(57)【要約】  本発明は、タンデム符号化システムにおけるビットストリーム処理方法に関する。本方法は、中間信号を生成するため入力信号を処理する第１量子化手段と、第２中間信号を生成するため透かし処理信号を中間信号を埋め込む合成ユニットと、処理された出力信号を生成するため前記中間信号を処理する第２量子化手段とを有する一連の段階を前記システムが有するよう構成することに関する。第１量子化ユニットは、前記システムの以降の段階において生ずる歪みを予測し、１以上の対応する量子化ノイズリダクションパラメータを生成する手段を前記第１量子化手段が有するよう構成される。さらに、本システムは、システム内で生ずるノイズ及び／又は歪みを低減するため、前記以降の段階の少なくとも１つにおいて前記１以上のノイズリダクションパラメータを適用するよう動作可能である。
2007523365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデム符号化システムにおけるビットストリーム処理方法であって、
（ａ）中間信号を生成するため入力信号を処理する第１量子化手段と、処理された出力信号を生成するため前記中間信号を処理する第２量子化手段とを有する一連の段階を前記システムが有するよう構成するステップと、
（ｂ）前記システムの以降の段階において生ずる歪みを予測し、１以上の対応する量子化ノイズリダクションパラメータを生成する手段を前記第１量子化手段が有するよう構成するステップと、
（ｃ）前記システム内で生ずるノイズ及び／又は歪みを低減するため、前記以降の段階の少なくとも１つにおいて前記１以上のノイズリダクションパラメータを適用するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記１以上のノイズリダクションパラメータは、全体的な量子化ノイズが最小化されるときを決定するよう適用可能なコスト関数を用いて求められることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、
前記システムは、前記処理された出力信号が透かし処理された出力信号となるように、透かし処理信号を前記中間信号に埋め込むよう構成される合成手段を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、さらに、
動作中に生ずる量子化ノイズを低減するため前記合成手段を制御する１以上のパラメータを前記第１量子化手段が求めるよう構成するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、
前記１以上のパラメータは、全体的な量子化ノイズが最小化されるときを決定するよう適用可能なコスト関数を用いて求められることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法であって、
前記合成手段は、前記第１中間信号を少なくとも部分的に復号し、その後、前記透かし処理信号をそこに埋め込むよう構成されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、
前記１以上のノイズリダクションパラメータの少なくとも１つは、
（ａ）前記第２量子化手段において生ずる量子化ノイズと、
（ｂ）前記第１及び第２量子化手段のタンデムな組み合わせにより生成される量子化ノイズの差と、
の間の差から決定される符号変換量子化エラーに対応することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、
前記第１及び第２量子化手段の少なくも１つは、対数信号量子化手段を有するよう構成されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法であって、
前記第１量子化手段は、前記第２量子化手段より高いビットレートにより動作するよう構成されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法であって、
前記第１及び第２量子化手段の少なくとも１つは、動作において、前記第１量子化手段への前記入力信号の性質に応答して、動的に変更可能な量子化特性を有するよう構成されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法であって、
前記第１及び第２量子化手段の少なくとも１つは、マルチメディア信号符号化ユニットと置換されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
前記マルチメディア信号は、音声信号であり、
前記符号化ユニットは、音声エンコーダである、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法であって、
前記マルチメディア信号は、映像信号であり、
前記符号化ユニットは、映像エンコーダである、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法であって、
前記入力信号と前記出力信号は、互いに異なるフォーマットを有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、
