JP6003098B2 - 音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置 - Google Patents
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Description
時系列のサンプル列で構成されるサンプリング周波数Fsの音響信号に対して、白色雑音で構成される妨害雑音を聴取不能な状態で埋め込む装置であって、
前記音響信号に対して、サンプリング周波数がFsより大きいFusになるようにアップサンプリングを行い、広帯域音響信号を作成するアップサンプリング手段と、
前記広帯域音響信号より、所定数のサンプルで構成される音響フレームを読み込む音響フレーム読込手段と、
前記音響フレームに対して所定の窓関数を用いて周波数変換を行い、複素周波数成分であるスペクトルを得る周波数変換手段と、
前記スペクトルの信号成分の中で、Fus/4以上、かつFus/2以下を改変周波数範囲として、当該改変周波数範囲に含まれる所定の信号成分に対して、信号の正負に応じて所定値を加算または減算するように改変を加える周波数成分改変手段と、
前記周波数成分が改変されたスペクトルに対して周波数逆変換を行って、改変音響フレームを生成する周波数逆変換手段と、
前記生成された改変音響フレームを順次出力する改変音響フレーム出力手段と、を有し、
前記周波数成分改変手段は、前記音響フレーム読込手段により読み込まれた音響フレームのうち、1つ置きの音響フレームに対して、処理を行うものであることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置を提供する。
前記音響信号より、所定数のサンプルで構成される音響フレームを読み込む音響フレーム読込手段と、
前記音響フレームに対して所定の窓関数を用いて周波数変換を行い、複素周波数成分であるスペクトルを得る周波数変換手段と、
前記スペクトルの信号成分の中で、Fs/4以上、かつFs/2以下を改変周波数範囲として、当該改変周波数範囲に含まれる所定の信号成分に対して、信号の正負に応じて所定値を加算または減算するように改変を加える周波数成分改変手段と、
前記周波数成分が改変されたスペクトルに対して周波数逆変換を行って、改変音響フレームを生成する周波数逆変換手段と、
前記生成された改変音響フレームを順次出力する改変音響フレーム出力手段と、を有し、
前記周波数成分改変手段は、前記音響フレーム読込手段により読み込まれた音響フレームのうち、1つ置きの音響フレームに対して、処理を行うものであることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置を提供する。
<1.本発明の基本概念>
最初に、本発明の基本概念について説明しておく。本発明では、エイリアシングと呼ばれる折り返し歪みを利用して、複製を防止したい音響信号に、妨害雑音を埋め込み、改変音響信号を得る処理を行う。埋め込まれた妨害雑音は、改変音響信号の通常再生時には聴き取ることができないが、再生された改変音響信号を録音して再サンプリングされ複製された複製音響信号(複製方法はデジタルコピーであるか、アナログコピーであるかは問わないが、元の音響信号と同一のサンプリング周波数による複製を防止する場合にはアナログコピーに限定される)を再生すると、妨害雑音が可聴な状態で再生される。
次に、本発明に係る音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置について説明する。図4は、本発明に係る音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置のハードウェア構成図である。音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置は、汎用のコンピュータで実現することができ、図4に示すように、CPU1(CPU: Central Processing Unit)と、コンピュータのメインメモリであるRAM2(RAM: Random Access Memory)と、CPU1が実行するプログラムやデータを記憶するための大容量の記憶装置3(例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ等)と、キーボード、マウス等のキー入力I/F(インターフェース)4と、外部装置(データ記憶媒体等)とデータ通信するためのデータ入出力I/F(インターフェース)5と、表示装置(ディスプレイ)に情報を送出するための表示出力I/F(インターフェース)6と、を備え、互いにバスを介して接続されている。
<2.2.1.第1の実施形態>
次に、図5に示した音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置の処理動作について説明する。図6は、本発明に係る音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置の第1の実施形態の処理動作を示すフローチャートである。音響信号のサンプリング周波数Fsとしては、96kHz、48kHz(映画など映像・放送業務用)または44.1kHz(CDなど民生用)など、様々な周波数を用いることができる。本実施形態では、埋め込み対象の音響信号として、サンプリング周波数48kHzでサンプリングされたものを用いる。
xl´(s)=xl(s・480/960)
xr´(s)=xr(s・480/960)
W(i)=0.5−0.5cos(2πi/N)
Al(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・Xl(i)・cos(2πij/N)
Bl(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・Xl(i)・sin(2πij/N)
Ar(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・Xr(i)・cos(2πij/N)
Br(j)=Σi=0,…,N-1W(i)・Xr(i)・sin(2πij/N)
Al(j)≧0の場合
Al´(j)← Al(j)+γ
Al(j)<0の場合
Al´(j)← Al(j)−γ
Bl(j)≧0の場合
Bl´(j)← Bl(j)+γ
Bl(j)<0の場合
Bl´(j)← Bl(j)−γ
Ar(j)≧0の場合
Ar´(j)← Ar(j)+γ
Ar(j)<0の場合
Ar´(j)← Ar(j)−γ
Br(j)≧0の場合
Br´(j)← Br(j)+γ
Br(j)<0の場合
Br´(j)← Br(j)−γ
