(57)【要約】量子化インデックス変調QIMでは、非常に高いデータ・レートを達成することが可能であり、透かし伝送の容量はほとんどもとのオーディオ信号の特性とは独立である。しかしながら、オーディオ品質は透かし埋め込みおよび除去ステップのたびに劣化を受ける。オーディオ品質の劣化を避けるために、本発明のオーディオ信号透かし入れは、透かしメッセージをオーディオ信号中に埋め込むために、時間領域におけるおよび特に変換領域における特定の量子化曲線を使い、それにより本処理はほとんど完璧に可逆となる。さらに、透かし埋め込みに起因するオーディオ信号の修正が聞いてわからないことを保証するために、パワー制約を組み込んだ。
2014521112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調の方法であって、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、前記量子化において、どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくなく、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクション（I,III）のy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され（２６）、yは透かし入れされた出力信号であり、
前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調の装置であって、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、当該装置は：
・音響心理学的マスキング・レベル計算器（２６）と；
・どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくない前記量子化を実行する埋め込み器（２３）とを含み、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクション（I,III）のy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され（２６）、yは透かし入れされた出力信号であり、
前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
前記量子化は、y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って実行され（２３）、αは前記量子化手段曲線Qmの中間セクション（II）の所定の急峻さであり、±Tは前記量子化手段曲線Qmの他のセクション（I,III）のy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され（２６）、yは透かし入れされた出力信号である、請求項１記載の方法または請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記量子化が周波数領域で実行される、請求項１もしくは３記載の方法または請求項２もしくは３記載の装置。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、前記量子化に先立って、前記入力信号xは時間から周波数への変換（２１）および相続くフレーム対毎の組み合わせ（２２）を通され、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、量子化（２３）された入力信号は相続くフレーム対毎の拡散（２４）を通され、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、周波数から時間への変換（２５）を通されて前記透かし入れされた出力信号yを形成する方法、
または、
請求項４記載の装置であって、
・前記埋め込み器（２３）の前に配置され、時間から周波数への変換およびフレーム対組み合わせのために適応された手段（２１、２２）であって、相続くフレーム対毎の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われる、手段と、
・前記埋め込み器（２３）の後に配置され、相続くフレーム対毎の拡散をするよう適応された手段（２４、２５）であって、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、前記手段（２４、２５）はまた、周波数から時間への変換（２５）により前記透かし入れされた出力信号yを形成するよう適応されている、
装置。
【請求項６】
前記時間から周波数への変換がMDCTであり、前記周波数から時間への変換がIMDCTである、請求項５記載の方法または請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記出力信号yが前記入力信号xの位相修正を制御する、請求項１および３ないし６のうちいずれか一項記載の方法または請求項２ないし６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項８】
前記入力信号xがオーディオ信号である、請求項１および３ないし７のうちいずれか一項記載の方法または請求項２ないし７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項９】
請求項３ないし８のうちいずれか一項記載の方法に従って処理されたもとの入力信号xを再現する方法であって、当該方法は：
・前記量子化手段曲線Qmを対応する仕方で使ってy＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って受領された透かし入れされた信号を再量子化する段階であって、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトを適用することによって種々の候補量子化手段曲線Qmが検査され、前記再量子化は、もともと適用されたビット深さより大きなビット深さで実行される、段階と；
