JP2005528652A - 独立チャネルのウォーター・マークの符号化および復号化 - Google Patents

独立チャネルのウォーター・マークの符号化および復号化 Download PDF

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Abstract

【課題】 ウォーター・マークのペイロードの増加を可能にする技術を提供すること。
【解決手段】 マルチ・メディア信号にウォーター・マークを埋め込み、かつ、ウォーター・マークを検出するための方法と装置が記述されている。この方法は、第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マーク信号を生成し、マルチ・メディア信号から第1のチャネルに対応する第1の信号部分と、当該第1のチャネルに実質上独立している第2のチャネルに対応する第2の信号部分を得、第1の信号部分と第1のシーケンスとの混合物として第1のホスト変更信号を生成し、第2の信号部分と第2のシーケンスとの混合物として第2のホスト変更信号を生成し、ホスト変更信号のスケーリングされたバージョンとマルチ・メディア信号とを組み合わせることによって、ウォーター・マークされているマルチ・メディア信号を生成することを備える。

Description

本発明は、音声、映像またはデータ信号などのマルチ・メディア信号のマルチプル・チャネル内のウォーター・マークを符号化および復号化するための装置および方法に関する。
マルチ・メディア信号のウォーター・マーキングは、マルチ・メディア信号を、付加的なデータと共に伝送するための技術である。たとえば、ウォーター・マーキング技術は、著作権およびコピー制御情報を音声信号に埋め込むために用いることが出来る。
ウォーター・マーキング方式の主要な要求は、それが、信号からウォーター・マークを除去しようとする（たとえば、ウォーター・マークを除去することは、信号に損傷を与えるであろう）攻撃に対して頑丈である一方で、それが、観測可能ではない（すなわち、音声信号の場合には、それは聞こえない）ということである。ウォーター・マークの頑丈さは、通常、ウォーター・マークが埋め込まれている信号の品質に対して、トレードオフになるであろうことはいうまでもない。たとえば、ウォーター・マークが音声信号に強固に埋め込まれている（および、したがって除去するのが困難である）場合には、音声信号の品質は、低下する傾向にあろう。
ペイロード（その後に回復させることが出来る情報）を頑丈なウォーター・マークへ符号化することは、自明な問題ではない。埋め込み手順の間に、再現可能な情報を符合化させることができる方法については、様々な解決案が、提案されて来ている。
たとえば、音声ウォーター・マーキング方式の一つのタイプは、音声信号に所望のデータ（たとえば、著作権情報）を埋め込むために、時間的相関技術を用いる。この技術は、エコーの強度が二次方程式を解くことによって決定される効果的なエコーハイディングアルゴリズム（echo-hiding algorithm）である。二次方程式は、τに等しい遅延の位置と0に等しい遅延の位置という、2つの位置での自動相関値によって生成される。検出器の場合、ウォーター・マークは、2つの遅延位置での自動相関関数の比率の決定によって抽出される。
特許文献1には、従来の音声信号における補助データが、着色ノイズの形でデータを隠すことによって輸送される方法が、記述されている。この着色ノイズは、一次音声信号のスペクトルをシミュレートするスペクトルを有している。この技術は、複数の拡散スペクトル信号が提供されるように、情報信号によって複数の疑似ランダム・ノイズ担体を変調することにより、複数の補助情報信号を輸送するコンセプトを含む。このようなスーパーインポーズによって、情報信号（すなわち、ウォーター・マーク）の衝突を引き起こすことができ、その結果、ウォーター・マークの全ての探知可能性が減少する。
特許文献2には、（著作権情報のような）補助信号を、ホスト信号またはカバー信号内に埋め込むまたは符号化するための代替技術が、記述されている。カバー信号のレプリカ、すなわち、特定の範囲（時間、周波数または空間）におけるカバー信号部分が、カバー信号のパラメータに対する変更値を指定する、ステゴ（隠し）・キーに従って生成される。その後、このレプリカ信号は、埋められるべき情報に対応する補助信号によって補正され、さらに、ステゴ信号を形成するために、カバー信号の中へ書き戻される。
この復号器では、元の補助データを抽出するために、ステゴ信号のレプリカが、元のカバー信号のレプリカと同じ態様で生成され、かつ、同じステゴキーの使用が要求される。その結果生じるレプリカは、その後、補助信号を抽出するために、受信されたステゴ信号と相関がとられる。
このようなウォーター・マーキング方式では、マルチ・メディア信号内に埋め込まれるべき付加データは、通常、値のシーケンスという形をとる。この値のシーケンスは、その後、ウィンドウ成形関数を各々の値に適用することによって、緩やかに変化する狭帯域信号に変換される。
本発明の目的は、ウォーター・マークのペイロードの増加を可能にする技術を提供することである。
