(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のオーディオ信号に無損失で電子透かし付けをして第２のオーディオ信号を生成する方法であって、前記第１及び第２のオーディオ信号はパルスコード変調（ＰＣＭ）された信号であり、前記方法は、
前記第１のオーディオ信号を第１の量子化グリッドの上に量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
前記第１の量子化グリッドよりも粗い第３の量子化グリッドを決定するステップと、
前記第３の量子化グリッドの上にあるサンプル値を有する第３のオーディオ信号を供給するために前記第１のオーディオ信号に量子化マッピングを適用するステップと、
前記量子化マッピングにより前記第１の量子化グリッドの多値が前記第３のオーディオ信号の値にマッピングされる場合に、前記多値のうちのいずれが前記第１のオーディオ信号の値であるかを示す再構成データである第１のデータを生成するステップと、
第２のデータを生成するように前記第１のデータを電子透かしデータと組み合わせるステップと、
前記第１及び第３の量子化グリッドと異なる第２の量子化グリッドを前記第２のデータに応じて決定するステップと、
前記第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記第２の量子化グリッドに従って前記第３のオーディオ信号を量子化することにより前記第２のオーディオ信号のサンプルを生成するステップとを備えた方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記第１及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は、サンプル毎に変化する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１、第２及び第３のオーディオ信号はマルチチャネルであり、かつ、前記第２及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されない方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１のオーディオ信号は、前記量子化マッピングを適用する前にフィルタによってフィルタリングされ、前記フィルタの出力は、前記第１の量子化グリッドよりも細かく量子化されている方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、
前記第２のデータもまた、前記第３のオーディオ信号の連続サンプルに関する初期化データを有する方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記初期化データの合計ビット数は、前記第３のオーディオ信号の連続サンプル数の、チャネル数倍の、８倍を超えない方法。
【請求項８】
第２のオーディオ信号の一部から第１のオーディオ信号と電子透かしデータとを取り出す方法であって、前記第１及び第２のオーディオ信号はパルスコード変調（ＰＣＭ）された信号であり、かつ、前記第２のオーディオ信号は無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号であり、前記第１のオーディオ信号は第１の量子化グリッドの上にあるサンプルを持ち、前記方法は、
第３の量子化グリッドを決定するステップと、
前記第２のオーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
前記第２のオーディオ信号から、前記第１のオーディオ信号を取り出すために使用される再構成データである第１のデータと、前記電子透かしデータとを取り出すステップと、
第３のオーディオ信号のサンプルを生成するステップであって、前記第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記第２のオーディオ信号のサンプルを量子化することにより、前記第３の量子化グリッドに従って量子化された、前記第３のオーディオ信号のサンプルが生成されるステップと、
マッピングされた信号を供給するために前記第１のデータに応じて前記第３のオーディオ信号に量子化マッピングを適用するステップと、
前記マッピングされた信号に応じて前記第１のオーディオ信号を供給するステップとを備えた方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記第１のオーディオ信号は、前記第１の量子化グリッドの上にあるサンプルを持つオリジナルＰＣＭオーディオ信号の一部のレプリカであり、かつ、前記第２のオーディオ信号は、前記オリジナルＰＣＭオーディオ信号の電子透かし付けされたバージョンである方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
前記第３の量子化グリッドは、前記第１の量子化グリッドよりも粗い方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は、サンプリング時毎に変化する方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法において、
前記第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される方法。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１、第２及び第３のオーディオ信号はマルチチャネルであり、かつ、前記第２及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されない方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法において、
前記マッピングされた信号は、前記第１のオーディオ信号である方法。
【請求項１５】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１の量子化グリッドよりも細かい第４の量子化グリッドを決定するステップと、
前記第１のオーディオ信号と前記マッピングされた信号とのうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて、前記第４の量子化グリッドの上にある値を持つ調整サンプルを計算するステップと、
前記マッピングされた信号に前記調整サンプルを加えるステップとを更に備えた方法。
【請求項１６】
請求項８〜１５のいずれか１項に記載の方法において、
前記第２のオーディオ信号は請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を用いて生成され、かつ、前記取り出すステップは、
前記第２のオーディオ信号から前記第２のデータのレプリカを取り出すステップと、
前記第２のデータの前記レプリカから前記第１のデータと前記電子透かしデータとを取り出すステップとを有する方法。
【請求項１７】
請求項８〜１６のいずれか１項に記載の方法において、
前記第２のオーディオ信号から初期化データを取り出すステップと、
前記初期化データを用いて、前記第３のオーディオ信号の連続サンプルからビットの選択を決定するステップとを更に備えた方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、
前記初期化データのビット数は、前記第３のオーディオ信号の値の数の、チャネル数倍の、ビット数倍である８倍を超えない方法。
【請求項１９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法により生成された、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号である第２のオーディオ信号の中の電子透かしを変更する方法であって、前記変更する方法は、
前記第２のオーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
埋め込まれた電子透かしデータを有する第２のデータを前記第２のオーディオ信号から取り出すステップと、
前記第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記第２のオーディオ信号を量子化することにより、第３の量子化グリッドに従って量子化された、第３のオーディオ信号のサンプルを生成するステップと、
前記第２のデータの中の前記埋め込まれた電子透かしデータを変更することにより第４のデータを生成するステップと、
前記第４のデータに応じた第４の量子化グリッドを決定するステップと、
前記第３のオーディオ信号を第４のオーディオ信号へ量子化するステップであって、前記第４及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記第４の量子化グリッドの上で前記第３のオーディオ信号が第４のオーディオ信号へ量子化されるステップと備えた方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、
前記第３の量子化グリッドは、サンプリング時毎に変化する方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の方法において、
前記第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される方法。
【請求項２２】
請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法において、
前記第２、第３及び第４のオーディオ信号はマルチチャネルであり、かつ、前記第２、第３及び第４の量子化グリッドのうちの少なくとも１つは各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されない方法。
【請求項２３】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を用いてＰＣＭオーディオ信号に無損失で電子透かし付けをするためのエンコーダ。
【請求項２４】
請求項８〜１８のいずれか１項に記載の方法を用いて、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号の一部から、ＰＣＭオーディオ信号と電子透かしデータとを取り出すためのデコーダ。
