(57)【要約】  本発明は、圧縮メディアのサブバンド領域に透かしを埋め込む方法、装置、メディア信号及び記録媒体に関する。透かし(w〔n〕)は、透かし挿入装置(18)を用いて圧縮ビットストリーム(bx)の少なくとも１つの選択サブバンドのサブバンド信号(xi−1〔n〕,xi〔n〕,xi+1〔n〕)に埋め込まれる。このようにすれば、透かしを埋め込むのにメディア信号の完全な復号化及び再符号化を行わなくてよい。透かしは、選択サブバンド（例えば、32個のうちのサブバンド7乃至15）に埋め込まれる。好ましい実施例では、選択サブバンドを、埋め込み前にアップサンプリングし、その後ダウンサンプリングして、折り返しがないようにする。本発明は、別々のサブバンドにおける複数の透かし（例えば、サブバンド7乃至11における1つの透かしと、サブバンド12乃至16における別の透かし）の埋め込みも可能にする。
2007502451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メディア信号のビットストリームに更なるデータを埋め込む方法であって、
いくつかの、入力ビットストリームのサブバンド・ビットストリームを得る工程と、
前記更なるデータと意味論的に互換性を有する1次サブバンド信号に少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームを変換する工程と、
前記サブバンド信号を前記更なるデータによって修正して、前記埋め込む更なるデータを収容する出力ビットストリームを備える工程とを備え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、
サブバンド・ビットストリームを得る工程が、
前記入力ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割する工程を備え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、
前記修正サブバンド信号を相当するサブバンド・ビットストリームに変換する工程と、
前記修正サブバンド・ビットストリームと非修正サブバンド・ビットストリームとを、前記更なるデータを収容する単一の出力ビットストリームに合成する工程とを更に有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項1記載の方法であって、
前記非修正サブバンド・ビットストリームを遅延させる工程を更に有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項1記載の方法であって、
更なるデータを備える対象の少なくとも１つのサブバンドを選択する工程を更に備える
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項1記載の方法であって、
前記更なるデータが、時間領域、周波数領域又は空間領域において備えら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次サブバンド信号をアップサンプリングして2次サブバンド信号を得る工程と、
該2次サブバンド信号を修正して修正2次サブバンド信号を得る工程と、
該修正2次サブバンド信号をダウンサンプリングする工程とを更に備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項7記載の方法であって、
前記アップサンプリングする工程が、前記修正する工程の前に前記更なるデータをアップサンプリングする工程を更に備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項7記載の方法であって、
前記修正2次サブバンド信号をいくつかの1次修正サブバンド信号に分割する工程と、
前記1次修正サブバンド信号をダウンサンプリングする工程と、
各修正1次サブバンド信号を相当する非修正1次サブバンド信号に加算していくつかの隣接するサブバンド・ビットストリームに備える工程とを更に備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項9記載の方法であって、
前記修正2次サブバンド信号を、分割する工程の前にスケーリングする工程を更に備え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、
変換する工程が、対象の更なるデータと意味論的に互換性を有する1次サブバンド信号に前記サブバンド・ビットストリームの少なくとも２つを変換する工程を備え、
更に、
少なくとも２つの1次サブバンド信号を単一の2次サブバンドにマージし、２次サブバンド信号を修正する工程を行う工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項10記載の方法であって、
前記修正２次サブバンド信号を少なくとも２つの修正1次サブバンド信号に分割する工程と、
該修正1次サブバンド信号を修正サブバンド・ビットストリームに変換する工程と、
該修正サブバンド・ビットストリーム及び非修正サブバンド・ビットストリームを、前記更なるデータを収容する単一の出力ビットストリームに合成する工程とを更に備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
メディア信号に備えられる更なるデータを検出する方法であって、
該更なるデータが埋め込まれている少なくとも１つのサブバンド信号に少なくともおおよそ相当する周波数範囲を選択する工程と、
