(57)【要約】本発明は、メディア信号中の脆弱透かし（ＷＭ）に関係する方法、装置、信号および記録された媒体に関するものである。本発明によれば、脆弱透かしは当該メディア信号のオーディオサンプル中に設けられる埋め込みデータチャンネル（４０、４２、４４、４６）中に、またはそれに関係する符号化法として与えられる。この方法では、脆弱透かしはユーザーには知覚できないままとしながら、非常に複雑なものとすることができる。
2006524358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号に脆弱透かしを加える方法であって：
前記メディア信号の前記オーディオサンプル中に埋め込みデータチャンネルを設け、
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかに脆弱透かしを与えるステップを有し、前記脆弱透かしが前記埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化として与えられる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
脆弱透かしを与える前記ステップが前記埋め込みデータチャンネル中に脆弱透かしを挿入することを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記脆弱透かしに関係したチェック情報を生成し、該脆弱透かしに関係したチェック情報を前記埋め込みデータチャンネルに挿入する、ステップをさらに有することを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記チェックを一方向性関数として、あるいは前記脆弱透かしに関連付けられた堅牢透かしに関係して生成するステップをさらに有することを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記埋め込みデータチャンネルに、該埋め込みデータチャンネル中のデータの抽出を可能にする同期および割り振り情報を挿入するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
脆弱透かしを与える前記ステップが、前記埋め込みデータチャンネルをもつ出力オーディオサンプルのスペクトル形状の周波数変化を与えることを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記周波数変化が、前記埋め込みデータチャンネル中に挿入される揺動のスペクトル形状を変化させることを通じて提供される、ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ノイズ形信号を決めるための情報を提供し、前記ノイズ形信号を提供し、前記ノイズ形信号を当該オーディオサンプルと組み合わせるために、前記揺動のスペクトルを所望のエラー隠蔽スペクトルと組み合わせるステップをさらに有することを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記周波数変化が、ノイズ形信号のスペクトル形状を変化させ、該処理されたノイズ形信号を当該オーディオサンプルと組み合わせることを通じて提供される、ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号中の脆弱透かしを検出する方法であって：
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかの中で正しい脆弱透かしの存在または不在を検出するステップを有し、
前記脆弱透かしがもし存在すれば、前記オーディオサンプル中で少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化として与えられていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記オーディオサンプルが埋め込みデータチャンネルを含んでおり、該埋め込みデータチャンネルからデータを抽出するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
透かしを検出する前記ステップが、前記埋め込みデータチャンネルから脆弱透かしを抽出することを含むことを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記脆弱透かしに関係するチェック情報を抽出し、該チェック情報に基づいて前記透かしが正しい透かしであるかどうかを決定するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記埋め込みデータチャンネルから同期および割り振り情報を抽出し、この同期および割り振り情報に基づいてデータを抽出し、脆弱透かしを検出するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記脆弱透かしが当該メディア信号のオーディオサンプルの、元来設けられた埋め込みデータチャンネルに関してのあるスペクトル変化として提供され、脆弱透かしの存在または不在を検出するために当該オーディオ信号のスペクトル形状を検出するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを有するメディア信号に脆弱透かしを加える装置であって：
少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを受信するデジタルメディア源入力と、
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかにおいて使う脆弱透かしを与える透かし形成ユニットと、
