KR100477805B1 - 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와그 방법 - Google Patents

스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 삽입하고 추출하기 위한 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와 그 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출하기 위한, 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와 그 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 워터마크된 데이터를 입력받아 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 검출 장치에 있어서, 상기 워터마크된 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 전처리 수단; 상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하기 위한 검출 필터링 수단; 상기 검출 필터링 수단에서 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하기 위한 교차 상관 수단; 및 상기 교차 상관 수단에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 데이터 변환 수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 디지털 워터마킹 시스템 등에 이용됨.

Description

스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와 그 방법{The apparatus and method of embedding or/and detecting watermark in spectrum domain}
본 발명은 디지털 컨텐츠 보호를 위한 기술 중의 하나인 워터마크 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 삽입하고 추출하기 위한 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와 그 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본 발명은 영상, 음성 등과 같은 멀티미디어 데이터 등에 적용될 수 있으며, 특히 디지털 오디오 데이터에 효율적으로 이용될 수 있다. 따라서, 이후의 실시예에서는 디지털 오디오 데이터를 일예로 들어 설명하기로 한다.
디지털 미디어의 유통이 활발하게 이루어지면서 컨텐츠 제작자에게 디지털의 완벽한 복제 특성은 심각한 문제가 되었다. 컨텐츠 제작에는 많은 비용과 노력이 필요하므로 불법 복제물의 유통은 저작권자에게 심각한 경제적 손실을 입히게 된다. 그러므로, 질이 좋은 컨텐츠를 정당하게 대우하고, 소유권을 보호하려면 디지털 미디어 유통 과정에서 저작권 보호 기능을 포함해야 한다.
멀티미디어 데이터에 대해 접속을 제한하고 제어하는 디지털 저작권 관리(DRM : Digital Rights Management) 시스템은 일반적으로 암호화, 접속 제어, 키 관리 등으로 이루어져 있으며, 저작권의 신원 확인과 데이터의 복제 제어를 위한 DRM 시스템의 주요 기술로서 최근에 디지털 워터마킹 기술이 부각되고 있다.
디지털 워터마크란 멀티미디어 데이터에 첨부된 인지할 수 없는 정보를 의미한다. 기본적으로 원래 데이터에 지각적으로 인식되지 않을 만큼의 작은 변화를 주는 것인데, 여러 가지 신호처리나 공격 등에도 남아 있어야 하는 강인성이 요구된다. 따라서, 워터마크 정보는 커버 데이터 전체에 걸쳐서 분포되어 있어야 하며, 워터마크에 대한 불법적인 접근을 막기 위해서는 워터마크의 형태가 무작위적이고, 잡음과 같은 성질을 갖음으로써 허가받지 않은 임의의 공격자가 검출할 수 없어야 할 것이다. 대역확산(spread spectrum) 기술은 이 요구사항을 모두 만족시키는 기술로서 지금까지 연구된 많은 워터마크 기술에 적용되었다.
최근에는 워터마크 삽입 과정을 고음질 부호화 과정과 결합하려는 움직임이 활발한데, 이것은 멀티미디어 데이터가 분배, 유통되는 대부분의 형태가 압축된 비트스트림 형태이기 때문이다. 대역확산 워터마크(pn 수열)의 경우, 삽입할 때에 비인지성 유지를 위해 심리음향모델이 요구되는데, 이 심리음향모델을 고음질 부호화 과정에서도 사용하고 있으므로 두 과정의 결합된 형태는 상당히 효율적일 수 있다.
그러나, 이렇게 워터마크의 삽입, 부호화 과정이 결합된 방식에서도 워터마크의 검출은 종래의 방법과 같아서 시간 영역의 데이터에 대해 이루어진다. 따라서, 비트스트림 오디오 데이터의 워터마크를 검출하려면, 압축된 비트스트림을 시간 영역까지 복호화하는 과정이 필요하게 되는 단점이 있다.
한편, 대역확산 워터마크의 검출은 pn 수열의 자기상관(autocorrelation) 특성이 매우 좋은 것을 이용하여 입력 오디오 데이터와 pn 수열의 교차 상관(cross correlation)값을 구한 후에, 그 부호로 판별하는 것이 일반적이다.
하지만, 워터마크의 비인지성을 만족시키기 위해서는 삽입된 워터마크의 에너지가 커버 오디오 데이터의 에너지에 비해 상당히 작아야 하므로 상관값을 구할 때, pn 수열의 상관값외에 원하지 않는 커버 데이터의 영향이 크게 나타난다. 따라서, 워터마크의 검출에서 커버 데이터의 영향을 줄이기 위해 입력 오디오 데이터를 전처리하는 검출 필터들이 제안되었다. 상대적으로 워터마크의 에너지가 고대역에 분포한 것을 이용한 고대역 필터링, 역선형 예측 필터링이나 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 영역에서 켑스트럼 필터링 등이 그 예이다. 고대역, 역선형 예측 필터링 등은 모두 시간 영역에서 워터마크를 검출할 때 수행되는 전처리 필터이며, MCLT 영역에서 제안된 켑스트럼 필터링은 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)과 그의 역변환(IDCT : Inverse DCT)을 수행해야하므로, 복잡도가 큰 단점이 있다.
