(57)【要約】【課題】本発明は、媒体信号への付加データの埋め込みに関連する方法、装置、媒体信号及び情報記憶媒体に関する。【解決手段】第一の加算ユニット（１２）は、変更された媒体信号（ｘ＋ｎ）を供給するために、媒体信号（ｘ）と雑音信号（ｎ）とを混合し、合成ユニット（１４）は、ホスト変更媒体信号（ｍｗ）を供給するために、変更された媒体信号（ｘ＋ｎ）に付加データ（ｗ）を乗じることにより付加データと変更された媒体信号とを合成する。この方法で、付加データは、媒体信号（ｘ）が僅かな周波数成分しか有さない場合に、より高い確実性を伴って出力信号（ｙ）において検出されることが可能となる。
2006527958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体信号に付加データを埋め込む方法において、
該媒体信号を得るステップと、
変更された媒体信号を供給するために前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する混合ステップと、
第一のホスト変更媒体信号を供給するために前記付加データと前記変更された媒体信号とを合成する合成ステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記合成ステップは、前記変更された媒体信号に前記付加データを乗じる乗算ステップによって実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記乗算ステップは、時間域で実行されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記乗算ステップは、周波数域で実行されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記変更された媒体信号を供給するために使用されるべき整形された雑音信号を供給するために、人間の知覚モデルに基づく第一の信号整形関数を用いて前記雑音信号を整形するステップを更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】
第二のホスト変更媒体信号を供給するために、人間の知覚モデルに基づく第二の信号整形関数を用いて前記第一のホスト変更媒体信号を整形するステップを更に有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記変更された媒体信号にホスト変更媒体信号を加えるステップを更に有することを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項８】
前記媒体信号にホスト変更媒体信号を加えるステップを更に有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記変更された媒体信号を供給するために使用されるべき調整された雑音信号を供給するために、前記混合ステップの前にスケーリングファクタδを用いて前記雑音信号を調整するステップを更に有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記第一のホスト変更媒体信号に未調整の雑音信号を加えるステップを更に有することを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記付加データは、透かしであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記媒体信号を解析して、前記付加データと合成するために前記解析に従って前記変更された媒体信号の一部分又は前記媒体信号の一部分を前記媒体信号の異なる部分に対して供給するステップを更に有することを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
前記付加データと合成するために、前記媒体信号と前記変更された媒体信号とを切り替える切替えステップを更に有し、
望ましくは、前記切替えステップは、グレースフルスイッチングであることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
媒体信号に付加データを埋め込む方法において、
該媒体信号を得るステップと、
該媒体信号を解析するステップと、
変更された媒体信号を供給するために前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する混合ステップと、
前記媒体信号の異なる部分に対して、前記解析に従って前記付加データと前記変更された媒体信号又は前記元の媒体信号とを合成する合成ステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
媒体信号に付加データを埋め込むための装置において、
