(57)【要約】可聴信号の中にデータを埋め込み、可聴信号の中に埋め込まれたデーを決定する方法が与えられている。可聴信号の中にデータを埋め込む方法では、可聴信号は第１の組のデータに基づくとともに、位相成分を含む。この方法は、可聴信号の位相成分の少なくとも一部分を修正して、可聴信号の中に第２の組のデータを埋め込む。修正された可聴信号は、可聴信号の位相差が修正される程度に依存して、その可聴信号が第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、その可聴信号と異なるようになりうる。可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する方法では、可聴信号は最初の可聴信号の第１の組のデータに基づくとともに、位相成分を含む。この方法は、可聴信号の位相成分に基づいて、可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定する。この可聴信号は、可聴信号の位相差が修正される程度に依存して、最初の可聴信号が第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、最初の可聴信号と異なるようになりうる。
2004538498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中にデータを埋め込む方法であって、
前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、第２の組のデータを前記可聴信号の中に埋め込むことを含む方法において、
前記修正された可聴信号は、前記可聴信号の前記位相成分が修正される程度に依存して、前記可聴信号が第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、前記可聴信号とは異なるようになりうる前記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第２の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記第２の組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記可聴信号の前記位相成分は、最小可聴角（ＭＡＡ）に関連する閾値に基づいて修正される前記方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記最小可聴角に関連する閾値は、１度から３度までを含む前記方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記最小可聴角に関連する閾値は、周波数の関数として変わる前記方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記可聴信号の前記位相成分は、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に基づいて修正される前記方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して第２の組のデータを埋め込むことは、位相成分ごとに１ビットの符号化または複数ビットの符号化の少なくとも１つを用いて実行される前記方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、前記可聴信号の中に前記第２の組のデータを埋め込むことは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つの少なくとも一部分を修正して、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの少なくとも１つの中に前記第２の一組のデータを埋め込むことを含む前記方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と人間の聴覚の音響心理学的特性に基づく閾値以上異なっていない場合、修正される前記方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の一組のデータの第１の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の１つの前記一部分を前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの前記一部分に等しく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の組のデータの第２の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の１つの前記一部分を両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に等しく、またはより小さく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つは、フーリエ解析を用いて決定される前記方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記第２の組のデータの前記量は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つの均一な量子化レベルの前記位相に依存する前記方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法において、可聴閾値以下の両耳間位相差（ＩＰＤ）をもつ前記可聴信号の周波数成分は、前記可聴信号を圧縮するためにゼロに設定される前記方法。
【請求項１８】
最初の可聴信号の第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する方法であって、
前記可聴信号の前記位相成分に基づいて、前記可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定する方法において、
前記可聴信号は、最初の可聴信号が前記第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、最初の可聴信号とは異なる前記方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第２の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、前記第２の組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法において、前記可聴信号の前記位相成分に基づいて前記可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定することは、位相成分ごとに１ビットの復号化または複数ビットの復号化の少なくとも１つを用いて実行される前記方法。
【請求項２３】
請求項１８に記載の方法において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つは、フーリエ解析を用いて決定される前記方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法において、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の組のデータのデータ・ビットは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のどちらか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値より小さいだけ、または前記第１の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っている場合、第１の論理値であると決定される前記方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の一組のデータのデータ・ビットは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のどちらか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第２の閾値より小さいだけ、または前記第２の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っているが、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値以上違っている場合、第２の論理値であると決定される前記方法。
【請求項２７】
第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中にデータを埋め込む装置であって、
前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、前記可聴信号の中に第２の一組のデータを埋め込むように構成されたプロセッサを含む装置において、
