JP4689873B2 - 信号埋め込み方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は信号埋め込み方法および装置、特にアナログ音声信号をデジタル化しその音声データに音声データ以外のデータ（例えば制御データ）を挿入および復元する制御信号音声データ埋め込み方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信側において音声信号に文字情報（データ）等の音声信号以外のデータを埋め込んで送信し、受信側では受信信号を復号して音声信号および音声信号以外のデータを分離する技術が提案され且つ実用化されている。斯かる技術分野における従来技術は、例えば特開平９−２１４６３６号公報の「データ埋め込み音声通信方法および装置」（第１従来技術）等に開示されている。この従来技術は、送信側で、アナログ音声を標本化および量子化手段で例えば８ビットにデジタル化した後に、このデジタル音声データの下位ｎ（例えば３）ビットを文字情報に置換して文字情報が埋め込まれた音声信号として出力する。一方、受信側では、受信した文字情報が埋め込まれた音声データから音声信号および文字情報を復元する。この従来技術において、常に音声データの下位ｎビットに音声以外のデータを付加し音声データ内に埋め込まれた情報を認知できなくする目的（秘匿性）があり、その音声データを再生した場合には、埋め込まれた文字情報による音声信号への影響が少ないことを特徴としている。
【０００３】
また、音声信号に制御信号等を埋め込む（付加）する別の従来技術（第２従来技術）として、図１５に示す技術がある。即ち、アナログシステムの場合には、音声信号のある帯域を帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）等により抜き取り、その帯域内にトーン（正弦波信号等）発生器からの信号等を加算器でＭＩＸして伝送路に送出するか又は記録媒体に記憶する。その伝送又は記録された信号を再生する場合には、再生系では制御トーン信号の帯域を帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）で取り除き音声を再生する。また、制御トーン信号の帯域を検出するための帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によりトーン信号を抜き出して制御信号を出力する。
【０００４】
更に、図１６は、別の従来技術（第３従来技術）を示す。この従来技術では、Ａ／Ｄ変換器によりアナログ音声信号をデジタル音声データに変換し、その音声データに制御データを付加する場合に、アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル化された音声データを記録媒体の音声データ保存領域に記録保存する。この音声データに付随する制御データは、この記録媒体の制御データ保存領域に記録保存する。また、この音声データおよび制御データをリンクするための情報を別領域に保管しておく。また、これら音声データおよび制御データを記録せずに伝送する場合には、伝送パケット（伝送するためのフォーマット）内に音声データおよび制御データを含めて、例えば音声デジタルフォーマットの規格であるＡＥＳ／ＥＢＵフォーマット等により伝送する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術には、次の如き幾つかの課題がある。先ず、第１従来技術では、音声データの下位ｎビットの情報が常に欠落するので、高音質を必要とするシステムにおいては、音質低下の原因となる。その理由は、音声信号のデジタル化において音質を左右する大きな要因としては、サンプリング周波数とデータ長である。サンプリング周波数が高ければ音声帯域を十分確保でき（通常人の可聴帯域である２０〜２００００Ｈｚを確保するには最低でも４０ｋＨｚ以上のサンプリング周波数が必要）、また音声信号の分解能となる音声のデータ長が長ければ長いほど音声信号を細かく表現できる（通常音声を表現できるダイナミックレンジは、ビット長×６ｄＢで算出される）。従って、音声データの下位ｎビットを他の情報に当てると、音声データのビット長を短くすることになり、ダイナミックレンジを狭くするためである。また、この従来技術の目的は、音声データを再生した場合にも付加情報が認知できないことであり、その理由として制御データを埋め込むことにより不正なコピー等のガードを行うことが埋め込まれた情報により元の音声データを正常に再生しないようにすることができない。音声データ以外のデータ（制御データ）が本来の音声データと相関関係のない状態で発生すると、音声にクリックノイズを発生する。
【０００６】
また、第２従来技術では、元の音声データのある帯域をフィルタにより削除しているので、音声信号のある帯域の音声信号情報が欠落すると共にフィルタを挿入することによる音声の群遅延および位相回転が発生することは音質としても劣化させることになる。
【０００７】
更に、第３従来技術では、音声データと制御データを記録する場合において、音声データと制御データを別の領域に記憶する。そこで、音声データ以外に制御データ部分の領域が必要となり、また２つのデータを関連付けるためのリンク情報の記憶領域が必要となる。このリンク情報が壊れた場合には、２つのデータの関連性がなくなる。また、伝送路において音声データと情報データを同一パケット内にて伝送するので、伝送パケットに音声データ以外の情報を伝送するための情報が付加されることにより、伝送量が増加する。伝送量を増加するには、通信速度を上げる必要がある。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、音声信号をデジタル化し、その音声データに音声データ以外のデータを挿入および復元する際に、音声データそのものに対して制御データを置換し、置換された制御データを検出し制御データを出力および元の音声データを復元する制御信号音声データ埋め込み方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号埋め込み方法は、記録／生成系でアナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データを埋め込み、復元／再生系で前記音声データおよび制御データを復元する信号埋め込み方法において、前記音声データを前記制御データに置換することで前記制御データを前記音声データに埋め込むに際し、前記制御データと前記音声データの一致を検出し、一致の場合には、前記音声データの下位ビットを変更する。本発明の好適実施形態によると、音声データおよび制御データの一致時に音声データのＬＳＢを変更する。
【００１０】