이처럼, 종래 기술은 압축된 비트스트림에서 삽입된 워터마크를 검출하기 위해 고음질 복호화 과정을 모두 거쳐야 하고, 또한 복잡한 전처리 과정을 거쳐야만 하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치와 그 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 장치는, 원 데이터 및 그에 대한 워터마크 데이터를 입력받아 상기 원 데이터에 상기 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 워터마크 삽입 장치에 있어서, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 원 데이터 변환 수단; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하기 위한 워터마크 변환 수단; 상기 워터마크 변환 수단에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하기 위한 스펙트럼 필터링 수단; 상기 스펙트럼 필터링 수단에서 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 원 데이터 변환 수단에서 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하기 위한 가산 수단; 및 상기 가산 수단에서 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하기 위한 후처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방법은, 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 워터마크 삽입 장치에 적용되는 워터마크 삽입 방법에 있어서, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 단계; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 단계; 상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 단계; 상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 단계; 및 상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에 따른 본 발명은, 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 장치에, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 기능; 상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 기능; 상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 기능; 및 상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 워터마크된 데이터를 입력받아 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 검출 장치에 있어서, 상기 워터마크된 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 전처리 수단; 상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하기 위한 검출 필터링 수단; 상기 검출 필터링 수단에서 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하기 위한 교차 상관 수단; 및 상기 교차 상관 수단에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 데이터 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은, 워터마크된 데이터를 입력받아 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 검출 장치에 적용되는 워터마크 검출 방법에 있어서, 상기 워터마크된 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 단계; 상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하는 제 2 단계; 상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하는 제 3 단계; 및 상기 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시예에 따른 본 발명은, 워터마크된 데이터로부터 워터마크 데이터를 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 검출 장치에, 상기 워터마크된 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능; 상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하는 제 2 기능; 상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하는 제 3 기능; 및 상기 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치는, 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치에 있어서, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 원 데이터 변환 수단; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하기 위한 워터마크 변환 수단; 상기 워터마크 변환 수단에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하기 위한 스펙트럼 필터링 수단; 상기 스펙트럼 필터링 수단에서 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 원 데이터 변환 수단에서 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하기 위한 가산 수단; 상기 가산 수단에서 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하기 위한 후처리 수단; 상기 후처리 수단에서 출력된 워터마크된 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 전처리 수단; 상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하기 위한 검출 필터링 수단; 상기 검출 필터링 수단에서 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하기 위한 교차 상관 수단; 및 상기 교차 상관 수단에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 데이터 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법은, 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치에 적용되는 워터마크 삽입 및 검출 방법에 있어서, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 단계; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 단계; 상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 단계; 상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 단계; 상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 단계; 상기 출력된 워터마크된 데이터를 전달받아 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 6 단계; 상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하는 제 7 단계; 상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하는 제 8 단계; 및 상기 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 9 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 및 검출 장치에, 상기 원 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능; 상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 기능; 상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 기능; 상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 기능; 상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 기능; 상기 출력된 워터마크된 데이터를 전달받아 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 6 기능; 상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행하는 제 7 기능; 상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하는 제 8 기능; 및 상기 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 9 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치에 대한 일실시예 블럭도로서, "101"은 스펙트럼 영역에서 워터마크를 삽입하는 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기, "102"는 스펙트럼 영역에서 워터마크를 검출하는 스펙트럼 영역 워터마크 검출기를 각각 나타낸다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치는, 디지털 오디오 데이터와 그에 대한 워터마크 데이터를 입력받아서 스펙트럼 영역에서 디지털 오디오 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기(101)와, 워터마크가 삽입된 오디오 신호(워터마크된 오디오 데이터)를 입력받아서 삽입된 워터마크 데이터를 스펙트럼 영역에서 검출하기 위한 스펙트럼 영역 워터마크 검출기(102)를 포함한다.
상기 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기(101)로 입력되는 디지털 오디오 데이터에는 일정한 시간 간격으로 반복적으로 워터마크 데이터가 삽입된다. 이 때, 삽입되는 워터마크 데이터의 양은 임의로 조절할 수 있다. 즉, 워터마크 데이터가 삽입될 오디오 데이터 구간의 크기를 조절하여 삽입되는 정보의 양을 조절할 수 있다. 또한, 오디오 데이터에 삽입될 정보는 임의의 형태(영상, 비디오, 오디오, 음성, 텍스트, 숫자 등)를 가지는 저작권 정보나 오디오 데이터의 일련 번호 등이 모두 가능하다.
