(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を改良離散コサイン変換処理して周波数スペクトラム信号を生成する改良離散コサイン変換手段と、
前記周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する計算手段と、
所定のシリアルデータより生成した変調信号の信号レベルを前記２乗和又は前記２乗和の平方根の値に応じて変化させて基準信号を生成する基準信号生成手段と、
前記基準信号を前記入力信号に重畳する信号重畳手段とを有し、
前記計算手段は、
前記所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して前記２乗和を計算する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記計算手段は、
前記２乗和の平方根を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記基準信号生成手段は、
前記所定周波数スペクトラムに対応する周波数による搬送波信号を前記シリアルデータにより位相変調した後、乱数データにより変調して前記変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記信号重畳手段の出力信号を所定の記録媒体に記録する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記シリアルデータが著作権に関する情報である
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
入力信号を改良離散コサイン変換処理して周波数スペクトラム信号を生成する改良離散コサイン変換手段と、
前記周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する計算手段と、
前記入力信号より前記所定周波数スペクトラムに対応する信号成分を抽出する信号抽出手段と、
前記信号成分の信号レベルを前記２乗和の逆数又は前記２乗和の平方根の逆数に応じて変化させて前記信号成分の信号レベルを補正する信号レベル補正手段と、
前記信号レベル補正手段により信号レベルが補正された前記信号成分よりシリアルデータを復調するデータ復調手段とを有し、
前記計算手段は、
前記所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して前記２乗和を計算する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
前記データ復調手段は、
前記信号成分の周波数による搬送波信号を乱数データにより変調して基準信号を生成し、前記基準信号を前記信号成分に乗算して前記シリアルデータを復調する
ことを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記入力信号が所定の記録媒体を再生して得られる再生信号である
ことを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記シリアルデータが著作権に関する情報である
ことを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
入力信号を改良離散コサイン変換処理して周波数スペクトラム信号を生成する周波数スペクトラム信号生成ステップと、
前記周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する２乗和計算ステップと、
所定のシリアルデータより生成した変調信号の信号レベルを前記２乗和又は前記２乗和の平方根の値に応じて変化させて基準信号を生成し、前記基準信号を前記入力信号に重畳して出力するシリアルデータ重畳ステップとを有し、
前記２乗和計算ステップは、
前記所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して前記２乗和を計算する
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項１１】
前記２乗和計算ステップは、
前記２乗和の平方根を計算する
ことを特徴とする請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１２】
前記シリアルデータ重畳ステップは、
前記所定周波数スペクトラムに対応する周波数の搬送波信号を前記シリアルデータにより位相変調した後、乱数データにより変調して前記変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１３】
前記基準信号を重畳した前記入力信号を所定の記録媒体に記録する記録ステップを有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１４】
