(57)【要約】【課題】  迅速にキャリア信号から電子透かし情報を抽出することを可能にする。【解決手段】  埋め込み装置１００では、帯域分割部１１０がキャリア信号を帯域分割し、複数のサブバンド信号を出力する。埋め込み部１２０−１および１２０−０は、２つのサブバンド信号の振幅包絡に対し、シンボルを示す２相の変調信号ｍ１およびｍ０による振幅変調を施す。帯域合成部１３０は、この処理を経たサブバンド信号および他のサブバンド信号を合成してキャリア信号を出力する。変調信号ｍ１およびｍ０の組は、シンボルフレームの開始点を示す同期信号成分を含んでいる。抽出装置側では、この同期信号成分を手掛かりにシンボル列の埋め込み区間が求められるとともに、その埋め込み区間から電子透かし情報を適切に抽出するための帯域分割部２３０のタイミング制御が行われる。【選択図】図１
2010044147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割手段と、
電子透かし情報を示すシンボル列を構成する各シンボルを示す２相の変調信号であって、各シンボルの開始点を示す同期信号成分を含む２相の変調信号を出力する変調信号生成手段と、
前記複数のサブバンド信号の一部をなす２つのサブバンド信号に前記２相の変調信号による振幅変調を施す埋め込み手段と、
前記埋め込み手段による処理を経たサブバンド信号をそれ以外のサブバンド信号と合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成手段と
を具備することを特徴とする電子透かし情報の埋め込み装置。
【請求項２】
前記変調信号生成手段は、前記２相の変調信号の各相間において逆方向であり、かつ、各シンボル間において共通のレベル遷移の組み合わせを前記同期信号成分として有する２相の変調信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
【請求項３】
前記変調信号生成手段は、各種のシンボルを示す２相の変調信号として、１シンボルに対応した区間内の当該シンボルの種類によって定まる位置においてレベル反転する２相の変調信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
【請求項４】
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割手段と、
前記複数のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となっている２つの埋め込み先サブバンド信号または前記帯域分割手段における前記２つの埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号を取得し、この取得した信号から前記シンボル列の埋め込み区間を示す同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理を実行し、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、前記キャリア信号から前記埋め込み区間の前記２つの埋め込み先サブバンド信号を前記帯域分割手段に出力させるタイミング制御を行う同期化制御手段と、
前記２つの埋め込み先サブバンド信号に復調処理を施し、復調結果信号を出力する復調手段と、
前記復調結果信号を１シンボル分の埋め込み区間に区切り、区間毎に復調結果信号が示すシンボルを判定するシンボル判定手段と
を具備することを特徴とする電子透かし情報の抽出装置。
【請求項５】
前記帯域分割手段は、前記キャリア信号を互いに異なる帯域に属する成分に分離する複数の分析フィルタと、前記複数の分析フィルタの出力信号をダウンサンプリングして前記複数のサブバンド信号を各々出力する複数のダウンサンプラとを有する分析フィルタバンクであり、
前記同期化制御手段は、前記分析フィルタバンクにおいて前記２つの埋め込み先サブバンド信号を各々出力する２つのダウンサンプラの前段の２つの分析フィルタの出力信号または前記２つの分析フィルタの出力信号を前記２つのダウンサンプラが通常行うダウンサンプリングよりも低いダウンサンプリング比でダウンサンプリングした信号から前記同期信号成分を抽出することにより、前記２つの分析フィルタの出力信号における前記シンボル列の埋め込み区間の開始点を求め、前記２つの分析フィルタの後段の２つのダウンサンプラが前記２つの分析フィルタの出力信号における前記埋め込み区間の開始点のサンプルを選択して出力するように前記２つのダウンサンプラのサンプリングタイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の電子透かし情報の抽出装置。
【請求項６】
前記帯域分割手段は、前記キャリア信号を、先行するブロックとの間に位相差を持って時間軸上に並んだ複数のブロックに分割し、ブロック毎にサブバンド信号への帯域分割を行う手段であり、
前記同期化制御手段は、前記帯域分割手段にブロック間の位相差を小さくして帯域分割を行わせ、前記帯域分割手段から得られる２つの埋め込み先サブバンド信号から前記同期信号成分を抽出することにより、前記キャリア信号における前記シンボル列の埋め込み区間を求め、前記帯域分割手段が前記埋め込み区間のサブバンド信号のサンプルを出力するように、前記帯域分割部がキャリア信号を複数のブロックに区切る際の区切り位置を制御することを特徴とする請求項４に記載の電子透かし情報の抽出装置。
【請求項７】
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割過程と、
電子透かし情報を示すシンボル列を構成する各シンボルを示す２相の変調信号であって、各シンボルの開始点を示す同期信号成分を含む２相の変調信号を出力する変調信号生成過程と、
前記複数のサブバンド信号の一部をなす２つのサブバンド信号に前記２相の変調信号による振幅変調を施す埋め込み過程と、
前記埋め込み過程の処理を経たサブバンド信号をそれ以外のサブバンド信号と合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成過程と
を具備することを特徴とする電子透かし情報の埋め込み方法。
【請求項８】
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割過程と、
