JP2003529297A - エンコードされたデジタルビットストリームでデータを埋め込むための方法及び装置 - Google Patents
エンコードされたデジタルビットストリームでデータを埋め込むための方法及び装置Info
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Abstract
Description
に関し、特に、そのための方法及び装置に関する。
ンピュータープログラム、コンピュータ生成情報、文学的材料又は他のデータコ
ンテンツ又は、プログラミング及びインターネット、CD−ROM、DVD、地
球型及び人工衛星ブロードキャスト、などを含むそのソースに関わらず、ますま
す情報はデジタルフォームで利用可能になっている。このようなデジタル情報は
、データ又は情報の損失又は破壊なしでしばしばコピーされるデジタルフォーム
のデータ又は情報の能力のために、合法の手段以外によりこのようなコンテンツ
又はプログラムを盗用するために追求するハッカー及び泥棒にとってのより大き
な興味である。このような高品質のコピーは、実際、記録媒体以外の費用なく且
つ迅速に海賊及び他によって行われることができる。
号化など等の、セキュリティ方式によって提供され、それは、保護されたデジタ
ル情報の未許可のコピーを防止するために障害かバリアを提供することを意図し
ている。セキュリティ方式との相補型は、デジタル情報に一意の識別特性を提供
する認識方式であり、コピーされるか、著作権を侵害されると、コピーは、例え
ば、著作権オーナーの識別を認証するためにコピーされたファイルのソース及び
起源を証明するために使用されることのできる識別特性を含む。これへの物理的
なアナログは、オーナーの名前を物理的な対象物に刻み込むことである。好まし
くは、識別情報は、海賊又は泥棒がそれを認識しないように隠され、その正しい
オーナーにコピーされたコンテンツをトレースすることを妨げることを意図して
それを消さない。これへの物理的なアナログは、その後盗まれた自動車及びその
部分を識別するための自動車の連続番号での自動車部品のマークであり、通常そ
れは場所を見いだすのが明白でないか困難である。
めにエンコードされ、それは、たとえば、国際規格化機構、ジュネーブ、スイス
によって広められたコード化規格等の国際規格ISO/IEC 13818−1
、「情報技術−一般的なコーディングまたは映画及び関連オーディオ:システム
」、(MPEG−2 システムと一般に言及される)、及び国際規格ISO/I
EC 11172−2及びISO/IEC 13818−2、「情報技術−一般
的なコーディングまたは映画及び関連オーディオ:ビデオ」(それぞれMPEG
−1ビデオ及び、MPEG−2ビデオと言及される)である。
ータにおいて明瞭でない方法で、信号コーディングの間、オーディオ又はビデオ
ピクセルのグループに対して、ピクセルサンプルをわずかに改良することによっ
てMPEG−2標準でコード化される情報に埋め込まれる。この技術は、書類の
通常のウォーターマークへのその類似性のためにしばしば「デジタルウォーター
マーク」と言及され、製造業者のビジュアル表示(例えば、ステーショナリに関
する)又はその発信者、又はそれについて行われる文書又は装置の確実性(例え
ば株券及び通貨)を提供する。埋め込まれたデジタルウォーターマーク情報が、
ビデオ信号自身に挿入され(ピクセル−ドメイン技術)又は圧縮MPEG又はM
PEGライクビデオビットストリーム(圧縮ドメイン技術)に挿入されるかに否
かに関わらず、ノーズライクパターンがビデオの上に置かれるという点で、通常
、代表的なビューワのビジュアル閾値以下のレベルにビデオ特性をある程度必然
的にグレードを落す。
間か後のどちらでも挿入されても、それがピクセル領域にあるので、特定の不利
は起こる。例えば、MPEG圧縮は、(ウォーターマークは適度な追加のデコー
ディング及びレコーディングを生き残らなければならないが)ウォーターマーク
を除去するかグレードを落すだろう。それに加えて、ウォーターマークは、再生
像又は他のデータ等の明瞭でなく又は、デコードされたデータのグレードを落さ
ないために、低レベルでなければならない。そして、例えば、非常に低いビット
速度、例えば64ビット/フレームより少ないものだけに制限され、より高いビ
ット伝送速度、例えば150−340のビット/フレーム又はそれ以上)が所望
であるところでは有効でない。更に、ウォーターマークは、もし同じデータの2
つのコピー(ウォーターマークのないオリジナル及びウォーターマークを入れら
れたコピー又は2つの異なるようにウォーターマークを入れたコピーなど)に、
アクセスするならば、容易に検出され、マップされ、それから取り外される。
ード化したデジタルデータに挿入される他の情報の必要性がある。通常のデータ
ウォーターマークで利用できるものより、挿入された情報のビットレートが実質
的に高いことも望ましい。
め込み、コード化されたビットストリームは、その値は、複数位置でコード化さ
れることができる少なくとも1つの構文要素を有し、他の位置でコード化される
値を考慮に入れることを優先する。当該方法は、 優先する構文要素位置にある1つの構文要素の値をコード化することと、 埋め込まれたデータを他の構文要素位置に挿入することと、を含む。
埋め込むためのコーダは、ヘッダ及びデータブロックを有し、 コード化されたビットストリームは少なくとも1つの構文要素を有し、 それは、ヘッダで及びデータブロック位置でコード化されることができ、少なく
とも1つの構文要素を有するビットストリームをコード化するための手段を含み
、それは、ヘッダで及びデータブロック位置でコード化されることができ、ヘッ
ダ及びデータブロック位置のうちの1つにおいてコード化される値は、ヘッダ及
びデータブロック位置の他でコード化される値を考慮に入れることを優先してお
り、ヘッダ及びデータブロック位置のうちの1つに優先する際に1つの構文要素
の値をコード化するための手段を含み、埋め込まれたデータをヘッダ及びデータ
ブロック位置の他に挿入するための手段を含む。
されるであろう。
字記号が、各々の図でこのような構成要素又は特徴を表すために使用されるだろ
う。また密接に関連した又は改良された構成要素が図示されるところでは、プラ
イム記号をつけられた同じアルファベット数字的記号が、改良された構成要素又
は特徴を表すために使用されるだろう。同じように、同様の構成要素又は特徴は
、図面の異なる図で同類の英数字記号で、また明細書の中の同様の名称によって
