(57)【要約】  透かしを情報信号内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得る方法及びシステムを開示している。透かしを埋め込む方法は、情報信号の第１の部分の所定の第１の特性を判定する工程であって、所定の第１の特性が、透かし信号の少なくとも所定の第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能であるか否かを示す工程と、透かし信号の少なくとも第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能でないと判定される場合、透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得て、さもなければ、情報信号の第１の部分を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備える。
2007514976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透かし信号を情報信号内に埋めこんで、透かしを入れた情報信号を得る方法であって、
前記情報信号の第１の部分の所定の第１の特性を判定する工程であって、前記所定の第１の特性が、前記透かし信号の少なくとも所定の第１の部分が前記情報信号の前記第１の部分内で検出可能であるか否かを示す工程と、
透かしの前記少なくとも第１の部分を前記情報信号の前記第１の部分内に埋め込んで、前記透かしを入れた情報信号を、前記透かし信号の前記少なくとも第１の部分が前記情報信号の前記第１の部分内で検出可能でないと判定される場合、得て、さもなければ、前記情報信号の前記第１の部分を備えるよう、前記透かしを入れた情報信号を生成す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、前記透かしの前記少なくとも第１の部分を前記情報信号の前記第１の部分内に埋め込んで、前記透かしを入れた情報信号を得る工程は、
前記透かしの前記少なくとも第１の部分を前記情報信号の前記第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る工程と、
前記修正された部分信号の所定の第２の特性を判定する工程であって、前記第２の特性は、埋め込みが前記情報信号の前記第１の部分の、検出可能な修正をもたらすか否かを示す工程と、
前記修正された部分信号を備えるよう、前記透かしを入れた情報信号を、埋め込みが前記情報信号の前記第１の部分の検出可能な修正をもたらすと判定され、かつ、前記透かし信号の前記少なくとも第１の部分が、前記情報信号の前記第１の部分内で検出可能でないと判定される場合、生成し、さもなければ、前記情報信号の前記第１の部分を備えるよう、前記透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法であって、所定の第１の特性を判定する工程が、前記情報信号の信号フレーム系列の第１の信号フレームから第１の推定透かしシンボルを判定する工程を備え、前記情報信号の前記第１の部分内に前記透かしの前記少なくとも1つの部分を埋め込んで、前記透かしを入れた情報信号を得る工程が、
前記推定される第１の透かしシンボルが、透かしシンボルの系列の所定の第１の透かしシンボルに一致するか否かを判定する工程と、
前記第１の透かしシンボルを前記第１の信号フレーム内に埋め込んで、透かしを入れた最終の信号フレームを、前記第１の推定透かしシンボルが前記第１の透かしシンボルに一致しない場合、得て、さもなければ、前記第１のフレームを、前記透かしを入れた最終の信号フレームとして選択する工程とを備え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、前記第１の透かしシンボルを前記第１の信号フレーム内に埋め込んで、透かしを入れた最終の信号フレームを得る工程が、
前記第１の透かしシンボルを前記第１の信号フレーム内に埋め込んで、修正された信号フレームを得る工程と、
第２の推定された透かしシンボルを前記修正された信号フレームから判定する工程と、前記推定された第２の透かしシンボルが前記第１の透かしシンボルに一致するか否かを判定する工程と、
前記修正された信号フレームを前記透かしを入れた最終の信号フレームとして、前記第２の推定された透かしシンボルが前記第１の透かしシンボルに一致し、かつ、前記第１の推定された透かし信号が前記第１の透かし信号に一致しない場合、選択し、さもなければ、前記第１の信号フレームを前記透かしを入れた最終の信号フレームとして選択する工程とを更に備え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、前記情報信号がオーディオ信号であり、前記透かし信号がオーディオ透かし信号であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの何れか1つに記載の方法であって、前記情報信号がフレーム系列に分割され、前記情報信号の前記第１の部分が前記フレーム系列のうちの第１のものであることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの何れか１つに記載の方法であって、前記透かしの前記第１の部分が、透かしシンボル系列の少なくとも第１の透かしシンボルを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、前記透かしシンボル系列が、2値透かしシンボルの系列を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
