KR102086047B1 - 시간 영역을 기반으로 오디오 신호에 데이터를 삽입하거나 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

오디오 신호에 시간 영역을 기반으로 데이터를 삽입하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 방법은 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성하는 단계; 호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입하는 단계; 및 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
오디오 신호로부터 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 방법은 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호를 수신하는 단계; 상기 오디오 신호로부터 코드워드를 추출하는 단계; 및 상기 코드워드를 기초로 상기 오디오 신호를 동기화하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

시간 영역을 기반으로 오디오 신호에 데이터를 삽입하거나 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INSERTING DATA TO AUDIO SIGNAL OR EXTRACTING DATA FROM AUDIO SIGNAL}

본 발명은 데이터를 은닉/추출하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오디오 신호에 데이터를 은닉/추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

오디오 워터마크 기술은 오디오 신호에 임의의 왜곡 혹은 신호를 부가하여 필요한 부가정보를 싣는 기술과 이를 추출하는 기술을 포함하는 기술이다. 오디오 신호에 실린 부가정보는 최소한의 손실로 오디오 신호의 품질을 보장하며, 부가정보는 원 오디오 신호의 저작권 등을 판별하는데 활용될 수 있다. 최근 들어, 휴대형 스마트 단말기기의 보급이 보편화 되면서, 오디오 워터마크 기술은 저작권 판별 이외에도 데이터를 은닉하여 전송하는 방법으로 대두되고 있다.

한편, 데이터 전송 레이트는 미디어 어플리케이션의 타입에 의존하여 변화되지만, 오디오 신호의 전송 레이트는 무선 커뮤니케이션의 레이트보다 상대적으로 더 낮다. 오디오 신호는 공기중에서 느리게 진행하기 때문에, 음향 채널의 전송 환경은 무선 커뮤니케이션의 전송 환경보다 열악할 수 있다. 예를 들어, 더 큰 반향(reverberation) 시간 (즉, 채널 임펄스 응답)은 호스트 오디오 신호 내의 주파수와 위상 오프셋의 구조를 악화시키고, 상당한 심볼간 간섭(ISI, inter-symbol interference)에 의한 왜곡을 초래한다. 음향 채널에 존재하는 잔향이나 소음 등으로 인하여 추출되는 부가정보를 포함하는 데이터는 처음 실린 데이터와 비교하여 많은 비트에러(Bit error)를 보인다.

오디오 신호가 겪는 음향 채널 왜곡에도 불구하고 오디오 신호에 데이터를 은닉하여 전송하는 기술을 통해 높은 정확도로 부가정보가 추출될 수 있어야 한다. 즉 삽입된 부가정보는 음향 채널 왜곡에 강인할 것이 요구된다. 또한 저작권 이외의 다양한 데이터의 전송에의 활용을 위하여 삽입되는 데이터의 크기도 커져야 한다. 다양한 데이터란 예를 들어 채널 정보, 타임정보 또는 특정 사이트의 URL 정보 등일 수 있다. 특히 텍스트 정보는 수십 바이트의 정보를 정해진 시간 내에 전송해야 단말기가 수음된 신호로부터 텍스트 정보를 추출할 수 있다.

무선 커뮤니케이션의 경우와 같이 멀티 캐리어 접근이 다중 경로 음향 채널을 이용하여 왜곡을 해결하는데 유리하다고 여겨지기 때문에, ADT 시스템 대부분은 주파수 도메인 접근에 기초하여 개발되어 왔다. 무선 통신 영역과 유사하게, 주파수 도메인 접근은 반향 및 첨가 노이즈(additive noise)와 같은 음향 채널에 대한 왜곡에 강인하면서도 더 높은 데이터 전송 레이트를 유지하기 때문에, 호스트 오디오 신호에 데이터를 삽입하고 변조하는 데에 있어서 우수한 장점을 가진다.

그러나, 주파수 도메인을 음향 채널 전송에 적용하는 경우 중요한 문제점이 발생한다. 즉, 확산 스펙트럼을 이용한 주파수 도메인 접근은 전송된 데이터 프레임이 시간 도메인에서 시프트되는 경우에 동기화 과정에서 어려움을 야기할 수 있다. 가능한 해결책은 샘플 기초 완전 검색(sample-based exhaustive search) 또는 동기화를 위한 이중 전달 과정을 채택하는 것이다. 하지만, 전자는 큰 계산 전력을 요구하며, 이중으로 임베디드된 (또는 삽입된) 데이터 전달 과정은 호스트 오디오 신호의 품질을 저하시킬 수 있기 때문에 문제가 있다.

본 발명은 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성함으로써 제 3 자가 삽입된 데이터를 들을 수 없는 데이터 삽입/추출 방법 및 장치 제공한다.

본 발명은 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션한 결과를 필터링함으로써 음향 채널의 왜곡에 더 강인한 데이터 삽입/추출 방법 및 장치 제공한다.

본 발명은 데이터를 오디오 신호에 삽입할 때, 주파수 영역에서 선택적으로 모델링된 시간영역 시퀀스를 이용하여 데이터를 전송함으로써 음향채널에서 발생하는 왜곡에 강인한 데이터 삽입/추출 장치 및 방법을 제공한다.

