JP2000209097A - 信号処理装置とその方法、信号記録装置、信号再生装置および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子透かし情報を、オーディオ信号に、オーデ
ィオ信号の品質を低下させることなくまた種々の信号処
理に対する耐性を高くして重畳する。 【解決手段】ＭＤＣＴ計算部１２でＭＤＣＴにより入力
オーディオ信号が周波数スペクトラム信号に変換され、
信号レベルが入力信号のピークから求められる所定のレ
ベル以上のスペクトラム信号が適応選択部１４で選択さ
れる。順次選択されるスペクトラム信号のＬＳＢからｎ
ビット目の１ビットが、ビット操作部１５で電子すかし
情報が順に置換される。そのｎビット目より下位のビッ
トは、ＬＳＢに対する加減算処理によってｎビット目が
影響を受けないような特定の値で置換する。このように
生成された電子透かし情報の重畳された周波数スペクト
ラム信号は、ＩＭＤＣＴ計算部１６で元のデジタルオー
ディオ信号に戻して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばオーディ
オ信号にその著作権保護情報を電子透かし技術により重
畳し記録する信号記録装置などに適用して好適な、所望
の信号を任意の連続データ中に重畳する信号処理装置と
その方法、その重畳された信号を記録媒体に記録する信
号記録装置、その重畳された信号が記録された記録媒
体、および、その記録媒体を再生して少なくとも著作権
情報などの所望の信号を検出する信号再生装置に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクなどの記録媒体に記録される
たとえば音楽情報などの著作物に対しては、従来より、
電子透かし技術（以後、ウォーターマーク技術と言
う。）によりその著作権の保護を図る方法が提案されて
いる。この方法は、著作権保護に関するデータを、ビデ
オ信号やオーディオ信号などの著作物の情報に、その情
報の再生に影響を与えない程度の微小な信号レベルにし
て重畳して記録するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ウォーターマーク技術においては、仮に重畳するウォー
ターマーク信号が微小であっても、ウォーターマークデ
ータをたとえばオーディオ信号などに重畳した場合に
は、そのオーディオ信号の品質の劣化は避けられない
が、これまでのウォーターマーク技術においては、その
元の信号の品質の維持が十分ではなく、改善が望まれて
いた。特に、オーディオ信号においては、ビデオ信号の
場合に比してこの種のデータの重畳による品質の劣化が
知覚され易く、オーディオ信号の品質を維持するという
点において十分満足の行く性能を有するものではなかっ
た。

【０００４】また、重畳されたウォーターマーク情報
は、これを埋め込んだディジタルオーディオ信号が光デ
ィスクなどの記録媒体やインターネットなどの通信経路
を介して流通する過程において、伝送路雑音、クリッピ
ング、フィルタリング、再サンプリング、ＡＤ／ＤＡ変
換、圧縮処理などの種々の処理やフォーマット変換を受
ける可能性があるが、このような処理を受けたとしても
適切に復調できるように構成されてなければならない。
しかしながら、これまでのウォーターマーク技術では、
ウォーターマーク情報の重畳された信号が、前述したよ
うな種々の処理やフォーマット変換などを受けた際の耐
性が十分ではなく、適切にウォーターマーク情報が検出
できなくなるという問題があった。

【０００５】したがって本発明の目的は、ウォーターマ
ーク情報などの所望の信号を、たとえばオーディオデー
タなどの連続信号に、その連続信号の品質を劣化させる
ことなく、またその連続信号に対する種々の処理に対し
ても十分な耐性を有した状態で、適切に重畳することが
できる信号処理装置とその方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのようにウォーターマー
ク情報などの所望の信号が重畳された連続信号より、ウ
ォーターマーク情報を適切に復調し、かつ、元の連続信
号を品質の劣化なく再生することのできる信号処理装置
とその方法を提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、ウォーターマ
ーク情報などの所望の信号を、たとえばオーディオデー
タなどの連続信号に、その連続信号の品質を劣化させる
ことなく、またその連続信号に対する種々の処理に対し
ても十分な耐性を有した状態で適切に重畳し、そのウォ
ーターマーク情報の重畳された連続信号を記録媒体に記
録する信号記録装置を提供することにある。また、本発
明の他の目的は、そのようにウォーターマーク情報の重
畳された連続信号が記録された記録媒体より記録信号を
再生し、ウォーターマーク情報を適切に復調し、かつ、
元の連続信号を品質の劣化なく再生することのできる信
号再生装置を提供することにある。

【０００７】さらに、本発明の他の目的は、ウォーター
マーク情報などの所望の信号を、たとえばオーディオデ
ータなどの連続信号に、その再生信号よりウォーターマ
ーク情報を適切に復調することができ、連続信号を品質
の劣化なく再生することができるように重畳した信号が
記録された記録媒体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の信号処理装置は、連続信号の所定のブロッ
クごとに所定の直交変換を行い、当該信号の周波数スペ
クトラムを生成する直交変換手段と、当該生成した周波
数スペクトラムの中の、信号レベルが十分大きいスペク
トラム信号に対して、前記所望の信号を重畳する信号重
畳手段とを有する。

【０００９】このような構成の信号処理装置において
は、直交変換手段において、連続信号を所定のブロック
ごとに直交変換して周波数スペクトラムを生成し、各周
波数のスペクトラム信号の中で、その信号レベルが十分
大きいスペクトラムデータに対して、選択的にたとえば
ウォーターマーク情報などの所望の信号を重畳してい
る。したがって、レベルがある程度大きな信号を、相対
的に元の信号に対して少ない劣化で重畳することができ
る。また、その結果、種々の信号処理に対して耐性の高
い信号を重畳することができる。

【００１０】また、本発明の信号処理方法は、任意の著
作物に係わるディジタル連続信号に、当該著作物の著作
権保護に係わる所定の信号を重畳する方法であって、前
記連続信号の所定のブロックごとに所定の直交変換を行
い、当該信号の周波数スペクトラムを生成し、当該生成
した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが十分大き
いスペクトラム信号に対して、前記所望の信号を重畳す
る。

