JP2003108169A

JP2003108169A - 音声電子透かし装置及び音声電子透かしプログラム

Info

Publication number: JP2003108169A
Application number: JP2001305982A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sato; 佐藤　　誠
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】耐性が強く、しかも簡易な工程で高品質のメ
ディアを得ることができる音声電子透かし装置及び音声
電子透かしプログラムを提供すること。【解決手段】音声データの波形が時間領域で表現さ
れ、所定のサンプリング時間で標本化した数値列を所定
個数毎に前後の標本化数値列のグループといくつか重ね
合わせながらグループ化する手段と、グループ化された
グループ毎に周波数領域へ変換を行なう手段と、周波数
変換された周波数成分の位相の値を、埋め込みたい電子
透かしデータのビット値に応じて修正する手段と、修正
された各周波数成分をグループ毎に時間領域へ逆変換す
る手段と、逆変換されたグループの各数値に、両端が０
近傍の第１の窓関数を乗算する手段と、グループ化に合
わせて前後のグループの数値を加算して時間領域で表現
された電子透かしが埋め込まれた音声データを出力する
手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子透かし装置及
び電子透かしプログラムに関し、特に、耐性が高くメデ
ィアが高品質な音声電子透かし装置及び音声電子透かし
プログラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像や音声などのデジタルマルチ
メディアデータの著作権を保護するために、著作権に関
する識別情報をいわゆる電子透かしとしてデータに埋め
込むことが行われている。データの不正コピーが行われ
た場合、上記電子透かしによってデータの著作権の所在
を明らかにすることが可能となる。

【０００３】通信や放送においては、伝送するデータの
著作権を保護するために、送信側で著作権に関する識別
情報を電子透かしとして埋め込むことが行われている。
また、不正コピーが行われた場合、どの受信装置で受信
されたものをコピーしたかを特定することができるよう
に、受信側で、受信装置に関する識別情報を電子透かし
として埋め込むことも行われている。

【０００４】送信側でマルチメディアデータに識別情報
を電子透かしとして埋め込むためには、送信するマルチ
メディアデータに対してあらかじめ識別情報を埋め込ん
でおく方法と、圧縮符号化の過程において識別情報を埋
め込む方法と、さらに圧縮符号化されたデータ列（トラ
ンスポートストリーム）に対して識別情報を埋め込む方
法とがある。

【０００５】受信側で受信したマルチメディアデータに
識別情報を埋め込むためには、受信したトランスポート
ストリームに対して識別情報を埋め込む方法と、復号化
した後のマルチメディアデータに対して識別情報を埋め
込む方法とがある。

【０００６】すなわち、マルチメディアデータに電子透
かし（識別情報）を埋め込む方法には、生のマルチメデ
ィアデータに対して埋め込む方法と、圧縮符号化の過程
において埋め込む方法と、さらに、トランスポートスト
リームに電子透かしを埋め込む方法とがある。

【０００７】ここで、生のマルチメディアデータに対し
て電子透かしを埋め込む方法としては、マルチメディア
データが画像データの場合、画素データの値を変化させ
ることにより直接的に電子透かしを埋め込む方法と、画
素に対し離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
ＣｏｓｉｎｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ）、ウエーブレッ
ト変換などの変換を行った後の係数値を変えて電子透か
しを埋め込み、逆変換を行い、結果として電子透かしが
埋め込まれた画素データを生成する方法とがある。

【０００８】一方、受信側で受信した画像データに対し
て電子透かしを埋め込む場合も、上述のような方法で埋
め込みを行うことができる。圧縮符号化の過程において
電子透かしを埋め込む方法としては、ＭＰＥＧ（Ｍｏｔ
ｉｏｎＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）
２符号化データ作成のための符号化の過程で、画素に対
しＤＣＴ変換を行った後の係数値を変えて電子透かしを
埋め込み、量子化、ジグザクスキャン、可変長符号化、
多重化を行って、トランスポートストリームを生成する
方法のほか、ＭＰＥＧ２符号化データの動きベクトルの
値を変えて電子透かしを埋め込む方法などがある。

【０００９】また、トランスポートストリームに電子透
かしを埋め込む方法としては、トランスポートストリー
ムを画像データにデコードしてそのデコードされた画像
データに対して直接電子透かしを埋め込み、再びエンコ
ードしてトランスポートストリームに戻す方法と、トラ
ンスポートストリームをＤＣＴ係数までデコードしてＤ
ＣＴ係数値を変えて電子透かしを埋め込んだ後、再びエ
ンコードしてトランスポートストリームに戻す方法と、
さらにトランスポートストリームの特定のビット列を識
別情報を含むビット列に置き換えることにより直接的に
電子透かしを埋め込む方法とがある。