表されるだろう。しかし、図面で説明される実施形態に固有の数字に先行される
。例えば、特定の構成要素は、1つの図で「xx」、他の図では「1xx」、他
の図「2xx」等によって表されるだろう。
ライクコード化標準に従ってコード化される信号で、信号コーディングの間、オ
ーディオ又はビデオサンプルのグループのために、ピクセルサンプルを改良する
ことによって、情報を埋め込むことを指し、「ウォーターマーク」はウォータマ
ーキングによって埋め込まれる情報を指す。ウォーターマーク情報は、妥当なM
PEG又はMPEGライクコード化標準に従って動作している標準のデコーダー
によって作り出されるデコードされた信号に存在する。埋め込まれたデジタルウ
ォーターマーク情報は、(ピクセル−ドメイン技術)信号自身又は圧縮MPEG
か又はMPEGライクビットストリーム(圧縮ドメイン技術)に挿入されるか否
かに関わらず、ビデオ特性は、そのノイズ−ライクでいくらかの量に必然的にグ
レードを落され、又は、通常、聴覚及び/又は視覚知覚の閾値の下のレベルで他
のパターンがオーディオ及び/又はビデオにスーパーインポーズされる。
ド化標準に従ってコード化された信号に情報を埋め込むことを指し、情報がオー
ディオ又はビデオピクセルのピクセルサンプルを変更することなくコード化され
た信号構文に埋め込まれ、「陰データ」は、埋め込まれる又は、隠れているデー
タによって埋め込まれるべき情報を指す。陰データは、妥当なMPEG又はMP
EGライクコード化標準に従って動作する標準デコーダーによって作り出される
デコードされた信号に存在しない。
使用する他のどのコード化標準と同様に識別されるISO/IEC規格を指し、
それは、いかなるパラメーター又は値の冗長又は複数の明細書を含むことができ
、無関係なデータによって、全体又は一部の冗長又は複数の明細書のうちの少な
くとも1つが置き換えられることができる。MPEGは、MPEG−1及び/又
はMPEG−2及び/又は次のMPEG規格を含む。
本発明に従って隠れているデータを使用する。デジタルフォーマットのビデオデ
ータが、MPEGビデオエンコーダー等のビデオエンコーダー20に加えられ、
MPEG又はMPEGライクコード化標準に従って、ビデオをコード化する。矢
印22は、本発明のMPEGエンコーダー20の1つの実施形態が、MPEG標
準記載のビデオデータをコード化することに加えて改良されることを示し、下記
のように陰データの形でコード化されたビデオ付加情報で挿入し又は埋め込まれ
る。そのケースで、MPEGエンコーダー20によって作り出されるビットスト
リーム24は、MPEG又はMPEGライク標準に従ってコード化される準拠ビ
ットストリームであり、本発明に従った陰データ含み、陰データインサータ40
は必要でない。
示す)によって処理される。それは、ウォータマーキングパターンを、コーダ2
0に加えられるビデオデータに先立ってそのピクセルサンプルに加える。ビデオ
データの通常のウォータマーキングとともに本データ隠蔽発明を使用することが
好ましい。
準に従ってコード化される入力ビデオデータを含むビットストリームを作り出し
てもよい。その後、ビットストリーム24は陰データインサータ40によって処
理される。そしてそれは、下記のように陰データの形でコード化されるMPEG
にビデオビットストリーム付加情報を挿入する。それによって作り出されるビッ
トストリームは、MPEG又はMPEGライク標準に従ってコード化されるビッ
トストリームであり、本発明に従った陰データを含み、中にデータが隠されたビ
ットストリームはMPEG又はMPEGライク標準に準拠しており、標準に準拠
したデコーダーによってデコードされることができる。
ビデオ構成要素の相関劣化がなく、従って、信号がデコードされるとき作り出さ
れることができるビデオの特性への劣化がない。明白なように、データの隠蔽に
、低諸経費の付属機器及びコード化された情報が提供され、更に、通常のウォー
タマーキング方法によって提供されたより実質的に高い隠された情報に対するデ
ータレートを提供する。
130及びマクロブロック140でコード化された例示的なデジタルデータの図
である。コード化データのフレーム100は、ロー112、114、116など
のロー連続順序で、多くのロー110に編成される。強制的なスライスヘッダ1
20は、いずれの行110の初めにも要求され、続くマクロブロック140での
情報のコーディングに関連する構文情報を含む(図2A及び2Bの各々の正方形
はマクロブロック140を表示している)。従って、強制的なスライスヘッダ1
22は、そのすぐ後に続く3つのマクロブロック140に関連する構文情報を含
み、強制的なスライスヘッダ124は、その直後に続く10のマクロブロック1
40、その他に関連する構文情報を含む。
イス130も含むだろう。一列のスライスの数もスライスのマクロブロックの数
も、同じものである必要はなく、又はスライスからスライスまで又は行から行ま
で始終一貫している必要はない。ロー112は、例えば3つのスライス130を
含む、第一番目は3つのマクロブロック140を含み、第二番目は5つのマクロ
ブロック140を含み、第三番目は6つのマクロブロック140を含む。ロー1
14は、例えば2つのスライス130を含む、第一番目は10のマクロブロック
140を含み、第二番目は4つのマクロブロック140を含む。各々のスライス
130は、一個のマクロブロック140だけを含むことができるが、コード化さ
れたビットストリームのたくさんのビットを含まなければならない、情報のコー
ディング及びコーディングの計算の強度においてあまり効率的でない。ロー11
8等のローは、例えば、ロー118でマクロブロック140の全てを含む一個ス
ライス130であり、一般に最高のコーディング効率を提供する装置である。
の全てを含む1つのスライス130を含む。フレーム100は、例えば、ラスタ
ー走査イメージの表示で、従来、テレビ及び他のビデオ提示フォーマットで利用
されているように垂直に数Vのラインがあり、水平に数Hのピクセルサンプルが
ある。各々のロー110は、ラスター走査順序デコード化されるピクセルサンプ
ルの水平ラインに対応している複数マクロブロック140を含むスライス130
である。複数のロー−スライス110−130は垂直走査順序でのフレーム10
0を含む。この種類のフレームコーディングは、ビデオ情報がMPEG−2ビデ
オコード化標準に従ってコード化されるとき利用され、それは典型的「メインプ
ロファイル」用途であり、例えば、地球型のトランスミッタ又は直接放送衛星か
ら、あるいは、有線テレビ、インターネット、CD−ROM、DVD又は他の伝