【００１１】また、本発明の他の信号処理装置は、任意
のディジタル連続信号の周波数スペクトラムの中の信号
レベルが十分大きいスペクトラム信号に対して所望の信
号が順次重畳されている信号より、少なくとも前記所望
の信号を再生する信号処理装置であって、前記任意のデ
ィジタル連続信号の所定のブロックごとに所定の直交変
換を行い、当該信号の周波数スペクトラムを生成する直
交変換手段と、当該生成した周波数スペクトラムの中
の、信号レベルが十分大きいスペクトラム信号より、前
記所望の信号を抽出する信号抽出手段とを有する。

【００１２】また、本発明の他の信号処理方法は、任意
の著作物に係わるディジタル連続信号の周波数スペクト
ラムの中の信号レベルが十分大きいスペクトラム信号に
対して、当該著作物の著作権保護に係わる所望の信号が
順次重畳されている信号より、少なくとも前記著作権保
護に係わる所望の信号を再生する信号処理方法であっ
て、前記任意のディジタル連続信号の所定のブロックご
とに所定の直交変換を行い、当該信号の周波数スペクト
ラムを生成し、当該生成した周波数スペクトラムの中
の、信号レベルが十分大きいスペクトラム信号より、前
記所望の信号を抽出する。

【００１３】また、本発明の信号記録装置は、任意のデ
ィジタル連続信号に所望の信号を重畳し任意の記録媒体
に記録する信号記録装置であって、前記連続信号の所定
のブロックごとに所定の直交変換を行い、当該信号の周
波数スペクトラムを生成する直交変換手段と、当該生成
した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが十分大き
いスペクトラム信号に対して、前記所望の信号を重畳す
る信号重畳手段と、前記所望の信号が重畳された前記連
続信号に係わる信号を、記録媒体に記録する記録手段と
を有する。

【００１４】また、本発明の信号再生装置は、任意のデ
ィジタル連続信号の周波数スペクトラムの中の信号レベ
ルが十分大きいスペクトラム信号に対して所望の信号が
順次重畳された記録信号が記録されている記録媒体よ
り、前記ディジタル連続信号および前記所望の信号を再
生する信号再生装置であって、前記周波数スペクトルの
各スペクトル信号のレベルと、所定の基準レベルとを比
較し、信号レベルが前記所定の基準レベルより大きいあ
るいは信号レベルが前記所定の基準レベル以上であるス
ペクトル信号を検出するレベル比較手段と、前記検出さ
れたスペクトル信号より、前記所望の信号を抽出する信
号抽出手段とを有する。

【００１５】また、本発明の記録媒体は、任意の著作物
に係わるディジタル連続信号に、当該著作物の著作権保
護に係わる所定の信号が重畳された信号が記録された記
録媒体であって、当該記録媒体より再生した再生信号に
対して、当該再生信号より得られる前記ディジタル連続
信号の周波数スペクトラムの各スペクトラム信号のレベ
ルと、所定の基準レベルとを比較し、信号レベルが前記
所定の基準レベルより大きいあるいは信号レベルが前記
所定の基準レベル以上である前記スペクトル信号を検出
し、前記検出されたスペクトル信号より、前記所望の信
号を抽出することにより、前記ディジタル連続信号およ
び前記所望の信号が再生される記録信号が記録された記
録媒体である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について、
図１〜図７を参照して説明する。本実施の形態において
は、オーディオデータに電子透かし情報を重畳してお
き、この電子透かし情報を参照して適正なダビングや不
正にコピーされたオーディオデータの検出を行うことに
より、オーディオデータのコピーコントロールを行うよ
うにした一連のシステムを例示して本発明を説明する。

【００１７】まず、そのような一連のシステムの構成お
よびデータの流れについて、図１を参照して説明する。
図１は、不正コピーの検出が可能なそのような一連のシ
ステムの全体ブロック図である。このシステムにおいて
は、記録装置１においてオーディオソースデータである
ディジタルオーディオ信号ＤＡ１を光ディスク５に記録
する際に、記録装置１に収容されるウォーターマークエ
ンコーダ４により、著作権の情報ＤＣを付加して記録す
る。ここで、著作権の情報ＤＣは、オーディオソースデ
ータの著作権者を示す情報や、コピーを許可するか否か
の情報などにより構成される。

【００１８】この光ディスク５を用いてオーディオデー
タをさらにダビングする際には、記録再生装置２に収容
されるウォーターマークデコーダ６により著作権の情報
ＤＣを検出し、これに基づいてコピーを許可するソース
についてのみ、光磁気ディスク７、ディジタルオーディ
オテープレコーダー８、ＣＤ−Ｒ９などの記録媒体への
コピーを行うようにする。市場にて流通するこれらの媒
体を再生装置３で再生する際に、再生装置３に収容され
るウォーターマークデコーダ６により著作権の情報ＤＣ
を検出すれば、それが適正にコピーされた記録媒体、オ
ーディオデータであることが判明する。換言すれば、違
法コピーも発見することができる。

【００１９】次に、このようなシステムの記録装置１、
記録再生装置２および再生装置３に含まれる、本発明に
係わるウォーターマークエンコーダ４およびウォーター
マークデコーダ６について詳細に説明する。

【００２０】まず、ウォーターマークエンコーダ４につ
いて、図２〜図５を参照して説明する。図２は、ウォー
ターマークエンコーダ４の構成を示すブロック図であ
る。ウォーターマークエンコーダ４は、トリガー検出部
１１、ＭＤＣＴ計算部１２、エンコード部１３およびＩ
ＭＤＣＴ計算部１６を有する。また、エンコード部１３
は、適応選択部１４およびビット操作部１５を有する。
図３は、図２に示したウォーターマークエンコーダ４の
トリガー検出部１１およびエンコード部１３の適応選択
部１４の動作を説明するための図である。また、図４は
エンコード部１３のビット操作部１５におけるビット操
作を説明するための図である。