【請求項２５】
請求項２４記載のデコーダと組み合わされた請求項２３記載のエンコーダを備えたコーデック。
【請求項２６】
無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号である入力オーディオ信号の中の電子透かしを変更する方法であって、前記方法は、
前記入力オーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
埋め込まれた電子透かしデータを有する入力データを前記入力オーディオ信号から取り出すステップと、
中間オーディオ信号のサンプルを生成するステップであって、前記入力オーディオ信号及び前記中間オーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記入力オーディオ信号を量子化することにより、中間量子化グリッドに従って量子化された、前記中間オーディオ信号のサンプルが生成されるステップと、
前記入力データの中の前記埋め込まれた電子透かしデータを変更することにより出力データを生成するステップと、
前記出力データに応じた出力量子化グリッドを決定するステップと、
前記中間オーディオ信号を出力オーディオ信号へ量子化するステップであって、前記出力オーディオ信号及び前記中間オーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて前記出力量子化グリッドの上で前記中間オーディオ信号が前記出力オーディオ信号へ量子化されるステップと備えた方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法において、
前記中間量子化グリッドは、サンプリング時毎に変化する方法。
【請求項２８】
請求項２６記載の方法において、
前記中間量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される方法。
【請求項２９】
請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の方法を用いて、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号である入力オーディオ信号の中の電子透かしを変更するための電子透かし変更器。
【請求項３０】
信号プロセッサにより実行された際に当該信号プロセッサに請求項１〜２２及び２６〜２８のいずれか１項に記載の方法を実行させる命令が記録されたコンピュータで読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＭオーディオ信号に可聴の透明かつ可逆的な電子透かしを挿入する技術に関し、特にストリーム伝送技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、オーディオ用のいくつかの可逆的電子透かし方式が提案されてきた。ただし、数値解析の意味でしばしば可逆性が検証されているが、オリジナルＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルスコード変調）信号の再構成が無損失とは言えない、すなわちアルゴリズムの中に不可避的に存在する量子化におけるビット毎の正確性が担保されていない。真に無損失と思われる２つのアルゴリズムは、特許文献１として公表されたM.Van Der Veen, A.Bruekers, A.Van Leest, S.Cavinによる『デジタル信号の可逆的電子透かし』と、特許文献２として公表されたP.Craven, M.Lawによる『無損失埋め込みデータ』である。
【０００３】
特許文献１は、オーディオのヒストグラムを処理することによる、デジタル信号の可逆的電子透かし付け方法を開示している。１つの方法によれば、オリジナル１６ビットＰＣＭオーディオ信号にＳ字状のゲイン関数Ｃを適用した後、１５ビットに再量子化して、最下位ビット（Least Significant Bit：ＬＳＢ）の位置に１ビットホールを残す。このＬＳＢホールに所望の電子透かしデータと、オーバーヘッドと、再構成データとを含むデータを挿入することにより、対応するデコーダが、電子透かし付けプロセスを反転させ、かつオリジナルオーディオの正確なレプリカを回復することができるようにする。
【０００４】
Ｓ字状のゲイン関数は、１よりも小さく０に近いゲインを有し、オーディオ信号のレンジを自身へマッピングする。したがって、当該ゲイン関数は、フルスケールの近くで１よりも小さいゲインを有する。関数Ｃのゲインが２よりも小さい信号値の任意のレンジにわたって再構成データが必要である。なぜなら、関数Ｃが当該レンジ内にある１６ビット値を、より少ない別個の１５ビット値へマッピングするからである。関数Ｃのゲインが１より大きいところでも、サンプル当たり１ビットよりも少ない再構成データが必要であり、１よりも小さいところでは、１ビットよりも多い再構成データが必要である。オーディオ信号値のＰＤＦ（Probability Density Function：確率密度関数）が平坦ではなく、Ｓ字状の関数Ｃが１よりも大きいゲインを持つところでは信号値が小さく、関数Ｃが１よりも小さいゲインを持つところでは信号値が大きいことが通例であるので、この方式はうまく作動する。このように、平均すれば、所要の再構成データはサンプル当たり１ビットよりも少なく（通常はずっと少なく）、オーバーヘッド及び電子透かしのための十分なスペースがＬＳＢホールの中に確保される。
【０００５】
この方法は大量の電子透かしデータを埋め込むのに有効ではあるが、透明度が所望の値よりも小さい等の多くの難点がある。電子透かしデータは信号の中に付加されるものであり、そのパターンが可聴であり得て、信号改変は、耳が敏感でない周波数領域と同様に、耳が最も敏感である周波数領域にて、ちょうど騒々しい。この方法は、電子透かし容量を低減する代わりにノイズが低減されるという柔軟性をも提供しない。
【０００６】
特許文献２は、線形なゲインと、信号ピークがクリッピングされる際に再構成データを生成するクリッピングユニットとの組み合わせとして、Ｓ字状のゲイン関数がどのように実装され得るかを開示している。また、特許文献２は、当該方式との関連で、クリッピングユニットにより生成される再構成データの量を低減するように信号のＰＤＦを改変するべく、個別の無損失フィルタリングがいかに有利に用いられ得るかを開示している。それにもかかわらず、オーディオ信号と非相関であり、かつ好ましくはスペクトル的にシェーピングされた、低くかつ一定のノイズフロアというオーディオ愛好家の理想が特許文献１の方法又は特許文献２の方法のいずれかを用いていかに達成され得るかを理解することは、困難である。
【０００７】
非特許文献１には、透明な損失の有る電子透かし方式が記載されている。サンプル当たりｎ個のバイナリビットからなる電子透かしデータがランダム化された後、ノイズシェーピングされた（１６−ｎ）ビット量子化器への負のディザとして用いられる。これは、オーディオのｎビットのＬＳＢを棄て、これをランダム化された電子透かしに置き換えることで、単なるビット置換に比べてオーディオへの悪影響がかなり小さくなるという、実用上の効果をもたらす。より複雑な量子化方式とともに、ｎを１／２の奇数倍とする２つのステレオチャネルの共同の量子化が記載されている。
【０００８】
いまやオーディオ素材のストリーミングに非常な人気があり、デコーダは、エンコードされたアイテム又は『トラック』の開始を見ないでデコードを開始できなければならない、という技術的な要請が生じている。経済的にエンコードされたストリームを無損失で再構成するという文脈において、この要請は、後に明らかとなるように重要な技術的ハードルになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００４／０６６２７２号
【特許文献２】国際公開第２０１３／０６１０６２号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】M.Gerzon, P.Craven,"A High Rate Buried Data Channel for Audio CD", preprint 3551, the 94th AES Berlin Convention 1993.
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、エンコードされたストリームの途中からデコードを開始するという従来技術システムの性能を保持しつつ、本発明の特徴を有しない標準『遺産』ＰＣＭデコード装置で聴取したときに特許文献１に比べて透明度が改善された、無損失電子透かし付けプロセスを提供することにある。この目的は、導入される量子化誤差の量を低減し、誤差をスペクトル的にシェーピングし、かつオリジナルオーディオからの信号変更の相関を完全になくすことで、誤差を付加的ノイズに似せることにより達成される。電子透かしの変更の場合にも注意が払われる。
【００１２】
後に詳細に説明するように、本発明に係るエンコーダは、オリジナルＰＣＭ信号を、各回にそれぞれ量子化グリッドに従って量子化するように２回にわたって量子化する。元々ＰＣＭ信号が既に量子化されているので、３つの量子化グリッドを考慮すべきである。すなわち、第１はオリジナルＰＣＭ信号の量子化グリッドであり、第２は電子透かし付けされた信号の量子化グリッドであり、第３は中間信号の量子化グリッドである。
【００１３】
通例、電子透かし付けされた信号は、オリジナル信号と同じビット深度を持つＰＣＭ信号として提供されるが、このことは第１及び第２の量子化グリッドが同じであることを必ずしも意味しない。一般に、信号の量子化グリッドは、ＰＣＭ表示の中のビットのあり得る全ての組み合わせを２進数と解釈することにより得られる値の集合ではない。このような値の集合の粗い部分集合のみをもたらすように制約された信号が考えられる。逆に、当該集合の中の値から、量子化ステップサイズの整数倍でない量だけオフセットされた値を持つ信号も考えられる。信号の送信側と受信側とがオフセットに関する同期された知識を持つ場合、例えば両者に共通のデータから、又は両者に知られた擬似ランダムシーケンス生成器からオフセットが生成される場合には、オフセットが１サンプル毎に変化し得る。
【００１４】
