JP4324395B2 - 電子すかし方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子すかし方法およびその装置に関し、より詳細には、音響信号をデジタル信号に変換して、電子すかしを埋め込む電子すかし方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル信号に変換された音声や画像の不正使用を防止するために、原信号であるデジタル信号に、特殊な信号を重畳することが行われている。このような特殊な信号を「電子すかし」という。電子すかしは、音質や画質を劣化させないように原信号に重畳するので、通常の復号器により復号すると、人間の聴覚・視覚によっては、ほとんど感知することができない。一方、電子すかしがどの部分に重畳されているかは分からず、たとえ分かったとしても、電子すかしを書き換えると、再生された音質や画質を劣化させる。電子すかしが重畳されたデジタル信号は、検査用の復号器により、暗号化された情報を使って、電子すかしが重畳された部分を特定し、電子すかし情報を読み出すことができる。電子すかしを重畳する方法は、例えば、特許文献1に開示されている。
【0003】
電子すかしとして埋め込まれる情報は、著作物または著作者を特定することができる著作権情報である。例えば、不正な複製が行われても、電子すかしを検出することにより、著作物または著作者を特定することができ、正当な権利を主張することができる。しかしながら、不正な複製を行なった者を特定することはできず、不正使用の抑制効果が低い。一方、電子すかし情報として利用者を特定することができる利用者情報を用いることが考えられている。音声や画像などのコンテンツを販売または譲渡した際に、利用者の情報を重畳する。不正な複製が行われた場合に、そのコンテンツが販売または譲渡された利用者を特定することができるので、不正使用の抑制効果が高い。
【0004】
画像信号においては、その情報量が多いことから、複数個の電子すかし情報を1枚の画像に重畳したり(例えば、特許文献2参照)、多重解像度表現された画像データの各々に電子すかし情報を重畳することが行われている(例えば、特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−224342号公報
【0006】
【特許文献2】
特開2000−216988号公報
【0007】
【特許文献3】
特開2002−94769号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、音声などの音響信号の場合には、元々の情報量が少ないことから、重畳する電子すかし情報の情報量に限度があった。デジタル化された著作物の流通が促進されると情報量も飛躍的に増大する。例えば、音楽コンテンツを記録するCDを流通過程においた場合には、個々の合法的な複製物、すなわちCD1枚1枚を特定するための情報が必要であり、情報量が膨大となる。従来の電子すかし方法では、原信号の音質を劣化させないように埋め込むことができないという問題があった。
【0009】
また、インターネットなどを介して音楽コンテンツを配布する場合には、受け取る利用者ごとに電子すかし情報が異なるので、放送形式で配布することができない。個々の利用者ごとに、全てのコンテンツを配布すると、トラヒック量の増大を招くという問題もあった。
【0010】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、音響信号に大容量の電子すかし情報を埋め込むことができ、放送形式により配布することができる電子すかし方法およびその装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし方法において、入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割ステップと、該分割ステップで分割されたデジタル信号に対して、N次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第1変換ステップと、前記分割ステップで分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップの判定結果に基づいて、複数の前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形ステップであって、複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更する波形変形ステップと、該波形変形ステップで変形された時間振幅信号に対して、N次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第2変換ステップと、前記第2変換ステップから出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換ステップとを備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の前記波形変形ステップは、中間周波数成分のウェーブレット係数を変更することを特徴とする。
【0015】
請求項3に記載の発明は、デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし装置において、入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割手段と、該分割手段で分割されたデジタル信号に対して、N次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第1変換手段と、前記分割手段で分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、複数の前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形手段であって、複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更する波形変形手段と、該波形変形手段で変形された時間振幅信号に対して、N次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第2変換手段と、前記第2変換手段から出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換手段とを備えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、音響信号をデジタル信号に変換し、ウェブレット変換を行い、電子すかし情報に応じて、単位時間ごとにウェーブレット係数を変更することにより、電子すかしを重畳する。
