KR100434254B1 - 오디오데이타처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 오디오 데이타 처리방법은 엠펙 오디오의 조건부 시청을 위한 데이타의 암호화 방법을 제공한다.

종래기술에 따른 엠펙 오디오 데이타는 조건부 시청을 위한 암호화를 하지 않아 음성정보의 고급화가 이루어지지 않고, 저작권 침해가 가능하다는 문제점이 발생된다.

본 발명에 따른 오디오 데이타 처리방법은 현재 방송중인 프로그램이 유료 프로그램인가를 판단하여 스마트 카드에 보고하는 단계와, 오디오 데이타의 각 영역을 일정한 순서대로 바꿈에 의해 암호화된 오디오 신호를 상기 스마트 카드로부터 해독정보를 공급받아 해독하는 단계와, 해독된 정보로 오디오 비트스트림을 재구성하여 오디오 프레임을 출력하는 단계로 이루어져 엠펙오디오를 적용한 오디오 전용 수신기에 적용할 경우 엠펙 오디오 신호 가운데 가장 중요한 영역을 암호화함에 따라 디스크램블러 및 해독 정보등을 비교적 간단하게 구성할 수 있고, 완벽한 스크램블링 효과을 얻을 수 있어 음성정보의 고급화와 저작권 보호를 가능하게 한다.

Description

오디오 데이타 처리방법

본 발명은 엠펙에 관한 것으로 특히, 엠펙 오디오의 조건부 시청을 위해 송신측에서는 오디오 데이타를 암호화하여 전송하고, 수신측에서는 해독하는 오디오 데이타 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엠펙 오디오는 현재 가장 널리 사용되고 있는 음성압축 알고리즘으로 일반 플레이어 뿐만 아니라 위성방송규격등 방송용 디코더로 채택되고 있다.

보통 조건부 시청을 위한 암호화(Scrambling)는 대개 영상신호에 사용했으나 오디오 전용채널의 등장 등 음성정보의 고급화와 저작권 보호를 위해서 엠펙 오디오 신호에 대한 암호화가 필요하다.

엠펙 오디오 데이타는 도1의 일반적인 엠펙 오디오 데이타의 구성에 대한 도면과 같이 동기, 비트율, 표본화 주파수 및 모드에 관한 정보가 있는 헤더영역과, 에러체크와 콘실먼트(concealment)에 관한 정보가 있는 CRC(Cyclic Redundancy Checking)영역과, 인코더(도시 생략함)에서 분석(Analysis) 필터를 거친 샘플값을 2이하로 정규화하는 기준값이며 각 서브밴드별로 3개의 최대 절대값인 스케일 펙터(SCF)와 레이어 2에서만 사용되며 각 서브밴드별 36개의 서브밴드 샘플을 몇 개의 SCF로 표현하는가에 관한 정보인 SCFSI가 있는 SCFSI(Scale Factor Subband Information)와 SCF(Scale Factor)영역과, 서브밴드별 비트할당정보가 있는 비트할당 정보영역과, 필터를 거친 오디오 샘플이 있는 서브밴드 샘플영역과, 제작자가 임의로 사용할 수 있는 부가정보영역으로 이루어진다.

또한, 도2는 일반적인 오디오 디코딩 장치의 구성을 나타내는 블록도로서,일반적인 오디오 디코딩 장치는 마이컴(21), 오디오 디코더(22) 및 변환기(23)로 구성된다.

상기 마이컴(21)은 오디오 디코딩 장치의 초기화를 수행하며, 복조된 오디오 비트스트림을 입력받아 처리하여 상기 오디오 디코더(22)에 오디오 프레임으로 출력한다.

상기 오디오 디코더(22)는 입력되는 오디오 프레임을 마이컴(21)의 제어에 의해 디코딩한 후 PCM(Pulse Code Modulation) 데이타 형태로 변환기(23)로 출력한다. 상기 변환기(23)는 입력된 PCM 데이타를 인터폴레이션하고 아날로그화하여 출력한다.

상기 오디오 프레임 1개는 이산(discrete) 신호 1152 샘플을 인코딩한 스트림이다.

이때, 표본화 주파수는 44.1㎑, 48㎑, 32㎑ 가운데 1개를 선택하여 사용하며 비트율은 채널당 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192kbps 가운데 1개를 선택하여 사용한다.

약 3.5-5.5 의 압축율을 갖는 오디오 데이타는 표본화 주파수와 비트율에 따라 4개의 비트 할당 테이블에 따라 저, 중, 고역(32개의 서브밴드)에 적절히 비트가 할당되며 비트할당 테이블은 상기 오디오 디코더(22)에 내장되어 있다.

