと一致しない限り現れないはずである。よって、透かし情報の有無の判定のために音声信号サンプルの塊を１サンプルずつスライドさせながら取得する必要があるため、処理が重くなるという問題が生ずる。この問題は特許文献１に記載の発明についても同様のことが言える。
また、電子透かしを２重にかつ逆位相で埋め込む手法であっても、無音の箇所への対応が困難になるという問題がある。
したがって、本発明は、特定のスペクトル成分のみを持つ箇所または無音の箇所でも電子透かしを検出できるようにロバスト性を高め、さらに電子すかしを埋めた位置を高速に検出可能な電子透かし埋め込み装置およびプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を実現するため本発明による電子透かし埋め込み装置は、入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置において、前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、前記入力されたオーディオ信号の信号値または信号の特性に基づき、前記拡散された信号を適応的に変換する透かし強度調整手段と、前記拡散された信号または前記変換された信号を埋め込む畳み込み手段とを備え、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
また、前記透かし強度調整手段は、前記拡散された信号と前記入力されたオーディオ信号との振幅比または電力比に基づき、前記拡散された信号の大きさを調整することも好ましい。
また、前記透かし強度調整手段は、前記拡散された信号より前に位置する信号と前記入力されたオーディオ信号との振幅比または電力比に基づき、前記拡散された信号の大きさを調整することも好ましい。
上記目的を実現するため本発明による電子透かし埋め込み装置は、入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置において、前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、微小疑似ランダム信号を重畳することで、前記入力されたオーディオ信号を適応的に変換する信号値変換手段と、前記拡散された信号を埋め込む畳み込み手段とを備え、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
また、前記微小疑似ランダム信号を重畳は、前記オーディオ信号の音量が所定の閾値より低い場合に行うことも好ましい。
また、前記微小疑似ランダム信号を重畳は、前記オーディオ信号の周波数スペクトルが一部の周波数のみに存在する場合に行うことも好ましい。
上記目的を実現するため本発明による電子透かし埋め込みプログラムは、入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込むコンピュータを、前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、前記入力されたオーディオ信号の信号値または信号の特性に基づき、前記拡散された信号を適応的に変換する透かし強度調整手段と、前記拡散された信号または前記変換された信号を埋め込む畳み込み手段として機能させ、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
上記目的を実現するため本発明による電子透かし埋め込みプログラムは、入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込むコンピュータを、前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、微小疑似ランダム信号を重畳することで、前記入力されたオーディオ信号を適応的に変換する信号値変換手段と、前記拡散された信号を埋め込む畳み込み手段として機能させ、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせる。
本発明によれば、もとの音源の如何にかかわらず電子透かしを埋め込むことができるようになる。また、電子透かし埋め込みによる音質の劣化を抑制することができるようになる。
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態における電子透かし埋め込み装置の第１の構成例を示す。図２は、本発明の実施形態における電子透かし埋め込み装置の第２の構成例を示す。図３は、本発明の実施形態における電子透かし検出装置の構成例を示す。本実施形態は、入力されたオーディオ信号を、一定の遅延量で遅延したＰＮ系列信号で拡散することを２回繰り返す。また、本発明の第１の構成例は、入力されたオーディオ信号の信号値そのもの、もしくは信号の特性に基づき、電子透かしとして加える信号を適応的に変換した上で電子透かしを重畳する。本発明の第２の構成例は、電子透かしを加える前のオーディオ信号そのものを適応的に変換した上で電子透かしを重畳する。
