JPWO2004102528A1 - オーディオ電子透かし装置 - Google Patents

Abstract

オーディオデータに透かしデータを埋め込んでも雑音にならず、非可逆圧縮などによる変形に対して耐久性があり、透かしデータの埋め込み過程が可逆で、透かしデータの検出が容易であるオーディオデータ電子透かし装置を実現する。 人間の耳では聞き取れない低周波数の音を透かし生成用データとして用い、元のオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの重畳オーディオデータの所定総和の値を制御し、符号化する。透かしデータ検出時にはその透かしの入った重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果から透かしデータの０／１を判定し、復号する。

Description

本発明は、オーディオデータに著作識別情報などを透かしデータとして埋め込む装置、及びその透かしデータの埋め込まれたオーディオデータから透かしデータを検出し、復号する装置に関する。

音楽等のオーディオデータに電子透かしを埋め込む技術は数多くあるが、一般に透かしデータを埋め込むことによる音質の劣化と透かしデータの耐久性とはトレードオフの関係にあり、両立させることが難しかった。例えば、オーディオデータのサンプル値の下位の数ビットで透かしデータを表現するとノイズはあまり目立たないが、この情報は周波数変換したとき高周波成分として現れるためＭＰ３等の圧縮ソフトで圧縮をかけると容易に消えてしまう。また、はじめからＭＰ３圧縮に特化した電子透かし、たとえば量子化された周波数成分の偶奇等を使って符号化するといった電子透かしもあるが、圧縮率を変えて再圧縮すると消えてしまう場合が多い。さらに、圧縮方式のシンタックスに着目して音質をまったく劣化させずに透かしデータを埋め込むという方法もあるが、この場合、一旦波形データに変換すると透かし情報は消えてしまう。その他にも、たとえば統計的な偏り等を利用した方法もあるが、電子透かしの耐久性を高めるために１ビットを表現するのに必要なサンプルの数を増やすとそれだけ埋め込むことの出来るデータの量が少なくなり、また、偏りを大きくするとそれだけ透かしデータの強度は増すが、元のオーディオデータの音質の劣化の度合いも大きくなるという問題がある。このように、元のオーディオデータの音質を劣化させることなく透かしデータを埋め込むことができ、非可逆圧縮等による変形を与えても透かしデータが残り、且つ容易に透かしデータを検出できるという理想的な電子透かしの技術はまだ確立されていないというのが現状であった。
特開２００２−３０４１８４

近年デジタル化が進み、元のオーディオデータと寸分違わないコピーを誰でも簡単に作れるようになってきた。また、これらのデータはＭＰ３（ＭＰＥＧオーディオレイヤー３）等の圧縮ソフトで圧縮され、インターネットを介して配布されることも多くなった。
このような行為は、そのオーディオデータを正規に購入したユーザが個人的に利用する分には問題ないが、違法コピーし、不正に配布される場面も多く見られるようになった。このような状況下では著作権者は著作料を徴収することが困難になり、創作意欲も低下しかねない。
そこで、このような不正行為から著作権者の権利を守るため、個々のオーディオデータにその作者の著作権に関する情報を電子透かしとして埋め込む技術が模索されている。
第一の発明は、音声記録媒体に透かしデータを記録するためのオーディオ電子透かし装置であって、オーディオデータを取得するオーディオデータ取得部と、透かしデータを取得する透かしデータ取得部と、前記オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの重畳オーディオデータの所定総和の結果が前記透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表す透かし生成用データを生成する透かし生成用データ生成部と、前記オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと、前記透かし生成用データ生成部で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する重畳オーディオデータ生成部と、を有するオーディオ電子透かし装置に関する。
第二の発明は、前記透かし生成用データ生成部は、人間の耳で聞きとれない低周波の透かし生成用データを生成する請求項１に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
第三の発明は、前記透かし生成用データ生成部は、それによって生成される透かし生成用データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロである前記透かし生成用データを生成する請求項１又は２に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
第四の発明は、前記透かし生成用データ生成部は、前記所定周期ごとの前記所定総和の結果が前記透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表すように、前記透かし生成用データの表す関数の振幅を半周期ごとに適応的に変化させる請求項１から３のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
第五の発明は、前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの半周期ごとの前記重畳オーディオデータの総和の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
第六の発明は、前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの前半周期と後半周期に対応する前記重畳オーディオデータの総和の差分の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
第七の発明は、音声記録媒体に記録された透かしデータを復号するためのオーディオ電子透かし復号装置であって、重畳オーディオデータを取得する重畳オーディオデータ取得部と、重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの前記所定周期ごとの所定総和の結果を算出する総和算出部と、前記総和算出部で算出された前記所定総和の結果に基づいて前記透かしデータを復号する透かしデータ復号部と、を有するオーディオ電子透かし復号装置に関する。
第八の発明は、前記総和算出部は、前記重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの半周期の時間にわたる総和の符号を算出する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置に関する。
第九の発明は、前記総和算出部は、前記重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの１周期の前半の半周期の時間にわたる総和と後半の半周期の時間にわたる総和の差の符号を算出する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置に関する。

図１は実施形態１の機能ブロック図である。
図２は実施形態１で取得されるオーディオデータの波形パターンを示す図である。
図３は実施形態１で生成される透かし生成用データの基関数の波形パターンを示す図である。
図４は実施形態１で生成される透かし生成用データの基関数のサンプリングパターンを示す図である。
図５は実施形態１で生成される文字「Ｃ」の透かし生成用データの波形パターンを示す図である。
図６は実施形態１の電子透かし埋め込み過程を示す図である。
図７は実施形態１の処理の流れを示す図である。
図８は実施形態２の機能ブロック図である。
図９は実施形態２の処理の流れを示す図である。
図１０は実施形態３の機能ブロック図である。
図１１は実施形態３で生成される透かし生成用データの基関数の波形パターンを示す図である。
図１２は実施形態３の処理の流れを示す図である。
図１３は実施形態４の機能ブロック図である。
図１４は実施形態４で生成される透かし生成用データの基関数の波形パターンを示す図である。
図１５は実施形態４で生成される透かし生成用データの基関数のサンプリングパターンを示す図である。
図１６は実施形態４で生成される文字「Ｃ」の透かし生成用データの波形パターンを示す図である。
図１７は実施形態４の処理の流れを示す図である。
図１８は実施形態５の機能ブロック図である。
図１９は実施形態５の電子透かし埋め込み過程を示す図である。
図２０は実施形態５の処理の流れを示す図である。
図２１は実施形態６の機能ブロック図である。
図２２は実施形態６の処理の流れを示す図である。
図２３は実施形態７の機能ブロック図である。
図２４は実施形態７の電子透かし検出過程を示す図である。
図２５は実施形態７に処理の流れを示す図である。
図２６は実施形態８の機能ブロック図である。
図２７は実施形態８の電子透かし検出過程を示す図である。
図２８は実施形態８の処理の流れを示す図である。
図２９は実施形態９の機能ブロック図である。
図３０は実施形態９の電子透かし検出過程を示す図である。
