JP5665885B2 - 二次元ビット拡散を用いたウォーターマーク生成器、ウォーターマーク復号器、バイナリーメッセージデータに基づいてウォーターマーク信号を提供する方法、ウォーターマーク済み信号に基づいてバイナリーメッセージデータを提供する方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
二次元ビット拡散を用いたウォーターマーク生成器、ウォーターマーク復号器、バイナリーメッセージデータに基づいてウォーターマーク信号を提供する方法、ウォーターマーク済み信号に基づいてバイナリーメッセージデータを提供する方法及びコンピュータプログラム Download PDFInfo
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Description
1.1 図24に従うウォーターマーク生成器
本発明に従うウォーターマーク生成器のブロック概略図である図24を参照しながら、ウォーターマーク生成器2400について説明する。ウォーターマーク生成器2400はバイナリーメッセージデータ2410を受信し、それに基づいてウォーターマーク信号2420を提供する。ウォーターマーク生成器は情報処理器2430を含み、この情報処理器2430は、バイナリーメッセージデータ2410の1つのメッセージビットに基づいて、1セットの時間−周波数−ドメイン値の形式でメッセージビットを表現する2次元拡散済み情報2432を出力する。ウォーターマーク生成器2400はウォーターマーク信号提供器2440をさらに含み、このウォーターマーク信号提供器2440は、2次元拡散済み情報2432に基づいてウォーターマーク信号2420を出力する。
本発明に従うフローチャートを示す図26を参照しながら、バイナリーメッセージデータに基づいてウォーターマーク信号を提供する方法について説明する。
2.1 図25aに従うウォーターマーク復号器
以下に、本発明に従うウォーターマーク復号器のブロック概略図である図25aを参照しながら、ウォーターマーク復号器2500について説明する。
以下に、本発明に従うウォーターマーク復号器のブロック概略図である図25bを参照しながら、ウォーターマーク復号器2560について説明する。
以下に、本発明に従う方法のフローチャートを示す図27を参照しながら、ウォーターマーク済み信号に基づいてバイナリーメッセージデータを提供する方法2700について説明する。
以下に、ウォーターマーク挿入器とウォーターマーク復号器とを含む、ウォーターマーク伝送のためのシステムについて説明する。当然ながら、ウォーターマーク挿入器とウォーターマーク復号器とは、互いに独立して使用されても良い。
図3はウォーターマーク生成器101の詳細を示す。オーディオ信号106の中に隠されるべき(±1として示される)バイナリーデータ101aが、ウォーターマーク生成器101へと入力される。ブロック301はデータ101aを同一長Mpを持つパケットに整える。信号化の目的で、各パケットに対してオーバーヘッド・ビットが(例えば付加される状態で)加えられる。ここでは、Msがそれらオーバーヘッド・ビットの数を示すことにする。それらの使用方法は第3.5章において詳細に説明する。以下の説明においては、ペイロード・ビットの各パケット及び信号オーバーヘッド・ビットが、ここで云うメッセージであることに留意されたい。
結合済み情報同期表現Cと考えられても良いブロック304の出力304aは、
となり、ここで、〇はシュール要素毎の積(Schur element-wise product)を示し、
となる。
となり、ここで、◇と上付き文字Tとは、クロネッカーの積(Kronecker product)と転値(transpose)とをそれぞれ示す。バイナリーデータは±1として表現されることを思い出して頂きたい。
ここで、γ(i;j)は聴覚心理処理ユニット102によって提供される重み付けファクタであり、Tbはビットの時間区間であり、gi(t)はi番目のサブバンドについてのビット形成関数である。ビット形成関数は、次式のコサインを用いて周波数変調されたベースバンド関数gi T(t)から得られたものであり、
ここで、fiはi番目のサブバンドの中央周波数であり、上付き文字Tは送信機を表している。ベースバンド関数は各サブバンドについて異なっていても良い。もし同一であると選択された場合には、復号器においてより効果的な構成が可能となる。詳細については、第3.3章を参照されたい。
