(57)【要約】【課題】伝送帯域を増加することなく、１ビットオーディオデータを秘密分散できる情報分散システムを提供する。【解決手段】乱数発生器１３−０〜１３−（ｊ−２）からは、それぞれ１ビットの乱数Ｒｊが生成される。秘密分散器１２において、１ビットオーディオビットストリームｋがｎ系列の分散信号ｓｉに分散される。分散信号ｓｉは、送信部１４から、各チャンネルを介して、それぞれ分散されて送信される。伝送されてきた分散信号ｓｉは、受信部２１で受信され、復元器２２で、全ての分散信号ｓｉが同時に１ビットずつＸＯＲ演算されることにより、元の１ビットオーディオ信号が復元される。１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や聞く容量を圧迫することがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号からｎ個の分散信号を生成し、前記ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する送信機と、
前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信し、受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する受信機と、
を備えたことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項２】
前記分散信号の生成は、前記１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報伝送システム。
【請求項３】
前記分散信号の復元は、受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする請求項１に記載の情報伝送システム。
【請求項４】
１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行って、ｎ個の分散信号を生成することを特徴とする情報分散装置。
【請求項５】
受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報復元装置。
【請求項６】
ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号からｎ個の分散信号を生成する工程と、
前記ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する工程と、
前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信する工程と、
受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する工程と、
を備えることを特徴とする情報伝送方法。
【請求項７】
前記分散信号の生成は、前記１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行うことを特徴とする請求項６に記載の情報伝送方法。
【請求項８】
前記分散信号の復元は、受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする請求項６に記載の情報伝送方法。
【請求項９】
１ビットオーディオ音源から、１ビットオーディオ系列を出力するステップと、
（ｎ−１）個の乱数から、乱数系列を出力するステップと、
ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散により、前記１ビットオーディオ信号と前記乱数系列とによりｎ個の分散信号に生成するステップと、
前記ｎ個の分散信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための情報分散プログラム。
【請求項１０】
ｎ個の分散信号を受信するステップと、
前記ｎ個の分散信号のＸＯＲ演算を行い元の１ビットオーディオ信号を復元するステップと、
復元された１ビットオーディオ信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための情報復元プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ビット系列で表現されるデータを秘密分散して伝送する情報伝送システム、情報分散装置、情報復元装置、情報伝送方法、情報分散プログラム及び情報復元プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の主要オーディオ技術の１つとなりえる１ビットオーディオシステムは、マルチビットオーディオデータに比べて、狭い伝送帯域でオーディオデータを伝送可能であり、ネットワークを介した音楽・音声データ配信での活用に期待が寄せられている。また一方で、こうしたオーディオデータをネットワークを用いて配信する場合には、伝送の途中でのデータ盗聴を防ぎ、著作権の保護を図る必要がある。
【０００３】
こうした問題に対応して、従来手法における著作権保護のためのセキュリティとしては、伝送データを暗号化する手法と、伝送データを複数の系列に分解して伝送する手法が挙げられる。前者は送信側・受信側ともに同一の秘密鍵を用いて暗号化・復号化を行うものである。ところが、この手法では、秘密鍵の漏洩や、計算機による暗号の解読等により伝送データが盗聴されてしまう恐れがある。
【０００４】
また、後者の場合は、複数に分解された伝送データが全て揃わなければ、データは復元できない。このため、よりセキュアなデータの伝送が可能である。ところが、従来の伝送データの分散では、分解した伝送データを足し合わせるにつれて、徐々に、元の信号に近い音が聞こえるようになる。このため、少々分解データが揃わなくとも、内容が漏洩してしまう恐れがある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、２値画像を対象とした視覚秘密分散法を元にした１ビットオーディオ用（ｎ  ｏｕｔ−ｏｆ  ｎ）秘密分散システム（Ｂｉｎａｒｙ  Ａｕｄｉｏ  Ｓｅｃｒｅｔ  Ｓｈａｒｉｎｇ  ：  ＢＡＳＳ）が提案されている。この特許文献１に示されているシステムは、１ビットオーディオの各ビットをｄ（＝３）ビットフレーム表現のｎ個の信号に分散し、ｎ個の分散信号が全て揃わなければ元のオーディオ情報は一切復元不能とする秘匿性の高い手法である。
【特許文献１】特開２００５−１６５０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のシステムでは、元の１ビットのオーディオデータを、それぞれ、ｄビットで表現するようにしているため、各分散信号のサイズが元の信号のｄ倍になる。このため、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域がｎｄ倍になるという問題が生じる。
【０００７】
つまり、１ビットオーディオシステムは、上述のように、狭い伝送帯域でオーディオデータを伝送可能である。これに対して、特許文献１のシステムでは、オーディオデータを秘密分散することで、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域がｎｄ倍になり、１ビットオーディオの利点を生かすことができなくなってしまうという問題がある。また、固定メディアに記憶させる場合にも、同様に、記憶容量を大幅に圧迫してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、伝送帯域を増加することなく、１ビットオーディオデータを秘密分散できる情報分散システム、情報分散装置、情報復元装置、情報伝送方法、情報分散プログラム及び情報復元プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号からｎ個の分散信号を生成し、前記ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する送信機と、前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信し、受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する受信機と、を備えたことを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【００１０】
