(57)【要約】  離散値のデータを表す後続のストリーム値のうちのあるストリーム値に基づいて後続の透かし係数のシーケンスとして透かし信号を付与するための透かし生成器は、差動エンコーダを含む。差動エンコーダは、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値または現在の透かし記号に位相回転を適用して透かし信号の現在の透かし係数を得るよう構成され、現在の透かし記号が、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値に対応する。差動エンコーダは、ホスト信号と透かし信号との組み合わせである透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相を導出するよう構成される。差動エンコーダは、さらに、現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に依存するように、透かし信号を付与するよう構成される。
2013545121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散値のデータ（１０４）を表す後続のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））のストリーム１１０に基づく後続の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ））のシーケンスとして、透かし信号（１０２、ｗｍ）を付与するための透かし生成器であって、該透かし生成器が、
透かし信号（１０２、ｗｍ）を付与するように構成される差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）を含み、該差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）が、離散値のデータ（１０４）を表すストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））の現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に位相回転（１１２）を適用して透かし信号（１０２）の現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））が、離散値のデータ（１０４）を表すストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））の現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に対応し、
差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）が、ホスト信号（１１８，ａ）と透かし信号（１０２，ｗｍ）との組み合わせである透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））の位相（１１６，φ（ｉ，ｊ−１））を導出するよう構成され、かつ
差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）は、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に適用される位相回転（１１２）の位相角（φ（ｉ，ｊ））が、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））の位相（１１６，φ（ｉ，ｊ−１））に依存するように、透かし信号（１０２）を付与するよう構成される、透かし生成器。
【請求項２】
透かし生成器が情報処理装置（１０６）を含み、
情報処理装置（１０６）が時間周波数領域において離散値のデータ（１０４）を表すストリーム（１１０）を付与し、それによりストリーム（１１０）の各ストリーム値が、周波数サブチャネル（ｉ）および時間スロット（ｊ）に関連し、
差動エンコーダ（１０８、２０８、４０８）が、時間周波数領域において現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、それにより現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）と同じになり、かつ現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）と同じになるようにされる、請求項１に記載の透かし生成器。
【請求項３】
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、時間周波数領域において透かし付信号（ａｗｍ）のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ））を導出するよう構成され、それにより透かし付信号の各スペクトル係数が周波数サブチャネル（ｉ）および時間スロット（ｊ）に関連するようになっており、かつ
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、位相回転（１１２）を決定するよう構成され、それにより、これに依存して現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に適用される位相回転（１１２）の位相角（φ（ｉ，ｊ））が選択される、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））に関連する時間スロット（ｊ−１）と、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）とが、時間において隣接する、請求項２に記載の透かし生成器。
【請求項４】
差動エンコーダ（２０８，４０８）は、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）および現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）が同じになるように構成される、請求項３に記載の透かし生成器。
【請求項５】
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））または現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））より小さい現在のファクタにより現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））を付加的にスケーリングする（２１０）よう構成され、かつ
現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））が、透かし信号（１０２，ｗｍ）が埋め込まれるホスト信号（１１８，ａ）に依存して、かつ現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））が、ホスト信号（１１８，ａ）のマスキング特性を記述するように、音響心理学的処理モジュール（９０２）により付与される、請求項１から４のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項６】
差動エンコーダ（２０８，４０８）は、透かしが、ホスト信号（１１８，ａ）と透かし信号（１０２，ｗｍ）との組み合わせにより決定される透かし付信号（ａｗｍ（ｔ））において非可聴になるように、現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））により現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））をスケーリングして、現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））の振幅を調節するように構成される、請求項５に記載の透かし生成器。
【請求項７】
差動エンコーダ（４０８）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に依存してコンステレーションを構成する複数の現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））を選択的に付与するよう構成されるサブコンステレーション選択部（４０２）を含み、
差動エンコーダ（４０８）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））またはそのスケーリングされたものに対応するサブコンステレーションの現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））の各々に位相回転（１１２）を適用して、複数の現在の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、かつ
差動エンコーダ（４０８）が現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））として、現在の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））のうち１つを選択するよう構成される決定部（４０４）を含む、請求項１から６のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項８】
決定部（４０４）が、ホスト信号（１１８，ａ）の現在のスペクトル係数（ａ（ｉ，ｊ））と複数の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））の組み合わせに基づいて、複数の現在の候補透かし付スペクトル係数を導出して、複数の現在の候補透かし付スペクトル係数から最も高いべき指数を有する現在の候補透かし付スペクトル係数を決定し、最も高いべき指数を有する現在の候補透かし付スペクトル係数に対応する現在の候補透かし係数を現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））として選択するよう構成される、請求項７に記載の透かし生成器。
【請求項９】
サブコンステレーション選択部（４０２）が、異なる現在の透かし記号が、位相においてのみ異なりかつ同じ現在のストリーム値と関連する異なる隣接する現在の透かし記号の位相差が等しくなるように、複数の現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））を複素値として付与するよう構成される、請求項７から８のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項１０】
後続の透かし係数に基づいて、時間領域における透かし信号を導出するよう構成される変調部（７１０）をさらに含む、請求項１から９のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項１１】
透かし付信号（１１０１）に依存して離散値のデータ（１１０２）を付与するための透かしデコーダであって、該透かしデコーダが、
複素値のスペクトル係数のストリーム（１１０８）を付与する情報処理装置（１１０４）を含み、ストリーム（１１０８）が、透かし付信号（１１０１）を表し、さらに、
前回の複素値のスペクトル係数（１１１２，ｂｉnorm（ｊ−１））と現在の複素値のスペクトル係数（１１１４，ｂｉnorm（ｊ））との間の位相角度差（jｉdiff(j)）を決定するよう構成される差動デコーダ（１１０６）を含み、
少なくとも２つの異なる位相角度範囲（１２０２，１２０４）内の位相角度差を離散値のデータ（１１０２）の第１の離散値（１１０２）にマッピングし、かつ他の少なくとも２つの異なる位相角度範囲（１２０６，１２０８）内の位相角度差を離散値のデータ（１１０２）の第２の離散値（１１１８）にマッピングするよう構成される、透かしデコーダ。
【請求項１２】
情報処理装置（１１０４）が、各複素数スペクトル係数が１つの周波数サブチャネル（ｉ）と１つの時間スロット（ｊ）とに関連するように時間周波数領域において複素数スペクトル係数のストリーム（１１０８）を付与するよう構成され、
差動デコーダ（１１０６）が、前回の複素数スペクトル係数（１１１２，ｂｉnorm（ｊ−１））と現在の複素数スペクトル係数（１１１４，ｂｉnorm（ｊ））とが、隣接する時間スロット（ｊ−１，ｊ）および同じ周波数サブチャネル（ｉ）に関連するように構成される、請求項１１に記載の透かしデコーダ。
【請求項１３】
差動デコーダ（１１０６）が、少なくとも４つの異なる位相角度範囲（１２０２，１２０４，１２０６，１２０８）を区別するよう構成され、
差動デコーダ（１１０６）が、離散値のデータ（１１０２）の異なる離散値（１１１６，１１１８）に、隣接する位相角度範囲をマッピングするよう構成される、請求項１１または１２に記載の透かしデコーダ。
【請求項１４】
離散値のデータに基づいて後続の透かし係数のシーケンスとして透かし信号を付与する方法であって、
ストリームが離散値のデータを表すように、離散値のデータの情報単位に依存して、後続のストリーム値のストリームを付与するステップ（１１０２）と、
離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値または現在の透かし記号に対して位相回転（１００４）を適用して透かし信号の現在の透かし係数を取得するステップと、
ホスト信号と透かし信号との組み合わせである透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相を導出するステップ（１００６）と、
現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に依存するように、透かし信号を付与するステップ（１００８）とを含み、
