KR100613873B1 - Audio watermarking apparatus using specific frequency coefficients - Google Patents
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Abstract
본 발명은 워터마크에 관한 것으로써, 워터마크를 오디오데이타에 삽입시에 주파수계수가 큰 값순이 아닌 특정범위의 주파수계수를 추출하여 고주파 및 저주파대역에 걸쳐 워터마크를 삽입하므로써 외부공격에 강인하면서 원본데이타의 변형을 작게하는 특정주파수계수를 이용한 오디오 워터마크장치에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 시간영역대의 원본오디오신호가 입력되는 입력부와; 워터마크신호 또는 워터마크신호가 삽입된 오디오신호가 입력되는 워터마크입력부와; 상기 시간영역대의 원본오디오신호를 주파수영역대의 신호로 변환시키는 주파수변환부와; 상기 주파수영역대의 신호에서 특정주파수계수를 추출하는 주파수계수추출부와; 상기 원본오디오신호의 권리정보가 입력된 워터마크신호를 오디오신호에 삽입하는 워터마크제어부와; 상기 주파수영역대의 워터마크삽입 오디오신호를 시간영역대의 오디오신호로 변환시키는 시간영역변환부와; 상기 시간영역대의 오디오신호를 출력하는 출력부로 구성된다. 따라서, 전대역에 걸쳐 워터마크가 삽입되므로써 외부공격에 강인하고, 종래에 비하여 신호대잡음비가 매우 우수하여 공격후의 원데이타 변형이 적어 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.The present invention relates to a watermark, while extracting a frequency coefficient in a specific range rather than a large order of frequency coefficients when inserting a watermark into audio data, thereby inserting a watermark over high frequency and low frequency bands, while being robust against external attacks. The present invention relates to an audio watermark apparatus using a specific frequency coefficient which reduces deformation of original data. The configuration of the present invention for achieving the above object comprises an input unit for inputting the original audio signal of the time domain; A watermark input unit for inputting a watermark signal or an audio signal into which the watermark signal is inserted; A frequency converter converting the original audio signal in the time domain into a signal in the frequency domain; A frequency coefficient extraction unit for extracting a specific frequency coefficient from the signal in the frequency domain; A watermark controller for inserting a watermark signal into which an audio signal of the original audio signal is input, into an audio signal; A time domain converter for converting the watermark embedded audio signal of the frequency domain into an audio signal of the time domain; And an output unit for outputting the audio signal in the time domain. Therefore, by inserting a watermark over the entire band, it is more resistant to external attack, and has a much better signal-to-noise ratio than the conventional one.
오디오, 워터마크, 가중치, 주파수계수Audio, watermark, weight, frequency coefficient
Description
도 1은 본 발명예 따른 특정주파수계수를 이용한 오디오 워터마킹장치를 나타낸 블럭도,1 is a block diagram showing an audio watermarking apparatus using a specific frequency coefficient according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 오디어 워터마킹 삽입방법을 나타낸 순서도,2 is a flowchart illustrating a method for inserting audio watermarking using a specific frequency coefficient according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 오디오 워터마킹 추출방법을 나타낸 순서도,3 is a flowchart illustrating an audio watermarking extraction method using a specific frequency coefficient according to the present invention;
도 4는 클래식음악에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디오 워터마크를 원본과의 유사도를 비교한 그래프,4 is a graph comparing the similarity with the original audio watermark according to the prior art and the present invention for classical music,
도 5는 국악음악에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디오 워터마크를 원본과의 유사도를 비교한 그래프,5 is a graph comparing the similarity with the original audio watermark according to the prior art and the present invention for the Korean traditional music,
도 6은 댄스음악에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디오 워터마크를 원본과의 유사도를 비교한 그래프,6 is a graph comparing the similarity with the original audio watermark according to the prior art and the present invention for dance music,
도 7은 발라드음악에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디오 워터마크를 원본과의 유사도를 비교한 그래프,7 is a graph comparing the similarity between the original and the watermark according to the present invention for the ballad music,
도 8은 방송음성에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디오 워터마크를 원본과의 유사도를 비교한 그래프,8 is a graph comparing the similarity between an audio watermark according to the prior art and the present invention for broadcast voice with an original;
도 9는 종류별 음악에 대한 종래와 본 발명에 따른 오디어 워터마크의 신호대잡음비를 비교한 그래프이다. 9 is a graph comparing signal-to-noise ratios of audio watermarks according to the present invention with respect to music for each type.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 입력부 20 : 워터마크입력부10: input unit 20: watermark input unit
30 : 주파수변환부 40 : 주파수계수추출부30: frequency conversion unit 40: frequency coefficient extraction unit
50 : 워터마크제어부 60 : 시간영역변환부50: watermark controller 60: time domain converter
70 : 출력부70: output unit
본 발명은 워터마크(Watermarking)에 관한 것으로써, 상세하게는 워터마크를 원본오디오데이타에 삽입시에 주파수계수가 큰 값순이 아닌 특정범위의 값에 워터마크를 삽입하므로써 외부공격에 강인하면서 원본데이타의 변형을 작게하는 특정주파수계수를 이용한 오디오 워터마크장치에 관한 것이다. The present invention relates to watermarking. In detail, when the watermark is inserted into the original audio data, the original data is robust against external attack by inserting the watermark in a specific range of values, rather than in order of frequency. The present invention relates to an audio watermark apparatus using a specific frequency coefficient which reduces the distortion of.