일실시예에 따른 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법은, 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성하는 단계, 호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입하는 단계 및 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 삽입 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 원본 데이터로부터 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계, 상기 호스트 오디오 신호로부터 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계 및 상기 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 삽입 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 멀티플리케이션된 캐리어 신호를 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 원본 데이터를 인코딩하는 단계, 상기 인코딩된 데이터에 프레임 인덱스를 매칭하는 단계 및 상기 프레임 인덱스가 매칭된 데이터를 시간 영역으로 변환하여 상기 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계는, 상기 호스트 오디오 신호와 노이즈 신호를 합하여 캐리어 신호를 생성하는 단계, 상기 호스트 오디오 신호로부터 웨이팅 벡터를 생성하는 단계 및 상기 웨이팅 벡터를 기초로 상기 캐리어 신호를 웨이팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계는, 상기 웨이팅된 캐리어 신호를 시간 영역으로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 호스트 오디오 신호와 노이즈 신호를 합하여 캐리어 신호를 생성하는 단계는 상기 호스트 오디오 신호와 상기 노이즈 신호를 합하고 윈도우를 멀티플리케이션할 수 있다.

상기 삽입하는 단계는, 상기 호스트 오디오 신호를 프레임 단위로 변경할 수 있다.

상기 전송하는 단계는, 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 샘플링하는 단계 및 상기 샘플링된 오디오 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 방법은, 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호를 수신하는 단계, 상기 오디오 신호로부터 코드워드를 추출하는 단계 및 상기 코드워드를 기초로 상기 오디오 신호를 동기화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 수신하는 단계는 상기 수신된 오디오 신호를 프레임 단위로 변경할 수 있다.

상기 코드워드를 추출하는 단계는, 상기 오디오 신호와 랜덤 타임 시퀀스의 상관관계를 판단하는 단계 및 상기 상관관계로부터 상기 코드워드를 추출하는 단계를 포함하고, 상기 데이터가 삽입된 오디오 신호는 상기 랜덤 타임 시퀀스와 연관될 수 있다.

상기 코드워드를 추출하는 단계는 상기 오디오 신호와 랜덤 타임 시퀀스의 상관관계로부터 오프셋을 추출하고, 상기 동기화하는 단계는 상기 오프셋을 기초로 상기 오디오 신호를 동기화할 수 있다.

상기 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 방법은 상기 코드워드를 디코딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 장치는, 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성하는 삽입 시퀀스 생성부, 호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입하는 삽입부 및 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 장치는, 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호를 수신하는 오디오 수신부, 상기 오디오 신호로부터 코드워드를 추출하는 코드워드 추출부 및 상기 코드워드를 기초로 상기 오디오 신호를 동기화하는 동기화부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성함으로써 제 3 자가 삽입된 데이터를 들을 수 없도록 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션한 결과를 필터링함으로써 삽입된 데이터가 음향 채널의 왜곡에 더 강인하게 할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 오디오 신호에 데이터를 삽입하여 전송하고 수신된 신호로부터 삽입된 데이터를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 ADT 인코더에서 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 ADT 디코더에서 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 오디오 신호로부터 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 원본 데이터로부터 삽입 시퀀스를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 6은 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 7은 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 8은 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 9는 오디오 신호로부터 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 코드워드를 추출하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 11은 일실시예에 따른 ADT 인코더를 도시한 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 ADT 디코더를 도시한 도면이다.
도 13은 상이한 윈도우 오버랩 크기에 대한 평균 BER을 나타낸 그래프이다.
도 14는 상이한 프레임 크기에 대한 평균 BER을 나타낸 그래프이다.
도 15는 상이한 반향(reverberation) 시간에 대한 평균 비트 에러율을 나타낸 그래프이다.

아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 특허출원의 범위가 본 명세서에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 설명한 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하며, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급이 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이라고 이해되어서는 안된다.

제1 또는 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 구분하기 위해 사용될 수 있지만, 구성요소들이 제1 또는 제2의 용어에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일실시예에 따른 오디오 신호에 데이터를 삽입하여 전송하고 수신된 신호로부터 삽입된 데이터를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.

Acoustic data transmission(ADT)는 송신 장치의 스피커(104)로부터 수신 장치의 마이크로폰(105)으로 커뮤니케이션 채널을 연결함으로써 모바일 서비스를 개선하는 솔루션 중의 하나이다. ADT는 송신 장치의 스피커(104)에 의해 플레이되는 오디오 신호(102) (즉, 호스트 오디오 신호)에 부가정보(101)가 삽입되어 전송되고, 수신 장치의 마이크로폰(105)에서 수신된 후 부가정보(106)가 추출되는 과정이다. ADT는 보통 오디오 신호에 부가정보를 삽입하는 오디오 워터마크에 활용되지만, 변조, 채널 코딩 및 동기화와 같은 커뮤니케이션 구조를 적용하여 데이터 전송 과정에서 발생하는 각종 왜곡을 극복하는 기술로도 확장될 수 있다.

본 발명의 일실시예로서, 긴 길이의 랜덤 타임 시퀀스(long random sequence)를 삽입하는 단계를 수반하는 시간 도메인 접근이 제시된다. 이는 시간 도메인 워터마크라고 지칭될 수 있다. 시간 도메인 워터마크의 주된 강점은 레거시 오디오 코덱의 인코딩 및 디코딩 과정을 살릴(revive) 수 있다는 점이다. 시간 도메인 워터마크의 다른 강점은 오디오 신호에 정상적으로 삽입된 시간 도메인의 랜덤 타임 시퀀스는 데이터 추출 및 시간 동기화를 위해 이용될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 시간 도메인의 랜덤 타임 시퀀스는 상관 관계를 분석함으로써 시간 동기화 정보를 제공하고, 이것은 삽입된 데이터를 추출하기 위하여 사용된다.

도 2는 일실시예에 따른 ADT 인코더에서 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 과정을 도시한 도면이다.