現在の透かし記号が、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値に対応する、方法。
【請求項１５】
透かし付信号に依存して離散値のデータを付与する方法であって、該方法が、
複素値のスペクトル係数のストリームを付与するステップを含み、該ストリームが透かし付信号を表し、さらに
前回の複素値のスペクトル係数と現在の複素値のスペクトル係数との間の位相角度差を決定するステップと、
少なくとも２つの異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータの第１の離散値にマッピングし、かつ他の少なくとも２つの異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータの第２の離散値にマッピングするステップとを含む、方法。
【請求項１６】
コンピュータ上で実行した際に、請求項１４または１５に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【請求項１７】
ホスト信号がオーディオ信号、画像信号または映像信号であり、かつ透かし付信号がオーディオ信号、画像信号または映像信号である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
ホスト信号がオーディオ信号、画像信号または映像信号であり、かつ透かし付信号がオーディオ信号、画像信号または映像信号である、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施例は、離散値のデータに基づき、透かし信号を付与するための透かし生成器に関連する。本発明の他の実施例は、透かし付き信号に依存して離散値のデータを付与するための透かしデコーダに関連する。本発明の他の実施例は、離散値のデータに基づき透かし信号を付与するための方法に関連する。本発明のさらに他の実施例は、透かし付信号に依存して離散値のデータを付与するための方法に関連する。さらに他の実施例は、対応するコンピュータプログラムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
様々な透かし付与システムについて、以下に簡単に説明する。
【０００３】
透かし付与システムは、通信システムとしてとらえることができる。ビットごとに送信する情報を、所望の信号である透かし信号「ｗｍ」で表すことにする。２つの信号（透かし信号ｗｍおよびホスト信号ａ）を加えて、透かし付信号「ａｗｍ」を得ることにより、ホスト信号「ａ」に信号ｗｍを「埋め込む」。透かしに関しては、ホスト信号を付加的な歪みと見ることができる。すなわち、ａｗｍは、その理想値ｗｍからは偏差があり、復号化処理を改変する（デコーダ側で、元のホスト信号ａが知られていない場合）。信号ａｗｍはさらに、伝送チャネルが歪みを導入する点において、伝送チャネルからも影響を受ける。伝送チャネルの例には、ＡＡＣ等のオーディオコーディックによる信号ａｗｍの圧縮、ラウドスピーカーによる信号ａｗｍのプレイバック、その空気中における伝搬およびマイクロホンによるピックアップがある。
【０００４】
透かしシステムの特徴は、歪み、すなわちホスト信号の一部が送信器部で知られている点である。埋め込みの間にこの情報を利用する場合には、この方法は、インフォームド埋め込み（informed embedding）または副次情報による透かし付与と呼ばれる（非特許文献１も参照）。原則的には、知覚モデルにより付与されるべき指数(power)レベルに応じて透かしｗｍに重みづけをすることが、すでにインフォームド埋め込みの１つの事例である。しかしながら、この情報は、透かしを単にスケーリングしてこれを知覚不能にするために使用される一方、ホスト信号は重み付の前には依然として透かしの生成のための不知の雑音源として考えられる。いくつかの事例では、チャネルが誘因となる歪みのみが復号化を改変するように、ホスト信号が誘因の歪みを補償するような態様で透かし信号を創ることが可能である。このような方法は、ホスト干渉拒否法（host-interference rejection）と呼ばれる（非特許文献２も参照）
【０００５】
ＥＰの非公開の特許文献１（１０１５４９６４．０−１２２４）では、ＢＰＳＫ（バイナリ位相シフトキーイング）のシグナリングと組み合わせて差動符号化が導入され、復号化装置の動き（信号がマイクでピックアップされる場合等）、送信側（Ｔｘ）および受信側（Ｒｘ）におけるローカル発振器間の潜在的な周波数不一致および残響環境における伝搬等の周波数選択的チャネルにより導入される潜在的な位相回転に関してロバストなシステムを得る。
【０００６】
このロバストネスは、２つの隣接する記号の間の位相差において情報を符号化し、それによりこのシステムが、変調コンステレーション（constellation）のゆっくりドリフトする位相回転によりほぼ影響を受けないようにされるという事実から生じる。
【０００７】
特許文献１に記載の方法は、透かし付信号ｗｍをスケーリングすることによりホスト信号についての情報を利用して、これを知覚不可能にするが、ホスト信号ａは依然として、通信システムの観点からは、付加的な不知の雑音源である。言い換えれば、透かし信号ｗｍ（知覚的に動機づけのあるスケーリング前の）は、ホスト信号ａの知識に関係なく生成される。
【０００８】
ある種のインフォームド埋め込み法を使用する透かし付与システムがいくつか存在するが、ホスト干渉拒否方法のグループにはわずかしか属していない。これらの例として、低ビット変調（ＬＢＭ）があり（非特許文献３および４を参照）かつ非特許文献２および特許文献２に紹介された量子化インデックス変調（ＱＩＭ）がある。
【０００９】
ＱＩＭにおいては、まず時間周波数表現の複素係数等の信号表現の１以上のパラメータを選択することが必要である。選択したパラメータを、埋め込む情報にしたがって量子化する。実際は、各々の情報を保持する記号をある量子化部とリンクさせるかまたは、メッセージ全体を量子化部のシーケンスにリンクさせる。伝送する情報によって、信号を情報に関連する量子化部または量子化部のシーケンスで量子化する。たとえば、量子化するパラメータが、正の実数なら、０を埋め込むために使用する量子化部を、量子化ステップ０，２，４，６，…により規定する一方、１のための量子化部を１，３，５，…とすることができる。ホスト信号の現在の値が４．６の場合、埋め込み器は、ビット０の場合には４へ、１の場合には５へ値を変更することになる。受信部では、受信信号表現と可能な量子化表現すべてとの間の距離が計算される。最小距離にしたがって決定が行われる。言い換えれば、受信部は、利用可能な量子化部のうちどれが使用されたか識別しようと試みる。そうすることで、ホスト干渉拒否を実行することができる。
【００１０】
当然ながら、ある信号パラメータを量子化することで、ホスト信号に知覚可能な歪みが導入され得る。これを回避するために、量子化誤差を一部信号に加算して戻すがこれを歪み補償ＱＩＭ（ＤＣ−ＱＩＭ）（特許文献３も参照）と呼ぶ。これは、受信部では、付加的な歪み源である。ＤＣ−ＱＩＭがＡＷＧＮ（加法性ホワイトガウスノイズ）チャネルについては最適であり、かつ通常のＱＩＭはほぼ最適であるとされるが（非特許文献２も参照）、これらの方法にはいくつか欠点がある。これらは、高いビットレートを可能にするが、振幅スケーリング攻撃に特に敏感である（非特許文献５も参照）。
【００１１】
もう一つの方法（ＱＩＭ由来の）は、Ａｎｇｌｅ  ＱＩＭ（ＡＱＩＭ）と命名され、非特許文献５の記事において、提案されている。この場合、情報は、量子化された角度座標を介して埋め込まれる。そうすることで、振幅スケーリングに対するロバストネスを実現することができる。この方法は、差動変調を行わないので、位相ドリフトに対してはロバストではない。
【００１２】
情報がオーディオ信号の位相に埋め込まれる、透かし付与システムが他にも存在する。非特許文献６および７の記事に提示される方法は、ノンブラインドな方法であり、応用の数は限られる。非特許文献８の記事において、ブラインド位相変調オーディオ透かし付与技術が提案され、これは、適応拡散位相変調（ＡＳＰＭ）と呼ばれる。また、これらの位相変調方法は、ホスト干渉拒否特性を備えておらず、かつ差動符号化についても考慮していない。
【００１３】
他にも拡散スペクトルまたはエコーハイディング法を含む多くの透かし付与方法が存在する。しかしながら、特許文献１（ＥＰ１０１５４９６４．０−１２２４）においてすでに述べられるとおり、これらの方法は、残響環境における音響経路にわたって透かしを送信する等、関心の対象であるいくつかのタスクには適用可能ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＥＰ１０１５４９６４．０−１２２４
【特許文献２】Brian Chen and Gregory Wornell, “System, method, and product for information embedding using an ensemble of non-intersecting embedding generators,” 1999, WO99/60514A
【特許文献３】Antonius Kalker, “Quantization index modulation (QIM) digital watermarking of multimedia signals,” 2001, WO03/053064
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ingemar J. Cox, Ed., Digital watermarking and steganography, The Morgan Kaufmann series in multimedia information and systems. Morgan Kaufmann, Burlington, 2. ed. edition, 2008
【非特許文献２】Chen and Wornell, “Quantization index modulation: A class of provably good methods for digital watermarking and information embedding,” IEEE TRANSACTION ON INFORMATION THEORY, May 2001, vol. VOL. 47
【非特許文献３】Mitchell D. Swanson; Bin Zhu; Ahmed H. Tewfik, “Data hiding for video-in-video,” IEEE International Conference on Image Processing, 1997, vol. 2, pp. 676 - 679
【非特許文献４】Brian Chen and Gregory W. Wornell, “Quantization index modulation methods for digital watermarking and information embedding of multimedia,” Journal of VLSI Signal Processing, vol. 27, pp. 7 - 33, 2001
【非特許文献５】Fabricio Ourique; Vinicius Licks; Ramiro Jordan; Fernando Perez-Gonzalez, “Angle qim: A novel watermark embedding scheme robust against amplitude scaling distortions,” IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), March 2005
【非特許文献６】W. Bender, D. Gruhl, N. Morimoto, and Aiguo Lu, “Techniques for data hiding,” IBM Syst. J., vol. 35, no. 3-4, pp. 313-336, 1996
【非特許文献７】S. Kuo, J.D. Johnston,W. Turin, and S.R. Quackenbush, “Covert audio watermarking using perceptually tuned signal independent multiband phase modulation,” IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, (ICASSP), 2002, vol. 2, pp. 1753 -1756
【非特許文献８】Michael Arnold, Peter G. Baum, and Walter Voesing, “A phase modulation audio watermarking technique,” pp. 102-116, 2009
【発明の概要】
【００１６】
本発明の目的は、ホスト信号に埋め込まれ、通信チャネル上をホスト信号で送信される透かし信号のロバストネス向上を図る透かし付与の概念を創出することである。
【００１７】
この目的は、請求項１に記載の透かし生成器、請求項１１に記載の透かしデコーダ、請求項１４に記載の離散値のデータに基づき透かし信号を付与するための方法、請求項１５に記載の透かし付信号に依存して離散値のデータを付与するための方法、および請求項１６に記載のコンピュータプログラムにより達成される。
【００１８】
