JP2002044408A - 電子透かし方法およびそのシステム - Google Patents
電子透かし方法およびそのシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】実用的かつ堅牢な電子透かしの方法およびシス
テムを提供することである。 【解決手段】デジタルデータに付加情報を埋め込む、電
子透かしシステムであって、１フレームはデジタルデー
タから取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次フ
レームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重
なるよう定義することを特徴としており、該システム
が、デジタルデータから取り出したフレームに窓関数を
乗じた後、フーリエ変換を行い、デジタルデータの周波
数成分を求める、周波数領域変換部と、周波数領域変換
部において得られたデジタルデータの周波数成分の振幅
を、付加情報のビット情報と、前記周波数成分の周波数
帯により増減する、周波数領域埋め込み部と、周波数領
域埋め込み部で得られた、振幅を増減された周波数成分
を、逆フーリエ変換を使って時間領域の信号へと戻す、
時間領域変換部と、時間領域変換部で得られた時間領域
の信号に、窓関数を乗じ、重なり合う前後のフレームを
重ね合わせて、付加情報の埋め込まれたフレームを作成
する、付加情報埋め込みフレーム作成部を有する。
テムを提供することである。 【解決手段】デジタルデータに付加情報を埋め込む、電
子透かしシステムであって、１フレームはデジタルデー
タから取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次フ
レームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重
なるよう定義することを特徴としており、該システム
が、デジタルデータから取り出したフレームに窓関数を
乗じた後、フーリエ変換を行い、デジタルデータの周波
数成分を求める、周波数領域変換部と、周波数領域変換
部において得られたデジタルデータの周波数成分の振幅
を、付加情報のビット情報と、前記周波数成分の周波数
帯により増減する、周波数領域埋め込み部と、周波数領
域埋め込み部で得られた、振幅を増減された周波数成分
を、逆フーリエ変換を使って時間領域の信号へと戻す、
時間領域変換部と、時間領域変換部で得られた時間領域
の信号に、窓関数を乗じ、重なり合う前後のフレームを
重ね合わせて、付加情報の埋め込まれたフレームを作成
する、付加情報埋め込みフレーム作成部を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデジタルデータに対する
電子透かし技術に関し、特に実用的かつ堅牢な電子透か
し技術に関する発明である。
電子透かし技術に関し、特に実用的かつ堅牢な電子透か
し技術に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子透かし技術では、理論上にお
ける電子透かし方法を単にそのまま製品に応用した範疇
を出ておらず、真に実用的な、また埋め込みアルゴリズ
ムを解析不能にする電子透かし技術を提供していない。
デジタルデータへの電子透かし技術の例として、周波数
空間で埋め込み・検出を行う方法に米国特許 5687236
がある。従来の周波数空間における電子透かし方法は埋
め込まれた情報（付加情報）を検出する際、埋め込みの
開始を示す情報（埋め込み開始情報）に同期するように
して付加情報の検出を行っている。しかしながら、この
ような方法では、本来の埋め込むべき情報と別に同期の
ための信号を埋め込む必要があり、付加情報を検出する
にはまず該同期信号を検出しなければならず、当然それ
にかかる時間も必要となる。また悪意のある第３者によ
り同期信号を検出された場合に埋め込まれた付加情報が
容易に解析、抽出される危険性がある。したがって、実
用的でかつ堅牢な電子透かしの技術が望まれる。
ける電子透かし方法を単にそのまま製品に応用した範疇
を出ておらず、真に実用的な、また埋め込みアルゴリズ
ムを解析不能にする電子透かし技術を提供していない。
デジタルデータへの電子透かし技術の例として、周波数
空間で埋め込み・検出を行う方法に米国特許 5687236
がある。従来の周波数空間における電子透かし方法は埋
め込まれた情報（付加情報）を検出する際、埋め込みの
開始を示す情報（埋め込み開始情報）に同期するように
して付加情報の検出を行っている。しかしながら、この
ような方法では、本来の埋め込むべき情報と別に同期の
ための信号を埋め込む必要があり、付加情報を検出する
にはまず該同期信号を検出しなければならず、当然それ
にかかる時間も必要となる。また悪意のある第３者によ
り同期信号を検出された場合に埋め込まれた付加情報が
容易に解析、抽出される危険性がある。したがって、実
用的でかつ堅牢な電子透かしの技術が望まれる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、このよ
うな従来の電子透かしにおける欠点に鑑み、実用的かつ
堅牢な電子透かしの方法およびシステムを提供すること
である。また別の課題は、埋め込まれた付加情報の検出
に用いる、同期信号を必要としない、電子透かし方法お
よびシステムを提供することである。また別の課題は、
埋め込まれた付加情報の検出時間を低減する、電子透か
し方法およびシステムを提供することである。また別の
課題は、埋め込みアルゴリズムの解析を困難にする、電
子透かし方法およびシステムを提供することである。
うな従来の電子透かしにおける欠点に鑑み、実用的かつ
堅牢な電子透かしの方法およびシステムを提供すること
である。また別の課題は、埋め込まれた付加情報の検出
に用いる、同期信号を必要としない、電子透かし方法お
よびシステムを提供することである。また別の課題は、
埋め込まれた付加情報の検出時間を低減する、電子透か
し方法およびシステムを提供することである。また別の
課題は、埋め込みアルゴリズムの解析を困難にする、電
子透かし方法およびシステムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。デジタルデータに
付加情報を埋め込む、電子透かしシステムであって、１
フレームはデジタルデータから取り出したＮ個のサンプ
ルとして構成され、次フレームは前フレームとＭ（０＜
Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重なるよう定義することを特徴と
しており、該システムが、デジタルデータから取り出し
たフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、
デジタルデータの周波数成分を求める、周波数領域変換
部と、周波数領域変換部において得られたデジタルデー
タの周波数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前
記周波数成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋
め込み部と、周波数領域埋め込み部で得られた、振幅を
増減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時間
領域の信号へと戻す、時間領域変換部と、時間領域変換
部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗じ、重なり
合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情報の埋め込
まれたフレームを作成する、付加情報埋め込みフレーム
作成部を有する。
するために、以下の手段を採用した。デジタルデータに
付加情報を埋め込む、電子透かしシステムであって、１
フレームはデジタルデータから取り出したＮ個のサンプ
ルとして構成され、次フレームは前フレームとＭ（０＜
Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重なるよう定義することを特徴と
しており、該システムが、デジタルデータから取り出し
たフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、
デジタルデータの周波数成分を求める、周波数領域変換
部と、周波数領域変換部において得られたデジタルデー
タの周波数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前
記周波数成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋
め込み部と、周波数領域埋め込み部で得られた、振幅を
増減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時間
領域の信号へと戻す、時間領域変換部と、時間領域変換
部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗じ、重なり
合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情報の埋め込
まれたフレームを作成する、付加情報埋め込みフレーム
作成部を有する。
【０００５】好適には、前記周波数領域埋め込み部が、
デジタルデータの周波数成分の振幅を、付加情報のビッ
ト情報と、周波数帯に対応して周波数成分を増やすのか
減らすのかを予め規定したマスクの値により増減する。
#d好適には、１つの周波数帯に含まれるすべての周波数
に対応する前記マスクの値をすべて等しくする。
デジタルデータの周波数成分の振幅を、付加情報のビッ
ト情報と、周波数帯に対応して周波数成分を増やすのか
減らすのかを予め規定したマスクの値により増減する。
#d好適には、１つの周波数帯に含まれるすべての周波数
に対応する前記マスクの値をすべて等しくする。
【０００６】好適には、前記周波数帯の幅を高周波の周
波数ほど広くする。
波数ほど広くする。
【０００７】また別の態様として、付加情報の埋め込ま
れた、デジタルデータから、該付加情報を検出する電子
透かし検出システムであって、デジタルデータから取り
出したフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行
い、デジタルデータの周波数成分を求める、周波数領域
変換部と、周波数領域変換部において得られた周波数成
分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数分だけ蓄
積する、振幅蓄積部と、振幅蓄積部において蓄積された
振幅値に基づき、ビット検出の開始とすべき検出開始フ
レームを特定する、サイクル同期部と、サイクル同期部
において得られた検出開始フレームから、埋め込まれた
付加情報のビット情報を検出する、ビット検出部を有す
る。
れた、デジタルデータから、該付加情報を検出する電子
透かし検出システムであって、デジタルデータから取り
出したフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行
い、デジタルデータの周波数成分を求める、周波数領域
変換部と、周波数領域変換部において得られた周波数成
分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数分だけ蓄
積する、振幅蓄積部と、振幅蓄積部において蓄積された
振幅値に基づき、ビット検出の開始とすべき検出開始フ
レームを特定する、サイクル同期部と、サイクル同期部
において得られた検出開始フレームから、埋め込まれた
付加情報のビット情報を検出する、ビット検出部を有す
る。
【０００８】好適には、前記周波数領域変換部におい
て、前記フレームの長さを、埋め込みをしたときの長さ
よりも短くする。
て、前記フレームの長さを、埋め込みをしたときの長さ
よりも短くする。
【０００９】好適には、前記サイクル同期部が、蓄積さ
れた振幅値から検出開始フレームを特定するにあたり、
周波数成分を加えるのか減じるのかを予め規定したマス
クの値を用いた演算結果に基づき、検出開始フレームを
特定する。
れた振幅値から検出開始フレームを特定するにあたり、
周波数成分を加えるのか減じるのかを予め規定したマス
クの値を用いた演算結果に基づき、検出開始フレームを
特定する。
【００１０】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報を埋め込む、電子透かし方法であって、１フレー
ムはデジタルデータから取り出したＮ個のサンプルとし
て構成され、次フレームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ
／２）サンプル重なるよう定義することを特徴としてお
り、該方法は、デジタルデータから１フレームを現フレ
ームとして取り出す段階と、前記取り出した現フレーム
に、既定の窓関数を乗じる段階と、前記窓関数を乗じた
現フレームにフーリエ変換を行い、現フレームの周波数
成分を求める段階と、付加情報のビット情報に応じて、
前記周波数成分の振幅を変更する段階と、前記変更され
た周波数成分を、逆フーリエ変換する段階と、前記逆フ
ーリエ変換された、前記変更された周波数成分に、前記
窓関数を乗じる段階と、同様の段階で既に処理された前
フレームの後ろからＮ−Ｍサンプルと、現フレームの頭
からＭサンプルを足し和せ、新しいＮ個のサンプルから
なる１フレームを作成する段階を有する。
加情報を埋め込む、電子透かし方法であって、１フレー
ムはデジタルデータから取り出したＮ個のサンプルとし
て構成され、次フレームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ
／２）サンプル重なるよう定義することを特徴としてお
り、該方法は、デジタルデータから１フレームを現フレ
ームとして取り出す段階と、前記取り出した現フレーム
に、既定の窓関数を乗じる段階と、前記窓関数を乗じた
現フレームにフーリエ変換を行い、現フレームの周波数
成分を求める段階と、付加情報のビット情報に応じて、
前記周波数成分の振幅を変更する段階と、前記変更され
た周波数成分を、逆フーリエ変換する段階と、前記逆フ
ーリエ変換された、前記変更された周波数成分に、前記
窓関数を乗じる段階と、同様の段階で既に処理された前
フレームの後ろからＮ−Ｍサンプルと、現フレームの頭
からＭサンプルを足し和せ、新しいＮ個のサンプルから
なる１フレームを作成する段階を有する。