前記複数のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となっている２つの埋め込み先サブバンド信号または前記帯域分割過程における前記２つの埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号を取得し、この取得した信号から前記シンボル列の埋め込み区間を示す同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理を実行し、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、前記キャリア信号から前記埋め込み区間の前記２つの埋め込み先サブバンド信号を前記帯域分割過程において出力させるタイミング制御を行う同期化制御過程と、
前記２つの埋め込み先サブバンド信号に復調処理を施し、復調結果信号を出力する復調過程と、
前記復調結果信号を１シンボル分の埋め込み区間に区切り、区間毎に復調結果信号が示すシンボルを判定するシンボル判定過程と
を具備することを特徴とする電子透かし情報の抽出方法。
【請求項９】
コンピュータに、
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割過程と、
電子透かし情報を示すシンボル列を構成する各シンボルを示す２相の変調信号であって、各シンボルの開始点を示す同期信号成分を含む２相の変調信号を出力する変調信号生成過程と、
前記複数のサブバンド信号の一部をなす２つのサブバンド信号に前記２相の変調信号による振幅変調を施す埋め込み過程と、
前記埋め込み過程の処理を経たサブバンド信号をそれ以外のサブバンド信号と合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成過程と
を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割過程と、
前記複数のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となっている２つの埋め込み先サブバンド信号または前記帯域分割過程における前記２つの埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号を取得し、この取得した信号から前記シンボル列の埋め込み区間を示す同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理を実行し、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、前記キャリア信号から前記埋め込み区間の前記２つの埋め込み先サブバンド信号を前記帯域分割過程において出力させるタイミング制御を行う同期化制御過程と、
前記２つの埋め込み先サブバンド信号に復調処理を施し、復調結果信号を出力する復調過程と、
前記復調結果信号を１シンボル分の埋め込み区間に区切り、区間毎に復調結果信号が示すシンボルを判定するシンボル判定過程と
を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音響信号等のキャリア信号への電子透かし情報の埋め込みおよびキャリア信号からの電子透かし情報の抽出を行う装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号をキャリア信号とし、このキャリア信号の一部の帯域に各種の電子透かし情報を埋め込んで伝送する技術が各種提案されている。例えば特許文献１に開示の技術において、埋め込み装置では、キャリア信号を複数のサブバンド信号に帯域分割し、そのうちの２つの帯域のサブバンド信号に埋め込み対象のシンボルに対応した２相の変調信号による変調を施し、この変調を経たサブバンド信号と他の帯域のサブバンド信号とを合成することにより、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を生成している。そして、抽出装置では、埋め込み装置において生成されたキャリア信号を複数のサブバンド信号に帯域分割し、これらのサブバンド信号のうちシンボル列の埋め込み先となっている２つの帯域のサブバンド信号から変調に用いられた変調信号を復調し、変調信号に対応したシンボル列を得ている。
【特許文献１】特開２００６−２５１６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、キャリア信号を受信した抽出装置がキャリア信号から電子透かし情報を示すシンボル列を抽出するためには、キャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間が特定されなければならない。また、抽出装置においてキャリア信号を帯域分割することにより得られたサブバンド信号からシンボル列を適切に抽出するためには、抽出装置側においてキャリア信号に対して行う帯域分割の内容が、埋め込み装置側においてキャリア信号に対して行った帯域分割の内容と一致していること、別の言い方をすれば、抽出装置側でのキャリア信号とサブバンド信号との関係が埋め込み装置側におけるキャリア信号とサブバンド信号との関係と一致することが必要である。具体例を挙げると、例えば埋め込み装置側の帯域分割処理において、キャリア信号を所定サンプル数からなるブロックに区切り、ブロック単位でキャリア信号のサンプル列のＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）を行ってサブバンド信号（この場合はスペクトル係数）を生成する場合、抽出装置側の帯域分割処理では、理想的には埋め込み装置側においてキャリア信号を複数のブロックに区切った区切り位置と同じ位置でキャリア信号を複数のブロックに区切り、ＦＦＴを行う必要がある。そこで、従来技術の下では、キャリア信号を受信した抽出装置は、キャリア信号の先頭から分析範囲を小刻みに順次シフトしつつ、分析範囲内のキャリア信号の帯域分割を行うとともに帯域分割により得られるサブバンド信号の復調を行い、復調結果とビット“０”または“１”を示す変調信号との相関を求める、という操作を繰り返していた。そして、相関がピークとなる点に基づき、シンボル列の埋め込み区間を求めていた。このような操作は、多くの演算量を必要とするため、キャリア信号を受信してからシンボル列の抽出が開始されるまでの時間が長くなるという問題があった。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、少ない演算量で、迅速にキャリア信号から電子透かし情報のシンボル列を抽出することを可能にする技術的手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割手段と、電子透かし情報を示すシンボル列を構成する各シンボルを示す２相の変調信号であって、各シンボルの開始点を示す同期信号成分を含む２相の変調信号を出力する変調信号生成手段と、前記複数のサブバンド信号の一部をなす２つのサブバンド信号に前記２相の変調信号による振幅変調を施す埋め込み手段と、前記埋め込み手段による処理を経たサブバンド信号をそれ以外のサブバンド信号と合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成手段とを具備することを特徴とする電子透かし情報の埋め込み装置を提供する。