【００１０】図１は、従来の電子透かしの埋め込みの工
程を示す図である。図１において、従来の電子透かし埋
め込み工程は、「半重複フレーム」、第１の「窓関数の
乗算」、「ＭＤＣＴ（変形離散コサイン変換：Ｍｏｄｉ
ｆｉｅｄＤＣＴ）」、「埋め込み」、「ＩＭＤＣＴ（逆
変形離散コサイン変換：ＩｎｖｅｒｓｅＭＤＣ
Ｔ）」、第２の「窓関数の乗算」、「フレーム」、「前
フレーム半遅延」、「フレームの加算」の各工程により
構成される。

【００１１】まず、標本化された原音声信号ｘ（ｋ）
は、「半重複フレーム」工程により、区切られる。この
フレーミングは、半フレーム次のフレームと重なり合っ
て行なわれる。フレーム長は、２Ｎ個として、前後のフ
レーム内のＮ個標本値が重なり合っているとする。

【００１２】次に、フレーム内標本値ｘ_i（ｎ）に窓関
数ｗ（ｎ）が乗算される。「ＤＦＴ」工程では、離散フ
ーリエ変換を１フレームごとに行なう。「埋め込み」工
程では、電子透かしのビット値ｂ_iが埋め込まれる。

【００１３】次に「ＩＤＦＴ」工程において離散フーリ
エ逆変換を行ない、各フレームの電子透かしが埋め込ま
れた時間領域標本値を得る。そして、Ｘ’ｉ（ｍ）を窓
関数を用いてｘ’_i（ｎ）に変換する。

【００１４】そして、ｘ’_i（ｎ）から電子透かし入り
音声信号ｘ’（ｋ）を復元する。これを電子透かし入り
の音声データとする。図２は、従来の電子透かしの抽出
の工程を示す図である。

【００１５】図２において、従来の電子透かし抽出工程
は、「半重複フレーム」、「窓関数の乗算」、「ＤＦ
Ｔ」、「抽出」の各工程により構成される。図１を用い
て説明した方法で作られた電子透かし入り音声信号ｘ’
（ｋ）を、図１を用いて説明した電子透かし埋め込み工
程での原音ｘ（ｋ）とみなして、「半重複フレーム」、
「窓関数の乗算」、「ＤＦＴ」の各工程は同じことを行
う。

【００１６】そして、「抽出」工程では、周波数鍵ｍ_K
とスケール鍵ｄ_Kで電子透かしビットｂ’_iを復元する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
音声電子透かしのシステムは、耐性が低く、非可逆圧縮
などの加工を行なうと、電子透かしデータが壊れてしま
い音声データを抽出できないことが多い等の問題点があ
った。

【００１８】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、耐性が強く、しかも簡易な
工程で高品質のメディアを得ることができる音声電子透
かし装置及び音声電子透かしプログラムを提供すること
を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、下記のような構成を採用した。本発明を適
用した電子透かし装置は、電子透かしデータの埋め込み
時に位相の修正を行なうことによって、より耐性の強い
電子透かしシステムを実現している。位相は、一般に非
可逆圧縮等の加工によって壊れることが少なく、そのた
めいわゆる耐性の強いシステムとなっている。

【００２０】また、位相を修正および周波数領域へ逆変
換した後、両端が０に近い窓関数を乗算するので、電子
透かしデータの埋め込みによる、いわゆるフレーム歪が
小さく、メディア品質の高いシステムとなっている。

【００２１】また、本発明を適用した電子透かし装置
は、フレーム歪の低減を直流成分の補正という簡易な工
程で行なっている。すなわち、本発明の一態様によれ
ば、本発明の音声電子透かし装置は、音声データの波形
が時間領域で表現され、所定のサンプリング時間で標本
化した数値列を所定個数毎に前後の標本化数値列のグル
ープといくつか重ね合わせながらグループ化するグルー
プ化手段と、上記グループ化手段によってグループ化さ
れたグループ毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段
と、上記変換手段によって周波数変換された周波数成分
の位相の値を、埋め込みたい電子透かしデータのビット
値に応じて修正する修正手段と、上記修正手段によって
修正された各周波数成分をグループ毎に時間領域へ逆変
換する逆変換手段と、上記逆変換手段によって逆変換さ
れたグループの各数値に、両端が０近傍の第１の窓関数
を乗算する第１の窓関数乗算手段と、上記グループ化手
段によるグループ化に合わせて前後のグループの数値を
加算して時間領域で表現された電子透かしが埋め込まれ
た音声データを出力する音声データ出力手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００２２】また、本発明の一態様によれば、本発明の
音声電子透かし装置は、音声データの波形が時間領域で
表現され、所定のサンプリング時間で標本化した数値列
を所定個数毎に前後の標本化数値列のグループといくつ
か重ね合わせながらグループ化するグループ化手段と、
上記グループ化手段によってグループ化されたグループ
毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段と、上記変換手
段によって周波数変換された周波数成分の位相の値を、
埋め込みたい電子透かしデータのビット値を抽出する抽
出手段とを備えたことを特徴とする。