前記システムは、ＭＰ３信号フォーマットとＡＡＣ信号フォーマットの間の変換を行うよう動作可能であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
タンデム符号化によりビットストリーム処理を実行するシステムであって、
中間信号を生成するよう入力信号を処理する第１量子化手段と、処理された出力信号を生成するよう前記中間信号を処理する第２量子化手段とを有する一連の段階を有し、
前記第１量子化手段は、当該システムの以降の段階において生ずる歪みを予測し、対応する１以上の量子化ノイズリダクションパラメータを生成する手段を有するよう構成され、
当該システムは、そこで生ずるノイズ及び／又は歪みを低減する前記以降の段階の少なくとも１つにおける前記１以上のリダクションパラメータを適用するよう動作可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６記載のシステムであって、
前記処理された出力信号が透かし処理された出力信号となるように、透かし処理信号を前記中間信号に埋め込む合成手段を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビットストリーム処理方法に関し、限定されるものではないが特に、本発明は、タンデム符号化を利用する際のビットストリーム透かし処理など、タンデム符号化が利用される際のビットストリーム処理方法に関する。さらに、本発明はまた、上記方法を実現するよう構成される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
データコンテンツ処理が、一般に知られている。このような処理は、数例を述べるに過ぎないが、符号化、復号化、暗号化、解読、リフォーマット処理の１以上を含む。さらに、そのような処理は、以降においてより詳細に説明されるタンデム符号化復号化装置を利用することによって、いくつかのケースにおいて効果的に実現可能である。
【０００３】
特に、例えば、音声データコンテンツの許可されていない複製及び配布を回避しようとするため、データコンテンツの透かし処理が知られている。効果的なものとするため、このような透かし処理は、確実に検出可能としながら、依然として透かし処理時に知覚的にデータコンテンツのクオリティを劣化させないことが必要とされる。図１において、既知の現在の透かし処理装置において実現される信号処理段階の概略図が示される。当該装置は、以降においてより詳細に説明されるように、タンデム構成により構成される。
【０００４】
上記段階は、前符号化段階（ＰＲ）と符号変換透かし埋め込み段階（ＴＷＭＥ）を含む。エンドユーザ段階（ＥＵ）は上記２つのステージに関連し、ここでは、例えば、映像及び／又は音声プログラムコンテンツなどの最終的な利用のためデータコンテンツｙ［ｎ］を再生成するため、ユーザは符号化された透かし処理されたデータコンテンツｂｙを復号する。前符号化段階ＰＲでは、入力信号ｘ［ｎ］は、圧縮されたビットストリームｂｘを生成するため、第１量子化装置Ｑ１により圧縮される。さらに、透かし埋め込み段階ＴＷＭＥでは、ビットストリームｂｘは、部分的に復号されたビットストリームｘ’［ｎ］を生成するため、逆量子化装置ｉｎｖＱ１を通過することによって部分的に復号される。埋め込み段階ＴＷＭＥはまた、部分的に復号されたビットストリームｘ’［ｎ］と透かし信号ｗ［ｎ］を合成して、対応する透かし処理された中間信号ｙ’［ｎ］を生成するよう動作可能な合成装置（ＣＯＭ）を有する。合成装置ＣＯＭの後に、埋め込み段階ＴＷＭＥはまた、合成装置ＣＯＭから中間信号ｙ’［ｎ］を受け付け、透かし処理されたデータコンテンツｂｙを生成するよう構成される第２量子化装置Ｑ２を有する。エンドユーザ段階ＥＵには、データコンテンツｙ［ｎ］を生成するため、透かし処理されたデータコンテンツｂｙを受け付けるデコーダｉｎｖＱ２が含まれる。透かし処理されたデータコンテンツｂｙは、インターネットなどの通信ネットワークを介し、又は光学的に読み出し可能なメモリディスクなどのデータキャリアを介しユーザに伝えることができる。
【０００５】
合成装置ＣＯＭの結果、信号ｙ’［ｎ］は入力信号ｘ’［ｎ］と非類似なものとなる。合成装置ＣＯＭは、ｙ’［ｎ］とｘ’［ｎ］が実質的に区別することができなくなるように、可能な限り歪みを生じさせないよう構成される。発明者は、図１に示される各段階がまた、タンデム処理、すなわち、２つの量子化装置Ｑ１とＱ２をカスケード接続する結果として、さらなる歪みを導く可能性があるということを認識していた。しかしながら、発明者は、タンデム処理によるこのようなさらなる歪みが、量子化装置Ｑ１とＱ２が類似しているときには、実質的に生じないことを認識していた。しかしながら、電子音楽配信（ＥＭＤ）システムなど、図１の各段階のほとんどの実現形態では、タンデム処理による歪みに直面する。
【０００６】
このような歪みは、例えば、オーバサンプリング法など、第１量子化装置Ｑ１においてより高いビットレートを利用することにより影響を受ける可能性がある。第１量子化装置Ｑ１における前符号化ビットレートが第２量子化装置Ｑ２のものと異なっているとき、これら量子化装置Ｑ１とＱ２は独立に動作し、第２量子化装置Ｑ２のみが利用される状況と比較して、さらなるノイズを招くこととなる。
