(57)【要約】【課題】音響信号をデジタル信号に変換して、大容量の電子すかし情報を埋め込む。【解決手段】入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割器１０２と、分割器１０２で分割されたデジタル信号に対して、Ｎ次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力するＮ次ウェーブレット変換器１０３と、分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する波形変形条件判定器１０４と、波形変形条件判定器１０４の判定結果に基づいて、時間振幅信号のウェーブレット係数を、電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変形する波形変形器１０５と、波形変形器１０５で変形された時間振幅信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力するＮ次逆ウェーブレット変換器１０６とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし方法において、
入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割ステップと、
該分割ステップで分割されたデジタル信号に対して、Ｎ次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第１変換ステップと、
前記分割ステップで分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定ステップと、
該判定ステップの判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形ステップと、
該波形変形ステップで変形された時間振幅信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第２変換ステップと
を備えたことを特徴とする電子すかし方法。
【請求項２】
前記波形変形ステップは、単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更することを特徴とする請求項１に記載の電子すかし方法。
【請求項３】
前記波形変形ステップは、中間周波数成分のウェーブレット係数を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の電子すかし方法。
【請求項４】
前記波形変形ステップは、複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、
前記第２変換ステップから出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換ステップを備えたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の電子すかし方法。
【請求項５】
デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし装置において、
入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割手段と、
該分割手段で分割されたデジタル信号に対して、Ｎ次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第１変換手段と、
前記分割手段で分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形手段と、
該波形変形手段で変形された時間振幅信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第２変換手段と
を備えたことを特徴とする電子すかし装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子すかし方法およびその装置に関し、より詳細には、音響信号をデジタル信号に変換して、電子すかしを埋め込む電子すかし方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル信号に変換された音声や画像の不正使用を防止するために、原信号であるデジタル信号に、特殊な信号を重畳することが行われている。このような特殊な信号を「電子すかし」という。電子すかしは、音質や画質を劣化させないように原信号に重畳するので、通常の復号器により復号すると、人間の聴覚・視覚によっては、ほとんど感知することができない。一方、電子すかしがどの部分に重畳されているかは分からず、たとえ分かったとしても、電子すかしを書き換えると、再生された音質や画質を劣化させる。電子すかしが重畳されたデジタル信号は、検査用の復号器により、暗号化された情報を使って、電子すかしが重畳された部分を特定し、電子すかし情報を読み出すことができる。電子すかしを重畳する方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
電子すかしとして埋め込まれる情報は、著作物または著作者を特定することができる著作権情報である。例えば、不正な複製が行われても、電子すかしを検出することにより、著作物または著作者を特定することができ、正当な権利を主張することができる。しかしながら、不正な複製を行なった者を特定することはできず、不正使用の抑制効果が低い。一方、電子すかし情報として利用者を特定することができる利用者情報を用いることが考えられている。音声や画像などのコンテンツを販売または譲渡した際に、利用者の情報を重畳する。不正な複製が行われた場合に、そのコンテンツが販売または譲渡された利用者を特定することができるので、不正使用の抑制効果が高い。
【０００４】
