電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法
【課題】 高い知覚不可能性、秘匿性、及び頑健性を実現することができる電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法を提供する。
【解決手段】
電子透かし埋込装置１は、蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段１０３とを備える。また、電子透かし検出装置２は、原信号である音響信号と透かし入り音響信号の位相スペクトルとの位相差を検出する位相差検出手段２０２を備え、当該位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた電子透かしデータを検出する。
【解決手段】
電子透かし埋込装置１は、蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段１０３とを備える。また、電子透かし検出装置２は、原信号である音響信号と透かし入り音響信号の位相スペクトルとの位相差を検出する位相差検出手段２０２を備え、当該位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた電子透かしデータを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルデータである音響信号に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込装置及びその埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、インターネット等の通信ネットワークの普及に伴い、デジタル音楽コンテンツの配信サービス等が提供されるようになっている。しかしながら、デジタル音楽コンテンツの場合、音質をほとんど劣化することなく複製することが可能であるため、違法コピーが横行し、社会問題となっている。そこで、デジタル音楽コンテンツの著作権を保護するための技術として、著作権情報またはシリアルナンバー等の付加情報（電子透かしデータ）を音響信号に埋め込むことにより、違法コピー等の防止及び追跡等を図ることができる電子音響透かし技術が注目されている。
【０００３】
電子音響透かし技術としては、例えば、（１）エコーハイディング法（非特許文献１を参照）、（２）周期的位相変調法（非特許文献２及び特許文献１を参照）等が提案されている。これらは何れも、聴覚の特性、特にマスキング特性を利用したものである。より具体的には、（１）エコーハイディング法が、一つの音源信号とその反射音（エコー信号）との時間差に電子透かしデータを埋め込む技術であるのに対し、（２）周期的位相変調法は、人間が緩やかな位相変調に鈍感であるという特性を利用して、周期的な位相変化に電子透かしデータを埋め込む技術である。
【０００４】
ところで、人間の聴覚が備える特性の一つに、蝸牛遅延特性と呼ばれるものがある。音信号が蝸牛内（前庭階及び鼓室階にある非圧縮性のリンパ液内）を伝搬するときに、それらの二つの階の間の圧力差によって生じる蝸牛の基底膜の振動には、信号の周波数に依存して、多少の時間差がみられる。この現象が蝸牛遅延であり、音信号の周波数が低いほど遅延が長くなることが知られている。
【０００５】
非特許文献３においては、上記の蝸牛遅延と音の同時性判断との間にどのような関係があるのかが検討されている。具体的には、（ａ）通常（蝸牛遅延操作なし）の調波複合音、（ｂ）蝸牛の基底膜上において蝸牛遅延を打ち消すような群遅延を与えた調波複合音、（ｃ）蝸牛遅延を増長するような群遅延を与えた調波複合音の三つの複合音を用いて聴覚心理物理実験を行い、その実験結果に基づいて、蝸牛遅延が音の同時性判断にどのような影響を与えるのかが検討されている。この非特許文献３では、複合音（ｂ）よりも、複合音（ｃ）を用いた場合の方が、複合音（ａ）と同等の同時性判断を示すことが明らかにされている。
【非特許文献１】Daniel Gruhl, Anthony Lu Walter Bender, “Echo Hiding,”Proc. Information Hiding 1st Workshop, pp.295-315, Cambridge Univ., 1996
【非特許文献２】西村竜一、鈴木陽一、「周期的位相変調に基づく音響電子透かし」、日本音響学会誌、vol.60、no.5、pp.269-272、2004
【非特許文献３】E. Aiba, S. Tanaka, M. Tsuzaki, and M. Unoki, “Judgment of perceptual synchrony between two pulses and its relation to the cochlear delays,” Proc. Fechner day 2007, 211-214, 2007
【特許文献１】特許第３６２７０２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、電子音響透かしでは、知覚不可能性（電子透かしデータを埋め込んだ場合でも、音質の劣化がないこと）、秘匿性（許可された者のみが、埋め込んだ電子透かしデータを取り出すことができること）、及び頑健性（信号変形処理をかけても、電子透かしデータを頑健に検出することができること）が要求されている。
【０００７】
上記（１）のエコーハイディング法は、エコー時間の選択を適切に行うことにより、比較的高い知覚不可能性及び頑健性を実現することができる。しかしながら、電子透かしデータの検出が非常に容易であるため、秘匿性に問題がある。
【０００８】
他方、上記（２）の周期的位相変調法の場合、２次の無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）型全域通過フィルタを利用して周期的な位相変調を行うことにより、比較的高い秘匿性及び頑健性を実現することができる。しかしながら、音響信号（特に打楽器系の楽器音が含まれる音響信号）によっては、高周波数領域における位相変化が検知され得るため、埋め込まれた電子透かしデータが容易に知覚される場合がある。そのため、周期的位相変調法では、知覚不可能性に問題があるといえる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記の蝸牛遅延特性に基づいて、知覚不可能性、秘匿性、及び頑健性を満足する電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
人間の聴覚系においては、通常の音と蝸牛遅延を増長したような音との区別が困難であることを、非特許文献３の実験結果が示唆している点に、本発明者等は着目した。そして、蝸牛遅延特性にしたがった群遅延（蝸牛遅延）を利用して電子透かしデータを音響信号に埋め込むことにより、埋め込まれた電子透かしデータを知覚されにくくすることが可能であることを知見した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【００１１】
本発明の一の態様の電子透かし埋込装置は、蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段とを備える。
【００１２】
このように、蝸牛遅延特性を利用して音響信号に電子透かしデータを埋め込むことにより、電子透かしデータを人間に知覚されにくくすることができる。
【００１３】
この態様において、前記蝸牛遅延フィルタが、１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタにより構成されていてもよい。
【００１４】
また、この態様において、前記位相変調手段が、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成するように構成されており、前記電子透かし埋込手段が、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されていてもよい。
【００１５】
また、この態様において、複数の異なる蝸牛遅延フィルタのそれぞれが、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の０倍乃至１／２倍の群遅延を音響信号に付与するように構成されていてもよい。
【００１６】
さらに、この態様において、前記電子透かし埋込手段が、前記選択した音響信号同士を荷重和することにより、当該音響信号同士を接合するように構成されていてもよい。
【００１７】
本発明の一の態様の電子透かし検出装置は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段とを備える。
【００１８】
また、本発明の他の態様の電子透かし検出装置は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された音響信号であるのかを判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段とを備える。
【００１９】
本発明の一の態様の電子透かし埋込方法は、蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施すステップと、前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込むステップとを有する。
【００２０】
本発明の一の態様の電子透かし検出方法は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込方法によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出するステップと、前記検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法によれば、高い知覚不可能性、秘匿性、及び頑健性を有する電子音響透かしを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る電子透かし埋込装置は、音響信号に対して電子透かしデータを１ビット単位で埋め込む電子透かし埋込装置であり、また、実施の形態１に係る電子透かし検出装置は、音響信号から１ビット単位で電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置である。
【００２４】
［電子透かし埋込装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、電子透かし埋込装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、信号入力部１４、信号出力部１５及びハードディスク１６を備えており、これらのＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、信号入力部１４、信号出力部１５及びハードディスク１６は、バス１７によって接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２及びハードディスク１６に記憶されているコンピュータプログラムを実行する。これにより、電子透かし埋込装置１は、後述するような動作を実行し、音響信号に対する電子透かしデータの埋め込みを実現する。
【００２６】
ＲＯＭ１２は、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等によって構成されており、ＣＰＵ１１によって実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いられるデータ等を記憶している。
【００２７】
ＲＡＭ１３は、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭ等によって構成されており、ハードディスク１６に記憶されているプログラムの読み出しに用いられる。また、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１がコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ１１の作業領域としても利用される。
【００２８】
信号入力部１４は、処理対象となる原信号である音響信号及びその音響信号に埋め込まれる電子透かしデータの入力を、外部の装置から受け付ける。また、信号出力部１５は、信号入力部１４に入力された原信号である音響信号及び電子透かしデータが埋め込まれた音響信号（以下、「透かし入り音響信号」という）を外部の装置へ出力する。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、原信号である音響信号はデジタルデータである。しかし、当該音響信号がアナログデータであってもよく、その場合は、Ａ／Ｄ変換機能を備えた信号入力部１４が、入力された音響信号をＡ／Ｄ変換することによりデジタルデータに変換した上で、その後の処理を行うようにすればよい。
【００３０】
ハードディスク１６には、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、並びにＣＰＵ１１に実行させるための種々のコンピュータプログラムおよび当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータ等がインストールされている。このコンピュータプログラムには、電子透かしデータの埋め込みを行うための電子透かし埋込プログラム１６Ａが含まれる。
【００３１】
ハードディスク１６にインストールされる電子透かし埋込プログラム１６Ａは、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、またはＤＶＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置（図示せず）を介して、可搬型記録媒体から読み出される。