【０００７】
さらに、このような歪みはまた、同一のビットレートがユーザエンドＥＵのデコーダｉｎｖＱ２と第１量子化装置Ｑ１において使用されるとき、影響を受ける可能性がある。例えば、音声符号化システムでは、いわゆる聴覚心理モデルが、入力信号ｘ［ｎ］から計算される。合成装置ＣＯＭと第１量子化装置Ｑ１における以降の信号処理の結果として、第２量子化装置Ｑ２に入力される信号ｙ’［ｎ］は、第１量子化装置Ｑ１に提供される入力信号ｘ［ｎ］とは一般に異なる。この結果、さらなる量子化ノイズをもたらしうる量子化装置Ｑ１とＱ２のスケールファクタは、一般に異なる。
【０００８】
従って、上述の電子音楽配信（ＥＭＤ）システムなど、現在のビットストリーム透かし処理システムでは、タンデム処理による問題に直面する。これらのシステムでは、ビットストリームｂｘに対応する音声データコンテンツは、ＡＡＣ、ＭＰ３又は類似のものなどのある圧縮されたフォーマットにより格納され、その後、それは少なくとも部分的に復号され、透かしデータと共に埋め込まれる。透かし処理されたデータコンテンツの少なくとも部分的な再符号化は、しばしば透かしデータのみを有する結果として単に予想される以上の音声信号クオリティを劣化させる。所望のクオリティにより音声が提供されることを保証するため、このような劣化を低減させるため、発明者は前符号化された信号、すなわち、透かし処理された信号ｂｙについて使用されるビットレートより高い信号ｂｘについて、ビットレートを利用することが望ましいということを認識していた。信号クオリティはこのようなビットレートの選択によってエンハンスすることができるが、コストがかかる可能性のあるさらなる格納キャパシティが求められる。
【０００９】
透かし処理などの信号処理の下、符号化信号に導入される歪みを低減するためのアプローチが、以前に公表されている。例えば、国際ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＥＰ００／０９７７１（ＷＯ０１／２６２６２）では、音声信号のショートタームスペクトルに対するスペクトル値を取得するため、データストリームがまず処理される方法が記載されている。さらに、音声信号のショートタームスペクトルを表すスペクトル値に関するデータストリームに導入される情報は、スケールファクタ情報を含む拡張された情報信号のスペクトル表現の生成を導く拡張された情報信号を取得するスプレッドシーケンスに従う。その後、この表現は、導入された情報のエネルギーレベルが実質的に聴覚心理マスキング閾値以下となる重み付けされた情報信号を生成するため、マスク処理可能な決定された聴覚心理ノイズエネルギーを用いて重み付けされる。その後、ソートタームスペクトルのスペクトル値と情報信号とが合計され、導入される情報と音声情報の両方を有する処理されたデータストリームを取得するよう再処理される。時間ドメインにパスする必要なく、情報が導入されるように、ショートタームスペクトルの基礎にあるブロックラスタは侵されず、この結果、透かしの導入は低減されたタンデム歪み効果を導く。しかしながら、上記方法は、タンデム効果の実質的な抑制を可能とはせず、スケールファクタ情報を適切に利用することによりそれらの相対的な大きさの低減しか可能としない。これに対して、本発明は、タンデム効果を実質的に全体的に抑制することを潜在的に可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、タンデム符号化を利用する際、透かし処理などのビットストリーム処理の改良された方法であって、このような処理を実行する際に生じる量子化エラーにより引き起こされる歪みを低減するよう動作可能な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴によると、タンデム符号化システムにおけるビットストリーム処理方法であって、
（ａ）中間信号を生成するため入力信号を処理する第１量子化手段と、処理された出力信号を生成するため前記中間信号を処理する第２量子化手段とを有する一連の段階を前記システムが有するよう構成するステップと、
（ｂ）前記システムの以降の段階において生ずる歪みを予測し、１以上の対応する量子化ノイズリダクションパラメータを生成する手段を前記第１量子化手段が有するよう構成するステップと、
（ｃ）前記システム内で生ずるノイズ及び／又は歪みを低減するため、前記以降の段階の少なくとも１つにおいて前記１以上のノイズリダクションパラメータを適用するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【００１２】
本発明は、リダクション信号の使用がシステムのノイズパフォーマンスを向上させることが可能であるという点において効果的である。
【００１３】
好ましくは、本方法では、前記１以上のノイズリダクションパラメータは、全体的な量子化ノイズが最小化されるときを決定するよう適用可能なコスト関数を用いて求められる。このような１以上のパラメータを求めることは、システムがより小さなノイズ及び／又は歪みを示すよう自らを自動的に調整することを保証するのに効果的である。
【００１４】
好ましくは、本方法では、前記システムは、前記処理された出力信号が透かし処理された出力信号となるように、透かし処理信号を前記中間信号に埋め込むよう構成される合成手段を有する。