本発明の目的は、本願明細書でまたはそれ以外で言及されているか否かに関わらず、従来技術の少なくとも一つの問題を実質的に解決する、ウォーター・マーキング方式を提供することである。
米国特許第5,822,360号公報 国際出願00/00969号パンフレット
第1の態様では、本発明は、マルチ・メディア信号にウォーター・マークを埋め込む方法であって、
第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マーク信号を生成し、
マルチ・メディア信号から第1のチャネルに対応する第1の信号部分と、当該第1のチャネルに実質上独立している第2のチャネルに対応する第2の信号部分を得、
第1の信号部分と第1のシーケンスとの混合物として第1のホスト変更信号を生成し、
第2の信号部分と第2のシーケンスとの混合物として第2のホスト変更信号を生成し、
ホスト変更信号のスケーリングされたバージョンとマルチ・メディア信号とを組み合わせることによって、ウォーター・マークされているマルチ・メディア信号を生成することを備える方法を提供する。
前記第1および第2のチャネルは、実質上独立したチャネルの所定の組から選択されることが好ましい。
当該チャネルの選択は、前記ウォーター・マーク信号の前記ペイロードに基づいて行われることが好ましい。
当該チャネルの選択は、前記マルチ・メディア信号の所定の特性に基づいて行われることが好ましい。
前記第1および第2のシーケンスは、ウォーター・マーク・シーケンスの所定の組から選択されることが好ましい。
前記ウォーター・マークの選択は、前記ウォーター・マーク信号の前記ペイロードに基づいて行われることが好ましい。
当該ウォーター・マークは、少なくとも一つの更なるシーケンス値を備え、
かつ、前記方法は、
更なるチャネルに対応する少なくとも一つの更なる信号部分をマルチ・メディア信号から得るステップであって、当該第1、第2および当該更なるチャネルが、実質上独立しているステップと、
当該更なるシーケンスと当該更なる信号部分との混合物として少なくとも一つの更なるホスト変更信号を生成するステップとを更に備えることが好ましい。
当該チャネルは、時間フィルタ、周波数フィルタまたは空間フィルタの少なくとも一つを用いて、前記マルチ・メディア信号をフィルタリングすることによって前記マルチ・メディア信号から得られることが好ましい。
当該チャネルは、直交符号空間に直交データ投影法技術を適用ことによって得られることが好ましい。
当該第1および第2のチャネルは、相互に直交していることが好ましい。
当該第2のシーケンス値は、当該第1のシーケンス値の環状にシフトされたバージョンであることが好ましい。
当該第1および第2の信号部分は、実質的に同じであることが好ましい。
当該第1および第2のシーケンス値は、実質的に同じであることが好ましい。
更なる態様では、本発明は、マルチ・メディア信号にウォーター・マークを埋め込むように構成されている装置であって、
第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マーク信号を生成するように構成されているウォーター・マーク信号生成器と、
マルチ・メディア信号から第1のチャネルに対応する第1の信号部分と、当該第1のチャネルと実質上独立している第2のチャネルに対応する第2の信号部分を得るように構成されているチャネル信号部分抽出器と、
前記第1の信号部分と第1のシーケンスとの混合物として第1のホスト変更信号を生成するために構成され、かつ、前記第2の信号部分と第2のシーケンスとの混合物として第2のホスト変更信号を生成するために更に構成されているホスト信号変更器と、
前記第1および第2のホスト変更信号のスケーリングされたバージョンとマルチ・メディア信号とを組み合わせることによって、前記ウォーター・マークされている前記マルチ・メディア信号を生成するように構成されている組み合わせ器とを備える装置を提供する。
前記装置は、実質上独立したチャネルのデータベースと、
当該データベースから第1および第2のチャネルを選択するように構成されているチャネル選択器とを更に備えることが好ましい。
別の態様では、本発明は、少なくとも第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マークを備えるマルチ・メディア信号であって、前記マルチ・メディア信号内の第1のチャネルに対応する第1の信号部分は、前記第1のシーケンス値によって変更され、かつ、前記第1のチャネルと実質上独立している、マルチ・メディア信号内の第2のチャネルに対応する第2の信号部分は、前記第2のシーケンス値によって変更されているマルチ・メディア信号である。
更なる態様では、本発明は、マルチ・メディア信号に埋め込まれるウォーター・マーク信号を検出する方法であって、
前記マルチ・メディア信号の2つの実質上独立したチャネル内に埋め込まれているウォーター・マーク信号によって、潜在的にウォーター・マークされているだろうマルチ・メディア信号を受信するステップと、
受信された信号の前記2つの実質上独立したチャネルから前記ウォーター・マークの推定値を抽出するステップと、
受信された信号が前記ウォーター・マークされているか否かを決定するために、前記ウォーター・マークの推定値を前記ウォーター・マークの参照されたバージョンと相関するステップとを備える方法を提供する。
