(57)【要約】  【課題】  周波数変換後の係数を操作する度合いがある程度大きくなった場合においても、音質への影響を極力抑えることのできるオーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法および検出方法を提供することにある。  【解決手段】  あるフレームＮのＭＤＣＴ係数の中の２つの係数Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］とＣ［ｙ，ｉ，Ｎ］を抽出し、埋め込むべき情報をＥ［ｉ，Ｎ］を埋め込む。この時、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］であればＥ［ｉ，Ｎ］＝０が、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］であればＥ［ｉ，Ｎ］＝１が埋め込まれたすると、例えば“０”を埋め込みたい時に、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］であればＣ［ｙ，ｉ，Ｎ］を操作して、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］が成り立つようにする。この時、隣のフレームの対応する係数に、逆の操作をして、フレームＮを操作したことによる音質への影響を打ち消す。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法であって、
時間領域のある単位時間毎に区切られたディジタルオーディオ信号（以下、「フレーム」と呼ぶ）を周波数領域の信号に変換し、
該周波数領域の信号中の予め決められた信号値の組の大小により電子透かし情報を埋込み、
該電子透かし情報を埋め込むために前記信号値を操作した場合には、隣接するフレームに逆の操作を加えることを特徴とする電子透かし埋込み方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子透かし埋込み方法において、
前記周波数領域信号変換として、ＭＤＣＴを適用することを特徴とする電子透かし埋込み方法。
【請求項３】
オーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法であって、
ＭＤＣＴを利用した符号化であるＭＰ３あるいはＡＡＣ等に対して、フレームの量子化されたＭＤＣＴ係数中の予め決められた信号値の組の大小により電子透かし情報を埋込み、
該電子透かし情報を埋め込むために前記信号値を操作した場合には、隣接するフレームに逆の操作を加えることを特徴とする電子透かし埋込み方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの電子透かし埋込み方法において、
１つのフレームにつき、１又は複数の電子透かし情報を埋め込むことを特徴とする電子透かし埋込み方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの電子透かし埋込み方法により埋め込まれた電子透かし情報を検出する方法であって、
電子透かし情報を埋め込まれたフレームの中の予め決められた信号値の組を抽出し、
該信号値の大小により、電子透かし情報を検出することを特徴とする電子透かし情報の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法および検出方法に関し、特に音質を殆ど劣化させることなくオーディオ信号に電子透かしを埋め込めかつ検出できるオーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オーディオ信号に電子透かしを埋め込む技術はいくつか検討されているが、多くはスペクトル係数（周波数成分）を操作するものである。特に、MP3、AAC等のオーディオ符号化で用いられるＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）係数を操作する方法が多い。例えば、予め決められたスペクトル係数（ＭＤＣＴ係数）にｓ（任意の正数）を加えるなどの操作をして電子透かしデータを埋め込むのが一般的な方法である。
【０００３】
また、ｓ、−ｓで構成される擬似乱数（ＰＮ）系列からなるオーディオ信号を作成し、これをいくつかのサンプル毎に領域分けし、その領域毎に埋め込むビットが“１”の時はそのまま、“０”の時は符号を反転させて周波数変換し、それを元のオーディオ信号を周波数変換したものに加算することで、電子透かしデータを埋め込む方法がある。ここで、ｓは透かしの強度を表す。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、周波数変換後の２つの係数の大小に着目し、該大小関係に“０”、“１”の情報を割り当てる、また必要に応じて一方の係数にｓを加える等の操作をして“０”、“１”の情報を割り当てることにより、電子透かしデータを埋め込む方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４３３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記されている方法では、周波数変換後の係数を操作する度合い、つまり前記透かしの強度を表すｓを大きくすると、その度合いが大きい程透かしの検出確率は高くなるものの、音質に大きな影響を及ぼすことになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数変換後の係数を操作する度合いがある程度大きくなった場合においても、音質への影響を極力抑えることのできるオーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法および検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明は、オーディオ信号に対する電子透かし埋込み方法であって、時間領域のある単位時間毎に区切られたディジタルオーディオ信号（以下、フレームと呼ぶ）を周波数領域の信号に変換し、該周波数領域の信号中の予め決められた信号値の組の大小により電子透かし情報を埋込み、該電子透かし情報を埋め込むために前記信号値を操作した場合には、隣接するフレームに逆の操作を加えるようにした点に第１の特徴がある。