【００１１】好適には、前記周波数成分の振幅を変更す
る段階が、付加情報のビット情報と、周波数帯に対応し
て周波数成分を増やすのか減らすのかを予め規定したマ
スクの値により振幅を増減する。
る段階が、付加情報のビット情報と、周波数帯に対応し
て周波数成分を増やすのか減らすのかを予め規定したマ
スクの値により振幅を増減する。
【００１２】好適には、１つの周波数帯に含まれるすべ
ての周波数に対応する前記マスクの値をすべて等しくす
る。
ての周波数に対応する前記マスクの値をすべて等しくす
る。
【００１３】好適には、前記周波数帯の幅を高周波の周
波数ほど広くする。
波数ほど広くする。
【００１４】また別の態様として、付加情報の埋め込ま
れた、デジタルデータから、該付加情報を検出する方法
であって、デジタルデータから、Ｎサンプルからなる１
フレームを取り出す段階と、前記取り出したフレーム
に、既定の窓関数を乗じる段階と、前記窓関数を乗じた
フレームにフーリエ変換を行い、該フレームの周波数成
分を求める段階と、前記周波数成分の振幅の値を蓄積す
る段階と、前記蓄積が既定の量に達した場合、付加情報
検出のための最適な開始フレームを算出する段階と、前
記開始フレームから、埋め込まれた付加情報のビット情
報を検出する段階を有する。
れた、デジタルデータから、該付加情報を検出する方法
であって、デジタルデータから、Ｎサンプルからなる１
フレームを取り出す段階と、前記取り出したフレーム
に、既定の窓関数を乗じる段階と、前記窓関数を乗じた
フレームにフーリエ変換を行い、該フレームの周波数成
分を求める段階と、前記周波数成分の振幅の値を蓄積す
る段階と、前記蓄積が既定の量に達した場合、付加情報
検出のための最適な開始フレームを算出する段階と、前
記開始フレームから、埋め込まれた付加情報のビット情
報を検出する段階を有する。
【００１５】好適には、前記１フレームを取り出す段階
において、該フレームの長さを、埋め込みをしたときの
長さよりも短くする。
において、該フレームの長さを、埋め込みをしたときの
長さよりも短くする。
【００１６】好適には、前記最適な開始フレームを算出
する段階が、蓄積された振幅の値から開始フレームを特
定するにあたり、周波数成分を加えるのか減じるのかを
予め規定したマスクの値を用いた演算結果に基づき、開
始フレームを算出する。
する段階が、蓄積された振幅の値から開始フレームを特
定するにあたり、周波数成分を加えるのか減じるのかを
予め規定したマスクの値を用いた演算結果に基づき、開
始フレームを算出する。
【００１７】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータから、Ｒ（Ｒ≧１）サンプル目
までサンプル値を読み取る段階とデジタルデータから、
（Ｒ＋１）以降のサンプル値を読み取る段階と、前記取
り出した（Ｒ＋１）以降のサンプル値を付加情報のビッ
ト情報に応じて変更する段階と、デジタルデータのＲサ
ンプルと前記付加情報のビット情報に応じて変更された
（Ｒ＋１）サンプル以降を足し和せる段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータから、Ｒ（Ｒ≧１）サンプル目
までサンプル値を読み取る段階とデジタルデータから、
（Ｒ＋１）以降のサンプル値を読み取る段階と、前記取
り出した（Ｒ＋１）以降のサンプル値を付加情報のビッ
ト情報に応じて変更する段階と、デジタルデータのＲサ
ンプルと前記付加情報のビット情報に応じて変更された
（Ｒ＋１）サンプル以降を足し和せる段階を有する。
【００１８】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更するにあたり、該付加情報の先頭ビット以
外から、付加情報のビット情報に応じて変更を開始する
段階と、前記変更されたサンプル値から、新しいデジタ
ルデータを作成する段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更するにあたり、該付加情報の先頭ビット以
外から、付加情報のビット情報に応じて変更を開始する
段階と、前記変更されたサンプル値から、新しいデジタ
ルデータを作成する段階を有する。
【００１９】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値
に、ランダムにノイズを付加する段階と、前記変更され
たサンプル値から、新しいデジタルデータを作成する段
階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値
に、ランダムにノイズを付加する段階と、前記変更され
たサンプル値から、新しいデジタルデータを作成する段
階を有する。
【００２０】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階であって、該変更を行わない場合
を、ランダムに設ける段階と、前記変更されたサンプル
値、およびは変更されないサンプル値から、新しいデジ
タルデータを作成する段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階であって、該変更を行わない場合
を、ランダムに設ける段階と、前記変更されたサンプル
値、およびは変更されないサンプル値から、新しいデジ
タルデータを作成する段階を有する。
【００２１】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータの特定のサンプルを重複、挿
入、削除、シフトして、デジタルデータを変更する段階
と、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階と、
前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応
じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値から、
新しいデジタルデータを作成する段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータの特定のサンプルを重複、挿
入、削除、シフトして、デジタルデータを変更する段階
と、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階と、
前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応
じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値から、
新しいデジタルデータを作成する段階を有する。
【００２２】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータを時間軸上で伸縮する段階と、
デジタルデータからサンプル値を読み取る段階と、前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階と、前記変更されたサンプル値から、新し
いデジタルデータを作成する段階を有する。なお好適に
は前記伸縮の伸縮率は１％以内である。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータを時間軸上で伸縮する段階と、
デジタルデータからサンプル値を読み取る段階と、前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階と、前記変更されたサンプル値から、新し
いデジタルデータを作成する段階を有する。なお好適に
は前記伸縮の伸縮率は１％以内である。
【００２３】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値か
ら、新しいデジタルデータを作成する段階と、新しいデ
ジタルデータを時間軸上で伸縮する段階を有する。なお
好適には前記伸縮の伸縮率は１％以内である。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータからサンプル値を読み取る段階
と、前記取り出したサンプル値を付加情報のビット情報
に応じて変更する段階と、前記変更されたサンプル値か
ら、新しいデジタルデータを作成する段階と、新しいデ
ジタルデータを時間軸上で伸縮する段階を有する。なお
好適には前記伸縮の伸縮率は１％以内である。
【００２４】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r' でリ
サンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階であって、前記変更されたサンプル値を、
元のサンプリング周波数 ｒ でサンプリングして新しい
デジタルデータを作成する段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r' でリ
サンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階であって、前記変更されたサンプル値を、
元のサンプリング周波数 ｒ でサンプリングして新しい
デジタルデータを作成する段階を有する。
【００２５】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r' でサ
ンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記取
り出したサンプル値に対して、付加情報のビット情報に
応じた変更量を求める段階と、前記求められた変更量
を、元々のデジタルデータのサンプリング周波数 ｒ で
リサンプリングする段階と、元々のデジタルデータに、
前記リサンプリングされた変更料を加え、新しいデジタ
ルデータを作成する段階を有する。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r' でサ
ンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記取
り出したサンプル値に対して、付加情報のビット情報に
応じた変更量を求める段階と、前記求められた変更量
を、元々のデジタルデータのサンプリング周波数 ｒ で
リサンプリングする段階と、元々のデジタルデータに、
前記リサンプリングされた変更料を加え、新しいデジタ
ルデータを作成する段階を有する。
【００２６】また別の態様として、デジタルデータに付
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r でサ
ンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記取
り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて変
更する段階と、前記変更されたサンプル値から、新しい
デジタルデータを作成する段階と、前記新しいデジタル
データをサンプリング周波数 r’ でサンプリングし
て、サンプル値を読み取る段階と、前記サンプル値か
ら、より新しいデジタルデータを作成する段階を有す
る。
加情報Ｎ(≧１）ビットを埋め込む、電子透かし方法で
あって、デジタルデータをサンプリング周波数 r でサ
ンプリングして、サンプル値を読み取る段階と、前記取
り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて変
更する段階と、前記変更されたサンプル値から、新しい
デジタルデータを作成する段階と、前記新しいデジタル
データをサンプリング周波数 r’ でサンプリングし
て、サンプル値を読み取る段階と、前記サンプル値か
ら、より新しいデジタルデータを作成する段階を有す
る。
【００２７】また別の態様として、デジタルデータに、
付加情報を埋め込むプログラムを含むコンピュータ読み
取り可能な記録媒体であって、１フレームはデジタルデ
ータから取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次
フレームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル
重なるよう定義することを特徴としており、該プログラ
ムがコンピュータに、デジタルデータから取り出したフ
レームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デジ
タルデータの周波数成分を求める、周波数領域変換機能
と、周波数領域変換部において得られたデジタルデータ
の周波数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前記
周波数成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋め
込み機能と、周波数領域埋め込み部で得られた、振幅を
増減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時間
領域の信号へと戻す、時間領域変換機能と、時間領域変
換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗じ、重な
り合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情報の埋め
込まれたフレームを作成する、付加情報埋め込みフレー
ム作成機能を実現させる。
付加情報を埋め込むプログラムを含むコンピュータ読み
取り可能な記録媒体であって、１フレームはデジタルデ
ータから取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次
フレームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル
重なるよう定義することを特徴としており、該プログラ
ムがコンピュータに、デジタルデータから取り出したフ
レームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デジ
タルデータの周波数成分を求める、周波数領域変換機能
と、周波数領域変換部において得られたデジタルデータ
の周波数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前記
周波数成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋め
込み機能と、周波数領域埋め込み部で得られた、振幅を