図5に示すように、聴覚心理処理モジュール102は3つの部分から成る。第1のステップは分析モジュール501であり、時間オーディオ信号を時間/周波数ドメインへと変換する。この分析モジュールは、異なる時間/周波数分解能で並行分析を実行しても良い。この分析モジュールの次に、時間/周波数データは聴覚心理モデル(PAM)502へと送られる。ここでは、ウォーターマーク信号のためのマスキング閾値が聴覚心理的な考察(非特許文献1を参照)に従って計算される。そのマスキング閾値は、各サブバンド及び時間ブロックのためのオーディオ信号の中に隠すことができるエネルギーの量を示す。聴覚心理処理モジュール102の最後のブロックは、振幅計算モジュール503である。このモジュールは、マスキング閾値が満足されるように、即ち埋め込まれたエネルギーがマスキング閾値によって定義されるエネルギー以下になるように、ウォーターマーク信号の生成に使用されるべき振幅ゲインを決定する。
ブロック501は、オーディオ信号の時間/周波数変換をラップされた変換を用いて実行する。多数の時間/周波数分解能が実行されたときに、最高のオーディオ品質が達成される。ラップされた変換の1つの効果的な実施例は短時間フーリエ変換(STFT)であり、これは窓処理された時間ブロックの高速フーリエ変換(FFT)に基づくものである。窓の長さは時間/周波数分解能を決定し、長い窓は低い時間分解能及び高い周波数分解能をもたらし、短い窓は高い時間分解能及び低い周波数分解能をもたらす。他方、窓の形状は周波数漏れなどを決定する。
聴覚心理モデル502は、マスキング閾値を決定するという役割を持つ。即ち、ウォーターマーク済みのオーディオ信号が元の信号から区別できないように維持しながら、各サブバンド及び時間ブロックのためのオーディオ信号の中に隠すことができる、エネルギーの量を決定する。
図9を参照しながら説明する。ブロック503への入力は、聴覚心理に基づく全ての計算を実行する聴覚心理モデル502から出力された閾値505である。この振幅計算器503においては、その閾値を用いた追加的な計算が実行される。第1に、振幅マッピング901が行われる。このブロックは、(通常はエネルギーとして表現される)マスキング閾値を単に振幅へと変換するだけであり、その振幅は、第3.1章で定義したビット成形関数をスケールするために使用できるものである。その後、振幅適応ブロック902が使用される。このブロックは、ウォーターマーク生成器101の中でビット成形関数を乗算するために使用される振幅γ(i,j)を、マスキング閾値が確実に満たされるように繰り返し適応させる。事実、上述したように、ビット成形関数は、通常はTbよりも長い時間区間に亘って延びる。従って、点 i,j においてマスキング閾値を満たす正確な振幅γ(i,j)を乗算することが、点 i, j−1 において必ずしも条件を満たすことにはならない。この点は、前エコーが可聴になるため、強いオンセットにおいては特に重大である。回避すべきもう一つの状況は、異なるビットの尾部が不運にも重畳し、可聴のウォーターマークをもたらすことである。そのため、ブロック902はウォーターマーク生成器によって生成された信号を分析し、閾値が満たされたかどうかをチェックする。もし満たされていない場合には、振幅γ(i,j)を適切に修正する。
分析モジュール203はウォーターマーク抽出処理の最初のステップ(又はブロック)である。その目的は、ウォーターマーク済みのオーディオ信号200aを、(符号204でも示される)Nf 個のビットストリーム
(各スペクトルサブバンドiについて1個ずつ)へと戻し変換することである。これらには、同期モジュール201及びウォーターマーク抽出器202により、第3.4章及び第3.5章でそれぞれ説明するように、更なる処理が施される。
はソフト・ビットストリームであり、即ち、それらは例えばいかなる実数値をとることもでき、ビットに関する硬判定(hard decision)が未だ行なわれていないことに注意すべきである。
ウォーターマーク済みのオーディオ信号は、図10aにその詳細を示す分析フィルタバンク1600によって、時間−周波数−ドメインへと変換される。このフィルタバンクの入力は、受信されたウォーターマーク済みのオーディオ信号r(t)である。その出力は、時刻jにおけるi番目の分枝又はサブバンドのための複素係数bi AFB(j)である。これらの値は、中央周波数fi及び時刻j・Tbにおける信号の振幅と位相についての情報を含む。
ここで、*は畳み込みを示し、gi R(t)はサブバンドiの受信器低域通過フィルタのインパルス応答を示す。通常は、マッチされたフィルタ条件を満たすために、gi R(t)i(t)は変調器307内のサブバンドiのベースバンドビット形成関数gi T(t)に等しいが、他のインパルス応答も可能である。
一般化を損なわずかつ説明を簡素化する目的で、以下においてはビット同期が既知でありかつNos=1であると仮定する。つまり、正規化ブロック1604の入力においては複素の係数bi AFB(j)を持つ。受信器においてはチャネル状態の情報が何もない(即ち伝播チャネルが既知でない)ために、等利得合成(equal gain combining: EGC)スキームが使用される。時間および周波数の分散的なチャネルに起因して、送られたビットbi(j)のエネルギーは、中央周波数fi及び時刻jの周囲だけではなく、隣接する周波数および時刻においても見つけられる。従って、より精確な重み付けのために、周波数fi±nΔf における追加的な係数が計算され、係数bi AFB(j)の正規化のために使用される。もしn=1であるならば、例えば次式となる。