前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の一組のデータは、前記可聴信号の前記位相成分が修正される程度に依存して、第１の一組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つになりうる前記方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第１の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の装置において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記装置。
【請求項３０】
請求項２７に記載の装置において、前記第２の組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記装置。
【請求項３１】
請求項２７に記載の装置において、前記プロセッサは、最小可聴角（ＭＡＡ）に関連する閾値に基づいて前記可聴信号の前記位相成分を修正するように構成される前記装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、前記最小可聴角に関連する前記閾値は、１度から３度までを含む前記装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の装置において、前記最小可聴角に関連する前記閾値は、周波数の関数として変わる前記装置。
【請求項３４】
請求項２７に記載の装置において、前記プロセッサは、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に基づいて前記可聴信号の前記位相成分を修正するように構成される前記装置。
【請求項３５】
請求項２７に記載の装置において、前記プロセッサは、位相成分ごとに１ビットの符号化または複数ビットの符号化の少なくとも１つを使用して、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して前記可聴信号の中に第２の一組のデータを埋め込む前記装置。
【請求項３６】
請求項２７に記載の装置において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、前記可聴信号の中に前記第２の組のデータを埋め込むことは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つの少なくとも一部分を修正して、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの少なくとも１つの中に前記第２の組のデータを埋め込むことを含む前記装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の装置において、前記プロセッサは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と人間の聴覚の音響心理学的特性に基づく閾値以上異なっていない場合は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つを修正するように構成される前記装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の装置において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の組のデータの第１の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの前記一部分を前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの前記一部分に等しく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記装置。
【請求項４０】
請求項３８に記載の装置において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の組のデータの第２の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの前記一部分を両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に等しく、またはより小さく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記装置。
【請求項４１】
請求項３６に記載の装置において、前記プロセッサは、フーリエ解析を用いて前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つを決定するように構成される前記装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の装置において、前記第２の組の前記データ量は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つの均一な量子化レベルの前記位相に依存する前記装置。
【請求項４３】
請求項２７に記載の装置において、可聴閾値以下の両耳間位相差（ＩＰＤ）をもつ前記可聴信号の周波数成分は、前記可聴信号を圧縮するためにゼロに設定される前記装置。
【請求項４４】
最初の可聴信号の第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する装置であって、
前記可聴信号の前記位相成分に基づいて前記可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定するように構成されたプロセッサを含む装置において、
前記可聴信号は、前記最初の可聴信号が第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、前記最初の可聴信号とは異なる前記装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の装置において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第１の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記装置。
【請求項４６】
請求項４４に記載の装置において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記装置。
【請求項４７】
請求項４４に記載の装置において、前記第２の組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記装置。
【請求項４８】
請求項４４に記載の装置において、前記プロセッサは、位相成分ごとに１ビットの復号化または複数ビットの復号化の少なくとも１つを用いて、前記可聴信号の前記位相成分に基づいて前記可聴信号に埋め込まれた第２の組のデータを決定するように構成される前記装置。
【請求項４９】
請求項４４に記載の装置において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記装置。
【請求項５０】
請求項４９に記載の装置において、前記プロセッサは、フーリエ解析を用いて前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つを決定するように構成される前記装置。
【請求項５１】
請求項４９に記載の装置において、前記プロセッサは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値より小さいだけ、または前記第１の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っている場合、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の組のデータのデータ・ビットが第１の論理値であると決定するように構成される前記装置。
【請求項５２】
請求項５１に記載の装置において、前記プロセッサは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第２の閾値より小さいだけ、または前記第２の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っているが、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値以上に違っている場合、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の組のデータのデータ・ビットが第２の論理値であると決定するように構成される前記装置。
【請求項５３】