本発明による実施例は、離散値のデータに基づく後続の透かし係数のシーケンスとして、透かし信号を付与するための透かし生成器を創出する。この透かし生成器は、離散値のデータの情報単位に依存して、後続のストリーム値のストリームを付与するよう構成され、それにより、ストリームが離散値のデータを表すようになっている情報プロセッサを随意に含む。透かし生成器は、透かし信号を付与するよう構成される差動エンコーダをさらに含む。差動エンコーダは、さらに、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値または現在の透かし記号に対して位相回転を適用して透かし信号の現在の透かし係数を得るように構成され、この現在の透かし記号は、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値に対応する。差動エンコーダは、さらに、ホスト信号と透かし信号との組み合わせである透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相を導出するよう構成される。差動エンコーダは、さらに、現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に依存するように、透かし信号を付与するよう構成される。
【００１９】
本発明の思想は、現在の透かし係数の位相が、ホスト信号に埋め込まれることになる透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に基づくように、透かし係数の差動符号化を行う場合、特にドップラー効果等による劣化に関して、透かし信号をよりロバストにできるというものである。本発明の実施例は、ホスト干渉拒否を差動符号化と組み合させる。透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に基づいて現在の透かし係数の位相を導出するという考えは、ホスト信号により引き起こされる歪みを抑制しかつそれにより透かし付信号から透かし信号を抽出するよう構成されるデコーダ等での復号化処理を改善する。
【００２０】
本発明の好ましい実施例においては、情報プロセッサが、時間周波数領域における離散値のデータを表すストリームを付与して、ストリームの各ストリーム値を、中心周波数の周波数サブチャネルと時間スロットに関連させるように構成され得る。差動エンコーダは、時間周波数領域で現在の透かし係数を得るように構成することができ、それにより現在の透かし係数に関連する周波数サブチャネルが、現在のストリーム値に関連する周波数サブチャネルに等しくかつ現在の透かし係数に関連する時間スロットが、現在のストリーム値に関連する時間スロットと同じになるようになっている。言い換えれば、現在のストリーム値および現在のストリーム値に対応する現在の透かし係数は、同じ周波数サブチャネルおよび時間スロットに関連することが可能である。
【００２１】
情報処理装置は、たとえば、離散値のデータの情報単位の時間拡散および周波数拡散を行うことができ、それにより離散値のデータの各情報単位が、離散値のデータを表すストリームの少なくとも２つの異なるストリーム値により表されるようになっており、同じ情報単位を表す異なるストリーム値は、それらの関連する周波数サブチャネルおよび／または時間スロットにおいて異なる。
【００２２】
さらに、差動エンコーダは、透かし付信号の各スペクトル係数が周波数サブチャネルと時間スロットとに対応するように時間周波数領域において透かし付信号のスペクトル係数を導出するよう構成され得る。差動エンコーダは、さらに、透かし付信号の前回のスペクトル係数に関連する時間スロット（それに基づいて現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が選択される）と、現在のストリーム値に関連する時間スロットとが時間において隣接するように、位相回転を決定するよう構成され得る。透かし付信号は、たとえば、後続スペクトル係数のシーケンスであることが可能でかつ透かし付信号の現在のスペクトル係数は、透かし付信号の前回のスペクトル係数に対し、時間において隣接（またはこれに追随）し得る。透かし付信号の各スペクトル係数は、透かし付信号のスペクトル係数のように同じ周波数サブチャネルおよび時間スロットに関連するホスト信号のスペクトル係数と、透かし付信号のスペクトル係数のように同じ周波数サブチャネルおよび時間スロットに関連する透かし係数との組み合わせでよい。したがって、透かし付信号の現在のスペクトル係数は、ホスト信号の現在の係数と現在の透かし係数とに基づくことが可能で、現在の透かし係数の位相は、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に基づく（またはいくつかの場合においてはこれと同一である）。透かし付信号の前回のスペクトル係数に関連する周波数サブチャネルは、透かし付信号の現在のスペクトル係数の周波数サブチャネルと同一になり得るので、ホスト信号の現在の係数、現在のストリーム値および現在の透かし係数の周波数サブチャネルとも同一になり得る。
【００２３】
本発明の実施例について、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施例による透かし生成器の模式ブロック図である。
【図２】本発明の実施例において使用する差動エンコーダの模式ブロック図である。
【図３ａ】図３ａは、図２の差動エンコーダにおいて適用される位相回転およびスケーリングのための例を表す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図２の差動エンコーダにおいて適用される位相回転およびスケーリングのための例を表す図である。
【図３ｃ】図３ｃは、図２の差動エンコーダにおいて適用される位相回転およびスケーリングのための例を表す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例において使用する差動エンコーダの模式ブロック図である。
【図５】透かし記号にストリーム値をマッピングする例を示す図である。
【図６ａ】図６ａは、同じストリーム値に関連する透かし記号の最大数に依存して様々なストリーム値の可能な出力を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、図４の差動エンコーダを用いるＭ点コンステレーションにおいて透かし係数が生成される様子の例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施例による透かし生成器の模式ブロック図である。
【図８ａ】図８ａは、図７に対する比較例であって、ＥＰ１０１５４９６４に記載の透かし生成器の模式ブロック図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図８ａの透かし生成器の埋め込み原則についての例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施例による透かし生成器を有する透かし付オーディオ信号付与部の模式ブロック図である。
【図１０】本発明の実施例による方法のフロー図である。
【図１１】本発明の実施例による透かしデコーダの模式ブロック図である。
【図１２】図１１の透かしデコーダにより実行されるように離散値のデータの離散値に対して異なる位相角度範囲をマッピングする例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施例について添付の図面を参照して、より詳細に説明するが、同じまたは機能的に等価な要素については、同じ参照番号を付与し、これら要素の繰り返しの説明についてはこれを省略する。したがって、同じ参照番号を付与された要素の説明については、相互に交換可能とする。
【００２６】
「図１による透かし生成器」
以下に、透かし生成器１００の模式ブロック図である図１を参照して、透かし生成器について説明する。透かし生成器１００は、「ｗｍ」としても示す透かし信号１０２を後続の透かし係数のシーケンスとして付与するよう構成される。透かし生成器は、任意の情報処理装置１０６および差動エンコーダ１０８を含む。情報処理装置１０６は、離散値のデータ１０４（バイナリデータ等）の情報単位（ビット等）に依存して、後続ストリーム値の第１のストリーム１１０を付与し、これによりストリーム１１０が離散値のデータ１０４を表すようになっている。差動エンコーダ１０８は、透かし信号１０２を付与しかつ離散値のデータ１０４を表すストリーム値の現在のストリーム値（ストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）等）または離散値のデータ１０４を表すストリーム値の現在のストリーム値（ストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）等）に対応する現在の透かし記号（透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ））へ位相回転１１２を適用して、透かし信号１０２の現在の透かし係数（透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）等）を得る。
【００２７】
したがって、差動エンコーダ１０８は、任意のストリーム値の透かし記号に対するマッピング１１４を行い得る。
【００２８】
差動エンコーダ１０８は、さらにスペクトル係数（スペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）等）の位相１１６を生成するよう構成される。透かし付信号は、ホスト信号１１８と透かし信号１０２との組み合わせである。透かし付信号は、「ａｗｍ」とも表示され、ホスト信号は、「ａ」とも表示され得る。
【００２９】
差動エンコーダ１０８は、現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転１１２の位相角が、透かし付信号の前のスペクトル係数の位相１１６に依存するよう透かし信号１０２を付与するよう構成される。発明の好ましい実施例では、現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転１１２の位相角は、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相角に等しい。
【００３０】
透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相１１６を導出するために、差動エンコーダ１０８は、透かし付信号の前回のスペクトル係数に対して位相導出１２０を行い得る。前回のスペクトル係数は、たとえば透かし生成器１００の外部の段から付与されるかまたは差動エンコーダ１０８は、透かし係数とホスト信号１１８のスペクトル係数を組み合わせることにより透かし付信号のスペクトル係数を決定するよう構成されても良い。たとえば、差動エンコーダ１０８は、前回の透かし係数（透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ−１）等）と前回のスペクトル係数（ホスト信号１１８のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ−１）等）の組み合わせに基づき透かし付信号の前回のスペクトル係数を導出するよう構成されてもよい。言い換えれば、差動エンコーダは、透かし係数のみならず透かし付信号のスペクトル係数も導出し得る。
【００３１】
情報処理装置１０６は、時間周波数領域における離散値のデータ１０４を表す第１のストリーム１１０を付与するよう構成して、それにより、ストリーム１１０の各ストリーム値が周波数サブチャネルおよび時間スロットに関連するようにしてもよい。
【００３２】
上記のインデックス「ｉ」は、周波数サブチャネルを示しかつインデックス「ｊ」は、「記号番号」または言い換えれば対応の係数または記号の時間スロットを示し得る。言い換えれば、「ｉ」は、周波数サブチャネル（中心周波数ｆｉ）を表し、かつ「ｊ」は、それに対応する値の時間的指標または時間スロットを表す。
【００３３】
したがって、ストリーム１１０の各ストリーム値は、周波数サブチャネルｉおよび時間スロットｊに関連する。さらに、差動エンコーダ１０８を、時間周波数領域における現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）を得るよう構成して、それにより現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）に関連する周波数サブチャネルｉが、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に関連する周波数サブチャネルｉと同じで、かつ現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）に関連する時間スロットｊが現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に関連する時間スロットｊと同じになる。
【００３４】
言い換えれば、周波数サブチャネルと、透かし信号ｗｍの透かし係数の時間スロットまたは記号番号は、ストリーム１１０のストリーム値のうちのあるストリーム値に関連し、対応するストリーム値の周波数サブチャネルおよび時間スロットまたは記号番号と同じになり得る。
【００３５】
