(57)【要約】本発明は、ウォーターマーク埋め込み方法並びにウォーターマーク埋め込みの機構を含むトランスコーディング及びデジタル記録装置に関する。第1の実施例は、デジタル記録装置において一般に見られる種類のカスケードされたデコーダ/エンコーダトランスコーダを備えたウォーターマーク埋め込みシステムを組み込んでいる。第1のフォーマットの入力データストリームは、トランスコーダのデコーダ(10)によって受信される。符号化パラメータは、デコーダ(10)の第1の出力から、トランスコーダのエンコーダ(30)の第1の入力に供給される。デコーダ(10)の第2の出力は、加算器(24)の第1の入力部に送信されるベースバンドビデオ信号を有する。ウォーターマーク発生器(22)の出力は、加算器(24)の第2の入力部に供給される。加算器(24)の出力は、エンコーダ30の第2の入力部に供給される。エンコーダ(30)の出力は、記憶媒体と互換性を持つ第2のフォーマットにおいて記録されるべき情報を有する。
2004531942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1のフォーマットの情報を含む入力データストリームを第2のフォーマットに変換するためのトランスコーダと、出力データストリームにウォーターマークを埋め込むウォーターマーク埋め込み装置とを有する装置において、前記ウォーターマーク埋め込み装置は、前記トランスコーダの第1の部分から第1のデータを受信して、前記トランスコーダの第2の部分にウォーターマーキングされたデータを提供するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダの前記第1の部分は、前記第1のフォーマットの情報を含む前記入力データストリームを少なくとも部分的に復号化するための復号化手段を有する、装置。
【請求項３】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダの前記第2の部分は、前記第2のフォーマットに変換するための符号化手段を有する、装置。
【請求項４】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダは、カスケードされたデコーダ及びエンコーダを有する、装置。
【請求項５】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダは、動き補償ビットレートトランスコーダを有する、装置。
【請求項６】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダは、離散コサイン変換係数再量子化ビットレートトランスコーダを有する、装置。
【請求項７】
請求項1に記載の装置において、前記トランスコーダは、離散コサイン変換係数減衰ビットレートトランスコーダを有する、装置。
【請求項８】
請求項1に記載の装置において、前記第2のフォーマットは、前記情報が記憶されるべき記憶媒体と互換性を持つフォーマットである、装置。
【請求項９】
請求項1に記載の装置において、異なる圧縮特性を有すること以外は前記第1及び第2のフォーマットは同一である、装置。
【請求項１０】
請求項1に記載の装置において、前記入力データストリームからの符号化パラメータは、前記ウォーターマークが埋め込まれるべきコンテンツに前記ウォーターマークを適応させるのに利用される、装置。
【請求項１１】
請求項1に記載の装置と記憶媒体に出力データストリームを記録するための手段とを有するデジタル記録装置。
【請求項１２】
受信されたデータストリームの情報にウォーターマークを埋め込む方法において、
第1のフォーマットの情報を含む入力データストリームを受信して、前記第1のフォーマットからデータを復号化して復号化されたデータを提供するステップと、
前記復号化されたデータに前記ウォーターマークを埋め込んで、復号化されたウォーターマーキングされたデータを提供するステップと、
前記復号化されたウォーターマーキングされたデータを第2のフォーマットに符合化するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にウォーターマーク埋め込みのための機構を含む装置、デジタル記録装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーターマークをデジタルのビデオ又はオーディオデータに埋め込むことは、回収可能なメッセージをデータに組み込むことを含み、好適にはこれは、ビデオ又はオーディオ出力装置によって示されるデータの表示に知覚することができないような変更を生じる態様で行われる。例えば、ウォーターマークは、ビデオ出力装置により示されるデータの表示において、画像の輝度における小さな擬似ランダムな変動として現れることができる。ウォーターマークを埋め込むプロセスは、ウォーターマーキングとして知られている。このようなウォーターマーク埋め込み装置の単純で実際的な実現例は、+1及び-1の値を含む所定の二次元のウォーターマークパターンを用いることができる。埋め込み器は、ウォーターマークの各値を画像中の対応したピクセルの輝度値に加える、即ち、ウォーターマークパターンに応じて、元の画像の輝度を一量子化ステップ増減する。