(57)【要約】      （修正有）【課題】アナログ・ビデオ信号が通るさまざまなチャネルの特性の結果として遭遇するひずみのゆえに伝送されたウォーターマーキングされたデータが正確に受信されることを保証する。【解決手段】アナログ形式で伝送されるビデオのウォーターマーキングは、刻印される追加データのビットを少なくとも部分的に担持するのに使用されるビデオの走査線のセグメントの一部であるクロミナンス成分の少なくとも一部のそれぞれに、ａ）周期的に変化する対蹠的な波形の値と、ｂ）刻印される追加ウォーターマーク・データのビットを表す値と、ｃ）任意選択として、追加ウォーターマーク・データが追加される点でのイメージのローカル・ビジネスを表す重み付け値との積を加算するためにアナログ信号のディジタル版を処理することによって達成される。【選択図】図１
2006115493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
追加ウォーターマーキング・データの各単位を表す値を、ビデオ信号のクロミナンス成分の１つの選択されたクロミナンス部分に加算するデータ加算器であって、前記値は、周期的に変化する対蹠的波形の関数である、データ加算器
を含む、前記ビデオ信号内に前記追加ウォーターマーキング・データを埋め込む装置。
【請求項２】
前記追加情報の単一単位を表す前記クロミナンス成分の前記１つのそれぞれは、クロミナンス成分の複数のグループの１つのメンバであり、前記グループのそれぞれは、前記ビデオ信号の異なる走査線上の類似する位置にある、請求項１に記載の発明。
【請求項３】
加算される前記値のそれぞれは、ａ）前記周期的に変化する対蹠的波形の値と、ｂ）前記ビデオ信号に埋め込まれつつある前記追加情報の前記単位の値を表す値との積である、請求項１に記載の発明。
【請求項４】
前記ビデオ信号に埋め込まれつつある前記追加情報の前記単位を表す前記値は、前記クロミナンス成分が属する前記ビデオ信号の走査線番号の関数である、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
前記ビデオ信号に埋め込まれつつある前記追加情報の前記単位を表す前記値は、値１および−１を使用することによって表される、請求項３に記載の発明。
【請求項６】
前記クロミナンス部分に加算される前記値のそれぞれは、ａ）前記周期的に変化する対蹠的波形の値と、ｂ）刻印される前記追加ウォーターマーキング・データの前記単位を表す値と、ｃ）重み付け値との積の関数である、請求項１に記載の発明。
【請求項７】
前記クロミナンス成分のそれぞれについて、そのクロミナンス部分のどれが、人間の視覚系によって実質的に知覚可能なアーチファクトを導入せずに値の変化によりよく耐え得るかを判定するカラー選択ユニットをさらに含む、請求項１に記載の発明。
【請求項８】
前記追加ウォーターマーキング・データが前記ビデオ信号に埋め込まれる前に、前記追加ウォーターマーキング・データをインターリーブするブロック・インターリーバをさらに含む、請求項１に記載の発明。
【請求項９】
前記追加ウォーターマーキング・データが前記ビデオ信号に埋め込まれる前に、前記追加ウォーターマーキング・データをチャネル符号化するチャネル符号化器をさらに含む、請求項１に記載の発明。
【請求項１０】
前記追加ウォーターマーキング・データに、特定のユーザに属するものとしてフレームを識別するシーケンスを追加するシーケンス追加器をさらに含む、請求項１に記載の発明。
【請求項１１】
前記データ加算器は、前記値の前記それぞれを、クロミナンス成分の前記１つのそれぞれの多くとも１つのクロミナンス部分に加算し、前記装置は、さらに、
少なくとも、前記クロミナンス成分の前記１つの未修正クロミナンス部分と、前記クロミナンス成分の前記１つの前記変更されたクロミナンス部分とを多重化するマルチプレクサ
を含む、請求項１に記載の発明。
【請求項１２】
前記データ加算器は、さらに、対蹠的ビット・マッパーを含む、請求項１に記載の発明。
【請求項１３】
前記データ加算器は、さらに、前記クロミナンス成分の前記１つの前記選択されたクロミナンス部分のそれぞれが視覚的アーチファクトが生じる可能性を最小にしながら持続できる変化の量を判定するテクスチャ・マスキング・ユニットを含み、前記データ加算器は、前記クロミナンス部分に前記量を超えずに加算する、請求項１に記載の発明。
【請求項１４】
ウォーターマーキングされたビデオ信号からウォーターマーク・データを抽出するのに使用される方法であって、前記ウォーターマーク・データの１単位は、前記ビデオ信号の少なくとも第１走査線上のクロミナンス成分の少なくとも第１グループ内で担持され、前記グループは、少なくとも２つのサブグループを含み、
前記サブグループのそれぞれのクロミナンス成分の過半数について前記ウォーターマーク・データを担持する可能性が高いクロミナンス部分の表示を展開する工程と、
サブグループ内のすべてのクロミナンス成分の前記示されたクロミナンス部分と、周期的に変化する対蹠的波形との間の相関値を展開する工程と
を含む方法。
【請求項１５】
前記第１走査線のグループ積分された値を作るために、前記サブグループのそれぞれの前記展開された相関値を積分する工程をさらに含む、請求項１４に記載の発明。
【請求項１６】
前記ウォーターマーク・データの前記単位は、前記第１グループと類似する水平位置に位置するが前記ビデオ信号の第２走査線上のクロミナンス成分の少なくとも第２グループでも担持され、前記方法は、さらに、第１走査線差を展開するために、前記第１走査線の前記グループ積分された値と前記第２グループについて展開されたグループ積分された値との間の差を展開する工程を含む、請求項１５に記載の発明。
【請求項１７】
組み合わされた走査線差を作るために、前記第１走査線差を、前記第１グループと類似する水平位置に位置するが第３走査線および第４走査線上のグループのクロミナンス成分について展開された第２走査線差と組み合わせる工程をさらに含む、請求項１６に記載の発明。
【請求項１８】
前記組み合わされた走査線差をソフト・ビット出力として供給する工程をさらに含む、請求項１７に記載の発明。
【請求項１９】
組み合わせる工程は、さらに、
重み付き第１走査線差を展開するために、前記第１走査線差に重みをかける工程と、
重み付き第２走査線差を展開するために、前記第２走査線差に重みをかける工程と、
重み付き組み合わされた走査線差を展開するために、前記重み付き第１走査線差と前記重み付き第２走査線差を組み合わせる工程と
を含む、請求項１７に記載の発明。
【請求項２０】
ウォーターマーキングされたビデオ信号からウォーターマーク・データの単位を抽出するのに使用される受信器であって、前記ウォーターマーク・データの単位は、前記ビデオ信号の少なくとも第１走査線上のクロミナンス成分の少なくとも第１グループ内で担持され、前記グループは、複数のサブグループを含み、
前記サブグループのそれぞれのクロミナンス成分の過半数について前記ウォーターマーク・データを担持する可能性が高いクロミナンス部分の表示を展開するカラー選択ユニットと、
サブグループ内のすべてのクロミナンス成分の前記示されたクロミナンス部分と周期的に変化する対蹠的波形とを相関させることによって展開されるサブグループ相関値を出力として供給する相関器と
を含む受信器。
【請求項２１】
クロミナンス成分を有する前記ビデオ信号の版を、前記版が４−２−２フォーマットであるが４−２−２クロミナンス成分ごとに１つの輝度値だけを有するかのように展開するデマルチプレクサおよびデシメータをさらに含む、請求項２０に記載の発明。
【請求項２２】
前記グループのすべての前記サブグループの各サブグループ相関値を積分し、グループ積分された値を出力として供給するグループ積分器をさらに含む、請求項２０に記載の発明。
【請求項２３】
前記第１ビデオ走査線の前記グループ積分された値と、同一の水平位置だが第２ビデオ走査線上のグループのグループ積分された値との間の差を展開する減算器をさらに含む、請求項２２に記載の発明。
【請求項２４】
同一の水平位置だが第２ビデオ走査線上のグループの前記グループ積分された値を保管し、これを前記減算器に供給するメモリをさらに含む、請求項２３に記載の発明。
【請求項２５】
前記差と、前記第１グループと同一水平位置だが第３ビデオ走査線および第４ビデオ走査線のめいめいの１つにある２つの他のグループについて展開された少なくとも１つの他の差とを組み合わせる可変重みコンバイナをさらに含む、請求項２３に記載の発明。
【請求項２６】
前記受信器は、ウォーターマーク・データの前記単位のそれぞれの表現をソフト・ビット値として供給する、請求項２０に記載の発明。
【請求項２７】
前記ソフト・ビットの順序を再配置するデインターリーバをさらに含む、請求項２６に記載の発明。
【請求項２８】
前記ソフト・ビットをハード・ビットに変換するチャネル復号器をさらに含む、請求項２６に記載の発明。
【請求項２９】
フレーム内の前記ウォーターマーク・データの前記単位が指定されたコードに対応するかどうかを判定するシーケンス・プロセッサをさらに含む、請求項２６に記載の発明。
【請求項３０】
ビデオ信号内に追加ウォーターマーキング・データを埋め込む方法であって、前記ビデオ信号のクロミナンス成分の１つに前記追加ウォーターマーキング・データの各単位を表す値を組み込む工程を含み、前記値は、周期的に変化する対蹠的波形の関数である、方法。
【請求項３１】
その中に追加情報を含むビデオ信号であって、前記追加情報の少なくとも１単位が、少なくとも、周期的に変化する対蹠的波形の関数である第１値として表されることを特徴とし、前記第１値は、前記ビデオ信号の第１走査線上のクロミナンス成分の少なくとも第１グループの１つに組み込まれる、ビデオ信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号として伝送されるビデオのウォーターマーキングの技術に関し、具体的には、ビデオ情報に追加情報を含めることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ信号のウォーターマーキングは、一般に、ビデオ自体に追加情報を含めることである。これは、ビデオのソースの埋め込まれた識別を提供し、どこでどれだけの時間の間ビデオが再生されたかを追跡し、ビデオを介して補助デバイスに情報を伝えるのに有用である可能性がある。ビデオ信号にウォーターマーキングする従来技術の技法は、通常、ビデオの輝度を使用して追加情報を担持することによって、ビデオ自体にアナログ・フォーマットで追加情報を符号化した。しかし、人間の視覚系は、輝度信号に非常に敏感であり、したがって、ウォーターマーキングされた信号を見る人は、追加情報のビット・レートをある点を超えて、たとえば１２０ビット毎秒を超えて増やす試みがある時に、追加情報を伝えるためにビデオ信号に対して行われた変更によって引き起こされるひずみを簡単に知覚する。したがって、ビデオ信号のウォーターマーキングの従来の技法は、ある応用例で成功を有したが、そのような成功は、追加情報を担持するビデオ信号を見る人によって知覚可能なひずみなしで達成される極端に低いビット・レートによって制限されてきた。
【０００３】
その全体を本明細書に示されているかのように参照によって組み込まれている、以前に出願した米国仮出願第１０／３４２７０４号で、本発明人は、共同発明者と共に、人間の視覚系が、輝度よりクロミナンスにはるかに鈍感であることを理解した。したがって、本発明人は、輝度信号ではなくビデオ信号のクロミナンス成分にウォーターマーキング信号の追加情報を挿入する、ビデオ信号にディジタル・ウォーターマーキングするシステムを開発した。したがって、追加情報は、ビデオ信号のクロミナンス成分に「刻印」される。有利なことに、特に、追加情報が、従来技術による知覚可能なひずみなしで達成可能なものより高いビット・レートを有する時に、クロミナンス成分に大きいひずみがある場合があるが、それでも、そのようなひずみは、適当に管理されるならば、人間の視覚系によって検出されない。したがって、従来技術によって達成可能なものと比較して、より高いビット・レートを有することができ、たとえば、１５０ビット毎秒を超えるビット・レートを達成することができる。さらに有利なことに、追加データをウォーターマーキングされたビデオ信号がＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）−１エンコーディング・システムおよびＭＰＥＧ−２エンコーディング・システムを使用して圧縮された後であっても、追加データをビデオ信号から回復することができる。
【０００４】
【特許文献１】米国仮出願第１０／３４２７０４号
【特許文献２】米国仮出願第１０／６７３８９３号
【特許文献３】米国仮出願第１０／３４２７０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、現在および予測可能な将来に使用されるビデオ伝送の最も一般的な形は、アナログ・ビデオである。アナログ・ビデオの伝送用のビデオ標準規格に、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、およびＳＥＣＡＭが含まれる。クロミナンス成分への追加情報の追加およびクロミナンス成分のどの部分が追加情報を担持するかを判定するためのカラー選択など、追加データの刻印に関して本発明人が開示した従来の概念の多くは、アナログ・ビデオと共に使用することができるが、アナログ・ビデオ信号が通るさまざまなチャネルの特性の結果として遭遇するひずみのゆえに、本発明人の以前に開示された技法は、伝送されたウォーターマーキングされたデータが正確に受信されることを保証するのに不十分であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明人は、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、またはＳＥＣＡＭなどのアナログ形式で伝送されるビデオのウォーターマーキングを、本発明の原理に従って、刻印される追加データのビットを少なくとも部分的に担持するのに使用されるビデオの走査線のセグメントの一部であるクロミナンス成分の少なくとも一部のそれぞれに、ａ）周期的に変化する対蹠的な（ａｎｔｉｐｏｄａｌ）波形の値と、ｂ）刻印される追加ウォーターマーク・データのビットを表す値と、ｃ）任意選択として、追加ウォーターマーク・データが追加される点でのイメージのローカル・ビジネス（ｌｏｃａｌ  ｂｕｓｉｎｅｓｓ）を表す重み付け値との積を加算するためにアナログ信号のディジタル版を処理することによって改善できることを理解した。
【０００７】