これらの事情は、サンプル値が多次元グリッドの格子点上に位置する多次元ベクトルである、単一チャネル信号とマルチチャネル信号との双方に当てはまる。ベクトル問題における他の関心事は、ｎ次元グリッドが単純な矩形、立方体又は超立方体のグリッドでよく、換言すればｎ個の１次元グリッドの直積でよいということ、あるいは、例えばある制約からの帰結として、ｎ個のチャネルの各最下位ビットの排他的ＯＲがゼロであることが更に一般的であり得る、ということである。ＰＣＭチャネルを自身の量子化グリッドを持つ容器として見ることができ、チャネルを通じて伝送されるＰＣＭ信号の量子化グリッドはより粗いグリッドであり得る。このように、ビット深度の知識から、ＰＣＭ信号の量子化グリッドを単純に推論することはできない。
【００１５】
通例、量子化は情報を棄てるプロセスであると考えられるが、既に量子化された信号がオリジナルの量子化グリッドよりも粗くない量子化グリッドに従って再量子化される場合には、この考えは必ずしも事実ではない。ここでは、「量子化」という用語を、情報が失われるか否かによらず、信号値を量子化グリッド上の近傍値へマッピングすること、という意味で用いる。
【００１６】
「ノイズ」又は「信号対ノイズ比」と言うとき、電子透かし付けされた信号が標準ＰＣＭ装置で再生される際に聴取されるノイズを考えるものとする。電子透かし付けされた信号が本発明により無損失でデコードされる場合には、電子透かし付けによってノイズが付加されないことは、もちろんである。
【００１７】
第１の観点によれば、本発明は、オリジナル又は「第１の」オーディオ信号に無損失で電子透かし付けをして、電子透かし付けされた「第２の」オーディオ信号を生成する方法を提供する。ここに、両信号は、パルスコード変調された「ＰＣＭ」信号であり、かつそれぞれ「第１の」又は「第２の」量子化グリッドに従って量子化されている。この方法は、
第１のオーディオ信号を第１の量子化グリッドの上に量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
第１の量子化グリッドよりも粗い第３の量子化グリッドを決定するステップと、
第３の量子化グリッドの上にあるサンプル値を有する第３のオーディオ信号を供給するために第１のオーディオ信号に量子化マッピングを適用するステップと、
量子化マッピングにより第１の量子化グリッドの多値が第３のオーディオ信号の値にマッピングされる場合に、多値のうちのいずれが第１のオーディオ信号の値であるかを示す再構成データである第１のデータを生成するステップと、
第２のデータを生成するように第１のデータを電子透かしデータと組み合わせるステップと、
第１及び第３の量子化グリッドと異なる第２の量子化グリッドを第２のデータに応じて決定するステップと、
第２のオーディオ信号の以前のサンプルに応じて第２の量子化グリッドに従って第３のオーディオ信号を量子化することにより第２のオーディオ信号のサンプルを生成するステップとを備える。
【００１８】
最も基本的な形にて、「受け取る」、「決定する」、「適用する」、「生成する」という上記最初の４ステップは、特許文献１に記載された従来技術プロセスの動作と同じである。「量子化マッピング」は、オリジナル信号を、一般に第１の量子化グリッドよりも粗い第３の量子化グリッドの上の「第３の」オーディオ信号へ量子化する。その結果、信号分解能の損失が生じるので、引き続き第１のオーディオ信号を無損失で回復するためには、付加的な再構成データが必要になる。この再構成データは、量子化マッピングを適用するプロセスで生成される「第１の」データである。
【００１９】
第２のオーディオ信号はＰＣＭ信号であるとして提示されているが、上述のように、ＰＣＭ信号は、それを格納するＰＣＭチャネルの量子化グリッドよりも粗い量子化グリッドを持ち得る。仮に第２の量子化グリッドが固定されている場合、これは当該チャネルに関して量子化グリッドのいくつかの点が無いことを意味する。これは、変化する第２の量子化グリッドに従って第３のオーディオ信号を量子化する機会を提供し、本発明によれば、第２の量子化グリッドは「第２の」データに応じて決定される。ここで、第２のデータは、電子透かしと、上述した「第１の」再構成データとの双方からなる。このようにして、第２のデータは電子透かし付けされた信号の中への「埋め込み」がなされ、次のデコーダは、チャネルの量子化グリッドのいずれの点がもたらされたかを調べることにより、埋め込まれたデータを回復することができる。
【００２０】
仮に量子化マッピングが大信号ゲイン１を持つならば、埋め込まれ、かつその後に回復され得る「第２の」データの最大量は「第１の」再構成データの量と同じになるので、電子透かしを伝達する機会が失われる。しかしながら、通常動作によれば、量子化マッピングは、最もありふれた信号値をカバーする信号レンジにわたって、１よりも大きいゲインを提供するように構成される。これにより必要な再構成データの量が低減されるので、所望の電子透かしデータと、任意の必要なシステムオーバーヘッドとを第２のデータが担持することが可能になる。
【００２１】
このように、量子化マッピングは一般に非線形である。特許文献１にて言及されるように、量子化マッピングはＳ字状の形状を持ち得る。あるいは、特許文献２にて言及されるように、量子化マッピングは、信号レンジの中央部では１よりも大きいゲインにて線形であり、信号レンジの端近くではオーバーロードを避けるように特別な準備がなされ得る。
【００２２】
量子化マッピングのゲインが１よりも小さい場合に第１のオーディオ信号がある値をとるとき、第２のデータの埋め込み可能な最大値よりも再構成データが一時的に大きくなることがある。超過データは、再構成データをバッファリングすることによって許容され得る。バッファリングは遅延を生じるので、単純なバッファリングの場合には、デコーダがストリームを読み、かつ少し遅れてデコードを開始することが必要になる。これに代えて、埋め込まれた再構成データをデコーダが正しい時刻に受け取るように、エンコーダが第３のオーディオ信号の中に遅延を挿入してもよい。
【００２３】
スペクトル的なシェーピングを提供し、かつ結果として生じる量子化ノイズの知覚的な重大性を低減するために、第３の量子化グリッドから第２の量子化グリッドへの量子化は、第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて実行される。この技術は広く他の文脈でも用いられるが、ストリーム化されたオーディオの文脈で無損失の再構成が要求され得る場合に当該技術を用いることは、自明ではない。なぜなら、以前のサンプルへの依存が、ストリームの途中から再構成を開始することを困難に又は不可能にし得るからである。
【００２４】
あるシステム実施形態では、第３のオーディオ信号及び第２のオーディオ信号のうちの有限な数であるｎ個の以前のサンプルに依存する。デコーダは第２のオーディオ信号を直接に受け取るので、第２のオーディオ信号の以前のサンプルへの依存は、単にｎサンプル期間だけ待つことにより解決される。第３のオーディオ信号の場合にはそうはいかず、好ましい実施形態にて、ｎ個の連続サンプルを有する第３のオーディオ信号の部分に関する初期化データを第２のデータの中に含ませることにより、エンコーダが「リスタート点」からのデコードをサポートする。
【００２５】
単刀直入に言えば、リスタート補助データは、第３のオーディオ信号のｎ個の以前のサンプルのバイナリ表現からなるが、オーディオ分解能が１６ビットのシステムならば、ストリーム中のデコードを開始すべき箇所の各々にて各オーディオチャネルに少なくともｎ×１６ビットの「リスタート補助データ」が必要になる。この要請は、適切なノイズシェーピングフィルタを仮定したうえで、第３のオーディオ信号と第２のオーディオ信号との間の違いに厳密な境界が置かれ得ることに注意することによって、かなり大幅に低減され得る。このように、第２のオーディオ信号のサンプルに関する知識が与えられれば、第３のオーディオ信号の対応するサンプルは、そのビットの選択を定義する情報から完全に再構成され得る。
【００２６】
したがって、他の好ましい実施形態によれば、エンコーダは、第３のオーディオ信号のビットの、例えば８ビットよりも少ない選択のみに関する初期化データを提供する。したがって、特定のリスタート点に関する第３のオーディオ信号の合計ビット数は、当該部分における連続サンプル数ｎの、チャネル数倍の、８倍の、チャネル数倍を超えない。
【００２７】
第１及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は、サンプル毎に変化することが好ましい。もしそうでなければ、両グリッドが固定された関係を保つので、第３の量子化グリッドに合わせた量子化マッピングは、量子化歪みを避けるためにディザの導入を必要とするが、ディザがノイズペナルティを生じる。
【００２８】
好ましい実施形態によれば、量子化マッピングにより導入された量子化誤差が第１のオーディオ信号との相関を有しないことを保証するため、第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて変化させられる。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、第１のオーディオ信号はマルチチャネルであり、かつ、第２及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されない。公知の量子化方法を用いることで、信号再量子化により生じた付加的ノイズは、各チャネルの独立した量子化の場合に比べて低減され得る。
【００３０】
大信号挙動がオリジナル信号と厳密に一致する電子透かし付けされた信号の提供と同様に、本発明は、信号改変と、特に周波数応答を調整するためのフィルタリングとを含む。無損失フィルタは、従来技術、例えば国際公開第９６／３７０４８号から公知である。ところが、無損失フィルタは処理される信号と同じビット深度への量子化を不可避的に必要とし、「遺産」装置で再生される場合のノイズが不可避的に増加する。本発明は、増加するノイズを最小化するために、より細かい量子化を用いるフィルタを可能にする。
【００３１】