他の多くのウォーターマーキング方式が、技術文献において提案されてきた。例えば、全ての加算の動作が、DCT又はFFT変換領域において実行されることができる。電子装置によるウォーターマークの最適な検出可能性を与えながらも人間の目又は耳に対しては知覚不能であることを保証するために、通常、埋め込みは、オーディオ又はビデオ信号の知覚的なマスキング特性を考慮して行われる。ウォーターマークは、人間の聴覚/視覚能力が修正をあまり感知することができない領域には強く(例えば1つよりも多い量子化ステップ)埋め込まれる。他方では、人間の観察が修正に対して敏感な領域においては、埋め込みは弱く行われるか又は全く行われなくてもよい。多くの場合、ウォーターマークパターンは、秘密に保たれて、公衆に開示されることはない。
【０００３】
ウォーターマーキングは、データのソース又はデータの著作権の状態に関する情報を提供するために用いられることができる。デジタルウォーターマークによって可能にされる1つの有用な機能は、デジタル記録装置にデータの著作権の状態を知らせる能力である。デジタルウォーターマークが、データが著作権によって保護されていることを示す場合、このデジタル記録装置は無許可のコピーを作製することを拒絶することができる。この機能は、コピーが1回許可される1次コピーを示すウォーターマークの使用により拡張されることができ、この場合、コピーされたデータは、データが2次世代状態であることを示す他のウォーターマークによって(又は置換ウォーターマークによって)マークし直される。デジタル記録装置は、マークし直されたデータを解釈して、他のコピーを作ることを拒絶することができる。このような方式は、データの単一のバックアップコピーが作製されることを許可するのに有用であり、又は、オリジナルデータのウォーターマークが「コピー1回(copy-once)」状態を示しマークし直されたデータのウォーターマークが「これ以上のコピー不可(copy-no-more)」状態を示す状態で放送信号を記録するときに、有用であり得る。
【０００４】
ウォーターマーキングの幾つかの一般的な方法が、Marcel Dekker, Inc. (New York)の1999年3月のK.K. Parhi及びT. Nishitani (編集者)による"Digital Signal Processing for Multimedia Systems"の17章の461-486ページのI.J. Cox, M. Miller, J.P.M.G. Linnartz及びA.C.C. Kalkerによる"A review of watermarking principles and practices"に説明されている。
【０００５】
デジタル記録装置によるデジタルデータの再マーキングに伴う問題は、特に家庭用使用のためのデジタル記録装置と関連したときには、ウォーターマーキングプロセスの複雑な性質である。MPEG方式で符号化されたデジタルデータのウォーターマーキングにおいて、有害なバッファアンダーフロー/オーバーフローを防止するためにMPEGビットストリーム構文が維持されなければならないため、ある特定の問題が生じ得る。これらの問題は解決されることができるが、それは、ウォーターマーク埋め込みシステムの複雑性の増加によってである。
知覚されたビデオ情報へのウォーターマークの挿入を可能にするMPEGビットストリームの完全な復号化は、バッファアンダーフロー/オーバーフローの問題を避け、出力装置によって示されるデータの表示内のウォーターマークの知覚性についてより高い柔軟性を与える。しかし、完全な復号化に関連する伸長は計算集中的であり、再マーキングが起こったあとに、記憶されたデータ量を低減するために集中的な再圧縮が必要になるであろう可能性が非常に高い。このような伸長及び再圧縮は、ウォーターマーク埋め込みシステムが必要とする伸長及び再圧縮システムの包含によってもたらされるコストのため、基本的なレコーダには適していない。伸長及びその後の再圧縮は、更に、特に消費者レベルの圧縮システムを用いて行われる場合に、更なる量子化ノイズをもたらす傾向がある。
【非特許文献１】
MarcelDekker, Inc.(New York)の1999年3月のK.K.Parhi及びT.Nishitani (編集者)による"DigitalSignal Processing for Multimedia Systems"の17章の461-486ページのI.J. Cox,M. Miller, J.P.M.G. Linnartz及びA.C.C.Kalkerによる"A review of watermarking principles and practices"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の好適な実施例の目的は、上記の問題の少なくとも1つを克服する又はある程度軽減するような装置、デジタル記録装置又は方法を提供することである。本発明の実施例の他の目的は、特定の従来技術の方法において必要とされるような追加の複雑な伸張及び再圧縮システムの必要がなく、且つ、家庭用デジタル記録装置における使用に適切な、方法及び装置を提供することである。