인터넷과 디지탈기술의 발달로 컨텐츠는 물론 아날로그에서 디지탈화로 변화되었다. 컨텐츠의 디지털화로 인하여 고화질, 고음질의 영상과 음향을 접할 수 있게 되었고, 인터넷이라는 거대한 네트워크 망을 통해 전 세계 어느곳에서나 컨텐츠들을 이용할 수 있게 되었고, 이러한 컨텐츠들은 창조적인 아이디어와 지식이 부가가치를 창출하는 중요한 문화산업 혹은 컨텐츠사업이 되었다. The development of the Internet and digital technology has changed from content to analog to digitalization. The digitization of content has made it possible to access high-definition and high-quality video and sound, and the content can be used anywhere in the world through the huge network of the Internet. It has become an important cultural or content business.
디지털화된 컨텐츠는 손쉽게 복사가 가능하며 이에 따른 비용 역시 비싸지 않다. 또한 복사된 컨텐츠와 원본 컨텐츠간의 차이는 전혀없고, 재사용과 조작이 용이하여 인터넷으로 컨텐츠의 배포가 쉽고 빠르다. 이와 같은 디지털 컨텐츠의 특성으로 인하여 디지털 컨텐츠의 불법복사 및 배포에 있어서 큰 문제가 발생하였고, 이로 인한 디지털 컨텐츠에 대한 소유권이 불분명하게 되므로 문제를 해결하기 위한 대안으로 워터마크 기술이 나타났다. Digitized content can be easily copied and the cost is not too high. In addition, there is no difference between the copied content and the original content, and it is easy and quick to distribute the content over the Internet because it is easy to reuse and manipulate. Due to the characteristics of such digital content, a large problem has occurred in illegal copying and distribution of digital content. As a result, the ownership of the digital content becomes unclear, resulting in a watermark technology as an alternative to solve the problem.
종래의 워터마크는 스프레드 스펙트럼 통신기술이 적용되어 삽입할 워터마크를 의사잡음(Pseudo-Noise)코드를 통해 대역 확산시킨 후 적절한 가중치를 주어 워터마크를 삽입하였다. In the conventional watermark, spread spectrum communication technology is applied to spread a watermark to be inserted through a pseudo-noise code, and then a watermark is inserted by giving an appropriate weight.
또한, 워터마크의 기술이 등장과 함께 상기 워터마크신호를 변형시켜 불법적으로 복사 및 사용하기 위한 워터마크공격기술도 등장하기 시작하였으나, 종래의 워터마크기술은 시간영역대의 원본데이타를 주파수영역으로 변환시키고, 변환된 주파수영역의 신호에서 높은차수의 주파수계수를 추출하여 워터마크를 삽입하게 되어 외부공격에 매우취약해서, 외부공격시 워터마크의 데이타가 변형되어 왜곡이 발생되는 문제점이 있다. In addition, with the advent of watermark technology, watermark attack technology for illegally copying and using the watermark signal by transforming the watermark signal has started to appear, but the conventional watermark technology converts original data in a time domain into a frequency domain. In addition, a high order frequency coefficient is extracted from the converted frequency domain signal to insert a watermark, which is very vulnerable to an external attack, which causes distortion of the watermark data when the external attack occurs.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 특정주파수계수를 추출하여 워터마크를 삽입하므로써 외부공격에 강인하여 원본데이타의 변형이 적은 특정주파수계수를 이용한 워터마크장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention devised to solve the conventional problems as described above is to provide a watermark apparatus using a specific frequency coefficient that is less robust to external attack by extracting a specific frequency coefficient and inserting a watermark. do.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 시간영역대의 원본오디오신호를 입력하는 단계와; 상기 시간영역대의 원본오디오신호를 주파수영역대의 신호로 변환하는 단계와; 상기 주파수영역대의 신호에서 특정주파수계수를 추출하는 단계와; 상기 원본오디오신호의 권리정보가 입력된 워터마크신호를, The configuration of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: inputting the original audio signal in the time domain; Converting the original audio signal in the time domain into a signal in the frequency domain; Extracting a specific frequency coefficient from the signal in the frequency domain; The watermark signal to which the right information of the original audio signal is input,
Vi'는 워터마크삽입 주파수계수, Vi는 추출된 주파수계수, Xi는 워터마크, α는 가중치이다. Vi 'is the watermark embedding frequency coefficient, Vi is the extracted frequency coefficient, Xi is the watermark, and α is the weight.