Xl´(i)=1/N・{ΣjAl´(j)・cos(2πij/N)−ΣjBl´(j)・sin(2πij/N)}+Xlp(i+N/2)
Xr´(i)=1/N・{ΣjAr´(j)・cos(2πij/N)−ΣjBr´(j)・sin(2πij/N)}+Xrp(i+N/2)
次に、図5に示した音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置の第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態に係る音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置の処理動作を示すフローチャートである。第1の実施形態では、原音響信号をアップサンプリングして広帯域音響信号を作成し、この広帯域音響信号に対して妨害雑音の埋め込みを行ったが、第2の実施形態では、原音響信号に対して直接妨害雑音を埋め込む処理を行う。本実施形態では、サンプリング周波数Fsとして44.1kHzでサンプリングしたものを音響信号として用いる。本実施形態では、アップサンプリング手段8を介さず、音響フレーム読込手段10が、直接音響信号記憶部61に記憶された音響信号を読み込む。音響フレーム読込手段10は、音響信号記憶部61に記憶されたステレオの音響信号の左右の各チャンネルから、それぞれ所定数Nのサンプルを1つの第1音響フレームとして読み込む(ステップS12)。
以上、本発明の好適な実施形態について限定したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、商品として一般に流通している2チャンネルのステレオ音響信号を利用した場合を例にとって説明したが、5.1チャンネルのサラウンド音響信号に対してもLFCを除く5チャンネルの各音響信号に同様な処理を施せば良く、逆に1チャンネルのモノラル音響信号を利用しても良い。この場合は、上記LチャンネルまたはRチャンネルのいずれか一方に対して行った処理を実行すれば良い。
2・・・RAM
3・・・記憶装置
4・・・キー入力I/F
5・・・データ入出力I/F
6・・・表示出力I/F
8・・・アップサンプリング手段
10・・・音響フレーム読込手段
20・・・周波数変換手段
30・・・周波数成分改変手段
40・・・周波数逆変換手段
50・・・改変音響フレーム出力手段
60・・・記憶手段
61・・・音響信号記憶部
62・・・改変音響信号記憶部
Claims (5)
- 時系列のサンプル列で構成されるサンプリング周波数Fsの音響信号に対して、白色雑音で構成される妨害雑音を聴取不能な状態で埋め込む装置であって、
前記音響信号に対して、サンプリング周波数がFsより大きいFusになるようにアップサンプリングを行い、広帯域音響信号を作成するアップサンプリング手段と、
前記広帯域音響信号より、所定数のサンプルで構成される音響フレームを読み込む音響フレーム読込手段と、
前記音響フレームに対して所定の窓関数を用いて周波数変換を行い、複素周波数成分であるスペクトルを得る周波数変換手段と、
前記スペクトルの信号成分の中で、Fus/4以上、かつFus/2以下を改変周波数範囲として、当該改変周波数範囲に含まれる所定の信号成分に対して、信号の正負に応じて所定値を加算または減算するように改変を加える周波数成分改変手段と、
前記周波数成分が改変されたスペクトルに対して周波数逆変換を行って、改変音響フレームを生成する周波数逆変換手段と、
前記生成された改変音響フレームを順次出力する改変音響フレーム出力手段と、を有し、
前記周波数成分改変手段は、前記音響フレーム読込手段により読み込まれた音響フレームのうち、1つ置きの音響フレームに対して、処理を行うものであることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置。 - 時系列のサンプル列で構成されるサンプリング周波数Fsの音響信号に対して、白色雑音で構成される妨害雑音を聴取不能な状態で埋め込む装置であって、
前記音響信号より、所定数のサンプルで構成される音響フレームを読み込む音響フレーム読込手段と、
前記音響フレームに対して所定の窓関数を用いて周波数変換を行い、複素周波数成分であるスペクトルを得る周波数変換手段と、
前記スペクトルの信号成分の中で、Fs/4以上、かつFs/2以下を改変周波数範囲として、当該改変周波数範囲に含まれる所定の信号成分に対して、信号の正負に応じて所定値を加算または減算するように改変を加える周波数成分改変手段と、
前記周波数成分が改変されたスペクトルに対して周波数逆変換を行って、改変音響フレームを生成する周波数逆変換手段と、
前記生成された改変音響フレームを順次出力する改変音響フレーム出力手段と、
を有し、
前記周波数成分改変手段は、前記音響フレーム読込手段により読み込まれた音響フレームのうち、1つ置きの音響フレームに対して、処理を行うものであることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記改変周波数範囲に含まれる所定の信号成分は、前記改変周波数範囲の上限、下限から所定の値だけ狭めた範囲の信号成分であることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項において、
前記周波数変換手段は、窓幅Nサンプルとして、サンプル位置i(0≦i≦N−1)における重みW(i)(0≦W(i)≦1)が、W(i)=0.5−0.5cos(2πi/N)で定義されるハニング窓関数を用いて周波数変換を行うものであることを特徴とする音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の音響信号に対する妨害雑音の埋込み装置として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
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JP2012047334A JP6003098B2 (ja) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | 音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置 |
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JP2012047334A JP6003098B2 (ja) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | 音響信号に対する妨害雑音の埋め込み装置 |
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