変更された媒体信号を供給するために、前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する第一の加算ユニットと、
第一のホスト変更媒体信号を供給するために、前記付加データと前記変更された媒体信号とを合成する合成ユニットとを有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記合成ユニットは、前記変更された媒体信号に前記付加データを乗じることで、前記付加データと前記変更された媒体信号とを合成するよう配置されることを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記変更された媒体信号を供給するために使用されるべき整形された雑音信号を供給するために、人間の知覚モデルに基づく第一の信号整形関数を用いて前記雑音信号を整形するよう配置された第一の信号整形ユニットを更に有することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
第二のホスト変更媒体信号を供給するために、人間の知覚モデルに基づく第二の信号整形関数で前記第一のホスト変更媒体信号を整形するよう配置された第二の信号整形ユニットを更に有することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記変更された媒体信号にホスト変更媒体信号を加えるように配置された第二の加算ユニットを更に有することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項２０】
前記媒体信号にホスト変更媒体信号を加えるように配置された第二の加算ユニットを更に有することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項２１】
前記変更された媒体信号を供給するために使用されるべき調整された雑音信号を供給するために、前記媒体信号を混合する前に前記雑音信号を小さくするよう配置されたスケーリングユニットを更に有することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項２２】
前記第一のホスト変更媒体信号に未調整の雑音信号を加えるように配置された第三の加算ユニットを更に有することを特徴とする、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記媒体信号を解析して、前記解析に従って、前記付加データを合成するための前記合成ユニットへの前記変更された媒体信号の一部分又は前記媒体信号の一部分の供給を前記媒体信号の異なる部分に対して制御するよう配置された解析ユニットを更に有することを特徴とする、請求項1５記載の装置。
【請求項２４】
前記解析ユニットの制御下で前記合成ユニットに前記媒体信号又は前記変更された媒体信号を接続するように配置された少なくとも一つの第一のスイッチを更に有することを特徴とする、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記解析ユニットにより制御される第二のスイッチが存在し、
前記第一のスイッチは、前記変更された媒体信号を前記合成ユニットに接続し、
前記第二のスイッチは、前記媒体信号を前記合成ユニットに接続し、
前記第一及び第二のスイッチは、一つの状態から他の状態へグレースフルに切り替えるように配置されることを特徴とする、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
媒体信号に付加データを埋め込むための装置において、
変更された媒体信号を供給するために前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する第一の加算ユニットと、
第一のホスト変更媒体信号を供給するために前記付加データと前記変更された媒体信号又は前記媒体信号とを合成する合成ユニットと、
前記媒体信号を解析して、前記解析に従って前記合成ユニットへの前記変更された媒体信号又は前記媒体信号の供給を前記媒体信号の異なる部分に対して制御するよう配置された解析ユニットとを有することを特徴とする装置。
【請求項２７】
雑音信号と混合された媒体信号を有し、付加データが合成されている変更された媒体信号の少なくとも一部分を有することを特徴とする媒体信号。
【請求項２８】
雑音信号と混合された媒体信号を有し、付加データが合成されている変更された媒体信号の少なくとも一部分を有する媒体信号を有することを特徴とする情報記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