各セグメントは、通常、走査線の連続する複数のピクセルに対応するクロミナンス成分のグループからなる。ビットを表す走査線のセグメントは、同一の個数のクロミナンス成分からなる必要がない。たとえば、走査線に７２０個の使用可能なピクセルがあり、ビデオが４−２−２フォーマットである場合に、第１ビットを、走査線の最初の１１２個のクロミナンス成分のグループによって表すことができ、第２ビットを、走査線の１２８個のクロミナンス成分の次のグループによって表すことができ、第３ビットを、やはり走査線の１１２個のクロミナンス成分の次のグループによって表すことができる。どのグループにも属さないクロミナンス成分を残すことができる。そうである場合に、そのようなクロミナンス成分は、ウォーターマーキングにおいて無視される。たとえば、前述のグループを使用することによって、走査線の最後の８個のクロミナンス成分が、無視される。
【０００８】
クロミナンス成分の各グループは、サブグループに分割される。各サブグループは、時間的に、周期的に変化する対蹠的波形の１サイクルの周期に対応する。上の例は、４−２−２表現の３２個のピクセルに対応する１６個のクロミナンス成分を表示する時間と同程度の長さの周期を有する周期的に変化する対蹠的波形に特に適する。１１２個のクロミナンス成分のグループに刻印されるビットのそれぞれは、周期的に変化する対蹠的波形の７サイクルに対応し、１２８個のクロミナンス成分のグループに刻印される中央ビットは、周期的に変化する対蹠的波形の８サイクルに対応する。追加サイクルを、走査線の任意の点で使用することができ、あるいは全く使用しないことができるが、イメージの中央近くで余分なサイクルを使用することが好ましく、このサイクルは、最大のアクティビティを、したがって最も低いイメージ相関を有する傾向があり、したがって、余分のサイクルによって提供される追加の堅牢さから利益を得る。
【０００９】
クロミナンス成分ごとに、カラー選択プロセスが、どちらのクロミナンス部分すなわちＵまたはＶが、追加ウォーターマーク・データを担持するのによいかを判定する。そのような選択プロセスの１つが、その全体を本明細書に示されているかのように参照によって組み込まれている米国仮出願第１０／６７３８９３号で開示されている。追加データを担持するのによりよいものとしてサブグループについて過半数の回数に選択されるクロミナンス部分が、追加データを担持するように指定される。具体的に言うと、選択プロセスがそれについて追加ウォーターマーク・データを担持するのによりよいものとして過半数選択されたクロミナンス部分を選択したサブグループのクロミナンス成分が、追加ウォーターマーク・データを担持するように変更される。このために、各そのようなクロミナンス成分は、ａ）そのクロミナンス部分に刻印される追加ウォーターマーク・データのビットを表す値と、ｂ）その特定のクロミナンス成分部分の周期的に変化する対蹠的波形の値と、ｃ）任意選択として、値が追加される位置の付近のイメージのビジネスの関数、たとえばローカル分散との積によって表される値を加算される。残りのクロミナンス成分がある場合に、これらは変更されないままになる。それを行うことが、追加データが可視にならないことを保証するのを助ける。
【００１０】
次に、変更された信号を、伝送または保管のためにアナログＮＴＳＣ表現に変換する。
【００１１】
追加ウォーターマーク・データのビットは、複数の走査線の同一セグメント位置に繰り返して刻印することができる。たとえば、追加ウォーターマーク・データのビットを、連続する走査線の同一位置にあるクロミナンス成分のグループに刻印することができる。さらに、データが繰り返される各走査線のセグメントのデータの表現は、同一である必要がない。
【００１２】
ＮＴＳＣビデオの例示的実施形態では、ビデオの各走査線の「アクティブ」部分が、７２０個の輝度ピクセルに分割される。各走査線の「アクティブ」部分とは、走査線のうちで、見る人に表示されることを意図された内容を担持する部分である。ＮＴＳＣ走査線に、アクティブでなく、この実施形態で使用されない追加部分があることに留意されたい。ＮＴＳＣビデオには、フレームあたり５２５本のビデオの走査線がある。これらの走査線は、ＮＴＳＣでは２つのインターレース式フィールドとして処理され、いわゆる「奇数」フィールドが２６３本の走査線、いわゆる「偶数」フィールドが２６２本の走査線を有する。本発明の例示的実施形態では、走査線のうちの４８０本だけが使用される。これは、いわゆる「アクティブ」走査線に対応する、すなわち、これは、見る人に表示されることを意図された内容を担持する走査線である。
【００１３】
本発明は、４−２−２表現のビデオを使用して実行されることが好ましい。各クロミナンス成分に、ビデオがＹＵＶフォーマットで表される時に、通常２つのクロミナンス成分、たとえばＵおよびＶがあることに留意されたい。ビデオが４−２−２−表現である時に、走査線のアクティブ部分について、３６０個のクロミナンス成分がある、すなわち、めいめいのＶクロミナンス部分にそれぞれが関連する３６０個のＵクロミナンス成分がある。
【００１４】
例示的実施形態では、１つの走査線が３ビットを担持し、各ビットは、３つのセグメントのめいめいの１つによって担持され、その結果、１つの走査線のクロミナンス成分が、３つのグループにグループ化され、各グループは、１セグメントに対応し、ビットの１つを表す。走査線に刻印される第１ビットは、その走査線の最初の１１２個のクロミナンス成分のグループによって表され、その走査線に刻印される次のビットは、その走査線の次の１２８個のクロミナンス成分からなるグループによって表され、その走査線に刻印される最後のビットは、その走査線の次の１１２個のクロミナンス成分からなるグループによって表される。各走査線の最後の８個のクロミナンス成分は、ウォーターマーキングにおいて無視される。１１２個のクロミナンス成分は、１６個のクロミナンス成分の７個のサブグループからなり、１２８個のクロミナンス成分は、１６個のクロミナンス成分の８個のサブグループからなる。
【００１５】
例示的実施形態では、周期的に変化する対蹠的波形が、正弦波信号である。オプションの関数は、追加ウォーターマーク・データを表す値を追加できる特定のクロミナンス成分の位置の近くのイメージの輝度のビジネスの尺度である。ビジネス関数の範囲は、たとえば、１から２０までとすることができる。概念上、変更されるクロミナンス部分に加算される値は、刻印されるビットの表現と、クロミナンス部分のその時の正弦波の値と、クロミナンス部分のその位置での判定されたローカル輝度分散の値とをかけあわせることによって決定される。
【００１６】
例示的実施形態で、データは、複数の走査線で、たとえば３対として配置された６本の走査線で繰り返される。対の走査線ごとに、データは、対の他方の走査線に使用されたものと反対の表現を使用して表される。たとえば、対の第１走査線で、１が１によって表され、０が−１によって表される場合に、対の他方の走査線、たとえばフレームの次の連続する走査線では、１が−１によって表され、０が１によって表される。したがって、フィールドの各走査線が、同一のデータ表現を使用し、フレームの各フィールドが、同一フレームの他方のフィールドと反対の表現を使用する。
【００１７】
本発明の態様によれば、本発明の例示的実施形態で、フレームの領域、たとえば最上部付近が、１つまたは複数の指定されたシーケンスを構成するビットの組、たとえば９ビットのために割り振られる。そのようなシーケンスを使用して、そのフレームにウォーターマーク・データがあるかどうかを判定することができる。フレームにウォーターマーク・データがある場合に、このシーケンスが、識別信号として働くことができ、その結果、ユーザは、フレームのウォーターマーク・データがそのユーザ用であるかどうかを知ることができるようになる。したがって、そのようなシーケンスは、ユーザを互いに分離するサブスクリプション番号として働くことができる。有利なことに、フレームが、監視されているユーザに関するものでない場合に、そのフレームを無視することができ、これによって、電力消費および必要な処理能力が減る。９ビットのそのような指定されたシーケンスを表すことは、６本の走査線の３組、合計１８本の走査線を必要とする可能性があり、ここで、６本の走査線の各組は、下で説明する形で３ビットを表す。
【００１８】
受信器は、受信されたウォーターマーキングされたアナログ信号のディジタル化された版を使用する。具体的に言うと、ディジタル化処理は、ディジタル版を、信号のウォーターマーキングに使用されたものと同一のフォーマット、たとえば走査線あたり７２０ピクセル、４８０走査線、４−２−２表現にしなければならない。しかし、ビデオは、たとえば普通の技法を使用して、プログレッシブにすなわち、受信されたフィールドをデインターレースされて配置されなければならない。
【００１９】
処理は、走査線の対、たとえば、連続する走査線対を使用して進行する。走査線ごとに、クロミナンス成分のサンプルが、送信器と同一の形でグループ化される。カラー選択が、第１走査線の各サブグループに対して実行され、過半数選択されたカラーが、サブグループごとに識別される。各サブグループのＵクロミナンス部分が、そのサブグループのＵ相関値を作るために対蹠的な周期的に変化する波形と相関され、同様に、各サブグループのＶクロミナンス部分が、そのサブグループのＶ相関値を作るために対蹠的な周期的に変換する波形と相関される。各めいめいの走査線の各めいめいのグループの各サブグループの過半数選択されたクロミナンス部分の相関値が、積分される、すなわち、足し合わされる。したがって、積分された値が、各走査線のグループごとに作られる。第２走査線の各グループの積分された値を、第１走査線のめいめいの同様に配置されたグループの積分された値から引く。可変重みコンバイナを使用して、結果の差を、追加ウォーターマーク・データの同一ビットが刻印された他の対からの同一のグループ位置について作られた差と組み合わせる。それぞれがウォーターマーク・データの１ビットに対応する可変重みコンバイナの出力を、ビタビ・デコーダに供給されるソフト・ビットとして使用し、このビタビ・デコーダは、ウォーターマーク・データの最終的なハード・ビット版を供給する。
【００２０】
対にされた走査線の３組が同一の刻印されたデータを担持する時に、走査線の中央の対だけを処理し、他の４本の走査線を無視する。それを行うことは、可変重みコンバイナで、最初の対と最後の対に０の重みを使用し、中央の対に１の重みを使用することに対応する。そのように刻印され、回復されるデータが、さまざまなフィルタリング動作を含む、ＮＴＳＣ信号の構成およびそれからのビデオの回復の処理をものともしないので、よい性能が得られる。代替案では、さまざまな重みを走査線対のそれぞれに与え、重みをソフト・ビットに適用することができる。走査線の中央グループが、残りのグループより大きい重みを与えられることが好ましく、残りのグループに、等しい重みを与えることができる。
【００２１】
プリアンブル・シーケンスが使用される場合に、結果の差をビタビ・デコーダに送る必要はない。そうではなく、差すなわちソフト・ビット値を、特定のユーザに対応する既知のパターンに相関させることができる。一致がある場合に、フレームの残りを処理する。処理は、特定のユーザに属するものとしてフレームを識別すること程度の単純なものとすることができる。そうでない場合に、フレームの残りを無視する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次は、単に本発明の原理を示すものである。したがって、当業者が、本明細書で明示的に説明されず、図示されていないが、本発明の原理を実施し、その趣旨および範囲に含まれるさまざまな実施形態を考案できることを諒解されたい。さらに、本明細書に具陳されたすべての例および条件付きのことばは、主に、技術を促進するために本発明人が貢献する本発明の原理および概念を読者が理解するのを助ける教育的な目的だけを明白に意図されており、そのような具体的に具陳された例および条件に制限されないものとして解釈されなければならない。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態ならびにその特定の例を具陳する本明細書のすべての言明は、その構造的同等物および機能的同等物の両方を含むことを意図されている。さらに、そのような同等物に、現在既知の同等物ならびに将来に開発される同等物の両方すなわち、構造にかかわりなく、同一の機能を実行する開発されるすべての要素が含まれることが意図されている。
【００２３】
したがって、たとえば、当業者は、本明細書のすべてのブロック図が、本発明の原理を実施する例示的回路の概念図を表すことを諒解するであろう。同様に、すべての流れ図、状態遷移図、擬似コード、および類似物が、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実質的にコンピュータ可読媒体内で表すことができ、コンピュータまたはプロセッサによって実行されるさまざまな処理を表すことを諒解されたい。
【００２４】
「プロセッサ」としてラベルを付けられた機能ブロックを含む、図面に示されたさまざまな要素の機能は、専用ハードウェアならびに適当なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行できるハードウェアの使用を介して提供することができる。プロセッサによって提供される時に、機能を、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、またはその一部を共用できる複数の個々のプロセッサによって、提供することができる。さらに、用語「プロセッサ」または「コントローラ」の明示的使用は、ソフトウェアを実行できるハードウェアへの明示的な言及と解釈されてはならず、制限なしに、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワーク・プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェア保管用の読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ、および不揮発性ストレージを暗黙のうちに含むことができる。普通のおよび／またはカスタムの他のハードウェアも、含めることができる。同様に、図に示されたすべてのスイッチは、概念のみである。これらの機能は、プログラム・ロジックの動作を介して、専用ロジックを介して、プログラム制御および専用ロジックの相互作用を介して、または手動で実行することができ、特定の技法は、文脈から具体的に理解されるように実装者が選択可能である。
【００２５】