【0017】
図1を参照して、本発明の一実施形態にかかる電子すかしの重畳方法を説明する。アナログの音響信号をデジタル信号に変換した原信号10に対して、電子すかしを重畳する位置を判定する(図1(a))。この位置に複数の電子すかし、例えば利用者ごとに異なる電子すかし情報を重畳するために、重畳信号11〜14を生成する(図1(b))。電子すかしの位置を示す情報をヘッダ15に格納し、原信号10に重畳信号11〜14を結合して出力信号20とする(図1(c))。さらに、ウェーブレット係数を行う1単位時間に対して、電子すかしを重畳する位置を複数箇所判定して、電子すかしを重畳する。
【0018】
このようにして、電子すかしを重畳する位置を複数箇所指定することにより、大容量の電子すかしを埋め込むことができる。具体的には、後述する。また、複数の電子すかしを重畳した部分のみと、電子すかしを重畳しなかった部分とを結合することにより、1つのコンテンツを放送形式で配布することできる。例えば、電子すかしを重畳した部分を暗号化し、復号鍵を個々の利用者に配布しておく。音楽コンテンツが配布された利用者は、復号鍵で電子すかしが重畳された部分を復号することにより、アナログの音響信号を再生することができる。
【0019】
図2に、本発明の一実施形態にかかる電子すかし装置を示す。電子すかし装置は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器101と、変換されたデジタル信号を、単位時間T分ごとに分割して出力する単位時間分割器102と、分割された信号に対してN次のウェーブレット変換を行う、第1変換手段に相当するN次ウェーブレット変換器103とを備えている。
【0020】
分割された信号を用いて条件判定を行う波形変形条件判定器104が、単位時間分割器102に接続され、波形変形条件判定器104の判定結果に基づいてウェーブレット変換された信号の波形を変形する波形変形器105が、N次ウェーブレット変換器103に接続されている。変形を加えられた信号に対して、N次の逆ウェーブレット変換を行いデジタル信号を出力する、第2変換手段に相当するN次逆ウェーブレット変換器106が、波形変形器105に接続されている。
【0021】
波形変形器105は、図1(b)に示した複数の重畳信号を生成する。フォーマット変換器108は、この複数の重畳信号とN次逆ウェーブレット変換器106から出力されたデジタル信号とを結合して、図1(c)に示した出力信号を生成する。
【0022】
このような構成により、入力された音響アナログ信号は、A/D変換器101でデジタル信号に変換され、単位時間分割器102で単位時間ごとに分割されて、N次ウェーブレット変換器103でウェーブレット変換される。2段のウェーブレット変換により得られた16チャネルの時間振幅信号は、波形変形器105に入力される。
【0023】
図3に、16チャネルの時間振幅信号を示す。ここで、16チャネルの時間振幅信号のうち、W0チャネルを基底信号と呼ぶ。波形変形条件判定器104は、単位時間T分ごとに分割された信号に対して、波形変形を行うか否かを決定する。波形変形条件判定器104の出力は、TRUE(変形を加える)またはFALSE(変形を加えない)の2値信号である。波形変形とは、デジタル信号に所定の電子すかしを埋め込むことに相当し、以下にその手順を説明する。
【0024】
波形変形を行うか否かの判定基準は、(1)基底信号に対して信号レベルの最大値と最小値の差分、すなわち振幅値が所定の値以上の場合にTRUE、所定の値以下の場合にFALSEとする。または(2)信号レベルのゼロ区間が存在する場合にTRUE、存在しない場合にFALSEとする。などが考えられる。図3において、斜線で示した部分が波形変形を行う区間である。
【0025】
波形変形は、ウェーブレット係数を変更することにより行う。個体化ID発生器107は、電子すかし情報として埋め込まれるデジタル化されたID信号を出力する。波形変形器105は、波形変形条件判定器104からTRUEの信号を入力すると、個体化ID発生器107からのID信号に応じて、ウェーブレット変換された信号のウェーブレット係数を変換する。一方、波形変形器105は、波形変形条件判定器104からFALSEの信号を入力すると、ウェーブレット変換された信号をそのまま出力する。
【0026】
変形を加えられた信号は、N次逆ウェーブレット変換器106において、N次の逆ウェーブレット変換が行われ、電子すかしが埋め込まれデジタル信号として出力される。この方法によれば、単位時間ごとに、音の時間方向のエネルギーを微小に変形するだけなので、電子すかしが埋め込まれデジタル信号を音響信号に再生した場合に、人間の聴覚によっては、ほとんど感知することができない。
【0027】
図4を用いて、波形変形器における波形変形の方法を説明する。N次ウェーブレット変換器103から出力された信号のウェイブレット係数値を、ak={a1、a2、・・・an}とする。kの値が小さい係数、すなわち低周波成分を変形すると、電子すかし装置から出力したデジタル信号を音響信号に再生した場合に、人間の聴覚によって感知できる程度に音質が劣化するので望ましくない。一方、kの値が大きい係数、すなわち高周波部分を変形すると、電子すかし装置から出力されたデジタル信号は、冗長度圧縮、伝送路符号誤り等の影響を受け易くなるので望ましくない。従って、中間周波成分を変形する。
【0028】