図３１は実施形態９の処理の流れを示す図である。

以下に本件発明の実施形態を説明する。実施形態と、請求項との関係はおおむね次のようなものである。
実施形態１は、主に、請求項１、請求項１０などについて説明している。
実施形態２は、主に、請求項２、請求項１１などについて説明している。
実施形態３は、主に、請求項３、請求項１２などについて説明している。
実施形態４は、主に、請求項４、請求項１３などについて説明している。
実施形態５は、主に、請求項５、請求項１４などについて説明している。
実施形態６は、主に、請求項６、請求項１５などについて説明している。
実施形態７は、主に、請求項７、請求項１６などについて説明している。
実施形態８は、主に、請求項８、請求項１７などについて説明している。
実施形態９は、主に、請求項９、請求項１８などについて説明している。
＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１の概念＞
実施形態１に記載の発明は、著作識別情報などを透かしデータとして取得し、オーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとし、その所定周期ごとの所定総和の結果を用いることにより、その著作識別情報などの透かしデータを埋め込むオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図１に示すように、実施形態１のオーディオ電子透かし装置０１００は、オーディオデータ取得部０１０１と、透かしデータ取得部０１０２と、透かし生成用データ生成部０１０３と、重畳オーディオデータ生成部０１０４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する。
ここで「透かしデータ」には、著作識別情報等のコードやテキスト、コンテンツ配信等に用いるＩＤ等のデジタルデータが該当する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの所定総和の結果が透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表す透かし生成用データを生成する。
ここで「所定周期ごとの所定総和の結果」とは、重畳オーディオデータの、透かし生成用データの所定周期ごとの所定総和の結果をいう。「所定周期」には、半周期、１周期、１．５周期、２周期、２．５周期、３周期、・・・などが該当する。「所定総和」には、半周期分の総和、１周期分の総和などが該当する。「所定総和の結果」には、半周期、１周期にわたる総和、総和の符号、総和の差の符号などが該当する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
重畳オーディオデータ生成部は、オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと、透かし生成用データ生成部で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態１について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
図２に示すような波形パターンのオーディオデータを取得する。
なお、オーディオデータとしては、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等のすでにデジタル化されたものを取得してもよいし、アナログ波形を取得し、それをサンプリング／量子化してデジタルデータに変換してもよい。また、圧縮されたオーディオデータを復号してＰＣＭデータとして取り出したものでもよい。
（透かしデータ取得）
次に、透かしデータについて述べる。透かしデータはデジタル情報であれば何でもよく、一例としては、著作識別情報等を示すコードや文字列があるが、いずれの場合も２進数で表しておく。例えば、アルファベットからなる文字列を非圧縮で埋め込む場合、ＡＳＣＩＩコードに変換してその値を２進数表示しておく。
ここでは、一例として、「Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ」の「Ｃ」という文字を透かしデータとして取得する場合を考える。この文字に対するＡＳＣＩＩコードは２進数で表現すると「０１００００１１」となる。
（透かし生成用データ：基関数生成）
次に、透かし生成用データの生成方法について述べる。透かし生成用データは、基になる関数（以下基関数と呼ぶ）に振幅ａを掛けた関数で表される。一例として、オーディオデータのサンプリングレートがＲヘルツで、透かし生成用データとして周波数ｆヘルツの波を使う場合を考える。ここで、ｆはＲ／ｆが整数になるように選ぶ。
この波をサンプリングレートＲでサンプリングしたものを基関数ｕ（ｔ）とする。（実際にサンプリングを実行するのではなく、そのような関数を数式を使って求める。）ここで、ｔはサンプル点である。図３に示すのは基関数ｕ（ｔ）の一例で、周期Ｒ／ｆの正弦波を上方に移動させ、最大値と最小値がそれぞれ１と０になるように調整したものである。
この関数ｕ（ｔ）の値は透かしデータの埋め込み時に頻繁に使われるので、あらかじめ１周期分を計算し、その関数値のリストをメモリーに格納しておく。
すなわち、
ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｒ／ｆ−１）
をメモリーに格納しておく。
図４に示すように、第１周期のサンプル点ｔにおける値はつぎの関係式を用いて上記１周期分の値から求めることができる。
ｕ（ｔ）＝ｕ（ｔ−（ｉ−１）・Ｒ／ｆ）
（透かし生成用データ：総和算出）
上記透かし生成用データと元のオーディオデータとを足し合わせることにより重畳オーディオデータを生成する。元のオーディオデータのサンプル値をｖ（ｔ）とすると、重畳されたオーディオデータはつぎのようになる。
ａ（０）・ｕ（０）＋ｖ（０）
…
ａ（Ｒ／ｆ−１）・ｕ（Ｒ／ｆ−１）＋ｖ（Ｒ／ｆ−１）
ａ（Ｒ／ｆ）・ｕ（Ｒ／ｆ）＋ｖ（Ｒ／ｆ）
…
ａ（２・Ｒ／ｆ−１）・ｕ（２・Ｒ／ｆ−１）＋ｖ（２・Ｒ／ｆ−１）
ａ（２・Ｒ／ｆ）・ｕ（２・Ｒ／ｆ）＋ｖ（２・Ｒ／ｆ）
…
ａ（３・Ｒ／ｆ−１）・ｕ（３・Ｒ／ｆ−１）＋ｖ（３・Ｒ／ｆ−１）
…
…
透かし生成用データと重畳されたオーディオデータのサンプル点ｔにおけるサンプル値をｗ（ｔ）とすると、上記の例は次の式で表すことができる。
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋ａ（ｔ）・ｕ（ｔ）
このｗ（ｔ）を透かし生成用データの第ｉ周期の１周期にわたって足し合わせる。このとき、ａ（ｔ）は１周期の中では一定の値をとるようにする。この一定値をａ_ｉとすると、
Σｗ（ｔ）＝Σｖ（ｔ）＋ａ_ｉ・Σｕ（ｔ）
となる。ここで、Σは透かし生成用データの第ｉ周期の１周期分の総和を表す。また、以降の説明で
Ｖ_ｉ＝Σｖ（ｔ）
Ｕ＝Σｕ（ｔ）
とおく。Ｖ_ｉは一般に周期ｉごとに変化するが、Ｕは一定の定数である。
この定数Ｕもメモリーにあらかじめ格納しておく。
（透かし生成用データ：振幅生成）
次に、この重畳されたオーディオデータの総和の絶対値が一定で符号が透かしデータのビット値を表すようにａ_ｉの値を決める。ビット値をｂ（０または１）とし、重畳オーディオデータの総和の絶対値をＳとすると、
（−１）^ｂ・Ｓ＝Ｖ_ｉ＋ａ_ｉ・Ｕ
したがって、
ａ_ｉ＝｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_ｉ｝／Ｕ
となる。なお、この例では１周期で１ビットを表しているので、一般にｂはｉごとに異なる値をとる。
（透かし生成用データ生成）
透かし生成用データを表す関数は、透かし生成用データの基関数にこの振幅ａ_ｉをかけたもの、すなわち、
｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_ｉ｝・ｕ（ｔ）／Ｕ
となる。
図５に示すのは、透かしデータの文字「Ｃ」に対応する透かし生成用データの波形パターンの概略図である。なお、この図では振幅ａ_ｉの符号と（−１）^ｂの符号は一致しているが、Ｖ_ｉの大きさによっては反転することもあり得る。ビット値を表しているのは透かし生成用データの振幅の符号ではなく、重畳オーディオデータの総和の符号である。
（重畳オーディオデータ生成）
以上より、透かし生成用データと重畳された重畳オーディオデータｗ（ｔ）は次式のようになる。
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_ｉ｝・ｕ（ｔ）／Ｕ
（電子透かしの埋め込み過程）
次に、この式を用い、オーディオデータに電子透かしを埋め込む過程を、図６を参照しながら説明する。まず、透かし生成用データの１周期分のオーディオデータがＡ０１に入り、そこで上式の総和が計算されてＡ０３に出力される。一方、透かしデータはＡ０２に入り、そこでビット値に応じて透かし生成用データの１周期ごとに上式の（−１）^ｂの符号がＡ０３に出力される。すなわち、ビット値が０のときは「正」、１のときは「負」が出力される。Ａ０３ではこれら２つの値を使って上式に従って透かし生成用データを生成し、その透かし生成用データのデータをＡ０４に出力する。Ａ０４ではこの透かし生成用データのデータと元のオーディオデータとを重畳することにより透かしデータの入った重畳オーディオデータを生成し、出力する。
