(57)【要約】【課題】アナログ音響信号およびディジタル音響信号に適用する電子透かし（ＷａｔｅｒＭａｒｋｉｎｇ）技術において、電子透かしが組み込まれた音響信号聴取時の音質劣化を防止すると共に、電子透かしを組み込む事により処理された音響信号の明瞭度、弁別性能を向上させる電子透かし技術を提供する。【解決手段】ハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発するに足りる遅延時間を音響信号の振幅関数として制御する事で得られる特殊な高調波群より包絡線情報、スペクトル情報を生成し電子透かし蓄積メモリー内のデータと乗算を行い、疑似高調波成分を再生成し音響信号に付加する、再生時には疑似高調波成分領域に除算（係数反転を行った乗算）を行う事で電子透かしコード（ＷＭコード）を復調する。【選択図】図１
2011197619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号の記録、伝送、増幅、再生の各過程において、ハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発するに足りる遅延時間を音響信号の振幅関数として制御する事により得られる奇数次高調波群と偶数次高調波群や正弦位相高調波群と余弦位相高調波群等、２種類の高調波群を独立または、混合状態で音響信号に加減算する事により聴感雑音レベルを増加することなく音響機器や音響信号の弁別性能を向上させる高調波成分を生成し、この高調波成分より抽出したスペクトル情報により電子透かし情報を変調する事を特徴とする電子透かし技術。
【請求項２】
請求項１を適用された媒体より得られる奇数次高調波群と偶数次高調波群や正弦位相高調波群と余弦位相高調波群等、２種類の高調波群から抽出したスペクトル情報により電子透かし情報を復調する事を特徴とする電子透かし技術。
【請求項３】
請求項１、請求項２の信号処理過程においてサブ・ナイキスト・サンプリングによる符号化／複合化を用いる事を特徴とする電子透かし技術。
【請求項４】
請求項１において電子透かし情報を変調する為に用いる高調波スペクトル生成を図２の回路構成により実現し、その回路動作がソフトクリップ回路と偶数次高調波発生回路を従属接続する事および原音響信号との非対称差動演算により実現する事を特徴とするアナログ信号処理手段。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、をディジタル信号処理（ＤＳＰ）によって実現するバイナリーコードを含むソフトウェアおよび媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はアナログ音響信号およびディジタル音響信号に適用する、人工的に生成された知覚向上効果を有する高調波スペクトルへの電子透かし（ＷａｔｅｒＭａｒｋｉｎｇ）コードの組み込み／抽出法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】音響信号への適用を想定した電子透かし技術は、その多くが音質劣化を回避する為に聴覚特性を利用したマスキング技術を基本とする、【０００３】特許文献１は電子透かし情報を適応ディザーに類似した形で音響信号に組み込み、再生時の高域遮断濾過器による量子化雑音減衰と聴覚マスキングによる知覚低下により電子透かし情報組み込み時の音響信号劣化を回避しようとするものである。【０００４】特許文献２は低周期ワウ成分に対して聴覚感度が低下する事に注目したもので、電子透かし情報によって音響信号成分を位相変調する事で電子透かし情報組み込み時の音響信号劣化を回避しようとするものである。【０００５】この様に従来の音響信号用電子透かし技術は聴覚生理機能の利用により音質劣化を回避する言わば受動的な手法が多用されている、特許文献３は人工的に生成する高調波成分によってハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発し音響信号の強調／分離を聴取者に知覚させ、明瞭度や弁別性能を向上しようとする発明である。【０００６】この高調波成分は非特許文献１で解説される、くし型フィルター特性に類似した特性（基本波領域を削除したくし型特性）を実現する、また高調波成分はＢｒｅｇｍａｎの四つの発見的規則を満足する為、非特許文献２の様にカクテルパーティー効果と強い相関を持ち、先行音効果に必要とされる遅延量を満たさずに信号の強調／分離を実現可能である。
【特許文献１】特表２００５−５２８８１７
【特許文献２】特表２００４−２７９４６９
【特許文献３】特開２００８−４８３７２
【非特許文献１】ＡＥＳ有償電子ライブラリー内  ２００７年コンベンション資料  Ｏｎ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｂ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｓ．ｏｒｇ／ｅ−ｌｉｂ／ｂｒｏｗｓｅ．ｃｆｍ？ｅｌｉｂ＝１４０３２）
