| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| 音楽データへのPN系列を用いてエコー拡散する電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 音楽データへの電子透かし埋め込み方法として、エコーハイディングがあるが、攻撃者にとって検出が容易である欠点がある。この欠点を改善するために、±１から構成される乱数系列であるPN系列を用いてエコーを時間軸で拡散させて情報を埋め込む方法を提案する。 |
| 図に従来のエコーハイディングによるエコーカーネルと、提案するPN系列を用いたエコー拡散カーネルを示す。エコーはPN系列によりインパルス応答領域で時間的に拡散される。また、使用されたPN系列は、著作権などの情報が埋め込まれた音楽からその情報を検出するための秘密鍵になる。提案したカーネルは、次式によるPN系列を用いて構成される。 |
| p(n) = α PN(n) |
| ここで、α(0＜α＜1)は、PN系列の振幅を調整する利得であり、PN(n)は、振幅が±１のオリジナルPN系列である。図中のδはエコーカーネルと同様に、埋め込まれるビットデータが"0"なのか"1"なのかを決める時間遅延であり、ｇはエコーの利得を、ＬはPN(n)の長さである。エコーは、ｇ＝αＬの関係を保つように拡散される。 |
| 提案手法で埋め込まれたデータについて、エコーハイディングの検出方法であるautocepstrum（ケプストラム分析結果の自己相関）では検出が困難である。なぜなら、エコー成分がPN系列によって時間軸で拡散されたため、δが決定できなくなるからである。別図に提案手法の検出過程のブロック図を示す。ケプストラム分析により、受信信号r(n)はcr(n)になる。検出信号は、cr(n)と埋め込み過程で使用した元のPN系列との相互相関をとることによって得られるd(n)のピーク位置を調べることによって検出される。 |
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| 【図】 |
| 図 PN系列を用いたエコー拡散カーネル |
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| 出典：「PN系列を用いたエコー拡散透かし手法の提案」、「日本音響学会2002年春期研究発表会講演論文集-I-」、（2002年３月18日）、高秉燮、西村竜一、鈴木陽一著、（社）日本音響学会、536頁 図１ PN系列を用いたエコー拡散カーネル |
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| 図 提案手法の検出過程のブロック図 |
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| 出典：「PN系列を用いたエコー拡散透かし手法の提案」、「日本音響学会2002年春期研究発表会講演論文集-I-」、（2002年３月18日）、高秉燮、西村竜一、鈴木陽一著、（社）日本音響学会、536頁 図２ 提案手法の検出過程のブロック図 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「PN系列を用いたエコー拡散透かし手法の提案」、（2002年３月18日）、高秉燮、西村竜一、鈴木陽一著、（社）日本音響学会、535頁〜536頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| 音声データを拡散後離散コサイン変換係数を制御する電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 音声データをスペクトル拡散し、変形離散コサイン変換(MDCT)を行った後、特定周波数に注目し電子透かしを埋め込む方法を提案する。 |
| 透かしの埋め込み方法を次に説明する。まず、電子透かしの秘匿性を確実にするためスペクトル拡散の直接拡散方式を用いる。直接スペクトル拡散法には、疑似乱数(PN:Pseudo-random Numbers)系列が必要となるので、このPN系列の生成鍵をもって電子透かしの固有の秘密鍵とする。サンプリング時刻tにおける音声信号をs(t)、±１からなるPN系列をg(t)とすると、拡散信号x(t)は |
| x(t) = s(t)・g(t) |
| である。この広帯域に拡散された音声信号x(t)を変形離散コサイン変換する。i番目のフレームにおけるMDCT係数をXi(k)とする。ここで、透かしビットbiを埋め込むために埋め込み用の周波数鍵kfおよびスケール鍵kdを導入する。まず、Xi(kf)をkdで量子化し少数以下を切り捨てて整数値eiを求める。このとき、eiが奇数でかつbiが０、またはeiが偶数でかつbiが１ならば、少数以下を切り上げて整数値eiとする。この修正されたeiを用いて透かし情報を含むフレーム周波数データ |