에 의하여 오디오신호에 삽입하는 단계와; 워터마크가 삽입된 주파수영역대의 신호를 시간영역대의 신호로 변환시켜 출력하는단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Inserting the audio signal into the audio signal; And converting the signal in the frequency domain where the watermark is inserted into a signal in the time domain.
여기서, 상기 가중치는 0.7이상인것을 특징으로 한다. Here, the weight is characterized in that more than 0.7.
그리고, 시간영역대의 원본오디오신호를 입력하고, 주파수영역대의 신호로 변환시켜 특정 주파수계수를 추출하는 단계와; 워터마크가 삽입된 시간영역대의 오디오신호를 입력하여 주파수영역대의 신호로 변환시켜 특정주파수계수를 추출하는 단계와; Inputting an original audio signal in a time domain, converting the signal into a signal in a frequency domain, and extracting a specific frequency coefficient; Extracting a specific frequency coefficient by inputting an audio signal in the time domain where the watermark is inserted and converting the signal into a signal in the frequency domain;
Xi*는 워터마크신호, α는 가중치, Vi는 원본에서 추출된 주파수계수, Vi*는 워터마크가 삽입된 주파수계수이다. Xi * is the watermark signal, α is the weight, Vi is the frequency coefficient extracted from the original, and Vi * is the frequency coefficient with the watermark embedded.
의 식을 이용하여 워터마크신호를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. And extracting the watermark signal using the equation.
여기서, 상기 주파수계수는 0.3~0.4인것을 특징으로 한다. Here, the frequency coefficient is characterized in that 0.3 ~ 0.4.
또는, 원본오디오신호가 입력되는 입력부와; 워터마크신호 또는 워터마크신호가 삽입된 오디오신호가 입력되는 워터마크입력부와; 시간영역대의 상기 입력부에서 인가되는 원본오디오신호와 워터마크입력부에서 인가되는 워터마크가 삽입된 오디오신호를 주파수영역대의 신호로 변환시키는 주파수변환부와; 상기 주파수변환부에서 변환된 주파수영역대의 신호에서 특정범위내의 주파수계수를 추출하는 주파수계수추출부와; 상기 워터마크입력부에서 입력된 워터마크신호를 Or an input unit through which an original audio signal is input; A watermark input unit for inputting a watermark signal or an audio signal into which the watermark signal is inserted; A frequency converter for converting an original audio signal applied from the input unit in the time domain and an audio signal having a watermark applied from the watermark input unit into a signal in the frequency domain; A frequency coefficient extracting unit extracting a frequency coefficient within a specific range from the signal in the frequency domain band converted by the frequency converting unit; The watermark signal inputted by the watermark input unit is
Vi'는 워터마크삽입 주파수계수, Vi는 추출된 주파수계수, Xi는 워터마크, α는 가중치이다.Vi 'is the watermark embedding frequency coefficient, Vi is the extracted frequency coefficient, Xi is the watermark, and α is the weight.
에 의하여 상기 주파수계수추출부에서 추출된 특정주파수계수에 삽입하는 워터마크제어부와; 상기 워터마크제어부에서 출력된 주파수영역대의 워터마크삽입 오디오신호를 시간영역대의 오디오신호로 변환시키는 시간영역변환부와; 상기 시간영역변환부에서 변환된 시간영역대의 오디오신호를 출력하는 출력부를 포함한다. A watermark controller inserted into the specific frequency coefficient extracted by the frequency coefficient extractor; A time domain converter for converting the watermark embedded audio signal of the frequency domain band output from the watermark controller into an audio signal of the time domain band; And an output unit for outputting an audio signal of the time domain band converted by the time domain converter.