【非特許文献２】統計数理研究所ホームページ内、日本音響学会誌第５８巻３号  池田思郎氏  解説  両耳処理と独立成分解析（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｓｍ．ａｃ．ｊｐ／▲〜▼ｓｈｉｒｏ／ｐａｐｅｒｓ／ｅｔｃ／ａｓｊ２００２Ｍａｒ．ｐｄｆ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明は電子透かしコードがディジタル信号であり、メモリーによる時間軸変更が容易な事に注目し入力信号から弁別性能向上効果を有する高調波成分を生成後、このスペクトル情報と包絡線情報によりメモリーを制御し電子透かしコードのデータストリームを擬似高調波成分として再生成の後、音響信号へ付加する手法および擬似高調波信号が付加された音響信号から電子透かしコードを復調する手法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】図１はＡＤ変換機器への応用例である、高調波成分生成を行う回路１３は具体例である図２との対比が容易な様にバッファ／増幅手段（１）、スペクトル制御／高調波発生１（２）、バッファ／増幅手段、差動演算／高調波発生２／高周波濾過（３）の３回路として分割表記を行った、回路１３により構成音の強調／分離効果（弁別性能の向上）を有する高調波成分を生成後、アナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロック出力手段（４）およびアナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロック同期手段（６）により入力信号と生成高調波成分は独立してＰＣＭ変換される、【０００９】入力信号に同期する形でアナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換を施された生成高調波成分はスペクトル解析手段（５）によりＦＦＴされた後、ＷＭマッピング手段（８）、ＷＭ生成手段（９）によりＷＭコードが付加された擬似成高調波成分として再生成される、ＤＳＰ／高域濾過手段（１１）は入力音響信号と混変調（フランジング）を発生する擬似高調波成分を低減する目的で使用する、また同様の理由からＰＣＭ変換された入力信号はＤＳＰ／低域濾過手段（７）により高域を低下させている。入力信号処理過程はメモリー制御を伴う擬似高調波成分生成過程との遅延量が大幅に異なる為、遅延手段（１０）により位相整合の後、ＤＳＰ／加算手段（１２）により入力信号成分と擬似成高調波成分を加算し出力する。【００１０】図３はＷＭマッピング手段（８）の内部処理である、回路１３によって生成された高調波成分はスペクトル解析手段（５）によりＦＦＴされた後、ＷＭマッピング手段（８）内の振幅情報／周波数情報分離手段により振幅情報と周波数情報に分割される、ＤＳＰ／乗算手段はＷＭコード復調に必要なヘッダー情報付加の後、リングメモリー出力に高調波成分の振幅情報（包絡線）を付加し出力する、リングメモリー読み出し／保持手段はＷＭ生成手段（９）から入力される所定のコードをリングメモリーに書き込みの後、保持し入力される周波数情報により読み出し周期を可変して擬似高調波成分を生成する。【００１１】図５はＤＡ変換機器への応用例である、入力されたディジタル信号はＤＳＰ／データー形式整合手段（２０）により所定の形式（２の補数形式やオフセット・バイナリ等）に変換後、ＤＳＰ高域濾過手段（１９）、スペクトル解析手段（２３）、ＤＳＰ／低域濾過手段（１８）へ入力される、ＤＳＰ／低域濾過手段（１８）は遮断特性を可変する事で入力信号のみの復調、擬似高調波成分が付加され弁別性能が向上した入力信号の復調、入力信号に擬似高調波成分を適宜混合したものの３種類を選択可能としＷＭコードに高い秘匿性が要求される場合は擬似高調波成分を減衰、遮断する事が可能な構成を想定した。【００１２】ＤＳＰ／データー形式整合手段（２０）出力はスペクトル解析手段（２３）によりＦＦＴされ、ＷＭマッピング復調手段（２２により）ＤＳＰ／データー形式整合手段（２０）出力から除算する事でＷＭコードを復調する、ディジタル／アナログ変換手段はＤＳＰ／低域濾過手段（１８）との回路構成の兼ね合いで各種考えられるが入力信号の復調のみであればＣＤ用の汎用品が流用可能である。【００１３】図４はＷＭマッピング復調手段（２２）の内部処理である、ＤＳＰ／高域濾過手段（１９）出力とスペクトル解析手段（２３）出力をＤＳＰ／除算手段に入力する。ＤＳＰ／除算手段はＤＳＰ／高域濾過手段（１９）出力と分離された振幅情報を除算する事で擬似高調波成分の振幅情報（包絡線）を削除する、ＤＳＰ／除算手段出力はリングメモリー読み出し／保持手段へ入力され、周波数情報の逆数（１／ｆ）によりリングメモリーに書き込みの後、所定の読み出し操作を行う事で時間軸変更の影響を削除する。
【発明の効果】