【００２１】まず、ウォーターマークエンコーダ４の各
部の構成について図２〜図４を参照して説明する。トリ
ガー検出部１１は、順次入力されるディジタルオーディ
オ信号ＤＡ１より、図３（Ａ）に示すように、波形上の
ピークを繰り返し検出し、著作権の情報ＤＣを一定の区
間埋め込む基準となるタイミングを特定する。具体的に
は、トリガー検出部１１は、順次入力されるディジタル
オーディオ信号ＤＡ１の振幅値をそれまでの最大値と比
較し、振幅値が最大値より大きい場合に最大値をその振
幅値に置き換えることにより最大値を順次更新してい
く。そして、この最大値が所定の時間更新されずに保持
された場合に、その最大値をピーク値として特定する。

【００２２】ＭＤＣＴ計算部１２は、トリガー検出部１
１で検出されたピークを基準にした所定のタイミングに
より、順次入力されるディジタルオーディオ信号ＤＡ１
を直交変換処理の１つである変形離散コサイン変換（Ｍ
ＤＣＴ）処理し、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１を周
波数スペクトラム信号ＤＳ１に変換する。ここで周波数
スペクトラム信号ＤＳ１は、ディジタルオーディオ信号
ＤＡ１をＭＤＣＴ変換処理して得られる係数データの集
合であり、このＭＤＣＴ変換処理により得られる各周波
数スペクトラムの信号レベルを示す信号である。

【００２３】エンコード部１３は、ＭＤＣＴ計算部１２
より入力される周波数スペクトラム信号ＤＳ１に著作権
の情報ＤＣを埋め込んで出力する。

【００２４】エンコード部１３の適応選択部１４は、Ｍ
ＤＣＴ計算部１２より入力される周波数スペクトラム信
号ＤＳ１の各周波数スペクトラムより、そのスペクトラ
ム値ｓｐｅｃ_i が十分大きいスペクトラムを選択し、そ
の周波数スペクトラムの番号ｉを周波数スペクトラム信
号ＤＳ１とともに、著作権の情報ＤＣを重畳する信号と
してビット操作部１５に出力する。具体的には、図３
（Ｂ）に示すように、各周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ
_i が、所定のレベル値Ｐ１よりも大きい場合に、その周
波数スペクトラムを、著作権の情報ＤＣを埋め込むスペ
クトラムとして選択する。

【００２５】レベル値Ｐ１は、トリガー検出部１１で検
出したピーク値に一定の係数を乗算することによって決
定される値であり、著作権の情報ＤＣを埋め込む対象と
なるディジタルオーディオ信号ＤＡ１の特定区間のスペ
クトラムエネルギーを反映している値である。適応選択
部１４は、周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i がレベル値
Ｐ１よりも大きい場合のみ周波数スペクトラム値ｓｐｅ
ｃ_i に著作権の情報ＤＣを埋め込むようにすることで、
周波数スペクトラム信号ＤＳ１のエネルギー分布に応じ
てウォーターマークを埋め込む処理を制御するようにす
るものである。

【００２６】エンコード部１３のビット操作部１５は、
適応選択部１４により各サンプルブロックごとに選択さ
れた周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i に著作権の情報Ｄ
Ｃを埋め込む。ビット操作部１５は、著作権の情報ＤＣ
をシリアルデータの形式で繰り返し入力し、その各ビッ
トの極性を、選択された各周波数スペクトラム値に１ビ
ット単位で書き込む。

【００２７】この埋め込みの処理において、ビット操作
部１５は、図４（Ａ）に示すように、所定の論理値が連
続してなる周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i に対して、
たとえば、図４（Ｂ）に示すように、最下位ビットより
上位側４ビット目を著作権の情報ＤＣの極性に対応する
論理値ｄａｔａとして設定する。この論理値ｄａｔａを
設定するビットは、最下位に近いほど音質劣化を抑える
ことができるが、種々の攻撃に対する耐性は弱くなるこ
とから、必要とされる音質および対応する必要のある環
境などを考慮して適宜選定される。

【００２８】また、ビット操作部１５は、このようにし
て著作権の情報ＤＣを埋め込んだオーディオ信号を処理
して著作権の情報ＤＣを再生する際に、量子化誤差によ
ってもこのようにして論理値ｄａｔａを設定したビット
において論理値を正しく検出できるように、この論理値
ｄａｔａを設定したビット以下にオフセット値を設定す
る。

【００２９】このような量子化誤差は、たとえば最下位
ビットに対する加減算処理により検討することができ
る。たとえば、図４（Ｂ）に示すように、３ビット目か
ら最下位ビットまでを論理０に設定した場合、最下位ビ
ットに値１を加算する処理においては、図４（Ｃ）に示
すように、論理値ｄａｔａの変化は観察されない。とこ
ろが最下位ビットより値１を減算する処理においては、
図４（Ｄ）に示すように、論理値ｄａｔａの変化が観察
される。したがって、ビット操作部１５は、少なくとも
最下位ビットに対する加算および減算により論理値ｄａ
ｔａが変化しないように、図４（Ｅ）に示すように、論
理値ｄａｔａのビットより下位ビットの論理値を設定
し、これにより量子化誤差によって周波数スペクトラム
値ｓｐｅｃ_i を正しく再生できない場合でも著作権の情
報ＤＣを正しく検出できるようにする。

【００３０】逆ＭＤＣＴ（ＩＭＤＣＴ）計算部１６は、
このようにしてビット操作して得られる周波数スペクト
ラム信号ＤＳ１を逆ＭＤＣＴ変換処理し、これにより元
のディジタルオーディオ信号ＤＡ１と同一の形式により
ディジタルオーディオ信号ＤＡ２を出力する。

【００３１】本実施の形態の記録装置１においては、こ
の出力信号を所定のエンコーダによりエンコードしてデ
ィスク原盤を露光し、このディスク原盤より光ディスク
５が量産される。

【００３２】次に、このようなウォーターマークエンコ
ーダ４における処理の流れについて、図５を参照して説
明する。図５は、ウォーターマークエンコーダ４の処理
の流れを示すフローチャートである。ウォーターマーク
エンコーダ４においては、まず処理が開始されると（ス
テップＳＰ１）、トリガー検出部１１において波形上の
ピークを検出したか否か、すなわち著作権の情報ＤＣを
一定の区間埋め込む基準となるタイミングを特定したか
否か判断する（ステップＳＰ２）。ステップＳＰ２にお
いて、タイミングが特定されていない場合には、タイミ
ングが特定されるまで待機する。