電子透かし埋め込み装置１は、電子透かし情報をオーディオ信号に埋め込み、電子透かし埋め込み済みオーディオ信号を出力する。第１の構成例の電子透かし埋め込み装置１は、時間遅延部１１ａ、時間遅延部１１ｂ、時間拡散部１２ａ、時間拡散部１２ｂ、畳み込み部１３ａ、畳み込み部１３ｂ、疑似ランダム系列発生器１４、反転部１５、透かし強度調整部１６ａ、および透かし強度調整部１６ｂを備えている。
時間遅延部１１ａ、時間遅延部１１ｂは、遅延情報として遅延量α、βがそれぞれ入力され、入力されたオーディオ信号のフレームをそれぞれ遅延量α、βだけ遅延させ、時間拡散部１２ａ、時間拡散部１２ｂに送出する。ここで、フレームとは時間拡散をさせる単位を意味する。疑似ランダム系列発生器１４は、ＰＮ系列信号（拡散信号）を作成して時間拡散部１２ａ、反転部１５へ送出する。反転部１５は、入力されたＰＮ系列信号のビットを反転させ、時間拡散部１２ｂへ送出する。時間拡散部１２ａ、時間拡散部１２ｂは、時間α、βだけ遅延されて入力されたフレームを、ＰＮ系列信号、反転されたＰＮ系列信号で時間軸上に拡散し新たなフレームを作成して、畳み込み部１３ａ、畳み込み部１３ｂへ送出する。畳み込み部１３ａは、外部から入力された原フレームと時間拡散部１２ａから送出されたフレームに畳み込み処理を実施する。
ここで、透かし強度調整部１６ａおよび透かし強度調整部１６ｂは、畳み込みの強度をフレームごとに調整することができる。例えば、ＰＮ系列信号で時間拡散された信号と外部から入力された原フレーム、または畳み込み部１３ａから入力されたフレームの振幅比もしくは電力（パワー）比に基づき、時間拡散された信号の大きさを調整したうえで入力フレームに重畳することができる。または、当該フレームより前に位置するフレームの時間拡散された信号と入力されたフレームの振幅比もしくは電力（パワー）比に基づき、当該フレームの時間拡散された信号の大きさを調整したうえで原フレームに重畳することも可能である。
畳み込み部１３ｂは、畳み込み部１３ａから出力されたフレームと時間拡散部１２ｂから送出されたフレームに畳み込み処理を実施し、電子透かし埋め込み済みオーディオ信号を出力する。
第２の構成例の電子透かし埋め込み装置１は、第１の構成例の電子透かし埋め込み装置１の透かし強度調整部１６ａおよび透かし強度調整部１６ｂの代わりに、信号値変換部１７を備えている。
信号値変換部１７は、入力オーディオ信号がいかなる場合においても、埋め込まれた電子透かしを検出できるようにするために、該信号が無音もしくは単一スペクトルの場合は、微小な疑似ランダム信号（ホワイトノイズに代表されるもの）を加える。なお、無音もしくは単一スペクトルであるか否かの判断はある決められたフレーム単位で行われる。無音であるか否かは区間ごとのパワーの最大値がある決められた閾値より小さいか否かを観測することにより判別できる。単一スペクトルであるか否かはスペクトル解析を行い、そのスペクトルがある特定の周波数に偏っているか否かを観測することにより判別することができる。
なお、透かし強度調整部１６ａ、透かし強度調整部１６ｂ、および信号値変換部１７の両方を備えた構成とすることも可能である。
また、疑似ランダム系列発生器１４が拡散信号を生成する際、フレーム単位でハニング窓を適用することにより音質上の劣化を抑制することができる。
電子透かし検出装置２は、埋め込みに使用した遅延情報および拡散用系列を用いて、電子透かし埋め込み済みオーディオ信号から電子透かし情報を取り出す。電子透かし検出装置２は、ケプストラム分析部２１、相関取得部２２、相関取得部２３、反転部２４、およびデコード部２５を備えている。
ケプストラム分析部２１は、電子透かし埋め込み済みオーディオ信号のフレームに対して、ケプストラム分析を行し、ケプストラム係数を求め、相関取得部２２、相関取得部２３に送出する。なお、本実施形態では、オーディオ信号のフレームに対して、ケプストラム分析を行っているが、分析の方法は、音楽の信号を表す特徴ベクトルを分析するものであれば良く、ケプストラム分析に限定されるものではない。反転部２４は、入力された拡散用系列のビットを反転させ、相関取得部２３へ送出する。相関取得部２２は、遅延情報に対するケプストラム係数と拡散用系列の相関値を求め、相関取得部２３は、遅延情報に対するケプストラム係数と反転された拡散用系列の相関値を求める。デコード部２５は、これらの相関値から、元の電子透かし情報に変換して出力する。
なお、本実施形態では、拡散用系列は電子透かし検出装置２に入力されたが、このかわりに、電子透かし検出装置２が疑似ランダム系列発生器を備え、電子透かし埋め込み装置１の疑似ランダム系列発生器１４に与えられた乱数のシードと、同じシードを入力する形態とすることもできる。