さらに、差動エンコーダ１０８も時間周波数領域において透かし付信号のスペクトル係数を導出するよう構成され、それにより透かし付信号の各スペクトル係数が周波数サブチャネルおよび時間スロットに関連するようになっている。したがって差動エンコーダ１０８は、透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）に関連する時間スロットｊ−１（これに依存して現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）または現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）に適用される位相回転１１２の位相角が選択される）と、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に対応するスロットｊとが時間において隣接するように、位相回転１１２を決定するよう構成され得る。言い換えれば、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）とホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）の組み合わせである現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）は、透かし付信号を後続のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊIＮ）のシーケンスとして見る場合に、時間において前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）を直接追随しても良い。さらに、差動エンコーダ１０８は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）およびスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）の周波数サブチャネルｉが同じになるように、構成され得る。つまり、差動エンコーダ１０８が、離散値のデータ１０４の情報単位がマッピングされる周波数サブチャネルごとに透かし信号の導出を行い得る。これは、残響環境においては、送信信号に対する異なる位相回転が異なる周波数サブチャネルに対して適用され得るため有利である。したがって、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）の位相は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）と同様同じ周波数サブチャネルｉに関連する透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）のみに基づき得る。
【００３６】
「２点コンステレーションを用いる図２による差動エンコーダ」
本発明の実施例による透かし生成器において使用する差動エンコーダ２０８について以下に図２および図３ａ〜３ｃを参照しながら説明する。以下の記載では、ホスト信号１１８は、オーディオ信号であり、透かし信号を埋め込む予定のホストオーディオ信号としても表示され得る。しかしながら、本発明の実施例は、ビデオ信号等におけるオーディオ信号以外の信号にも透かし信号を埋め込むために利用することができる。差動エンコーダ２０８の機能性は、差動エンコーダ１０８の機能性と等価でかつ差動エンコーダ２０８は、図２に示すさらなる機能性を備え得る。
【００３７】
差動エンコーダ２０８は、時間領域においてホストオーディオ信号ａ（ｔ）としてホスト信号１１８を受信するよう構成される。したがって、差動エンコーダ２０８は、図２に示すように、時間周波数領域におけるホスト信号１１８のスペクトル係数（現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）等）を得るよう構成される分析フィルタバンク２０２を含み得る。この分析フィルタバンク２０２は、対応する透かしデコーダにおいて使用することもできる。言い換えれば、エンコーダにおけるオーディオ係数（ホスト信号１１８のスペクトル係数）をデコーダにおいて使用する同じ分析フィルタバンク２０２を適用して得ることもできる。ホスト信号１１８のスペクトル係数を得ることは、差動エンコーダ２０８が行う位相導出１２０の一部と言える。透かし付信号の現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）を得るために、差動エンコーダ２０８は、位相導出１２０の際に、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）とホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）との組み合わせ２０４を、たとえば以下の式にしたがって実行し得る。
【００３８】
ａｗｍ（ｉ，ｊ）＝ａ（ｉ，ｊ）+ｗｍ（ｉ，ｊ）                  （１）
こうして得られた、透かし付信号の現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）を、差動エンコーダ２０８（差動エンコーダ２０８の遅延素子２０６により表す）に記憶してもよい。透かし付信号の記憶された現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）を使用して、後続の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ＋１）を決定し得る。
【００３９】
周波数サブチャネルｉについて現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）を見つけるために、透かし付信号の前回の透かし付オーディオ係数としても示される、前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６を、たとえば以下の式を使用して、位相導出処理１２０の位相計算処理２１０において計算する。
【００４０】
【数１】
2013545121.tif 000003
なお、本出願において、「j」は、虚数単位（−１の平方根）を表し、時間スロットのインデックスｊとは別のものである。
【００４１】
位相回転１１２において、差動エンコーダ２０８は、前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６（複素値ejφ(i, j−１)によって表す）または位相角φ（ｉ，ｊ−１）を使用し、この回転は、ストリーム１１０の現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に適用される。位相変更が送信されない場合、たとえば、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）が１である場合に、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）の位相は、透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６と同じであり、すなわち言い換えれば、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）は、透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）と同じ方向を指す。π（１８０°）の位相変更が送信される場合（現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）が−１の場合等）、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）は、透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）と比較されるとき、逆の方向を指し得る。ストリーム値は、たとえばバイナリデータかもしれないし、たとえば以下のように表すことができる。
ｂ（ｉ，ｊ）＝｛−１，１｝                       （３）
【００４２】
ストリーム１１０の初め、すなわちｊ＝０または位相１１６（ejφ(i, j)）が定義されていない場合には、位相１１６またはejφ(i, j)は、１に設定されてよい。
【００４３】
差動エンコーダ２０８は、現在のスケーリングファクタγ(ｉ，ｊ) (ｉ，ｊIＮ,γIＲ)または現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）より小さい現在のファクタにより現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）のスケーリングをさらに行い得る。スケーリング２１０は、位相回転１１２を適用する（図２に示すように）前かまたは後に現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に適用され得る。現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）をホスト信号１１８に依存して音響心理学的処理モジュール（図２に不図示）により付与し、そこへ透かし信号１０２を埋め込む。スケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）は、ホスト信号１１８のマスキング特性を記述する。現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）が透かし付信号において不可聴のままになるように、現在の透かし記号ｗｍ（ｉ，ｊ）の最大振幅を決定し得る。
【００４４】
本発明の好ましい実施例においては、音響心理学的モデルが許容する現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）の最大振幅を常に使用する。
【００４５】
したがって、差動エンコーダ２０８は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）を、以下のように決定する。
ｗｍ（ｉ，ｊ）＝ｂ（ｉ，ｊ）・γ（ｉ，ｊ）・ｅjφ（ｉ，ｊ-1）  （４）
【００４６】
式（４）を使用して、符号化戦略が最適となり、これは、差動復号化後、デコーダでのＳＮ比が最大化され得ることを意味する。式（４）から、差動符号化が暗示的に行われ、それによりＥＰ１０１５４９６４において計算の必要があるｂｄｉｆｆ(ｉ，ｊ)＝ｂ（ｉ，ｊ）・ｂｄｉｆｆ(ｉ，ｊ−１)を、本発明の実施例においては計算する必要がないことがわかる。
【００４７】
さらに、本発明の実施例において、差動符号化の間に位相回転１１２を導入して、暗示的差動符号化でホスト干渉拒否をアーカイブするが、これは、特に、ＥＰ１０１５４９６４に記載の埋め込み方法に比べてかなり有利である。
【００４８】
図３ａ〜３ｃにおいて、埋め込みプロセスの例が示される。
【００４９】
図３ａは、前回の時間スロットのホスト信号＋透かし、すなわち複素平面におけるベクトル３１０としての透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）を示す図である。さらに、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）が、複素平面における他のベクトル３１２として示される。現在のオーディオ信号ａ（ｉ，ｊ）またはホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に位相回転１１２を適用できる円の中心を表す。さらに、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）をスケーリングした後の円の半径は、ホスト信号１１８の何らかのマスキング領域の境界を決定し得る。
【００５０】
言い換えれば、円の半径は、現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）に基づいてスケーリングされ得る。図３ａからわかるとおり、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）は、その値に依存して、０の位相またはπの位相を含み得る。式３に示すように、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）は、−１または＋１の値を取り、このルールは、離散値のデータ１０４がバイナリデータである場合に適用可能で、ストリーム１１０はしたがってバイナリストリーム値のみを含み得る。ベクトルｂ（ａ）（ｉ，ｊ）は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の第１の値（−１等）に対応し、かつベクトルｂ（ｂ）（ｉ，ｊ）は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の相補値（＋１等）に対応し得る。
【００５１】
図３ｂは、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に対して位相回転１１２が適用された後の図３ａからの円を示す図である。図３ｂからわかるとおり、図３ａからの円が回転する位相角φ（ｉ，ｊ−１）が透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相角φ（ｉ，ｊ−１）と等しい。言い替えれば、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）は、透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６分位相シフトされている。
【００５２】
2013545121.tif 000004
【００５３】