増減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時間
領域の信号へと戻す、時間領域変換機能と、時間領域変
換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗じ、重な
り合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情報の埋め
込まれたフレームを作成する、付加情報埋め込みフレー
ム作成機能を実現させる。
【００２８】また別の態様として、付加情報の埋め込ま
れたデジタルデータから、該付加情報を検出するプログ
ラムを含むコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
て、該プログラムがコンピュータに、デジタルデータか
ら取り出したフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変
換を行い、デジタルデータの周波数成分を求める、周波
数領域変換機能と、周波数領域変換部において得られた
周波数成分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数
分だけ蓄積する、振幅蓄積機能と、振幅蓄積部において
蓄積された振幅値に基づき、ビット検出の開始とすべき
検出開始フレームを特定する、サイクル同期機能と、サ
イクル同期部において得られた検出開始フレームから、
埋め込まれた付加情報のビット情報を検出する、ビット
検出機能を実現させる。
れたデジタルデータから、該付加情報を検出するプログ
ラムを含むコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
て、該プログラムがコンピュータに、デジタルデータか
ら取り出したフレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変
換を行い、デジタルデータの周波数成分を求める、周波
数領域変換機能と、周波数領域変換部において得られた
周波数成分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数
分だけ蓄積する、振幅蓄積機能と、振幅蓄積部において
蓄積された振幅値に基づき、ビット検出の開始とすべき
検出開始フレームを特定する、サイクル同期機能と、サ
イクル同期部において得られた検出開始フレームから、
埋め込まれた付加情報のビット情報を検出する、ビット
検出機能を実現させる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図２２の図面に基いて説明する。実施例の説明におい
て使用される用語の定義を表１に、また記号一覧を表２
に示す。なお、本実施例はデジタルデータへの電子透か
しの例としてデジタルオーディオデータにおける電子透
かしの方法およびシステムについて説明するが、実施の
形態としては、デジタル動画像データ（ＭＰＥＧなど）
についても全く同様に実施できることはいうまでもな
い。
〜図２２の図面に基いて説明する。実施例の説明におい
て使用される用語の定義を表１に、また記号一覧を表２
に示す。なお、本実施例はデジタルデータへの電子透か
しの例としてデジタルオーディオデータにおける電子透
かしの方法およびシステムについて説明するが、実施の
形態としては、デジタル動画像データ（ＭＰＥＧなど）
についても全く同様に実施できることはいうまでもな
い。
【表１】
【表２】
【００３０】＜第１の実施の形態＞デジタルオーディオ
データに対する実用的かつ堅牢な電子透かしの第１の実
施例として、デジタルオーディオデータに対するフレー
ム同期の必要がない電子透かしの方法およびシステムに
ついて説明する。
データに対する実用的かつ堅牢な電子透かしの第１の実
施例として、デジタルオーディオデータに対するフレー
ム同期の必要がない電子透かしの方法およびシステムに
ついて説明する。
【００３１】埋め込みシステムは以下の機能からなる。 （１）周波数領域変換部 ・サンプルの取り出し 入力されたデジタルオーディオデータからNサンプルを
取り出す。 ・窓がけ 取り出したデジタルオーディオデータに窓関数を乗じ
る。 ・FFT FFTを行い周波数成分を求める。 （２）周波数領域埋め込み部 周波数領域変換部において得られた周波数成分の振幅
を、付加情報のビット情報と、周波数成分の周波数帯に
より増減する。周波数成分に聴覚心理モデルを適用し、
変更しても人の耳には違いのわからない許容範囲を算出
し、その許容範囲だけ、デジタルオーディオデータの周
波数成分を増減する。 （３）時間領域変換部 変更後の周波数成分にIFFTを行う。周波数領域埋め込み
部で得られた、振幅を増減された周波数成分を、逆フー
リエ変換を使って時間領域の信号へと戻す。 （４）付加情報埋め込みフレーム作成部 時間領域変換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を
乗じ、重なり合う（隣り合う）前後のフレームを重ね合
わせて、付加情報の埋め込まれたフレームを作成する。
取り出す。 ・窓がけ 取り出したデジタルオーディオデータに窓関数を乗じ
る。 ・FFT FFTを行い周波数成分を求める。 （２）周波数領域埋め込み部 周波数領域変換部において得られた周波数成分の振幅
を、付加情報のビット情報と、周波数成分の周波数帯に
より増減する。周波数成分に聴覚心理モデルを適用し、
変更しても人の耳には違いのわからない許容範囲を算出
し、その許容範囲だけ、デジタルオーディオデータの周
波数成分を増減する。 （３）時間領域変換部 変更後の周波数成分にIFFTを行う。周波数領域埋め込み
部で得られた、振幅を増減された周波数成分を、逆フー
リエ変換を使って時間領域の信号へと戻す。 （４）付加情報埋め込みフレーム作成部 時間領域変換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を
乗じ、重なり合う（隣り合う）前後のフレームを重ね合
わせて、付加情報の埋め込まれたフレームを作成する。
【００３２】検出システムは以下の機能からなる。 （１）周波数領域変換部 ・サンプルの取り出し 入力されたデジタルオーディオデータからNサンプルを
取り出す。 ・窓がけ 取り出したデジタルオーディオデータに窓関数を乗じ
る。 ・FFT FFTを行い周波数成分を求める。 （２）振幅蓄積部 周波数成分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数
分だけ蓄積する。 （３）サイクル同期部 振幅蓄積部において蓄積された振幅値に基づき、ビット
検出の開始とすべき開始フレームを特定する。周波数領
域検出部において得られた検出値を所定のフレーム数分
だけ保存し、蓄積された検出値において、最も検出値の
絶対値が大きい値を探し、これをフレームずれとして出
力する。つまりどのフレームを先頭にしてビット検出を
するべきかのフレームずれを求める。 （４）ビット検出部 サイクル同期部において得られた検出開始フレームか
ら、埋め込まれた付加情報のビット情報を検出する。サ
イクル同期で求めたフレームずれに基づいて各ビットを
検出し、出力する。
取り出す。 ・窓がけ 取り出したデジタルオーディオデータに窓関数を乗じ
る。 ・FFT FFTを行い周波数成分を求める。 （２）振幅蓄積部 周波数成分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数
分だけ蓄積する。 （３）サイクル同期部 振幅蓄積部において蓄積された振幅値に基づき、ビット
検出の開始とすべき開始フレームを特定する。周波数領
域検出部において得られた検出値を所定のフレーム数分
だけ保存し、蓄積された検出値において、最も検出値の
絶対値が大きい値を探し、これをフレームずれとして出
力する。つまりどのフレームを先頭にしてビット検出を
するべきかのフレームずれを求める。 （４）ビット検出部 サイクル同期部において得られた検出開始フレームか
ら、埋め込まれた付加情報のビット情報を検出する。サ
イクル同期で求めたフレームずれに基づいて各ビットを
検出し、出力する。
【００３３】図１に、本発明の実用的で堅牢な電子透か
しの埋め込み方法のフローチャートを示す。まずステッ
プ１１０で、入力データであるデジタルデータから１フ
レーム（Ｎサンプル）を取り出す。次にステップ１２０
で、取り出したフレームに窓関数を乗じる。そしてステ
ップ１３０で、窓関数を乗じたフレームにフーリエ変換
をほどこす。これによりフレームの周波数成分が求ま
る。次にステップ１４０で、周波数領域に変換されたフ
レームの周波数成分を、位相を保つようにしつつ、付加
情報に応じて振幅を増減する。この時、振幅を増加させ
るか減少させるかはそのフレームに埋める付加情報のビ
ット情報と、そのフレームのその周波数帯(バンド)に対
応するマスクの符号によって決定される。また振幅を増
減させる量は、心理聴覚モデル部において決められた変
更量を用いる。なおこの変更量については、入力である
デジタルデータに対して、増減しても人間には音質の変
化がわからない、変更量が計算される。次にステップ１
５０で、埋め込みが完了した周波数成分(振幅を増減さ
れた周波数成分)を、逆フーリエ変換し、時間領域の信
号へと戻す。そしてステップ１６０で得られた時間領域
の信号に再び、窓をかける。最後に前のフレームと重ね
あわせて付加情報の埋め込まれたフレームを作成する。
しの埋め込み方法のフローチャートを示す。まずステッ
プ１１０で、入力データであるデジタルデータから１フ
レーム（Ｎサンプル）を取り出す。次にステップ１２０
で、取り出したフレームに窓関数を乗じる。そしてステ
ップ１３０で、窓関数を乗じたフレームにフーリエ変換
をほどこす。これによりフレームの周波数成分が求ま
る。次にステップ１４０で、周波数領域に変換されたフ
レームの周波数成分を、位相を保つようにしつつ、付加
情報に応じて振幅を増減する。この時、振幅を増加させ
るか減少させるかはそのフレームに埋める付加情報のビ
ット情報と、そのフレームのその周波数帯(バンド)に対
応するマスクの符号によって決定される。また振幅を増
減させる量は、心理聴覚モデル部において決められた変
更量を用いる。なおこの変更量については、入力である
デジタルデータに対して、増減しても人間には音質の変
化がわからない、変更量が計算される。次にステップ１
５０で、埋め込みが完了した周波数成分(振幅を増減さ
れた周波数成分)を、逆フーリエ変換し、時間領域の信
号へと戻す。そしてステップ１６０で得られた時間領域
の信号に再び、窓をかける。最後に前のフレームと重ね
あわせて付加情報の埋め込まれたフレームを作成する。
【００３４】図２に、本発明の実用的で堅牢な電子透か
しの検出方法のフローチャートを示す。まずステップ２
１０で、入力データであるデジタルデータから１フレー
ム（Ｎサンプル）を取り出す。次にステップ２２０で、
取り出したフレームに窓関数を乗じる。そしてステップ
２３０で、窓関数を乗じたフレームにフーリエ変換をほ
どこす。これによりフレームの周波数成分が求まる。次
にステップ２４０で、周波数領域に変換されたフレーム
の周波数成分を所定のフレーム数分だけ保存する。所定
のフレーム数分だけ蓄積したら、最も検出値の絶対値が
大きい場所を探し、それをフレームずれ(ユニットの先
頭位置)として出力する。この計算は所定のマスクを用
いた演算によりなされ、あるフレームを先頭位置と仮定
した検出値が求まる。最後にステップ２６０で、得られ
たフレームずれからの検出値を選び、その値と周波数の
大小により埋め込まれた付加情報のビット情報を決定す
る。
しの検出方法のフローチャートを示す。まずステップ２
１０で、入力データであるデジタルデータから１フレー
ム（Ｎサンプル）を取り出す。次にステップ２２０で、
取り出したフレームに窓関数を乗じる。そしてステップ
２３０で、窓関数を乗じたフレームにフーリエ変換をほ
どこす。これによりフレームの周波数成分が求まる。次
にステップ２４０で、周波数領域に変換されたフレーム
の周波数成分を所定のフレーム数分だけ保存する。所定
のフレーム数分だけ蓄積したら、最も検出値の絶対値が
大きい場所を探し、それをフレームずれ(ユニットの先
頭位置)として出力する。この計算は所定のマスクを用
いた演算によりなされ、あるフレームを先頭位置と仮定
した検出値が求まる。最後にステップ２６０で、得られ
たフレームずれからの検出値を選び、その値と周波数の
大小により埋め込まれた付加情報のビット情報を決定す
る。
【００３５】［標準的な埋め込み・検出方法］本発明の
埋め込み・検出手法の詳細な流れについて説明する。
埋め込み・検出手法の詳細な流れについて説明する。
【００３６】［埋め込む付加情報］まず準備として埋め
込む付加情報を記号で表す。埋め込む付加情報は1と0の
ビット列である。そのうちすべての0を-1で置き換えて
並べた配列を作る。
込む付加情報を記号で表す。埋め込む付加情報は1と0の
ビット列である。そのうちすべての0を-1で置き換えて
並べた配列を作る。
【数１】 本手法はこの付加情報の各ビットをある幅を持った周波
数帯に割り当てる。
数帯に割り当てる。
【数２】 上の式は b 番目のビットが lower(b) から upper(b)
までの周波数を持つ周波数帯に割り当てられ、その範囲
の周波数に埋める情報 Cw はすべて CBb とするという
ことを表している。ビットと周波数帯の対応はどのフレ
ームでも変わらない。図３はフレーム軸（時間軸）と周
波数軸が直行することと、ある周波数帯には常に同じビ
ットが埋められていることを表現した図である（塗りつ
ぶしの模様が同じ部分は同じビットを表わす)。
までの周波数を持つ周波数帯に割り当てられ、その範囲
の周波数に埋める情報 Cw はすべて CBb とするという
ことを表している。ビットと周波数帯の対応はどのフレ
ームでも変わらない。図３はフレーム軸（時間軸）と周
波数軸が直行することと、ある周波数帯には常に同じビ
ットが埋められていることを表現した図である（塗りつ
ぶしの模様が同じ部分は同じビットを表わす)。
【００３７】［マスク］マスクは +1 と -1 の行列であ
る。埋め込みシステムと検出システムは同じマスクを了
解している必要がある。その意味でマスクは一種の秘密
鍵としての役割を果たす。埋め込みシステムにとっては
マスクは、それぞれの周波数成分を増やすのか減らすの
かを規定するものである。検出システムにとってのマス
クは検出式中でそれぞれの周波数成分を加えるのか減じ
るのかを規定するものである。
る。埋め込みシステムと検出システムは同じマスクを了
解している必要がある。その意味でマスクは一種の秘密