送媒体のを越えたデジタルテレビジョン伝送のような放送及びマルチメディアで
ある。スライスは、MPEG−2メインプロファイル映像コード化で、全体のロ
ーより少なくなることができるが、それは、実際不必要なビットオーバーヘッド
によるケースであまりない。MPEG−1ビデオコード化標準で、スライスは、
ラスター走査順序でのマクロブロックを有し、1つのマクロブロックと同じくら
い小さくなることができ、全体のフレームと同じくらい大きくなることができる
。
レーム100等の、MPEG又はMPEGライクコード化デジタルデータの数「
n」コード化マクロブロック140の例示的なスライス130の図である。図3
Aの例示的なスライス130は、複数のマクロブロック140a、140b、1
40c、...140nによって続かれるスライスヘッダ122を含む。ビデオ
情報は、妥当なMPEG又はMPEGライクコード化標準に従って、各々のスラ
イスヘッダで及び各々のマクロブロックデコード化される。例えば、MPEG−
2ビデオコード化で各々のコード化されたマクロブロック140は、ピクセルサ
ンプルのクロミナンスのサブサンプリングされたアレイを含む輝度ピクセルサン
プルの16×16アレイを含み、そして、コード化された信号ビットストリーム
内に、フレームごとにV/16ロー及びローごとにH/16マクロブロックがあ
る。例えば、上から下まで480の水平スキャンラインを含む標準の定義ビデオ
画像で、フレームは、480/16 =30のスライスを含み、図2Bで示すよ
うにマクロブロックのローにつき1つのスライスを仮定する。そのマクロブロッ
クを含むいかなる8×8のブロックのいかなる構成要素係数の少なくとも1つの
量子化された離散余弦変換(DCT)が、ゼロ以外の値を有するときはいつでも
、MPEGマクロブロックは「コード化」と呼ばれる。
れたマクロブロックは、マクロブロックヘッダでコーディング構文情報又は構成
要素を含む。DCT係数のコーディング、従って、デコーダーがそのマクロブロ
ックでDCT係数をデコードする際に動作しなければならない方法を指定する。
これらの構文要素は、マクロブロックで明示的にコード化されるだろう、すなわ
ち、要素値は実際に指定され、マクロブロックヘッダで含まれ、又はマクロブロ
ックが構文要素値を含まない場合、要素値が暗にコード化され、先のスライスヘ
ッダ又はマクロブロックで指定されるように、マクロブロックは構文要素値に従
ってデコードされる。
セルサンプル圧縮コーディングで、加えられたスケーリング量子化に関連があり
、それは、それらのサンプルをデコードする際に使用されることになっている。
QSCは、明示的にコード化されるか、又は各々のマクロブロック140で暗に
コード化されるだろう。しかし、各々のスライスヘッダ120で明示的にコード
化されなければならない。従って、QSC構文要素の値は、MPEGコード化さ
れたビットストリームの2つの異なる「層」(スライス層及びマクロブロック層
)でコード化される。図3A、3B及び3Cで、明示的にコード化されたQSC
は、マクロブロック140又はスライスヘッダ130の中の数によって表示され
、暗にコード化されたQSCは、括弧の中の数によって表示される。QSCは、
MPEG−1及びMPEG−2コード化標準で、「00000」を除いてどんな
値でもとることができる5−ビットワードである。
ド化されたQSC値を有するスライスヘッダを含む。スライスヘッダ122に直
接に続くマクロブロック140a、140bは、明示的にコード化されたQSC
値を有さず、それらがスライスヘッダ122で指定されるQSC値を利用するよ
うに、中の「(4)」で示すように暗にコード化する。マクロブロック140c
は、「5」の明示的にコード化されたQSC値を有し、それは、すぐ後続のマク
ロブロック140d、140e及び140fに暗にコード化される値である。こ
のスライスの最後のマクロブロック140nは、値「6」で明示的にコード化さ
れ、直接に続くスライスヘッダ124は、同様に「7」その他の異なる明示的に
コード化されたQSC値を有する。従って、マクロブロック140内の、明示的
及び潜在的QSCコーディングを使用することで完全な自由があるが、しかし、
明示QSCコーディングは、スライスヘッダ122、124に対して強制的であ
る。一般的に、QSC値は、マクロブロックからマクロブロックに多くを変化せ
ず、増加するコード化効率のために、スライスヘッダデコード化されるQSC値
から異なる場合だけ、マクロブロックQSCは明示的にコード化され伝えられる
。スライスQSC値が常に明示的にコード化されるので、他のQSC値が明示的
にコード化されるまで、その値は次のマクロブロックによって、スライス又はマ
クロブロック層、すなわち次のスライスヘッダ又はマクロブロックヘッダのどち
らでも使用される。マクロブロック層のQSCの潜在的コーディングは、通常操
作でビットをセーブする。
SC値を有するスライスヘッダを含む。この例では、しかし、スライスヘッダ1
22に直接に続いているマクロブロック140aは、「4」の明示的にコード化
されたQSC値を有し、その後のマクロブロック140bは明示的にコード化さ
れたQSC値を有さず、マクロブロック140bで「(4)」で示すように、暗
にマクロブロック140aで指定されるQSC値を利用するためにコード化する
。マクロブロック140cから140nは、図3Aのものと同じように明示的に
且つ暗にコード化され、スライスヘッダ124及び直後のマクロブロックはQS
C値「7」に明示的にコード化される。従って、スライスヘッダ122に続く第
一のマクロブロック140aが明示的にコード化されたとき、すなわち、コード
化されたマクロブロックであるとき、スライスヘッダ122、124デコード化
された強制的に明示的にコード化されたQSC値が、圧縮ビットストリームのデ
コーディングで無視される冗長又は余分な情報を含むことが見られる。
まれるこの冗長な情報は、スライスヘッダのQSC構文要素コーディング位置を
利用しているデータチャネルを作成するために取り外されるだろう。この情報が
各々のスライスヘッダに続いている第一のコード化されたマクロブロックで、Q
SC値の明示コーディングのために、本当に冗長であるので、通常のウォータマ
ーキングのケースのように、マクロブロック、スライス及びフレームのどこデコ
ード化されるビデオ情報も劣化がない。明示及び潜在的QSCコーディングを使
用して完全な自由がマクロブロック140で残る一方、本発明に従うと、コード
化している明示QSCは、各々のスライスヘッダに続いている第一のコード化さ