また、電子透かし埋め込み装置１および電子透かし検出装置２の各機能は、勿論、装置に搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムによっても実現できる。
以下に本電子透かし埋め込み装置と電子透かし検出装置を用いた実施例を示す。
（実施例１）
実施例１は、オーディオ信号上での同期等を目的とし、電子透かしの有無を特定するための同期マーカ信号の埋め込み−検出の例を示す。
（実施例１）
実施例１は、オーディオ信号上での同期等を目的とし、電子透かしの有無を特定するための同期マーカ信号の埋め込み−検出の例を示す。
本実施例では、拡散用系列および遅延量をそれぞれ２個用意して、これらを複数のフレームに埋め込む。また、拡散用系列の逆位相の系列を用いて、同一フレームに同期マーカ信号を２重に埋め込むことにより、ロバスト性を向上、つまり電子透かしの検出耐性を高めることができる。
最初に、同期マーカ信号の埋め込みを示す。事前に電子透かし埋め込み装置１で用いられる、
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を決定する。拡散用系列は、例えば疑似ランダム系列発生器１４に乱数のシードを与えることによって生成される。また、フレームサイズ：Ｆｒ［サンプル］を事前に決定しておく。
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を決定する。拡散用系列は、例えば疑似ランダム系列発生器１４に乱数のシードを与えることによって生成される。また、フレームサイズ：Ｆｒ［サンプル］を事前に決定しておく。
本実施例では、以下の表１のように４つのフレームを１つの同期信号として扱う。また、１つのフレームに２重に透かしを埋め込む。２重に埋め込むことでよりロバスト性を高めることが可能となる。フレーム１から４において、拡散用系列および遅延量を異ならせつつ、複数のフレームに埋め込み、さらに、逆位相の系列を用いて、同一フレームに２重に埋め込んでいる。
表１によれば、フレーム１は、時間遅延部１１ａで時間αだけ遅延され、時間拡散部１２ａでＰａを用いて拡散され、畳み込み部１３ａで１回目の埋め込みが行われる。次に、時間遅延部１１ｂで時間βだけ遅延され、時間拡散部１２ｂで−Ｐａを用いて拡散され、畳み込み部１３ｂで２回目の埋め込みが行われる。フレーム２から４についても同様の処理が行われ、埋め込みが行われる。
さらに、検出のロバスト性を高めるために同期マーカチェック用ビットを前記同期マーカ信号から特定のサンプルだけ離れた位置に付加することが可能となる。なお、同期マーカチェック用ビットは、あらかじめ何を埋め込むかを決めておき、下記実施例２にある方式を用い、チェック用ビットを埋め込む。
次に、同期マーカ信号の検出の例を示す。透かし埋め込みに用いた
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を電子透かし検出装置２に入力する。また、同期信号を検出する単位：Ｆ［サンプル］を事前に決定しておく。Ｆは１以上の整数であるが、１にすると１サンプルずつ行うことと同じになるため、電子透かし検出に多くの時間を必要とする。そのため、１６≦Ｆ≦３２を満たすＦが適切である。
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を電子透かし検出装置２に入力する。また、同期信号を検出する単位：Ｆ［サンプル］を事前に決定しておく。Ｆは１以上の整数であるが、１にすると１サンプルずつ行うことと同じになるため、電子透かし検出に多くの時間を必要とする。そのため、１６≦Ｆ≦３２を満たすＦが適切である。
４フレーム分のデータについて以下を行う。
(ア)ケプストラム分析部２１は、４フレームすべてに対しケプストラム分析を行い、ケプストラム係数を求める。
(イ)遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列との相関値を、フレームごとに電子透かし埋め込み時の方法にあわせて求め、それぞれＣｉ［Ｘ］（ｉ＝１，…，４）とおく。具体的には、相関取得部２２が、遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列との相関値Ｑ［ｌ，ｊ］を求め、相関取得部２３は、遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列の反転値との相関値Ｑ［ｌ，ｊ］を求め、表２のようにＣｉ［Ｘ］を求める。ただし、Ｑ［ｌ，ｊ］において、ｌは遅延Δを示しαまたはβであり、ｊはＰＮ系列Ｐｊを示しａまたはｂである。
(ア)ケプストラム分析部２１は、４フレームすべてに対しケプストラム分析を行い、ケプストラム係数を求める。