【００１４】この技術によって処理された音響信号は電子透かしコードが組み込まれているにも関わらず明白な弁別性能向上が知覚されスペクトル上はディエッサー（周波数依存性コンプレッサー）等による振幅制限処理と類似し、従来の聴覚マスキングを応用した電子透かしコードの様な音質劣化や違和感が生じない、従って各種メディアにおけるシングルエンド・エンファシスと電子透かしコード組み込み処理を同一機器で兼用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】図１の様なＡＤ変換機器への適用が最良である、ＡＤ変換デバイスにΣデルタ型の様な汎用ＩＣを使用し、回路１３を図２の様なアナログ回路で行い、その他のプロセスに汎用ＤＳＰを用いる事で非常に安価に実現可能である、また従来の電子透かし技術に回路１３を追加すれば既存ＤＳＰプログラムの部分的な修正で容易に実現可能と思われ実用上も有利である。
【実施例】
【００１６】本発明利用による音響信号の変調回路例を図１、復調回路例を図５によって説明する。図１はアナログ音響信号の入力を想定したもので回路１３に特許文献３中の実施例を基本とした回路を使用している。詳細は入力信号分岐の為のバッファ／増幅手段（１）、入力信号から高調波を生成するスペクトル制御／高調波発生１手段（２）、入力信号とスペクトル制御／高調波発生１手段（２）からハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）誘発に必要な移相高調波を生成する差動演算／高調波発生２／高周波濾過手段（３）で構成する。入力信号をディジタル変換するＡＤ変換部はアナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロック出力手段（４）と生成高調波成分をディジタル変換するアナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロック同期手段（６）で構成する。【００１７】ディジタル処理部は生成高調波成分からＷＭコード変調に必要な振幅情報と周波数情報を抽出するスペクトル解析手段（５）、ディジタル化した入力信号中の可聴帯域外成分を減衰または除去するＤＳＰ／低域濾過手段（７）、入力されるＷＭコードをスペクトル解析手段出力によってコーディングするＷＭマッピング手段（８）、規定されたＷＭコードを出力するＷＭ生成手段（９）、ＤＳＰ／低域濾過手段（７）と疑似高調波成分の時間軸整合を行う遅延手段（１０）、ＷＭマッピング手段（８）出力中の可聴帯域内高調波成分を減衰または除去するＤＳＰ／高域濾過手段（１１）、遅延手段（１０）出力とＤＳＰ／高域濾過手段（１１）出力を加算後、ＰＣＭ、１ＢＩＴ等規定データフォームに変換を行うＤＳＰ／加算手段によって構成する。【００１８】ＷＭマッピング手段（８）は図３の様な構成で、ＷＭ生成手段（９）出力より予め定められたデータ長のＷＭコードをリングメモリーに格納する、複数のＷＭコードや大きなデータ長を持つＷＭコードはリングメモリーの破綻に配慮したハードウェア設計を行う事とＷＭコードの種類に応じて異なるプリアンブル・コード（マルチビット・ヘッダー）を付加する事でＷＭコード復調時の識別を可能にする、本発明では透かし情報を知覚可能な形で付加するものの、プリアンブル・コード（マルチビット・ヘッダー）に各種暗号化技術を適用する事で透かし情報の秘匿化が可能になる、【００１９】スペクトル解析手段（５）出力は振幅情報／周波数情報分離手段により周波数情報を抽出しリングメモリーの読み出し速度を可変する、ＤＳＰ／乗算手段は読み出し速度を制御したリングメモリー出力に振幅情報／周波数情報分離手段から出力した振幅制御情報によって包絡線情報を付加しＷＭマッピング出力としてＤＳＰ／高域濾過手段（１１）へ出力する。【００２０】図３は各種メディア媒介後の復調例である、ＰＣＭ、１ＢＩＴ等規定データフォームに復調されたディジタル・データはＤＳＰ／データ形式整合手段（２０）により伸張処理やデシメーションを行いリニアＰＣＭデータに変更する、リニアＰＣＭデータはＷＭコード復調処理と音響信号復調処理を個別に行う必要から二系統に分岐する、【００２１】スペクトル解析手段（２３）はリニアＰＣＭデータより振幅情報と周波数情報を抽出しＷＭマッピング復調手段（２２）を制御す���、ＤＳＰ／高域濾過手段（１９）によって入力信号成分を遮断したリニアＰＣＭデータはＷＭマッピング復調手段（２２）へ入力されＷＭコードとして出力される。【００２２】ＤＳＰ／低域濾過手段（１８）はリニアＰＣＭデータ内の疑似高調波成分を聴取者の嗜好に応じ増減するものであり、ＷＭコードに秘匿性が要求されない場合は省略可能である、ディジタル／アナログ変換手段（２１）はＤＳＰ／低域濾過手段（１８）出力より音響信号を復調するＤＡ変換デバイスである、【００２３】復調処理に用いるＷＭマッピング復調手段（２２）は図４の様な構成で、入力される高域濾過処理データから抽出される振幅情報はＤＳＰ／除算手段を制御しＷＭコード変調時の乗数を削除する、ＤＳＰ／除算手段出力はリングメモリーに入力され同時抽出された周波数情報によって読み出し制御を行いＷＭコードに復調される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】扱う高調波信号スペクトルが異なるものの、本発明の映像信号への適用が可能と思われる、特にディジタル・カメラ等の静止画データでは平均化処理での解像度改善が期待できる為、原画像データ中の高域成分を忠実な形で電子透かし情報へ置換可能と思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アナログ／ディジタル変換時に用いるコーディング実施例ブロック図である。