・周波数領域において最もよく一致する候補量子化手段曲線Qmを選択する段階と；
・そのようにして決定された現在のQmに基づいて、対応する現在の透かしmを信号yから除去してそれにより前記再現された信号xを提供する段階とを含む、
方法。
【請求項１０】
請求項１および３ないし８のうちいずれか一項記載の方法に従ってエンコードされたデジタル・オーディオまたはビデオ信号。
【請求項１１】
請求項１０記載のデジタル・オーディオまたはビデオ信号を含むまたは記憶しているまたは記録している記憶媒体、たとえば光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号に透かし入れするための量子化インデックス変調の方法および装置であって、前記入力信号を量子化するために種々の量子化手段曲線が使われるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のデジタル・オーディオ信号透かし入れでは、透かしの埋め込みおよび除去ステップごとにオーディオ品質が劣化を受ける。
【０００３】
マルチメディア・コンテンツの透かし入れのための主要なアプローチの一つは、量子化インデックス変調（quantisation  index  modulation）と呼ばれ、QIMと記される。たとえば非特許文献１または非特許文献２参照。
【０００４】
QIMでは、非常に高いデータ・レートを達成することが可能であり、透かし伝送の容量はほとんどもとのオーディオ信号の特性とは独立である。
【０００５】
非特許文献１に記載されるQIMにおいては、入力値xは量子化によって離散的な出力値y＝Qm(x)にマッピングされ、それにより各透かしメッセージmについて、異なる量子化手段（quantiser）Qmが選ばれる。したがって、検出器はあらゆる可能な量子化手段を試し、最小の量子化誤差をもつ量子化手段を見出すことによって透かしメッセージを検出することができる。
【０００６】
上記の非特許文献２は、特定の透かしチャネルにおけるよりよい容量を達成するためにQIMへの拡張を提案した。このα-QIMでは、すべての入力値xは参照値に向かって（すなわち、量子化手段の重心に向かって）一定の因子により線形にシフトされる。透かし入れされた出力値yは、y＝Qm(x)＋α(x−Qm(x))にによって計算されるものと考えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第2007/031423A1号
【特許文献２】国際公開第2006/128769A2号
【特許文献３】国際公開第2007/031423A1号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】B.  Chen,  G.W.  Wornell、"Quantization  Index  Modulation:  A  Class  of  Provably  Good  Methods  for  Digital  Watermarking  and  Information  Embedding"、IEEE  Transaction  on  Information  Theory,  vol.47(4),  pp.1423-1443、May  2001
【非特許文献２】J.J.  Eggers,  J.K.  Su,  B.  Girod、"A  Blind  Watermarking  Scheme  Based  on  Structured  Codebooks"、Proc.  of  the  IEE  Colloquium  on  Secure  Images  and  Image  Authentication,  pp.1-6,  10  April  2000,  London,  GB
【非特許文献３】ITV  Recommendation  BS.1387  (PEAQ)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１の処理は、量子化段階において情報が失われるので、定義により不可逆である。非特許文献２の処理は可逆だが、いかなる時間変化する歪み制約条件（time-variable  distortion  constraint）も受けない。
【００１０】
本発明によって解決されるべき課題は、既知のQIM処理を改善することによって透かしの埋め込みおよび除去のたびにオーディオ品質が劣化するのを避けることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この問題は、請求項１に開示される量子化方法によって解決され、この方法を利用する装置は請求項２に開示される。対応する再現のための方法は請求項８に開示されている。
【００１２】
本発明のオーディオ信号透かし入れは、透かしメッセージをオーディオ信号中に埋め込むために、時間領域におけるおよび特に変換領域における特定の量子化手段曲線（quantiser  curves）を使い、それによりほとんど完璧に可逆となる。「可逆」という用語は、高い（すなわちほとんどビット単位で正確な）品質をもってもとのPCMサンプルを復元するために透かしが除去できることを意味する。その前提条件は、透かし入れされたオーディオ信号が著しい信号修正を受けていないことと、透かしの検出のために必要とされる秘密鍵が既知であるということである。
【００１３】
本発明の可逆な量子化インデックス変調透かし入れ処理は、パワー制約条件を埋め込んだ。これは、オーディオ透かし入れでは、透かし埋め込みに起因する信号の修正が可聴でないことを保証するために、重要である。
【００１４】