透かしを情報信号内に埋め込む装置であって、
前記情報信号の第１の部分の所定の第１の特性を判定する解析手段であって、前記所定の第１の特性は、埋め込む対象の透かし信号の少なくとも所定の第１の部分が前記情報信号の前記第１の部分内で検出可能か否かを示す解析手段と、
前記透かしの前記少なくとも第１の部分を前記情報信号の前記第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る埋め込み手段と、
透かしを入れた最終情報信号を生成する、透かしを入れた信号の生成器と、
前記修正された部分信号を、前記透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、透かし信号の前記少なくとも第１の部分が前記情報信号の前記第１の部分内で検出可能でないと判定された場合に前記透かしを入れた信号の生成器を制御し、さもなければ、前記情報信号の前記第１の部分を、前記透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、前記透かしを入れた信号の生成器を制御する制御手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のうちの何れか１つに記載の方法によって生成される、透かしを入れた情報信号であって、複数の部分信号を備え、前記複数の部分信号のうちの第１の部分集合はそれぞれの透かしシンボルを中に埋め込ませており、部分信号のうちの第２の部分集合は透かしシンボルを中に何ら埋め込ませていないことを特徴とする、透かしを入れた情報信号。
【請求項１１】
透かし信号を情報信号内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得る方法であって、
透かしの少なくとも第１の部分を前記情報信号の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る工程と、
前記修正された部分信号の所定の第１の特性を判定する工程であって、前記第１の特性は、埋め込みが、前記情報信号の前記第１の部分の検出可能な修正をもたらすか否かを示す工程と、
前記修正された部分信号を備えるよう、前記透かしを入れた情報信号を、埋め込みが、前記情報信号の前記第１の部分の、検出可能な修正をもたらすと判定される場合に、生成し、さもなければ、前記情報信号の前記第１の部分を備えるよう、前記透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
透かしを情報信号内に埋め込む装置であって、
前記透かしの少なくとも第１の部分を前記情報信号の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る埋め込み手段と、
前記修正された部分信号の所定の第１の特性を判定する解析手段であって、前記第１の特性は、埋め込みが、前記情報信号の前記第１の部分の、検出可能な修正をもたらすか否かを示す解析手段と、
透かしを入れた最終の情報信号を生成する、透かしを入れた信号の生成器と、
前記修正された部分信号を、前記透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、埋め込みが、前記情報信号の前記第１の部分の、検出可能な修正をもたらすと判定される場合、前記透かしを入れた信号の生成器を制御し、さもなければ、前記情報信号の前記第１の部分を、前記透かしを入れた最終情報信号内に備えるよう、前記透かしを入れた信号の生成器を制御する制御手段とを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報信号内に透かしを埋め込むことに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル信号の配信、例えば、インターネットを介したマルチメディア・コンテンツの配信では一般に、配信される信号が非認可で更に配信されることから保護できることが望ましい。例えば、このことは、著作権保護マテリアルの配信の意味合いにおいて重要な課題である。そうしたシナリオの一例として、電子音楽配信システムがあり、このシステムでは、オーディオ・コンテンツ、例えば、楽曲が、サーバ・コンピュータからインターネットを介して１つ又は複数のクライアント・コンピュータに配信される。
【０００３】
ディジタル透かしを配信情報信号内に埋め込んで、配信コンテンツにラベルを付し、配信業者又は別の権威者が配信コンテンツを追跡する、例えば、個々のユーザに送られるコンテンツを追跡することを可能にすることができる。
【０００４】