差分符号化ブロック1608には、周波数fi及び時刻jにおける信号要素の位相についての情報を含む、振幅正規化された複素係数bi norm(j)が入力される。ビットは送信機において差分符号化されているため、ここでは逆の操作が実行されなければならない。ソフトビット
は、まず2つの連続する係数の位相における差異を計算し、次に、その実数部分を取ることで得られる。
同期モジュールの役割は、ウォーターマークの時間的同期を見つけることである。符号化済みのデータに対して復号器を同期化する問題は、2つのステップで構成される。第1のステップでは、分析フィルタバンクは符号化済みのデータに対して整列しなければならない。即ち、変調器の中で合成に使用されるビット成形関数gi T(t)は、分析のために使用されたフィルタgi R(t)と整列しなければならない。この問題は図12aに示す。ここでは、分析フィルタは合成フィルタと同一である。図の上方において、3個のビットを示す。簡素化する目的で、これら全3個のビットのための波形はスケールされていない。異なるビットの間の時間的オフセットはTbである。図の下方は、復号器における同期の問題を表している。即ち、フィルタは異なる時刻で適用可能であるが、しかし、太線(曲線1299a)で示された位置だけが正確であり、第1のビットを最高の信号対雑音比SNRと信号対干渉比SIRとを用いて抽出することが可能となる。事実、不正確な整列はSNRとSIRとの両方を低下させるおそれがある。ここでは、この第1の整列を「ビット同期」と呼ぶ。一旦ビット整列が達成されたならば、ビットは最適に抽出される。しかし、メッセージを正確に復号化するためには、どのビットにおいて新たなメッセージがスタートするかについて知ることが必要となる。この問題については図12bにおいて示し、メッセージ同期と呼ぶ。復号化されたビットのストリームの中では、太い矢印(位置1299b)で示されたスタート位置だけが正確であり、k番目のメッセージを復号化することが可能である。
Nsbl個の同期位置の候補の各々について、同期署名コリレータが尤度を計算する。その尤度が大きければ大きい程、(ビット同期と部分又は全体メッセージ同期との両方の)時間的整列が見つかった可能性が高くなる。この処理ステップを図12gで示す。
このブロックは同期署名コリレータの出力を分析し、同期位置がどこにあるのかを決定する。このシステムがTb/4までのミス整列に対して相当にロバストであり、Tbが通常は約40ミリ秒であることから、ブロック1201の出力を時間に亘って積分し、より安定的な同期を達成することが可能である。この実施例として可能性のあるものは、時間に沿って適用され、インパルス応答を指数関数的に減衰させる、IIR(無限インパルス応答)フィルタである。代替的に、伝統的なFIR移動平均フィルタも使用できる。平均化が一旦実行されると、異なるNt・Nsに沿った第2のコリレーション(「異なる選択位置」)が実行される。実際には、同期関数の自己相関関数が既知であるという情報を活用する。これが、最尤推定量(Maximun Likelihood estimator)に対応する。この考え方を図13cに示す。この曲線は、時間積分後のブロック1201の出力を示す。同期ヒットを決定するための1つの可能性のある方法は、この関数の最大値を見つけることである。図13dには、図13cと同じ関数を細線で示し、同期署名の自己相関関数でフィルタ処理された関数を太線で示す。この場合、最大値がより明確化され、同期ヒットの位置が明確になる。2つの方法の結果は高いSNRの状況下では相当に類似しているが、低いSNRの状況下では第2の方法が格段に良好である。同期ヒットが発見された後は、ウォーターマーク抽出器202へと送られ、そこでデータが復号化される。
ウォーターマーク抽出器202を構成する部分について図14を参照しながら説明する。この抽出器は2つの入力、即ちブロック203からの入力204とブロック201からの入力205とを持つ。同期モジュール201(第3.4章を参照)は同期タイムスタンプ、即ち候補メッセージがスタートする時間ドメインの位置を提供する。この点については、第3.4章でより詳細に説明している。他方、分析フィルタバンク・ブロック203は、復号化される準備が整ったデータを時間/周波数ドメインで提供する。