도 2 는 도 1 에 도시된 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기의 일실시예 구성도로서, "201"은 오디오 변환부, "202"는 워터마크 변환부, "203"은 스펙트럼 필터부, "204"는 가산부, "205"는 후처리부를 각각 나타낸다.
상기 오디오 변환부(201)는 워터마크를 삽입하기 위해 외부로부터 입력받은 디지털 오디오 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환한다. 여기서, 스펙트럼 영역은 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform), MDCT(Modified DCT), 푸리에 변환(FFT) 영역 등 스펙트럼에 관계된 모든 변환 영역이 해당될 수 있다.
그리고, 상기 워터마크 변환부(202)는 외부로부터 입력받은 워터마크 데이터를 상기 오디오 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN 수열 스펙트럼으로 변환한다. 이를 도 3 을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 3 은 도 2 에 도시된 워터마크 변환부의 일실시예 상세 구성도로서, "301"은 PN 수열 대응부, "302"는 스펙트럼 변환부(302)를 각각 나타낸다.
상기 PN 수열 대응부(301)에서는 다양한 형태의 워터마크 데이터를 입력받아서 실제 오디오 데이터에 삽입될 형태인 PN 수열로 대응시킨다. 그리고, 스펙트럼 변환부(302)에서는 워터마크 데이터에 대응된 PN 수열을 삽입 영역인 스펙트럼 영역으로 변환시킨다.
한편, 상기 스펙트럼 필터부(203)는 상기 워터마크 변환부(202)에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 입력 디지털 오디오 데이터의 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링한다. 이를 도 4 를 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 4 는 도 2 에 도시된 스펙트럼 필터부의 일실시예 상세 구성도로서, "401"은 심리음향 변수 추출부, "402"는 필터부를 각각 나타낸다.
상기 심리음향 변수 추출부(401)는 입력 디지털 오디오 데이터로부터 심리음향 변수를 추출한다. 즉, 심리음향 변수 추출부(401)에서는 입력 디지털 오디오 데이터에서 심리음향모델을 이용하여, 비인지 영역을 검출한다.
그리고, 필터부(402)는 상기 심리음향 변수 추출부(401)에서 추출된 심리음향 변수와 후술되는 대역제한 상수에 따라 상기 워터마크 변환부(202)에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 필터링한다. 즉, 필터부(402)에서는 검출된 비인지 영역에 따라 삽입할 PN 수열의 스펙트럼을 사람의 귀에 들리지 않도록 다듬어 준다.
일반적으로 사람의 청각은 저주파에 민감하고 고주파에 둔하므로, 심리음향모델의 마스킹 곡선-비인지성이 보장되는 잡음의 크기를 스펙트럼 영역에서 도시한 것-은 저주파 영역은 값이 작고, 고주파 영역은 큰 값으로 나타난다. 이 마스킹 곡선에 따라 워터마크를 삽입하면, 비인지성이 유지되는 범위에서 최대의 에너지로 삽입할 수 있다. 그런데, 오디오 데이터의 압축 부호화 과정은 이러한 심리음향 특성을 이용하여 고주파 성분을 줄여서 데이터의 용량을 감소시키는 것이다. 따라서, 마스킹 곡선에 따라 워터마크가 삽입된 오디오 데이터를 압축 부호화하거나 대역 필터링을 가하게 되면, 상당한 양의 워터마크 성분이 제거되어 검출 성능이 떨어지게 된다.본 발명에서는 워터마크된 오디오 데이터가 대역이 제한되는 신호 처리를 겪은 후에도 검출 성능이 저하되지 않도록 필터부(402)에서 심리음향 필터 처리를 할 때, 미리 다음과 같이 대역 제한을 해 둔다.
a≤f≤b
이 때, a와 b는 0<a<b<15K의 상수이다.
그 이유는 오디오 데이터가 압축/부호화되면 사용한 압축 알고리즘에 따라 정도의 차이는 있지만 대체로 15K이하로 대역이 제한되기 때문이다. 오디오 데이터에 삽입된 워터마크의 에너지가 15K 이상의 영역에 많이 분포되어 있으면, 압축 부호화 과정에서 워터마크 신호가 대부분 손실되므로 검출 성능이 떨어진다. 그러므로, 삽입할 때 워터마크의 대역을 미리 15K 이하로 제한하여 이후 압축 부호화 과정에서 발생할 손실이 검출 성능에 미칠 영향을 줄인다. 한편, 저주파 영역은 작은 변화를 식별할 수 있을 정도로 인간의 청각에 민감한 부분이므로 삽입하는 워터마크 대역의 하한선을 정해둔다.
한편, 상기 가산부(204)는 상기 스펙트럼 필터부(203)에서 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 오디오 변환부(201)에서 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼을 가산한다.