前記シリアルデータが著作権に関する情報である
ことを特徴とする請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１５】
入力信号を改良離散コサイン変換処理して周波数スペクトラム信号を生成する周波数スペクトラム信号生成ステップと、
前記周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する２乗和計算ステップと、
前記入力信号より前記所定周波数スペクトラムに対応する信号成分を抽出する信号成分抽出ステップと、
前記信号成分の信号レベルを前記２乗和の逆数又は前記２乗和の平方根の逆数に応じて変化させて前記信号成分の信号レベルを補正した後、シリアルデータを復調する復調ステップとを有し、
前記２乗和計算ステップは、
前記所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して前記２乗和を計算する
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項１６】
前記復調ステップは、
前記信号成分の周波数による搬送波信号を乱数データにより変調して基準信号を生成し、前記基準信号を前記信号成分に乗算して前記シリアルデータを復調する
ことを特徴とする請求項１５に記載の信号処理方法。
【請求項１７】
前記入力信号が所定の記録媒体を再生して得られる再生信号である
ことを特徴とする請求項１５に記載の信号処理方法。
【請求項１８】
前記シリアルデータが著作権に関する情報である
ことを特徴とする請求項１５に記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理装置、記録媒体及び信号処理方法に関し、例えばオーディオ信号を記録した光ディスクと、この光ディスクを再生する光ディスク装置に適用することができる。本発明は、入力信号をＭＤＣＴ（改良離散コサイン変換）して処理する際に、所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値の２乗和を計算することにより、ＭＤＣＴによる計算結果をウォーターマークの処理等に使用することができる信号処理装置及び信号処理方法と、この信号処理方法を利用してウォーターマークを記録した記録媒体を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク装置等のオーディオ機器においては、ＭＤＣＴの手法によりディジタルオーディオ信号を周波数スペクトラム信号に変換して処理するようになされおり、これによりディジタルオーディオ信号を高能率符号化処理するようになされている。
【０００３】
また光ディスク等の記録媒体については、いわゆるウォーターマークにより著作権の保護を図る方法が提案されている。この方法は、オーディオ信号の再生に影響を与えない程度の微小な信号レベル等により著作権に関するデータ等をオーディオ信号等の情報信号に重畳して記録するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように光ディスクに記録するディジタルオーディオ信号等について、所定周波数成分の信号レベル（以下代表値と呼ぶ）を検出することができれば、人間の聴覚の特性を有効に利用してこの種のウォーターマークを記録することができると考えられる。
【０００５】
このときＭＤＣＴにおいては、入力信号を周波数スペクトラム信号に変換して処理することにより、このＭＤＣＴの処理により得られる周波数スペクトラム信号を有効に利用して所定周波数成分の代表値を検出することができれば、ＭＤＣＴを用いたエンコーダ等にウォーターマークの処理回路を簡易に付け加えることができると考えられる。
【０００６】
またＭＤＣＴにおいては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等に比して処理が簡単なことにより、このようにＭＤＣＴの処理により得られる周波数スペクトラム信号を有効に利用して所定周波数成分の代表値を検出することができれば、ＭＤＣＴを周波数解析等に適用して、ＭＤＣＴの適用分野を一段と拡大できると考えられる。
【０００７】
ところがＦＦＴ等の直交変換とは異なり、ＭＤＣＴでは位相成分を考慮せずに解析することにより、計算結果に位相特性が存在する。すなわち図７において、所定周波数の正弦波信号に対するＭＤＣＴ計算結果を示し、図８において、この正弦波信号の位相をπずらした信号に対するＭＤＣＴ計算結果を示すように、ＭＤＣＴは、処理対象である入力信号の位相によって計算結果が変化する。
【０００８】