ペイロードを符号化するために、例えばビタビ・アルゴリズムを使用しても良い。図18aは、ペイロード1810と、ビタビ終端シーケンス1820と、ビタビ符号化済みペイロード1830と、ビタビ符号化済みペイロードの反復符号化されたバージョン1840とを図式的に示す。例えば、ペイロード長は34ビットであり、ビタビ終端シーケンスは6ビットを含んでも良い。もし、例えば1/7のビタビ符号レートを使用した場合、ビタビ符号化済みペイロードは(34+6)*7=280個のビットを含むことになる。更に、1/2の反復符号化を使用すれば、ビタビ符号化済みペイロード1830の反復符号化されたバージョン1840は、280*2=560個のビットを含むことになる。この例では、42.66ミリ秒のビット時間区間を考慮すれば、メッセージ長は23.9秒となる。この信号は、図18bに示す周波数スペクトルによって表されるような、例えば1.5〜6kHzの(例えば臨界帯域に従って配置された)9個のサブキャリアを用いて埋め込んでも良い。代替的に、0〜20kHzの周波数範囲内の他の個数(例えば4,6,12,15又は2〜20の間の数)のサブキャリアが使用されても良い。
以下に、上述したシステムの幾つかの態様であって革新的であると考えられるものについて説明する。また、それらの態様と現状の技術との関係についても説明する。
幾つかの実施形態は連続的な同期を可能にする。ここでは同期署名とも呼ぶ同期信号は、伝送及び受信側の両方にとって既知である(同期拡散シーケンスとも呼ばれる)シーケンスとの乗算によって、連続的かつデータに並行して埋め込まれる。
本発明が提案するシステムの幾つかの実施形態では、時間と周波数との両方のドメインにおける拡散、即ち2次元拡散(略称は2D拡散)を実行する。この方法は、例えば時間ドメインにおいて冗長性を追加することでビット誤差レートを更に減少できるために、1Dシステムよりも有利であることが分かってきた。
本発明に従う幾つかの実施形態では、移動又はローカルな発振器の周波数ミスマッチに対する(従来システムと比べた場合の)ロバスト性が、差分変調によってもたらされる。事実、ドップラー効果(移動)及び周波数のミスマッチは、BPSK(バイナリー位相シフト・キーイング)信号空間(constellation)(換言すればビットの複素平面における回転)をもたらす。幾つかの実施形態においては、そのようなBPSK信号空間(又は他の適切な変調信号空間)の回転の有害な影響は、差分符号化または差分復号化を用いて防止される。
本発明の幾つかの実施形態においては、ビット成形によってシステム性能が有意に向上する。なぜなら、ビット成形に適応したフィルタを使用することで、検出の信頼性が向上するからである。
本発明の幾つかの実施形態においては、ビットに乗算される振幅を微調整するために、聴覚心理モデルと変調器とが相互に作用する。
幾つかの実施形態においては、所謂「ルックバック」及び「ルックアヘッド」の手法が適用される。
本発明の幾つかの実施形態においては、ロバストな同期信号を得るために、短い同期署名を用いた部分メッセージ同期モードで同期が実行される。そのため、多くの復号化が実行されなければならなくなり、また偽陽性のメッセージ検出を冒すリスクが高まってしまう。これを防止するため、本発明の幾つかの実施形態では、より低いビットレートを持つメッセージの中に信号化シーケンスを挿入しても良い。
以下に、背景技術との比較における、上述したシステムの他の一般的な優位点について説明する。
1. 計算上の低い複雑度
2. 良好な聴覚心理モデルに基づく良好なオーディオ品質
3. 狭帯域マルチキャリア信号に基づいた残響環境における良好なロバスト性
4. SNR推定が省略される実施形態もある。この場合、特に低いSNR環境においてより良好なロバスト性が得られる。
1. 8Hzの帯域(又は同様の非常に狭い帯域)は非常に長い時間シンボルを必要とする。なぜなら、聴覚心理モデルはシンボルを非可聴とするためのエネルギーを非常に僅かしか許可しないからである。
2. 8Hz(又は同様の非常に狭い帯域)は、経時的に変化するドップラースペクトルに対してシンボルを敏感にする。従って、そのような狭帯域システムは、例えば腕時計の中などに実装された場合に、一般的に十分良好とは云えない。
1. エコーを導入する技術は、残響室の中では完全に失敗となる。反対に、本発明の幾つかの実施形態では、エコーの導入を防止できる。
2. 例えば時間と周波数との両方における2次元拡散が使用されるような、上述した本発明のシステムの実施形態と比較すれば、時間拡散だけを使用する技術では、メッセージ持続時間が長くなる。
・ 特許文献1に従う復号器の複雑度は非常に高く、長さ2Nで、N=128であるフィルタが使用されている。
・ 特許文献1に従うシステムは、長いメッセージ持続時間を持つ。
・ 特許文献1に従うシステムでは、比較的高い拡散ゲイン(例えば128)を用いた時間ドメインでの拡散だけである。
・ 特許文献1に従うシステムでは、信号は時間ドメインで生成され、スペクトルドメインへと変換され、重み付けされ、時間ドメインへと逆変換され、オーディオへと重畳される。そのため、システムが非常に複雑となる。