有利なことに、本発明の処理は、現状技術の不可逆な透かし入れ方式に負けない堅牢さおよび容量特性を提供し、本発明は、データ・レート、堅牢さおよび透かし方式の計算量の観点で著しいペナルティなしに、透かし埋め込みプロセスを反転することを許容する。ここで、透かし埋め込みプロセスの反転は、ほとんど厳密に、もとのPCMオーディオ信号を与える。
【００１５】
原理的には、本発明の量子化方法は、入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調に好適である。ここで、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、前記量子化において、どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくなく、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号であり、前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される。
【００１６】
特に、前記量子化は、y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って実行されることができる。ここで、αは前記量子化手段曲線Qmの中間セクションの所定の急峻さであり、±Tは前記量子化手段曲線Qmの他のセクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号である。
【００１７】
原理的には、本発明の量子化装置は、入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調に好適である。ここで、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、当該装置は：
・音響心理学的マスキング・レベル計算器と；
・どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくない前記量子化を実行する埋め込み器とを含み、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクション（I,III）のy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され（２６）、yは透かし入れされた出力信号であり、
前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される。
【００１８】
特に、前記量子化は、y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って実行されることができる。ここで、αは前記量子化手段曲線Qmの中間セクションの所定の急峻さであり、±Tは前記量子化手段曲線Qmの他のセクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号である。
【００１９】
原理では、本発明の再現方法は、前記本発明の量子化方法に従って処理されたもとの入力信号xを再現するのに好適であり、当該方法は：
・前記量子化手段曲線Qmを対応する仕方で使ってy＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って受領された透かし入れされた信号を再量子化する段階であって、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトを適用することによって種々の候補量子化手段曲線Qmが検査され、前記再量子化は、もともと適用されたビット深さより大きなビット深さで実行される、段階と；
・周波数領域において最もよく一致する候補量子化手段曲線Qmを選択する段階と；
・そのようにして決定された現在のQmに基づいて、対応する現在の透かしmを信号yから除去してそれにより前記再現された信号xを提供する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の例示的な実施形態について、付属の図面を参照して述べる。
【図１】埋め込みパワー制約をもつ可逆QIM量子化手段曲線の例を示す図である。
【図２】本発明に基づく埋め込み器の信号フローを示す図である。
【図３】既知の位相ベースのオーディオWMのオーバーマーキング・パフォーマンスを示す図である。
【図４】本発明に基づくオーバーマーキング・パフォーマンスを示す図である（攻撃なし）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〈埋め込みパワー制約をもつ可逆QIM透かし入れ〉
本発明は、
・埋め込み器において実行されたマッピングを、復号器において可逆にするとともに、
・透かしを埋め込むときにパワー制約を考慮することを許容する
ためにQIMを拡張する。
【００２２】
量子化手段の関係する特性曲線は、次の二つの制約条件を満たさなければならない：
・どの位置でも入力と出力値の間の差がTより大きくない（埋め込みパワー制約）、
・特性曲線は可逆でなければならない。すなわち、任意の入力値xについて、一意的な出力値yがなければならない。
【００２３】
埋め込みパワー制約をもつ本発明の可逆QIM処理のための量子化手段の一つのための特性曲線の例が、出力y対入力xとして図１に示されている。この曲線は、図の上部においてマークされた三つの線形セグメントI、II、IIIに分割できる。セグメントIおよびIIIでは、出力はTだけ参照値に向かって、すなわちy＝0に向かってシフトされる。その結果、y1＝x＋Tであり、y3＝x−Tとなる。シフトはパワー制約のため、より大きくなることはできない。セグメントIIでは、勾配αをもって線形曲線が使用される。その結果、y2＝αxとなり、遷移点はP1＝(T/1−α,αT/1−α)およびP2＝−P1となる。すなわち、αの選択が三つのセグメントの間の遷移点P1およびP2を決定する。αが大きいほど、セグメントIIによってカバーされる範囲が大きくなる。