【００３３】ステップＳＰ２においてタイミングが特定
されていた場合には、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１
を順次サンプルブロックごとに読み込み（ステップＳＰ
３）、ＭＤＣＴ計算部１２においてＭＤＣＴ計算を実行
して周波数スペクトラム信号ＤＳ１を算出し（ステップ
ＳＰ４）、続いて、周波数スペクトラム信号ＤＳ１とレ
ベル値Ｐ１との比較により著作権の情報ＤＣを埋め込む
周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i を適応的に選択し、著
作権の情報ＤＣを埋め込む周波数スペクトラムの番号ｉ
を特定する（ステップＳＰ５）。

【００３４】続いて、選択された周波数スペクトラム値
ｓｐｅｃ_i の所定ビットを著作権の情報ＤＣの極性に対
応する論理値に設定し（ステップＳＰ６）、著作権の情
報ＤＣを設定したビットより下位ビットの論理値を論理
０に設定し、さらに所定のオフセット値を加算し、これ
により量子化誤差によっても著作権の情報ＤＣを正しく
再生できるようにする（ステップＳＰ７）。そして、ビ
ット操作した周波数スペクトラム信号ＤＳ１に対して逆
ＭＤＣＴの計算を実行し、元のディジタルオーディオ信
号ＤＡ１と同一の形式によりディジタルオーディオ信号
ＤＡ２を出力する（ステップＳＰ８）。

【００３５】そして、著作権の情報ＤＣを埋め込む区間
が終了したか否か判断し（ステップＳＰ９）、終了して
いない場合にはステップＳＰ３に戻り、続く範囲のサン
プルブロックに対して順次ステップＳＰ３〜ステップＳ
Ｐ８の処理を繰り返す。ステップＳＰ９において著作権
の情報ＤＣを埋め込む区間が終了した場合には、ディジ
タルオーディオ信号ＤＡ１の処理を完了したか否か判断
し（ステップＳＰ１０）、完了していない場合にはステ
ップＳＰ２に戻って、次の著作権の情報ＤＣを埋め込む
区間を検出し、その区間に対してステップＳＰ３〜ステ
ップＳＰ９の処理を行う。ステップＳＰ１０において、
ディジタルオーディオ信号ＤＡ１の処理を完了した場合
には、一連の処理を終了する（ステップＳＰ１１）。

【００３６】最後に、このようなウォーターマークエン
コーダ４の動作および各処理・動作による効果について
まとめて説明する。たとえば、光ディスクの製造工程に
おいて、光ディスクに記録するディジタルオーディオ信
号ＤＡ１がウォーターマークエンコーダ４に入力され、
トリガー検出部１１において、ディジタルオーディオ信
号ＤＡ１の波形上のピークを繰り返し検出し、著作権の
情報ＤＣを一定の区間埋め込む基準となるタイミングを
特定する。これにより、ディジタルオーディオ信号ＤＡ
１に常にこの種のデータを埋め込む場合に比して、著作
権の情報ＤＣを埋め込むディジタルオーディオ信号ＤＡ
１の箇所を減少させかつ発見困難に効果的に隠蔽するこ
とができる。すなわち、音質劣化を防止して解析困難に
著作権の情報ＤＣを埋め込むことができる。

【００３７】次に、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１
は、ＭＤＣＴ計算部１２において、順次ＭＤＣＴ変換処
理により周波数スペクトラム信号ＤＳ１に変換され、続
くエンコード部１３において、この周波数スペクトラム
信号ＤＳ１に著作権の情報ＤＣが埋め込まれて出力され
る。これにより、ディジタルオーディオ信号ＤＡ１に直
接この種のデータを埋め込む場合、さらにはＰＣＭオー
ディオ信号をこの種のデータにより操作して重畳する場
合に比して、音質劣化を防止し、解析困難に著作権の情
報ＤＣを埋め込むことができる。

【００３８】そして、ウォーターマークエンコーダ４に
おいては、この周波数スペクトラム信号ＤＳ１のうちの
各周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i が前記ピーク値に応
じて適応的に決定されるレベル値Ｐ１よりも大きい場合
のみ、周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i に対して著作権
の情報ＤＣを埋め込む。これにより、常に特定の周波数
スペクトラム値に著作権の情報ＤＣを埋め込む場合に比
して、エネルギーの大きい周波数スペクトラム値に選択
的にこの種のデータを埋め込むことができ、圧縮などの
攻撃に対する耐性を向上し、また、ディジタルオーディ
オ信号ＤＡ１の音質劣化を有効に回避して、発見困難に
著作権の情報ＤＣを隠蔽することができる。

【００３９】具体的に、レベル値Ｐ１は入力されるディ
ジタルオーディオ信号のピーク値に応じて適応的に決定
される値であり、著作権の情報ＤＣを埋め込む対象とな
るディジタルオーディオ信号ＤＡ１の特定区間のスペク
トラムエネルギーを反映している。これによりウォータ
ーマークエンコーダ４は、周波数スペクトラム信号ＤＳ
１のエネルギー分布に応じてウォーターマークを埋め込
む処理を適応的に制御し、周波数スペクトラム値ｓｐｅ
ｃ_i が相対的に大きい場合には著作権の情報ＤＣを埋め
込み、周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i が相対的に小さ
い場合には著作権の情報ＤＣを埋め込まないという制御
を行うことができる。

【００４０】そして、ウォーターマークエンコーダ４に
おいては、選択された周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i
の所定ビットが著作権の情報ＤＣに対応する論理値に設
定されて周波数スペクトラム信号ＤＳ１が操作され、こ
の操作された周波数スペクトラム信号ＤＳ１が逆ＭＤＣ
Ｔ変換処理され、これによりディジタルオーディオ信号
ＤＡ１に著作権の情報ＤＣが埋め込まれる。