여기서, 상기 워터마크제어부는 Here, the watermark control unit
Xi*는 워터마크신호, α는 가중치, Vi는 원본에서 추출된 주파수계수, Vi*는 워터마크가 삽입된 주파수계수이다. Xi * is the watermark signal, α is the weight, Vi is the frequency coefficient extracted from the original, and Vi * is the frequency coefficient with the watermark embedded.
에 의해서 워터마크가 삽입된 오디오신호에서 워터마크를 추출하는 것을 특징으로 한다. Extracting the watermark from the audio signal having the watermark embedded therein.
그리고, 상기 특정 주파수계수는, 0.3~0.4인것을 특징으로 한다. The specific frequency coefficient is 0.3 to 0.4.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 오디오 워터마크장치의 블럭도이다. 1 is a block diagram of an audio watermark apparatus using a specific frequency coefficient according to the present invention.
도 1을 참조하면, 입력부(10)는 주파수변환부(30)에 연결되고, 워터마크입력부(20)는 상기 주파수변환부(30)와 워터마크제어부(50)에 연결된다. 또한 상기 주파수변환부(30)는 주파수계수추출부(40)에 연결되고, 상기 주파수계수추출부(40)는 워터마크제어부(50)에 연결된다. 상기 워터마크제어부(50)는 출력부(70)와 시간영역변환부(60)에 각각 연결되며, 상기 시간영역변환부(60)는 출력부(70)에 연결된다. Referring to FIG. 1, the
입력부(10)는 시간영역대의 원본 오디오신호가 입력되고, 워터마크입력부(20)는 원본오디오신호에 삽입되는 워터마크신호 또는 워터마크가 삽입되어있는 오디오신호가 입력된다. 또한 주파수변환부(30)는 시간영역대의 신호를 주파수영역대의 신호로 변환시키고, 주파수계수추출부(40)는 입력되는 주파수영역대의 신호중에서 특정범위내의 주파수계수를 추출한다. 워터마크제어부(50)는 원본오디오신호에 워터마크를 삽입하거나 또는 워터마크가 삽입된 오디오신호에서 워 터마크를 추출하고, 시간영역변환부(60)는 주파수영역대의 신호를 시간영역대의 신호로 변환시키고, 출력부(70)는 워터마크가 삽입된 오디오신호 또는 추출된 워터마크를 표시한다. The
도 2는 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 워터마크삽입방법을 나타낸 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a watermark insertion method using a specific frequency coefficient according to the present invention.
먼저 입력부(10)는 시간영역대의 원본오디오신호를 인가한다(S11). 그러므로 주파수변환부(30)는 인가되는 시간영역대의 원본오디오신호를 주파수영역대의 오디오신호(DCT)로 변환시켜 이를 주파수계수추출부(40)에 출력한다(S12). First, the
그러므로 주파수계수추출부(40)는 상기 시간영역대의 오디오데이타가 변환된 주파수영역대의 오디오데이타에서 0.3~0.4의 범위를 갖는 주파수계수를 추출하여 상기 주파수계수의 선택신호를 워터마크제어부(50)에 인가한다(S13). Therefore, the frequency
또한 워터마크입력부(20)는 권리자의 정보 또는 오디오신호의 권리정보가 입력되는 워터마크신호를 상기 워터마크제어부(50)에 인가한다.In addition, the
그러므로 상기 워터마크제어부(50)는 입력되는 워터마크신호를 상기 주파수계수추출단계에서 추출된 0.3~0.4범위 주파수계수에 삽입한다(S14). 즉, 본 발명은 종래에서 높은차순의 주파수계수를 추출함과는 달리 0.3~0.4의 주파수계수를 추출하여 워터마크를 삽입함으로써 종래에서와 같이 저주파대역에만 워터마크가 삽입되지 않고, 저주파대역과 고주파대역에 걸쳐 주파수계수가 0.3~0.4에 해당되는 대역으로 워터마크가 삽입된다.Therefore, the
이때, 원본오디오신호에서 추출된 주파수계수에 워터마크신호의 삽입은 하기 의 수학식 1에 의해 달성된다. At this time, the insertion of the watermark signal into the frequency coefficient extracted from the original audio signal is achieved by Equation 1 below.