一般に、透かしは、修正を後に、例えば、透かし処理の逆手順によって、回復し、それによって透かしの検出を可能にすることができるように1つ又は複数の信号パラメータを修正することによって信号に加えられる。一般に、埋め込まれた透かしは、例えば、透かしを入れたオーディオ信号を聴くことにより、又は、透かしを入れた画像信号若しくはビデオ信号を視ることにより、知覚できるものでないということが望ましい。一方、透かしは、例えば、信号の劣化、又は、圧縮、変調、復調、フィルタリング若しくは同様のものなどの信号処理工程に対してロバストである必要がある。
【０００５】
よって、ロバスト性と、可知性、例えば、オーディオ・マテリアルの場合には可聴性との間の適切なバランスを見出すことが透かしの分野において一般的な課題となっている。オーディオ透かしの特定のロバスト性に対して、考えられる最良の可聴性を維持することが一般的に望ましい。
【０００６】
米国特許出願公報第2002/0090111号明細書には、MPEG２符号化の前に画像データに透かしを埋め込む透かしシステムが開示されている。符号化信号が復号化され、透かし検出にかけられる。検出された透かし情報は、埋め込み深度を制御する透かし埋め込みコントローラにもう一度供給される。これによって符号化処理による、埋め込まれた透かしの退色を阻止することが可能になるが、透かしを入れた生成信号によってロバスト性と可知性との最適なバランスが維持されないという欠点を上記先行技術のシステムは有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ロバスト性を低下させることなく透かしの可知性を向上させることである。特に、オーディオ信号の意味合いでは、本発明の目的は、埋め込まれた透かしのロバスト性を損なうことなく、透かしを入れたオーディオ信号の知覚可能なオーディオ品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述及びその他の課題は、透かし信号を情報信号内に埋めこんで、透かしを入れた情報信号を得る方法によって解決される。この方法は、
情報信号の第１の部分の所定の第１の特性を判定する工程であって、所定の第１の特性が、透かし信号の少なくとも所定の第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能であるか否かを示す工程と、
透かし信号の少なくとも第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能でないと判定される場合、透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得て、さもなければ、情報信号の第１の部分を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備える。
【０００９】
よって、埋め込み処理によって、情報信号の一部は、透かしの埋め込みが引き起こすことになる特性を元来備えているか否かが解析される。そうである場合、透かしは、上記信号のその部分内に埋め込まれていない。よって、埋め込まれた透かしのロバスト性をあまり損なうことなく信号修正の量を削減する、情報信号に透かしを入れる方法を提供する。
【００１０】
本発明の利点は、情報信号に対する不要な修正を避け、それによって、透かしを入れた信号の可知性を、透かしのロバスト性を低減させることなく向上させることである。
【００１１】
本明細書の目的で、情報信号の語は、情報コンテンツ、特に、画像、動画、オーディオや、前述のものの組み合わせなどの、配信する対象の知覚情報を備えるアナログ信号若しくはディジタル信号又はデータを表す。そうした情報信号の例として、ビデオ信号、オーディオ信号、画像、ピクチャ等などのマルチメディア信号がある。一部の実施例では、情報コンテンツはディジタル情報信号として符号化される。例えば、オーディオ信号は、オーディオ符号化手法、例えば、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-2  AAC、又は同様なものによって符号化することができる。
【００１２】
ディジタル透かしの語は、情報信号内に、信号のサンプルを修正することによって埋め込まれる対象のディジタル・データ・アイテムを備える。好ましくは、透かし手法は、透かしが、知覚可能でない、すなわち、情報信号の品質にあまり影響を及ぼさないように企図する必要がある。多くのアプリケーションでは、透かしは、更に、ロバストである必要がある、すなわち、行われることがあり得る信号処理工程後に高い信頼度でなお検出可能である必要がある。
【００１３】
本発明の好ましい実施例では、透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得る工程は、
透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る工程と、
修正された部分信号の所定の第２の特性を判定する工程であって、第２の特性は、埋め込みが情報信号の第１の部分の、検出可能な修正をもたらすか否かを示す工程と、