前記ウォーター・マーク信号はペイロードを有し、かつ、前記方法はウォーター・マークのペイロードを決定するステップを更に備えることが好ましい。
前記方法は、3つ以上のチャネルからの、前記ウォーター・マークの推定値を受信し、かつ、抽出することを含むことが好ましい。
別の態様では、本発明は、ウォーター・マーク信号がマルチ・メディア信号内に埋め込まれるか否かを検出するように構成されているウォーター・マーク検出器であって、
前記マルチ・メディア信号の2つの実質上独立したチャネル内に埋め込まれているウォーター・マーク信号によって、潜在的にウォーター・マークされるだろうマルチ・メディア信号を受信するように構成されている受信器と、
受信された信号の前記2つの実質上独立したチャネルから前記ウォーター・マークの推定値を抽出するように構成されているフィルタと、
受信された信号が前記ウォーター・マークされているか否かを決定するために、前記ウォーター・マークの推定値をウォーター・マークの参照されたバージョンと相関させるように構成されている相関器とを備えるウォーター・マーク検出器を提供する。
前記装置は、前記ペイロードが当該ウォーター・マーク内に存在しているか否かを決定し、かつ、当該ペイロード値を決定するように構成されている検出器を更に備えることが好ましい。
更なる態様では、本発明は、上記方法のうちの少なくとも1つを実行するように構成されているコンピュータプログラムを提供する。
別の態様では、本発明は、上記コンピュータプログラムを備える記録担体を提供する。
更なる態様では、本発明は、上記のコンピュータプログラムをダウンロードするために利用可能な方法を提供する。
本発明のより良い理解のために、そして、本発明の実施例をどのように実行すれば効果が有るのかを示すために、具体例により、添付の概略図面が参照される。
相互に独立したウォーター・マーク・チャネルにウォーター・マーク・シーケンスを埋め込むことによって、マルチ・メディア・ウォーター・マーキング・システムにペイロードを符合化するための技術が、記述されている。この文脈では、チャネルCh1内で担持されている全ての信号f1(c)およびチャネルCh2内で担持されている全ての信号f2(c)が、
Figure 2005528652
 （ここで、積算および積分は、チャネルが規定されている範囲で実行される）となるような、小さな正の実数εが存在している場合には、2つのウォーター・マーク・チャネルCh1とCh2は、相互に独立していると言える。チャネルの独立性には、符号、時間、周波数または空間のうちの少なくとも1つが考察される。2つのチャネルは、ε<0.7である場合には、実質上独立していると言える。
直交チャネルは、ε=0の場合の、独立したチャネルの特例として規定されている。用語「独立したチャネル」が、明細書全体にわたって用いられているが、説明の全てが、直交チャネルにも同等に適用されるということは、理解されるべきである。
図1は、埋め込み器100のブロック線図を例示している。埋め込み器100は、マルチ・メディア信号xを受けて、ペイロード情報（pL）を担持する、ウォーター・マークされたマルチ・メディア信号yを出力する。本実施例では、ウォーター・マークのペイロード（pL）は、チャネル選択部分（pLch）、および、ウォーター・マーク選択部分（pLwm）という、少なくとも2つの部分を備える。
受信されたマルチ・メディア信号xのコピーは、第1のチャネル・フィルタ110に渡され、さらに、このコピーは、受信されたマルチ・メディア信号xの第2のチャネル・フィルタ120に渡される。第1および第2のチャネル・フィルタ110、120は、それぞれの相互に独立したチャネルCh1およびCh2内にある、マルチ・メディア信号x（x1およびx2）内の信号を抽出するために用いられる。これらのマルチ・メディア信号（x1およびx2）は、この好ましい実施例では、それぞれのチャネルCh1およびCh2に対応する、時間フィルタ、周波数フィルタまたは空間フィルタF1およびF2を用いて、信号xをフィルタリングすることによって得られる。たとえば、チャネルCh1およびCh2が異なる周波数帯域に対応する周波数である場合、マルチ・メディア信号x1およびx2は、チャネルCh1およびCh2にそれぞれマッチしている帯域を通過させる帯域通過フィルタを用いることによって得られる。マルチ・メディア信号x1およびx2は、それらが、
Figure 2005528652
 という条件を満たして、2つの独立したチャネルに対応していることに留意すべきである。この特定の実施例では、2つのチャネルは、固定されていなくて、ウォーター・マーク信号のペイロード（pLch）の関連部分に基づいて、チャネル選択器200によって割り当てられている。マルチプル・チャネルは、このシステムでは許容されているが、他方所定の時間では、相互に独立したチャネルのうちの2つのみが用いられる。このように、特定のチャネルの使用は、ウォーター・マーク・ペイロードの一部として符合化される。その結果、ウォーター・マークが担持することができる情報量は、2つの固定されている相互に独立したチャネルを用いてウォーター・マークされたマルチ・メディア信号と比較して、マルチ・メディア信号の品質を低下させることなく、ペイロードの部分としてチャネルの使用を符合化することによって増加する。