【００１５】
好ましくは、本方法はさらに、動作中に生ずる量子化ノイズを低減するため前記合成手段を制御する１以上のパラメータを前記第１量子化手段が求めるよう構成するステップを有する。このような構成を用いることによって、合成手段は、ノイズリダクションを同時に提供しながら、例えば、透かし処理情報を付加するという合成的な効果を提供することが可能である。より好ましくは、１以上のパラメータは。全体的な量子化ノイズが最小化されるときを決定するよう適用可能なコスト関数を用いて求められる。
【００１６】
好ましくは、本方法では、前記合成手段は、前記第１中間信号を少なくとも部分的に復号し、その後、前記透かし処理信号をそこに埋め込むよう構成される。以降において再符号化される部分的に復号された信号における透かしコンテンツの挿入による１つの効果は、透かし情報を偽造者に即座には明らかにせず、例えば、デジタルデータコンテンツとしてデータキャリアを介し伝達されるとき、出力信号の未許可の複製を潜在的に回避することに役立つことが可能であるということである。
【００１７】
好ましくは、本方法では、前記１以上のノイズリダクションパラメータの少なくとも１つは、
（ａ）前記第２量子化手段において生ずる量子化ノイズと、
（ｂ）前記第１及び第２量子化手段のタンデムな組み合わせにより生成される量子化ノイズの差と、
の間の差から決定される符号変換量子化エラーに対応する。このような１以上のリダクションパラメータを生成する方法は、より好ましいノイズリダクションを提供すると発明者により認識されている。
【００１８】
好ましくは、本方法では、前記第１及び第２量子化手段の少なくも１つは、対数信号量子化手段を有する。図６と図８の比較は、本発明がリニア量子化と比較して、対数量子化が利用されるとき、特に効果的なノイズリダクションを提供することが可能となることを明確に示している。
【００１９】
好ましくは、本方法では、前記第１量子化手段は、前記第２量子化手段より高いビットレートにより動作する。このような動作構成は、タンデム符号化から生ずるシステムノイズを低減することによって、システムパフォーマンスを向上させることが可能である。
【００２０】
好ましくは、本方法では、前記第１及び第２量子化手段の少なくとも１つは、マルチメディア信号符号化ユニットと置換される。より好ましくは、前記マルチメディア信号は、音声信号であり、前記符号化ユニットは、音声エンコーダである。あるいは、前記マルチメディア信号は、映像信号であり、前記符号化ユニットは、映像エンコーダである。
【００２１】
好ましくは、本方法では、前記第１及び第２量子化手段の少なくとも１つは、動作において、前記第１量子化手段への前記入力信号の性質に応答して、動的に変更可能な量子化特性を有するよう構成される。
【００２２】
好ましくは、本方法では、前記入力信号と前記出力信号は、互いに異なるフォーマットを有する。このような異なるフォーマットは、システムがプログラムコンテンツデータを１つのフォーマットから他のフォーマットに変換可能であるという点で効果的である。より好ましくは、本方法は、前記システムが、ＭＰ３信号フォーマットとＡＡＣ信号フォーマットの間の変換を行うよう動作可能となるようなものである。
【００２３】
本発明の第２の特徴によると、タンデム符号化によりビットストリーム処理を実行するシステムであって、中間信号を生成するよう入力信号を処理する第１量子化手段と、処理された出力信号を生成するよう前記中間信号を処理する第２量子化手段とを有する一連の段階を有し、前記第１量子化手段は、当該システムの以降の段階において生ずる歪みを予測し、対応する１以上の量子化ノイズリダクションパラメータを生成する手段を有するよう構成され、当該システムは、そこで生ずるノイズ及び／又は歪みを低減する前記以降の段階の少なくとも１つにおける前記１以上のリダクションパラメータを適用するよう動作可能であることを特徴とするシステムが提供される。
【００２４】
好ましくは、本システムは、前記処理された出力信号が透かし処理された出力信号となるように、透かし処理信号を前記中間信号に埋め込む合成手段を有する。
【００２５】
本発明の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく何れかの組み合わせにより合成可能であるということは理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の説明では、量子化エラーの簡単な解析が提供され、その後、本発明の実施例が説明される。
【００２７】
信号ｘ［ｎ］を量子化することから生ずる量子化エラーは、信号ｘ［ｎ］が十分複雑であり、量子化に係る量子化ステップＳが十分小さい場合、統計的方法によりモデル化することが可能であり、言い換えると、モデル化が信号ｘ［ｎ］間の相関として効果的に適用可能であり、量子化エラーが低減されることが知られている。タンデム構成により構成され、それぞれ対応する量子化ステップΔ１とΔ２を有する２つのリニア量子化装置Ｑ１とＱ２について、各量子化装置の量子化ノイズｅ［ｎ］は、式１（Ｅｑ．１）に与えられるような範囲内にある。
【００２８】
【数１】
2007523365.tif 000003
ただし、Δは量子化ステップサイズである。