本明細書の請求項では、指定された機能を実行する手段として表されたすべての要素が、たとえば、ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、またはｂ）その機能を実行するソフトウェアを実行する適当な回路と組み合わされた、ファームウェア、マイクロコード、または類似物を含むすべての形のソフトウェアを含む、その機能を実行するすべての形を含むことが意図されている。請求項によって定義される本発明は、さまざまな具陳された手段によって提供される機能性が、請求項が要求する形で組み合わされ、一緒にされるという事実に存する。したがって、本出願人は、これらの機能性を提供できるすべての手段を、本明細書に記載されたものと同等とみなす。
【００２６】
ソフトウェアであることを暗示される、ソフトウェア・モジュールまたは単にモジュールは、本明細書で、処理ステップを示す流れ図要素または他の要素および／またはテキスト記述の組合せとして表される場合がある。そのようなモジュールを、明示的にまたは暗黙のうちに示されたハードウェアによって実行することができる。
【００２７】
本明細書で明示的に他の形で示されない限り、図面は原寸通りでない。
【００２８】
この説明では、異なる図面にある同一の符号の構成要素が、同一の構成要素を指す。
【００２９】
図１に、ａ）周期的に変化する対蹠的波形と、ｂ）刻印される追加ウォーターマーク・データのビットを表す値と、ｃ）任意選択として、追加ウォーターマーク・データが追加される点でのイメージのローカル・ビジネスを表す重み付け値との積をビデオの走査線のセグメントのクロミナンス成分に加算するためにアナログ信号のディジタル版を処理することによって、本発明の原理に従ってアナログ形式、たとえば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、またはＳＥＣＡＭで送信されるビデオのウォーターマーキング用の例示的送信器１０１の基本構成要素を示す。
【００３０】
図１には、ａ）ＹＵＶデマルチプレクサ（ｄｅｍｕｘ）およびデシメータ（ｄｅｃｉｍａｔｏｒ）１０３、ｂ）カラー選択１０５、ｃ）２極２投スイッチ１０９、ｄ）テクスチャ・マスキング・ユニット１１１、ｅ）乗算器１１３、ｆ）加算器１１５、ｇ）マルチプレクサ（ｍｕｘ）１１７、ｈ）対蹠的ビット・マッパー１２３、ｉ）ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）コンバータ１２５、およびｊ）遅延１２９が示されている。図１には、任意選択のｋ）チャネル符号化器１１９およびｌ）ブロック・インターリーバ１２１も示されている。
【００３１】
ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、ウォーターマーキングされるすなわち追加情報を追加されるビデオ信号を受け取る。ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、ディジタル・ビデオ、たとえば、ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）標準規格に従ってフォーマットされたビデオを扱うことができる。当業者が理解するように、当初は適当なディジタル・フォーマットでないすべてのビデオ信号を、普通の技法を使用してこれに変換することができる。アナログ・ビデオを、処理を開始する前にディジタルに変換することができる。
【００３２】
ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、ビデオの輝度（Ｙ）成分およびクロミナンス成分を逆多重化する。ビデオ信号のクロミナンス成分は、２つの部分ＵおよびＶを有し、Ｕは青の色差部分、Ｖは赤の色差部分である。
【００３３】
クロミナンス成分に追加データを埋め込む処理の多くは、いわゆる「４−２−２」フォーマットすなわち、輝度成分がフル解像度であるがクロミナンス成分がａ）縦だけフル解像度でｂ）横は半分の解像度であるビデオを用いて実行されることが好ましい。これは、ＳＤＩ入力によって供給されるフォーマットである。４−２−２フォーマットでは、走査線の輝度の２ピクセルごとに１つのクロミナンス成分がある。しかし、ある処理動作について、輝度とクロミナンスが同一の割合であることすなわち、クロミナンス成分ごとに１つの輝度成分だけがあることが必要である。このために、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、輝度成分を水平にデシメートし、これが信号Ｙとして出力される。デシメートされた輝度信号部分およびクロミナンス部分は、出力としてカラー選択１０５に供給される。
【００３４】
他の入力フォーマット、たとえば４−４−４をビデオ入力信号としてＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３に供給することができ、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、これを、上で説明した適当なフォーマットにデシメートする。そうすることを選択した場合に、当業者は、適当なデシメートされた信号を生成する彼ら自身の方法を考案することができる。その代わりに、ある領域で４−４−４フォーマットを使用して処理を実行することができるが、水平方向の追加クロミナンスを考慮に入れる必要がある。当業者は、それを行う形をすぐに理解するであろう。
【００３５】
異なるフォーマットを送信器１０１に供給できる場合に、オリジナル・ビデオのフォーマットを知るために、ａ）オペレータが、送信器１０１に供給されるビデオの特定のフォーマットをＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３に示すことができ、ｂ）ビデオのフォーマットを、普通の技法を使用してビデオから直接に検出することができ、あるいはｃ）その情報を、入力ビデオ信号を供給する上位レイヤ・プロセッサから供給することができる。
【００３６】
ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３は、遅延１２９へのオリジナル入力ビデオ信号のフォーマット、好ましくは４−２−２−フォーマットのＹ出力、Ｕ出力、およびＶ出力も供給する。遅延１２９は、それが受け取るＹ信号、Ｕ信号、およびＶ信号を、クロミナンス成分の１サブグループの時間すなわち、対蹠的波形の１周期の時間だけ遅延させ、それが受け取ったＵ信号およびＶ信号の遅延された版を２極２投スイッチ１０９に供給する。Ｙ信号の遅延された版は、テクスチャ・マスキング・ユニット１１１およびマルチプレクサ１１７に供給される。
【００３７】
カラー選択１０５は、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３からＵ、Ｖ、および輝度信号Ｙの遅延されていない版のそれぞれを受け取る。各関連するＵ値およびＶ値が、単一のクロミナンス成分を構成し、対応するＹ値と一緒に、２つの水平に隣接する４−２−２ピクセルに対応することに留意されたい。カラー選択１０５は、Ｙ値、Ｕ値およびＶ値の任意の組について、クロミナンス成分のどの部分で、すなわち、Ｕ部分またはＶ部分のどちらで、必要な場合に、視覚的アーチファクトを導入せずに値の変化によりよく対処できるかを判定する。本発明の１実施形態で、カラー選択１０５の動作は、下で説明するようにルック・アップ・テーブルに基づく。代替案では、カラー選択１０５の動作を、全体的にまたは部分的に、その全体を本明細書に示されているかのように参照によって組み込まれている米国仮出願第１０／３４２７０４号に記載のものなどのさまざまな計算に基づくものとすることができる。結果の判断が、コンポーネント・カラー・ストア１３１に保管される。コンポーネント・カラー・ストア１３１には、１サブグループ内のクロミナンス成分に関する判断が保管される。たとえば、カラー選択１０５が、Ｕをクロミナンス成分に関して選択されたクロミナンス部分にしなければならないと判定した場合に、１が、コンポーネント・カラー・ストア１３１に保管される。同様に、カラー選択１０５が、Ｖをクロミナンス成分に関して選択されたクロミナンス部分にしなければならないと判定した場合に、０が、コンポーネント・カラー・ストア１３１に保管される。コンポーネント・カラー・ストア１３１は、選択されたクロミナンス部分の表示を出力ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＬＯＲとして供給する前に、１サブグループ時間期間の持続時間すなわち、対蹠的波形の１サイクルの持続時間を有する遅延を提供するために、シフト・レジスタとして実施することができる。
【００３８】
１サブグループのすべてのクロミナンス成分をカラー選択１０５によって評価したならば、ＵまたはＶのどちらが、そのサブグループのクロミナンス成分の過半数について選択されたかを判定する。サブグループのクロミナンス成分の過半数について選択された特定のクロミナンス部分の表示が、次のサブグループの持続時間の間、サブグループ過半数ストア１３３に保管され、出力ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹとして供給される。
【００３９】
カラー選択１０５の出力ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＬＯＲは、２極２投スイッチ１０９の位置を制御するのにも使用される。具体的に言うと、ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＬＯＲは、２極２投スイッチ１０９を制御し、その結果、１）ウォーターマーク・データを担持するのに選択されたクロミナンス成分の部分を加算器１１５に供給し、２）選択されなかったクロミナンス成分の部分をＹＵＶマルチプレクサ１１７に供給する。ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＬＯＲは、下で説明する使用のために、マルチプレクサ１１７および対蹠的ビット・マッパー１２３にも供給される。
【００４０】
テクスチャ・マスキング・ユニット１１１は、遅延１２９によって遅延された後にＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３によって出力として供給されたデシメートされたフォーマットの各関連するクロミナンス成分および輝度成分のまわりの輝度のテクスチャを分析して、可視アーチファクトを導入せずにクロミナンス成分によって対処できる値の最大の変化を判定し、それを表す重みを出力として供給する。この重み値は、コーディングすることができ、たとえば、１０ビット・クロミナンス部分値について１から２０までの整数値をとることができる。テクスチャ・マスキング・ユニット１１１は、そのテクスチャを計算するのに特定のクロミナンス成分の周囲のすべてのピクセル位置を使用することができるが、そうするためには、イメージの複数の走査線を保管する必要がある。本発明の態様によれば、テクスチャ・マスキング・ユニット１１１は、現在のクロミナンス成分に関連するピクセルの輝度値と、現在の走査線の現在のクロミナンス成分の直前および直後のクロミナンス成分に関連するピクセルの輝度値とから単純にテクスチャを判定することができる。有利なことに、本発明の態様によれば、処理を過度に複雑にせずに、十分な精度が達成される。この重みが、乗算器１１３に供給される。
【００４１】
使用される特定の値が、各Ｙ値、Ｕ値、およびＶ値を表すのに使用されるビット数に少なくとも部分的に依存することに留意されたい。当業者は、使用される値を、使用されるビット数についてスケーリングできることをすぐに理解するであろう。
【００４２】
乗算器１１３は、テクスチャ・マスキング・ユニット１１１から受け取った重みに、対蹠的ビット・マッパー１２３によって供給される、このクロミナンス成分の部分として送られた情報に関する値をかける。たとえば、対蹠的ビット・マッパー１２３によって供給される値は、その選択されたクロミナンス部分がサブグループの選択されたクロミナンス部分と同一すなわち信号ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹと同一のクロミナンス成分の、−１と１の間の範囲を有する正弦波、たとえばｓｉｎ（ｘ）または−ｓｉｎ（ｘ）とすることができる。選択されたクロミナンス部分が、ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹ信号によって示される、サブグループについて選択されたクロミナンス部分と同一でないクロミナンス成分について、対蹠的ビット・マッパー１２３は、０を供給する。乗算器１１３によって作られた積は、加算器１１５に供給される。
【００４３】
加算器１１５は、乗算器１１３によって供給された値を、クロミナンス成分の追加情報を担持するためにカラー選択１０５によって選択されたクロミナンス成分の部分の値に加算することによって、変更されたクロミナンス部分を作る。説明したように、追加情報を担持するためにカラー選択１０５によって選択されたクロミナンスの部分は、２極２投スイッチ１０９によって加算器１１５に渡される。加算器１１５によって供給される変更されたクロミナンス部分は、マルチプレクサ１１７に供給される。
【００４４】
マルチプレクサ１１７は、各遅延されたオリジナル輝度成分Ｙと、２極２投スイッチ１０９を介して遅延１２９から供給された遅延された未変更のクロミナンス部分を受け取る。マルチプレクサ１１７は、加算器１１５から変更されたクロミナンス部分も受け取る。マルチプレクサ１１７は、オリジナル輝度成分、未変更のクロミナンス部分、および変更されたクロミナンス部分を多重化する。マルチプレクサ１１７は、どのリードでクロミナンス成分の変更された部分を受け取り、どのリードでクロミナンス成分のみ変更の部分を受け取るかを、カラー選択１０５の出力を受け取ることによって知る。本発明の態様によれば、結果のビデオ信号が、マルチプレクサ１１７によって、ウォーターマーキングされた出力ビデオ信号ＶＩＤＥＯ  ＯＵＴとして供給される。
【００４５】
オリジナル輝度成分が、クロミナンス成分と異なる速度で変化している場合があることに留意されたい。たとえば、オリジナル・ビデオが、４−２−２フォーマットである時に、各ピクセルは、１つの輝度値と、少なくとも１つの他のピクセルと共用されるクロミナンス成分に対応する時間からなる。２つの隣接ピクセルのグループが、それ自体のめいめいのＹ値を有すると同時にクロミナンス成分を共用するので、輝度成分Ｙは、クロミナンス成分の２倍の速度で変化している。当業者は、これを考慮に入れてシステムのタイミングをどのように設計するかをすぐに理解するであろう。たとえば、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３、遅延１２９、およびマルチプレクサ１１７は、他の構成要素の２倍の速度で動作する可能性がある。