【０００８】
また、前記電子透かし埋込み方法により埋め込まれた電子透かし情報を検出する方法であって、電子透かし情報を埋め込まれたフレームの中の予め決められた信号値の組を抽出し、該信号値の大小により、電子透かし情報を検出するようにした点に第２の特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オーディオ信号の音質を殆ど劣化させることなく、透かし情報を埋め込むことができるようになる。
【００１０】
また、容易に透かし情報を検出して、ディジタルオーディオファイルの正当性の確認、著作権者等の確認をすることができるようになる。
【００１１】
また、ＭＰ３、ＡＡＣ等の圧縮が施されたファイルへの埋込み、検出は、信号の分割およびＭＤＣＴ変換などの周波数変換をする必要がないから、高速に実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【００１３】
原信号ａであるディジタルオーディオ信号は分割部１で、時間領域のある単位時間毎に区切られる。この区切られたディジタルオーディオ信号を、原信号のフレームと呼ぶ。ＭＤＣＴ部２は、２個のフレーム（第１フレーム、第２フレーム）に対して、１フレームずつシフトさせてＭＤＣＴ変換、つまり周波数領域の信号への変換を行う。ＭＤＣＴ部２からは、ＭＤＣＴ係数列ｂが出力される。
【００１４】
埋込み処理部３は、ＭＤＣＴ変換された各フレームから任意の組の係数ペア（対）を抽出し、そのペアの一方の係数と他方の係数の大小により、電子透かし情報“１”または“０”を割り振る。一方、次のフレームには電子透かし情報は割り振らず、前のフレームが電子透かし情報の埋込みのために操作されている場合には、この操作を打ち消すまたは相殺する操作をする。なお、該埋込み処理部３の詳細は、図２および図３を参照して後述する。ＩＭＤＣＴ部４は、電子透かし情報を埋め込まれたディジタルオーディオ信号を逆ＭＤＣＴ変換して出力する。
【００１５】
次に、前記埋込み処理部３の機能あるいは動作を、図２および図３を参照して説明する。
【００１６】
原信号ａは、図３に示されているように、２個のフレームに対して１フレームずつずらして、すなわちＮおよびＮ＋１、Ｎ＋１およびＮ＋２、・・・を組として、ＭＤＣＴ変換される。なお、このように２個のフレームを１組として、かつ１フレームずつシフトさせてＭＤＣＴ変換するのは、各フレームの境界部において、ＭＤＣＴ変換により不連続にならないようにするためである。
【００１７】
埋込み処理部３は、ＭＤＣＴ係数の各フレームから、ペア（１対）の係数Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］、Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］を抽出する。ここに、ｘ、ｙはフレーム内の係数の位置，ｉはペアの番号、Ｎはフレームの番号を示す。なお、以下では説明を簡単にするために、一つのペア（ｉ＝１）とするが、これに限定されず複数のペアであってもよい。
【００１８】
本発明では、埋め込むべき情報をＥ［ｉ，Ｎ］とした場合、該Ｅ［ｉ，Ｎ］と係数Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］、Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］との関係は、下記の式１のように約束する。
Ｅ［ｉ，Ｎ］＝０  （Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］の時）
＝１  （Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］の時）
・・・（式１）
【００１９】
図２において、ステップＳ１では、フレーム番号を表す数（Ｎとする）を１と置く。ステップＳ２では、フレームＮからＭＤＣＴ係数Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］とＣ［ｙ，ｉ，Ｎ］を抽出する。ステップＳ３では、埋め込むべき情報が“０”であるか“１”であるか判断される。“０”であれば、ステップＳ４に進み、“１”であれば、ステップＳ５に進む。
【００２０】
ステップＳ４では、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］が成立するか否かの判断がなされる。この判断が肯定の場合には、フレームＮの係数に操作を施す必要がないので、ステップＳ６に進んで単にＮを１だけインクリメントする。一方、前記ステップＳ４の判断が否定の時には、ステップＳ７に進んで、Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］←Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］−ｓの操作をして、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］が成立するようにする。ステップＳ８では、Ｎを１だけインクリメントする。
【００２１】
ステップＳ５では、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］が成立するか否かの判断がなされる。この判断が肯定の場合には、フレームＮの係数に何らの操作を施すことなく、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５の判断が否定の時には、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］←Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］−ｓの操作をして、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］が成立するようにする。