この発明によれば、送信機が、ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号から、前記１ビットオーディオデータと同じサイズのｎ個の分散信号を生成し、ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する。そして、受信機が、伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信し、受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する。したがって、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域は、特許文献１に記載されたシステムのｄ分の１となり、伝送帯域を圧迫することなく、１ビットオーディオデータを秘密分散できる。
【００１１】
（２）本発明は、（１）の情報伝送システムについて、前記分散信号の生成は、前記１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行うことを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【００１２】
（３）本発明は、（１）の情報伝送システムについて、前記分散信号の復元は、受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【００１３】
（４）本発明は、１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行って、ｎ個の分散信号を生成することを特徴とする情報分散装置を提案している。
【００１４】
（５）本発明は、受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報復元装置を提案している。
【００１５】
（６）本発明は、ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号からｎ個の分散信号を生成する工程と、前記ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する工程と、前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信する工程と、受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する工程と、を備えることを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【００１６】
この発明によれば、ＸＯＲを用いた秘密分散法を用いて、１ビットオーディオ信号からｎ個の分散信号を生成し、ｎ個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する。そして、伝送路を介してそれぞれ送られてきたｎ個の分散信号を受信し、受信されたｎ個の分散信号から、ＸＯＲを用いた秘密分散法により元の１ビットオーディオ信号を復元する。したがって、伝送帯域を増加することなく、１ビットオーディオデータを秘密分散できる。
【００１７】
（７）本発明は、（６）の情報伝送方法について、前記分散信号の生成は、前記１ビットオーディオ信号と、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散を行うことを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【００１８】
（８）本発明は、（６）の情報伝送方法について、前記分散信号の復元は、受信されたｎ個の分散信号のＸＯＲにより、元の１ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【００１９】
（９）本発明は、１ビットオーディオ音源から、１ビットオーディオ系列を出力するステップと、（ｎ−１）個の乱数から、乱数系列を出力するステップと、ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散により、前記１ビットオーディオ信号と前記乱数系列とによりｎ個の分散信号に生成するステップと、前記ｎ個の分散信号を出力するステップと、をコンピュータに実行させるための情報分散プログラムを提案している。
【００２０】
（１０）本発明は、ｎ個の分散信号を受信するステップと、前記ｎ個の分散信号のＸＯＲ演算を行い元の１ビットオーディオ信号を復元するステップと、復元された１ビットオーディオ信号を出力するステップと、をコンピュータに実行させるための情報復元プログラムを提案している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法を用いて、１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散して伝送するようにしている。したがって、１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や記録容量を圧迫することがないという効果がある。また、ＸＯＲ演算のみを用いて元の信号を１ビットずつ高速に復元するため、高速な復元が可能で、ストリーミング配信にも適しているという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２３】
＜ＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法＞
本実施形態においては、ＸＯＲ（排他的論理和）を用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法を用いて、１ビットオーディオデータをｎ系列に秘密分散して伝送するようにしている。（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法は、情報をｎ個に分割し、これらｎ個の情報が集まらなければ、情報が復元できない。まず、このような特性を有する本実施形態に用いられるＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法について説明する。
【００２４】
本実施形態では、以下の式を元に、ＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法により、元の情報信号ｋをｎ個の分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）に分散するようにしている。
【００２５】
【数１】
2008096644.tif 000003
【００２６】
上式において、ｎは分散数であり、ｋは元の情報信号であり、ｓｉは分散信号である。Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）は独立な乱数である。ここで、ｋ、ｓｉ、Ｒｉのビット数ｂは（ｂ≧１）である。
【００２７】
上式による分散は、１ビットの元の情報信号ｋを、ｎ個の分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）に分散するものであり、分散信号ｓ０からｓｎ−２では、乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）を送信し、分散信号ｓｎ−１では、分散信号ｓ０からｓｎ−２系列で送信した乱数ＲｉのＸＯＲと、元の情報信号ｋとのＸＯＲを送信するというものである。このような秘密分散法を用いると、以下に示すように、データが分散される。
【００２８】
このデータ分散では、元の信号ｋを復元するには、以下に示す式のように、ｓ０からｓｎ−１までの全ての分散信号のＸＯＲを演算すれば良い。
【００２９】
【数２】
2008096644.tif 000004
【００３０】
このように、本実施形態に用いられるＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法では、（１）式に示すように、分散信号ｓ０からｓｎ−２では、乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）を送信し、分散信号ｓｎ−１では、分散信号ｓ０からｓｎ−２系列で送信した乱数ＲｉのＸＯＲと、元の情報信号ｋとのＸＯＲを送信することで、元の１ビットの情報信号をｎ個の分散信号に分散することができる。このような秘密分散法を用いた場合には、ｎ個の全ての分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）を収集しなければ、一切、復元不可能である。