本発明の実施例の特別な目的は、トランスコーディング動作中にウォーターマークを埋め込むことによってウォーターマーキングの複雑性が低減されるトランスコーディング装置、デジタル記録装置及び方法であって、前記トランスコーディング動作は、必要なフォーマット変換を提供するのに元から必要であった動作である、トランスコーディング装置、デジタル記録装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第1の態様によれば、第1のフォーマットの情報を含む入力データストリームを第2のフォーマットに転換するためのトランスコーダと、出力データストリームにウォーターマークを埋め込むウォーターマーク埋め込み装置とを有する装置において、前記ウォーターマーク埋め込み装置は、前記トランスコーダの第1の部分から第1のデータを受信して、前記トランスコーダの第2の部分にウォーターマーキングされたデータを提供するように構成されることを特徴とする装置が提供される。
【０００８】
上記の装置は、追加の複雑な伸長及び再圧縮システムの導入を必要としないウォーターマーク埋め込みシステムの組み込みを可能にし、ある形式から他の形式に変換する際に常に必要である部分的な復号化及び記録の利点が取られる。
【０００９】
好適には、このウォーターマーク埋め込み装置は、記録されるべき情報の所望の状態を反映するように出力データストリームにマークをするように構成される。所望の状態は、好適には、記録されるべき情報のコピー状態である。
【００１０】
好適には、トランスコーダの第1の部分は、第1のフォーマットの情報を含む入力データストリームを少なくとも部分的に復号化するための復号化手段を有する。
【００１１】
好適には、トランスコーダの第2の部分は、第2のフォーマットに変換するための符号化手段を有する。
【００１２】
第1の及び第2のフォーマットは、実質的に同じであってもよいが、異なったビットレート等の異なった圧縮パラメータを有してもよい。
【００１３】
好適には、第2のフォーマットは、第1のフォーマットと比較して低減されたビットレートを有する記録フォーマットである。
【００１４】
第1のフォーマットは、MPEGコード体系であってもよい。
【００１５】
特に、第1のフォーマットは、MPEG-2トランスポートストリーム(TS)フォーマットで符合化されていてもよい。
【００１６】
第2のフォーマットは、プログラムストリームフォーマットであってもよい。より詳細には、第2のフォーマットは、好適にはMPEG-2プログラムストリーム(PS)フォーマットである。
【００１７】
代わりに、第1のフォーマットはトランスポートストリーム(TS)フォーマットであってもよく、第2のフォーマットはリアルタイムリライタブル(RTRW)フォーマットであってもよい。
【００１８】
好適には、記録されるべき情報は、ビデオ又はオーディオ情報を有する。
【００１９】
好適には、記憶媒体は、ディスク、ハードディスク、固体メモリ又はテープを含む。
【００２０】
好適には、ウォーターマーク埋め込み装置及びトランスコーダは、共通の構文管理システムを共有する。
【００２１】
好適には、受信されるデータストリームを変換するためのトランスコーダとウォーターマーク埋め込み装置とは、記憶媒体と互換性のある第2のフォーマットと関連する共通の構文管理システムを共有する。
【００２２】
好適には、トランスコーダは、カスケードされたデコーダ及びエンコーダを有する。
【００２３】
トランスコーディングシステムは、動き補償ビットレートトランスコーダを有してもよい。
【００２４】
トランスコーディングシステムは、離散コサイン変換係数再量子化ビットレートトランスコーダを有してもよい。
【００２５】
トランスコーディングシステムは、離散コサイン変換係数減衰ビットレートトランスコーダを有してもよい。
【００２６】
本発明は、トランスコーディング装置を有するデジタル記録装置を含む。
【００２７】
本発明の第2の態様によれば、受信されたデータストリームの情報にウォーターマークを埋め込む方法において、第1のフォーマットの情報を含む入力データストリームを受信して、前記第1のフォーマットからデータを復号化して復号化されたデータを提供するステップと、前記復号化されたデータに前記ウォーターマークを埋め込んで、復号化されたウォーターマーキングされたデータを提供するステップと、前記復号化されたウォーターマーキングされたデータを第2のフォーマットに符合化するステップとを有する方法が提供される。
【００２８】
好適には、入力データストリームからの符号化パラメータが、前記ウォーターマークが埋め込まれるべきコンテンツに前記ウォーターマークを適応させるために利用される。
【００２９】
第2の側面の方法は、第1の側面の装置のあらゆる特徴又は制限をあらゆる論理的な組み合わせで含んでよい。
本発明のよりよい理解のために、そして、本発明の実施例が如何に実効されるかを示すために、例示により添付の概略図が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