鍵としての役割を果たす。埋め込みシステムにとっては
マスクは、それぞれの周波数成分を増やすのか減らすの
かを規定するものである。検出システムにとってのマス
クは検出式中でそれぞれの周波数成分を加えるのか減じ
るのかを規定するものである。
【数３】
【００３８】［サンプルの取り出し］時間順に並んだデ
ジタルオーディオデータからNサンプルを取り出す。取
り出したフレーム f の n 番目のサンプルを a(f,n) と
表記する。この N サンプルは処理の単位でありフレー
ムと呼ぶ。あるフレームとそれに連続するフレームは半
分重なる。図４はフレームの重なりを説明する図であ
る。
ジタルオーディオデータからNサンプルを取り出す。取
り出したフレーム f の n 番目のサンプルを a(f,n) と
表記する。この N サンプルは処理の単位でありフレー
ムと呼ぶ。あるフレームとそれに連続するフレームは半
分重なる。図４はフレームの重なりを説明する図であ
る。
【００３９】［窓がけ］フレームに対して FFT をかけ
る際には窓関数を乗じる。基本的にはサイン関数が適し
ているが、下式の性質を満たすものであれば他の関数で
もよい。これは窓を 2度かけて重ね合わせた時に埋め込
みなければデジタルオーディオデータが復元されるとい
うことを保証する。
る際には窓関数を乗じる。基本的にはサイン関数が適し
ているが、下式の性質を満たすものであれば他の関数で
もよい。これは窓を 2度かけて重ね合わせた時に埋め込
みなければデジタルオーディオデータが復元されるとい
うことを保証する。
【数４】 ここで n は N/2 以下の自然数である。サイン窓は
【数５】 である。窓をかけるという操作は下式の通り。
【数６】 ここで n は N 以下の自然数である。
【００４０】［FFT］aw(f,n) に FFT をかけて周波数成
分 Ff,w を得る。
分 Ff,w を得る。
【００４１】［パワー埋め込み］埋め込みでは位相を変
えずに振幅（パワー）のみを増減する。図５は振幅の増
減を説明する図である。
えずに振幅（パワー）のみを増減する。図５は振幅の増
減を説明する図である。
【数７】
【００４２】［IFFT］埋め込んだ周波数成分 F'f,w に
IFFT をかけ、aw'(f,n) を得る。
IFFT をかけ、aw'(f,n) を得る。
【００４３】［窓をかけ、重ね合わせて時間順に出力］
再び窓関数を乗じ、連続するフレームと足し合わせ出力
すればデジタルオーディオデータへの埋め込みは完成す
る。
再び窓関数を乗じ、連続するフレームと足し合わせ出力
すればデジタルオーディオデータへの埋め込みは完成す
る。
【数８】 上式は、フレームの前半分は前のフレームと足し合わ
せ、後半分は後ろのフレームと足し合わせることを意味
している。左辺が埋め込み後のデジタルオーディオデー
タでありこれを出力すればこのフレームfについての埋
め込みは終わる。図６は窓かけとフレームの重ねあわせ
を説明する図である。
せ、後半分は後ろのフレームと足し合わせることを意味
している。左辺が埋め込み後のデジタルオーディオデー
タでありこれを出力すればこのフレームfについての埋
め込みは終わる。図６は窓かけとフレームの重ねあわせ
を説明する図である。
【００４４】［サイクル同期］検出の処理のうちFFTを
かけ周波数成分を求めるまでは埋め込みの処理と同じで
ある。その後、各周波数の振幅 Ff,w を求めてバッファ
に記憶しておく。フレームFまで溜ったらサイクル同期
とビット検出をすることができる。ここで、デジタルオ
ーディオデータの一部が切り取られているかもしれない
ので、f=1は必ずしも埋め込みの時に先頭だったフレー
ムだとは限らない。フレームがずれているとマスクとそ
れと乗じる振幅が食い違うので正しくビット検出をする
ことができない。図７はフレームずれのない場合であ
り、図８は１フレームずれている場合である。サイクル
同期はフレームずれｓを仮定してＳsを求めこれを最大
にするｓを求める操作である。図９はサイクル同期を説
明する図である。 s は 0 から(F-1) までのすべての整
数について試す。Ｓsを求める式は、ビット検出値の和
である。まずフレームずれ s を仮定したビット 0（す
なわち埋め込みの時にはCw が -1 だった)のビット検出
式は、
かけ周波数成分を求めるまでは埋め込みの処理と同じで
ある。その後、各周波数の振幅 Ff,w を求めてバッファ
に記憶しておく。フレームFまで溜ったらサイクル同期
とビット検出をすることができる。ここで、デジタルオ
ーディオデータの一部が切り取られているかもしれない
ので、f=1は必ずしも埋め込みの時に先頭だったフレー
ムだとは限らない。フレームがずれているとマスクとそ
れと乗じる振幅が食い違うので正しくビット検出をする
ことができない。図７はフレームずれのない場合であ
り、図８は１フレームずれている場合である。サイクル
同期はフレームずれｓを仮定してＳsを求めこれを最大
にするｓを求める操作である。図９はサイクル同期を説
明する図である。 s は 0 から(F-1) までのすべての整
数について試す。Ｓsを求める式は、ビット検出値の和
である。まずフレームずれ s を仮定したビット 0（す
なわち埋め込みの時にはCw が -1 だった)のビット検出
式は、
【数９】 であり、ビット1（すなわち埋め込みの時にはが Cw+1
だった)に対するビット検出式は
だった)に対するビット検出式は
【数１０】 である。ここでマスク Mf+s,w(c) の一つ目の添字 (f+
s) は mod F で用いる。これを正しいビットについて合
計したものがサイクル同期の検出式である。しかし b
番目のビットが +1 だったのか -1 だったのか不明であ
るので、大きい方を選び合計する。
s) は mod F で用いる。これを正しいビットについて合
計したものがサイクル同期の検出式である。しかし b
番目のビットが +1 だったのか -1 だったのか不明であ
るので、大きい方を選び合計する。
【数１１】 このＳsを最大にする s がフレームずれの答えである。
【００４５】［ビット検出］ビット検出は、サイクル同
期で求めたフレームずれ s を用い、C-,b(s) と C+,b
(s) の大小を比較することでビットを判定する。
期で求めたフレームずれ s を用い、C-,b(s) と C+,b
(s) の大小を比較することでビットを判定する。
【数１２】
【００４６】［バリエーション］以下に基本的な埋め込
み・検出システムの性能をあげるための拡張手法や代替
方法を説明する。
み・検出システムの性能をあげるための拡張手法や代替
方法を説明する。
【００４７】［透かしの閾値・ビットの閾値］デジタル
オーディオデータ中に透かしが埋め込まれているかどう
かを判断するのには、サイクルシンクの結果求まったフ
レームずれ ｓ を用いてたとえば下式で判定できる。
オーディオデータ中に透かしが埋め込まれているかどう
かを判断するのには、サイクルシンクの結果求まったフ
レームずれ ｓ を用いてたとえば下式で判定できる。
【数１３】 ＴＭＷはあらかじめ設定しておいた定数の閾値である。
ある程度高音以上の周波数帯に埋めたビットの検出値は
無視するように上式のΣの上限を下げた方がよいことも
ある。また、各ビットごとに検出結果が信頼できるかど
うかを判定することもできる。
ある程度高音以上の周波数帯に埋めたビットの検出値は
無視するように上式のΣの上限を下げた方がよいことも
ある。また、各ビットごとに検出結果が信頼できるかど
うかを判定することもできる。
【数１４】 Tb は b 番目のビットのための閾値である。この閾値は
ビットごとに違う定数を用いて、特に信頼性が求められ
るビットの閾値を高く設定するなどの使い方をしてもよ
い。
ビットごとに違う定数を用いて、特に信頼性が求められ
るビットの閾値を高く設定するなどの使い方をしてもよ
い。
【００４８】［連続する何フレームかに同じマスクで埋
める］連続する何フレームかに同じマスクで埋め込んで
おくと、重なり合うフレーム同士で埋め込み信号が強め
合い検出効率がよくなる。連続するフレームに同じマス
クで埋めることにする。
める］連続する何フレームかに同じマスクで埋め込んで
おくと、重なり合うフレーム同士で埋め込み信号が強め
合い検出効率がよくなる。連続するフレームに同じマス
クで埋めることにする。
【００４９】［周波数を2本ずつセットにする］検出
式、数式９及び数式１０の分母を分子に対して小さくす
ることができれば検出値を大きくすることができる。そ
のひとつの方法が2本の周波数ごとセットにしてその差
を分母にする方法である。埋める時はマスクの奇数周波
数とそれに続く偶数周波数のマスクの符号を必ず逆にし
ておく。ただし w は Ｗ/2 以下の任意の自然数。f は
Ｆ以下の任意の自然数である。検出する時は2本ずつ差
をとって検出する。
式、数式９及び数式１０の分母を分子に対して小さくす
ることができれば検出値を大きくすることができる。そ
のひとつの方法が2本の周波数ごとセットにしてその差
を分母にする方法である。埋める時はマスクの奇数周波
数とそれに続く偶数周波数のマスクの符号を必ず逆にし
ておく。ただし w は Ｗ/2 以下の任意の自然数。f は
Ｆ以下の任意の自然数である。検出する時は2本ずつ差
をとって検出する。
【数１５】
【００５０】［マスクを2つに分解し計算を高速化］以
上の方法ではサイクル同期の際にフレームずれを 0 か
ら (F-1) まで試して、その F 回の試行について毎回数
式９及び数式１０を計算しなければならなかった。そこ
でマスクを下式のように2つのマスクの積にしておく。
上の方法ではサイクル同期の際にフレームずれを 0 か
ら (F-1) まで試して、その F 回の試行について毎回数
式９及び数式１０を計算しなければならなかった。そこ
でマスクを下式のように2つのマスクの積にしておく。
【数１６】 このマスクを使って埋めておけば、検出式は
【数１７】 となり、この式は
【数１８】 に分解することができる。この qb,f の方はフレームず
れ s に依存しないのでサイクル同期を始める前にあら
かじめ計算しておくことができる。また Ff,q はバッフ
ァに記憶しておかなくてよいので必要な記憶容量も減
る。
れ s に依存しないのでサイクル同期を始める前にあら
かじめ計算しておくことができる。また Ff,q はバッフ
ァに記憶しておかなくてよいので必要な記憶容量も減
る。
【００５１】［周波数帯の幅を変え、各ビットの信頼性
を差別化する］埋め込まれる付加情報としては著作権に
関する情報、複製・再生許諾情報、曲名、歌詞などの情
報が考えられるが、その情報の種類によって重要性は大
きくことなる。たとえば複製・再生許諾情報は曲名より
も一般に重要であり強い耐性を持つことが望ましい。本
発明の手法では各周波数帯の幅を変えることで各ビット
の信頼性に差別をもうけることができる。周波数帯の幅
とは upper(b)-lower(b)+1であり、これを大きくすれば
そのビットの耐性は強くなり信頼性も上がる。図１０は
付加情報の半分をより重要な情報であるとして広い周波
数帯を割り当てた例である。
を差別化する］埋め込まれる付加情報としては著作権に
関する情報、複製・再生許諾情報、曲名、歌詞などの情
報が考えられるが、その情報の種類によって重要性は大
きくことなる。たとえば複製・再生許諾情報は曲名より
も一般に重要であり強い耐性を持つことが望ましい。本
発明の手法では各周波数帯の幅を変えることで各ビット
の信頼性に差別をもうけることができる。周波数帯の幅
とは upper(b)-lower(b)+1であり、これを大きくすれば
そのビットの耐性は強くなり信頼性も上がる。図１０は
付加情報の半分をより重要な情報であるとして広い周波
数帯を割り当てた例である。
【００５２】［各ビットの信頼性を均等にする］付加情
報の各ビットが同等の信頼性を持たなければならない場
合を考える。音声圧縮技術やラジオ放送など、バンドパ
スフィルターとしての効果がある劣化処理に対して、各
ビットが同等の信頼性を持たなければならない場合には
ここまでの方法では問題がある。なぜならばたとえばロ
ーパスフィルターをかけられた場合、高周波数帯に埋め
たビットだけが大きく劣化してしまう。そこですべての
ビットをすべての周波数帯にまんべんなくばらまかれて
埋められるようにする。たとえばフレーム f , 周波数
w に埋める付加情報を下式のように決めて、ビットを斜
めに埋める。
報の各ビットが同等の信頼性を持たなければならない場
合を考える。音声圧縮技術やラジオ放送など、バンドパ
スフィルターとしての効果がある劣化処理に対して、各
ビットが同等の信頼性を持たなければならない場合には
ここまでの方法では問題がある。なぜならばたとえばロ
ーパスフィルターをかけられた場合、高周波数帯に埋め
たビットだけが大きく劣化してしまう。そこですべての
ビットをすべての周波数帯にまんべんなくばらまかれて
埋められるようにする。たとえばフレーム f , 周波数
w に埋める付加情報を下式のように決めて、ビットを斜
めに埋める。
【数１９】 上式の lower(b-f-1) および upper(b-f-1) の括弧内は
mod B である。この式が表す各ビットが埋められる位
置は図１１に示す通りである。図１１で同じ模様で塗り
つぶされている四角（周波数・フレーム平面での埋めら
れる位置を表している)は同じビットを運ぶ部分であ
る。Cw を Cf,w としたのでマスクも Mf,w(Cf ,w) とな
る。
mod B である。この式が表す各ビットが埋められる位
置は図１１に示す通りである。図１１で同じ模様で塗り
つぶされている四角（周波数・フレーム平面での埋めら
れる位置を表している)は同じビットを運ぶ部分であ
る。Cw を Cf,w としたのでマスクも Mf,w(Cf ,w) とな
る。
【数２０】 埋め込みは
【数２１】 検出するときは
【数２２】 上式の lower(b+f-1) および upper(b+f-1) の括弧内は
mod B である。ここではビットを埋める位置を規則的
に斜めに埋める手法を説明したが、埋める位置が斜めに
並ぶ必要はない。たとえば埋め込みの時に秘密鍵を用い
て埋める位置を決定し、検出する時にも秘密鍵から検出
に用いる周波数成分の位置を知って検出をするようにも
できる。そうすれば秘密鍵を知らない者には検出ができ
ない様な仕組みをこの部分にも実装することができる。
mod B である。ここではビットを埋める位置を規則的
に斜めに埋める手法を説明したが、埋める位置が斜めに
並ぶ必要はない。たとえば埋め込みの時に秘密鍵を用い
て埋める位置を決定し、検出する時にも秘密鍵から検出
に用いる周波数成分の位置を知って検出をするようにも