| X'(kf) = ei・kd |
| を求める。逆MDCT変換してx'(t)を求め、 |
| x'(t)・g(t) = s'(t)・g(t)・g(t) = s'(t) |
| より、埋め込み済みの出力波形が得られる。 |
| 透かしビットの抽出は次のように行う。透かしを含む音声信号s'(t)を埋め込みに用いたPN系列g(t)により拡散してx'(t)を求める。次に、各フレームからそのMDCT係数X'(kf)を抽出し、kdを用いて量子化する。 |
| e'i = Round(X'i(kf)/kd) |
| ただし、Roundは、四捨五入法による整数値である。ここで、e'iが偶数か奇数かを調べ、偶数の場合は０、奇数の場合は１として透かしビットを復元する。 |
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| 【図】 |
| 図 透かしの埋め込み処理 |
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| 出典：「スペクトル拡散と変形離散コサイン変換による高品質デジタル音声のための電子透かし法」、「情報処理学会論文誌 第39巻 第９号」、（1998年９月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、2632頁 図１ 透かしの埋め込み処理 |
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| 図 埋め込み規則 |
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| 出典：「スペクトル拡散と変形離散コサイン変換による高品質デジタル音声のための電子透かし法」、「情報処理学会論文誌 第39巻 第９号」、（1998年９月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、2633頁 図３ 埋め込み規則 |
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| 図 透かしの抽出処理 |
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| 出典：「スペクトル拡散と変形離散コサイン変換による高品質デジタル音声のための電子透かし法」、「情報処理学会論文誌 第39巻 第９号」、（1998年９月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、2634頁 図５ 透かしの抽出処理 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「スペクトル拡散と変形離散コサイン変換による高品質デジタル音声のための電子透かし法」、（1998年９月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、2631頁〜2637頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| 音楽ソフトへの周波数ホッピングを用いた電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| スペクトル拡散の一方式である周波数ホッピングを用いて、高品質なデジタル音楽ソフトに電子透かしを埋め込む手法を提案する。 |
| 埋め込み方法を次に説明する。サンプリング時刻tにおける音楽ソフトから抽出された音声信号をs(t)としたとき、i番目の音声フレームSiを変形離散コサイン変換(MDCT)し、Ｍ個のMDCT係数Xi(k)を得る。そして、鍵aを用いて暗号化した著作権データからビット列riを各MDCTフレーム毎に抽出し、 |
| pi = ri mod (M-2) + 1 |
| のように周波数ホッピングパターン P={pi|i=1,2,...}を定める。これは、埋め込み処理を隣接する成分の強さの平均値 |
| yi = ( |Xi(pi-1)| + |Xi(pi+1)| ) / 2 |
| で適応化するための準備である。ここで図のように透かしの強度を制御する値bを導入し |
| |X'i(pi)| = |Xi(pi)|, if |Xi(pi)| > yi+b |
| |X'i(pi)| = yi + b , if |Xi(pi)| <= yi+b |
| とする。更に、オリジナルのXi(pi)と同じ正負符号のX'i(pi)に置き換えることでMDCT係数上での埋め込み処理を完了する。このMDCT係数X'i(k)を逆変換すれば、透かしが埋め込まれた状態の音声フレームS'iを生成できる。 |
| 透かしの検出は、次の手順で行う。まず、音楽データから抽出した標本値S'iをMDCT係数X'i(k)へ変換する。次に、埋め込みに用いた周波数ホッピングパターンによって定まる周波数成分の強さ|X'i(pi)|と隣接成分X'i(pi-1), X'i(pi+1)から平均値yiを求め、次式で透かし出力diを決定する。 |
