JP3692902B2 - 透かし情報埋め込み装置、透かし情報埋め込み方法、透かし情報読み出し装置及び透かし情報読み出し方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、通信カラオケなどの演奏情報として使用されるMIDIデータに対して、MIDIデータの不正コピーや不正利用を防止するために、著作権などの制作者に関する情報を透かし情報(digital watermark)として記録する透かし情報埋め込み装置及び透かし情報埋め込み方法と、その透かし情報を読み出す透かし情報読み出し装置及び透かし情報読み出し方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、画像データや音声データ等のコンテンツデータがデジタル化され、CD−ROM等の記録媒体に記録されて配布されるようになり、さらにインターネットなどのネットワークを介して送受信されるようになったことから、コンテンツデータの不正コピーやコピーしたものを著作権者に無許可で販売する等の不正利用が問題になっている。
【0003】
とくに、通信カラオケなどの演奏情報として使用されるMIDIデータは、それ自身が音楽情報として利用されているので個々のMIDIデータに対して著作権が発生しており、これを守る必要がある。また、最近では、業務用だけではなく家庭用の通信カラオケとして、インターネットなどで曲データ(MIDIデータ)を送信し、この曲データを家庭用のパソコン上で作動させるためのソフトシンセサイザなども登場している。このような家庭用の通信カラオケでは、曲データ(MIDIデータ)を一旦受信した後では何度でも繰り返し使用することができるように、曲データをハードディスク等に格納することができる。
【0004】
したがって、曲データ(MIDIデータ)を不正にコピーしたり、コピーしたデータを権利者に無断で商業的に利用することも可能な状態になっている。
【0005】
そこで、MIDIデータに対しても、このような不正利用を防止するための手段として、コンテンツデータに著作権などの制作者に関する情報を透かし情報(digital watermark)として記録する電子透かし埋め込み方法が研究開発されている。
【0006】
この電子透かしに必要な条件としては、(1)無理に取り去ろうとするとコンテンツデータが壊れてしまうように透かし情報を埋め込むこと(コンテンツデータに著作権を示す透かし情報が残り続けること)、(2)コンテンツデータのどこに透かし情報が埋め込まれているのか分かりにくいこと、(3)透かし情報を埋め込んでもコンテンツデータはオリジナルの状態を留めておくこと等がある。
【0007】
これらの条件を満たす電子透かし技術として、従来の通信カラオケなどにおけるMIDIデータを配信するシステムでは、MIDIデータに含まれるノートイベントやコントロールイベントに着目し、これらのイベントのデータの一部を音楽クオリティを劣化させないように他のデータに置き換えることによって、電子透かしとしていた。この方法では、MIDIイベントの持つ時間情報を基準にして透かしデータを埋め込む順番を決定していた。
【0008】
また、エラーを修正するためにRS符号のようなエラー訂正技術を利用して、透かしデータが消えにくくなるようにしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、MIDIイベントには全く等しい時間情報を持ったものが複数存在している場合がある。このような場合には、透かしデータを埋め込む順番を確定するために、時間情報以外の情報を時間情報と併用して埋め込む順番を決定するなどの対策を講じることが考えられる。しかし、時間情報が故意に変化させられたような場合には、全く同じ時間情報を持っていたMIDIイベントが異なる時間情報を持つことになり、透かしデータを埋め込む順番を決定する基準が変わってまうことになるので、期待される順序でMIDIイベントから透かしデータを読み出すことができないという問題が生じていた。
【0010】
上記に伴って、MIDIイベントが消失したような場合には、データを読み出す同期がくるうことになり、エラー訂正が有効に機能せず、透かしデータを読み出すこと
ができなくなるという問題点もあった。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、MIDIイベントの時間情報に依存せずに透かしデータを埋め込むことのできる透かし情報埋め込み装置及び透かし情報埋め込み方法と、その透かし情報を読み出す透かし情報読み出し装置及び透かし情報読み出し方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明である透かし情報埋め込み装置は、オリジナルMIDIデータに対して透かしデータを埋め込む透かし情報埋め込み装置であって、
前記オリジナルMIDIデータから特定のパラメータを有し且つ前記透かしデータの埋め込みの対象となる対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段と、