【図２】回路１３をアナログ回路によって実現する実施例である。
【図３】回路８の内部処理概要である。
【図４】回路２２の内部処理概要である。
【図５】ディジタル／アナログ変換時に用いるデコーディング実施例ブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】１        アナログ処理による高調波生成回路部でのバッファ／増幅手段のブロック図表          記
２        アナログ処理による高調波生成回路部でのスペクトル制御／高調波発生１（低          次奇数次高調波生成）手段のブロック図表記
３        アナログ処理による高調波生成回路部での低次奇数次高調波成分と原音響信号          での非対称差動演算及び高域濾過による高次偶数次高調波成分生成による高調          波発生２手段およびバッファ／増幅手段のブロック図表記
４        原音響信号に対するアナログ／オーバーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロッ          ク出力手段のブロック図表記
５        ＦＦＴ等による乗算係数生成用スペクトル解析手段のブロック図表記
６        明瞭度、弁別性能の向上の為に付加する原高調波成分に対するアナログ／オー          バーサンプリングＰＣＭ変換手段、クロック入力手段（同期用）のブロック図          表記
７        ＤＳＰ／加算手段（１２）によって付加する擬似高調波成分と原音響信号の高          域が干渉する事でＷＭコード復調が妨害される事を防止する為に用いる低域濾          過手段のブロック図表記
８        原高調波信号によりＷＭ生成コードの振幅操作、周波数操作処理を行う事で擬          似高調波成分を生成するＷＭマッピング手段
９        プリセット値やリード／ライトメモリーによるＷＭコード生成手段
１０      ＷＭマッピング手段によって生成する擬似高調波成分とＤＳＰ／低域濾過手段          （７）出力間で生じる位相差を修正する遅延手段（１０）のブロック図表記
１１      ＤＳＰ／加算手段（１２）によって付加する擬似高調波成分と原音響信号の高          域が干渉する事でＷＭコード復調が妨害される事を防止する為に用いる高域濾          過手段（１１）のブロック図表記
１２      ＤＳＰ／加算手段（１２）原音響信号、擬似高調波加算回路のブロック図表記
１３      アナログ処理による明瞭度、弁別性能向上の為の高調波生成手段のブロック図          表記
１４      アナログ処理による高調波生成回路部でのバッファ／増幅手段の実動回路例
１５      アナログ処理による高調波生成回路部での入力信号のスペクトル制御および高          調波発生１（低次奇数次高調波発生）回路例
１６      アナログ処理による高調波生成回路部での差動演算および高調波発生２（高次          偶数次高調波発生）回路例
１７      アナログ処理による高調波生成回路部での差動演算および高調波発生２回路（          １６）出力の加算量調整回路例
１８      ＤＳＰ／データ形式整合手段（２０）出力中の擬似高調波成分を任意の加算比          率で加算する為の低域濾過手段のブロック図表記
１９      ＤＳＰ／データ形式整合手段（２０）出力中の擬似高調波成分と原音響信号の          高域が干渉する事でＷＭコード復調が妨害される事を防止する為に用いる高域          濾過手段のブロック図表記
２０      入力されたディジタル信号を所定のデータ形式にインターフェイスするＤＳＰ          ／データ形式整合手段のブロック図表記
２１      ＤＳＰ／低域濾過手段（１８）出力から音響信号を復調するＤＡ変換デバイス          のブロック図表記
２２      復調時の音響信号に付加された擬似高調波成分へ振幅操作、周波数操作処理を          行う事でＷＭコードを復調するＷＭマッピング復調手段
２３      ＦＦＴ等による除算係数生成用スペクトル解析手段のブロック図表記
【図１】
2011197619.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011197619.tif 000005
【図４】
2011197619.tif 000006
【図５】
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