れたマクロブロックのために強制的になる。
ャネルを含むスライス130を示す。スライスヘッダ122に続く第一のコード
化されたマクロブロック140aは、QSC値「4」に明示的にコード化され、
各々のスライスの第一のコード化されたマクロブロック140は、また、明示的
にQSC値でコード化する。陰データ又は「シークレットメッセージ」は、各々
のスライスヘッダで強制的コード化されたQSC値と置換される(例えば、スラ
イスヘッダ122での値「9」及びスライスヘッダ124での値「3」)。MP
EG−1(ISO/IEC 11172−2)及びMPEG−2(ISO/IE
C 13818−2)ビデオ仕様の中の、量子化スケールコードの5ビットのQ
SC構文要素コーディングは、ビデオに無関係なデータが挿入されるラインデー
タチャネルごとに5ビットを提供し、フレームごとに150のビット又は第二デ
ータレートにつき4500ビットを有するデータチャネルを提供する。言及した
ように、禁止されたQSCコード値「00000」を避けるニーズのため、実際
のデータレートはわずかにより少ない。
要素位置で埋め込まれる陰データを無視することに注意されたい。それは、それ
らが直後のそれぞれの第一のコード化されたマクロブロックに含まれる明示的に
コード化されたQSC値によって優先されるからである。改良された準拠MPE
Gデコーダーは、陰データをスライスヘッダから抜き出すことができ、説明され
るように、下記及びこのような抜き出されたデータは多くの異なる目的のために
利用されることができる。
ーダー220の例示的な実施形態の略ブロック図である。改良されたMPEG−
2エンコーダー220に加えられるビデオデータは、MPEG−2準拠ビットス
トリームを作り出すためにMPEG−2コード化標準に従ってコード化される圧
縮である。加えて、エンコーダー220でのコード化は、各々のスライスヘッダ
に続く第一コード化マクロブロックに、量子化スケールコード構文要素の値が明
示的にコード化されるという点で改良され、各々のスライスヘッダでのQSC構
文コーディング位置が冗長なQSC値データを含むようなっている。スライスヘ
ッダでのこれらのQSC構文コード化位置は、データが挿入されるデータチャネ
ルを提供し、どのデータが、陰データであって及びビデオデータに少しも関連が
ある必要はない。データインサータ240は、スライスヘッダQSC構文要素位
置で形成されるデータチャネルを有するビットストリームを受け取り、MPEG
−コード化標準に準拠し、データチャネルで陰データを含むビットストリームを
作り出すためにそのデータチャネルへの所望のデータ「データイン」挿入する。
最終的に、中で隠されるデータインデータ及び準拠ビットストリームは、そこか
らビデオデータを抜き出すために標準のMPEG準拠デコーダー(図示せず)に
加えられ、また、データチャネルで隠されるデータイン位置するデータリムーバ
260に加えられ、すなわちスライスヘッダのQSC構成要素位置で、データチ
ャネルからの埋め込まれ又は隠されたデータインデータを抜き出してデータアウ
トと同じものを再生させる。
ムのコーディングとともに、容易且つ自動的に収容されるので、図4の実施形態
が好まれることに注意をされたい。具体的には、改良されたコーダ220の速度
制御機能は、各々のスライスの第一のコード化されたマクロブロックのQSC値
を明示的にコード化することによって導入された追加のビットを自動的に考慮し
、そして、コード化標準を有する準拠圧縮コード化ビデオビットストリームを作
り出す。
されるだろう。それは、MPEGかMPEGライクコード化装置で、スライスコ
ーディングループの方法を図示した概略図流れ図である。スライスが提供され2
22、スライスヘッダがその中で形成され224、QSC構文要素の5ビット値
を受け取るための位置を含めてMPEGコード化標準に従って必要な構文要素コ
ード化を受け取るために適合される。各々のスライスヘッダに続く第一のコード
化されたマクロブロックは、QSC構文要素の値で明示的にコード化される22
6。スライスでのマクロブロックの残りは、スライスのマクロブロックの全てが
コード化するまで標準的な態様でコード化される228。次のスライスが次に得
られ222、過程はスライスにエンコードされるデータがある限り繰り返す。
れは、MPEG又はMPEGライクコーディング装置でコード化したビットスト
リームでデータを陰データチャネルに挿入するか、埋め込む方法を図示した概略
図流れ図である。データインサータ240は、次の出来事のスライスヘッダのた
めにデータチャネルを有するビットストリームを検索する242。スライスヘッ
ダが位置するとき、データインサータ240は、埋め込まれるか、その中で隠さ
れるデータインデータでスライスヘッダのQSC値を置き換える242(それは
m各々のスライスの第一のコード化されたマクロブロックが明示的にQSC値デ
コード化されるので、冗長である)。MPEG−1及びMPEG−2規格のコー
ド化5ビットQSC値で、陰データ又はシークレットメッセージデータインは、
5ビットのフォームにデジタルワードを持っていくだろう。そこで1ビットは常
に「1」で、常に、禁止されたQSC値「00000」を避ける。従って、例え
ば、「bbbb」がデータインデータでの次の4つのビットである値「bbbb
1」によって、スライスQSC値は、置き換えられる。すなわち、データインで
あるデータは、4ビットセグメントに組織され、4ビットセグメントがMPEG
準拠ビットストリームのスライスヘッダで陰データチャネルに挿入される。1つ
のビットが常に「1」であるので、これが陰データが約20%伝えられるデータ
レートを縮小するが、8ビットデータ(各々のバイトは、8ビットを有する)を
有することは、非常に都合がよく、そこで、4つの最上位ビットが1つのスライ
スヘッダで埋め込まれ、4つの最小桁のビットが、次のスライスヘッダで埋め込
まれる。QSC値のための補充データとしてデータインデータを受け取るために
利用できるいかなるスライスヘッダもなくなるまで、又は、埋め込まれるいかな
るデータインもなくなるまでデータ補充を続ける246。
b1」又は「1bbbb」の例示的な単純なフォーム、又は値「1」へのどんな
1つの特定のビットセットにも関連して、値「00000」が避けられる限り4
ビットのデータの他の変化をとる必要はない。例えば、データの9ビットセグメ
ント(例えばバイト)の連続の各々は、「00000」値を避ける2つの連続し
た5ビット記号にマップされることができる。更なる例によって、標準の鮮明ビ