Vi'는 워터마크가 삽입된 주파수계수, Vi는 추출된 주파수계수, Xi는 워터마크, α는 가중치이다. Vi 'is the frequency coefficient with the watermark embedded, Vi is the extracted frequency coefficient, Xi is the watermark, and α is the weight.
즉, 워터마크를 가중치에 곱하고, 다시 추출된 주파수계수에 곱하고, 그 결과치에 다시 추출된 주파수계수를 합하게 되므로써 추출된 주파수계수에 워터마크를 삽입하였다. 여기서 상기 가중치는 워터마크의 삽입시의 강도를 조절하는 결정인자로써 본 발명에서는 이를 0.7로써 설정하여 워터마크를 삽입하였다. That is, the watermark is inserted into the extracted frequency coefficient by multiplying the watermark by the weight, multiplying the extracted frequency coefficient, and adding the extracted frequency coefficient to the resultant value again. Here, the weight is a determinant for adjusting the intensity at the time of embedding the watermark. In the present invention, the weight is set to 0.7 to insert the watermark.
상술한 바와 같이 워터마크제어부(50)는 추출된 주파수계수에 워터마크를 삽입하고, 워터마크가 삽입된 오디오신호를 시간영역변환부(60)로 인가한다. 그러므로 상기 시간영역변환부(60)는 인가되는 주파수영역대의 워터마크가 삽입된 오디오신호를 시간영역대의 오디오신호로 변환시켜 이를 출력부(70)에 인가한다(S15). 그러므로 출력부(70)는 변환된 오디오신호를 출력한다(S16).As described above, the
상술한 바와 같이, 본 발명은 특정주파수계수를 이용하여 오디오신호에 워터마크를 삽입하므로써 외부에서 가해지는 공격에 강인하여 워터마크의 신호대잡음비가 종래에 비하여 우수한 것을 본 발명의 효과로써 얻어질 수 있다. 이와 같은 본발명의 효과를 검증하기 위하여 상기 워터마크가 삽입된 오디오신호를 MP3, FFT필터링, Echo, Cropping방법에 의하여 공격을 가한 후, 워터마크를 추출하여 변형의 정도를 테스트하였으며, 상기 워터마크의 추출된 방법은 하기의 도 3에 도시된 바와 같다. As described above, the present invention can be obtained by the effect of the present invention that the signal-to-noise ratio of the watermark is superior to that of the conventional method by being robust to external attacks by inserting a watermark into an audio signal using a specific frequency coefficient. . In order to verify the effect of the present invention, the watermark-embedded audio signal was attacked by MP3, FFT filtering, echo, and cropping methods, and the watermark was extracted to test the degree of deformation. The extracted method of is as shown in Figure 3 below.
도 3은 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 워터마크추출방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a watermark extraction method using a specific frequency coefficient according to the present invention.
먼저 입력부(10)는 워터마크가 삽입되지 않는 원본오디오신호를 상기 주파수변환부(30)에 인가한다(S21). 그러므로 상기 주파수변환부(30)는 인가되는 시간영역대의 원본오디오신호를 주파수영역대의 오디오신호로 변환시켜 이를 상기 주파수계수추출부(40)에 출력한다(S22). 상기 주파수계수추출부(40)는 인가되는 주파수영역대의 원본오디오신호에서 0.3~0.4범위내의 주파수계수를 추출하여 상기 워터마크제어부(50)에 출력한다(S23). First, the
아울러 상기 워터마크입력부(20)는 워터마크가 삽입된 오디오신호를 상기 주파수변환부(30)에 출력하고(S24), 주파수변환부(30)는 이를 주파수영역대의 신호로 변환시켜 상기 주파수계수추출부(40)에 인가한다(S25). 그러므로 상기 주파수계수추출부(40)는 0.3~0.4의 범위를 갖는 주파수계수를 출력하여 이를 상기 워터마크제어부(50)에 출력한다(S26). 따라서 워터마크제어부(50)는 하기의 수학식 2를 이용하여 워터마크신호를 추출한다(S27). In addition, the
Xi*는 워터마크, Vi*는 워터마크가 삽입된 주파수계수, Vi는 원본에서 추출 한 주파수계수, α는 가중치이다. Xi * is the watermark, Vi * is the frequency coefficient with the watermark inserted, Vi is the frequency coefficient extracted from the original, and α is the weight.