【００３２】
なお、このように可搬型記録媒体によって提供されるのみならず、電気通信回線（有線、無線を問わない）を介して電子透かし埋込装置１と通信可能に接続された外部の装置から電子透かし埋込プログラム１６Ａを提供することも可能である。例えば、電子透かし埋込プログラム１６Ａがインターネット上のサーバコンピュータのハードディスク内に格納されている場合において、このサーバコンピュータに電子透かし埋込装置１がアクセスして、当該コンピュータプログラムをダウンロードし、これをハードディスク１６にインストールすることも可能である。
【００３３】
ハードディスク１６には、例えば米マイクロソフト社が製造販売するWindows（登録商標）等のマルチタスクオペレーティングシステムがインストールされている。以下の説明において、本実施の形態に係る電子透かし埋込プログラム１６Ａは当該オペレーティングシステム上で動作するものとする。
【００３４】
［電子透かし検出装置の構成］
図２は、本発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電子透かし検出装置２は、上記の電子透かし埋込装置１と同様に、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、信号入力部２４、及びハードディスク２５を備えており、これらのＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、信号入力部２４及びハードディスク２５は、バス２６によって接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３のそれぞれについては、電子透かし埋込装置１が備えるＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
信号入力部２４は、原信号である音響信号及び透かし入り音響信号の入力を外部の装置から受け付ける。これらの音響信号及び透かし入り音響信号は、信号入力部２４に対して電子透かし埋込装置１から直接入力されてもよく、他の装置及び／又は通信ネットワーク等を介して入力されてもよい。
【００３７】
ハードディスク２５には、電子透かし埋込装置１の場合と同様に、オペレーティングシステム及びＣＰＵ１１に実行させるための種々のコンピュータプログラム等がインストールされている。このコンピュータプログラムには、電子透かしデータの検出を行うための電子透かし検出プログラム２５Ａが含まれる。
【００３８】
電子透かし埋込プログラム１６Ａの場合と同様に、ハードディスク２５にインストールされる電子透かし検出プログラム２５Ａは、可搬型記録媒体によって提供されてもよく、電気通信回線を介して提供されてもよい。また、この電子透かし検出プログラム２５Ａは、電子透かし埋込プログラム１６Ａの場合と同様に、ハードディスク２５にインストールされているオペレーティングシステム上で動作するものとする。
【００３９】
次に、これらの電子透かし埋込装置１及び電子透かし検出装置２の構成を、図３の機能ブロック図を参照しながら説明する。
図３に示すように、電子透かし埋込装置１は、電子透かしデータを所定の表現のデータに変換する符号化部１０１と、２つの蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂと、後述する選択的荷重和処理を実行する選択的荷重和接合部１０３とを備えている。なお、本実施の形態において、これらの符号化部１０１、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂ、並びに選択的荷重和接合部１０３は、ＣＰＵ１１が電子透かし埋込プログラム１６Ａを実行することによって実現される。
【００４０】
［蝸牛遅延フィルタ］
以下、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの詳細について説明する。これらの蝸牛遅延１０２ａ及び１０２ｂは、人間の聴覚の蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタであり、具体的には、振幅成分にはまったく影響を与えず、位相特性のみを変化させる全域通過フィルタで構成される。
【００４１】
本実施の形態において、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂは、以下の式１の伝達関数Ｈ（ｚ）により定義される１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタで構成される。
Ｈ（ｚ）＝（−ｂ＋ｚ−１）／（１−ｂｚ−１） … 式１
ここで、ｂはフィルタ係数を表している。
このように、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタで構成することにより、高速な処理が可能になる。
【００４２】
なお、無限インパルス応答型全域通過フィルタの群遅延特性が蝸牛遅延特性をより正確に表していれば、フィルタ次数は１次以上であってもよく、また、フィルタのカスケード段数は１段以上であってもよい。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置１が備える蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの特性を示すグラフである。図４において、縦軸は群遅延を、横軸は音響信号の周波数をそれぞれ示している。
【００４４】
図４において、破線は、人間の聴覚における蝸牛遅延を１／１０倍に縮小した蝸牛遅延特性を示している。また、実線ａ１は、フィルタ係数ｂ＝0.795の場合に上記式１により定義される蝸牛遅延フィルタ１０２ａの特性を示し、実線ａ２は、フィルタ係数ｂ＝0.8の場合に同じく定義される蝸牛遅延フィルタ１０２ｂの特性を示している。
【００４５】
なお、図４において破線で示されている蝸牛遅延特性は、「T. Dau, O. Wegner, V. Mellert, and B. Kollmeier, “Auditory brainstem responses (ABR) with optimized chirp signals compensating basilar membrane dispersion,” J. Acoust. Soc. Am., 107, 1530-1540, 2000」を参考にして定めたものである。
【００４６】
以上より、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを音響信号にかけると、実際の蝸牛遅延の１／１０倍の蝸牛遅延を当該音響信号に付与することになる。したがって、人間の実際の蝸牛遅延特性を近似するためには、このような蝸牛遅延フィルタを１０段カスケード接続する必要がある。しかし、実際と同様の蝸牛遅延量を音響信号に与えることにすると、その音響信号を知覚する際の群遅延量は実際の蝸牛遅延量の２倍になってしまうため、遅延が大きすぎると考えられる。そこで、本実施の形態においては、上記のように実際の蝸牛遅延の１／１０倍の蝸牛遅延を音響信号に与えることにしている。
【００４７】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作］
次に、上述したように構成された本実施の形態の電子透かし埋込装置１及び電子透かし検出装置２の動作について、図４及び図５に示すフローチャートと図３とを参照しながら説明する。
【００４８】
［電子透かし埋込処理］
図５は、本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置１が実行する電子透かし埋込処理の手順を示すフローチャートである。
電子透かし埋込装置１は、符号化部１０１において、外部から入力された電子透かしデータを、２進数表現のデータに変換する（Ｓ１０１）。ここで、電子透かしデータとしては、例えば著作権者名等の著作権情報またはシリアルナンバー等が挙げられる。
このようにして２進数表現に変換された電子透かしデータは、選択的荷重和接合部１０３に出力される。
【００４９】
次に、電子透かし埋込装置１は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて、外部から入力された音響信号（原信号）に対して位相変調を施す（Ｓ１０２）。その結果、人工的に蝸牛遅延が付加された二つの音響信号が生成されることになる。
このようにして蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて位相変調された二つの音響信号は、選択的荷重和接合部１０３に出力される。
【００５０】
次に、電子透かし埋込装置１は、選択的荷重和接合部１０３において、以下のような選択的荷重和処理を実行して電子透かしデータを、位相変調された音響信号に埋め込む（Ｓ１０３）。
選択的荷重和処理では、電子透かしデータのビットが０のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ａから出力された音響信号が、１のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｂから出力された音響信号がそれぞれ選択される。そして、これらの選択された音響信号同士が接合されることにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号が生成される。
【００５１】
ここで、その接合した部分において急激な位相変化が起こらないように、音響信号同士を荷重和することにより、音響信号の接合が行われる。この荷重和処理は、例えばramped-cosの荷重を付与する等して行われる。このような荷重和処理を行うことにより、透かし入り音響信号の歪みが軽減される。
【００５２】
以上の電子透かし埋込処理を式で表すと次のようになる。図６に示す概念図も参照しながら説明する。なお、以下において、ｎはサンプリング番号を、ｋは音響信号のフレーム番号をそれぞれ示している。
まず、ステップＳ１０１において、電子透かしデータが２進数表現のデータｓ（ｋ）へと変換される。
【００５３】
次に、原信号である音響信号をｘ（ｎ）とし、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び蝸牛遅延フィルタ１０２ｂそれぞれをＨ０（ｚ）及びＨ1（ｚ）とすると、上記のステップＳ１０２において、位相変調が施された二つの音響信号（ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ））が次の式２及び式３により生成される。
ｗ０（ｎ）＝−ｂ０ｘ（ｎ）＋ｘ（ｎ−１）＋ｂ０ｗ０（ｎ−１） … 式２
ｗ１（ｎ）＝−ｂ１ｘ（ｎ）＋ｘ（ｎ−１）＋ｂ１ｗ１（ｎ−１） … 式３
ここで、ｂ０及びｂ１はＨ０（ｚ）及びＨ１（ｚ）のフィルタ係数をそれぞれ示している。
【００５４】
そして、ステップＳ１０３において、電子透かしデータｓ（ｋ）のビットが０であるか１であるかに応じてｗ０（ｎ）またはｗ１（ｎ）が選択され、次の式４のとおり、透かし入り音響信号ｙ（ｎ）が生成される。
ｙ（ｎ）＝ｗ０（ｎ），ｓ（ｋ）＝０ 又は ｗ１（ｎ），ｓ（ｋ）＝１ … 式４
ただし、（ｋ−１）ΔＷ＜ｎ≦ｋΔＷを満足する。ここで、ΔＷ（＝ｆＳ／Ｎbit）はフレーム長であり、ｆＳは原信号のサンプリング周波数を、Ｎbitは１秒あたりの情報埋込ビットレートをそれぞれ表している。
【００５５】
［電子透かし検出処理］
次に、上記のようにして電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号から、当該電子透かしデータを検出する電子透かし検出処理について説明する。
上述したように、本実施の形態における電子透かし埋込処理では、二つの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された二つの音響信号を、時間毎に切り替えることにより、透かし入り音響信号を生成している。これらの二つの音響信号は、原信号に位相変調をかけたものであるため、原信号と透かし入り音響信号との位相特性の差を用いることにより、透かし入り音響信号が、上記の二つの蝸牛遅延フィルタの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された信号であるのかを特定することができる。本実施の形態における電子透かし検出処理は、このような性質を利用して電子透かしデータの検出を行うものである。
【００５６】
図７は、本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置２が実行する電子透かし検出処理の手順を示すフローチャートである。
電子透かし検出装置２は、位相算出部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれにおいて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）により、音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の位相スペクトルを求める（Ｓ２０１）。ここでは、電子透かし埋込処理で利用されたビット単位で、各音響信号の位相スペクトルが算出される。
このようにして求められた各音響信号の位相スペクトルは、位相差検出部２０２に出力される。
【００５７】