| di = 1, |X'i(pi)| >= yi |
| di = 0, |X'i(pi)| < yi |
| この操作を全ての音声フレームSiについて実行し、di=1の分布を調べる。埋め込みを施した周波数成分X'i(pi)を全て特定できたならば、常に|X'i(pi)|>=yiの関係が成立し、di=1の出現率1.0を得られる。 |
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| 【図】 |
| 図 透かしの埋め込み処理の流れ |
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| 出典：「周波数ホッピング方式によるデジタル音楽への電子透かし法の提案」、「電子情報通信学会技術研究報告 第100巻 第213号」、（2000年７月18日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）電子情報通信学会発行、34頁 図１ 透かしの埋め込み処理の流れ |
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| 図 埋め込み規則 |
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| 出典：「周波数ホッピング方式によるデジタル音楽への電子透かし法の提案」、「電子情報通信学会技術研究報告 第100巻 第213号」、（2000年７月18日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）電子情報通信学会発行、35頁 図３ 埋め込み規則 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「周波数ホッピング方式によるデジタル音楽への電子透かし法の提案」、（2000年７月18日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）電子情報通信学会発行、33頁〜40頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| オーディオ信号へのバンドエリミネーションによる電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| オーディオ信号を周波数領域に変換した後に、狭帯域のバンド（周波数帯）を削除しても人間が聞き分けることができない特性を利用したバンドエリミネーションにより、データを埋め込む方法を提案する。 |
| 処理を行う前に、埋め込むデータに対応する中心周波数と帯域幅の表を用意する。 |
| データ埋め込みの手順を次に示す。原オーディオ信号にMDCT(Modified Discrete Cosine Transform:変形コサイン変換)を施す。中心周波数と帯域幅と埋め込みデータの対応表に合わせて、埋め込みデータから中心周波数と帯域幅データを得る。図に示す特性のバンドエリミネーションを施す。IMDCT(Inverse Modified Discrete Cosine Transform:逆変形コサイン変換)を施し、データが埋め込まれたオーディオ信号を得る。また、抽出時の誤りを減少させるため、連続した８フレームに同じデータを埋め込む。 |
| データ抽出の手順を次に示す。抽出時は連続した８フレームから抽出したデータより、多数決で決定したものを抽出データとする。まず、オーディオ信号をMDCTする。パワーがスレッショルド以下で連続する部分を探す。検出部分が埋め込みデータの対応表の中心周波数と帯域幅の組み合わせに誤差以内で一致するかを検査する。一致した場合、抽出データを得て終了する。 |
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| 【図】 |
| 図 通常の場合の遮断特性 |
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| 出典：「バンドエリミネーションを用いたオーディオ信号へのデータハイディング」、「電子情報通信学会論文誌 第J83-D-II巻 第11号」、（2000年11月25日）、池田幹男、豊島亮蔵、武田一哉、板倉文忠著、（社）電子情報通信学会発行、2354頁 図５ 通常の場合の遮断特性 |
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| 図 中心周波数を430Hz間隔に設定し、帯域幅を549Hzに固定した場合の埋め込みデータと中心周波数および帯域幅の対応 |