（その他）
この透かしデータの埋め込み過程は可逆であり、透かしデータの埋め込み時に使用された透かし生成用データの振幅の時系列データがあれば完全に元に戻すことができる。さらに、ある人が透かしデータを埋め込んだあと、別の人が別の透かしデータを埋め込んでも、それぞれの過程で使用された透かし生成用データの振幅の時系列データがあれば、それぞれの透かしデータを取り出し、且つ、元のオーディオデータに戻すことができる。このように、何重にでも埋め込むことができるので、例えば著作権者が著作権に関する情報を埋め込んだ後、その著作権を保護した状態で、コンテンツ配信業者が不正な二次配信を防止する目的で独自のＩＤを埋め込むといったようなことも可能となる。
また、逆に、透かしデータを埋め込んだときに使用された透かし生成用データの振幅の時系列データがないと元の状態に戻すことはできない（ビット値は重畳オーディオデータの総和で表現されており、これをもとのオーディオデータと透かし生成データに分解するする仕方は一意には定まらない）ので、このことを利用して改ざんされにくい電子透かしシステムを構築することも可能である。例えば、透かしデータを埋め込むときにこの時系列のデータを出力し、著作権を管理しているところにそれを保管しておく。オーディオデータの著作権を主張する者は、自分の持っている透かしの入っていないオリジナルの（と主張する）元のオーディオデータをその著作権を管理しているところに持っていき、上記透かし生成用データの振幅の時系列データを使ってその持ち込まれた元のオーディオデータと合成する。これが実際に配布されている透かしデータの入った重畳オーディオデータと一致すれば間違いなくその者が作成したものであると判断できる。
なお、これまでの説明で、透かしデータの開始点の検出やエラー処理等については割愛したが、これらは従来のよく知られた技術で容易に実装できる。たとえば、透かしデータの開始点の検出については、あらかじめ特定のビットパターンを透かしデータの前に挿入しておき、そのパターンが見つかった直後から復号を開始すればよい。具体的には、振幅がゼロのところを無条件でスキップし、その後スタート位置を少しずつずらしながらスタートコードと同期するところを見つけ、その後透かしデータの１周期分ずつ進めてデコードする等の方法がある。エラー処理についてはチェックサム等を透かしデータとして埋め込み、デコード時にチェックする等の方法がある。
＜処理の流れ＞
図７に示すのは、実施形態１の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ０７０１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ０７０２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、ステップＳ０７０２で取得した透かしデータに基づいて、ステップＳ０７０１で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの所定総和の結果がステップＳ０７０２で取得した透かしデータを表す透かし生成用データを生成する（ステップＳ０７０３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ０７０１で取得したオーディオデータと、ステップＳ０７０３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ０７０４）。
＜実施形態１の効果の簡単な説明＞
実施形態１に記載の発明では、著作識別情報などを透かしデータとして取得し、オーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとし、その所定周期ごとの所定総和の結果で透かし情報を表現するという手法を用いることにより、透かしデータを埋め込むことによる音質の劣化を防止している。
また、透かし生成用データの１波長で１ビットが符号化されるので、透かし生成用データが長波長であるにもかかわらず、効率よく多くの透かしデータを埋め込むことができる。
＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２の概念＞
実施形態２に記載の発明は、人間の耳では聞き取れない低周波の透かし生成用データを生成する請求項１に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図８に示すように、実施形態２のオーディオ電子透かし装置０８００は、オーディオデータ取得部０８０１と、透かしデータ取得部０８０２と、透かし生成用データ生成部０８０３と、重畳オーディオデータ生成部０８０４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
実施形態１の（構成要件：オーディオデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
実施形態１の（構成要件：透かしデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、人間の耳では聞き取れない低周波の透かし生成用データを生成する。
ここで「人間の耳では聞き取れない低周波」とは、約２０Ｈｚ以下の低い周波数のことをいう。
それ以外は、実施形態１の（構成要件：透かし生成用データ生成部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
実施形態１の（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）と同様なので説明を省略する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態２について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
実施形態１の（オーディオデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かしデータ取得）
実施形態１の（透かしデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：基関数生成）
実施形態２の場合、透かし生成用データは人間の耳では聞き取れない低周波を用いる。一例として、オーディオデータのサンプリングレートが４４．１ｋヘルツで、透かし生成用データとして周波数１０ヘルツの関数を使う場合を考える。
基関数ｕ（ｔ）は、周期４４．１ｋ／１０の関数である。
実施形態２の場合、実施形態１のＲ＝４４．１ｋ、ｆ＝１０となる。
それ以外は、実施形態１の（透かし生成用データ：基関数生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：総和算出）
実施形態２の場合、実施形態１のＲ＝４４．１ｋ、ｆ＝１０となること以外は、実施形態１の（透かし生成用データ：総和算出）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：振幅生成）
実施形態２の場合、実施形態１のＲ＝４４．１ｋ、ｆ＝１０となること以外は、実施形態１の（透かし生成用データ：振幅生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ生成）
実施形態２の場合、実施形態１のＲ＝４４．１ｋ、ｆ＝１０となること以外は、実施形態１の（透かし生成用データ生成）と同様なので説明を省略する。
（重畳オーディオデータ生成）
実施形態１の（重畳オーディオデータ生成）と同様なので説明を省略する。
（電子透かしの埋め込み過程）
実施形態１の（電子透かしの埋め込み過程）と同様なので説明を省略する。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図９に示すのは、実施形態２の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ０９０１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ０９０２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、ステップＳ０９０２で取得した透かしデータに基づいて、ステップＳ０９０１で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの所定総和の結果がステップＳ０９０２で取得した透かしデータを表す、人間の耳では聞き取れない低周波の透かし生成用データを生成する（ステップＳ０９０３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ０９０１で取得したオーディオデータと、ステップＳ０９０３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ０９０４）。
＜実施形態２の効果の簡単な説明＞
実施形態２に記載の発明では、人間の耳では聞き取れない低周波のデータを透かし生成用データとして用いているので、透かし生成用データの振幅を大きくしても元のオーディオデータの音質を劣化させることがなく、ロバストな電子透かしを実現できる。
また、透かし生成用データの１波長で１ビットが符号化されるので、透かし生成用データが長波長であるにもかかわらず、効率よく多くの透かしデータを埋め込むことができる。