本発明の信号埋め込み装置は、アナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データが埋め込まれ且つ前記音声データおよび前記制御データを復元可能なデジタル信号を生成する装置であって、アナログ音声信号をデジタル変換して前記音声データを生成するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力される前記音声データおよび前記制御データの一致を検出し、一致の際には前記音声データの下位ビットを変更しデータ置換処理された音声データを出力するデータ置換処理部と、前記データ置換処理された音声データに前記制御データを挿入して音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部とを備える。本発明の好適実施形態によると、音声データに制御データが置換された音声データを受け、音声データおよび制御データを復元する復元／再生部を備える。この復元／再生部は、復元された音声データを得る音声データ生成部と、制御データを検出する制御データ検出部と、音声データ生成部および制御データ検出部の出力信号により制御信号が音声データに置換されたデータを出力するデータ置換処理部と、制御信号が音声データに置換された音声データをアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備える。音声データ生成部は、予測補間フィルタを使用する。
【００１１】
更に、本発明の信号埋め込み装置は、アナログ音声信号をデジタル化して音声データに変換するＡ／Ｄ変換器、前記変換された音声データに対して、前記音声データ以外のデータとしての制御データを挿入するに際し前記音声データおよび前記制御データが一致した場合に前記音声データを前記制御データと一致しないように前記音声データの下位ビットを変更するようにデータ置換するデータ置換処理部および前記データ置換された音声データに対して外部からの制御信号により音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部を有する記録／生成系と、音声データに制御データが置換された音声データから制御データを検出する制御データ検出部、この制御データに置換された音声データを生成する音声データ生成部、制御データ検出部の検出信号により検出された制御データにより音声データに制御データが挿入され音声データから制御データを抜き取り、音声データ生成部により生成された音声データを置き換えるデータ置換処理部およびこのデータ置換処理部にて制御データが抜き取られた音声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する復元／再生系とを備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による信号埋め込み方法および装置の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、図１は、本発明による信号埋め込み装置の基本原理を示すブロック図を示す。この信号埋め込み装置は、アナログ音声信号１０１にデジタル制御信号１０５を埋め込む装置であり、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器１０ａ、データ置換処理部１０ｂおよび制御データ挿入部１０ｃにより構成される。Ａ／Ｄ変換器１０ａは、アナログ音声信号１０１を所定ビット長でデジタル化された音声データ１０２に変換される。このＡ／Ｄ変換された音声データ１０２は、制御信号１０５と共にデータ置換処理部１０ｂに入力され、データ置換処理された音声データ１０３を出力する。このデータ置換処理された音声データ１０３は、制御信号１０５と共に制御データ挿入部１０ｃに入力され、音声データに制御データが置換された音声データ１０４を、記録媒体又は伝送路に対して出力する。
【００１４】
次に、図２は、図１に示す本発明による信号埋め込み装置の基本原理を使用する音声／制御データ伝送（又は通信）システムのシステム構成図である。図２において、（Ａ）は記録／生成系（送信側）の構成を示す。図１と同様に、Ａ／Ｄ変換器ａ、データ置換処理部ｂおよび制御データ挿入部ｃにより構成される。一方、図２（Ｂ）は復元／再生系（又は受信側）の構成を示し、音声データ生成部ｆ、制御データ検出部ｇ、データ置換処理部ｄおよびＤ／Ａ変換器ｅにより構成される。
【００１５】
記録／生成系において、Ａ／Ｄ変換器ａは、アナログ音声信号１をデジタル音声データ２に変換する。データ置換処理部ｂは、Ａ／Ｄ変換器aでＡ／Ｄ変換された音声データ２に対して制御信号に対応した制御信号（データ）5を挿入するに際し、音声データ２と制御データ５が一致した場合に音声データ２を制御データ５と一致しないように信号処理してデータ置換処理された音声データ３を出力する。制御データ挿入部ｃは、データ置換処理部ｂから出力されるデータ置換処理された音声データ３に対して、外部からの制御データ５により、音声データ３を制御データ５と入れ替える。制御データ挿入部ｃから、音声データに制御データ置換された音声データ４が、記録媒体又は伝送路に対して出力される。
【００１６】
一方、復元／再生系において、制御データ検出部ｇは、音声データに制御データが挿入された音声データ６から検出された制御信号（又はデータ）１０を検出する。音声データ生成部ｆは、音声データに制御データが挿入された音声データ６から復元された音声データ９を生成する。また、データ置換処理部ｄは、制御データ検出部ｇからの検出された制御信号１０により、音声データに制御データが挿入された音声データ６から制御データ５を抜き取り、音声データ生成部ｆにより生成された音声データ９を置き換えて、制御信号が音声データに置換された音声データ７を得る。更に、Ｄ／Ａ変換器ｅは、データ置換処理部ｄから出力される制御信号が音声データに置換されたデータ７をアナログ信号に変換して、アナログ音声信号８を出力する。
【００１７】
次に、図２に示すシステムの動作を、図３を参照して詳細に説明する。図３は、アナログ音声信号１をＡ／Ｄ変換器ａによりデジタル変換し、制御データ（信号）５を付加する場合の動作を示す。音声データ２に制御データ５を埋め込む（置換する）とは、図３に示す如くアナログ音声信号１をＡ／Ｄ変換器ａによりデジタル変換されたＭＳＢ〜ＬＳＢよりなるｎビットの音声データがＡ、Ｂ、Ｃ、…、Ｈ、Ｉ、Ｊと連なるデータにおいて、外部からの制御信号５により音声データＦを制御データＣＯＮへ置きかえる動作である。このデータを置き換える場合には、Ａ／Ｄ変換された音声データ２は、１６ビットデータ長の場合に、「００００」〜「ＦＦＦＦ」（１６進表示）の全てのデータに変換される。そのため、単純に制御データ５に音声データ２を置換した場合には、Ａ／Ｄ変換された音声データ２と制御データ５の識別が不可能になる可能性がある。
【００１８】
そこで、データ置換処理部ｂは、Ａ／Ｄ変換された音声データ２と制御データ５として埋め込むデータが一致しないような処理を行う。この置換処理手順は、図４に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、音声データ２と制御データ５とが一致するか否か判断する（ステップＳ１）。一致しない場合には（ステップＳ１:ＮＯ）、そのまま音声データとして扱う（ステップＳ５）。一致した場合には（ステップＳ１:ＹＥＳ）、変換された音声データが「ＦＦＦＦ」（１６ビット音声データ長の場合）であるか否かを確認する（ステップＳ２）。音声データが「ＦＦＦＦ」でない場合には（ステップＳ２:ＮＯ）、音声データに対して＋１する（ステップＳ３）。一方、音声データが「ＦＦＦＦ」の場合には（ステップＳ２:ＹＥＳ）、−１して「ＦＦＦＥ」とする（ステップＳ４）。音声置換処理部ｂを通過することにより、Ａ／Ｄ変換された音声データ２は、制御データ５と一致することがなくなる。この音声置換処理を行えば、図２中の制御データ挿入部ｃは、図５に示す如く、単にＡ／Ｄ変換された音声データ２を制御データ５へ置き換える処理（ステップＳ１１）のみで実現できる。
【００１９】