概して、本発明は、媒体信号に付加データを供給する分野、更に具体的には、媒体信号における付加データの埋め込みに関する方法、装置、信号及び情報記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの発展に伴い、ほぼ無限の量の情報コンテンツにアクセス又は検索を行うことが可能である。その場合、コンテンツは、様々な形態及び様式の媒体信号の形で様々なコンテンツプロバイダにより提供されうる。媒体信号は、例えば、圧縮又は非圧縮のいずれかの様式の音声信号、圧縮又は非圧縮様式の画像信号、及び圧縮又は非圧縮様式の映像信号として提供されうる。媒体コンテンツがそれに対する権利を与えられていない人物によって不法に得られること、又はコンテンツの非合法なコピーが成されることを防ぐために、コンテンツ所有者は、彼らのコンテンツを保護する必要がある。これを行うために、彼らは、しばしば、媒体信号に付加情報を供給することを必要とする。付加情報は、例えば、音声の一部に関するテキスト（例えば、歌詞。）を提供するためのような、他の目的のためにも供給されうる。
【０００３】
付加データが媒体信号に供給される一つの使用分野は、デジタル権利管理（ＤＲＭ）の分野である。この分野では、透かしの形の付加データが、媒体コンテンツの非合法な干渉を防ぐために、媒体コンテンツ、及び可能ならば使用者の素性を示すために使用される。
【０００４】
正確で有効な透かし検出の実現性は、データをホスト信号に埋め込むために使用される方法及びこの信号の特性に極めて依存する。一つのしばしば用いられる種類の透かし埋め込みは、所謂乗法的透かし挿入である。この方法では、透かしを入れられるべき媒体信号は、該当する透かしを乗じられる。他方で、本来なら、媒体信号は多数の異なる周波数成分を有するが、時にこのような成分をほとんど有することができない。成分が僅かであるときには、乗法的透かし挿入を用いて埋め込まれた透かしを検出することが困難となりえる。
【０００５】
国際特許出願ＷＯ−Ａ−０２／１５５８７（特許文献１参照。）は、透かしのような付加データが如何に媒体信号に加えられるかを記述する。ここで、信号は、正弦波に関して記述される。二進符号は、高周波帯域の信号に、この高周波帯域の加算雑音又は非加算雑音のいずれかにより加えられる。検出時に、得られた一連のディジット（即ち、０及び１。）は透かし情報（符号化された形式。）を表わす。このようにして、特許文献１は、付加的な透かしに関する技術について記述する。この付加的な透かしは、乗法的透かし挿入の環境では適用されない。その上、付加情報は、単純な低域通過フィルタを用いて容易に取り除かれうる高周波帯域でしか供給されないので、それは脆弱であり、そのため頑強性が重要な条件であるときには適さない。
【０００６】
更に頑強な乗法的透かし挿入法では、実数の複数の循環桁上げを成されたチップ列は、適切に調整された形式の媒体信号を乗じられて、また元の媒体信号に加えられる。検出時に、異なる相関ピークの間の距離は（符号化された形式の）透かし情報を伝える。ホスト信号が周波数成分を僅かにしか有さない場合には、相関は弱い。従って、乗法的埋め込み技術を用いてほとんど周波数成分のない媒体信号に埋め込まれなければならない付加データに対して、より高い水準の検出能を可能にする必要がある。
【特許文献１】国際特許出願ＷＯ−Ａ−０２／１５５８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、より頑強である（即ち、より高度な付加データの検出能を有する）媒体信号、特に、周波数成分を僅かにしか有さない媒体信号の部分における付加データの乗法的埋め込み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】
【０００８】
本発明の第一の特徴によれば、この目的は、媒体信号に付加データを埋め込む方法によって達成され、当該方法は、
該媒体信号を得るステップと、
変更された媒体信号を供給するために前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する混合ステップと、
第一のホスト変更媒体信号を供給するために、前記付加データと前記変更された媒体信号とを合成する合成ステップとを有する。
【０００９】
本発明の第二の特徴によれば、この目的は、また、媒体信号に付加データを埋め込むための装置によって達成され、当該装置は、
変更された媒体信号を供給するために、前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する第一の加算ユニットと、
第一のホスト変更媒体信号を供給するために、前記付加データと前記変更された媒体信号とを合成する合成ユニットとを有する。
【００１０】
本発明の第三の特徴によれば、この目的は、更に、媒体信号によって達成され、当該媒体信号は、
雑音信号と混合された媒体信号を有し、付加データが合成されている変更された媒体信号の少なくとも一部分を有する。
【００１１】
本発明の第四の特徴によれば、本発明は、また、情報記憶媒体によって達成され、当該情報記憶媒体は、
雑音信号と混合された媒体信号を有し、付加データが合成されている変更された媒体信号の少なくとも一部分を有する媒体信号を有する。