画像信号においては、その情報量が多いことから、複数個の電子すかし情報を１枚の画像に重畳したり（例えば、特許文献２参照）、多重解像度表現された画像データの各々に電子すかし情報を重畳することが行われている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２４３４２号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−２１６９８８号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−９４７６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、音声などの音響信号の場合には、元々の情報量が少ないことから、重畳する電子すかし情報の情報量に限度があった。デジタル化された著作物の流通が促進されると情報量も飛躍的に増大する。例えば、音楽コンテンツを記録するＣＤを流通過程においた場合には、個々の合法的な複製物、すなわちＣＤ１枚１枚を特定するための情報が必要であり、情報量が膨大となる。従来の電子すかし方法では、原信号の音質を劣化させないように埋め込むことができないという問題があった。
【０００９】
また、インターネットなどを介して音楽コンテンツを配布する場合には、受け取る利用者ごとに電子すかし情報が異なるので、放送形式で配布することができない。個々の利用者ごとに、全てのコンテンツを配布すると、トラヒック量の増大を招くという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、音響信号に大容量の電子すかし情報を埋め込むことができ、放送形式により配布することができる電子すかし方法およびその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし方法において、入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割ステップと、該分割ステップで分割されたデジタル信号に対して、Ｎ次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第１変換ステップと、前記分割ステップで分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップの判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形ステップと、該波形変形ステップで変形された時間振幅信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第２変換ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記波形変形ステップは、単位時間ごとに分割された複数の区間にわたって、ウェーブレット係数を変更することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記波形変形ステップは、中間周波数成分のウェーブレット係数を変更することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の電子すかし方法において、前記波形変形ステップは、複数の前記電子すかし情報に応じて、複数の変形された時間振幅信号を出力し、前記第２変換ステップから出力されたデジタル信号に、前記複数の変形された時間振幅信号を結合して出力するフォーマット変換ステップを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、デジタル信号に変換された音響信号に電子すかし情報を重畳するための電子すかし装置において、入力されたデジタル信号を単位時間ごとに分割する分割手段と、該分割手段で分割されたデジタル信号に対して、Ｎ次のウェーブレット変換を行い、時間振幅信号を出力する第１変換手段と、前記分割手段で分割されたデジタル信号に基づいて、単位時間ごとに波形変形を行うか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて、前記時間振幅信号のウェーブレット係数を、前記電子すかし情報に応じて、単位時間ごとに変更する波形変形手段と、該波形変形手段で変形された時間振幅信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行い、デジタル信号を出力する第２変換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、音響信号をデジタル信号に変換し、ウェブレット変換を行い、電子すかし情報に応じて、単位時間ごとにウェーブレット係数を変更することにより、電子すかしを重畳する。
【００１７】
図１を参照して、本発明の一実施形態にかかる電子すかしの重畳方法を説明する。アナログの音響信号をデジタル信号に変換した原信号１０に対して、電子すかしを重畳する位置を判定する（図１（ａ））。この位置に複数の電子すかし、例えば利用者ごとに異なる電子すかし情報を重畳するために、重畳信号１１〜１４を生成する（図１（ｂ））。電子すかしの位置を示す情報をヘッダ１５に格納し、原信号１０に重畳信号１１〜１４を結合して出力信号２０とする（図１（ｃ））。さらに、ウェーブレット係数を行う１単位時間に対して、電子すかしを重畳する位置を複数箇所判定して、電子すかしを重畳する。
【００１８】
このようにして、電子すかしを重畳する位置を複数箇所指定することにより、大容量の電子すかしを埋め込むことができる。具体的には、後述する。また、複数の電子すかしを重畳した部分のみと、電子すかしを重畳しなかった部分とを結合することにより、１つのコンテンツを放送形式で配布することできる。例えば、電子すかしを重畳した部分を暗号化し、復号鍵を個々の利用者に配布しておく。音楽コンテンツが配布された利用者は、復号鍵で電子すかしが重畳された部分を復号することにより、アナログの音響信号を再生することができる。
【００１９】
図２に、本発明の一実施形態にかかる電子すかし装置を示す。電子すかし装置は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０１と、変換されたデジタル信号を、単位時間Ｔ分ごとに分割して出力する単位時間分割器１０２と、分割された信号に対してＮ次のウェーブレット変換を行う、第１変換手段に相当するＮ次ウェーブレット変換器１０３とを備えている。
【００２０】
分割された信号を用いて条件判定を行う波形変形条件判定器１０４が、単位時間分割器１０２に接続され、波形変形条件判定器１０４の判定結果に基づいてウェーブレット変換された信号の波形を変形する波形変形器１０５が、Ｎ次ウェーブレット変換器１０３に接続されている。変形を加えられた信号に対して、Ｎ次の逆ウェーブレット変換を行いデジタル信号を出力する、第２変換手段に相当するＮ次逆ウェーブレット変換器１０６が、波形変形器１０５に接続されている。