符号化された情報を有し、機械によって読み取られ実行された場合、第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中にデータを埋め込む方法を発生する機械可読媒体であって、前記方法が、
前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、前記可聴信号の中に第２の組のデータを埋め込むことを含む機械可読媒体において、
前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の一組のデータは、前記可聴信号の前記位相成分が修正される程度に依存して、第１の一組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つになりうる前記機械可読媒体。
【請求項５４】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第２の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記機械可読媒体。
【請求項５５】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記機械可読媒体。
【請求項５６】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記第２の一組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記機械可読媒体。
【請求項５７】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の前記位相成分は、最小可聴角（ＭＡＡ）に関連する閾値に基づいて修正される前記機械可読媒体。
【請求項５８】
請求項５７に記載の機械可読媒体において、前記最小可聴角に関連する閾値は、１度から３度までを含む前記機械可読媒体。
【請求項５９】
請求項５７に記載の機械可読媒体において、前記最小可聴角に関連する閾値は、周波数の関数として変わる前記機械可読媒体。
【請求項６０】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の前記位相成分は、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に基づいて修正される前記機械可読媒体。
【請求項６１】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して第２の組のデータを埋め込むことは、位相成分ごとに１ビットの符号化または複数ビットの符号化の少なくとも１つを用いて実行される前記機械可読媒体。
【請求項６２】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記機械可読媒体。
【請求項６３】
請求項６２に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の前記位相成分の少なくとも一部分を修正して、前記可聴信号の中に前記第２の組のデータを埋め込むことは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つの少なくとも一部分を修正して、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの少なくとも１つの中に前記第２の組のデータを埋め込むことを含む前記機械可読媒体。
【請求項６４】
請求項６３に記載の機械可読媒体において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のいずれか１つの一部分が前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と人間の聴覚の音響心理学的特性に基づく閾値以上異なっていない場合、修正される前記機械可読媒体。
【請求項６５】
請求項６４に記載の機械可読媒体において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の組のデータの第１の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の１つの前記一部分を前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記１つの前記一部分に等しく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記機械可読媒体。
【請求項６６】
請求項６４に記載の機械可読媒体において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つが修正される場合、前記第２の組のデータの第２の論理値は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の１つの前記一部分を両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に等しく、またはより小さく設定することによって、前記可聴信号の中に埋め込まれる前記機械可読媒体。
【請求項６７】
請求項６２に記載の機械可読媒体において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つは、フーリエ解析を用いて決定される前記機械可読媒体。
【請求項６８】
請求項６７に記載の機械可読媒体において、前記第２の組のデータの前記量は、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の前記少なくとも１つの均一な量子化レベルの前記位相に依存する前記機械可読媒体。
【請求項６９】
請求項５３に記載の機械可読媒体において、可聴閾値以下の両耳間位相差（ＩＰＤ）をもつ前記可聴信号の周波数成分は、前記可聴信号を圧縮するためにゼロに設定される前記機械可読媒体。
【請求項７０】
符号化された情報を有し、機械によって読み取られ実行された場合、最初の可聴信号の第１の組のデータに基づき、かつ位相成分を含む可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する方法を発生する機械可読媒体であって、前記方法が、
前記可聴信号の前記位相成分に基づいて、前記可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定することを含む機械可読媒体において、
前記可聴信号は、前記最初の可聴信号が第１の組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、前記最初の可聴信号とは異なる前記機械可読媒体。
【請求項７１】
請求項７０に記載の機械可読媒体において、（ｉ）前記第１の組のデータと（ｉｉ）前記第２の組のデータの少なくとも１つは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含む前記機械可読媒体。
【請求項７２】
請求項７０に記載の機械可読媒体において、前記第２の組のデータは、暗号化されたデータを含む前記機械可読媒体。
【請求項７３】
請求項７０に記載の機械可読媒体において、前記第２の組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含む前記機械可読媒体。
【請求項７４】
請求項７０に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の前記位相成分に基づいて前記可聴信号の中に埋め込まれた第２の組のデータを決定することは、位相成分ごとに１ビットの復号化または複数ビットの復号化の少なくとも１つを用いて実行される前記機械可読媒体。
【請求項７５】
請求項７０に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号は、第１の位相成分を含む第１のチャネルと第２の位相成分を含む第２のチャネルを含む前記機械可読媒体。
【請求項７６】
請求項７５に記載の機械可読媒体において、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の少なくとも１つは、フーリエ解析を用いて決定される前記機械可読媒体。
【請求項７７】
請求項７５に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の組のデータのデータ・ビットは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のどちらか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値より小さいだけ、または前記第１の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っている場合、第１の論理値であると決定される前記機械可読媒体。
【請求項７８】