【００１２】
更に、本発明は、この新しいホスト信号に乗法的に埋め込まれた情報の検出能を選択的に高めるために、媒体信号と変更された様式の媒体信号とを（自動的に）切替えるための技術を提供することに向けられている。
【００１３】
本発明の第五の特徴によれば、この目的は、媒体信号に付加データを埋め込む方法によって達成され、当該方法は、
該媒体信号を得るステップと、
該媒体信号を解析するステップと、
変更された媒体信号を供給するために前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する混合ステップと、
前記媒体信号の異なる部分に対して、前記解析に従って前記付加データと、第一のホスト変更媒体信号を供給するための前記変更された媒体信号又は前記媒体信号とを合成する合成ステップとを有する。
【００１４】
本発明の第六の特徴によれば、この目的は、また、媒体信号に付加データを埋め込むための装置によって達成され、当該装置は、
変更された媒体信号を供給するために、前記媒体信号の少なくとも一部分と雑音信号とを混合する第一の加算ユニットと、
前記付加データと、第一のホスト変更媒体信号を供給するための前記変更された媒体信号、又は前記媒体信号とを合成する合成ユニットと、
前記媒体信号を解析して、前記解析に従って前記合成ユニットへの雑音を混合された前記媒体信号又は前記媒体信号の供給を前記媒体信号の異なる部分に対して制御するよう配置された解析ユニットとを有する。
【００１５】
請求項２及び１６は、乗算を用いて合成を実行することに向けられている。
【００１６】
請求項５及び１７は、人間の知覚モデルに基づいて雑音信号を整形することに向けられている。これは、付加された雑音が認知できないことを確実にするという利点を有する。
【００１７】
請求項６及び１８は、人間の知覚モデルに基づく信号整形関数を用いて前記付加データを合成された変更された媒体信号をも整形することに向けられている。これは、付加された雑音及び埋め込まれた透かしの両方が認知できないことを確実にするという利点を有する。
【００１８】
請求項８，９，１０，２０，２１及び２２は、付加された雑音を調整すること、前記付加データと合成された変更された媒体信号に媒体信号を加えること、及び付加データと合成された媒体信号に未調整の雑音信号を加えることに向けられている。これは、付加データの埋め込みのためのより予測可能な制御機構を提供するという利点を有する。
【００１９】
請求項１２及び２３は、媒体信号を解析すること、及び解析に従って媒体信号又は雑音を合成された媒体信号の一部分と付加データとを合成することに向けられている。
【００２０】
本発明のこれら及び他の特徴は、後述する実施例を参照して説明され、明らかにされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、付加データが、例えばピッチパイプ又はハープシコードの引用に似た高い音色の信号のような、ほとんど周波数成分を有さない媒体信号に埋め込まれるときに、付加データのより良い検出能を提供するという利点を有する。本発明により、例えば、これらの特性を有する従来の媒体信号と比べて、変更された媒体信号により容易に検出可能な透かしを埋め込むことが可能である。このより高い水準の検出能のために、付加データは、媒体信号の品質が低下する場合でさえも依然として検出可能である。即ち、正確な検出の実現性が増す。その場合、例えば、処理された媒体信号の法廷追跡を実行することが容易となる。
【００２２】
従って、本発明の背景である全体的な発想は、媒体信号と雑音信号を混合し、このように変更された媒体信号と付加データとを合成することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、添付の図面に関して更に詳細に説明される。
【００２４】
本発明は、信号の少なくとも部分で僅かな周波数成分のみ有する媒体信号に付加データを供給する分野に関する。音声の分野では、このような信号は、ハープシコード及びピッチパイプのような楽器からの音を有しうる。しかし、本発明は、音声に限定されず、例えば、映像又はデジタル画像のような他の媒体信号に適用されることができる。望ましくは、付加データは、透かしの形で供給されうる。しかし、本発明は透かしに限定されず、付加データは、例えば歌に関する付加的なテキストのような、媒体信号で検出されることを必要とする如何なる付加データでもありうることが理解されるべきである。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の第一の実施例による、僅かな周波数成分のみを有する媒体信号に付加データを埋め込むための装置１０のブロック図を示す。この理由のために装置１０は第一の加算ユニット１２を有し、第一の加算ユニット１２は、媒体信号ｘを受けて、変更された媒体信号ｘ＋ｎを供給するためにこの媒体信号に雑音信号ｎを加える。