次に、図６は、音声データに制御データが置換（挿入）された音声データ２０１から制御データおよび置き換えられた音声データを復元する復元部の構成を示すブロック図である。この復元部は、制御データ検出部２０ａ、音声データ置換部２０ｂおよび予測補間フィルタ２０ｃにより構成される。音声データに制御データが置換された音声データ２０１を制御データ検出部２０ａで制御データと一致するデータの検出を行い、音声データ２０２を出力する。また、音声データに制御データが置換（挿入）された音声データ２０１を使用して、予測補間フィルタ２０ｃにて次の音声データの値を常時予測して復元された音声データである予測補間データ２０５を得る。制御データ検出部２０ａからの検出された音声制御信号２０４により音声データ置換部２０ｂにて制御データを予測補間データ２０５と置き換えを行い、制御信号が音声データに置換された音声データ２０３を出力する。
【００２０】
図６における動作を、図７に示す動作説明図を参照して説明する。音声データがＡ、Ｂ、Ｃ、…、ＣＯＮＴ（制御データ）、…、Ｉ、Ｊとして入力された場合に、予測補間フィルタ２０ｃは、常に入力される音声データ２０１から予測補間データ２０５を演算しておく。そして、制御データ検出部２０ａにおいて制御データ（ＣＯＮ）を検出した場合に、音声データ置換部２０ｂにて制御信号ＣＯＮを予測データＦ’と置き換えて出力する。斯かる動作により、制御データが組み込まれた音声データ群から制御データを抜き取り音声データを復元することが可能となる。
【００２１】
次に、制御データを置換した後に、置換された音声データを制御データに続く音声データのＬＳＢ（最下位ビット）に埋め込む動作を説明する。この動作は、図８に示す如く、Ａ／Ｄ変換器３０ａ、データ置換処理装置３０ｂおよびデータ埋め込み処理部３０ｃにより構成される。アナログ信号３０１をデジタル音声データ３０２へ変換するＡ／Ｄ変換器３０ａと、変換された音声データ３０２が音声データと置換する制御データが一致しないようにするためのデータ置換処理装置３０ｂと、データ置換処理装置３０ｂにより置換された音声データ３０３に対して、外部からの制御信号３０５により音声データと制御データを入れ替えるデータ埋込処理部３０ｃとにより、制御データを置換された音声データ３０４を得る。ここで、データ置換処理装置３０ｂの動作は、上述した図４および図５と同様である。
【００２２】
置換される音声データを制御データ以後の音声データのＬＳＢに埋め込み処理を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、音声データが入力された場合に、現在音声データの埋め込み処理を行っているか、即ちデータ処理中か否かチャックする（ステップＳ２０）。埋め込み処理が行われていない状態の場合には（ステップＳ２０:ＮＯ）、量子化ビット数をｎとする（ステップＳ２１）。次に、制御信号開始状態か否か判断する（ステップＳ２２）。制御信号開始状態でない場合には（ステップＳ２２:ＮＯ）、そのまま音声データを出力して処理を終了し、量子化ビット数をｎへ代入する。一方、制御信号開始状態の場合には（ステップＳ２２:ＹＥＳ）、制御データに置換する前の音声データを一時保管レジスタへ保存する（ステップＳ２３）。その後、音声データを制御データと置換して音声データとして出力する（ステップＳ２４）。このとき、データ処理中フラグをＯＮにする（ステップＳ２５）。
【００２３】
一方、音声データ処理部において、データ処理中の場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ｎの値が「０」であるか否か判定する（ステップＳ２６）。ｎの値が「０」の場合には（ステップＳ２６:ＹＥＳ）、データ処理中フラグをＯＦＦする（ステップＳ２７）。ｎの値が「０」でない場合には（ステップＳ２６：ＮＯ）、音声データの埋め込み中であるとして、一時保管レジスタの音声データを左へ（即ち、ＭＳＢ：最上位ビット方向）１ビットシフトを行い、フロービットへＭＳＢデータを代入する（ステップＳ２８）。フロービットのデータを音声データのＬＳＢデータへセットする（ステップＳ２９）。データをセットした場合に、セットされた音声データによってＬＳＢに音声データが重畳されたデータが制御データと一致しないか確認する（ステップＳ３０）。確認重畳されたデータが制御信号と一致した場合には（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ＬＳＢ＋１ビット目（ＬＳＢの上位ビット）データの反転処理を行う（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の後およびステップＳ３０：ＮＯのとき、ｎ＝ｎ-１の処理を行い、音声データを出力する（ステップＳ３２）。
【００２４】
上述の動作を、図１０を参照して更に説明する。図１０は、一時保管レジスタに保管された音声データを左へ１ビットシフトさせ、以後の音声データのＬＳＢへ埋め込む処理動作を示す。ｎビットの音声データは、一時保管レジスタに保管しており、その保管データに対して左へ１ビットシフトする。１ビットシフトすると、ＭＳＢデータがフロービットへ入力される。このフロービットを、音声データａｄ（ａｄｎ〜ａｄ０）のＬＳＢ（ａｄ０）のビットに置き換える（即ち、ａｄ０→ｄｎ）。この処理を音声データ長のｎ回（ｎ個の音声データ）に対して行う。その結果、制御データに置換された音声データは、その後に続く音声データのＬＳＢデータに埋め込まれることになる。但し、この状態では、ＬＳＢデータを変更したことにより音声データと制御データが一致する可能性がある。そこで、埋め込まれた音声データが制御データと一致しないように制御データとの比較を行う。一致した場合には、図１１に示す如く、ＬＳＢの上位ビットのデータを反転（１→０又は０→１）を行う。この処理により、出力される音声データには、制御データと一致したデータは出力されない。
【００２５】
次に、本発明による音声データの復元処理を、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明によるデータ復元処理のブロック図である。図１２は、制御データ検出部４０ａ、データ遅延メモリ４０ｂ、音声データ置換部４０ｃおよびデータ復元処理部４０ｄを有する。制御データ検出部４０ａは、制御データが置換および音声データが埋め込まれた音声データ４０１から制御データを検出する。音声遅延メモリ４０ｂは、制御データ検出部４０ａを通過した音声データ４０２とその音声データ４０２をｎデータ分遅延させる。音声データ置換部４０ｃは、このデータ遅延メモリ４０ｂから読み出された音声データ４０３と、この音声データ４０３に対してデータ復元処理部４０ｄにより復元された音声データ４０５と、制御データ検出部４０ａにおいて検出された音声検出信号４０４とにより、制御データを復元された音声データと置換して復元された音声データ４０６を得る。
【００２６】
図１３は、音声データの復元動作を示す。音声データＤ、Ｅ、ＣＯＮ（制御データ）、…、Ｉ、Ｊの中からＣＯＮデータを検出した次の音声データＧのＬＳＢデータからｎデータ分（データ長分）のデータを集める。これにより、音声信号に埋め込まれている音声データを復元することが可能となる。また、データ遅延メモリ４０ｂは、図１４に示す如く、制御データを検出後に、その制御データと置換される基の音声データ（図中「Ｆ」）を復元（データを取り込む）するまでの遅延を発生させて、データ遅延部のタイミング（制御データおよび音声データを置換する）用に用意してある。