【００２９】
小さなステップΔについて、ノイズｅ［ｎ］は、それのインターバル上に一様に分布するランダム変数であると仮定することが可能であり、１９８９年に刊行された“Ｄｉｓｃｒｅｔｅ−Ｔｉｍｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｅｒｉｅｓ，ＩＳＢＮ０−１３−７５４９２０−２）におけるＯｐｐｅｎｈｅｉｍとＳｃｈａｆｅｒの解析に基づき式２（Ｅｑ．２）により与えられるような分散とゼロの平均を有する。
【００３０】
【数２】
2007523365.tif 000004
（Ｂ＋１）ビットの解像度を提供するよう動作可能であり、フルスケールダイナミックレンジＸｍ（すなわち、Ｘｍ＝２ＢΔ）を提供するよう構成される量子化装置について、ノイズの分散は式３（Ｅｑ．３）により与えられる。
【００３１】
【数３】
2007523365.tif 000005
式３から、互いに同一の量子化ステップΔとダイナミックレンジＸｍを有する２つのカスケード接続された独立の量子化装置Ｑ１とＱ２のタンデム直列により生成されるノイズは、式４（Ｅｑ．４）により与えられる。
【００３２】
【数４】
2007523365.tif 000006
式４により記述されるノイズはまた、式５（Ｅｑ．５）により与えられるようなｄＢによる信号対ノイズ比ＳＮＲとして表すことが可能である。
【００３３】
【数５】
2007523365.tif 000007
２つの量子化装置Ｑ１とＱ２について式５から決定される信号対ノイズ比は、およそ３ｄＢ（＝１０ｌｏｇ１０２）であり、量子化装置Ｑ２のみなど１つのみの量子化装置と比較してより大きなノイズとなる。本発明は、２つの量子化装置Ｑ１とＱ２のタンデム構成により与えられるＳＮＲを向上させることが可能であり、すなわち、ＳＮＲを３ｄＢだけ向上させることが可能である。
【００３４】
本発明の実施例を説明するのに、互いに同一でない２つの量子化装置Ｑ１とＱ２を有する符号変換構成が提供されると仮定する。本発明は、前符号化段階（ＰＲ）における量子化装置Ｑ２の特性の事前的知識が、そこで生ずるタンデム量子化ノイズ（ＴＱＮ）を低減するよう第２量子化装置Ｑ２を支援可能なノイズ低減パラメータを生成するのに利用可能であるという特徴を利用する。このようなタンデム量子化ノイズが、以降においてより詳細に説明される。
【００３５】
図２を参照して、ＴＱＮがより詳細に説明される。
【００３６】
図２ａにおいて、入力信号ｘ［ｎ］を受け付け、対応する量子化信号ｙＱ２［ｎ］を生成するよう構成される量子化装置Ｑ２が示される。図２ａに与えられる構成は、図１に示される埋め込み段階ＴＷＭＥにおける量子化装置Ｑ２に類似している。
【００３７】
図２ｂにおいて、量子化装置Ｑ１に提供される入力信号ｘ［ｎ］を処理して中間信号ｙＱ１［ｎ］を生成し、さらに量子化装置Ｑ２において処理され、出力信号ｙＱ１２［ｎ］を生成するため、直列的に、すなわち、タンデムに接続される２つの量子化装置Ｑ１とＱ２が含まれる。図２ｂの量子化装置Ｑ１は、図１の前符号化段階（ＰＲ）における量子化装置Ｑ１と類似している。図２ｂの出力信号ｙＱ１２［ｎ］は、２回量子化され、１つの量子化処理のみが呼び出される図２ａと比較して、劣化したＳＮＲに従うこととなる。本発明は、特に透かし処理情報の適用に関して、図２ａの構成に接近するため、図２ｂの構成についてＳＮＲを向上させることが可能である。しかしながら、本発明は、タンデム構成により広範に適用可能であるが、透かし処理システムに限定されるものではない。
【００３８】
図２ｃにおいて、本発明の実施例が示される。入力信号ｘ［ｎ］が第１量子化装置Ｑ１とＱ２の入力とタンデムノイズリダクションユニット（ＴＮＲＵ）の入力に接続される構成が示されている。第１量子化装置Ｑ１とＱ２の出力はＴＮＲＵのさらなる入力に接続され、例えば、第１量子化装置Ｑ１の出力ｙＱ１［ｎ］が、ＴＮＲＵと第２量子化装置Ｑ２の入力に接続される。ＴＮＲＵによる処理において生成される出力制御信号ＣＱ２［ｎ］は、量子化された出力信号ｙＱＴＣ［ｎ］を生成するよう信号ｙＱ１［ｎ］とＣＱ２［ｎ］を処理するよう動作可能な第２量子化装置Ｑ２のさらなる入力に接続される。動作について、ＴＮＲＵは、出力信号ｙＱＴＣ［ｎ］のトータルの量子化ノイズを低減するような方法により、第２量子化装置Ｑ２について制御信号ＣＱ２［ｎ］を推定するのに利用される。図２ｃに概略的に示される本発明の実施例は、リニア量子化装置と対数量子化装置の少なくとも１つを用いて実現することが可能である。本発明をより十分に説明するため、このようなタイプの量子化装置がさらに詳細に説明される。
【００３９】
図３において、対数変換装置Ｑｌｏｇが示される。対数変換装置Ｑｌｏｇは、図示されるように直列に接続された正規化ユニット（Ｎ）と、対数変換ユニット（Ｌ）と、リニア量子化装置（ＬＱ）とを有する。正規化ユニットＮは、入力信号ｘ［ｎ］を受け付け、対応する正規化された出力信号ｘｎを提供するよう構成される。さらに、変換ユニットＬは、正規化された信号ｘｎを受け付け、対応する変換された信号ｙｎを提供するよう構成される。さらに、量子化装置ＬＱは、変換された信号ｙｎを受け付け、対応する量子化された信号ｙｑｎを生成するよう構成される。
【００４０】