단계(201)에서 삽입되는 데이터, 즉 원본 데이터 c(k)는 비트 인덱스 m을 가지는 비트스트림 c(m)으로 인코딩될 수 있다. 여기서, 0≤k≤L-1, 0≤m≤M-1 , 이고 L은 원본 데이터의 비트의 수이고, M은 인코딩 이후에 전송될 비트의 실제 수이다. 여기서 인코딩은 채널 인코딩을 지칭할 수 있다. 이러한 인코딩 과정은 무선 통신에서와 동일한 방식으로 에러 디텍션 및 정정(correction)을 위해 필수적이다. 인코딩 후에, 단계(202)에서 c(m)은 프레임 인덱스 b와 매칭될 수 있다. c(b)는 매칭된 결과를 나타낼 수 있다. 프레임 당 1 비트 (또는 싱글 비트)를 가리키는 c(b)는 최종적으로 호스트 오디오 신호 s(n)에 삽입될 수 있다. 여기서 b는 프레임 인덱스이고 n은 시간 샘플 인덱스이다. 본원에서 삽입은 임베딩으로 지칭될 수 있다.

단계(204)에서 s(n)는 프레임 시그널로 변경되도록 벡터 형태로 패킹되어야 한다. 다시 말하면, 직렬 형태의 s(n)은 병렬 형태로 변경되어 프레임 형태의 호스트 오디오 신호가 될 수 있다. 변경된 s(b)는 다음과 같이 표현될 수 있다. 여기서 N은 프레임의 크기이다.

[식 1]

단계(203)에서 c(b)는 랜덤 타임 시퀀스 Pc(b)로 변경될 수 있다. 이후에 c(b)는 결과적으로 입력 신호, 즉 병렬 형태로 변경된 호스트 오디오 신호 s(b)의 각 프레임마다 삽입될 수 있다. 여기서

이다. c는 0 또는 1이며, c(b)의 값과 동일할 수 있다. 이것은 랜덤 타임 시퀀스가 두 가지 타입이어야 함을 의미한다. Pc(b)의 세트는 두 개의 랜덤 타임 시퀀스 사이의 상호 관계(cross-correlation)가 추출된(taken) 경우에 PAPR (peak-to-average power ratio)의 값을 고려하여 선택되어야 한다. 예를 들어, 랜덤 타임 시퀀스의 길이는 프레임 사이즈와 동일한 2048이고, 랜덤 타임 시퀀스의 PAPR은 대략 2048의 길이를 가지는 25dB일 수 있다.

삽입 과정은 세가지 단계를 포함할 수 있다. 캐리어 신호를 생성하는 단계(205, 207), 호스트 오디오 신호의 스펙트럼 계수(spectral coefficients)를 웨이팅(또는 감지 웨이팅, perceptual weighting)하는 단계(206, 208) 및 데이터를 삽입하는 단계(209, 210)가 그것이다.

첫 단계로서 캐리어 신호를 생성하는 단계에서, 벡터 형태의 캐리어 신호는 다음과 같이 정의될 수 있다. 여기서 오퍼레이터

는 구성요소 별 멀티플리케이션(element-wise multiplication)이다.

[식 2]

단계(205)에서 프레임 형태의 호스트 오디오 신호 s(b)는 1 프레임만큼 지연되어 s(b-1)이 될 수 있다. 단계(207)에서 벡터 형태의 캐리어 신호 w(b)는 1 프레임만큼 지연된 프레임 형태의 호스트 오디오 신호 s(b-1) 및 프레임 형태의 노이즈 신호 n(b)의 합에 윈도우 win(b)를 적용하여 (또는 멀티플리케이션하여) 생성될 수 있다.

비트 에러 레이트는 캐리어 파워의 정도(degree)에 의해 결정되기 때문에, 식 2에서 노이즈 신호 항 n(b)은 딜레이된 프레임 형태의 호스트 오디오 신호의 파워가 매우 낮거나 0에 가까울 경우에 이용된다. 예를 들어, 단위 분산(variance)을 가지는 가우시안 노이즈는 추가적인 캐리어 신호의 오프셋 항으로서 사용될 수 있다. 식 2에서 딜레이된 신호 항 s(b-1)은 현재 프레임 형태의 호스트 오디오 신호에 대해 감지 마스크 노이즈(perceptual masked noise)로서 역할을 한다.

식 2의 win(b)는 구성요소(element) win(n)을 가지는 분석 윈도우이고, 다음과 같이 정의될 수 있다.

[식 3]

여기서 L은 연속하는 프레임(concatenating frames)에 대해 겹쳐진 부분이고, M은 윈도우의 중간의 평평한 부분(flat region)이다. 예를 들어, 겹쳐진 부분은 프레임 사이즈 N에 비례하여 50%에서 6.25%로 조정될 수 있다. 프레임 간의 겹쳐진 부분이 클수록 더욱 심각한 ISI가 발행하여 BER이 증가하는 것을 초래하지만 동시에 블록 아티팩트(artifacts)에 의한 왜곡은 감소할 수 있다. 반면에, 겹쳐진 부분이 작을수록 ISI는 줄어들지만, 동시에 호스트 오디오 신호에 데이터가 삽입됨으로써 변경되거나 호스트 오디오 신호 프레임 사이에서 갑작스럽게 변화되는 경우에 블록 아티팩트에 의한 왜곡이 증가하므로 사운드 품질은 저하될 수 있다.

단계(208)에서 웨이팅된 벡터 형태의 캐리어 신호

는 식 4의 다음 스펙트럼 웨이팅 프로세스에 의해 획득될 수 있다.

[식 4]

DFT{} 오퍼레이터는 입력 벡터가 DFT (discrete fourier transformation)로 변경되는 것을 가리킨다. 다시 말하면, DFT{} 오퍼레이터는 시간 영역의 입력 벡터를 주파수 영역으로 변환할 수 있다. 단계(206)에서 웨이팅 벡터 γ(b)는 노이즈에 대한 마스킹의 비율(masking-to-noise ratio)과 관련하여 PAM (perceptual audio model)으로부터 계산된다.