즉, 원본에서 추출된 주파수계수에서 워터마크가 삽입된 오디오신호에서 추출된 주파수계수를 감하고, 가중치로 나누어서 그 결과치를 원본에서 추출된 주파수계수를 곱하므로써 워터마크를 추출하였다. That is, the watermark was extracted by subtracting the frequency coefficient extracted from the audio signal in which the watermark was inserted from the frequency coefficient extracted from the original, dividing by the weight and multiplying the result by the frequency coefficient extracted from the original.
그리고 상기 워터마크제어부(50)는 상술한 바와 같은 연산을 통해 워터마크를 추출하고, 그 결과치를 상기 출력부(70)에 인가하고, 상기 출력부(70)는 이를 표시한다(S28). The
상술한 바와 같은 추출방법을 통해서 얻어진 본 발명에 따른 워터마크와 종래의 주파수계수를 높은차순에 의한 삽입하고 외부공격후 추출된 워터마크와 원래데이타와의 유사도를 측정하여 이를 도 4 내지 도 8에 도시하였다. The watermark according to the present invention obtained through the extraction method as described above and the conventional frequency coefficient are inserted in a high order, and the similarity between the watermark extracted after the external attack and the original data is measured, and this is shown in FIGS. 4 to 8. Shown.
도 4는 클래식음악에 워터마크를 삽입하여 이를 추출한 본 발명과 종래의 유사도 데이타를 비교하였고, 도 5는 국악음악에 대한 유사도 비교데이타, 도 6 댄스음악에 대한 유사도 데이타, 도 7은 발라드음악에 대한 유사도 비교데이타, 도 8은 일반방송의 음성신호에 대한 유사도 비교데이타이다. Figure 4 compares the present invention and the conventional similarity data extracted by inserting the watermark in the classical music, Figure 5 is similarity comparison data for Korean music, Figure 6 similarity data for dance music, Figure 7 is ballad music Similarity comparison data for FIG. 8 is a similarity comparison data for voice signals of general broadcasting.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 각각의 데이타는 외부에서 공격이 가해지지 않은 상태에서 추출된 워터마크의 유사도와, MP3, Cropping, FFT, Echo의 방법에 의한 공격을 가한 후, 추출된 워터마크와, 원본에서 추출된 워터마크를 하기의 수학식 3을 이용하여 유사도를 측정하여 종래와 본 발명을 비교하였다. 4 to 8, each data is similar to the watermark extracted in the absence of an attack from the outside, and the extracted watermark after the attack by the method of MP3, Cropping, FFT, Echo. And, by comparing the watermark extracted from the original by using the following equation (3) to compare the conventional and the present invention.
X*는 공격후 추출된 워터마크, X는 원본에서 추출된 워터마크이다. X * is the watermark extracted after the attack, and X is the watermark extracted from the original.
먼저 공격이 가해지지 않은 상태에서의 원본과 추출된 워터마크의 유사도는 각 가중치별로 도 4 내지 도 8에서 모두 17.0233이다. 즉, 17.0233의 유사도에 근접 할수록 원본에 유사하게 된다. First, the similarity between the original and the extracted watermark in the state where no attack is applied is 17.0233 in FIGS. 4 to 8 according to each weight. In other words, the closer to the similarity of 17.0233, the more similar to the original.
따라서 도 4 내지 도 8의 데이타를 비교해보면, 종래와 본발명은 모두 MP3와 Cropping의 공격에서 가중치값에 상관없이 모두 강인하여 공격이 없을때의 유사도와 근접한 범위내의 변형정도를 갖는 워터마크를 추출할 수 있었다. 그러나, FFT와 Echo의 공격시, 종래에서는 클래식음악과 일반방송의 음성신호에는 가중치값이 0.5이상이면 모든음악에서에는 워터마크를 확인할 수 있었고, 본 발명에서는 가중치가 0.7이상이면 모든공격에 대하여 워터마크를 추출할 수 있었다. 여기서 상기 도 4 내지 도 8의 데이타중에서 유사도 데이타가 6이하이면 워터마크가 존재하지 않는 것으로 판단하였다. 따라서 Echo의 경우, 본 발명에 따른 워터마크는 가중치가 0.3 및 0.5일 경우에는 워터마크가 존재하지 않고, 가중치가 0.7일 경우는 모든 오디오신호에서 워터마크가 존재함을 알 수 있다. Therefore, comparing the data of Figs. 4 to 8, both the conventional and the present invention are both robust against MP3 and Cropping attack regardless of the weight value, and thus extract watermarks having a degree of deformation within a range similar to the similarity when there is no attack. Could. However, in the attack of FFT and Echo, when the weight value is 0.5 or more for the sound signal of the classical music and the general broadcast, the watermark can be checked in all the music. The mark could be extracted. If the similarity data is 6 or less in the data of FIGS. 4 to 8, it is determined that no watermark exists. Accordingly, in the case of Echo, the watermark according to the present invention has no watermark when the weight is 0.3 and 0.5, and when the weight is 0.7, the watermark is present in all audio signals.