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| 出典：「バンドエリミネーションを用いたオーディオ信号へのデータハイディング」、「電子情報通信学会論文誌 第J83-D-II巻 第11号」、（2000年11月25日）、池田幹男、豊島亮蔵、武田一哉、板倉文忠著、（社）電子情報通信学会発行、2356頁 表３ 中心周波数を430Hz間隔に設定し、帯域幅を549Hzに固定した場合の埋め込みデータと中心周波数および帯域幅の対応 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「バンドエリミネーションを用いたオーディオ信号へのデータハイディング」、（2000年11月25日）、池田幹男、豊島亮蔵、武田一哉、板倉文忠著、（社）電子情報通信学会発行、2350頁〜2359頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| ディジタル音楽への除去可能な電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| デジタル音楽ソフトの可聴帯域に除去可能な音声透かしを埋め込み、可聴透かし除去と同時に秘匿透かしを埋め込む手法を提案する。これは、オンラインで試聴用ソフトを提供し、その購入者には鍵を用いて透かし信号を除去するとともに、秘かに購入者IDを埋め込むことを想定している。また、本手法はMP3(MPEG1 Layer3)圧縮に対して耐性がある。 |
| 透かし音声の埋め込み方法を次に示す。音楽データＳをＭ個ずつまとめて１フレームとする。i番目のフレームの変形コサイン変換(MDCT)係数をSi(k)とする。また、著作権を明示する透かし音声データＡの、i番目のフレームのMDCT係数Ai(k)を求める。このとき、音楽への透かし埋め込みは、 |
| S'i(k) = α・Si(k) + (1−α)・Ai(k) |
| によって施される。この式は、音楽ソフトと音波との透かし音声の周波数帯域での合成に相当し、制御計数αを用いて、音楽と音声透かしの周波数成分比の和を１とし、再生波形値のオーバフローや周波数スペクトルの異常な歪みを防ぐ工夫をした。 |
| 透かし音声除去鍵の作成法を次に示す。まず、音声として不可聴な透かしデータＷを準備する。これには、知覚帯域外の低周波信号（20Hz以下）を用いることにした。次に、Ｗのi番目のフレームのMDCT係数をWi(k)とし、得られた係数から |
| Ki(k) = −β・Ai(k) + (1−β)・Wi(k) |
| を生成する。βは透かし音声データの減衰量を制御する係数である。Ki(k)を逆MDCT変換することで透かし音声除去鍵Ｋが得られる。 |
| 透かし音声の除去原理を次に説明する。高品質な音楽ソフトS"は、試聴用の音楽データS'i(k)に音声除去鍵Ki(k)を埋め込むと得られる。 |
| S"(k) = { S'i(k) + Ki(k) } / α |
| = Si(k) + (1−α−β)・Ai(k) / α + (1−β)・Wi(k) / α |
| このS"(k)を逆MDCT変換して音楽データS"を再生する。ここで、低周波透かし成分Wi(k)は知覚できないため音声透かしAi(k)に着目すると、 |
| ε = (1−α−β) / α |
| で抑制されることが分かる。このεが音楽成分の含有率に比べて低い値であるならば、透かし音声は知覚できなくなる。 |
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| 【図】 |
| 図 圧縮を考慮した埋め込みシステム |
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| 出典：「可聴帯域を考慮した音楽ソフトへの可変型電子透かし」、「情報処理学会論文誌 第42巻 第５号」、（2001年５月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、1257頁 図４ 圧縮を考慮した埋め込みシステム |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「可聴帯域を考慮した音楽ソフトへの可変型電子透かし」、（2001年５月15日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、1254頁〜1262頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| インパルス応答を利用した電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 埋め込みデータを元に作成したインパルス応答を、音響信号に畳み込むことにより、情報を埋め込む方法を提案する。 |
