音楽電子透かし技術を用いたモバイル端末位置情報の検出手法
茂出木敏雄†,

Detection Method of Mobile Terminal Spatial Location Using Audio
Watermark Technique
TOSHIO MODEGI†

1.

はじめに筆者らは空間に分布する音源の情報を携帯端末等Ｌ
スピーカ

0 0 0 0 00 0 1

符号
‘01’

0 1 0 0 10 1 1

符号
‘4B’

1 1 1 0 11 1 1

符号
‘EF’

で非接触に抽出し、音源に関連するサイバー空間と連動できるユビキタス音響空間を提案している[1]。それを実現する方法として、音楽電子透かし手法に注目し、携帯電話を音源に近づけるだけで、音響信号に埋め込まれた情報を抽出できる新規な音楽電子透かし手法の開発を進めてきた[1]。これを用いて、空間的なＲスピーカ

位置に基づいて異なる情報を提示するようなアプリケ

図１ーションを実現にするためには、その種類だけ音源をにする電子透かし埋め込み方式

ステレオ中間位置で第３の符号を抽出可能配置させる必要がある。しかし、単一空間に複数の可実現が難しい。本稿では立体音響特徴を活用し、端末位置により異なる情報の配信を可能にする位置検出機能をもたせた電子透かし埋め込み手法を提案する。

﹇強い埋め込み﹈

聴音源を隣接して設置することは干渉の問題等により先に提案した電子透かし埋め込み方式[1]は埋め込みレベルを自在に設定できる特徴をもつ。本稿では、端末位置検出を実現する拡張手法について提案する。

2.

ステレオ中間位置で第３の符号を抽出可能にする電子透かし埋め込み方式

図１はステレオ中間位置で第３の符号を抽出可能にする電子透かし埋め込み方式の原理を示す。左右チャ

レベル拡大180%

Uu1

Uu2

Uu3

Uu4

Uu5

Ud1

Ud2

Ud3

Ud4

Ud5

Du1

Du2

Du3

Du4

Du5

Du6

Dd1

Dd2

Dd3

Dd4

Dd5

Dd6

レベル縮小40%﹇弱い埋め込み﹈

ビットごとに埋め込みレベルを変調させることにより、レベル縮小20%

Ud6時間レベル拡大160%

Uu1

Uu2

Uu3

Uu4

Uu5

Ud1

Ud2

Ud3

Ud4

Ud5

Ud6

Du1Du2Du3Du4Du5Du6

Dd1

Dd2

Dd3

Dd4

Dd5

Dd6

データ０

図２

Uu6

データ１

Uu6

データ０

既提案の電子透かし埋込み手法[1]において２種類の埋込みレベルを設定する具体例

ンネルに符号を埋め込む際、ビットごとに埋め込みレベルを L と H の２段階に変位させるのが特徴である。

第３の符号’4B’がハイブリッドに生成される。

Ｌ側スピーカ近辺からは’01’が抽出され、Ｒ側スピー埋め込みレベルを変化させる方法として、図２に示カ近辺からは’EF’がそのまま抽出されるが、双方のスし、これは文献[1]で提案した音脈分凝を用いた電子ピーカ音が混合された中央部では左右いずれかの埋め透かし埋め込み手法に対して、２段階の埋め込みレベ込みレベルが強い方のチャンネルのビットが選択され、ルを実現する一例である。本提案手法は、データを埋め込むフレーム(50 msec)を時間軸方向および縦軸の周† 大日本印刷株式会社 情報コミュニケーション研究開発センター(e-mail: Modegi-T@mail.dnp.co.jp)

Media Technology Research Center, Dai Nippon Printing Co.,Ltd.

波数方向(340Hz〜3.4kHz)に各々２分割し、ビットに応じて対角成分間で信号比率を増減させる方法である。

情報処理学会 インタラクション 2009

出可能な音楽電子透かし技術−ゲンコーダ Mark−，電気学会・電子情報システム部門誌，Vol.128-C，No.7, pp.1087-1095, (July 2008).