【００４６】
上で示したように、グループごとに送信される追加情報の２進データ値すなわち、１または０を、ウォーターマーク・データとして使用するために対蹠的ビット・マッパー１２３に直接に供給することができ、あるいは、これをまず処理して、受信器でのこの情報の処理および回復を容易にすることができる。そのような例示的処理は、任意選択のチャネル符号化器１１９およびブロック・インターリーバ１２１によって実行することができる。
【００４７】
チャネル符号化器１１９は、ビデオ・ストリームに埋め込まれることが望まれる追加データを受け取る。このデータを、たとえば順方向誤り訂正コーディング方式を使用して、符号化する。そのような順方向誤り訂正方式は、たとえばビタビ符号化またはターボ符号化などの畳み込み符号化などの従来の順方向誤り訂正方式とするか、新たに開発されるコーディング方式とすることができる。本発明の１つの例示的実施形態では、レート１／４のビタビ・コーディングを使用する。そのようなコーディングの結果として、オリジナル・ビット・ストリームのビットごとに、４ビットが作られる。チャネル符号化されたビット・ストリームが、チャネル符号化器１１９による出力としてブロック・インターリーバ１２１に供給される。
【００４８】
ブロック・インターリーバ１２１は、データをランダムに分布させるために、チャネル符号化されたビット・ストリームのビットの順序を再配置する。それを行うことは、たとえば雑音のバーストまたは他の要因に起因して、チャネル符号化されたビット・ストリームの隣接セクションが失われる（受信器で残りの実際に受信されたデータからそのようなデータを回復することを困難にする）可能性を減らすのに役立つ。本発明の例示的実施形態では、１単位としてインターリーブされるビット数が、フレームのビット数と等しい。ブロック・インターリーバは、ブロックの行に左から右へ順番にデータを書き込み、各行の終りで次の行の左端から開始し、ブロックの左上位置から始めて、列の終りに達するまで下に１列のデータを読み取り、列の終りから次の列の最上部に継続することによって実施することができる。１４行×１６列のブロック・インターリーバが、７２０×４８０ピクセルのピクチャ・サイズに有効であることがわかっている。異なる解像度について、当業者は、匹敵するブロック符号化器をすぐに開発することができるであろう。インターリーブされたチャネル符号化されたビット・ストリームが、ブロック・インターリーバ１２１による出力として対蹠的ビット・マッパー１２３に供給される。
【００４９】
本発明の態様によれば、ブロック・インターリーバ１２１によって供給されるデータ・ビットは、対蹠的ビット・マッパー１２３の制御の下で、オリジナル・ビデオ信号の少なくとも１つのフレームの走査線の少なくとも１つのグループに、ウォーターマーク・データとして刻印される。本発明の原理によれば、対蹠的ビット・マッパー１２３は、刻印されるデータを表す値を供給し、この値は、その後、テクスチャ・マスキング１１１の出力によって重みを付けられ、選択されたクロミナンス部分の値に加算される。
【００５０】
図５に、対蹠的ビット・マッパー１２３のより詳細な図を示す。図５には、ａ）２投スイッチ５０１、ｂ）乗算器５０７、ｃ）対蹠的正弦波ジェネレータ５０９、ｄ）乗算器５１３、ｅ）比較器５１５、およびｆ）コントローラ５１７が示されている。
【００５１】
コントローラ５１７は、対蹠的ビット・マッパー１２３の全体的な動作を制御する。具体的に言うと、コントローラ５１７は、ブロック・インターリーバ１２１から受け取ったデータのビットをどのように表すかを制御する。多数のクロミナンス成分が、同一の追加データを担持するように指定されることに留意されたい。このために、たとえば、例示的実施形態では、クロミナンス成分の１走査線のクロミナンス成分値が、３つのグループにグループ化され、各グループに、１ビットの表現が割り当てられる。走査線の第１ビットを、１１２個のクロミナンス成分値によって表すことができ、走査線の第２ビットを、１２８個のクロミナンス成分値によって表すことができ、走査線の最後のビットを、１１２個のクロミナンス成分値によって表すことができる。各走査線の最後の８個のクロミナンス成分は、ウォーターマーキングにおいて無視される。１１２個のクロミナンス成分値が、１６個のクロミナンス成分の７個のサブグループに対応し、１２８個のクロミナンス成分値が、１６個のクロミナンス成分の８個のサブグループに対応する。
【００５２】
さらに、同一のデータが、複数の走査線、たとえば３対として配置された６本の走査線のクロミナンス成分の同一のグループに担持される。対の走査線ごとに、データは、反対の表現を使用して表され、たとえば、対の第１走査線では、１が１によって表され、０が−１によって表され、対の他方の走査線、たとえばフレームの次の連続する走査線では、１が−１によって表され、０が１によって表される。したがって、フィールドの各走査線が、同一のデータ表現を使用し、フレームの各フィールドが、同一フレームの他方のフィールドと反対の表現を使用する。
【００５３】
コントローラ５１７の制御の下で、対蹠的ビット・マッパー１２３は、クロミナンス成分がウォーターマーキングされた出力ビデオ信号に組み込まれる時にオリジナル・ビデオ信号のサブグループの各クロミナンス成分について適当な時にオリジナル・ビデオの各走査線の各サブグループについて通信されるインターリーブされたチャネル符号化されたビット・ストリームからのビットの適当な表現を供給する。したがって、対蹠的ビット・マッパー１２３は、ビデオ信号の処理が走査線ベースである、すなわち、処理が、走査線上で左から右に進み、次に次の走査線でやはり左から右に進み、ビット・ストリームからの同一のビットを担持する隣接するクロミナンス成分が、必ずしもビデオ・ストリーム内で連続して位置しなくなり、したがってすべてが時間的に直接に互いの後に処理されなくなるという事実を考慮に入れる。ある時に対蹠的ビット・マッパー１２３の出力として供給される特定のデータ・ビットは、乗算器１１３への入力として供給される。
【００５４】
コントローラ５１７は、ブロック・インターリーバ１２１からデータを受け取る。コントローラ５１７は、入力として、イメージのどの走査線が処理されつつあるかに関する表示も受け取る。コントローラ５１７は、走査線番号の関数としてデータの値の補数をとる。たとえば、偶数走査線だけについて、データ値の補数をとる、すなわち、１を０に変更し、０を１に変更する。
【００５５】
コントローラ５１７は、２極スイッチ５０１の位置を制御する。本発明の１実施形態では、上で注記したように、各連続する走査線のデータに使用される表現が、逆転される。したがって、奇数フィールドに第１の表現が使用され、偶数フィールドに反対の表現が使用される。
【００５６】
ブロック・インターリーバ１２１から受け取ったデータを適当に変換するために、２投スイッチ５０１は、１の定数値に結合された第１入力と、−１の定数値に結合された第２入力とに結合されている。コントローラ５１７の出力が１である時に、２投スイッチ５０１の出力が、一定の１の値に結合される。コントローラ５１７の出力が０である時に、２投スイッチ５０１の出力が、一定の−１の値に結合される。したがって、２投スイッチ５０１は、効果的に、１、０データ表現から１、−１データ表現に変換する。
【００５７】
２投スイッチ５０１の出力が、乗算器５０７に供給される。ブロック・インターリーバ１２１によって供給される例示的信号に関する２投スイッチ５０１からの例示的出力を、図９に示す。
【００５８】
乗算器５０７は、正弦波信号などの対蹠的波形も受け取る。本発明の例示的実施形態では、対蹠的波形が、対蹠的正弦波ジェネレータ５０９によって生成された、１と−１の範囲を有する普通の正弦波である。この正弦波信号の周期は、１サブグループ時間と等しい、すなわち、たとえばテレビジョンなどのディスプレイに、たとえば４−２−２表現の１６個のクロミナンス成分を含む３２ピクセルなど、１サブグループ内のクロミナンス成分の個数に対応する個数のピクセルを表示する時間と等しい。この正弦波は、複数の等間隔のサンプルによってディジタルに表現される。使用される等間隔のサンプルの個数は、サブグループのクロミナンス成分の個数、たとえば１６と同一である。これは、サンプル間の２２．５度の間隔に対応する。たとえば、表１を参照されたい。ブロック・インターリーバ１２１によって供給される例示的信号に関する対蹠的正弦波ジェネレータ５０９からの例示的出力を、図９に示す。
【００５９】
【表１】
2006115493.tif 000003
【００６０】
乗算器５０７によって作られる、２投スイッチ５０１の出力と対蹠的正弦波ジェネレータ５０９の出力の積が、乗算器５１３に供給される。ブロック・インターリーバ１２１によって供給される例示的信号に関する乗算器５０７からの例示的出力を、図９に示す。
【００６１】
比較器５１５は、カラー選択１０５によって現在供給されている信号ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＬＯＲの値を、やはりカラー選択１０５によって供給される信号ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹの現在供給されている値と比較する。これらの値が同一である場合に、比較器５１５は、乗算器５１３に１を出力する。そうでない場合に、比較器５１５は、乗算器５１３に０を出力する。したがって、比較器５１５は、排他的ＮＯＲによって実施することができる。したがって、比較器５１５によって出力された１は、現在のクロミナンス成分が、そのサブグループのクロミナンス成分の過半数について変更のために選択されたものと同一のクロミナンス部分を変更するために選択されていることを示す。比較器５１５によって出力された０は、現在のクロミナンス成分が、そのサブグループのクロミナンス成分の過半数について変更のために選択されなかったクロミナンス部分を変更するために選択され、したがって、このクロミナンス成分の変更を実行してはならないことを示す。
【００６２】
乗算器５１３からの出力として供給される結果の積は、乗算器１１３（図１）に供給される。その結果、追加情報を担持するために選択されたクロミナンス部分がクロミナンス成分と同一のサブグループのクロミナンス成分の過半数について選択されたクロミナンス部分と同一でないクロミナンス成分には値が加算されない。ブロック・インターリーバ１２１によって供給される例示的信号に関する乗算器５１３からの例示的出力を、図９に示す。
【００６３】
図１に示されたものなどの符号化器を使用して、実質的にエラーがない、約１４８０ビット毎秒のビット・レートが、ビデオ・フレーム・サイズが７２０×４８０ピクセルである時に、チャネル符号化器１１９に供給される追加情報について達成された。
【００６４】
当業者は、図１に本質的に本発明のパイプライン化された実施形態が示されているが、他の配置が可能であることをすぐに理解するであろう。本発明の１実施形態で、走査線全体が、便宜上バッファリングされ、その後、より高い度合の並列性を用いて処理される。
【００６５】
本発明の１態様によれば、フレームの特定のビット位置を、エンコードされたユーザ供給データではなく、特定の既知のデータ・シーケンス、たとえばバーカー・シーケンスを用いて埋め込むことができる。これは、任意選択のシーケンス追加器１２７によって実行される。任意選択のシーケンス追加器１２７は、特定の既知のデータ・シーケンス、たとえばバーカー・シーケンスを供給する。対蹠的ビット・マッパー１２３は、たとえば、これらの位置にブロック・インターリーバ１２１からのデータを置く代わりに、フレームの特定のビット位置にシーケンスのビットを置き、このデータ・シーケンスは、符号化されたユーザ・データの代わりである。フレームの最上部付近に置かれることが好ましいが、データ・シーケンスが符号化されるビット位置は、フレームと共に使用可能なさまざまなビット位置全体にまき散らすことができる。そのようなシーケンス埋込みの１つの用途が、ウォーターマーキングされたフレームとしてフレームを識別することである。そのような埋め込まれたシーケンスのもう１つの用途が、特定のフレームが属するユーザを識別することであり、これは、異なるユーザのフレームに異なるコードを使用することによって達成することができる。
【００６６】
図２に、本発明の原理による、クロミナンス信号にディジタル・ウォーターマーキングを含むビデオ信号から追加データを回復する例示的受信器２０１を示す。図２には、ａ）ＹＵＶデマルチプレクサ（ｄｅｍｕｘ）およびデシメータ２０３、ｂ）カラー選択ユニット２０７、ｃ）２極２投スイッチ２０９、ｄ）サブグループに関するＶ相関器２１３、ｅ）サブグループに関するＵ相関器２１５、ｆ）デインターリーバ２１９、ｇ）チャネル復号器２２１、ｈ）グループ積分器２３１、ｉ）走査線バッファ２３３、ｊ）２投スイッチ２３９、ｋ）走査線遅延２４１、ｌ）減算器２４３、ｍ）多投スイッチ２４５および２４９、ならびにｎ）可変重みコンバイナ２４７−１ないし２４７−Ｎ、集合的に可変重みコンバイナ２４７が示されている。
【００６７】
ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ２０３は、送信器１０１（図１）のＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３に似たものとすることができるが、本発明の原理に従って信号のクロミナンス成分に追加情報を加算することによってディジタル・ウォーターマーキングされたビデオ信号を受け取る。ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ２０３は、たとえばＳＤＩ（ｓｅｒｉａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に従ってフォーマットされた、ディジタル・ビデオを扱う。当業者が理解するように、受信されたアナログＮＴＳＣ信号など、当初に適当なディジタル・フォーマットでないすべてのビデオ信号を、普通の技法を使用してこれに変換することができる。
【００６８】