【００４１】このとき著作権の情報ＤＣにより論理値を
設定したビット以下において、少なくとも最下位ビット
に対する加算及び減算により著作権の情報ＤＣによる論
理値が変化しないように、所定のオフセット値が加算さ
れ、これにより著作権の情報ＤＣを再生する際に、量子
化誤差により周波数スペクトラム値が変化した場合で
も、著作権の情報ＤＣを正しく再生することができる。

【００４２】このようにしてディジタルオーディオ信号
ＤＡ１に重畳されて記録された著作権の情報ＤＣにおい
ては、ディジタル信号の形式により、またアナログ信号
の形式によりダビングする場合でも、そっくりそのまま
ダビングされることになる。これにより、ダビングする
際に、またダビングされたソースを再生して、このディ
ジタルオーディオ信号ＤＡ１に重畳された著作権の情報
ＤＣを確認して種々の違法コピー対策を実施することが
可能となる。

【００４３】次に、ウォーターマークデコーダ６につい
て、図６および図７を参照して説明する。なお、ウォー
ターマークデコーダ６は、前述したように、図１に示し
たシステムの記録再生装置２および再生装置３に収容さ
れ、たとえば、光ディスク５、光磁気ディスク７、ディ
ジタルオーディオテープレコーダー８、ＣＤ−Ｒ９など
を再生して得られるディジタルオーディオ信号ＤＡ２よ
り、著作権の情報ＤＣを再生する。図６は、ウォーター
マークデコーダ６の構成を示すブロック図である。ウォ
ーターマークデコーダ６は、トリガー検出部２１、ＭＤ
ＣＴ計算部２２およびデコード部２３を有する。また、
デコード部２３は、適応選択部２４およびビット検出部
２５を有する。まず、ウォーターマークデコーダ６の各
部の構成について説明する。

【００４４】トリガー検出部２１は、順次入力されるデ
ィジタルオーディオ信号ＤＡ２に対して、波形上のピー
クを繰り返し検出し、著作権の情報ＤＣを一定の区間再
生する基準となるタイミングを検出する。

【００４５】ＭＤＣＴ計算部２２は、トリガー検出部２
１で検出されたピークを基準にしたタイミングにより、
順次入力されるディジタルオーディオ信号ＤＡ２を、前
述したＭＤＣＴ計算部１２と同様にＭＤＣＴ処理し、周
波数スペクトラム信号ＤＳ２に変換する。ここで周波数
スペクトラム信号ＤＳ２は、ディジタルオーディオ信号
ＤＡ２をＭＤＣＴ処理して得られる係数データの集合で
あり、このＭＤＣＴ処理により得られる各周波数スペク
トラムの信号レベルを示す信号である。

【００４６】デコード部２３は、ＭＤＣＴ計算部２２で
得られた周波数スペクトラム信号ＤＳ２より著作権の情
報ＤＣを再生して出力する。

【００４７】デコード部２３の適応選択部２４は、周波
数スペクトラム信号ＤＳ２のｉ番目の周波数スペクトラ
ムの値ｓｐｅｃ_i が、トリガー検出部２１で検出された
ピーク値に応じて適応的に決定されるレベル値Ｐ２より
も大きい場合に、その周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i
を著作権の情報ＤＣが埋め込まれたスペクトラム信号と
して選択し、その周波数スペクトラムの番号ｉを周波数
スペクトラム信号ＤＳ２とともに、ビット検出部２５に
出力する。

【００４８】デコード部２３のビット検出部２５は、前
述したように適応選択部２４で各サンプルブロックごと
に選択される周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i より、著
作権の情報ＤＣを再生する。すなわちビット検出部２５
は、選択された周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i の所定
のビットを選択的に読み取り、順次サンプルブロックご
とに検出したビット列によるデータを著作権の情報ＤＣ
として出力する。

【００４９】本実施の形態の記録再生装置２および再生
装置３においては、光ディスク５をダビングする際に、
この著作権の情報に基づいてダビングを制限できるよう
になされている。なお、不正コピーされた疑いのあるソ
ースについては、ソースの出所を究明できるようにする
ことも可能である。

【００５０】次に、このようなウォーターマークデコー
ダ６における処理の流れについて、図７を参照して説明
する。図７は、ウォーターマークデコーダ６の処理の流
れを示すフローチャートである。ウォーターマークデコ
ーダ６においては、まず処理が開始されると（ステッッ
プＳＰ２１）、トリガー検出部２１において波形上のピ
ークを検出したか否か、すなわち、著作権の情報ＤＣを
一定の区間再生する基準となるタイミングを検出したか
否か判断する（ステップＳＰ２２）。ステップＳＰ２２
において、ピークが検出されていない場合には、ピーク
が検出されるまで待機する。

【００５１】ステップＳＰ２２において、著作権の情報
ＤＣを一定の区間再生する基準となるタイミングを検出
した場合には、ディジタルオーディオ信号ＤＡ２を順次
サンプルブロックごとに読み込み（ステップＳＰ２
３）、ＭＤＣＴ計算部２２においてＭＤＣＴ計算を実行
して周波数スペクトラム信号ＤＳ２を算出する（ステッ
プＳＰ２４）。そして、周波数スペクトラム信号ＤＳ２
とレベル値Ｐ２との比較により著作権の情報ＤＣを埋め
込んだ周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i を選択し、著作
権の情報ＤＣを再生する周波数スペクトラムの番号ｉを
特定し（ステップＳＰ２５）、選択された周波数スペク
トラム値ｓｐｅｃ_i の所定ビットを読み取り、著作権の
情報ＤＣを復調する（ステップＳＰ２６）。