前記メディア信号の前記オーディオサンプル中に埋め込みデータチャンネルを設け、該埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに少なくとも関係する符号化として前記脆弱透かしを与えるよう構成された埋め込みデータ挿入ユニットとを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記埋め込みデータ挿入ユニットが、前記埋め込みデータチャンネル中に脆弱透かしを挿入するよう構成されていることを特徴とする、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記透かし形成ユニットが前記脆弱透かしに関係したチェック情報を生成するよう構成されており、前記埋め込みデータ挿入ユニットがさらに前記脆弱透かしに関係した前記チェック情報を前記埋め込みデータチャンネルに挿入するよう構成されている、ことを特徴とする、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記透かし形成ユニットがさらに前記チェックを一方向性関数として、あるいは前記脆弱透かしに関連付けられた堅牢透かしに関係して生成するよう構成されていることを特徴とする、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記埋め込みデータ挿入ユニットが、前記埋め込みデータチャンネル中のデータの抽出を可能にする同期および割り振り情報を挿入するよう構成されていることを特徴とする、請求項１６記載の装置。
【請求項２１】
前記埋め込みデータ挿入ユニットが、前記埋め込みデータチャンネルをもつ出力オーディオサンプルのスペクトル形状の周波数変化として前記脆弱透かしを与えるよう構成されていることを特徴とする、請求項１６記載の装置。
【請求項２２】
前記埋め込みデータ挿入ユニットが、埋め込みデータチャンネルに、可逆的符号化関数を用いて符号化した揺動の形でデータを与えるためのランダム化ユニットを有しており、前記埋め込みデータ挿入ユニットが、脆弱透かしを与えるために、埋め込みデータチャンネル中に挿入されるべき揺動のスペクトル形状を変えるよう構成されていることを特徴とする、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記埋め込みデータ挿入ユニットがさらにノイズ形成ユニットを有し、さらに前記揺動のスペクトルを所望のエラー隠蔽スペクトルと組み合わせ、次いでこの情報を当該オーディオサンプルと組み合わせるためのノイズ形信号を形成するため前記ノイズ形成ユニットに入力するよう構成されていることを特徴とする、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記埋め込みデータ挿入ユニットがさらにノイズ形成ユニットを有し、さらに前記ノイズ形成ユニットからのノイズ形信号のスペクトル形状を変化させ、該処理されたノイズ形信号を当該オーディオサンプルと組み合わせるよう構成されていることを特徴とする、請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを有するメディア信号中の脆弱透かしを検出する装置であって：
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかの中で正しい脆弱透かしの存在または不在を検出する脆弱透かし検出手段を有し、
前記脆弱透かしがもし存在すれば、少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化として与えられている、ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記メディア信号の前記オーディオサンプル中の埋め込みデータチャンネルの中のデータを抽出する埋め込みデータ抽出ユニットをさらに有することを特徴とする、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号であって：
前記オーディオサンプルの少なくとも一つの中の脆弱透かしを有し、
前記脆弱透かしが少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化として与えられていることを特徴とする信号。
【請求項２８】
デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを含むメディア信号を有する記録された媒体であって：
前記オーディオサンプルの少なくとも一つの中に脆弱透かしを有し、
前記脆弱透かしが少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化として与えられていることを特徴とする媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般には大衆電子製品の分野に関するものであり、より詳細にはコピープロテクトされたコンテンツの保護に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
著作権のあるコンテンツの不正頒布は著作権者からその著作物に対する正当なロイヤルティを奪い、この不正頒布著作物の供給者に利益をもたらすためにさらなる不正頒布を奨励することになる。インターネットによる送信の手軽さを考えると、芸術表現その他頒布権が制限されている著作物といった著作権により保護されているはずのコンテンツも、大規模な不正頒布をされる危険がある。圧縮したオーディオファイルを保存・送信するためのＭＰ３フォーマットは、３０ないし４０メガバイトの楽曲のデジタルオーディオ録音を３ないし４メガバイトのＭＰ３ファイルに圧縮することができるため、オーディオ録音物の大規模な頒布を実用可能にした。典型的な５６ｋｂｐｓのダイヤルアップによるインターネット接続を使うと、このＭＰ３ファイルはユーザーのパソコンに数分でダウンロードできる。そのため悪意ある者はオリジナルの合法的なＣＤから楽曲を読み込み、その楽曲をＭＰ３フォーマットにエンコードし、ＭＰ３でエンコードした楽曲をインターネット上に置いて大規模に不正頒布を行うことができる。あるいはまた、悪意ある者はＭＰ３でエンコードされた楽曲をダウンロードするための直接のダイヤルインサービスを提供することもできる。ＭＰ３でエンコードされた楽曲の不正コピーはその後ソフトウェアまたはハードウェア装置によって再生することもできるし、あるいは通常のＣＤプレーヤーで再生するために圧縮を解除して記録可能ＣＤに保存することもできる。