このように、ある実施形態によれば、量子化マッピングは、出力が第１の量子化グリッドよりも細かく量子化されるフィルタによって先行される。好ましい実施形態では、フィルタが、フォワード信号経路に調整値を加算するサイドチェーンとして構成され、当該調整値は、当該フィルタの入力及び出力の以前のサンプルの線形又は非線形な決定関数である。そのような加算は、調整値がフォワード信号経路よりも細かく量子化される場合でも、無損失で反転され得る。細かい量子化は、フィルタリングから生じる付加的ノイズを低減する。
【００３２】
第２の観点によれば、本発明は、第２のオーディオ信号の一部から第１のオーディオ信号と電子透かしデータとを取り出す方法を提供する。ここに、第１及び第２のオーディオ信号はパルスコード変調された「ＰＣＭ」信号であって、第２のオーディオ信号は無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号であり、かつ、第１のオーディオ信号は第１の量子化グリッドの上にあるサンプルを持つ。この方法は、
第３の量子化グリッドを決定するステップと、
第２のオーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
第２のオーディオ信号から、第１のオーディオ信号を取り出すために使用される再構成データである第１のデータと、電子透かしデータとを取り出すステップと、
第３のオーディオ信号のサンプルを生成するステップであって、第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて第２のオーディオ信号のサンプルを量子化することにより、第３の量子化グリッドに従って量子化された、第３のオーディオ信号のサンプルが生成されるステップと、
マッピングされた信号を供給するために第１のデータに応じて第３のオーディオ信号に量子化マッピングを適用するステップと、
マッピングされた信号に応じて第１のオーディオ信号を供給するステップとを備える。
【００３３】
典型例として、第１のオーディオ信号は、エンコーダに与えられたオリジナルＰＣＭオーディオ信号の一部の無損失のレプリカであり、かつ、第２のオーディオ信号は、オリジナルＰＣＭオーディオ信号の電子透かし付けされたバージョンである。両信号は量子化されたサンプルを持ち、第１のオーディオ信号は第１の量子化グリッドの上にあるサンプルを持つ。一般に、第３の量子化グリッドは、第１の量子化グリッドよりも粗いグリッドが選択される。この特徴は、一般に、第３のオーディオ信号が第１のオーディオ信号のみからのオーディオ情報を持つように、第３のオーディオ信号が電子透かしから独立したものであるべき場合に必要である。粗い分解能はオリジナルオーディオ情報のいくらかが消失することを意味するが、この情報は、『再構成データ』として公知でもある第１のデータの中に担持される。量子化マッピングを適用するステップにて、第１のデータの中の再構成情報は、粗く量子化された第３のオーディオ信号と組み合わされる結果、マッピングされた信号は完全な分解能を持つ。
【００３４】
単刀直入に言えば、マッピングされた信号は、第１のオーディオ信号と等しい。この場合、「供給する」方法ステップは、内容の無い動作となる。しかしながら、ある実施形態では、後述するように調整サンプルを追加するような他の機能を供給ステップが導入してもよい。
【００３５】
第１及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は、サンプル毎に変化することが好ましい。もしそうでなければ、両グリッドが固定された関係を保つので、デコード方法が無損失であるべきなら、対応するエンコーダ中の対応する２つのグリッドもまた固定された関係になければならない。したがって、対応するエンコーダにおける量子化マッピングは、量子化歪みを避けるためにディザの導入を必要とするが、電子透かし付けされた信号が標準ＰＣＭ装置で再生される場合にはディザがノイズペナルティを生じる。
【００３６】
好ましい実施形態によれば、第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される。上記と同様に、この要請は、対応するエンコーダにて量子化マッピングにより導入された量子化誤差が第１のオーディオ信号との相関を有しないことを保証するために必要である。
【００３７】
好ましい実施形態によれば、第１、第２及び第３のオーディオ信号はマルチチャネルであり、かつ、第２及び第３の量子化グリッドのうちの少なくとも一方は各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されない。重ねて、上記と同様の議論により、公知の量子化方法を用いることで、対応するエンコーダにて信号再量子化により生じた付加的ノイズは、各チャネルの独立した量子化の場合に比べて低減され得る。
【００３８】
ある実施形態によれば、第１のオーディオ信号は量子化マッピングにより直接に生成され、第１のオーディオ信号と、マッピングされた信号とは等しい。しかしながら、改変された第１のオーディオ信号に由来した電子透かし付けされた信号から、無損失の再構成を提供するためには、第２の観点による方法は、
第１の量子化グリッドよりも細かい第４の量子化グリッドを決定するステップと、
第１のオーディオ信号とマッピングされた信号とのうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて、第４の量子化グリッドの上にある値を持つ調整サンプルを計算するステップと、
マッピングされた信号に調整サンプルを加えるステップとを更に備えてもよい。
【００３９】
そのような実施形態は、対応する調整サンプルを第１のオーディオ信号から差し引くことによりフィルタの機能を提供するエンコーダを用いてエンコードされた、電子透かし付けされた信号の利用を可能にする。上述したように、これにより、電子透かし付けされた信号は、単なるＰＣＭ信号として解釈された場合に、オリジナルの「第１の」オーディオ信号とは異なる周波数応答を有し、かつ個別の無損失フィルタを用いて周波数応答の改変が実行された場合よりもノイズの低減が可能になる。無損失のデコード方法のためには、後述するように、量子化マッピングに従って調整値も連絡される必要がある。
【００４０】
好ましい実施形態によれば、第２の観点のデコード方法は、
第２のオーディオ信号から初期化データを取り出すステップと、
初期化データを用いて、第３のオーディオ信号の連続サンプルからビットの選択を決定するステップとを更に備える。
【００４１】
この特徴は、ストリームの初めからではなく、「リスタート点」からのデコードに関する。上述したように、一旦連続サンプルの各々の中のビットの選択が決定されれば、第３のオーディオ信号の連続サンプルは、完全に再構成され得る。第２のオーディオ信号のサンプルは直接に受け取られるので、これにより、エンコーダにおける対応するフィルタの動作を正確に模倣するように、デコーダにおけるノイズシェーピング又は他のフィルタを可能にするのに十分な初期化データが提供される。当該初期化データは、他の箇所でも説明したように、デコーダがその時点以降の第３のオーディオ信号を決定するのに十分である。
【００４２】
システムは、第３のオーディオ信号を決定するために受け取られた初期化データが、第３のオーディオ信号の値の数の、チャネル数倍の、ビット数倍である８倍を超えないように、構成されることが好ましい。これは、ストリームオーバーヘッドを最小化し、かつ、上述したように、適切なノイズシェーピングフィルタを用い、かつ第３のオーディオ信号と第２のオーディオ信号との間の違いに厳密な境界を予定することによって容易になる。
【００４３】
第３の観点によれば、本発明は、第１の観点の方法により生成された、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号である第２のオーディオ信号の中の電子透かしを変更する方法をも提供する。この変更は、計算処理上はコスト高になるような、オリジナル信号の完全な回復をしたり、再エンコードをしたりすることなく達成される。
【００４４】
第３の観点の方法は、
第２のオーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
埋め込まれた電子透かしデータを有する第２のデータを第２のオーディオ信号から取り出すステップと、
第２及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて第２のオーディオ信号を量子化することにより、第３の量子化グリッドに従って量子化された、第３のオーディオ信号のサンプルを生成するステップと、
第２のデータの中の埋め込まれた電子透かしデータを変更することにより第４のデータを生成するステップと、
第４のデータに応じた第４の量子化グリッドを決定するステップと、
第３のオーディオ信号を第４のオーディオ信号へ量子化するステップであって、第４及び第３のオーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて第４の量子化グリッドの上で第３のオーディオ信号が第４のオーディオ信号へ量子化されるステップと備える。
【００４５】
第３の観点の方法ステップは、第２の観点の最初の数ステップと、第１の観点の最後の数ステップとに実質的に対応するものと、理解されるであろう。
【００４６】
第１及び第２の観点の好ましい実施形態との適合性を確保するため、第３の量子化グリッドは、サンプリング時毎に変化することが好ましい。同様に、第３の量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定・選択されることが好ましい。
【００４７】
第２、第３及び第４のオーディオ信号がマルチチャネルである応用例では、第２、第３及び第４の量子化グリッドのうちの少なくとも１つは、各チャネルの上の独立した量子化グリッドの直積として形成されないことが好ましい。これは、同様の好ましい特性を有するエンコーダ及びデコーダとの適合性のためである。
【００４８】
第４の観点によれば、本発明は、第１の観点の方法を用いてＰＣＭオーディオ信号に無損失で電子透かし付けをするためのエンコーダを提供する。また、本発明によれば、第３の観点の方法を用いて電子透かしを変更するための電子透かし変更器も提供される。
【００４９】
第５の観点によれば、本発明は、第２の観点の方法を用いて、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号の一部から、ＰＣＭオーディオ信号と電子透かしデータとを取り出すためのデコーダを提供する。
【００５０】