【００２３】また、好適には、本発明の音声電子透かし
装置は、上記グループ化手段によってグループ化された
グループの各数値に、両端が０近傍の第２の窓関数を乗
算する第２の窓関数乗算手段とを備え、上記変換手段
が、上記第２の窓関数乗算手段によって上記第２の窓関
数を乗算したグループ毎に周波数領域へ変換を行なうこ
とが望ましい。

【００２４】また、本発明の一態様によれば、本発明の
音声電子透かし装置は、音声データの波形が時間領域で
表現され、所定のサンプリング時間で標本化した数値列
を所定個数毎にグループ化するグループ化手段と、上記
グループ化手段によってグループ化されたグループ毎に
周波数領域へ変換を行なう変換手段と、上記変換手段に
よって周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め
込みたい電子透かしデータのビット値に応じて修正する
修正手段と、上記修正手段によって修正された位相の値
に応じて直流成分を修正する直流成分修正手段と、上記
修正手段によって修正された各周波数成分をグループ毎
に時間領域へ逆変換する逆変換手段と、上記逆変換手段
によって逆変換され、時間領域で表現された電子透かし
が埋め込まれた音声データを出力する音声データ出力手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２５】また、本発明の一態様によれば、本発明の
音声電子透かし装置は、音声データの波形が時間領域で
表現され、所定のサンプリング時間で標本化した数値列
を所定個数毎にグループ化するグループ化手段と、上記
グループ化手段によってグループ化されたグループ毎に
周波数領域へ変換を行なう変換手段と、上記変換手段に
よって周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め
込みたい電子透かしデータのビット値を抽出する抽出手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明が適
用される音声電子透かし装置の回路構成図である。

【００２７】図３において、音声電子透かし装置１は、
バス１９に接続されたＣＰＵ１１、入力部１２、表示部
１３、通信制御部１４、ＲＡＭ１５、ＲＯＭ１６、外部
記憶装置１７で構成される。

【００２８】外部記憶装置１７には、プログラム、デー
タ等が予め記憶されており、この外部記憶装置１７は、
磁気的記録媒体、光学的記録媒体、若しくは半導体メモ
リなどＣＰＵ１１で読み取り可能な記録媒体１８を含ん
だ構成である。この記録媒体１８は、ＣＤ−ＲＯＭ等の
可搬型の媒体やハードディスク等の固定的な媒体を含
む。また、この記録媒体１８に格納するプログラム、デ
ータ等は、その一部若しくは全部をサーバやクライアン
トから通信回線などの伝送媒体を介して受信する構成に
してもよく、更に、上記記録媒体１８は、ネットワーク
上に構成されたサーバの記録媒体であってもよい。更
に、上記プログラムを通信回線などの伝送媒体を介して
サーバやクライアントへ伝送して、これらの機器にイン
ストールするように構成してもよい。

【００２９】すなわち、後述する実施の形態のシステム
を実現するフローチャートで示すソフトウェアは、プロ
グラムコードの形態で記録したＲＡＭ１５やＲＯＭ１６
等のメモリ、記録媒体１８を、音声電子透かし装置１に
供給し、その音声電子透かし装置１のコンピュータにプ
ログラムコードにより実現された機能を読み出して実現
させることによっても達成される。

【００３０】この場合、記録媒体１８から読み出された
プログラムコードにより実現された機能をコンピュータ
に実行させること自体が本発明の新規な機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体
等は本発明を構成することになる。

【００３１】プログラムコードを供給するための可搬記
録媒体としては、上記ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクの
他、例えば、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁
気ディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカ
ード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続
装置（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々
の記録媒体などを用いることができる。

【００３２】また、コンピュータがメモリ上に読み出し
たプログラムコードを実行することによって、後述する
実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコー
ドの指示に基づいて、コンピュータ上で稼動しているＯ
Ｓなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処
理によっても後述する実施の形態の機能が実現される。

【００３３】さらに、記録媒体１８から読み出されたプ
ログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張
ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに
備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコード
の指示に基づいて、その機能拡張ボードや機能拡張ユニ
ットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部
を行ない、その処理によっても後述する実施の形態の機
能が実現され得る。

【００３４】次に、本発明の第１の実施の形態について
説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態における
電子透かし埋め込み工程を示す図である。