クロミナンス成分から追加データを回復する処理の多くは、４−２−２フォーマットであるビデオを用いて実行されることが好ましい。しかし、ある処理動作について、輝度とクロミナンスが同一の割合であることすなわち、クロミナンス成分ごとに１つの輝度成分だけがあることが必要である。このために、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ２０３は、輝度成分を水平にデシメートし、これが信号Ｙとして出力される。受信されたビデオのフォーマットを知るために、ａ）オペレータが、入力ビデオの特定のフォーマットをＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ２０３に示すことができ、ｂ）ビデオのフォーマットを、普通の技法を使用してビデオから直接に検出することができ、あるいはｃ）その情報を、入力ビデオ信号を供給する上位レイヤ・プロセッサから供給することができる。
【００６９】
逆多重化されたクロミナンス成分およびデシメートされた輝度成分が、カラー選択２０７に供給される。さらに、Ｖクロミナンス部分が、サブグループに関するＶ相関器２１３に供給され、Ｕクロミナンス成分が、サブグループに関するＵ相関器２１５に供給される。ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３と異なって、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ２０３は、オリジナル入力ビデオ信号のフル・フォーマットでＹＵＶ出力を供給する必要がない。
【００７０】
カラー選択ユニット２０７は、サブグループごとに、サブグループ内のさまざまなクロミナンス成分のＹ、Ｕ、およびＶの関数として、このサブグループに関してクロミナンス成分のどの部分すなわちＵ部分またはＶ部分のどちらに追加情報が埋め込まれた可能性が高いかを判定する。このために、カラー選択ユニット２０７は、本質的に、カラー選択１０５（図１）によって実行された、信号ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹを判定するのに必要な計算を繰り返す。カラー選択ユニット２０７（図２）の出力は、２投スイッチ２０９の位置を制御し、その結果、２投スイッチ２０９が、相関器２１３および２１５のうちで過半数選択されたカラーに対応する相関器によって供給される相関値をグループに関する積分器２３１に供給するようにするのに使用される。本発明の１実施形態では、カラー選択ユニット２０７が、下で詳細に説明するように、ルック・アップ・テーブルに基づく。それを行うことによって、そうでなければ必要になる可能性があるＹＵＶからＲＧＢへの変換の必要をなくすことによって処理が単純化される。
【００７１】
サブグループに関するＶ相関器２１３は、サブグループのＶの値を、対蹠的正弦波ジェネレータ５０９によって生成されたものなどの対蹠的正弦波の１サイクル全体と相関させる。このために、各Ｖクロミナンス部分の値に、類似する位置の正弦波値をかけ、積のすべてを一緒に合計して、単一の値を生成する。同様に、サブグループに関するＵ相関器２１５は、サブグループのＵの値を、対蹠的正弦波ジェネレータ５０９によって生成されたものなどの対蹠的正弦波の１サイクル全体と相関させる。このために、各Ｕクロミナンス部分の値に、類似する位置の正弦波値をかけ、積のすべてを一緒に合計して、単一の値を生成する。
【００７２】
対蹠的正弦波の１サイクル全体と相関させることによって、１サイクルにわたって少量だけ変化し、したがって本質的にＤＣレベルに対応すると考えることができる選択された部分のＵ部分またはＶ部分の実際の値を、打ち消すことができる。これは、乗算の結合法則によって、結果の積を、対蹠的正弦波にＤＣレベルをかけたものと考えることができ、これは、対蹠的正弦波に０のＤＣレベルで刻印された正弦波をかけたものをクロミナンス部分値に加えたものである。対蹠的正弦波とＤＣレベルの乗算に関して、対蹠的波形の正の半分の間に作られる正の積値のそれぞれについて、対蹠的波形の負の半分の間に作られる対応する負の積値がある。対応する正の積と負の積を加算する時に、これらが打ち消し合う。しかし、対蹠的正弦波と０のＤＣレベルで刻印された正弦波の積は、対蹠的正弦波が０である点を除いて、必ず正または負の値を作る。したがって、そのような値を合計すると、全体的に正または負の値が作られる。全体的な値が正であるか負であるかは、刻印された正弦波の極性に依存する。
【００７３】
選択されていないクロミナンス部分に関して相関器によって作られた結果は、一般に小さいが、無関係であり、クロミナンス部分の変動と対蹠的正弦波の間の固有の相関を反映する。
【００７４】
グループ積分器２３１は、グループ内のサブグループごとの選択されたクロミナンス部分のそれぞれについて作られた値を足し合わせる。上で示したように、各グループのサブグループの個数が同一である必要がなく、一部のクロミナンス値が、どのグループにも属さない場合があることに留意されたい。さらに、各グループが、特定のビットの伝送の一部であることを想起されたい。結果の値が、２投スイッチ２３９に供給される。
【００７５】
図２に示された本発明の実施形態では、奇数走査線について、２投スイッチ２３９が、グループ積分器２３１からのグループ積分された値を走査線遅延２４１、たとえば走査線あたり３つの値にルーティングする。偶数走査線について、２投スイッチ２３９は、グループ積分器２３１からのグループ積分された値を減算器２４３に直接にルーティングする。奇数走査線からの値は、走査線遅延２４１内で１走査線周期の間保管され、その後、減算器２４３に供給される。減算器２４３は、偶数走査線のグループ積分された値を、奇数走査線の対応する位置のめいめいの値から引く。
【００７６】
２つの走査線の各グループの差の値が、スイッチ２４５によって可変重みコンバイナ２４７の１つにルーティングされる。たとえば、各走査線に刻印される３ビットがある時に、３つの可変重みコンバイナ２４７があり、Ｎ＝３である。ルーティングは、第１の可変重みコンバイナ２４７が、２つの走査線の第１グループに対応する積分された差値を受け取り、次の可変重みコンバイナ２４７が、２つの走査線の次のグループに対応する積分された差値を受け取るようになっている。可変重みコンバイナのそれぞれは、同一のビットが刻印される走査線の対ごとに１つの、指定された個数の積分された差値の記憶位置を有する。たとえば、刻印されたデータが、６走査線で繰り返される時に、可変重みコンバイナ２４７のそれぞれに、走査線の対ごとに１つの、３つの記憶位置がある。
【００７７】
刻印されたデータ・ビットが繰り返された走査線のすべてを処理した後に、可変重みコンバイナ２４７のそれぞれで、重みに、保管された値のそれぞれをかける。重み付けされた値を加算し、結果の出力を、そのビットのソフト・ビットとして供給する。ソフト・ビットは、スイッチ２４９によって直列に、たとえば、対応するグループがビデオ信号の走査線に現れる順序で、ルーティングされる。
【００７８】
本発明の１実施形態で、刻印されたデータが６走査線で繰り返される時に、中央の２つの走査線の重みが１であり、最初の２本と最後の２本の重みが０である。この場合に、効果的に、２つの中央の走査線だけを処理する必要があり、計算が単純化される。そのような配置を使用することによって、３走査線櫛形フィルタがイメージの処理に使用される時であっても、ウォーターマーク・データが成功裡に受け取られることがわかっている。
【００７９】
デインターリーバ２１９は、ソフト・ビットを並べ変えて、送信器１０１のブロック・インターリーバ１２１（図１）の影響を元に戻す。並べ変えられた値が、チャネル復号器２２１（図２）に供給され、チャネル復号器２２１は、送信器１０１（図１）のチャネル符号化器１１９によって使用されたタイプの符号化を使用して符号化された信号に適当な復号ならびに最終的なハード・ビット・ペイロードへのソフト・ビットの変換を実行する。結果の復号された値が、追加データ信号の再構成された版としてチャネル復号器２２１（図２）によって供給される。さらなる堅牢性のために、チャネル復号器２２１を、いわゆる「シーケンス復号器」、たとえばターボ復号器とすることができる。
【００８０】
１つの例示的な応用例で、ビデオ信号内のベンダのさまざまなコマーシャルを監視することができる。ベンダに、そのコマーシャルの各フレームに埋め込まれる一意コードを割り当てることができる。受信器は、特定の一意コードと、ウォーターマーキングされたフレームのどのビット位置にそのコードが含まれるかを知るようにされる。ウォーターマーキングされたフレーム内のコードの出現を検出することによって、受信器は、そのベンダのコマーシャルの１つに属するものとしてフレームを識別することができる。コードを有するフレームを検出したならば、そのコードを組み込まれた連続するフレームの数をカウントして、コマーシャルの長さを判定することができる。カウントされたフレーム数が、最初にウォーターマーキングされた時のコマーシャルの既知の長さに基づいて予想されるフレーム数より少ない場合に、予想されたフレーム数とカウントされたフレーム数の間の差に対応する個数のフレームを除去することによって、そのコマーシャルが不適切に短縮されたと仮定することができる。当業者は、誤った一致を避ける他の普通の技法ならびにエラーに起因する最初のフレームの消失の処理を使用できることを理解するであろう。
【００８１】
コマーシャルの各フレームまたはコマーシャル内のフレームのグループに、フレームに関する別個のシーケンスの一部である一意識別子、たとえばフレーム番号またはグループ番号を用いてウォーターマーキングすることができる。期待されるシーケンス内のギャップが、１つまたは複数の欠けているフレームに起因して検出された時に、各フレームが一意識別子を有する時に欠けているフレームを具体的に識別することができる。識別子が、グループだけに割り当てられ、各グループのフレーム数が既知である時に、欠けているフレームが属する特定のグループだけを、欠けているフレーム数のカウントと共に識別することができる。
【００８２】
あるベンダが、さまざまなコマーシャルを有する場合に、受信されつつあるそのベンダの特定のコマーシャルを識別するために、コマーシャルのそれぞれが、さらに、そのフレームの少なくとも１つに埋め込まれたさらなるシーケンスを有することができる。
【００８３】
複数のベンダが、ウォーターマーキングされたコマーシャルを有する場合に、各ベンダに一意コードが割り当てられる限り、第１一意コードを用いて第１ベンダのコマーシャルの出現について監視するシステムは、第２一意コードを有する第２ベンダのコマーシャルを無視する。代替案では、単一のシステムが、それぞれが一意コードを有する異なるベンダのコマーシャルの出現についてビデオ信号を監視することができ、その結果を、コードに基づいてベンダによって分離することができる。
【００８４】
複数のベンダが、ウォーターマーキングされたコマーシャルを有する時に、各ベンダが同一のコードを使用し、コードが、各ベンダのフレーム内の同一のビット位置にある場合がある。しかし、そのフレームに含まれる後続データのすべてが、ベンダごとに一意の鍵を使用して暗号化され、各ベンダが、そのベンダの鍵だけを知っている受信器を有する。したがって、各ベンダは、それ自体のコマーシャルからのみデータを暗号化解除し、受け取ることができる。代替案では、各ベンダのデータを、フレームのビット位置に対してデータをスクランブルすることによって暗号化することができる。各受信器は、それに関連するベンダのスクランブル・パターンだけを知っている。
【００８５】
１つの例示的な応用例で、コマーシャルの開始を示すコードの最初の出現の監視を、継続的に、またはそのコマーシャルが放送されると期待される時間のウィンドウ内で実行することができる。
【００８６】
任意選択のシーケンス・プロセッサ２２３は、存在する時に、ユーザの一意コードがフレーム内に存在するかどうかを検出し、そのようなコードに対応するソフト・ビットをはぎとるように動作できる位置に置くことができる。シーケンス・プロセッサ２２３は、ユーザの一意コードを、ソフト・ビットと直接に相関させることによって検出する。コードの一致がある場合に、残りのソフト・ビットが、デインターリーバ２１９に供給される。
【００８７】
図３Ａおよび３Ｂは、図３として示されているように一緒に接続された時に、本発明の原理による、追加データをクロミナンス部分の１つにウォーターマーキングするのに使用される例示的処理を示す図である。図３の処理は、すべてをソフトウェアで、または図１に示されたものなどの配置と共に実行することができる。
【００８８】
この処理には、サブグループのすべてのクロミナンス成分が使用可能である時に、ステップ３０１で進入することができる。図３の処理の一部は、サブグループの基礎で行われ、一部は、クロミナンス成分ごとの基礎で行われ、一部は、ピクセル・レベルで行われる。走査線のクロミナンス成分を、ポインタｉを使用してインデクシングする。上で示したように、この例示的実施形態では、各クロミナンス成分が、２つの輝度成分に対応する。
【００８９】
ステップ３０１でこの処理に入った後に、たとえばｃｏｕｎｔＵ（ｉ）＝０およびｃｏｕｎｔＶ（ｉ）＝０など、この処理で使用される複数の変数をステップ３０３で初期化する。ＣｏｕｎｔＵは、サブグループ内の何個のクロミナンス成分が、Ｕクロミナンス部分でのウォーターマーキングに適するものとしてカラー選択処理によって選択されたかの累計であり、ＣｏｕｎｔＶは、サブグループ内の何個のクロミナンス成分が、Ｖクロミナンス部分でのウォーターマーキングに適するものとしてカラー選択処理によって選択されたかの累計である。
【００９０】
その後、条件分岐点３０７で、テストを行って、特定のクロミナンス部分、すなわちＵまたはＶのどちらが、そのサブグループのウォーターマーク情報を含むことになるかを判定する。これは、サブグループ内のクロミナンス成分ごとにカラー選択を評価し、クロミナンス部分ごとに選択されたサブグループ内のクロミナンス成分の個数をカウントすることによって行われる。言い換えると、サブグループ内のクロミナンス成分ごとに、そのクロミナンス成分の追加データを担持するために選択されたクロミナンス部分に基づいて、ｃｏｕｎｔＵ（ｉ）およびｃｏｕｎｔＶ（ｉ）の適当な１つを増分する。クロミナンス成分の選択されたクロミナンス部分は、下で説明するように、ルック・アップ・テーブルを使用して判定することができる。サブグループ内のクロミナンス成分について最も多く選択されたクロミナンス部分が、ウォーターマーキングについて選択される、すなわち、ｃｏｕｎｔＵ（ｉ）とｃｏｕｎｔＶ（ｉ）のうちの大きい方が選択される。
【００９１】
クロミナンス成分ごとのウォーターマーキングに選択されたカラーを判定する特定の方法は、実装者の自由である。本発明の１実施形態では、最小の値を有する、クロミナンス成分のクロミナンス部分が選択される。本発明のもう１つの実施形態では、下で説明するカラー選択配置が使用される。
【００９２】
