KR19980063583A - 통계적 성질을 이용한 데이터 하이딩 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

원래의 미디어 데이터를 정보로서 주지 않아도 매립된 정보를 추출할 수 있고, 비교적 적은 계산 비용으로 정보를 추출할 수 있는 것.

미디어 데이터를 표현하고, 다수의 배열 요소로 구성된 미디어 배열 중에 특정의 의미를 갖는 정보를 매립하는 데이터 하이딩 방법에 있어서,

(a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0이 되는 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 준비하는 단계와,

(b) 어떤 정보를 매립하기 위해 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 매립 영역을 미디어 배열 중에 N개 특정하는 단계와,

(c) 정보의 의미와 패턴 배열에 따른 매립 영역에 대한 패턴 배열의 적용과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여 하나의 매립 영역에 관해 상기 매립 영역 중의 배열 요소 마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 정의 기준값 또는 부의 기준값에 근거하여 결정하는 단계와,

(d) 상기 하나의 매립 영역 중의 배열 요소의 값마다 결정된 조작량을 가산하는 단계와,

(e) N개의 매립 영역에 대해서 상기 단계 (c) 내지 (d)를 실행하고, 그에 의해 N개의 매립 영역중에 어떤 정보를 매립하는 단계를 포함하는 데이터 하이딩 방법.

Description

통계적 성질을 이용한 데이터 하이딩 방법 및 시스템

본 발명은 데이터 중에 정보를 숨겨 두는 데이터 하이딩 방법 및 숨겨 둔 정보를 추출하는 정보 추출 방법에 관한 것이다.

DVD라고 하는 새로운 미디어의 보급에 따라 보다 많은 화상 정보나 음성 정보가 이 미디어를 통해 유통되는 것이 기대된다. 디지털화된 이들 정보는 누구라도 간단히 열화가 없는 완전한 카피를 작성할 수 있기 때문에, DVD의 상세한 스펙을 표준화할 때에 부정한 사용을 어떻게 방지하고, 그 저작권을 어떻게 보호할 것인가라는 점이 문제로 되어 있다. 그래서, 이들 정보(데이터)를 제3자가 불법으로 카피하는 것을 방지하기 위해 원래의 데이터 중에 별도의 정보를 숨겨 두는(하이딩) 기술이 주목받기 시작하고 있다. 이와 같은 숨겨 두는 기술은 「데이터 하이딩」이라고 하고 있다.

데이터 하이딩이라는 것은 어떤 정보를 다른 매체(정지 화상, 음성, 동화상 등)에 매립하기 위한 기술을 총칭하는 것으로서, 이 기술이 목표로 하는 바는 암호화와 달리 매체가 갖는 정보를 은닉하는 것이 아니라 매체가 갖는 정보와 매립하는 정보를 일체화하는 것이다.

데이터 하이딩의 큰 특징의 하나로서 비가시의 마킹 수법이라는 점을 들 수 있다. 미디어에 대해 정보를 매립할 때에 데이터 비트를 추가하는 것이 아니라 기존의 데이터를 인간의 시각으로 감지할 수 없도록 가공(데이터 변형)하여 정보를 매립하기 때문에, 부가 정보의 매립에 의한 총 데이터량의 증가가 없다. 예를 들면, 텍스트 정보나 음성 정보를 화상에 매립함으로써 저장측에서는 한종류의 매체만을 취급한다. 또한 다른 큰 특징 중 하나로서 매립 정보의 불가분성을 들 수 있다. 데이터 하이딩은 부가 정보를 헤더나 다른 파일이 아니라 매체의 데이터 구조에 직접 매립하기 때문에, 매체의 플랫폼이나 데이터 포맷이 변하여도 원 데이터의 품질이 보존되어 있는 한 매립한 정보를 끄집어낼 수 있다.

데이터 하이딩 기술을 사용하면, 예를 들면 데이터의 복제 또는 재생을 인정할지 여부를 나타낸 복제 또는 재생 허락 정보를 메시지 데이터로서 데이터 중에 매립할 수 있다. DVD 플레이어가 기록 매체중에 기록된 데이터에 억세스할 때, 이 복제 또는 재생 허락 정보를 추출하여 그것이 복제 또는 재생의 금지를 나타내고 있으면 플레이어는 그의 복제 또는 재생을 금지하도록 동작하는 것도 가능하다. 따라서, 최종 사용자용 DVD 플레이어 중에 매립된 정보를 추출하는 기구를 설치해두고 기록 매체 중의 데이터로의 억세스시에 억세스와 동시 진행적으로 매립된 정보를 추출·해석하도록 하면 일반 가정에서의 데이터의 복제 또는 부정 카피의 재생을 방지할 수 있다.