本発明は、デジタルデータを隠すためにオーディオ信号を修正する方法と、この情報を回復できる対応する復号器とを含み、修正されたオーディオ信号の知覚品質が、元のオーディオ信号の知覚品質と区別できないものである。
1. 放送モニタリング: 例えばステーションや時間に関する情報を含むウォーターマークが、ラジオ番組やテレビ番組のオーディオ信号の中に隠されている。テスト被験者が身につけた小型装置の中に組み込まれた復号器が、そのウォーターマークを回復することができる。このようにして、広告業者にとって価値のある情報、即ち誰がどの番組をいつ見たのかという情報を収集する。
2. 監査(Auditing):ウォーターマークが例えば広告などに隠される。所定のステーションの伝送状況を自動的にモニターすることで、いつその広告が放送されたかを正確に知ることができる。同様の方法で、異なるラジオの番組スケジュールについての統計的情報、例えば所定の楽曲がどのくらいの頻度で演奏されたかなどの情報を取り出すことができる。
3. メタデータの埋め込み:本発明が提案する方法は、楽曲又は番組についてのデジタル情報、例えば楽曲の名前や作者または番組の持続時間などを隠すために使用できる。
本発明の幾つかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様は対応する方法の説明をも表すものであり、そこではブロックまたは装置が、方法の各段階または方法の各段階の特徴に相当することが明らかである。同様に、方法の各段階の文脈において説明した態様は、対応する装置の対応するブロック若しくは項目又は特徴の説明をも表すものである。上述した方法ステップの幾つか又は全ては、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ又は電子的回路のような、ハードウエア装置(又はその使用)によって実行されても良い。幾つかの実施形態では、重要な方法ステップの1つ又は複数がそのような装置によって実行されても良い。
Claims (18)
- バイナリーメッセージデータ(101a,m;2410)に基づいてウォーターマーク信号(101b;2420)を提供するウォーターマーク生成器(101;2400)であって、
前記バイナリーメッセージデータの1つのメッセージビットに基づいて、1セットの時間-周波数-ドメイン値の形式で前記メッセージビットを表現する2次元拡散済み情報(b(i,j);2432)を提供する情報処理器(303,304,305)と、
前記2次元拡散済み情報に基づいて前記ウォーターマーク信号を提供するウォーターマーク信号提供器(306,307)と、を備え、
前記情報処理器は、第1拡散シーケンス(cf)を使用して第1メッセージビットを第1拡散方向へ拡散し、かつ前記第1拡散シーケンス(cf)を使用して第2メッセージビットを前記第1拡散方向へ拡散することで中間情報表現(303a,cf・m)を取得し、前記中間情報表現とオーバーレイ情報表現(S)とを結合することで結合済み情報表現(C)を取得し、前記結合済み情報表現を第2拡散シーケンス(ct)を使用して第2拡散方向へ拡散することで前記2次元拡散済み情報を取得し、さらに、
前記情報処理器は、前記中間情報表現と、複数のオーバーレイ情報拡散シーケンス(a,b)を使用して前記第1拡散方向に拡散された前記オーバーレイ情報表現とを結合し、ここで拡散された前記第1メッセージビットは第1オーバーレイ情報拡散シーケンス(a)と乗算され、かつ拡散された前記第2メッセージビットは第2オーバーレイ情報拡散シーケンス(b)と乗算されており、
前記第1オーバーレイ情報拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ情報拡散シーケンスとは直交していることを特徴とする、ウォーターマーク生成器。 - 前記第1拡散シーケンス(cf)はNf×1のサイズを持つことを特徴とする、請求項1に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記第1拡散シーケンスは周波数方向のみの拡散を定義することを特徴とする、請求項1又は2に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記情報処理器は、第1拡散シーケンス(cf)を使用して前記メッセージビットを第1拡散方向へ拡散することで中間情報表現(303a,cf・m)を取得し、前記中間情報表現とオーバーレイ情報表現(S)とを結合することで結合済み情報表現(C)を取得し、前記結合済み情報表現を第2拡散シーケンス(ct)を使用して第2拡散方向へ拡散することで前記2次元拡散済み情報を取得することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