＜＜実施形態３＞＞
＜実施形態３の概念＞
実施形態３に記載の発明は、透かし生成用データを表す関数として振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロとなるものを用いる請求項１又は２に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図１０に示すように、実施形態３のオーディオ電子透かし装置１０００は、オーディオデータ取得部１００１と、透かしデータ取得部１００２と、透かし生成用データ生成部１００３と、重畳オーディオデータ生成部１００４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
実施形態１又は２の（構成要件：オーディオデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
実施形態１又は２の（構成要件：透かしデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、それによって生成される透かし生成データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロである透かし生成用データを生成する。
それ以外は、実施形態１又は２の（構成要件：透かし生成用データ生成部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
実施形態１又は２の（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）と同様なので説明を省略する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態３について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
実施形態１又は２の（オーディオデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かしデータ取得）
実施形態１又は２の（透かしデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：基関数生成）
実施形態３の場合、透かし生成用データの表す関数として、振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロになるものを用いる。そのためには、透かし生成用データの基関数ｕ（ｘ）として上記の境界点で値と傾きがゼロになるものを用いればよい。すなわち、
ｕ（ｘ_ｎ）＝ｕ′（ｘ_ｎ）＝０
ここで、ｘ_ｎは上記振幅の変化するｎ番目の境界点である。
図１１に示すのは、ｘ_ｎ＝ｎ・π（ｎは整数）の場合である。
それ以外は、実施形態１又は２の（透かし生成用データ：基関数生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：総和算出）
実施形態３の場合、基関数ｕ（ｘ）が（透かし生成用データ：基関数生成）の条件を満足すること以外は、実施形態１又は２の（透かし生成用データ：総和算出）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：振幅生成）
実施形態３の場合、基関数ｕ（ｘ）が（透かし生成用データ：基関数生成）の条件を満足すること以外は、実施形態１又は２の（透かし生成用データ：振幅生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ生成）
実施形態１又は２の（透かし生成用データ生成）と同様なので説明を省略する。
（重畳オーディオデータ生成）
実施形態３の場合、基関数ｕ（ｘ）が（透かし生成用データ：基関数生成）の条件を満足すること以外は、実施形態１又は２の（重畳オーディオデータ生成）と同様なので説明を省略する。
（電子透かしの埋め込み過程）
実施形態１又は２の（電子透かしの埋め込み過程）と同様なので説明を省略する。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図１２に示すのは、実施形態３の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ１２０１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ１２０２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、ステップＳ１２０２で取得した透かしデータに基づいて、ステップＳ１２０１で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの所定総和の結果がステップＳ１２０２で取得した透かしデータを表し、透かし生成用データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロである透かし生成用データを生成する（ステップＳ１２０３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ１２０１で取得したオーディオデータと、ステップＳ１２０３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ１２０４）。
＜実施形態３の効果の簡単な説明＞
実施形態３に記載の発明では、透かし生成用データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロなので、振幅が変動しても滑らかに繋がり、高周波ノイズの発生を防止することができる。
また、透かし生成用データの１波長で１ビットが符号化されるので、透かし生成用データが長波長であるにもかかわらず、効率よく多くの透かしデータを埋め込むことができる。
＜＜実施形態４＞＞
＜実施形態４の概念＞
実施形態４に記載の発明は、重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果が透かしデータを表すように、透かし生成用データの振幅を、半周期ごとに適応的に変化させる請求項１から３のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図１３に示すように、実施形態４のオーディオ電子透かし装置１３００は、オーディオデータ取得部１３０１と、透かしデータ取得部１３０２と、透かし生成用データ生成部１３０３と、重畳オーディオデータ生成部１３０４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
実施形態１から３のいずれか一の（構成要件：オーディオデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
実施形態１から３のいずれか一の（構成要件：透かしデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、所定周期ごとの所定総和の結果が透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データの振幅を、半周期ごとに適応的に変化させる。
それ以外は、実施形態１から３のいずれか一の（構成要件：透かし生成用データ生成部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
実施形態１から３のいずれか一の（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）と同様なので説明を省略する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態４について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
実施形態１から３のいずれか一の（オーディオデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かしデータ取得）
実施形態１から３のいずれか一の（透かしデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：基関数生成）
次に、透かし生成用データの生成方法について述べる。透かし生成用データは、基になる関数（以下基関数と呼ぶ）に振幅ａを掛けた関数で表される。一例としてつぎのような関数ｕ（ｔ）を考える。
ｕ（ｔ）＝ｓｉｎ^３（２π・ｆ・ｔ／Ｒ）
＝（３／４）・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ／Ｒ）
−（１／４）・ｓｉｎ（３・２π・ｆ・ｔ／Ｒ）
図１４に示すように、この関数は半周期ごとに関数値と傾きがゼロになる。従って、その半周期ごとに現れる関数値と傾きがゼロになる点の前後で振幅を変化させると滑らかにつながり、高周波ノイズの発生を防止することができる。なお、この関数には周波数がｆ／Ｒの波の他に３ｆ／Ｒの波も含まれるが、後者の振幅は前者の振幅の１／３なのでほとんど聞き取れない。
この関数ｕ（ｔ）の値は透かしデータの埋め込み時に頻繁に使われるので、あらかじめ半周期分を計算し、その関数値のリストをメモリーに格納しておく。
一例として、
ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｒ／ｆ／２−１），