【００２４】
この例示的な特性曲線の計算は、スカラー入力値について、
y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))
によって定義される。ここで、mは透かしメッセージを表し、Qmはメッセージmを埋め込むために使われる種々の量子化手段の曲線を表す。たとえば、mの「0」のビットについてある量子化手段曲線および「1」のビットについて異なる量子化手段曲線である。
【００２５】
αの値はある用途では固定され、αの選択はトレードオフである。αが「1」に近ければ、埋め込まれた透かしの堅牢さは、αのより小さい値の場合より劣る可能性が高い。参照値に向けた平均シフトが可能なより小さくなるからである。他方、αの値が大きいほど、ノイズのある条件で埋め込み器の特性曲線を反転させる可能性がよくなる。Tの値は、入力信号の現在の音響心理学的マスキング・レベルに適応される。
【００２６】
図１の特性曲線は、入力値の参照値に向けた平均シフトを最大化するよう設計されている。種々の量子化手段曲線Qmは、mの現在値に従って、完全な量子化手段曲線のx方向における種々のシフトsxmによって確立される。上記の二つの制約条件を満たす限り、他の特性曲線も可能である。
【００２７】
〈MDCT領域における埋め込み〉
完全にまたはほとんど可逆なオーディオ透かし入れシステムを設計するためには、完璧な再構成属性をもつフィルタバンクを利用することが必要とされる。さらに、そのような用途では、フィルタバンク係数（たとえばMDCT周波数ビン）が互いに独立であればきわめて有利である。つまり、（埋め込みプロセスにおける）一つの係数のいかなる修正も、デコーダ側で厳密に同じ係数に影響するだけであることが望まれる（分析のために使われる信号セグメントの完璧な同期を想定している）。他の（近くの）係数とのいかなる干渉も回避される必要がある。こうした属性をもつ一つの例示的なフィルタバンクはMDCTである。
【００２８】
本発明の埋め込み器の対応する例示的な実施形態が図２に示されている。上の信号経路は、透かし入れされた信号から同様に決定できる加法的透かし信号を決定するために使われ、MDCTステップまたは段２１と、２フレーム組み合わせステップ／段２２と、上記の本発明の量子化を実行する埋め込み器２３であって、Tの（現在）値がステップ／段２２の出力からその入力を受け取る音響心理学的分析器２６によって制御される、埋め込み器と、２フレーム拡散ステップ／段２４と、逆MDCTステップ／段２５と、IMDCTステップ／段２５の出力をMDCTステップ／段２１の入力信号と加算する組み合わせ器とを含む。
【００２９】
〈擬似複素スペクトルの定義〉
本発明の量子化処理は時間領域で実行できるが、好ましくは信号処理は周波数領域で行われる。すなわち、入力信号はMDCT分析ブロックに供給され、出力透かし信号は逆MDCTを介して生成される。MDCT/IMDCTの代わりに、他の任意の好適な時間領域から周波数領域／周波数領域から時間領域への変換が使用されることができる。それは、時間領域信号の完璧な（すなわちビット単位で厳密な）再構成を許容しなければならない。本発明によれば、二つの相続くMDCTフレームが一つの複素スペクトルの実部および虚部と解釈される。数学的に厳密には、この解釈は誤りである。だが、これは、透かしを埋め込む目的のために角スペクトル（angular  spectrum）を定義することを許容する。実際の透かし埋め込みは、特許文献１、特許文献２または特許文献３において記述されている処理に対応する。透かし情報を挿入するために、擬似複素スペクトルの角度（すなわち位相）のみが、入力信号の音響心理学的分析によって与えられる制約条件に従って修正される。
【００３０】
MDCT領域における擬似複素信号の上記の定義は、特許文献１、特許文献２または特許文献３で使われるようなDFT領域における実の角度スペクトルに比べ、いくつかの利点をもつ。
【００３１】
・MDCTフィルタバンクの直交性のため、すべてのMDCT係数が互いと完全に独立であり、よって角度スペクトル解釈のすべての複素係数も独立である。上記で動機付けられたように、これは可逆透かし入れのための前提条件である。
【００３２】
・擬似複素スペクトルの角度だけが透かしを埋め込むために修正され、音響心理学的分析のためには振幅だけが必要とされるので、もとの入力信号および透かし入れた信号どちらについての音響心理学的分析の結果も完璧に同一である。ここでもまた、これは埋め込みプロセスの可逆性のために必要とされる。
【００３３】
〈埋め込みプロセス〉
透かしメッセージmの埋め込みは、図１との関連で述べた埋め込みパワー制約をもつ本発明の可逆QIMに従って実行される。もとの信号の音響心理学的分析が、擬似複素スペクトルの個々の係数の角度または位相の最大修正を導出するために使われる。これらの最大値が、〈埋め込みパワー制約をもつ可逆QIM透かし入れ〉の節の特性曲線で使われた制約条件Tを構成する。
【００３４】
その節の埋め込み曲線への入力値xは擬似複素スペクトルの角度であり、出力値yは、（MDCT領域において）加法的な透かしのみ信号y−xの角度を導出するために使われる。参照角度は、特許文献１、特許文献２または特許文献３において記述された原理に従って擬似ノイズ・シーケンスから導出される。二つの相続くMDCTスペクトルによって定義される複素数値の振幅は、透かし埋め込み器によって修正されない。
【００３５】
（前段で説明したy−xに基づく）新しい角度は、複素解釈の振幅と合わされて、再び二つの実数値の相続くMDCTスペクトルに分離される。加法的透かし信号を生成するために、MDCTスペクトルの結果として得られるストリームが逆MDCTフィルタバンク２５に供給される。
【００３６】
〈可逆性〉
透かしプロセスが可逆なのは、加法的透かし信号を導出するために適用されるすべての分析ステップが透かしの埋め込みに対して不変であるからである。つまり、同じ加法的透かし信号が、もとの信号からも透かし入れされた信号からも導出されることができる。しかしながら、この属性には二つの前提条件がある。