また、この発明は、キャリア信号に帯域分割を施し、互いに異なる帯域に属する複数のサブバンド信号を出力する帯域分割手段と、前記複数のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となっている２つの埋め込み先サブバンド信号または前記帯域分割手段における前記２つの埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号を取得し、この取得した信号から前記シンボル列の埋め込み区間を示す同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理を実行し、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、前記キャリア信号から前記埋め込み区間の前記２つの埋め込み先サブバンド信号を前記帯域分割手段に出力させるタイミング制御を行う同期化制御手段と、前記２つの埋め込み先サブバンド信号に復調処理を施し、復調結果信号を出力する復調手段と、前記復調結果信号を１シンボル分の埋め込み区間に区切り、区間毎に復調結果信号が示すシンボルを判定するシンボル判定手段とを具備することを特徴とする電子透かし情報の抽出装置を提供する。
かかる発明によれば、埋め込み装置では、電子透かし情報のシンボル列を示す２相の変調信号であって、各シンボルの開始点を示す同期信号成分を含んだ２相の変調信号により、キャリア信号における２つのサブバンド信号の振幅変調が行われる。そして、抽出装置では、キャリア信号を帯域分割することにより得られる複数のサブバンド信号の中の２つの埋め込み先サブバンド信号またはそれらの生成過程において発生した信号から同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理が実行され、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、シンボル列の埋め込み区間に同期した２つの埋め込み先サブバンド信号を帯域分割手段に出力させるタイミング制御が行われる。このように、本発明では、埋め込み対象であるシンボル列を示す変調信号自体が同期信号成分を含むため、抽出装置側ではキャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間からシンボル列を抽出する処理を迅速に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、この発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００の構成を示すブロック図、図２は、同実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００の構成を示すブロック図である。なお、埋め込み装置１００および抽出装置２００の各々は、キャリア信号へ電子透かし情報を示すシンボル列を埋め込む処理またはキャリア信号から同シンボル列を抽出する処理を実行する専用のハードウェアとして実現してもよいし、シンボル列の埋め込み処理や抽出処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現してもよい。
【０００７】
まず、電子透かし情報の埋め込み装置１００について説明する。図１に示すように、埋め込み装置１００は、帯域分割部１１０と、帯域合成部１３０と、これらの間に介挿された２個の埋め込み部１２０−０および１２０−１と、符号化器１４０と、変調信号生成部１５０とを有する。
【０００８】
本実施形態において、電子透かし情報の担い手となるキャリア信号は、オーディオ波形を一定のサンプリングレートでサンプリングしたオーディオサンプル列である。帯域分割部１１０は、このキャリア信号であるオーディオサンプル列を受け取って、帯域分割を施し、互いに異なるＭ（Ｍは２以上の整数）個の帯域に属するサブバンド信号を出力する。この帯域分割部１１０は、例えば分析フィルタバンクである。この分析フィルタバンクは、図３（ａ）に例示するように、Ｍ個の分析フィルタ１１１と、Ｍ個のダウンサンプラ１１２とにより構成されている。ここで、Ｍ個の分析フィルタ１１１は、互いに異なった通過帯域を有し、キャリア信号における各々の通過帯域内の信号を通過させる。Ｍ個のダウンサンプラ１１２の各々は、前段の分析フィルタ１１１から出力される信号のサンプルをＭ個に１個の割合で選択するダウンサンプリングを行い、選択したサンプルをサブバンド信号として出力する。
【０００９】
本実施形態では、この帯域分割部１１０から得られるＭ帯域分の各サブバンド信号のうち帯域が隣接した２つの埋め込み先サブバンド信号が電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となる。帯域分割により得られたＭ帯域分のサブバンド信号のうちいずれを埋め込み先サブバンド信号とするかについては、埋め込み装置１００と抽出装置２００との間で合意されていればよく、埋め込み先サブバンド信号の選択方法は任意である。
【００１０】
符号化器１４０は、電子透かし情報に符号化処理を施し、電子透かし情報を示すシンボル列を出力する装置である。変調信号生成部１５０は、埋め込み対象であるシンボル列を示し、かつ、互いに逆相関係にある２相の変調信号を発生する手段である。図１に示す例では、変調信号生成部１５０は、波形メモリ１５１と波形読出部１５２とにより構成されている。波形メモリ１５１は、ビット“０”に対応した正逆２相の変調信号ｍ１およびｍ０の各サンプル列と、ビット“１”に対応した正逆２相の変調信号ｍ１およびｍ０の各サンプル列を記憶している。波形読出部１５２は、符号化器１４０が埋め込み対象のシンボルとしてビット“０”を出力した場合には、ビット“０”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０の各サンプル列を波形メモリ１５１から読み出し、変調信号ｍ１のサンプル列を埋め込み部１２０−１へ、変調信号ｍ０のサンプル列を埋め込み部１２０−０へ供給する。埋め込み対象であるシンボルがビット“１”である場合には、ビット“１”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０の各サンプル列を波形メモリ１５１から読み出して埋め込み部１２０−１および１２０−０へ供給する。