상기 오디오 디코더(22)의 디코딩 과정을 더욱 자세하게 설명하면 먼저, 엠펙 스트림 상의 오디오 데이타 중 헤더영역에 있는 동기를 인식하여 프레임을 읽는다.

읽어낸 프레임의 데이타 정확여부를 CRC 영역의 CRC 정보로 결정하여 디코딩, 스킵, 리피트를 결정한다.

그리고 비트할당 정보영역의 비트 할당정보를 이용하여 각 서브밴드별 비트수를 결정하고, 서브밴드 샘플영역의 서브밴드 샘플값에 SCFSI와 SCF 영역의 스케일 펙터값을 곱한다.

그 후 신서시스 필터(Synthsis Filter : 도시 생략함)를 통과시켜 오디오 샘플값을 결정하여 이 오디오 샘플값을 PCM 형식으로 출력한다.

그러나, 종래 기술의 오디오 데이타는 조건부 시청을 위해 영상신호 암호화시에도 암호화하지 않아 입력된 오디오 데이타를 해독과정 없이 디코딩 출력하므로 오디오 전용 채널이 등장할 경우에도 조건부 시청이 불가능하다.

즉, 종래기술에 따른 엠펙 오디오 데이타는 조건부 시청을 위한 암호화를 하지 않아 오디오 전용 방송이 개시되면 정보의 고급화가 이루어지지 않고, 저작권 침해가 가능하다는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 엠펙 오디오의 조건부 시청을 위해 오디오 데이타를 암호화하고 해독하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 엠펙 오디오 데이타의 구성에 대한 도면.

도2는 일반적인 오디오 디코더의 구성을 나타내는 블록도.

도3은 본 발명에 따른 오디오 디코더의 구성을 나타내는 블록도.

도4는 본 발명에 따른 엠펙 오디오 헤더의 구성을 나타내는 도면.

도5a는 본 발명에 따른 오디오 데이타의 헤더 중 동기 이외의 각 영역을 일정한 순서대로 바꾸어 암호화한 방법을 설명하기 위한 도면.

도5b는 본 발명에 따른 오디오 데이타의 헤더 중 동기 이외의 각 비트를 일정한 순서대로 바꾸어 암호화한 방법을 설명하기 위한 도면.

도6은 본 발명에 따른 SCFSI, SCF 정보 암호화를 설명하기 위한 도면.

도7은 본 발명에 따른 비트할당정보 암호화를 설명하기 위한 도면.

도8은 본 발명에 따른 엠펙 오디오 데이타 처리방법을 보여주는 플로우챠트.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 스마트 카드 32 : 디스크램블러

33 : 마이컴 34 : 오디오 디코더

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오디오 데이타 처리방법의 특징은 송신측에서는 오디오 데이타의 각 영역을 일정한 순서대로 바꾸는 방식으로 오디오신호를 암호화하여 전송하고, 수신측에서는 스마트 카드로부터 해독정보를 공급받아 상기 암호화된 오디오 데이타를 해독함에 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오디오 데이타 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 오디오 디코딩 장치의 구성을 나타내는 블록도로써, 암호화된 오디오 데이타의 해독정보를 갖고 있는 스마트 카드(31)와, 상기 스마트 카드(31)의 해독 정보를 이용하여 암호화된 오디오 신호를 해독하는 디스크램블러(32)와,

현재 방송중인 프로그램인가를 판단하여 상기 스마트 카드(31)에 보고하고, 디스크램블러(32)에서 해독된 정보를 받아 원신호를 재구성하는 마이컴(33)과,

상기 마이컴(33)에서 출력된 오디오 신호를 디코딩하여 PCM 신호로 출력하는 오디오 디코더(34)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 오디오 디코딩 장치의 해독에 대해 도8의 플로우차트를 참조하면 먼저, 오디오 비트스트림이 입력되면(S81) 현재 방송중인 오디오 프로그램이 조건부 청취 즉, 유로 오디오 프로그램인가를 판단하여(S82) 조건부 청취 오디오 프로그램일 경우 스마트 카드(31)에 이를 보고한다(S83).

상기 스마트 카드(31)에는 송신측과의 약속에 의해 암호화된 오디오 데이타의 해독 정보가 저장되어 있다.

따라서, 상기 단계 S82에서 방송중인 오디오 프로그램이 유료방송이라고 판단되고 이 정보를 스마트 카드(31)가 받으면, 상기 스마트 카드(31)는 디스크램블러(32)로 해독정보를 보낸다(S84).