【００２７】
上述の如く、本発明の信号埋め込み方法および装置は、音声信号をデジタル化し、その音声データに音声データ以外のデータを挿入および復元する制御信号データ埋め込み装置であって、特に音声データそのものに対して制御データを置換し、置換された制御データを検出し制御データを出力および元の音声データを復元するものである。音声データそのものに他の情報を置換することが可能となる。従って、本発明を使用すると、制御コードを認知しない装置においては、制御データを音声データと同様に扱うため、音声データに相関関係のないデータが存在することになり、その状態で再生するとノイズとなる。この制御データを周期的に挿入することにより、音声データに常に制御コードが付加されており、制御データを取り除かないと音声素材として扱うことができなくなる。このことは、作者等が制作した素材を不要な複製を行えなくすることが可能となる。また、制御コードを２種類用意することで、２つの方式を混在させることも可能となる。更に、制御データの数をビット埋め込み方式の場合には、複数個使用することが可能である。制御コードを増やした場合には、制御コードの数×ビット数のデータのＬＳＢに音声データを埋め込み、再生する場合には、制御コードの数×ビット数の音声遅延メモリを有することで対応が可能となる。
【００２８】
以上、本発明による制御信号音声データ埋め込み方法および装置の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明によると次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、制御データを置換するときのみ音声データを処置するために、通常の状態（制御データを置換しない状態）では、音声データはＡ／Ｄ変換されたそのもののデータであるため音質を低下させない。また、音声データのＬＳＢに制御データと置換したデータを埋め込む方式においても、ＬＳＢデータに埋め込むため、６ｄＢのダイナミックレンジの低下の影響しか与えない。しかも、制御データを置換し処理したブロックのみの低下であり素材全体には、殆ど影響を及ぼさない。制御データを音声データとして扱っているために、制御データを埋め込むことで不正なコピー等のガードを行い、埋め込まれた情報により元の音声データを正常に再生しないようにすることが可能となる。
【００３０】
また、従来技術では、元の音声データのある帯域をフィルタにより削除することにあったが、本発明では帯域制限を行う必要がないために、音声信号の情報の一部が欠落することがない。また、従来技術では、音声データと制御データを記録する場合に、音声データと制御データを別の領域に記憶していたが、本発明では制御データを音声データとして扱えるために、領域を分ける必要がなくなる。また、制御情報と音声データのリンクを取る管理も不要となる。更に、従来技術では、伝送路において音声データと情報データを同一パケット内にて伝送する点であったが、音声データとして制御データも扱えるためにパケットデータの量を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による信号埋め込み装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の基本原理を使用する本発明による音声信号に制御データを埋め込む通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２における音声信号に制御データを埋め込む（置換）処理動作の説明図である。
【図４】図２における音声データ置換処理動作を示すフローチャートである。
【図５】図２における単純データ挿入処理動作を示すフローチャートである。
【図６】制御データ埋め込みされた音声データの復元処理部のブロック図である。
【図７】図６に示す制御データ埋め込みされた音声データの復元処理動作の説明図である。
【図８】図６における音声データに制御データを埋め込む（置換する）処理部のブロック図である。
【図９】図６における音声データに制御データを埋め込む（置換する）動作を示すフローチャートである。
【図１０】図６における制御データ埋め込み（ＬＳＢデータ埋め込み）動作説明図である。
【図１１】図１０における制御データ埋め込みにより音声データを埋め込んだ後に制御データと一致した場合の動作説明図である。
【図１２】図６における制御データ埋め込みされた音声データの復元処理部のブロック図である。
【図１３】図１２における音声データの復元動作の説明図である。
【図１４】図１２における音声復元後の制御データと音声データの置換動作の説明図である。
【図１５】従来技術の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来技術の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１０１ アナロク゛音声信号
２、１０２ Ａ／Ｄ変換された音声データ
３、１０３ データ置換処理された音声データ
４、１０４ 音声データに制御データが置換された音声データ
５、１０５ 制御信号
６ 音声データに制御データが挿入された音声データ
７ 制御信号が音声データに置換されたデータ
８ Ｄ／Ａ変換された音声信号
９ 復元された音声データ
１０ 検出された制御データ
ａ、１０ａ Ａ／Ｄ変換器
ｂ、１０ｂ データ置換処理部（組み込み前）
ｃ、１０ｃ 制御データ挿入部
ｄ データ置換処理部（復元）
e Ｄ／Ａ変換器
ｆ 音声データ生成部
ｇ、２０ａ 制御データ検出部
２０c 予測補間フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は信号埋め込み方法および装置、特にアナログ音声信号をデジタル化しその音声データに音声データ以外のデータ（例えば制御データ）を挿入および復元する制御信号音声データ埋め込み方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信側において音声信号に文字情報（データ）等の音声信号以外のデータを埋め込んで送信し、受信側では受信信号を復号して音声信号および音声信号以外のデータを分離する技術が提案され且つ実用化されている。斯かる技術分野における従来技術は、例えば特開平９−２１４６３６号公報の「データ埋め込み音声通信方法および装置」（第１従来技術）等に開示されている。この従来技術は、送信側で、アナログ音声を標本化および量子化手段で例えば８ビットにデジタル化した後に、このデジタル音声データの下位ｎ（例えば３）ビットを文字情報に置換して文字情報が埋め込まれた音声信号として出力する。一方、受信側では、受信した文字情報が埋め込まれた音声データから音声信号および文字情報を復元する。この従来技術において、常に音声データの下位ｎビットに音声以外のデータを付加し音声データ内に埋め込まれた情報を認知できなくする目的（秘匿性）があり、その音声データを再生した場合には、埋め込まれた文字情報による音声信号への影響が少ないことを特徴としている。
【０００３】