【００１１】
埋め込み部１２０−１および１２０−０は、具体的には乗算器であり、２つの埋め込み先サブバンド信号に対し、埋め込み対象のシンボル列を示す２相の変調信号ｍ１およびｍ０を用いた振幅変調処理を各々施すことにより、各相の変調信号により変調された振幅包絡を持った各サブバンド信号を出力する。
【００１２】
帯域合成部１３０は、この埋め込み部１２０−０および１２０−１から得られる各サブバンド信号と、帯域分割部１１０から出力される他の帯域のサブバンド信号を帯域合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号として出力する。帯域合成部１３０は、例えば合成フィルタバンクである。この合成フィルタバンクは、図３（ｂ）に例示するように、Ｍ帯域からなるサブバンド信号の各々について、サブバンド信号の各サンプル間にＭ−１個の零サンプルを挿入するアップサンプラ１３１と、各アップサンプラ１３１の出力信号に対し、各々に対応した分析フィルタ１１１の逆変換に相当するフィルタ処理を施すＭ個の合成フィルタ１３２と、各合成フィルタ１１１の出力信号を加算して、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号として出力する加算器１３３により構成されている。
【００１３】
本実施形態の特徴は、変調信号生成部１５０が埋め込み部１２０−１および１２０−０に供給する２相の変調信号ｍ１およびｍ０がシンボルの開始点を示す同期信号成分を含む点にある。図４は、本実施形態における変調信号ｍ１およびｍ０の波形を例示するものである。図４に示す例において、変調信号ｍ１およびｍ０は、１シンボルフレームを１周期とする矩形波信号である。図４に示すように、ビット“０”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０の組と、ビット“１”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０の組は、１シンボルフレーム内の共通の相対時刻に共通の特徴を有している。すなわち、シンボルフレームの開始点において現れる変調信号ｍ１の立ち上がりエッジと変調信号ｍ０の立ち下がりエッジの組である。従って、符号化器１４０からシンボルが順次与えられるのに応じて、変調信号生成部１５０が各シンボルに対応した変調信号ｍ１およびｍ０を連続的に出力した場合、変調信号ｍ１およびｍ０には、各シンボルフレームの共通の相対時刻（この例ではシンボルフレームの開始タイミング）において、変調信号ｍ１の立ち上がりエッジと変調信号ｍ０の立ち下がりエッジの組という共通の特徴が現れる。本実施形態では、この各シンボルフレームの共通の相対時刻に現れる変調信号ｍ１およびｍ０のシンボル間に共通の特徴が同期信号成分としての役割を果たす。
【００１４】
また、本実施形態において、変調信号ｍ１およびｍ０は、１シンボルフレームの途中の共通のタイミングにおいてレベル反転する。このレベル反転のタイミングの１シンボルフレーム内における位置がシンボルの種類を表す。さらに詳述すると、図４に示す例では、ビット“０”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０は、シンボルフレームの開始タイミングからシンボルフレーム長の２５％が経過したタイミングにおいてレベル反転する。これに対し、ビット“１”に対応した変調信号ｍ１およびｍ０は、シンボルフレームの開始タイミングからシンボルフレーム長の７５％が経過したタイミングにおいてレベル反転する。
以上が図１に示す埋め込み装置１００の詳細である。
【００１５】
次に図２を参照し、電子透かし情報の抽出装置２００について説明する。図２に示すように、抽出装置２００は、バッファ２１０と、読出制御部２２０と、帯域分割部２３０と、復調部２４０と、同期化制御部２５０と、シンボル判定部２６０と、復号器２７０とを有する。この抽出装置２００の動作は同期化フェーズとシンボル抽出フェーズとに大別することができる。ここで、同期化フェーズとは、キャリア信号において電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込まれている埋め込み区間を検出し、埋め込み区間に同期した２つの埋め込み先サブバンド信号を帯域分割部２２０に出力させるタイミング制御を行うフェーズである。また、シンボル抽出フェーズとは、キャリア信号において同期化フェーズにより検出された埋め込み区間からシンボル列を抽出するフェーズである。抽出装置２００の各部は、同期化フェーズとシンボル抽出フェーズとで動作が異なる場合がある。
【００１６】
バッファ２１０は、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を過去一定期間分記憶する役割を果たす。前述した埋め込み装置１００により電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号（オーディオ信号）は、例えば音として空気中に放音され、図示しない収音装置により収音され、音声波形の時系列サンプルであるキャリア信号となって、このバッファ２１０に書き込まれる。読出制御部２２０は、このバッファ２１０に記憶されたキャリア信号を読み出す装置である。
【００１７】
帯域分割部２３０は、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０と同じ構成を有しており、読出制御部２２０によってバッファ２１０から読み出されるキャリア信号のサンプル列に帯域分割を施し、Ｍ帯域分のサブバンド信号のサンプル列を出力する。
【００１８】
復調部２４０は、このＭ帯域分のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先である２つの埋め込み先サブバンド信号を選択し、この２つの埋め込み先サブバンド信号に復調処理を施す装置である。この復調部２４０において、包絡検出部２４１および２４２は、例えばローパスフィルタであり、２つの埋め込み先サブバンド信号の各々の振幅包絡成分を検出し、各振幅包絡成分のサンプル列を各々出力する。除算部２４３は、包絡検出部２４１が出力する振幅包絡成分の各サンプルを、包絡検出部２４２が出力する振幅包絡成分の各サンプルによって除算し、除算結果を示す各サンプルを出力する。対数変換部２４４は、除算部２４３が出力する除算結果のサンプルの対数を求め、復調結果信号として出力する。