【０００３】
コピープロテクトされたコンテンツの複製を制限するためにはいくつかの技術が提案されてきた。デジタル音楽保護構想（SDMI：Secure  Digital  Music  Initiative）などは、正式版のコンテンツを識別するために「デジタル透かし」を使用することを提唱している。コピープロテクトのために堅牢および脆弱透かしの組み合わせを用いることが知られている。堅牢な透かしは情報損失のある再生を経ても残ることが期待されるもので、一方の脆弱な透かしは情報損失のある再生やその他の不正工作によって変質したり、さらには失われたりすることが予想されるものである。したがって、堅牢透かしは、当該コンテンツがコピープロテクトされていることと、コンテンツ中に脆弱透かしが存在するはずであることを示す。
【０００４】
たとえば、ＷＯ−Ａ−０１／５９７５はそのような堅牢透かしと脆弱透かしの使用を記述している。ここではデータ項目、たとえば楽曲の形のものがデータセットに追加される。バインダーがそのデータセットの各セクションに対する一意的な識別子およびデータセット全体に対する識別子を生成する。セクション識別子およびデータセット識別子はある変形ではそれぞれ脆弱透かしおよび堅牢透かしとして提供される。ただし、これらの識別しに基づく他の変形も記載されている。
【０００５】
ＷＯ−Ａ−９５／１８５２３は符号化された音声のサンプルの最低位ビットの中で埋め込みデータチャンネルを使うことを記述している。これは符号化された音声に関係あっても関係なくてもいいのだが、追加的な取得可能情報を提供するために行われている。その例としては、表示可能な字幕やテキストなどの追加的コメント、追加的な音声チャンネル、多言語音声サービス、カラオケ、またはビデオなどがある。
【０００６】
透かしを埋め込みデータチャンネルと組み合わせる通常の方法は、まず信号中に透かしを挿入し、そののちに埋め込みデータチャンネルを信号のオーディオサンプルに挿入するというものである。
【０００７】
オーディオ・アプリケーションにおいて脆弱透かしとして利用可能な情報の量は、どんな場合でも透かしは知覚できないものでなければならないという制約条件によって制限される。これにより脆弱透かしの複雑さが制限され、そのため著作権者にとって嘆かわしいことだが、悪意あるユーザーが正しい透かしを挿入することも比較的容易になってしまいかねない。
【０００８】
したがって、脆弱透かしをメディア信号中で知覚不能なままに保ちながら同時により複雑にできるよう、脆弱透かしを提供する新しい方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、脆弱透かしをメディア信号中で知覚不能なままに保ちながら同時により複雑にできるような脆弱透かしを提供することが本発明の目的の一つである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の側面によれば、この目的は、デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号に脆弱透かしを加える方法によって達成される。該方法は：
前記メディア信号の前記オーディオサンプル中に埋め込みデータチャンネルを設け、
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかに脆弱透かしを与えるステップを有し、
前記脆弱透かしは前記埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化法として与えられる。
【００１１】
本発明の第二の側面によると、この目的はまた、デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号中の脆弱透かしを検出する方法によって達成される。該方法は：
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかの中で正しい脆弱透かしの存在または不在を検出するステップを有し、
前記脆弱透かしはもし存在すれば、前記オーディオサンプル中で少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化法として与えられている。
【００１２】
本発明の第三の側面によると、この目的はさらに、少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを有するメディア信号に脆弱透かしを加える装置によって達成される。該装置は：
少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを受信するデジタルメディア源入力と、
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかにおいて使う脆弱透かしを設ける透かし形成ユニットと、
前記メディア信号の前記オーディオサンプル中に埋め込みデータチャンネルを設け、該埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに少なくとも関係する符号化法として前記脆弱透かしを与えるよう構成された埋め込みデータ挿入ユニットとを有する。