前記更なるデータを検出する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項13記載の方法であって、
前記選択する工程が、前記メディア信号の時間フィルタリング、空間フィルタリング又は周波数フィルタリングによって行われることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項13記載の方法であって、
前記メディア信号は圧縮メディア・ビットストリームであり、
前記選択する工程が、
前記ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割し、更なるデータが埋め込まれる少なくとも１つのサブバンドのビットストリームを選択し、前記更なるデータをサブバンドにおいて検出することによって行われることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項15記載の方法であって、
前記選択サブバンド・ビットストリームを相当するサブバンド信号に変換し、該サブバンド信号上で検出する工程を行う工程を更に備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項16記載の方法であって、
前記サブバンド・ビットストリームをサブバンド信号に変換する工程が、
前記サブバンド・ビットストリームのうちの少なくとも２つを1次サブバンド信号に変換する工程を備え、
更に、
前記少なくとも２つの1次サブバンド信号を単一の2次サブバンド信号にマージし、該2次サブバンド信号上で検出する工程を行う工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
メディア信号のビットストリームに更なるデータを埋め込む装置であって、
更なるデータを収容する対象であり、入力ビットストリームに関する少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームを、意図された更なるデータと意味論的に互換性を有する1次サブバンド信号に変換する装置と、
該サブバンド信号を更なるデータによって修正して、出力ビットストリームに備える少なくとも１つのデータ挿入装置とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項18記載の装置であって、
入力ビットストリームを受信し、該受信される入力ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割する装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項19記載の装置であって、
前記修正サブバンド信号を変換してサブバンド・ビットストリームを出力する装置と、
修正サブバンド・ビットストリームと非修正サブバンド・ビットストリームとを備えるサブバンドを合成して、前記更なるデータを収容する出力ビットストリームを備える装置とを更に有することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項18記載の装置であって、
１次サブバンド信号をアップサンプリングして2次サブバンド信号を、修正を行う前に得る少なくとも1つの装置と、
該修正2次サブバンド信号をダウンサンプリングする少なくとも1つの装置とを更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項21記載の装置であって、
埋め込みを行う前に前記更なるデータをアップサンプリングする装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項21記載の装置であって、
ダウンサンプリングする装置が、前記修正2次サブバンド信号をいくつかの1次サブバンド信号に分割するよう更に形成され、
更に、
分割信号の数に相当して、前記分割信号をいくつかの隣接するサブバンド信号に加算するいくつかの加算装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項18記載の装置であって、
少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームをサブバンド信号に変換する装置が、
少なくとも２つのサブバンド・ビットストリームを２つの1次サブバンド信号に変換するよう形成され、
更に、
該1次サブバンド信号を単一の2次サブバンド信号にマージして前記挿入装置に備える装置と、
修正2次サブバンド信号を少なくとも2つの修正1次サブバンド信号に分割して、更なるデータを有するサブバンド信号を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
メディア信号に備えられる更なるデータを検出する装置であって、
該更なるデータが備えられる少なくとも１つのサブバンドに少なくとも概ね相当する周波数範囲を選択する制御装置と、
前記更なるデータを検出する更なるデータ検出器とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項25記載の装置であって、
前記メディア信号を、時間領域、周波数領域又は空間領域においてフィルタリングする少なくとも1つの装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項25記載の装置であって、