【００１９】
ここで、帯域分割部２３０から復調部２４０に与えられる２つの埋め込み先サブバンド信号は隣接する帯域のものであるため、包絡検出部２４１および２４２から出力される各振幅包絡成分のサンプル列は、変調信号ｍ１およびｍ０による変調がなければ互いに近似した内容になる。従って、抽出装置１００の動作が埋め込み装置１００の動作に同期している場合、復調部２４０から得られる復調結果信号は、理想的には埋め込み装置１００においてシンボルの埋め込みのために発生された変調信号ｍ１またはｍ０の一方（この例では変調信号ｍ１）と同じ波形を持った信号となる。ここで、「抽出装置１００の動作が埋め込み装置１００の動作に同期している」とは、次の２つの条件が満たされていることを意味する。第１の条件は、帯域分割部２３０から出力される埋め込み先サブバンド信号がシンボル列を示す変調信号ｍ１またはｍ０により変調された区間のものであるという条件である。第２の条件は、例えば埋め込み装置１００の帯域分割部１１０および抽出装置２００の帯域分割部２３０が前掲図３（ａ）に示すような分析フィルタバンクである場合、埋め込み装置１００におけるダウンサンプラ１１２が埋め込み先サブバンド信号として出力したサンプルと同じタイミングのサンプルを抽出装置２００におけるダウンサンプラ１１２が埋め込み先サブバンド信号として出力するように、抽出装置２００におけるダウンサンプラ１１２のサンプリングタイミングが制御されているという条件である。
【００２０】
同期化制御部２５０は、同期化フェーズにおいて、キャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間を検出する装置である。本実施形態では、キャリア信号が受信され、キャリア信号のバッファ２１０への書き込みが開始されたとき、抽出装置２００は同期化フェーズの動作を開始する。この同期化フェーズでは、バッファ２１０に書き込まれたキャリア信号は、直ちに読出制御部２２０によって読み出され、帯域分割部２３０の処理対象となる。この間、同期化制御部２５０は、Ｍ個のサブバンド信号のうち電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先となっている２つの埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号を帯域分割部２３０から取得し、この取得した信号からシンボル列の埋め込み区間を示す同期信号成分を抽出する同期信号成分抽出処理を実行し、この同期信号成分抽出処理の結果に基づいて、埋め込み区間の２つの埋め込み先サブバンド信号を帯域分割部２３０に出力させるタイミング制御を行う。埋め込み装置１００における帯域分割部１１０および抽出装置２００における帯域分割部２３０がいずれも前掲図３（ａ）に示すような分析フィルタバンクである態様では、この同期化制御部２５０の処理内容は次のようなものとなる。すなわち、同期化制御部２５０は、帯域分割部２３０である分析フィルタバンクにおいて、２つの埋め込み先サブバンド信号を各々出力する２つのダウンサンプラ１１２の前段の２つの分析フィルタ１１１の出力信号から同期信号成分を抽出することにより、２つの分析フィルタ１１１の出力信号におけるシンボル列の埋め込み区間の開始点を求め、２つの分析フィルタ１１１の後段の２つのダウンサンプラ１１２が２つの分析フィルタ１１１の出力信号における埋め込み区間の開始点のサンプルを選択して出力するように２つのダウンサンプラ１１２のサンプリングタイミングを制御するのである。
【００２１】
ここで、図５を参照し、この同期化制御部２５０が行う処理の意味について説明する。図５（ａ）は、埋め込み装置１００に与えられるキャリア信号のサンプル列を、図５（ｂ）は埋め込み装置１００の帯域分割部１１０内の分析フィルタ１１１が出力するサンプル列を、図５（ｃ）は埋め込み装置１００の帯域分割部１１０が出力する埋め込み先サブバンド信号のサンプル列を示している。この例では、Ｍ＝８であり、ダウンサンプラ１１２は、分析フィルタ１１１が出力するサンプルを８個に１個の割合で選択し、埋め込み先サブバンド信号として出力している。また、図５（ｄ）は、振幅変調処理を経た埋め込み先サブバンド信号を示しており、白丸はＬレベルの変調信号により変調されたサンプル、黒丸はＨレベルの変調信号により変調されたサンプルを示す。そして、図５（ｅ）は、帯域合成部１３０である前掲図３（ｂ）の合成フィルタバンクにおいて、振幅変調処理を経た埋め込み先サブバンド信号をアップサンプラ１３１を介して受け取る合成フィルタ１３２の出力信号のサンプル列を示す。なお、図５（ｂ）〜（ｅ）では、図面が煩雑になるのを防止するため、埋め込み装置１００において２つの埋め込み先サブバンド信号のうちの一方（例えば埋め込み部１２０−１へ供給される埋め込み先サブバンド信号）に関連した信号の波形のみを図示している。図５（ｆ）は抽出装置２００に与えられるキャリア信号を、図５（ｇ）は抽出装置２００の帯域分割部２３０内の分析フィルタ１１１が出力するサンプル列を示している。また、図５（ｈ）および（ｉ）は帯域分割部２３０が出力する埋め込み先サブバンド信号のサンプル列を示すものであり、図５（ｈ）は同期化制御部２５０の処理が行われる前の埋め込み先サブバンド信号のサンプル列を、図５（ｉ）は同期化制御部２５０の処理を経て埋め込み区間に同期した状態となった埋め込み先サブバンド信号のサンプル列を各々示している。なお、図５（ｇ）〜（ｉ）では、図面が煩雑になるのを防止するため、２つの埋め込み先サブバンド信号のうちの一方（例えば包絡検出部２４１に供給される埋め込み先サブバンド信号）に関連した信号の波形のみを図示している。
【００２２】