情報信号の第１の部分の検出可能な修正をもたらすと埋め込みが判定され、かつ、透かし信号の少なくとも第１の部分が、情報信号の第１の部分内で検出可能でないと判定される場合、修正された部分信号を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成し、さもなければ、情報信号の第１の部分を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備える。
【００１４】
よって、埋め込み処理は、透かしを信号の一部内に埋め込むことが検出可能な修正をもたらすか否か、及び、透かしの少なくとも第１の部分が情報信号の第１の部分内で元来検出可能であるか否かを解析し、埋め込みが検出可能な修正をもたらし、同時に、透かしの少なくとも第１の部分が情報信号の第１の部分内で元来検出可能でない場合にのみ、透かしを信号のその部分に埋め込む。
【００１５】
本発明による方法はいくつかの局所修正又はマイクロ修正を解析して、情報信号の特定部分内に透かしを埋め込むことによって、検出可能な修正が備えられるか否か、及び、透かしが情報信号の第１の部分内に元来存在するか否かを判定するということが更なる利点である。よって、大局透かし検出に対する局所修正の必要性及び影響が、解析され、特定の局所修正を行うべきか否かを判定するのに用いられる。
【００１６】
透かし検出にあまり寄与することなく品質の低下をもたらすことになる信号修正が避けられるということが本発明の別の利点である。
【００１７】
第２の所定の特性は、第１の所定の特性と同じ特性にすることができ、かつ、あるいは、別の特性にすることができる。埋め込みが、検出可能な修正をもたらすか否かを示す適切な特性の例として、相当する信号内に埋め込まれた透かしシンボルの推定がある。
【００１８】
更なる好ましい実施例は従属請求項に開示している。
【００１９】
本発明は、最初に記載した方法に関して説明した便益及び利点のうちの1つ又は複数のものをそれぞれがもたらし、かつ、最初に記載した方法に関して説明し、従属請求項に開示した好ましい実施例に相当する1つ又は複数の好ましい実施例をそれぞれが有する、前述及び以下の方法、並びに装置をはじめとする種々のやり方で実施することが可能である。
【００２０】
なお、前述及び以下の方法の特徴は、ソフトウェアで実施し、コンピュータによって実行可能な命令の実行によってもたらされるデータ処理システム内や他の処理手段内で行うことができる。命令は、コンピュータ・ネットワークを介して記憶媒体又は別のコンピュータからRAM内などのメモリ内にロードされるプログラム・コード手段であり得る。あるいは、前述の特徴は、配線回路によって、ソフトウェアや、ソフトウェアとの組み合わせによってではなく実施することができる。
【００２１】
ここでは、かつ、以下では、処理手段の語は、汎用又は専用のプログラム可能マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（DSP）、特殊用途向集積回路（ASIC）、プログラム可能論理アレイ（PLA）、フィールドでプログラム可能なゲート・アレイ（FPGA）、特殊用途向電子回路等や、これらの組み合わせを備える。
【００２２】
本発明は、透かしを情報信号内に埋め込む装置に更に関し、この装置は、
情報信号の第１の部分の所定の第１の特性を判定する解析手段であって、所定の第１の特性は、埋め込む対象の透かし信号の少なくとも所定の第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能か否かを示す解析手段と、
透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る埋め込み手段と、
透かしを入れた最終の情報信号を生成する、透かしを入れた信号の生成器と、
透かし信号の少なくとも第１の部分が情報信号の第１の部分内で検出可能でないと判定された場合に、修正された部分信号を、透かしを入れた最終情報信号内に備えるよう、透かしを入れた信号の生成器を制御し、さもなければ、情報信号の第１の部分を、透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、透かしを入れた信号の生成器を制御する制御手段とを備える。
【００２３】
本発明は、前述及び以下の方法によって生成される、透かしを入れた情報信号に更に関し、透かしを入れた情報信号は複数の部分信号を備え、複数の部分信号のうちの第１の部分集合はそれぞれの透かしシンボルを中に埋め込ませており、部分信号のうちの第２の部分集合は透かしシンボルを中に何ら埋め込ませていない。
【００２４】
別の局面によれば、本発明は、透かし信号を情報信号内に埋め込んで、透かしを入れた情報信号を得る方法に関し、この方法は、
透かしの少なくとも第１の部分を情報の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る工程と、
修正された部分信号の所定の第１の特性を判定する工程であって、第１の特性は、埋め込みが、情報信号の第１の部分の検出可能な修正をもたらすか否かを示す工程と、