前記メディア信号は圧縮メディア・ビットストリームであり、
該ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割する装置を更に備え、
前記制御装置は、更なるデータが埋め込まれる選択サブバンドの信号を受信し、該サブバンドの該信号において前記更なるデータを検出するよう、前記更なるデータ検出器を接続するよう形成されることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項27記載の装置であって、
更なるデータを備える少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームをサブバンド信号に変換する装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項28記載の装置であって、
前記サブバンド・ビットストリームをサブバンド信号に変換する装置が、前記サブバンド・ビットストリームのうちの少なくとも２つをサブバンド信号に変換するよう形成され、
更に、
前記少なくとも２つの1次サブバンド信号を単一の2次サブバンド信号にマージする装置を備え、
前記検出器が、前記1次サブバンド信号をマージする装置に接続されて、前記2次サブバンド信号上で前記検出を行うことを特徴とする装置。
【請求項３０】
更なる埋め込みデータを有するメディア信号であって、
前記更なるデータが、前記メディア信号の少なくとも１つのサブバンド信号に埋め込まれることを特徴とするメディア信号。
【請求項３１】
更なる埋め込みデータをメディア信号において有する記録媒体であって、
前記更なるデータが、前記メディア信号の少なくとも１つのサブバンド信号に埋め込まれることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にメディア信号に更なるデータを埋め込む分野に関し、特に圧縮メディアに透かしを入れる分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
著作権マテリアルの不正な頒布によって著作権の保有者はこのマテリアルに対する合法的なロイヤリティが奪われ、不正な頒布を行い続けることを奨励する利益をこの不正に頒布されるマテリアルの供給者に備え得る。インターネットが備える転送のしやすさに鑑みれば、頒布権が限定された美術レンダリングや他のマテリアルなどの著作権保護が意図されているコンテンツ・マテリアルは広範囲にわたる不正な頒布の影響を受けやすい。圧縮オーディオ・ファイルを記憶し、伝送するMP3形式によって、オーディオ記録の広範囲にわたる頒布が実現可能になった。例えば、30メガバイト又は40メガバイトの、楽曲のディジタル・オーディオ記録は３メガバイト又は4メガバイトのMP3ファイルに圧縮できる。通常の56bpsのダイアルアップのインターネット接続を用いれば、このMP3ファイルをユーザのコンピュータに数分でダウンロードできる。このことは、MP3符号化楽曲をダウンロードする直接ダイアルイン・サービスを、悪意を持った者が備え得ることを意味する。MP3符号化楽曲の不正な複製は、ソフトウェア装置又はハードウェア装置によって後にレンダリングでき、通常のCDプレイヤ上で再生するよう記録可能CD上で復元及び記憶を行うこともできる。
【０００３】
複製保護コンテンツ・マテリアルの再生を制限するいくつかの手法が提案されている。セキュア・ディジタル音楽イニシアティブ(SDMI)や他のものは、「ディジタル透かし」を用いて、認可されたコンテンツ・マテリアルを識別することを提唱している。
【０００４】
ディジタル透かしは、上記の筋書きによる複製保護に用い得る。しかし、ディジタル透かしの使用はこのことに限定されない一方、例えば、電子コンテンツ配信システムを介して頒布されるファイルに透かしを埋め込み、インターネット上で不正複製コンテンツを追跡するのに用いる、いわゆるフォレンジック追跡、にも用いることができる。透かしは、放送局（例えば、コマーシャル）を監視する目的や、認証目的などで更に用い得る。
【０００５】
生の非圧縮オーディオ信号にデータを埋め込む手法は公知のものがいくつかある。しかし、前述の通り、多くのオーディオが圧縮領域に備えられる。そのような形式の例として、MPEG、AAC及びWMAがある。
【０００６】
よって、MP3などの圧縮オーディオの出現に鑑みれば、そのような圧縮サンプルに透かしを効果的に埋め込む必要がある。オーディオ信号を圧縮する処理は符号化と呼ぶ。符号化後、結果として生じる信号はビットストリームと呼ぶことが多い。ビットストリームの透かし入れは、圧縮オーディオ信号に透かしを埋め込む処理を表す。
【０００７】
ビットストリームの透かし入れは当該技術分野において一般的に知られている。例えば、国際公開第99/29114号は、スケール・ファクタ・バンドにおける透かし入れを記載している。スケール・ファクタは、符号化効率を最適にするようサブバンド領域において用いるビットストリーム信号パラメータである。しかし、従来技術は、加算による透かししか処理しないシステムを記載している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、何れかのサブバンド・ベースのオーディオ符号器に関する、加算による透かし入れ及び乗算による透かし入れを有する全ての種類の透かし埋め込みに用い得る汎用的な解決策に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、ビットストリーム領域において加算による透かしのみならず、他の種類の透かしも実施し得るような、ビットストリームの透かしに対する汎用的な解決策を備えることにある。