本実施形態において、抽出装置２００は埋め込み装置１００とは全く非同期に動作する。従って、抽出装置２００の帯域分割部２３０内のダウンサンプラ１１２が分析フィルタ１１１から出力されるサンプル列の中から埋め込み先サブバンド信号のサンプルとして選択して出力するものと、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０内のダウンサンプラ１１２が埋め込み先サブバンド信号のサンプルとして出力するサンプルとが一致する保証はなく、一般的には、図５（ｈ）に示すように、両サンプルは異なったものとなる。そこで、本実施形態において同期化制御部２５０は、２つの埋め込み先サブバンド信号を出力する２つのダウンサンプラ１１２の前段の２つの分析フィルタ１１１の出力信号のサンプル列（そのうちの一方は図５（ｇ）を参照）を監視し、包絡検出部２４１に送られる埋め込み先サブバンド信号に対応したものに立ち上がりエッジが発生すると同時に包絡検出部２４２に送られる埋め込み先サブバンド信号に対応したものに立ち下がりエッジが発生するのを最初に検出したとき（図５（ｇ）では白丸から黒丸への変化点）、その立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの発生点をシンボル列の埋め込み区間の開始点とし、帯域分割部２３０内のダウンサンプラ１１２がこの埋め込み区間の開始点のサンプルを選択して出力するように２つのダウンサンプラ１１２のサンプリングタイミングを制御する。また、同期化制御部２５０は、上記立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの発生点に基づいて、バッファ２１０内のキャリア信号のサンプルのうちシンボル列の埋め込み区間の開始点のものを求める。以上の処理が終わると、抽出装置２００の動作はシンボル抽出フェーズとなる。
【００２３】
シンボル抽出フェーズにおいて、同期化制御部２５０は、同期化フェーズにおいて求めた埋め込み区間の開始点のサンプルから始まるキャリア信号のサンプル列を読出制御部２２０にバッファ２１０から読み出させ、この埋め込み区間のキャリア信号の処理を帯域分割部２３０、復調部２４０およびシンボル判定部２６０に行わせる。このとき、帯域分割部２３０内のダウンサンプラ１１２は、帯域分割部２３０内の分析フィルタ１１１が出力するサンプル列のうち、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０内のダウンサンプラ１１２が埋め込み先サブバンド信号のサンプルとして選択したものと同じタイミングのサンプルを埋め込み先サブバンド信号のサンプルとして選択するようになっている（図５（ｃ）（ｄ）および（ｉ）参照）。
【００２４】
シンボル判定部２６０は、抽出フェーズにおいて、復調結果信号から電子透かし情報を示すシンボル列を抽出する装置である。さらに詳述すると、このシンボル判定部２６０は、抽出フェーズにおいて、復調部２４０から出力される復調結果信号をシンボルフレーム長の区間に区切り、各区間毎に、復調結果信号が示すシンボルの種類を判定する。このシンボルの種類の判定方法として、復調結果信号に現れるレベル反転のタイミングのシンボルフレーム内での位置を求め、この位置がシンボルフレームの前半にあるか後半にあるかによりシンボルがビット“０”であるかビット“１”であるかを判定する方法も考えられる。しかし、復調結果信号はノイズを含むので、この方法により正確なシンボルの判定を行うのは困難である。そこで、本実施形態では、１シンボルフレーム内における復調結果信号の時間積分値を求め、この時間積分値を、復調結果信号が所定の最大値を常時維持した場合における１シンボルフレーム内の復調結果信号の時間積分値によって除算することによりデューティ比を算出し、このデューティ比が５０％よりも低いか高いかにより、復調結果信号が示すシンボルがビット“０”であるかビット“１”であるかを判定する。そして、復号器２７０は、このシンボル判定部２６０によって判定された一連のシンボルを電子透かし情報に変換する。
以上が本実施形態の詳細である。
【００２５】
本実施形態によれば、シンボルを示す変調信号自体がシンボルの開始点を示す同期信号成分を含んでいるので、抽出装置２００側では、埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号から同期信号成分に対応した成分を検出することにより、キャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間を特定するとともに帯域分割部２３０の動作をシンボル列の埋め込み区間に同期させ、直ちにキャリア信号からシンボル列を抽出する処理を開始することができる。従って、本実施形態によれば、抽出装置２００側においてキャリア信号が受信されてからシンボル列が抽出されるまでの時間を短くすることができるという効果がある。また、シンボル列の埋め込み区間を求めるための演算量が少なくて済むので、抽出装置２００を小規模なものにすることができる。また、本実施形態によれば、シンボル埋め込みのための変調信号として、特許文献１に開示されているような正弦波ではなく、２相の矩形波を採用している。そして、本実施形態において２相の変調信号として採用している２相の矩形波は、シンボルの開始を示すタイミングに立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組を有しており、これが同期信号成分としての役割を果たす。従って、本実施形態によれば、変調信号波形が正弦波等である場合に比べて、抽出装置２００側における埋め込み区間の検出の時間精度を高めることができる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明には、他にも各種の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００２７】
（１）変調信号生成部１５０が生成する変調信号ｍ１およびｍ０には、図６（ａ）〜（ｅ）に例示するように、各種の態様が考えられる。図６（ａ）に示すものは、上記実施形態において変調信号生成部１５０が生成した変調信号ｍ１およびｍ０である。これは他との対比のために掲げた。
【００２８】
図６（ｂ）に示す変調信号ｍ１およびｍ０は、ほぼ逆相関係にあるが、両者の間に微妙に位相ずれがあり、変調信号ｍ１の立ち上がりエッジ（立ち下がりエッジ）から極短い時間だけ遅れて変調信号ｍ０が立ち下がる（立ち上がる）。この態様においても、上記実施形態と同様な効果が得られる。また、この態様によれば、時間軸上において変調信号ｍ１およびｍ０のエッジが揃っていないので、シンボル列の埋め込まれたキャリア信号が音として放音されたときの聴感への影響を緩和できることが期待される。
【００２９】
図６（ｃ）に示す変調信号ｍ１およびｍ０は、シンボルフレームの開始点に鋭い立ち上がりエッジおよび鋭い立ち下がりエッジを有しているが、シンボルフレームの途中では、緩やかなスロープを描いてレベル反転している。シンボルフレームの開始点におけるエッジは、同期信号成分としての役割を果たすものであるため、埋め込み区間の検出精度を高めるためにも、時間軸上において局所的であることが求められる。従って、シンボルフレームの開始点におけるエッジは鋭いエッジとなっている。これに対し、シンボルフレームの途中のレベル反転の位置は、１シンボルフレーム内においてビット“１”とビット“０”を表現し分ける程度の精度があれば足りる。そこで、この態様では、シンボルフレームの途中でのレベル反転は緩やかなスロープを描いて行わせ、シンボル列の埋め込まれたキャリア信号が音として放音されたときの聴感への影響の緩和を図っているのである。