埋め込みが、情報信号の第１の部分の、検出可能な修正をもたらすと判定される場合に、修正された部分信号を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成し、さもなければ、情報信号の第１の部分を備えるよう、透かしを入れた情報信号を生成する工程とを備える。
【００２５】
よって、埋め込み処理は、透かしを信号の部分内に埋め込むことが、検出可能な修正をもたらすか否かを解析し、埋め込みが、検出可能な修正をもたらす場合にのみ透かしを信号のその部分内に埋め込む。よって、埋め込まれた透かしのロバスト性をあまり損なうことなく信号修正の量を削減する、情報信号に透かしを入れる方法を提供する。
【００２６】
本発明による方法は、情報信号に対するいくつかの局所修正又はマイクロ修正を解析して、透かしを情報信号の特定部分内に埋め込むことによって、検出可能な修正が備えられるか否かを判定するということが更なる利点である。よって、大局透かし検出に対する局所修正の影響が、解析され、特定の局所修正を行うべきか否かを判定するのに用いられる。
【００２７】
透かし検出にあまり寄与することなく品質の低下をもたらすことになる信号修正が避けられるということが本発明の別の利点である。
【００２８】
本発明は、透かしを情報信号内に埋め込む装置に更に関し、この装置は、
透かしの少なくとも第１の部分を情報信号の第１の部分内に埋め込んで、修正された部分信号を得る埋め込み手段と、
修正された部分信号の所定の第１の特性を判定する解析手段であって、第１の特性は、埋め込みが、情報信号の第１の部分の、検出可能な修正をもたらすか否かを示す解析手段と、
透かしを入れた最終の情報信号を生成する、透かしを入れた信号の生成器と、
埋め込みが、情報信号の第１の部分の、検出可能な修正をもたらすと判定される場合、修正された部分信号を、透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、透かしを入れた信号の生成器を制御し、さもなければ、情報信号の第１の部分を、透かしを入れた最終の情報信号内に備えるよう、透かしを入れた信号の生成器を制御する制御手段とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の前述及び他の局面は、添付図面を参照して以下に説明する実施例から明らかであり、明らかになるであろう。
【実施例】
【００３０】
図１は、透かしを埋め込むシステムの実施例の略構成図を示す。概括的に１００と表す透かし埋め込み器は、情報信号xと、情報信号x内に埋め込む対象の所定の透かしペイロードを備える透かし信号wとを受信する。
【００３１】
埋め込み器１００は、透かし信号w及び情報信号xを受信し、所定の透かし手法によって修正子信号mを生成する透かし変換装置１０１を備えている。修正子信号mは、情報信号xと合成し得るように生成される。例えば、透かし変換装置１０１によって行われる処理は、透かし信号の変調、又は同様なものを備え得る。変換装置の例を、以下のオーディオ透かし埋め込み器に関して説明する。修正子信号mは、利得制御装置102によってスケーリングされ、スケーリングされた修正子信号m’が生成される。利得制御装置102は、埋め込みモデル装置109から受信される制御信号108を介して制御される。埋め込みモデル装置109は、情報信号を受信し、情報信号の所定の特性に応じて透かしの、適切な埋め込み強度を判定する。例えば、埋め込みモデル装置は、既知の心理音響モデルを実施することができる。
【００３２】
スケーリングされた修正子信号m’は、加算器回路107にスイッチ106を介して供給される。加算器回路107は更に、情報信号xを受信し、スイッチ106から受信される信号によって修正される情報信号の組み合わせとして、透かしを入れた最終の信号yを生成する。
【００３３】
スケーリングされた修正子信号m’は第２の加算器回路１０３に更に供給され、第２の加算器回路１０３は、情報信号xを更に受信し、情報信号xを、スケーリングされた修正子信号m’と合成し、それによって、透かしを入れた信号y'が生成される。
【００３４】
透かしを入れた信号y’は解析装置１０４に供給される。解析装置１０４は、情報信号xを更に受信する。解析装置１０４は、透かしを入れた信号y’の所定の特性と情報信号xの所定の特性とを解析し、それによってスイッチ１０６を制御する制御信号１０５が生成される。特に、解析装置１０４は、修正子信号m’と情報信号xとの加算が情報信号の、検出可能な修正をもたらすか否かを判定する。解析装置１０４は、透かしによって引き起こされたであろう特性を情報信号xが元来備えているか否かを更に判定する。
【００３５】
上記基準のうちの少なくとも１つが満たされる場合、すなわち、修正子信号が、検出可能な修正をもたらす、かつ/又は、透かしによって引き起こされたであろう特性を情報信号が元来備える場合、透かしを埋め込んでも、透かしの後の検出可能性は増加しないことになる。よって、上記基準のうちの少なくとも１つが満たされる場合、解析装置１０４は、スイッチ106をオープン状態にし、それによって、情報信号の相当する部分が、修正されることなく加算器１０７を通って転送されるようにする相当する制御信号１０５を生成する。逆のケースの場合、すなわち、上記基準が何ら満たされない場合、解析装置によって、スイッチ１０６はクローズ状態になり、それによって、情報信号の相当する部分が加算器１０７内で修正されるようになる。