記情報処理器は、前記中間情報表現と、オーバーレイ情報拡散シーケンス(a)を使用して第1拡散方向に拡散されたオーバーレイ情報表現とを結合し、ここで、前記メッセージビットとオーバーレイ情報とは第1拡散方向においては異なる拡散シーケンス(cf,a)を用いて拡散され、拡散済の前記メッセージビットと拡散済の前記オーバーレイ情報との結合は第2拡散方向においては共通の拡散シーケンス(ct)を用いて拡散されることを特徴とする、請求項4に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記情報処理器は、前記中間情報表現(303a,cf・m)と前記オーバーレイ情報表現(S)とを乗算的に結合し、前記中間情報表現の値と前記オーバーレイ情報の値とに基づいて形成された積の値を含む前記結合済み情報表現を、前記第2拡散シーケンス(ct)を使用して前記第2拡散方向に拡散し、前記積の値は共通の拡散シーケンスを使用して拡散されることを特徴とする、請求項4又は5に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記情報処理器は、第1拡散シーケンス(cf)の正の倍数である第1ビット表現、又は前記第1拡散シーケンス(cf)の負の倍数である第2ビット表現の上に、前記メッセージビットを当該ビットの値に基づいて選択的に拡散することで、前記メッセージビットを前記第1拡散方向に拡散することを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のウォーターマーク生成器。
- 前記情報処理器は、
前記メッセージビットを前記第1拡散方向に拡散することで得られた中間情報表現の所与の値、又は前記メッセージビットを前記第1拡散方向に拡散しかつその結果をオーバーレイ情報表現と結合することで得られた結合済み情報表現の所与の値を、拡散値のセットの上にマップすることにより、前記拡散値のセットは、前記所与の値に従ってスケールされた第2拡散シーケンスのスケール済みバージョンとなることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のウォーターマーク生成器。 - 前記情報処理器は、中間情報表現として、拡散済みの情報表現Rを
R=cf・m
に従って取得し、
ここで、cfは周波数拡散幅Nfのビット拡散シーケンスを表現するサイズNf×1のベクトルであり、
mは前記バイナリーメッセージデータのNm個のビットを表現するサイズ1×Nmのベクトルであり、それらビットの異なるバイナリ値は異なる正負符号を持つベクトルmのエントリーによって表現され、
記号「・」は行列乗算演算子を示し、
さらに前記情報処理器は、前記2次元拡散済み情報Bを演算式
B=R'◇ct T,
を使用して取得し、
ここで、R'はRと同一であるか、又はRをオーバーレイ情報(S)と結合することで取得され、
◇はクロネッカーの積の演算子を示し、Tは転値を示すことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のウォーターマーク生成器。 - ウォーターマーク済み信号(200a,r(t);2510)に基づいてバイナリーメッセージデータ(202a;2520)を提供するウォーターマーク復号器(200,2500)であって、
前記ウォーターマーク済み信号の時間−周波数−ドメイン表現(204,2532)を提供するよう構成された時間−周波数−ドメイン表現提供器(203,2530)と、
1つ又は複数の逆拡散ブロック(1201,1203;2542)を有する逆拡散器を含む同期決定器(201;2540)であって、前記逆拡散器は、前記時間−周波数−ドメイン表現の2次元部分に基づいて2次元逆拡散を実行し同期情報(205;2544)を得る、同期決定器と、
前記同期情報を使用して前記ウォーターマーク済み信号の時間−周波数−ドメイン表現からバイナリーメッセージデータを抽出するウォーターマーク抽出器(202;2550)と、を備え、
前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値のセットを取得するものであり、ここで、前記時間−周波数−ドメイン表現の複数の値と時間逆拡散シーケンス(ct)の値とを乗算し、かつその乗算結果を加算して時間的に逆拡散された値の1つを取得し、
前記逆拡散器は、前記時間的に逆拡散された値と周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算し、かつその乗算結果を加算して2次元的に逆拡散された値を取得し、