をメモリーに格納しておく。後半の半周期における値
ｕ（Ｒ／ｆ／２），ｕ（Ｒ／ｆ／２＋１），…，ｕ（Ｒ／ｆ−１）
は、前半の半周期における値の符号を反転させたものである。
また、図１５に示すように、第ｉ周期のサンプル点ｔにおける値はつぎの関係式を用いて上記の関数値のリストから求めることができる。
ｕ（ｔ）＝ｕ（ｔ−（ｉ−１）・Ｒ／ｆ）
ｔ＝（ｉ−１）・Ｒ／ｆ，（ｉ−１）・Ｒ／ｆ＋１，…，
（ｉ−１）・Ｒ＋（Ｒ／ｆ／２−１），（ｉ−１）・Ｒ＋Ｒ／ｆ／２，…，
ｉ・Ｒ／ｆ−１
（透かし生成用データ：総和算出）
透かし生成用データの入った重畳オーディオデータのサンプル点ｔにおけるサンプル値をｗ（ｔ）とすると、次の式で表すことができる。
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋ａ（ｔ）・ｕ（ｔ）
このｗ（ｔ）を、透かし生成用データの第ｉ周期の半周期分にわたって足し上げる。このとき、ａ（ｔ）はこの半周期の中では一定の値をとるようにする。この一定値をａ_ｉとすると、
Σｗ（ｔ）＝Σｖ（ｔ）＋ａ_ｉ・Σｕ（ｔ）
となる。ここで、Σは透かし生成用データの第ｉ周期の半周期分の総和を表す。また、以降の説明で
第ｉ周期の前半の半周期：
Ｖ_１ｉ＝Σｖ（ｔ）
Ｕ_１＝Σｕ（ｔ）
ａ_１ｉ＝ａ_ｉ
第ｉ周期の後半の半周期：
Ｖ_２ｉ＝Σｖ（ｔ）
Ｕ_２＝Σｕ（ｔ）
ａ_２ｉ＝ａ_ｉ
とおく。Ｖ_１ｉ、Ｖ_２ｉは一般に周期ｉごとに変化するが、Ｕ_１、Ｕ_２は一定の定数である。（上記の例ではＵ_１＝−Ｕ_２となる。）
この定数Ｕ_１、Ｕ_２もメモリーにあらかじめ格納しておく。
（透かし生成用データ：振幅生成）
次に、この透かし生成用データの半周期ごとの重畳されたオーディオデータの総和の絶対値が一定で符号が透かしデータのビット値を表すようにａ_１ｉ、ａ_２ｉの値を決める。このとき、透かし生成用データの後半周期の重畳されたオーディオデータの総和が前半周期の総和と符号が反対になるようにする。ビット値をｂ（０または１）とし、透かし生成用データの半周期ごとの重畳オーディオデータの総和の絶対値をＳとすると、
第ｉ周期の前半周期：Σｗ（ｔ）＝（−１）^ｂ・Ｓ＝Ｖ_１ｉ＋ａ_１ｉ・Ｕ_１
第ｉ周期の後半周期：Σｗ（ｔ）＝−（−１）^ｂ・Ｓ＝Ｖ_２ｉ＋ａ_２ｉ・Ｕ_２
したがって、
第ｉ周期の前半周期：ａ_１ｉ＝｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_１ｉ｝／Ｕ_１
第ｉ周期の後半周期：ａ_２ｉ＝｛−（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_２ｉ｝／Ｕ_２
となる。なお、この例では１周期で１ビットを表しているので、一般にｂはｉごとに異なる。
（透かし生成用データ生成）
透かし生成用データを表す関数は、透かし生成用データの基関数ｕ（ｔ）に振幅ａ_１ｉ、ａ_２ｉをかけたもの、すなわち、
第ｉ周期の前半周期：｛｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_１ｉ｝／Ｕ_１｝・ｕ（ｔ）
第ｉ周期の後半周期：｛｛−（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_２ｉ｝／Ｕ_２｝・ｕ（ｔ）
となる。
図１６に示すのは、透かしデータの文字「Ｃ」に対応する生成用データの波形パターンの概略図である。なお、この図では透かし生成用データの符号はビット値に対応しているが、一般にはＶ_１ｉ、Ｖ_２ｉの大きさによって反転することもあり得る。ビット値に対応しているのは透かし生成用データの符号ではなく、重畳されたオーディオデータの総和の符号である。
（重畳オーディオデータ生成）
以上より、透かし生成用データと合成されたオーディオデータｗ（ｔ）は次式のようになる。
第ｉ周期の前半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_１ｉ｝／Ｕ_１｝・ｕ（ｔ）
第ｉ周期の後半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛−（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_２ｉ｝／Ｕ_２｝・ｕ（ｔ）
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図１７に示すのは、実施形態４の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ１７０１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ１７０２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果がステップＳ１７０２で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データの振幅を、半周期ごとに適応的に変化させる（ステップＳ１７０３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ１７０１で取得したオーディオデータと、ステップＳ１７０３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ１７０４）。
＜実施形態４の効果の簡単な説明＞
実施形態４に記載の発明では、重畳オーディオデータの所定周期ごとの総和の符号が毎回反転するのでＤＣオフセットが残るのを防止できる。
＜＜実施形態５＞＞
＜実施形態５の概念＞
実施形態５に記載の発明は、重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果が、透かし生成用データの半周期ごとの前記重畳オーディオデータの総和の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図１８に示すように、実施形態５のオーディオ電子透かし装置１８００は、オーディオデータ取得部１８０１と、透かしデータ取得部１８０２と、透かし生成用データ生成部１８０３と、重畳オーディオデータ生成部１８０４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
実施形態４の（構成要件：オーディオデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
実施形態４の（構成要件：透かしデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果が透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データを生成する。
ここで「所定周期ごとの所定総和の結果」とは、透かし生成用データの半周期ごとの重畳オーディオデータの総和の符号のことをいう。
それ以外は、実施形態４の（構成要件：透かし生成用データ生成部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
実施形態４の（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）と同様なので説明を省略する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態５について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
実施形態４の（オーディオデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かしデータ取得）
実施形態４の（透かしデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：基関数生成）
実施形態４の（透かし生成用データ：基関数生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：総和算出）
実施形態４の（透かし生成用データ：総和算出）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：振幅生成）
実施形態４の（透かし生成用データ：振幅生成）の説明において、
第ｉ周期の前半周期：Σｗ（ｔ）＝（−１）^ｂ・Ｓ
第ｉ周期の後半周期：Σｗ（ｔ）＝−（−１）^ｂ・Ｓ
となっているので、透かし生成用データの半周期おきに（前半周期ごとあるいは後半周期ごとに）重畳オーディオデータの総和を求めれば、その符号で透かしデータの各ビットの０／１を判定できる。したがって、実施形態４に記載されているのと同様な方法で振幅を生成すればよい。
（透かし生成用データ生成）
実施形態４の（透かし生成用データ生成）と同様なので説明を省略する。
（重畳オーディオデータ生成）
実施形態４の（重畳オーディオデータ生成）と同様なので説明を省略する。
（電子透かしの埋め込み過程）