【００３５】図４において、電子透かし埋め込み工程
は、「半重複フレーム」（ステップＳ４１）、第１の
「窓関数の乗算」（ステップＳ４２）、「ＤＦＴ（離散
フーリエ変換：ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴ
ｒａｎｓｆｏｒｍ）」（ステップＳ４３）、「埋め込み
（ステップＳ４４）」、「ＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変
換：ＩｎｖｅｒｓｅＤＦＴ）」（ステップＳ４５）、
第２の「窓関数の乗算」（ステップＳ４６）、「フレー
ム」（ステップＳ４７）、「前フレーム半遅延」（ステ
ップＳ４８）、「フレームの加算」（ステップＳ４９）
の各工程により構成される。

【００３６】まず、標本化された原音声信号ｘ（ｋ）
は、「半重複フレーム」工程により、区切られる（ステ
ップＳ４１）。このフレーミングは、半フレーム次のフ
レームと重なり合って行なわれる。フレーム長は、２Ｎ
個として、前後のフレーム内のＮ個標本値が重なり合っ
ているとする。

【００３７】フレーム番号ｉの標本値ｘ_i（ｎ）は、ｘ_i（ｎ）＝ｘ（ｎ＋ｉＮ）ただし、ｎ＝０，１，・・・，２Ｎ−１となる。

【００３８】次に、フレーム内標本値ｘ_i（ｎ）に窓関
数ｗ（ｎ）が乗算される（ステップＳ４２）。ここで窓
関数ｗ（ｎ）は、ｗ（ｎ）＝ｓｉｎ（π（２ｎ＋１）／４Ｎ）ただし、ｎ＝０，１，・・・，２Ｎ−１とする。

【００３９】次に、「ＤＦＴ」工程で離散フーリエ変換
を１フレームごとに行なう（ステップＳ４３）。出力の
ＤＦＴ係数Ｘ_i（ｍ）として、

【００４０】

【数１】

【００４１】ただし、ｍ＝０，１，・・・，２Ｎ−１
ｊは虚数を得る。「埋め込み」工程では、電子透かしのビット値
ｂ_iが埋め込まれる（ステップＳ４４）。

【００４２】図５は、本発明における「埋め込み」工程
を説明するための図である。「埋め込み」工程は、電子
透かし埋め込み用の周波数鍵ｍ_Kとスケール鍵ｄ_Kを導入
する。Ｒ_i（ｍ_K）は余弦波の成分、Ｉ_i（ｍ_K）は正弦波
の成分とみなされるので、その基調波の位相φ_i（ｍ_K）
を求めると、 φ_i（ｍ_K）＝ｔａｎ^-1（Ｒ_i（ｍ_K）／−Ｉ_i（ｍ_K））となる。

【００４３】そして、φ_i（ｍ_K）をｄ_Kで量子化し、整
数値ｅ_iを求める。ｅ_i←ＲｏｕｎｄＤｏｗｎ（φ
_i（ｍ_K）／ｄ_K）このとき、ｅ_iが奇数でかつｂ_i＝０、またはｅ_iが偶数
でかつｂ_i＝１ならば、ｅ_i←ｅ_i＋１とする。ただし、ＲｏｕｎｄＤｏｗｎ（ｒ）は、ｒより
小さくて最も大きい整数である。この修正されたｅ_iを
用いて電子透かし情報が埋め込まれた位相値 φ’_i（ｍ_K）←ｅ_iｄ_K を求める。さらに電子透かし情報が埋め込まれたフーリ
エ係数Ｒ’_i（ｍ_K）＝Ａ_i（ｍ_K）ｓｉｎφ’_i（ｍ_K）Ｉ’_i（ｍ_K）＝−Ａ_i（ｍ_K）ｃｏｓφ’_i（ｍ_K）ただし、

【００４４】

【数２】

【００４５】を求める。図４の説明に戻り、ＩＤＦＴ変
換後に出力ｘ’_i（ｎ）が複素数とならないように、鏡
像となっている係数をＲ’_i（２Ｎ−ｍ_K）＝Ｒ’_i（ｍ_K）Ｉ’_i（２Ｎ−ｍ_K）＝−Ｉ’_i（ｍ_K）と修正する。その他の係数は、Ｒ’_i（ｍ）←Ｒ_i（ｍ）Ｉ’_i（ｍ）←Ｉ_i（ｍ）とする。

【００４６】次に「ＩＤＦＴ」工程において離散フーリ
エ逆変換を行ない、各フレームの電子透かしが埋め込ま
れた時間領域標本値を得る（ステップＳ４５）。そし
て、Ｘ’ｉ（ｍ）＝Ｒ’_i（ｍ）＋ｊＩ’_i（ｍ）ただし、ｍ＝０，・・・，２Ｎ−１を窓関数ｗ’（ｎ）＝ｗ（ｎ）を用いてｘ’_i（ｎ）に変換する（ステップＳ４６）。