要約すれば、現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）が円の上または範囲内に存在するように、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）と現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）を回転させた（かつ最適にスケーリングした）ものとの和により、透かし付信号の現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）を得ることができる。この円の中心は、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）により規定され、その半径は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の大きさおよび現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）の値の範囲により決定される。
【００５４】
本発明の実施例によるこの埋め込み方法は、ホスト信号１１８により引き起こされる歪みを抑制しかつデコーダでの復号化プロセスを改善する。
【００５５】
図３ｃからわかるように、透かし付信号の現在のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ）を現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に依存して以下のように計算することができる。
ａｗｍ（ａ）（ｉ，ｊ）＝ａ（ｉ，ｊ）＋ｗｍ（ａ）（ｉ，ｊ）     （５）
または現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の値に依存して以下のように計算することができる。
ａｗｍ（ｂ）（ｉ，ｊ）＝ａ（ｉ，ｊ）＋ｗｍ（ｂ）（ｉ，ｊ）     （６）
【００５６】
透かし付信号の現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）および前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６（ejφ(i, j?１)）は、すでにｗｍ（ａ）（ｉ，ｊ）およびｗｍ（ｂ）（ｉ，ｊ）に含まれている（式４を参照）。
【００５７】
半径γ（ｉ，ｊ）の円は、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）を中心とするベクトルとしてあらわされる現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）を規定することができる複素平面の領域を境界決めする。現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）は、音量心理学的モデルにより得られかつ確実に透かしを非可聴とする。最大のＳＩＲ、すなわち最大の信号対干渉（すなわちホスト信号１１８）比を実現するためには、その範囲内ではなく、円の上に現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）を配置することが最適となる。言い替えれば、透かし信号１０２の透かし係数の最大許容べき指数を使用することが最適である。また、言い換えれば、現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）より小さい他の（許容される）スケーリグファクタではなく、スケーリング２１０のための音響心理学的モデルにより付与される現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）を使用することが最適である。
【００５８】
図３ａ〜３ｃに示すこのようなマスキング円では、ｂ（ｉ，ｊ）I｛−１，１｝で、ｗｍ（ｉ，ｊ）＝ｂ（ｉ，ｊ）・γ（ｉ，ｊ）が許容されるのみならず、θI［０，２π）で、ｗｍ（ｉ，ｊ）＝γ（ｉ，ｊ）・ｅｊθ・ｂ（ｉ，ｊ）も使用できることがわかった。本発明の実施例は、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に基づいてストリーム１１０の現在のストリーム値に位相回転１１２を適用することにより、この知見を利用する。他のマスキング領域も可能である。たとえば、調査によって、オーディオ係数（ホスト信号１１８のスペクトル係数の）の位相変更が、振幅変更よりも耳に対してはより重要度が低いことがわかれば、マスキング領域（図３ａ〜３ｃ内の円）は、インゲン豆の形状でもよい。
【００５９】
簡略化のため、本出願に記載の実施例においては、円形のマスキング領域を想定する。
【００６０】
上記の実施例において、発明はより詳細な態様、すなわち、２点ソリューションで提示されており、この場合、透かし記号に対するストリーム値のマッピングは実行されない。この２点ソリューションは、現在の実際的な応用については非常に重要かもしれない。しかしながら、将来の応用においては、より一般的な多点ソリューションが関心の対象となる可能性がある。したがって、以下に、特定の２点ソリューションをより一般的な高次のソリューションに発展させた、本発明の他の実施例について説明する。
【００６１】
「図４による差動エンコーダを用いるより高次のコンステレーションへの汎用化」
前項で使用したものと同じ原則にしたがい、ここで発明をＭ点コンステレーションに汎用化する。そのために、異なる記号に図５に示すような同じ情報をマッピングさせる。このプロットでは、各ビット状態に対して２つの記号を許容する。たとえば、ビット状態「１」については、０の位相の第１の複素記号５１０およびπの位相の第２の複素記号５１２を許容する。第２のビット状態「０」については、π／２の位相の第３の複素記号５２０および３π／２の位相の第４の複素記号５２２を許容する。異なる記号間の選択については、ここでも、インフォームド埋め込みの考え方に従って実行でき、これは、現在のホストオーディオ信号（ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ））および（異なる符号化については）前回の透かし付信号（透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））を考慮することにより実行することを意味する。
【００６２】
図４は、本発明の実施例による透かし生成器において使用する差動エンコーダ４０８の模式ブロック図である。差動エンコーダ４０８は、図１の透かし生成器１００の任意の特徴としても説明される透かし記号に対するストリーム値のマッピング１１４を実行するよう構成される点が差動エンコーダ２０８と異なる。この透かし記号に対するストリーム値のマッピング１１４を実行するために、差動エンコーダ４０８は、サブコンステレーション選択部４０２と決定部４０４とを備える。決定部４０４は、多点決定部４０４とも呼ぶ。サブコンステレーション選択部４０２は、サブコンステレーションを構成する複数の現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ，ｋ∈Ｎ）を、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に依存して選択的に付与するよう構成される。インデックス「ｋ」は、現在の透かし記号の記号番号に関連する。あるストリーム値が、２つの異なるサブコンステレーションに属するＭ個の透かし記号のサブセットにマッピングされると、各サブコンステレーションｋの範囲は、ｋ＝１からｋ＝Ｍ／２になり得る。第１のサブコンステレーションは、第１のストリーム値（＋１等）と関連し、第２のサブコンステレーションは、第２のストリーム値（−１等）と関連し得る。
【００６３】
さらに、差動エンコーダ４０８は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に対応するサブコンステレーションの現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）の各々に対して位相回転１１２を適用して、複数の現在の候補透かし係数ｗｍｋ（ｉ，ｊ）を得るよう構成される。図４からわかるように、差動エンコーダ４０８は、さらに、上記の音響心理学的モジュールにより付与される現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）に基づいて、現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）の各々のスケーリング２１０を行うよう構成され得る。現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）は、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に対応するサブコンステレーションの現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）の各々について等しい。したがって、差動エンコーダ４０８は、現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）をスケーリングしたものに、位相回転１１２を適用するよう構成されてもよい。
【００６４】
本発明の他の実施例では、差動エンコーダ４０８は、まず、位相回転１１２を行い、その後スケーリング２１０を行ってもよい。
【００６５】
決定部４０４は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）として現在の候補透かし係数ｗｍｋ（ｉ，ｊ）から１つを選ぶよう構成され得る。
【００６６】
例として、差動エンコーダ４０８またはより厳密にはサブコンステレーション選択部４０２が、常にＭ個の記号で１ビット（ストリーム１１０の１ストリーム値）を常に符号化し得る。以下の記載では、ストリーム１１０がバイナリ値のみを含むかまたはストリーム１１０のストリーム値が取り得るのはバイナリ値のみであると想定する。たとえば、ストリーム値は、−１かまたは＋１になり得る。現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）は、したがって、∈｛−１，１｝になり得る。現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）またはビットｂ（ｉ，ｊ）は、サブコンステレーション選択ブロックまたはサブコンステレーション選択部４０２に入る。サブコンステレーション選択部４０２の出力は、図６で説明したとおり、（Ｍ／２）個の複素透かし記号ｘ１（ｉ，ｊ），…ｘＭ／２（ｉ，ｊ）を含む。Ｍ／２点が、サブコンステレーションを構成し、これが、１ビット状態に対応し、または言い替えればサブコンステレーションが現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に対応する。数学の項に置き換えると、サブコンステレーションのｋ番目の点を以下のように計算することができる。
【００６７】
ｘｋ（ｉ，ｊ）＝ｅｘｐ（ｊ（２Δ・（ｋ−１）＋η（ｉ，ｊ）））        （７）
ここで
【数２】
2013545121.tif 000005
であり、かつ
η（ｉ，ｊ）＝０（ｂ（ｉ，ｊ）が１の時）
η（ｉ，ｊ）＝Δ（ｂ（ｉ，ｊ）が−１の時）
【００６８】
図６ａからわかるとおり、Ｍ＝２の時、各サブコンステレーションには１つの記号しかなく、単純にｘ１（ｉ，ｊ）＝ｂ（ｉ，ｊ）なので、これは、図２の差動エンコーダ２０８の場合と同じである。
【００６９】
図６から、ビットｂ（ｉ，ｊ）の各状態または現在の値ｂ（ｉ，ｊ）の各値ごとに、サブコンステレーション選択部４０２により異なるサブコンステレーションが付与される。さらに、異なる現在の透かし記号が位相においてのみ異なりかつ同じ現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）に関連する異なる隣接の現在の透かし記号の位相差が等しくなるように、サブコンステレーション選択部４０２は、複素値として複数の現在の透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）を付与し得る。たとえば、Ｍ＝８の時、同じサブコンステレーションの透かし記号間の位相差は常にπ／２である。
【００７０】
さらに、第１のサブコンステレーションは、ｂ（ｉ，ｊ）＝１等の現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の第１の値に対応し、かつ第２のサブコンステレーションは、ｂ（ｉ，ｊ）＝−１等の現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）の第２の値に対応し得る。さらに、異なるサブコンステレーションの２つの隣接する透かし記号間の位相差は常に等しく、かつ同じサブコンステレーションの２つの隣接する透かし記号間の位相差の半分である。
【００７１】
図４からわかるように、サブコンステレーションにおける各記号、言い換えればサブコンステレーションの各透かし記号ｘｋ（ｉ，ｊ）は、音響心理学的モデルにより付与される現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）によりスケーリングされ、その後透かし付信号の前回のスペクトル係数ａｗｍ（ｉ，ｊ−１）の位相１１６に従って回転される。たとえば現在の透かし候補ｗｍｋ（ｉ，ｊ）として決定部４０４に入るサブコンステレーション内のスケーリングかつ回転された各記号は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）の候補である。
【００７２】
決定部４０４は、ｗｍ１（ｉ，ｊ），．．．ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ）で表す候補のどれが透かしとして（現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）として）使用されるべきかを選択する。
【００７３】