図4は、4次ウェーブレット変換におけるウェイブレット係数を示し、周波数成分によりL1〜L4の階層に分けて表している。中間周波成分とは、k=2〜n/2であり、L2〜L3の階層に属するウェイブレット係数に相当する。波形変形は、いずれかの1階層の周波数成分のみに変形を加えるものとする。ここで、個体化ID発生器107からのID信号を、bk={b1、b2、・・・b32}とし、波形変形を加える階層をL3とする。ID信号のそれぞれは、
b1〜b4:1番目の波形変形区間のa4〜a7
b5〜b8:2番目の波形変形区間のa4〜a7
b9〜b12:3番目の波形変形区間のa4〜a7
| |
b29〜b32:8番目の波形変形区間のa4〜a7
のウェイブレット係数を変更する。具体的には、
bi=1:aiの値を+1
bi=0:aiの値を−1
とする。
【0029】
このようにして、電子すかしとして埋め込まれる情報を、複数の単位時間にまたがって埋め込むことにより、大容量の電子すかしを埋め込むことができる。また、複数の電子すかしを重畳した部分のみを、利用者ごとに生成し、電子すかしを重畳しなかった部分と結合することにより、1つのコンテンツを放送形式で配布することできる。
【0030】
本実施形態によれば、例えば、音楽コンテンツを記録するCDに、購入者が聴覚的に感知することができない電子すかしを埋め込み、個々のCDごとに異なる情報を埋め込むことにより、CDの流通状態を把握することができる。従って、管理されていない複製物を捕捉することが容易となり、不正な複製の抑止効果が発生する。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音響信号をデジタル信号に変換し、ウェブレット変換を行い、電子すかし情報に応じて、単位時間ごとにウェーブレット係数を変更することにより、電子すかしを埋め込むので、音響信号に大容量の電子すかし情報を埋め込むことが可能となる。
【0032】
また、本発明によれば、複数の電子すかしを重畳した部分のみと、電子すかしを重畳しなかった部分とを結合することにより、1つのコンテンツを放送形式により配布することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる電子すかしの重畳方法を説明するための図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる電子すかし装置を示すブロック図である。
【図3】N次ウェーブレット変換器から出力された16チャネルの時間振幅信号を示す図である。
【図4】波形変形器における波形変形の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
101 A/D変換器
102 単位時間分割器
103 N次ウェーブレット変換器
104 波形変形条件判定器
105 波形変形器
106 N次逆ウェーブレット変換器
107 個体化ID発生器
108 フォーマット変換器
Claims (3)
- デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし方法において、
入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割ステップと、
該分割ステップで分割されたデジタル信号に対して、N次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第1変換ステップと、
前記分割ステップで分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定ステップと、
該判定ステップの判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、複数の前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形ステップであって、
複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、
単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更する波形変形ステップと、
該波形変形ステップで変形された時間振幅信号に対して、N次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第2変換ステップと、
前記第2変換ステップから出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換ステップと
を備えたことを特徴とする電子すかし方法。 - 前記波形変形ステップは、中間周波数成分のウェーブレット係数を変更することを特徴とする請求項1に記載の電子すかし方法。
- デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし装置において、
入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割手段と、
該分割手段で分割されたデジタル信号に対して、N次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第1変換手段と、
前記分割手段で分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、複数の前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形手段であって、
複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、
単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更する波形変形手段と、
該波形変形手段で変形された時間振幅信号に対して、N次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第2変換手段と、
前記第2変換手段から出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換手段と
を備えたことを特徴とする電子すかし装置。
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