【００４７】

【数３】

【００４８】ただし、ｎ＝０，・・・，２Ｎ−１そして、ｘ’_i（ｎ）から電子透かし入り音声信号ｘ’
（ｋ）ｘ’（ｎ＋ｉＮ）＝ｘ’_i-1（ｎ＋Ｎ）＋ｘ’_i（ｎ）ただし、ｎ＝０，・・・，２Ｎ−１を復元する（ステップＳ４７、Ｓ４８、Ｓ４９）。これ
を電子透かし入りの音声データとする。

【００４９】図６は、本発明の第１の実施の形態におけ
る電子透かし抽出の工程を示す図である。図６におい
て、電子透かし抽出工程は、「半重複フレーム」（ステ
ップＳ６１）、「窓関数の乗算」（ステップＳ６２）、
「ＤＦＴ」（ステップＳ６３）、「抽出」（ステップＳ
６４）の各工程により構成される。

【００５０】図４を用いて説明した方法で作られた電子
透かし入り音声信号ｘ’（ｋ）を、図４を用いて説明し
た電子透かし埋め込み工程での原音ｘ（ｋ）とみなし
て、「半重複フレーム」（ステップＳ６１）、「窓関数
の乗算」（ステップＳ６２）、「ＤＦＴ」（ステップＳ
６３）の工程は、「半重複フレーム」（ステップＳ４
１）、「窓関数の乗算」（ステップＳ４２）、「ＤＦ
Ｔ」（ステップＳ４３）と同じことを行い、Ｘ’_i（ｍ）＝Ｒ’_i（ｍ）＋ｊＩ’_i（ｍ）ただし、ｍ＝０，・・・，２Ｎ−１を得る。

【００５１】そして、「抽出」工程では、周波数鍵ｍ_K
の基調波の位相φ’_i（ｍ_K）を求める（ステップＳ６
４）と、φ’_i（ｍ_K）は、 φ’_i（ｍ_K）＝ｔａｎ^-1（Ｒ’_i（ｍ_K）））となる。

【００５２】φ’_i（ｍ_K）をｄ_Kで量子化し、整数値ｅ_i
を求める。ｅ’_i←ＲｏｕｎｄＮｅａｒ（φ’_i（ｍ_K）／ｄ_K）このとき、ｅ’_iが奇数ならばｂ’_i＝１、偶数ならば
ｂ’_i＝０として電子透かしビットｂ’_iを復元すること
ができる。ただし、ＲｏｕｎｄＮｅａｒ（ｒ）は四捨五
入法による整数である。

【００５３】以上、図４乃至図６を用いて、１ビットの
電子透かしの埋め込み方法、抽出方法を示したが、通常
は複数のフレームでこの作業を繰り返し、複数ビットの
電子透かしシステムとする。

【００５４】また、通常は、高速化のために２Ｎを２の
べき乗数とし、「ＤＦＴ」、「ＩＤＦＴ」の各工程は、
ＦＦＴ（高速フーリエ変換：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変
換：ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ）を用いる。

【００５５】「ＤＦＴ」工程の前の「窓関数の乗算」工
程は、特になくても良い。「ＤＦＴ」工程や「ＩＤＦ
Ｔ」工程は、位相が算出できる周波数領域への変換およ
び時間領域への逆変換なら他のものでも良い。

【００５６】抽出の方法においては、「ＤＦＴ」工程等
の周波数領域への変換工程は、周波数鍵ｍ_Kの成分に相
当するものだけ算出されれば良い。窓関数ｗ（ｎ）、
ｗ’（ｎ）は、ｗ（ｎ）ｗ’（ｎ）＋ｗ（ｎ＋Ｎ）ｗ’（ｎ＋Ｎ）＝１の形を取っていれば他のものでも良い。

【００５７】図７は、本発明の第２の実施の形態におけ
る電子透かし埋め込み工程を示す図である。図７におい
て、電子透かし埋め込み工程は、第１の「フレーム」
（ステップＳ７１）、「ＤＦＴ」（ステップＳ７２）、
「埋め込み」（ステップＳ７３）、「ＩＤＦＴ」（ステ
ップＳ７４）、第２の「フレーム」（ステップＳ７５）
の各工程により構成される。

【００５８】まず、標本化された原音声信号ｘ（ｋ）は
「フレーム」工程により、Ｎ個毎に区切られる（ステッ
プＳ７１）。フレーム番号ｉの標本値ｘ_i（ｎ）は、ｘ_i（ｎ）＝ｘ（ｎ＋ｉＮ）ただし、ｎ＝０，１，・・・，Ｎ−１となる。

【００５９】次に「ＤＦＴ」工程で離散フーリエ変換を
１フレーズごとに行なう（ステップＳ７２）。出力とし
てＤＦＴ係数Ｘ_i（ｍ）として、

【００６０】

【数４】

【００６１】ただし、ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１
ｊは虚数を得る。「埋め込み」工程では、電子透かしの
ビットとｂ_iが埋め込まれる（ステップＳ７３）。