第６の観点によれば、本発明は、第５の観点によるデコーダと組み合わされた、第４の観点によるエンコーダを備えたコーデックを提供する。
【００５１】
第７の観点によれば、本発明は、第１の観点の方法を用いて無損失で電子透かし付けされたＰＣＭオーディオ信号を備えたデータキャリアを提供する。
【００５２】
第８の観点によれば、コンピュータプログラム製品は、信号プロセッサにより実行された際に当該信号プロセッサに第１〜第３の観点のうちのいずれか１つの方法を実行させる命令を備える。
【００５３】
第３の観点による方法は、第１の観点の方法により生成された無損失で電子透かし付けされたＰＣＭオーディオを変更するのに有利に用いられ得るけれども、任意の適切な無損失で電子透かし付けされたＰＣＭオーディオを変更するという、独立した効用をも有し得る。重ねて、この変更は、計算処理上はコスト高になるような、オリジナル信号の完全な回復をしたり、再エンコードをしたりすることなく達成される。
【００５４】
したがって、第９の観点によれば、本発明は、無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号である入力オーディオ信号の中の電子透かしを変更する方法を提供する。この方法は、
入力オーディオ信号を量子化されたサンプルとして受け取るステップと、
埋め込まれた電子透かしデータを有する入力データを入力オーディオ信号から取り出すステップと、
中間オーディオ信号のサンプルを生成するステップであって、入力オーディオ信号及び中間オーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて入力オーディオ信号を量子化することにより、中間量子化グリッドに従って量子化された、中間オーディオ信号のサンプルが生成されるステップと、
入力データの中の埋め込まれた電子透かしデータを変更することにより出力データを生成するステップと、
出力データに応じた出力量子化グリッドを決定するステップと、
中間オーディオ信号を出力オーディオ信号へ量子化するステップであって、出力オーディオ信号及び中間オーディオ信号のうちの少なくとも一方の以前のサンプルに応じて出力量子化グリッドの上で中間オーディオ信号が出力オーディオ信号へ量子化されるステップと備える。
【００５５】
ある実施形態によれば、中間量子化グリッドは、サンプリング時毎に変化する。
【００５６】
ある実施形態によれば、中間量子化グリッドは、擬似ランダムシーケンス生成器の出力に応じて決定される。
【００５７】
他の観点によれば、本発明は、第９の観点の方法を用いて電子透かしを変更するための電子透かし変更器を提供する。また、本発明は、信号プロセッサにより実行された際に当該信号プロセッサに第９の観点の方法を実行させる命令を備えたコンピュータプログラム製品を提供する。
【００５８】
本発明は、ＰＣＭオーディオ信号を無損失かつ電子透かし付きでエンコードしかつデコードし、また無損失で電子透かし付けされたＰＣＭ信号の中の電子透かしを変更する種々の方法及び装置を提供するものと評価される。
【００５９】
他の変形及び改良は、本開示に照らせば当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係るエンコーダの信号流れ図である。
【図１Ｂ】図１Ａのエンコーダに対応するデコーダの信号流れ図である。
【図２】２チャネル信号の場合の図１Ｂ中の量子化器２１１の動作の詳細図である。
【図３】２チャネル信号の場合の図１Ａ中の量子化器１１２の動作の詳細図である。
【図４】２チャネル信号の場合の図１Ｂ中の量子化器２１２の動作の詳細図である。
【図５Ａ】２チャネル信号の場合の図１Ａ中の量子化器１１１のベロニ領域（Veroni region）のグラフを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのベロニ領域の拡大グラフを示す図である。
【図６】本発明に係る電子透かし付けされたＰＣＭオーディオのストリームを、２つのリスタート点と、当該２つのリスタート点の各々の前にエンコードされたリスタート補助データとともに示す図である。
【図７】リスタート点の直後に用いられる、図１Ｂのデコーダの一部に関する変形例の構成図である。
【図８Ａ】ＰＣＭオーディオ信号がいかに改変されるかを、当該信号に従った以前のサンプル値のより細かい量子化機能を追加することによって示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａの信号改変が無損失で反転されるように、図１Ｂのデコーダの後半ステージがいかに改変されるかを示す図である。
【図９】図８Ａに示された無損失の再構成を初期化するために必要なリスタート情報の受け取りを保留しつつ、オリジナル信号の損失の有る再構成を一時的に供給するために、図８Ｂに示されたデコーダの部分がいかに改変されるかを示す図である。
【図１０】本発明に係る電子透かし付けされたストリームから電子透かしデータがいかにして抽出され、かつオーディオ信号の完全なデコード及び再エンコードなしに当該ストリームがいかにして代替データで電子透かし付けされるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本発明の実例を、以下の添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００６２】
『負のディザ』として知られたプロセスによれば、信号にランダム偏差が加算され、その結果の値が量子化された後、同偏差が減算される。非特許文献１に言及されているように、負のディザは、量子化誤差をノイズのように、かつ量子化された信号から独立したものとすることにより、量子化の透明度を増加するものとして公知である。
【００６３】
非特許文献１にて指摘されるように、本当の負のディザは、連続分布から引き出されるべきである。本実施形態では、乗算器の入力として用いられる負のディザが付けられた信号のワード幅を制御するように、偏差が有限数のビットを持つことが必要である。ここでの目的にとっては、８ビットのランダム偏差が適切である。任意の量子化偽信号を約１６ビットレベルから約２４ビットレベルへと引き下げる一方、３２ビットワード中の１６ビットオーディオの大きい余裕を可能にするからである。
【００６４】
一般に、減算の前に量子化値が量子化格子の上に位置するように、格子量子化器が用いられる。量子化の前に減算が、その後に加算がそれぞれ来る場合もある。この場合、その結果の値は、ランダム偏差により与えられたオフセットを量子化格子にプラスした位置にある。これは、全体動作がランダム化されたグリッドに従った量子化の１つであるという、代替の見通しを負のディザにもたらす。
【００６５】
『量子化オフセット』という用語は、量子化を定義する格子からのグリッドのオフセットを表すものとして用いられる。通常は擬似ランダムシーケンス生成器により生成されるが、時折ある改変がなされ、時折他の手段により生成される、オーディオ信号のサンプル毎に変化する量子化オフセットがしばしば考慮される。
【００６６】
『量子化グリッド』という用語は、量子化格子とオフセットとの組み合わせである、量子化器が出力し得る点の集合を意味するものとして用いられる。量子化オフセットがサンプル毎に変化すれば、量子化グリッドもまたサンプル毎に変化する。
【００６７】
擬似ランダム数生成器の使用について言及するとき、その出力がエンコーダとデコーダとの間で一致することが要求される。このことは、電子透かしと一緒に伝達されるべきオーバーヘッドの中にサンプル数データを含めることにより達成され得る。トラックの途中からデコーダが動作を開始するとき、デコーダは、擬似ランダムシーケンスの中の正確な位置を探すためにサンプル数データを使用することができる。その結果、デコーダの擬似ランダム数生成器の以後の出力は、エンコーダの中で使用されるものと一致する。
【００６８】
以下、２チャネルの１６ビットＰＣＭオーディオを処理する実施形態を参照しつつ、本発明を説明する。しかしながら、１６という数に特別な意味はなく、当業者ならば他のビット深度又は他の量子化方式に本開示を適用することに困難はないであろう。非特許文献１を熟知した人であれば、１チャネル又は多チャネルへの一般化にも困難を感じないであろう。
【００６９】
電子透かし付け器への入力は、２?１６の任意の整数倍からなる格子｛２−１６ｋ｝，ｋ∈Ｚの上で各チャネル上のサンプルが量子化された、ＣＤのようなソースに由来し得る。しかしながら、当該格子が負のディザプロセスによって生成され、かつ電子透かし付け器にとって公知でありかつ電子透かし回復器又はデコーダの中にプログラムされた擬似ランダム量子化オフセットを有するという可能性は残されている。したがって、「第１の量子化オフセット」を有する、電子透かし付け器への入力と、後の回復器からの出力とについて述べる。ＣＤの場合、当該オフセットは全サンプルについてゼロである。一方、負のディザプロセスによってオーディオが提供される場合、当該オフセットは合意された擬似ランダムシーケンスによって与えられる。
【００７０】
本電子透かし付け器は、ｇ−１（ここにｇ＜１）のゲインをオーディオに適用する点で特許文献２に従い、かつ、（クリップユニット１３３と、その逆の動作をするアンクリップユニット２３３とを用いて）結果のオーディオをソフトクリップすることにより任意の結果のオーバーロードに対処する。ゲインとクリップとの組み合わせは、特許文献１のＳ字状のゲイン関数に対応する。
【００７１】
図１Ａ及び図１Ｂを参照しつつ本発明を説明する。２チャネル・１６ビットＰＣＭオーディオ信号は複数のサンプルからなり、各サンプルは２次元ベクトルであり、各ベクトルの成分は１６ビットに量子化されているものとする。図１Ａによれば、量子化オフセットＯ１を有する格子に従って量子化された信号１０１が、エンコーダに与えられる。ＰＣＭ信号のサンプル値は、ゲインｇ（ここにｇ＜１）による除算１３１がなされた後、より粗い量子化格子に従った量子化１１１がなされて中間信号１０３が得られる。当該より粗いグリッドは、両チャネルをともに１５．５ビットレベルに従って量子化する。ここに、量子化格子は、擬似ランダムオフセットＯ３を伴って、｛［２−１６，２−１６］，［２−１６，−２−１６］｝により定義される。したがって、量子化グリッドは、ｊ，ｋ∈Ｚにて、［２−１６（ｊ＋ｋ），２−１６（ｊ−ｋ）］＋Ｏ３である。
【００７２】