請求項７７に記載の機械可読媒体において、前記可聴信号の中に埋め込まれた前記第２の組のデータのデータ・ビットは、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分のどちらか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第２の閾値より小さいだけ、または前記第２の閾値に等しいだけ、前記第１の位相成分と前記第２の位相成分の他の１つの一部分と違っているが、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値以上違っている場合、第２の論理値であると決定される前記機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、２０００年１０月６日に出願された米国仮特許出願第６０／２３８，００９号の権利を主張するとともに、ここでこの仮特許出願に言及することにより、この特許出願の開示内容を本願に明確に組み入れることにする。
【０００２】
（背景）
１．発明の分野
本発明は、一般に信号処理と通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、可聴信号の中にデータを埋め込むとともに、可聴信号の中に埋め込まれたデータを検出することに関する。
【０００３】
２．背景情報の説明
デジタル可聴信号の効率的かつ安全な格納と配信は、現在展開されている情報革命の重要な課題となりつつある。かかる信号の格納と配信に対する課題は、新しい可聴信号（ａｕｄｉｏ）のデジタル性（ｄｉｇｉｔａｌ ｎａｔｕｒｅ）から特に発生する。最新のデジタル可聴信号は、際限なく完全なコピーの複製を見込めるとともに、インターネットを介して容易にかつ大量に配信されうる。しかしながら、かかるデジタル性の故に、可聴信号を含むマルチメディア情報の無許可の複製と配信の規制に貢献できる知的手段の導入が可能になる。それだけでなく、サービスを向上させたり、可聴信号と可視信号（ｖｉｓｕａｌ）またはそのいずれかの経験を満足させたりするための媒体として、デジタル可聴信号を使用することができる。
【０００４】
デジタル可聴信号の効率的かつ安全な格納と配信は、現在展開されている情報革命の重要な課題となりつつある。かかる信号の格納と配信に対する課題は、新しい可聴信号（ａｕｄｉｏ）のデジタル性（ｄｉｇｉｔａｌ ｎａｔｕｒｅ）から特に発生する。最新のデジタル可聴信号は、際限なく完全なコピーの複製を見込めるとともに、インターネットを介して容易にかつ大量に配信されうる。しかしながら、かかるデジタル性の故に、可聴信号を含むマルチメディア情報の無許可の複製と配信の規制に貢献できる知的手段の導入が可能になる。それだけでなく、サービスを向上させたり、可聴信号と可視信号（ｖｉｓｕａｌ）またはそのいずれかの経験を満足させたりするための媒体として、デジタル可聴信号を使用することができる。
【０００５】
通信網（たとえば、インターネット）を介した単独のサービスとして、またはマルチメディアを使うプレゼンテーションの一部として提供される可聴信号（ａｕｄｉｏ）の配信は、広範囲な知覚品質に入る。信号の品質は、可聴信号のコンテンツ（たとえば、音声や音楽など）、最初の録音の品質、利用可能なチャネルの帯域幅およびリアルタイム伝送という制約によって決まる。
【０００６】
インターネットを介したリアルタイム可聴信号は、放送サービスに利用されるのが普通である。リアルタイム可聴信号は、受信するワークステーションで復号化される可聴信号をストリーミングすることによって達成される。リアルタイム伝送の条件は、信号品質に制限を加える。現在のところ、可聴信号ストリーミングで配信される品質は、ＡＭラジオに匹敵する。
【０００７】
リアルタイムの制約を緩和することによって、新しいサービスの機会が生まれる。この場合、伝送された可聴信号の品質と安全性は向上する。かかるサービスには、リアルタイムの伝送には速すぎるが、ＣＤの標準よりも遅い伝送速度で、ＣＤ品質の音楽を安全にダウンロードすることが含まれる。かかる信号の圧縮は、人間の聴覚の音響心理学的特性（ｐｓｙｃｈｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を利用する。
【０００８】
可聴信号の品質を伴わない低ビット速度に加えて、通信網（たとえば、非均一通信網）を介して配信される可聴信号の安全性と認証が要求されること多い。その上、知覚的符号化（ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ ｃｏｄｉｎｇ）を用いて新しい安全な情報を最初の可聴信号に挿入することができるが、この情報は、聴くことができず、かつ安全な方法によって抽出できるように維持される方法が使用される。この処理は、一般に「透かしを入れる（ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ）」と呼ばれている。
【０００９】
同時周波数マスキングは、デジタル可聴信号の中で知覚的符号化をすることと透明な透かしを入れることを実施するために使用される。周波数マスキングは、より高いエネルギー成分が同じ近傍にある場合、周波数範囲の中の可聴信号成分を聞こえなくする聴覚特性である。他の可聴信号成分をマスクする優勢な成分の能力は、その成分の相対エネルギーに依存するとともに、その成分が他の可聴信号成分の近傍にあることに依存する。同時周波数マスキングのほかに、信号処理の結果として生じるプレ・エコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏｅｓ）およびポスト・エコー（ｐｏｓｔ−ｅｃｈｏｅｓ）を減らすために一時的マスキングが使用される。
【００１０】
可聴信号のパワースペクトルにおけるマスキングは可聴信号の符号化と透かしの手法を支配するが、これまで位相情報は含まれていなかった。（たとえば、Ｎｙｑｕｉｓｔ ＆ Ｂｒａｎｄの「位相ひずみの測定（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ」ベルシステムテクニカルジャーナル、Ｖｏｌ．７、５２２〜５４９（１９３０）、Ｄ． Ｐｒｅｉｓの「可聴信号処理における位相と位相等化（Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ａｕｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）−−チュトリアル・レビュー」、オーディオ技術学会、Ｖｏｌ． ３０， Ｎｏ．１１，７７４〜７９４（１９８２）を参照されたい）。
【００１１】
（詳細な説明）
方法に関する実施例は、補助チャネルのような、聴いても知覚されないように可聴信号（たとえば、ステレオ可聴信号）の中に情報を含める信号処理を考慮している。この含まれた情報は、未修正の最初の可聴信号が含むデータの容量を制限しない。この方法は、たとえば、両耳聴（ｂｉｎａｕｒａｌ ｈｅａｒｉｎｇ）の原理、とくに最小可聴角（ｍｉｎｉｍｕｍ ａｕｄｉｂｌｅ ａｎｇｌｅ）（ＭＡＡ）を使用するが、これは可聴空間において音源を検出できる最小の角変位（ｍｉｎｉｍｕｍ ｄｅｔｅｃｔａｂｌｅ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）である。この方法は、ＭＡＡによって制御される範囲内の可聴信号の位相スペクトル（たとえば、短時間位相スペクトル）を変化させ、いろいろな型式で情報（たとえば、デジタル情報）を可聴信号の位相スペクトルに符号化する。
【００１２】
この方法は、上述のパワー・スペクトルにおける同時周波数マスキングよりも計算したり実施したりすることが簡単であるため、マスクされたデジタル・マルチメディア信号を同時に符号化することを考慮している。実際にこの方法は、同時周波数マスキングよりもかなり大量の可聴信号の情報の「ハイディング（ｈｉｄｉｎｇ）」（たとえば、マスキング）を考慮している。またこの方法は、音響的に知覚不能な平行情報（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）（たとえば、可聴信号に関連する情報）と安全な（たとえば、暗号化された）情報、またはそのいずれかの情報が可聴信号の中に含まれていることを考慮している。
【００１３】
本明細書の中で使用する可聴信号という用語は、可聴信号を含む何らかの型式の信号を包含する。従来の単独な可聴信号だけでなく、可聴信号という用語は、他の型式のデータを含む信号の成分である可聴信号も包含する。たとえば、本明細書の中で使用する可聴信号という用語は、ビデオ信号など、マルチメディア信号の可聴成分にまで拡張されている。その上、本明細書の中で使用されているように、補助チャネルは、可聴信号の中に埋め込み可能なデータまたは情報と、可聴信号の中に埋め込まれたまま検出可能なデータまたは情報、またはそのいずれかのデータまたは情報の型式であるにすぎない。本明細書の中で使用する補助チャネル内の情報は、可聴信号またはビデオ信号のようなストリーム・フォーマットであるが、可聴信号の中に埋め込まれた情報とデータと、可聴信号の中で検出される情報とデータ、またはそのいずれかの情報とデータは、１つまたは複数の画像またはテキスト項目のような非ストリーム・フォーマットであってもよい。