視聴者は音脈分凝により、対角方向に改変された信号成分がほぼ原音状態に補間されて聴取される。この埋め込み時の増減割合を図２の上下に示される２種類に設定し、フレームごとに変化させる。

3.

ステレオ音響で一次元５段階の位置検出を可能にする拡張方式と評価結果

Ｌスピーカ0 0 00 01 0 0

符号‘04’0 0 0 0 01 0 1符号‘05’

0 0 0 1 01 1 1符号’17’

0 1 0 111 1 1符号‘5F’

1 1 011 1 11符号‘DF’

図３は電子透かし埋め込みレベルを３段階に拡張し、一次元方向に５段階の位置検出を可能にする拡張方式を示す。抽出データの信頼性を確保するため、文献

埋め込み
信号レベル：
３段階[1]で提案した最小ハミング距離３の 16 ビットの非組織的ハミング符号体系内で L, LC, C, RC, R の５種類の抽出対象符号を定義し、左右に L, R の符号を埋め込み、ビット誤り検出を行いながら中央３箇所で安定して符号が抽出されるようにした。
図４はその評価実験結果で、横軸は左右チャンネ

Ｒ
スピーカ

図３

ステレオ音響で一次元５段階の位置検出を可能にする拡張方式

ル信号の混合比を示し、縦軸はデータ抽出率を示し、L, LC, C, RC, R の５種類の符号がシームレスに抽出では L, C, R に比べ顕著に劣り、抽出可能な空間的範囲も狭かった。実験では左右チャンネルのデジタル信号合成で定量評価を行っているが、左右スピーカ間で水平方向にマイクロフォンを移動させることにより、同様な抽出特性を確認できた。一方、埋め込みレベルの変動が再生音質に与える影響は確認されなかった。

4.

おわりに適正データ検出率﹇％﹈きることが確認できた。ただし、LC と RC の抽出率

１ワード１６ビット・ハミング巡回符号使用時

100908070605040302010ＲＲＣＬＣ0

本稿では、ステレオ音響における一次元５段階の位

Ｃ

Ｌ

10 20

30 40 50

60 70

80 90 100

L-ch側の音量[%] （100%-L＝R-ch側の音量）置検出について実現性を確認した。今後は中間段階における性能低下の問題を検討し、位置検出の分解能を図４どこまで向上できるかを見極める予定である。

検出性能の評価実験結果

ステレオ音響における一次元５段階の位置

また、本手法をサラウンド音響空間に適用すれば、２次元的な位置検出にも拡張可能である。図５は、サラウンド音響において 3×3 段階の２次元位置検出を0 0 0 0 00 0 1実現する一手法である。８ビット符号を２分割し、最FL初の４ビットで FL+FR と BL+BR の組み合わせで前FC

LF

0 0 0 0 11 1 1

FR0 0 0 0 00 0 10 0 0 0 10 1 10 0 0 0 11 1 10 1 0 0 00 0 10 1 0 0 10 1 10 1 0 0 11 1 1

1 1 1 0 00 0 1

1 1 1 0 10 1 1

1 1 1 0 11 1 1

後方向の位置検出、後続４ビットで FL+BL と FR+BRの組み合わせで左右方向の位置検出を行えるように、

0 0 0 0 10 1 1

FL, FR, BL, BR の４チャンネル信号成分に符号を埋め込む。FC, LF 信号成分には中央部の符号パターンを埋め込みレベルを弱くして埋め込めば、通常の 5.1chBLサラウンド音響環境で２次元的な位置検出も実現可能になり、今後評価を進める予定である。

参考文献1) 茂出木敏雄：音脈分凝を活用した携帯電話で抽

1 1 1 0 00 0 1

図５BR
1 1 1 0 11 1 1

サラウンド音響空間において二次元位置検出を可能にする拡張方式