JP4911385B2 - データ通信方法、データ通信システムおよびデータ通信プログラム - Google Patents
データ通信方法、データ通信システムおよびデータ通信プログラム Download PDFInfo
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Description
Substitution Method、以下「LSB置換法」という)がある。一般に、PCMなどの信号の振幅を表すビットにおいては、最下位ビットが変化することによる影響は小さいため、LSB置換法では、最下位ビットを伝送したいビットに置換することにより情報を埋め込んでいる。このため、LSB置換法は、サンプリング周波数と同じ埋め込み量となる。
本発明に係るデータ通信システムは、符号化手段により符号化されたデジタル信号の各サンプルごとに、その値が所定の値より小さいとき、一部のビットに補助情報を埋め込む微小区間埋込手段と、受信手段により受信された各サンプルごとに、その値が所定の値より小さいとき、一部のビットから補助情報を抽出する微小区間抽出手段とを有し、所定の値より大きい値のサンプルに対して埋込手段および抽出手段を実行してもよい。
本発明に係るデータ通信プログラムは、符号化手段により符号化されたデジタル信号の各サンプルごとに、その値が所定の値より小さいとき、一部のビットに補助情報を埋め込む微小区間埋込手段と、受信手段により受信された各サンプルごとに、その値が所定の値より小さいとき、一部のビットから補助情報を抽出する微小区間抽出手段とを有し、所定の値より大きい値のサンプルに対して埋込手段および抽出手段を実行してもよい。
この微小区間に補助情報を埋め込む場合、サンプルの値が所定の値より小さい微小区間には、有効なデータが含まれていないため、データの品質劣化を気にすることなく補助情報を埋め込むことができる。これにより、埋め込む補助情報の量を増やすことができる。
図1乃至図5は、本発明の実施の形態のデータ通信方法、データ通信システムおよびデータ通信プログラムを示している。なお、本発明の実施の形態のデータ通信システムは、本発明の実施の形態のデータ通信プログラムを使用して、本発明の実施の形態のデータ通信方法を実施可能である。
図2および図3に示すように、本発明の実施の形態のデータ通信システムは、符号化手段11と埋込手段12と送信手段(図示せず)と受信手段(図示せず)と抽出手段13と復号手段14とを有している。
受信手段は、送信手段から送信された各埋込サンプルxembを、IPネットワークなどの広帯域ネットワークを介して受信するようになっている。
本発明の実施の形態のデータ通信方法、データ通信システムおよびデータ通信プログラムでは、まず、音声情報に基づくPCM信号xlinを、符号化手段11によりlog−PCMで1サンプルあたり8ビットのデジタル信号xlogに符号化する。埋込手段12の埋め込み判定部21により、デジタル信号xlogの各サンプルごとに、補助情報を埋め込み可能かどうかの判定を行う。埋込手段12で下位のnビットを0に置換したサンプルxlog0と、1に置換したサンプルxlog1とで、その値が最も離れるため、それらをADPCMで符号化した信号が同じ信号になるとき、そのビットにいかなる情報を埋め込んでも許容歪み範囲内であると判定する。
本発明の実施の形態のデータ通信方法、データ通信システムおよびデータ通信プログラムの性能評価実験を行った。ADPCMは、32kbpsのものを使用した。音声情報として、NTTアドバンステクノロジ株式会社製の「音素バランス1000文」を用い、その内の10音声を使用した。埋め込む補助情報は、乱数により生成した。性能の評価は、埋め込むことができるビットレート、および埋め込んだ際に生じる音質劣化について行った。比較対象として、LSB置換法および選択的埋め込み方式について同様の性能評価を行った。音質劣化の評価手法として、PESQ(perceptual evaluation of speech quality;ITU-T P.862)を用いた。
12 埋込手段
13 抽出手段
14 復号手段
21 埋め込み判定部
22 埋込部
23 ADPCM Encoder
24 埋め込み判定部
25 抽出部
26 ADPCM Encoder
Claims (9)
- 所定のデータを第1符号化方式により1サンプルあたり複数ビットのデジタル信号に符号化する符号化ステップと、
前記デジタル信号の各サンプルごとに、一部のビットにいかなる情報を埋め込んでも、その情報を埋め込んだサンプルに基づくデータを前記第1符号化方式より高い圧縮率を有する第2符号化方式により符号化した信号が、情報を埋め込む前のサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込む埋込ステップと、