【００３６】
なお、スイッチ106を、オープン状態からクローズ状態までの、及び逆方向の、連続した、平滑な遷移をもたらし、それによって、急激な遷移によって生じる、透かしを入れた信号y内に生じ得るアーチファクトが削減されるようになるよう構成することができる。他の実施例では、スイッチ１０６を、前述の２つの基準が満たされる度合いに基づいて修正強度を連続して制御する自動利得制御装置によって置き換えることができる。
【００３７】
よって、上記では、情報信号の最小の修正を備える、透かし埋め込み器のフィードフォワード型の実施例を開示した。
【００３８】
図２は、透かしを埋め込むシステムの実施例の一般化された構成図を示す。概括的に２００と表す埋め込み器は、埋め込み装置２０１及び解析装置２０２を備える。埋め込み装置は情報信号x及び透かし信号wを受信し、透かし装置は透かしwを情報信号内に埋め込む。透かしを入れた生成信号yは、解析装置２０２に供給され、解析装置２０２は、透かしを入れた信号の所定の特性を解析して、透かしを加えることが、検出可能な修正をもたらすか否かと、意図されている修正が信号内に元来備えられているか否かとを判定する。
【００３９】
解析装置の具体例をより詳細に以下に説明する。この解析装置では、透かしシンボルの、透かしを入れた信号の相当するフレーム内と、情報信号内とでの有無が、相当する信号の波形の解析によって検出される。解析装置によって解析して上記基準を検査することができる特定の特性の更なる例には、波形の短時間エンベロープと、FFT係数の相対的な振幅及び/又は位相と、MDCT係数、DCT係数及びウェーブレット変換係数の相対振幅と、波形の自己相関関数、等がある。解析装置は、上記基準に基づいて埋め込みを制御する制御信号２０３を埋め込み装置２０１に向けて生成する。特に、修正が検出できない、又は元の信号が所望の特性を元来備えている場合、解析装置２０２は、情報信号を出力yに、修正なしで直接転送するよう埋め込み装置２０１を制御する。よって、検出特性を損なうことなく、ホスト信号xに加えられる情報の量の削減が達成される。
【００４０】
一部の実施例では、解析装置は、上記のように透かし信号をオン状態とオフ状態との間で切り換えるよう埋め込み装置を制御する。他の実施例では、解析装置は、透かしが埋め込まれている情報信号の部分を制御することができる。
【００４１】
図3は、透かしをオーディオ信号内に埋め込むシステムの実施例の略構成図を示す。概括的に３００と表すオーディオ透かし埋め込み器は、ランダムな透かし系列w[k]及び入力オーディオ信号x[n]を受信し、オーディオ信号のエンベロープを修正することによってオーディオ信号内に透かしを埋め込む。透かし系列は、透かしシンボルの系列、例えば、ランダムなシンボル系列である。特に、透かしシンボルは、入力信号のそれぞれのフレーム内に埋め込まれる。こうした透かし手法は、内容全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、Aweke  N.  Lemma他による「A  Temporal  Domain  Audio  Watermarking  Technique,  IEEE  Trans.  On  Signal  Processing,  2003,  Vol.51,  No.  4,  pp.  1088-1097」に記載されている。
【００４２】
透かし系列w[k]及び入力信号x[n]は、変換装置301に供給され、変換装置301は修正子信号m[n]を生成する。この実施例では、変換装置は、透かし系列w[k]を受信し、これをゆっくり変動する狭帯域信号w[n]に変換するマルチレート回路３１１を備えている。w[k]の各シンボルについて、信号w[n]は、w[n]=w[k]s[n]によって得られ、ここで、s[n]はウィンドウ・シェーピング関数である。
【００４３】
図4は、図３の透かし埋め込み器内で用いるウィンドウ・シェーピング関数の例を示す。ウィンドウ・シェーピング関数４０１は、二相ウィンドウ・シェーピング関数である。しかし、s[n]の他の選択も可能である。
【００４４】
図３をもう一度参照すると、変換装置３０１は、入力信号x[n]をフィルタリングするフィルタ３１３、及び乗算器３１２を更に備える。例えば、フィルタ３１３は、帯域通過フィルタ、高域通過フィルタ、又は同様なものであり得る。乗算器３１２は、マルチレート回路３１１によって生成された透かし信号w[n]と、フィルタリングされた入力信号３１４とを乗算して修正子信号m[n]を得る。よって、m[n]は、搬送波が、入力信号x[n]のフィルタリングされたバージョンであるエンベロープ変調信号である。
【００４５】
残りの構成部分は、図１に関して説明した相当するブロックと同様である。修正子信号m[n]は利得制御装置302によってスケーリングされ、それによって、スケーリングされた修正子信号m’[n]が生成される。利得制御装置３０２は、心理音響モデル装置３０９から受信される、透かしの埋め込み強度を制御する制御信号３０８を介して制御される。スケーリングされた修正子信号m’[n]は、スイッチ３０６を介して加算器回路３０７に供給される。加算器回路３０７は更に、入力信号x[n]を受信し、スイッチ３０６から受信される信号によって修正される入力信号の組み合わせとして、透かしを入れた最終信号y[n]を生成する。検出側（図示せず）では、透かしは、エンベロープ識別回路によって後に検出される。