２つの量子化装置のタンデム直列接続が考えられた上記と同様にして、図３に示されるようなタイプの２つの対数変換装置の接続はまた、本発明に対して関連性を有する。例えば、式６（Ｅｑ．６）に示される変換により説明されるこのような２つの対数変換装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇを考える。
【００４１】
【数６】
2007523365.tif 000008
ただし、Ｋは大きな正数であり、例えば、量子化装置Ｑ１ｌｏｇについてはＫ＝３０であり、量子化装置Ｑ２ｌｏｇについてはＫ＝３０．１である。式６の定性的なグラフ表現が、ｙｎがｘｎに対してプロットされる図４に与えられる。
【００４２】
２つの量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇに追加的な制約、すなわち、これら２つの量子化装置が式７（Ｅｑ．７）に従ってそれぞれｗ１とｗ２の解像度を有するというものである。
【００４３】
【数７】
2007523365.tif 000009
従って、本発明の実施例では、量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇは、それぞれ８ビットと４ビット量子化装置である。しかしながら、ｗ１とｗ２について他のワード長及びレシオが実現可能である。
【００４４】
量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇは、図２ａ、２ｂ及び２ｃに示されるような構成により利用することが可能である。例えば、図２ｃに示されるような本発明の実施例については、量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇが利用可能である。従って、このような置換により、２つの対数量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇは、ＴＮＲＵノイズリダクションなしにタンデムに、すなわち、直列に接続され、量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇは、図２ｃにおいてＹＮＲＵノイズリダクションと接続される。
【００４５】
図２ｃに示される構成におけるノイズリダクションにおいて使用するデータ、すなわち、信号ＣＱ２［ｎ］を生成するデータは、式８（Ｅｑ．８）により最小自乗の意味において信号ｙＱ２［ｎ］とｙＱ１［ｎ］との間の差を減少させるため、オフセット関数ｇ（ｑ）を利用することによって生成される（ただし、ｑは１以上の引数である）。
【００４６】
【数８】
2007523365.tif 000010
ここで、Ｑ２ｌｏｇ｛ｘ｝は、信号ｘに適用される量子化装置Ｑ２ｌｏｇを示すのに利用される。好ましくは、オフセット関数ｇ｛ｑ｝は、式９（Ｅｑ．９）に従うよう選択される。
【００４７】
【数９】
2007523365.tif 000011
図５において、条件ｗ１＝８ビットに対する式８の最小値の決定が示される。式８により生成され、図５に示されるような値はまた、「コスト関数」として知られる。
【００４８】
上述のコスト関数の最小化が、図６に示されるようなノイズリダクションを達成するため実現される図２ｃの構成について、タンデムノイズ信号の分散σ１２とσＴＮＲＣを決定することもまた実現可能である。曲線１００は何れのＴＮＲ相関にも対応せず、曲線１１０は適用されるＴＮＲ相関に対応する。図６の横軸に沿って、量子化装置Ｑ１ｌｏｇのマークされたビット数（ＮＢ  Ｆ  Ｑ１ｌｏｇ）が示され、縦軸に沿って、正規化されたタンデムノイズエネルギー（ＮＴＮＥ）が示される。図６から、図２ｃに示されるようなＴＮＲ相関の使用はノイズエネルギーを減少させるのに効果的であるということは、理解されるであろう。図６において、結果として得られるタンデムノイズ信号の分散σ１２とσＴＮＲＣが、式９及び１０（Ｅｑ．９及び１０）から決定することが可能である。
【００４９】
【数１０】
2007523365.tif 000012
さらに、リニア量子化装置が使用されるとき、ＴＮＲがまた図２ｃの構成に適用可能であるということは理解されるであろう。図７において、リニア量子化装置Ｑｌｉｎが示され、リニア量子化ユニット（ＬＱ）と直列に接続された正規化ユニット（Ｎ）を有する。図７において、リニア量子化装置Ｑｌｉｎは、信号Ｘを受信し、対応する正規化信号Ｘｎを生成するため当該信号Ｘを正規化するよう構成される。その後、正規化信号Ｘｎは、対応する正規化された量子化信号Ｘｑｎを生成するため、量子化ユニット（ＬＱ）において量子化される。図７の量子化装置Ｑｌｉｎは、適用される式７の制約により図２ｃの構成に組み込むことが可能である。上述のように、式１１（Ｅｑ．１１）に規定されるようなリニア量子化装置Ｑｌｉｎのオフセット関数が、ベストの動作状態を決定するため最小自乗最小化について利用される。
【００５０】
【数１１】
2007523365.tif 000013
上述のコスト関数の最小化が式１２及び１３（Ｅｑ．１２，１３）により与えられるようなものである場合、図２ｃの構成に対するタンデムノイズ信号の分散σ１２及びσＴＮＲＣは、以下の通りである。
【００５１】
【数１２】
2007523365.tif 000014