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、この目的は、メディア信号のビットストリームに更なるデータを埋め込む方法によって達成され、この方法は、
いくつかの、入力ビットストリームのサブバンド・ビットストリームを取得する工程と、
対象の更なるデータと意味論的に互換性を有する１次サブバンド信号に少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームを変換する工程と、
サブバンド信号を更なるデータによって修正して、埋め込まれる更なるデータを収容する出力ビットストリームを備える工程とを備える。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、この目的は、メディア信号に備える更なるデータを検出する方法によっても達成され、この方法は、
更なるデータが埋め込まれる少なくとも１つのサブバンド信号に少なくともおおよそ相当する周波数範囲を選択する工程と、
更なるデータを検出する工程とを備える。
【００１２】
本発明の第３の特徴によれば、この目的は、メディア信号のビットストリームに更なるデータを埋め込む装置によって更に達成され、この装置は、
更なるデータを収容する対象であり、入力ビットストリームに関する少なくとも１つのサブバンド・ビットストリームを、対象の更なるデータと意味論的に互換性を有する１次サブバンド信号に変換する装置と、
出力ビットストリームにおいて備えるよう、サブバンド信号を更なるデータによって修正する少なくとも１つのデータ挿入装置とを備える。
【００１３】
本発明の第4の特徴によれば、この目的は、メディア信号に備える更なるデータを検出する装置によって更に達成され、この装置は、
更なるデータが備えられる少なくとも１つのサブバンドに少なくともおおよそ相当する周波数範囲を選択する制御装置と、更なるデータを検出する更なるデータ検出器とを備える。
【００１４】
本発明の第5の特徴によれば、この目的は、更なる埋め込みデータを有するメディア信号によっても達成され、更なるデータは、メディア信号の少なくとも１つのサブバンド信号に埋め込まれる。
【００１５】
本発明の第6の特徴によれば、この目的は、メディア信号における更なる埋め込みデータを有する記録媒体によっても達成され、更なるデータは、メディア信号の少なくとも１つのサブバンド信号に埋め込まれる。
【００１６】
請求項2及び19は、入力ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割することに関する。
【００１７】
請求項3及び20は、サブバンド信号をサブバンド・ビットストリームに変換し、出力ビットストリームを備えるよう、修正サブバンド・ビットストリーム及び非修正サブバンド・ビットストリームを有するこれらを合成することに関する。
【００１８】
請求項4は、更なるデータを受信しないサブバンド・ビットストリームを遅延させることに関する。
【００１９】
請求項5は、更なるデータを受信する対象のサブバンドを選択することに関する。
【００２０】
請求項7及び21は、折り返し歪みがないようにするよう、追加データの埋め込みの前後にサブバンド信号のアップサンプリング及びダウンサンプリングを行うことに関する。
【００２１】
請求項9及び23は、更なるデータを受信したサブバンド信号からの余分なエネルギを隣接サブバンドに備えて折り返し歪みがないようにすることに関する。
【００２２】
請求項11、12及び24は、更なるデータを受信する対象のサブバンド信号を合成し、更にこの信号を分割して折り返し歪みがないようにすることに関する。
【００２３】
請求項15、16、27及び28は、受信メディア・ビットストリームをいくつかのサブバンド・ビットストリームに分割し、更なるデータを有するビットストリームを少なくとも１つのサブバンド信号に変換し、サブバンド信号における更なるデータを検出することに関する。
【００２４】
請求項17及び29は、更なる信号を検出する前にサブバンド信号を合成することに関する。
【００２５】
本発明は、非圧縮領域（例えば、ウェーブ(wav)・ファイル上又はPCM信号上）においても、mp3又はAACや他のオーディオ圧縮形式などの圧縮領域においても更なるデータを検出することを可能にする利点がある。更に、更なるデータの埋め込みは、オーディオ信号を完全に復号化し、再符号化する必要がないように行われる。このことによって、更にもたらされる不必要なアーチファクトが削減されるのみならず、解決策の計算量が少なくなる。これによって、例えば、電子コンテンツ配信システムを介して頒布されるファイルに透かしを埋め込み、例えば、インターネット上で不正複製コンテンツを追跡するのに用いる、フォレンジック追跡のアプリケーションに透かしを入れるシステムを用いることが可能になる。本発明によって埋め込まれるすかしは、放送局を監視する目的や、認証目的で更に用い得る。
【００２６】
本発明の背後にある大雑把な考えは、少なくとも１つのサブバンド信号に更なるデータを備えるように、ビットストリーム信号の一部分を意味論的に適切な複数のサブバンド信号に部分的に復号化することによってビットストリームに透かしのような更なるデータを埋め込むというものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明のこれらや他の特徴は、以下に説明する実施例から明らかであり、この実施例を参照しながら明らかとなるものである。