また、音声信号に制御信号等を埋め込む（付加）する別の従来技術（第２従来技術）として、図１５に示す技術がある。即ち、アナログシステムの場合には、音声信号のある帯域を帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）等により抜き取り、その帯域内にトーン（正弦波信号等）発生器からの信号等を加算器でＭＩＸして伝送路に送出するか又は記録媒体に記憶する。その伝送又は記録された信号を再生する場合には、再生系では制御トーン信号の帯域を帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）で取り除き音声を再生する。また、制御トーン信号の帯域を検出するための帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によりトーン信号を抜き出して制御信号を出力する。
【０００４】
更に、図１６は、別の従来技術（第３従来技術）を示す。この従来技術では、Ａ／Ｄ変換器によりアナログ音声信号をデジタル音声データに変換し、その音声データに制御データを付加する場合に、アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル化された音声データを記録媒体の音声データ保存領域に記録保存する。この音声データに付随する制御データは、この記録媒体の制御データ保存領域に記録保存する。また、この音声データおよび制御データをリンクするための情報を別領域に保管しておく。また、これら音声データおよび制御データを記録せずに伝送する場合には、伝送パケット（伝送するためのフォーマット）内に音声データおよび制御データを含めて、例えば音声デジタルフォーマットの規格であるＡＥＳ／ＥＢＵフォーマット等により伝送する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術には、次の如き幾つかの課題がある。先ず、第１従来技術では、音声データの下位ｎビットの情報が常に欠落するので、高音質を必要とするシステムにおいては、音質低下の原因となる。その理由は、音声信号のデジタル化において音質を左右する大きな要因としては、サンプリング周波数とデータ長である。サンプリング周波数が高ければ音声帯域を十分確保でき（通常人の可聴帯域である２０〜２００００Ｈｚを確保するには最低でも４０ｋＨｚ以上のサンプリング周波数が必要）、また音声信号の分解能となる音声のデータ長が長ければ長いほど音声信号を細かく表現できる（通常音声を表現できるダイナミックレンジは、ビット長×６ｄＢで算出される）。従って、音声データの下位ｎビットを他の情報に当てると、音声データのビット長を短くすることになり、ダイナミックレンジを狭くするためである。また、この従来技術の目的は、音声データを再生した場合にも付加情報が認知できないことであり、その理由として制御データを埋め込むことにより不正なコピー等のガードを行うことが埋め込まれた情報により元の音声データを正常に再生しないようにすることができない。音声データ以外のデータ（制御データ）が本来の音声データと相関関係のない状態で発生すると、音声にクリックノイズを発生する。
【０００６】
また、第２従来技術では、元の音声データのある帯域をフィルタにより削除しているので、音声信号のある帯域の音声信号情報が欠落すると共にフィルタを挿入することによる音声の群遅延および位相回転が発生することは音質としても劣化させることになる。
【０００７】
更に、第３従来技術では、音声データと制御データを記録する場合において、音声データと制御データを別の領域に記憶する。そこで、音声データ以外に制御データ部分の領域が必要となり、また２つのデータを関連付けるためのリンク情報の記憶領域が必要となる。このリンク情報が壊れた場合には、２つのデータの関連性がなくなる。また、伝送路において音声データと情報データを同一パケット内にて伝送するので、伝送パケットに音声データ以外の情報を伝送するための情報が付加されることにより、伝送量が増加する。伝送量を増加するには、通信速度を上げる必要がある。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、音声信号をデジタル化し、その音声データに音声データ以外のデータを挿入および復元する際に、音声データそのものに対して制御データを置換し、置換された制御データを検出し制御データを出力および元の音声データを復元する制御信号音声データ埋め込み方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号埋め込み方法は、記録／生成系でアナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データを埋め込み、復元／再生系で前記音声データおよび制御データを復元する信号埋め込み方法において、前記音声データを前記制御データに置換することで前記制御データを前記音声データに埋め込むに際し、前記制御データと前記音声データの一致を検出し、一致の場合には、前記音声データの下位ビットを変更する。本発明の好適実施形態によると、音声データおよび制御データの一致時に音声データのＬＳＢを変更する。
【００１０】
本発明の信号埋め込み装置は、アナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データが埋め込まれ且つ前記音声データおよび前記制御データを復元可能なデジタル信号を生成する装置であって、アナログ音声信号をデジタル変換して前記音声データを生成するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力される前記音声データおよび前記制御データの一致を検出し、一致の際には前記音声データの下位ビットを変更しデータ置換処理された音声データを出力するデータ置換処理部と、前記データ置換処理された音声データに前記制御データを挿入して音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部とを備える。本発明の好適実施形態によると、音声データに制御データが置換された音声データを受け、音声データおよび制御データを復元する復元／再生部を備える。この復元／再生部は、復元された音声データを得る音声データ生成部と、制御データを検出する制御データ検出部と、音声データ生成部および制御データ検出部の出力信号により制御信号が音声データに置換されたデータを出力するデータ置換処理部と、制御信号が音声データに置換された音声データをアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備える。音声データ生成部は、予測補間フィルタを使用する。
【００１１】