これによりＭＤＣＴによる計算結果においては、処理対象である入力信号について、所定周波数成分の信号レベルを正しく検出できない問題があり、これによりウォーターマークの処理に使用することが困難な問題があった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ＭＤＣＴによる計算結果をウォーターマークの処理等に使用することができる信号処理装置及び信号処理方法と、この方法を利用してウォーターマークを記録した記録媒体を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１又は請求項１０の発明においては、信号処理装置及び信号処理方法において、入力信号を改良離散コサイン変換処理した周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する。また所定のシリアルデータより生成した変調信号の信号レベルを２乗和又は２乗和の平方根の値に応じて変化させて基準信号を生成し、この基準信号を入力信号に重畳する。またこの２乗和の計算を、この所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して実行する。また請求項６又は請求項１５の発明においては、信号処理装置及び信号処理方法において、入力信号を改良離散コサイン変換処理した周波数スペクトラム信号より所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値を検出し、該スペクトラム値の２乗和を計算する。また入力信号より所定周波数スペクトラムに対応する信号成分を抽出し、この信号成分の信号レベルを２乗和の逆数又は２乗和の平方根の逆数に応じて変化させて信号成分の信号レベルを補正した後、シリアルデータを復調する。またこの２乗和の計算を、この所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して実行する。
【００１４】
入力信号を改良離散コサイン変換処理した周波数スペクトラム信号においては、入力信号の位相に応じて変化するものの、所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値においては、隣接するスペクトラム値が９０度の位相差を持って入力信号の位相に応じて三角関数状に変化する。これにより該スペクトラム値の２乗和を計算すれば、この所定周波数スペクトラムについて代表値を検出することができる。これにより必要に応じてこの代表値等により、入力信号より所定周波数の信号レベルを検出して信号レベル検出結果を得、所定のシリアルデータより生成したこの所定周波数の変調信号の信号レベルをこの信号レベル検出結果に応じて変化させて基準信号を生成し、この基準信号を先の入力信号に重畳すれば、シリアルデータをウォーターマークとして重畳することができる。また入力信号より所定周波数の信号成分を抽出して信号レベルを補正した後、シリアルデータを復調すれば、重畳したウォーターマークを復調することができる。
【００１５】
これにより必要に応じてこの代表値等により、入力信号より所定周波数の信号レベルを検出して信号レベル検出結果を得、所定のシリアルデータより生成したこの所定周波数の変調信号の信号レベルをこの信号レベル検出結果に応じて変化させて基準信号を生成し、この基準信号を先の入力信号に重畳すれば、シリアルデータをウォーターマークとして重畳することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る不正コピー検出の全体システムを示すブロック図である。この実施の形態においては、オーディオソースであるディジタルオーディオ信号ＤＡ１を記録する際に、ウォーターマークエンコーダ２により著作権の情報ＤＣを付加して光ディスク３に記録する。ここで著作権の情報ＤＣは、オーディオソースの著作権者、コピーを許可するか否か等の情報により構成される。
【００２０】
さらにこのシステムにおいては、この光ディスク３のダビング時において、ウォーターマークデコーダ４により著作権の情報ＤＣを検出し、コピーを許可するソースについてのみ、光磁気ディスク５、ディジタルオーディオテープレコーダ６、ＣＤ−Ｒ７等へのコピーを許可する。さらにこのようにしてコピーされた媒体であって市場にて流通する媒体においては、再生したディジタルオーディオ信号からウォーターマークデコーダ４により著作権の情報ＤＣを検出し、これにより違法コピーを発見する。
【００２１】
図１は、このウォーターマークエンコーダ２を示すブロック図である。ウォーターマークエンコーダ２において、ＭＤＣＴ計算部１２は、順次入力されるディジタルオーディオ信号ＤＡ１をＭＤＣＴ変換処理し、これによりディジタルオーディオ信号ＤＡ１を周波数スペクトラム信号に変換する。ここで周波数スペクトラム信号は、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１をＭＤＣＴ変換処理して得られる係数データの集合であり、このＭＤＣＴ変換処理により得られる各周波数スペクトラムの信号レベルを示す信号である。
【００２２】