図８において、図２ｃの構成の最初の量子化装置Ｑ１ｌｉｎのビット数解像度に対する正規化されたタンデムノイズエネルギー（ＮＴＮＥ）のグラフが提供されている。図８の曲線２００は、タンデムノイズリダクション（ＴＮＲ）なしのタンデム構成に対応し、曲線２１０は、ＴＮＲを有する図２ｃのタンデム構成に関する。図８から、リニア量子化装置を用いた図２ｃの構成に適用されるＴＮＲはまた、ノイズリダクションをもたらすことが可能であるということが理解されるであろう。しかしながら、その効果は、対数量子化装置に対する図６と比較して大きなものではない。
【００５２】
ＴＮＲを含む図２ｃの構成は、図９に概略的に示される本発明の実施例、すなわち、３００により全体的に示される透かし処理装置をもたらすため、図１に示される透かし処理装置に組み込むことが可能である。装置３００は、前符号化セクション（ＰＲ）と符号変換透かし埋め込み処理セクション（ＴＷＭＥ）を含む。装置３００は、入力信号ｘ［ｎ］を受け取り、対応する符号化された透かし処理信号ｂｙを生成するため、透かし処理された入力信号ｘ［ｎ］を符号化しながら、透かし信号ｗ［ｎ］を適用するよう動作可能である。エンドユーザ（ＥＵ）は、通信ネットワーク及び／又は光ディスクＲＯＭ、磁気ハードディスク及びソリッドステート電子記憶装置の少なくとも１つなどデータキャリアを介し伝達される信号ｂｙを受信可能である。エンドユーザ（ＥＵ）は、ユーザによる使用のため、最終的な復号された信号ｙ’［ｎ］を生成するため、信号ｂｙを復号することが可能である。装置３００では、量子化装置Ｑ１とＱ２及びそれらの対応する逆関数ｉｎｖＱ１とｉｎｖＱ２などそこで用いられる量子化装置は、上述のような対数又はリニアタイプを有することが可能である。装置３００は、好ましくは、エンハンスされたノイズリダクションを提供するため、上述のコスト関数を用いて最適化される。装置３００では、入力信号ｘ［ｎ］は、第１の量子化装置Ｑ１とＱ２の入力に接続される。第１の量子化装置Ｑ１の出力ｂｘは、タンデムノイズリダクションユニット（ＴＮＲＵ）の入力と復号化関数ｉｎｖＱ１の入力に接続される。さらに、第１の量子化装置Ｑ２の量子化出力は、ＴＮＲＵの他の入力に接続される。復号化関数ｉｎｖＱ１は、少なくとも部分的に信号ｂｘを復号し、対応する中間透かし処理信号ｙ［ｎ］を生成する信号合成装置（ＣＯＭ）において透かし信号ｗ［ｎ］とマージされる中間信号ｘ’［ｎ］を生成するよう動作可能である。透かし処理された信号ｙ［ｎ］は、ＴＮＲＵにより生成されるタンデムデータ信号ｔ［ｎ］の制御の下、復号化された透かし信号ｂｙを生成する第２量子化装置Ｑ２において受け付けられる。
【００５３】
動作において、ＴＮＲＵは、２つの第１の量子化装置Ｑ１とＱ２の間の差の指標を符号化し、タンデムデータｔ［ｎ］を第２量子化装置Ｑ２に送信する。そこにおいて、一好適なケースでは、当該差の指標は差それ自体である。装置３００の変更されたバージョンでは、透かし信号ｗ［ｎ］は、タンデムデータｔ［ｎ］と中間信号ｘ’［ｎ］の両方に埋め込まれる。装置３００のさらなる変更されたバージョンでは、タンデムデータ信号ｙ［ｎ］がＴＮＲＵにおいてデジタル化され、信号ｂｘと適切に合成される。
【００５４】
本発明の他の実施例が可能である。例えば、図２の２つの量子化装置は、同一又は異なる符号化フォーマット又はビットレートを有する音声又は映像符号化ユニットと置換可能であり、前符号化セクションＰＲと透かし処理セクションＴＷＭＥは、入力信号ｘ［ｎ］のパラメータが何れか与えられた例において用いるため当該セットから適切な量子化装置を選択するのに使用されるように、可能な量子化装置のセットにより構成される。言い換えると、装置３００には、入力信号ｘ［ｎ］の特性に応答して動的に変更可能な特性を有する量子化装置が設けることが可能であり、これにより、エンハンスされた透かし処理及び／又は向上したノイズリダクションを提供する。好ましくは、その後、前符号化装置ＰＲは、これら２つの第１エンコーダＱ１とＱ２との間の差を符号化する必要はなく、第１量子化装置Ｑ１とＱ２に対応する装置３００の第２段階において次の量子化装置へのポインタを単に提供しさえすればよい。このポインタは、効果的にＴＷＭＥにおいて利用される。
【００５５】
発明者は、本発明がまた装置３００に概して類似した形態を有するが、ビットストリーム信号ｂｘのみが透かし情報を埋め込む必要なく異なるビットレートに符号変換される必要があるビットストリーム透かし処理装置に関する。このような装置では、透かし処理ＣＯＭ段階は存在せず、このため、ｙ［ｎ］＝ｘ’［ｎ］となる。
【００５６】
本発明の他の実施例が可能である。例えば、装置３００は、それの前符号化ＰＲ段階及び埋め込み段階ＴＷＭＥとして異なるビットレートを利用するよう構成することが可能である。ＴＷＭＥ段階における符号変換は、透かし処理、カラー補強などの画像エンハンスメント、画像詳細エッジエンハンスメントなどの少なくとも１つについて、少なくも部分的に復号されたドメインにおける処理のため構成することが可能である。さらなる選択肢として、ＴＷＭＥ段階で実行される符号変換は、例えば、専用のＡＡＣフォーマットからＭＰ３フォーマットなどへのビットストリームフォーマットの変更のためのものとすることができる。装置３００のこれらの他の調整は、任意の組み合わせにより実現可能である。