この対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントの数と前記透かしデータとに基づきターゲットヒストグラムを算出するターゲットヒストグラム算出手段と、
前記対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
このヒストグラム算出手段で算出された前記ヒストグラムと前記ターゲットヒストグラムとを比較して、前記ヒストグラムが前記ターゲットヒストグラムに等しくなるように前記対象イベントのパラメータを変更して前記透かしデータを埋め込むパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
この請求項1の発明によれば、時間情報に依存することなく透かしデータを埋め込むことができるとともに、透かしの埋め込まれたMIDIデータに、ノイズによってエラーが発生したり、一部のイベントの加工や削除を行ったとしても、データ読み出しの同期がとれなくなることにはならないので、通常の誤り訂正技術によってエラーを抑制することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明である透かし情報埋め込み方法は、オリジナルMIDIデータに対して透かしデータを埋め込む透かし情報埋め込み方法であって、
透かしデータ埋め込み側の対象イベント抽出手段と、ターゲットヒストグラム算出手段と、ヒストグラム算出手段と、パラメータ変更手段とを備え、
前記対象イベント抽出手段によって前記オリジナルMIDIデータから特定のパラメータを有し且つ前記透かしデータの埋め込みの対象となる対象イベントを抽出する対象イベント抽出ステップと、
この対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントの数と前記透かしデータとに基づいて、前記ターゲットヒストグラム算出手段によってターゲットヒストグラムを算出するターゲットヒストグラム算出ステップと、
前記対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類し、前記ヒストグラム算出手段によってヒストグラムを算出するヒストグラム算出ステップと、
このヒストグラム算出ステップで算出された前記ヒストグラムと前記ターゲットヒストグラムとを比較して、前記パラメータ変更手段によって前記ヒストグラムが前記ターゲットヒストグラムに等しくなるように前記対象イベントのパラメータを変更して前記透かしデータを埋め込むパラメータ変更ステップとを有したことを特徴とする。
【0015】
この請求項2の発明によれば、時間情報に依存することなく透かしデータを埋め込むことができるとともに、透かしの埋め込まれたMIDIデータに、ノイズによってエラーが発生したり、一部のイベントの加工や削除を行ったとしても、データ読み出しの同期がとれなくなることにはならないので、通常の誤り訂正技術によってエラーを抑制することができる。
【0016】
請求項3に記載の発明である透かし情報読み出し装置は、請求項1に記載の透かし情報埋め込み装置によって透かしデータが埋め込まれたMIDIデータから前記透かしデータを読み出す透かし情報読み出し装置であって、
前記MIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段と、
この対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
このヒストグラム算出手段で算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記特定のパラメータ毎のヒストグラム値を相互に比較することで前記透かしデータを読み出す透かしデータ読み出し手段とを備えたことを特徴とする。
【0017】
この請求項3の発明によれば、上述した透かし情報埋め込み装置によって埋め込まれた透かし情報を読み出すことができる。
【0018】
請求項4に記載の発明である透かし情報読み出し方法は、請求項2に記載の透かし情報埋め込み方法によって透かしデータが埋め込まれたMIDIデータから前記透かしデータを読み出す透かし情報読み出し方法であって、
透かしデータ読み出し側の対象イベント抽出手段と、ヒストグラム算出手段と、透かしデータ読み出し手段とを備え、
前記対象イベント抽出手段によって前記MIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出ステップと、
この対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類して、前記ヒストグラム算出手段によってヒストグラムを算出するヒストグラム算出ステップと、
このヒストグラム算出ステップで算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記透かしデータ読み出し手段によって前記特定のパラメータ毎のヒストグラム値を相互に比較することで前記透かしデータを読み出す透かしデータ読み出しステップとを有したことを特徴とする。
【0019】