【００１４】
この詳細な説明は、本発明の実施例を示す添付の図面を参照する。本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく他の実施例も可能であり、実施例に修正を加えることも可能である。したがって、この詳細な説明は本発明を限定するものではない。むしろ本発明の範囲は、請求項とそれに等価な記述によって定義される。
【００１５】
（位相許容範囲の両耳聴モデルの実施例（Ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｂｉｎａｕｒａｌ Ｈｅａｒｉｎｇ Ｐｈａｓｅ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ Ｍｏｄｅｌ））
（音源の位置決定における両耳による位相情報）
音源の方向と距離（つまり位置）を推定するためには、聴者は（両耳を使って聴く）両耳聴情報を使用する。これは両耳による差の情報を脳で処理することによって達成され、
●両耳間位相差（ｉｎｔｅｒａｕｒａｌ ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）（ＩＰＤ）または両耳間時間差（ｉｎｔｅｒａｕｒａｌ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）（ＩＴＤ）、
●両耳間強度差（ｉｎｔｅｒａｕｒａｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）（ＩＩＤ）または両耳間音量差（ｉｎｔｅｒａｕｒａｌ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）（ＩＬＤ）、および
●その位置が音波波面（ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）の入射波の仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ）に依存するスペクトル・ノッチ
を含む。
【００１６】
図１は、方位角平面に位置する音源と、聴者の耳に届くと思われる可聴信号の例を示す。図１の音源は右耳に近いので、その結果として音源からの音は左耳よりも速く右耳に届く。すべての音は空間の中を等しい速度で進行するから、知覚される周波数によって決まる時間差（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、両耳間位相差つまりＩＰＤ内である。一定距離にある音源の場合、最小の角移動は聴くことによって検出されうる。このＭＡＡは、仰角、方位角および周波数に依存する。位相と強度の変化は、音源が聴者の頭部の周囲を移動するのに伴って変化する。
【００１７】
ＩＩＤ／ＩＬＤは、両耳の差が知覚される他の型式である。図１において、左半球側にできる頭の音響陰影（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｈａｄｏｗ）の寄与とともに、自由空間における球面波の伝搬に適用する距離の逆自乗則（ｉｎｖｅｒｓｅ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｌａｗ）のため、右耳の可聴信号の強度つまり音の強さは、左耳に届く可聴信号よりも大きい。
【００１８】
（ＭＡＡ／ＩＰＤの関係）
図２は、聴者の耳を含む方位角平面（つまり、水平な面）に位置する音源に関連するパラメータの幾何学的関係を示す。ＭＡＡは、音の位置決定における重要な役割を演ずる。図２において、θは方位角であり、ｒは音源から聴者の頭部の中心までの距離であり、ｄは両耳間の距離である。右耳から音源までの距離はΔｒであり、左耳からのそれはΔｌであり、Δｄはそれらの差であるとすると、これらは、
2004538498.tif 000003
のように表される。
【００１９】
図３は、音源の距離がｒ＝５ｍ、両耳間の距離がｄ＝０．１７ｍ（つまり、大人の聴者の代表的な両耳の距離）、仰角がゼロ、聴者の周囲を一回転したときに変わる方位角に対する代表的なΔｒ、ΔｌおよびΔｄのプロットを示す。Δｄは、音源距離と独立である（上記を参照）。ＩＰＤは、周波数の関数であり、
2004538498.tif 000004
で表される。ここで、Φは生じるＩＰＤ、ｆは音源の周波数、ｃは空気中の音の速度である。図４は、方位角が１°、２°および３°の時のΦのプロットであり、ここでｃ＝３４４ｍ／ｓである。
【００２０】
一方では、式（１）から（４）で表されるように、方位角平面上を移動する音源に対する人間の聴覚システムによって検出可能なＩＰＤは、ＭＡＡの関数であり、図４に示される。他方、ＭＡＡは、たとえば、方位角平面上で前方向（たとえば、方位角、θ＝０°の）に限定された音源の移動に対応して感度が最高になる音源位置と周波数の関数である（Ｗ． Ａ． Ｙｏｓｔによる「聴覚の基礎（Ｆｏｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｈｅａｒｉｎｇ（１９９３）を参照されたい）。図５は、θ＝０°に対する周波数の関数としてＭＡＡのプロットを示す。
【００２１】
図５は、音響空間の（たとえば、方位角がゼロで、仰角がゼロである）最高感度領域においてＭＡＡが約１°から２．５°まで変動することを示す。角度の値は、１ｋＨｚ以下の周波数に対して最小であり、周波数が高くなると増加する。１°のＭＡＡを想定すると（従来の最悪ケースの選択）、生じる知覚不能な最高ＩＰＤは、
2004538498.tif 000005
で表される。したがって、最高ＩＰＤの値は、直流（つまり０Ｈｚ）の０°から２．２ｋＨｚの−６８．３°まで変動することができる。周波数に依存する上方境界の中のＩＰＤの値になる音源の移動は、人間の聴覚システムによって検出することはできない。
【００２２】
（ステレオ可聴信号の聞き取れないランダムな位相ひずみ）
上に説明した解析は、純粋な正弦波の音を放出するとともに、両耳聴によって位置が決定される音源に基づいている。一群の音源に対するＭＡＡとＩＰＤの結果は、同じ音を放出する音源に対しては有効である。線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）と重ね合わせ（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）の原理によれば、同レベルの音の大きさで同一の純粋音を放出する一群の音源は、この一群の音源の位置がこれらの音源の空間の位置に対応するＭＡＡの中にあるという条件のとき、個々の音源に区別できないことが明らかにされている。したがって、一対の同一音源は、それらの分離がかかる音源を含む領域の対応するＭＡＡより小さい場合、または生じるＩＰＤが、計算した最高限度（つまり、閾値）以下の場合、１つの音源に融合するように知覚される。
【００２３】
ある実験で、同じ音色で構成されたステレオ可聴信号が合成され、２つのチャネル間の位相差を増加させることによって１つのチャネルの音像（ｉｍａｇｅ）が移動した。試聴によって確認できたことは、１°と２°の間のＭＡＡに対応するＩＰＤは検出不能だったことである。かかる観察は、関連する科学論文の中で報告されている結果と一致した（Ｗ． Ａ． Ｙｏｓｔによる「聴覚の基礎（Ｆｏｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｈｅａｒｉｎｇ（１９９３）を参照されたい）。
【００２４】
純粋な音色の場合と、対照的に複雑な音響刺激の場合に線形性と重ね合わせの法則が適用される程度を決定するために１組の実験が実施された。フーリエ解析（たとえば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ））を用いると、各種発振周波数と各種位相の値の正弦波の加重合計として可聴信号を表すことができる。
【００２５】
たとえば、４４，１００Ｈｚで量子化された音声と音楽のステレオ可聴信号について短時間のフーリエ解析が実行された。ＦＦＴは１０２４ポイントの方形ウインドウで使用された。それぞれ約２１．５Ｈｚ離れた位置に生じた周波数成分は独立した刺激であると考えられた。ＦＦＴアルゴリズムによってモジュロ（２π）の形をした各成分の位相の値が与えられた。特定平面上における音源の２πの回転は、完全な１回転に対応するから、位相は、位相の主値に分解されなかった（ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）。音源が実行できた回転数は少しも重要ではなかった。右チャネルと左チャネル（たとえば、ステレオの対）の間の位相差の余弦は、対応するＩＰＤを試験するために使用された。ｆｉが０Ｈｚから４４，１００／２Ｈｚまでの周波数サンプルであり、位相が度で表されるとして、
2004538498.tif 000006