이후, 상기 후처리부(205)는 상기 가산부(204)에서 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시키는 과정을 수행하여 워터마크된 오디오 데이터를 출력한다. 상기 후처리부(205)가 단순히 역 스펙트럼 변환일 경우(예 : IDCT, IMDCT, IFFT 등 )에 출력 형태는 시간 영역의 데이터가 된다. 만일, 원하는 출력 형태가 압축된 비트스트림이면 상기 후처리부(205)는 고음질 부호화 과정의 나머지 과정으로서 양자화 과정과 무손실 부호화 과정 등이 된다.
도 5 는 도 1 에 도시된 스펙트럼 영역 워터마크 검출기의 일실시예 구성도로서, "501"은 전처리부, "502"는 검출 필터부, "503"은 교차 상관부, "504"는 워터마크 데이터 변환부를 각각 나타낸다.
먼저, 상기 전처리부(501)에서는 입력받은 워터마크된 오디오 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환한다. 이 과정은 상기 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기(101)의 후처리부(205)의 역과정으로서, 상기 후처리부(205)가 역 스펙트럼 변환(IDCT, IMDCT, IFFT 등)이었다면, 상기 전처리부(501)는 스펙트럼 변환(DCT, MDCT, FFT 등)이 되고, 상기 후처리부(205)가 양자화와 무손실 부호화 과정 등 고음질 부호화 과정의 부분이었다면, 상기 전처리부(501)는 그 역과정인 고음질 복호화의 무손실 복호화 및 역양자화 과정이 된다.
상기 검출 필터부(502)에서는 워터마크 검출이 용이하도록 상기 전처리부(501)에서 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼을 필터링한다. 즉, 상기 검출 필터부(502)에서는 상기 전처리부(501)에서 스펙트럼 영역으로 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행한다.
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 검출하려는 신호가 PN 수열의 스펙트럼이므로 커버 오디오 데이터 스펙트럼은 잡음으로 작용하게 되며, 검출 필터부의 성능은 오디오 스펙트럼의 분산값에 대한 PN 수열의 에너지의 비로 결정된다. 아무 처리도 하지 않은 오디오 스펙트럼은 전대역에 걸쳐서 분산값이 매우 크므로, 검출 필터부(502)에서는 상관값을 구하기 전에 분산값을 줄이는 과정을 수행하여, 검출 성능의 향상을 꾀한다.
본 발명에서는 오디오 스펙트럼의 분산값을 줄이기 위한 한 가지 방안으로 오디오 데이터 스펙트럼의 윤곽선 필터링을 수행한다. 이를 도 6 을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 6 은 도 5 에 도시된 검출 필터부의 일실시예 상세 구성도로서, 스펙트럼 윤곽선 필터링 과정을 나타내고 있다.
일반적으로 오디오 스펙트럼의 분산을 줄이는 방법으로는 문턱값을 정하여 그 이상/이하의 스펙트럼을 다듬거나 제거하는 단순한 방식부터 여러 가지가 있을 수 있겠지만, 워터마크로 삽입된 PN 수열의 스펙트럼 손실을 최소로 하면서 분산을 줄이는 방식은 스펙트럼의 전체적인 윤곽선을 필터링하는 것이 최선이다. 왜냐하면, 오디오 스펙트럼의 윤곽선은 오디오 데이터에 대해서 기본적인 스펙트럼 분포 정보를 포함한 것으로 그 오디오 데이터만의 고유한 특성을 나타내며, 삽입된 PN 수열 스펙트럼의 정보에는 크게 영향을 주지 않기 때문이다. 본 발명에서는 오디오 스펙트럼의 윤곽선 정보를 검출하기 위해 다음과 같은 방식(알고리즘)으로 처리한다.
상기 검출 필터부(502)의 입력 오디오 데이터의 스펙트럼을 d(k)라 할 때,(단, k=0,1,...N-1이며, N은 한 프레임당 샘플 수를 나타낸다.)
(가) 로그 변환부(601)는 오디오 데이터 스펙트럼 d(k)를 dB 스케일로 변환한다.
(나) 저대역 필터부(602)는 상기 로그 변환부(601)에서 변환한 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻는다.
(다) 감산부(603)는 상기 로그 변환부(601)에서 변환된 신호에서 상기 저대역 필터부(602)에서 얻은 스펙트럼 윤곽선 값을 제거한다.
(라) 지수 변환부(604)에서는 상기 감산부(603)로부터의 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환한다. 이러한 과정을 수식으로 표현하면 하기의 [수학식 1]과 같다.
상기와 같이 오디오 데이터의 스펙트럼을 dB 스케일로 나타내면, 크기 차이가 큰 고대역 부분에서도 전체 스펙트럼 윤곽선의 정보를 잃지 않고 찾을 수 있다. dB 스케일의 스펙트럼 데이터에 대해서 적절한 대역의 저대역 필터링을 수행할 경우, 도 7 의 실선 부분과 같이 전체 윤곽선 정보를 얻게 된다.