更に、本発明の信号埋め込み装置は、アナログ音声信号をデジタル化して音声データに変換するＡ／Ｄ変換器、前記変換された音声データに対して、前記音声データ以外のデータとしての制御データを挿入するに際し前記音声データおよび前記制御データが一致した場合に前記音声データを前記制御データと一致しないように前記音声データの下位ビットを変更するようにデータ置換するデータ置換処理部および前記データ置換された音声データに対して外部からの制御信号により音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部を有する記録／生成系と、音声データに制御データが置換された音声データから制御データを検出する制御データ検出部、この制御データに置換された音声データを生成する音声データ生成部、制御データ検出部の検出信号により検出された制御データにより音声データに制御データが挿入され音声データから制御データを抜き取り、音声データ生成部により生成された音声データを置き換えるデータ置換処理部およびこのデータ置換処理部にて制御データが抜き取られた音声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する復元／再生系とを備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による信号埋め込み方法および装置の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、図１は、本発明による信号埋め込み装置の基本原理を示すブロック図を示す。この信号埋め込み装置は、アナログ音声信号１０１にデジタル制御信号１０５を埋め込む装置であり、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器１０ａ、データ置換処理部１０ｂおよび制御データ挿入部１０ｃにより構成される。Ａ／Ｄ変換器１０ａは、アナログ音声信号１０１を所定ビット長でデジタル化された音声データ１０２に変換される。このＡ／Ｄ変換された音声データ１０２は、制御信号１０５と共にデータ置換処理部１０ｂに入力され、データ置換処理された音声データ１０３を出力する。このデータ置換処理された音声データ１０３は、制御信号１０５と共に制御データ挿入部１０ｃに入力され、音声データに制御データが置換された音声データ１０４を、記録媒体又は伝送路に対して出力する。
【００１４】
次に、図２は、図１に示す本発明による信号埋め込み装置の基本原理を使用する音声／制御データ伝送（又は通信）システムのシステム構成図である。図２において、（Ａ）は記録／生成系（送信側）の構成を示す。図１と同様に、Ａ／Ｄ変換器ａ、データ置換処理部ｂおよび制御データ挿入部ｃにより構成される。一方、図２（Ｂ）は復元／再生系（又は受信側）の構成を示し、音声データ生成部ｆ、制御データ検出部ｇ、データ置換処理部ｄおよびＤ／Ａ変換器ｅにより構成される。
【００１５】
記録／生成系において、Ａ／Ｄ変換器ａは、アナログ音声信号１をデジタル音声データ２に変換する。データ置換処理部ｂは、Ａ／Ｄ変換器aでＡ／Ｄ変換された音声データ２に対して制御信号に対応した制御信号（データ）5を挿入するに際し、音声データ２と制御データ５が一致した場合に音声データ２を制御データ５と一致しないように信号処理してデータ置換処理された音声データ３を出力する。制御データ挿入部ｃは、データ置換処理部ｂから出力されるデータ置換処理された音声データ３に対して、外部からの制御データ５により、音声データ３を制御データ５と入れ替える。制御データ挿入部ｃから、音声データに制御データ置換された音声データ４が、記録媒体又は伝送路に対して出力される。
【００１６】
一方、復元／再生系において、制御データ検出部ｇは、音声データに制御データが挿入された音声データ６から検出された制御信号（又はデータ）１０を検出する。音声データ生成部ｆは、音声データに制御データが挿入された音声データ６から復元された音声データ９を生成する。また、データ置換処理部ｄは、制御データ検出部ｇからの検出された制御信号１０により、音声データに制御データが挿入された音声データ６から制御データ５を抜き取り、音声データ生成部ｆにより生成された音声データ９を置き換えて、制御信号が音声データに置換された音声データ７を得る。更に、Ｄ／Ａ変換器ｅは、データ置換処理部ｄから出力される制御信号が音声データに置換されたデータ７をアナログ信号に変換して、アナログ音声信号８を出力する。
【００１７】
次に、図２に示すシステムの動作を、図３を参照して詳細に説明する。図３は、アナログ音声信号１をＡ／Ｄ変換器ａによりデジタル変換し、制御データ（信号）５を付加する場合の動作を示す。音声データ２に制御データ５を埋め込む（置換する）とは、図３に示す如くアナログ音声信号１をＡ／Ｄ変換器ａによりデジタル変換されたＭＳＢ〜ＬＳＢよりなるｎビットの音声データがＡ、Ｂ、Ｃ、…、Ｈ、Ｉ、Ｊと連なるデータにおいて、外部からの制御信号５により音声データＦを制御データＣＯＮへ置きかえる動作である。このデータを置き換える場合には、Ａ／Ｄ変換された音声データ２は、１６ビットデータ長の場合に、「００００」〜「ＦＦＦＦ」（１６進表示）の全てのデータに変換される。そのため、単純に制御データ５に音声データ２を置換した場合には、Ａ／Ｄ変換された音声データ２と制御データ５の識別が不可能になる可能性がある。
【００１８】
そこで、データ置換処理部ｂは、Ａ／Ｄ変換された音声データ２と制御データ５として埋め込むデータが一致しないような処理を行う。この置換処理手順は、図４に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、音声データ２と制御データ５とが一致するか否か判断する（ステップＳ１）。一致しない場合には（ステップＳ１:ＮＯ）、そのまま音声データとして扱う（ステップＳ５）。一致した場合には（ステップＳ１:ＹＥＳ）、変換された音声データが「ＦＦＦＦ」（１６ビット音声データ長の場合）であるか否かを確認する（ステップＳ２）。音声データが「ＦＦＦＦ」でない場合には（ステップＳ２:ＮＯ）、音声データに対して＋１する（ステップＳ３）。一方、音声データが「ＦＦＦＦ」の場合には（ステップＳ２:ＹＥＳ）、−１して「ＦＦＦＥ」とする（ステップＳ４）。音声置換処理部ｂを通過することにより、Ａ／Ｄ変換された音声データ２は、制御データ５と一致することがなくなる。この音声置換処理を行えば、図２中の制御データ挿入部ｃは、図５に示す如く、単にＡ／Ｄ変換された音声データ２を制御データ５へ置き換える処理（ステップＳ１１）のみで実現できる。
【００１９】
次に、図６は、音声データに制御データが置換（挿入）された音声データ２０１から制御データおよび置き換えられた音声データを復元する復元部の構成を示すブロック図である。この復元部は、制御データ検出部２０ａ、音声データ置換部２０ｂおよび予測補間フィルタ２０ｃにより構成される。音声データに制御データが置換された音声データ２０１を制御データ検出部２０ａで制御データと一致するデータの検出を行い、音声データ２０２を出力する。また、音声データに制御データが置換（挿入）された音声データ２０１を使用して、予測補間フィルタ２０ｃにて次の音声データの値を常時予測して復元された音声データである予測補間データ２０５を得る。制御データ検出部２０ａからの検出された音声制御信号２０４により音声データ置換部２０ｂにて制御データを予測補間データ２０５と置き換えを行い、制御信号が音声データに置換された音声データ２０３を出力する。
【００２０】
図６における動作を、図７に示す動作説明図を参照して説明する。音声データがＡ、Ｂ、Ｃ、…、ＣＯＮＴ（制御データ）、…、Ｉ、Ｊとして入力された場合に、予測補間フィルタ２０ｃは、常に入力される音声データ２０１から予測補間データ２０５を演算しておく。そして、制御データ検出部２０ａにおいて制御データ（ＣＯＮ）を検出した場合に、音声データ置換部２０ｂにて制御信号ＣＯＮを予測データＦ’と置き換えて出力する。斯かる動作により、制御データが組み込まれた音声データ群から制御データを抜き取り音声データを復元することが可能となる。
【００２１】
次に、制御データを置換した後に、置換された音声データを制御データに続く音声データのＬＳＢ（最下位ビット）に埋め込む動作を説明する。この動作は、図８に示す如く、Ａ／Ｄ変換器３０ａ、データ置換処理装置３０ｂおよびデータ埋め込み処理部３０ｃにより構成される。アナログ信号３０１をデジタル音声データ３０２へ変換するＡ／Ｄ変換器３０ａと、変換された音声データ３０２が音声データと置換する制御データが一致しないようにするためのデータ置換処理装置３０ｂと、データ置換処理装置３０ｂにより置換された音声データ３０３に対して、外部からの制御信号３０５により音声データと制御データを入れ替えるデータ埋込処理部３０ｃとにより、制御データを置換された音声データ３０４を得る。ここで、データ置換処理装置３０ｂの動作は、上述した図４および図５と同様である。