【００１３】
本発明の第四の側面によると、この目的はまた、少なくとも一組のデジタルオーディオサンプルを有するメディア信号中の脆弱透かしを検出する装置によって達成される。該装置は：
前記オーディオサンプルの少なくともいくつかの中で正しい脆弱透かしの存在または不在を検出する脆弱透かし検出手段を有し、
前記脆弱透かしはもし存在すれば、少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化法として与えられている。
【００１４】
本発明の第五の側面によると、この目的はまた、デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを有するメディア信号によって達成される。該信号は：
前記オーディオサンプルの少なくとも一つの中の脆弱透かしを有し、
前記脆弱透かしは少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化法として与えられている。
【００１５】
本発明の第六の側面によると、この目的はまた、デジタルオーディオ情報の少なくとも一組のオーディオサンプルを含むメディア信号を有する記録された媒体によって達成される。ここで該信号は：
前記オーディオサンプルの少なくとも一つの中の脆弱透かしを有し、
前記脆弱透かしは少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルに関係する符号化法として与えられている。
【００１６】
請求項のいくつかは、埋め込みデータチャンネル中に脆弱透かしをもつことに向けられたものである。
【００１７】
請求項のいくつかは、埋め込みデータチャンネル中の脆弱透かしに関係するチェック情報をもつことに向けられたものである。
【００１８】
請求項のいくつかは、前記チェック情報を一方向性関数として、あるいは堅牢透かしとの関係で提供することに向けられたものである。
【００１９】
請求項のいくつかは、埋め込みデータチャンネル中に同期および割り振り情報をもつことに向けられたものである。
【００２０】
請求項のいくつかは、脆弱透かしを、埋め込みデータチャンネルをもつ出力オーディオサンプルのスペクトル形状の周波数の変化として提供することに向けられたものである。
【００２１】
請求項のいくつかは、前記周波数変化を、埋め込みデータチャンネル中に挿入された揺動のスペクトル形状を変化させることによって提供することに向けられたものである。
【００２２】
請求項のいくつかは、前記周波数変化を、オーディオサンプル中に追加されるノイズ形信号のスペクトル形状を変化させることによって提供することに向けられたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、いくつかのオーディオサンプルをもつメディア信号に関係して、多くのスペースを占めつつも当該メディア信号のユーザーには感知できないままであるような複雑な脆弱透かしを提供できるようにするという利点を有している。
【００２４】
本発明の背後にある一般的な発想は、このように、メディア信号のオーディオサンプル中に設けられている埋め込みデータチャンネル中に、あるいは該埋め込みデータチャンネルの符号化法として脆弱透かしを与えることである。
【００２５】
「少なくとも元来設けられた埋め込みデータチャンネル」という表現は、もともと設けられた埋め込みデータチャンネルがさまざまな処理ステップのうちに、たとえばＤＡ変換およびＡＤ変換のような穏やかな攻撃を経たあとに、変質したものを指すことを意図している。
【００２６】
これらのことを含む本発明のさまざまな側面は、以下に述べる実施形態を参照することによって明らかとなり、明快に理解されることであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
これから本発明を同封の図面との関連でより詳細に説明する。
【００２８】
本発明は、オーディオサンプルをもつデジタルメディア信号中に脆弱透かしを与える分野に関するものである。前記メディア信号は、好ましい実施形態においては、オーディオ信号である。しかしながら、オーディオに限られるものではなく、他のメディア信号にも、たとえばオーディオサンプルを含んでいるときのビデオなどにも適用しうるものである。
【００２９】
図１は本発明に基づく装置のブロック概略図を示している。この装置は、送信側に前記メディア信号のオーディオサンプルに脆弱透かしを加えるための第一の装置１０を、そして受信側に前記メディア信号のオーディオサンプル中の脆弱透かしを検出するための第二の装置１５を含んでいる。前記第一の装置１０は、オーディオサンプル源１１を有しているが、これにはＰＣＭ（Pulse  Code  Modulation［パルスコード変調］）サンプルの形のオーディオサンプル値が含まれる。たとえばＣＤ録音中にある一つまたは複数の楽曲である。ここでオーディオ信号はすでに中に堅牢透かしが設けられている。源１１は可聴性判別ユニット１３に接続されており、該１３が１１５２サンプル値からなるフレームのようなサンプルの集合のうちのある限られた部分を用いたオーディオサンプルの可聴性閾値を設定する。ユニット１３は埋め込みデータ挿入ユニット１４に接続されており、サンプルＳと並んで可聴性閾値情報（破線で示されている）を提供する。この閾値情報が埋め込みデータチャンネルの大きさを決定するのに使われる。このためユニット１４はＰＣＭサンプルＳを受け取る入力および可聴性閾値情報を受け取る入力を有する。埋め込みデータ挿入ユニット１４はまた埋め込みデータ提供ユニット１２にも接続されており、該１２が挿入ユニット１４に埋め込まれるべきデータＤならびにデータＤの異なる種類を識別するための割り振り情報（破線で示されている）を提供する。埋め込みデータ挿入ユニット１４はオーディオサンプルＳ中に埋め込みデータチャンネルを設ける。その大きさは受け取った可聴性閾値情報によって決定される。ユニット１４はまた脆弱透かしをサンプルに挿入し、修正されたサンプルＳ′を透かしを検出する装置１５に通信路を通じて送信する。装置１５は、前記埋め込みデータチャンネルをもつＰＣＭサンプルＳ′を埋め込みデータ抽出ユニット１６にて受信する。埋め込みデータチャンネル中のデータＤは抽出されて埋め込みデータプロセッサ１７に与えられる。受け取ったＰＣＭサンプルＳ′はまたオーディオプロセッサ１８にも与えられるが、このように、埋め込まれたデータはオーディオプロセッサのためのサンプルにおいても保持される。