できる。そうすれば秘密鍵を知らない者には検出ができ
ない様な仕組みをこの部分にも実装することができる。
【００５３】［信頼性の差別化と均等化］さらにバンド
パスフィルターに対するある程度の耐性をどのビットに
も持たせつつ、信頼性の差別化をすることもできる。ひ
とつの方法は図１２のように lower(b) および upper
(b) をフレームごとに変化するようにする。すなわちこ
れは lower(f,b), upper(f,b) へと拡張することを意味
する。埋め込み・検出システムの両方が lower(f,b), u
pper(f,b) を了解していればどのような値であるかは問
題ではない。図１２中では再び斜め方向に同じビットが
埋まるようにしているが必ずしもこのようにする必要は
ない。このとき付加情報の配列は
パスフィルターに対するある程度の耐性をどのビットに
も持たせつつ、信頼性の差別化をすることもできる。ひ
とつの方法は図１２のように lower(b) および upper
(b) をフレームごとに変化するようにする。すなわちこ
れは lower(f,b), upper(f,b) へと拡張することを意味
する。埋め込み・検出システムの両方が lower(f,b), u
pper(f,b) を了解していればどのような値であるかは問
題ではない。図１２中では再び斜め方向に同じビットが
埋まるようにしているが必ずしもこのようにする必要は
ない。このとき付加情報の配列は
【数２３】 とし、ビット検出式も
【数２４】 とする。
【００５４】［信頼性の差別化・均等化と高速化］次に
処理の高速化の方法を説明する。upper(f,b) と lower
(f,b) に以下の制約を課す。 ・周波数帯の幅 upper(f,b)-lower(f,b)+1 は何種類か
に限定する。 ・ビットを埋め込む位置は周波数帯の幅が同じビット同
士でのみ入れ換えを行う。 図１３は、高速化可能な斜め埋めを説明する図である。
たとえば図１３では周波数帯幅を2種に限定し、信頼性
の低くてもよいビットは幅が狭い周波数帯いくつかの中
で斜めに埋めている一方、高い信頼性の要求されるビッ
トは幅が広い周波数帯で斜めに埋めている。
処理の高速化の方法を説明する。upper(f,b) と lower
(f,b) に以下の制約を課す。 ・周波数帯の幅 upper(f,b)-lower(f,b)+1 は何種類か
に限定する。 ・ビットを埋め込む位置は周波数帯の幅が同じビット同
士でのみ入れ換えを行う。 図１３は、高速化可能な斜め埋めを説明する図である。
たとえば図１３では周波数帯幅を2種に限定し、信頼性
の低くてもよいビットは幅が狭い周波数帯いくつかの中
で斜めに埋めている一方、高い信頼性の要求されるビッ
トは幅が広い周波数帯で斜めに埋めている。
【００５５】［マスクの正負を使って付加情報を埋める
場合］以上の方法はビット1を埋めるマスクとビット 0
を埋めるマスクを別にしていたが、ひとつのマスクの正
負でビットを区別して埋めることもできる。マスクは１
つになる。
場合］以上の方法はビット1を埋めるマスクとビット 0
を埋めるマスクを別にしていたが、ひとつのマスクの正
負でビットを区別して埋めることもできる。マスクは１
つになる。
【数２５】 埋め込みの時はビットによって増減を決める。
【数２６】 サイクル同期およびビット判定の検出式はひとつにな
り、
り、
【数２７】 この式の値として正負両方が出てくるようになる。ここ
でマスク Mf+s,w の一つ目の添字は mod F で用いるも
のとする。サイクル同期の時には絶対値をとってから合
計した以下の値の最大値を求めることになる。
でマスク Mf+s,w の一つ目の添字は mod F で用いるも
のとする。サイクル同期の時には絶対値をとってから合
計した以下の値の最大値を求めることになる。
【数２８】 ビットの判定は検出値の正負で判定する。
【数２９】
【００５６】［時間領域に戻してから埋め込み］節に示
した埋め込み手順を以下のように変更すれば窓がけや F
FT に伴う誤差を少なくすることができる。 （１）サンプルの取り出し （２）窓がけ （３）FFT （４）埋め込み信号の作成 周波数成分に聴覚心理モデルを適用し、変更しても人の
耳には違いのわからない許容範囲を算出する。その範囲
で、埋め込み信号を作る。 （５）IFFT 埋め込み信号にIFFTを行う。 （６）窓をかけ、重ね合わせて時間軸上に戻す。 これに窓関数を乗じ、隣り合うフレームと重ね合わせれ
ば時間領域での埋め込み信号が得られる。 （７）デジタルオーディオデータに加える。 それを元のデジタルオーディオデータに加えれば、埋め
込み後のデジタルオーディオデータとなる。それを出力
する。
した埋め込み手順を以下のように変更すれば窓がけや F
FT に伴う誤差を少なくすることができる。 （１）サンプルの取り出し （２）窓がけ （３）FFT （４）埋め込み信号の作成 周波数成分に聴覚心理モデルを適用し、変更しても人の
耳には違いのわからない許容範囲を算出する。その範囲
で、埋め込み信号を作る。 （５）IFFT 埋め込み信号にIFFTを行う。 （６）窓をかけ、重ね合わせて時間軸上に戻す。 これに窓関数を乗じ、隣り合うフレームと重ね合わせれ
ば時間領域での埋め込み信号が得られる。 （７）デジタルオーディオデータに加える。 それを元のデジタルオーディオデータに加えれば、埋め
込み後のデジタルオーディオデータとなる。それを出力
する。
【００５７】なお（４）においては、以下の式に従って
埋め込み信号を作成する。
埋め込み信号を作成する。
【数３０】
【００５８】［同一マスクの使用］１つの周波数帯に含
まれるすべての周波数に対応するマスクをすべて等しく
することにより、オーディオデータの周波数のずれに対
する耐性を持たせることができる。これは、周波数のず
れにより、例えば５０００Ｈｚが５０５０Ｈｚに変化し
たとき、５０００Ｈｚと５０５０Ｈｚに異なるマスク
（符号）が使用されていた場合、検出に悪影響を及ぼ
す。しかしながら同一のマスク（符号）であればその影
響がない。
まれるすべての周波数に対応するマスクをすべて等しく
することにより、オーディオデータの周波数のずれに対
する耐性を持たせることができる。これは、周波数のず
れにより、例えば５０００Ｈｚが５０５０Ｈｚに変化し
たとき、５０００Ｈｚと５０５０Ｈｚに異なるマスク
（符号）が使用されていた場合、検出に悪影響を及ぼ
す。しかしながら同一のマスク（符号）であればその影
響がない。
【００５９】［周波数帯の幅を周波数に応じて変化させ
る］最後に、周波数帯の幅を高周波の周波数ほど広くす
ることによって、音楽の再生スピードの変化や、長さの
伸縮などによる、周波数の全体的変化に対する耐性を持
たせることができる。なぜなら、再生スピードが１０％
速くなると全ての周波数が１０％高くなるので、５００
Ｈｚは５５０Ｈｚに、５０００Ｈｚは５５００Ｈｚにな
る。よって高い周波数ほど周波数のずれは大きい。この
ずれにどの周波数帯も耐性を持つためには、高周波ほど
周波数帯が広い必要がある。
る］最後に、周波数帯の幅を高周波の周波数ほど広くす
ることによって、音楽の再生スピードの変化や、長さの
伸縮などによる、周波数の全体的変化に対する耐性を持
たせることができる。なぜなら、再生スピードが１０％
速くなると全ての周波数が１０％高くなるので、５００
Ｈｚは５５０Ｈｚに、５０００Ｈｚは５５００Ｈｚにな
る。よって高い周波数ほど周波数のずれは大きい。この
ずれにどの周波数帯も耐性を持つためには、高周波ほど
周波数帯が広い必要がある。
【００６０】［検出時のフレーム長を短くする］検出を
するときの窓の長さ（すなわちフレームの長さ）を埋め
込みをしたときの窓の長さよりも短くすることによって
埋め込みをしたときのフレームの端の部分の影響を弱め
ることができる。例えば、周波数帯で同じ符号を使って
いる場合、埋め込みで N サンプルを1フレームにしてい
たとして、検出でたとえば N/2 サンプルを１フレーム
とする。このようにすることで、埋め込みのときに k番
の周波数に埋めた符号の影響は k/2 番で観測される。
検出で N/4 サンプルを１フレームとしたら、k 番の埋
め込みの影響は k/4番で観測される。これは、フーリエ
変換の性質として観測のフレーム長を半分にすると、観
測の周波数分解能は半分になるからである。つまり、検
出をするときにマスクの符号を、フレームの長さの違い
に対応するだけずらしてやれば、フレームが違っても検
出をすることができる。本発明の実施例では、フレーム
を半分またはそれ以下で重ねあわせて符号を時間方向に
も変えて埋め込んでいるが、時間的に隣接するフレーム
の、ある周波数帯におけるマスクの符号が異なっている
場合、それらのフレームが重ね合わされた部分では、埋
め込みの効果は打ち消し合わされている。（たとえば符
号が”＋＋−−” では ２番目と３番目で異なる符号が
埋められたフレームが重ね合わされる）上記のように短
いフレーム長を使って検出をすることによって、隣接す
るフレームからおよぶ影響が少ない部分に限定して検出
をすることが可能になるわけである。
するときの窓の長さ（すなわちフレームの長さ）を埋め
込みをしたときの窓の長さよりも短くすることによって
埋め込みをしたときのフレームの端の部分の影響を弱め
ることができる。例えば、周波数帯で同じ符号を使って
いる場合、埋め込みで N サンプルを1フレームにしてい
たとして、検出でたとえば N/2 サンプルを１フレーム
とする。このようにすることで、埋め込みのときに k番
の周波数に埋めた符号の影響は k/2 番で観測される。
検出で N/4 サンプルを１フレームとしたら、k 番の埋
め込みの影響は k/4番で観測される。これは、フーリエ
変換の性質として観測のフレーム長を半分にすると、観
測の周波数分解能は半分になるからである。つまり、検
出をするときにマスクの符号を、フレームの長さの違い
に対応するだけずらしてやれば、フレームが違っても検
出をすることができる。本発明の実施例では、フレーム
を半分またはそれ以下で重ねあわせて符号を時間方向に
も変えて埋め込んでいるが、時間的に隣接するフレーム
の、ある周波数帯におけるマスクの符号が異なっている
場合、それらのフレームが重ね合わされた部分では、埋
め込みの効果は打ち消し合わされている。（たとえば符
号が”＋＋−−” では ２番目と３番目で異なる符号が
埋められたフレームが重ね合わされる）上記のように短
いフレーム長を使って検出をすることによって、隣接す
るフレームからおよぶ影響が少ない部分に限定して検出
をすることが可能になるわけである。
【００６１】＜第２の実施の形態＞デジタルオーディオ
データに対する実用的かつ堅牢な電子透かしの第２の実
施例として、付加情報の埋め込みアルゴリズムを解析困
難にする電子透かしを説明する。なお以下の説明におい
て「サンプル」との記述はオーディオを対象にした場合
の表現であるが、「フレーム」と読み替えれば動画像
に、「ピクセル」と読み替えれば静止画像にも適用可能
である。
データに対する実用的かつ堅牢な電子透かしの第２の実
施例として、付加情報の埋め込みアルゴリズムを解析困
難にする電子透かしを説明する。なお以下の説明におい
て「サンプル」との記述はオーディオを対象にした場合
の表現であるが、「フレーム」と読み替えれば動画像
に、「ピクセル」と読み替えれば静止画像にも適用可能
である。
【００６２】［埋め込み開始位置をランダムにする］埋
め込み前のコンテンツの先頭の R サンプルを読み飛ば
して、（R+1）サンプル目から埋め込みを始める。この
R は埋め込みを実行する際に決まるランダム変数であ
る。
め込み前のコンテンツの先頭の R サンプルを読み飛ば
して、（R+1）サンプル目から埋め込みを始める。この
R は埋め込みを実行する際に決まるランダム変数であ
る。
【００６３】［埋め込み開始ビットやフレームをランダ
ムにする］複数のビットを埋め込む場合には、どのビッ
トから埋め込むかをランダムにすることができる。これ
は検出器が検出をする際に、どのビットが先頭なのかを
定める処理が行われる場合に限って利用可能である。そ
の場合には先頭のビットがその処理で見つけられる筈な
ので、コンテンツの先頭にビットの先頭が埋め込まれて
いなくても構わない。あるいはその変形として次の方法
も考えられる。あるサンプル数（Ｆとする)を1「単位」
として、そこに一つあるいは複数のビットを埋める方法
では、検出の際にその単位がどこから始まるかを見つけ
る処理が行われるはずである。先頭が見つけられるので
あるから、コンテンツの先頭と「単位」の先頭が一致し
ている必要はない。よって「単位」の何サンプル目から
埋め込みを始めるかをランダムにすることができる。図
１７に埋め込み開始ユニット、図１８に仮想的な埋め込
み開始位置の例を示す。
ムにする］複数のビットを埋め込む場合には、どのビッ
トから埋め込むかをランダムにすることができる。これ
は検出器が検出をする際に、どのビットが先頭なのかを
定める処理が行われる場合に限って利用可能である。そ
の場合には先頭のビットがその処理で見つけられる筈な
ので、コンテンツの先頭にビットの先頭が埋め込まれて
いなくても構わない。あるいはその変形として次の方法
も考えられる。あるサンプル数（Ｆとする)を1「単位」
として、そこに一つあるいは複数のビットを埋める方法
では、検出の際にその単位がどこから始まるかを見つけ
る処理が行われるはずである。先頭が見つけられるので
あるから、コンテンツの先頭と「単位」の先頭が一致し
ている必要はない。よって「単位」の何サンプル目から
埋め込みを始めるかをランダムにすることができる。図
１７に埋め込み開始ユニット、図１８に仮想的な埋め込
み開始位置の例を示す。
【００６４】［ランダム・ノイズを加える］埋め込みの
際に埋め込み信号だけでなく、ランダムで計算されるノ
イズをもコンテンツに加える。ノイズがある程度小さけ
れば音質にも影響を与えないようにできる。ノイズが完
全にランダムであれば検出結果にも大きな悪影響を与え
ないことが期待できる。
際に埋め込み信号だけでなく、ランダムで計算されるノ
イズをもコンテンツに加える。ノイズがある程度小さけ
れば音質にも影響を与えないようにできる。ノイズが完
全にランダムであれば検出結果にも大きな悪影響を与え
ないことが期待できる。
【００６５】［時々埋め込みをせずにランダム信号だけ
を加える］埋め込み処理の際に、埋め込みをしないでラ
ンダム信号だけを加える部分をランダムに決めるタイミ
ングで作る。この方法は検出結果にいくらか悪影響を与
えるが、コンテンツの他の部分から検出できるのでいく
らか埋め込みをしていない部分があっても構わない場合
に利用できる。
を加える］埋め込み処理の際に、埋め込みをしないでラ