１つの可能なやりかたは、チャネル雑音に関する透かし付信号のＳＮ比を最大化する現在の候補透かし係数ｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１．．．Ｍ／２）から候補を選ぶことである。この場合、決定部４０４は、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）に対して各候補ｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１．．．Ｍ／２）を加えて、透かし付信号候補ａｗｍ１（ｉ，ｊ），．．．ａｗｍＭ／２（ｉ，ｊ）（現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１…Ｍ／２）としても表す）を取得しかつ最も高いべき指数のものを選択するよう構成され得る。数学の項で表せば以下のようになり、
【００７４】
【数３】
2013545121.tif 000006
これにより透かし信号または現在の透かし係数は以下のようになる。
ｗｍ（ｉ，ｊ）＝ｗｍｋоｐｔ（ｉ，ｊ）    （１０）
【００７５】
言い換えれば、決定部４０４は、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）と複数の候補透かしスペクトル係数ｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１...Ｍ／２）との組み合わせに基づいて複数の現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１...Ｍ／２）を導出して、複数の現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１…Ｍ／２）から最も高いべき指数の現在の候補透かしスペクトル係数を決定し、現在の透かし係数として最大のべき指数の現在の候補透かし付スペクトル係数に対応する現在の候補透かし係数を選択するよう構成され得る。
【００７６】
なお、本発明の実施例が異なる符号化を暗示的に実現することを、もう一度指摘しておく。
【００７７】
より高位のＭを使用するため、透かし付信号のＳＮ比は改善されるが、これは、透かしが、マイクロホンの雑音等、導入される歪みをより容易に生き延びさせることを意味する。一方で、Ｍが大きいほど（すなわち位相差が小さくなるほど）、サブコンステレーションにおける記号は近づく。これはビットエラー率ＢＥＲが大きくなることを、暗に意味する。このトレードオフを考えて、Ｍの選択は所望の応用に依存する。
【００７８】
図６ｂは、決定部４０４が、複数の現在の候補透かし係数ｗｍｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１...Ｍ／２）からどれを現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）として使用するかを決定するやり方を例示する。この例では、サブコンステレーション選択部４０２が、合計８個の記号から１つで１ビットを符号化することを想定する。すなわち、Ｍ＝８である。さらに、現在のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）＝１であると想定する。図６ａから、この場合のサブコンステレーションは、図６ａの表の第１列目、第３行目に見つけることができる。したがって、サブコンステレーションは、４つの現在の候補透かし記号ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘ４（ｉ，ｊ）を含み、これらは位相π／２で相互から間隔をあけられる。図６ｂにおいて、現在の透かし記号ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘ４（ｉ，ｊ）は、すでにスケーリングかつ位相回転がされていて、現在の候補透かし係数ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍｘ４（ｉ，ｊ）が得られる。多点決定部４０４は、ホスト信号１１８の現在のスペクトル係数ａ（ｉ，ｊ）と現在の候補透かし係数ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍ４（ｉ，ｊ）の組み合わせに基づいて、現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ａｗｍ４（ｉ，ｊ）を導出する。決定部４０４は、その後、最高のべき指数の現在の候補透かし付スペクトル係数に対応する現在の候補透かし係数を選択する。図６ｂに示す例では、決定部４０４は、現在の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）として、現在の候補透かし係数ｗｍ３（ｉ，ｊ）を選択するが、これは、その対応する現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍ3（ｉ，ｊ）が、現在の候補透かし付スペクトル係数ａｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ａｗｍ４（ｉ，ｊ）のうち最も高いべき指数を有するからである。
【００７９】
言い換えれば、ａｗｍ（ｉ，ｊ）がマスキング領域の範囲内にあり、かつ式１３にあるような復号化ルールを使用するなどの場合には、差動復号化後のデコーダにおけるＳＮ比が最大化されるように、透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）が選択される。
【００８０】
なお、図２の実施例に示す特別の場合、すなわちＭ＝２を得るために、図４に示すスキームはかなり簡素化する。上記のとおり、サブコンステレーション選択部４０２は、ｘ１（ｉ，ｊ）＝ｂ（ｉ，ｊ）という１つの候補しかないので、不要かもしれない。したがって、選択が必要ない場合、決定部４０４もなくしてもよい。
【００８１】
差動エンコーダ２０８および４０８を記載した後に、これら２つの差動エンコーダ２０８，４０８を使用し得る他の透かし生成器について、以下に図７を参照して説明する。
【００８２】
「図７による透かし生成器」
図７は、本発明の実施例による透かし生成器７００の模式ブロック図である。透かし生成器７００の機能性は、透かし生成器１００の機能性と類似し得る。透かし生成器７００は、図７に示す任意の特徴を含んでも良い。透かし生成器７００は、情報処理装置７０６、差動エンコーダ７０８および変調器７１０を備える。情報処理装置７０６の機能性は、情報処理装置１０６の機能性と類似し、かつ情報処理装置７０６は図７に示す追加の特徴を含み得る。差動エンコーダ７０８は、差動エンコーダ１０８，２０８，４０８または本発明の実施例よる他の差動エンコーダでもよい。
【００８３】
透かし生成器７００の説明のために、{−１，１｝で表すバイナリデータのストリーム１０４を想定する。情報処理装置７０６のシグナリングブロック７１２は、等しい長さのパケットのデータを組織しかつ付加ビットを追加する。付加ビッドを伴うペイロードビットのパケットをメッセージとして表す。
【００８４】
情報処理装置７０６のチャネルエンコーダ７１４は、順方向誤り訂正目的のメッセージに冗長性を付加する。
【００８５】
その後、データを周波数で拡張し、たとえば異なるサブチャネルｉについてのバイナリデータを情報処理装置７０６の周波数拡張部７１６により生成する。
【００８６】
復号化を容易にするため、同期化シーケンスの連結によってバイナリ情報のマトリックスを乗算することにより、同期化信号を挿入する。この同期化スキーム挿入は、情報処理装置７０６の同期化スキーム挿入部７１８により行うことができる。
【００８７】
情報処理装置７０６の時間拡張部７２０は、時間領域における拡張を行うが、これは、雑音に対してより高いロバストネスを得るために、さらなる冗長性を付加することを意味する。情報処理装置７０６の出力はバイナリデータ（ｂ（ｉ，ｊ）としても示す後続ストリーム値のストリーム１１０等）であり、ここでｉは、サブチャネルを表し、ｊは時間スロットまたは記号番号を表す。
【００８８】
差動エンコーダ７０８は、時間拡張ブロック７２０により付与される後続のストリーム値のストリーム１１０に対してホスト干渉拒否および差動符号化処理を行う。差動エンコーダ７０８は、ホスト干渉拒否および差動符号化ブロック７０８としても示され得る。差動エンコーダ７０８は、たとえば図１の差動エンコーダ１０８、図２の差動エンコーダ２０８または図４の差動エンコーダ４０８に類似するかまたは同じものでよい。差動エンコーダ１０８，２０８および４０８についてはすでに記載しており、したがって差動エンコーダ７０８については説明を繰り返さない。
【００８９】
差動エンコーダ７０８は、複数の周波数帯について後続の透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）のシーケンスとして時間周波数領域において透かし信号１０２を付与する。言い換えれば、差動エンコーダ７０８の出力は、透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）からなる。変調部７１０は、時間周波数領域における透かし信号１０２の後続透かし係数に基づいて時間領域における透かし信号を導出するよう構成される。したがって、変調器７１０は、ｗｍ（ｔ）としても表す時間領域透かし信号７２２として透かし信号７２２を付与する。言い換えれば、残りの変調器７１０の役割は、透かし係数ｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）を時間信号ｗｍ（ｔ）に変換することである。
【００９０】
結果として得られる時間領域透かし信号７２２（ｗｍ（ｔ））は、（オーディオ）ホスト信号ａ（ｔ）に付加できる透かしである。
【００９１】
以下のとおり、ＥＰ１０１５４９６４に記載の透かし生成器について、図７に示す本発明の実施例による透かし生成器７００に対する比較例として簡単に説明する。
【００９２】
2013545121.tif 000007
【００９３】
【数４】
2013545121.tif 000008
2013545121.tif 000009
【００９４】
2013545121.tif 000010
【００９５】
2013545121.tif 000011
【００９６】
2013545121.tif 000012
【００９７】
以下に、本発明の実施例による透かし生成器を使用できる応用の簡単な例を示す。
【００９８】
「透かし生成器７００を用いた応用の例」
図９は、時間領域透かし付オーディオ信号ａｗｍ（ｔ）を付与する音響心理学的処理モジュール９０２に関連して図７の透かし生成器７００を示す模式ブロック図である。この例では、透かし生成器７００は、例としてのみ使用される。したがって、透かし生成器は、本発明の実施例によるいずれか他の透かし生成器で代替することができる。図９からわかるとおり、透かし生成器７００は、入力として離散値のデータ１０４（本例では、バイナリデータ１０４）、ホスト信号１１８（本例では、時間領域オーディオホスト信号１１８）および現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）を受ける。スケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）は、時間領域オーディオホスト信号１１８に基づき音響心理学的処理モジュール９０２により付与される。音響心理学的処理モジュール９０２は、透かし生成器７００内で内部的に生成される各ストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）を付与する。言い換えれば、音響心理学的処理モジュール８０２は、各サブチャネルｉ（中心周波数ｆｉで）および各時間スロットｊの現在のスケーリングファクタγ（ｉ，ｊ）を付与する。
【００９９】
上記のとおり、透かし生成器７００の結果として得られる信号は、時間領域透かし信号ｗｍ（ｔ）である。この結果として得られる時間信号ｗｍ（ｔ）は、時間領域オーディオホスト信号ａ（ｔ）に加えられる透かしである。透かし付ホスト信号は以下のとおりである。
【０１００】
ａｗｍ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋ｗｍ（ｔ） (１２)
これは、通信チャネル上を送信できかつ受信部で受信信号ｙ（ｔ）を構成する。
【０１０１】
以下に、透かし信号を生成するための方法を説明する。
【０１０２】
「図１０による透かし信号生成方法」
図１０は、離散値のデータに基づく後続の透かし係数のシーケンスとして透かし信号を付与する方法１０００のフロー図である。
【０１０３】
方法１０００は、離散値のデータの情報単位に依存して、後続の値の第１のストリームを付与するステップ１００２を含み、それにより第１のストリームが離散値のデータを表すようになる。
【０１０４】
方法１０００は、現在のストリーム値または現在の透かし記号（離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値に対応する）に対して位相回転を適用して、透かし信号の現在の透かし係数を得るステップ１００４をさらに含む。
【０１０５】
方法１０００は、ホスト信号と透かし信号との組み合わせである透かし付信号のスペクトル係数の位相を導出するステップ１００６をさらに含む。
【０１０６】
方法１０００は、現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に依存するよう、透かし付信号を付与するステップ１００８をさらに含む。
【０１０７】
以下の説明では、本発明の実施例による透かし生成器により生成される透かし信号を復号化するデコーダについて説明する。
【０１０８】
「図１１による透かしデコーダ」