【００３０】
図２は埋め込みデータ挿入ユニット１４のブロック概略図を示している。これは埋め込みデータチャンネルに挿入されるべきデータＤを受け取る第一のバッファ２０およびＰＣＭサンプルＳを受け取る第二のバッファ２２を含んでいる。第二のバッファにおいて、ＰＣＭサンプルは量子化されてよりビット数の小さなサンプル値にされ、それにより追加データＤのためのスペースを用意する。このブロックはまた制御ユニット２４を含んでおり、これが受け取った可聴性閾値情報に基づいて、また埋め込みデータ提供ユニット１２から受け取った、埋め込みデータチャンネルで与えられるべきデータコンテンツについての情報に基づいて、埋め込みデータチャンネルのための同期および割り振り情報を決定する。制御ユニット２４は前記第一バッファ２０および第二バッファ２２に追加データを含めるのにもともとの各ＰＣＭサンプルＳのうちの何ビットを当てるかについての情報を与える。その決定はユニット１３からの情報に基づいてサンプルのブロックごとに動的に行われる。制御ユニット２４および二つのバッファ２０および２２はまた合成手段２６に接続されており、そこで前記追加データが再符号化されたＰＣＭサンプルの最低位のいくつかの空ビットに挿入される。制御ユニット２４はまた、埋め込みデータチャンネル中に挿入するために合成手段２６に同期および割り振り情報を転送する。
【００３１】
図３は前記埋め込みデータ提供ユニット１２のブロック概略図を示している。ここで、脆弱透かしＷＭを提供する脆弱透かし源３０または透かし形成ユニットが、追加データＸＤを提供する追加データ源３２ともども、データ合成手段３４に接続されている。合成手段３４はこれら二つの情報を組み合わせて埋め込みデータチャンネルに挿入すべきデータＤを形成する。脆弱透かし源３０はここで脆弱透かしを既知の原則に従った概略ランダムな性質をもつビット列として与える。追加データは、表示可能な字幕やテキストなどの追加的コメント、追加的な音声チャンネル、多言語音声サービス、カラオケ、またはビデオなどの形であることができる。合成手段はまた、どのデータが透かしでどれが追加データかに関する割り振り情報を埋め込みデータ挿入ユニットの制御ユニットに提供する。
【００３２】
ＣＤのオーディオ信号は、埋め込みデータを挿入できるものとして、通例左チャンネルと右チャンネルの二つのチャンネルを有する。図４はこれら両チャンネルにどのように埋め込みデータチャンネルを設けるかの概要を示すものである。まず第一に、サンプルはフレームＦｒに分けられる。ここで、１フレームは１１５２ＰＣＭサンプルからなる。次いで各フレームＦｒが３つのサブフレームＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２に細分される。埋め込みデータ信号の知覚上の性質のため、各ＰＣＭサンプルの２つの最低位ビットを埋め込みデータチャンネルとして提供することは常に可能である。よって、埋め込まれるデータの中身の性質を示すのに使われる割り振りおよび同期情報のための２つの最低位ビットは常に用意できる。図４では、フレームＦｒについて、右チャンネルＲ  ＣＨおよび左チャンネルＬ  ＣＨの二つのチャンネルが示されている。埋め込みデータチャンネルは各チャンネルに用意される。右チャンネルＲ  ＣＨはそのサブフレームすべてに埋め込みデータチャンネルを含む。一方、左チャンネルＬ  ＣＨは埋め込みデータチャンネルを第二および第三サブフレームＳＦ１およびＳＦ２に含むだけである。埋め込みチャンネルを含む最初のサンプルは常に同期および割り振り情報４０をもつフィールドを含み、これにＣＲＣチェック４２が付加されている。この部分は常に利用可能な埋め込みチャンネルの部分で与えられる。この情報は、埋め込みデータチャンネルが設けられるかどうか、設けられるとしたらどのサンプルにかといったこととともに、その埋め込みデータチャンネルの大きさならびに脆弱透かしおよび追加データの位置をも示す。ＰＣＭサンプルの性質によって追加データに当てられるビット数は増減する。図では右チャンネルＲ  ＣＨは第一および第二サブフレームＳＦ０およびＳＦ１においてそのようなスペースを余分にもつものとして示されている一方、このチャンネルの第三サブフレームＳＦ２にはさらに大きな容量がある。左チャンネルＬ  ＣＨは、第二サブフレームＳＦ１では余分な容量はないが、第三サブフレームＳＦ２では若干の余分の容量がある。容量はフレームごとに前述した可聴性閾値情報を通じて決定される。ここで追加データ４４は脆弱透かしのほかに受信側で処理させたいその他の追加データをも含んでいる。追加データを含む各サブフレームには末尾にＣＲＣチェック４６が設けられている。このＣＲＣチェックは脆弱透かしに基づいており、好ましくは一方向性関数として与えられるか、あるいは先に挿入された堅牢透かしに何らかの関係をもっている。
【００３３】