(イ)遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列との相関値を、フレームごとに電子透かし埋め込み時の方法にあわせて求め、それぞれＣｉ［Ｘ］（ｉ＝１，…，４）とおく。具体的には、相関取得部２２が、遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列との相関値Ｑ［ｌ，ｊ］を求め、相関取得部２３は、遅延α，βに対する各ケプストラム係数と前述の拡散用系列の反転値との相関値Ｑ［ｌ，ｊ］を求め、表２のようにＣｉ［Ｘ］を求める。ただし、Ｑ［ｌ，ｊ］において、ｌは遅延Δを示しαまたはβであり、ｊはＰＮ系列Ｐｊを示しａまたはｂである。
表１の透かし埋め込みの場合、以下の表２のように、Ｃｉ［Ｘ］が求まる。
(ウ)図４のように４フレームの始点をＦだけスライドさせたものに対する上記各フレームのＣ［（ｉ−１）×Ｆｒ＋Ｘ］の値を求め、その総和をすべて加算する。具体的には以下を求める（ｍ＝０，．．，３）。
ただし、Ｃ［（ｉ−１）×Ｆｒ＋Ｘ］のＸは、４フレームの先頭を基準にした相対位置を示しており、Ｃ［（ｉ−１）×Ｆｒ＋Ｘ］は、基準の位置からＸサンプルの点を始点とし、１フレーム分のケプストラム係数を利用した場合の相関値を指す。
ただし、Ｃ［（ｉ−１）×Ｆｒ＋Ｘ］のＸは、４フレームの先頭を基準にした相対位置を示しており、Ｃ［（ｉ−１）×Ｆｒ＋Ｘ］は、基準の位置からＸサンプルの点を始点とし、１フレーム分のケプストラム係数を利用した場合の相関値を指す。
上記で求められたＧ［Ｘ］の分布は、例えば、図５のようになる。すべてのｍ（ｍ＝０，…，３）、およびｄ［サンプル］に対し、
Ｇ［ｍ×Ｆ］≧Ｔｈ１かつＧ［ｍ×Ｆ＋ｄ］≧Ｔｈ２
となり、ｍ（ｍ＝０，．．，３）に対し、
Ｇ［ｍ×Ｆ］−Ｇ［ｍ×Ｆ＋ｄ］≧Ｔｈ３
となる点が全４箇所中３箇所以上となった場合、４フレームの先頭位置を同期ポイント候補とする。ただし、Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３は閾値を示す定数であり、ｄはサンプル数を示す定数である。
Ｇ［ｍ×Ｆ］≧Ｔｈ１かつＧ［ｍ×Ｆ＋ｄ］≧Ｔｈ２
となり、ｍ（ｍ＝０，．．，３）に対し、
Ｇ［ｍ×Ｆ］−Ｇ［ｍ×Ｆ＋ｄ］≧Ｔｈ３
となる点が全４箇所中３箇所以上となった場合、４フレームの先頭位置を同期ポイント候補とする。ただし、Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３は閾値を示す定数であり、ｄはサンプル数を示す定数である。
前記求められた同期ポイント候補から一定距離（この距離は埋め込み時と共通）離れた点の後から始まるＪ［フレーム］に対し、すかしＩＤ検出（検出方法は実施例２で示す）を行い、その結果が埋め込んだすかしＩＤと同じになった場合、当該位置が正しい同期ポイントであると判断する。
（実施例２）
実施例２は、電子透かしが埋め込まれている場所が特定されている前提で電子透かしにより任意の情報を伝送するための埋め込み−検出（ＩＤ検出）の例を示す。
実施例２は、電子透かしが埋め込まれている場所が特定されている前提で電子透かしにより任意の情報を伝送するための埋め込み−検出（ＩＤ検出）の例を示す。
本実施例でも、拡散用系列および遅延量をそれぞれ２個用意して、これらを複数のフレームに埋め込む。また、拡散用系列の逆位相の系列を用いて、同一フレームに電子透かしを２重に埋め込むことにより、ロバスト性を向上させることができる。
最初に、電子透かし埋め込みを示す。事前に電子透かし埋め込み装置１で用いられる、
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を決定する。拡散用系列は、例えば疑似ランダム系列発生器１４に乱数のシードを与えることによって生成される。また、フレームサイズ：Ｆｒ［サンプル］を事前に決定しておく。
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を決定する。拡散用系列は、例えば疑似ランダム系列発生器１４に乱数のシードを与えることによって生成される。また、フレームサイズ：Ｆｒ［サンプル］を事前に決定しておく。
２フレーム分の信号を読み込み、表３のように１フレームにつき２個の透かしを埋め込む。２回透かしを埋め込むことにより、ロバスト性を高めることができる。フレーム１から２おいて、拡散用系列および遅延量を異ならせつつ、複数のフレームに埋め込む。また、異なる拡散用系列および遅延量を用いることにより、ビット０、１を埋め込む。さらに、逆位相の系列を用いて、同一フレームに２重に埋め込んでいる。
表３の場合、例えば、ビット０を埋め込む場合、フレーム０は、時間遅延部１１ａで時間αだけ遅延され、時間拡散部１２ａでＰａを用いて拡散され、畳み込み部１３ａで１回目の透かしが埋め込まれ、次に、時間遅延部１１ｂで時間βだけ遅延され、時間拡散部１２ｂで−Ｐａを用いて拡散され、畳み込み部１３ｂで２回目の透かしが埋め込まれる。フレーム１についても同様な処理が行われ、２フレームにビット０が埋め込まれる。ビット１を埋め込む場合も同様に行われる。
次に、電子透かし検出の例を示す。透かし埋め込みに用いた