그런데, 이 데이터 하이딩 기술에 관해서 「日經 일렉트로닉스4-22 1996」(1996년 4월 22일 발행)에는 이하와 같은 기술이 개시되어 있다. 도 1은 종래 기술에서의 데이터의 하이딩 및 추출을 설명하기 위한 개념도이다. ID 정보를 숨겨 두는 과정에서는 우선 원래의 동화상, 정지 화상, 사진 또는 음성 등 미디어 정보를 이산 코사인 변환이나 고속 푸리에 변환 등으로 주파수 변환하여 주파수 스펙트럼을 구한다. 이 미디어 정보의 주파수 스펙트럼에 ID 정보를 스펙트럼 확산하여 콘벌루션시킨다. ID 정보는 저작물의 구입자마다 고유한 난수이다. 난수의 발생 알고리즘에는 정규 분포를 이용하고, 그 길이는 1000이다. 그리고, ID 정보가 부가된 미디어 정보의 주파수 스펙트럼을 역주파수 변환함으로써 ID 정보를 숨겨 둔 디지털 저작물을 복원한다. 이 디지털 저작물에는 ID 정보가 숨겨져 있는 것으로 원래의 작품과 거의 다름이 없기 때문에 구입자는 그것을 시각적으로 인삭할 수는 없다.

역으로, ID 정보를 끄집어내기 위해서는 위법 카피하였다고 생각되는 디지털 저작물에 관한 데이터 외에 원래의 저작물에 관한 데이터가 필요하다. 입수한 데이터 및 원래의 데이터를 주파수 변환함으로써 이들의 주파수 스펙트럼을 구한다. 그리고, 이들 주파수 스펙트럼의 차분을 취해, 이것을 저작물이 발행한 ID 정보와 비교한다. 이것에 의해 저작물의 구입자를 특정할 수 있기 때문에 위법한 카피인지 여부의 판단을 할 수 있다.

이 기술의 특징의 하나는 데이터를 숨겨 두기 위해 주파수 공간을 이용하고 있는 점이다. 즉, 미디어 정보를 실공간으로부터 주파수 공간으로 변환하여 그 주파수 스펙트럼 중의 주파수 성분을 ID 정보에 근거하여 조작하고 있다. 또한, 다른 특징으로서는 이용하는 주파수 영역이 국소적이라는 점이다. 즉, 미디어 정보의 주파수 스펙트럼 중의 고주파수 성분은 이용하지 않고 저주파수 성분에만 스펙트럼 확산을 실시하고 있다. 이것은 고주파수 영역까지 ID 정보를 확산시키면, 화상을 압축·신장할 때에 ID 정보가 없어지는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 이 종래 기술은 미디어 정보의 주파수 공간에서 ID 정보를 국소적으로 스펙트럼 확산하여 미디어 정보의 실공간 전체에 ID 정보를 숨겨두고 있는 것이다.

상기의 종래 기술은 원래의 데이터가 추출시에 주어짐으로써 처음에 매립된 정보의 추출이 가능하게 된다. 그렇지만, 범용 DVD 플레이어에 주어지는 정보는 삽입된 기억 매체중에 기억되어 있는 매립 처리가 행해진 데이터 및 플레이어 중의 ROM 등에 미리 기억된 부가 정보(데이터의 추출을 위해 표준화된 정보)뿐이다. DVD 플레이어가 범용품인 이상, 원래의 데이터를 개개의 데이터의 억세스시에 개별적으로 주는 것은 실제로는 불가능하다. 따라서, 원래의 데이터의 보유가 추출 조건인 종래 기술을 일반 가정에서의 복제 콘트롤이라는 상기 태양에 이용하는 것은 할 수 없다.

또한, 상기 태양에 이용할 수 있는 조건으로서 복제시에 매립된 정보를 억세스와 동시 진행적으로 추출할 수 있음과 동시에 시스템 동작을 실시간으로 제어할 수 있는 것이 필요하다. 그렇지만, 종래 기술은 매립된 정보의 추출시에 행해지는 주파수 변환 등에 방대한 계산 비용을 필요로 하기 때문에, 이러한 요구를 만족하는 것이 곤란하다.