アナログ信号のデジタルフォーマットへの符号化によってアナログ信号を記録することができると共に符合化されたビデオ信号を再生することができるあらゆるデジタル記録装置は、トランスコーディングシステムを含んでいる。再フォーマット化と、受信されるデジタルビデオ信号のビットレートを所与の記憶媒体に適した値/形式に適応させることとを組み合わせた動作は、トランスコーディングを意味する。トランスコーダを実現するための単純な方法は、カスケードされたデコーダ及びエンコーダを用いることである。ビデオアプリケーションのための多くの既知のデジタル記録装置は、カスケードされたデコーダ及びエンコーダを有し、この装置を用いたトランスコーディング方式は、ピクセル領域のビデオ信号に対してフィルタリング及び他の動作が実行されることができるという利点を与える。このような動作は、画質を改良することができる。
【００３１】
本発明の第1の実施例は、デジタル記録装置において一般に用いられている種類のカスケードされたデコーダ/エンコーダトランスコーダを有するウォーターマーク埋め込みシステムを組み込んでいる。
【００３２】
図1aをここで参照すると、デコーダ10を有するトランスコーダの第1の部分と、ウォーターマーク埋め込み装置20と、エンコーダ30を有するトランスコーダの第2の部分とが示されている。ウォーターマーク埋め込み装置20は、ウォーターマーク発生器22及び加算器24を有する。即ち、例えば疑似ランダムノイズ発生器から「オンザフライ(on the fly)」で発生する又は代わりにメモリから読出されるウォーターマークパターンが、画像若しくはビデオのピクセルの輝度値又はオーディオコンテンツのサンプルと組み合わせられる。入力データストリームは、デコーダ10に供給される。デコーダ10の第1の出力は、符号化パラメータを有しており、エンコーダ30の第1の入力部に供給される。デコーダ10の第2の出力は、ベースバンドビデオ信号を有し、加算器24の第1の入力部に送信される。ウォーターマーク発生器22の出力は、加算器24の第2の入力部に供給される。加算器24の出力は、エンコーダ30の第2の入力部に供給される。エンコーダ30の出力は、記憶媒体と互換性を持つフォーマットで記録されるべき情報を有する。
【００３３】
入力データストリームは、第1のフォーマットであり、デジタル記録装置の外部のデジタル情報のソースからデコーダ10によって受信されてもよいか、又は、復調、自動利得制御若しくは他の処理等の幾つかの初期処理が、デジタル記録装置内の他のシステムによって入力データストリームに対して実行されてもよい。エンコーダの符号化方式によって決定される第2のフォーマットであり最終的な記憶媒体に適したエンコーダ30の出力は、直接記憶媒体に供給されてもよい。しかし、所望なら何らかの他の処理がエンコーダ30の出力に加えられてもよいことが理解されるであろう。
【００３４】
一般的に、デコーダ10への入力はMPEG-2 TSフォーマットを有し、エンコーダ30の出力はMPEG-2 PSフォーマットを有する。デコーダ10によるベースバンドビデオ信号の生成により、ウォーターマーク埋め込み装置20が、入力フォーマット又は他のコード体系の構文を維持する必要性によって制限されることのないウォーターマークを埋め込むことが可能になる。
【００３５】
代わりに、第1のフォーマット及び第2のフォーマットは、同一であるが、異なる圧縮パラメータを適用するものであってもよい。例えば、第1のフォーマットがトランスポートストリーム(TS)フォーマットであって、第2のフォーマットもまたトランスポートストリームであってもよいが、後者はビデオを圧縮するのに異なった(通常はより低い)ビットレートを用いてもよい(より強く圧縮する)。この場合、トランスコーディング動作は、ビデオを(部分的に)解釈して、より重要でないデータを除去するものである。このような動作(たとえば再量子化)は、ウォーターマークの付加と組み合わせられるのに非常に都合がよい。
【００３６】
加算器24は、その第2の入力部にウォーターマーク発生器22の出力部から供給されたウォーターマーク情報と、デコーダ10によりその第1の入力部に供給されたビデオ信号とを組み合わせる。
【００３７】
図1aに示される破線(----)は、特定の実施例において設けられてもよい任意の接続を表す。この任意の接続は、デコーダ10の第1の出力部からウォーターマーク埋め込み装置20に特定の符号化パラメータが供給されることを可能にする。これらのパラメータは、ウォーターマーク発生器22によって解釈されて、ウォーターマーク埋め込みプロセスを、受信された「ホスト」ビデオに適応させるように局所的に適応可能にするのに用いられることができ、ウォーターマークが適当な強さで埋め込まれることができるように、ビデオの何らかの分析を可能にしてもよい。この強さは、入力データストリームに既に存在し且つウォーターマーク検知器/インタープリタ(示されない)により検出されるウォーターマークに依存してもよい。
【００３８】
挿入の強さを適応制御することは、例えば、ウォーターマーク発生器22の出力部に乗算器(図示せず)を含めて、その出力を適応増幅定数によって乗算した後に加算器24に乗算の結果を送信することによって達成されてもよい。他の実現は、乗算器によって加算器を置換することである(そのような場合、ウォーターマーク発生器は、0に近い数ではなく、1に近い数を生じさせる)。
【００３９】