透かしデコーダを含む受信部において、典型的には透かし信号を生成するための上記の動作の逆を、逆の順序で行って透かしを復号化する。図２の差動エンコーダ２０８が透かし生成器において使用され、透かし信号を生成する場合には、差動復号化は以下のように実行できる。
【０１０９】
【数５】
2013545121.tif 000013
【０１１０】
2013545121.tif 000014
【０１１１】
これに対して、Ｍ＞２であるＭ点コンステレーションを使用することは、異なるデコーダを使用することを暗に意味する。このＭ点コンステレーションについては、図４による差動エンコーダ４０８で示したが、これは、ストリーム１１０のストリーム値ｂ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）の各々に、ストリーム値の透かし記号に対するマッピング１１４を適用する。
【０１１２】
図１１は、本発明の実施例によるデコーダ１１００の模式ブロック図であって、同デコーダは、Ｍ点コンステレーションの透かし信号を復号化するよう構成される。離散値のデータ１１０２を付与するための透かしデコーダ１１００は、情報処理装置１１０４と差動デコーダ１１０６を含み、情報処理装置１１０４は、複素値のスペクトル係数ｂｉnorm（ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）のストリーム１１０８を付与するよう構成され、ストリーム１１０８は、透かし付信号１１０１を表す。情報処理装置１１０４は、各周波数サブチャネルｉのストリーム１１０８を付与するよう構成され得る。
【０１１３】
差動デコーダ１１０６は、前回の複素値スペクトル係数１１１２（ｂｉnorm（ｊ−１）とも表す）と現在の複素値スペクトル係数１１１４（ｂｉnorm（ｊ）とも表す）との間の位相角度差１１１０（φidiff（ｊ）とも表す）を決定するよう構成される。差動デコーダ１１０６は、さらに、２以上の異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータ１１０２の第１の離散値１１１６にマッピングし、かつ他の２つ以上の異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータ１１０２の第２の離散値１１１８にマッピングするよう構成される。離散値のデータ１１０２は、たとえばバイナリデータであり、第１の離散値１１１６は、たとえば論理１に相当しかつ第２の離散値１１１８は、たとえば論理−１または０に相当し得る。
【０１１４】
言い換えれば、差動デコーダ１１０６は、第１の離散値１１１６にマッピングされる位相角度範囲に入る決定された位相差１１１０に応答して、第１の離散値を離散値のデータ１１０２の現在の要素についての値として選択し、かつ第２の離散値１１１８にマッピングされる位相角度範囲に入る決定された位相差１１１０に応答して、第２の離散値を離散値のデータ１１０２の現在の要素についての値として選択するよう構成され得る。
【０１１５】
情報処理装置１１０４は、周波数時間領域における複素スペクトル係数のストリーム１１０８を付与し、それにより各スペクトル係数が１つの周波数サブチャネルｉと１つの時間スロットｊとに対応するよう構成され得る。差動デコーダ１１０６は、前回の複素スペクトル係数１１１２と現在の複素スペクトル係数１１１４が、隣接する時間スロットｊ，ｊ−１に対応しかつ同じ周波数サブチャネルｉに対応するよう構成され得る。
【０１１６】
図１２は、差動デコーダ１１０６が、上記の位相角度範囲マッピングを実行し得る様子を示す図である。図１２は、Ｍ＝４である特別な事例を示す。すなわち、２つの異なる位相角度範囲が、離散値のデータ１１０２の第１の離散値１１１６にマッピングされ、他の２つの異なる位相角度範囲が、離散値のデータ１１０２の第２の離散値１１１８にマッピングされる。図１２において、ある位相角を、位相角０で点１２１０から始まる反時計方向に描く。
【０１１７】
−π／４（または７ｎ／４）からπ／４にわたる第１の角度範囲１２０２と３π／４から５π／４にわたる第２の位相角度範囲１２０４を、差動デコーダ１１０６により第１の離散値１１１６にマッピングする。π／４から３π／４にわたる第３の位相角度範囲１２０６と５π／４から７π／４にわたる第４の位相角度範囲１２０８とが、差動デコーダ１１０６により離散値のデータ１２０２の第２の離散値１１１８にマッピングされる。図１２に示すこの図と図６ａに示す図を比較すると、Ｍ＝４の場合では、デコーダで行われるマッピングが、エンコーダで行われるマッピングと一致することがわかる。位相角度範囲１２０２，１２０４，１２０６および１２０８の幅は、位相角度範囲１２０２，１２０４，１２０６および１２０８のすべてについて等しくかつ２π／Ｍである（Ｍ＝４である図１２に示す特別な場合については、幅はπ／２である）。図６ａと図１２とを組み合わせたものからわかるとおり、π／４より小さい通信チャネルを介する位相ドリフトは、ビットエラーにはつながらない。
【０１１８】
図１２からわかるとおり、差動デコーダ１１０６は、隣接する位相角度範囲が離散値のデータ１１０２の２つの異なる離散値にマッピングされるように、位相角度範囲を離散値にマッピングするよう構成され得る。
【０１１９】
上記の説明から、Ｍ＞２のＭ点コンステレーションを使用することは、異なるデコーダを使用することを暗に意味することが明らかになる。従来の（伝統的）デコーダとは、伝統的システムが典型的にはＭ個の記号でｌоｇ2（Ｍ）ビットを符号化するのに対して、提案のシステムの少なくともいくつかは、Ｍ個の記号で常に１ビットを符号化する点で、ビットのマッピングに一つの顕著な違いがある。
【０１２０】
以下に、本発明のいくつかの特徴を簡潔に要約する。
【０１２１】
本発明の実施例において採用する透かしスキームは、オーディオ信号にデジタル情報を埋め込むための多チャンネル差動ＢＰＳＫ法を含む。いくつかのサブチャネルｉの各々は、オーディオ信号ａ（ｔ）の時間周波数表現の周波数（ｆｉ）に関連する。１つのサブチャネルｉにおいて送信すべき情報は、時間周波数表現の連続する係数ｂ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ）の位相差に含まれる。
【０１２２】
本発明の実施例について、図２の差動エンコーダ２０８を使用してより詳細な態様で提示しかつ図４の差動エンコーダ４０８を使用してより一般的な態様で提示した。図２の２点ソリューションは、現在の実際の応用にはより重要であるかもしれない。しかしながら、図４に提示のより一般的な多点ソリューションは、将来の応用において関心の対象となるかもしれない。
【０１２３】
本発明の少なくともいくつかの実施例は、デジタルオーディオ透かし付与、すなわち、デジタルデータを隠すためにオーディオ信号になんらかの変更を行うことおよびこの情報を受信することができる対応のデコーダに関連する一方で、変更されたオーディオ信号の知覚品質は、元の品質に対して区別不能（非可聴）のままである。
【０１２４】
本発明の実施例は、透かし付信号の前回のスペクトル係数に基づいて現在の透かし係数を付与することにより暗示的に差動符号化を実現する。
【０１２５】
本発明の実施例は、時間周波数領域における差動符号化を特徴とする非可聴透かしを生成する方法を創出する。透かしは、最適または少なくともほぼ最適な形状にされ、またはホストオーディオ信号を考慮して信号適合化され、デコーダの性能を最大化する。さらに、記号コンステレーションの順序の選択によって、外部の雑音源に対するロバストネス（すなわち透かし付信号のより良いＳＮ比）とより良いビットエラー率とのトレードオフを可能にする。
【０１２６】
本発明の実施例は、差動符号化スキームを暗示的に含む（部分的に）ホスト干渉を拒否する透かし埋め込み方法を創出する。
【０１２７】
「代替的実施例」
装置に関連していくつかの特徴について説明したが、これらの特徴は、ブロックまたは装置が方法のステップまたは方法ステップの特徴に対応する、対応の方法の説明も表すことは明らかである。同様に、方法ステップに関連して説明した特徴は、対応のブロックもしくはアイテムまたは対応の装置の特徴の説明をも表す。方法ステップのいくつかまたはすべてが、マイクロプロセッサ、プログラム可能コンピュータまたは電子回路等のハードウェア装置により（またはこれらを用いて）実行され得る。いくつかの実施例においては、最も重要な方法ステップの１つ以上がこのような装置によって実行されても良い。
【０１２８】
あるいくつかの実施の要件によって、本発明の実施例は、ハードウェアまたはソフトウェアで実現され得る。実現例は、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能コンピュータシステムと協働する（または協働可能な）電子的に可読な制御信号を記憶するフロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等のデジタル記憶媒体を使用して実行することができる。したがって、デジタル記憶媒体は、コンピュータ可読である。
【０１２９】
本発明のいくつかの実施例は、ここに記載の方法の１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に可読な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【０１３０】
一般に、本発明の実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実現することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品をコンピュータ上で実行すると、方法の１つを実行するために動作する。プログラムコードは、たとえば、機械可読キャリア上に記憶することができる。
【０１３１】
他の実施例は、機械可読なキャリア上に記憶される、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
【０１３２】
したがって、言い換えれば、発明の方法の実施例は、コンピュータ上で実行されると、ここに記載の方法の１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【０１３３】
したがって、発明の方法の他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを記録するデータキャリア（またはデジタル記憶媒体もしくはコンピュータ可読媒体）である。データキャリア、デジタル記憶媒体または記録された媒体は、典型的には、有形かつ／または非一過性である。
【０１３４】
したがって、発明の方法の他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、たとえば、インターネットを介するデータ通信接続により転送されるよう構成されてもよい。
【０１３５】
他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するよう構成または適合されたコンピュータまたはプログラム可能論理装置等の処理手段を含む。
【０１３６】
他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを含む。
【０１３７】
本発明の他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを受信部に転送する（たとえば電子的または光学的に）よう構成される装置またはシステムを含む。受信部はたとえばコンピュータ、携帯装置、メモリ装置等が可能である。装置またはシステムはたとえば受信部へコンピュータプログラムを転送するためのファイルサーバを含み得る。
【０１３８】
いくつかの実施例では、プログラム可能論理装置（フィールドプログラマブルゲートアレイ等）を使用してここに記載の方法の機能性のいくつかまたはすべてを実行しても良い。いくつかの実施例においては、フィールドプログラマブルゲートアレイは、ここに記載の方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般に、方法は、なんらかのハードウェア装置により実行されることが好ましい。
【０１３９】
上記の実施例は、本発明の原則を説明するに過ぎない。ここに記載の構成および詳細について、変形および変更が当業者に明らかになることは当然である。したがって、発明は請求の範囲によってのみ限定されることを意図し、実施例の記載および説明により提示される特定の詳細によって限定されない。
【０１４０】
ここに記載の概念を、映像信号または画像信号に透かし付与をするために利用できることは当然である。
【図１】
2013545121.tif 000015
【図２】
2013545121.tif 000016
【図３ａ】
2013545121.tif 000017
【図３ｂ】
2013545121.tif 000018
【図３ｃ】
2013545121.tif 000019
【図４】
2013545121.tif 000020
【図５】
2013545121.tif 000021
【図６ａ】
2013545121.tif 000022
【図６ｂ】
2013545121.tif 000023
【図７】
2013545121.tif 000024
【図８ａ】
2013545121.tif 000025
【図８ｂ】
2013545121.tif 000026
【図９】
2013545121.tif 000027
【図１０】
2013545121.tif 000028
【図１１】
2013545121.tif 000029
【図１２】