【００４６】
スケーリングされた修正子信号m’[n]は第２の加算器回路303に更に供給され、第２の加算器回路３０３は、入力信号x[n]を更に受信し、入力信号を、スケーリングされた修正子信号m’[n]と合成し、それによって、透かしを入れた信号y'[n]が生成される。
【００４７】
透かしを入れた信号y'[n]は解析装置３０４に供給される。解析装置３０４は、信号y’[n]及び入力信号x[n]を受信する解析ブロック341を備え、信号y’[n]及び信号x[n]の透かし推定を判定する。こうした推定は解析装置の制御ブロック３４２に供給され、制御ブロック３４２は、スイッチ３０６を制御する制御信号３０５を生成する。特に、解析装置３０４は、修正子信号m’[n]を入力信号x[n]に加えることによって、入力信号の検出可能な修正がもたらされるか否か、及び、入力信号x[n]が、透かしによって引き起こされたであろう特性を元来備えているか否かを判定する。
【００４８】
解析装置３０４の動作を次に、図５を参照して、より詳細に説明する。図５は、解析装置３０４によって行われる工程の流れ図を示す。
【００４９】
加算器３０７によって生成される、透かしを入れた信号は、
y[n]=x[n]（1+Gw[n]）                                    (1)
として記載することができ、ここで、Gは、利得制御装置５０２によってもたらされる埋め込み強度すなわち利得係数である。ここで、単純化するために、フィルタ３１３のフィルタ関数がH=1であるとしている。
【００５０】
本願の目的で、yk[n]は、k番目の透かしシンボルw[k]に相当する出力信号のk番目のフレームを表す。よって、yk[n]は、yk[n]=x[n](1+Gw[k]s[n])として表すことができる。
【００５１】
更に、本願の目的で、透かし系列w[k]は、区間[-1,1]内に一様に分布するシンボルを備えるものとし、更に、G＜＜１であるものとする。
【００５２】
透かし検出器では、透かしは、
【００５３】
【数１】
2007514976.tif 000003
の式を用いて入力透かしシンボルw[k]の推定wk[k]をまず抽出することによって推定される。
【００５４】
ここで、Tsはサンプル数で測定されるフレーム長である。上記式では、一般性を失うことなく、Tsは偶数であるものとしている。なお、上記式は更に、ウィンドウ・シェーピング関数が、図４で示すように二相関数であるものとしている。他のタイプのウィンドウ・シェーピング関数の場合、他の形態の推定を用い得る。
【００５５】
式（２）中の和に
【００５６】
【数２】
2007514976.tif 000004
の省略形を代入すれば、推定透かしwk[k]は
【００５７】
【数３】
2007514976.tif 000005
として記載することができる。
【００５８】
以下の記載の目的で、透かし系列は、ランダムに選択されたシンボルの2値系列
w[k]∈｛-1,1｝である。よって、この場合、推定透かしシンボルwk[k]がw[k]と同じ符号を有する場合、透かしシンボルは正常に検出される。
図５を参照すると、最初の工程５０１では、解析装置は、透かしを入れた信号y’[n]のk番目のフレーム内の推定透かしwy’[k]を判定する。上記実施例では、解析装置は、wy’[k]を、信号y’に施す式（３）によって、すなわち、
【００５９】
【数４】
2007514976.tif 000006
によって算出することができる。
【００６０】
工程５０２では、解析装置は、推定された透かしwy’[k]が、実際に埋め込まれた透かししw[k]に相当するか否かを判定する。2値透かしシンボルを備えた実施例では、この検査は、wy’[k]の極性とw[k]の極性との比較に縮減されるにすぎない。sign(wy’[k])≠sign（w[k])の場合、解析装置は、埋め込みによって、検出可能な変動が生じなかったと判定し、スイッチ３０６をオープン状態にする相当する制御信号を生成する（工程５０３）。よって、k番目の透かしシンボルに相当する信号部分には修正が何ら施されない。一実施例では、上記検査は、より高い埋め込み強度で繰り返すことができ、最大埋め込み強度での埋め込みが、検出可能な修正をもたらさない場合、スイッチ３０６はオープン状態にされる。
【００６１】
解析装置が検出可能な変動を判定する場合、処理は工程５０４に進み、工程５０４では、入力信号x[n]のk番目のフレーム内の推定透かしwx[k]が判定される。上記実施例では、解析装置は、信号xに施される式（３）によって、すなわち、
【００６２】
【数５】
2007514976.tif 000007
によってwx[k]を算出することができる。
【００６３】