그래서, 본 발명의 목적은 원래의 데이터가 추출시에 주어지는 일없이 정보 추출이 가능하게 되도록 기억 매체 중에 정보를 매립하는 데이터 하이딩 방법 또는 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 원래의 데이터를 주지 않아도 매립된 정보를 추출할 수 있는 추출 방법 또는 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 매립된 정보를 비교적 적은 계산 비용으로 정보를 추출할 수 있는 방법 또는 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제1의 발명은 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에 정보를 매립하는 데이터 하이딩 방법에 있어서,

(a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0이 되는 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 준비하는 단계와,

(b) 어떤 정보를 매립하기 위해 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 매립 영역을 데이터 배열 중에 N개 특정하는 단계와,

(c) 상기 정보와 패턴 배열에 따른 매립 영역에 대한 패턴 배열의 적용과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여 하나의 매립 영역에 관해 상기 매립 영역 중의 배열 요소 마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 정의 기준값 또는 부의 기준값에 근거하여 결정하는 단계와,

(d) 상기 하나의 매립 영역 중의 배열 요소의 값마다 상기 결정된 조작량을 가산하는 단계와,

(e) N개의 매립 영역에 대해서 상기 단계 (c) 내지 (d)를 실행하고, 그에 의해 N개의 매립 영역중에 상기 정보를 매립하는 단계

를 포함하는 데이터 하이딩 방법을 제공한다.

또한, 제2의 발명은, 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에서 매립된 정보를 끄집어내는 정보 추출 방법에 있어서,

(a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값과의 총합이 0이 되는 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 가지며 정보가 매립되어 있는 매립 영역을 통계적 성질이 나타나기에 충분한 개수, n개를 상기 데이터 배열 중에 특정하는 단계와,

(b) 어떤 매립 영역에 패턴 배열을 중첩함으로써 계산되는 블록값을 n 개의 매립 영역 각각에 대해서 계산함과 동시에 n개의 블록값의 총합으로부터 통계적 판정값을 구하는 단계와,

(c) 통계적 판정값과 추출해야 할 정보와의 대응 관계를 규정한 추출 규칙을 참조하여 계산된 통계적 판정값으로부터 매립된 정보를 추출하는 단계

를 포함하는 정보 추출 방법을 제공한다.

도 1은 종래 기술에서의 데이터의 하이딩 및 추출을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 640 × 480 화소로 구성된 정지 화상 또는 동화상 중의 1 프레임의 상태를 나타낸 도면.

도 3은 4 × 4 화소로 구성된 패턴 배열을 나타낸 도면.

도 4는 화상 데이터 중에 격자상으로 특정된 N개의 매립 영역을 나타낸 도면.

도 5는 I(1+i, 1+j)로 표현되는 매립 영역에 대해 패턴 배열 P(i, j)를 중첩시키는 조작을 설명한 도면.

도 6은 어떤 정보가 매립되어 있는지 불명확한 데이터 배열 I'(x, y)의 상태를 나타낸 도면.

도 7은 화상의 좌상의 매립 영역 I'(1+i, 1+j)에 관한 블록값 F(1, 1)의 계산을 설명하기 위한 도면.

도 8은 n개의 블록값을 무작위로 선택한 경우의 통계적 판정값 D의 빈도 분포를 나타낸 도면.

도 9는 신호 처리를 하지 않은 경우에 패턴 배열에 의한 처리의 유무에 의해 얻어진 통계적 판정값을 나타낸 그래프.

도 10은 배열 요소가 2 × 2 화소씩 모여 배치된 8 × 8 화소의 패턴 배열을 나타낸 도면.

도 11은 JPEG 압축을 실시한 경우에 얻어진 통계적 판정값을 나타낸 그래프.

도 12는 화상 사이즈의 변경에 의한 평균화 조작을 실시한 경우에 얻어진 통계적 판정값을 나타낸 그래프.

도 13은 MPEG2에 의한 데이터 압축에 대한 내성을 나타낸 그래프.

도 14는 데이터를 미디어에 기록하는 순서를 나타낸 도면.

도 15는 기록된 데이터의 재생을 관리하는 순서를 나타낸 도면.