ウォーターマークを埋め込むプロセスは、多くの実現例において、単に擬似ランダム雑音信号の「混入」として解釈されることができる。雑音信号のパワーは、人間の観察者によっては容易に検出されることができないように選択される。知覚が不能であることを保証するために、埋め込まれた信号のパワーのパラメータは、好適にはコンテンツの場所的、時間的マスキング特性に適応させられる。実際には、推定(即ちマスキング特性の計算)は複雑なタスクであり得る。しかし、マスキング特性についての情報は、画像の種類、量子化ステップサイズ及び第1のフォーマットの入力ストリームからの圧縮アルゴリズムにより用いられる量子化マトリックス等のパラメータを読み取ることにより取得することができる。これは、点線によって示される。実際には、損失の大きい圧縮の最中に、エンコーダは既にコンテンツの分析を実行しており、エラーマスキング特性の知覚モデルに基づいてどの部分が正確な表示を必要としてどの部分が比較的正確でない表示でもよいかを決定している。エンコーダは、ビデオを効果的に圧縮するためにこれを利用する。即ち、マスキング情報は第1のフォーマットのストリームにより暗示的に運ばれる。なぜならストリームの構文は、特定の部分が如何により大きく圧縮され、他の部分よりも大きい(しかし知覚不可能ではある)エラーを許容するかを説明するからである。ウォーターマーク埋め込み装置は、エンコーダが(コンテンツの知覚特性の分析の後に)コンテンツにおける比較的大きなエラーを許容したと(図1の破線上の「サイド」情報を通じて)知る場所にウォーターマークをより強く埋め込むことにより、これを利用することができる。
【００４０】
図1b及び1cは、ウォーターマーク埋め込み装置の代替装置20'及び20''をそれぞれ示す。図1b及び1cにおいて、ウォーターマーク埋め込み装置20'、20''は、上記のように、埋め込みの強さを変化させる適応埋め込み装置である。埋め込みの強さは、ピクセル値の変更が視覚的に明白になり得る限度によって支配される。このような適当な強さを決定するために必要な情報は、情報ストリームにより2つの場所で運ばれる：
(i) ヘッダ情報(例えば画像の種類、量子化行列等)
及び
(ii) 符号化係数(例えばDCT係数)自身の値
である。
【００４１】
図1bを詳細に参照すると、図1aに示されるのと同じ一般化された要素があって、デコーダ10、ウォーターマーク埋め込み装置20'及びエンコーダ30を有することが分かる。ここで、ウォーターマーク埋め込み装置20'は、ウォーターマーク発生器22'、加算器24'、第1の乗算器25'、フィルタ26'及び第2の乗算器27'を有する。ウォーターマーク発生器22'は、デコーダ10からパラメータ情報(i)を受信して、第2の乗算器27'の第1の入力部に適応ウォーターマーク信号を出力する。フィルタ26は、デコーダ10から復号化された係数(ii)を受信して、これらの係数をフィルタリングして、第2の乗算器27'の第2の入力にフィルタリングされたバージョンの係数を出力する。第2の乗算器27'は、適応ウォーターマーク情報をフィルタリングされた係数によって乗算して、第1の乗算器25'の第1の入力部にその積を与える。第1の乗算器25'の第2の入力は、ウォーターマークの埋め込みのグロ―バル又は一般化された強さを反映する信号λを受信する。次に、第1の乗算器25'の第1の及び第2の入力の積は、加算器24'の第1の入力部に出力される。加算器24'の第2の入力部は、デコーダ10の復号化された係数の出力部に接続されており、加算器24'は、自身の出力部において、エンコーダ30の入力部に対して、埋め込まれたウォーターマーク情報を有する係数ストリームを示す。
【００４２】
図1bの実施例の上記の説明から、ウォーターマーク埋め込み装置20'が、ある特定の強さでウォーターマークが埋め込まれることを保証することが分かる。この強さは、一般化されたグローバル強さ設定と、デコーダ10から復号化されたパラメータ(i)によって決定される変動可能な強さ設定とによって定められる。フィルタ26'の特定のフィルタ特性を差し当たり無視した場合、数学的には加算器24'の出力は、
DCT + (DCT.W.λ) = DCT (1+Wλ)
となる。
この式においては、Wはウォーターマーク発生器22'の適応出力であり、DCTはデコーダ10から出力された係数を表し、λはグローバル強さ埋め込み設定である。従って、ここでは、ウォーターマークが、デコーダから出力される係数を(1+Wλ)で乗算することによって挿入されることが分かる。
【００４３】
ここで特に図1cを参照すると、ウォーターマーク埋め込み装置20''は、ウォーターマーク発生器22''、加算器24''及び第1の乗算器25''を有する。ウォーターマーク発生器22''は、デコーダ10からパラメータ(i)及び係数(ii)を受信して、適応ウォーターマークを第1の乗算器25''の第1の入力部に出力する。第1の乗算器の第2の入力部はグローバル埋め込み係数λを受信して、第1の乗算器25''は、第1の及び第2の入力の積を加算器24''の第1の入力部に出力する。加算器24''の第2の入力は、デコーダ10からの係数を有する。加算器24''の第1の及び第2の入力の合計は、エンコーダ30の入力部に対して出力される。
【００４４】