この請求項4の発明によれば、上述した透かし情報埋め込み方法によって埋め込まれた透かし情報を読み出すことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る透かし情報埋め込み装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1に示すように、本実施形態の透かし情報埋め込み装置1は、オリジナルMIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段2と、この対象イベント抽出手段2で抽出された対象イベントの数と、透かしデータとに基づいて、ターゲットヒストグラムを算出するターゲットヒストグラム算出手段3と、対象イベント抽出手段2で抽出された対象イベントを特定のパラメータに基づいて分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段4と、このヒストグラム算出手段4で算出されたヒストグラムとターゲットヒストグラムとを比較して、異なるときには対象イベントのパラメータの値を変更するパラメータ変更手段5とを含むことを特徴とする。
【0022】
次に、本実施形態の透かし情報埋め込み装置による透かし情報の埋め込み処理について、図2のフローチャートに基づいて説明する。
【0023】
図2に示すように、まず透かし情報の埋め込めまれるオリジナルMIDIデータが入力されると、オリジナルMIDIデータの中から透かし情報の埋め込み対象となる対象イベントを抽出する(S201)。MIDIデータのイベントにはノートオンイベント、ノートオフイベント、ピッチベンドイベント、プログラムチェンジイベント、エクスプレッションイベントなどのさまざまなイベントがあるので、どのイベントを対象イベントとしてもよい。
【0024】
次に、対象イベントが抽出されたら、この抽出された対象イベントのイベント数を計算する(S202)。そして、この計算されたイベント数と透かしデータとに基づいてターゲットヒストグラムを算出する(S203)。
【0025】
このターゲットヒストグラムの一例を図3に示す。図3のターゲットヒストグラムにおいて、H[N]はスレショルドレベルを表す平均的な値が設定され、残りのH[0]〜H[N−1]は埋め込もうとしている透かしデータの値が表されている。すなわち、H[0]〜H[N−1]の値とH[N]との値をそれぞれ比較し、H[N]より大きいときにはデータ「1」を表すとし、小さいときにはデータ「0」を表すとすることによって、H[0]〜H[N−1]の値で透かしデータの値を表している。
【0026】
例えば、図3に示すヒストグラムでは、透かしデータ(0110)2(2進数)を埋め込む場合のヒストグラムを示したものであり、透かしデータが4ビットなのでN=4となる。したがって、H[4]の値よりも大きいH[1]とH[2]はデータ「1」を表し、H[4]の値よりも小さいH[0]とH[3]はデータ「0」を表すことになり、図3のヒストグラムでは4ビットの透かしデータ(0110)2が表されることになる。
【0027】
次に、このターゲットヒストグラムにおける最大値HLとスレショルドレベルThの計算方法について説明する。
【0028】
まず、透かしデータにおける「1」の数をNh、ステップS202で計算された対象イベントの数をNeとすると、最大値HLは
HL=Ne/(Nh+0.5)
によって計算することができる。例えば、対象イベント数Ne=250、4ビットの透かしデータが(0110)2である場合には「1」の数Nh=2となるので、 HL=250/(2+0.5)=100
と求めることができる。また、スレショルドレベルThは
Th=HL/2
によって求めることができるので、
Th=100/2=50
と求めることができる。
【0029】
このようにして、透かしデータを表現したターゲットヒストグラムを計算することができる。
【0030】
次に、ステップS201で抽出された対象イベントを、特定のパラメータに基づいて分類し、オリジナルのMIDIデータのヒストグラムを計算する(S204)。
【0031】
まず、抽出された対象イベントの特定のパラメータに注目し、そのパラメータの値を、透かしデータのビット数がNの場合にはN+1で割った余りをIndexとして分類する。このIndexは
Index=(MIDIイベントのパラメータ)% (N+1)
によって表される。そして、次にIndexが等しくなる対象イベントの数を計算してH[0]〜H[N]の値を求める。例えば、パラメータとしてノートオンイベントのベロシティに注目した場合には、ベロシティは7ビットで表されるので、0から127までの値をもつことになる。この値を透かしデータのビット数が4である場合には5(=N+1)で割った余りをIndexとして分類し、同じ余りになった対象イベントの数を計算してH[0]〜H[N]の値を求める。
【0032】
ここで、N=4のときのヒストグラムの一例を図4に示す。図4に示すヒストグラムでは、余りが0になった対象イベント数H[0]が68、余りが1になった対象イベント数H[1]が50、・・・、余りが4になった対象イベント数H[4]が28になっていることを示している。
【0033】