식 3의 웨이팅 과정은 호스트 신호에 임베딩된 데이터를 제 3 자가 알아들을 수 없도록 만든다. 웨이팅 벡터 γ(b)는 주파수 영역으로 변환된 벡터 형태의 캐리어 신호 w(b)와 멀티플리케이션될 수 있다. 다시 말하면, 웨이팅 벡터 는 호스트 오디오 신호로부터 도출된 w(b)의 스펙트럼 계수를 웨이팅할 수 있다. 이를 감지 웨이팅 (perceptual weighting)이라고 지칭할 수 있다. 이후에, 감지 웨이팅의 결과는 IDFT{} (inverse discrete fourier transformation)오퍼레이터에 의해 변경될 수 있다. 다시 말하면, IDFT{} 오퍼레이터는 김지 웨이팅의 결과를 시간 영역으로 변경할 수 있다. 그 결과 웨이팅된 벡터 형태의 캐리어 신호

가 도출될 수 있다.

마지막 데이터 삽입 단계 중 단계(209)에서, 삽입될 벡터 형태의 신호 a(b)는 랜덤 타임 시퀀스 Pc(b)와 웨이팅된 벡터 형태의 캐리어 신호

의 절대값이 멀티플리케이션된 후 밴드 패스 필터 h(b)와 결합함으로써 계산될 수 있다.

[식 5]

여기서, 밴드 패스 필터 h(b)의 역할은 식 6과 같이 프레임 형태의 호스트 오디오 신호 s(b)에 a(b)를 삽입한 이후에 감지 저하(perceptual degradation)를 최소화하기 위하여 삽입된 신호의 주파수 밴드를 제한하는 것이다. 삽입될 벡터 형태의 신호 a(b)는 삽입될 데이터를 포함하고 있다. 삽입될 벡터 형태의 신호 a(b)는 γ(b)으로 진폭을 스케일링하고 h(b)으로

에 밴드 패스 필터링함으로써 획득된 마스킹된(masked) 노이즈의 마지막 버전이다.

[식 6]

단계(210)에서 프레임 형태의 호스트 오디오 신호 s(b)에 a(b)를 삽입한 후 윈도우 win(b)를 멀티플리케이션할 수 있다. 그 결과 sa(b)가 도출될 수 있다. 사인(sine) 윈도우의 스퀘어(square)인 win(b)는 오버랩 추가 연속 과정(overlap add concatenation process) 동안 완벽하게 제거될 수 있기 때문에 멀티플리케이션될 수 있다.

단계(211)에서 sa(b)는 샘플링될 수 있다. 이는 병렬에서 직렬로 변환하는 과정을 수반할 수 있다. 그 결과 sa(n)이 도출될 수 있다. 샘플링된 sa(n)는 스피커에 의해 외부로 전송될 수 있다.

ADT 인코딩의 주요 목표 중 하나는 제 3 자가 삽입된 데이터를 가능한 한 들을 수 없도록 처리하는 것이다. 이것은 좁은 통과 대역을 가지는 h(b)로 주파수 대역을 필터링하는 동시에 γ(b)로 진폭을 스케일 다운하는 것을 통해 달성될 수 있다. 한편, ADT 인코디의 또 다른 목표는 삽입된 신호가 음향 채널의 왜곡을 극복함으로써 더 낮은 BER을 갖도록 하는 것이다. 이것은 넓은 통과 대역을 가지는 h(b)로 주파수 대역을 필터링하는 동시에 γ(b)로 진폭을 더 큰 정도로 스케일링하는 것을 요구한다. 이 두가지 목표는 충돌하므로, γ(b)와 h(b)의 구성은 목표 어플리케이션의 요구 조건을 고려하여 신중하게 선택되어야 한다. 예를 들어, 실내 어플리케이션은 낮은 데이터 레이트 전송으로 오디오 품질을 유지하는 것을 요구하지만, 실외 어플리케이션은 사운드 품질에 대해 낮은 민감도를 가지고 심각한 채널 왜곡을 극복할 것을 요구한다.

도 3은 일실시예에 따른 ADT 디코더에서 오디오 신호로부터 데이터를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.

수신된 신호 r(n)는 마이크로폰에 의해 수신될 수 있다. 수신된 신호 r(n)는 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호일 수 있다. 단계(301)에서 수신된 신호 r(n)는 프레임 형태의 수신된 신호 r(b)로 변경될 수 있다. r(n)은 직렬관계(serial), r(b)는 병렬관계(parallel)일 수 있다.

단계(302)에서 r(b)로부터 상관관계에 관한 정보를 포함하는 rc(b)를 도출할 수 있다. 구체적으로, 단계(302)에서 r(b)의 정규화된 상호 상관(cross-correlation) 값인 rc(b)가 도출될 수 있다. 오디오 워터마크와 달리, 레코딩 장치의 불안정한 다이나믹 레인지(dynamic range) 및 예상치 못한 비-정상(non-stationary) 노이즈와 같은 진행 왜곡(propagation distortion) 때문에 ADT 디코딩 과정 동안 상호 상관에 대한 정규화 단계가 요구된다.

는 다음과 같이 계산된다.