次に、電子透かし検出装置２は、位相差検出部２０２において、両音響信号の位相スペクトルの差を算出し（Ｓ２０２）、その算出された位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａによって与えられる群遅延との差の合計値（第１の合計値）、及び同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂによって与えられる群遅延との差の合計値（第２の合計値）を算出する（Ｓ２０３）。そして、位相差検出部２０２において、これら第１の合計値と第２の合計値とを比較し、第１の合計値が第２の合計値より小さければ電子透かしデータとして「０」を検出し、第１の合計値が第２の合計値以上であれば「１」を検出する（Ｓ２０４）。なお、この処理は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの何れのフィルタを用いて位相変調されたのかを推定することに相当する。
このようにして電子透かしデータのすべてのビットの値が検出された後、それら検出されたビット値が復号部２０３に出力される。
【００５８】
次に、電子透かし検出装置２は、復号部２０３において、上述したようにして検出されたビット値を用いて、電子透かしデータを復元する（Ｓ２０５）。
以上のようにして、蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に埋め込まれた電子透かしデータを検出することができる。
【００５９】
以上の電子透かし検出処理を式で表すと次のようになる。図８に示す概念図も参照しながら説明する。なお、以下において、ｎはサンプリング番号を、ｋは音響信号のフレーム番号をそれぞれ示している。
まず、ステップＳ２０１において、音響信号ｘ（ｎ）及び透かし入り音響信号ｙ（ｎ）の位相スペクトルがＦＦＴにより求められ、ステップＳ２０２において、両音響信号の位相スペクトルの差Φ（ω）が次の式５により算出される。
Φ（ω）＝ａｒｇ（ＦＦＴ［ｙ（ｎ）］）−ａｒｇ（ＦＦＴ［ｘ（ｎ）］） … 式５
【００６０】
次に、ステップＳ２０３において、両音響信号の位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａ（Ｈ０（ｚ））との差の合計値ΔΦ０及び当該位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂ（Ｈ１（ｚ））との差の合計値ΔΦ１が、次の式６及び式７によってそれぞれ算出される。ただし、ｚ＝ejωである。
ΔΦ０＝Σ｜Φ（ω）−ａｒｇ（Ｈ０（ｅｊω））｜ … 式６
ΔΦ１＝Σ｜Φ（ω）−ａｒｇ（Ｈ１（ｅｊω））｜ … 式７
【００６１】
そして、ステップＳ２０４において、上記の合計値ΔΦ０及びΔΦ１の大小関係に基づいて、次の式８にしたがって電子透かしデータのビット値ｓ（ｋ）が検出される。
ｓ（ｋ）＝０，ΔΦ０＜ΔΦ１ 又は １，ΔΦ０≧ΔΦ１ … 式８
最後に、ステップＳ２０５において、これらの検出されたビット値ｓ（ｋ）を用いて電子透かしデータが復元される。
【００６２】
［音響信号に付加する群遅延の最適な範囲］
次に、電子透かしデータを埋め込む場合に原信号である音響信号にどの程度の群遅延を与えるのが適切であるのかについて説明する。
【００６３】
本発明者等は、上記の蝸牛遅延フィルタ１０２ａをカスケード接続することにより、群遅延量の増減を制御し、当該蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数が何段になれば、フィルタにより位相変調された音響信号と原信号とを弁別できるかを調べた。
【００６４】
この実験は、モノラル音源から出力される音響信号を、防音室内にて実験参加者にヘッドフォンで提示することにより行った。具体的には、Ａ−Ｘ−Ｂ（Ａ：オリジナル音又は蝸牛遅延を与えた音、Ｂ：蝸牛遅延を与えた音又はオリジナル音、Ｘ：どちらか不明な音）という組み合わせで音を提示し、実験参加者には、Ｘに流れた音がＡの音と同じだと思うか、Ｂの音と同じだと思うかを判断させ、Ａ及びＢの何れかを強制的に選択させた。
【００６５】
オリジナル音としては、方形パルス（周期２ｍｓ、デューティ比５０％）、女性ヴォーカル曲（RWC-MDB-G-2001 No.39“Julia”）、ピアノ曲（RWC-MDB-G-2001 No.59 “ロンドニ長調K.485”）の３つを用いた。
また、蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数は、［-50, -30, -10, -1，0, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70］の１４条件である。なお、ここで、［-50, -30, -10］とは、その絶対値がフィルタの段数を、その符号（マイナス）が原信号を前後逆にして蝸牛遅延フィルタ１０２ａにかけ、フィルタ通過後に元に戻すことをそれぞれ意味している。
【００６６】
なお、上記の主観評価実験においては、二肢強制選択を行っているため、無作為にＡ，Ｂを選択した場合の正解率のチャンスレベルは５０％前後となる。そのため、両音が弁別できたという評価基準を７５％以上としている。
【００６７】
図９は、上記の主観評価実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、実験参加者は、女性ヴォーカル曲の場合では蝸牛遅延フィルタ１０２ａを５段かけた程度でも弁別ができているものの、他の楽曲の場合は３０段程度でなければ弁別できていない。
以上より、音響信号の種類によって異なるものの、蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数が５以下であれば弁別が困難となり、当該段数が１であれば弁別は不可能であるといえる。ここで、蝸牛遅延フィルタ１０２ａは、実際の蝸牛遅延の１／１０倍の群遅延を与えるように設計されているため、本実験結果からは、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の１／１０倍以上１／２倍以下程度の群遅延を与えたとしても、その違いは知覚されにくいといえる。また、段数が０の場合には、蝸牛遅延が人工的に付加されないことであるから、弁別が不可能なことは勿論である。
【００６８】
以上より、実際の蝸牛遅延の０倍以上１／２倍以下程度の群遅延を与えて電子透かしデータの埋め込みを行うことにより、埋め込んだ電子透かしデータを知覚されにくくすることができる。
【００６９】
ここで、実際の蝸牛遅延の０倍の群遅延を与えるという意味は、群遅延を与えないことに等しい。群遅延を与えないということを実現する態様としては、（Ａ）蝸牛遅延フィルタを設けない、（Ｂ）蝸牛遅延フィルタを設けるものの機能させないの２つが考えられる。これを本実施の形態にあてはめると、上記（Ａ）としては、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの何れか一方を設けず、他方のみを設けるということになる。そして、その設けられた蝸牛遅延フィルタは、実際の蝸牛遅延の０倍より大きく１／２倍以下の群遅延を与えるものとなる。また、上記（Ｂ）としては、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの両方を設けるものの、何れか一方のフィルタは機能せず、当該フィルタは、原信号が入力されたらそれをそのまま出力するように設計されている等が考えられる。
【００７０】
［蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差］
次に、本発明者等は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂのフィルタ係数の差がどの程度であれば、埋め込んだ電子透かしデータを良好に検出することができるのかを調べた。
【００７１】
本発明者等は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａのフィルタ係数ｂ０を0.795に固定し、蝸牛遅延フィルタ１０２ｂのフィルタ係数ｂ１を［0.795, 0.796, … , 0.805, 0.815, … , 0.895］まで変化させ、透かし入り音響信号に対して何も処理していない場合、当該信号をダウンサンプリング（44.1kHz → 20kHz, 16kHz, 8kHz）、当該信号を振幅伸張・圧縮した場合（16bit → 24bit, 8bit）について、埋め込んだ電子透かしデータを検出できるか否かの実験を行った。
実験で用いた楽曲は、ＲＷＣ音楽ジャンルデータベースの全１０２Ｔｒａｃｋ（全１００曲）である。なお、使用した楽曲はすべて、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ｂｉｔのステレオ音源である。
【００７２】
図１０Ａ乃至図１０Ｆは、上記の実験の結果を示すグラフである。これらのグラフから分かるように、透かし入り音響信号に対して何も処理をしていない場合（図１０Ａ）においては、ｂ０とｂ１との差は０．００３程度あれば電子透かしデータを検出することができるものの、ダウンサンプリングを施した場合（図１０Ｂ乃至図１０Ｄ）または振幅伸張・圧縮を施した場合（図１０Ｅ及び図１０Ｆ）においては、当該差が０．００６程度なければ正確に電子透かしデータを検出することができない。
【００７３】
［透かし入り音響信号の音質］
次に、本発明者等は、原信号である音響信号と透かし入り音響信号とが弁別できるかを確認することで、音質を劣化させずに電子透かし埋込を実現できたか否かを調べた。
【００７４】
本発明者等は、ステレオ音源から出力される音響信号を、防音室内にて実験参加者にヘッドフォンで提示することにより実験を行った。実験方法として、日本音楽著作権協会（ＪＡＳＲＡＣ）が２００１年に実施した電子透かしの評価テストＳＴＥＰ２００１の評価項目に基づいて、ＡＢＸ法を採用した。ＳＴＥＰ２００１におけるＡＢＸ法では、Ａを原信号、Ｂを透かし入り音響信号とし、実験参加者は、Ａを１０秒聞いた後、Ｂを１０秒間聞く。さらに、Ａ及びＢを１０秒ずつ聞いた後に、Ｘを１０秒間聞き、Ｘに流れた音がＡであるかＢであるかを判断させる。Ｘには、ＡまたはＢがランダムに入り、実験参加者は、Ａ及びＢの何れかを強制的に選択させられる。
【００７５】
オリジナル音としては、女性ヴォーカル曲（RWC-MDB-G-2001 No.39“Julia”）、ピアノ曲（RWC-MDB-G-2001 No.59 “ロンドニ長調K.485”）、ジャズ（RWC-MDB-G-2001 No.29 “Bubble”）、ロック（RWC-MDB-G-2001 No.9 “Waiting for Your Love”）の４つを用いた。オリジナル音の左右両方のチャンネルに、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ（フィルタ係数ｂ０＝0.795）及び蝸牛遅延フィルタ１０２ｂ（フィルタ係数ｂ０＝0.865）を用いて４ｂｐｓで電子透かしを埋め込んだ。
【００７６】
なお、上記の主観評価実験においては、二肢強制選択を行っているため、無作為にＡ，Ｂを選択した場合の正解率のチャンスレベルは５０％前後となる。そのため、両音が弁別できたという評価基準を７５％以上としている。
【００７７】
図１１は、上記の主観評価実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、実験参加者は、女性ヴォーカル曲、ピアノ曲、ジャズ及びロックのすべての場合において、評価基準である７５％を超えていない。このことから、本実施の形態の電子透かし埋込装置により埋め込まれた電子透かしデータは知覚されにくいということがいえる。
【００７８】
［信号変形処理に対する頑健性］
本発明者等は、悪意のあるユーザによる攻撃への耐性を確認するため、リサンプリング・振幅圧縮・データ圧縮（ＭＰ３等）処理等の信号変形処理を透かし入り音響信号に施した後に、埋め込んだ電子透かしデータの検出を試みた。具体的には、一つの楽曲に対して楽曲全体に情報を埋め込み、各種信号変形処理を施した後に、楽曲毎に埋め込んだ情報をどれだけ検出できるかを調べた。
【００７９】
実験で用いた楽曲は、ＲＷＣ音楽ジャンルデータベースの全１０２Ｔｒａｃｋ（全１００曲）である。なお、使用した楽曲はすべて、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ｂｉｔのステレオ音源である。
【００８０】
また、信号変形処理としては、ダウンサンプリング（44.1kHz → 20kHz, 16kHz, 8kHz）、振幅伸張・圧縮（16bit → 24bit, 8bit）、及びデータ圧縮（mp3: 128kbps, 96kbps, 64kbps-mono）を採用した。なお、データ圧縮においては、wavファイルをmp3ファイルに変換後、再度wavファイルに変換したもので検出を試みた。
【００８１】
なお、ＳＴＥＰ２００１においては、３０秒以内のタイムフレームに７２ｂｉｔ（１秒あたり２．４ｂｉｔ）の電子透かしデータの埋め込みを要求しているため、本実施の形態では、当該要求を十分満たす値として、ビットレートを４ｂｐｓに設定した。
【００８２】
図１２は、上記の実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、原信号に対して何れの信号変形処理を施した場合であっても、埋め込んだ電子透かしデータの８５％以上を検出することができた。このことから、本実施の形態における電子透かしデータの埋め込みは、各種の信号変形処理に対して、高い頑健性を有しているということができる。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る電子透かし埋込装置は、音響信号に対して電子透かしデータを１バイトまたは任意のビットで構成されるフレーム単位で埋め込む電子透かし埋込装置であり、また、実施の形態２に係る電子透かし検出装置は、音響信号から同じくフレーム単位で電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置である。