デオ画像で、データの連続した149−ビットセグメントは、「00000」値
を避けるそれぞれ5ビットの30の記号にマップされることができる。それが盗
用又は他の隠されたダット(dat)を含むビデオビットストリームの未許可の
コピーを行う可能性を低減することは、データが、スライスヘッダに埋め込まれ
るスライスレベルデータチャネルで埋め込まれることを発見し、スライスヘッダ
でのQSC位置へのデータのより洗練されたマッピングが利用されるだろう。例
えば、スライスヘッダのQSC位置の陰データ値が、第一のコード化されたマク
ロブロックで明示的にコード化されたQSC値に近いことを確実とし、ビットス
トリームが構文の見解から自然に作り出されたビットストリームにより似ている
ようにする。データがコード化されたビデオビットストリームのすべてのスライ
スヘッダに挿入される必要があるというわけではないことにも注意をされたい。
は、MPEG又はMPEGライクコーディング装置に従ったビットストリームで
陰データチャネルで隠れた又は埋め込まれたデータを取り外す方法を図で示して
いる概略図流れ図である。データリムーバ260は、各々のスライスの第一のコ
ード化されたマクロブロックが明示的にコード化されたQSC値を含むかどうか
を決定する262。もしそうでなければ、陰データチャネルはなく、データリム
ーバ260はそこからデータを抜き出そうとする試みを停止することができる2
70。いかなるMPEGコード化ビットストリームも少なくともいくらかのスラ
イス(第一のコード化されたマクロブロックは、明示的にコード化されたQSC
値を含む)を含みそうであるので、多くのこのようなブロックは、陰データチャ
ネルを含むビットストリームが受け取られているという確信で決定がなされる前
にスライスの連続で存在しなければならない。そのために、その第一のコード化
されたマクロブロックで、明示的にコード化されたQSC値を有している「S」
の連続スライスが受け取られたとき、データリムーバ260は決定し262、そ
こでSは信頼の所望の程度を提供する多くの十分な大きさである。小さすぎるS
が選択されるならば、このようなデータチャネルが受け取られたビットストリー
ム(すなわち偽りの検出)で存在しないリムーバ260は、ある場合に陰データ
を陰データチャネルから抜き出すためことを試みる。他方、Sが大きすぎる場合
、データリムーバ260が受け取られたビットストリームが陰データチャネルを
含み、そこからデータを抜き出すのを開始すると決定する前に、いくらかの陰デ
ータは消失するだろう。
存在すること可能性があることを決定すると262、それは、次のスライスヘッ
ダのために探索264によってそこから陰データを抜き出すことを開始する。そ
れは、スライスヘッダのコード化されたQSC値の第一の4つを抜き出し266
、すなわち、それは、データがフォーム「bbbb1」である陰データの「bb
bb」値を上のように抜き出す。陰データの抜き出された4つのビットは、デー
タアウトファイル又はレジスタにストアされる。どのようなスライスヘッダも見
いだされないまで、あるいは、スライスヘッダがデータをもはや含まないまで、
データリムーバ260は268を続ける。
い態様でデータアウトとして作り出されるだろう。例えば、4つのビットデータ
バイトは、それらがスライスヘッダから受け取られたビットストリームに抜き出
されるとシフトレジスタ又は他のメモリに刻時されることができ、リアルタイム
で8ビット並列のワードに本質的に読出される。また、例えば4つのビットデー
タバイトは、メモリでストアされることができ、後にいかなる都合がいいフォー
マットでも読み出される。
ータ340の代替え例示的な実施形態の略ブロック図である。標準のMPEG−
2エンコーダー320に加えられるビデオデータは、MPEG−2準拠ビットス
トリームを作り出すMPEG−2コード化標準に従って圧縮されたコード化であ
る。データチャネルクリエータ及びデータインサータ340は、エンコーダー3
20によって作り出されるMPEG準拠ビットストリームを、各々のスライスヘ
ッダに続く第一のコード化されたマクロブロックで、明示的に量子化スケールコ
ード構文要素の値をコード化することによって改良し、各々のスライスヘッダで
のQSC構文コーディング位置が冗長QSC値データを含むようになっている。
スライスヘッダでのこれらのQSC構文コード化している位置は、データが挿入
されるだろうデータチャネルを提供し、このデータは、陰データであってビデオ
データに少しも関連がある必要はない。データチャネルクリエータ及びインサー
タ340は、所望のデータ「データイン」をMPEG−コード化標準に準拠しビ
ットストリームを作り出すためにスライスヘッダQSC構文要素位置で作成され
るデータチャネルに挿入し、データチャネルで陰データを含む。最終的に、準拠
ビットストリーム及びその中に隠されるデータインデータは、そこからビデオデ
ータを抜き出すために標準のMPEG準拠デコーダー(図示せず)に加えられ、
また、データリムーバ260に加える。それは、データチャネルで隠されるデー
タイン位置し、すなわちスライスヘッダのQSC構成要素位置で、データチャネ
ルからの埋め込まれるか隠されたデータインデータを抜き出して及びデータアウ
トと同じものを再生させる。
て理解されるだろう。それは、スライスヘッダでデータチャネルを作成し、MP
EGかMPEGライクコード化ビットストリームで、データをその中に挿入して
いる方法を図示した概略図流れ図である。データチャネルクリエータ及びインサ
ータ340は、次の出来事スライスヘッダのためのMPEGコード化ビットスト
リームを検索する342。スライスヘッダが配置されるとき、それに関連するス
ライスの第一のコード化されたマクロブロックが明示的にコード化されたQSC
値を有するか否か決定することが検査される344。決定344がYESである
ならば、次に340のデータインサータ部分は、QSCスライスヘッダの値が埋
め込まれる又は中に隠されるデータインデータで置き換える346(各々のスラ
イスの第一のコード化されたマクロブロックが明示的にQSC値デコード化され
るので、冗長である)。上のように、陰データ又はシークレットメッセージデー
タインは、5ビットのフォームにデジタルワードを持っていき、そこでは1つの
ビットはQSC値「00000」を避けるために常に「1」である。従って、「
bbbb」が次のデータインデータの4つのビットである値「bbbb1」によ
って、スライスQSC値は置き換えられる346。すなわち、データインである