図1に示されるように、ウォーター・マーク選択器300は、対応するウォーター・マークと共に、値（wd1およびwd2）の2つのシーケンスを生成する。ペイロード（pLwm）の各部分は、ウォーター・マーク選択器300を、ゆえに、ウォーター・マークを形成する値wd1とwd2の2つのシーケンスの間の関係を、制御するために用いられる。
ウォーター・マーク選択器300からの値（wd1およびwd2）の2つのシーケンスの各々は、それぞれのミキサー130、140に提供される。その後、各々のミキサー130、140は、各々のチャネル内のホスト信号部分内に、それぞれの値のシーケンスを埋め込む。すなわち、値wd1のシーケンスは、マルチ・メディア信号x1に埋め込まれ、かつ、値wd2のシーケンスは、マルチ・メディア信号x2に埋め込まれる。
その結果生じる各々のミキサーからの出力信号は、加算器150、160の方に渡され、かつ、ウォーター・マークされたマルチ・メディア信号を形成するために、元のマルチ・メディア信号に加えられる。
通常、ミキサー130、140の出力は、マルチ・メディア信号の品質への影響を最小限とするために、再スケーリングされる。このような再スケーリングは、（音響信号の場合には）人間聴覚システム（HAS：human auditory system）の音響心理学モデルのような、適切に選択された知覚コスト関数に従って実行されることが好ましい。このようなモデルは、たとえば、1991年3月、音響工学協会のジャーナルVol 39のVol.115-126ページ、E. Zwickerによる「音響工学および音響心理学：最終受信器への信号のマッチング、人間聴覚システム（Audio Engineering and Psychoacoustics: Matching signals to the final receiver, the Human Auditory System）」という論文に記述されている。
図2は、チャネル選択器200の好ましい実施例のブロック線図を例示している。この実施例では、チャネル・フィルタ（110、120）は、ウォーター・マーク・ペイロードpL部分である制御信号pLchを用いて、一組の相互に独立したチャネルから選択される。相互に独立したチャネル（c1、c2、c3、…cN）のデータベースが、格納されている。チャネル選択器200によって受信される制御信号pLchの値に従って、選択スイッチ250は、どのチャネル（210、220、230、240）が、チャネル選択器（200）からの、2つの相互に独立したチャネルCh1およびCh2出力を提供するために用いられるかを選択する。チャネルは、符号、時間、周波数または空間のうちの少なくとも1つの点で相互に独立している。
この実施例では、値の2つのシーケンス（したがって、2つの相互に独立したチャネルのトータルを用いている。）を備える単一のウォーター・マークのみが、ホスト・マルチ・メディア信号内に埋め込まれた。しかしながら、複数のウォーター・マーク信号および／または値の3つ以上のシーケンスを備える一つのウォーター・マーク信号を、実施することもできるであろう。このような実現例は、相互に独立した3つ以上のチャネルを必要とするであろう。また、さらに、チャネルの特定の使用は、ウォーター・マーク・ペイロード部分を符合化するために用いられるであろう。
図3は、図1の埋め込み器の使用に適しているウォーター・マーク選択器300の一つの例を示している。ウォーター・マーク選択器300は、ペイロード部分（pLwm）を受け、かつ、この信号に基づいて、値wd1およびwd2の2つのシーケンスを生成する。図3から分かるように、ペイロード部分pLwm1は、ウォーター・マーク生成器350に供給される。ウォーター・マーク生成器350は、信号pLwm1に基づいて生成された値w1およびw2の2つのシーケンスを出力する。これらの値w1およびw2のシーケンスの各々は、ペイロード部分pLwm2によって固定される所定量だけ、それぞれの値のシーケンスを環状的にシフトする、それぞれの環状のシフトユニット（d1（330）およびd2（340））に供給される。換言すれば、値wd1のシーケンスは、値wd1のシーケンスの環状にシフトされたバージョンであり、環状のシフト量は、ペイロード部分pLwm2のそれぞれの値に基づいて、予め決定されている。同様に、値wd2のシーケンスは、値wd2のシーケンスの環状にシフトされたバージョンであり、環状のシフト量は、ペイロード部分pLwm2のそれぞれの値に基づいて、予め決定されている。一つの好ましい実施例では、w1=w2である。
図4は、図3において用いられるウォーター・マーク生成器350の好ましい実施例を例示している。ウォーター・マーク生成器350は、シード値を用いることによって、一連の乱数を生成する乱数生成器（RNG）を備える。乱数生成器RNGは、各々が異なるシード値（s1、s2、s3、…sn）を保持する、所定数のロケーション（351、352、353、359）を有するデータベースまたはルックアップテーブルを備える。ウォーター・マーク生成器350は、データベースで保持されている組から特定のシードを選択するために、制御（ペイロード）部分pLwm1を用いる。その結果として、ウォーター・マークの使用は、予備的な情報を伝達するためにも用いられる。