【００５２】そして、著作権の情報ＤＣを再生する区間
が終了したか否か判断し（ステップＳＰ２７）、著作権
の情報ＤＣを再生する区間が終了していない場合にはス
テップＳＰ２３に戻り、次のサンプルブロックに対して
ステップＳＰ２３〜ステップＳＰ２６の処理を繰り返
す。ステップＳＰ２７において、著作権の情報ＤＣを再
生する区間が終了していた場合には、ディジタルオーデ
ィオ信号ＤＡ２の処理を完了したか否か判断し（ステッ
プＳＰ２８）、完了していない場合にはステップＳＰ２
２に戻って、次の区間に対してステップＳＰ２３〜ステ
ップＳＰ２７の処理を繰り返し、次の著作権の情報ＤＣ
を再生する処理を行う。ステップＳＰ２８において、デ
ィジタルオーディオ信号ＤＡ２の処理を完了した場合に
は、一連の処理を終了する（ステップＳＰ２９）。

【００５３】最後に、このようなウォーターマークデコ
ーダ６の動作および各処理・動作による効果についてま
とめて説明する。前述したようなウォ−ターマ−クエン
コーダ４により生成された種々のディジタルオーディオ
信号ＤＡ２は、ウォーターマークデコーダ６に入力さ
れ、トリガー検出部２１においてディジタルオーディオ
信号ＤＡ２の波形上のピークを繰り返し検出し、著作権
の情報ＤＣを一定の区間再生する基準となるタイミング
を特定する。これによりディジタルオーディオ信号ＤＡ
１において著作権の情報ＤＣを埋め込んだタイミングと
同一のタイミングにより、ディジタルオーディオ信号Ｄ
Ａ２より著作権の情報ＤＣを再生することができる。ま
たこの種のデータを再生する際に、ディジタルオーディ
オ信号ＤＡ２が伝送路雑音、クリッピング、フィルタリ
ング、再サンプリング、ＡＤ／ＤＡ変換、圧縮処理など
の種々の攻撃による変形を受けた場合においても、著作
権の情報ＤＣを正しく再生することができる。

【００５４】ここでディジタルオーディオ信号ＤＡ２
は、ＭＤＣＴ計算部２２において順次ＭＤＣＴ変換処理
により周波数スペクトラム信号ＤＳ２に変換され、続く
デコード部２３において、この周波数スペクトラム信号
ＤＳ２より著作権の情報ＤＣを再生して出力する。ウォ
ーターマークデコーダ６においては、この周波数スペク
トラム信号ＤＳ２のうちの各周波数スペクトラム値ｓｐ
ｅｃ_i が前記ピーク値に応じて適応的に決定されるレベ
ル値Ｐ２よりも大きい場合のみ、周波数スペクトラム値
ｓｐｅｃ_iより著作権の情報ＤＣを再生する。したがっ
て、ウォーターマークデコーダ６においては、ウォータ
ーマークエンコーダ４において著作権の情報ＤＣを埋め
込んだ周波数スペクトラム値ｓｐｅｃ_i を正しく選択す
ることができ、選択された周波数スペクトラム値ｓｐｅ
ｃ_i より所定ビットが検出され、これにより著作権の情
報ＤＣが再生される。

【００５５】なお、本発明は本実施の形態にのみ限定さ
れるものではなく、任意好適な種々の改変が可能であ
る。たとえば、前述した実施の形態においては、著作権
の情報を埋め込む基準となるタイミングとして波形上の
ピークを使用する場合について述べたが、たとえば、ゼ
ロクロス点、ゼロ値が連続するギャップ部、オーディオ
信号が急激に変化するアタック部などの、種々のトリガ
ーを基準タイミングとして用いることができる。

【００５６】また、前述した実施の形態においては、周
波数スペクトラム値が所定のレベル値より大きい場合
に、周波数スペクトラム値をビット操作して著作権のデ
ータを直接埋め込むようにしたが、たとえば、複数の周
波数スペクトラム値に対して何らかの代表値を計算し、
この代表値を介して間接的に著作権のデータを埋め込ん
でもよい。このようにすればその分埋め込んだデータの
秘匿性を高めることができる。

【００５７】また、前述した実施の形態においては、周
波数スペクトラム値が所定のレベル値より大きい場合
に、著作権のデータをサンプルブロック毎に１ビット埋
め込むようにしたが、サンプルブロックごとに複数ビッ
トを埋め込んでもよく、さらにサンプルブロックとは異
なるブロック長ごとに著作権のデータを埋め込んでもよ
い。

【００５８】また、前述した実施の形態においては、デ
ィジタルオーディオ信号の波形上のピーク値に応じてレ
ベル値を決定するようにしたが、たとえば、サンプルブ
ロックごとの平均スペクトラムエネルギーのような種々
の指標に応じてレベル値を決定するようにしてもよい。

【００５９】また、前述した実施の形態においては、直
交変換の１つであるＭＤＣＴ変換によりディジタルオー
ディオ信号を周波数スペクトラム信号に変換したが、た
とえば、高速フーリエ変換のような種々の直交変換手法
によりディジタルオーディオ信号を周波数スペクトラム
信号に変換するようにしてよい。

【００６０】さらに、前述した実施の形態においては、
著作権の情報を重畳する場合について述べたが、任意好
適な種々の情報を重畳するようにしてよい。また、前述
した実施の形態においては、光ディスクにディジタルオ
ーディオ信号を記録し、また再生する場合について述べ
たが、たとえば、インターネットを介して種々の情報を
伝送する場合などに適用してもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウォーターマーク情報などの所望の信号を、たとえばオ
ーディオデータなどの連続信号に、その連続信号の品質
を劣化させることなく、またその連続信号に対する種々
の処理に対しても十分な耐性を有した状態で、適切に重
畳することができる信号処理装置とその方法を提供する
ことができる。また、そのようにウォーターマーク情報
などの所望の信号が重畳された連続信号より、ウォータ
ーマーク情報を適切に復調し、かつ元の連続信号を品質
の劣化なく再生することのできる信号処理装置とその方
法を提供することができる。

【００６２】また、ウォーターマーク情報などの所望の
信号を、たとえばオーディオデータなどの連続信号に、
その連続信号の品質を劣化させることなく、またその連
続信号に対する種々の処理に対しても十分な耐性を有し
た状態で適切に重畳し、そのウェーターマーク情報の重
畳された連続信号を記録媒体に記録する信号記録装置を
提供することができる。また、そのようにウォーターマ
ーク情報の重畳された連続信号が記録された記録媒体よ
り記録信号を再生し、ウォーターマーク情報を適切に復
調し、かつ、元の連続信号を品質の劣化なく再生するこ
とのできる信号再生装置を提供することができる。