【００８４】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成］
図１３は、本発明の実施の形態２に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図である。
図１３に示すように、本実施の形態の電子透かし埋込装置３は、実施の形態１の場合と異なり、３つ以上の異なるフィルタ係数の蝸牛遅延フィルタを備えている。
電子透かし埋込装置３が備える蝸牛遅延フィルタの数は、埋め込まれる電子透かしデータの１フレームあたりの情報量に応じた数となる。具体的には、例えば電子透かしデータの１フレームが８ビットである場合、当該１フレームあたりの情報量は２５６（＝２の８乗）であるため、電子透かし埋込装置３は、２５６個の蝸牛遅延フィルタを備えることになる。
【００８５】
本実施の形態の電子透かし埋込装置３のその他の構成については、実施の形態１の電子透かし埋込装置１の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
また、本実施の形態の電子透かし検出装置４の構成については、実施の形態１の電子透かし検出装置２の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作］
本実施の形態における電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作は、実施の形態１の場合と同様である。すなわち、図５のフローチャートに示すとおり、電子透かし埋込装置３は、電子透かしデータを２進数表現のデータに変換するとともに（Ｓ１０１）、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ、１０２ｂ、…、１０２ｃにて音響信号に対して位相変調を施す（Ｓ１０２）。
【００８７】
そして、電子透かし埋込装置３は、位相変調された音響信号に対して選択的荷重和処理を施すことにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号を生成する（Ｓ１０３）。
【００８８】
上記の選択的荷重和処理をより具体的に説明すると、次のとおりになる。なお、ここでは、電子透かしデータの１フレームがｎビットで構成されているものとする。
電子透かし埋込装置３は、電子透かしデータが０のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ａから出力された音響信号を、１のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｂから出力された音響信号を、ｎのときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｃから出力された音響信号をそれぞれ選択する。そして、電子透かし埋込装置３は、荷重和処理を実行して、選択された音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号を生成する。
【００８９】
また、図７のフローチャートで示すとおり、電子透かし検出装置４は、音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の位相スペクトルを求め（Ｓ２０１）、これらの信号の位相スペクトルの差を算出する（Ｓ２０２）。
【００９０】
そして、電子透かし検出装置４は、その算出された位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａによって与えられる群遅延との差の合計値（第１の合計値）、同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂによって与えられる群遅延との差の合計値（第２の合計値）、同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｃによって与えられる群遅延との差の合計値（第ｎの合計値）を算出する（Ｓ２０３）。
【００９１】
次に、電子透かし検出装置４は、算出した第１乃至第ｎのｎ個の合計値を相互に比較し、最も小さい合計値を特定し、その最小合計値により電子透かしデータを検出する（Ｓ２０４）。ここで、特定された最小の合計値が第１の合計値であれば「０」が、第２の合計値であれば「１」が、第ｎの合計値であれば「ｎ−１」がそれぞれ検出されることになる。
【００９２】
最後に、電子透かし検出装置４は、検出された１０進数のデータをビット値に変換し、その変換後のビット値を用いて電子透かしデータを復元する（Ｓ２０５）。
【００９３】
以上のようにして、ｎ個の蝸牛遅延フィルタを用いることにより、１バイトまたは任意のビットで構成されるフレーム単位毎に電子透かしデータの埋込／検出を行うことが可能になる。
【００９４】
（その他の実施の形態）
上記の各実施の形態においては、電子透かしデータの埋め込み処理及び検出処理がソフトウェアにより実現されているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、これらの処理の全部又は一部が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００９５】
また、上記の各実施の形態においては、原信号である音響信号をモノラル音楽信号に対して電子透かしデータを埋め込んでいるが、本発明はこれに限られるわけではなく、ステレオ音楽信号の両チャンネルに対して電子透かしデータを埋め込むことも可能である。
【００９６】
また、上記の各実施の形態の電子透かし埋込装置においては、外部から電子透かしデータの入力を受け、これをリアルタイムに取り出して音響信号に対して埋め込んでいるが、本発明はこのような態様に限定されるわけではなく、例えば、音響信号の各フレームに対して埋め込むべき電子透かしデータを予め外部から得て記憶装置に格納しておき、これらの電子透かしデータをまとめて予め定められたタイミングで音響信号の各フレームに埋め込むようなバッチ処理により、電子透かしデータの埋込処理を行うようにしてもよい。
【００９７】
さらに、上記の各実施の形態の電子透かし検出装置においては、外部の装置から音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の入力を受け、これらの両音響信号を比較する処理を行っているが、本発明はこのような態様に限られるわけではない。例えば、電子透かし検出装置が、音響信号（原信号）を予め記憶装置に格納しておき、その音響信号（原信号）と外部の装置から入力された透かし入り音響信号とを比較するような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置は、種々の音楽ジャンルの音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置及びその埋め込まれた電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置等として有用である。
また、本発明の電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法は、種々の音楽ジャンルの音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込方法及びその埋め込まれた電子透かしデータを検出する電子透かし検出方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が備える蝸牛遅延フィルタの特性を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が実行する電子透かし埋込処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が実行する電子透かし埋込処理の手順を示す概念図。
【図７】本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置が実行する電子透かし検出処理の手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置が実行する電子透かし検出処理の手順を示す概念図。
【図９】音響信号に付加する群遅延の最適な範囲を調べるための主観評価実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ａ】透かし入り音響信号に対して何も処理をしていない場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｂ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→20kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｃ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→16kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｄ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→8kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｅ】振幅伸張処理（16bit→24bit）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｆ】振幅圧縮処理（16bit→8bit）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１１】透かし入り音響信号の音質に関する主観評価実験の結果を示すグラフ。
【図１２】信号変形処理に対する頑健性に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【０１００】
１，３ 電子透かし埋込装置
２，４ 電子透かし検出装置
１１，２１ ＣＰＵ
１２，２２ ＲＯＭ
１３，２３ ＲＡＭ
１４，２４ 信号入力部
１５ 信号出力部
１６，２５ ハードディスク
１６Ａ 電子透かし埋込プログラム
１７，２６ バス
２５Ａ 電子透かし検出プログラム
１０１ 符号化部
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ 蝸牛遅延フィルタ
１０３ 選択的荷重和接合部
２０１ａ，２０１ｂ 位相算出部
２０２ 位相差検出部
２０３ 復号部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルデータである音響信号に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込装置及びその埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、インターネット等の通信ネットワークの普及に伴い、デジタル音楽コンテンツの配信サービス等が提供されるようになっている。しかしながら、デジタル音楽コンテンツの場合、音質をほとんど劣化することなく複製することが可能であるため、違法コピーが横行し、社会問題となっている。そこで、デジタル音楽コンテンツの著作権を保護するための技術として、著作権情報またはシリアルナンバー等の付加情報（電子透かしデータ）を音響信号に埋め込むことにより、違法コピー等の防止及び追跡等を図ることができる電子音響透かし技術が注目されている。
【０００３】
電子音響透かし技術としては、例えば、（１）エコーハイディング法（非特許文献１を参照）、（２）周期的位相変調法（非特許文献２及び特許文献１を参照）等が提案されている。これらは何れも、聴覚の特性、特にマスキング特性を利用したものである。より具体的には、（１）エコーハイディング法が、一つの音源信号とその反射音（エコー信号）との時間差に電子透かしデータを埋め込む技術であるのに対し、（２）周期的位相変調法は、人間が緩やかな位相変調に鈍感であるという特性を利用して、周期的な位相変化に電子透かしデータを埋め込む技術である。
【０００４】
ところで、人間の聴覚が備える特性の一つに、蝸牛遅延特性と呼ばれるものがある。音信号が蝸牛内（前庭階及び鼓室階にある非圧縮性のリンパ液内）を伝搬するときに、それらの二つの階の間の圧力差によって生じる蝸牛の基底膜の振動には、信号の周波数に依存して、多少の時間差がみられる。この現象が蝸牛遅延であり、音信号の周波数が低いほど遅延が長くなることが知られている。
【０００５】
非特許文献３においては、上記の蝸牛遅延と音の同時性判断との間にどのような関係があるのかが検討されている。具体的には、（ａ）通常（蝸牛遅延操作なし）の調波複合音、（ｂ）蝸牛の基底膜上において蝸牛遅延を打ち消すような群遅延を与えた調波複合音、（ｃ）蝸牛遅延を増長するような群遅延を与えた調波複合音の三つの複合音を用いて聴覚心理物理実験を行い、その実験結果に基づいて、蝸牛遅延が音の同時性判断にどのような影響を与えるのかが検討されている。この非特許文献３では、複合音（ｂ）よりも、複合音（ｃ）を用いた場合の方が、複合音（ａ）と同等の同時性判断を示すことが明らかにされている。
【非特許文献１】Daniel Gruhl, Anthony Lu Walter Bender, “Echo Hiding,”Proc. Information Hiding 1st Workshop, pp.295-315, Cambridge Univ., 1996
【非特許文献２】西村竜一、鈴木陽一、「周期的位相変調に基づく音響電子透かし」、日本音響学会誌、vol.60、no.5、pp.269-272、2004