代表値計算部１４は、この周波数スペクトラム信号より図３に示す処理手順を繰り返し実行し、これにより周波数３〔ｋＨｚ〕の代表値を順次検出する。すなわち代表値計算部１４は、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、ＭＤＣＴ計算部１２で計算された周波数スペクトラム信号をサンプルブロックごとに読み込む。
【００２３】
続いて代表値計算部１４は、ステップＳＰ３に移り、ＭＤＣＴ計算部１２で計算された周波数スペクトラムについて、対象とする周波数に対応するスペクトラムの番号を計算する。ここで代表値計算部１４は、ＭＤＣＴ計算部１２で計算された周波数スペクトラムから対象とする周波数３〔ｋＨｚ〕の近傍の狭周波数帯域に位置する周波数スペクトラムを特定するように、スペクトラムの番号を計算する。
【００２４】
具体的に、代表値計算部１４は、対象とする周波数３〔ｋＨｚ〕の周波数スペクトラムをｓｐｅｃi とおくと、その直前の１本の周波数スペクトラムｓｐｅｃi-1 、その直後の２本のスペクトラムｓｐｅｃi+1 、ｓｐｅｃi+2 を特定する番号を計算する。
【００２５】
続いて代表値計算部１４は、ステップＳＰ４に移り、次式の演算処理を実行する。これにより代表値計算部１４は、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗と、奇数番目スペクトラム値の絶対値和の２乗とを加算し、その加算値の平方根を計算して目的周波数スペクトラムの代表値Ｐを計算する。
【００２６】
【数１】
0004099608.tif 000002
【００２７】
すなわち上述したようにＭＤＣＴ変換して検出される周波数スペクトラムの計算結果は、位相特性を有し、同一周波数の入力信号を処理する場合でも、入力信号の位相により計算結果が変化する。
【００２８】
これをサンプリング周波数４４．１〔ｋＨｚ〕、１０２４データから成る時系列サンプルデータ信号（例えばディジタルオーディオ信号である）について考察すると、入力信号が４４．１〔ｋＨｚ〕を整数分周した周波数の単一正弦波の場合には、１０２４データブロックごとに毎回同位相の時間波形が切り出されるため、ＭＤＣＴ計算結果も毎回同じスペクトラム分布が得られることになる（図４（Ａ））。
【００２９】
ところが入力信号が４４．１〔ｋＨｚ〕の整数分周以外の周波数である単一正弦波の場合には、１０２４データブロックごとに毎回位相の異なる時間波形が切り出されるため、ＭＤＣＴ計算結果は毎回異なるスペクトラム分布が得られる（図４（Ｂ））。すなわちこの場合には、時間フレーム方向にも位相特性が現われることになる。
【００３０】
ところがこのような関係にあるＭＤＣＴ計算結果においては、入力信号が単一正弦波の場合、位相を変化させても、スペクトラムエネルギーの分布は、その殆どが理論値であるピークスペクトラム周辺の４本に集中し、これらエネルギーの集中するスペクトラムが対象とする周波数スペクトラムｓｐｅｃi 、その直前の１本の周波数スペクトラムｓｐｅｃi-1 、その直後の２本のスペクトラムｓｐｅｃi+1 、ｓｐｅｃi+2 となる。
【００３１】
またこのようにエネルギーの集中するスペクトラムについて、隣接する２本のスペクトラムｓｐｅｃn 、ｓｐｅｃn+1 について、入力信号の位相を変化させてその強度を計算すると、図５に示すように、これら２本のスペクトラムｓｐｅｃn 、ｓｐｅｃn+1 は、π／２だけ位相がずれて、入力信号の位相に応じて三角関数的に変化することが判った。またこれら２本のスペクトラムｓｐｅｃn 、ｓｐｅｃn+1 においては、スペクトラム値のＲＭＳ（自乗平均平方根）が位相に依存せずに一定値をとることが示された。
【００３２】
これによりこの実施の形態では、この４本のスペクトラムｓｐｅｃn-1 〜ｓｐｅｃn+2 について、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗と、奇数番目スペクトラム値の絶対値和の２乗とを加算し、その加算値の平方根を計算して目的周波数スペクトラムの代表値Ｐを計算することにより、対象とする周波数スペクトラムの位相に依存しない代表値を計算するようになされている。
【００３３】
このようにして代表値を計算すると、代表値計算部１４は、ステップＳＰ５に移り、計算した代表値Ｐをエンコード部１５に出力した後、ステップＳＰ６に移ってこの処理手順を終了する。
【００３４】
エンコード部１５は、著作権の情報ＤＣを周波数３〔ｋＨｚ〕の搬送波信号ＳＣにより変調してディジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳する。このとき著作権の情報ＤＣをＰＮ系列の乱数データＰＮによりスペクトラム拡散して重畳し、これにより解析困難に著作権の情報ＤＣを重畳する。さらにこのとき代表値計算部１４で計算された周波数３〔ｋＨｚ〕の代表値に従って振幅変調することにより、人間のマスキング効果を有効に利用して、このようにして重畳する著作権の情報ＤＣによるディジタルオーディオ信号ＤＡ１の音質劣化を防止する。
【００３５】