【００５７】
さらなる選択肢として、同一のビットレートが、装置３００の前符号化ＰＲ及び符号変換ＴＷＭＥ段階において利用可能である。このような同様のビットレートは、例えば、ＡＡＣからＭＰ３規格などへのビットストリームの変更のための符号変換及び／又は透かし処理と同様に、少なくとも部分的に復号された信号を処理することに関連する。
【００５８】
本発明は、タンデム構成における量子化により生ずるさらなるノイズが潜在的に低減可能であるという効果を有する。このようなノイズリダクションはまた、与えられたレベルの量子化ノイズを維持しながら、信号を表すのに必要とされるビット数を低減するためのアプローチとして利用することが可能である。
【００５９】
本発明は、特にインターネットなどの通信ネットワークからダウンロードされるポピュラーソングなどの音楽アイテムに対応するデジタルデータコンテンツが、ハードディスクドライブメモリ上に格納されるユーザの音楽コレクションなどのデータベースにＡＡＣ又はＯＣＳフォーマットの１以上などの圧縮されたフォーマットにより格納されている電子音楽配信（ＥＭＤ）システムに関する。このような音楽アイテムの生成では、元の音楽信号は、音楽プロバイダにより維持される信号ｂｘに等しい第１の圧縮された量子化データを生成するため、装置３００の第１量子化装置Ｑ１に等しい第１量子化装置に従っている。購入者がアイテムに対応する量子化データのコピーについてプロバイダに支払をすると、プロバイダは所望の量子化データを少なくとも部分的に解凍し、当該少なくとも部分的に解凍された所望のデータを透かし処理し、その後再び、現在の透かし処理された所望のデータを圧縮する。この圧縮は、装置３００の第２量子化装置Ｑ２と等価である。例えば、インターネットにリンクされたデータサーバなどのプロバイダサイトにおいてクオリティを保持するため、第１量子化装置Ｑ１は、通常は第２量子化装置Ｑ２より高い解像度、すなわち、より高いビットレート及び／又はより精細な量子化を有するよう構成される。そのようなシナリオでは、本発明は、上述の式８を参照されたいが、プロバイダが量子化装置Ｑ２の知識を有し、これにより、所望の出力レベルｙＱ２の知識を有するという洞察を利用するよう適用可能である。この知識は、例えば、第２量子化装置Ｑ２がｙＱ１２の代わりに所望のレベルｙＱ２を生成するように、中間レベルｙＱ１が変更されるスケールファクタ及び／又はオフセットを生成するため、上述されたような本発明による実現されたタンデムノイズリダクション（ＴＮＲ）について利用可能である。
【００６０】
上述された本発明の実施例は、添付した請求項により規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく変更可能であるということは、理解されるであろう。
【００６１】
「有する」、「含む、「搭載する」、「である」などの表現は、本記載及びそれの関連する請求項を解釈する際に非排他的な方法により解釈されるべきであり、すなわち、明示的には規定されていない他のアイテム又はコンポーネントもまた存在することが可能であると解釈されるべきである。単数形の表現はまた、複数を言及していると解釈されるべきであり、その反対も然りである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、既知の現在の透かし処理装置により実現される信号処理段階の概略図である。
【図２】図２ａ〜ｃは、タンデム符号化の効果を比較するための量子化装置の構成の図である。
【図３】図３は、シンプルな対数量子化装置Ｑｌｏｇの概略図である。
【図４】図４は、対数変換Ｌを表すグラフである。
【図５】図５は、タンデムノイズリダクション（ＴＮＲ）コスト関数の典型的な動作を表すグラフである。
【図６】図６は、タンデムノイズ符号化がある状況とない状況の２つのカスケード接続された量子化装置Ｑ１ｌｏｇとＱ２ｌｏｇのタンデムノイズエネルギーを示すグラフである。
【図７】図７は、シンプルなリニア量子化装置Ｑｌｉｎの概略図である。
【図８】図８は、タンデムノイズ符号化がある状況とない状況の２つのカスケード接続されたリニア量子化装置Ｑ１ｌｉｎとＱ２ｌｉｎのタンデムノイズエネルギーを示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の一般的な実施例の概略図である。
【図１】
2007523365.tif 000015
【図２ａ】
2007523365.tif 000016
【図２ｂ】
2007523365.tif 000017
【図２ｃ】
2007523365.tif 000018
【図３】
2007523365.tif 000019
【図４】
2007523365.tif 000020
【図５】
2007523365.tif 000021
【図６】
2007523365.tif 000022
【図７】
2007523365.tif 000023
【図８】
2007523365.tif 000024
【図９】
2007523365.tif 000025
【国際調査報告】
2007523365.tif 000026
2007523365.tif 000027
2007523365.tif 000028
2007523365.tif 000029