このようにして、ヒストグラムとターゲットヒストグラムとが計算されたら、これらのヒストグラムを比較して等しいか否かを判断する(S205)。
【0034】
そして、等しくなかったときには、ヒストグラムがターゲットヒストグラムに近づくように、対象イベントのパラメータの値を変更する(S206)。
【0035】
例えば、図4のヒストグラムではIndex=0のヒストグラムの値H[0]が図3のH[0]=0の値に近づくようにパラメータ、例えばベロシティの値を変更する。
【0036】
そして、パラメータの値が変更されたら、再びステップS204に戻ってヒストグラムの計算を行い、ステップS205でターゲットヒストグラムとの比較を行う。この処理をヒストグラムがターゲットヒストグラムに等しくなるまで繰り返し行い、等しくなったときに透かし情報の埋め込み処理は終了する。
【0037】
また、図5に示すように、H[0]〜H[N−1]の変更量を小さくしても、スレショルドレベルThとの大小によって、4ビットの透かしデータ(0110)2を埋め込むことができる。この場合にはパラメータの変更量が少ないので、透かしデータを埋め込んだことによるオリジナルの楽曲クオリティの劣化を少なくすることができる。
【0038】
このように、パラメータを変更してヒストグラムをターゲットヒストグラムに変更することによって、パラメータに透かしデータを埋め込むことができる。したがって、時間情報に依存することなく透かしデータを埋め込むことができる。
【0039】
また、透かしの埋め込まれたMIDIデータに、ノイズによってエラーが発生したり、一部のイベントの加工や削除を行ったとしても、データ読み出しの同期が狂うことがないので、通常の誤り訂正技術によってエラーの伝搬を抑制することができる。
【0040】
次に、本発明に係る透かし情報読み出し装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0041】
図6に示すように、本実施形態の透かし情報読み出し装置1は、MIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段62と、この対象イベント抽出手段62で抽出された対象イベントをパラメータに基づいて分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段63と、このヒストグラム算出手段63で算出されたヒストグラムに基づいて、透かしデータを読み出す透かしデータ読み出し手段64とを含んでいる。
【0042】
次に、本実施形態の透かし情報読み出し装置による透かし情報の読み出し処理について説明する。
【0043】
まず透かし情報の埋め込めまれているMIDIデータが入力されると、MIDIデータの中から透かし情報の埋め込まれている対象イベントを抽出する。
【0044】
そして、対象イベントが抽出されたら、対象イベントのパラメータに基づいて、MIDIデータのヒストグラムを計算する。このヒストグラムの計算は、透かし情報の埋め込み処理において行われたヒストグラムの計算と同様の計算が行われるので、詳しい説明は省略する。
【0045】
このヒストグラムの計算では、図2のステップS204と同様にヒストグラムを計算して、図3に示すヒストグラムが計算結果として得られる。
【0046】
したがって、H[0]〜H[N−1]の値とH[N]の値とを比較し、透かしデータを埋め込んだときと同様に、H[0]〜H[N−1]の値とH[N]の値との大小によって透かしデータを読み出すことができる。
【0047】
例えば、図3ではH[4]の値よりも大きい値を示すH[1]とH[2]はデータ「1」を表し、H[4]の値よりも小さいH[0]とH[3]はデータ「0」を表すことになる。したがって、埋め込まれていた透かしデータは(0110)2であると読み出すことができる。
【0048】
このように、対象イベントをパラメータに基づいて分類してヒストグラムを計算することによって、埋め込まれていた透かしデータを読み出すことができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の透かし情報埋め込み装置及びその方法によれば、時間情報に依存することなく透かしデータを埋め込むことができるとともに、透かしの埋め込まれたMIDIデータに、ノイズによってエラーが発生したり、一部のイベントの加工や削除を行ったとしても、データ読み出しでの同期のずれが発生しないので通常の誤り訂正技術によってエラーの伝搬を抑制することができる。
また、本発明の透かし情報読み出し装置及びその方法によれば、上述した透かし情報埋め込み装置によって埋め込まれた透かし情報を読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による透かし情報埋め込み装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す透かし情報埋め込み装置による透かしデータの埋め込み処理を説明するためのフローチャートである。
【図3】図1に示す透かし情報埋め込み装置により算出されたターゲットヒストグラムの一例を示す図である。
【図4】図1に示す透かし情報埋め込み装置により算出されたヒストグラムの一例を示す図である。