すなわちエンコード部１５において、搬送波生成部１７は、周波数３〔ｋＨｚ〕の正弦波信号による搬送波信号ＳＣを生成する。ＰＳＫ変調部１８は、著作権の情報ＤＣをシリアルデータの形式により繰り返し入力し、この著作権の情報ＤＣの極性により搬送波信号ＳＣの位相を反転させる。これによりＰＳＫ変調部１８は、著作権の情報ＤＣをＰＳＫ変調する。
【００３６】
ＰＮ生成部１９は、例えばディジタルオーディオ信号ＤＡ１を基準にしたタイミングによりＰＮ系列の乱数データＰＮを生成して繰り返し出力する。ＰＮ拡散部２０は、このＰＮ系列の乱数データＰＮをＰＳＫ変調部１８の出力信号に乗算し、これにより著作権の情報ＤＣによるＰＳＫ変調信号をスペクトラム拡散して秘匿性を向上する。
【００３７】
振幅変調部２１は、代表値計算部１４で検出された代表値ＰをこのＰＮ拡散部２０の出力信号に乗算する。これにより振幅変調部２１は、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の対応する周波数成分の信号レベルに応じて、ＰＮ拡散部２０より出力される出力信号の信号レベルを変化させる。
【００３８】
加算部２２は、この振幅変調部２１の出力信号をディジタルオーディオ信号ＤＡ１に加算して出力する。この実施の形態では、この出力信号を所定のエンコーダによりエンコードしてディスク原盤を露光し、このディスク原盤より光ディスク３が量産されることになる。
【００３９】
図６は、ウォーターマークデコーダ４を示すブロック図である。このウォーターマークデコーダ４においては、光ディスク３、光磁気ディスク５、ディジタルオーディオテープレコーダ６等（図２）を再生して得られるディジタルオーディオ信号ＤＡ２より、著作権の情報ＤＣを再生する。
【００４０】
このウォーターマークデコーダ４において、ＭＤＣＴ計算部３２は、順次入力されるディジタルオーディオ信号ＤＡ２をＭＤＣＴ変換処理し、これによりディジタルオーディオ信号ＤＡ２を周波数スペクトラム信号に変換する。代表値計算部３４は、この周波数スペクトラム信号より図３に示す処理手順を繰り返し実行し、これにより周波数３〔ｋＨｚ〕の代表値Ｐを順次検出する。
【００４１】
フィルタ部３５は、狭帯域のバンドパスフィルタにより構成され、ディジタルオーディオ信号ＤＡ２より周波数３〔ｋＨｚ〕の信号成分を抽出して出力する。振幅変調部３６は、フィルタ部３５の出力信号に代表値Ｐの逆数を乗算することにより、ディジタルオーディオ信号ＤＡ２より抽出した周波数３〔ｋＨｚ〕の信号成分に含まれている著作権の情報ＤＣの変調信号について、この変調信号の信号レベルが一定値になるように、フィルタ部３５より出力される出力信号の信号レベルを補正して出力する。
【００４２】
ＰＮ生成部３７は、ＰＮ系列の乱数データＰＮを生成して繰り返し出力する。このときＰＮ生成部３７は、ディジタルオーディオ信号ＤＡ２を基準にしたタイミングによりこの乱数データＰＮを生成することにより、ウォーターマークエンコーダ２におけるディジタルオーディオ信号ＤＡ１に対するタイミングと同一のタイミングにより対応する乱数データＰＮを生成する。
【００４３】
搬送波生成部３８は、周波数３〔ｋＨｚ〕の正弦波信号による搬送波信号ＳＣを生成して出力する。乗算部３９は、搬送波信号ＳＣと乱数データＰＮとを乗算することにより、搬送波信号ＳＣを乱数データＰＮによりスペクトラム拡散して出力する。乗算部４０は、乗算部３９の出力信号と振幅変調部３６の出力信号とを乗算することにより、著作権の情報ＤＣにより信号レベルが変化し、かつディジタルオーディオ信号ＤＡ２における周波数３〔ｋＨｚ〕の信号成分がランダマイズされてなる乗算信号を出力する。
【００４４】
加算部４１は、この乗算部４０の出力信号を一定の時間周期で累積加算し、これにより著作権の情報ＤＣの各ビット単位で乗算部４０の出力信号を平均値化する。比較部４２は、この加算部４１の出力信号と所定の基準値との比較結果を得ることにより、著作権の情報ＤＣを復調して出力する。
【００４５】
これによりこの実施の形態においては、光ディスク３をダビングする際には、この著作権の情報に基づいてダビングを制限できるようになされ、さらに不正コピーされた疑いのあるソースについては、ソースの出所を究明できるようになされている。
【００４６】
以上の構成において、光ディスクの製造工程においては、光ディスクに記録するディジタルオーディオ信号ＤＡ１がウォーターマークエンコーダ２に入力され（図１）、ＭＤＣＴ計算部１２において、順次周波数スペクトラム信号に変換される。
【００４７】
この周波数スペクトラム信号は、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の周波数が一定であっても位相に応じて変化し、隣接するスペクトラム値が９０度の位相差を持って、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の位相に応じて三角関数状に変化する（図５）。これにより周波数スペクトラム信号は、目的周波数スペクトラムを含む狭帯域において、周波数スペクトラム値の２乗和が計算され、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の位相が変化しても特定周波数の信号レベルを正しく表す代表値が計算される。