のとき、ｆｉにおけるステレオの対に関する位相情報は不鮮明であると考えられた。短時間でかかる成分のすべてが識別され、ｆｉにおける左チャネルの位相は、ｆｉに対応するＩＰＤｍａｘの値までランダムに変化したが、これらの右チャネルは元の状態であった。変化したステレオ可聴信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）アルゴリズムによって再合成された。最初のステレオ可聴信号と処理されたステレオ可聴信号によって課題（ｓｕｂｊｅｃｔｓ）が与えられた試聴によって明らかになったことは、２つのステレオ可聴信号の間を区別することが不可能だったことであった。したがって、線形性と重ね合わせの法則が所定の条件に対して有効であることが証明され、純粋音色の可聴信号に対する結果を複雑な音響刺激に拡張してもよいことになる。
【００２６】
２°と３°のＭＡＡに対する試聴は、マスク用（ｍａｓｋｅｒ）可聴信号として選択された各種の可聴信号と、他の可聴信号の型式をしたマスク用信号の中にマスクされたデータである広帯域雑音を用いて実行された。ＭＡＡとして３°が使用されたとき、影響された変化は、すべてのマスク用可聴信号とすべての聴者に対して知覚できた。ＭＡＡとして２°が使用されたとき、可聴信号に対する変化はロック音楽に対してはほとんど目立たないままであったが、音声とクラシック音楽に対してはいくらか聴きとることができた。しかし、１°の場合は、すべての可聴信号とすべての聴者に対して広帯域の雑音がマスクされることに成功し、おそらく気付かれない正中面（ｍｅｄｉａｎ ｐｌａｎｅ）からの音源の最大角変位としては、θ＝１°であることが確認された。
【００２７】
方位角に対するＭＡＡの結果を複雑な音響刺激に拡張して、可聴信号の位相スペクトルがそのＭＡＡからの結果として生じたＩＰＤ境界の中でランダムに乱れることを決定したので、意味のある情報を可聴信号の中にマスクすることが実行された。可聴閾値以下のＩＰＤをもつ周波数成分を識別してゼロに設定し、信号の圧縮を達成することができる。新しい情報は、聴者に音として知覚されない補助チャネルとして含まれる（たとえば、透かしが入れられる）。補助チャネルは、暗号化によってさらに安全になりうる。
【００２８】
（補助チャネルの符号器の実施例）
図６は、マスクされた可聴信号の符号器として使う方法６００の実施例を示す。方法６００は、ブロック６０５において可聴信号（たとえば、ＣＤ品質のステレオ可聴信号）の右チャネルを受信する。方法６００は、ブロック６１０において可聴信号の左チャネルを受信する。方法６００は、完全な分析−再合成ループを実行できるとともに、ブロック６１５が示すように、左チャネルと右チャネルにＮポイントの方形ウインドウを使用して、可聴信号の短時間分析を開始することができる。第１のＦＦＴアルゴリズムは、ブロック６２０において、ブロック６３５で示される右チャネルの振幅スペクトル（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）と位相スペクトルを計算する。第２のＦＦＴアルゴリズムは、ブロック６２５において、ブロック６３０で示される左チャネルの振幅スペクトルと位相スペクトルを計算する。実施例では、（たとえば、Ｎ＝１０２４の）１０２４ポイントの方形ウインドウが使用される。
【００２９】
方法６００は、ブロック６４０において、たとえば、ＭＡＡ＝１°の場合の式（６）で表され、かつブロック６４５で示されるＩＰＤの音響心理学的閾値に対して、各周波数成分ごとに左チャネルと右チャネルの間の位相差を比較する。閾値の外にある位相成分はそのままにしておかれ、合成のために転送される。
【００３０】
方法６００は、ブロック６５０において可聴信号の中にマスクされるデータを受信する。論理ゼロが符号化されているときはいつでも、周波数成分ごとに１ビットを符号化する場合に対して、たとえば、左チャネルと右チャネルの位相の値は等しくなる。論理ゼロが符号化されている場合に対しては、たとえば、２つのチャネルの間の位相差は、その周波数成分に対する許容可能な最大ＩＰＤより小さいか最大ＩＰＤに等しくなる。方法６００は、次のような１ビットの符号化処理を使用することができる。
2004538498.tif 000007
この処理で取られる方法は、基準として右チャネルを使用し、左チャネルの位相を変更することである。式（７．２）の中の定数ｋは、論理１を示すであろうＩＰＤ閾値内の位相差の量を指定する。或る実施例では、ｋ＝１／２が使用された。
【００３１】
方法６００は、ブロック６５５において音響心理学的閾値の比較を使用することによって、変化した周波数成分と変化しない周波数成分の両方を含む左チャネルの周波数成分のすべてを集め、マスクされたデータを含むことになった左チャネルの新しい周波数の表現（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）をつくる。
【００３２】
方法６００は、ブロック６６０において新しい左チャネルのＮポイントＩＦＦＴを計算して、時間領域の表現をつくり出す。この後に、つくられた時系列の１６ビット量子化が続くが、これはデジタル可聴信号（たとえば、ＣＤ品質の可聴信号）の好適な表現である。
【００３３】
マスキング処理における量子化雑音の効果は、新しい左チャネルから得られた時系列を周波数領域に変換し直すブロック６７０のＮポイントＦＦＴを使用することによって、方法６００の中で試験される。ブロック６７５は、高精度の算術演算を介して得られるとともに、ブロック６５５で入手可能な新しい左チャネルの周波数表現と、時間領域で１６ビット量子化に支配されている表現を比較する。量子化が、マスクされたデータの表現を乱した場合は、マスキング処理によりエラーを含む周波数成分が検出され、次回の符号化を避けるのに十分な大きさの位相にすることによって、マスキング処理により使用不能にされる。この処理は、エラーを含む周波数成分の位相を、その周波数の位置のＩＰＤの１２０％に対応させることによって、ブロック６８０で達成される。左チャネルの新しい位相の形（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、ブロック６４０を介してブロック６５５に再び与えられ、マスクされたデータを符号化する。この試験サイクルは、マスキング処理でエラーが検出されなくなるまで反復する。所定のＮポイントの可聴信号フレームの中でマスクされる挿入したデータが量子化処理によって変更されず、したがって、エラーが検出されなかった場合、符号化処理は成功したと宣言され、ブロック６９０における格納または送信のために新しいＮポイントの左チャネルが与えられる。この符号化処理は、ブロック６５０の中にデータがひとつも残っていなくなるまで最初の可聴信号の後に続くＮポイントのフレームに対して継続する。
【００３４】
当業者には明らかなように、方法６００の変形は、右チャネルを変化させるとともに基準として左チャネルを使用するために同等に使用することができる。このほかにも、当業者には明らかなように、方法６００の変形を使用して左と右の両チャネルを変化させることができる。その上、方法６００を１つのチャネルだけに使用してもよいし、または左と右のチャネルだけよりも多くのチャネルに拡張することもできる。
【００３５】
（補助チャネルの復号器の実施例）
図７は、マスクされた可聴信号の復号器として使う方法７００の実施例を示す。方法７００は、ブロック７０５において可聴信号（たとえば、ＣＤ品質のステレオ可聴信号）の右チャネルを受信する。方法７００は、ブロック７１０において可聴信号の左チャネルを受信する。方法７００は、左チャネルと右チャネルにＮポイントの方形ウインドウを使用して、ブロック７１５が示すように、可聴信号の短時間分析を開始することができる。Ｎの値は、必ずしも必要ではないが、たとえば、Ｎ＝１０２４の実施例の中で符号化中に使用される対応する値と一致しなければならない。ブロック７２０において第１のＦＦＴアルゴリズムは、ブロック７３０で示される右チャネルの大きさスペクトルと位相スペクトルを計算する。第２のＦＦＴアルゴリズムは、ブロック７２５において、ブロック７３５で示される左チャネルの大きさスペクトルと位相スペクトルを計算する。
【００３６】
方法７００は、ブロック７４０において、たとえば、式（７）で表されブロック７５０で示されるＩＰＤの音響心理学的閾値に対して各周波数成分ごとに位相情報を調べ、可聴信号の中でマスクされた符号化されたデータの存在を検出する。方法７００は、ブロック７６０において次に示す処理に従って可聴信号の中でマスクされたデータに対応する符号化された情報を復号する。
2004538498.tif 000008
式（８．１）、（８．２）および（８．３）の中の定数ｒ１とｒ２は、復号化処理で使用される位相差の範囲を指定して、論理０、論理１を抽出するか、または調査中の特定の周波数成分の中に符号化することが含まれていなかったことを示す。或る実施例では、ｒ１＝１／４とｒ２＝３／４が使用された。
【００３７】
方法７００のこの実施例では、左チャネルは変更されないままになっており、符号器に与えられた「最初の」左チャネルとは知覚的に異なっている。一方、右チャネルは、処理の中で基準チャネルとして使用されているが、定量的にも知覚的にも符号器に与えられる右チャネルと同じである。ブロック７６０の中の復号されたデータは、符号器に与えられるブロック６５０の中のデータと同一である。