別の実施例（図示せず）では、データベースまたはルックアップテーブルからシード値を選択する代わりに、pLwm間の関数的な関係が、シード値を決定するために用いられる（すなわちsf=f(pLwm)）。
図5は、検出器400の一つの実現可能な実施例のブロック線図を示している。
検出器400は、ウォーター・マークされたマルチ・メディア信号yを受ける。この実施例では、ウォーター・マークのペイロードは、チャネルの使用に関する情報を含む。チャネル選択器430は、（図2に示されるチャネル選択器200により）データベースから選択されるような、選択されたチャネルの推定値を提供する。この情報は、受信されたマルチ・メディア信号yをチャネルy1およびy2に分離するためにそれぞれ機能するフィルタ410、420を制御するために用いられる。推定されたチャネルの使用に基づく、ペイロードpLchの推定値は、チャネル選択器430によっても生成される。
ウォーター・マーク抽出ステージ440は、各々のチャネルy1およびy2内に埋め込まれているウォーター・マークの推定値を生成し、かつ、それぞれの相関器460、470に、各々の推定値を渡す。その後、これらの推定値は、検出真理値を決定するために、参照されたウォーター・マークw1およびw2と相関がとられる。参照されたウォーター・マークw1およびw2は、ウォーター・マーク選択器450によって選択され、生成される。ウォーター・マークが選択された情報（すなわち、pLwm1の推定値、信号部分pLwm）は、ペイロード抽出器480で利用される推定されたチャネル（pLch）と共に、渡される。
チャネル選択器430およびウォーター・マーク選択器450は、正の検出が達成されるまで、または、全てのウォーター・マーク・チャネルの組合せが終わるまで、連続して、チャネルとウォーター・マークとの新たな組合せを選択するように構成されている。相関ピークが特定の閾値を越える場合には、一時的なウォーター・マーク・チャネルの使用が、符合化された情報を復号化するために、ペイロード抽出ステージにおいて分析される。これは、チャネル使用情報パラメータ（pLch）、ウォーター・マーク使用パラメータ（pLwm1）、および、相関ピーク（pLwm2）間の環状の間隔を組み合わせることによって達成される。
相関ピーク間の環状の間隔は、相関器460、470から渡される相関ピーク間の間隔に基づいて、ペイロード抽出器480によって推定される。
図6は、2つの相関ピークおよび相関ピーク間の環状の間隔（pLwm2として図示されている）を指示する、2つの相関器460、470からの組み合わせられた出力を例示している。水平のスケールは、（シーケンスビンに関する）相関遅延を示す。（確信レベルcLと称される）左側の垂直なスケールは、（通常、分布された）相関関数の標準偏差に関して正常化された相関ピーク値を表す。
図示されるように、典型的な相関は、確信レベルcLに対して相対的にフラットであり、かつ、確信レベルcLが0の付近に集中している。しかしながら、この関数は、2つのピークを含み、各々のピークは、参照ウォーター・マークを有するチャネルのそれぞれの良好な相関に対応する。このピークは、pLwm2によって分離され、かつ、ウォーター・マークが存在している場合に、検出閾値よりも上にあるcL値まで上方向に延在する。相関ピークが負である場合に、上記の記載は、検出ピークの絶対値に当てはまる。
（確信レベルcL=8.7での組として図示されている）水平ラインは、検出閾値を表す。検出閾値は、ホスト信号の元の品質、および、通常の伝送中に悪影響を及ぼしがちな信号がどのくらい不当であるかといった要因を考慮して、誤警報率を制御し、かつ、ウォーター・マーク信号の所望の使用に従って変更することができる。
図3に示されている埋め込み装置に対するウォーター・マーク選択器300の特定の実施例では、ウォーター・マークに対応するペイロード（pL）の部分pLwmが、使用されるべき環状のシフトd1およびd2（pLwm2）と、選択されるべき値w1および値w2のランダム・シーケンス（pLwm1）、の双方を設定するために、用いられる。環状のシフトd1とd2との間の相対的な間隔は、検出器での相関ピーク間の間隔に対応する。したがって、pLwm2およびpLwm1は、共にpLwmに対応する。
ペイロード抽出器480は、相関ピークが所定の閾値より上にある場合に限り、ペイロード情報を報告する。そうでなければ、それは、ウォーター・マークが検出されなかったことを報告する。
相関ピーク間の相対的な間隔は、ペイロードの重要な部分に対応する。相互に独立したチャネルを用いることにより、確実に、チャネルが、互いに干渉せず、かつ、各々のチャネル内に埋め込まれているウォーター・マーク・シーケンスに悪影響を及ぼさなくなる。検出器と受信器との間の時間オフセットは、両方のチャネルに影響を及ぼすので、各々のチャネル内のシーケンス値間の相対的な遅延（環状のシフト）は、一定のままであり、かつ、埋め込み器と検出器との間の関係するオフセットの影響は受けないであろう。同じことは、時間のスケールの変形例にも当てはまる。