【００２２】
置換される音声データを制御データ以後の音声データのＬＳＢに埋め込み処理を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、音声データが入力された場合に、現在音声データの埋め込み処理を行っているか、即ちデータ処理中か否かチャックする（ステップＳ２０）。埋め込み処理が行われていない状態の場合には（ステップＳ２０:ＮＯ）、量子化ビット数をｎとする（ステップＳ２１）。次に、制御信号開始状態か否か判断する（ステップＳ２２）。制御信号開始状態でない場合には（ステップＳ２２:ＮＯ）、そのまま音声データを出力して処理を終了し、量子化ビット数をｎへ代入する。一方、制御信号開始状態の場合には（ステップＳ２２:ＹＥＳ）、制御データに置換する前の音声データを一時保管レジスタへ保存する（ステップＳ２３）。その後、音声データを制御データと置換して音声データとして出力する（ステップＳ２４）。このとき、データ処理中フラグをＯＮにする（ステップＳ２５）。
【００２３】
一方、音声データ処理部において、データ処理中の場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ｎの値が「０」であるか否か判定する（ステップＳ２６）。ｎの値が「０」の場合には（ステップＳ２６:ＹＥＳ）、データ処理中フラグをＯＦＦする（ステップＳ２７）。ｎの値が「０」でない場合には（ステップＳ２６：ＮＯ）、音声データの埋め込み中であるとして、一時保管レジスタの音声データを左へ（即ち、ＭＳＢ：最上位ビット方向）１ビットシフトを行い、フロービットへＭＳＢデータを代入する（ステップＳ２８）。フロービットのデータを音声データのＬＳＢデータへセットする（ステップＳ２９）。データをセットした場合に、セットされた音声データによってＬＳＢに音声データが重畳されたデータが制御データと一致しないか確認する（ステップＳ３０）。確認重畳されたデータが制御信号と一致した場合には（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ＬＳＢ＋１ビット目（ＬＳＢの上位ビット）データの反転処理を行う（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の後およびステップＳ３０：ＮＯのとき、ｎ＝ｎ-１の処理を行い、音声データを出力する（ステップＳ３２）。
【００２４】
上述の動作を、図１０を参照して更に説明する。図１０は、一時保管レジスタに保管された音声データを左へ１ビットシフトさせ、以後の音声データのＬＳＢへ埋め込む処理動作を示す。ｎビットの音声データは、一時保管レジスタに保管しており、その保管データに対して左へ１ビットシフトする。１ビットシフトすると、ＭＳＢデータがフロービットへ入力される。このフロービットを、音声データａｄ（ａｄｎ〜ａｄ０）のＬＳＢ（ａｄ０）のビットに置き換える（即ち、ａｄ０→ｄｎ）。この処理を音声データ長のｎ回（ｎ個の音声データ）に対して行う。その結果、制御データに置換された音声データは、その後に続く音声データのＬＳＢデータに埋め込まれることになる。但し、この状態では、ＬＳＢデータを変更したことにより音声データと制御データが一致する可能性がある。そこで、埋め込まれた音声データが制御データと一致しないように制御データとの比較を行う。一致した場合には、図１１に示す如く、ＬＳＢの上位ビットのデータを反転（１→０又は０→１）を行う。この処理により、出力される音声データには、制御データと一致したデータは出力されない。
【００２５】
次に、本発明による音声データの復元処理を、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明によるデータ復元処理のブロック図である。図１２は、制御データ検出部４０ａ、データ遅延メモリ４０ｂ、音声データ置換部４０ｃおよびデータ復元処理部４０ｄを有する。制御データ検出部４０ａは、制御データが置換および音声データが埋め込まれた音声データ４０１から制御データを検出する。音声遅延メモリ４０ｂは、制御データ検出部４０ａを通過した音声データ４０２とその音声データ４０２をｎデータ分遅延させる。音声データ置換部４０ｃは、このデータ遅延メモリ４０ｂから読み出された音声データ４０３と、この音声データ４０３に対してデータ復元処理部４０ｄにより復元された音声データ４０５と、制御データ検出部４０ａにおいて検出された音声検出信号４０４とにより、制御データを復元された音声データと置換して復元された音声データ４０６を得る。
【００２６】
図１３は、音声データの復元動作を示す。音声データＤ、Ｅ、ＣＯＮ（制御データ）、…、Ｉ、Ｊの中からＣＯＮデータを検出した次の音声データＧのＬＳＢデータからｎデータ分（データ長分）のデータを集める。これにより、音声信号に埋め込まれている音声データを復元することが可能となる。また、データ遅延メモリ４０ｂは、図１４に示す如く、制御データを検出後に、その制御データと置換される基の音声データ（図中「Ｆ」）を復元（データを取り込む）するまでの遅延を発生させて、データ遅延部のタイミング（制御データおよび音声データを置換する）用に用意してある。
【００２７】
上述の如く、本発明の信号埋め込み方法および装置は、音声信号をデジタル化し、その音声データに音声データ以外のデータを挿入および復元する制御信号データ埋め込み装置であって、特に音声データそのものに対して制御データを置換し、置換された制御データを検出し制御データを出力および元の音声データを復元するものである。音声データそのものに他の情報を置換することが可能となる。従って、本発明を使用すると、制御コードを認知しない装置においては、制御データを音声データと同様に扱うため、音声データに相関関係のないデータが存在することになり、その状態で再生するとノイズとなる。この制御データを周期的に挿入することにより、音声データに常に制御コードが付加されており、制御データを取り除かないと音声素材として扱うことができなくなる。このことは、作者等が制作した素材を不要な複製を行えなくすることが可能となる。また、制御コードを２種類用意することで、２つの方式を混在させることも可能となる。更に、制御データの数をビット埋め込み方式の場合には、複数個使用することが可能である。制御コードを増やした場合には、制御コードの数×ビット数のデータのＬＳＢに音声データを埋め込み、再生する場合には、制御コードの数×ビット数の音声遅延メモリを有することで対応が可能となる。
【００２８】
以上、本発明による制御信号音声データ埋め込み方法および装置の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明によると次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、制御データを置換するときのみ音声データを処置するために、通常の状態（制御データを置換しない状態）では、音声データはＡ／Ｄ変換されたそのもののデータであるため音質を低下させない。また、音声データのＬＳＢに制御データと置換したデータを埋め込む方式においても、ＬＳＢデータに埋め込むため、６ｄＢのダイナミックレンジの低下の影響しか与えない。しかも、制御データを置換し処理したブロックのみの低下であり素材全体には、殆ど影響を及ぼさない。制御データを音声データとして扱っているために、制御データを埋め込むことで不正なコピー等のガードを行い、埋め込まれた情報により元の音声データを正常に再生しないようにすることが可能となる。