【００２８】
本発明は次に、例として、添付図面に関して更に詳細に説明することとする。
【００２９】
本発明は、圧縮オーディオ（又はビットストリーム・オーディオ）などの圧縮メディア信号に更なるデータを備える分野に関する。
【実施例】
【００３０】
図1は、オーディオ信号のビットストリーム領域に透かしを埋め込む、本発明の第１の実施例による装置の略構成を示す。装置の動作を次に、それによって装置が動作するその方法の流れ図を示す図3も参照しながら説明することとする。装置は、信号の入力ビットストリームbxを受信して、N個のサブバンド・ビットストリームbx0…bxN-1を備える(工程30)逆多重化装置10を有する。埋め込み信号を収容することが意図されているサブバンド・ビットストリームbxi-1,bxi及びbxi+1は、逆量子化関数Q−1を施す（工程31）逆量子化装置12に備える。このようにして、対象の透かしと意味論的に互換性を有するサブバンド信号が生成される。逆量子化装置は通常、0次ホールド回路であり、この回路は、振幅が量子化され、適切にスケーリングされ、フィルタリングされたサブバンド信号xi−1〔n〕,xi〔n〕及びxi+1〔n〕を備える。その後、これらのサブバンド信号は、透かし挿入装置18に供給され、この装置は、サブバンド信号xi−1〔n〕,xi〔n〕及びxi+1〔n〕全てに挿入される対象の透かし信号w〔n〕も受信して、サブバンド透かし信号yi−1〔n〕,yi〔n〕及びyi+1〔n〕を生成する（工程32）。なお、本明細書では、透かしすなわち更なるデータは単に例として３つのサブバンドに埋め込まれることとする。実際のシステムでは、埋め込みは、この例で表示したサブバンド信号とは数が上下し得る。透かし挿入装置18は、透かしサブバンド信号yi−1〔n〕,yi〔n〕及びyi+1〔n〕を量子化装置14に供給し、この装置は、それらを再スケーリングし、サブバンド・ビットストリームにもう一度変換する（工程34）。３つの出力ビットストリームbyi−1,byi,及びbyi+1は次に、各々の遅延装置20を介して供給される（工程36）非修正ビットストリームbxo…bxi−2,bxi+2…ｂxN−1とともに多重化装置16に直接供給される。遅延装置を備えるのは、非透かしサブバンド・ビットストリームと透かしビットストリームが同相であるように、透かしを入れる処理によって生じる遅延に対応するためである。各遅延装置は、適切に遅延されるビットストリームを多重化装置16に供給する。MUX（多重化）装置16は、元の入力ビットストリーム信号bxの形式との互換性を有する出力ビットストリームby全体に供給サブバンド・ビットストリームを多重化する（工程38）。埋め込み装置は、透かし挿入装置18、逆量子化装置12及び量子化装置14を用いる対象のサブバンド・ビットストリームを制御する制御装置13も有する。それは、サブバンド・ビットストリーム遅延を施す対象も制御する。図では、制御信号は破線で示し、一遅延装置についてのそのような線を1本のみ示す。しかし、制御装置が、サブバンド・ビットストリーム全てに備える遅延を制御するということを認識することとする。前述の逆量子化装置12は、サブバンド信号xi−1〔n〕−xi+1〔n〕を生成するのにスケール・ファクタを用いる。このスケール・ファクタは、相当するサブバンド信号とともに備えられ、量子化装置14における透かしサブバンド・ビットストリームの再構築に用いる。更に、このスケール・ファクタは、非透かしサブバンド・ビットストリームと同様な遅延によって遅延させられる。しかし、このスケール・ファクタと、その遅延に用いるその遅延装置は、図1から割愛して本発明がよりよく分かるようにしている。このス���ール・ファクタが本発明において必要でないということも認識することとする。よって、逆量子化装置12は代わりに、透かしが埋め込まれる、スケーリングされていないサブバンドを備えてもよい。
【００３１】
図２Aは、図1に用いる透かし挿入装置18の略構成を示す。透かし挿入装置は、サブバンド信号xi−1〔n〕,xi〔n〕及びxi+1〔n〕の各々と透かしw[n]とをそれぞれが受信し、透かしをこの信号に埋め込んで、相当する透かしサブバンド信号yi−1〔n〕,yi〔n〕及びyi+1〔n〕を備える３つの埋め込み器E装置22を有する。この図では、個々の埋め込み器装置に供給される透かし信号w〔n〕は同一である。実際には、透かし信号は別々のサブ信号に対して異なり得る、すなわち、別々のサブバンド信号が異なる情報信号によって変調される。
【００３２】
図2Bは、埋め込み挿入装置18においてサブバンドiのうちの１つについて用いる埋め込み器装置22の１つの好ましい例の略構成を示す。埋め込み装置22は乗算装置24を有し、この乗算装置は、透かしを備えるのに選択されるサブバンド・サンプルxi〔n〕によって透かしを乗算する。乗算装置24の出力は利得制御装置26に接続され、この利得制御装置は加算装置28に接続され、この加算装置は入力サブバンド・サンプルxi〔n〕も受信する。加算装置28の出力はその場合、サブバンド信号yi〔n〕である。この、透かしを入れる手法は、本明細書及び特許請求の範囲に内容を援用するAweke  Negash  Lemma,  Javier  Aprea,  Werner  Oomen及びLeon  van  de  Kerkhofによる「A  temporal  domain  audio  watermarking  technique」IEEE  Transactions  on  Signal  Processing,  April  2003,  Vol.  51,  page  1088-1097に更に詳細に記載されているエンベロープ変調透かし入れとしても知られている。