ここでクリップユニット１３３は信号を改変しない（レンジの大部分でそうである）ものとすると、信号１０４は、信号１０３のレプリカである。その後、信号１０４は同じ１５．５ビット格子に従って、ただし（電子透かしを有する）データ１４３に応じて選択されたオフセットを伴って再度の量子化１１２がなされて出力信号１０２が得られる。これは、出力信号１０２へのデータ１４３の埋め込みの効果をもたらす。０を埋め込むためのオフセットは［０，０］であり、１を埋め込むためのオフセットは［０，２−１６］であって、データ１４３は、非特許文献１に記載されたのと同様の態様で、２チャネルの各々のＬＳＢからなるパリティの中に含まれる。
【００７３】
図１Ｂに示されるように、対応するデコーダは、エンコーダからのオーディオ出力１０２のレプリカ２０２を受け取る。データ２４３、つまりデータ１４３のレプリカは、サンプル値を調べることで、いずれの量子化オフセットＯ２が用いられたかを決定することにより、回復される。その後、信号２０２は、量子化器２１２により導入された量子化誤差が、量子化器１１２により導入された量子化誤差の逆になるように、上記１５．５ビット格子に従い、かつ量子化オフセットＯ３を伴った量子化２１２がなされる。その結果、信号２０４は、信号１０４のレプリカとなる。アンクリップユニット２３３はクリップユニット１３３の逆であるので、信号２０３は信号１０３のレプリカである。この信号は、ｇの乗算２３１がなされ、１６ビット格子に従い、かつ量子化オフセットＯ１を伴った量子化２１１がなされる。量子化器２１１は、図２を参照して後述するように、その入力に対して最も近い量子化値を常に出力するとは限らない。当該量子化器は、いずれかのチャネル上でその出力を±２−１６だけ調整し得て、無損失動作を達成するべく出力が信号１０１の値のレプリカとなるように構成された、再構成データを取り込む。
【００７４】
エンコーダにおける信号のレプリカとなる入力信号をデコーダが受け取り、したがって始動時の適切な初期化に応じて両者の出力もまた一致するように、フィルタ１２１，２２１，１２２，２２２もまた設けられている。それらの効果は、量子化器により導入された量子化誤差をシェーピングすることであって、その結果、低減された可聴性と、したがって増加した電子透かしの透明度とのために、電子透かし付けされた信号１０２中の量子化誤差の全体がスペクトル的にシェーピングされる。それらのフィルタは、非特許文献１の図７に示されるように、ホワイト量子化器ノイズを全ポール伝達関数でシェーピングする。４４．１ｋＨｚで動作する妥当なフィルタＧ（ｚ）は、
Ｇ（ｚ）＝１＋１．２０９７ｚ−１＋０．２５７８ｚ−２＋０．１７４２ｚ−３
＋０．０１９２ｚ−４−０．２３９２ｚ−５
で表される。参考までに、１／Ｇ（ｚ）のインパルス応答の絶対値の合計は、２７よりも小さい。
【００７５】
１５．５ビット量子化は、エンコーダ入力信号の１６ビット量子化よりも粗い。したがって、ｇ＜１であっても時折、信号１０３の同じ値に量子化する量子化器１１１への多値の入力値があり得る。これが生じたとき、（信号１０５、すなわち量子化器１１１により導入された量子化器誤差の測定バージョンを監視する）多義性レゾルバ１１３が、複数の入力値のうちのいずれが実際に与えられたかを示すデータ１４１を出力する。オーバーヘッドのフォーマットと並行して、この再構成データ１４１は、所望の電子透かしとともにデータ１４３の中へマルチプレクスされる。
【００７６】
これに対応して、デコーダは、データ２４３から再構成データ２４１を抽出して、量子化器１１１への多値の入力値が信号１０３の同じ値を生成し得る場合に、量子化器２１１からの出力の調整に抽出データを用いる。量子化器２１１の詳細例が図２に示されている。図２は、まず入力信号から最も近い値への量子化２１３がなされ、量子化誤差２０５が調整器２１５へ供給されることを示している。量子化誤差２０５は、任意のゲイン値ｇに対して、量子化器１１１へのいくつの入力値が信号１０３を生成し得たかを示すのに十分であるということが分かる。その答えが１よりも大きければ、調整器２１５は、量子化器２１３の出力に加算すべき調整信号２０７を決定するためにデータ２４１を用いる。したがって、この補助データ２４１は、他の量子化値の方が量子化器２１１の入力に近い場合であっても、信号２０１が信号１０１のレプリカであることを保証する。
【００７７】
上記１５．５ビット量子化器の使用は、特許文献１に記載された１５ビット量子化器に比べて動作を複雑にする。しかしながら、１５ビット量子化器を使用した場合に比べて電子透かし付けによる付加的ノイズが半分になり、電子透かし付け器がより透明になることを意味するので、１５．５ビット量子化器の使用は有用である。例えば、４サンプルを同時に量子化し、４チャネルの各々の１サンプルを量子化し、又は２チャネルの各々の２連続サンプルを量子化する１５．７５ビット量子化器を用いた他のプロセスを採用することも可能であり、同様に付加的ノイズが半分になる。しかしながら、本実施形態は２チャネルのみを処理するものであり、連続サンプルをともに量子化する場合には複雑さが増すことになる。
【００７８】
図３は、１５．５ビット量子化器１１２の例を示している。囲み３０１は、２チャネルの入力を持ち、かつ要素３０４〜３０７により各チャネルの和の半分と、差の半分とを生成する１５．５ビット格子量子化器を実現する。その後、１６ビット量子化器３０８及び３０９が両チャネルを量子化し、更なる加算と減算とにより出力が形成される。囲み３０１のあり得る出力は、各々のＬＳＢがともに０であるか、又はともに１である１対の整数である。
【００７９】
囲み３０１は、当該囲み３０１の前段にて１つのチャネルからデータ１４３の（０であり、又は２−１６の重みを持つ）１ビットを減算３０２し、かつ、当該囲みの後段にて当該１ビットの加え戻し３０３を行うことにより、囲み１１２に拡張される。当該ビットが０であるならば、量子化器１１２は、格子量子化グリッドに従い、かつオフセット［０，０］で量子化する。当該ビットが１であるならば、量子化器１１２は、格子グリッドに従い、かつオフセット［０，２−１６］で量子化する。後者の場合、一方のチャネルのＬＳＢは０であり、他方のチャネルのＬＳＢは１である。
【００８０】
図１Ｂに戻って、データ２４３は、１５．５ビット量子化にていずれのオフセットが使用されたかを決定するために、２チャネルからの対応するサンプルの１対のＬＳＢのパリティを調べることにより、生成される。両チャネルが同じＬＳＢを有するならばデータ２４３の中に０が生成され、異なるＬＳＢならば１が生成される。
【００８１】
量子化器２１２は、量子化器１１２と同じ分解能で量子化を実行する。図４に示されるように、量子化器２１２は、オフセットＯ３がデータに応じて２つのオフセットの間で選択されるのではなく、擬似ランダムに選択される点を除いて、量子化器１１２と非常に類似している。したがって、囲み３０１が量子化のために使用する一定のグリッドから量子化グリッドＧ３への２Ｄオフセットを生成するために、０と２−１５との間の値を生成する擬似ランダム数生成器（PseudoRandom Number Generator：ＰＲＮＧ）からの２つのサンプルが使用される。このオフセットは、囲み３０１への入力から減算され、また囲み３０１の出力に加算される。
【００８２】
同じ効果を達成する他の方法もある。例えば、ＰＲＮＧ３１２及び３１３の各々の出力が量子化器３０８及び３０９の直前にて減じられ、また直後にて足し戻されることでもよい。しかしながら、それらの方式は、ＰＲＮＧ３１２及び３１３からの値の間のマッピングや、オフセットＯ３の選択の点で異なるので、デコーダ量子化器２１２とエンコーダ量子化器１１１との間で矛盾のない選択がなされることが必要である。
【００８３】
量子化器１１２及び２１２にて用いられる格子量子化器３０８及び３０９が互いに適合している限り、デコーダ量子化器２１２は、量子化器１１２により導入された量子化誤差を除去し、信号１０３のレプリカとなる信号２０３を復元する。しかしながら、適合性は、必ずしも同一であることを意味しない。本実施形態では、Δをステップサイズ２−１６とするとき、Ｑ１１２（ｘ）＝Δ（ceiling（Δ−１ｘ−０．５））であり、かつＱ２１２（ｘ）＝Δ（floor（Δ−１ｘ＋０．５））である。適合性の十分条件は、全てのｘに対して、Ｑ１１２（ｘ）＝−Ｑ２１２（−ｘ）＝Ｑ１１２（ｘ−Δ）＋Δであることである。
【００８４】
オフセットＯ３を伴って１５．５ビットへの量子化を実行する量子化器１１１もまた、擬似ランダム数からオフセットＯ３への同じマッピングを持つように、その構成が量子化器２１２の構成と一致しなければならない。オフセットＯ３の選択は、エンコーダとデコーダとで一致する必要があるので、量子化器２１２における擬似ランダム数生成器は、量子化器１１１における擬似ランダム数生成器と一致するように同期していなければならない。このことは、（サンプル数のような）同期情報をデータ１４３の中に周期的に埋め込むことにより達成され得る。
【００８５】
図５Ａ及び図５Ｂは、重み付けされた誤差、量子化器誤差信号１０５からデータ１４１がいかにして生成されるかを示している。（図面の混乱を避けるため、ノイズシェーピングフィルタ１２１からの出力はゼロであるものとしている）。
【００８６】
図５Ａに示されたグラフによれば、両軸は信号１０１の左右のチャネルであり、水平線及び垂直線からなるグリッドは、（１６ビット格子とオフセットＯ１とにより与えられル）入力に現れ得る許可された量子化値に対応している。
【００８７】
複数の交点のうちの１つは、本例示において示された実際値を表すものとしてラベル付けされている。ｇで割り、量子化器１１１により量子化し、かつｇを掛けた後の信号１０６の値が例示されている。上記した量子化器１１１のベロニ領域は、菱形であって、図５Ａのグラフ上、重みｇを持つように図示されている。信号１０１がｇで割られたうえで量子化されて信号１０６となるので、信号１０１の実際値が当該領域の内部にあることはもちろんである。もし仮に信号１０１の実際値が当該領域の内部にある唯一の値であるならば、対応するデコーダは、信号１０６の値から信号１０１の唯一の実際値を認定することができるであろう。図示の場合、信号１０６の付与値を生成する他のあり得る値が代替値として示されているので、デコーダは、ベロニ領域の内部にある複数の量子化値のうちのいずれを出力すべきかを解決するために、１ビットの付加的な情報１４１を必要とする。
【００８８】