上記の方法および装置の様々な変形例は、当業者にとって明らかであろう。たとえば、上記の実施例は、ペイロードの部分としてチャネルの使用を符合化することについて記述したが、この方法および装置は、2つ（またはそれ以上）の既定の相互に独立したチャネルのみを用いて実施することもできる。このような例では、埋め込みおよび検出装置は、明らかに、チャネル選択器200、430を含まないであろう。
これに代えて、各チャネルを、マルチ・メディア信号上のウォーター・マークの明らかな影響を最小化するために、各々のチャネルおよび／または知覚可能なコスト関数内のエネルギー・レベルのようなマルチ・メディア信号の特性に基づいて選択することも出来るであろう。
様々な変形例は、さらに、埋め込み器のウォーター・マーク選択器300においてなされるであろう。たとえば、ウォーター・マークは、値のシーケンスとして記述されていたが、いうまでもなく、ホスト信号の品質に対する埋め込みウォーター・マークの影響を縮小するために、各々の値は、平滑なウィンドウ成形関数によって変更されるであろう。さらに、上記の実施例は、値w1およびw2の2つの異なるシーケンスを用いるものとして記述されたが、値の単一シーケンス（すなわち、w1=w2）を用いることができることはいうまでもない。
図7は、符号多重化アプローチに基づく、代替の組み合わせられたウォーター・マーク／チャネル選択器を示している。この特定の例では、分離されたチャネルが、明白なウォーター・マーク・チャネルへのマルチ・メディア信号の分離よりも、むしろ相互に独立した基底関数を用いてホスト信号を変調することによって設けられている。相互の独立性は、やがて、基底関数を相対的にシフトすることによって達成される。チャネルの選択は、時間遅延を所定の組から選択することによって達成される。図7、図8Aおよび図8Bは、このコンセプトを例示している。
図7から分かるように、2つのウォーター・マーク・シーケンスw1［k］およびw2［k］は、装置500によって受けられ、かつ、それぞれの信号調整フィルタ510、520を通過する。信号調整フィルタ510、520は、それぞれの直列のウォーター・マーク・シーケンスw1［k］およびw2［k］の各々の値に、ウィンドウ成形関数を適用するように機能する。
図8Aは、幅Tsの双位相ウィンドウ成形関数に適切な例を示している。その結果生じたチャネルの相互の独立性は、やがて、基底関数を相対的にシフトすることによって達成されるので、チャネルの選択は、所定の組からの遅延を選択することによって達成される。このことは、w1［k］のウィンドウ成形も指示されている、w2［k］のウィンドウ成形バージョンに当てはめられる2つの代替遅延（T1およびT2）の使用が例示される図8Bからわかる。
この遅延は、遅延ユニット540によって設定され、かつ、ペイロード［pLch］のチャネル部分に基づいて、遅延選択器530によって制御されるであろう。2つのウォーター・マーク信号が相互に独立しているので、これらは、単一のウォーター・マーク信号wpL［n］を形成するために、加算器550によって共に加えられ、続いて、ホスト・マルチ・メディア信号に埋め込まれる。
図9は、信号調整装置500の実施例を、各々のステージでの重要な信号を指示するチャートと共に例示している。このような信号調整装置500は、図7に示されている信号調整フィルタ510、520を実施するために用いることができる。図7に示されているユニット510、520では、入力w［k］がw1［k］またはw2［k］に対応し、かつ、出力wc［n］がwc1［n］またはwc2［k］に対応する。
この調節回路では、入力ウォーター・マーク信号シーケンスw［k］は、最初に、アップサンプラ652の入力に当てはめられる。チャート651は、+1と-1の間での乱数のシーケンス値として実現可能なシーケンス［k］のうちの1つを例示していて、このシーケンスの長さは、Lwである。アップサンプラ652は、要素Tsによってサンプリング周波数を高めるために、各々のサンプル間のゼロに（Ts-1）を加える。Tsは、ウォーター・マーク符号周期と称され、かつ、音声信号のウォーター・マーク符号のスパンを表している。チャート653は、一度アップサンプラ652を通過した、チャート651に例示されている信号の結果wi［n］を示している。
その後、双位相ウィンドウのようなウィンドウ成形関数s［n］は、それを、緩やかにと変化する狭帯域信号wc［n］（チャート651のシーケンスw［k］に対する動作が、チャート657に示されている）に変換するために、アップサンプルされた信号wi［n］を用いて、畳み込みユニット656に畳み込まれる。
チャート654は、双位相ウィンドウ成形関数を示している。ウィンドウ成形関数は、ホスト信号の品質の減少を最小化するために、平滑に変化する信号を発生させようと、ウォーター・マーク・シーケンスに適用される。
特に記載されていない様々な実施例が、本発明の範囲内に収まるとして当業者に理解されるであろう。たとえば、埋め込みおよび検出装置の機能のみが記述されていたが、この装置がデジタル回路、アナログ回路、コンピュータプログラムまたはその組合せとして実現されてもよいということはいうまでもない。
いうまでもなく、明細書の範囲内に、単語「備える（comprising）」は、他の素子またはステップを除外するものではなく、「a」または「an」は複数の素子を除外するものではなく、さらに、単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されている、いくつかの手段の機能を遂行するはずである。