【００３３】
実際に透かしを入れる方法を次に、多少詳細に説明することとする。サブバンド信号には、エンベロープ変調によって時間領域において透かしを入れる。入力信号はここでは透かしによって変調され、透かし信号は、係数αによって重み付けられる。
【００３４】
入力信号x〔n〕を透かしによって修正する前に、いわゆるホスト修正信号が、
wb〔n〕=w〔n〕(x〔n〕＊h〔n〕)
によって生成される。
【００３５】
よって、ホスト修正信号wb〔n〕は、入力信号x〔n〕の帯域通過フィルタリングされたバージョンを透かし信号w〔n〕によって乗算（変調）することによって備えられる。ここでは、h〔n〕は、帯域通過フィルタHのインパルス応答を表す。本発明では、帯域通過フィルタリングは備えても備えなくてもよい。種々のサブバンド信号を選択することはある意味では、もとから、周波数間で区別し、何らかの種類の帯域通過フィルタリングを行う。よって、このフィルタは、実際に透かしを入れる場合に厳密には必要でないものであり得る。
【００３６】
透かし信号は更に、スケーリング・ファクタαによって重み付けされ、
y〔n〕=x〔n〕+αwb〔n〕
によって元の信号に加算される。
【００３７】
図2Bから分かり得るように、透かし埋め込み器装置22は、上記のまさにその種の出力信号を備えるが、出力信号はy〔n〕の代わりにyi〔n〕によって表している。上記透かしの埋め込みはよって、図2Bの乗算装置24、スケーリング装置26及び加算装置28によって行われる。
【００３８】
透かし信号w〔n〕は、当初生成される、長さが有限で、平均がゼロで、分布が一様の乱数系列ws〔k〕から構築され、そのとき、
k=0,1,…,Lw−1の場合、ws〔k〕∈〔−1,1〕
であり、Lwは系列の長さである。その後、この系列のサンプル・レートが係数Tsによって、
n=0,
【００３９】
【数１】
2007502451.tif 000003
の場合に、
【００４０】
【数２】
2007502451.tif 000004
=ws〔n/Ts〕であり、他のnの場合は全て、0である、
という式によって増やされる。
【００４１】
最後に、それを、関数s〔n〕を用いてシェーピングして、
【００４２】
【数３】
2007502451.tif 000005
によって表す透かし信号ｗ〔n〕を構築する。
【００４３】
ウィンドウ・シェーピング関数s〔n〕は例えば、二乗余弦型ウィンドウ関数であっても二相型ウィンドウ関数であってもよく、それらの関数は各々、図12A及び図12Bに示す。
【００４４】
前述の通り、2つ以上のサブバンドを選択して同じ透かしを受信し得る。種々の透かしを別々のサブバンドに埋め込みこともできる。
【００４５】
前述した装置及び方法は、なお検出可能でありながらも、好ましくは聴こえないように透かしを埋め込み得るという点でうまく機能する。しかし、サブバンド・サンプルを透かし信号と時間領域で乗算することは帯域拡張につながることになる。サブバンド・サンプルには限界サンプリングが行われるので、この余分な帯域は対象の帯域の周波数スペクトルに折り返されることになり、このことは折り返し歪みにつながり得る。この影響は、透かし系列の帯域と、オーディオ信号の特性とによって変わってくることになる。この折り返しがないようにする装置を図5に示す。
【００４６】
図5では、修正透かし挿入装置45を示す。なお、この装置は図1に示す透かし挿入装置18を置き換えることとする。透かしw〔n〕はここでは、第１のアップサンプリング装置46に供給される。アップサンプリング装置は、サンプル・レート増加器と低域通過補間フィルタとの並列接続を備え、例として、透かしw〔n〕が図2Bに示す埋め込み装置22に備えられる前に透かしを2倍でアップサンプリングする。同様に、サブバンド・サンプル信号xi−1〔n〕,xi〔n〕及びxi+1〔n〕は、相当するアップサンプリング装置46において同じアンプサンプリング係数を用いて、埋め込み器装置22に供給する前にアップサンプリングされる。埋め込み器装置は前述のように機能する。しかし、各埋め込み器装置からの出力は、低域通過アンチエイリアシング・フィルタとサンプル・レート低減器との並列接続を備えるダウンサンプリング装置48に備えられる。各ダウンサンプリング装置48は、アップサンプリング装置46に用いるものに等しいダウンサンプリング係数を用いて埋め込み器装置22から受信する信号を、量子化装置14に備えられる前にダウンサンプリングする。このようにして、折り返し作用全体が軽減される。
【００４７】
この解決策は、上記折り返し作用をかなり取り除くか減衰させる効果を有する。これが機能するには、透かしの帯域は対象のサブバンドのものを超えることができない。しかし、ダウンサンプリング装置とアップサンプリング装置が同じサンプル変換係数を用いるということが重要である。しかし、計算の複雑さの観点からはこの解決策は最適でない。更に、透かし入れ手順によって生じる折り返し項は単に廃棄される。
【００４８】