【００４８】
またこのとき単一周波数の正弦波をＭＤＣＴ変換すると、この周波数の周波数スペクトラム、その直前の１本の周波数スペクトラム、その直後の２本のスペクトラムにエネルギーが集中することにより（図７及び図８）、これら代表値計算部１４において、周波数３〔ｋＨｚ〕の周波数スペクトラム値、この周波数３〔ｋＨｚ〕のその直前の１本の周波数スペクトラム値、その直後の２本のスペクトラム値が選択され、これらスペクトラム値より偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗と、奇数番目スペクトラム値の絶対値和の２乗とが加算され、その加算値の平方根により目的周波数スペクトラムの代表値Ｐが計算される。
【００４９】
これによりディジタルオーディオ信号ＤＡ１は、周波数３〔ｋＨｚ〕の信号レベルが簡易かつ正しく検出される。
【００５０】
ウォーターマークエンコーダ２においては、これと同一周波数の正弦波信号である周波数３〔ｋＨｚ〕の搬送波信号ＳＣが搬送波生成部１７において生成され、この搬送波信号ＳＣが著作権の情報ＤＣによるシリアルデータによりＰＳＫ変調される。さらにこのＰＳＫ変調信号がＰＮ系列の乱数データＰＮによりスペクトラム拡散され、その結果得られる変調信号が代表値に応じて振幅変調される。これによりウォーターマークエンコーダ２においては、周波数３〔ｋＨｚ〕のシリアルデータによる変調信号の信号レベルが、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１における周波数３〔ｋＨｚ〕の信号レベルに応じて変化するように、この変調信号の信号レベルが補正されて著作権を示す基準信号が生成され、この基準信号がディジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳されて光ディスク３に記録される。
【００５１】
これによりこの基準信号においては、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の同一周波数の信号レベルに応じて信号レベルが変化し、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳しても、マスキング効果によりディジタルオーディオ信号ＤＡ１の音質劣化を回避することができる。またＰＮ系列の乱数データＰＮにより変調したことにより、秘匿性が向上される。
【００５２】
このようにしてディジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳されて記録された基準信号においては、ディジタル信号の形式により、またアナログ信号の形式によりダビングする場合でも、そっくりそのままダビングされることになる。
【００５３】
これによりこのようにしてダビングする際に、またダビングされたソースを再生して、このディジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳された著作権の情報ＤＣを確認して種々の違法コピー対策を実施することが可能となる。
【００５４】
すなわちこのようにして種々のソースより得られるディジタルオーディオ信号ＤＡ２は、ウォーターマークデコーダ４（図６）のＭＤＣＴ計算部３２において周波数スペクトラム信号に変換され、続く代表値計算部３４において、ウォーターマークエンコーダ２における場合と同様にして代表値が計算される。またこのようにして代表値が計算される周波数成分がフィルタ部３５においてディジタルオーディオ信号ＤＡ２より抽出される。
【００５５】
ウォーターマークデコーダ４においては、搬送波生成部３８で生成された周波数３〔ｋＨｚ〕の搬送波信号ＳＣがＰＮ系列の乱数データＰＮによりスペクトラム拡散変調され、この変調信号とディジタルオーディオ信号ＤＡ２より抽出した周波数３〔ｋＨｚ〕の信号成分とが乗算部４０により乗算される。さらにこの乗算結果に混入するディジタルオーディオ信号ＤＡ２の成分が加算部４１により除去された後、比較部４２により２値識別され、これにより著作権の情報ＤＣが再生される。
【００５６】
以上の構成によれば、ディジタルオーディオ信号をＭＤＣＴ変換して得られる周波数スペクトラム信号より、周波数３〔ｋＨｚ〕近傍の複数のスペクトラム値の２乗和を計算することにより、ディジタルオーディオ信号の位相が変化しても特定周波数帯域の信号レベルを正しく表す代表値を検出することができる。これによりこの代表値を用いて著作権の情報ＤＣをウォーターマークによりディジタルオーディオ信号に重畳して違法コピーに対応することができる。
【００５７】