| 透かし情報の埋め込みは次のように行う。透かし情報を元にインパルス応答を作成する。これは、図(b)において、遅延時間０のパルスは直接音に相当し、それ以外の各応答パルスに、透かし情報を鍵情報でランダム化して対応させる。入力した音響信号と作成したインパルス応答を畳み込むことにより、透かし情報の埋め込みを行う。 |
| 透かし情報の検出は次のように行う。透かしを埋め込む前の原信号と透かしを埋め込んだ信号および鍵情報を用い、クロススペクトル法を用いてインパルス応答を推定することにより、透かし情報の検出を行う。クロススペクトル法は楽音を音源として室のインパルス応答を推定する際に、一般的に用いられてきた。音源信号をx(n)、x(n)にインパルス応答d(n)を畳み込んだ信号をy(n)とする。x(n)とy(n)からd(n)の推定インパルス応答h(n)を検出するクロススペクトル法は以下のようになる。ここでは、ブロック長をＮ点、各信号をＬ点ずつシフトした第i番目のブロックの入出力信号をxi(n)、yi(n)で表す。 |
| y(n) = d(n) * x(n) |
| xi(n) = x((i-1)L + n), n=0,1,...,N-1 |
| yi(n) = y((i-1)L + n), n=0,1,...,N-1 |
| Ｘi(k) = FT[w(n)xi(n)] |
| Ｙi(k) = FT[w(n)yi(n)] |
| Ｓxx(k) = Σ{CC[Ｘi(k)]Ｘi(k)} |
| Ｓxy(k) = Σ{CC[Ｘi(k)]Ｙi(k)} |
| h(n) = IFT[Ｓxx(k)/Ｓxy(k)] |
| ここで、＊は畳み込み積分、CC[]は複素共役、FT[]はフーリエ変換、IFT[]は逆フーリエ変換、Ｓxxはx(n)の累積パワースペクトル、Ｓxyはx(n)とy(n)の累積クロスパワースペクトル、w(n)は分割したブロック両端の影響を低減するためのハミング窓等の重み付けを表す。 |
|
| 【図】 |
| 図 本手法の概要 |
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| 出典：「音響信号へのデータ埋め込み・検出手法の一検討」、「電子情報通信学会技術研究報告 第98巻 第679号」、（1999年３月19日）、小泉悟、西隆司著、（社）電子情報通信学会発行、22頁 図１ 本手法の概要 |
|
| 【出典／参考資料】 |
| 「音響信号へのデータ埋め込み・検出手法の一検討」、（1999年３月19日）、小泉悟、西隆司著、（社）電子情報通信学会発行、21頁〜26頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| 音楽ソフトへの２値画像を埋め込む電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 音楽ソフトに二次元の画像を電子透かしとして埋め込み、視覚情報として検出する手法を提案する。これは、編集や雑音が混入した場合でも、視覚によるパターン認識の特性を生かし、電子透かしの認識率を向上できる利点がある。 |
| 埋め込み原理を次に説明する。著作権等を明示した大きさＭ×Ｎ画素の２値画像を準備する。この画像の座標(m,n)の画素を |
| b(m,n) = 0, 黒画素の場合 |
| b(m,n) = 1, 白画素の場合 |
| とする。ここで、kビットに量子化された音声標本値をS(t)とし、その第iビット目、すなわち2のi乗の重みを持つビット値をSi(t)とする。ただし、0 <= i <= k-1である。そこで、b(m,n)の値により |
| S'i(t) = Si(t), b(m,n)=0の場合 |
| S'i(t) = 0, b(m,n)=1の場合 |
| のようにSi(t)の値を制御して音声データS'(t)を合成する。ただし、標本時刻は、座標(m,n)と |
| t = n × Ｍ + m, 0 <= m <= Ｍ-1, 0 <= n <= Ｎ-1 |
| の関係を満たす整数とする。 |
| この操作を音楽データ全体に対して反復して行い埋め込み処理を完了する。復号に際し、一次元音楽データに埋め込まれた透かし情報を指定ビットプレーンから復号し、画像として二次元メモリ上に再配列する。情報が繰り返し埋め込まれているので、加算処理して（必要ならば正規化して）メモリ上に貯える。このメモリに貯えられた著作権情報を画面に表示すれば、局所的にビット誤りなどが生じても画像全体として著作権情報の存在を視覚で十分に判断することができる。 |
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| 【図】 |
| 図 透かしの埋め込み処理 |
 |