【００３０】
また、従来技術では、元の音声データのある帯域をフィルタにより削除することにあったが、本発明では帯域制限を行う必要がないために、音声信号の情報の一部が欠落することがない。また、従来技術では、音声データと制御データを記録する場合に、音声データと制御データを別の領域に記憶していたが、本発明では制御データを音声データとして扱えるために、領域を分ける必要がなくなる。また、制御情報と音声データのリンクを取る管理も不要となる。更に、従来技術では、伝送路において音声データと情報データを同一パケット内にて伝送する点であったが、音声データとして制御データも扱えるためにパケットデータの量を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による信号埋め込み装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の基本原理を使用する本発明による音声信号に制御データを埋め込む通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２における音声信号に制御データを埋め込む（置換）処理動作の説明図である。
【図４】図２における音声データ置換処理動作を示すフローチャートである。
【図５】図２における単純データ挿入処理動作を示すフローチャートである。
【図６】制御データ埋め込みされた音声データの復元処理部のブロック図である。
【図７】図６に示す制御データ埋め込みされた音声データの復元処理動作の説明図である。
【図８】図６における音声データに制御データを埋め込む（置換する）処理部のブロック図である。
【図９】図６における音声データに制御データを埋め込む（置換する）動作を示すフローチャートである。
【図１０】図６における制御データ埋め込み（ＬＳＢデータ埋め込み）動作説明図である。
【図１１】図１０における制御データ埋め込みにより音声データを埋め込んだ後に制御データと一致した場合の動作説明図である。
【図１２】図６における制御データ埋め込みされた音声データの復元処理部のブロック図である。
【図１３】図１２における音声データの復元動作の説明図である。
【図１４】図１２における音声復元後の制御データと音声データの置換動作の説明図である。
【図１５】従来技術の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来技術の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１０１ アナロク゛音声信号
２、１０２ Ａ／Ｄ変換された音声データ
３、１０３ データ置換処理された音声データ
４、１０４ 音声データに制御データが置換された音声データ
５、１０５ 制御信号
６ 音声データに制御データが挿入された音声データ
７ 制御信号が音声データに置換されたデータ
８ Ｄ／Ａ変換された音声信号
９ 復元された音声データ
１０ 検出された制御データ
ａ、１０ａ Ａ／Ｄ変換器
ｂ、１０ｂ データ置換処理部（組み込み前）
ｃ、１０ｃ 制御データ挿入部
ｄ データ置換処理部（復元）
e Ｄ／Ａ変換器
ｆ 音声データ生成部
ｇ、２０ａ 制御データ検出部
２０c 予測補間フィルタ
Claims (7)
- 記録／生成系でアナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データを埋め込み、復元／再生系で前記音声データおよび制御データを復元する信号埋め込み方法において、
前記音声データを前記制御データに置換することで前記制御データを前記音声データに埋め込むに際し、前記制御データと前記音声データの一致を検出し、一致の場合には、前記音声データの下位ビットを変更することを特徴とする信号埋め込み方法。 - 前記音声データおよび前記制御データの一致時に、前記音声データのＬＳＢを変更することを特徴とする請求項１に記載の信号埋め込み方法。
- アナログ音声信号をデジタル化した音声データに、前記音声データ以外のデータとしての制御データが埋め込まれ且つ前記音声データおよび前記制御データを復元可能なデジタル信号を生成する信号埋込み装置において、
アナログ音声信号をデジタル変換して前記音声データを生成するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力される前記音声データおよび前記制御データの一致を検出し、一致の際には前記音声データの下位ビットを変更しデータ置換処理された音声データを出力するデータ置換処理部と、前記データ置換処理された音声データに前記制御データを挿入して音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部とを備えることを特徴とする信号埋め込み装置。 - 前記音声データに制御データが置換された音声データを受け、前記音声データおよび前記制御データを復元する復元／再生部を備えることを特徴とする請求項３に記載の信号埋め込み装置。
- 前記復元／再生部は、復元された音声データを得る音声データ生成部と、前記制御データを検出する制御データ検出部と、前記音声データ生成部および前記制御データ検出部の出力信号により制御信号が音声データに置換されたデータを出力するデータ置換処理部と、前記制御信号が音声データに置換されたデータをアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備えるこを特徴とする請求項４に記載の信号埋め込み装置。
- 前記音声データ生成部は、予測補間フィルタを使用することを特徴とする請求項５に記載の信号埋め込み装置。
- アナログ音声信号をデジタル化して音声データに変換するＡ／Ｄ変換器、前記変換された音声データに対して、前記音声データ以外のデータとしての制御データを挿入するに際し前記音声データおよび前記制御データが一致した場合に前記音声データを前記制御データと一致しないように前記音声データの下位ビットを変更するようにデータ置換するデータ置換処理部および前記データ置換された音声データに対して外部からの制御信号により音声データに制御データが置換された音声データを出力する制御データ挿入部を有する記録／生成系と、
前記音声データに制御データが置換された音声データから前記制御データを検出する制御データ検出部、制御データに置換された音声データを生成する音声データ生成部、前記制御データ検出部により検出された制御データにより前記音声データに制御データが挿入された音声データから前記制御データを抜き取り、前記音声データ生成部により生成された前記音声データを置き換えるデータ置換処理部および該データ置換処理部にて前記制御データが抜き取られ音声データに置換された音声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する復元／再生系とを備えることを特徴とする信号埋め込み装置。
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