ステップ３０７のテスト結果が、Ｖクロミナンス部分がウォーターマーキングに選択されることである、すなわち、ｃｏｕｎｔＶ（ｉ）＞ｃｏｕｎｔＵ（ｉ）の場合に、制御はステップ３０９に移り、ここで、変数ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹにＶがセットされる。その後、制御はステップ３１３に移る。ステップ３０７のテスト結果が、Ｕがウォーターマーキングに選択されるクロミナンス部分であることである、すなわち、ｃｏｕｎｔＵ（ｉ）≧ｃｏｕｎｔＶ（ｉ）の場合に、制御はステップ３１１に移り、ここで、変数ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹにＵがセットされる。その後、制御はステップ３１３に移る。
【００９３】
ステップ３１３で、サブグループの最初のクロミナンス成分を入手する。次に、ステップ３１５で、入手されたクロミナンス成分のウォーターマーキングに使用されなければならない特定のクロミナンス部分を判定する。クロミナンス成分の選択されるクロミナンス部分は、下で説明するようにルック・アップ・テーブルを使用して判定することができる。その後、条件分岐点３１７でテストを行って、入手されたクロミナンス成分についてウォーターマーキングに使用しなければならない特定のクロミナンス部分が、ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹによって示されるクロミナンス部分と同一であるかどうかを判定する。ステップ３１７のテスト結果がＹＥＳであり、入手されたクロミナンス成分についてウォーターマーキングに使用しなければならない特定のクロミナンス部分が、ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹによって示されるクロミナンス部分と同一であることが示され、このクロミナンス部分を実際にウォーターマーキングしなければならないことが示される場合に、制御はステップ３１９に移って、そのクロミナンス部分に関連する輝度値のビジネスの表示、たとえば分散であるｖａｒ（ｉ）を計算する。クロミナンス部分を囲む輝度値の一部またはすべてを使用することが可能である。本発明の態様によれば、次のように、現在のクロミナンス成分ならびに直前および直後のクロミナンス成分に関連する輝度値だけを使用してｖａｒ（ｉ）を計算することが十分であることがわかっている。
【００９４】
【数１】
2006115493.tif 000004
【００９５】
ここで、クロミナンス成分およびそれに関連する２つの輝度成分が、走査線上でＹ１ＵＹ２Ｖとして配置されており、ｉは、現在のクロミナンス成分をポイントするインデックスであり、ｉ−１は、同様に配置された前のクロミナンス成分およびそれに関連する輝度値をポイントするインデックスであり、ｉ＋１は、同様に配置された次のクロミナンス成分およびそれに関連する輝度値をポイントするインデックスである。ｖａｒ（ｉ）のそのような計算を使用することの利益は、テクスチャを有しない囲む区域の縁でウォーターマーキング・データを表すために大きい値を含めることがなくなることである。そのような縁では、輝度とクロミナンスの間に非常に大きい変化があるが、囲む区域は、本質的に一定の輝度およびクロミナンスを有する。その縁の分散の値が、縁のクロミナンス成分に関して加算される量を決定する場合に、そのような縁のウォーターマーキングは、可視のアーチファクトをもたらす可能性がある。したがって、縁の両側で、分散が非常に小さいので、縁の両側に非常にわずかなテクスチャがあるので、分散のインジケータとして最小の変化を使用することによって、多くとも小さい値が、ウォーターマーキング・データについて加算される。言い換えると、上のｖａｒ（ｉ）の式では、テクスチャがない区域の間の境界を反映する変化である分散がフィルタ・アウトされている。
【００９６】
さらに、走査線の始めにあり、したがって走査線上に直前のクロミナンス部分を有しないか直前のクロミナンス部分が表示されないクロミナンス部分について、そのような直前のクロミナンス部分の値を、０と考えることができる。本明細書で、クロミナンス部分の一部が、サブグループに属さないので走査線上で使用されず、これらのクロミナンス部分が走査線の終りに示されると説明したが、最初のクロミナンス部分の一部またはすべてを、未使用クロミナンス部分にすることが可能である。それを行うことによって、走査線上で最初に使用されるクロミナンス部分の分散を、その前のクロミナンス部分の実際の値を用いて計算できるようになり、最後に使用されるクロミナンス部分の分散を、それに続くクロミナンス部分の実際の値を用いて計算できるようになる。
【００９７】
次に、条件分岐点３２１で、テストを行って、変数ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹがＵと等しいかどうかを判定する。ステップ３２１のテスト結果がＮＯであり、変数ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹがＶと等しいことが示され、その結果、ウォーターマーキングされるのが現在のクロミナンス成分のＶクロミナンス部分である場合に、制御は、条件分岐点３２３に移り、ここで、テストを行って、クロミナンス成分に関連する分散ｖａｒ（ｉ）が、最大のＶ閾値である最初に指定されたＶ閾値ｔ１ｖより大きいかどうかを判定する。ｖａｒ（ｉ）の式に基づくｔ１ｖの例示的な値は、２０である。
【００９８】
ＵおよびＶの両方について図３および４と共に使用される特定の閾値が、ｖａｒ（ｉ）を計算するのに使用された式だけに依存するのではなく、各Ｙ値を表すのに使用されるビット数にも少なくとも部分的に依存することに留意されたい。たとえば、本明細書で提案される閾値は、１０ビット値のＹに関するものである。当業者は、１０ビットに使用される値を、４で割ることすなわち、値を右に２回シフトすることによって８ビットにスケーリングできることをすぐに理解するであろう。同様に、Ｙ、Ｕ、およびＶに使用される他のビット数に、同様に対処することができる。
【００９９】
本発明の他の実施形態では、さまざまな比較に輝度の分散を使用するのではなく、異なる平均分散、たとえばサブグループでの平均Ｖ分散を計算し、使用することができる。
【０１００】
ステップ３２３のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ１ｖすなわち２０より大きいことが示される場合に、分散は、ｍ１と表される最大の符号化された値、たとえば１６を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きく、制御はステップ３２５に移り、変数ｍにｍ１、たとえば１６をセットする。
【０１０１】
ステップ３２３のテスト結果がＮＯであり、分散が、最大の符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御は、条件分岐点３２９に移り、テストを行って、分散が、２番目に大きい閾値である第２の指定された閾値ｔ２ｖより大きいかどうかを判定する。ｔ２ｖの例示的な値は、１０である。
【０１０２】
ステップ３２９のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ２ｖより大きい、すなわち、分散が、ｍ２と表される２番目に大きい符号化された値、たとえば１２を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きいことが示される場合に、制御がステップ３３１に渡され、変数ｍにｍ２、たとえば１２がセットされる。
【０１０３】
ステップ３２９のテスト結果がＮＯであり、分散が、２番目に大きい符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御は、条件分岐点３３３に移り、テストを行って、クロミナンス成分の分散ｖａｒ（ｉ）が、最小のＶ閾値である３番目に指定されたＶ閾値ｔ３ｖより大きいかどうかを判定する。ｔ３ｖの例示的な値は、５である。
【０１０４】
ステップ３３３のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ３ｖより大きい、すなわち、分散が、ｍ３と表される３番目に大きい符号化された値、たとえば８を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きいことが示される場合に、制御がステップ３３５に渡され、変数ｍにｍ３、たとえば８がセットされる。
【０１０５】
ステップ３３３のテスト結果がＮＯであり、分散が、３番目に大きい符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御は、ステップ３３７に渡され、変数ｍに、ｍ４、たとえば４がセットされる。
【０１０６】
ステップ３２１のテスト結果がＹＥＳであり、変数ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹがＵと等しく、その結果、ウォーターマーキングされるのが、現在のクロミナンス成分のＵクロミナンス部分であることが示される場合に、制御は条件分岐点３４３に移り、テストを行って、クロミナンス成分に関連する分散ｖａｒ（ｉ）が、最大のＵ閾値である最初に指定されたＵ閾値ｔ１ｕより大きいかどうかを判定する。ｖａｒ（ｉ）の式に基づくｔ１ｕの例示的な値は、２０である。
【０１０７】
ステップ３４３のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ１ｕより大きい、すなわち、分散が、ｍ１と表される最大の符号化された値、たとえば１６を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きいことが示される場合に、制御はステップ３４５に渡され、変数ｍにｍ１、たとえば１６がセットされる。
【０１０８】
ステップ３４３のテスト結果がＮＯであり、分散が、最大の符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御は、条件分岐点３４９に移り、テストを行って、分散が、２番目に大きいＵ閾値である、２番目に指定された閾値ｔ２ｕより大きいかどうかを判定する。ｔ２ｕの例示的な値は、１０である。
【０１０９】
ステップ３４９のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ２ｕより大きい、すなわち、分散が、ｍ２と表される２番目に大きい符号化された値、たとえば１２を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きいことが示される場合に、制御はステップ３５１に渡され、変数ｍに、ｍ２、たとえば１２がセットされる。
【０１１０】
ステップ３４９のテスト結果がＮＯであり、分散が、２番目に大きい符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御は条件分岐点３５３に移り、テストを行って、クロミナンス成分の分散ｖａｒ（ｉ）が、最小のＵ閾値である３番目に指定されたＵ閾値ｔ３ｕより大きいかどうかを判定する。ｔ３ｕの例示的な値は、５である。
【０１１１】
ステップ３５３のテスト結果がＹＥＳであり、ｖａｒ（ｉ）の値がｔ３ｕより大きい、すなわち、分散が、ｍ３と表される３番目に大きい符号化された値、たとえば８を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きいことが示される場合に、制御はステップ３５５に渡され、変数ｍにｍ３、たとえば８がセットされる。
【０１１２】
ステップ３５３のテスト結果がＮＯであり、分散が、３番目に大きい符号化された値を用いて追加データを符号化できるのに十分に大きくないことが示される場合に、制御はステップ３５７に渡され、変数ｍにｍ４、たとえば４がセットされる。
【０１１３】
当業者は、ＵおよびＶについて別々の経路が設けられているが、これが、ＵおよびＶについて異なる閾値および／または異なる符号化された値を使用することを可能にするためであることをすぐに理解するであろう。本明細書の例のように、ＵおよびＶの閾値および符号化された値が同一である時には、この２つの経路を単一の経路に折り畳むことができる。
【０１１４】
ステップ３２５、３３１、３３５、３３７、３４５、３５１、３５５、および３５７のいずれかの完了時に、制御は、ステップ３６１に移り、現在処理されている走査線がフレームの奇数走査線である場合に変数ｏｄｄｌｉｎｅの値に１をセットする。これは、ｏｄｄｌｉｎｅに、現在の走査線番号を２で割ったものの剰余をセットすることによって達成することができる。次に、条件分岐点３６３でテストして、ｏｄｄｌｉｎｅの値が１と等しいかどうかを判定する。ステップ３２３のテスト結果がＹＥＳであり、現在の走査線が実際にフレームの奇数走査線であることが示される場合に、制御はステップ３６７に移る。ステップ３２３のテスト結果がＮＯであり、現在の走査線がフレームの偶数走査線なのでｏｄｄｌｉｎｅの値が０であることが示される場合に、制御はステップ３６５に移り、ｏｄｄｌｉｎｅの値に−１をセットする。その後、制御はステップ３６７に移る。
【０１１５】
制御分岐点３６７でテストして、現在のクロミナンス位置に追加されるデータが１であるかどうかを判定する。ステップ３６７のテスト結果がＹＥＳであり、現在のクロミナンス成分位置に追加されるデータが１であることが示される場合に、制御はステップ３６９に移り、ｗａｔｅｒｍａｒｋａｄｄの値に、ｍとｏｄｄｌｉｎｅとウォーターマーキングされるクロミナンス成分の位置の対蹠的波形の値の積をセットする。言い換えると、ｗａｔｅｒｍａｒｋａｄｄ＝ｍ＊ｏｄｄｌｉｎｅ＊ｓｉｎ（２πｉ／１６）であり、ここで、ｉは、現在のクロミナンス成分位置である。
【０１１６】
ステップ３６７のテスト結果がＮＯであり、現在のクロミナンス位置に追加されるデータが０であることが示される場合に、制御はステップ３７１に移り、ｗａｔｅｒｍａｒｋａｄｄの値に、ｍと−１とｏｄｄｌｉｎｅとウォーターマーキングされるクロミナンス成分の位置の対蹠的波形の値の積をセットする。言い換えると、ｗａｔｅｒｍａｒｋａｄｄ＝−ｍ＊ｏｄｄｌｉｎｅ＊ｓｉｎ（２πｉ／１６）であり、ここで、ｉは、現在のクロミナンス成分位置である。
【０１１７】
ステップ３６９または３７１の完了後に、制御はステップ３７３に移り、ｗａｔｅｒｍａｒｋａｄｄの値を、ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹによって示される現在のクロミナンス成分のクロミナンス部分の値に加算する。その後、制御はステップ３７５に移る。
【０１１８】