図５は、埋め込みデータチャンネルを含むＰＣＭサンプルを受信する受信機で透かしを検出する装置のブロック概略図である。埋め込みデータ抽出ユニット１６は、ＰＣＭサンプルＳ′が受信される入力バッファ５０と、埋め込みデータチャンネルから同期および割り振り情報を抽出して抽出された埋め込みデータを埋め込みデータプロセッサ１７に入力するとともに受信したＰＣＭサンプルＳ′全体をオーディオプロセッサ１８に入力する制御ユニット５２とを含んでいる。埋め込みデータプロセッサ１７はスイッチ５８を介してバッファ５０に接続される脆弱透かし検出器５６および追加データプロセッサ５４を含んでいる。制御ユニット５２は同期および割り振り情報、すなわちどの部分が追加データでどの部分が脆弱透かしかを示す同期および割り振り情報中の情報に基づいてスイッチ５８を制御する。脆弱透かし検出器５６は脆弱透かしＷＭおよび対応するＣＲＣを検査し、それらの検査に基づいて透かしが正しいかどうかを示す。脆弱透かしの検出はもちろん対応する堅牢透かしの検出に関係して行われる。
【００３４】
本発明に基づく方法をこれから、送信側および受信側において実行される方法ステップを示す図６および図７を参照しつつ手短に説明する。
【００３５】
まず、埋め込みデータチャンネルがメディア信号のＰＣＭサンプル中に設けられる（ステップ６０）。その後、脆弱透かしおよび該透かしに対応するチェックサムすなわちＣＲＣチェックが生成される（ステップ６２）。次いで同期および割り振り情報が与えられる（ステップ６４）。この同期および割り振り情報はフレームごとにＰＣＭサンプルの性質に基づいて計算される。同期および割り振り情報はチェックサムをもつ脆弱透かしやあらゆる可能な追加情報とともに埋め込みデータチャンネルに与えられる（ステップ６６）。同期および割り振り情報はここで埋め込みデータチャンネルを含む各フレームの最初のサブフレーム内に与えられるが、他のデータはみな埋め込みデータチャンネルを含むすべてのサブフレームに与えられる。チェックサムをもつ透かしやあらゆる追加データは、当該サンプルの音質上利用可能なスペースに応じて挿入される。
【００３６】
受信側では同期および割り振り情報が埋め込みデータチャンネルから抽出される（ステップ７０）。その後、この情報に基づいて前記データチャンネルからデータが抽出される（ステップ７２）。次いで存在するかもしれない透かしが付随するチェックサムとともに透かし検出器に入力される（ステップ７４）が、これも同期および割り振り情報に基づいて行われる。もともとのＰＣＭサンプルがオーディオプロセッサに入力される一方、追加データは追加データプロセッサに入力される（ステップ７６）。
【００３７】
上述した本発明の第一の、そして好ましい実施形態において、データはデータチャンネル内で通常のビットとして与えられていた。追加データも与えられていた。チャンネル内に透かしのみを与えて追加データはなしとすることも同じように可能であることを認識しておくべきである。埋め込みデータチャンネル内のデータはまたランダム化関数を使ってランダム化された形で提供されてもよい。この場合、透かしはランダム化されるが、対応するＣＲＣチェックはランダム化されない。復号後にＣＲＣチェックを使ってランダム化した透かしが誤りのない形とされ、それが次いで透かし検出器によって正しいかどうか検査される。さらに、脆弱透かしに対するＣＲＣチェックが使われないということもありうることを認識しておくべきである。ただし、その場合には正しい透かしが検出しにくくなるリスクがある。
【実施例】
【００３８】
本発明の上述した好ましい実施形態では多数のビットを占めながらも当該メディア信号のユーザーには知覚できないままであるような脆弱透かしを含める可能性が提供されている。これは、以前よりも複雑な透かし、すなわち悪意ある攻撃を受けにくい透かしが提供されうることを意味している。しかし、それはＤＡ／ＡＤ変換（デジタルからアナログにしてさらにデジタルにする変換）のような穏やかな攻撃に対しても抵抗力が弱い。その主たる理由は、前記脆弱透かしの本体が時間領域に書かれていることである。アナログの領域で再度サンプリングをかけたのちに厳密な内容が取得できることはきわめて考えにくい。本発明の第二および第三の実施形態は、この問題を解決し、こうした種類の穏やかな攻撃に堅牢な脆弱透かしを与える。
【００３９】
第二の実施形態に基づく埋め込みデータ挿入ユニットの変形が図８のブロック概略図に示されている。ここでは脆弱透かしは埋め込みデータチャンネル内のいくつかのビットとして直接挿入されるのではなく、透かしを挿入する別の方法が提供される。
【００４０】
図８において、埋め込みデータチャンネル中に入れる追加データＤがランダム化ユニット８１によってランダム化関数Ｒを使ってランダム化される様子が示されている。もともとのＰＣＭサンプルＳは第一の減算ユニット８０に入力される。該８０には関数Ｈを使ってノイズを形成するノイズ形成ユニット８９の出力が接続されている。第一の減算ユニット８０は第二の減算ユニット８２に接続されており、該８２にはランダム化ユニット８１の出力も接続されている。この第二の減算ユニット８２は量子化関数Ｑをもつ量子化ユニット８４に接続されている。この量子化ユニット８４の出力は加算ユニット８６に接続されており、この加算ユニット８６にもランダム化ユニット８１の出力が接続されている。加算ユニット８６はまた出力信号Ｓ′を与える。該出力信号Ｓ′は受信側に与えられるが、減算ユニット８７にも入力され、該８７は第一の減算ユニット８０にも接続されている。この第三の減算ユニット８７はさらにノイズ形成ユニット８９の入力に接続されている。ここで透かしはランダム化ユニット８１に影響を与えることによって提供される。
【００４１】