さらに前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値の連続するセットと互いに異なる周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算するものであり、ここで、前記時間的に逆拡散された値の第1セットが、共通の周波数逆拡散シーケンスと第1オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第1の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、さらに、前記時間的に逆拡散された値の第2セットが、前記共通の周波数逆拡散シーケンスと第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第2の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは異なるものであり、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは直交していることを特徴とする、ウォーターマーク復号器。 - ウォーターマーク済み信号(200a,r(t);2570)に基づいてバイナリーメッセージデータ(202a,2580)を提供するウォーターマーク復号器(200;2560)であって、
前記ウォーターマーク済み信号の時間−周波数−ドメイン表現(204;2592)を提供する時間−周波数−ドメイン表現提供器(203;2590)と、
1つ又は複数の逆拡散ブロックを持つ逆拡散器を含むウォーターマーク抽出器(202;2596)であって、前記逆拡散器は、前記時間−周波数−ドメイン表現の2次元部分に基づいて2次元逆拡散を実行しバイナリーメッセージデータの1つのビットを得る、ウォーターマーク抽出器と、を備え、
前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値のセットを得るものであり、ここで、前記時間−周波数−ドメイン表現の複数の値と時間逆拡散シーケンス(ct)の値とを乗算し、かつその乗算結果を加算して時間的に逆拡散された値の1つを取得し、
前記逆拡散器は、前記時間的に逆拡散された値と周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算し、かつその乗算結果を加算して2次元的に逆拡散された値を取得し、
さらに前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値の連続するセットと互いに異なる周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算するものであり、ここで、前記時間的に逆拡散された値の第1セットが、共通の周波数逆拡散シーケンスと第1オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第1の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、前記時間的に逆拡散された値の第2セットが、前記共通の周波数逆拡散シーケンスと第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第2の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは異なり、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは直交していることを特徴とする、ウォーターマーク復号器。 - 前記逆拡散器は、前記時間−周波数−ドメイン表現(1377)の複数の値と時間逆拡散シーケンス(ct)の値とを乗算し、かつその乗算結果を加算して時間的に逆拡散された値(1378)を取得し、さらに、
前記時間−周波数−ドメイン表現の異なる周波数に関連する時間的に逆拡散された複数の値又はその値から導出された値と、周波数逆拡散シーケンス(cf)とを要素毎に乗算し、かつその乗算結果を加算して2次元的に逆拡散された値を取得することを特徴とする、請求項10又は11に記載のウォーターマーク復号器。 - 前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値のセットを得るものであり、
前記時間−周波数−ドメイン表現の複数の値と時間逆拡散シーケンス(ct)の値とを乗算し、かつその乗算結果を加算して時間的に逆拡散された値の1つを取得し、さらに、
前記時間的に逆拡散された値と周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算し、かつその乗算結果を加算して2次元的に逆拡散された値を取得することを特徴とする、請求項10乃至12のいずれか1項に記載のウォーターマーク復号器。 - 前記逆拡散器は、時間的に逆拡散された値の連続するセットと互いに異なる周波数逆拡散シーケンスの値とを要素毎に乗算するものであり、