【００３１】
＜１ビットオーディオ用情報分散システムの送信機及び受信機の構成＞
図１は、本実施形態の１ビットオーディオ用情報分散システムの送信機の構成を示し、図２は、受信機の構成を示すものである。
【００３２】
図１の送信機１において、１ビットオーディオ音源１１から出力された１ビットオーディオビットストリームｋ（情報信号ｋ）は、秘密分散器１２に送られる。また、乱数発生器１３−０〜１３−（ｊ−２）からは、それぞれ１ビットの乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）が生成される。この乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）が秘密分散器１２に送られる。なお、乱数発生器１３−０〜１３−（ｊ−２）は、真性乱数であっても、疑似乱数で合っても良い。
【００３３】
秘密分散器１２において、上述の（１）式に示すように、１ビットオーディオビットストリームｋがｎ系列の分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）に分散される。このように、ｎ個に分散された分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）は、秘密分散器１２から送信部１４に送られる。そして、この分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）のストリームは、送信部１４から、インターネット等の伝送路１５の各チャンネルを介して、それぞれ分散されて送信される。
【００３４】
図２の受信機２において、伝送路１５をそれぞれ介して伝送されてきた分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）のストリームは、受信部２１で受信され、復元器２２に送られる。復元器２２により、ｎ個の全ての分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）の同期がとられ、これら全ての分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）が同時に１ビットずつＸＯＲ演算される。これにより、（２）及び（３）式に示したように、元の１ビットオーディオ信号ｋが復元され、復元された１ビットオーディオビットストリームが復元器２２から出力される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態においては、ＸＯＲを用いた（ｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ）秘密分散法を用いて、１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散して伝送するようにしている。したがって、１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、従来手法と異なり、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や記録容量を圧迫することがない。また、ＸＯＲ演算のみを用いて元の信号を１ビットずつ高速に復元することが可能なため、ストリーミング配信にも適している。
【００３６】
なお、上述の送信時における１ビットオーディオビットストリームをｎ個の分散信号に分散する分散処理や、受信時に、分散信号から元の１ビットオーディオビットストリームを復元する処理は、ソフトウェアにより行うことができる。
【００３７】
＜送信時の分散手順＞
図３は、送信時の分散手順を示すフローチャートである。図３において、送信時には、先ず、１ビットオーディオ音源から、１ビットオーディオビットストリームｋを出力する（ステップＳ１）。
【００３８】
次に、（ｎ−１）個の乱数系列Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）を発生し、この乱数系列Ｒｉを出力する（ステップＳ２）。
【００３９】
ＸＯＲを用いたｎ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎの秘密分散法により、１ビットオーディオビットストリームと、（ｎ−１）個の乱数系列とから、ｎ個の分散信号を生成し（ステップＳ３）、この分散信号を伝送路の各チャンネルに出力する（ステップＳ４）。
【００４０】
＜受信時の復元手順＞
図４は、受信時の復元手順を示すフローチャートである。図４において、受信時には、伝送路の各チャンネルからのｎ個の分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）を受信する（ステップＳ１１）。
【００４１】
そして、これら全ての分散信号ｓｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）を同時に１ビットずつＸＯＲ演算し、元の１ビットオーディオビットストリームを復元し（ステップＳ１２）、この復元された１ビットオーディオビットストリームを出力する（ステップＳ１３）。
【００４２】
ここで、上述の例では、分散信号ｓ０からｓｎ−２では、乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）を送信し、分散信号ｓｎ−１では、分散信号ｓ０からｓｎ−２で送信した乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）の全てのＸＯＲと、元の情報信号ｋとのＸＯＲを送信している。この場合、分散信号ｓ０からｓｎ−２では、全て、乱数発生器から出力された乱数Ｒｉ（０≦ｉ≦ｎ−２）に等しい。故に、分散信号ｓ０からｓｎ−２のいくつか、又は、分散信号ｓ０からｓｎ−２までの全てを伝送する代わりに、乱数Ｒｉを発生させるために使用した種（Ｓｅｅｄ）をセキュアに送信させるようにしても良い。但し、この場合には、乱数Ｒｉの発生には、自然乱数発生器ではなく、疑似乱数生成器を使用することになる。
【００４３】
なお、情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置のそれぞれの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置に読み込ませ、実行することによって本発明の情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００４４】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００４５】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００４６】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の１ビットオーディオビットストリームの伝送システムの送信機側の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の１ビットオーディオビットストリームの伝送システムの受信機側の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の１ビットオーディオビットストリームの伝送システムにおける情報分散処理の説明に用いるフローチャートである。
【図４】本実施形態の１ビットオーディオビットストリームの伝送システムにおける情報復元処理の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１１・・・ビットオーディオ音源、１２・・・秘密分散器、１３・・・乱数発生器、１４・・・送信部、１５・・・伝送路、２１・・・受信部、２２・・・復元器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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