상기 디스크램블러(32)는 스마트 카드(31)의 해독 정보를 이용하여 암호화된 엠펙 오디오 비트스트림을 해독하여 마이컴(33)으로 보내고(S85), 상기 마이컴(33)은 해독된 오디오 비트 스트림으로 오디오 프레임을 재구성하여(S86) 오디오 디코더(34)에 출력한다(S87).

즉, 유료 프로그램인 경우 스마트 카드(31)는 송신측과의 약속에 의해 보통 데이타를 셔플링을 하거나 일정한 규칙으로 바뀐 데이타에 대한 해독정보를 갖고 있다. 그리고, 상기 마이컴(33)은 현재 방송중인 오디오 프로그램이 조건부 청취로 판단되어 스마트 카드(31)에 보고할 때 상기 오디오 프로그램의 암호화 정보도 같이 보고한다. 여기서, 상기 암호화 정보는 송신측에서 송신한다.

상기 도1에서 설명한 바와 같이 오디오 데이타는 헤더영역과, CRC영역과, SCFSI와 SCF영역과, 비트할당 정보영역과, 서브밴드 샘플영역과, 부가정보영역으로 구성되는데 그 중 헤더영역, 스케일펙터영역, 비트할당정보영역이 매우 중요하여 한 비트만 어긋나거나 바뀌면 전혀 원음과 다른 정보가 된다.

본 발명에 따른 송신측의 오디오 데이타 암호화 방법에는 헤더의 동기 이외의 정보를 암호화하는 방법과, 스케일펙터 분할정보(SCFSI)와 스케일펙터 정보(SCF)를 암호화하는 방법과, 비트할당정보를 암호화하는 방법 및 헤더의 동기이외의 정보와 스케일펙터 분할정보와 스케일펙터 정보 및 비트할당정보를 조합으로 암호화하는 방법이 있다.

먼저, 상기 헤더의 동기 이외의 정보를 암호화하는 방법을 도 4와 도 5a, 도5b를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 엠펙 오디오 헤더의 구성을 나타내는 도면이고, 도5a는 본 발명에 따른 오디오 데이타의 헤더 중 동기 이외의 각 영역을 일정한 순서대로 바꾸어 암호화한 예를 보인 도면이며, 도5b는 본 발명에 따른 오디오 데이타의 헤더 중 동기 이외의 각 비트를 일정한 순서대로 바꾸어 암호화한 예를 보인 도면이다.

즉, 도 4와 같이 엠펙 오디오 헤더에는 1프레임의 기본적인 정보를 나타낸다.

상기 헤더는 동기 영역(SYNC)(#0-#11)을 제외한 나머지 영역(#12~#31) 즉, ID(Identification), 레이어, 비트율, 표본화 주파수, 모드 등은 매우 중요하여 만일 이들 데이타가 서로 섞이게 되면 오디오 디코더는 원신호와 전혀 다른 음성신호를 출력하게 된다.

상기 헤더의 암호화는 동기 영역을 제외한 ID 영역부터 마지막 EMP 영역까지 각 영역을 일정한 순서로 바꾸거나 또는, #12비트에서 #31비트까지 각 비트를 일정한 순서로 바꾸어 놓는다.

이렇게 암호화된 신호를 해독하기 위한 정보는 스마트 카드(31)에 저장하고 있으며, 상기 스마트 카드(31)는 유료 프로그램 가입자에게만 제공된다. 상기 스마트 카드(31)는 수신된 오디오 프로그램이 유료일 때 해독키 즉, 해독정보를 디스크램블러(32)에 출력한다.

상기 디스크램블러(32)는 스마트 카드(31)에서 보내온 해독키를 이용하여 상기 도 5a 또는, 도 5b와 같이 암호화된 헤더의 구성을 올바른 정보로 바꾸어 마이컴(33)에 출력하고, 마이컴(33)은 해독된 헤더 정보를 이용하여 원래의 오디오 비트스트림을 복원하여 오디오 디코더(34)에 오디오 프레임으로 출력한다.

도 6은 본 발명에 따른 SCFSI와 SCF 정보를 암호화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 오디오 데이타 중 SCFSI와 SCF에 오류가 있으면 음량(아날로그 출력에서 전류의 크기)이 원 신호에서 요구하는 값과는 차이가 있게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 SCFSI와 SCF 영역의 비트를 일정한 순서로 바꿈에 의해 오디오 데이타를 암호화할 수 있다.