またこのときこのようにして代表値を検出した周波数により著作権の情報ＤＣを変調して記録することにより、マスキング効果を有効に利用して音質劣化を低減することができる。
【００５８】
またＰＮ系列の乱数データＰＮによりスペクトラム拡散したことにより、その著作権の情報の秘匿性を向上することができる。
【００５９】
なお上述の実施の形態においては、４本のスペクトラム値より計算した２乗和の平方根を計算して代表値を計算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な範囲においては２乗和を代表値として使用してもよい。このようにすればその分全体構成を簡略化することができる。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、４本のスペクトラム値より、偶数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値と、奇数番目のスペクトラム値の絶対値和の２乗値とを加算して代表値を計算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な精度を確保できる場合には、目的とする周波数スペクトラム値と隣接するスペクトラム値とにより代表値を計算してもよく、さらに精度を求める場合には、５本以上のスペクトラム値より代表値を計算してもよい。
【００６１】
また上述の実施の形態においては、周波数３〔ｋＨｚ〕の周波数スペクトラムについて代表値を計算し、さらには周波数３〔ｋＨｚ〕の変調信号により著作権の情報を重畳する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の周波数スペクトラムについて代表値を計算する場合、さらには著作権の情報を重畳する場合に広く適用することができる。
【００６２】
さらに上述の実施の形態においては、著作権の情報を重畳する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて種々の情報を重畳する場合に広く適用することができる。
【００６３】
また上述の実施の形態においては、光ディスクにディジタルオーディオ信号を記録し、また再生する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばインターネットを介して種々の情報を伝送する場合等に広く適用することができる。
【００６４】
さらに上述の実施の形態においては、代表値を計算してシリアルデータにより変調信号を振幅変調する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば時系列サンプルデータ信号をＭＤＣＴ計算しながら、特定周波数成分の経時変動をリアルタイムで観察するような波形解析等のアプリケーションにおいても広く適用することができる。また入力信号をＭＤＣＴ計算して得られた周波数スペクトラムに所望のデータを直接埋め込むようなウォーターマークエンコード方式にも適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、入力信号を改良離散コサイン変換して処理する際に、所定周波数スペクトラム近傍の複数のスペクトラム値の２乗和を計算することにより、入力信号の位相が変化しても特定周波数帯域の信号レベルを正しく表す代表値を検出することができ、これによりＭＤＣＴによる計算結果をウォーターマークの処理等に使用することができる信号処理装置及び信号処理方法と、この信号処理方法を利用してウォーターマークを記録した記録媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウォーターマークエンコーダを示すブロック図である。
【図２】図１のウォーターマークエンコーダを適用する不正コピーの処理システムを示す略線図である。
【図３】図１のウォーターマークエンコーダの代表値計算部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１の代表値計算部の処理の説明に供する信号波形図である。
【図５】図１の代表値計算部の処理の説明に供する特性曲線図である。
【図６】図２のウォーターマークデコーダを示すブロック図である。
【図７】ＭＤＣＴ計算結果を示す特性曲線図である。
【図８】図７における入力信号の位相を変化させた場合のＭＤＣＴ計算結果を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
２……ウォーターマークエンコーダ、４……ウォーターマークデコーダ、１２、３２……ＭＤＣＴ計算部、１４、３４……代表値計算部、１７、３８……搬送波生成部、１９、３７……ＰＮ生成部
【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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