ステップ３７３の完了後に、またはステップ３１７のテスト結果がＮＯである場合に、制御は、条件分岐点３７５に移り、テストして、処理したばかりのクロミナンス成分がサブグループの最後のクロミナンス成分であるかどうかを判定する。ステップ３７５のテスト結果がＹＥＳである場合に、制御はステップ３７９に移り、この処理を終了する。ステップ３７５のテスト結果がＮＯである場合に、制御はステップ３３７に移り、処理すべき、サブグループの次のクロミナンス成分を入手する。その後、制御はステップ３１５に移り、この処理が、前に説明したように継続される。
【０１１９】
図４Ａおよび４Ｂは、図４として示されているように一緒に接続された時に、ビデオ信号内のウォーターマーキング信号を構成する追加情報が本発明の原理に従ってクロミナンス成分に刻印されている、ディジタル・ウォーターマーキングされたビデオ信号から追加情報を抽出する例示的処理を示す図である。そのような処理は、本発明の例示的ソフトウェア実施形態によって実施することができる。当業者は、そのような処理が図２に示された本発明の実施形態にどのように関係するかをすぐに理解するであろう。
【０１２０】
この処理には、たとえば６走査線のクロミナンス成分位置の同一グループなど、一緒に追加データの単一ビットを表すクロミナンス成分が受信され、保管された時に、ステップ４０１（図４）で進入する。教育的目的のために、本明細書で、クロミナンス成分が、それが表しているビットによってグループ化されて、図４の処理による処理のために供給され、その結果、あるビットに関するすべてのクロミナンス成分が、次のビットのクロミナンス成分が処理される前に処理されると仮定する。しかし、実際のシステムの設計では、当業者は、クロミナンス成分を、それが走査されるのと同一の順序で処理することができることと、適当なメモリ位置および制御構造を使用して、ビットによってクロミナンス成分を効果的に別々に処理できることをすぐに諒解するであろう。
【０１２１】
ステップ４０１でこの処理に進入した後に、ステップ４０２で、ｋおよびｂｉｔなど、この処理で使用される複数の変数を０に初期化する。変数ｂｉｔは、あるビット位置に関する最後のソフト・ビットであり、ｋは、走査線カウントであり、これは、実際のフレーム走査線番号の６を法とする剰余をとり、１を加算することによって導出することができ、ここで、走査線は、１から５２５までの番号を付けられる。上で説明したように、１走査線に３つのビット位置があり得ることに留意されたい。
【０１２２】
次に、ステップ４０３で、走査線ｋのグループでの積分全体を表す変数Ｉｎｔｅｇ（ｋ）に０をセットする。図２では、Ｉｎｔｅｇ（ｋ）が、グループ積分器２３１によって展開される。サブグループ・インデックスである変数ｊにも、１をセットする。
【０１２３】
ステップ４０５で、ｊ番目のサブグループのＵ相関の値ＣｏｒｒＵ（ｊ）に、０をセットする。Ｕが、サブグループ内でウォーターマーキングされる可能性が高いクロミナンス位置として選択された回数をカウントするＣｎｔＵにも、０をセットする。さらに、サブグループ内のクロミナンス成分インデックスであり、１から１６までの範囲のｉに、１をセットする。同様に、ｊ番目のサブグループのＶ相関の値ＣｏｒｒＶ（ｊ）に、０をセットする。Ｖが、サブグループ内でウォーターマーキングされる可能性が高いクロミナンス位置として選択された回数をカウントするＣｎｔＶにも、０をセットする。
【０１２４】
ステップ４０７で、現在の走査線ｋについて、現在のクロミナンス成分すなわちＵ（ｉ，ｊ）およびＶ（ｉ，ｊ）を読み取り、そのクロミナンス成分に関連するＹ（ｉ，ｊ）の値を展開する。Ｙ（ｉ，ｊ）は、たとえば、現在のクロミナンス成分に関連する２つのＹ値の平均値として展開することができ、あるいは、単にＹ値の一方とし、他方を捨てることができる。
【０１２５】
クロミナンス成分のそれぞれの値と対蹠的波形の現在値の間の相関を、ステップ４０９で計算し、結果の値を、現在のサブグループの相関の適当な累計に加算する。すなわち、
ＣｏｒｒＵ（ｊ）＝ＣｏｒｒＵ（ｊ）＋Ｕ（ｉ，ｊ）＊ｓｉｎ（２πｉ／１６）
および
ＣｏｒｒＶ（ｊ）＝ＣｏｒｒＶ（ｊ）＋Ｖ（ｉ，ｊ）＊ｓｉｎ（２πｉ／１６）
を計算する。
【０１２６】
次に、条件分岐点４１１でテストして、現在のクロミナンス成分のクロミナンス部分ＵまたはＶのどちらがウォーターマーキングされている可能性が高いかを判定する。これは、たとえば、図２でカラー選択２０７を使用して判定することができる。特定のクロミナンス部分が、本質的に、カラー選択１０５（図１）によって実行された信号ＳＵＢＧＲＯＵＰ  ＭＡＪＯＲＩＴＹの判定に必要であった計算を繰り返すことによって、Ｙ、Ｕ、およびＶの関数として判定される。本発明の１実施形態では、カラー選択ユニット２０７（図２）が、下で説明するようにルック・アップ・テーブルに基づく。
【０１２７】
ステップ４１１のテスト結果がＶであり、現在のクロミナンス成分について、追加データを担持するのにＶが選択された可能性が高いことが示される場合に、制御はステップ４１３に移り、ＣｎｔＶを増分する。ステップ４１１のテスト結果がＵであり、現在のクロミナンス成分について、追加データを担持するのにＵが選択された可能性が高いことが示される場合に、制御はステップ４１５に移り、ＣｎｔＵを増分する。
【０１２８】
ステップ４１３または４１５のいずれかの完了後に、制御はステップ４１７に移り、テストして、現在処理されているクロミナンス成分が、現在のサブグループの最後のクロミナンス成分すなわち、対蹠的波形の現在のサイクルに対応する最後のクロミナンス成分であるかどうかを判定する。ステップ４１７のテスト結果がＮＯであり、現在のサブグループにまだ追加のクロミナンス成分が残っていることが示される場合には、制御はステップ４１９に移り、クロミナンス成分インデックスｉを増分する。その後、制御はステップ４０７に移り、この処理が、上で説明したように継続される。
【０１２９】
ステップ４１７のテスト結果がＹＥＳであり、現在のクロミナンス成分が、現在のサブグループの最後であることが示される場合に、制御は、条件分岐点４２１に移り、テストして、ＣｎｔＵ≧ＣｎｔＶであるかどうかを判定する。ステップ４２１のテスト結果がＹＥＳであり、Ｕが、処理されたばかりのサブグループ内で、Ｖより多くないとしても少なくとも同一回数だけ選択されたことが示される場合に、制御はステップ４２３に移り、Ｉｎｔｅｇ（ｋ）にＩｎｔｅｇ（ｋ）＋ＣｏｒｒＵ（ｊ）をセットする、すなわち、サブグループのＵに関する相関を、グループの総積分に加算する。同様に、ステップ４２１のテスト結果がＮＯであり、Ｖが、処理されたばかりのサブグループ内でＵより多い回数だけ選択されたことが示される場合に、制御はステップ４２５に移り、Ｉｎｔｅｇ（ｋ）にＩｎｔｅｇ（ｋ）＋ＣｏｒｒＶ（ｊ）をセットする、すなわち、サブグループのＶに関する相関を、グループの総積分に加算する。
【０１３０】
ステップ４２３または４２５の完了後に、制御は条件分岐点４２７に移り、テストして、現在処理されているサブグループが、現在のグループの最後のサブグループであるかどうかを判定する。ステップ４２７のテスト結果がＮＯである場合に、制御はステップ４２８に移り、サブグループ・インデックスｊを増分して、次のサブグループをポイントする。
【０１３１】
ステップ４２７のテスト結果がＹＥＳであり、現在の走査線についてグループ全体が処理されたことが示される場合に、制御は条件分岐点４２９に移り、テストして、現在の走査線カウントｋが偶数であるかどうかを判定する。ステップ４２９のテスト結果がＮＯであり、現在の走査線が奇数番号の走査線であり、したがって、現在のビットを判定する前に処理すべき走査線がまだあることが示される場合に、制御は、ステップ４３１に移り、現在の走査線カウントｋを増分する。その後、制御は、ステップ４０３に移り、この処理が、上で説明したように継続される。
【０１３２】
ステップ４２９のテスト結果がＹＥＳであり、現在のビットを判定する前に処理すべき走査線がもうないことが示される場合に、制御はステップ４３３に移り、ビット位置の最終的なソフト・ビット出力であるｂｉｔ（ｋ）の値を、重み係数および、前の走査線のグループでの積分の値Ｉｎｔｅｇ（ｋ−１）と現在の走査線のグループでの積分の値すなわちＩｎｔｅｇ（ｋ）との間の差の積を加算させることによって更新する。言い換えると、ステップ４３３では、たとえばｂｉｔ＝ｂｉｔ＋ｗ（ｋ／２）＊（Ｉｎｔｅｇ（ｋ−１）−Ｉｎｔｅｇ（ｋ））を計算する。１ビットについて６本の走査線を使用する時に、３つの重み値があることに留意されたい。本発明の実施形態では、重みが、（０，１，０）である。したがって、効果的に、中央の２本の走査線だけが、ビットの値の判定に使用される。しかし、６本の走査線にわたってデータを繰り返すことは、中央の２本の走査線が、正しく検出される十分に高い可能性がある状態で、ＮＴＳＣ信号が受けるフィルタリングを通過するのを助ける。
【０１３３】
条件分岐点４３５でテストして、ビットの最後の走査線に達した、すなわち、ｋがその最大値、たとえば６に達したかどうかを判定する。ステップ４３５のテスト結果がＮＯであり、現在のビットを判定する前に処理すべき追加の走査線が残っていることが示される場合に、制御はステップ４３１に移り、この処理が、上で説明したように継続される。ステップ４３５のテスト結果がＹＥＳであり、現在のビットのすべての走査線が処理されたことが示される場合に、制御はステップ４３７に移り、ビットの値が、ソフト・データ出力として供給される。この処理は、その後、ステップ４３９で終了する。
【０１３４】
ビデオ信号のフレームのビット位置のすべてに追加情報を刻印する必要がないことに留意されたい。
【０１３５】
図６に、特定のクロミナンス部分が、クロミナンス成分のウォーターマーキング情報を含めるのにより適し、したがって選択されなければならないかどうかを判定する例示的処理を示す。この処理には、ウォーターマーキング情報を含めるクロミナンス部分を選択する必要がある時に、ステップ６０１で進入する。図６の説明において、クロミナンス成分が、ＹＵＶフォーマットで表されると仮定する。さらに、クロミナンス部分ごとに、１つのＹ値だけが必要である。したがって、４−２−２解像度の走査線の各クロミナンス部分に関連する２つのＹ値の平均をとることができ、あるいは、このうちの１つを選択し、他方を捨てることができ、たとえば、ＹＵＶデマルチプレクサおよびデシメータ１０３による出力として供給されるＹの値を、次の図の説明でＹとして使用することができる。
【０１３６】
概念上、可能なＹ、Ｕ、およびＶの組合せに対応する３次元ＹＵＶ色空間内の各位置は、Ｙ、Ｕ、およびＶがとることのできるすべての範囲を与えられれば、たとえば実験的観察に基づいて、ウォーターマーキングされた場合に視覚的アーチファクトを導入する可能性がより低いものとしてウォーターマーキングにより適するクロミナンス部分を割り当てられる。Ｙ値、Ｕ値、およびＶ値の可能な組ごとにテーブル全体のある版を使用しなければならず、Ｙ、Ｕ、およびＶのそれぞれが８ビットの全範囲を有する場合に、選択されたクロミナンス部分を示すのに位置ごとに１ビットが保管されると仮定すると、少なくとも１６Ｍビットの情報を保管する必要がある。
【０１３７】
３次元ＹＵＶ色空間内の可能なＹ、Ｕ、およびＶの組合せごとに選択されるクロミナンス部分の例示的な割り当ての一部の切開図を、図７に示す。図７は、教育的目的のみのために、概念化の視覚的助けとして提供され、実際のデータを表さないことに留意されたい。
【０１３８】
ストレージ要件を減らすために、ＹＵＶ色空間を、領域のグループとみなすことができ、各領域は、Ｙ値、Ｕ値、およびＶ値の少なくとも１つの組、通常は複数の組に対応する位置すなわち、各領域に対応する色空間内の位置を含むように定義され、したがって、その領域に写像される各Ｙ、Ｕ、Ｖの組合せは、たとえば実験的観察に基づいて、その領域に含まれるＹ値、Ｕ値、およびＶ値の任意の組について選択されなければならないクロミナンス部分を割り当てられる。そのような領域へのグルーピングを考える１つの形が、線形または非線形とすることのできる量子化である。
【０１３９】
表２は、例示的な色空間選択テーブルのリスティングであり、各領域は、４つのＹ値、４つのＵ値、および４つのＶ値に対応し、したがって、すべてのピクセルに関する８ビット値の６４個の可能な組合せに対応する。そのようなテーブルを使用することによって、位置ごとに１ビットだけが保管されると仮定して、保管される必要のある情報が２５６Ｋビットまで減る。表２は、たとえば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハード・ディスクまたはテープ・ドライブなどの磁気ストレージ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭなどの光学ストレージ、あるいは類似物などの任意のコンピュータ可読媒体に保管することができる。
【０１４０】
当業者は、８ビットの全範囲を有するＹ、Ｕ、およびＶのそれぞれに関する表２に使用される値を、図１の残りの要素で使用されるものなどの１０ビットのＹ値、Ｕ値、およびＶ値と共に使用するために、たとえば各１０ビット値を右に２回シフトすることなど、４で割ることによってスケーリングできることを、すぐに理解するであろう。同様に、Ｙ、Ｕ、およびＶに使用される他のビット数に、同様に対処することができる。
【０１４１】
表２のデータを効果的に配置し、これにアクセスするために、表２は、同一のＵおよびＶの量子化された値を有するが異なるシーケンシャルに量子化されたＹ値を有する８つの隣接する領域の、指定されたＵまたはＶの選択（１がＵの選択、０がＶの選択を示す）が、一緒にグループ化されて１バイトを形成するように配置されている。したがって、ＵおよびＶの値ごとに、８バイトがあり、各バイトは、同一のＵおよびＶの量子化された値を有するが異なる量子化されたＹ値を有する領域に対応する。
【０１４２】
表２は、Ｕ値に対応する最上位ビット、Ｖ値に対応する次の上位値、およびＹ値に対応する最下位値を有するアドレスを使用したアドレッシングされるように配置されている。言い換えると、このバイトのアドレスは、次のように形成される。
【０１４３】
Ｕ７｜Ｕ６｜Ｕ５｜Ｕ４｜Ｕ３｜Ｕ２｜Ｖ７｜Ｖ６｜Ｖ５｜Ｖ４｜Ｖ３｜Ｖ２｜Ｙ７｜Ｙ６｜Ｙ５
ここで、Ｕ７、Ｕ６、Ｕ５、Ｕ４、Ｕ３、およびＵ２は、Ｕ値の第８下位ビットから第３下位ビットであり、Ｖ７、Ｖ６、Ｖ５、Ｖ４、Ｖ３、およびＶ２は、Ｖ値の第８下位ビットから第３下位ビットであり、Ｙ７、Ｙ６、およびＹ５は、Ｙ値の第８下位ビットから第６下位ビットである。バイト内特定のビットは、Ｙ値の第５下位ビットから第２下位ビット、たとえばＹ４、Ｙ３、およびＹ２を使用することによって指定される。
【０１４４】
表２などのテーブルは、人間の視覚系が、ａ）青色により鈍感であり、ｂ）より低い輝度値により敏感であるという事実を反映したものである。そのようなテーブルは、一般的に次のような、試行錯誤によって開発することができる。