| 出典：「音楽ソフトへの電子透かしの検出法に関する一考察」、「情報処理学会コンピュータセキュリティシンポジウム'99 第99巻 第15号」、（1999年10月21日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、193頁 図１ 透かしの埋め込み処理 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「音楽ソフトへの電子透かしの検出法に関する一考察」、（1999年10月21日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、191頁〜196頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| オーディオデータへの音源定位を制御する電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| デジタルオーディオについて、音源定位を制御して電子透かしを埋め込む方法を提案する。 |
| 音源定位はステレオ（２チャンネル）では１次元座標、４チャンネルなら２次元座標上の点として表すことが可能である。オーディオコンテンツにおいて各チャンネルの音圧バランスは基本的には中央に定位するように設定されている。これを微妙にずらすことで透かし情報を埋め込む。具体的には、例えばチャンネル数が２の場合、透かし情報のビット列に応じて左右のチャンネルの音圧バランスをある定められた規則に従い変更し、"1"か"0"を埋め込んでいく。例えば、"1"を埋め込む時は定位を右に、"0"を埋め込む時は定位を左に移動する。このとき、より自然に定位置の移動を行うために、埋め込む透かし情報のビット毎に定位を一旦中央に寄せる。このことが透かし情報を取り出すための同期信号とも見なせることに注意されたい。 |
| 透かし情報の読みとりは原音データの音圧バランスと透かし情報埋め込み後のデータとの音圧バランスを比較し、原音と比べて左右どちらに定位がシフトしているかを判別し、埋め込み時の変更規則と照らし合わせて透かし情報を読み取る。 |
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| 【図】 |
| 図 sound source location |
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| 出典：「マルチチャンネルディジタルオーディオに対する電子透かし」、「1998年電子情報通信学会情報・システムソサイエティ大会」、（1998年）、富岡淳樹、中村高雄、小川宏、高嶋洋一著、（社）電子情報通信学会発行、323頁 図１ sound source location |
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| 図 定位位置の移動による透かし情報の埋め込み |
 |
| 出典：「マルチチャンネルディジタルオーディオに対する電子透かし」、「1998年電子情報通信学会情報・システムソサイエティ大会」、（1998年）、富岡淳樹、中村高雄、小川宏、高嶋洋一著、（社）電子情報通信学会発行、323頁 図２ 定位位置の移動による透かし情報の埋め込み |
|
| 【出典／参考資料】 |
| 「マルチチャンネルディジタルオーディオに対する電子透かし」、（1998年）、富岡淳樹、中村高雄、小川宏、高嶋洋一著、（社）電子情報通信学会発行、323頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| MPEG-オーディオへデータ置換を用いた電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| MPEGオーディオ信号へバイナリデータを埋め込む手法を提案する。 |
| MPEGオーディオのLayer-Iと呼ばれる圧縮方法でのエンコーダの流れを図に示す。まず、入力信号x(n)は帯域分割フィルタバンクによって32の周波数帯域に分割される。分割された帯域をサブバンドと呼ぶ。次にs(i,j)は、聴覚心理モデルと呼ばれるモデルに従い、マスキング処理される。その後、サンプル値はスケールファクタを用いて正規化され、量子化される。最後にサブバンドサンプルやスケールファクタ情報などをマルチプレクサ(Mux)によってまとめられ、ビットストリームy(n)として出力される。 |
| 従来紹介された埋め込み法では、量子化を行った後の信号Y(i,j)のうち、低帯域側６つのサブバンドに対し、下位ビットの値を埋め込むデータと置き換えることで埋め込みを行う。 |
| Y'(i,j) = Y(i,j) + embed(m) Y(i,j):偶数の時 |
| Y'(i,j) = Y(i,j) - 1 + embed(m) Y(i,j):奇数の時 |
| ただし、Y'(i,j)は埋め込み後の値、embed(m)は埋め込みビットを表す。 |
| 提案手法１では、量子化を行った後の信号のうち、サンプル値の残っている最も高周波のサブバンドサンプル値を埋め込むバイナリデータと置換する。 |
| Y'(i,j) = embed(m) |
| そして、埋め込んだ帯域のスケールファクタを最も小さい値に置き換えて、埋め込みによる影響を抑える。 |