【００３７】
・透かし入れされた信号は著しく改変されてはならない。本格的な攻撃または信号修正は、透かし信号の計算の再現性に影響する。
【００３８】
・除去される透かしメッセージの検出が誤りなしである必要がある。いかなる検出エラーも、誤った透かし修正の反転につながる。上記の条件とともに、これは、透かし処理が、攻撃なしまたは軽微な攻撃については、100%エラーなしの検出結果をもつ必要があることを意味する。
【００３９】
実際上は、埋め込み器の透かし入れされた出力信号が整数値に量子化される場合、透かし埋め込みプロセスは典型的には100%可逆ではない。たとえば、透かし入れされた信号が16ビット整数に量子化される場合、透かし除去器の出力信号は、もとのPCMサンプルに比べ、この16ビット量子化器の量子化ノイズを受ける。
【００４０】
〈実際上のシステムのオーバーマーキング・パフォーマンス〉
上記の例示的なシステムが構築され、オーバーマーキング・パフォーマンス数値を決定するために使われた。用語「オーバーマーキング（overmarking）」は、透かしの埋め込みおよび除去のシーケンスが一つのもとのオーディオ信号に適用されたことを意味する。
【００４１】
典型的には、信号の品質は、相続くオーバーマーキングの回数に従って劣化する。図３は、特許文献１、特許文献２または特許文献３に基づく位相ベースの透かし入れのパフォーマンスの例を示している。パフォーマンス指標は、客観差分等級（objective  difference  grade）ODGである（ODG値がより低いことはより悪い信号品質を示す；ODGは非特許文献３において記述されている）。ODGは、何回かのオーバーマーキング・ステップ後の、もとのオーディオ信号と透かし入れされた信号との間の主観的な差を推定する。ODGは0＝気づかれないほどの歪み  から3＝わずらわしい、4＝きわめてわずらわしいまでの範囲がある。かなりの数のオーバーマーキング後には、透かし入れされた信号の品質が著しく低下することが明確に見て取れる。
【００４２】
比較のために、図４は、図２に記述される実施形態を使っての同じ入力信号についての本発明の処理についての対応するオーバーマーキング・パフォーマンスを示している（攻撃なし、つまり透かし入れされた信号は修正されていない）。透かし入れされた信号の主観的品質は、100回のオーバーマーキング・ステップ後でさえ本質的に一定のままである。各オーバーマーキング・ステップについてのODGのノイズ様のゆらぎは、各オーバーマーキングについて、異なる埋め込み鍵（すなわち参照シーケンス）が適用されたという事実によって生じている。これが透かし入れされた信号の異なる主観的品質につながるのである。
【００４３】
〈完全に可逆な（ビット単位で厳密な）オーディオ透かし入れ〉
ある特殊な実施形態では、上記の原理は、透かしの完全な除去を提供するために適用されることもできる。これは、高い確率で、ビットレベルで正確な埋め込み器のもとの入力PCMサンプルを与える。この目的のため、図２に描かれたシステムにおいて、加算器２７の出力において、埋め込み器の出力信号が、埋め込み側と同様に種々の候補量子化手段曲線を用いて、ただしもとの埋め込み器側の入力PCMサンプルのビット深さ（たとえばサンプル当たり16ビット）より一貫して高いビット深さ（たとえばサンプル当たり24ビット）を用いて、量子化される。実際のQM曲線は、上記のようにMDCT領域で決定される。そのように決定された現在のQmに基づいて、対応する現在の透かしメッセージmが信号yから除去され、再現された信号xを与える。上記で説明したように、透かしの除去は、透かし入れされた信号の量子化からの量子化ノイズを受けるPCMサンプルにつながる。記載される処理では、この量子化ノイズは透かし除去器のより高いビット深さ出力信号のいくつかのLSBに影響するだけである。したがって、この出力信号は、入力PCMサンプルのもとの精度（上記の例ではサンプル当たり16ビット）に量子化されることができる。これは、量子化ノイズによる損傷を除去し、もとのPCMサンプルを復元する。
【００４４】
本発明は次のような応用のために使用できる。
・オーディエンス測定を含むプロフェッショナルな作業フローにおけるコンテンツ追跡および法的鑑定；
・マークおよび関連する権利が透かしを交換することにより修正できる知的なDRM（digital  rights  management［デジタル権利管理］）；
・コンテンツの可逆な劣化；
・ビデオ透かし入れ。
本発明の処理は、拡散スペクトル・ベースの透かし入れ技法との関連で使われることもできる。
【図１】
2014521112.tif 000003
【図２】
2014521112.tif 000004
【図３】
2014521112.tif 000005
【図４】
2014521112.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月9日(2014.1.9)
【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】
入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調の方法であって、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、前記量子化において、どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくなく、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号であり、