이때, 상기 SCFSI와 SCF 영역의 암호화 방법은 앞서 설명한 헤더의 동기를 제외한 나머지 비트를 일정한 순서로 바꾸어 암호화하는 방법과 동일하고, 암호화된 신호를 해독 및 재구성하는 것도 앞서 설명한 헤더의 동기를 제외한 비트를 일정한 순서로 바꾸는 방법의 해독 과정과 유사하므로 상세 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명에 따른 비트할당정보를 조합하여 암호화하는 방법을 도시한 것이다. 즉 비트할당정보는 각 서브밴드에 몇 비트씩 할당하는가를 결정하는 정보이므로 신호에 오류가 있을 경우 원신호와 전혀 다른 결과를 얻는다.

상기 비트할당정보는 표본화 주파수와 비트율에 따라 디코더(34)에서 4개의 테이블에 따라 결정된다.

따라서, 상기 비트할당정보를 이용한 암호화는 6비트로 할당된 각 영역을 일정한 순서로 바꾸거나 각 비트를 일정한 순서로 바꾸어 놓음에 의해 이루어진다.

이렇게 암호화된 신호를 해독 및 재구성하는 것도 앞서 설명한 헤더의 동기를 제외한 비트와 영역을 일정한 순서로 바꾸는 방법의 해독과정과 유사하므로 상세 설명을 생략한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 오디오 데이타의 헤더 중 동기 이외의 정보, 스케일펙터 분할정보, 스케일펙터 정보, 비트할당정보를 조합하여 암호화하는 방법은 오디오 데이타의 헤더 영역부터 비트할당정보 영역까지 일정한 순서로 바꿈에 의해 이루어진다. 마찬가지로, 이렇게 암호화된 신호를 해독 및 재구성하는 것도 앞서 설명한 헤더의 동기를 제외한 비트와 영역을 일정한 순서로 바꾸는 방법의 해독과정과 유사하므로 상세 설명을 생략한다.

따라서 본 발명에 따른 오디오 데이타 처리방법은, 스마트 카드(31)가 해독정보를 갖고, 이를 이용해 송신측에서 암호화하여 전송된 오디오 정보를 해독함으로서, 조건부 청취 시스템이 간단하고 저렴하다.

본 발명에 따른 오디오 데이타 처리방법은 엠펙 오디오를 적용한 오디오 전용 수신기에 적용할 경우 엠펙 오디오 신호 가운데 가장 중요한 영역을 암호화함에 따라 디스크램블러 및 해독 정보등을 비교적 간단하게 구성할 수 있고, 완벽한 스크램블링 효과을 얻을 수 있어 음성정보의 고급화와 저작권 보호를 가능하게 한다.

Claims (7)

1. 현재 방송할 프로그램이 유료 프로그램인 경우 오디오 데이타의 각 영역을 일정한 순서대로 바꾸어 암호화한 후 전송하는 송신 단계;

   미리 구입한 스마트 카드에 상기 암호화된 오디어 데이타를 해독할 수 있는 해독 정보가 저장되어 있으며, 현재 수신되는 방송 프로그램이 유료 프로그램이면 상기 스마트 카드로부터 해독 정보를 입력받아 유로 프로그램의 암호화된 오디오 데이타를 해독한 후 디코딩하는 수신 단계를 포함하여 루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는

   상기 오디오 데이타의 혜더의 동기 이외의 정보, 스케일펙터 분할정보, 스케일펙터 정보, 비트할당정보의 각 영역을 기 정해진 순서로 바꾸어 암호화한 오디오 신호를 수신하여 해독함을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는

   상기 오디오 데이타의 헤더 정보 중 동기 이외의 정보의 비트들을 기 정해진 순서로 바꾸어 암호화한 오디오 신호를 수신하여 해독함을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는

   상기 오디오 데이타 중 스케일펙터 분할정보와 스케일펙터 정보의 비트들을 기 정해진 순서로 바꾸어 암호화한 오디오 신호를 수신하여 해독함을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는

   상기 오디오 데이타 중 비트할당정보의 각 영역을 기 정해진 순서로 바꾸어 암호화한 오디오 신호를 수신하여 해독함을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는

   상기 오디오 데이타 중 비트할당정보의 비트들을 기 정해진 순서로 바꾸어 암호화한 오디오 신호를 수신하여 해독함을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 단계는

   현재 수신되는 방송 프로그램이 유료 프로그램인가를 확인하는 단계와,

   상기 단계에서 유료 프로그램으로 판별되면 스마트 카드에 이를 보고하고 이어서 상기 스마트 카드로부터 해독정보를 공급받아 상기 유료 프로그램의 암호화된 오디오 신호를 해독하는 단계와,

   상기 해독된 정보로 오디오 비트스트림을 재구성하여 오디오 프레임으로 출력하는 단계와,

   상기 오디오 프레임을 디코딩하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 오디오 데이타 처리방법.