次に、オーディオデータに電子透かしを埋め込む過程を、図１９を参照しながら説明する。まず、透かし生成用データの半周期分のオーディオデータがＡ０１に入り、そこで上式の総和が計算されてＡ０３に出力される。一方、透かしデータはＡ０２に入り、そこでビット値に応じて透かし生成用データの半周期ごとに上式の（−１）^ｂまたは−（−１）^ｂの符号がＡ０３に出力される。つまり、前半の半周期ではビット値が０のときは「正」、１のときは「負」が出力され、後半の半周期ではビット値が０のときは「負」、１のときは「正」が出力される。Ａ０３ではこれら２つの値を使って上式に従って透かし生成用データを生成し、その透かし生成用データのデータをＡ０４に出力する。Ａ０４ではこの透かし生成用データのデータと元のオーディオデータとを重畳することにより透かしデータの入った重畳オーディオデータを生成し、出力する。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図２０に示すのは、実施形態５の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ２００１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ２００２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、重畳オーディオデータの、透かし生成用データ半周期ごとの総和の符号が、ステップＳ２００２で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データを生成する（ステップＳ２００３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ２００１で取得したオーディオデータと、ステップＳ２００３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ２００４）。
＜実施形態５の効果の簡単な説明＞
実施形態５に記載の発明では、透かし生成用データの半周期にわたる重畳オーディオデータの総和の符号が透かしデータの各ビットの０／１を表すので、透かしデータの検出／復号が容易である。また、その総和の絶対値が常にゼロと異なる一定の値を持つのでオーディオデータの変形に対して耐久性のある電子透かしを実現できる。
＜＜実施形態６＞＞
＜実施形態６の概念＞
実施形態６に記載の発明は、所定周期ごとの所定総和の結果は、透かし生成用データの前半周期と後半周期の重畳オーディオデータの総和の差分の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置に関する。
＜構成要件の明示＞
図２１に示すように、実施形態６のオーディオ電子透かし装置２１００は、オーディオデータ取得部２１０１と、透かしデータ取得部２１０２と、透かし生成用データ生成部２１０３と、重畳オーディオデータ生成部２１０４と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：オーディオデータ取得部）
実施形態４の（構成要件：オーディオデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かしデータ取得部）
実施形態４の（構成要件：透かしデータ取得部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：透かし生成用データ生成部）
透かし生成用データ生成部は、重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果が透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データを、半周期ごとに振幅を適応的に変化させる。
ここで「所定周期ごとの所定総和の結果」とは、透かし生成用データの前半周期と後半周期の重畳オーディオデータの総和の差の符号のことをいう。
それ以外は、実施形態４の（構成要件：透かし生成用データ生成部）と同様なので説明を省略する。
（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）
実施形態４の（構成要件：重畳オーディオデータ生成部）と同様なので説明を省略する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態６について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（オーディオデータ取得）
実施形態４の（オーディオデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かしデータ取得）
実施形態４の（透かしデータ取得）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：基関数生成）
実施形態４の（透かし生成用データ：基関数生成）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：総和算出）
実施形態４の（透かし生成用データ：総和算出）と同様なので説明を省略する。
（透かし生成用データ：振幅生成）
実施形態４の（透かし生成用データ：振幅生成）の説明において、
第ｉ周期の前半周期：Σｗ（ｔ）＝（−１）^ｂ・Ｓ
第ｉ周期の後半周期：Σｗ（ｔ）＝−（−１）^ｂ・Ｓ
となっているので、透かし生成用データの前半の半周期の時間にわたる重畳オーディオデータの総和と後半の半周期の時間にわたる総和の差は
（−１）^ｂ・２Ｓ
となり、この符号で透かしデータの各ビットの０／１を判定できる。したがって、実施形態４に記載されているのと同様な方法で振幅を生成すれよい。
（透かし生成用データ生成）
実施形態４の（透かし生成用データ生成）と同様なので説明を省略する。
（重畳オーディオデータ生成）
実施形態４の（重畳オーディオデータ生成）と同様なので説明を省略する。
（電子透かしの埋め込み過程）
実施形態５の（電子透かしの埋め込み過程）と同様なので説明を省略する。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図２２に示すのは、実施形態６の処理の流れである。
まず、オーディオデータ取得部は、オーディオデータを取得する（ステップＳ２２０１）。
次に、透かしデータ取得部は、透かしデータを取得する（ステップＳ２２０２）。
次に、透かし生成用データ生成部は、重畳オーディオデータの、透かし生成用データ前半周期分と後半周期分の総和の差分の符号が、ステップＳ２２０２で取得した透かしデータを表すように、透かし生成用データを生成する（ステップＳ２２０３）。
次に、重畳オーディオデータ生成部は、ステップＳ２２０１で取得したオーディオデータと、ステップＳ２２０３で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する（ステップＳ２２０４）。
＜実施形態６の効果の簡単な説明＞
実施形態６に記載の発明では、透かしの入った重畳オーディオデータの所定の前半周期分と後半周期分の総和の差の符号で透かしデータの各ビットの０／１を表現しているので、ＤＣオフセットがかかっても判定に影響しないロバストな電子透かしを実現できる。
＜＜実施形態７＞＞
＜実施形態７の概念＞
実施形態７に記載の発明は、取得した重畳オーディオデータの、透かし生成用データの所定周期分ごとの所定総和の結果を算出し、その結果に基づいて透かしデータを復号するオーディオ電子透かし復号装置に関する。
＜構成の説明＞
＜構成要件の明示＞
図２３に示すように、実施形態７のオーディオ電子透かし復号装置２３００は、重畳オーディオデータ取得部２３０１と、総和算出部２３０２と、透かしデータ復号部２３０３と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：重畳オーディオデータ取得部）
重畳オーディオデータ取得部は、重畳オーディオデータを取得する。
（構成要件：総和算出部）
総和算出部は、重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果を算出する。
ここで「所定周期ごとの所定総和の結果」とは、重畳オーディオデータの、透かし生成用データの所定周期ごとの所定総和の結果をいう。「所定周期」には、半周期、１周期、１．５周期、２周期、２．５周期、３周期、・・・などが該当する。「所定総和」には、半周期の総和、１周期の総和などが該当する。「所定総和の結果」には、半周期、１周期にわたる総和、総和の符号、および総和の差の符号などが該当する。
（構成要件：透かしデータ復号部）
透かしデータ復号部は、総和算出部で算出された所定総和の結果に基づいて透かしデータを復号する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態７について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（重畳オーディオデータ取得）
実施形態７の重畳オーディオデータ取得は、一例として、実施形態１で生成された重畳オーディオデータｗ（ｔ）を取得するものとすると、
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_ｉ｝・ｕ（ｔ）／Ｕ
となる。記号の意味は実施形態１と同様であるとする（以下同じ）。
（総和算出）
実施形態１で説明したように、第ｉ周期の１周期分にわたる重畳オーディオデータの総和は、
Σｗ（ｔ）＝（−１）^ｂ・Ｓ
＝＋Ｓ （ｂ＝０）
＝−Ｓ （ｂ＝１）
となる。
（透かしデータ復号）
上式のように透かしデータの各ビット値の違いは重畳オーディオデータの総和の符号の違いとなって現れているので、１周期分の総和を求め、その符号で透かしデータの各ビットの０／１を判定し、復号することが出来る。