各サンプルを送信する送信ステップと、
送信された各サンプルを受信する受信ステップと、
受信された各サンプルから、埋め込まれた前記補助信号を抽出する抽出ステップと、
前記第1符号化方式に基づいて各サンプルを復号する復号ステップとを、
有することを特徴とするデータ通信方法。 - 前記埋込ステップは、前記デジタル信号の各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込み、
前記抽出ステップは、受信された各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットから前記補助情報を抽出することを、
特徴とする請求項1記載のデータ通信方法。 - 前記所定のデータは音声情報を符号化したPCM信号から成り、
前記第1符号化方式は前記PCM信号を対数量子化する手段から成り、
前記第2符号化方式は前記PCM信号を圧縮可能なADPCMから成ることを、
特徴とする請求項1または2記載のデータ通信方法。 - 所定のデータを第1符号化方式により1サンプルあたり複数ビットのデジタル信号に符号化する符号化手段と、
前記デジタル信号の各サンプルごとに、一部のビットにいかなる情報を埋め込んでも、その情報を埋め込んだサンプルに基づくデータを前記第1符号化方式より高い圧縮率を有する第2符号化方式により符号化した信号が、情報を埋め込む前のサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込む埋込手段と、
各サンプルを送信する送信手段と、
送信された各サンプルを受信する受信手段と、
受信された各サンプルから、埋め込まれた前記補助信号を抽出する抽出手段と、
前記第1符号化方式に基づいて各サンプルを復号する復号手段とを、
有することを特徴とするデータ通信システム。 - 前記埋込手段は、前記デジタル信号の各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込み、
前記抽出手段は、受信された各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットから前記補助情報を抽出することを、
特徴とする請求項4記載のデータ通信システム。 - 前記所定のデータは音声情報を符号化したPCM信号から成り、
前記第1符号化方式は前記PCM信号を対数量子化する手段から成り、
前記第2符号化方式は前記PCM信号を圧縮可能なADPCMから成ることを、
特徴とする請求項4または5記載のデータ通信システム。 - コンピュータを、
所定のデータを第1符号化方式により1サンプルあたり複数ビットのデジタル信号に符号化する符号化手段と、
前記デジタル信号の各サンプルごとに、一部のビットにいかなる情報を埋め込んでも、その情報を埋め込んだサンプルに基づくデータを前記第1符号化方式より高い圧縮率を有する第2符号化方式により符号化した信号が、情報を埋め込む前のサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込む埋込手段と、
各サンプルを送信する送信手段と、
送信された各サンプルを受信する受信手段と、
受信された各サンプルから、埋め込まれた前記補助信号を抽出する抽出手段と、
前記第1符号化方式に基づいて各サンプルを復号する復号手段として、
機能させることを特徴とするデータ通信プログラム。 - 前記埋込手段は、前記デジタル信号の各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットに補助情報を埋め込み、
前記抽出手段は、受信された各サンプルごとに、前記一部のビットを0にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号と、前記一部のビットを1にしたサンプルに基づくデータを前記第2符号化方式により符号化した信号とが同じ信号になるとき、前記一部のビットから前記補助情報を抽出することを、
特徴とする請求項7記載のデータ通信プログラム。 - 前記所定のデータは音声情報を符号化したPCM信号から成り、
前記第1符号化方式は前記PCM信号を対数量子化する手段から成り、
前記第2符号化方式は前記PCM信号を圧縮可能なADPCMから成ることを、
特徴とする請求項7または8記載のデータ通信プログラム。
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