도 16은 데이터의 억세스를 관리하여 출력하는 시스템의 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

52 : 판독기

53 : 복조기

54 : 암호 복호화기

55 : MPEG 복호화기

56 : 관리 정보 추출기

57 : D/A 변환기

59 : 스위치

60 : 방해 신호 발생기

(1) 데이터 배열 I

데이터는 정보가 매립되는 대상이며, 정지 화상 데이터, 동화상 데이터, 또는 음성 데이터 등을 들 수 있다. 이 데이터를 데이터 배열 I에 의해 표현한다. 본 발명은 정지 화상 데이터 등의 2차원 데이터 뿐만 아니라 음성 데이터 등의 1차원 데이터에도 적용할 수 있다. 이하, 도 2에 도시한 바와 같은 640×480 화소로 구성된 정지 화상 중 또는 동화상의 1 프레임 중에 어떤 정보를 매립하는 경우를 예로 설명한다. 동 도면과 같은 화상 데이터에서 데이터 배열 I를 구성하는 다수의 배열 요소 a_xy는 이하와 같이 표현된다.

I(x, y) : {a₁₁, …, a_{640_1}, a₂₁, …, a_xy, …, a_{640_480}}

여기에서, (x, y)는 배열 중의 위치를 나타내고, "x"는 1차원 방향(횡방향)이며, "y"는 화상의 2차원 방향(종방향)이다. 도 2의 화상 데이터는 1≤x≤640, 1≤y≤480의 범위내에서 값을 갖는다. 배열 요소 a_xy는 화상 데이터의 특징을 표현한 특성값이고, 휘도값 등의 화상의 직접적인 파라메타나 평균값이나 분산값 등의 간접적인 파라메타를 사용할 수 있지만, 여기에서는 화소값으로서 설명한다.

(2) 패턴 배열 P

복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열 P은 데이터 배열의 소정 영역에 존재하는 복수의 배열 요소의 가산 패턴을 나타내는 것이다. 소정 영역 중의 개개의 배열 요소는 위치적으로 대응한 패턴 배열 중의 배열 요소의 값에 따라서 가산 처리가 실시된다. 패턴 배열 P 중의 배열 요소는 적어도 하나의 정의 기준값(예를 들면 "+1"), 및 적어도 하나의 부의 기준값(예를 들면 "-1")을 포함하고 있다. 데이터가 화상 데이터와 같은 2차원 데이터인 경우에, 패턴 배열 P는 각각이 소정의 값을 갖는 복수의 배열 요소가 매트릭스상으로 배치된 2차원 배열이다. 도 3은 4×4의 배열 요소로 구성된 패턴 배열 P를 나타낸 도면이다. 동 도면에서, 「+1」은 정의 기준값을, 또한 기호 「-1」은 부의 기준값을 나타내고 있으며, 정부의 기준값이 균일하게 분산하여 배치되어 있다. 또한, 이들의 기준값이 배치되어 있는 배열 요소 이외의 배열 요소의 값은 0이다. 이와 같이 0을 배치하는 이유는 인접하는 배열 요소간의 값의 차를 작게 함으로써 매립 처리에 의한 화질의 저하를 억제하기 위함이다.

여기에서, 패턴 배열은 이하의 수학식과 같은 관계를 만족시켜야만 한다.

즉, 패턴 배열 P의 모든 배열 요소의 값의 총합이 0일 필요가 있다. 도 3의 예에서는 4개의 정의 기준값과 4개의 부의 기준값이 존재하기 때문에, 그 총합은 0이다. 본 알고리즘은 통계적 수법을 사용하여 매립된 정보를 추출하도록 하는 것이며, 추출시에 통계적 성질을 보증하기 위해서도 값의 총합이 0인 것은 중요하다.

(3) 정보의 매립

데이터 배열 중에 N개의 매립 영역의 위치를 특정한다. 이 매립 영역은 패턴 배열 P의 사이즈에 대응한 크기를 가지고 있으며, 4×4의 배열 요소로 구성된다. 여기에서, N의 수는 후술하는 바와 같이 통계적 성질이 나타날 정도로 다수이어야만 한다. 구체적인 매립 영역의 특정 방법은 화상 데이터 등에 관계없이 결정된 소정 영역으로 하여도 좋고, 위치 계열 생성 알고리즘을 사용하여 화상 데이터의 내용 등에 따라 적응적으로 결정하여도 좋다.