（透かしデータ検出過程）
この透かしデータ検出過程をブロック図で表したものを図２４に示す。図中で透かしデータの入った重畳オーディオデータの各サンプル値が透かし生成用データ１周期分ずつＢ０１に入り、そこで１周期分の総和が計算され、その符号がＢ０２に出力される。Ｂ０２ではその符号に応じて０または１が選択され、透かしデータとして出力される。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図２５に示すのは、実施形態７の処理の流れである。
まず、重畳オーディオデータ取得部は、透かし生成用データとオーディオデータの重畳オーディオデータを取得する（ステップＳ２５０１）。
次に、総和算出部は、ステップＳ２５０１で取得した重畳オーディオデータの、透かし生成用データの所定周期分ごとの所定総和の結果を算出する（ステップＳ２５０２）。
次に、透かしデータ復号部は、ステップＳ２５０２で算出された所定総和の結果に基づいて透かしデータのビット値を判定し、復号する（ステップＳ２５０３）。
＜実施形態７の効果の簡単な説明＞
実施形態７に記載の発明では、透かし生成用データの所定周期分の重畳オーディオデータの所定総和の結果で透かしデータの各ビットの０／１を判定できるため、透かしデータの検出／復号が容易である。また、上記所定総和の結果はオーディオデータの変形に対して影響を受けにくいのでロバストな電子透かしを実現できる。
＜＜実施形態８＞＞
＜実施形態８の概念＞
実施形態８に記載の発明は、透かし生成用データの半周期の時間にわたって重畳オーディオデータを総和した値の符号に基づいて透かしデータを復号する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置に関する。
＜構成の説明＞
＜構成要件の明示＞
図２６に示すように、実施形態８のオーディオ電子透かし復号装置２６００は、重畳オーディオデータ取得部２６０１と、総和算出部２６０２と、透かしデータ復号部２６０３と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：重畳オーディオデータ取得部）
重畳オーディオデータ取得部は、重畳オーディオデータを取得する。
（構成要件：総和算出部）
総和算出部は、透かし生成用データの半周期の時間にわたって総和した値の符号を算出する。
（構成要件：透かしデータ復号部）
透かしデータ復号部は、総和算出部で算出された総和の符号に基づいて透かしデータを復号する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態８について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（重畳オーディオデータ取得）
実施形態８の重畳オーディオデータ取得は、一例として、実施形態５で生成された重畳オーディオデータｗ（ｔ）を取得するものとすると、
第ｉ周期の前半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_１ｉ｝／Ｕ_１｝・ｕ（ｔ）
第ｉ周期の後半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛−（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_２ｉ｝／Ｕ_２｝・ｕ（ｔ）
となる。記号の意味は実施形態５と同様であるとする（以下同じ）。
（総和算出）
実施形態５で説明したように、第ｉ期の前半周期、後半周期にわたる重畳オーディオデータの総和は、
第ｉ周期の前半周期：Σｗ（ｔ）＝Ｖ_１ｉ＋ａ_１ｉ・Ｕ_１
＝＋Ｓ （ｂ＝０）
＝−Ｓ （ｂ＝１）
第ｉ周期の後半周期：Σｗ（ｔ）＝Ｖ_２ｉ＋ａ_２ｉ・Ｕ_２
＝−Ｓ （ｂ＝０）
＝＋Ｓ （ｂ＝１）
となる。
（透かしデータ復号）
上式のように透かしデータの各ビット値の違いは重畳オーディオデータの総和の符号の違いとなって現れているので、前半周期ごと、あるいは後半周期ごとに総和を求め、その符号で透かしデータの各ビットの０／１を判定し、復号することができる。
（透かしデータ検出過程）
この透かしデータ検出過程をブロック図で表したものを図２７に示す。図中で透かしデータの入った重畳オーディオデータの各サンプル値が透かし生成用データ半周期分ずつ（前半周期ごと、あるいは後半周期ごとに）Ｂ０１に入り、そこで半周期分の総和が計算され、その符号がＢ０２に出力される。Ｂ０２ではその符号に応じて０または１が選択され、透かしデータとして出力される。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図２８に示すのは、実施形態８の処理の流れである。
まず、重畳オーディオデータ取得部は、透かし生成用データとオーディオデータの重畳オーディオデータを取得する（ステップＳ２８０１）。
次に、総和算出部は、ステップＳ２８０１で取得した重畳オーディオデータを、透かし生成用データの半周期の時間にわたって（前半周期ごとあるいは後半周期ごとに）総和した値の符号を算出する（ステップＳ２８０２）。
次に、透かしデータ復号部は、ステップＳ２８０２で算出された総和の符号からビット値を判定し、復号する（ステップＳ２８０３）。
＜実施形態８の効果の簡単な説明＞
実施形態８に記載の発明では、透かし生成用データの半周期の時間にわたる重畳オーディオデータの総和の符号のみで透かしデータの各ビットの０／１を判定できるため、透かしデータの検出／復号が容易である。また、上記所定総和の絶対値は常にゼロと異なる一定の値をとるので、オーディオデータの変形に対して耐久性のある頑丈電子透かしを実現できる。
＜＜実施形態９＞＞
＜実施形態９の概念＞
実施形態９に記載の発明は、重畳オーディオデータの、透かし生成用データ前半周期の時間にわたる総和と後半周期の時間にわたる総和の差の符号に基づいて透かしデータを復号する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置に関する。
＜構成の説明＞
＜構成要件の明示＞
図２９に示すように、実施形態９のオーディオ電子透かし復号装置２９００は、重畳オーディオデータ取得部２９０１と、総和算出部２９０２と、透かしデータ復号部２９０３と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：重畳オーディオデータ取得部）
重畳オーディオデータ取得部は、重畳オーディオデータを取得する。
（構成要件：総和算出部）
総和算出部は、重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの、透かし生成用データ前半周期の時間にわたる総和と後半周期の時間にわたる総和の差の符号を算出する。
（構成要件：透かしデータ復号部）
透かしデータ復号部は、上記総和算出部で算出された総和の差の符号に基づいて透かしデータを復号する。
＜具体例に基づく説明＞
以下、本発明の実施形態９について、具体的な例を使って詳細に説明する。
（重畳オーディオデータ取得）
実施形態９の重畳オーディオデータ取得は、一例として、実施形態６で生成された重畳オーディオデータｗ（ｔ）を取得するものとすると、
第ｉ周期の前半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_１ｉ｝／Ｕ_１｝・ｕ（ｔ）
第ｉ周期の後半周期：
ｗ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋｛｛−（−１）^ｂ・Ｓ−Ｖ_２ｉ｝／Ｕ_２｝・ｕ（ｔ）
となる。記号の意味は実施形態６と同様であるとする（以下同じ）。
（総和算出）
実施形態６で説明したように、第ｉ周期の前半周期、後半周期にわたる重畳オーディオデータの総和は、
第ｉ周期の前半周期：Σｗ（ｔ）＝＋Ｓ （ｂ＝０）
＝−Ｓ （ｂ＝１）
第ｉ周期の後半周期：Σｗ（ｔ）＝−Ｓ （ｂ＝０）
＝＋Ｓ （ｂ＝１）
となる。
（透かしデータ復号）
実施形態８で説明したように、透かしデータの各ビット値の違いは上式の符号の違いとなって現れている。
前半周期分の総和から後半周期分の総和を引くと
＋２Ｓ （ｂ＝０）
−２Ｓ （ｂ＝１）
となるので、この符号でもビット値を判定できる。このようにするとＤＣオフセットがキャンセルされる。実施形態９ではこのようにしてＤＣオフセットの影響を受けないようにしている。
（透かしデータ検出過程）
この透かしデータ検出過程をブロック図で表したものを図３０に示す。図中で透かしデータの入った重畳オーディオデータが透かし生成用データ半周期分ずつＢ０１入り、そこで前半周期の総和と後半周期の総和の差分が計算され、その符号がＢ０２に出力される。Ｂ０２ではその符号に応じて０または１が選択され、透かしデータとして出力される。
（その他）
実施形態１の（その他）と同様なので説明を省略する。
＜処理の流れ＞
図３１に示すのは、実施形態９の処理の流れである。
まず、重畳オーディオデータ取得部は、透かし生成用データとオーディオデータの重畳オーディオデータを取得する（ステップＳ３１０１）。
次に、総和算出部は、ステップＳ３１０１で取得した重畳オーディオデータの、透かし生成用データ前半周期の時間にわたる総和と後半周期の時間にわたる総和の差の符号を算出する（ステップＳ３１０２）。
次に、透かしデータ復号部は、ステップＳ３１０２で算出された値の符号が透かしデータのビット値を表すように透かしデータを復号する（ステップＳ３１０３）。