2013545121.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散値のデータ（１０４）を表す後続のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））のストリーム１１０に基づく後続の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ∈Ｎ））のシーケンスとして、透かし信号（１０２、ｗｍ）を付与するための透かし生成器であって、該透かし生成器が、
透かし信号（１０２、ｗｍ）を付与するように構成される差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）を含み、該差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）が、離散値のデータ（１０４）を表すストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））の現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に位相回転（１１２）を適用して透かし信号（１０２）の現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））が、離散値のデータ（１０４）を表すストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））の現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に対応し、
差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）が、ホスト信号（１１８，ａ）と透かし信号（１０２，ｗｍ）との組み合わせである透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））の位相（１１６，φ（ｉ，ｊ−１））を導出するよう構成され、
差動エンコーダ（１０８，２０８，４０８，７０８）は、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に適用される位相回転（１１２）の位相角（φ（ｉ，ｊ））が、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））の位相（１１６，φ（ｉ，ｊ−１））に依存するように、透かし信号（１０２）を付与するよう構成され、かつ、
ホスト信号（１１８，ａ）が、オーディオ信号、画像信号または映像信号であり、かつ透かし付信号（ａｗｍ）が、オーディオ信号、画像信号または映像信号である、透かし生成器。
【請求項２】
透かし生成器が情報処理装置（１０６）を含み、
情報処理装置（１０６）が時間周波数領域において離散値のデータ（１０４）を表すストリーム（１１０）を付与し、それによりストリーム（１１０）の各ストリーム値が、周波数サブチャネル（ｉ）および時間スロット（ｊ）に関連し、
差動エンコーダ（１０８、２０８、４０８）が、時間周波数領域において現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、それにより現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）と同じになり、かつ現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）と同じになるようにされる、請求項１に記載の透かし生成器。
【請求項３】
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、時間周波数領域において透かし付信号（ａｗｍ）のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ））を導出するよう構成され、それにより透かし付信号の各スペクトル係数が周波数サブチャネル（ｉ）および時間スロット（ｊ）に関連するようになっており、かつ
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、位相回転（１１２）を決定するよう構成され、それにより、これに依存して現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））に適用される位相回転（１１２）の位相角（φ（ｉ，ｊ））が選択される、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））に関連する時間スロット（ｊ−１）と、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する時間スロット（ｊ）とが、時間において隣接する、請求項２に記載の透かし生成器。
【請求項４】
差動エンコーダ（２０８，４０８）は、透かし付信号（ａｗｍ）の前回のスペクトル係数（ａｗｍ（ｉ，ｊ−１））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）および現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に関連する周波数サブチャネル（ｉ）が同じになるように構成される、請求項３に記載の透かし生成器。
【請求項５】
差動エンコーダ（２０８，４０８）が、現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））または現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））より小さい現在のファクタにより現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））を付加的にスケーリングする（２１０）よう構成され、かつ
現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））が、透かし信号（１０２，ｗｍ）が埋め込まれるホスト信号（１１８，ａ）に依存して、かつ現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））が、ホスト信号（１１８，ａ）のマスキング特性を記述するように、音響心理学的処理モジュール（９０２）により付与される、請求項１から４のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項６】
差動エンコーダ（２０８，４０８）は、透かしが、ホスト信号（１１８，ａ）と透かし信号（１０２，ｗｍ）との組み合わせにより決定される透かし付信号（ａｗｍ（ｔ））において非可聴になるように、現在のスケーリングファクタ（γ（ｉ，ｊ））により現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））または現在の透かし記号（ｘｋ（ｉ，ｊ））をスケーリングして、現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））の振幅を調節するように構成される、請求項５に記載の透かし生成器。
【請求項７】
差動エンコーダ（４０８）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））に依存してコンステレーションを構成する複数の現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））を選択的に付与するよう構成されるサブコンステレーション選択部（４０２）を含み、
差動エンコーダ（４０８）が、現在のストリーム値（ｂ（ｉ，ｊ））またはそのスケーリングされたものに対応するサブコンステレーションの現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））の各々に位相回転（１１２）を適用して、複数の現在の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））を得るよう構成され、かつ
差動エンコーダ（４０８）が現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））として、現在の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））のうち１つを選択するよう構成される決定部（４０４）を含む、請求項１から６のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項８】
決定部（４０４）が、ホスト信号（１１８，ａ）の現在のスペクトル係数（ａ（ｉ，ｊ））と複数の候補透かし係数（ｗｍ１（ｉ，ｊ）〜ｗｍＭ／２（ｉ，ｊ））の組み合わせに基づいて、複数の現在の候補透かし付スペクトル係数を導出して、複数の現在の候補透かし付スペクトル係数から最も高いべき指数を有する現在の候補透かし付スペクトル係数を決定し、最も高いべき指数を有する現在の候補透かし付スペクトル係数に対応する現在の候補透かし係数を現在の透かし係数（ｗｍ（ｉ，ｊ））として選択するよう構成される、請求項７に記載の透かし生成器。
【請求項９】
サブコンステレーション選択部（４０２）が、異なる現在の透かし記号が、位相においてのみ異なりかつ同じ現在のストリーム値と関連する異なる隣接する現在の透かし記号の位相差が等しくなるように、複数の現在の透かし記号（ｘ１（ｉ，ｊ）〜ｘＭ／２（ｉ，ｊ））を複素値として付与するよう構成される、請求項７から８のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項１０】
後続の透かし係数に基づいて、時間領域における透かし信号を導出するよう構成される変調部（７１０）をさらに含む、請求項１から９のいずれかに記載の透かし生成器。
【請求項１１】
透かし付信号（１１０１）に依存して離散値のデータ（１１０２）を付与するための透かしデコーダであって、該透かしデコーダが、
複素値のスペクトル係数のストリーム（１１０８）を付与する情報処理装置（１１０４）を含み、ストリーム（１１０８）が、透かし付信号（１１０１）を表し、さらに、
前回の複素値のスペクトル係数（１１１２，ｂｉnorm（ｊ−１））と現在の複素値のスペクトル係数（１１１４，ｂｉnorm（ｊ））との間の位相角度差（jｉdiff(j)）を決定するよう構成される差動デコーダ（１１０６）を含み、
少なくとも２つの異なる位相角度範囲（１２０２，１２０４）内の位相角度差を離散値のデータ（１１０２）の第１の離散値（１１０２）にマッピングし、かつ他の少なくとも２つの異なる位相角度範囲（１２０６，１２０８）内の位相角度差を離散値のデータ（１１０２）の第２の離散値（１１１８）にマッピングするよう構成され、
差動デコーダ（１１０６）が、少なくとも４つの異なる位相角度範囲（１２０２，１２０４，１２０６，１２０８）を区別するよう構成され、
差動デコーダ（１１０６）が、隣接する位相角度範囲を離散値のデータ（１１０２）の異なる離散値（１１１６，１１１８）にマッピングするよう構成され、かつ
透かし付信号（１１０１）がオーディオ信号、画像信号または映像信号である、透かしデコーダ。
【請求項１２】
情報処理装置（１１０４）が、各複素数スペクトル係数が１つの周波数サブチャネル（ｉ）と１つの時間スロット（ｊ）とに関連するように時間周波数領域において複素数スペクトル係数のストリーム（１１０８）を付与するよう構成され、
差動デコーダ（１１０６）が、前回の複素数スペクトル係数（１１１２，ｂｉnorm（ｊ−１））と現在の複素数スペクトル係数（１１１４，ｂｉnorm（ｊ））とが、隣接する時間スロット（ｊ−１，ｊ）および同じ周波数サブチャネル（ｉ）に関連するように構成される、請求項１１に記載の透かしデコーダ。
【請求項１３】
離散値のデータに基づいて後続の透かし係数のシーケンスとして透かし信号を付与する方法であって、
ストリームが離散値のデータを表すように、離散値のデータの情報単位に依存して、後続のストリーム値のストリームを付与するステップ（１１０２）と、
離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値または現在の透かし記号に対して位相回転（１００４）を適用して透かし信号の現在の透かし係数を取得するステップと、
ホスト信号と透かし信号との組み合わせである透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相を導出するステップ（１００６）と、
現在のストリーム値または現在の透かし記号に適用される位相回転の位相角が、透かし付信号の前回のスペクトル係数の位相に依存するように、透かし信号を付与するステップ（１００８）とを含み、
現在の透かし記号が、離散値のデータを表すストリーム値の現在のストリーム値に対応し、
ホスト信号が、オーディオ信号、画像信号または映像信号であり、かつ透かし付信号が、オーディオ信号、画像信号または映像信号である、方法。
【請求項１４】
透かし付信号に依存して離散値のデータを付与する方法であって、該方法が、
複素値のスペクトル係数のストリームを付与するステップを含み、該ストリームが透かし付信号を表し、さらに
前回の複素値のスペクトル係数と現在の複素値のスペクトル係数との間の位相角度差を決定するステップと、
少なくとも２つの異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータの第１の離散値にマッピングし、かつ他の少なくとも２つの異なる位相角度範囲内の位相角度差を離散値のデータの第２の離散値にマッピングするステップとを含み、
隣接する位相角度範囲が、離散値のデータの異なる離散値にマッピングされ、かつ
透かし付信号が、オーディオ信号、画像信号または映像信号である、方法。
【請求項１５】
コンピュータ上で実行した際に、請求項１３または１４に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2013545121.tif 000031