【００２２】
以上のことにより、フレームＮには、“０”または“１”の情報が埋め込まれたことになる。
【００２３】
次に、フレームＮで前記ステップＳ７またはＳ９の操作が行われた場合には、次のフレームＮ＋１で、この操作を打ち消すまたは相殺する処理が行われる。すなわち、ステップＳ１１では、Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ＋１］が抽出され、Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ＋１］←Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ＋１］＋ｓの操作がなされる。また、ステップＳ１３では、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ＋１］←Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ＋１］＋ｓの操作がなされる。この操作により、フレームＮで行った操作は、フレームＮ＋１の逆操作によりほぼ打ち消され、音質の劣化を防止することができるようになる。
【００２４】
ステップＳ１５では、Ｎはさらにインクリメントされ、前記ステップＳ２に戻る。その後は、前記ステップＳ２〜Ｓ１５の動作が繰り返し行われる。
【００２５】
図３は、図２の処理を、分かりやすく表したものであるので、説明を省略する。
【００２６】
なお、前記した実施形態では、フレームＮとＮ＋１とでは、同じ位置ｘ、ｙのペアｉを用いて、フレームＮでの操作を相殺したが、本発明はこれに限定されず、フレームＮ＋１においては位置ｘ、ｙの近傍の位置のペアであってもよい。
【００２７】
また、前記実施形態では、１フレームに１個の透かし情報を埋め込むようにしたが、１フレーム当たりのペアの数を複数、例えば２（ｉ＝２）にすれば、１フレーム当たり複数個、例えば２個の透かし情報を埋め込むことができるようになる。この場合、ペアに操作がされている場合には、隣のフレームのそれぞれ対応するペアの係数に逆の操作をして、操作による影響を打ち消すようにする。
【００２８】
次に、ＭＤＣＴを利用した符号化であるＩＳＯ  ＭＰＥＧ−１／２  Ｌａｙｅｒ３（いわゆるＭＰ３）、あるいはＡＡＣ等に対して電子透かし埋込みを行う際には、オーディオ信号を完全に復号する必要がなく、必要なＭＤＣＴ係数を復号して上記の方法により操作すればよい。つまり、オーディオ信号がＭＰ３あるいはＡＡＣ等で符号化されている場合には、前記のように、単位時間毎に分割し、ＭＤＣＴ変換する処理を省き、量子化したＭＤＣＴ係数に直接電子透かし情報を、前記の要領で埋め込むことができる。
【００２９】
次に、前記のようにして埋め込まれた透かし情報を検出する処理を、図４を参照して説明する。
【００３０】
透かし情報を埋め込まれた原信号ｐは、図３の場合と同様に、２個のフレームに対して１フレームずつずらして、すなわちＮおよびＮ＋１、Ｎ＋１およびＮ＋２、・・・を組として、ＭＤＣＴ変換を行う。次いで、透かし情報を埋め込まれたフレームのＭＤＣＴ係数Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］とＣ［ｙ，ｉ，Ｎ］を抽出し、両者の大小関係を調べ、前記式（１）に基づいて、電子透かしデータＥ［ｉ，Ｎ］の抽出を行う。すなわち、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］≧Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］であれば、透かし情報は“０”、Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］＜Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］であれば、“１”と判断する。この処理を、透かし情報を埋め込まれたフレームの全てのペア（Ｃ［ｘ，ｉ，Ｎ］，Ｃ［ｙ，ｉ，Ｎ］）に対して行う。なお、埋込み処理の際には、隣接するフレームの変数の操作を行ったが、該検出処理においては、このような操作を一切する必要がないことは明らかである。
【００３１】
したがって、容易に透かし情報を検出して、ディジタルオーディオファイルの正当性の確認、著作権者等の確認をすることができるようになる。
【００３２】
次に、ＭＤＣＴを利用した符号化であるＩＳＯ  ＭＰＥＧ−１／２  Ｌａｙｅｒ３（いわゆるＭＰ３）、あるいはＡＡＣ等に対して電子透かし情報を検出する際には、完全に復号する必要がなく、必要なＭＤＣＴ係数を復号して上記の方法により透かし情報を検出すればよい。
【００３３】
このように、ＭＰ３、ＡＡＣ等の圧縮が施されたファイルへの埋込み、検出は、信号の分割およびＭＤＣＴ変換などの周波数変換をする必要がないから、高速に実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の処理の概要を示すブロック図である。
【図２】透かし情報埋込処理の一実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３】透かし情報埋込処理の説明図である。
【図４】透かし情報検出処理の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・分割部、２・・・ＭＤＣＴ部、３・・・埋込み処理部、４・・・ＩＭＤＣＴ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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