データは、4ビットセグメントに組織され、4ビットセグメントは、MPEG準
拠ビットストリームのスライスヘッダで、陰データチャネルに挿入される。次の
スライスヘッダのための検索342が、次に再開し、位置されるスライスがその
第一のコード化されたマクロブロックで、明示的にコード化されたQSC値を有
する限り、上述の操作が繰り返される。すなわち、決定344はYESである。
SC値を有しないならば、決定344はNOであり、スライスヘッダのQSC値
がセーブされる、例えば、ランダムアクセスメモリー又は他の適切なメモリで、
「オリジナルのスライスQSC」と呼ばれる。340のデータインサータ部分は
、スライスヘッダでのQSC値を、その中で埋め込まれ又は隠されるデータイン
データ352を置き換える。すなわち、「bbbb」が次の4つのビットである
値「bbbb1」によって、スライスQSC値は、データインデータに置き換え
られる352。QSC値データをスライスにリストアするために、第一のコード
化されたマクロブロックは、マクロブロックヘッダを変えることによって変えら
れ354、それを反映するために、明示的にコード化されたQSC値は、QSC
値がまだ中デコード化されていないにも関わらずその中で含まれる。その結果、
スライスヘッダでQSC値構文要素位置であるどんな冗長なデータでもコード化
している画像が関係する限り与えられ、それによって陰データのためにデータチ
ャネルを作成する。具体的には、マクロブロックヘッダは、「macroblo
ck_type」可変長符号(VLC)を新しいVLC値に変えることによって
変えられる354、それは、(MPEG−2標準ISO/IEC 13818−
2のB−8への表B−2に従って)コード化している明示QSCを示して「ma
croblock_quant」= 1を示す。これらの2つの操作は、一般的
に6−9のビットを第一のコード化されたマクロブロックのコード化されたサイ
ズに加える、又は、標準の鮮明度イメージフレームに約180−270のビット
を加える。VBVアンダーフローを避けるために、フレームごとのビットのコー
ド化された数は、下記のように縮小される。オリジナルのスライスQSC値は、
次にメモリから検索される。そのスライスの第一のコード化されたマクロブロッ
クのヘッダに明示的にコード化される356。スライスに加えられる追加のビッ
トの数Mは、下記のように後で使用するコード化される全体の画像のために累積
される358。画像が完全でないならば、決定358はNOであり、プロセスは
スライスヘッダのための探索342に戻り説明されるまでプロセスを繰り返し、
明示的にコード化されたQSC値を有するようにピクチャーの全てのスライスが
変えられるまで、陰データの4ビットセグメントにより、各々のスライスの第一
のコード化されたマクロブロック及びスライスヘッダでの全てのQSC値で置き
換えられる352。
る。数Mは、次に画像に対してMPEG−2コード化されたビットストリームに
加えられた追加のビットの総数を反映し、比較されて360、もしあればビット
ストリームで存在する画像レベルのゼロのスタッフィング(画像スタッフィング
)の量を決定する。画像スタッフィングは、バッファを修正するための、標準の
MPEGエンコーダーによって画像のビデオビットストリームに加えられる余分
のビット、及び消失するデータに結果的になるデコーダービデオバッファー検査
機(VBV)バッファのオーバーフローを防止するための圧縮MPEGコード化
ビットストリームのビットカウントに関連がある。データチャネルクリエータ及
びインサータ340によって受け取られるビデオビットストリーム340は画像
スタッフィングを含まず、そのビットは、少しの画像情報も伝えない。
像スタッフィングビットが存在するならば、テスト360の結果はYESであり
、スタッフィングビットを数Mビットまで縮小する(すなわち取り外す)362
。これは、コード化された構文と合致したビットカウントをリストアする好まし
い方法である。スライスヘッダでの陰データチャネルを作成し、スライスの第一
のコード化されたマクロブロックへQSC値を加えることによって、画像スタッ
フィングビットの数NSは、ビットストリームに加えられるビットの数Mを超え
ると、Mビットのこの減算362は、ビットストリームのビットカウント構文を
リストアし、それは、デコーダーVBVバッファをオーバーフロー又はアンダー
フローせず、及び追加のビットを取り外す必要がなく、それで、決定364はN
Oである。陰データのためのデータチャネルの作成及びその中のデータの挿入が
完了し、この画像に対するビットカウント構文の挿入及び補正が完了する368
。全ての画像がそのように処理されるまで、プロセスは続き、スライスヘッダが
これ以上なく、挿入される陰データもこれ以上ない。
ッフィングビットが減じられた後、過剰なM−NSビットがビットストリームに
残り、そしてビットを減ずるニーズがまだあり、決定364はYESである。ビ
ットの過剰が残り、VBVバッファがアンダーフローすることができる可能性が
あるので、少なくとも少数の例での最少で、余分のビットの数は小さい。これは
、ちょうど処理される画像の構文をレコードすることによって避けられることが
できる。それで、そのビットカウント及び構文コーディングは、既知のビットレ
ート制御スキームを使用してコード化標準に準拠する。
ストア及びかなりの処理を要求するので、実際的な代替は、次の次の画像(及び
おそらくその後の1つ以上の画像)のビットカウントを調整することで、2つ以
上の連続した画像のビットカウントを均等にする。このために、次の画像でのマ
クロブロックは、全ての過剰なM−NSビットが補償されるまで、好ましくは次
のB−フレーム画像で及びあまり好ましくないが次のP−フレーム画像で、過剰
Mの全くより高いQSC値、又はスキップされたマクロブロックでレコードされ
る366。QSC値のための補充データとしてデータインデータを受け取るため
に、又はこれ以上の埋め込まれるデータインがないように、利用できるどのよう
なスライスヘッダもなくなるまで、データ補充及び/又はデータチャネル作成3
58及びビットカウント補正368は続く。
、挿入される必要があるというわけではないので他の代替が起こり、明示的に第
一のコード化マクロブロックをコード化することを停止することができ、スライ
スヘッダでデータを挿入する。例えば、例えば、VBVバッファのアンダーフロ
ーから又は構文的にコード化標準に準拠しないビットストリームを行うのに十分
な、すでにコード化されたビデオビットストリームの各々のスライスの第一のコ