즉, 본 발명은 0.3~0.4의 특정주파수계수를 추출하고, 가중치를 0.7로 함으로써 모든 공격 후 워터마크를 확인할 수 있고, 종래의 경우는 높은차순의 주파수계수를 추출하고 가중치를 0.5로 함으로서 워터마크를 확인할 수 있었다. That is, the present invention extracts a specific frequency coefficient of 0.3 ~ 0.4, and the weight to 0.7 can confirm the watermark after all the attack, in the conventional case by extracting the frequency coefficients in high order and the weight to 0.5 Could be confirmed.
그러나 이와 같은 본 발명과 종래의 워터마크삽입방법은 하기의 수학식 4에 의하여 신호대잡음비를 측정하여 공격후의 신호왜곡의 정도를 측정한 결과 본 발명은 종래에 비하여 그 효과가 우수함을 확인 할 수 있으며 그 결과는 도 9에 도시된 바와 같다. However, in the present invention and the conventional watermark insertion method, the signal-to-noise ratio is measured by the following Equation 4 to measure the degree of signal distortion after the attack. As a result, the present invention can be confirmed that the effect is superior to the conventional method. The result is as shown in FIG.
SNR은 신호대잡음비, Original Audio는 원본 오디오신호, Noise는 원본오디오신호와 워터마크가 삽입된 오디오신호의 차이다. SNR is the signal-to-noise ratio, Original Audio is the original audio signal, and Noise is the difference between the original audio signal and the watermarked audio signal.
상기와 같은 수학식4를 이용하여 각 오디오신호별 신호대잡음비를 측정한 결과, 신호대 잡음비에서 100을 기준으로 할 때, 클래식-모차르트 터키행진곡에서 가중치가 0.7일 경우에는 종래에는 10.463이고, 본 발명은 45.112로써 종래에 비하여 4배정도의 신호대잡음비가 우수함을 알 수 있다. As a result of measuring the signal-to-noise ratio of each audio signal using Equation 4 as described above, when the weight is 0.7 in the classic-Mozart Turkish march, based on 100 in the signal-to-noise ratio, it is 10.463 in the related art. As 45.112, it can be seen that the signal-to-noise ratio is about four times higher than that of the conventional art.
즉, 본 발명은 0.3~0.4의 주파수계수를 추출하고, 가중치를 0.7로 하여 워터마크를 삽입할 경우, 종래에 비하여 신호대잡음비가 우수하여 외부공격시에도 신호왜곡없이 유지될 수 있어 저작권자의 권리정보가 그대로 유지될 수 있도록 한다. That is, in the present invention, when extracting the frequency coefficient of 0.3 to 0.4 and inserting the watermark with the weight as 0.7, the signal-to-noise ratio is superior to the conventional one, so that it can be maintained without signal distortion even when attacking externally. To remain intact.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, it will be appreciated that the invention can be modified and modified in various ways without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. One of ordinary skill in the art will readily know.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 특정주파수계수를 이용한 오디어워터마크장치는 특정주파수계수를 추출하고, 가중치를 한정함에 따라 전대역에 걸쳐 워터마크가 삽입되므로써 외부공격에 강인하고, 종래에 비하여 신호대잡음비가 매우 우수하여 공격후의 원데이타의 변형이 적으므로 본 발명이 적용된 제품에 대한 신뢰도가 향상되는 효과가 있다. As described above, an audio water mark apparatus using a specific frequency coefficient according to the present invention is robust to external attack by extracting a specific frequency coefficient and inserting a watermark over the entire band by limiting the weight, and compared with the conventional signal-to-noise ratio. Since it is very excellent and less deformation of the one-data after the attack has the effect of improving the reliability of the product to which the present invention is applied.
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