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を電子透かし検出装置２に入力する。
・拡散用系列：Ｐ（ｎ）＝Ｐａ，Ｐｂ
・各フレームにおける遅延量：Δ＝α，β
を電子透かし検出装置２に入力する。
２フレーム分の信号を読み込み、ケプストラム分析部２１は、２フレームに対してケプストラム分析を行い、ケプストラム係数を求める。その出力をＪ［１］、Ｊ［２］とする。相関取得部２２、相関取得部２３は相関値、Ｑ［ｌ，ｊ］を求める。ここで、Ｑ［ｌ，ｊ］＝「Ｊ［ｋ］をΔ［ｌ］だけ遅延させた信号とＰｊ（ｎ）との相関値」とする。前述の表３のように透かしを埋め込みの場合、１フレーム目は、Ｒ［０］＝Ｑ［α，ａ］−Ｑ［β，ａ］、２フレーム目は、Ｒ［１］＝Ｑ［α，ｂ］−Ｑ［β，ｂ］を求める。
Ｒ［０］−Ｒ［１］＞０ならば、デコーダ部２５は、ビット０を出力し、
Ｒ［０］−Ｒ［１］≦０ならば、デコーダ部２５は、ビット１を出力し、埋め込まれた電子透かし情報が検出される。
Ｒ［０］−Ｒ［１］≦０ならば、デコーダ部２５は、ビット１を出力し、埋め込まれた電子透かし情報が検出される。
（実施例３）
実施例３は、実施例１および２の組み合わせであり、オーディオストリーム内に任意の情報を任意の場所に電子透かしとして埋め込み、検出する方式の例を示す。
実施例３は、実施例１および２の組み合わせであり、オーディオストリーム内に任意の情報を任意の場所に電子透かしとして埋め込み、検出する方式の例を示す。
透かしを入れ込むためのフォーマットは図６の通りとする。同期マーカ信号、同期マーカチェック信号（以上は場所を特定するものに相当する）、透かしＩＤ信号（任意の情報に相当する）を１つの単位として埋め込み、検出を行う。
前述のフォーマットに従い、以下の手順で電子透かしを埋め込む。
１．同期マーカの箇所に同期マーカを入れる。
２．その直後に同期マーカチェック信号を入れる。
３．その直後に透かしＩＤ信号を必要なフレーム数入れる。
１については、実施例１で説明した埋め込み方法を用い、２、３については、実施例２で説明した埋め込み方法を用いる。
１．同期マーカの箇所に同期マーカを入れる。
２．その直後に同期マーカチェック信号を入れる。
３．その直後に透かしＩＤ信号を必要なフレーム数入れる。
１については、実施例１で説明した埋め込み方法を用い、２、３については、実施例２で説明した埋め込み方法を用いる。
以下の手順で電子透かしを検出する。
１．一定サンプルごとに同期マーカ信号の候補を検出する。
２．検出された同期マーカ信号の候補位置の直後に同期マーカチェック信号が入っているかを確認する。入っていなければ１に戻る。この処理は必要に応じ行う。
３．検出された同期マーカ信号＋同期マーカチェック信号に基づき透かしＩＤ信号が埋まっている場所を特定し、その分シフトする。
４．透かしＩＤ信号の検出を行う。
１については、実施例１で説明した検出方法を用い、２、３、４については、実施例２で説明した検出方法を用いる。
１．一定サンプルごとに同期マーカ信号の候補を検出する。
２．検出された同期マーカ信号の候補位置の直後に同期マーカチェック信号が入っているかを確認する。入っていなければ１に戻る。この処理は必要に応じ行う。
３．検出された同期マーカ信号＋同期マーカチェック信号に基づき透かしＩＤ信号が埋まっている場所を特定し、その分シフトする。
４．透かしＩＤ信号の検出を行う。
１については、実施例１で説明した検出方法を用い、２、３、４については、実施例２で説明した検出方法を用いる。
以上のように、もとの音源の如何にかかわらず電子透かしを埋め込むことができる電子透かし埋め込み装置が提供される。本装置の用途として、例えば、電子透かしをＤＲＭ（Digital Rights Management）として利用することができる。コンテンツ提供者がユーザ情報を電子透かしとして埋め込むことにより、コンテンツの不正流出を防ぐことができる。また、ユーザが電子透かし検出装置により、電子透かしを検出することにより、正規製品であることを確認することができる。また、放送の音声に該放送が流された時間を電子透かしとして埋め込み、テレビの近くに検出装置を設置することによって、どの番組に接触していたのかを検出可能になるため、メディア接触等の調査にも使用することができる。
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
１ 電子透かし埋め込み装置
１１ａ、１１ｂ 時間遅延部
１２ａ、１２ｂ 時間拡散部
１３ａ、１３ｂ 畳み込み部
１４ 疑似ランダム系列発生器
１５ 反転部
１６ａ、１６ｂ 透かし強度調整部
１７ 信号値変換部
２ 電子透かし検出装置
２１ ケプストラム分析部
２２、２３ 相関取得部
２４ 反転部
２５ デコード部
１１ａ、１１ｂ 時間遅延部
１２ａ、１２ｂ 時間拡散部
１３ａ、１３ｂ 畳み込み部
１４ 疑似ランダム系列発生器
１５ 反転部
１６ａ、１６ｂ 透かし強度調整部