ード化されたマクロブロックの明示コーディングが多くの追加のビットを導入す
るところで、データチャネルクリエータ及びインサータ340の操作を一次停止
することによって次のフレームまで隠れているデータが一時停止されることがで
きる。QSC記号の特定の値は確保され、ビデオビットストリームで隠れている
データの開始及び終端を示すために使用される。代替えとして隠れているデータ
のサスペンションにピクチャーフレーム内の選択されたでマクロブロックは、よ
り高いQSC値で再量子化され、ビデオビットストリームで要求されるビットの
数を縮小し、VBVバッファアンダーフローが避けられる。ビデオ特性の最小の
劣化を有するビデオビットレートを低減するための、圧縮ビデオの再量子化のた
めの他の方法が知られている。
ることができることを図で示す。ビデオビットストリームが例えば、例えば認証
目的のためにデコードされるとき、利用でき、再エンコード化され、必要に応じ
て、ビデオビットストリームがある時は、再−コード化される。
実施されたプロセスを実行するための装置又はプロセスとして具体化されること
ができ、また、コンピュータープログラムを含んでいる現実の記憶媒体又は他の
機械で読み取ることができるインストラクション(ここで「コンピュータープロ
グラム)の形で具体化することができ、コンピュータープログラムがコンピュー
タ又は他のプロセッサー(ここで「コンピュータ」)にロードして及び/又はコ
ンピュータによって実行されるとき、コンピュータは、本発明を行うための装置
になる。例えば、このようなコンピュータープログラムを含む記憶媒体としては
、フロッピー(登録商標)ディスク及びディスケット、コンパクトディスク(C
D)−ROM(書き込み可能か否かに関わらず)DVDデジタルディスク、RA
M及びROMメモリ、コンピュータハードディスク及びバックアップドライブ、
及びコンピュータによって読取り可能な他のどの記憶媒体もある。例えば、発明
はまた、記憶媒体でストアされるか、電気伝導体、光ファイバー又は他の光導体
等の伝送路の上に伝えられるか、あるいは、電磁放射によるかどうかに関係なく
、コンピュータープログラムの形で具体化されることができ、コンピュータープ
ログラムがコンピュータにロードされおよび/又はコンピュータによって実行さ
れると、コンピュータは、発明を行うための装置になる。特に本発明を実施する
ために構成された汎用マイクロプロセッサー又はデジタルプロセッサーで特に実
施されるだろう。汎用マイクロプロセッサーが使用されるとき、コンピュータプ
ログラムコードは特性論理回路装置を作成するのマイクロプロセッサーの回路を
構成する。
図である。ネットワークソース又はポストプロダクションハウスのソース400
は、1つ以上の関係ブロードキャスター等の1つ以上の受け側430へ本発明に
従ってコード化されたビデオ情報を伝える。ビデオは汎用フォーマットとして言
及されるどんなフォーマットででも始めることができるだろう。フォーマットコ
ンバーター410によって所望の寄与フォーマットに変換される。例えば、汎用
フォーマットは、1秒レートにつき24又は30フレームの、赤、緑及び青(R
GB)のピクセルの10ビットとしてフォーマットされる1920の×1440
のピクセルイメージであるだろう。そして、1920の×1080のピクセルイ
メージに返還されるだろう。寄与フォーマットビデオビットストリームは、図4
及び8で示されるコーダのようなエンコーダー420によって処理され、図4−
9に関して記載されたものと同様の態様で寄与ビットストリームでの陰データチ
ャネルでの陰データとして「ステアリングインフォ」を埋め込む。寄与ビットス
トリームは、300Mb/s MPEG−2ビデオビットストリームであり、I
−フレームは4:2:2輝度−クロミナンスフォーマットを使用してコーディン
グされ、放送スタジオ用途に対する高精細度ビデオのために使用されるように高
水準機能性へセットされる主要なプロファイルを有する。MPEG−2寄与コー
ダ420は、リアルタイム(RT)で又は非リアルタイムNRT)態様で動作す
るだろう。
与デコーダー440を利用し、スタジオ処理装置450及び上で説明されるデー
タリムーバ260に同様のデータリムーバに加えられるビデオビットストリーム
を作り出す。受け取られたビットストリームのスライスヘッダで、陰データチャ
ネルで含まれる隠されたステアリングインフォを抜き出す。MPEG−2寄与デ
コーダー440は、リアルタイム(RT)の同じ1つ又は寄与コーダ420がす
るよう非リアルタイム(NRT)態様でおいて動作する。スタジオ処理装置45
0は、定位置ステーション認識又はステーションロゴ又は移動ディスプレー等(
画像に渡る「チッカーテープ」メッセージスクロール等)の、他のビデオ情報を
デコーダー430からのビデオビットストリームに挿入する。ステアリングイン
フォは、スタジオ処理装置450で制御ビデオ処理に利用されることができ、A
TSCデジタルフォーマットエンコーダー460、又は両方とも、所望まれるサ
ーバー又は放送又は他のトランスミッタへのATSCビットストリーム伝えられ
ることができる。エミッションエンコーダー460は、また、所望のATSCコ
ーディングフォーマットを選択するためにエミッションフォーマットセレクト入
力に反応する。
れる前に寄与ビデオの分析から得られるだろう。そして、種々の受け側によって
使用されることのできる利用可能なエミッションフォーマットの各々で、最高品
質の信号を得るために、最適コーディングを示し、すなわち最もよくビデオデー
タを処理するか又は下流のプロセッサーの他の機能を制御する方法に関して下流
のプロセッサーに案内又は指示する。代替えとして、陰データは、課金情報、音
声メッセージ送信、処理方法を始める認識、ビデオ処理ヒストリ、現場認識、及
び/又は位置、その又は他の位置のG.P.S.座標、時刻/日付スタンプ等の
他の情報を伝えるために利用されるだろう。航空用途で、陰データチャネルは、
パイロット又は航空機搭載用人員から、コード化されたビデオビットストリーム
を受け取る地上又はフォーム−ベース人員まで音声通信チャネルとして利用され
るだろう。同じように、デジタル映画産業用途で陰データは、独自に、法廷の分
析が盗まれたビットストリームを識別することをできるようにするコピーの発信
元に関する、例えば、日付、時間及び/又は位置及び/又は他のタグを有する、
その各々のコピーに商標を付けるためにデジタルビットストリームに挿入される
だろう。
て定義される本発明の範囲及び精神内の代替が、当該技術に熟練したものにとっ