図５Ｂに示されたグラフは、信号１０５＝０を中心として、ベロニ領域を拡大して示している。信号１０５が破線の菱形のうちのいずれかの内部にあるならば、（±ｇだけ１次元で変換される）反対側の破線の菱形の中に信号１０１の他のあり得る値が存在し、多義性レゾルバ１１３は、２つの相対する値のうちのいずれがデコーダにより生成されるべきかを解決するために１ビットの情報をデータ１４１の中へ送出する必要がある。例えば、信号１０５が左の菱形の内部にあるならば０が、右の菱形の内部にあるならば１がそれぞれ送出され得る。同様に、下の菱形の場合には０が、上の菱形の場合には１がそれぞれ送出され得る。これとは違って、信号１０５の値がいずれの破線の菱形の内部にもないならば、それは中央の十字領域の内部にあるはずである。ここでは信号１０１に代替の可能性がないので、いずれのデータも送出の必要がない。量子化器のこの選択のゆえに、２より多い数の値がベロニ領域の内部に存在する可能性がないので、データ１４１は、サンプル当たり高々１ビットを有する。
【００８９】
破線の菱形の各々の幅は２ｇ−１であるので、ｇ＜０．５ならば、破線の菱形は消失し、解決すべき多義性は存在しない。また、ｇ＝１の場合には、十字領域が消失するので、信号１４１のデータレートが常にサンプル当たり１ビットとなる。これは、量子化器１１２のデータ容量の飽和を意味し、オーバーヘッド又は電子透かしのための余分の容量がなくなる。したがって、ｇ＜１であることが要請される。
【００９０】
ある状況下では、破線の領域の計算における不正確が許容される。エンコーダにおける計算がデコーダにて実行される計算と正確に一致しなければならないことは、重要である（さもなければ、エンコーダとデコーダとの動作が相違してしまう）。破線の領域が過小に計算されないこともまた、重要である。さもなければ、デコーダが生成し得ない信号２０１の値が生じてしまう。ただし、破線の領域が正確に要求された大きさよりも若干大きいか否かは、大きい問題ではない。この不正確の帰結は、時折データ１４１が本来不要な１ビットデータを担持し、データ容量をわずかに空費してしまうことである。
【００９１】
（ｇを掛けるデコーダ乗算２３１が不都合に大きいワード幅を生じるか否かという細かい量子化の場合における）信号１０５の計算における小さい誤差は、デコーダが（乗算２３１にて）一致した近似を実行し、かつ最悪の場合の不正確を許容するように両者が破線の菱形のサイズを詰め込む限り、許容され得る。
【００９２】
デコーダにて、量子化器２１３の出力は、エンコーダに与えられたかも知れない、１つのあり得る値である。調整器２１５は、データ２４１からの引き込みを再構成ビットが要求するか否かについての、多義性レゾルバ１１３に従った、対応する決定をなし得る。もしそれが必要であり、かつ量子化誤差２０５に対する反対側の破線の菱形が存在することを当該ビットが示すならば、調整器２１５は、量子化器２１１の出力を信号１０１のレプリカである正確な値に調整するように、調整信号２０７を出力する。いずれの調整も、左又は右のチャネルのいずれかにて、±１ＬＳＢである。
【００９３】
クリップ
ゲイン要素１３１のゆえに、信号１０３が１６ビットオーディオの表現可能レンジを超えることがある。したがって、クリップユニット１３３が設けられ、電子透かし付けされた出力１０２がオーバーロードしないように、当該信号が表現可能レンジに戻される。
【００９４】
大抵の信号レンジについて、クリップユニット１３３は信号の改変を行わない。±フルスケールの近傍にて、クリップユニットは、１よりも小さい信号ゲインを持ち、かつ入力側の多値を出力側の特定の多値へマッピングする。これが生じた場合、クリップユニットは、多値のうちのいずれが実際に与えられたかを特定するクリップ再構成データ１４２を生成する。クリップ再構成データ１４２は、データ１４３を形成するように、再構成データ１４１及び電子透かしと組み合わされる。
【００９５】
アンクリップユニット２３３は、クリップユニットの逆ユニットである。大抵の信号レンジについて、アンクリップユニットは、信号の改変を行わない。±フルスケールの近傍にて、アンクリップユニットは、１よりも小さい信号ゲインを持ち、かつ入力側の特定の多値を出力側の多値へマッピングする。これが生じた場合、アンクリップユニットは、多値のうちのいずれを実際に出力すべきかを選択するクリップ再構成データ２４２を用いる。クリップ再構成データ２４２は、再構成データ１４１及び電子透かしとともにデータ２４３から抽出される。ここでの動作は、特許文献２の例えば図１１にて記載され、説明されたものと同様である。
【００９６】
簡単化のため、本実施形態によれば、１５．５ビット格子の部分集合であり、かつ信号１０４の量子化オフセットを変更しない、（オフセット無しの）１５ビット格子に従って、両信号１０３及び１０４が量子化される。チャネルがクリップ無しの場合には、信号が全く改変を受けずにクリップを通過することが求められる。チャネルがクリップ有りの場合には、他のチャネルを変更することなく同じ量子化オフセットに留まるため、２−１５を乗じることにより信号を変更することが選択される。
【００９７】
このクリッピングによる調整の１５ビット量子化は、共存する他のノイズ源と同様に騒々しく、かつノイズシェーピングされない。より高い透明度を探索する場合、それは許容可能であると思われる。なぜなら、それは、信号の音量が大きい場合にクリッピングの最中にのみ生じるからである。ただし、ソフトクリップに起因した歪みを受ける。更に、後述する実施形態では、信号クリッピングの発生を大幅に低減することができるフィルタリングの採用を説明する。ゲインとクリップとの組み合わせは、特許文献１のＳ字状の伝達関数Ｃを提供する。１ステージで全てを実行するのではなくて、線形なゲインをＳ字状のクリッピング関数と組み合わせることを選択するのはなぜだろうと、不審に思うかも知れない。特に、もし仮にそれが１ステージで実行されれば、付加的な１５ビットノイズ源は導入されないからである。
【００９８】
その答えは、サンプル毎にゲインｇを変更したいと予期しており、多義性レゾルバ１１３及び調整器２１５、特に所要のランダム化された１５．５ビット共通量子化グリッドＧ３の構成が複雑であることが、当該方法により導入されるノイズの不利益よりも重要であると信じていることにある。
【００９９】
初期化
上記したように、信号２０１の無損失の再構成は、フィルタ２２１及び２２２の各々からの出力が、エンコーダにおけるフィルタ１２１及び１２２の各々の出力とそれぞれ一致することを必要とする。デコーダが先行サンプルについて無損失で動作しているならば、この要請は満たされる。エンコーダとデコーダとの双方が、ゼロのような共通の値に初期化された各々のフィルタ状態を持ち得る場合には、エンコードされたトラックの開始時点でも、この要請は満たされる。しかしながら、デコーダの有用な動作は、エンコードされたストリームの途中から開始できる能力をも必要とする。これにより、初めに予想されたよりもトリッキーに、量子化ノイズがスペクトル的にシェーピングされるからである。
【０１００】
本実施形態によれば、図６に例示するように、ストリーム中のいくつかの特定の点が、リスタート点となるようにされる。電子透かし付けされたオーディオ１０２が、そのＬＳＢのＸＯＲであるデータチャネル１４３とともに示されている。４００、４０１及び４０２は、デコーダがオリジナルオーディオの無損失のデコードを開始することができるリスタート点である。リスタート点４００はトラックの開始時点にあり、ここでフィルタ２２１及び２２２が０に初期化され得て、エンコーダにおける同様のリセットと一致する。しかしながら、リスタート点４０１及び４０２はトラックの途中にあるので、埋め込まれたデータ１４３がリスタート補助情報４１１及び４１２を含まなければならない。これらのリスタート補助情報は、リスタート点４０１又は４０２から無損失でデコードをするようにデコーダを起動するべく、フィルタ状態を初期化するために用いられる情報である。
【０１０１】
今やリスタート補助情報４１１は、対応するリスタート点４０１よりも前に埋め込まれているので、リスタート点４０１にてフィルタ状態を初期化するためにデコーダがデータを使用する必要がある時には、デコーダが当該データを既に備えていることが可能である。ある点にて量子化器１１２及びフィルタ１２２に影響を及ぼすように、埋め込まれたデータ１４３を変更することは、この変更後のデータが以後の量子化にも影響を及ぼすことを意味する。もし仮にリスタート補助データ４１１がリスタート点４０１におけるフィルタ１２２の状態に依存するならば、エンコーダが解決すべき完全度が注意を要するものとなる。なぜならば、その状態が以前に埋め込まれたデータに依存するからである。
【０１０２】
幸いにも、フィルタ（Ｇ−１）がＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタである全ポール・ノイズシェーピングの構成は、この完全度を回避することを可能にする。フィルタ１２２の状態は、中間信号１０４の最新値と電子透かし付けされた信号１０２との差である。デコーダは、リスタート点４０１に近付くとき、当該リスタート点に先だって信号２０２へ、すなわち信号１０２のレプリカへアクセスする。したがって、リスタート点４０１の直前のｎ個のサンプルにとって、リスタート情報は中間信号１０４の再構成をさせるのに十分である。ここに、フィルタ１２２の出力は、その入力の以前のｎ個の値の関数である。信号１０４は埋め込まれたデータ１４３に依存しないので、上記完全度は回避される。
【０１０３】
リスタート情報は信号１０４のｎ個のサンプルの完全なコピーを含み得るが、リスタート点がしばしば生じるならば、これは不都合に大量のデータとなり得る。ここで、より少ないリスタート情報で十分となることを可能にする方法を提供する。
【０１０４】
信号１０４と信号１０２とは、ノイズシェーピングされた量子化だけが異なるので、その差は制限されている。この制限は、ノイズシェーピング伝達関数のインパルス応答と、量子化誤差の大きさとから計算が可能である。本実施形態によれば、量子化器２１１は、２−１６ｇ＜２−１６のチャネル上に最大絶対誤差を生成する。また、ノイズシェーピングフィルタ１／Ｇ（ｚ）のインパルス応答の絶対値の合計は、２７よりも小さい。したがって、信号１０４と信号１０２との差は、レンジ（−２７×２−１６，２７×２−１６）にある。更に、任意のサンプルについての信号１０４のＬＳＢは、定義された量子化グリッドＧ３からデコーダに知られる。このように、サンプル当たり６ビットのみのリスタート補助データが必要である（これは全く控えめな制限であって、しばしば、より少なくとも十分である）。