ンダム信号だけを加える部分をランダムに決めるタイミ
ングで作る。この方法は検出結果にいくらか悪影響を与
えるが、コンテンツの他の部分から検出できるのでいく
らか埋め込みをしていない部分があっても構わない場合
に利用できる。
【００６６】［埋め込み前に前処理を行う］埋め込み処
理を行う前に、ランダム性を備える前処理でコンテンツ
を加工する。図１４は埋め込み前の前処理、埋め込み後
の後処理を説明する図である。
理を行う前に、ランダム性を備える前処理でコンテンツ
を加工する。図１４は埋め込み前の前処理、埋め込み後
の後処理を説明する図である。
【００６７】処理前のコンテンツO → [前処理] → 前
処理後、埋め込み前コンテンツO'→ [埋め込み] → 埋
め込み後コンテンツ O''
処理後、埋め込み前コンテンツO'→ [埋め込み] → 埋
め込み後コンテンツ O''
【００６８】この手順を内部で行えば悪意を持ったユー
ザーは「前処理後、埋め込み前コンテンツO'」を知るこ
とができない。よって悪意をもったユーザーは「処理前
のコンテンツO」と「埋め込み後コンテンツO''」の差分
D = O''- O を知ることはできても、「埋め込み後コン
テンツO''」と「前処理後、埋め込み前コンテンツO'」
の差分 D''= O''- O' を知ることはできない。D' には
埋め込みによる効果 Dと前処理による効果 D'= O'- O
の両方が含まれているので、埋め込みアルゴリズムの特
定が困難になる。前処理の例としてはサンプルの重複・
挿入・欠落、サンプルのシフト、伸縮などがある。それ
ぞれについて説明する。
ザーは「前処理後、埋め込み前コンテンツO'」を知るこ
とができない。よって悪意をもったユーザーは「処理前
のコンテンツO」と「埋め込み後コンテンツO''」の差分
D = O''- O を知ることはできても、「埋め込み後コン
テンツO''」と「前処理後、埋め込み前コンテンツO'」
の差分 D''= O''- O' を知ることはできない。D' には
埋め込みによる効果 Dと前処理による効果 D'= O'- O
の両方が含まれているので、埋め込みアルゴリズムの特
定が困難になる。前処理の例としてはサンプルの重複・
挿入・欠落、サンプルのシフト、伸縮などがある。それ
ぞれについて説明する。
【００６９】・[サンプルの重複・挿入・欠落] コンテンツからランダムにサンプルを欠落させたり、あ
るサンプルを繰り返したり、あるサンプルを挿入したり
する。これは音楽の場合には「音程を保つ時間伸縮（pi
tch-preserved time expansion/compression)」と一般
に呼ばれる処理であり、欠落・重複・挿入をする頻度が
十分低ければ音質に影響はまったく与えない（たとえば
1秒44100サンプルに1サンプル)。静止画像では水平ライ
ンや垂直ラインを重複・挿入・欠落させることにあた
る。動画像では一枚一枚の静止画像の水平ラインや垂直
ラインを重複・挿入・欠落させてもよいし、静止画像
（フレーム)を1単位として重複・挿入・欠落させてもよ
い。音質・画質に与える影響を特に小さく保つように万
全を期すつもりなら、それを行う場所をコンテンツの特
性を見て選ばなければならない（このことも音程を保つ
時関伸縮で一般に行われている)。すなわちたとえば欠
落・重複・挿入をする場所を、似通ったサンプル値が連
続するところに限る、など。欠落によって減るサンプル
数と、重複・挿入によって増えるサンプル数を同数にな
るように調節すれば、処理後のコンテンツの長さを処理
前のコンテンツの長さと同じにすることができる。
るサンプルを繰り返したり、あるサンプルを挿入したり
する。これは音楽の場合には「音程を保つ時間伸縮（pi
tch-preserved time expansion/compression)」と一般
に呼ばれる処理であり、欠落・重複・挿入をする頻度が
十分低ければ音質に影響はまったく与えない（たとえば
1秒44100サンプルに1サンプル)。静止画像では水平ライ
ンや垂直ラインを重複・挿入・欠落させることにあた
る。動画像では一枚一枚の静止画像の水平ラインや垂直
ラインを重複・挿入・欠落させてもよいし、静止画像
（フレーム)を1単位として重複・挿入・欠落させてもよ
い。音質・画質に与える影響を特に小さく保つように万
全を期すつもりなら、それを行う場所をコンテンツの特
性を見て選ばなければならない（このことも音程を保つ
時関伸縮で一般に行われている)。すなわちたとえば欠
落・重複・挿入をする場所を、似通ったサンプル値が連
続するところに限る、など。欠落によって減るサンプル
数と、重複・挿入によって増えるサンプル数を同数にな
るように調節すれば、処理後のコンテンツの長さを処理
前のコンテンツの長さと同じにすることができる。
【００７０】・[サンプルのシフト] コンテンツをランダムサンプル数だけシフトする。言い
かえればコンテンツの先頭にサンプルをつけ加えたり、
先頭からサンプル取り除いたりする。は必ずしも整数で
なくても構わない。が整数でない実数である場合には補
間によってコンテンツの各サンプル値を決めることにな
る。たとえば1次の線形補間を使うならば
かえればコンテンツの先頭にサンプルをつけ加えたり、
先頭からサンプル取り除いたりする。は必ずしも整数で
なくても構わない。が整数でない実数である場合には補
間によってコンテンツの各サンプル値を決めることにな
る。たとえば1次の線形補間を使うならば
【数３１】 によってサンプル値を変更する。ここで [r] は r を超
えない最大の整数を表し、v(x) は処理前の x 番目のサ
ンプル値を、v'(x) は処理後のx番目のサンプル値を表
す。
えない最大の整数を表し、v(x) は処理前の x 番目のサ
ンプル値を、v'(x) は処理後のx番目のサンプル値を表
す。
【００７１】・[伸縮] ごく少ない程度であれば、コンテンツを伸縮することも
ここでの目的に使うことができる。たとえば1%以下の線
形伸縮であれば人間の耳では変化を認めることができな
い。この処理によってコンテンツの長さが保たれるよう
に、ある部分は伸長して、ある部分は縮小することも可
能である。 これらの方法は前処理にランダム性がなく
ても効果は高い。つまり、前処理が決定的なアルゴリズ
ムであるとしても、そのアルゴリズムが知られさえしな
ければD''を知ることは困難である。
ここでの目的に使うことができる。たとえば1%以下の線
形伸縮であれば人間の耳では変化を認めることができな
い。この処理によってコンテンツの長さが保たれるよう
に、ある部分は伸長して、ある部分は縮小することも可
能である。 これらの方法は前処理にランダム性がなく
ても効果は高い。つまり、前処理が決定的なアルゴリズ
ムであるとしても、そのアルゴリズムが知られさえしな
ければD''を知ることは困難である。
【００７２】［埋め込みを行った後に後処理を行う］埋
め込み前に前処理を行う方法と同様の処理を埋め込み後
のコンテンツに施すことも、埋め込み信号を解析されに
くくする上では同様の効果を持つ。埋め込み信号自体も
処理が加えられている点で解析されにくさは強くなって
いるとも言える。しかしこの処理によって埋め込み信号
がいくらか劣化してしまうので、検出成績は少し悪化す
ることが予想される。
め込み前に前処理を行う方法と同様の処理を埋め込み後
のコンテンツに施すことも、埋め込み信号を解析されに
くくする上では同様の効果を持つ。埋め込み信号自体も
処理が加えられている点で解析されにくさは強くなって
いるとも言える。しかしこの処理によって埋め込み信号
がいくらか劣化してしまうので、検出成績は少し悪化す
ることが予想される。
【００７３】［リサンプリングを行ってから埋め込み信
号を計算する］この方法は埋め込み前に前処理を行う方
法と似ているが、オリジナルのコンテンツは変化させな
い点が異なっている。ここでいうリサンプリングは動画
像・静止画像では画素数を変化させることにあたる。こ
の方法の手順は以下の通り。図１５はリサンプリングを
行ってから埋め込み信号を計算する方法を説明する図で
ある。
号を計算する］この方法は埋め込み前に前処理を行う方
法と似ているが、オリジナルのコンテンツは変化させな
い点が異なっている。ここでいうリサンプリングは動画
像・静止画像では画素数を変化させることにあたる。こ
の方法の手順は以下の通り。図１５はリサンプリングを
行ってから埋め込み信号を計算する方法を説明する図で
ある。
【００７４】・処理前のコンテンツ O のサンプリング
周波数を r と仮定する。 ・処理前のコンテンツ O をサンプリング周波数 r' へ
とリサンプリングし、リサンプル後のコンテンツ O'を
求める。 ・リサンプル後のコンテンツO' に対して仮埋め込み信
号E'を求める。E' のサンプリング周波数も r' であ
る。 ・仮埋め込み信号E'をサンプリング周波数 r へとリサ
ンプリングして埋め込み信号Eを求める。 ・処理前のコンテンツO に埋め込み信号Eを加え、埋め
込み後のコンテンツO" とする。
周波数を r と仮定する。 ・処理前のコンテンツ O をサンプリング周波数 r' へ
とリサンプリングし、リサンプル後のコンテンツ O'を
求める。 ・リサンプル後のコンテンツO' に対して仮埋め込み信
号E'を求める。E' のサンプリング周波数も r' であ
る。 ・仮埋め込み信号E'をサンプリング周波数 r へとリサ
ンプリングして埋め込み信号Eを求める。 ・処理前のコンテンツO に埋め込み信号Eを加え、埋め
込み後のコンテンツO" とする。
【００７５】あるいは図１６（リサンプリングを行って
から埋め込み信号を計算）のように ・処理前のコンテンツO のサンプリング周波数を r と
仮定する。 ・処理前のコンテンツO をサンプリング周波数r' へと
リサンプリングし、リサンプル後のコンテンツO' を求
める。 ・リサンプル後のコンテンツO' に対して仮埋め込み信
号E' を求める。E' のサンプリング周波数も r' であ
る。 ・仮埋め込み信号E' をリサンプル後のコンテンツO' に
加え、サンプリング周波数 r' における埋め込み後のコ
ンテンツO" を作成する。 ・サンプリング周波数 r へとリサンプリングして埋め
込み後のコンテンツO'''を求める。
から埋め込み信号を計算）のように ・処理前のコンテンツO のサンプリング周波数を r と
仮定する。 ・処理前のコンテンツO をサンプリング周波数r' へと
リサンプリングし、リサンプル後のコンテンツO' を求
める。 ・リサンプル後のコンテンツO' に対して仮埋め込み信
号E' を求める。E' のサンプリング周波数も r' であ
る。 ・仮埋め込み信号E' をリサンプル後のコンテンツO' に
加え、サンプリング周波数 r' における埋め込み後のコ
ンテンツO" を作成する。 ・サンプリング周波数 r へとリサンプリングして埋め
込み後のコンテンツO'''を求める。
【００７６】埋め込みに使ったサンプリング周波数は、
埋め込み実行時にランダムで決めてもよいし、ランダム
でなくてもアルゴリズムを隠す上では効果があると思わ
れる。埋め込み信号を作る際に、基準となるサンプル数
図１７、図１８でのユニット)を用いている場合に、そ
の長さをわかりにくくすることがこの方法によって可能
になる。
埋め込み実行時にランダムで決めてもよいし、ランダム
でなくてもアルゴリズムを隠す上では効果があると思わ
れる。埋め込み信号を作る際に、基準となるサンプル数
図１７、図１８でのユニット)を用いている場合に、そ
の長さをわかりにくくすることがこの方法によって可能
になる。
【００７７】［検出結果を出力する間隔をランダムにす
る］この方法は差分を解析されにくくする方法ではない
が、アルゴリズムを解析されにくくする方法であるとい
う点で他のアイディアと共通しているのでここに挙げ
る。この方法は、検出の際に検出結果が得られたらすぐ
にその結果を表示したり、コピーを止めたりするなどア
クションを起こすのではなく、故意に（ランダムに決ま
る）ある程度の時間だけその出力を遅らせるということ
である。これによって検出までにかかる最小時間を悪意
を持ったユーザーに知られないようにする。
る］この方法は差分を解析されにくくする方法ではない
が、アルゴリズムを解析されにくくする方法であるとい
う点で他のアイディアと共通しているのでここに挙げ
る。この方法は、検出の際に検出結果が得られたらすぐ
にその結果を表示したり、コピーを止めたりするなどア
クションを起こすのではなく、故意に（ランダムに決ま
る）ある程度の時間だけその出力を遅らせるということ
である。これによって検出までにかかる最小時間を悪意
を持ったユーザーに知られないようにする。
【００７８】［ビット情報埋め込み位置の時間変動］画
像またはオーディオコンテンツに電子透かしとしてＮビ
ット（Ｎ≧１)の情報を埋め込む際、時間推移とともに
ビット情報埋め込み単位（以降ユニットと呼ぶ)内の各
ビットの埋め込み位置を変化させる。これにより、ビッ
ト情報埋め込みコンテンツのある特定の位置が加工ある
いは破壊されたとしても、ある特定のビット情報のみが
検出不可あるいは改竄されることを避けることができ
る。また、埋まっている情報が同じであるとしても埋め
込み位置が違うので、複数のコンテンツの平均をとって
も埋め込み信号が強めあわなくなる。このことも電子透
かしのアルゴリズムや鍵の解析を困難にする上で好まし
い。ここで、時刻ｔ（ユニット番号)における番目のビ
ット情報埋め込み位置を P(n,t) とすると、時刻 t+1に
おける同ビット情報埋め込み位置は、P(n,t+1)=Ｆ(P(n,
t))と表すことができる。ここで、Ｆ（Ｐ）は、ビット
情報埋め込み位置を変更する変換演算子とする。また、
Ｐ、Ｆ（Ｐ）は、ある周期Ｔを持っている。
像またはオーディオコンテンツに電子透かしとしてＮビ
ット（Ｎ≧１)の情報を埋め込む際、時間推移とともに
ビット情報埋め込み単位（以降ユニットと呼ぶ)内の各
ビットの埋め込み位置を変化させる。これにより、ビッ
ト情報埋め込みコンテンツのある特定の位置が加工ある
いは破壊されたとしても、ある特定のビット情報のみが
検出不可あるいは改竄されることを避けることができ
る。また、埋まっている情報が同じであるとしても埋め
込み位置が違うので、複数のコンテンツの平均をとって
も埋め込み信号が強めあわなくなる。このことも電子透
かしのアルゴリズムや鍵の解析を困難にする上で好まし
い。ここで、時刻ｔ（ユニット番号)における番目のビ
ット情報埋め込み位置を P(n,t) とすると、時刻 t+1に
おける同ビット情報埋め込み位置は、P(n,t+1)=Ｆ(P(n,
t))と表すことができる。ここで、Ｆ（Ｐ）は、ビット
情報埋め込み位置を変更する変換演算子とする。また、