도 7 은 본 발명에 따른 워터마크 검출기에서 검출 필터부 전·후의 오디오 데이터 스펙트럼에 대한 도면이다.
스펙트럼에서 자신의 윤곽선을 제거한 것은, 시간 영역에서 선형 예측 계수(Linear Predictive Coefficient) 등을 이용하여 데이터의 주파수 스펙트럼을 따라가는 필터를 구성한 후 데이터를 역 필터링하여 백색화(Whitening)시킨 것과 비슷한 효과라고 볼 수 있다. 도 7 의 검출 필터부 전·후의 두 스펙트럼을 비교하면, 필터링된 스펙트럼은 입력 스펙트럼에서 전체적인 윤곽선이 제거되고, 세부적인 특성만 남은 형태가 된다. 이 때, 스펙트럼의 전체적인 윤곽선은 입력 오디오 데이터의 고유한 전달함수에 대한 스펙트럼이라고 볼 수 있는데 이것을 제거함으로써, 오디오 데이터 스펙트럼의 분산이 줄고, 상대적으로 PN 수열 스펙트럼의 특성을 강화시킨 것이다.
도 8 은 본 발명에 따른 검출 필터부의 사용 유·무에 따른 교차 상관값의 분포도로서, 상기 알고리즘으로 검출 필터부를 구성하여 상관값을 구한 결과와 검출 필터부 없이 상관값을 구한 결과를 비교하였다.
도 8 에 도시된 바와 같이, 상위 도면은 검출 필터부(502) 없이 상관값을 구한 결과로, PN 수열이 같을 때와 다를 때의 상관값 간격이 크지 않으며, 심지어 같은 PN 수열의 상관값이 서로 다를 때보다 더 작을 때도 있다.반면, 하위 도면은 검출 필터부(502)를 통해 상관값을 구한 결과로, PN 수열이 같을 때와 다를 때 뚜렷한 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있다.여기서, 실선은 검출기의 PN 수열이 삽입된 PN 수열과 같을 때이고, 점선은 다를 때를 나타낸다.
한편, 상기 교차 상관부(503)는 상기 검출 필터부(502)에서 필터링된 오디오 데이터의 스펙트럼 d(k)와 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관을 구한다.
또한, 상기 워터마크 데이터 변환부(504)는 상기 교차 상관부(503)에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출한다. 이 때, 교차 상관값을 문턱값과 비교하여 비트를 결정할 수 있는데, 결정된 비트 값은 삽입된 데이터의 형태에 따라 다시 텍스트, 숫자, 오디오, 비디오, 영상 등으로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 그런데, 본 발명에 따른 방법은 상기 장치에서 설명한 바와 그 요지가 같아, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 상기 장치에 대한 상세한 설명으로부터 용이하게 실시할 수 있으므로, 여기서는 주요한 처리 알고리즘만을 간략하게 설명하기로 한다.
도 9 는 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 오디오 변환부(201)가 디지털 오디오 데이터를 워터마크를 삽입할 스펙트럼 영역으로 변환한다(910). 즉, 워터마크를 삽입하기 위해 디지털 오디오 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환한다. 이후, 워터마크 변환부(202)가 워터마크 데이터를 상기 오디오 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN 수열 스펙트럼으로 변환한다(920).
이후, 스펙트럼 필터부(203)가 워터마크 변환부(202)에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 입력 디지털 오디오 데이터의 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링한다(930).
이후, 가산부(204)가 스펙트럼 필터부(203)에서 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 오디오 변환부(201)에서 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼을 가산한다(940). 이후, 후처리부(205)가 가산부(204)에서 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 오디오 데이터를 출력한다(950).
도 10 은 도 9 에 도시된 워터마크 변환 과정(920)에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
먼저, PN 수열 대응부(301)가 다양한 형태의 워터마크 데이터를 실제 오디오 데이터에 삽입될 형태인 PN 수열로 대응시킨다(921). 이후, 스펙트럼 변환부(302)가 워터마크 데이터에 대응된 PN 수열을 삽입 영역인 스펙트럼 영역으로 변환시킨다(922).
도 11 은 도 9 에 도시된 스펙트럼 필터링 과정(930)에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
먼저, 심리음향 변수 추출부(401)가 입력 디지털 오디오 데이터로부터 심리음향 변수를 추출한다(931). 즉, 심리음향 변수 추출부(401)가 입력 디지털 오디오 데이터에서 심리음향모델을 이용하여, 비인지 영역을 검출한다.
이후, 필터부(402)가 심리음향 변수 추출부(401)에서 추출된 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 워터마크 변환부(202)에서 변환된 PN 수열 스펙트럼을 필터링한다(932). 즉, 필터부(402)가 검출된 비인지 영역에 따라 삽입할 pn 수열의 스펙트럼을 사람의 귀에 들리지 않도록 다듬어 준다.