【０１４５】
色空間を、セクション単位で調べ、各セクションは、輝度値によって定義され、その最小値から最大値まで変化する第１クロミナンス部分に対応する第１次元およびその最小値から最大値まで変化する第２クロミナンス部分に対応する第２次元で変動する。輝度およびクロミナンス部分のいずれかまたはすべてを、たとえば８ビット値の上位６ビットを使用することによって、量子化することができる。そうすることによって、異なる色のボックスとして表示された時に輝度値ごとに１平面に見える、クロミナンス部分値のチェッカーボードを有する平面の組が作られる。たとえば、輝度値および両方のクロミナンス部分の８ビット値の上位６ビットを使用する量子化によって、各可能な量子化された輝度値に対応する６４個の平面が作られ、各平面は、色付きボックスのチェッカーボード・パターンを有し、１平面あたり、垂直に６４個、水平に６４個、合計４０９６個のボックスがある。
【０１４６】
各平面を、別々に調べる。ランダム・データが、経時的にフレームの類似する位置のボックス内に異なる値を有すると確信するのに十分な個数のフレームについて、フリッカが現れた場合に観察者がそれを検出するために、ランダム・データを展開する。３０秒以上が、価値があることがわかっている。ランダム・データは、平面を含むフレームで、クロミナンス部分の第１クロミナンス部分だけに刻印される。フレームの結果の版を表示し、観察する。
【０１４７】
フリッカが観察されなかったすべてのボックスは、このテーブルで、輝度およびクロミナンス部分のその組合せが、その組合せの選択されたクロミナンス部分としてウォーターマーク・データを現在担持しているクロミナンス部分を使用しなければならないことを示す。フリッカが観察されたすべてのボックスは、このテーブルで、その輝度とクロミナンス部分の組合せが、その組合せの選択されたクロミナンス部分としてウォーターマーク・データを現在担持していないクロミナンス部分を使用しなければならないことを示す。この処理を、平面について、それにデータを追加されたクロミナンス部分を変更して繰り返す。
【０１４８】
起こり得るように、両方のクロミナンス部分についてフリッカが発生した平面のすべてのボックスについて、実装者は、どちらのクロミナンス部分を選択しなければならないかを選択することができる。たとえば、人間の視覚系は、一般に、青に鈍感なので、Ｕを選択することができる。その代わりに、結果のテーブルのよりよいデータ圧縮をもたらすクロミナンス部分を使用することができる。同様に、フリッカがどちらのボックスにも現れない場合に、使用すべきクロミナンス部分の選択は、実装者の自由である。
【０１４９】
この処理を、テーブル全体が書き込まれるまで平面ごとに繰り返す。
【０１５０】
【表２−１】
2006115493.tif 000005
【０１５１】
【表２−２】
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【０１５２】
【表２−３】
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【０１５３】
【表２−４】
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【０１５４】
【表２−５】
2006115493.tif 000009
【０１５５】
【表２−６】
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【０１５６】
【表２−７】
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【０１５７】
【表２−８】
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【０１５８】
【表２−９】
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【０１５９】
【表２−１０】
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【０１６０】
【表２−１１】
2006115493.tif 000015
【０１６１】
ステップ６０３は、情報にアクセスするように配置されている場合に、その処理を開始する。具体的に言うと、ステップ６０３では、
ｙ＝Ｙ＞＞５
ｕ＝Ｕ＞＞２
ｖ＝Ｖ＞＞２
が、現在のクロミナンス位置について計算され、ここで、「＞＞」は、右シフト演算である。これを行うことによって、Ｕ値の第８下位ビットから第３下位ビット、Ｖ値の第８下位ビットから第３下位ビット、およびＹ値の第８下位ビットから第６下位ビットだけが残される。その後、ステップ６０５で、ルック・アップ・テーブル・アドレスをＬＵＴ＿Ａｄｄｒｅｓｓ＝ｕ＜＜９＋ｖ＜＜３＋ｙとして計算し、ここで、「＜＜」は左シフト演算である。
【０１６２】
それを行うことによって、抽出されたビットが、組み合わされたアドレスに組み合わされ、供給されたＹ値、Ｕ値、およびＶ値に対応する１バイトをポイントする。その後、ステップ６０７で、供給されたＹ値、Ｕ値、およびＶ値に対応するバイト内の特定のビットを、Ｙ値の第２下位ビットから第５下位ビットから構成される値をバイトへのインデックスとして使用することによって判定する。このために、ステップ６０７で、ｂ＝ｍｏｄ（Ｙ＜＜２，８）を計算し、ここで、ｍｏｄは剰余関数である。
【０１６３】
ステップ６０９で、計算されたルック・アップ・テーブル・アドレスのバイトの第ｂビット位置の値を抽出し、変数ｍの値として割り当て、これを出力として供給する。やはり、この例示的実施形態では、抽出されたビットが１の場合に、Ｕが選択されたクロミナンス部分であり、抽出されたビットが０の場合に、Ｖが選択されたクロミナンス部分である。
【０１６４】
この処理は、その後、ステップ６１１で終了する。
【０１６５】
当業者は、前述を他のフォーマットのピクセル、たとえばＲＧＢまたはＹＩＱにどのように適合させるかをすぐに諒解するであろう。
【０１６６】
テーブルのハフマン符号化が望まれる場合に、経験的にわかっているように、Ｕがピクセル組合せの過半数に選択されると仮定すると、Ｕの選択が１、Ｖの選択が０である前述の対応を逆転することが有利である可能性があることに留意されたい。
【０１６７】
図８に、ピクセルのウォーターマーキング情報を含めるために特定のクロミナンス部分を選択する、もう１つの例示的処理を示す。この処理には、ウォーターマーキング情報を含むのに適するクロミナンス部分を選択する必要がある時に、ステップ８０１で進入する。図８の説明において、クロミナンス成分ごとに１つのＹ値だけがあると仮定する。
【０１６８】
図６の実施形態と比較した図８の実施形態のストレージ要件をさらに減らすために、本発明の態様によれば、図６に関して説明したように、ＹＵＶ色空間を領域に分割し、各領域にＹ値、Ｕ値、およびＶ値の少なくとも１つの組に対応する位置を含め、各領域に、たとえば経験的観察に基づいて、Ｙ値、Ｕ値、およびＶ値がその領域に含まれるピクセルについて選択されるクロミナンス部分を割り当てるだけではなく、事前定義の閾値、たとえば最大値の半分より小さいＵ値を有するすべてのピクセルが、ウォーターマーキングについて選択されるＵクロミナンス部分を有する。したがって、８ビットのＹ値、Ｕ値、およびＶ値について、Ｕの値が１２８未満である場合に、そのＵクロミナンス部分は、ＶまたはＹの値にかかわりなく、必ずウォーターマーキングに選択される。これは、人間の視覚系が、Ｖ成分よりも青のＵ成分に鈍感であるからである。
【０１６９】
アドレスのＵ値から導出されるビットに対応するクロミナンス部分選択テーブルの最上位アドレス・ビットを有することによって、有利なことに、テーブルのサイズを半分まで減らすことができる。これは、テーブル・アドレスを形成する前に、Ｕ値が最大値の半分未満であるかどうかを判定するテストを追加し、テスト結果がＹＥＳである場合に、単純にＵクロミナンス部分を選択することを示し、テーブルにアクセスする処理の残りをスキップすることと、アドレスのＵ値から導出されるビットを計算する前に実際のＵの値から最大Ｕ値の半分を引くことによって達成される。したがって、図６に使用されたテーブルのうちで、０の最上位Ｕビットに対応する部分が除去され、このテーブルのうちで、最上位Ｕビットが１である部分だけが残される。しかし、このテーブルの残りの部分へのインデクシングは、Ｕ値から導出されるビットを形成する前に最大Ｕ値の半分をＵ値から引くことによってシフトされる。
【０１７０】
したがって、このテーブルは、Ｕ値に対応する最上位ビット、Ｖ値に対応する次の下位値、およびＹ値に対応する最下位値を有するアドレスを使用してアドレッシングされるように配置されている。言い換えると、バイトのアドレスは、次のように形成される。
【０１７１】
Ｕ６｜Ｕ５｜Ｕ４｜Ｕ３｜Ｕ２｜Ｖ７｜Ｖ６｜Ｖ５｜Ｖ４｜Ｖ３｜Ｖ２｜Ｙ７｜Ｙ６｜Ｙ５
ここで、Ｕ６、Ｕ５、Ｕ４、Ｕ３、およびＵ２は、Ｕ値の第７下位ビットから第３下位ビットの値、Ｖ７、Ｖ６、Ｖ５、Ｖ４、Ｖ３、およびＶ２は、Ｖ値の第８下位ビットから第３下位ビットの値、Ｙ７、Ｙ６、およびＹ５は、Ｙ値の第８下位ビットから第６下位ビットの値である。バイト内の特定のビットは、Ｙ値の第５下位ビットから第２下位ビット、たとえばＹ４、Ｙ３、およびＹ２を使用することによって指定される。
【０１７２】
このために、条件分岐点８０２でテストして、Ｕ＜ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄ＿ｖａｌｕｅであるかどうかを判定し、ここで、ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄ＿ｖａｌｕｅは、たとえば、最大Ｕ値の半分である。１ビットを節約し、テーブル・サイズを半分にするために、ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄ＿ｖａｌｕｅが２のべきであることが好ましいことに留意されたい。ステップ８０２のテスト結果がＮＯであり、Ｕの値が、事前定義の値、たとえばＵの最大値の半分、たとえば１２８未満であり、したがって、選択されるクロミナンス部分が、Ｙ、Ｕ、およびＶの関数になり、したがって、テーブルにアクセスしなければならないことが示される場合に、制御は、ステップ８０３に移って、テーブルへのアクセスの処理を開始する。ステップ８０３で、
ｙ＝Ｙ＞＞５
ｕ＝（Ｕ−事前定義の値）＞＞２、たとえば、ｕ＝（Ｕ−１２８）＞＞２
ｖ＝Ｖ＞＞２
を、現在のクロミナンス成分について計算し、ここで、「＞＞」は、右シフト演算である。それを行うことによって、Ｕ値の所望の第７下位ビットから第３下位ビット、Ｖ値の第８下位ビットから第３下位ビット、およびＹ値の第８下位ビットから第６下位ビットだけが残される。その後、ステップ８０５で、現在のピクセルのルック・アップ・テーブル・アドレスを、ＬＵＴ＿Ａｄｄｒｅｓｓ＝ｕ＜＜９＋ｖ＜＜３＋ｙとして計算し、ここで、「＜＜」は左シフト演算である。
【０１７３】
それを行うことによって、抽出されたビットが、組み合わされたアドレスに組み合わされ、ピクセルに対応する１バイトをポイントする。その後、ステップ８０７で、ピクセルに対応するバイト内の特定のビットを、Ｙ値の第５下位ビットから第２下位ビットから構成される値をバイトへのインデックスとして使用することによって判定する。このために、ステップ８０７で、ｂ＝ｍｏｄ（Ｙ＜＜２，８）を計算し、ここで、ｍｏｄは剰余関数である。
【０１７４】
ステップ８０９で、計算されたルック・アップ・テーブル・アドレスのバイトの第ｂビット位置の値を抽出し、変数ｍに保管する。ステップ８１１で、変数ｍの値を、出力として供給する。やはり、出力ビットが１の場合に、Ｕが選択されたクロミナンス部分であり、抽出されたビットが０の場合に、Ｖが選択されたクロミナンス部分である。この処理は、ステップ８１３で終了する。
【０１７５】
ステップ８０２のテスト結果がＹＥＳであり、ピクセル・カラーが主に青でなく、したがってピクセルの青色の変更が人間の視覚系によって検出されないので、Ｕクロミナンス部分を選択しなければならないことが示される場合に、制御はステップ８１５に移り、変数ｍに１をセットする。これを行うことによって、Ｕが選択されることが保証される。その後、制御はステップ８１１に移り、この処理が、上で説明したように継続される。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の原理による、アナログ形式で伝送されるビデオにウォーターマーキングする例示的送信器の基本構成要素を示す図である。
【図２】本発明の原理に従ってウォーターマーキングされたアナログ・ビデオ信号から追加データを回復する例示的受信器を示す図である。
【図３Ａ】図３として示されているように一緒に接続された時に、本発明の原理による、追加データをクロミナンス部分の１つにウォーターマーキングするのに使用される例示的処理を示す図である。
【図３Ｂ】図３として示されているように一緒に接続された時に、本発明の原理による、追加データをクロミナンス部分の１つにウォーターマーキングするのに使用される例示的処理を示す図である。
【図４Ａ】図４として示されているように一緒に接続された時に、ビデオ信号内のウォーターマーキング信号を構成する追加情報が本発明の原理に従ってクロミナンス成分に刻印されている、ディジタル・ウォーターマーキングされたビデオ信号から追加情報を抽出する例示的処理を示す図である。
【図４Ｂ】図４として示されているように一緒に接続された時に、ビデオ信号内のウォーターマーキング信号を構成する追加情報が本発明の原理に従ってクロミナンス成分に刻印されている、ディジタル・ウォーターマーキングされたビデオ信号から追加情報を抽出する例示的処理を示す図である。
【図５】図１の対蹠的ビット・マッパーを示すより詳細な図である。
【図６】特定のクロミナンス部分が、クロミナンス成分のウォーターマーキング情報を含めるのにより適し、したがって選択されなければならないかどうかを判定する例示的処理を示す図である。
【図７】例示的に分割された色空間の一部を示す切開図である。
【図８】ピクセルのウォーターマーキング情報を含めるために特定のクロミナンス部分を選択する、もう１つの例示的処理を示す図である。
【図９】図１および５に示された複数の要素からの例示的出力を示す図である。
【図１】
2006115493.tif 000016
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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