１７ 信号値変換部
２ 電子透かし検出装置
２１ ケプストラム分析部
２２、２３ 相関取得部
２４ 反転部
２５ デコード部
Claims (8)
- 入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置において、
前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、
前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、
前記入力されたオーディオ信号の信号値または信号の特性に基づき、前記拡散された信号を適応的に変換する透かし強度調整手段と、
前記拡散された信号または前記変換された信号を埋め込む畳み込み手段とを備え、
前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせることを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 - 前記透かし強度調整手段は、前記拡散された信号と前記入力されたオーディオ信号との振幅比または電力比に基づき、前記拡散された信号の大きさを調整することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み装置。
- 前記透かし強度調整手段は、前記拡散された信号より前に位置する信号と前記入力されたオーディオ信号との振幅比または電力比に基づき、前記拡散された信号の大きさを調整することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み装置。
- 入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置において、
前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、
前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、
微小疑似ランダム信号を重畳することで、前記入力されたオーディオ信号を適応的に変換する信号値変換手段と、
前記拡散された信号を埋め込む畳み込み手段とを備え、
前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせることを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 - 前記微小疑似ランダム信号を重畳は、前記オーディオ信号の音量が所定の閾値より低い場合に行うことを特徴とする請求項４に記載の電子透かし埋め込み装置。
- 前記微小疑似ランダム信号を重畳は、前記オーディオ信号の周波数スペクトルが一部の周波数のみに存在する場合に行うことを特徴とする請求項４に記載の電子透かし埋め込み装置。
- 入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込むコンピュータを、
前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、
前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、
前記入力されたオーディオ信号の信号値または信号の特性に基づき、前記拡散された信号を適応的に変換する透かし強度調整手段と、
前記拡散された信号または前記変換された信号を埋め込む畳み込み手段として機能させ、
前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせることを特徴とする電子透かし埋め込みプログラム。 - 入力されたオーディオ信号に対し、電子透かし情報を埋め込むコンピュータを、
前記オーディオ信号を所定の遅延量の時間だけ遅延させる時間遅延手段と、
前記遅延された信号を所定の拡散用系列を用いて拡散する時間拡散手段と、
微小疑似ランダム信号を重畳することで、前記入力されたオーディオ信号を適応的に変換する信号値変換手段と、
前記拡散された信号を埋め込む畳み込み手段として機能させ、
前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を同一フレームに対して複数回行うことで、前記電子透かし情報を同一フレームに複数回重ねて埋め込み、その際、埋め込み処理１回ごとに前記遅延量および前記拡散用系列を異ならせ、
さらに、前記時間遅延手段、前記時間拡散手段および前記畳み込み手段による埋め込み処理を複数のフレームに対して行うことで、前記電子透かし情報を複数のフレームにまたがって埋め込み、その際、フレーム間では、前記遅延量および前記拡散用系列の一方または両方を異ならせることを特徴とする電子透かし埋め込みプログラム。
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