도 12 는 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 전처리부(501)가 워터마크된 오디오 데이터를 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환한다(1210).
이후, 검출 필터부(502)가 워터마크 검출이 용이하도록 전처리부(501)에서 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼을 필터링한다(1220). 즉, 검출 필터부(502)가 전처리부(501)에서 스펙트럼 영역으로 변환된 오디오 데이터의 스펙트럼의 분산을 줄이기 위해 필터링을 수행한다. 이 때, 워터마크로 삽입된 PN 수열의 스펙트럼 손실을 최소로 하면서 분산을 줄이는 방식은 스펙트럼의 전체적인 윤곽선을 필터링하는 것이 최선이다.
이후, 교차 상관부(503)가 검출 필터부(502)에서 필터링된 오디오 데이터의 스펙트럼과 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구한다(1230). 이후, 워터마크 데이터 변환부(504)가 교차 상관부(603)에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출한다(1240).
도 13 은 도 12 에 도시된 검출 필터링 과정(1220)에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
먼저, 로그 변환부(601)가 오디오 데이터 스펙트럼을 dB 스케일로 변환한다(1221). 이후, 저대역 필터부(602)가 로그 변환부(601)에서 변환된 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻는다(1222).
이후, 감산부(603)가 로그 변환부(601)에서 변환된 신호에서 저대역 필터부(602)에서 얻은 스펙트럼 윤곽선 값을 제거한다(1223). 이후, 지수 변환부(604)가 감산부(603)로부터의 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 종래의 기술에서는 압축된 비트스트림 형태에서 워터마크를 검출하는 경우에 데이터를 시간 영역까지 복호화하는 과정을 모두 거쳐야 하는 것에 비하여, 본 발명에서는 전처리 검출 필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크를 검출하여도 검출 성능이 떨어지지 않으며, 전처리 검출 필터가 간단하기 때문에 워터마크 검출에 필요한 복잡도나 계산량을 증가시키지 않는다. 이것은 워터마크 검출에 필요한 과정을 줄여서 시스템을 효율적으로 운영할 수 있게 하며, 특히 데이터의 재생을 필요로 하지 않고 워터마크 검출만을 요구하는 응용분야에 대해서 매우 효과적이다.
또한, 본 발명은 삽입한 워터마크가 시간 영역의 PN 수열이므로 종래의 시간 영역에서 검출하는 구조에 대해서도 호환성을 가지면서 좀 더 신속한 워터마크 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 삽입 방식으로 시간 영역에서 PN 수열을 형성한 후에, 스펙트럼 영역에서 삽입하는 방식을 선택하는데, 이 방식은 고음질 오디오 부호화의 과정에 포함될 수 있으므로 향후 워터마크 삽입 과정을 결합한 형태의 고음질 오디오 부호화기에 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 복잡한 변환을 거치지 않고 커버 데이터의 영향을 줄이는 스펙트럼 영역에서의 전처리 검출 필터를 사용함으로써, 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이외에도 본 발명은 다음과 같은 다양한 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 디지털 오디오의 저작권을 효율적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 오디오의 품질을 저하시키지 않고, 워터마크를 삽입할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 압축(고음질 부호화 과정)이나 필터링 등의 공격이 가해지더라도 안정적으로 워터마크 신호를 검출할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 디지털 오디오의 조작이나 변형여부를 확인할 수 있는 인증(authentication)에 사용할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 디지털 데이터를 휴대용 장치나 기타 오디오 장비를 통해 재생할 때, 허용 가능한 복사 횟수를 워터마크로 조절할 수 있는 사용 제한(Usage Control)에 사용할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 본 발명은 워터마크 데이터로 시간 영역의 PN(Pseudo Noise) 수열을 스펙트럼 영역으로 변환한 후에 삽입하고, 검출할 때에는 압축된 비트스트림에 대해서 복호화 과정을 전부 수행할 필요없이, 간단한 검출필터를 이용하여 스펙트럼 영역에서 워터마크 데이터를 검출함으로써, 저작권 정보 이외의 부가 정보를 워터마크를 사용하여 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 또는/및 검출 장치에 대한 일실시예 블럭도,
도 2 는 도 1 에 도시된 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기의 일실시예 구성도,
도 3 은 도 2 에 도시된 워터마크 변환부의 일실시예 상세 구성도,
도 4 는 도 2 에 도시된 스펙트럼 필터부의 일실시예 상세 구성도,
도 5 는 도 1 에 도시된 스펙트럼 영역 워터마크 검출기의 일실시예 구성도,
도 6 은 도 5 에 도시된 검출 필터부의 일실시예 상세 구성도,
도 7 은 본 발명에 따른 워터마크 검출기에서 검출 필터부 전·후의 오디오 데이터 스펙트럼에 대한 도면,
도 8 은 본 발명에 따른 검출 필터부의 사용 유·무에 따른 교차 상관값의 분포도,
도 9 는 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 10 은 도 9 에 도시된 워터마크 변환 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,
도 11 은 도 9 에 도시된 스펙트럼 필터링 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,
도 12 는 본 발명에 따른 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 13 은 도 12 에 도시된 검출 필터링 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 스펙트럼 영역 워터마크 삽입기
102 : 스펙트럼 영역 워터마크 검출기
201 : 오디오 변환부 202 : 워터마크 변환부
203 : 스펙트럼 필터부 204 : 가산부
205 : 후처리부 301 : PN(Pseudo Noise) 수열 대응부
302 : 스펙트럼 변환부 401 : 심리음향 변수 추출부
402 : 필터부 501 : 전처리부
502 : 검출 필터부 503 : 교차 상관부
504 : 워터마크 데이터 변환부 601 : 로그 변환부
602 : 저대역 필터부 603 : 감산부
604 : 지수 변환부

Claims (21)

  1. 원 데이터 및 그에 대한 워터마크 데이터를 입력받아 상기 원 데이터에 상기 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 워터마크 삽입 장치에 있어서,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 원 데이터 변환 수단;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하기 위한 워터마크 변환 수단;