【非特許文献３】E. Aiba, S. Tanaka, M. Tsuzaki, and M. Unoki, “Judgment of perceptual synchrony between two pulses and its relation to the cochlear delays,” Proc. Fechner day 2007, 211-214, 2007
【特許文献１】特許第３６２７０２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、電子音響透かしでは、知覚不可能性（電子透かしデータを埋め込んだ場合でも、音質の劣化がないこと）、秘匿性（許可された者のみが、埋め込んだ電子透かしデータを取り出すことができること）、及び頑健性（信号変形処理をかけても、電子透かしデータを頑健に検出することができること）が要求されている。
【０００７】
上記（１）のエコーハイディング法は、エコー時間の選択を適切に行うことにより、比較的高い知覚不可能性及び頑健性を実現することができる。しかしながら、電子透かしデータの検出が非常に容易であるため、秘匿性に問題がある。
【０００８】
他方、上記（２）の周期的位相変調法の場合、２次の無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）型全域通過フィルタを利用して周期的な位相変調を行うことにより、比較的高い秘匿性及び頑健性を実現することができる。しかしながら、音響信号（特に打楽器系の楽器音が含まれる音響信号）によっては、高周波数領域における位相変化が検知され得るため、埋め込まれた電子透かしデータが容易に知覚される場合がある。そのため、周期的位相変調法では、知覚不可能性に問題があるといえる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記の蝸牛遅延特性に基づいて、知覚不可能性、秘匿性、及び頑健性を満足する電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
人間の聴覚系においては、通常の音と蝸牛遅延を増長したような音との区別が困難であることを、非特許文献３の実験結果が示唆している点に、本発明者等は着目した。そして、蝸牛遅延特性にしたがった群遅延（蝸牛遅延）を利用して電子透かしデータを音響信号に埋め込むことにより、埋め込まれた電子透かしデータを知覚されにくくすることが可能であることを知見した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【００１１】
本発明の一の態様の電子透かし埋込装置は、蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段とを備える。
【００１２】
このように、蝸牛遅延特性を利用して音響信号に電子透かしデータを埋め込むことにより、電子透かしデータを人間に知覚されにくくすることができる。
【００１３】
この態様において、前記蝸牛遅延フィルタが、１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタにより構成されていてもよい。
【００１４】
また、この態様において、前記位相変調手段が、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成するように構成されており、前記電子透かし埋込手段が、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されていてもよい。
【００１５】
また、この態様において、複数の異なる蝸牛遅延フィルタのそれぞれが、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の０倍乃至１／２倍の群遅延を音響信号に付与するように構成されていてもよい。
【００１６】
さらに、この態様において、前記電子透かし埋込手段が、前記選択した音響信号同士を荷重和することにより、当該音響信号同士を接合するように構成されていてもよい。
【００１７】
本発明の一の態様の電子透かし検出装置は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段とを備える。
【００１８】
また、本発明の他の態様の電子透かし検出装置は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された音響信号であるのかを判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段とを備える。
【００１９】
本発明の一の態様の電子透かし埋込方法は、蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施すステップと、前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込むステップとを有する。
【００２０】
本発明の一の態様の電子透かし検出方法は、デジタルデータである音響信号に対して上記態様の電子透かし埋込方法によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出するステップと、前記検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置、並びに電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法によれば、高い知覚不可能性、秘匿性、及び頑健性を有する電子音響透かしを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る電子透かし埋込装置は、音響信号に対して電子透かしデータを１ビット単位で埋め込む電子透かし埋込装置であり、また、実施の形態１に係る電子透かし検出装置は、音響信号から１ビット単位で電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置である。
【００２４】
［電子透かし埋込装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、電子透かし埋込装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、信号入力部１４、信号出力部１５及びハードディスク１６を備えており、これらのＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、信号入力部１４、信号出力部１５及びハードディスク１６は、バス１７によって接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２及びハードディスク１６に記憶されているコンピュータプログラムを実行する。これにより、電子透かし埋込装置１は、後述するような動作を実行し、音響信号に対する電子透かしデータの埋め込みを実現する。
【００２６】
ＲＯＭ１２は、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等によって構成されており、ＣＰＵ１１によって実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いられるデータ等を記憶している。
【００２７】
ＲＡＭ１３は、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭ等によって構成されており、ハードディスク１６に記憶されているプログラムの読み出しに用いられる。また、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１がコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ１１の作業領域としても利用される。
【００２８】
信号入力部１４は、処理対象となる原信号である音響信号及びその音響信号に埋め込まれる電子透かしデータの入力を、外部の装置から受け付ける。また、信号出力部１５は、信号入力部１４に入力された原信号である音響信号及び電子透かしデータが埋め込まれた音響信号（以下、「透かし入り音響信号」という）を外部の装置へ出力する。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、原信号である音響信号はデジタルデータである。しかし、当該音響信号がアナログデータであってもよく、その場合は、Ａ／Ｄ変換機能を備えた信号入力部１４が、入力された音響信号をＡ／Ｄ変換することによりデジタルデータに変換した上で、その後の処理を行うようにすればよい。
【００３０】
ハードディスク１６には、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、並びにＣＰＵ１１に実行させるための種々のコンピュータプログラムおよび当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータ等がインストールされている。このコンピュータプログラムには、電子透かしデータの埋め込みを行うための電子透かし埋込プログラム１６Ａが含まれる。
【００３１】
ハードディスク１６にインストールされる電子透かし埋込プログラム１６Ａは、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、またはＤＶＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置（図示せず）を介して、可搬型記録媒体から読み出される。
【００３２】
なお、このように可搬型記録媒体によって提供されるのみならず、電気通信回線（有線、無線を問わない）を介して電子透かし埋込装置１と通信可能に接続された外部の装置から電子透かし埋込プログラム１６Ａを提供することも可能である。例えば、電子透かし埋込プログラム１６Ａがインターネット上のサーバコンピュータのハードディスク内に格納されている場合において、このサーバコンピュータに電子透かし埋込装置１がアクセスして、当該コンピュータプログラムをダウンロードし、これをハードディスク１６にインストールすることも可能である。
【００３３】
ハードディスク１６には、例えば米マイクロソフト社が製造販売するWindows（登録商標）等のマルチタスクオペレーティングシステムがインストールされている。以下の説明において、本実施の形態に係る電子透かし埋込プログラム１６Ａは当該オペレーティングシステム上で動作するものとする。
【００３４】
［電子透かし検出装置の構成］
図２は、本発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電子透かし検出装置２は、上記の電子透かし埋込装置１と同様に、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、信号入力部２４、及びハードディスク２５を備えており、これらのＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、信号入力部２４及びハードディスク２５は、バス２６によって接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３のそれぞれについては、電子透かし埋込装置１が備えるＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
信号入力部２４は、原信号である音響信号及び透かし入り音響信号の入力を外部の装置から受け付ける。これらの音響信号及び透かし入り音響信号は、信号入力部２４に対して電子透かし埋込装置１から直接入力されてもよく、他の装置及び／又は通信ネットワーク等を介して入力されてもよい。
【００３７】
ハードディスク２５には、電子透かし埋込装置１の場合と同様に、オペレーティングシステム及びＣＰＵ１１に実行させるための種々のコンピュータプログラム等がインストールされている。このコンピュータプログラムには、電子透かしデータの検出を行うための電子透かし検出プログラム２５Ａが含まれる。
【００３８】
電子透かし埋込プログラム１６Ａの場合と同様に、ハードディスク２５にインストールされる電子透かし検出プログラム２５Ａは、可搬型記録媒体によって提供されてもよく、電気通信回線を介して提供されてもよい。また、この電子透かし検出プログラム２５Ａは、電子透かし埋込プログラム１６Ａの場合と同様に、ハードディスク２５にインストールされているオペレーティングシステム上で動作するものとする。
【００３９】
次に、これらの電子透かし埋込装置１及び電子透かし検出装置２の構成を、図３の機能ブロック図を参照しながら説明する。
図３に示すように、電子透かし埋込装置１は、電子透かしデータを所定の表現のデータに変換する符号化部１０１と、２つの蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂと、後述する選択的荷重和処理を実行する選択的荷重和接合部１０３とを備えている。なお、本実施の形態において、これらの符号化部１０１、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂ、並びに選択的荷重和接合部１０３は、ＣＰＵ１１が電子透かし埋込プログラム１６Ａを実行することによって実現される。
【００４０】
［蝸牛遅延フィルタ］
以下、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの詳細について説明する。これらの蝸牛遅延１０２ａ及び１０２ｂは、人間の聴覚の蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタであり、具体的には、振幅成分にはまったく影響を与えず、位相特性のみを変化させる全域通過フィルタで構成される。