図８の装置のはたらきは次のようになる。埋め込みデータチャンネル用の追加データＤがランダム化ユニット８１に与えられ、該８１がその追加データを可逆的ランダム化関数Ｒに従ってランダム化する。この追加データが当該オーディオサンプルのいくつかの最低位ビットをなすことになる。ランダム化はタップ付き遅延線およびいくつかの排他的ＯＲユニットを有するＣＲＣ回路が遅延された入力データビットに対して排他的ＯＲの組み合わせを実行することによって提供される。これらのランダム化されたいくつかの最低位ビットがこうして揺動の形で与えられ、まずはＰＣＭサンプルＳから引かれる。その減算の結果の信号は次いで量子化ユニット８４において量子化され、それにより最低位ビットのいくつかはＰＣＭサンプルから除去される。除去されるビット数は前述したように、可聴性閾値、この場合はＰＣＭサンプルのエラー隠蔽スペクトルを解析することによって動的に決定される。この量子化された信号に次いでランダム化された最低位ビットまたは揺動の形で追加データＤが足される。ここでも挿入されるビット数はエラー隠蔽スペクトルの解析によって決定される。その結果が埋め込みデータチャンネルを含むＰＣＭサンプル信号Ｓ′として出力される。第三の減算ユニット８７は入力ＰＣＭサンプルＳと出力ＰＣＭサンプルＳ′との間のエラー信号を与え、これがノイズ形成ユニット８９に入力される。該ノイズ形成ユニット８９は前記エラー信号に基づいてホワイトノイズフロアを形成するノイズ形成フィルタであり、入力信号Ｓから該ノイズフロアを引く。この装置のはたらきはＷＯ−Ａ−９５／１８５２３においてより詳細に記載されており、該文献はここに参照により組み込まれる。
【００４２】
透かしは前記揺動の周波数スペクトルを変化させることを通じて加えられる。こうして埋め込みデータチャンネルの符号化法において脆弱透かしが与えられるのである。これは平坦でないスペクトルを与えるランダム化関数Ｒを使うことを通じてなされる。このようにすれば、埋め込みデータが取得できるようになる。あるいはまた、前記揺動の高周波スペクトルを変化させるように係数を選んだフィルタを通じて前記揺動をフィルタリングすることも可能である。ただし、そのデータはほとんどの場合失われてしまうのでこれは好ましくはない。前記揺動の周波数スペクトルはまた、ノイズ形成ユニット８９に適正な係数を選ぶために使われる情報を提供するために、所望のエラー隠蔽スペクトルと組み合わされる。
【００４３】
図９は本発明の第三の実施形態のブロック概略図における、脆弱透かしを提供するための別の装置を示している。図９では、前記の同じランダム化関数Ｒを使ったランダム化ユニット９１によって追加データがランダム化される様子が示されている。もともとのＰＣＭサンプルＳは第一の減算ユニット９０に入力され、該９０には関数Ｈを使ってノイズを形成するノイズ形成ユニット９９の出力が接続されている。第一の減算ユニット９０は第二の減算ユニット９２に接続されており、該９２にはランダム化ユニット９１の出力も接続されている。この第二の減算ユニット９２は量子化関数Ｑをもつ量子化ユニット９４に接続されている。この量子化ユニット９４の出力は加算ユニット９６に接続されており、この加算ユニット９６にもランダム化ユニット９１の出力が接続されている。加算ユニット９６はまた出力信号Ｓ′を与える。該出力信号Ｓ′は減算ユニット９７に入力され、該９７は第一の減算ユニット９０にも接続されている。この第三の減算ユニット９７はさらにノイズ形成ユニット９９の入力に接続されている。ここで透かしはノイズ形成ユニット９９に影響を与えることによって提供される。
【００４４】
図９の装置のはたらきは本質的には図８の装置のはたらきと同じである。違いは、脆弱透かしが加えられるのが、ノイズ形成ユニット９９の周波数スペクトルを変えることによってということである。これは周波数スペクトルが変化するようにノイズ形成ユニット９９のフィルタ係数を選択することを通じてなされる。
【００４５】
図１０は、本発明の第二または第三の実施形態に従って変更された典型的なスペクトルを示している。
【００４６】
図１０では４本の異なる曲線が示されている。第一の曲線１００はオーディオサンプルのエラー隠蔽閾値、すなわち人間の聴覚システムについて単一周波数に基づく可聴レベルを示している。知覚できないためには、埋め込みデータチャンネルおよびノイズ形成ユニットからのノイズによって与えられるノイズはこの曲線より十分下になければならない。第二の曲線１０４は、加えられるデータおよびノイズ形成関数を使ったノイズ形成に基づいてオーディオサンプルに加えられるノイズの典型的な周波数スペクトルを示している。この曲線は埋め込みデータチャンネルが２ビットの場合、すなわち入力信号が無音の場合に対応する。これらの曲線１００および１０４はいずれも実線で示してある。本発明によって与えられる典型的な変化が第三の曲線１０６および第四の曲線１０８に示されている。第三の曲線１０６は破線で示されており、第四の曲線１０８は点線で示されている。第三の曲線１０６においては、スペクトルの高周波部分が修正され、曲線のこの部分が通常の第二の曲線１０４より若干立ち上がりが急になっている。第四の曲線１０８は通常の第二の曲線１０４より立ち上がりがゆるやかになっている。第三および第四の曲線がそれぞれ脆弱透かしの本体に対応する。この種の変化は検出器において検出することができる。
【００４７】
図１１は埋め込みデータをもつＰＣＭサンプルを受信するための好適な受信機のブロック概略図を示している。この受信機は前記第二または第三の実施形態に従って挿入された脆弱透かしをもつＰＣＭサンプルを受信する。図５と同じように、埋め込みデータ抽出ユニット１６はＰＣＭサンプルが受信されるバッファ５０と、埋め込みデータチャンネルから同期および割り振り情報を抽出して抽出された埋め込みデータＤを埋め込みデータプロセッサ１７に入力するとともに受信したＰＣＭサンプルＳ′全体をオーディオプロセッサ１８に入力する制御ユニット５２とを含んでいる。埋め込みデータプロセッサは埋め込まれた追加データを取得するために逆符号化関数Ｒ−1を適用する。しかし、脆弱透かし検出器は埋め込みデータプロセッサ１７内には設けられていない。スペクトル形状決定器１１０を含む別個の脆弱透かし検出器がある。これは、入力オーディオサンプルＳ′を受け取り、また制御ユニット５２から同期および割り振り情報をも受け取る入力バッファ５０に接続されている。前記情報に基づいて決定器１１０は脆弱透かしを含んでいると示されているオーディオサンプルのスペクトル形状を決定する。その形は次いで形状比較ユニット１１４に転送され、該１１４はまた脆弱透かしとして存在しうるさまざまなスペクトル形状を含んでいるスペクトル形状ライブラリ１１２に接続されている。