上記から分かるように、ウォーターマーク信号をデコーダ10からの係数と組み合わせるための種々の異なる方法があり、以下で説明される本発明の他の実施例においては1つの特定の態様(ウォーターマークを係数に加える)しか述べられないが、本発明の範囲は、ウォーターマーク情報を係数ストリームに組み込む種々の適用可能な方法の全てを包含することが分かるであろう。
【００４５】
適応ウォーターマーキングが上で説明されたが、デコーダ10の第1の出力部とウォーターマーク埋め込み装置20との間の任意の接続が省略されてもよいとも分かっており、そのため、ウォーターマーク埋め込み装置20の構造は簡略化されることができ、この代償として、ウォーターマーク埋め込みプロセスの適応的性質が失われるか、又は、埋め込み器20内で知覚的な分析を追加のタスクとして実行しなければならなくなる。
【００４６】
デコーダ10、ウォーターマーク埋め込み装置20及びエンコーダ30は別個のエンティティとして示されているが、これらのエンティティが、例えばシングルチップ上に組み合わせられてもよいことはいうまでもない。このように組み合わせることは、ウォーターマーク発生器22を改竄すること(又はウォーターマークパターンの秘密を抽出すること)がより困難になるという点で、セキュリティ上の利点がある。
【００４７】
本発明の第2の実施例は、動き補償ビットレートトランスコーダ(MC-BRT)を備えたウォーターマーク埋め込みシステムを組み込む。MC-BRTは、カスケードされたデコーダ/エンコーダよりも簡略化されたトランスコーダアーキテクチャを与えるために復号化/符号化の相互関係を利用する。
【００４８】
図2をここで参照すると、可変長デコーダ(以下では「VLD」)50、第1の逆量子化回路(以下では「DQ1」)52、第1の減算器54、量子化回路(以下では「Q1」)56、可変長コーダ(以下では「VLC」)58、第2の逆量子化回路(以下では「DQ2」)61、第2の減算器62、逆離散コサイン変換回路(以下では「IDCT」)63、画像メモリ(以下では「MEM」)64、動き補償回路(以下では「MC」)65、離散コサイン変換回路(以下では「DCT」)66及びウォーターマーク埋め込み装置70が示される。DQ2 61、第2の減算器62、IDCT 63、MEM 64、MC 65及びDCT 66は、エラー補償回路(以下では「ECC」)60の構成部品を形成する。VLD 50、DQ1 52、第1の減算器54、Q1 56、VLC 58及びECC 60は、切り離された状態で、従来型のビットレートトランスコーダ動き補償器を形成する。ウォーターマーク埋め込み装置70は、加算器74及びウォーターマーク発生器72を有する。
【００４９】
簡単に言うと、ウォーターマーク埋め込み装置70はトランスコーダの第1の部分(ここではVLD 50、DQ1 52及び第1の減算器54)から第1のデータを受信して、データを第2の部分(Q1 56、VLC 58)に出力する。
【００５０】
より詳細には、第1のフォーマットの入力データストリームが、VLD 50に供給される。可変長復号化量子化係数を有するVLD 50の第1の出力は、DQ1 52に供給される。動きベクトル、ヘッダ等を有するVLD 50の第2の出力は、VLC 58の第1の入力部に供給される。VLD 50の第2の出力部からの動きベクトルは、エラー補償回路60のMC 65の第1の入力部に供給される。DQ1 52の出力部からの逆量子化された可変長復号化係数は、第1の減算器54の第1の入力部に供給される。第1の減算器54は、通常の態様でECC 60のDCT 66からエラー補償係数を受信する第2の入力部を有する。
【００５１】
第1の減算器54の出力は、自身の第1及び第2の入力の間の差を有する。第1の減算器54の出力は、ECC 60の第2の減算器62の第1の入力部に、そして、ウォーターマーク埋め込み装置70の加算器74の第1の入力部に、供給される。
【００５２】
ウォーターマーク埋め込み装置70のウォーターマーク発生器72の出力は、加算器74の第2の入力部に供給される。自身の第1及び第2の入力の合計を有する加算器74の出力は、Q1 56の第1の入力部に供給される。Q1 56の第2の入力部は、ビットレート制御情報を受信する。追加のウォーターマークをここで含んでいる再量子化された係数を有するQ1 56の出力は、VLC 58の第2の入力部に供給される。VLC 58の第1の出力は、Q 56の第2の入力部にフィードバックされるビットレート制御情報を有する。VLC 58の第2の出力は、所与の記憶媒体と互換性を持つ第2のフォーマットで記録されるべき、可変長符号化され量子化された情報(ここでは埋め込まれたウォーターマーク情報を含んでいる)を有する。
【００５３】
Q1 56の出力は、ECC 60のDQ2 61の入力に供給される。逆量子化された係数を有するDQ261の出力は、第2の減算器62の第2の入力部に供給される。第2の減算器の出力は、DQ2 61の出力と第1の減算器54の出力との間の差を有する。第2の減算器62の出力は、IDCT 63に供給される。IDCT 63の出力は、MEM 64に供給される。MEM 64の出力は、MC 65の第2の入力部に供給される。MC 65の出力は、DCT 66に供給される。DCT 66の出力は第1の減算器54の第2の入力部に供給され、エラー補償フィードバックループを完成させる。