【００４１】
本実施の形態において、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂは、以下の式１の伝達関数Ｈ（ｚ）により定義される１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタで構成される。
Ｈ（ｚ）＝（−ｂ＋ｚ−１）／（１−ｂｚ−１） … 式１
ここで、ｂはフィルタ係数を表している。
このように、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタで構成することにより、高速な処理が可能になる。
【００４２】
なお、無限インパルス応答型全域通過フィルタの群遅延特性が蝸牛遅延特性をより正確に表していれば、フィルタ次数は１次以上であってもよく、また、フィルタのカスケード段数は１段以上であってもよい。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置１が備える蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの特性を示すグラフである。図４において、縦軸は群遅延を、横軸は音響信号の周波数をそれぞれ示している。
【００４４】
図４において、破線は、人間の聴覚における蝸牛遅延を１／１０倍に縮小した蝸牛遅延特性を示している。また、実線ａ１は、フィルタ係数ｂ＝0.795の場合に上記式１により定義される蝸牛遅延フィルタ１０２ａの特性を示し、実線ａ２は、フィルタ係数ｂ＝0.8の場合に同じく定義される蝸牛遅延フィルタ１０２ｂの特性を示している。
【００４５】
なお、図４において破線で示されている蝸牛遅延特性は、「T. Dau, O. Wegner, V. Mellert, and B. Kollmeier, “Auditory brainstem responses (ABR) with optimized chirp signals compensating basilar membrane dispersion,” J. Acoust. Soc. Am., 107, 1530-1540, 2000」を参考にして定めたものである。
【００４６】
以上より、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを音響信号にかけると、実際の蝸牛遅延の１／１０倍の蝸牛遅延を当該音響信号に付与することになる。したがって、人間の実際の蝸牛遅延特性を近似するためには、このような蝸牛遅延フィルタを１０段カスケード接続する必要がある。しかし、実際と同様の蝸牛遅延量を音響信号に与えることにすると、その音響信号を知覚する際の群遅延量は実際の蝸牛遅延量の２倍になってしまうため、遅延が大きすぎると考えられる。そこで、本実施の形態においては、上記のように実際の蝸牛遅延の１／１０倍の蝸牛遅延を音響信号に与えることにしている。
【００４７】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作］
次に、上述したように構成された本実施の形態の電子透かし埋込装置１及び電子透かし検出装置２の動作について、図４及び図５に示すフローチャートと図３とを参照しながら説明する。
【００４８】
［電子透かし埋込処理］
図５は、本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置１が実行する電子透かし埋込処理の手順を示すフローチャートである。
電子透かし埋込装置１は、符号化部１０１において、外部から入力された電子透かしデータを、２進数表現のデータに変換する（Ｓ１０１）。ここで、電子透かしデータとしては、例えば著作権者名等の著作権情報またはシリアルナンバー等が挙げられる。
このようにして２進数表現に変換された電子透かしデータは、選択的荷重和接合部１０３に出力される。
【００４９】
次に、電子透かし埋込装置１は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて、外部から入力された音響信号（原信号）に対して位相変調を施す（Ｓ１０２）。その結果、人工的に蝸牛遅延が付加された二つの音響信号が生成されることになる。
このようにして蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂを用いて位相変調された二つの音響信号は、選択的荷重和接合部１０３に出力される。
【００５０】
次に、電子透かし埋込装置１は、選択的荷重和接合部１０３において、以下のような選択的荷重和処理を実行して電子透かしデータを、位相変調された音響信号に埋め込む（Ｓ１０３）。
選択的荷重和処理では、電子透かしデータのビットが０のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ａから出力された音響信号が、１のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｂから出力された音響信号がそれぞれ選択される。そして、これらの選択された音響信号同士が接合されることにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号が生成される。
【００５１】
ここで、その接合した部分において急激な位相変化が起こらないように、音響信号同士を荷重和することにより、音響信号の接合が行われる。この荷重和処理は、例えばramped-cosの荷重を付与する等して行われる。このような荷重和処理を行うことにより、透かし入り音響信号の歪みが軽減される。
【００５２】
以上の電子透かし埋込処理を式で表すと次のようになる。図６に示す概念図も参照しながら説明する。なお、以下において、ｎはサンプリング番号を、ｋは音響信号のフレーム番号をそれぞれ示している。
まず、ステップＳ１０１において、電子透かしデータが２進数表現のデータｓ（ｋ）へと変換される。
【００５３】
次に、原信号である音響信号をｘ（ｎ）とし、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び蝸牛遅延フィルタ１０２ｂそれぞれをＨ０（ｚ）及びＨ1（ｚ）とすると、上記のステップＳ１０２において、位相変調が施された二つの音響信号（ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ））が次の式２及び式３により生成される。
ｗ０（ｎ）＝−ｂ０ｘ（ｎ）＋ｘ（ｎ−１）＋ｂ０ｗ０（ｎ−１） … 式２
ｗ１（ｎ）＝−ｂ１ｘ（ｎ）＋ｘ（ｎ−１）＋ｂ１ｗ１（ｎ−１） … 式３
ここで、ｂ０及びｂ１はＨ０（ｚ）及びＨ１（ｚ）のフィルタ係数をそれぞれ示している。
【００５４】
そして、ステップＳ１０３において、電子透かしデータｓ（ｋ）のビットが０であるか１であるかに応じてｗ０（ｎ）またはｗ１（ｎ）が選択され、次の式４のとおり、透かし入り音響信号ｙ（ｎ）が生成される。
ｙ（ｎ）＝ｗ０（ｎ），ｓ（ｋ）＝０ 又は ｗ１（ｎ），ｓ（ｋ）＝１ … 式４
ただし、（ｋ−１）ΔＷ＜ｎ≦ｋΔＷを満足する。ここで、ΔＷ（＝ｆＳ／Ｎbit）はフレーム長であり、ｆＳは原信号のサンプリング周波数を、Ｎbitは１秒あたりの情報埋込ビットレートをそれぞれ表している。
【００５５】
［電子透かし検出処理］
次に、上記のようにして電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号から、当該電子透かしデータを検出する電子透かし検出処理について説明する。
上述したように、本実施の形態における電子透かし埋込処理では、二つの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された二つの音響信号を、時間毎に切り替えることにより、透かし入り音響信号を生成している。これらの二つの音響信号は、原信号に位相変調をかけたものであるため、原信号と透かし入り音響信号との位相特性の差を用いることにより、透かし入り音響信号が、上記の二つの蝸牛遅延フィルタの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された信号であるのかを特定することができる。本実施の形態における電子透かし検出処理は、このような性質を利用して電子透かしデータの検出を行うものである。
【００５６】
図７は、本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置２が実行する電子透かし検出処理の手順を示すフローチャートである。
電子透かし検出装置２は、位相算出部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれにおいて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）により、音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の位相スペクトルを求める（Ｓ２０１）。ここでは、電子透かし埋込処理で利用されたビット単位で、各音響信号の位相スペクトルが算出される。
このようにして求められた各音響信号の位相スペクトルは、位相差検出部２０２に出力される。
【００５７】
次に、電子透かし検出装置２は、位相差検出部２０２において、両音響信号の位相スペクトルの差を算出し（Ｓ２０２）、その算出された位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａによって与えられる群遅延との差の合計値（第１の合計値）、及び同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂによって与えられる群遅延との差の合計値（第２の合計値）を算出する（Ｓ２０３）。そして、位相差検出部２０２において、これら第１の合計値と第２の合計値とを比較し、第１の合計値が第２の合計値より小さければ電子透かしデータとして「０」を検出し、第１の合計値が第２の合計値以上であれば「１」を検出する（Ｓ２０４）。なお、この処理は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの何れのフィルタを用いて位相変調されたのかを推定することに相当する。
このようにして電子透かしデータのすべてのビットの値が検出された後、それら検出されたビット値が復号部２０３に出力される。
【００５８】
次に、電子透かし検出装置２は、復号部２０３において、上述したようにして検出されたビット値を用いて、電子透かしデータを復元する（Ｓ２０５）。
以上のようにして、蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に埋め込まれた電子透かしデータを検出することができる。
【００５９】
以上の電子透かし検出処理を式で表すと次のようになる。図８に示す概念図も参照しながら説明する。なお、以下において、ｎはサンプリング番号を、ｋは音響信号のフレーム番号をそれぞれ示している。
まず、ステップＳ２０１において、音響信号ｘ（ｎ）及び透かし入り音響信号ｙ（ｎ）の位相スペクトルがＦＦＴにより求められ、ステップＳ２０２において、両音響信号の位相スペクトルの差Φ（ω）が次の式５により算出される。
Φ（ω）＝ａｒｇ（ＦＦＴ［ｙ（ｎ）］）−ａｒｇ（ＦＦＴ［ｘ（ｎ）］） … 式５
【００６０】
次に、ステップＳ２０３において、両音響信号の位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａ（Ｈ０（ｚ））との差の合計値ΔΦ０及び当該位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂ（Ｈ１（ｚ））との差の合計値ΔΦ１が、次の式６及び式７によってそれぞれ算出される。ただし、ｚ＝ejωである。
ΔΦ０＝Σ｜Φ（ω）−ａｒｇ（Ｈ０（ｅｊω））｜ … 式６
ΔΦ１＝Σ｜Φ（ω）−ａｒｇ（Ｈ１（ｅｊω））｜ … 式７
【００６１】
そして、ステップＳ２０４において、上記の合計値ΔΦ０及びΔΦ１の大小関係に基づいて、次の式８にしたがって電子透かしデータのビット値ｓ（ｋ）が検出される。
ｓ（ｋ）＝０，ΔΦ０＜ΔΦ１ 又は １，ΔΦ０≧ΔΦ１ … 式８
最後に、ステップＳ２０５において、これらの検出されたビット値ｓ（ｋ）を用いて電子透かしデータが復元される。
【００６２】
［音響信号に付加する群遅延の最適な範囲］
次に、電子透かしデータを埋め込む場合に原信号である音響信号にどの程度の群遅延を与えるのが適切であるのかについて説明する。
【００６３】
本発明者等は、上記の蝸牛遅延フィルタ１０２ａをカスケード接続することにより、群遅延量の増減を制御し、当該蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数が何段になれば、フィルタにより位相変調された音響信号と原信号とを弁別できるかを調べた。
【００６４】
この実験は、モノラル音源から出力される音響信号を、防音室内にて実験参加者にヘッドフォンで提示することにより行った。具体的には、Ａ−Ｘ−Ｂ（Ａ：オリジナル音又は蝸牛遅延を与えた音、Ｂ：蝸牛遅延を与えた音又はオリジナル音、Ｘ：どちらか不明な音）という組み合わせで音を提示し、実験参加者には、Ｘに流れた音がＡの音と同じだと思うか、Ｂの音と同じだと思うかを判断させ、Ａ及びＢの何れかを強制的に選択させた。
【００６５】
オリジナル音としては、方形パルス（周期２ｍｓ、デューティ比５０％）、女性ヴォーカル曲（RWC-MDB-G-2001 No.39“Julia”）、ピアノ曲（RWC-MDB-G-2001 No.59 “ロンドニ長調K.485”）の３つを用いた。