    상기 워터마크 변환 수단에서 변환한 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하기 위한 스펙트럼 필터링 수단;
    상기 스펙트럼 필터링 수단에서 필터링한 PN 수열 스펙트럼과 상기 원 데이터 변환 수단에서 변환한 원 데이터의 스펙트럼을 가산하기 위한 가산 수단; 및
    상기 가산 수단에서 가산한 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하기 위한 후처리 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터마크 변환 수단은,
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터에 삽입될 형태인 PN 수열로 대응시키기 위한 PN 수열 대응 수단; 및
    상기 PN 수열 대응 수단에서 워터마크 데이터에 대응된 PN 수열을 삽입 영역인 스펙트럼 영역으로 변환시키기 위한 스펙트럼 변환 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 필터링 수단은,
    상기 원 데이터로부터 심리음향 변수를 추출하기 위한 심리음향 변수 추출 수단; 및
    상기 심리음향 변수 추출 수단에서 추출한 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 상기 워터마크 변환 수단에서 변환한 PN 수열 스펙트럼을 필터링하기 위한 필터링 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 장치.
  4. 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 워터마크 삽입 장치에 적용되는 워터마크 삽입 방법에 있어서,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 원 데이터 변환 단계;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 워터마크 데이터 변환 단계;
    상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 PN 수열 스펙트럼 필터링 단계;
    상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 가산 단계; 및
    상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 출력 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 워터마크 데이터 변환 단계는,
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터에 삽입될 형태인 PN 수열로 대응시키는 단계; 및
    상기 워터마크 데이터에 대응된 PN 수열을 삽입 영역인 스펙트럼 영역으로 변환시키는 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 PN 수열 스펙트럼 필터링 단계는,
    상기 원 데이터로부터 심리음향 변수를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 심리음향 변수와 대역제한 상수에 따라 상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 필터링하는 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 방법.
  7. 워터마크된 데이터를 입력받아 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 검출 장치에 있어서,
    상기 워터마크된 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 전처리 수단;
    상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환한 데이터를 필터링하기 위한 검출 필터링 수단;
    상기 검출 필터링 수단에서 필터링한 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하기 위한 교차 상관 수단; 및
    상기 교차 상관 수단에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 데이터 변환 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검출 필터링 수단은,
    상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환한 데이터의 스펙트럼의 분산값을 줄이기 위하여 데이터 스펙트럼의 윤곽선을 필터링하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 검출 필터링 수단은,
    데이터 스펙트럼을 데시벨(dB) 스케일로 변환하기 위한 로그 변환 수단;
    상기 로그 변환 수단에서 변환한 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻기 위한 저대역 필터링 수단;
    상기 저대역 필터링 수단에서 얻은 스펙트럼 윤곽선 정보를 이용하여 상기 로그 변환 수단에서 변환한 신호에서 윤곽선 값을 제거하기 위한 감산 수단; 및
    상기 감산 수단으로부터의 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환하기 위한 지수 변환 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 장치.
  10. 워터마크된 데이터를 입력받아 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 검출 장치에 적용되는 워터마크 검출 방법에 있어서,
    상기 워터마크된 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 워터마크된 데이터 변환 단계;
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터를 필터링하는 필터링 단계;
    상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하는 교차 상관값 산출 단계; 및
    상기 산출한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 워터마크 데이터 검출 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터링 단계는,
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산값을 줄이기 위하여 데이터 스펙트럼의 윤곽선을 필터링하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 필터링 단계는,
    데이터 스펙트럼을 데시벨(dB) 스케일로 변환하는 단계;
    상기 데시벨 스케일로 변환된 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻는 단계;
    상기 데시벨 스케일로 변환된 신호에서 상기 저대역 필터링하여 얻은 스펙트럼 윤곽선 값을 제거하는 단계; 및
    상기 스펙트럼 윤곽선을 제거하여 얻은 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환하는 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 검출 방법.