【００６３】さらに、ウォーターマーク情報などの所望
の信号を、たとえばオーディオデータなどの連続信号
に、その再生信号よりウォーターマーク情報を適切に復
調することができ、連続信号を品質の劣化なく再生する
ことができるように重畳した信号が記録された記録媒体
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態の、オーディオ
データに電子透かし情報を重畳しておきそのコピーコン
トロールを行うようにした一連のシステムの全体構成を
示すブロック図である。

【図２】図２は、図１に示したシステムのウォーターマ
ークエンコーダの構成を示すブロック図である。

【図３】図３は、図２に示したウォーターマークエンコ
ーダのトリガー検出部およびエンコード部の適応選択部
の動作を説明するための図である。

【図４】図４は、図２に示したウォーターマークエンコ
ーダのエンコード部のビット操作部におけるビット操作
を説明するための図である。

【図５】図５は、図２に示したウォーターマークエンコ
ーダにおける処理の流れを説明するフローチャートであ
る。

【図６】図６は、図１に示したシステムのウォーターマ
ークデコーダの構成を示すブロック図である。

【図７】図７は、図６に示したウォーターマークデコー
ダにおける処理の流れを説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…記録装置、２…記録再生装置、３…再生装置、４…
ウォーターマークエンコーダ、５…光ディスク、６…ウ
ォーターマークデコーダ、７…光磁気ディスク、８…デ
ィジタルオーディオテープレコーダー、９…ＣＤ−Ｒ、
１１…トリガー検出部、１２…ＭＤＣＴ計算部、１３…
エンコード部、１４…適応選択部、１５…ビット操作
部、１６…ＩＭＤＣＴ部、２１…トリガー検出部、２２
…ＭＤＣＴ計算部、２３…デコード部、２４…適応選択
部、２５…ビット検出部