【００２１】
波形変形器１０５は、図１（ｂ）に示した複数の重畳信号を生成する。フォーマット変換器１０８は、この複数の重畳信号とＮ次逆ウェーブレット変換器１０６から出力されたデジタル信号とを結合して、図１（ｃ）に示した出力信号を生成する。
【００２２】
このような構成により、入力された音響アナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１０１でデジタル信号に変換され、単位時間分割器１０２で単位時間ごとに分割されて、Ｎ次ウェーブレット変換器１０３でウェーブレット変換される。２段のウェーブレット変換により得られた１６チャネルの時間振幅信号は、波形変形器１０５に入力される。
【００２３】
図３に、１６チャネルの時間振幅信号を示す。ここで、１６チャネルの時間振幅信号のうち、Ｗ０チャネルを基底信号と呼ぶ。波形変形条件判定器１０４は、単位時間Ｔ分ごとに分割された信号に対して、波形変形を行うか否かを決定する。波形変形条件判定器１０４の出力は、ＴＲＵＥ（変形を加える）またはＦＡＬＳＥ（変形を加えない）の２値信号である。波形変形とは、デジタル信号に所定の電子すかしを埋め込むことに相当し、以下にその手順を説明する。
【００２４】
波形変形を行うか否かの判定基準は、（１）基底信号に対して信号レベルの最大値と最小値の差分、すなわち振幅値が所定の値以上の場合にＴＲＵＥ、所定の値以下の場合にＦＡＬＳＥとする。または（２）信号レベルのゼロ区間が存在する場合にＴＲＵＥ、存在しない場合にＦＡＬＳＥとする。などが考えられる。図３において、斜線で示した部分が波形変形を行う区間である。
【００２５】
波形変形は、ウェーブレット係数を変更することにより行う。個体化ＩＤ発生器１０７は、電子すかし情報として埋め込まれるデジタル化されたＩＤ信号を出力する。波形変形器１０５は、波形変形条件判定器１０４からＴＲＵＥの信号を入力すると、個体化ＩＤ発生器１０７からのＩＤ信号に応じて、ウェーブレット変換された信号のウェーブレット係数を変換する。一方、波形変形器１０５は、波形変形条件判定器１０４からＦＡＬＳＥの信号を入力すると、ウェーブレット変換された信号をそのまま出力する。
【００２６】
変形を加えられた信号は、Ｎ次逆ウェーブレット変換器１０６において、Ｎ次の逆ウェーブレット変換が行われ、電子すかしが埋め込まれデジタル信号として出力される。この方法によれば、単位時間ごとに、音の時間方向のエネルギーを微小に変形するだけなので、電子すかしが埋め込まれデジタル信号を音響信号に再生した場合に、人間の聴覚によっては、ほとんど感知することができない。
【００２７】
図４を用いて、波形変形器における波形変形の方法を説明する。Ｎ次ウェーブレット変換器１０３から出力された信号のウェイブレット係数値を、ａｋ＝｛ａ１、ａ２、・・・ａｎ｝とする。ｋの値が小さい係数、すなわち低周波成分を変形すると、電子すかし装置から出力したデジタル信号を音響信号に再生した場合に、人間の聴覚によって感知できる程度に音質が劣化するので望ましくない。一方、ｋの値が大きい係数、すなわち高周波部分を変形すると、電子すかし装置から出力されたデジタル信号は、冗長度圧縮、伝送路符号誤り等の影響を受け易くなるので望ましくない。従って、中間周波成分を変形する。
【００２８】
図４は、４次ウェーブレット変換におけるウェイブレット係数を示し、周波数成分によりＬ１〜Ｌ４の階層に分けて表している。中間周波成分とは、ｋ＝２〜ｎ／２であり、Ｌ２〜Ｌ３の階層に属するウェイブレット係数に相当する。波形変形は、いずれかの１階層の周波数成分のみに変形を加えるものとする。ここで、個体化ＩＤ発生器１０７からのＩＤ信号を、ｂｋ＝｛ｂ１、ｂ２、・・・ｂ３２｝とし、波形変形を加える階層をＬ３とする。ＩＤ信号のそれぞれは、
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のウェイブレット係数を変更する。具体的には、
ｂｉ＝１：ａｉの値を＋１
ｂｉ＝０：ａｉの値を−１
とする。
【００２９】
このようにして、電子すかしとして埋め込まれる情報を、複数の単位時間にまたがって埋め込むことにより、大容量の電子すかしを埋め込むことができる。また、複数の電子すかしを重畳した部分のみを、利用者ごとに生成し、電子すかしを重畳しなかった部分と結合することにより、１つのコンテンツを放送形式で配布することできる。
【００３０】
本実施形態によれば、例えば、音楽コンテンツを記録するＣＤに、購入者が聴覚的に感知することができない電子すかしを埋め込み、個々のＣＤごとに異なる情報を埋め込むことにより、ＣＤの流通状態を把握することができる。従って、管理されていない複製物を捕捉することが容易となり、不正な複製の抑止効果が発生する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音響信号をデジタル信号に変換し、ウェブレット変換を行い、電子すかし情報に応じて、単位時間ごとにウェーブレット係数を変更することにより、電子すかしを埋め込むので、音響信号に大容量の電子すかし情報を埋め込むことが可能となる。
【００３２】
また、本発明によれば、複数の電子すかしを重畳した部分のみと、電子すかしを重畳しなかった部分とを結合することにより、１つのコンテンツを放送形式により配布することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子すかしの重畳方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる電子すかし装置を示すブロック図である。
【図３】Ｎ次ウェーブレット変換器から出力された１６チャネルの時間振幅信号を示す図である。
【図４】波形変形器における波形変形の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１    Ａ／Ｄ変換器
１０２    単位時間分割器
１０３    Ｎ次ウェーブレット変換器
１０４    波形変形条件判定器
１０５    波形変形器
１０６    Ｎ次逆ウェーブレット変換器
１０７    個体化ＩＤ発生器
１０８    フォーマット変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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