| 提案手法２では、量子化を行った後の、最もスケールファクタの値が大きいサブバンドに対して、最下位ビットの値を埋め込むデータと置き換えることで埋め込みを行う。 |
| Y'(i,j) = Y(i,j) + embed(m) Y(i,j):偶数の時 |
| Y'(i,j) = Y(i,j) - 1 + embed(m) Y(i,j):奇数の時 |
| これは、従来法の値で、小さなサンプル値にデータを埋め込んだ場合に起こる音質の劣化をさけるためである。 |
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| 【図】 |
| 図 Mpeg-オーディオLayer-Iでのエンコーダの流れ図 |
 |
| 出典：「MPEG-オーディオ信号へのバイナリデータの埋め込み」、「電子情報通信学会技術研究報告 第98巻 第648号」、（1999年３月８日）、君島匡朗、西川清史、貴家仁志著、（社）電子情報通信学会発行、72頁 図１ Mpeg-オーディオLayer-Iでのエンコーダの流れ図 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「MPEG-オーディオ信号へのバイナリデータの埋め込み」、（1999年３月８日）、君島匡朗、西川清史、貴家仁志著、（社）電子情報通信学会発行、71頁〜76頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| ディジタル音楽への時間周波数変換と統計的分布の拡散による電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 時間周波数変換と統計的分布の拡散を用いて高品位なデジタル音楽の著作権を保護するための電子透かし法を提案する。 |
| 原理はある系列から得られる統計的な分布をランダムに制御し、その分布の変化を透かし信号として検出する。まず、あるＭ個の周波数係数Xi(k)からランダムに二つの係数Xi(ai)およびXi(bi)を選び、その差分値 |
| di = Xi(ai) - Xi(bi) |
| を算出する。次に各周波数係数Xi(ai), Xi(bi)それぞれに乱数ui, viを加算しX'i(ai), X'i(bi)とする。これらの差分値は |
| d'i = X'i(ai) - X'i(bi) |
| = di + ui - vi |
| になる。この導出からd'iは、diがランダムな値の加減による影響を受けたと見なせる。よって、埋め込みのない状態の差分値diの統計的分布に比較してd'iの分布は、よりランダム性が増したものになるはずである。すなわち、ランダムな埋め込みが施された二つの係数を抽出して差分統計を調べた場合に限り特徴的な分布が得られる。 |
| 具体的な埋め込み方法は、まず、音声信号を一定長のフレームに区切り、変形離散コサイン変換(MDCT)し、Xi(k)とする。乱数列Ｒから音声フレーム毎に異なる系列Ai(k), Bi(k)を作成し、各系列を加算する。これを１サイクルとしてｆ回反復して埋め込みを施し、得られたX'(k)を逆MDCT変換することで埋め込み済み音声データを生成する。 |
| 透かしの検出は次のように行う。埋め込みに用いたものと同じ乱数列Ｒから、Ai(k), Bi(k)を生成する。音楽データをMDCT係数X'i(k)へ変換する。Ai(k)とX'i(k)を畳み込み積分すると |
| X'i(ai) = ΣX'i(k)・Ai(k) |
| が得られる。同様に |
| X'i(bi) = ΣX'i(k)・Bi(k) |
| が得られる。ここで、X'i(ai)とX'i(bi)の差分値 |
| d'i = X'i(ai) - X'i(bi) |
| を計算する。最後に各値diの出現頻度を求めるために、カウンターy(di)を設定しておく。 |
| y(di) = y(di) + 1 |
| この手順で各音声フレーム毎に埋め込みが施されたｆ組の周波数系列を用いて検査し統計的な分布を得る。 |
| 埋め込みに用いた乱数列Ｒとは異なる乱数列で同様な手順により検出を行うと図に示すように分布に明らかな差が出る。 |
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| 【図】 |
| 図 埋め込みシステム |
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| 出典：「デジタル音楽への電子透かしに関する一提案」、「情報処理学会コンピュータセキュリティシンポジウム2000 第12号」、（2000年10月26日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、92頁 図１ 埋め込みシステム |
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| 図 透かし信号検出の様子 |