前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記量子化は、y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って実行され、αは前記量子化手段曲線Qmの中間セクションの所定の急峻さであり、±Tは前記量子化手段曲線Qmの他のセクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記量子化が周波数領域で実行される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、前記量子化に先立って、前記入力信号xは時間から周波数への変換および相続くフレーム対毎の組み合わせを通され、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、量子化された入力信号は相続くフレーム対毎の拡散を通され、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、周波数から時間への変換を通されて前記透かし入れされた出力信号yを形成する方法。
【請求項５】
前記時間から周波数への変換がMDCTであり、前記周波数から時間への変換がIMDCTである、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記出力信号yが前記入力信号xの位相修正を制御する、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記入力信号xがオーディオ信号である、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
請求項２ないし７のうちいずれか一項記載の方法に従って処理されたもとの入力信号xを再現する方法であって、当該方法は：
・前記量子化手段曲線Qmを対応する仕方で使ってy＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って受領された透かし入れされた信号を再量子化する段階であって、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトを適用することによって種々の候補量子化手段曲線Qmが検査され、前記再量子化は、もともと適用されたビット深さより大きなビット深さで実行される、段階と；
・周波数領域において最もよく一致する候補量子化手段曲線Qmを選択する段階と；
・そのようにして決定された現在のQmに基づいて、対応する現在の透かしmを信号yから除去してそれにより前記再現された信号xを提供する段階とを含む、
方法。
【請求項９】
入力信号xに透かし入れするための量子化インデックス変調の装置であって、種々の量子化手段曲線Qmが前記入力信号xを量子化するために使われ、前記量子化手段曲線の現在の特性が、透かしメッセージmの現在の内容によって制御され、当該装置は：
・音響心理学的マスキング・レベル計算器と；
・どの位置でも入力値と出力値の間の差がTより大きくない前記量子化を実行する埋め込み器とを含み、前記諸量子化曲線Qmは、任意の入力値xについて一意的な出力値yがあるという意味で可逆であり、
±Tは前記量子化手段曲線Qmの外側セクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号であり、
前記種々の量子化手段曲線Qmは、x方向における完全な量子化手段曲線の種々のシフトによってmの現在値に従って確立される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記量子化は、y＝Qm(x)＋max(−T,min(T,α(x−Qm(x))))に従って実行され、αは前記量子化手段曲線Qmの中間セクションの所定の急峻さであり、±Tは前記量子化手段曲線Qmの他のセクションのy＝0に向けたyシフトを定義する値であり、前記入力信号xの現在の音響心理学的なマスキング・レベルによって決定され、yは透かし入れされた出力信号である、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記量子化が周波数領域で実行される、請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置であって、
・前記埋め込み器の前に配置され、時間から周波数への変換およびフレーム対組み合わせのために適応された手段であって、相続くフレーム対毎の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われる、手段と、
・前記埋め込み器の後に配置され、相続くフレーム対毎の拡散をするよう適応された手段であって、前記フレーム対の一方のフレームは一つの現在フレームの実部を表すものとして扱われ、他方のフレームはその現在フレームの虚部を表すものとして扱われ、前記手段はまた、周波数から時間への変換により前記透かし入れされた出力信号yを形成するよう適応されている、
装置。
【請求項１３】
前記時間から周波数への変換がMDCTであり、前記周波数から時間への変換がIMDCTである、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記出力信号yが前記入力信号xの位相修正を制御する、請求項９ないし１３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
前記入力信号xがオーディオ信号である、請求項９ないし１４のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１６】
請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の方法に従ってエンコードされたデジタル・オーディオまたはビデオ信号。
【請求項１７】
請求項１６記載のデジタル・オーディオまたはビデオ信号を含むまたは記憶しているまたは記録している記憶媒体。
【国際調査報告】
2014521112.tif 000007
2014521112.tif 000008