媒体信号ｘは、こうした状況で、しばしばホスト信号と呼ばれる。次に、変更されたホスト信号ｘ＋ｎは、透かし合成ユニット１４（Ｃ）に供給され、透かし合成ユニット１４は、その出力に第一のホスト変更信号ｍｗを供給するように、変更されたホスト信号ｘ＋ｎに透かしｗの形で付加データを合成する。最後に、第二の加算ユニット３６において、第一のホスト変更信号ｍｗは、前記付加データを有する出力媒体信号ｙを供給するように、また変更されたホスト信号ｘ＋ｎ（又はホスト信号ｘ）に加えられる。ここで示された合成ユニット１４は、適切に選択されたフィルタ係数の形で透かしｗを適用するフィルタである。従って、合成ユニット１４は、変更されたホスト信号ｘ＋ｎに透かしを乗じることで変更されたホスト信号ｘ＋ｎを変更する乗法ユニットである。変更された信号は、元の信号よりも多い周波数成分を有するので、透かしはより容易に検出される。ここで、雑音信号は付加的な透かし搬送波であるので、雑音信号及びホスト信号の両方が透かしを伝える。
【００２６】
しかし、多種多様な周波数成分を有する信号は、また、特に、より高い周波数範囲で成る雑音の挿入により、この形式の埋め込みから恩恵を受けうる。これは、透かしの頑強性を著しく改善するわけではないが、未処理の透かしの埋め込まれた音声に関しては、それは、極めてより良い検出信頼性をもたらしうる。
【００２７】
図２は、本発明による合成ユニット１４の第一の様式を示す。この合成ユニット１４は周波数域で作動する。従って、合成ユニットは、変更されたホスト信号ｘ＋ｎを受けて、それを周波数域に変換する離散フーリエ変換ユニット１６（ＤＦＴ）を有する。次に、変換された変更されたホスト信号は、乗算ユニット１８に供給される。この乗算ユニット１８は、変換された変更されたホスト信号に透かしｗを乗じる。ここで、透かしｗは、周波数域の透かしである。次に、変換され、透かしを入れられた変更されたホスト信号は、逆フーリエ変換ユニット２０（ＩＤＦＴ）に供給される。この逆フーリエ変換ユニット２０は、変換され、透かしを入れられた変更されたホスト信号を時間域に逆変換し、それを乗算ユニット２２に供給する。乗算ユニット２２は、また、グレースフルな上昇／減衰オン／オフスイッチング機能による結果を受ける。従って、このスイッチングを提供するために、変更されたホスト信号ｘ＋ｎは、ユニット２４に供給される。このユニット２４は、時間利得関数Ｇを使用する。次に、乗算ユニット２２の出力は、スケーリングユニット２６に供給される。このスケーリングユニット２６は、乗じられた信号をスケーリングパラメータαで調整する。次に、この乗じられ、調整された信号は、第二の加算ユニット３６に供給される。この第二の加算ユニット３６は、変更されたホスト信号を更に受けて、これらの信号を足し合わせて、出力信号ｙを形成する。この出力信号ｙは、透かしを入れられたホスト信号である。この原理による透かしの埋め込みに関する更なる詳細は、２００１年５月にオランダのアムステルダムで開催された第１１０回ＡＥＳ会議の議事録に掲載されている、ミッシェル・ヴァン・デア・ヴェーン、フォンス・ブロウカーズ、ヤ−プ・ハイツマ、トン・カルカー、アウェーケ・ネガシュ・レンマ及びウェルナー・オーメン著「頑強で、多機能で、高品質な音声透かし埋め込み技術（原題：Ｒｏｂｕｓｔ，  ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ−ｑｕａｌｉｔｙ  ａｕｄｉｏ  ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」で記述される。これは、本願に引用して援用されている。
【００２８】
上述した周波数域合成ユニットは、多数の方法で変更されることが可能である。例えば、増幅ユニットを有するブランチを取り除くこと及びスケーリングユニットを取り除くことが可能であるが、これは信号の品質を低下させうる。
【００２９】
図３は、時間域で作動する他の様式の合成ユニットを示す。合成ユニット１４は、バンドパスフィルタ３０を有する。このバンドパスフィルタ３０は、変更されたホスト信号ｘ＋ｎにフィルタをかけて、フィルタ処理された信号を乗算ユニット３２に供給する。この乗算ユニット３２は、更に透かしｗを受け、透かしｗにフィルタ処理された変更されたホスト信号ｘ＋ｎを乗じる。乗算ユニット３２の出力は、スケーリングユニット３４に接続される。このスケーリングユニット３４は、透かしを入れられた信号をスケーリングパラメータαで調整し、それを第二の加算ユニット３６に供給する。この第二の加算ユニット３６は、また、変更されたホスト信号ｘ＋ｎを受ける。その場合、第二の加算ユニット３６の出力は、透かしを入れられたホスト信号ｙである。ここで、スケーリングユニット３４は、また、透かしを入れられた信号を供給するために絶対に必要なわけではない。透かしｗは、ここでは時間域の透かしである。この透かし埋め込み技術に関する更なる詳細は、２００３年４月発行の信号処理に関するＩＥＥＥ報告書Ｖｏｌ．５１、１０８８−１０９７ページに掲載されている、アウェーケ・ネガシュ・レンマ、ヤフィアー・アプレア、ウェルナー・オーメン及びレオン・ヴァン・デ・カークホフ著「時間域の音声透かし埋め込み技術（原題：Ａ  ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｄｏｍａｉｎ  ａｕｄｉｏ  ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」で見つけられうる。これは、本願に引用して援用されている。