Ｐ、Ｆ（Ｐ）は、ある周期Ｔを持っている。
【数３２】
【００７９】図１９は、Ｐ、Ｆ（Ｐ）の例で、1ユニッ
ト内に4ビットの情報を埋め込んむ場合の1例を示してい
る。図１９中の大きな□はユニットを表し、ユニット内
の小さな番号のふられた□はそれぞれビット情報を埋め
込む位置を表しているものとする。
ト内に4ビットの情報を埋め込んむ場合の1例を示してい
る。図１９中の大きな□はユニットを表し、ユニット内
の小さな番号のふられた□はそれぞれビット情報を埋め
込む位置を表しているものとする。
【００８０】この例では、 Ｐ(n,t)= t + n mode 4（Ｔ＝４、n=0,1,2,3) である。Ｆ（Ｐ）を複雑に、またを長くすることによ
り、ビット情報埋め込み位置の推定し、ある特定ビット
情報のみを検出不可にすることまたは改竄することをよ
り困難にすることができる。
り、ビット情報埋め込み位置の推定し、ある特定ビット
情報のみを検出不可にすることまたは改竄することをよ
り困難にすることができる。
【００８１】また、時間推移とともに、ビット情報埋め
込み位置のみでなく、埋め込み情報の解釈を変えること
も可能である。この手法はまた、電子透かしを埋め込む
原コンテンツが時間的に相関を持つ場合には、時間推移
とともにビット情報埋め込み位置を変更しているため、
原コンテンツの相関を打ち消すことができ、埋め込み情
報がないにもかかわらず埋め込み情報があるとしてしま
うエラー比率（false positive error ratio)を下げる
効果もある。
込み位置のみでなく、埋め込み情報の解釈を変えること
も可能である。この手法はまた、電子透かしを埋め込む
原コンテンツが時間的に相関を持つ場合には、時間推移
とともにビット情報埋め込み位置を変更しているため、
原コンテンツの相関を打ち消すことができ、埋め込み情
報がないにもかかわらず埋め込み情報があるとしてしま
うエラー比率（false positive error ratio)を下げる
効果もある。
【００８２】［検出］時間的にユニット内のビット情報
埋め込み位置を変化させてあるので検出の際にも以下の
ように、ビット情報埋め込み位置変化の周期ごとに埋め
込み情報の検出を行う必要がある。
埋め込み位置を変化させてあるので検出の際にも以下の
ように、ビット情報埋め込み位置変化の周期ごとに埋め
込み情報の検出を行う必要がある。
【数３３】
【００８３】ここで、Ｄ（Ｐ（ｎ，ｔ））は各ユニット
内の情報埋め込み位置からの電子透かしの検出演算子で
あり、Ｄｎはその検出値である。ここで、情報埋め込み
ビット数Ｎ≧２の場合には、情報を埋め込んだコンテン
ツが加工された際には、検出値の内、どの位置からの検
出値が、情報埋め込み時の先頭のビットを表しているの
かが分からなくなるため、情報埋め込み時の先頭ビット
位置を検出する必要が出て来る。その方法を以下に説明
する。
内の情報埋め込み位置からの電子透かしの検出演算子で
あり、Ｄｎはその検出値である。ここで、情報埋め込み
ビット数Ｎ≧２の場合には、情報を埋め込んだコンテン
ツが加工された際には、検出値の内、どの位置からの検
出値が、情報埋め込み時の先頭のビットを表しているの
かが分からなくなるため、情報埋め込み時の先頭ビット
位置を検出する必要が出て来る。その方法を以下に説明
する。
【００８４】情報埋め込みビット数Ｎ≧２の場合には、
情報埋め込み時の先頭ビット位置が検出値Ｄｎのうちど
れにあたるかを以下のいずれかの方法で検出する。
情報埋め込み時の先頭ビット位置が検出値Ｄｎのうちど
れにあたるかを以下のいずれかの方法で検出する。
【００８５】［情報を埋め込まない位置の挿入］ビット
情報埋め込み位置変更周期Ｔの際、埋め込み情報とは別
に同じＴの周期で何も情報を埋め込まない場所を先頭埋
め込みビットを検出するための目印として挿入してお
く。たとえば、図１９のＰ、Ｆ（Ｐ）の例では、例えば
図２０のように情報を埋め込まない部分を挿入してお
く。図２０中の黒く塗られた部分がフレーム内で情報を
埋め込まない場所であるとする。検出時には、情報を埋
め込んだ位置の検出値が、|Ｄｎ|＞Ｔｈを満たすとする
と、min(|Ｄｎ|)＜Ｔｈとなるｎ番目の検出値を埋め込
み情報の先頭を得るための目印として得ることができ
る。ただしＴｈはある閾値である。
情報埋め込み位置変更周期Ｔの際、埋め込み情報とは別
に同じＴの周期で何も情報を埋め込まない場所を先頭埋
め込みビットを検出するための目印として挿入してお
く。たとえば、図１９のＰ、Ｆ（Ｐ）の例では、例えば
図２０のように情報を埋め込まない部分を挿入してお
く。図２０中の黒く塗られた部分がフレーム内で情報を
埋め込まない場所であるとする。検出時には、情報を埋
め込んだ位置の検出値が、|Ｄｎ|＞Ｔｈを満たすとする
と、min(|Ｄｎ|)＜Ｔｈとなるｎ番目の検出値を埋め込
み情報の先頭を得るための目印として得ることができ
る。ただしＴｈはある閾値である。
【００８６】［周期２Ｔでビット反転する情報の埋め込
み］ビット情報埋め込み位置変更周期Ｔの際、埋め込み
情報とは別にＴの周期でビット反転する情報を埋め込ん
でおく。図２１は周期２Ｔでビット反転する情報の埋め
込み例を示す図である。図２１中の＋あるいは−が周期
Ｔでビット反転する情報を表わしているものとする。検
出時には、２Ｔの周期で数式３３に基づいて各検出を算
出し、
み］ビット情報埋め込み位置変更周期Ｔの際、埋め込み
情報とは別にＴの周期でビット反転する情報を埋め込ん
でおく。図２１は周期２Ｔでビット反転する情報の埋め
込み例を示す図である。図２１中の＋あるいは−が周期
Ｔでビット反転する情報を表わしているものとする。検
出時には、２Ｔの周期で数式３３に基づいて各検出を算
出し、
【数３４】 となるｎ番目の検出値を見ることで、埋め込み情報の先
頭を得ることができる。ここで、
頭を得ることができる。ここで、
【数３５】 である。
【００８７】［ビット情報以外の情報の利用］埋め込み
ビットの先頭を検出する際に、他の信号の検出値を用い
る。例えば電子透かし検出用に、ユニットの位置決め情
報（シンク情報）が埋まっている場合には、ビット情報
埋め込み時に、その信号の符号を埋め込み位置変更周期
Ｔ毎に反転させる。あるいは、周期Ｔ毎に符号が反転し
た部分を挿入する。これによって、検出時には、位置決
め情報の符号の変化する部分をみることで、埋め込みビ
ットの先頭位置を検出することができる。図２２はビッ
ト情報以外の情報の利用例を示す図である。
ビットの先頭を検出する際に、他の信号の検出値を用い
る。例えば電子透かし検出用に、ユニットの位置決め情
報（シンク情報）が埋まっている場合には、ビット情報
埋め込み時に、その信号の符号を埋め込み位置変更周期
Ｔ毎に反転させる。あるいは、周期Ｔ毎に符号が反転し
た部分を挿入する。これによって、検出時には、位置決
め情報の符号の変化する部分をみることで、埋め込みビ
ットの先頭位置を検出することができる。図２２はビッ
ト情報以外の情報の利用例を示す図である。
【００８８】［埋め込み情報の解釈変更］あるビットを
繰り返しコンテンツに埋め込む場合、特定の符号列に応
じて部分部分ごとに反転させて埋め込む。常に同じ情報
が埋め込まれているのではなくなるので、解析しにくく
なる。ある時点で埋め込む情報は以下の式で計算する。
繰り返しコンテンツに埋め込む場合、特定の符号列に応
じて部分部分ごとに反転させて埋め込む。常に同じ情報
が埋め込まれているのではなくなるので、解析しにくく
なる。ある時点で埋め込む情報は以下の式で計算する。
【数３６】
【００８９】ここで、Ｂは本来のビット情報（１か−１
かの値をとる。ビットは０か−１で表現する）、Ｂ’
（ｔ）はコンテンツの時間推移に応じて反転されたビッ
トであり、これが実際にはコンテンツに埋め込まれる。
Ｍ（ｔ）は埋め込み情報を反転させる符号列であり、＋
１か−１の値をとる。このように、時間推移とともに、
埋め込み情報の解釈を変えたい場合には、各検出値Ｄｎ
を得る際に、
かの値をとる。ビットは０か−１で表現する）、Ｂ’
（ｔ）はコンテンツの時間推移に応じて反転されたビッ
トであり、これが実際にはコンテンツに埋め込まれる。
Ｍ（ｔ）は埋め込み情報を反転させる符号列であり、＋
１か−１の値をとる。このように、時間推移とともに、
埋め込み情報の解釈を変えたい場合には、各検出値Ｄｎ
を得る際に、
【数３７】 上式のように、解釈変更方法Ｍ（ｔ）をあわせて用いる
必要がある。ただし、情報を埋め込んだコンテンツが加
工された際には個々の場所Ｐ（ｎ，ｔ）から検出される
値Ｄ（Ｐ（ｎ、Ｔ））と、Ｍ（ｔ）との同期をとる必要
がある。同期が正しくとれれば埋め込み時と検出時で２
回Ｍ（ｔ）が乗ぜられて＋１になるので本来のビット情
報が得られる。同期をとる際には、以下の何れかの手法
を用いる。
必要がある。ただし、情報を埋め込んだコンテンツが加
工された際には個々の場所Ｐ（ｎ，ｔ）から検出される
値Ｄ（Ｐ（ｎ、Ｔ））と、Ｍ（ｔ）との同期をとる必要
がある。同期が正しくとれれば埋め込み時と検出時で２
回Ｍ（ｔ）が乗ぜられて＋１になるので本来のビット情
報が得られる。同期をとる際には、以下の何れかの手法
を用いる。
【００９０】［＋／−反転］解釈変更方法Ｍ（ｔ）とし
て、Ｍ（ｔ＋１）＝−Ｍ（ｔ）とする。埋め込みビット
情報を正しく解釈するためには、まず個々の場所Ｐ
（ｎ、ｔ）から検出される値Ｄ（Ｐ（ｎ、ｔ））に対
し、隣り合う時間で符号の反転する系列を掛け合わせて
検出値Ｄｎを計算する。正しくＭ（ｔ）と同期が取れて
いる場合にはビット情報を正しく検出できるが、同期が
とれていない場合には＋／−の符号がすべて反転して各
Ｄ（Ｐ（ｎ、ｔ））に掛け合わされるため、反転したビ
ット情報が検出されることになる。そのため、ビットが
反転して検出されているか否かを判定する情報Ｗｍを埋
め込みビット情報以外に埋め込んでおく。埋め込みビッ
ト情報を検出した際に、Ｗｍの符号を見て、
て、Ｍ（ｔ＋１）＝−Ｍ（ｔ）とする。埋め込みビット
情報を正しく解釈するためには、まず個々の場所Ｐ
（ｎ、ｔ）から検出される値Ｄ（Ｐ（ｎ、ｔ））に対
し、隣り合う時間で符号の反転する系列を掛け合わせて
検出値Ｄｎを計算する。正しくＭ（ｔ）と同期が取れて
いる場合にはビット情報を正しく検出できるが、同期が
とれていない場合には＋／−の符号がすべて反転して各
Ｄ（Ｐ（ｎ、ｔ））に掛け合わされるため、反転したビ
ット情報が検出されることになる。そのため、ビットが
反転して検出されているか否かを判定する情報Ｗｍを埋
め込みビット情報以外に埋め込んでおく。埋め込みビッ
ト情報を検出した際に、Ｗｍの符号を見て、
【数３８】 と解釈しなおし、埋め込みビット情報を検出する。
【００９１】［最大検出値の適用］解釈変更方法Ｍ
（ｔ）として、周期Ｔ’を持ち、
（ｔ）として、周期Ｔ’を持ち、
【数３９】 がｊ＝ｍ＊Ｔ’（ｍは自然数）の時のみ最大値Ｔ’をも
つ系列を用意する。検出の際には、Ｍ（ｔ）をシフトし
て求めたそれぞれの検出値のうち、最大となるシフト量
を求めることにより、解釈変更方法Ｍ（ｔ）と同期をと
る。
つ系列を用意する。検出の際には、Ｍ（ｔ）をシフトし
て求めたそれぞれの検出値のうち、最大となるシフト量
を求めることにより、解釈変更方法Ｍ（ｔ）と同期をと
る。
【数４０】
【００９２】[ビット情報以外の情報の利用]検出したビ
ット解釈Ｍ（ｔ）を他の信号の検出値で与える。例え
ば、電子透かし検出用にユニットの位置決め情報（シン
ク情報、Ｓ（ｔ）と表記する)が埋まっている場合に
は、ビット情報埋め込み時に、その信号の符号をＭ
（ｔ）と同符号に反転させておく。検出時にはシンク情
報を検出し、その符号をビット解釈に用いる。
ット解釈Ｍ（ｔ）を他の信号の検出値で与える。例え
ば、電子透かし検出用にユニットの位置決め情報（シン
ク情報、Ｓ（ｔ）と表記する)が埋まっている場合に
は、ビット情報埋め込み時に、その信号の符号をＭ
（ｔ）と同符号に反転させておく。検出時にはシンク情
報を検出し、その符号をビット解釈に用いる。
【数４１】
【００９３】
【発明の効果】本発明により、フレーム同期のための信
号を埋める必要がない、実用的でかつ堅牢な電子透かし
の方法およびシステムが提供される。またフレーム同期
をしないので検出にかかる時間が短くなる。さらにフレ
ーム同期をするために検出システムに必要だった記憶容
量が必要ない。悪意のある第３者により埋め込みのアル
ゴリズムを困難にする電子透かしの方法およびシステム
が提供される。
号を埋める必要がない、実用的でかつ堅牢な電子透かし
の方法およびシステムが提供される。またフレーム同期
をしないので検出にかかる時間が短くなる。さらにフレ
ーム同期をするために検出システムに必要だった記憶容
量が必要ない。悪意のある第３者により埋め込みのアル
ゴリズムを困難にする電子透かしの方法およびシステム
が提供される。
【図１】本発明の実用的で堅牢な電子透かしの埋め込み
方法のフローチャートを示す。
方法のフローチャートを示す。
【図２】本発明の実用的で堅牢な電子透かしの検出方法
のフローチャートを示す。
のフローチャートを示す。
【図３】時間軸と周波数軸およびビットの埋めこみを説
明する図である。
明する図である。
【図４】フレームの重なりを説明する図である。
【図５】振幅の増減を説明する図である。
【図６】窓かけと、フレームの重ねあわせを説明する図
である。
である。
【図７】フレームずれなしの場合を説明する図である。
【図８】１フレームずれを説明する図である。
【図９】サイクル同期を説明する図である。
【図１０】付加情報の半分をより重要な情報であるとし
て広い周波数帯を割り当てた例である。
て広い周波数帯を割り当てた例である。
【図１１】斜め埋めを説明する図である。
【図１２】信頼性の差別化と均等化を説明する図であ
る。
る。
【図１３】高速化可能な斜め埋めを説明する図である。
【図１４】埋め込み前の前処理、埋め込み後の後処理を
説明する図である。
説明する図である。
【図１５】リサンプリングを行ってから埋め込み信号を
計算する方法を説明する図である。
計算する方法を説明する図である。
【図１６】リサンプリングを行ってから埋め込み信号を
計算する別の方法を説明する図である。
計算する別の方法を説明する図である。
【図１７】埋め込み開始ユニットを説明する図である。
【図１８】仮想的な埋め込み開始位置を説明する図であ
る。
る。
【図１９】ビット情報埋め込み位置の時間変動例を示す
図である。
図である。
【図２０】情報を埋め込まない位置の挿入例を示す図で
ある。
ある。
【図２１】周期２Ｔでビット反転する情報の埋め込み例
を示す図である。
を示す図である。
【図２２】ビット情報以外の情報の利用例を示す図であ
る。