＜実施形態９の効果の簡単な説明＞
実施形態９に記載の発明では、重畳オーディオデータの、透かし生成用データ前半周期の時間にわたる総和と後半周期の時間にわたる総和の差の符号で透かしデータの各ビットの０／１を判定しているため、ＤＣオフセットがかかってもキャンセルされ、歪に対してより耐久性のある電子透かしを実現できる。

本発明によると、人間の耳では聞き取れない低周波数の音を透かし生成用データとして用いているので、元のオーディオデータの音質を劣化させることなく透かし生成用データの振幅を任意に大きくすることができ、透かし強度を上げることができる。
また、透かし生成用データの１波長で１ビットが符号化されるので、透かし生成用データが長波長であるにもかかわらず、効率よく多くの透かしデータを埋め込むことができる。
また、透かし生成用データそのものではなく、それと元のオーディオデータと重畳して出来る重畳オーディオデータの所定周期ごとの所定総和の結果の符号が透かしデータのビット値に対応しているので、容易に透かしデータを検出／復号することができる。
また、この透かしデータの埋め込み過程は可逆であり、透かしデータの埋め込み時に使用された透かし生成用データの振幅の時系列データがあれば完全に元に戻すことができる。さらに、ある人が透かしデータを埋め込んだあと、別の人が別の透かしデータを埋め込んでも、それぞれの過程で使用された透かし生成用データの振幅の時系列データがあれば、それぞれの透かしデータを取り出し、且つ、元のオーディオデータに戻すことができる。このように、何重にでも埋め込むことができるので、例えば著作権者が著作権情報を埋め込んだ後、その著作権を保護した状態でコンテンツ配信業者が不正な二次配信を防止する目的で独自のＩＤを埋め込むといったようなことも可能となる。
また、逆にその半周期ごとの透かしデータの振幅の時系列データがないと元のオーディオデータを復元することは原理的に不可能なので、最初に透かしデータを埋め込んだときの上記時系列データをもっている者以外は元のオーディオデータを復元できず、このことを利用して改ざんに対し抑止力のあるシステムを構築することも可能である。

Claims (18)

1. 音声記録媒体に透かしデータを記録するためのオーディオ電子透かし装置であって、
   オーディオデータを取得するオーディオデータ取得部と、
   透かしデータを取得する透かしデータ取得部と、
   前記オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの重畳オーディオデータの所定総和の結果が前記透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表す透かし生成用データを生成する透かし生成用データ生成部と、
   前記オーディオデータ取得部で取得したオーディオデータと、前記透かし生成用データ生成部で生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する重畳オーディオデータ生成部と、
   を有するオーディオ電子透かし装置。
2. 前記透かし生成用データ生成部は、人間の耳で聞きとれない低周波の透かし生成用データを生成する請求項１に記載のオーディオ電子透かし装置。
3. 前記透かし生成用データ生成部は、それによって生成される透かし生成用データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロである前記透かし生成用データを生成する請求項１又は２に記載のオーディオ電子透かし装置。
4. 前記透かし生成用データ生成部は、前記所定周期ごとの前記所定総和の結果が前記透かしデータ取得部で取得した透かしデータを表すように、前記透かし生成用データの表す関数の振幅を半周期ごとに適応的に変化させる請求項１から３のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置。
5. 前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの半周期ごとの前記重畳オーディオデータの総和の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置。
6. 前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの前半周期と後半周期に対応する前記重畳オーディオデータの総和の差分の符号である請求項１から４のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし装置。
7. 音声記録媒体に記録された透かしデータを復号するためのオーディオ電子透かし復号装置であって、
   重畳オーディオデータを取得する重畳オーディオデータ取得部と、
   重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの前記所定周期ごとの所定総和の結果を算出する総和算出部と、
   前記総和算出部で算出された前記所定総和の結果に基づいて前記透かしデータを復号する透かしデータ復号部と、
   を有するオーディオ電子透かし復号装置。
8. 前記総和算出部は、前記重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの半周期の時間にわたる総和の符号を算出する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置。
9. 前記総和算出部は、前記重畳オーディオデータ取得部で取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの１周期の前半の半周期の時間にわたる総和と後半の半周期の時間にわたる総和の差の符号を算出する請求項７に記載のオーディオ電子透かし復号装置。
10. 音声記録媒体に透かしデータを記録するためのオーディオ電子透かし記録方法であって、
    オーディオデータを取得するオーディオデータ取得ステップと、
    透かしデータを取得する透かしデータ取得ステップと、
    前記オーディオデータ取得ステップで取得したオーディオデータと重畳して重畳オーディオデータとすることで所定周期ごとの重畳オーディオデータの所定総和の結果が前記透かしデータ取得ステップで取得した透かしデータを表す透かし生成用データを生成する透かし生成用データ生成ステップと、
    前記オーディオデータ取得ステップで取得したオーディオデータと、前記透かし生成用データ生成ステップで生成した透かし生成用データとを重畳して重畳オーディオデータを生成する重畳オーディオデータ生成ステップと、
    を有するオーディオ電子透かし記録方法。
11. 前記透かし生成用データ生成ステップは、人間の耳で聞きとれない低周波の透かし生成用データを生成する請求項１０に記載のオーディオ電子透かし記録方法。
12. 前記透かし生成用データ生成ステップは、それによって生成される透かし生成用データの表す関数の振幅の変化する境界における値と傾きが常にゼロである前記透かし生成用データを生成する請求項１０又は１１に記載のオーディオ電子透かし記録方法。
13. 前記透かし生成用データ生成ステップは、前記所定周期ごとの前記所定総和の結果が前記透かしデータ取得ステップで取得した透かしデータを表すように、前記透かし生成用データの表す関数の振幅を半周期ごとに適応的に変化させる請求項１０から１２のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし記録方法。
14. 前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの半周期ごとの前記重畳オーディオデータの総和の符号である請求項１０から１３のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし記録方法。
15. 前記所定周期ごとの前記所定総和の結果は、前記透かし生成用データの前半周期と後半周期に対応する前記重畳オーディオデータの総和の差分の符号である請求項１０から１３のいずれか一に記載のオーディオ電子透かし記録方法。
16. 音声記録媒体に記録された透かしデータを復号するためのオーディオ電子透かし復号方法であって、
    重畳オーディオデータを取得する重畳オーディオデータ取得ステップと、
    重畳オーディオデータ取得ステップで取得した重畳オーディオデータの前記所定周期ごとの所定総和の結果を算出する総和算出ステップと、
    前記総和算出ステップで算出された所定総和の結果に基づいて前記透かしデータを復号する透かしデータ復号ステップと、
    を有するオーディオ電子透かし復号方法。
17. 前記総和算出ステップは、前記重畳オーディオデータ取得ステップで取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの半周期の時間にわたる総和の符号を算出する請求項１６に記載のオーディオ電子透かし復号方法。
18. 前記総和算出ステップは、前記重畳オーディオデータ取得ステップで取得した重畳オーディオデータの、前記透かし生成用データの１周期の前半の半周期の時間にわたる総和と後半の半周期の時間にわたる総和の差の符号を算出する請求項１６に記載のオーディオ電子透かし復号方法。

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