ここで、前記時間的に逆拡散された値の第1セットが、共通の周波数逆拡散シーケンスと第1オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第1の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、さらに、
前記時間的に逆拡散された値の第2セットが、前記共通の周波数逆拡散シーケンスと第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第2の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは異なることを特徴とする、請求項13に記載のウォーターマーク復号器。 - バイナリーメッセージデータに基づいてウォーターマーク信号を提供する方法(2600)であって、
前記バイナリーメッセージデータの1つのメッセージビットに基づいて、1セットの時間−周波数−ドメイン値の形式で前記メッセージビットを表現する2次元拡散済み情報を提供するステップ(2610)と、
前記2次元拡散済み情報に基づいて前記ウォーターマーク信号を提供するステップ(2620)と、を備え、
第1メッセージビットが第1拡散シーケンス(cf)を使用して第1拡散方向へと拡散され、かつ第2メッセージビットが前記第1拡散シーケンス(cf)を使用して前記第1拡散方向へと拡散されることで中間情報表現(303a,cf・m)が取得され、前記中間情報表現とオーバーレイ情報表現(S)とが結合されて結合済み情報表現(C)が取得され、前記結合済み情報表現が第2拡散シーケンス(ct)を使用して第2拡散方向へ拡散されることで前記2次元拡散済み情報が取得され、さらに、
前記中間情報表現と、複数のオーバーレイ情報拡散シーケンス(a,b)を使用して前記第1拡散方向に拡散されたオーバーレイ情報表現とが結合され、ここで、拡散された前記第1メッセージビットは第1オーバーレイ情報拡散シーケンス(a)と乗算され、かつ拡散された前記第2メッセージビットは第2オーバーレイ情報拡散シーケンス(b)と乗算され、
前記第1オーバーレイ情報拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ情報拡散シーケンスとは直交していることを特徴とする、方法。 - ウォーターマーク済み信号に基づいてバイナリーメッセージデータを提供する方法(2700)であって、
前記ウォーターマーク済み信号の時間−周波数−ドメイン表現を提供するステップ(2710)と、
前記時間−周波数−ドメイン表現の2次元部分に基づいて2次元逆拡散を実行し、前記ウォーターマーク済み信号の前記時間−周波数−ドメイン表現から、前記バイナリーメッセージデータの1つのビット又は前記バイナリーメッセージデータを抽出するために使用される同期情報を得る、ステップ(2720)と、を備え、
時間的に逆拡散された値のセットが取得され、ここで、前記時間-周波数-ドメイン表現の複数の値と時間逆拡散シーケンス(ct)の値とが乗算され、かつその乗算結果が加算されて時間的に逆拡散された値の1つが取得され、
前記時間的に逆拡散された値と周波数逆拡散シーケンスの値とが要素毎に乗算され、かつその乗算結果が加算されて2次元的に逆拡散された値が取得され、
さらに、時間的に逆拡散された値の連続するセットと互いに異なる周波数逆拡散シーケンスの値とが要素毎に乗算されるものであり、
ここで、前記時間的に逆拡散された値の第1セットが、共通の周波数逆拡散シーケンスと第1オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第1の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、
前記時間的に逆拡散された値の第2セットが、前記共通の周波数逆拡散シーケンスと第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとの積である第2の結合済み周波数逆拡散シーケンスと、要素毎にかつ1又は複数の乗算ステップによって乗算され、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは異なるものであり、
前記第1オーバーレイ逆拡散シーケンスと前記第2オーバーレイ逆拡散シーケンスとは直交していることを特徴とする、方法。 - コンピュータ上で作動するときに請求項15に記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
- コンピュータ上で作動するときに請求項16に記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
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