【００３０】
図６（ｄ）に示す態様では、同期信号成分としての役割を果たす変調信号ｍ１の立ち上がりエッジおよび変調信号ｍ０の立ち下がりエッジがシンボルフレームの開始タイミングから所定の遅延時間を経て発生している。この態様では、同期化フェーズにおいて、帯域分割部２３０から取得した信号に立ち上がりエッジ（同期信号成分に対応した成分）が現れたとき、同期化制御部２５０は、この立ち上がりエッジの検出点から上記遅延時間相当分だけ遡った時点を埋め込み区間の開始点とし、抽出フェーズでの処理に移行する。
【００３１】
（２）シンボル列の埋め込み区間の検出をより正確なものにするために、埋め込み先サブバンド信号の生成過程において発生する信号から同期信号成分が複数回に亙って検出され、かつ、それらの間隔がシンボルフレームに相当する長さであることが確認されたときに、最初の同期信号成分の検出位置をシンボル列の埋め込み区間の開始点と判断するようにしてもよい。
【００３２】
（３）上記実施形態において、抽出装置２００では、ダウンサンプラ１１２の前段の分析フィルタ１１１が出力するサンプル列をエッジ検出の対象にしたが、エッジ検出の時間精度に関する要求が厳しくない場合には、ダウンサンプラ１１２に通常のダウンサンプリング比Ｍ（抽出フェーズにおけるダウンサンプリング比）よりも小さなダウンサンプリング比Ｍでのダウンサンプリングを行わせ、この結果得られるサブバンド信号（抽出フェーズにおいて帯域分割部２３０から出力されるサブバンド信号よりもサンプルレートの低いサブバンド信号）をエッジ検出の対象としてもよい。
【００３３】
（４）上記実施形態において同期化制御部２５０は、帯域分割部２３０である分析フィルタバンクにおいて、２相の埋め込み先サブバンド信号を出力する各ダウンサンプラ１１２の前段の各分析フィルタ１１１の各出力信号に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを検出した。しかし、このようにする代わりに、次の処理を同期化制御部２５０に行わせるようにしてもよい。まず、同期化制御部２５０は、帯域分割部２３０から出力される２相の埋め込み先サブバンド信号あるいは包絡検出部２４１および２４２から出力される２相の埋め込み先サブバンド信号の包絡成分を監視し、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを検出する。そして、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組を検出した場合にその検出箇所に対応したキャリア信号のサンプルを求め、このサンプルよりも所定サンプル数だけ前に読み出し開始位置を設定して、バッファ２１０からのサンプルの読み出しおよびサンプルの帯域分割部２３０への供給を開始する。そして、この段階では、同期化制御部２５０は、上記実施形態と同様、帯域分割部２３０内において、２相の埋め込み先サブバンド信号を出力する各ダウンサンプラ１１２の前段の各分析フィルタ１１１の各出力信号に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを検出し、その検出点をシンボル列の埋め込み区間の開始点として特定するのである。この態様において、同期化制御部２５０が埋め込み区間の開始点を求めるために監視する埋め込み先サブバンド信号のサンプル数と分析フィルタ１１１の出力信号のサンプル数との総和は、上記実施形態において同期化制御部２５０が埋め込み区間の開始点を求めるために監視する分析フィルタ１１１の出力信号のサンプル数よりも少なくなる。従って、同期化制御部２５０の演算量を減らすことができる。
【００３４】
（５）上記実施形態では、帯域分割部１１０および２３０を分析フィルタバンクにより構成し、帯域合成部１３０を合成フィルタバンクにより構成した。しかし、帯域分割部１１０および２３０としてＦＦＴにより帯域分割を行うものを採用し、帯域合成部１３０として逆ＦＦＴにより帯域合成を行うものを採用してもよい。以下、図７を参照し、この態様の動作例を説明する。
【００３５】
この態様において、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０は、例えば次のようにしてキャリア信号の帯域分割を行う。まず、帯域分割部１１０は、キャリア信号のサンプル列を所定個数のサンプルからなる複数のブロックに区切る。ここで、１ブロック当たりのサンプル数をＮ個とした場合、例えば、Ｎ／２サンプルずつ位相がずれ、時間軸上において互いにオーバラップしたブロックに分割することが好ましい。次に、帯域分割部１１０は、分割したブロック毎に、所定の窓関数を乗算し、この窓関数乗算後のブロックのサンプル列にＦＦＴを施し、複数の帯域に各々対応した複数のスペクトル係数を算出する。これらの各スペクトル係数がサブバンド信号となる。埋め込み装置１００では、これらのサブバンド信号のうちの２つの帯域のサブバンド信号がシンボル列を示す変調信号を用いた振幅変調の対象となる。図７の上段に示すサブバンド信号のサンプル列において、最後の２行のサブバンド信号が埋め込み先サブバンド信号であり、白丸はＬレベルの変調信号により変調されたサンプル、黒丸はＨレベルの変調信号により変調されたサンプルである。この変調を受けたサブバンド信号と他のサブバンド信号が逆ＦＦＴが施された後に合成され、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号として抽出装置２００に供給される。
【００３６】
ここで、抽出装置２００側において、シンボル列を示す変調信号をキャリア信号から正常に取り出すためには、キャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間の開始点が特定されることに加えて、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０がキャリア信号を複数のブロックに区切った区切り位置と同じかそれに極めて近い区切り位置において、キャリア信号を複数のブロックに区切るように、帯域分割部２３０のタイミング制御が行われなければならない。そこで、同期化フェーズにおいて帯域分割部２３０は、同期化制御部２５０による制御の下、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０がキャリア信号を複数のブロックに区切るときのブロック間の位相差よりも、ブロック間の位相差を小さくして、キャリア信号を複数のブロックに区分し、ブロック毎に窓関数の乗算およびＦＦＴを行ってサブバンド信号への分割を行う。図７に示す例では、ブロックサイズがＮサンプルである場合において、帯域分割部２２０は、キャリア信号をＮ／８サンプルずつ位相がずれたブロックに区分し、ブロック毎に窓関数の乗算およびＦＦＴを行ってサブバンド信号を生成している。