이하, N개의 매립 영역은 도 4에 도시한 바와 같은 위치에 미리 결정되어 있는 것으로 한다. 즉, 도 2에 도시한 640×480의 데이터 배열은 4×4의 매립 영역마다 격자상으로 분할하여 간다. 이에 의해 N개(이 예에서는 N=19200)의 매립 영역을 얻을 수 있다. 어떤 하나의 매립 영역의 위치는 이 매립 영역의 좌상에 존재하는 배열 요소의 위치(x, y)(이하, 매립 영역의 기준 위치라고 한다) 및 이것을 기준으로 한 옵셋량 (i, j)로 표현할 수 있다. 예를 들면, 좌상의 매립 영역(21a)는 좌상의 배열 요소 I(1,1) (22a)를 기준으로 하여 I(1+i, 1+j)(단, 0≤i, j≤3)으로 표현할 수 있다. 마찬가지로, 매립 영역(21b, 21c)는 각각 I(5+i, 5+j), I(633+i, 1+j)로 표현할 수 있다. 이것을 일반화하면 매립 영역은 이하와 같이 표현할 수 있다.

매립 영역 I(x+i, y+j)

(x, y) : 매립 영역의 기준 위치

(i, y) : 옵셋량(0≤i, j≤3)

기준 위치 (x, y)의 값은 매립 영역의 좌상의 배열 요소의 위치이고, 4개를 건너뛴 이산적인 값을 갖는다.

다음에. 미리 정의되어 있는 하이딩 규칙을 사용하여 패턴 배열의 내용에 따라 매립 처리의 대상으로 되는 N개의 매립 영역 중의 각 배열 요소의 값을 조작한다. 하이딩 규칙은 매립해야할 정보의 의미에 대응하여 패턴 배열을 어떻게 매립 영역에 적용할 것인가의 관계를 규정하고 있다. 즉, 패턴 배열 중의 정의 기준값 및 부의 기준값에 근거하여 매립 영역 중의 배열 요소의 값에 정부의 어느쪽의 값을 가산할지를 규정하고 있다. 이 점을 이하와 같이 정의된 하이딩 규칙에 따라 상술한다.

(하이딩 규칙)

매립하려는 정보	N개의 매립 영역에 패턴 배열의 적용
화상 데이터의 복제 허가(무제한)화상 데이터의 복제 금지화상 데이터의 복제 허가(1회만)	패턴 배열의 적용없슴패턴 배열의 부호 관계를 그대로 적용패턴 배열이 부호 관계를 역전하여 적용

상기와 같이 정의된 하이딩 규칙에 따르면, 화상 데이터의 복제에 대해 어떤 제한을 두지 않는 경우에는 패턴 배열에 근거한 화상 데이터에 대해 어던 조작도 행하지 않는다. 따라서, 원래의 데이터 배열 I를 그대로 배포하면 된다.

다음에, 화상 데이터의 복제를 금지하도록 하는 경우, 패턴 배열의 부호 관계를 그대로 적용하여 이하의 수학식에 나타낸 바와 같은 가산 처리를 실시한다. 즉, 각각의 매립 영역에 대해서 패턴 배열 P의 중첩인 배열 요소의 가산 처리를 실시한다. 즉, 매립 영역을 구성하는 각 배열 요소에 패턴 배열의 기준값에 따라 소정의 값을 가산한다. 이 소정의 값은 어떤 배열 요소와 위치적으로 대응한 패턴 배열 중의 기준값에 따라 결정된다.

I'(x+i, y+j) = I(x+i, y+j) + P(i, j)

(x : 1, 5, 9, …, 637 y : 1, 5, 9, …, 477 0≤(i, j)≤3)

도 5는 도 4의 매립 영역 I(1+i, 1+j)(21a)에 대해서 패턴 배열 P를 그대로 적용하여 중첩시키는 조작을 설명한 도면이다. 패턴 배열 중의 정의 기준값 "+1", 부의 기준값 "-1" 및 값 "0"은 배열 위치로서 대응한 매립 영역 중의 값에 각각 "+1", "-1", "0"의 조작량을 가산하는 것을 나타내고 있다. 즉, 패턴 배열 P에서의 정의 기준값 "+1"과 위치적으로 대응한 매립 영역 I 중의 4개의 화소값 a₁₁, a₄₂, a₃₃, a₂₄에 대해서 이 기준값 "+1"을 가산한다. 또한, 패턴 배열 P에서의 부의 기준값 "-1"에 대응한 4개의 화소값 a₃₁, a₂₂, a₁₃, a₄₄에 대해서는 기준값 "-1"을 가산한다. 또한, 패턴 배열 P에서의 값 "0"에 대응한 8개의 화소값 a₂₁, a₄₁, a₁₂, a₃₂, a₂₃, a₄₃, a₁₄, a₃₄은 그대로의 값이다.