【００６２】「埋め込み」工程は、図５を用いて説明し
たように、電子透かし埋め込み用の周波数鍵ｍ_Kとスケ
ール鍵ｄ_Kを導入する。Ｒ_i（ｍ_K）は余弦波の成分、Ｉ_i
（ｍ_K）は正弦波の成分とみなせるので、その基調波の
位相φ_i（ｍ_K）を求めると、 φ_i（ｍ_K）＝ｔａｎ^-1（Ｒ_i（ｍ_K）／−Ｉ_i（ｍ_K））となる。

【００６３】そして、φ_i（ｍ_K）をｄ_Kで量子化し、整
数値ｅ_iを求める。ｅ_i←ＲｏｕｎｄＤｏｗｎ（φ_i（ｍ_K）／ｄ_K）このとき、ｅ_iが奇数でかつｂ_i＝０、またはｅ_iが偶数
でｂ_i＝１ならば、ｅ_i←ｅ_i＋１とする。ただし、ＲｏｕｎｄＤｏｗｎ（ｒ）は、ｒより
小さくて最も大きい整数である。この修正されたｅ_iを
用いて電子透かし情報が埋め込まれた位相値 φ’_i（ｍ_K）←ｅ_iｄ_K を求める。さらに、電子透かし情報が埋め込まれたフー
リエ係数Ｒ’_i（ｍ_K）＝Ａ_i（ｍ_K）ｓｉｎφ’_i（ｍ_K）Ｉ’_i（ｍ_K）＝−Ａ_i（ｍ_K）ｃｏｓφ’_i（ｍ_K）ただし、

【００６４】

【数５】

【００６５】を求める。次に、ＩＤＦＴ変換後に出力
ｘ’_i（ｎ）が複素数とならないように、鏡像となって
いる係数をＲ’_i（Ｎ−ｍ_K）＝Ｒ’_i（ｍ_K）Ｉ’_i（Ｎ−ｍ_K）＝−Ｉ’_i（ｍ_K）と修正する。さらに、フレーム歪を減少させるためにフ
レーム内の直流成分をＲ’_i（０）←Ｒ_i（０）＋２Ａ_i（ｍ_K）（ｓｉｎφ’_i
（ｍ_K）−ｓｉｎφ_i（ｍ_K））と修正する。その他の係数は、Ｒ’_i（ｍ）←Ｒ_i（ｍ）Ｉ’_i（ｍ）←Ｉ_i（ｍ）とする。

【００６６】次に「ＩＤＦＴ」工程において離散フーリ
エ逆変換を行ない、各フレームの電子透かしが埋め込ま
れた時間領域標本値を得る（ステップＳ７４）。そし
て、

【００６７】

【数６】

【００６８】ただし、ｎ＝０，・・・，Ｎ−１を復元する（ステップＳ７５）。これを電子透かし入り
の音声データとする。図８は、本発明の第２の実施の形
態における電子透かし抽出の工程を示す図である。

【００６９】図８において、電子透かし抽出工程は、
「フレーム」（ステップＳ８１）、「ＤＦＴ」（ステッ
プＳ８２）、「抽出」（ステップＳ８３）の各工程によ
り構成される。

【００７０】図７を用いて説明した方法で作られた電子
透かし入り音声信号ｘ’（ｋ）を、図７を用いて説明し
た電子透かし埋め込み工程での原音ｘ（ｋ）とみなし
て、「フレーム」（ステップＳ８１）および「ＤＦＴ」
（ステップＳ８２）の工程は、「フレーム」（ステップ
Ｓ７１）および「ＤＦＴ」（ステップＳ７２）と同じこ
とを行ない、Ｘ’_i（ｍ）＝Ｒ’_i（ｍ）＋ｊＩ’_i（ｍ）ただし、ｍ＝０，・・・，Ｎ−１を得る。

【００７１】そして、「抽出」工程では、周波数鍵ｍ_K
の基調波の位相φ’_i（ｍ_K）を求める（ステップＳ８
３）。すると、φ’_i（ｍ_K）は、 φ’_i（ｍ_K）＝ｔａｎ^-1（Ｒ’_i（ｍ_K）／（−Ｉ’
_i（ｍ_K）））となる。

【００７２】φ’_i（ｍ_K）をｄ_Kで量子化し，整数値ｅ_i
を求める。ｅ’_i←ＲｏｕｎｄＮｅａｒ（φ’_i（ｍ_K）／ｄ_K）このとき、ｅ’_iが奇数ならばｂ’_i＝１、偶数ならば
ｂ’_i＝０として電子透かしビットｂ’_iを復元すること
ができる。ただし、ＲｏｕｎｄＮｅａｒ（ｒ）は四捨五
入法による整数である。