[식 7]

여기서, H는 복소 컨쥬게이트(complex conjugate) 및 전치(transposing)를 통해 획득되는 에르미트 오퍼레이터(Hermitian operator)이고, 오퍼레이터 real( )는 복소수 값으로부터 실수 값을 취하는 오퍼레이터이다. 오퍼레이터 f는 변환 이후의 DFT 벡터를 가리킨다. 식 7은 정규화된 항을 가지는 두 개의 복소 벡터의 내적의 실수 값을 취함으로써 획득되는 코사인 값으로 해석될 수 있다. 따라서, 만일 두 개의 복소 벡터가 직교라면

는 0이지만 두 개의 벡터가 고도로 상호 상관된다면,

는 1에 가까울 수 있다.

식 7의 벡터

는 식 8로부터 유도될 수 있다.

[식 8]

단계(304)에서 시간 정렬 인덱스 또는 타임 오프셋은

와 r(b) 사이의 상호 상관(cross-correlation)에 의해 측정될 수 있다. 여기서 최대 절대값의 위치는 시간 시프트 래그(lag), 즉 타임 오프셋이다. 다시 말하면, 오프셋 값은 코드워드를 결정한 후에 선택된 코드워드와 r(b) 사이의 상관 함수의 최대값 검출 지점(peak picking)을 관찰함으로써 결정될 수 있다. 시간에 따라 변하는 채널 임펄스 응답은 오프셋을 쉽게 변화시키기 때문에 시간 동기화 과정은 각 프레임에서 계속적으로 수행되어야 한다.

시간 정렬 인덱스 또는 타임 오프셋, 즉 τ가 식 9에 의해 r(b)에 적용된다. 여기서 타임 오프셋 τ의 범위는 -N/2 to N/2일 수 있다.

[식 9]

단계(303)에서

로부터 비트를 추출하여 코드워드

를 도출할 수 있다. 구체적으로,

는

의 절대값의 비교에 의해 다음과 같이 단순하게 결정될 수 있다.

[식 10]

여기서 arg max(f(x)) 오퍼레이터는 f을 최대로 만드는 x를 도출한다. 즉, 코드워드

는

를 최대로 만드는 b를 도출할 수 있다. 이후, 단계(306)에서 코드워드

는 디코딩될 수 있고, 그 결과로서

가 도출될 수 있다.

와 도 2의 원본 데이터 c(k)가 일치할수록 본원의 오디오 신호에 시간 영역을 기반으로 데이터를 삽입하고 추출하는 방법은 왜곡에 강인한 특성을 갖는다.

도 4는 오디오 신호로부터 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.

단계(410)에서 ADT 인코더는 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성할 수 있다. 도 2와 비교해보면, 원본 데이터는 c(k)를 의미할 수 있고, 웨이팅 성분은 웨이팅 벡터 γ(b)를 의미할 수 있고, 시간 영역의 삽입 시퀀스는 삽입될 벡터 형태의 신호 a(b)를 의미할 수 있다.

단계(420)에서 ADT 인코더는 호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단계(421)에서 ADT 인코더는 상기 호스트 오디오 신호를 프레임 단위로 변경할 수 있다. 여기서 호스트 오디오 신호는 도 2의 s(n)에 대응할 수 있고, 프레임 단위로 변경된 호스트 오디오 신호는 도 2의 s(b)에 대응할 수 있다.

단계(430)에서 ADT 인코더는 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송할 수 있다. ADT 인코더는 스피커 등의 음향 출력 장치를 통해 ADT 디코더로 오디오 신호를 전송할 수 있다.

도 5는 원본 데이터로부터 삽입 시퀀스를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.

단계(510)에서 ADT 인코더는 상기 원본 데이터로부터 랜덤 타임 시퀀스를 생성할 수 있다. 도 2와 비교해보면, 원본 데이터는 c(k)를 의미할 수 있고, 랜덤 타임 시퀀스는 Pc(b)를 의미할 수 있다.

단계(520)에서 ADT 인코더는 상기 호스트 오디오 신호로부터 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 생성할 수 있다. 도 2와 비교해보면, 호스트 오디오 신호는 s(n)을 의미할 수 있고, 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호는

를 의미할 수 있다.

단계(530)에서 ADT 인코더는 상기 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션할 수 있다. 도 2와 비교해보면, 단계(530)는 단계(209)의 일부에 대응할 수 있다. 랜덤 타임 시퀀스는 Pc(b)를 의미할 수 있고, 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호는 를 의미할 수 있다. 구체적으로, 인코더는 식 5에 따라 Pc(b)와

의 절대값을 멀티플리케이션할 수 있다.

단계(540)에서 ADT 인코더는 상기 멀티플리케이션된 캐리어 신호를 필터링할 수 있다. 도 2와 비교해보면, 단계(540)는 단계(209)의 일부에 대응할 수 있다. 멀티플리케이션된 캐리어 신호는 식 5에 따라 Pc(b)와

의 절대값을 멀티플리케이션한 결과를 의미할 수 있다. 예를 들어, 멀티플리케이션된 캐리어 신호는 밴드 패스 필터 h(b)에 의해 필터링될 수 있다. 이를 통해, 식 6과 같이 호스트 오디오 신호 s(b)에 a(b)를 삽입한 이후 감지 저하를 최소화할 수 있다.

도 6은 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.

단계(610)에서 ADT 인코더는 상기 원본 데이터를 인코딩할 수 있다. 단계(610)는 도 2의 단계(201)에 대응할 수 있다. 원본 데이터는 c(k)에 대응할 수 있고, 인코딩된 결과는 c(m)에 대응할 수 있다. 이러한 인코딩 과정은 무선 통신에서와 동일한 방식으로 에러 디텍션 및 정정을 위해 필요한 과정이다.