基本的に同様な結果を備える、本発明の第３の実施例による別の挿入装置は、図6の構成略図に示す。挿入装置50はここでは、サブバンド信号xi−1〔n〕, xi〔n〕及びxi+1〔n〕を受信し、これらのサブバンド信号を単一の帯域制限信号xsb〔m〕にマージする合成フィルタS（装置52）を備える。単一の信号は更に、埋め込み器装置22に供給され、埋め込み器装置は透かしw〔m〕を信号xsb〔m〕に埋め込む。埋め込み信号ysb〔m〕は更に解析フィルタA装置54に供給され、解析フィルタはそれを別々の透かしサブバンド信号yi−1〔n〕、yi〔n〕及びyi+1〔n〕に分割し、それらは入力サブバンド信号が備えられたサブバンドと同じサブバンドにおいて備えられる。これらの透かしサブバンド信号は更に、図1の量子化装置14に供給される。
【００４９】
透かしを埋め込む、本発明の好ましい、第４の実施例を次に図7に関して説明することとする。この実施例は図6に示す実施例と同等であるが、更に、図7では、異なる透かしを別々のサブバンドに埋め込み得るものであり、よって、周波数領域透かしを埋め込むのにも適している。
【００５０】
この実施例では、入力信号xi〔n〕が変調され、よって、透かしを受ける。この処理による帯域拡張は、このエネルギを隣接サブバンド信号において分散させることによってまかなわれる。
【００５１】
xi−1〔n〕及びxi+1〔n〕。このことを達成するために、隣接するサブバンド・サンプルxi−1〔n〕及びxi+1〔n〕が遅延装置60及び62の各々に供給され、遅延サブバンド信号はその後、加算装置68及び72に供給される。透かしを受信する対象のサブバンド信号
xi〔n〕は、合成フィルタS装置58に供給され、この装置は信号をアンプサンプリングし、信号xi〔m〕を出力する。合成フィルタ装置58は乗算装置64に接続され、乗算装置では、入力信号xi〔m〕を透かしw〔m〕によって乗算してコンテンツ依存透かし信号ub〔m〕を備える。コンテンツ依存透かし信号ub〔m〕は更に、スケーリング装置65によってスケーリング・ファクタαによってスケーリングされる。変調作用によって、信号ub〔m〕はよって、特定のサブバンド信号の帯域を超え得る帯域を有する。帯域iのサブバンド・ビンを超える周波数成分はよって、図に示す隣接サブバンドに加えられる。よって、スケーリング装置65の出力ub〔m〕は解析フィルタA装置66に備えられ、このフィルタは、適切なダウンサンプリング係数を施して、透かし信号ub〔m〕を３つのサブバンド信号ui−1〔n〕,ui〔n〕及びui+1〔n〕に分割する。分割はここでは、信号ui−1〔n〕の周波数帯が信号xi−1〔n〕の周波数帯に相当し、信号ui+1〔n〕の周波数帯が信号xi+1〔n〕の周波数帯に相当する一方で、信号ui〔n〕の周波数帯が信号xi〔n〕の周波数帯に相当するように行う。解析フィルタは更に、信号xi−1〔n〕に加算して出力信号yi−1〔n〕を得るよう信号ui−1〔n〕を加算装置68に供給し、信号xi+1〔n〕に加算して出力信号yi+1〔n〕を得るよう信号ui+1〔n〕を加算装置72に供給する。解析フィルタは更に、信号ui〔n〕を加算装置70に供給し、加算装置も信号xi〔n〕を受信する。加算装置70はその後、信号yi〔n〕を供給する。これらの出力信号は全て、図1の量子化装置14に更に供給される。
【００５２】
このようにして、折り返し項が適切に処理され、透かしがなお容易に検出される。更に透かし情報は何ら喪失されず、それによって透かしの検出可能性が高まる。このことが機能するために、フィルタ装置66は、相当するオーディオ復号器に用いるフィルタ装置と十分類似していることが必要である。
【００５３】
なお、アップサンプリング係数及びダウンサンプリング係数は自由に選択し得るが、結果が最善であるためには、関係するサブバンド数によって変わってくるということを認識することとする。透かしの埋め込みは、第４の実施例では事実上、１つのサブバンド内で行われた。しかし、埋め込みは単純なやり方でより多くのサブバンドに拡張できるということを認識することとする。帯域数は例えば、最高のものと最低のものとを除くサブバンド全てに及ぶよう拡張し得るが、このことは可聴性の理由で魅力的でないことが多い。
【００５４】
次に、透かしの検出について説明することとする。透かしは、PCM領域においてもビットストリーム領域又は圧縮領域においても検出することができ、この２つの方法は図8、9及び10に要約する。図8における装置の動作を次に、この場合もまた図4を参照しながら説明することとし、図4は、検出方法の流れ図を示す。図8は、本発明による、埋め込まれた透かしをPCM領域で検出する装置の略構成を示す。このことは、ビットストリームがPCMサンプルに、先行した処理の結果、変換されたということを意味する。まず、透かしを埋め込んだPCMサンプルyw〔n〕が帯域通過フィルタ74に備えられる（工程40）。フィルタ係数を制御装置78によって選択して、透かしが挿入されたサブバンドに好ましくは相当する周波数帯を規定し（工程42）、次に、帯域通過フィルタリングされたPCM信号が透かし検出器76に備えられ、透かし検出器は、公知の透かし検出関数WM_Dを用いて、透かしを検出する（工程44）。
【００５５】
ビットストリーム領域における透かしを検出する装置は、図9における構成略図に示す。この装置は、透かしが入っている可能性がある入力ビットストリームbyを別々のサブバンドby0乃至byN-1に逆多重化する逆多重化装置80と、透かし帯域に相当するサブバンド・ビットストリームbyi-1,byi,byi+1をサブバンド信号yi−1〔n〕,yi〔n〕及びyi+1〔n〕に変換する逆量子化装置82とを有する。透かし検出器84は更に、埋め込み透かしを有するサブバンドにおける透かしを検出するよう制御装置78によって設定される。制御装置78は、逆量子化装置82も制御する。この検出方法は、示すもののサブバンドの数に対して上下する数のサブバンドについて簡単なやり方で行い得る。