て明らかである。例えば、上述のもの実施形態がMPEG−1及びMPEG−2
コーディングフォーマットに関して説明される一方、本発明は、いかなるコード
化フォーマットでも有効であり、 例えば明示的に優先されるだろうMPEGスライスヘッダでQSC構成要素によ
って指定される潜在的QSC値及びMPEGマクロブロックでの潜在的QSC値
等の、そのコード化が潜在的及び優先している値を含むところで、1つ以上のパ
ラメーターの冗長なコード化を認めまた要求し、それによって潜在的値明示を行
うことによって、スライスヘッダ値は、冗長になって及びビットストリームで埋
め込まれる無関係なデータによって置き換えられるだろう。
発明に従った隠れているデータは、通常のウォータマーキングとともに利用され
、一般的に1以上のデコード及びレコード操作を乗り越え、ビデオビットストリ
ームが変更され、本データ隠蔽発明を利用する許可された人以外によって調整又
は再生された表示を提供し、ここで説明されるように、例えば、データコーダー
及びデコーダーを利用することによってコピーで陰データを維持する。
ブロック図である。
クロブロックデコード化される例示的なデジタルデータの図である。
クロブロックデコード化される例示的なデジタルデータの図である。
EGのコード化マクロブロック又はMPEGライクコード化デジタルデータの例
示的なスライスの図である。
EGのコード化マクロブロック又はMPEGライクコード化デジタルデータの例
示的なスライスの図である。
EGのコード化マクロブロック又はMPEGライクコード化デジタルデータの例
示的なスライスの図である。
例示的な実施形態の略ブロック図である。
の、MPEG又はMPEGライクコーディング装置でのスライスコーディングル
ープの方法を図示した概略流れ図である。
PEGライクコーディング装置でのデータを挿入する方法を図示した概略図流れ
図である。
クコーディング装置でのデータを取り外す方法を図示した概略流れ図である。
例示的な実施形態の略ブロック図である。
G又はMPEGライクコーディング装置でのスライスコーディングループ及びデ
ータインサータの方法を図示した概略流れ図である。
ある。
Claims (10)
- 【請求項1】 コード化されたビットストリームでデータを埋め込むための方
法であって、コード化されたビットストリームが、複数の位置でコード化される
ことができる少なくとも1つの構文要素を有し、1つの位置においてコード化し
た値を、他の位置でコード化した値を考慮して優先する方法であって、 優先する構文要素位置の1つの構文要素の値をコード化することと、 埋め込まれたデータを他の構文要素位置に挿入することと、を含む方法。 - 【請求項2】 前記値のコード化が、コード化されたビットストリームを再コ
ード化し、優先構文要素位置を作成し、1つの構文要素の値をその中に挿入する
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 コード化されたビットストリームを再コード化し、コード化さ
れたビットストリームの再コード化により引き起こされたビットカウントでのど
んな変化でも元に戻すことを含む請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 ビットストリームをコード化する一方、更にコード化されたビ
ットストリームで優先構文要素位置を作成することを更に含む請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 優先構文要素値に応答してコード化されたビットストリームを
デコードすることと、 他の構文要素位置を検索することと、 そこから埋め込まれたデータを抜き出すことと、を含む請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記構文要素値がNビットを含み、前記埋め込まれたデータが
少なくともMxNビットを含み、前記埋め込まれたデータを挿入することが、 埋め込まれたデータを各々Nビットの最小のMセグメントに分けることと、 一連の、少なくともMの他構文要素位置にMセグメントのうちの1つを挿入す
ることと、を含む請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 コード化されたビットストリームが、MPEG及びMPEGラ
イクコーディングに従ってコード化され、優先構文要素位置が、スライスヘッダ
に続いている第一のコード化されたマクロブロックである請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 ヘッダ及びデータブロックを有するコード化されたビットスト
リームにデータを埋め込むためのコーダであって、コード化されたビットストリ
ームが、ヘッダ及びデータブロック位置でコード化されることができる少なくと
も1つの構文要素を有し、 ヘッダ及びデータブロック位置でコード化されることができる、少なくとも1
つの構文要素を有するビットストリームをコード化するための手段を含み、1つ
のヘッダ及びデータブロック位置でコード化される値が、他のヘッダ及びデータ
ブロック位置でコード化された値を考慮して優先され、 更に、 優先するヘッダ及びデータブロック位置のうちの1つ構文要素の値をコード化
するための手段と、 埋め込まれたデータを他のヘッダ及びデータブロック位置に挿入するための手
段と、を含むコーダ。 - 【請求項9】 コード化されたビットストリームでデータを埋め込むために機
械で読み取ることができるコンピュータ命令でエンコードされる記憶媒体であっ
て、コード化されたビットストリームは、複数の位置でコード化されることがで
きる少なくとも1つの構文要素を有し、その値は、他の位置でコード化した値を
考慮して、優先される1つの位置でコード化され、 コンピュータが優先する手段構文要素位置の1つの構文要素の値をコード化す
ることができるようにする手段と、 コンピュータが埋め込まれたデータを他の構文要素位置に挿入することができ
るようにするための手段と、を含む記憶媒体。 - 【請求項10】 コンピュータが値をコード化することができるようにする前
記手段が、優先している構文要素位置を作成するためのコード化されたビットス
トリームにコンピュータが再コード化するための手段と、コンピュータが1つの
構文要素の値をその中で挿入するようにするための手段とを含む請求項9記載の
記憶媒体。
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