【００３８】
当業者には明らかなように、方法７００の変形は右チャネルを復号するために同等に使用され、この場合、基準として左チャネルが使用される。このほかにも、当業者には明らかなように、方法７００の変形を使用して左と右の両チャネルを復号することができる。その上、方法７００を、１つのチャネルだけに使用してもよいし、または左と右のチャネルだけよりも多いチャネルに拡張してもよい。
【００３９】
（複数ビットを可聴信号に符号化し、かつ復号する実施例）
上に説明した実施例の方法は、周波数成分ごとに１ビットの符号化を考慮した。しかし、他の実施例の方法は、図４に示すように、一つには周波数とともにＩＰＤ閾値が直線的に増加することを確認することに頼り、かつ適当な周波数の位置ごとに、より複雑なビットパターンを符号化することによって、マスクされる補助チャネルの容量を増加することに提供されている。この方法は、ＩＰＤの閾値試験を満足させる周波数成分に対して同位相の均一量子化レベルを設定することによって、周波数成分ごとに複数ビットを符号化ことができる。量子化ステップの数は、周波数に対して周波数範囲の大きさを直線的に増加させることによって使用可能な周波数範囲を通じて一定に保たれ、その後で周波数の位相の閾値が直線的に増加する。
【００４０】
周波数成分ごとにＭビットを符号化する場合に対して、ＩＰＤを２Ｍに等しい数の間隔に分割できるが、ここでＭは周波数成分で符号化されるビットの数である。たとえば、Ｍ＝２の場合、次の処理を使用することができる。
2004538498.tif 000009
対応する復号器は、以下の方法を用いて特定周波数の位置でマスクされたデジタル情報を抽出するであろう。
2004538498.tif 000010
【００４１】
代替方法として、特定の周波数帯域で等しい幅の量子化ステップを使用できるので、変換ステップの数を周波数の関数として増加させてもよい。特に高周波帯域をつくってより多くの量子化ステップを収容できるので、より多数のビットを符号化することを可能にし、その結果としてマスクされた補助チャネルの容量が実質的に増加することになる。
【００４２】
マスクされた補助チャネルの総容量は、採用した量子化の型に依存するとともに、マスク用可聴信号として使用される最初の可聴信号の性質に依存する。たとえば、左右のチャネルが短時間をベースとする程度が同じであればあるほど、マスクされるデータ量が大きくなる。
【００４３】
（可聴信号にデータを埋め込む実施例）
図８は、可聴信号にデータを埋め込む一般的な方法８００の実施例を示す。方法８００は、ブロック８０５において可聴信号を受信する。この可聴信号は、第１の一組のデータに基づいており、位相成分を含む。方法８００は、ブロック８１０においてその可聴信号の位相成分の少なくとも一部を修正して、その可聴信号の中に第２の一組のデータを埋め込む。修正された可聴信号は、その可聴信号の位相成分が修正される程度に依存して、最初の可聴信号が第１の一組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、最初の可聴信号とは異なるようになりうる。可聴信号の位相成分を、（ｉ）１°から３°までの角度を含むＭＡＡの閾値（上記を参照せよ）と、（ｉｉ）ＩＰＤに関連する閾値（上記を参照せよ）、の少なくとも１つに基づいて修正することができる。
【００４４】
可聴信号は、第１のチャネルと第２のチャネルを含むことができる。第１のチャネルは第１の位相成分を含み、第２のチャネルは第２の位相成分を含む。第１の位相成分と第２の位相成分は、少なくとも固定小数点演算または浮動小数点演算のいずれかを含むフーリエ解析を用いて決定される。第２の一組のデータ量は、第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つの均一量子化レベルの位相に依存している。可聴閾値以下の両耳間位相差（ＩＰＤ）をもつ可聴信号の周波数成分は、可聴信号を圧縮するためにゼロに設定可能である。
【００４５】
第２の一組のデータを可聴信号に埋め込むために可聴信号の位相成分を修正することには、第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つの少なくとも一部分を修正して、第２の一組のデータを第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つに埋め込むことを含むことができる。第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つは、第１の位相成分と第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、第１の位相成分と第２の位相成分の他の１つの一部分と人間の聴覚の音響心理学的特性に基づく閾値以上異なっていない場合、修正されうる。
【００４６】
第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つが修正される場合、第１の位相成分と第２の位相成分のいずれか１つの一部分を、第１の位相成分と第２の位相成分の他の１つの一部分に等しく設定することによって、第２の一組のデータの第１の論理値（たとえば、論理０または語００）を可聴信号に埋め込むことができる。第１の位相成分と第２の位相成分の少なくとも１つが修正される場合、第１の位相成分と第２の位相成分のいずれか１つの一部分を、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する閾値に等しく、または該閾値よりも小さく設定することによって、第２の一組のデータの第２の論理値（たとえば、論理１、語０１、語１０または語１１）を可聴信号に埋め込むことができる。
【００４７】
第１の一組のデータと第２の一組のデータは、可聴信号データ、テキストデータ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含むことができる。第２の一組のデータは、認証データ、暗号化されたデータ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つを含むことができる。
【００４８】
（可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する実施例）
図９は、可聴信号に埋め込まれたデータを決定する一般的な方法９００の実施例を示す。方法９００は、ブロック９０５において可聴信号を受信する。この可聴信号は、第１の一組のデータに基づいており、位相成分を含む。方法９００は、ブロック９１０において可聴信号の位相成分に基づいて、可聴信号に埋め込まれた第２の一組のデータを決定する。この可聴信号は、最初の可聴信号が第１の一組のデータの聴者に対して（ｉ）実質的に知覚不能である、と（ｉｉ）知覚不能である、の少なくとも１つであるように、最初の可聴信号と異なるようになりうる。
【００４９】
可聴信号は、第１のチャネルと第２のチャネルを含むことができる。第１のチャネルは第１の位相成分を含み、第２のチャネルは第２の位相成分を含む。第１の位相成分と第２の位相成分は、フーリエ解析を用いて決定される。可聴信号に埋め込まれた第２の一組のデータのデータビットは、第１の位相成分と第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値より小さいだけ、またはその第１の閾値に等しいだけ、第１の位相成分と第２の位相成分の他の１つの一部分と違っている場合、第１の論理値（たとえば、論理０または語００）であると決定される。他方、可聴信号に埋め込まれた第２の一組のデータのデータビットは、第１の位相成分と第２の位相成分のいずれか１つの一部分が、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第２の閾値より小さいだけ、またはその第２の閾値に等しいだけ第１の位相成分と第２の位相成分の他の１つの一部分と違っているが、両耳間位相差（ＩＰＤ）に関連する第１の閾値以上違っている場合、第２の論理値（たとえば、論理１、語００、語０１または語１１）であると決定される。
【００５０】
第１の一組のデータと第２の一組のデータは、可聴信号データ、ビデオデータ、画像データおよびマルチメディアデータの少なくとも１つを含むことができる。第２の一組のデータは、認証データ、コンテンツ品質向上データおよび配信管理データの少なくとも１つとともに、暗号化されたデータを含むことができる。
【００５１】
図１０は、可聴信号の中にデータを埋め込む装置と、可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する装置、またはそれらのいずれかの装置１０００の実施例を示す。装置１０００は、送受信器１０１０、プロセッサ１０２０およびメモリ１０３０を含むことができる。送受信器１０１０は、装置１０００が、たとえば、通信リンク（図示されず）を介して通信網（図示されず）に情報を発信することを可能にする送信器１０１２を含む。また送受信器１０１０は、装置１０００が、たとえば、通信リンクを介して通信網から情報を受信することを可能にする受信器１０１４を含む。通信リンクを介したかかる送受信動作は、同じか異なるデータ速度、通信プロトコル、搬送周波数、および変調方式、またはそれらのいずれかを用いて実行される。同様に、送信器１０１２と受信器１０１４の動作と回路構成、またはそのいずれかは、相互に完全に独立または代替的に独立であり、部分的にまたは完全に統合される。