工程５０５では、解析装置は、透かしw[k]が入力信号内に既に、すなわち修正前に存在しているか否か、すなわち、推定透かしwx[k]が、埋め込む対象のw[k]シンボルに相当するか否かを判定する。この場合も又、2値透かしシンボルを備えた実施例では、この検査は、wx[k]の極性とw[k]の極性との比較に縮減されるにすぎない。sign(wx[k])≠sign（w[k])の場合、解析装置は、透かしシンボルw[k]が入力信号内に元来存在していることを判定し、スイッチ３０６をオープン状態にする相当する制御信号を生成する、すなわち、処理は工程５０３に進む。
【００６４】
さもなければ、すなわち、上記基準が何ら満たされない場合、処理は工程５０６に進み、工程５０６では、解析装置は、スイッチ３０６をクローズ状態にする制御信号を生成する。
【００６５】
図３の埋め込み器では、工程５０２及び５０４が解析ブロック３４１によって行われる一方、上記解析処理の残りの工程は、制御ブロック３４２によって行われる。
【００６６】
要約すると、解析装置は、
【００６７】
【数６】
2007514976.tif 000008
の条件の何れかが満たされる場合にスイッチ３０６をオープン状態にする。
【００６８】
第１の場合には、スイッチがオープン状態にされるが、それは、元のオーディオ信号が元来、検出によって望まれる特性を備えているからである。よって、入力信号を更に修正する必要性がない。第２の場合では、スイッチがオープン状態にされるが、それは、修正によって、透かしシンボルの正常な検出がもたらされないからである。よって、修正は、目的に資することなく信号品質に影響を及ぼすことになる。
【００６９】
前述の実施例のように、スイッチ306を、オープン状態からクローズ状態までの、及び逆方向の、連続した、平滑な遷移をもたらし、それによって、急激な遷移によって生じる、透かしを入れた信号y内に生じ得るアーチファクトが削減されるようになるよう構成することができる。他の実施例では、スイッチ306を、前述の２つの基準が満たされる度合いに基づいて修正強度を連続して制御する自動利得制御装置によって置き換えることができる。
【００７０】
本発明のなお別の変形形態では、よりロバストな結果を、
【００７１】
【数７】
2007514976.tif 000009
の条件によって式（４）の上記条件を置き換えることによって得ることができる。
【００７２】
ここで、εは小さい正の実数である。
【００７３】
上記では、情報信号の、削減された修正を備える、透かしを埋め込む方法及びシステムを開示している。特に、加えられる情報量が同じ場合、開示されているシステムによって、より好適なロバスト性がもたらされる。逆に、ロバスト性が同じ場合、開示されたシステムによって、入力信号の修正が削減され、それによって知覚的に向上した信号品質が提供される。
【００７４】
なお、上記装置は、汎用又は専用のプログラム可能マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（DSP）、特殊用途向集積回路（ASIC）、プログラム可能論理アレイ（PLA）、フィールドでプログラム可能なゲート・アレイ（FPGA）、特殊用途向電子回路等や、これらの組み合わせとして実施することができる。
【００７５】
なお、上記実施例は本発明を限定するよりも例示するものであり、特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく別の多くの実施例を当業者が企図することができるであろう。
【００７６】
例えば、本発明は、オーディオ・ファイルに限定されず、映画、写真、マルチメディア・データや、同様なものなどの他の情報信号に関して用いることができる。
【００７７】
特許請求の範囲では、括弧間にある参照符号は、本特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきでない。「comprising」の語は、請求項に列挙したもの以外の構成要素又は工程の存在を排除するものでない。構成要素に先行する語「a」又は「an」は、そうした構成要素が複数存在することを排除するものでない。
【００７８】
本発明は、別個のいくつかの構成要素を備えるハードウェアによって、かつ、適切にプログラムされるコンピュータによって実施することができる。いくつかの手段を列挙した装置クレームでは、これらの手段のいくつかを、同一のハードウェア・アイテムによって実施することが可能である。単に特定の方策が互いに別々の従属請求項に列挙されていることは、こうした方策の組み合わせを利用することができないということを示すものでない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】透かしを埋め込むシステムの実施例の略構成図である。
【図２】透かしを埋め込むシステムの実施例の、一般化した構成図である。
【図３】透かしをオーディオ信号内に埋め込むシステムの実施例の略構成図である。
【図４】図３の透かし埋め込み器に用いるウィンドウ・シェーピング機能を略示する図である。
【図５】図３の解析装置によって行われる処理の実施例の流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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