また、蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数は、［-50, -30, -10, -1，0, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70］の１４条件である。なお、ここで、［-50, -30, -10］とは、その絶対値がフィルタの段数を、その符号（マイナス）が原信号を前後逆にして蝸牛遅延フィルタ１０２ａにかけ、フィルタ通過後に元に戻すことをそれぞれ意味している。
【００６６】
なお、上記の主観評価実験においては、二肢強制選択を行っているため、無作為にＡ，Ｂを選択した場合の正解率のチャンスレベルは５０％前後となる。そのため、両音が弁別できたという評価基準を７５％以上としている。
【００６７】
図９は、上記の主観評価実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、実験参加者は、女性ヴォーカル曲の場合では蝸牛遅延フィルタ１０２ａを５段かけた程度でも弁別ができているものの、他の楽曲の場合は３０段程度でなければ弁別できていない。
以上より、音響信号の種類によって異なるものの、蝸牛遅延フィルタ１０２ａの段数が５以下であれば弁別が困難となり、当該段数が１であれば弁別は不可能であるといえる。ここで、蝸牛遅延フィルタ１０２ａは、実際の蝸牛遅延の１／１０倍の群遅延を与えるように設計されているため、本実験結果からは、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の１／１０倍以上１／２倍以下程度の群遅延を与えたとしても、その違いは知覚されにくいといえる。また、段数が０の場合には、蝸牛遅延が人工的に付加されないことであるから、弁別が不可能なことは勿論である。
【００６８】
以上より、実際の蝸牛遅延の０倍以上１／２倍以下程度の群遅延を与えて電子透かしデータの埋め込みを行うことにより、埋め込んだ電子透かしデータを知覚されにくくすることができる。
【００６９】
ここで、実際の蝸牛遅延の０倍の群遅延を与えるという意味は、群遅延を与えないことに等しい。群遅延を与えないということを実現する態様としては、（Ａ）蝸牛遅延フィルタを設けない、（Ｂ）蝸牛遅延フィルタを設けるものの機能させないの２つが考えられる。これを本実施の形態にあてはめると、上記（Ａ）としては、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの何れか一方を設けず、他方のみを設けるということになる。そして、その設けられた蝸牛遅延フィルタは、実際の蝸牛遅延の０倍より大きく１／２倍以下の群遅延を与えるものとなる。また、上記（Ｂ）としては、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂの両方を設けるものの、何れか一方のフィルタは機能せず、当該フィルタは、原信号が入力されたらそれをそのまま出力するように設計されている等が考えられる。
【００７０】
［蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差］
次に、本発明者等は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ及び１０２ｂのフィルタ係数の差がどの程度であれば、埋め込んだ電子透かしデータを良好に検出することができるのかを調べた。
【００７１】
本発明者等は、蝸牛遅延フィルタ１０２ａのフィルタ係数ｂ０を0.795に固定し、蝸牛遅延フィルタ１０２ｂのフィルタ係数ｂ１を［0.795, 0.796, … , 0.805, 0.815, … , 0.895］まで変化させ、透かし入り音響信号に対して何も処理していない場合、当該信号をダウンサンプリング（44.1kHz → 20kHz, 16kHz, 8kHz）、当該信号を振幅伸張・圧縮した場合（16bit → 24bit, 8bit）について、埋め込んだ電子透かしデータを検出できるか否かの実験を行った。
実験で用いた楽曲は、ＲＷＣ音楽ジャンルデータベースの全１０２Ｔｒａｃｋ（全１００曲）である。なお、使用した楽曲はすべて、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ｂｉｔのステレオ音源である。
【００７２】
図１０Ａ乃至図１０Ｆは、上記の実験の結果を示すグラフである。これらのグラフから分かるように、透かし入り音響信号に対して何も処理をしていない場合（図１０Ａ）においては、ｂ０とｂ１との差は０．００３程度あれば電子透かしデータを検出することができるものの、ダウンサンプリングを施した場合（図１０Ｂ乃至図１０Ｄ）または振幅伸張・圧縮を施した場合（図１０Ｅ及び図１０Ｆ）においては、当該差が０．００６程度なければ正確に電子透かしデータを検出することができない。
【００７３】
［透かし入り音響信号の音質］
次に、本発明者等は、原信号である音響信号と透かし入り音響信号とが弁別できるかを確認することで、音質を劣化させずに電子透かし埋込を実現できたか否かを調べた。
【００７４】
本発明者等は、ステレオ音源から出力される音響信号を、防音室内にて実験参加者にヘッドフォンで提示することにより実験を行った。実験方法として、日本音楽著作権協会（ＪＡＳＲＡＣ）が２００１年に実施した電子透かしの評価テストＳＴＥＰ２００１の評価項目に基づいて、ＡＢＸ法を採用した。ＳＴＥＰ２００１におけるＡＢＸ法では、Ａを原信号、Ｂを透かし入り音響信号とし、実験参加者は、Ａを１０秒聞いた後、Ｂを１０秒間聞く。さらに、Ａ及びＢを１０秒ずつ聞いた後に、Ｘを１０秒間聞き、Ｘに流れた音がＡであるかＢであるかを判断させる。Ｘには、ＡまたはＢがランダムに入り、実験参加者は、Ａ及びＢの何れかを強制的に選択させられる。
【００７５】
オリジナル音としては、女性ヴォーカル曲（RWC-MDB-G-2001 No.39“Julia”）、ピアノ曲（RWC-MDB-G-2001 No.59 “ロンドニ長調K.485”）、ジャズ（RWC-MDB-G-2001 No.29 “Bubble”）、ロック（RWC-MDB-G-2001 No.9 “Waiting for Your Love”）の４つを用いた。オリジナル音の左右両方のチャンネルに、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ（フィルタ係数ｂ０＝0.795）及び蝸牛遅延フィルタ１０２ｂ（フィルタ係数ｂ０＝0.865）を用いて４ｂｐｓで電子透かしを埋め込んだ。
【００７６】
なお、上記の主観評価実験においては、二肢強制選択を行っているため、無作為にＡ，Ｂを選択した場合の正解率のチャンスレベルは５０％前後となる。そのため、両音が弁別できたという評価基準を７５％以上としている。
【００７７】
図１１は、上記の主観評価実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、実験参加者は、女性ヴォーカル曲、ピアノ曲、ジャズ及びロックのすべての場合において、評価基準である７５％を超えていない。このことから、本実施の形態の電子透かし埋込装置により埋め込まれた電子透かしデータは知覚されにくいということがいえる。
【００７８】
［信号変形処理に対する頑健性］
本発明者等は、悪意のあるユーザによる攻撃への耐性を確認するため、リサンプリング・振幅圧縮・データ圧縮（ＭＰ３等）処理等の信号変形処理を透かし入り音響信号に施した後に、埋め込んだ電子透かしデータの検出を試みた。具体的には、一つの楽曲に対して楽曲全体に情報を埋め込み、各種信号変形処理を施した後に、楽曲毎に埋め込んだ情報をどれだけ検出できるかを調べた。
【００７９】
実験で用いた楽曲は、ＲＷＣ音楽ジャンルデータベースの全１０２Ｔｒａｃｋ（全１００曲）である。なお、使用した楽曲はすべて、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ｂｉｔのステレオ音源である。
【００８０】
また、信号変形処理としては、ダウンサンプリング（44.1kHz → 20kHz, 16kHz, 8kHz）、振幅伸張・圧縮（16bit → 24bit, 8bit）、及びデータ圧縮（mp3: 128kbps, 96kbps, 64kbps-mono）を採用した。なお、データ圧縮においては、wavファイルをmp3ファイルに変換後、再度wavファイルに変換したもので検出を試みた。
【００８１】
なお、ＳＴＥＰ２００１においては、３０秒以内のタイムフレームに７２ｂｉｔ（１秒あたり２．４ｂｉｔ）の電子透かしデータの埋め込みを要求しているため、本実施の形態では、当該要求を十分満たす値として、ビットレートを４ｂｐｓに設定した。
【００８２】
図１２は、上記の実験の結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、原信号に対して何れの信号変形処理を施した場合であっても、埋め込んだ電子透かしデータの８５％以上を検出することができた。このことから、本実施の形態における電子透かしデータの埋め込みは、各種の信号変形処理に対して、高い頑健性を有しているということができる。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る電子透かし埋込装置は、音響信号に対して電子透かしデータを１バイトまたは任意のビットで構成されるフレーム単位で埋め込む電子透かし埋込装置であり、また、実施の形態２に係る電子透かし検出装置は、音響信号から同じくフレーム単位で電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置である。
【００８４】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成］
図１３は、本発明の実施の形態２に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図である。
図１３に示すように、本実施の形態の電子透かし埋込装置３は、実施の形態１の場合と異なり、３つ以上の異なるフィルタ係数の蝸牛遅延フィルタを備えている。
電子透かし埋込装置３が備える蝸牛遅延フィルタの数は、埋め込まれる電子透かしデータの１フレームあたりの情報量に応じた数となる。具体的には、例えば電子透かしデータの１フレームが８ビットである場合、当該１フレームあたりの情報量は２５６（＝２の８乗）であるため、電子透かし埋込装置３は、２５６個の蝸牛遅延フィルタを備えることになる。
【００８５】
本実施の形態の電子透かし埋込装置３のその他の構成については、実施の形態１の電子透かし埋込装置１の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
また、本実施の形態の電子透かし検出装置４の構成については、実施の形態１の電子透かし検出装置２の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
［電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作］
本実施の形態における電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の動作は、実施の形態１の場合と同様である。すなわち、図５のフローチャートに示すとおり、電子透かし埋込装置３は、電子透かしデータを２進数表現のデータに変換するとともに（Ｓ１０１）、蝸牛遅延フィルタ１０２ａ、１０２ｂ、…、１０２ｃにて音響信号に対して位相変調を施す（Ｓ１０２）。
【００８７】
そして、電子透かし埋込装置３は、位相変調された音響信号に対して選択的荷重和処理を施すことにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号を生成する（Ｓ１０３）。
【００８８】
上記の選択的荷重和処理をより具体的に説明すると、次のとおりになる。なお、ここでは、電子透かしデータの１フレームがｎビットで構成されているものとする。
電子透かし埋込装置３は、電子透かしデータが０のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ａから出力された音響信号を、１のときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｂから出力された音響信号を、ｎのときは蝸牛遅延フィルタ１０２ｃから出力された音響信号をそれぞれ選択する。そして、電子透かし埋込装置３は、荷重和処理を実行して、選択された音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号を生成する。
【００８９】
また、図７のフローチャートで示すとおり、電子透かし検出装置４は、音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の位相スペクトルを求め（Ｓ２０１）、これらの信号の位相スペクトルの差を算出する（Ｓ２０２）。
【００９０】
そして、電子透かし検出装置４は、その算出された位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ａによって与えられる群遅延との差の合計値（第１の合計値）、同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｂによって与えられる群遅延との差の合計値（第２の合計値）、同じく位相スペクトルの差と蝸牛遅延フィルタ１０２ｃによって与えられる群遅延との差の合計値（第ｎの合計値）を算出する（Ｓ２０３）。
【００９１】
次に、電子透かし検出装置４は、算出した第１乃至第ｎのｎ個の合計値を相互に比較し、最も小さい合計値を特定し、その最小合計値により電子透かしデータを検出する（Ｓ２０４）。ここで、特定された最小の合計値が第１の合計値であれば「０」が、第２の合計値であれば「１」が、第ｎの合計値であれば「ｎ−１」がそれぞれ検出されることになる。