단계(620)에서 ADT 인코더는 인코딩된 데이터에 프레임 인덱스를 매칭할 수 있다. 단계(620)는 도 2의 단계(202)에 대응할 수 있다. 인코딩된 데이터는 c(m)에 대응할 수 있고, 매칭된 결과는 c(b)에 대응할 수 있다. 이는 프레임 단위로 데이터를 처리하기 위하여 비트 스트림의 각각의 비트를 프레임과 연결시키는 과정이다.

단계(630)에서 ADT 인코더는 상기 프레임 인덱스가 매칭된 데이터를 시간 영역으로 변환하여 상기 랜덤 타임 시퀀스를 생성할 수 있다. 단계(630)는 도 2의 단계(203)에 대응할 수 있다. 프레임 인덱스가 매칭된 데이터는 c(b)에 대응할 수 있고, 랜덤 타임 시퀀스는 Pc(b)에 대응할 수 있다. 결과적으로 원본 데이터 c(k)는 시간영역의 시퀀스로 변환될 수 있다. ADT 인코더는 이를 통해 데이터 삽입을 시간 영역에서 수행할 수 있다.

도 7은 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계를 구체화한 순서도이다.

단계(710)에서 ADT 인코더는 상기 호스트 오디오 신호와 노이즈 신호를 합하여 캐리어 신호를 생성할 수 있다. 단계(710)는 도 2의 단계(205, 207)에 대응할 수 있다. 호스트 오디오 신호는 s(b)에 대응할 수 있고, 노이즈 신호는 식 2의 n(b)에 대응할 수 있다. 노이즈 신호 항 n(b)은 딜레이된 프레임 형태의 호스트 오디오 신호의 파워가 매우 낮거나 0에 가까울 경우에 이용될 수 있다. 호스트 오디오 신호는 노이즈 신호와 합산되기 전에 프레임 단위로 지연될 수 있다. 예를 들어 호스트 오디오 신호는 1 프레임 지연된 s(b-1)에 대응할 수 있다. 딜레이된 신호 항 s(b-1)은 현재 프레임 형태의 호스트 오디오 신호에 대해 감지 마스크 노이즈(perceptual masked noise)로서 역할을 할 수 있다. 일실시예에 따르면, ADT 인코더는 상기 호스트 오디오 신호와 상기 노이즈 신호를 합하고 윈도우를 멀티플리케이션할 수 있다.

단계(720)에서 ADT 인코더는 상기 호스트 오디오 신호로부터 웨이팅 벡터를 생성할 수 있다. 단계(720)는 도 2의 단계(206)에 대응할 수 있다. 웨이팅 벡터는 γ(b)에 대응할 수 있다. 웨이팅 벡터 γ(b)는 노이즈에 대한 마스킹의 비율(masking-to-noise ratio)과 관련하여 PAM으로부터 계산될 수 있다.

단계(730)에서 ADT 인코더는 상기 웨이팅 벡터를 기초로 상기 캐리어 신호를 웨이팅할 수 있다. 단계(730)는 도 2의 단계(208)의 일부에 대응할 수 있다.

단계(740)에서 ADT 인코더는 상기 웨이팅된 캐리어 신호를 시간 영역으로 변경할 수 있다. 단계(740)는 도 2의 단계(208)의 일부에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 단계(740)는 식 4의 IDFT{} 오퍼레이터에 대응할 수 있다. 이를 통해 ADC 인코더는 시간 영역에서 랜덤 타임 시퀀스와 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션할 수 있다.

도 8은 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 단계를 구체화한 순서도이다.

단계(810)에서 ADT 인코더는 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 샘플링할 수 있다. 단계(730)는 도 2의 단계(211)에 대응할 수 있다. 삽입된 호스트 오디오 신호는 s_a(b)에 대응하고, 샘플링된 결과는 s_a(n)에 대응할 수 있다. 삽입된 호스트 오디오 신호가 병렬관계(parallel)라면 샘플링된 결과는 직렬관계(serial)일 수 있다.

단계(820)에서 ADT 인코더는 상기 샘플링된 오디오 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어 ADT 인코더는 스피커를 통하여 샘플링된 오디오 신호를 ADT 디코더로 전송할 수 있다.

도 9는 오디오 신호로부터 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.

단계(910)에서 ADT 디코더는 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호를 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단계(911)에서 ADT 디코더는 수신된 오디오 신호를 프레임 단위로 변경할 수 있다. 단계(911)는 도 3의 단계(301)에 대응할 수 있다. 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호는 r(n)에 대응할 수 있고, 프레임 단위로 변경된 결과는 r(b)에 대응할 수 있다. 즉, 수신된 오디오 신호는 프레임 형태로 변경될 수 있다.

단계(920)에서 ADT 디코더는 상기 오디오 신호로부터 코드워드를 추출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단계(921)에서 ADT 디코더는 타임 오프셋을 추출할 수 있다. 단계(920)는 도 3의 단계(303)에 대응할 수 있다. 단계(921)는 도 3의 단계(304)에 대응할 수 있다. 오디오 신호는 r(b)에 대응할 수 있다. 시간 정렬 인덱스 또는 타임 오프셋은 식 8의

와 r(b) 사이의 상호 상관(cross-correlation)에 의해 측정될 수 있다. 다시 말하면, 타임 오프셋은 코드워드를 결정한 후에 선택된 코드워드와 r(b)사이의 상관 함수의 최대값 검출 지점(peak picking)을 관찰함으로써 결정될 수 있다.

단계(930)에서 ADT 디코더는 상기 코드워드를 기초로 상기 오디오 신호를 동기화할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단계(931)에서 ADT 디코더는 타임 오프셋을 기초로 동기화할 수 있다. 단계(930, 931)는 도 3의 단계(304)에 대응할 수 있다. 타임 오프셋은 식 9의 τ에 대응할 수 있다. ADT 디코더는 오디오 신호 r(b)를 타임 오프셋 τ만큼 시프트하여 r'(b)로 동기화시킬 수 있다. 시간에 따라 변하는 채널 임펄스 응답은 오프셋을 쉽게 변화시키기 때문에 시간 동기화 과정은 각 프레임에서 계속적으로 수행되어야 한다.