【００７３】以上、図７および図８を用いて、１ビット
の電子透かしの埋め込み方法、抽出法を示したが、通常
は複数の周波数鍵ｍ_Kを導入してこの作業を複数回繰り
返し、複数ビットの電子透かしシステムとする。

【００７４】また、通常は、高速化のためにＮを２のべ
き乗数とし、「ＤＦＴ」、「ＩＤＦＴ」の各工程は、Ｆ
ＦＴ、ＩＦＦＴを用いる。「ＤＦＴ」工程や「ＩＤＦ
Ｔ」工程は、位相が算出できる周波数領域への変換およ
び時間領域への逆変換なら他のものでも良い。

【００７５】抽出の方法においては、「ＤＦＴ」工程等
の周波数領域への変換工程は周波数鍵ｍ_Kの成分に相当
するものだけ算出されれば良い。フレーム歪を減少させ
るためにフレーム内の直流成分の修正は、Δφ_i＝φ’_i
（ｍ_K）−φ_i（ｍ_K）が小さいとみなして、Ｒ’_i（０）←Ｒ_i（０）＋２Ａ_i（ｍ_K）Δφ_iｃｏｓ
φ， φ≒φ_i（ｍ_K） or φ’_i（ｍ_K）としても良い。

【００７６】また、フレームの終端での歪も考慮し、Ｒ’_i（０）←Ｒ_i（０）＋Ａ_i（ｍ_K）（ｓｉｎ（φ’_i
（ｍ_K）−２π／Ｎ）−ｓｉｎ（φ_i（ｍ_K）−２π／
Ｎ）＋ｓｉｎφ’_i（ｍ_K）−ｓｉｎφ_i（ｍ_K））あるいは、Ｒ’_i（０）←Ｒ_i（０）＋２Ａ_i（ｍ_K）（ｓｉｎ（φ’
_i（ｍ_K）−π／Ｎ）−ｓｉｎ（φ_i（ｍ_K）−π／Ｎ））としても良い。

【００７７】また、上述の両者を使って、Ｒ’_i（０）←Ｒ_i（０）＋２Ａ_i（ｍ_K）（Δφ_iｃｏｓ
（φ−π／Ｎ）） φ≒φ_i（ｍ_K） or φ’_i（ｍ_K）としても良い。

【００７８】以上、図４、図６乃至図８を用いて、本発
明が適用される音声電子透かし処理の流れを説明してき
たが、これらの流れは、上記ＣＰＵ１１が読み取り可能
なプログラムコードの形態で上記記録媒体１８に格納さ
れていたり、また、全ての機能を上記記録媒体１８に格
納したりする必要は無く、必要に応じて、その一部若し
くは全部をＷＡＮやＬＡＮなどのネットワーク或いは上
記インターネットを介して上記通信制御部１４から受信
して実現するようにしても良い。

【００７９】上述のように、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明してきたが、本発明は、以上に述
べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取るこ
とが出来る。

【００８０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、音声データの非可逆圧縮において壊れにくい位相に
電子透かし情報を埋め込んだことにより、耐性の強い電
子透かしシステムを実現することができる。

【００８１】また、電子透かしが埋め込まれた音声デー
タを時間領域へ逆変換した後に、両端が０に近い窓関数
を乗算し、フレームを互いに重複させているので、電子
透かし埋め込みによるフレーム歪が抑制され、メディア
が高品質の電子透かしシステムを実現できる。

【００８２】また、フレーム歪の低減を直流成分の修正
という簡易なものにしたため、簡易な工程でメディアが
高品質の音声電子透かしシステムを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電子透かしの埋め込みの工程を示す図で
ある。

【図２】従来の電子透かしの抽出の工程を示す図であ
る。

【図３】本発明が適用される音声電子透かし装置の回路
構成図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における電子透かし
埋め込み工程を示す図である。

【図５】本発明における「埋め込み」工程を説明するた
めの図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態における電子透かし
抽出の工程を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態における電子透かし
埋め込み工程を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態における電子透かし
抽出の工程を示す図である。