【００３７】
この間、同期化制御部２５０は、帯域分割部２３０から出力されるサブバンド信号のうち２つの帯域の埋め込み先サブバンド信号の振幅包絡成分を監視し、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを検出する。そして、同期化制御部２５０は、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組の検出タイミングに基づいて、キャリア信号におけるシンボル列の埋め込み区間を特定するとともに、キャリア信号における適切なブロックの区切り位置を求める。例えば立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組がシンボルの開始点を示す場合、キャリア信号のブロック毎のＦＦＴにおいて、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの組に位置しているサブバンド信号のサンプル（図７に示す例では、白丸から黒丸への遷移と黒丸から白丸への遷移が起こっている区間内の遷移後の黒丸と白丸に相当する２個のサンプル）を算出するのに用いたブロックの開始点を埋め込み区間の開始点と判定する。そして、この埋め込み区間の開始点以降にＮ／２サンプル間隔で並んだ区切り位置を適切なブロックの区切り位置とする。
【００３８】
そして、抽出フェーズにおいて、同期化制御部２５０は、同期化フェーズにおいて求めたシンボル列の埋め込み区間のキャリア信号をバッファ２１０から帯域分割部２３０に供給させるとともに、同期化フェーズにおいて求めた適切な区切り位置においてキャリア信号をブロックに区切るように帯域分割部２３０のタイミング制御を行い、サブバンド信号からシンボル列を抽出させるのである。この抽出フェーズでは、帯域分割部２３０は、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０と同様、各々Ｎサンプルからなり、Ｎ／２サンプルずつ位相がずれて時間軸上においてオーバラップした複数のブロックに区分し、ブロック毎にサブバンド信号への分割を行う。これは、帯域分割部２３０から出力されるサブバンド信号のサンプルレートを減らし、復調部２４０やシンボル判定部２６０の演算量を減らすためである。
【００３９】
この態様にも、上記（４）の態様のような変形を加えてもよい。すなわち、抽出フェーズにおいて、埋め込み区間の大雑把な位置が分かるまでは、帯域分割部２３０は、キャリア信号をＮ／２サンプルずつ位相がずれて時間軸上においてオーバラップした複数のブロックに区分し、サブバンド信号への分割を行い、同期化制御部２５０は、２つの埋め込み先サブバンド信号に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを待つ。そして、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組を検出した場合に、その検出箇所に対応したキャリア信号のサンプルを求め、このサンプルよりも所定サンプル数だけ前に読み出し開始位置を設定して、バッファ２１０からのサンプルの読み出しおよびサンプルの帯域分割部２３０への供給を開始する。そして、この段階では、同期化制御部２５０は、帯域分割部２３０に、例えばＮ／８サンプルずつ位相差を持った複数のブロックにキャリア信号を区分させ、サブバンド信号へ分割を行わせる。そして、帯域分割部２３０から出力される２相の埋め込み先サブバンド信号に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの組が現れるのを検出し、その検出点をシンボル列の埋め込み区間の開始点および適切なブロックの区切り位置として特定するのである。
【００４０】
（６）上記実施形態では、シンボルフレームの途中における変調信号のレベル反転位置の候補を２種類設け、これらの中からレベル反転位置を選択することにより２値のシンボルを変調信号により表現した。しかし、変調信号のレベル反転位置の候補を３種類以上設け、これらの中からレベル反転位置を選択することにより３値以上のシンボルを変調信号により表現してもよい。
【００４１】
（７）上記実施形態では、デジタル信号処理により電子透かし情報のキャリア信号への埋め込み処理およびキャリア信号からの電子透かし情報の抽出処理を行った。しかし、埋め込み処理および抽出処理の全部または一部をアナログ信号処理に置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における帯域分割部１１０の一例である分析フィルタバンクと、帯域合成部１３０の一例である合成フィルタバンクの構成を例示するブロック図である。
【図４】同実施形態において変調信号生成部１５０が生成する変調信号ｍ１およびｍ０の波形を例示する図である。
【図５】同実施形態における同期化制御部２５０の処理内容を説明する図である。
【図６】変調信号ｍ１およびｍ０の各種の例を示す図である。
【図７】この発明の他の実施形態である埋め込み装置１００および抽出装置２００の動作例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００……埋め込み装置、２００……抽出装置、１１０，２３０……帯域分割部、１２０−１，１２０−２……埋め込み部、１３０……帯域合成部、１４０……符号化器、１５０……変調信号生成部、１５１……波形メモリ、１５２……波形読出部、２１０……バッファ、２２０……読出制御部、２４０……復調部、２４１，２４２……包絡検出部、２４３……除算部、２４４……対数変換部、１１１……分析フィルタ、１１２……ダウンサンプラ、１３１……アップサンプラ、１３２……合成フィルタ、１３３……加算器、２５０……同期化制御部、２６０……シンボル判定部、２７０……復号器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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