단계(940)에서 ADT 디코더는 상기 코드워드를 디코딩할 수 있다. 단계(940)는 도 3의 단계(306)에 대응할 수 있다. 디코딩된 결과는

에 대응할 수 있다.

와 도 2의 원본 데이터 c(k)가 일치할수록 본원의 오디오 신호에 시간 영역을 기반으로 데이터를 삽입하고 추출하는 방법은 왜곡에 강인한 특성을 갖는다. 여기서 디코딩 방식은 인코딩 방식에 대응한다.

도 10은 코드워드를 추출하는 단계를 구체화한 순서도이다.

단계(1010)에서 ADT 디코더는 상기 오디오 신호와 랜덤 타임 시퀀스의 상관관계를 판단할 수 있다. 단계(1010)는 도 3의 단계(302)에 대응할 수 있다. 오디오 신호는 r(b)에 대응할 수 있고, 상관관계는 에 대응할 수 있다.

는 정규화된 상호 상관 값일 수 있다. ADT 디코더는 정규화를 통해 레코딩 장치의 불안정한 다이나믹 레인지 및 예상치 못한 비-정상(non-stationary) 노이즈와 같은 진행 왜곡을 완화할 수 있다.

상기 데이터가 삽입된 오디오 신호는 상기 랜덤 타임 시퀀스와 연관된 것일 수 있다. 다시 말하면, 데이터가 삽입된 오디오 신호는 ADT 인코더에서 랜덤 타임 시퀀스를 기초로 생성된 신호일 수 있다.

단계(1020)에서 ADT 디코더는 상기 상관관계로부터 상기 코드워드를 추출할 수 있다. 단계(1020)는 도 3의 단계(303)에 대응할 수 있다. 상관관계는

에 대응할 수 있고, 코드워드는

에 대응할 수 있다. 구체적으로,

는 식 10과 같이

를 최대로 만드는 b를 도출할 수 있고, b는 코드워드

에 대응할 수 있다.

도 11은 일실시예에 따른 ADT 인코더를 도시한 도면이다.

여기서, ADT 인코더는 오디오 신호에 시간 영역을 기반으로 데이터를 삽입하는 장치를 지칭할 수 있다. ADT 인코더는 삽입 시퀀스 생성부(1110), 삽입부(1120) 및 전송부(1130)을 포함할 수 있다. 삽입 시퀀스 생성부(1110)는 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성할 수 있다. 삽입부(1120)는 호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입할 수 있다. 전송부(1130)는 상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송할 수 있다.

도 12는 일실시예에 따른 ADT 디코더를 도시한 도면이다.

여기서, ADT 디코더는 오디오 신호에 시간 영역을 기반으로 데이터를 추출하는 장치를 지칭할 수 있다. ADT 디코더는 오디오 수신부(1210), 코드워드 추출부(1220) 및 동기화부(1230)을 포함할 수 있다. 오디오 수신부(1210)는 시간 영역에서 데이터가 삽입된 오디오 신호를 수신할 수 있다. 코드워드 추출부(1220)는 상기 오디오 신호로부터 코드워드를 추출할 수 있다. 동기화부(1230)는 상기 코드워드를 기초로 상기 오디오 신호를 동기화할 수 있다.

이하 도 13, 14 및 15는 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프들이다. 시뮬레이션 은 세 개의 스피치 항목과 세 개의 음악 항목이 교대로 사용되었고, 호스트 오디오 신호로서 사용되었다. 여기서 샘플링 레이트는 48 kHz이고, 레졸루션(resolution)은 16 비트로 설정되었다. 시뮬레이션의 주요 목적은 어떠한 교정 과정 없이 본 발명의 BER 성능을 관찰하는 데에 있기 때문에 채널 코딩 구조가 다음의 모든 시뮬레이션에 적용될 필요는 없다.

도 13은 상이한 윈도우 오버랩 크기에 대한 평균 BER을 나타낸 그래프이다.

본 시뮬레이션은 가우시안 백색 잡음(Gaussian white noise)을 추가함으로써 SNR(signal to noise ratio)를 -5dB에서 30dB로 증가시킴에 따라 전송 프레임 사이의 오버랩 크기 변화에 대한 성능 변화를 체크하기 위한 것이다. 오버랩 크기가 클수록 프레임 간에 더 큰 ISI가 발생하지만, 동시에 프레임 크기가 고정되고 전송되는 프레임 간의 블록 아티팩트에 의한 왜곡이 최소화된다면 데이터 레이트도 증가할 수 있다.

도 14는 상이한 프레임 크기에 대한 평균 BER을 나타낸 그래프이다.