【図5】図1に示す透かし情報埋め込み装置により算出されたヒストグラムの一例を示す図である。
【図6】本発明による透かし情報読み出し装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 透かし情報埋め込み装置
2、62 対象イベント抽出手段
3 ターゲットヒストグラム算出手段
4、63 ヒストグラム算出手段
5 パラメータ変更手段
61 透かし情報読み出し装置
64 透かしデータ読み出し手段
Claims (4)
- オリジナルMIDIデータに対して透かしデータを埋め込む透かし情報埋め込み装置であって、
前記オリジナルMIDIデータから特定のパラメータを有し且つ前記透かしデータの埋め込みの対象となる対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段と、
この対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントの数と前記透かしデータとに基づきターゲットヒストグラムを算出するターゲットヒストグラム算出手段と、
前記対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
このヒストグラム算出手段で算出された前記ヒストグラムと前記ターゲットヒストグラムとを比較して、前記ヒストグラムが前記ターゲットヒストグラムに等しくなるように前記対象イベントのパラメータを変更して前記透かしデータを埋め込むパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置。 - オリジナルMIDIデータに対して透かしデータを埋め込む透かし情報埋め込み方法であって、
透かしデータ埋め込み側の対象イベント抽出手段と、ターゲットヒストグラム算出手段と、ヒストグラム算出手段と、パラメータ変更手段とを備え、
前記対象イベント抽出手段によって前記オリジナルMIDIデータから特定のパラメータを有し且つ前記透かしデータの埋め込みの対象となる対象イベントを抽出する対象イベント抽出ステップと、
この対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントの数と前記透かしデータとに基づいて、前記ターゲットヒストグラム算出手段によってターゲットヒストグラムを算出するターゲットヒストグラム算出ステップと、
前記対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類し、前記ヒストグラム算出手段によってヒストグラムを算出するヒストグラム算出ステップと、
このヒストグラム算出ステップで算出された前記ヒストグラムと前記ターゲットヒストグラムとを比較して、前記パラメータ変更手段によって前記ヒストグラムが前記ターゲットヒストグラムに等しくなるように前記対象イベントのパラメータを変更して前記透かしデータを埋め込むパラメータ変更ステップとを有したことを特徴とする透かし情報埋め込み方法。 - 請求項1に記載の透かし情報埋め込み装置によって透かしデータが埋め込まれたMIDIデータから前記透かしデータを読み出す透かし情報読み出し装置であって、
前記MIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出手段と、
この対象イベント抽出手段により抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類してヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
このヒストグラム算出手段で算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記特定のパラメータ毎のヒストグラム値を相互に比較することで前記透かしデータを読み出す透かしデータ読み出し手段とを備えたことを特徴とする透かし情報読み出し装置。 - 請求項2に記載の透かし情報埋め込み方法によって透かしデータが埋め込まれたMIDIデータから前記透かしデータを読み出す透かし情報読み出し方法であって、
透かしデータ読み出し側の対象イベント抽出手段と、ヒストグラム算出手段と、透かしデータ読み出し手段とを備え、
前記対象イベント抽出手段によって前記MIDIデータから特定のパラメータを有する対象イベントを抽出する対象イベント抽出ステップと、
この対象イベント抽出ステップにより抽出された前記対象イベントを前記特定のパラメータに基づき分類して、前記ヒストグラム算出手段によってヒストグラムを算出するヒストグラム算出ステップと、
このヒストグラム算出ステップで算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記透かしデータ読み出し手段によって前記特定のパラメータ毎のヒストグラム値を相互に比較することで前記透かしデータを読み出す透かしデータ読み出しステップとを有したことを特徴とする透かし情報読み出し方法。
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