【００３０】
上述した合成ユニットは、本発明で使用されうる乗法合成ユニットの単なる例である。他の多数の形式の乗法合成ユニットが代わりに使用されうることが認識されるべきである。
【実施例２】
【００３１】
図１で示された上記透かし埋め込み技術は、人間の知覚モデルが、認知可能な歪みを低減するための雑音信号の整形のために使用されうることで、改善されることが可能である。使用されるモデルは、信号の種類に依存する。媒体信号が音声信号である場合には、モデルは人間の聴覚システムの心理音響モデルであり、単なる画像が使用される場合には、人間の視覚システムの心理視覚モデルが使用される。
【００３２】
本発明の第二の実施例により媒体信号に透かしを埋め込むことを実行するための装置のブロック図は、図４で示されている。図４の装置は、基本的に、図１の装置と同じ構成要素を有する。一つだけ異なる点は、装置１０が、マスキングフィルタの形をした第一の信号整形ユニット４０と、フィルタ制御ユニット３８とを更に有する点である。フィルタ制御ユニット３８は、ホスト信号ｘを受け、人間の聴覚システムＰの心理音響モデルを用いてこの信号を解析する。ユニット３８は、フィルタ４０のフィルタ係数を選択するために解析の結果を使用する。雑音信号ｎを受けるフィルタ４０は、第一の信号整形関数Ｍ１を用いて雑音を整形する。これにより、整形された雑音信号ｎｓが得られる。次に、この整形された雑音信号ｎｓは、ホスト信号ｘと混合するために第一の加算ユニット１２に供給される。その後、透かしの埋め込みが、上述した方法で、透かし合成ユニット１４において実行される。フィルタ４０は、雑音信号がホスト信号ｘにより知覚できるほどにマスクを掛けられるように雑音信号を整形する。媒体信号が画像であった場合には、モデルは、代わって、人間の視覚システムの心理視覚モデルである。
【実施例３】
【００３３】
信号整形関数Ｍ２を用いる第二の信号整形ユニットを更に有することによって本発明による装置を更に変形することが可能である。この信号整形関数Ｍ２もフィルタ制御ユニット３８からの情報に基づく。この第三の実施例による装置は、図５のブロック図で示されている。図５の装置の機能は、ここで、図６にも関連して記述される。図６は、この第三の実施例による方法のフローチャートである。雑音の付加は、本実施例では、図４による雑音の付加と同一である。ここで、唯一の違いは、装置１０が第二の雑音整形ユニット４４を有することである。先ず、ホスト信号ｘが、例えばそれが保存されるメモリからそれを取ってくることにより、ステップ４８で得られる。雑音信号ｎが、例えば雑音発生ユニットから、ステップ５０で供給される。その後、雑音信号ｎは、ステップ５２で、整形された雑音信号ｎｓを得るためにフィルタ４０において第一の雑音整形関数Ｍ１を用いて整形される。次に、整形された雑音信号ｎｓは、ステップ５４において、変更されたホスト信号ｘ＋ｎｓを供給するために、第一の加算ユニット１２によりホスト信号ｘで加算又は混合を成される。例えば図２又は３で示されたフィルタ又はユニットの一つに過ぎない合成ユニット１４は、ステップ５６において、変更されたホスト信号ｘ＋ｎｓを受け、透かしを入れられた変更されたホスト信号ｍｗを供給するためにこの信号と透かしとを合成する。透かしを入れられた変更されたホスト信号ｍｗは、第一のホスト変更信号とも呼ばれる。次に、第一のホスト変更信号ｍｗは、第二の信号整形ユニット４４に供給される。この第二の信号整形ユニット４４は、ステップ５８において、フィルタ制御ユニット３８によって決定された第二の信号整形関数Ｍ２を使用して、整形されたホスト変更信号ｍｗｓ又は第二のホスト変更信号を供給する。第二の信号整形ユニット４４もフィルタの形で設けられ、その係数は、上述したモデルＰに従って設定される。関数Ｍ２は、透かしを入れられた信号において余分な知覚されるアーティファクトがないことを確実にする。次に、第二のホスト変更信号ｍｗｓは、第二の加算ユニット３６に供給される。この第二の加算ユニット３６は、変更されたホスト信号ｘ＋ｎｓを更に受け、ステップ６０において、これら二つを足し合わせて、透かしを入れられたホスト信号又は透かしを入れられた出力媒体信号ｙを供給する。この方法では、透かしは、媒体信号ｘにより知覚できるほどにマスクを掛けられる。雑音信号ｎｓは、気づかれない程度に媒体信号に加えられるので、それは、知覚できない透かしチャネルを供給することが認識されるべきである。