입력 SNR에 대한 오버랩 크기의 비율에 의존하는 평균 BER을 나타낸다. 그 결과는 ISI가 증가함에 따라 BER도 증가한다는 것이며, 이는 합리적인 결과에 해당한다. BER 효율성 관점에서, 오버랩이 없는 전송이 ISI를 최소화하기 위한 최고의 방법이지만, 연속하는 프레임 간의 상이한 변조에 의한 왜곡으로부터 호스트 오디오 신호는 지각적으로 품질이 저하될 수 있다. 추천하는 오버랩 크기의 비율은 최소 12.5%이며, 이것은 오디오 코딩에서 가청 정량화 왜곡(audible quantization distortion)을 최소화하기 위해 사용된다. 예로서 2048의 프레임 크기에 대해 256 포인트 오버랩되는 것을 들 수 있다. 그러므로 본 시뮬레이션에서는 전송 프레임 사이의 불연속에 의한 왜곡을 지각적으로 숨기기 위하여 삽입되는 데이터에 대해 12.5%의 오버랩 크기를 적용한다. 입력 SNR과 관련하여, 우리의 주요 타겟은 실내 환경이며, 예상되는 SNR의 값은 -5dB부터 시작한다. 실외 환경에서는 더욱 심한 SNR이 예상되며, 제안되는 ADT 시스템에서 사용되는 모든 파라미터 (감지 웨이팅 성분, 전송 오버랩 및 프레임 사이즈, 및 수신기의 응답 시간과 관련된 데이터 레이트)가 수정된다. 도 4에 나타난 두 번째 결과는 평균 BER이 12.5%의 오버랩 윈도잉(windowing)을 가지는 전송 프레임 사이즈의 증가에 의존한다는 것을 나타낸다. 프레임 크기가 더 작을수록 더 큰 데이터 레이트 및 삽입된 코드 Pc(b)의 감소된 PAPR이 관찰된다. 이것은 더 낮은 BER을 초래한다. 실외에서, 2048 프레임 크기를 가지는 데이터 획득이 10% 이하의 믿을만한 BER을 가지는 5dB에서 10dB까지의 데이터 전송을 지원하기에 적합하며, BER은 충분히 지원된다. 이 경우에, 호스트 오디오 신호가 48kHz 샘플링 레이트인 경우에 데이터 레이트는 31.25 bps이다.

도 15는 상이한 반향(reverberation) 시간에 대한 평균 비트 에러율을 나타낸 그래프이다.

마지막 시뮬레이션 결과는 반향을 위한 것이며, 반향은 실내에서 주로 발생한다. 시뮬레이션의 실내 환경은 이미지 메소드(image method)에 기초하여 합성된 실내 임펄스 응답을 가지는 6mⅹ4mⅹ2.4m 크기의 방이다. 또한, 실내 임펄스 응답은 RT60으로 100, 200, 300 및 400ms에 대하여 획득되었고, RT60는 실내 음향 반향의 기본 파라미터 중의 하나이다. 마이크로폰은 높이 1.2m에서 방의 중간에 위치하며, 스피커는 동일한 높이에서 마이크로폰으로부터 1.5m 떨어져 배치되었다. 반향의 영향을 포함하기 위하여, 이상적인 채널의 결과, 즉 RT60가 0인 실내 임펄스 응답 케이스는 조사되지 않았다. BER을 10% 이하로 유지하기 위하여, 약 15dB의 입력 SNR이 100과 200ms의 경우에 요구되지만, RT60의 300 및 400ms의 경우에 적어도 20dB SNR이 보정되어야 한다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

1100: 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 장치
1110: 삽입 시퀀스 생성부
1120: 삽입부
1120: 전송부

Claims (16)

1. 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성하는 단계;
   호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입하는 단계; 및
   상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 단계
   를 포함하고,
   상기 삽입 시퀀스를 생성하는 단계는,
   상기 원본 데이터로부터 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계;
   상기 호스트 오디오 신호로부터 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션하는 단계를 포함하고,
   상기 웨이팅된 캐리어 신호는 복수의 프레임에 대한 상기 호스트 오디오 신호의 정보를 포함하는 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
   
   
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 삽입 시퀀스를 생성하는 단계는,
   상기 멀티플리케이션된 캐리어 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계는,
   상기 원본 데이터를 인코딩하는 단계;
   상기 인코딩된 데이터에 프레임 인덱스를 매칭하는 단계; 및
   상기 프레임 인덱스가 매칭된 데이터를 시간 영역으로 변환하여 상기 랜덤 타임 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계는,
   상기 호스트 오디오 신호와 노이즈 신호를 합하여 캐리어 신호를 생성하는 단계;
   상기 호스트 오디오 신호로부터 웨이팅 벡터를 생성하는 단계; 및
   상기 웨이팅 벡터를 기초로 상기 캐리어 신호를 웨이팅하는 단계를 포함하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하는 단계는,
   상기 웨이팅된 캐리어 신호를 시간 영역으로 변경하는 단계를 더 포함하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 호스트 오디오 신호와 노이즈 신호를 합하여 캐리어 신호를 생성하는 단계는 상기 호스트 오디오 신호와 상기 노이즈 신호를 합하고 윈도우를 멀티플리케이션하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 삽입하는 단계는,
   상기 호스트 오디오 신호를 프레임 단위로 변경하는 오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 전송하는 단계는,
   상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 샘플링하는 단계; 및
   상기 샘플링된 오디오 신호를 전송하는 단계를 포함하는
   오디오 신호에 데이터를 삽입하는 방법.
   
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11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
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15. 원본 데이터로부터 웨이팅 성분을 기초로 시간 영역의 삽입 시퀀스를 생성하는 삽입 시퀀스 생성부;
    호스트 오디오 신호에 상기 삽입 시퀀스를 삽입하는 삽입부; 및
    상기 삽입된 호스트 오디오 신호를 전송하는 전송부
    를 포함하고,
    상기 삽입부는,
    상기 원본 데이터로부터 랜덤 타임 시퀀스를 생성하고,
    상기 호스트 오디오 신호로부터 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 생성하고,
    상기 랜덤 타임 시퀀스와 상기 시간 영역의 웨이팅된 캐리어 신호를 멀티플리케이션하고,
    상기 웨이팅된 캐리어 신호는 복수의 프레임에 대한 상기 호스트 오디오 신호의 정보를 포함하는오디오 신호에 데이터를 삽입하는 장치.
    
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