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意のディジタル連続信号に所望の信号を
   重畳する信号処理装置であって、 前記連続信号の所定のブロックごとに所定の直交変換を
   行い、当該信号の周波数スペクトラムを生成する直交変
   換手段と、 当該生成した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが
   十分大きいスペクトラム信号に対して、前記所望の信号
   を重畳する信号重畳手段とを有する信号処理装置。
2. 【請求項２】前記信号重畳手段は、前記生成した周波数
   スペクトルの各スペクトル信号のレベルと、所定の基準
   レベルとを比較し、前記比較の結果に基づいて、信号レ
   ベルが前記所定の基準レベルより大きいあるいは信号レ
   ベルが前記所定の基準レベル以上である前記スペクトル
   信号に対して、前記所望の信号を重畳する請求項１に記
   載の信号処理装置。
3. 【請求項３】前記信号重畳手段は、前記連続信号の振幅
   の最大値を検出し、当該振幅の最大値に基づいて前記所
   定の基準レベルを決定する請求項２に記載の信号処理装
   置。
4. 【請求項４】前記連続信号の振幅の極大値を検出し、当
   該検出された振幅の極大値に基づいて、前記連続信号に
   前記所望の信号を重畳する処理の単位となる範囲を決定
   する範囲決定手段をさらに有し、 前記信号重畳手段は、前記決定された範囲ごとに、前記
   連続信号の振幅の最大値を検出し、前記所定の基準レベ
   ルを決定し、当該範囲に少なくとも１つ以上の前記所望
   の信号が含まれるように、前記所望の信号を重畳する請
   求項３に記載の信号処理装置。
5. 【請求項５】前記信号重畳手段は、前記信号レベルが十
   分大きいスペクトラム信号のデータの所定ビットのデー
   タを前記所望の信号のデータに順次置換することによ
   り、当該所望の信号を重畳する請求項１に記載の信号処
   理装置。
6. 【請求項６】前記信号重畳手段は、前記スペクトラム信
   号のデータの当該信号のレベルを示すデータの、当該連
   続信号を当該信号の種類に基づく所定の形態で出力した
   際に前記所望の信号のデータを重畳したことによる当該
   連続信号の変化が観察不可能な程度に重みの低い所定の
   １または複数のビットの所定のデータを、前記所望の信
   号のデータに順次置換する請求項５に記載の信号処理装
   置。
7. 【請求項７】前記信号重畳手段は、前記所望の信号のデ
   ータに置換される前記１または複数の所定のビットを、
   当該スペクトラム信号のデータの最下位からの所定数の
   ビットを含まない前記重みの低いビットに設定し、前記
   最下位からの所定数のビットに、当該スペクトラム信号
   のデータの最下位ビットに対する加減算により、前記所
   望の信号のデータに置換される前記所定のビットのデー
   タが影響されないような所定のデータを設定する請求項
   ６に記載の信号処理装置。
8. 【請求項８】前記直交変換手段は、前記連続信号に対し
   て離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行い、当該連続信号の
   周波数スペクトラムを検出する請求項１に記載の信号処
   理装置。
9. 【請求項９】前記所望の信号を重畳された周波数スペク
   トラムを逆直交変換し、前記所望の信号が重畳されたデ
   ィジタル連続信号を生成する逆直交変換手段をさらに有
   する請求項１に記載の信号処理装置
10. 【請求項１０】前記逆直交変換手段は、前記所望の信号
    を重畳された周波数スペクトラムを逆離散コサイン変換
    （ＩＤＣＴ）し、前記所望の信号が重畳されたディジタ
    ル連続信号を生成する請求項９に記載の信号処理装置。
11. 【請求項１１】前記連続信号は、所望の著作物に係わる
    信号であり、 前記連続信号に重畳される前記所望の信号は、前記著作
    物の著作権保護に係わる情報の信号である請求項１に記
    載の信号処理装置。
12. 【請求項１２】任意の著作物に係わるディジタル連続信
    号に、当該著作物の著作権保護に係わる所定の信号を重
    畳する方法であって、 前記連続信号の所定のブロックごとに所定の直交変換を
    行い、当該信号の周波数スペクトラムを生成し、 当該生成した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが
    十分大きいスペクトラム信号に対して、前記所望の信号
    を重畳する信号処理方法。
13. 【請求項１３】任意のディジタル連続信号の周波数スペ
    クトラムの中の信号レベルが十分大きいスペクトラム信
    号に対して所望の信号が順次重畳されている信号より、
    少なくとも前記所望の信号を再生する信号処理装置であ
    って、 前記任意のディジタル連続信号の所定のブロックごとに
    所定の直交変換を行い、当該信号の周波数スペクトラム
    を生成する直交変換手段と、 当該生成した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが
    十分大きいスペクトラム信号より、前記所望の信号を抽
    出する信号抽出手段とを有する信号処理装置。
14. 【請求項１４】前記信号抽出手段は、前記生成した周波
    数スペクトルの各スペクトル信号のレベルと、所定の基
    準レベルとを比較し、前記比較の結果に基づいて、信号
    レベルが前記所定の基準レベルより大きいあるいは信号
    レベルが前記所定の基準レベル以上である前記スペクト
    ル信号より、前記所望の信号を抽出する請求項１３に記
    載の信号処理装置。
15. 【請求項１５】前記信号抽出手段は、前記連続信号の振
    幅の最大値を検出し、当該振幅の最大値に基づいて前記
    所定の基準レベルを決定する請求項１４に記載の信号処
    理装置。
16. 【請求項１６】前記連続信号の振幅の極大値を検出し、
    当該検出された振幅の極大値に基づいて、前記連続信号
    に前記所望の信号が重畳されている単位となる範囲を決
    定する範囲決定手段をさらに有し、 前記信号抽出手段は、前記決定された範囲ごとに、前記
    連続信号の振幅の最大値を検出し、前記所定の基準レベ
    ルを決定し、前記所望の信号を抽出する請求項１５に記
    載の信号処理装置。
17. 【請求項１７】前記信号抽出手段は、前記信号レベルが
    十分大きいスペクトラム信号のデータの所定ビットのデ
    ータを前記所望の信号のデータとして順次抽出する請求
    項１３に記載の信号処理装置。
18. 【請求項１８】前記直交変換手段は、前記連続信号に対
    して離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行い、当該連続信号
    の周波数スペクトラムを検出する請求項１３に記載の信
    号処理装置。
19. 【請求項１９】前記連続信号は、所望の著作物に係わる
    信号であり、 前記連続信号に重畳される前記所望の信号は、前記著作
    物の著作権保護に係わる情報の信号である請求項１３に
    記載の信号処理装置。
20. 【請求項２０】任意の著作物に係わるディジタル連続信
    号の周波数スペクトラムの中の信号レベルが十分大きい
    スペクトラム信号に対して、当該著作物の著作権保護に
    係わる所望の信号が順次重畳されている信号より、少な
    くとも前記著作権保護に係わる所望の信号を再生する信
    号処理方法であって、 前記任意のディジタル連続信号の所定のブロックごとに
    所定の直交変換を行い、当該信号の周波数スペクトラム
    を生成し、 当該生成した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが
    十分大きいスペクトラム信号より、前記所望の信号を抽
    出する信号処理方法。
21. 【請求項２１】任意のディジタル連続信号に所望の信号
    を重畳し任意の記録媒体に記録する信号記録装置であっ
    て、 前記連続信号の所定のブロックごとに所定の直交変換を
    行い、当該信号の周波数スペクトラムを生成する直交変
    換手段と、 当該生成した周波数スペクトラムの中の、信号レベルが
    十分大きいスペクトラム信号に対して、前記所望の信号
    を重畳する信号重畳手段と、 前記所望の信号が重畳された前記連続信号に係わる信号
    を、記録媒体に記録する記録手段とを有する信号記録装
    置。
22. 【請求項２２】前記所望の信号を重畳された周波数スペ
    クトラムを逆直交変換し、前記所望の信号が重畳された
    ディジタル連続信号を生成する逆直交変換手段をさらに
    有し、 前記記録手段は、前記所望の信号が重畳された前記ディ
    ジタル連続信号を前記記録媒体に記録する請求項２１に
    記載の信号記録装置
23. 【請求項２３】任意のディジタル連続信号の周波数スペ
    クトラムの中の信号レベルが十分大きいスペクトラム信
    号に対して所望の信号が順次重畳された記録信号が記録
    されている記録媒体より、前記ディジタル連続信号およ
    び前記所望の信号を再生する信号再生装置であって、 前記周波数スペクトルの各スペクトル信号のレベルと、
    所定の基準レベルとを比較し、信号レベルが前記所定の
    基準レベルより大きいあるいは信号レベルが前記所定の
    基準レベル以上であるスペクトル信号を検出するレベル
    比較手段と、 前記検出されたスペクトル信号より、前記所望の信号を
    抽出する信号抽出手段とを有する信号再生装置。
24. 【請求項２４】前記記録信号は、前記所望の信号が重畳
    された周波数スペクトラムが逆直交変換されたディジタ
    ル連続信号であって、 前記記録信号に所定の直交変換を行い、当該信号の周波
    数スペクトラムを生成する直交変換手段をさらに有し、 前記レベル比較手段は、前記生成された周波数スペクト
    ラムの各スペクトラム信号に対して、前記比較を行なう
    請求項２３に記載の信号再生装置。
25. 【請求項２５】任意の著作物に係わるディジタル連続信
    号に、当該著作物の著作権保護に係わる所定の信号が重
    畳された信号が記録された記録媒体であって、 当該記録媒体より再生した再生信号に対して、当該再生
    信号より得られる前記ディジタル連続信号の周波数スペ
    クトラムの各スペクトラム信号のレベルと、所定の基準
    レベルとを比較し、信号レベルが前記所定の基準レベル
    より大きいあるいは信号レベルが前記所定の基準レベル
    以上である前記スペクトル信号を検出し、前記検出され
    たスペクトル信号より、前記所望の信号を抽出すること
    により、前記ディジタル連続信号および前記所望の信号
    が再生される記録信号が記録された記録媒体。