【００３４】
使用される関数を変更することが可能である。代案として、所謂絶対的閾値（ＴＱ）関数が、上記の関数Ｍ１及び／又はＭ２の代わりに媒体信号が音声信号であるときに使用されることができる。この場合には、雑音は、それが聴覚閾値を下回るように予めフィルタ処理される。同様の関数が画像信号及び／又は映像に対して使用されることができる。
【実施例４】
【００３５】
図５及び６で示された本発明の第三の実施例による装置及び方法は、僅かだが欠点を有する。それは、雑音信号がホスト信号に二度加えられることである。これは、透かし埋め込み処理の制御を若干予測不可能にする。この問題を解決する装置が、本発明の第四の実施例である図７のブロック図で示されている。この装置では、第一の信号整形ユニットがない。ここでは、雑音信号ｎは、最初にスケーリングユニット６２に供給される。このスケーリングユニット６２は、雑音信号をスケーリング関数δで調整する。δは、ここでは１よりも小さく、望ましくは０．１から０．２の間である。次に、小さくされた雑音信号δｎは、第一の加算ユニット１２に供給されて、変更されたホスト信号を供給するためにホスト信号ｘに加えられる。ここで、この変更されたホスト信号は、雑音信号が小さくされているので、ｘ＋δｎと表わされる。次に、変更されたホスト信号は、合成ユニット１４に送られる。この合成ユニット１４は、前述した方法で透かしｗを埋め込む。合成ユニット１４の出力は、第三の加算ユニット６４に接続されている。この第三の加算ユニット６４は、また、未調整の雑音ｎを受けて、第一のホスト変更信号ｍｗを供給するために、雑音ｎを透かしを入れられた変更されたホスト信号に加える。信号ｍｗは、第二の信号整形ユニット４４に供給される。この第二の信号整形ユニット４４は、上述した関数Ｍ２により第一のホスト変更信号ｍｗにフィルタをかける。この関数Ｍ２は、フィルタ制御ユニット３８で解析された人間の聴覚システムの関数Ｐに基づく。フィルタ４４からの整形された信号ｍｗｓ又は第二のホスト変更信号は、元のホスト信号ｘへの加算のために第二の加算ユニット３６に供給される。従って、フィルタ４４は、ホスト変更信号ｍｗがホスト信号ｘにより知覚できるほどにマスクを掛けられることを確実にする。この方法では、全ての付加的な信号成分は、一つの点でのみホスト信号ｘに入れられる。これは、制御機構をより予測可能なものにする。
〔変形例〕
上述したように、雑音信号は、ホスト又は媒体信号が僅かな周波数成分しか有さないときに、透かしのより安全な検出を可能にするために加えられる。前記周波数成分は、信号が音声信号であるときには音の周波数成分であり、あるいは、信号が画像信号であるときには空間的な周波数成分でありうる。しかし、音声信号は、しばしばスペクトル的に散在する音から構成されるのみならず、一曲の音楽の単なる幾つかの通過帯域又は区間においてしばしばほとんど周波数成分有することができない。従って、媒体信号の幾つかの片又は区間でだけではなく、それ全体で本発明の上述した実施例を用いる必要はない。従って、媒体信号の特性に従って周知の原理により透かしを埋め込むことが可能であると共に、本発明の上述した実施例により透かしを埋め込むことが可能である必要がある。
【００３６】
図８は、この機能を提供するための装置を示す。装置は、第一の実施例に従って第一の加算ユニット１２、透かし合成ユニット１４及び第二の加算ユニット３６を有する。また、第二、第三及び第四の実施例による装置が、多少の簡単な変形で図８の装置で使用されるように容易に適応されうることが認識されるべきである。図８において、第一の加算ユニット１２は、雑音信号ｎ及びホスト信号ｘを受けて、上述した原理により変更されたホスト信号ｘ＋ｎを形成するためにそれらを足し合わせる。第一の加算ユニット１２の出力は、第一のスイッチ６８を介して透かし合成ユニット１４に接続されている。ホスト信号は、また、第二のスイッチ７０を介して透かし合成ユニット１４に直接的に接続されている。解析ユニット６６が、ホスト信号の周波数成分を解析するために解析関数Ａを使用し、解析に従って第一及び第二のスイッチを制御する。これにより、ホスト信号ｘの周波数成分の数が僅かである場合には、第一のスイッチ６８は透かし合成ユニット１４に第一の加算ユニット１２を接続し、そうでない場合には、第二のスイッチ７０は変更されていないホスト信号ｘを透かし合成ユニット４０に接続する。次に、透かし合成ユニット１４は、上述した方法で受けた信号に透かしを埋めみ、第二の加算ユニット３６は、出力信号ｙの供給のために、変更されていないホスト信号ｘ又は変更されたホスト信号ｘ＋ｎに第一のホスト変更信号ｍｗを加える。ここでは、望ましくは、スイッチングは、透かし合成ユニット１４への一つの信号の入力から他への変換がグレースフルに成されるように、ソフトスイッチング関数である。これは、スイッチングが一つの状態から他へ実行されるときに、オンに切替えられるスイッチが、最初は非常に小さく、又は減じられていて、全ての信号がスイッチを通されるまでに徐々に増大するような信号を通すように、徐々に成されることを意味する。オフに切替えられているスイッチは、同じように、完全にオフに切替えられるまでオフに切替えるべき信号を徐々に減じる。望ましくは、これは、また、透かし合成ユニットを通る全エネルギーがスイッチングの前、最中及び後で十分に単一であるように成される。