【００５４】
VLD 50によって受信される入力データストリーム及びVLC 58の出力は、第1の実施例の入力データストリーム及び出力に関連して説明されたのと類似した特性を有する。前述のように、図2の実施例の回路アーキテクチャは、ウォーターマーク埋め込み装置70の追加以外は完全に従来型であるため、トランスコーダ自体の動作は、当業者にとってはよく知られたものである。
【００５５】
本実施例において、ウォーターマークは離散コサイン変換領域のビデオ情報に追加されるため、最終的な出力のMPEGコード体系にウォーターマークを追加しないことによって得られる柔軟性は、維持される。この方式の複雑性は、第1の実施例の完全な復号化/符号化を実行するために必要とされるよりも低い。
【００５６】
一般に、動き補償及び動き予測は、ウォーターマークのパッチを意図されない態様で複製させることがあり、例えば、ビデオデータ中に複数の互いにシフトしたコピーが現れる可能性がある。これは、意図されたウォーターマークの検出に悪影響を与え得る。起こり得るウォーターマークの望まれない複製を避けるのを助けるため、図2の実施例で、エラー補償フィードバックループのフォワードパス内で、加算器74によって、ウォーターマーク発生器72の出力が離散コサイン変換領域のビデオデータに追加される。
【００５７】
図2に示される構成の他の変形例は、DQ1 52の直後に又はQ1 56の直後に加算器74を配置することである。このような選択の全ては、デコーダ/エンコーダの完全複製の必要性を避けることによって、依然として低減された複雑性という利点を得る。
【００５８】
図2に示す本発明の第2の実施例は、図1の実施例の任意の接続に類似した形態でVLD50から抽出された符号化パラメータをウォーターマーク発生器72に供給することによって局所的に適応可能にされてもよい。この点に関しては、ウォーターマーク発生器72は、第1の実施例に関連して示された適応的な態様でウォーターマークの適用の強さを変化させるための内部の又は外部の乗算器を含んでもよい。ウォーターマーク発生器72は、また、Q1 56からのサイド情報(例えば画像種類、量子化ステップサイズ又は量子化行列)を受信してもよい。
【００５９】
図3に示される本発明の第3の実施例は、離散コサイン変換係数再量子化ビットレートトランスコーダ(BRT)を有するウォーターマーク埋め込みシステムを組み込んでいる。BRTは、ECC 60のエラー補償フィードバックループが省略された第2の実施例のMC-BRTの簡略化したものである。BRTは、カスケードされたデコーダ/エンコーダよりも簡略化されたトランスコーダアーキテクチャを与えるため復号化/符号化の相互関係を利用し、再量子化エラーの可能な集積が起こることを犠牲にしてMC-BRTに対して相当の簡略化を与える。
【００６０】
ここで図3を更に詳細に参照すると、VLD 50、DQ1 52、ウォーターマーク埋め込み装置70、Q1 56及びVLC 58が示される。ウォーターマーク埋め込み装置70は、図2の実施例と同様に加算器74及びウォーターマーク発生器72を有する。VLD 50の入力からのVLC 58の出力への信号流れは、ここでECC60が省略されていること以外には、第2の実施例における信号流れと同一である。
【００６１】
当業者は、図3の実施例の回路は、DQ1 52とQ1 56との間のウォーターマーク発生器の追加以外は完全に従来型であることを理解するであろう。
【００６２】
破線(----)は、第1の実施例と同様の態様でウォーターマーク埋め込み装置70を局所的に適応可能にするためのVLD50とウォーターマーク発生器72との間の任意の接続を表す。例えば、I、B及びPフレームは、エラー/アーチファクトの伝播を緩和するために各様に処理されてもよい。
【００６３】
本発明の第4の実施例は、離散コサイン変換係数減衰トランスコーダ(BRT')内にウォーターマーク埋め込みシステムを組み込んでいる。BRT'は、図4を図3と比較すると分かるように、BRTと非常に類似している。
【００６４】
図4は、VLD 50、DQ1 52、ウォーターマーク埋め込み装置70、Q1 56及びVLC 58を示す。また、ウォーターマーク埋め込み装置は、ウォーターマーク発生器72及び加算器74を有する。図3及び図4に示された実施例の間の違いは、Q1 56の動作である。BRT'において、Q1 56は、全ての離散コサイン変換係数を再量子化するわけではなく、より高次の係数を減衰させる。DQ1 52及びQ1 56は、ビットレートによって制御される。所望の最終的な出力がより低いビットレートを有する(即ちフォーマット1はフォーマット2より高いビットレートを有する)ので、出力はより大きい量子化ステップを有する。この量子化ステップがビットレートにマッチする程度はVLC 58の出力で測定され、これが次にビットレートを制御する。
【００６５】
高次係数の減衰は、トランスコーダが量子化スケールを変化させてビットレートを減少させるだけでなく、面倒なドリフトの問題を避けるために高いDCT係数を減らすことも意味する。
【００６６】
図5は、このような高次減衰を与えてこれによりビットレートを低減するためにQ1 56がDCT特性に適用することができる係数を示す。