【００５２】
１つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の論理素子のアレイを含むプロセッサ１０２０は、（ｉ）メモリ１０３０または装置１０００の内部、あるいはメモリ１０３０または装置１０００に接続された他の記憶手段に格納され、（ｉｉ）データ入力装置（つまり、キーボード）（図示されず）のようなインターフェースを介してユーザーによって入力され、（ｉｉｉ）通信リンクを介して通信網から受信する一連の命令、またはそれらのいずれかによる一連の命令に従って、装置１０００の動作を制御する。当業者には明らかなように、実施例の中のプロセッサ自体は、メモリ１０３０と送受信器１０１０を含むことができる。
【００５３】
前述したことから考えると、説明した実施例は、ソフトウエア、ファームウエアおよびハードウエアで実現されることは、当業者には明らかであろう。本発明を実施するために使用される実際のソフトウエアコードまたは特化された制御用ハードウエアは、本発明を限定するものではない。したがって、実際のソフトウエコードの構成要素または特化されたハードウエアの構成要素を特に引用せずに実施例の動作と挙動を説明する。かかる特別な基準が無くても実用上支障はない。何故かといえば、当業者ならば、本明細書の中の説明に基づいて本発明の実施例を実現するソフトウエアと制御用ハードウエアを設計できることは、明確に理解されるからである。
【００５４】
要約すると、両耳聴におけるＭＡＡは、音源を検出できる最小角変位であり、移動する音源を決定する能力を定義する。本発明の実施例は、簡単な音響刺激に対するＭＡＡを、より複雑な音に拡張した。音源の角変位は、周波数に依存するＩＰＤに変わる。ＩＰＤの許容範囲は、一連の音響心理学的実験で試験されたが、その試験では各種可聴信号の短時間位相スペクトルが、ＭＡＡによって制御された範囲内でランダムに変えられた。試聴によって、より複雑な音に対するＭＡＡの結果の有効性が確認された。
【００５５】
方法の一実施例は、ＩＰＤ許容範囲（たとえば、ＩＰＤの知覚不能範囲）に適合するように、各種形式（たとえば、テキスト、画像、音声および音楽など）の新しいデジタル情報を可聴信号の位相スペクトルに符号化する。一実施例では、補助チャネルの中にマスクされる情報の速度は、たとえば、２６ｋｂｉｔｓ／ｓｅｃから７１ｋｂｉｔｓ／ｓｅｃまで変わることができ、より高度な量子化方式を使用することによって、さらに速くなりうる。説明した方法は、計算量的に効率的であり、マスクされるマルチメディアチャネルの同時符号化を考慮しており、平行な情報または安全な情報を可聴信号の中に含めることが必要な用途に使用することができ、さらに可聴信号のパワー・スペクトル・マスキング（ｐｏｗｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｓｋｉｎｇ）を使用する方法よりも多量の情報をマスクことができる。可聴信号の中の符号化された情報を回復することもできる。
【００５６】
その上、説明した可聴信号をコード化する方法は、聴いても聞こえない情報であるように最初の可聴信号にその情報を加えることを考慮している。この方法の用途には、たとえば、インターネットのような不均一で安全ではない通信網を介して、可聴情報を効率的かつ安全に送信し格納することを含めることができる。透かしを入れること、安全に放送することおよび音楽のマーケッティングは、この方法に可能な多数の用途のうちのいくつかである。
【００５７】
（本発明の他の実施例）
（コンテンツ配信の認証と制御）
デジタル可聴信号、画像およびビデオ、またはそのいずれかの転送を容易にするマルチメディア用の安全ではないデジタル配信機構としてのインターネットの急増と、完全なコピーをつくれることに対して、著作権の保護に対する技術的尺度の必要性が強調されてきた。たとえば、データの無許可かつ違法な使用に対抗するためマスクされた補助情報として、電子透かし（ｗａｔｅｒｍａｒｋ）の形をした認証情報を含めることができる。たとえば、コンテンツの暗号化によって不正コピーを防ぐ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：「ＤＴＣＰ」）仕様によって、通信網を介して送信される可聴情報とビデオ情報のコピーを規制するための暗号化プロトコルが決められている。本明細書の中で説明したように、品質の知覚可能な損失を伴わずに、マスクされた補助チャネルの中にこの情報を含めることができる。マスクされた補助チャネルの他の代表的な用途には、
●ユーザーまたはマシンに特化されたコピーをつくることと、その後コピーをする条件に違反した場合にそれらを破壊する事。
●（ＤＶＤ、ＣＤ、ミニディスクおよびテレビとラジオの放送のような音楽とビデオ媒体の）違法なコピーの識別と追跡。
●法的に許可されたコピーにタイムスタンプを押すこと。
●法的に許可された使用時間の経過後のマルチメディアの自動的スクランブリング又は自壊。
が含まれる。
【００５８】
（コンテンツの品質向上）
テキストと画像が添付されていれば、可聴情報の品質を向上させることができる。したがって、マスクされた補助チャネルは、主可聴信号と適切に時間が一致したデジタル情報を与えることができ、
●歌の歌詞
●音符
●オペラとミュウジカルの台本、それと外国語の映画の字幕
●字幕（ｃｌｏｓｄ ｃａｐｔｉｏｎ）
●脚色用の画像
●電話品質の物語用音声（ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ−ｑｕａｌｉｔｙ ｎａｒｒａｔｉｖｅ ｓｐｅｅｃｈ）
を含むことができる。
【００５９】
説明した実施例に関する前述の発表は、当業者が本発明を利用することを可能にするために提供されている。これらの実施例に対する各種の修正と、ここに示されている共通原理は他の実施例に適用可能である。たとえば、本発明は、ハードウエアに埋め込まれている回路（ｈａｒｄ−ｗｉｒｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）として、特定用途向け集積回路の中に作り込まれた回路構成として、あるいは、不揮発性メモリの中にロードされたファームウエア・プログラム、またはデータ記憶媒体からロードされた、またはデータ記憶媒体にロードされた機械可読コードとしてのソフトウエア・プログラム、マイクロプロセッサや他のデジタル信号処理装置のような論理素子のアレイによって実行可能な命令であるコード、または何らかの他のプログラム可能なマシンまたはシステムとして、部分的にまたは全体として実施されうる。したがって、本発明は、上に示した実施例に限定されることを意図しておらず、何らかの特定の命令系列とハードウエアの何らかの特定の構成、またはそのいずれかに限定することを意図しているのではなく、本明細書の中で何らかの方法で開示されている原理と斬新な特徴と整合性がとられた最も広い範囲に一致しているのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
方位角平面に位置する音源による相対的位相差と強度差を示す図。
【図２】
方位角平面の音源を示す図。
【図３】
音源距離ｒ＝５ｍのときの、音源と２つの耳のそれぞれとの間の距離のプロットと、音源と２つの耳のそれぞれとの間の距離の差のプロットを示す図。
【図４】
方位角が１度、２度および３度に対する周波数に対してプロットされた（度で表した）両耳間位相差を示す図。
【図５】
方位角がゼロで迎角がゼロに対する周波数の関数として、最小可聴角の値を示す図。
【図６】
補助チャネルを符号化する方法の実施例を示す図。
【図７】
補助チャネルを復号する方法の実施例を示す図。
【図８】
可聴信号の中にデータを埋め込む方法の実施例を示す図。
【図９】
可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する方法の実施例を示す図。
【図１０】
可聴信号の中にデータを埋め込む装置と、可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する装置、またはそのいずれかの装置の実施例を示す図。
【図１１】
符号化された情報を有する機械可読媒体の実施例であって、機械によって読み取られ、そして実行されると、またはそのいずれかがなされると、可聴信号の中にデータを埋め込む方法と、可聴信号の中に埋め込まれたデータを決定する方法、またはそのいずれかの方法を発生する実施例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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