読み手の注意は、同時にまたはこの出願と関連してこの明細書以前に出願され、かつ、この明細書と共に公衆の点検に開示された全ての文書および書類に向けられ、かつ、全てのこのような文書および書類の内容は、本願明細書に引用されたものとする。
この明細書（いかなる添付の特許請求の範囲、要約書、および、図面も含む）において開示される特性の全て、および／または、そこに開示されているいかなる方法またはプロセスのステップの全ても、相互に排他的であるこのような特性および／またはステップの少なくともいくつかの組合せを除き、いかなる組合せにおいても組み合わせることができる。
この明細書（いかなる添付の特許請求の範囲、要約書、および、図面を含む）において開示される各々の特性は、別のやり方で明白に規定されたものを除き、同じ、等価、または、類似の目的を果たす代替特性によって置換することができる。したがって、別のやり方で明白に規定されたもの（開示されている各々の特性）は、等価または類似した特性の一般的な一組の一例にすぎない。
本発明は、上述の実施例の詳細に、制限されるものではない。本発明は、この明細書（いかなる添付の特許請求の範囲、要約書、および、図面を含む）において開示される特性の、いかなる新規なもの、または、いかなる新規な組み合わせにまで及ぶ、または、そこに開示されているいかなる方法またはプロセスのステップの、いかなる新規なもの、または、いかなる新規な組み合わせにまで及ぶ。
本発明の実施例に基づく汎用の埋め込み器のブロック線図を示す図である。 図1に示されているチャネル選択器の好ましい実施例のブロック線図を例示する図である。 図1に示されているウォーター・マーク選択器の好ましい実施例を例示する図である。 図3に示されているウォーター・マーク生成器の好ましい実施例を例示する図である。 本発明の一実施例に基づく汎用の検出器のブロック線図を例示する図である。 典型的な検出相関ピークを例示する図である。 異なる相対的な遅延を用いてペイロードを符合化するための好ましい実施例を例示する図である。 双位相ウィンドウ成形関数と、その結果生じる、異なる相対的な遅延T1およびT2に対する双位相ウィンドウ成形関数を使用することによって形成されるペイロードとをそれぞれ例示する図である。 図7に示されている選択器の使用に適切な信号調整装置のブロック線図を、各々のステージでの信号チャートを伴って例示する図である
符号の説明
100 埋め込み器
110、120 チャネル・フィルタ
130、140 ミキサー
150、160 加算器
200 チャネル選択器
210、220、230、240 チャネル
250 選択スイッチ
300 ウォーター・マーク選択器
330、340 シフトユニット
350 ウォーター・マーク生成器
351、352、353、359 ロケーション
355 乱数生成器
400 検出器
410、420 フィルタ
430 チャネル選択器
440 ウォーター・マーク抽出ステージ
460、470 相関器
480 ペイロード抽出器
500 信号調整装置
510、520 信号調整フィルタ
530 遅延選択器
540 遅延ユニット
550 加算器
652 アップサンプラ
656 畳み込みユニット

Claims (24)

  1. マルチ・メディア信号にウォーター・マークを埋め込む方法であって、前記方法は、
    第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マーク信号を生成することと、
    マルチ・メディア信号から第1のチャネルに対応する第1の信号部分と、当該第1のチャネルに実質上独立している第2のチャネルに対応する第2の信号部分を得ることと、
    第1の信号部分と第1のシーケンスとの混合物として第1のホスト変更信号を生成することと、
    第2の信号部分と第2のシーケンスとの混合物として第2のホスト変更信号を生成することと、
    ホスト変更信号のスケーリングされたバージョンとマルチ・メディア信号とを組み合わせることによって、ウォーター・マークされているマルチ・メディア信号を生成することを備える方法。
  2. 前記第1および第2のチャネルは、実質上独立したチャネルの所定の組から選択される請求項1に記載の方法。
  3. 当該チャネルの選択は、前記ウォーター・マーク信号の前記ペイロードに基づいて行われる請求項2に記載の方法。
  4. 当該チャネルの選択は、前記マルチ・メディア信号の所定の特性に基づいて行われる請求項2に記載の方法。
  5. 前記第1および第2のシーケンスは、ウォーター・マーク・シーケンスの所定の組から選択される請求項1に記載の方法。
  6. 前記ウォーター・マークの選択は、前記ウォーター・マーク信号の前記ペイロードに基づいて行われる請求項5に記載の方法。
  7. 当該ウォーター・マークは、少なくとも一つの更なるシーケンス値を備え、
    かつ、前記方法は、
    更なるチャネルに対応する少なくとも一つの更なる信号部分をマルチ・メディア信号から得るステップであって、当該第1、第2および当該更なるチャネルが、実質上独立しているステップと、