【０１０５】
図７に、フィルタ２２２の起動動作が示されている。通常動作と違って、フィルタ２２２の出力は無視される。より正確に言えば、後述するように、量子化器４３１が１５．５ビット量子化の粗い部分集合に従い、かつオフセットＯ３を伴って信号２０２を量子化することにより、信号２０４を生成する。信号２０４の計算された正確な値については、フィルタ２２２のための正確な入力があり、ｎ個のサンプルの後にフィルタ２２２が正確な状態となり、通常動作に戻ることができる。
【０１０６】
一例として、量子化器４３１は１０ビット格子量子化器であり、オフセットは、２−１６の重みを持つ６ビットのリスタート補助データ４４０と、ＰＲＮＧ３１２（又は他のチャネル用のＰＲＮＧ３１３）の出力との和によって与えられる。ＰＲＮＧ３１２は、１５．５ビット量子化の場合に比べて信号２０４が正確なオフセットＯ３を持ち、かつリスタート補助データが入力信号２０２の近傍の正確な値を選択することを保証する。
【０１０７】
理想を言えば、エンコード側は、信号１０４のビット１１からビット１６までがリスタート補助データとされることを要請する。しかしながら、ＰＲＮＧ値が２−１５まで変動するので、ＰＲＮＧと補助データとの間に１ビットの重なりがある。デコーダはその値を加算するので、エンコーダは、リスタート補助データを生成するために、信号１０４のビット１１からビット１６までのＬＳＢ端からＰＲＮＧ出力のトップビットを差し引かなければならない。フィルタ２２１もまた、同様の態様で初期化され得る。
【０１０８】
フィルタリング
特許文献２にて議論されているように、プリエンファシス・フィルタリングを備えるように無損失の電子透かし付け器を変更するヒストグラムを先行させることは、有益である。それは全く個別の前プロセスとしてなされ、その必要性は１６ビットレベルへ戻す再量子化を含む。
【０１０９】
本発明の他の実施形態によれば、エンコーダが１単位の第１インパルス応答を持つフィルタにより先行され、当該フィルタの出力は、１６ビットよりも高精度に、例えば２４ビットに量子化される。
【０１１０】
図８Ａに、そのようなフィルタの一般化された形態が示されている。フィルタの入力５０１及び出力５０３のｎ個の遅延値から関数５２０が計算され、その結果が量子化器５３０で量子化されて、いずれの時点でもその値が（調整のための）Ａと呼ばれる信号５０２が生成される。フィルタ出力５０３は、信号５０１に信号５０２を加算することにより形成される。もし仮にエンコーダ動作に係る１６ビット精度に従って量子化器５３０が量子化を行うべきならば、これは、特許文献２における無損失プリエンファシスフィルタと実質的に異ならない。しかしながら、量子化器５３０は、余分のかつ有害な、シェーピングされない１６ビットノイズ源である。
【０１１１】
しかしながら、驚くべきことに、量子化器５３０がより細かい精度に従って、例えば２４ビットへの量子化を実行する場合であっても、フィルタとエンコーダとの組み合わせは、依然として可逆である。量子化器５３０により導入されたノイズはかなり小さく、本発明により導入されたノイズの全体に対して実質的な寄与をなさない。
【０１１２】
信号５０１は１６ビット格子に従い、かつオフセットＯ１を伴って量子化され、Ａは以前のサンプルの関数である。Ａが高精度であっても、信号５０３は、１６ビット量子化グリッド（Ｏ１＋Ａ）に従って量子化されると言える。これは（多義性レゾルバ１１３の動作が１６ビット格子を用いる入力にのみ依存し、量子化オフセットには依存しないので）以後のエンコーダ動作に影響を及ぼさないが、デコーダ動作に影響を及ぼす。
【０１１３】
図８Ｂに、デコーダ動作が示されている。同図は、図１Ｂに示されたデコーダの左半部に関する改変を示す図である。以前の無損失動作を仮定すれば、デコーダは、エンコーダと同じく、レプリカである以前のサンプルの関数５２１を計算することができ、値がＡであって信号５０２のレプリカである信号５１２を生成するように、同じ量子化５３１を実行する。
【０１１４】
しかしながら、量子化器２１１の出力からＡを差し引くのではない。なぜなら、これは量子化オフセットを変更することになるからである。そうではなくて、量子化器２１１の前でＡを差し引くのである。このように、量子化器２１１の出力はフィルタされた信号であって、信号５０１のレプリカである信号５１１のために必要なオフセットＯ１を伴って量子化され、かつ、デコーダ出力として、また関数５２１への複数の入力のうちの１つとして使われる。
【０１１５】
その後にＡが加算される。これは、信号５０３のレプリカである量子化オフセット（Ｏ１＋Ａ）を伴った信号を与える。この信号は、関数５２１への他の入力として必要な信号そのものであり、また減算ノードがノイズシェーピングフィルタ２２１へ信号を供給する。なお、破線の囲み２１４は、量子化オフセット（Ｏ１＋Ａ）を伴った１６ビット量子化器を形成することを指摘しておく。
【０１１６】
しかしながら、ノイズシェーピングについては、トラックの途中からデコーダ動作を開始する場合に上記ロジックは成り立たず、無損失動作をブートストラップするためにリスタート補助データが必要である。最も単純には、リスタート補助データが正確なフィルタ状態のスナップショットからなり得るが、リスタート点が多い場合、これは不都合に大量のデータとなり得る。
【０１１７】
ここで、リスタート補助データの量がいかにして実質的に低減され得るかを説明する。以下のような予備的な観察がなされる。すなわち、
・  量子化器２１４へのフィードバックは、量子化器及びフィルタが１つの結合ユニットとしてブートストラップを必要とすることを意味する。フィルタもブートストラップしないならば、量子化器２１４のノイズシェーピングを初期化する点がないことになる。なぜならば、信号５１２の誤った値により、量子化器２１４が誤ったグリッドに従って量子化を行うことになり、無損失態様の動作にならないからである。このことは、量子化器に一体化されていない特許文献２におけるプリエンファシスとの、キーとなる差違であり、
・  ノイズシェーピングに関し、ｎ個のサンプルについて信号５１３及び信号５１１が正確であるならば、信号５１２が正確であり、量子化器２１４のノイズシェーピングもまた正確であるならば無損失動作となり、
・  信号５１３もまた、ノイズシェーピングをブートストラップするために正確であることを要求される信号である。
【０１１８】
信号５１３は、量子化器２１４により導入された、ノイズシェーピングされた変更のみが異なる、信号２０６に近い信号である。しかしながら、信号５１１は、信号５１３のフィルタリングされたバージョンであって、実質的に異なる。
【０１１９】
もしストリーム中の任意の点でデコーダが起動させられたならば、当該デコーダは、一般にその直後は、リスタート補助データが提供される『リスタート点』が分からず、図９に示されるように初期の損失の有るモードで動作するであろう。図９は、図８Ｂからノイズシェーピングされた量子化２１４を除き、調整値Ａを差し引き、最後にその結果を量子化することにより、導き出される。これにより、出力は、エンコーダに提供される信号５０１のレプリカでないとしても、オフセットＯ１を伴った１６ビットと一致する。
【０１２０】
このような損失の有るモードにおける動作が十分な時間だけ続くと、信号５１１は、無損失動作で得られるであろう正確な値に収束し得る。これに必要な時間は、関数５２１及び量子化器５３１を巡るフィードバック経路のゆえに一般にＩＩＲである、フィルタのインパルス応答の長さに関係する。しかしながら、信号５１１がいかに近接して収束するかには、損失の有るモードで量子化器２１４が動作可能でないので、入力が不正確であることにより設定される制限がある。リスタート補助は、リスタート点にて、正確な値に対する信号５１１及び信号５１３の近似した遅延値をスナップすることを必要とする。
【０１２１】
ノイズシェーピングのみの初期化について先に議論したように、リスタート情報は、無損失信号の逐語的なビットであり得る。信号５１１について、１６よりも小さいビットは量子化オフセットＯ１により定義されるので、各遅延データは、１６番目のビットから、近似信号５１１にどれだけの誤差が含まれているかに応じた値だけ上向きに指定する、いくつかの数のＬＳＢを必要とする。関数５２１及び量子化器５３１からなるＩＩＲフィルタが適切な時間で落ち着き、かつ極端過ぎる応答を有しないならば、８ビットで十分であろう。信号５１３については、ノイズシェーピングのみの場合に比べて多くのビットを必要とする。なぜならば、当該信号はグリッド（Ｏ１＋Ａ）の上で量子化され、正確なＡが知られないからである。したがって、ノイズシェーパにとって６ビットで十分であり、かつ、Ａが２４ビットに量子化されるならば、データ当たり１４ビットが必要になり、無損失信号の１１番目〜２４番目のビットを伝達することになる。
【０１２２】
スプリンクラ
図１０は、無損失で電子透かし付けされたオーディオファイル信号２０２が、無損失で電子透かし付けされた異なるオーディオファイル１０２を生成するように変更された電子透かしを有する、本発明の他の実施形態を示している。
【０１２３】
これは、図１Ｂによるデコーダのうちの導入部分を用いて、グリッドＧ３に従って量子化された内部信号２０４を再生成した後、変更されたデータ１４３を埋め込むように図１Ａによるエンコーダの後半部分へ進むことにより達成される。データ１４３のうちの電子透かし部分のみが変更され、再構成データ及びリスタート補助データは変更無しで進む。
【図１Ａ】
0006700506.tif 000002
【図１Ｂ】
0006700506.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006700506.tif 000006
【図５Ａ】
0006700506.tif 000007
【図５Ｂ】
0006700506.tif 000008
【図６】
0006700506.tif 000009
【図７】
0006700506.tif 000010
【図８Ａ】
0006700506.tif 000011
【図８Ｂ】
0006700506.tif 000012
【図９】
0006700506.tif 000013
【図１０】
0006700506.tif 000014