【００５６】
ビットストリーム領域における透かしを検出する別の装置を図10における構成略図に示す。図10は、図9に示す装置全てを備える。これらの装置に加えて、図10の装置は合成フィルタ86も備え、合成フィルタはサブバンド信号yi−1〔n〕,yi〔n〕及びyi+1〔n〕を受信し、これらのサブバンド信号を単一の信号にマージする。単一の信号は更に、透かし検出器84に供給され、透かし検出器は単一の信号における透かしを検出する。制御装置78はここでは、合成フィルタ86の制御も行う。
【００５７】
透かしを埋め込んだサンプルを備える信号を多くのやり方で備え得る。これは、ハード・ディスク上などのコンピュータ判読可能媒体上に備え得る一方、そのうちの１つ88を図11に示す、CDレコードのような光ディスクなどの他の種類の媒体上に備えてもよい。
【００５８】
本発明は多くの効果を有する。本発明によって挿入される透かしは、PCM領域においても圧縮領域においても検出できる。透かしは更に、ビットストリーム領域に備えられ、このことは、透かしを埋め込み、更に符号化を行うのに信号をPCM領域に復号化しなくてもよいということを意味する。そのような手法によって、アーチファクトが更に挿入され、時間が長くかかることになる。本発明による透かし埋め込みは更に、計算量が少ない。本発明による透かし埋め込みは、例えば、電子コンテンツ配信システムを介して頒布されるファイルに透かしを埋め込み、例えば、インターネット上で不正複製コンテンツを追跡するのに用いるフォレンジック追跡によく適しているが、それは、そこで備えられるコンテンツが多くの場合、ビットストリームの形式であるからである。それは、放送局を監視する目的や、認証目的にも、好適な結果を伴って用い得る。
【００５９】
本発明は多くのやり方で変え得る。前述のように、透かしはスケーリングされたサブバンド・サンプルにも非スケーリング・サブサンプルにも埋め込み得る。前述のように、異なるスケーリング・ファクタも用い得る。透かしを備える対象であったサブバンド・ビットストリームのみが逆量子化装置において変換された。代わりに、サブバンド・ビットストリーム全ても変換し得るということを認識することとする。更に、埋め込みデータは、透かしでなくてもよい一方、オーディオ信号において埋め込むことが魅力的な何れかの種類の更なるデータであり得る。透かしを埋め込むサブバンドの選択は更に、オーディオ信号において時々、例えば、信号の特性によって変え得る。この場合、選択サブバンドについての情報もオーディオ信号において符号化し得る。本発明はオーディオに関して説明したが、これに限定されないということを認識することとする一方、画像やビデオなどの他のメディア信号にも適用し得る。よって、本発明は、本特許請求の範囲記載の請求項によってのみ限定されることとする。
【００６０】
本発明は、以下のように要約し得る。本発明は、圧縮メディアのサブバンド領域に透かしを埋め込む方法、装置、メディア信号及び記録媒体に関する。透かし(w〔n〕)は、透かし挿入装置(18)を用いて圧縮ビットストリーム(bx)の少なくとも１つの選択サブバンドのサブバンド信号(xi−1〔n〕,xi〔n〕,xi+1〔n〕)に埋め込まれる。このようにすれば、透かしを埋め込むのにメディア信号の完全な復号化及び再符号化を行わなくてよい。
【００６１】
透かしは、選択サブバンド（例えば、32個のうちのサブバンド7乃至15）に埋め込まれる。好ましい実施例では、選択サブバンドを、埋め込み及びダウンサンプリングを行う前にアップサンプリングして折り返しがないようにする。本発明は、別々のサブバンドにおける複数の透かし（例えば、サブバンド7乃至11における1つの透かしと、サブバンド12乃至16における別の透かし）の埋め込みも可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施例による、ビットストリームに透かしを埋め込む装置を示す構成略図である。
【図２Ａ】図1の装置に備える、本発明の第１の実施例による透かし挿入装置を示す構成略図である。
【図２Ｂ】図2Aの透かし挿入装置に備える埋め込み器装置を示す構成略図である。
【図３】本発明による、ビットストリームに透かしを埋め込む方法を示す流れ図である。
【図４】本発明による、埋め込まれた透かしを検出する方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の第２の実施例による透かし挿入装置を示す構成略図である。
【図６】本発明の第３の実施例による透かし挿入装置を示す構成略図である。
【図７】本発明の好ましい、第４の実施例による透かし挿入装置を示す構成略図である。
【図８】本発明による第１の透かし検出装置を示す構成略図である。
【図９】本発明による第２の透かし検出装置を示す構成略図である。
【図１０】本発明による第３の透かし検出装置を示す構成略図である。
【図１１】本発明による、透かしが埋め込まれたメディア信号がその上に記憶されているその光ディスクを示す図である。
【図１２Ａ】透かしを埋め込む場合に用いる二乗余弦型ウィンドウ・シェーピング関数を示す図である。
【図１２Ｂ】透かしを埋め込む場合に用いる二相型ウィンドウ・シェーピング関数を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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