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/081 Ｈ０４Ｎ 7/08 Ｚ (72)発明者 立花 隆輝 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 清水 周一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 小林 誠士 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 中村 大賀 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 Ｆターム(参考） 5B057 AA20 BA01 CG07 5C063 AB05 CA14 CA16 CA40 DA20 5C076 AA02 AA14 AA40 BA06 5J104 AA14 NA13
Claims (26)
- 【請求項１】デジタルデータに付加情報を埋め込む、電
子透かしシステムであって、１フレームはデジタルデー
タから取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次フ
レームは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重
なるよう定義することを特徴としており、該システム
が、（１）デジタルデータから取り出したフレームに窓
関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デジタルデータ
の周波数成分を求める、周波数領域変換部と、（２）周
波数領域変換部において得られたデジタルデータの周波
数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前記周波数
成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋め込み部
と、（３）周波数領域埋め込み部で得られた、振幅を増
減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時間領
域の信号へと戻す、時間領域変換部と、（４）時間領域
変換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗じ、重
なり合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情報の埋
め込まれたフレームを作成する、付加情報埋め込みフレ
ーム作成部を有する、電子透かしシステム - 【請求項２】前記周波数領域埋め込み部（２）が、デジ
タルデータの周波数成分の振幅を、付加情報のビット情
報と、周波数帯に対応して周波数成分を増やすのか減ら
すのかを予め規定したマスクの値により増減する、請求
項１記載のシステム。 - 【請求項３】１つの周波数帯に含まれるすべての周波数
に対応する前記マスクの値をすべて等しくすることを特
徴とする、請求項２記載のシステム。 - 【請求項４】前記周波数帯の幅を高周波の周波数ほど広
くすることを特徴とする、請求項２〜３記載の何れかに
記載のシステム。 - 【請求項５】付加情報の埋め込まれた、デジタルデータ
から、該付加情報を検出する電子透かし検出システムで
あって、（１）デジタルデータから取り出したフレーム
に窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デジタルデ
ータの周波数成分を求める、周波数領域変換部と（２）
周波数領域変換部において得られた周波数成分から振幅
を求め、該振幅を所定のフレーム数分だけ蓄積する、振
幅蓄積部と、（３）振幅蓄積部において蓄積された振幅
値に基づき、ビット検出の開始とすべき検出開始フレー
ムを特定する、サイクル同期部と、（４）サイクル同期
部において得られた検出開始フレームから、埋め込まれ
た付加情報のビット情報を検出する、ビット検出部を有
する、電子透かし検出システム。 - 【請求項６】前記周波数領域変換部（１）において、前
記フレームの長さを、埋め込みをしたときの長さよりも
短くすることを特徴とする、請求項５記載のシステム。 - 【請求項７】前記サイクル同期部（３）が、蓄積された
振幅値から検出開始フレームを特定するにあたり、周波
数成分を加えるのか減じるのかを予め規定したマスクの
値を用いた演算結果に基づき、検出開始フレームを特定
する、請求項５記載のシステム。 - 【請求項８】デジタルデータに付加情報を埋め込む、電
子透かし方法であって、１フレームはデジタルデータか
ら取り出したＮ個のサンプルとして構成され、次フレー
ムは前フレームとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重なる
よう定義することを特徴としており、該方法は、（１）
デジタルデータから１フレームを現フレームとして取り
出す段階と、（２）前記取り出した現フレームに、既定
の窓関数を乗じる段階と、（３）前記窓関数を乗じた現
フレームにフーリエ変換を行い、現フレームの周波数成
分を求める段階と、（４）付加情報のビット情報に応じ
て、前記周波数成分の振幅を変更する段階と、（５）前
記変更された周波数成分を、逆フーリエ変換する段階
と、（６）前記逆フーリエ変換された、前記変更された
周波数成分に、前記窓関数を乗じる段階と（７）上記
（１）〜（６）と同様の段階で既に処理された前フレー
ムの後ろからＮ−Ｍサンプルと、上記（６）の段階で処
理された現フレームの頭からＭサンプルを足し和せ、新
しいＮ個のサンプルからなる１フレームを作成する段階
を有する、電子透かし方法。 - 【請求項９】前記周波数成分の振幅を変更する段階
（４）が、付加情報のビット情報と、周波数帯に対応し
て周波数成分を増やすのか減らすのかを予め規定したマ
スクの値により振幅を増減する、請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】１つの周波数帯に含まれるすべての周波
数に対応する前記マスクの値をすべて等しくすることを
特徴とする、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】前記周波数帯の幅を高周波の周波数ほど
広くすることを特徴とする、請求項９〜１０記載の何れ
かに記載の方法。 - 【請求項１２】付加情報の埋め込まれた、デジタルデー
タから、該付加情報を検出する方法であって、（１）デ
ジタルデータから、Ｎサンプルからなる１フレームを取
り出す段階と、（２）前記取り出したフレームに、既定
の窓関数を乗じる段階と、（３）前記窓関数を乗じたフ
レームにフーリエ変換を行い、該フレームの周波数成分
を求める段階と、（４）前記周波数成分の振幅の値を蓄
積する段階と、（５）上記（１）〜（４）の段階を、前
記蓄積が既定の量に達した場合、付加情報検出のための
最適な開始フレームを算出する段階と、（６）前記開始
フレームから、埋め込まれた付加情報のビット情報を検
出する段階を有する、付加情報検出方法。 - 【請求項１３】前記１フレームを取り出す段階（１）に
おいて、該フレームの長さを、埋め込みをしたときの長
さよりも短くすることを特徴とする、請求項１２記載の
システム。 - 【請求項１４】前記最適な開始フレームを算出する段階
（５）が、蓄積された振幅の値から開始フレームを特定
するにあたり、周波数成分を加えるのか減じるのかを予
め規定したマスクの値を用いた演算結果に基づき、開始
フレームを算出する、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータから、Ｒ（Ｒ≧１）サンプル目までサンプル値
を読み取る段階と（２）デジタルデータから、（Ｒ＋
１）以降のサンプル値を読み取る段階と、（３）前記取
り出した（Ｒ＋１）以降のサンプル値を付加情報のビッ
ト情報に応じて変更する段階と、（４）デジタルデータ
のＲサンプルと前記付加情報のビット情報に応じて変更
された（Ｒ＋１）サンプル以降を足し和せる段階を有す
る、電子透かし方法。 - 【請求項１６】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータからサンプル値を読み取る段階と、（２）前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更するにあたり、該付加情報の先頭ビット以外から、
付加情報のビット情報に応じて変更を開始する段階と、
（３）前記変更されたサンプル値から、新しいデジタル
データを作成する段階を有する電子透かし方法。 - 【請求項１７】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータからサンプル値を読み取る段階と、（２）前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階と、（３）前記変更されたサンプル値に、
ランダムにノイズを付加する段階と、（４）前記変更さ
れたサンプル値から、新しいデジタルデータを作成する
段階を有する電子透かし方法。 - 【請求項１８】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータからサンプル値を読み取る段階と、（２）前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階であって、該変更を行わない場合を、ラン
ダムに設ける段階と、（３）前記変更されたサンプル
値、およびは変更されないサンプル値から、新しいデジ
タルデータを作成する段階を有する電子透かし方法。 - 【請求項１９】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータの特定のサンプルを重複、挿入、削除、シフト
して、デジタルデータを変更する段階と、（２）デジタ
ルデータからサンプル値を読み取る段階と、（３）前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階と、（４）前記変更されたサンプル値か
ら、新しいデジタルデータを作成する段階を有する電子
透かし方法。 - 【請求項２０】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータを時間軸上で伸縮する段階と、（２）デジタル
データからサンプル値を読み取る段階と、（３）前記取
り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて変
更する段階と、（４）前記変更されたサンプル値から、
新しいデジタルデータを作成する段階を有する電子透か
し方法。 - 【請求項２１】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータからサンプル値を読み取る段階と、（２）前記
取り出したサンプル値を付加情報のビット情報に応じて
変更する段階と、（３）前記変更されたサンプル値か
ら、新しいデジタルデータを作成する段階（４）新しい
デジタルデータを時間軸上で伸縮する段階を有する電子
透かし方法。 - 【請求項２２】前記伸縮の伸縮率が１％以内である、請
求項２０乃至２１記載の何れかに記載の電子透かし方
法。 - 【請求項２３】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータをサンプリング周波数 r' でリサンプリングし
て、サンプル値を読み取る段階と、（２）前記取り出し
たサンプル値を付加情報のビット情報に応じて変更する
段階であって、（３）前記変更されたサンプル値を、元
のサンプリング周波数 ｒ でサンプリングして新しいデ
ジタルデータを作成する段階を有する電子透かし方法。 - 【請求項２４】デジタルデータに付加情報Ｎ(≧１）ビ
ットを埋め込む、電子透かし方法であって（１）デジタ
ルデータをサンプリング周波数 r' でサンプリングし
て、サンプル値を読み取る段階と、（２）前記取り出し
たサンプル値に対して、付加情報のビット情報に応じた
変更量を求める段階と、（３）前記求められた変更量
を、元々のデジタルデータのサンプリング周波数ｒ で
リサンプリングする段階と、（４）元々のデジタルデー
タに、前記リサンプリングされた変更料を加え、新しい
デジタルデータを作成する段階を有する電子透かし方
法。 - 【請求項２５】デジタルデータに、付加情報を埋め込む
プログラムを含むコンピュータ読み取り可能な記録媒体
であって、１フレームはデジタルデータから取り出した
Ｎ個のサンプルとして構成され、次フレームは前フレー
ムとＭ（０＜Ｍ≦Ｎ／２）サンプル重なるよう定義する
ことを特徴としており、該プログラムがコンピュータ
に、（１）デジタルデータから取り出したフレームに窓
関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デジタルデータ
の周波数成分を求める、周波数領域変換機能と、（２）
周波数領域変換部において得られたデジタルデータの周
波数成分の振幅を、付加情報のビット情報と、前記周波
数成分の周波数帯により増減する、周波数領域埋め込み
機能と、（３）周波数領域埋め込み部で得られた、振幅
を増減された周波数成分を、逆フーリエ変換を使って時
間領域の信号へと戻す、時間領域変換機能と、（４）時
間領域変換部で得られた時間領域の信号に、窓関数を乗
じ、重なり合う前後のフレームを重ね合わせて、付加情
報の埋め込まれたフレームを作成する、付加情報埋め込
みフレーム作成機能を実現させる、コンピュータ読み取
り可能な記録媒体。 - 【請求項２６】付加情報の埋め込まれたデジタルデータ
から、該付加情報を検出するプログラムを含むコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体であって、該プログラムが
コンピュータに、（１）デジタルデータから取り出した
フレームに窓関数を乗じた後、フーリエ変換を行い、デ
ジタルデータの周波数成分を求める、周波数領域変換機
能と、（２）周波数領域変換部において得られた周波数
成分から振幅を求め、該振幅を所定のフレーム数分だけ
蓄積する、振幅蓄積機能と、（３）振幅蓄積部において
蓄積された振幅値に基づき、ビット検出の開始とすべき
検出開始フレームを特定する、サイクル同期機能と、
（４）サイクル同期部において得られた検出開始フレー
ムから、埋め込まれた付加情報のビット情報を検出す
る、ビット検出機能を実現させる、コンピュータ読み取
り可能な記録媒体。
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