【００９２】
最後に、電子透かし検出装置４は、検出された１０進数のデータをビット値に変換し、その変換後のビット値を用いて電子透かしデータを復元する（Ｓ２０５）。
【００９３】
以上のようにして、ｎ個の蝸牛遅延フィルタを用いることにより、１バイトまたは任意のビットで構成されるフレーム単位毎に電子透かしデータの埋込／検出を行うことが可能になる。
【００９４】
（その他の実施の形態）
上記の各実施の形態においては、電子透かしデータの埋め込み処理及び検出処理がソフトウェアにより実現されているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、これらの処理の全部又は一部が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００９５】
また、上記の各実施の形態においては、原信号である音響信号をモノラル音楽信号に対して電子透かしデータを埋め込んでいるが、本発明はこれに限られるわけではなく、ステレオ音楽信号の両チャンネルに対して電子透かしデータを埋め込むことも可能である。
【００９６】
また、上記の各実施の形態の電子透かし埋込装置においては、外部から電子透かしデータの入力を受け、これをリアルタイムに取り出して音響信号に対して埋め込んでいるが、本発明はこのような態様に限定されるわけではなく、例えば、音響信号の各フレームに対して埋め込むべき電子透かしデータを予め外部から得て記憶装置に格納しておき、これらの電子透かしデータをまとめて予め定められたタイミングで音響信号の各フレームに埋め込むようなバッチ処理により、電子透かしデータの埋込処理を行うようにしてもよい。
【００９７】
さらに、上記の各実施の形態の電子透かし検出装置においては、外部の装置から音響信号（原信号）及び透かし入り音響信号の入力を受け、これらの両音響信号を比較する処理を行っているが、本発明はこのような態様に限られるわけではない。例えば、電子透かし検出装置が、音響信号（原信号）を予め記憶装置に格納しておき、その音響信号（原信号）と外部の装置から入力された透かし入り音響信号とを比較するような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置は、種々の音楽ジャンルの音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置及びその埋め込まれた電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置等として有用である。
また、本発明の電子透かし埋込方法及び電子透かし検出方法は、種々の音楽ジャンルの音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込方法及びその埋め込まれた電子透かしデータを検出する電子透かし検出方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が備える蝸牛遅延フィルタの特性を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が実行する電子透かし埋込処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態１における電子透かし埋込装置が実行する電子透かし埋込処理の手順を示す概念図。
【図７】本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置が実行する電子透かし検出処理の手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施の形態１における電子透かし検出装置が実行する電子透かし検出処理の手順を示す概念図。
【図９】音響信号に付加する群遅延の最適な範囲を調べるための主観評価実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ａ】透かし入り音響信号に対して何も処理をしていない場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｂ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→20kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｃ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→16kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｄ】ダウンサンプリング処理（44.1kHz→8kHz）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｅ】振幅伸張処理（16bit→24bit）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１０Ｆ】振幅圧縮処理（16bit→8bit）を施した場合における蝸牛遅延フィルタ間のフィルタ係数の差に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１１】透かし入り音響信号の音質に関する主観評価実験の結果を示すグラフ。
【図１２】信号変形処理に対する頑健性に関する実験の結果を示すグラフ。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る電子透かし埋込装置及び電子透かし検出装置の構成を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【０１００】
１，３ 電子透かし埋込装置
２，４ 電子透かし検出装置
１１，２１ ＣＰＵ
１２，２２ ＲＯＭ
１３，２３ ＲＡＭ
１４，２４ 信号入力部
１５ 信号出力部
１６，２５ ハードディスク
１６Ａ 電子透かし埋込プログラム
１７，２６ バス
２５Ａ 電子透かし検出プログラム
１０１ 符号化部
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ 蝸牛遅延フィルタ
１０３ 選択的荷重和接合部
２０１ａ，２０１ｂ 位相算出部
２０２ 位相差検出部
２０３ 復号部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、
前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段と
を備える、電子透かし埋込装置。
【請求項２】
前記蝸牛遅延フィルタは、１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタにより構成されている、請求項１に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項３】
前記位相変調手段は、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成するように構成されており、
前記電子透かし埋込手段は、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項４】
前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのそれぞれは、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の０倍乃至１／２倍の群遅延を音響信号に付与するように構成されている、請求項３に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項５】
前記電子透かし埋込手段は、前記選択した音響信号同士を荷重和することにより、当該音響信号同士を接合するように構成されている、請求項３または請求項４に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項６】
デジタルデータである音響信号に対して請求項１乃至請求項５の何れかに記載の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段と
を備える、電子透かし検出装置。
【請求項７】
デジタルデータである音響信号に対して請求項３乃至請求項５の何れかに記載の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された音響信号であるのかを判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段と
を備える、電子透かし検出装置。
【請求項８】
蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施すステップと、
前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込むステップと
を有する、電子透かし埋込方法。
【請求項９】
デジタルデータである音響信号に対して請求項８に記載の電子透かし埋込方法によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出するステップと、
前記検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出するステップと
を有する、電子透かし検出方法。
【請求項１】
蝸牛遅延特性を模擬した蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施す位相変調手段と、
前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込手段と
を備える、電子透かし埋込装置。
【請求項２】
前記蝸牛遅延フィルタは、１次の無限インパルス応答型全域通過フィルタにより構成されている、請求項１に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項３】
前記位相変調手段は、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成するように構成されており、
前記電子透かし埋込手段は、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項４】
前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのそれぞれは、人間の聴覚に生じる蝸牛遅延の０倍乃至１／２倍の群遅延を音響信号に付与するように構成されている、請求項３に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項５】
前記電子透かし埋込手段は、前記選択した音響信号同士を荷重和することにより、当該音響信号同士を接合するように構成されている、請求項３または請求項４に記載の電子透かし埋込装置。
【請求項６】
デジタルデータである音響信号に対して請求項１乃至請求項５の何れかに記載の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段と
を備える、電子透かし検出装置。
【請求項７】
デジタルデータである音響信号に対して請求項３乃至請求項５の何れかに記載の電子透かし埋込装置によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
当該位相差検出手段によって検出された位相差に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタによって位相変調された音響信号であるのかを判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段と
を備える、電子透かし検出装置。
【請求項８】
蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施すステップと、
前記位相変調が施された音響信号に、電子透かしデータを埋め込むステップと
を有する、電子透かし埋込方法。
【請求項９】
デジタルデータである音響信号に対して請求項８に記載の電子透かし埋込方法によって電子透かしデータが埋め込まれた場合に、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号と埋め込まれた後の音響信号との位相差を検出するステップと、
前記検出された位相差に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出するステップと
を有する、電子透かし検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２１０８２８（Ｐ２００９−２１０８２８Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３９１８（Ｐ２００８−５３９１８）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年２月１３日に国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学の修士論文審査会で発表
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年２月１３日に国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学の修士論文審査会で発表
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
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