【符号の説明】

１音声電子透かし装置１１ＣＰＵ１２入力部１３表示部１４通信制御部１５ＲＡＭ１６ＲＯＭ１７外部記憶装置１８記録媒体１９バス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音声データの波形が時間領域で表現さ
れ、所定のサンプリング時間で標本化した数値列を所定
個数毎に前後の標本化数値列のグループといくつか重ね
合わせながらグループ化するグループ化手段と、前記グループ化手段によってグループ化されたグループ
毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段と、前記変換手段によって周波数変換された周波数成分の位
相の値を、埋め込みたい電子透かしデータのビット値に
応じて修正する修正手段と、前記修正手段によって修正された各周波数成分をグルー
プ毎に時間領域へ逆変換する逆変換手段と、前記逆変換手段によって逆変換されたグループの各数値
に、両端が０近傍の第１の窓関数を乗算する第１の窓関
数乗算手段と、前記グループ化手段によるグループ化に合わせて前後の
グループの数値を加算して時間領域で表現された電子透
かしが埋め込まれた音声データを出力する音声データ出
力手段とを備えたことを特徴とする音声電子透かし装
置。
【請求項２】音声データの波形が時間領域で表現さ
れ、所定のサンプリング時間で標本化した数値列を所定
個数毎に前後の標本化数値列のグループといくつか重ね
合わせながらグループ化するグループ化手段と、前記グループ化手段によってグループ化されたグループ
毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段と、前記変換手段によって周波数変換された周波数成分の位
相の値を、埋め込みたい電子透かしデータのビット値を
抽出する抽出手段とを備えたことを特徴とする音声電子
透かし装置。
【請求項３】前記グループ化手段によってグループ化
されたグループの各数値に、両端が０近傍の第２の窓関
数を乗算する第２の窓関数乗算手段とを備え、前記変換手段は、前記第２の窓関数乗算手段によって前
記第２の窓関数を乗算したグループ毎に周波数領域へ変
換を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の
音声電子透かし装置。
【請求項４】音声データの波形が時間領域で表現さ
れ、所定のサンプリング時間で標本化した数値列を所定
個数毎にグループ化するグループ化手段と、前記グループ化手段によってグループ化されたグループ
毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段と、前記変換手段によって周波数変換された周波数成分の位
相の値を、埋め込みたい電子透かしデータのビット値に
応じて修正する修正手段と、前記修正手段によって修正された位相の値に応じて直流
成分を修正する直流成分修正手段と、前記修正手段によって修正された各周波数成分をグルー
プ毎に時間領域へ逆変換する逆変換手段と、前記逆変換手段によって逆変換され、時間領域で表現さ
れた電子透かしが埋め込まれた音声データを出力する音
声データ出力手段とを備えたことを特徴とする音声電子
透かし装置。
【請求項５】音声データの波形が時間領域で表現さ
れ、所定のサンプリング時間で標本化した数値列を所定
個数毎にグループ化するグループ化手段と、前記グループ化手段によってグループ化されたグループ
毎に周波数領域へ変換を行なう変換手段と、前記変換手段によって周波数変換された周波数成分の位
相の値を、埋め込みたい電子透かしデータのビット値を
抽出する抽出手段とを備えたことを特徴とする音声電子
透かし装置。
【請求項６】コンピュータに、音声データの波形が時間領域で表現され、所定のサンプ
リング時間で標本化した数値列を所定個数毎に前後の標
本化数値列のグループといくつか重ね合わせながらグル
ープ化する機能と、前記グループ化されたグループ毎に周波数領域へ変換を
行なう機能と、前記周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め込
みたい電子透かしデータのビット値に応じて修正する機
能と、前記修正された各周波数成分をグループ毎に時間領域へ
逆変換する機能と、前記逆変換されたグループの各数値に、両端が０近傍の
第１の窓関数を乗算する機能と、前記グループ化に合わせて前後のグループの数値を加算
して時間領域で表現された電子透かしが埋め込まれた音
声データを出力する機能と、を実現させるためのプログラム。
【請求項７】コンピュータに、音声データの波形が時間領域で表現され、所定のサンプ
リング時間で標本化した数値列を所定個数毎に前後の標
本化数値列のグループといくつか重ね合わせながらグル
ープ化する機能と、前記グループ化されたグループ毎に周波数領域へ変換を
行なう機能と、前記周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め込
みたい電子透かしデータのビット値を抽出する機能と、を実現させるためのプログラム。
【請求項８】コンピュータに、音声データの波形が時間領域で表現され、所定のサンプ
リング時間で標本化した数値列を所定個数毎にグループ
化する機能と、前記グループ化されたグループ毎に周波数領域へ変換を
行なう機能と、前記周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め込
みたい電子透かしデータのビット値に応じて修正する機
能と、前記修正された位相の値に応じて直流成分を修正する機
能と、前記修正された各周波数成分をグループ毎に時間領域へ
逆変換する機能と、前記逆変換され、時間領域で表現された電子透かしが埋
め込まれた音声データを出力する機能と、を実現させるためのプログラム。
【請求項９】コンピュータに、音声データの波形が時間領域で表現され、所定のサンプ
リング時間で標本化した数値列を所定個数毎にグループ
化する機能と、前記グループ化されたグループ毎に周波数領域へ変換を
行なう機能と、前記周波数変換された周波数成分の位相の値を、埋め込
みたい電子透かしデータのビット値を抽出する機能と、を実現させるためのプログラム。