  13. 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치에 있어서,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 원 데이터 변환 수단;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하기 위한 워터마크 변환 수단;
    상기 워터마크 변환 수단에서 변환한 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하기 위한 스펙트럼 필터링 수단;
    상기 스펙트럼 필터링 수단에서 필터링한 PN 수열 스펙트럼과 상기 원 데이터 변환 수단에서 변환한 원 데이터의 스펙트럼을 가산하기 위한 가산 수단;
    상기 가산 수단에서 가산한 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하기 위한 후처리 수단;
    상기 후처리 수단에서 출력한 워터마크된 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하기 위한 전처리 수단;
    상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환한 데이터를 필터링하기 위한 검출 필터링 수단;
    상기 검출 필터링 수단에서 필터링한 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 구하기 위한 교차 상관 수단; 및
    상기 교차 상관 수단에서 구한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하기 위한 워터마크 데이터 변환 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출 필터링 수단은,
    상기 전처리 수단에서 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산값을 줄이기 위하여 데이터 스펙트럼의 윤곽선을 필터링하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 필터링 수단은,
    데이터 스펙트럼을 데시벨(dB) 스케일로 변환하기 위한 로그 변환 수단;
    상기 로그 변환 수단에서 변환한 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻기 위한 저대역 필터링 수단;
    상기 저대역 필터링 수단에서 얻은 스펙트럼 윤곽선 정보를 이용하여 상기 로그 변환 수단에서 변환한 신호에서 윤곽선 값을 제거하기 위한 감산 수단; 및
    상기 감산 수단으로부터의 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환하기 위한 지수 변환 수단
    을 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 장치.
  16. 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치에 적용되는 워터마크 삽입 및 검출 방법에 있어서,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 원 데이터 변환 단계;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 워터마크 데이터 변환 단계;
    상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 PN 수열 스펙트럼 필터링 단계;
    상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 가산 단계;
    상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 출력 단계
    상기 출력된 워터마크된 데이터를 전달받아 스펙트럼 영역으로 변환하는 워터마크된 데이터 변환 단계;
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터를 필터링하는 필터링 단계;
    상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 산출하는 교차 상관값 산출 단계; 및
    상기 산출한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 워터마크 데이터 검출 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 필터링 단계는,
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터의 스펙트럼의 분산값을 줄이기 위하여 데이터 스펙트럼의 윤곽선을 필터링하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 필터링 단계는,
    데이터 스펙트럼을 데시벨(dB) 스케일로 변환하는 단계;
    상기 데시벨 스케일로 변환된 신호를 저대역 필터링하여 스펙트럼 윤곽선 정보를 얻는 단계;
    상기 데시벨 스케일로 변환된 신호에서 상기 저대역 필터링하여 얻은 스펙트럼 윤곽선 값을 제거하는 단계; 및
    상기 스펙트럼 윤곽선을 제거하여 얻은 스펙트럼 필터링된 신호를 선형 스케일로 변환하는 단계
    를 포함하는 스펙트럼 영역에서의 워터마크 삽입 및 검출 방법.
  19. 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 장치에,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 기능;
    상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 기능;
    상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 기능; 및
    상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  20. 워터마크된 데이터로부터 워터마크 데이터를 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 검출 장치에,
    상기 워터마크된 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능;
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터를 필터링하는 제 2 기능;
    상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 산출하는 제 3 기능; 및
    상기 산출한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  21. 원 데이터에 워터마크 데이터를 삽입하고 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 및 검출 장치에,
    상기 원 데이터를 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 1 기능;
    상기 워터마크 데이터를 상기 원 데이터의 스펙트럼에 삽입할 PN(Pseudo Noise) 수열 스펙트럼으로 변환하는 제 2 기능;
    상기 변환된 PN 수열 스펙트럼을 상기 원 데이터의 변수와 대역제한 상수에 따라 필터링하는 제 3 기능;
    상기 필터링된 PN 수열 스펙트럼과 상기 변환된 원 데이터의 스펙트럼을 가산하는 제 4 기능;
    상기 가산된 데이터를 출력 형태로 변환시켜 워터마크된 데이터를 출력하는 제 5 기능;
    상기 출력된 워터마크된 데이터를 전달받아 워터마크를 검출할 스펙트럼 영역으로 변환하는 제 6 기능;
    상기 스펙트럼 영역으로 변환된 데이터를 필터링하는 제 7 기능;
    상기 필터링된 데이터의 스펙트럼과 외부로부터 입력받은 PN 수열 스펙트럼과의 교차 상관값을 산출하는 제 8 기능; 및
    상기 산출한 교차 상관값을 이용하여 삽입된 워터마크 데이터를 검출하는 제 9 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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