【００６７】
この図は、DCTジグザグスキャン(DCT係数)の位置の関数として、特定のDCT係数の減衰係数AFを表示する。換言すれば、 この場合周波数が高くなる(従ってジグザグの位置がより高くなる)ほど、減衰がより強く適用される。減衰は100%になることは決してないため、最も高い周波数DCT係数でもゼロにされることはない。
【００６８】
ウォーターマーク発生器72のこの曲線を適用することによって、符号化アーチファクト(即ちエラー累積)は、視覚的に見える度合いはより低い。エラー累積は、低い周波数DCT係数が影響を受けるという事実から、フィードバックループ無しでは再量子化アルゴリズムにおいて視覚的に見えるようになる。
【００６９】
上記した実施例は、更なる複雑な伸長及び再圧縮システムの導入を必要としないウォーターマーク埋め込みシステムを組み込んだ家庭用デジタル記録装置における使用のために適切な装置を与える。
【００７０】
上述したビットレートトランスコーディングの後者の3つの方法は互いに排他的なものではないので、これは、複合的な解法も可能であることも意味する。
【００７１】
図6は、パーソナルビデオレコーダ又はセットトップボックス等の本発明の1つの実施例によるデジタル記録装置1を示す。デジタル記録装置1は、トランスコーディング及びウォーターマーク埋め込みのための図1aによる装置を有する。この装置は、ハードディスク、テープ、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)等の記憶媒体上にエンコーダ30から得られる信号を記憶するためのレコーダ40を更に有する。レコーダ40は、例えばハードディスクドライブ、テープレコーダ、コンパクトディスクレコーダ、DVDレコーダ等の適切なレコーダである。図1aの装置の代わりに、デジタル記録装置は、他の図1b、1c、2、3又は4のうちの1つによる実施例を更に有してもよい。
【００７２】
本文書は、トランスコーディングとウォーターマーク挿入とを組み合わせる原理を開示する。これは、複雑性を低減して、視覚的アーチファクトを緩和することができる。実現例の種々の例が与えられたが、本発明の範囲は、これらの例に制限されるものではなく、添付の請求項によってのみ制限される。
【００７３】
本文はビデオに焦点をあてたが、この概念はオーディオにも適用する。更に、ウォーターマーク埋め込みのプロセス中には、知覚マスキング情報(これがトランスコーダにより発生され用いられれば)は、ウォーターマーク埋め込み装置によって有利に用いられることができることに注意されたい。これは、オーディオアプリケーションにおいて主に起こる。これは、ビデオにおいても有用であろう。
【００７４】
上記の実施例は本発明を制限するのではなく説明しているのであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することができることに注意されたい。請求項において、括弧内の参照符号は請求項を制限するものと解釈されない。「有する」なる用語は、請求項に記載されていない他の要素又はステップの存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの異なった要素を有するハードウェアによって、また、適切にプログラムされたコンピュータによって、実現することができる。幾つかの手段を列挙している装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは1つの同一のハードウェアの部品により実現されることができる。特定の手段が互いに異なった従属請求項に記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないということを示さない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１−ａ】トランスコーディングがカスケードされたデコード及びエンコーダによって実行される本発明の第1の実施例によるデジタル記録装置の部分を表すブロック図を示す。
【図１−ｂ】ウォーターマーク埋め込み装置の代替装置を示す。
【図１−ｃ】ウォーターマーク埋め込み装置の代替装置を示す。
【図２】トランスコーディングが動き補償ビットレートトランスコーダによって実行される本発明の第2の実施例によるデジタル記録装置の部分を表すブロック図を示す。
【図３】トランスコーディングがビットレートトランスコーダによって実行される本発明の第3の実施例によるデジタル記録装置の部分を表すブロック図を示す。
【図４】ウォーターマーク埋め込み装置が、高次離散コサイン変換(DCT)係数が減衰させられるビットレートトランスコーダと組み合わせられる本発明の第4の実施例によるデジタル記録装置の部分を表すブロック図を示す。
【図５】高次DCT係数の減衰のための図4の実施例と連動して使用可能なビットレート削減曲線である。
【図６】本発明の実施例によるデジタル記録装置を示す。
【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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