【００４８】
スペクトル形状決定器は通常ＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform［高速フーリエ変換］）関数を含み、この関数が時間的に変化するサンプルを周波数領域に変換し、そこで比較が行われる。
【００４９】
これまで述べてきたのはＰＣＭサンプルが穏やかな攻撃をこうむっていないような場合である。攻撃を受けていると、抽出できる埋め込みデータはないことが考えられる。この場合にも、スペクトル形状の変化は保持されるので脆弱透かしを同定することがやはり可能である。しかしながら、その場合、検出器は、脆弱透かしがどこにエンコードされているかを識別するのを助けるのに使われるはずの同期および割り振り情報を受信できないことも考えられる。そのような場合には同期は検出器内において、どこでスペクトル形状が変わったかの時点を識別できるほどより細かい時間刻みでスペクトル形状を解析することによって達成できる。
【００５０】
前述したように、脆弱透かしは、オーディオサンプル中に埋め込みデータチャンネルが設けられているメディア信号との関連で与えられる。この信号は光ディスクのような記憶媒体に保存されることもできる。図１２はそのようなディスク１２０の例を示す。
【００５１】
このように、本発明は、いくつかのオーディオサンプルをもつメディア信号に関連して多くの場所を占有しながらも当該メディア信号のユーザーには気づかれないような複雑な脆弱透かしを与える方法を提供する。本発明のある変形においては、脆弱透かしは穏やかな攻撃に対して堅牢にもなる。
【００５２】
本発明は多くの仕方で変更することができる。送信側と受信側との間の通信路を与えるのはいかなる好適な伝送路でもよいことは認識されるであろう。メディア信号がＣＤディスクのような記憶媒体上に保存され、それが次いで受信側に好適な形で与えられることによって通信路を与えることもできる。オーディオサンプルについて左右二つのチャンネルがある必要はなく、本発明は１チャンネルだけのオーディオサンプルを使ってでも同じように用いることができる。
【００５３】
同期および割り振り情報の作成はフレームごとでなくてもよい。代わりの方法として、同期および割り振り情報をサブフレームごとに与えることも可能である。受信装置はオーディオを処理したり追加データを抽出したりしなくてもよい。最も単純な形では、受信側は脆弱透かしの検出のためにそれを抽出する機能を有するのみでよい。埋め込みデータチャンネル中のデータ本体についての情報は、埋め込みデータ提供ユニットから埋め込みデータ挿入ユニットに与えられなくてもよい。この情報は送信側および受信側の装置によってあらかじめ既知としておくことができる。この情報を埋め込みデータチャンネル中で与え、埋め込みデータプロセッサにおいて抽出および処理するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に基づく脆弱透かしを与え、検出する装置のブロック概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に基づく、メディア信号のサンプルに透かしを挿入する装置のブロック概略図である。
【図３】埋め込みデータチャンネル中に与える追加データに脆弱透かしを加えるユニットのブロック概略図である。
【図４】埋め込みデータチャンネルのあるオーディオサンプルの集合からなるフレームをもつ、本発明に基づく信号を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に基づく、脆弱透かしを検出する装置のブロック概略図である。
【図６】本発明に基づく埋め込みデータチャンネルに関連した脆弱透かしを与える方法のフローチャートである。
【図７】本発明に基づく埋め込みデータチャンネルに関連した脆弱透かしを検出する方法のフローチャートである。
【図８】本発明の第二の実施形態に基づく埋め込みデータチャンネルに関連した脆弱透かしを与える装置のブロック概略図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に基づく埋め込みデータチャンネルに関連した脆弱透かしを与える装置のブロック概略図である。
【図１０】第二および第三の実施形態において使われる脆弱透かしを与えるための変化させられたスペクトル形状の概要を示すグラフである。
【図１１】本発明の第二および第三の実施形態に基づく脆弱透かしを検出する装置のブロック概略図である。
【図１２】本発明に基づく脆弱透かしをもつメディア信号が保存されている光ディスクを示す図である。
【図１】
2006524358.tif 000003
【図２】
2006524358.tif 000004
【図３】
2006524358.tif 000005
【図４】
2006524358.tif 000006
【図５】
2006524358.tif 000007
【図６】
2006524358.tif 000008
【図７】
2006524358.tif 000009
【図８】
2006524358.tif 000010
【図９】
2006524358.tif 000011
【図１０】
2006524358.tif 000012
【図１１】
2006524358.tif 000013
【図１２】
2006524358.tif 000014
【国際調査報告】
2006524358.tif 000015
2006524358.tif 000016
2006524358.tif 000017