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| 出典：「デジタル音楽への電子透かしに関する一提案」、「情報処理学会コンピュータセキュリティシンポジウム2000 第12号」、（2000年10月26日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、94頁 図２ 透かし信号検出の様子 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「デジタル音楽への電子透かしに関する一提案」、（2000年10月26日）、岩切宗利、松井甲子雄著、（社）情報処理学会発行、91頁〜96頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｃ−２ 電子透かし埋め込み技術／音／音響 |
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| 【技術の名称】 |
| 音楽信号への時間的に穏やかに位相変調を行う電子透かし埋め込み方法 |
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| 【技術内容】 |
| 音楽信号に対して、時間的に穏やかに変化する位相変調を用いた電子透かし手法を提案する。これは、人間の聴覚は、高い周波数成分の位相、絶対的な位相に対して鋭敏でないことを利用している。従来、２値データを位相変調量のπ/2、−π/2に対応させ、情報を埋め込む手法があるが、相対的な位相関係が原信号のそれと大きく異なり、歪みとして知覚される問題がある。そこで、位相変調量を時間的に穏やかに変化させ、その動特性に透かし情報を埋め込む。 |
| 透かし情報の埋め込み原理を次に説明する。２次の全域通過型フィルタの伝達関数をｓ領域で表現すると次式で表される。 |
| Ｈ(s) = (s*s - ω0*s/Q + ω0*ω0) / (s*s + ω0*s/Q + ω0*ω0) |
| 全域通過型フィルタの振幅特性は、周波数に依らず常に１である。一方、位相特性は、Qとω0のパラメータにより決定される。Qは、周波数の変化に対する位相変化の急峻性を決めるパラメータである。ω0を時間的に周期的に変化させたときの、周波数に対する位相変調量を図示する。この図から、高い周波数の位相は大きく変動するが、低い周波数の変動は十分に小さくなる。このことから、位相回転の周波数を情報として、送信側である周波数で音楽信号に対して位相変調を施し、受信側でその周波数を推定することで透かし信号を抽出するシステムを提案する。 |
| 透かしの検出方法を次に説明する。原音信号x(t)と透かしを埋め込まれた信号y(t)があれば、位相変調に用いた全域通過フィルタの係数を、モデルパラメータ推定により求めることができる。まず、受信信号をある一定の長さのフレームに分割する。各フレームとそれに対応する原音信号を用いてモデルパラメータ推定を行う。得られたモデルパラメータを基に、全域通過フィルタの位相特性を算出する。ある特定の周波数の位相に着目し、各フレーム後に与えられた位相を順番に並べて時系列データを生成する。この時系列データの自己相関関数を求め、そのピークから周期を算出する。 |
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| 【図】 |
| 図 様々なω0に対する２次の全域通過フィルタの位相特性 |
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| 出典：「時変全域通過フィルタを用いた音楽信号用電子透かしの提案」、「電子情報通信学会技術研究報告 第101巻 第250号」、（2001年８月２日）、西村竜一、鈴木真奈美、鈴木陽一著、（社）電子情報通信学会発行、67頁 図３ 様々なω0に対する２次の全域通過フィルタの位相特性 |
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| 図 位相変調の周期推定のための手続き |
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| 出典：「時変全域通過フィルタを用いた音楽信号用電子透かしの提案」、「電子情報通信学会技術研究報告 第101巻 第250号」、（2001年８月２日）、西村竜一、鈴木真奈美、鈴木陽一著、（社）電子情報通信学会発行、69頁 図７ 位相変調の周期推定のための手続き |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「時変全域通過フィルタを用いた音楽信号用電子透かしの提案」、（2001年８月２日）、西村竜一、鈴木真奈美、鈴木陽一著、（社）電子情報通信学会発行、65頁〜72頁 |