【００３７】
スイッチングは、ソフト又はグレースフルであることを好まれるが、そうである必要はないことが認識されるべきである。ソフトスイッチングが実行されない場合でも、スイッチングは、変更されたホスト信号又は変更されていないホスト信号のいずれかを透かし合成ユニット１４に接続する一つのスイッチのみを設けるには十分である。更に、単一のスイッチが使用されるときには、例えば第一の加算ユニット１２の前のように、信号の適切なスイッチングを達成する如何なる位置でもスイッチを設けることが可能である。
【００３８】
出力信号ｙは、記憶媒体に供給されることが可能である。ＣＤ（コンパクトディスク）の形をした記憶媒体の一つ７２が図９に示されている。出力信号ｙは、また、例えばコンピュータ内のメモリのような他の形式の記憶媒体に供給されることも可能である。
【００３９】
従って、媒体信号が僅かな周波数成分のみを有するときに、媒体信号に付加データを乗法的に埋め込むための装置及び方法が記述された。本発明を用いて、このような媒体信号に透かしを埋め込むことが可能であり、この媒体信号は、これらの特性を有する従来の媒体信号よりも容易に検出される。第二の実施例は、付加された雑音が知覚できないことを確実にし、第三の実施例は、付加された雑音及び埋め込まれた透かしが知覚できないことを確実にする。第四の実施例は、透かしの埋め込みのためのより予測可能な制御機構を提供するという利点を有する。更に、より高い水準の検出能は以下の利点を有する。付加データは、媒体信号の品質が低下した場合でさえ、依然として検出可能である。その場合、例えば、処理された媒体信号のコピー規制又は法廷追跡を行うことがより容易である。
【００４０】
本発明は、多数の方法で変形されうる。例えば、雑音信号がデータを有するように作られることが可能である。これは、一つのランダム数列が０を表わすように作られ、他が１を表わすように作られるような方法で成されうる。この方法では、加法的及び乗法的透かしは単一のシステムに組み込まれうる。上述したように、透かしは周波数域だけでなく時間域でも埋め込まれ、媒体信号は如何なる形式の媒体信号でもありうる。更に、媒体信号は、音声、映像又は画像信号でありうる。音声の場合には、それは、例えばＰＣＭのような非圧縮音声でありうる。しかし、本発明は、また、圧縮された媒体信号にも適用することが可能である。音声の場合には、この圧縮された媒体信号は、ＭＰ３ビットストリームでありうる。しかし、その場合、雑音は、適切にビットストリームに変換されなければならない。従って、本発明は、特許請求の範囲にのみ限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一の実施例による変更された媒体信号に透かしを埋め込むための装置のブロック図を示す。
【図２】図１の装置で用いられる合成器の第一の様式のブロック図を示す。
【図３】図１の装置で用いられる合成器の第二の様式のブロック図を示す。
【図４】本発明の第二の実施例による変更された媒体信号に透かしを埋め込むための装置のブロック図を示す。
【図５】本発明の第三の実施例による変更された媒体信号に透かしを埋め込むための装置のブロック図を示す。
【図６】本発明の第三の実施例による変更された媒体信号に透かしを埋め込む方法のフローチャートを示す。
【図７】本発明の第四の実施例による変更された媒体信号に透かしを埋め込むための装置のブロック図を示す。
【図８】本発明による元も媒体信号又は変更された媒体信号のいずれかへの透かしの埋め込みを切替えるための装置のブロック図を示す。
【図９】本発明による媒体信号を記録されたＣＤ（コンパクトディスク）の形の情報記録媒体を示す。
【図１】
2006527958.tif 000003
【図２】
2006527958.tif 000004
【図３】
2006527958.tif 000005
【図４】
2006527958.tif 000006
【図５】
2006527958.tif 000007
【図６】
2006527958.tif 000008
【図７】
2006527958.tif 000009
【図８】
2006527958.tif 000010
【図９】
2006527958.tif 000011
【国際調査報告】
2006527958.tif 000012
2006527958.tif 000013
2006527958.tif 000014