    当該更なるシーケンスと当該更なる信号部分との混合物として少なくとも一つの更なるホスト変更信号を生成するステップとを更に備える請求項1に記載の方法。
  8. 当該チャネルは、時間フィルタ、周波数フィルタまたは空間フィルタの少なくとも一つを用いて、前記マルチ・メディア信号をフィルタリングすることによって前記マルチ・メディア信号から得られる請求項1に記載の方法。
  9. 当該チャネルは、直交符号空間に直交データ投影法技術を適用することによって得られる請求項1に記載の方法。
  10. 当該第1および第2のチャネルは、相互に直交している請求項1に記載の方法。
  11. 当該第2のシーケンス値は、当該第1のシーケンス値のバージョンが環状にシフトされる請求項1記載の方法。
  12. 当該第1および第2の信号部分は、本質的に同じである請求項1に記載の方法。
  13. 当該第1および第2のシーケンス値は、本質的に同じである請求項1に記載の方法。
  14. マルチ・メディア信号にウォーター・マークを埋め込むように構成されている装置であって、
    第1のシーケンス値および第2のシーケンス値を備えるウォーター・マーク信号を生成するように構成されているウォーター・マーク信号生成器と、
    マルチ・メディア信号から第1のチャネルに対応する第1の信号部分と、当該第1のチャネルと実質上独立している第2のチャネルに対応する第2の信号部分を得るように構成されているチャネル信号部分抽出器と、
    前記第1の信号部分と第1のシーケンスとの混合物として第1のホスト変更信号を生成するために構成され、かつ、前記第2の信号部分と第2のシーケンスとの混合物として第2のホスト変更信号を生成するために更に構成されているホスト信号変更器と、
    前記第1および第2のホスト変更信号のスケーリングされたバージョンとマルチ・メディア信号とを組み合わせることによって、前記ウォーター・マークされている前記マルチ・メディア信号を生成するように構成されている組み合わせ器とを備える装置。
  15. 前記装置は、実質上独立したチャネルのデータベースと、
    当該データベースから第1および第2のチャネルを選択するように構成されているチャネル選択器とを更に備える請求項14に記載の装置。
  16. 値の少なくとも第1のシーケンスおよび値の第2のシーケンスを備えるウォーター・マークを備えるマルチ・メディア信号であって、前記マルチ・メディア信号内の第1のチャネルに対応する第1の信号部分は、前記値の第1のシーケンスによって変更され、かつ、前記第1のチャネルと実質上独立している、マルチ・メディア信号内の第2のチャネルに対応する第2の信号部分は、前記値の第2のシーケンスによって変更されているマルチ・メディア信号。
  17. マルチ・メディア信号に埋め込まれるウォーター・マーク信号を検出する方法であって、
    前記マルチ・メディア信号の2つの実質上独立したチャネル内に埋め込まれているウォーター・マーク信号によって、潜在的にウォーター・マークされているだろうマルチ・メディア信号を受信するステップと、
    受信された信号の前記2つの実質上独立したチャネルから前記ウォーター・マークの推定値を抽出するステップと、
    受信された信号が前記ウォーター・マークされているか否かを決定するために、前記ウォーター・マークの推定値を前記ウォーター・マークの参照されたバージョンと相関させるステップとを備える方法。
  18. 前記ウォーター・マーク信号はペイロードを有し、かつ、前記方法はウォーター・マークのペイロードを決定するステップを更に備える請求項17に記載の方法。
  19. 前記方法は、3つ以上のチャネルからの、前記ウォーター・マークの推定値を受信することと、抽出することとを含む請求項17に記載の方法。
  20. ウォーター・マーク信号がマルチ・メディア信号内に埋め込まれるか否かを検出するように構成されているウォーター・マーク検出器装置であって、
    前記マルチ・メディア信号の2つの実質上独立したチャネル内に埋め込まれているウォーター・マーク信号によって、潜在的にウォーター・マークされるだろうマルチ・メディア信号を受信するように構成されている受信器と、
    受信された信号の前記2つの実質上独立したチャネルから前記ウォーター・マークの推定値を抽出するように構成されているフィルタと、
    受信された信号が前記ウォーター・マークされているか否かを決定するために、前記ウォーター・マークの推定値をウォーター・マークの参照されたバージョンと相関させるように構成されている相関器とを備えるウォーター・マーク検出器装置。
  21. 前記装置は、前記ペイロードが当該ウォーター・マーク内に存在しているか否かを決定し、かつ、当該ペイロード値を決定するように構成されている検出器を更に備える請求項20に記載の装置。
  22. 請求項１に記載の方法と請求項17に記載の方法とのうちの少なくとも1つを実行するように構成されているコンピュータプログラム。
  23. 請求項22に記載のコンピュータプログラムを備える記録担体。
  24. 請求項22に記載のコンピュータプログラムをダウンロードするために利用可能な方法。
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