이와 같은 중첩을 N개의 매립 영역에 대해서 실행한다. 이에 의해 N개의 매립 영역중에 「화상 데이터의 복제 금지」라는 정보가 매립된 데이터 배열 I'을 얻을 수 있다. 여기에서, 다수의 매립 영역에 대해서 패턴 배열을 중첩시킴으로써 그들 전체에서 「데이터의 복제 금지」라는 정보를 표현하고 있는 점에 유의하기 바란다. 이것은 환언하면 처리가 실시된 하나의 매립 영역만을 가지고 「데이터의 복제 금지」라는 정보를 끄집어낼 수 없다는 것이지만, 이의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

또한, 이 데이터 배열 I'은 패턴 배열에 근거하여 다수의 매립 영역 중의 요소값이 조작되어 있는 것으로서 개개의 값의 조작량은 극히 미소하다. 따라서, 값이 조작된 데이터 배열 I'과 원래의 데이터 배열 I의 시각적인 상위는 거의 없다.

한편, 화상 데이터의 복제를 일회만 인정하고, 그 이후의 복제를 금지하도록 하는 경우에는, 패턴 배열의 부호 관계를 역전하여 중첩시킨다. 즉, 패턴 배열 중에 존재하는 정의 기준값 "+1"을 부의 기준값 "-1"로, 부의 기준값 "-1"을 정의 기준값 "+1"로 각각 변경하여 적용한다. 패턴 배열을 역전하여 적용한다고 하는 것은 즉 이하의 수학식에 나타낸 바와 같은 감산 처리를 실시하는 것과 등가이다.

I'(x+i, y+j) = I(x+i, y+j) - P(i, j)

(x : 1, 5, 9, …, 637 y : 1, 5, 9, …, 477 0≤(i, j)≤3)

이 처리에서, 패턴 배열 중의 정의 기준값 "+1", 부의 기준값 "-1", 및 값 "0"은 배열 위치로서 대응한 매립 영역 중의 값에 각각 "-1", "+1", "0"의 조작량을 가산하는 것을 나타내고 있다. 이와 같은 중첩을 N개의 매립 영역에대해 실행한다. 이에 의해 N개의 매립 영역 중에 「화상 데이터의 복제 허가(1회만)」이라는 정보의 매립이 완료되었다.

또한, 다수의 매립 영역에 대해 패턴 배열을 중첩시킴으로써 이들 전체에서 「화상 데이터의 복제 허가(1회만)」이라고 하는 정보를 표현하고 있기 때문에, 처리가 실시된 하나의 매립 영역만을 가지고 「데이터의 복제 금지」라고 하는 정보를 끄집어낼 수 없는 점에 다시 유의하기 바란다.

(4) 매립된 정보의 추출

매립되어 있는 정보를 추출하기 위해서는 이하의 정보를 미리 알고 있을 필요가 있지만, 원래의 데이터 배열 I를 알지 못하더라도 정보를 추출할 수 있는 점에 본 발명의 특징이 있다.

(a) 정보가 매립된 데이터 배열 I'

(b) 패턴 배열 P

(c) n개의 매립 영역의 옵셋 위치 (x, y)

(d) 하이딩 규칙에 대응한 추출 규칙

상기 정보 (a)의 데이터 배열 I'은 원래의 데이터 배열 I와 시각적으로는 거의 상위하지 않기 때문에, 어떠한 정보가 매립되어 있는가는 추출자로서는 불명확하다. 도 6은 어떠한 정보가 매립되어 있는지가 불명확한 데이터 배열 I'(x, y)의 상태를 나타낸 도면이다. 각각의 배열 요소 a'_xy는 하이딩 규칙에 근거하여 각각의 값이 조작되어 있을지도 모르고 그렇지 않을지도 모른다. 또한, 상기 정보 (b), (c) 및 (d)에 관해서는 DVD 플레이어 등의 추출 시스템에서의 반도체 메모리 중에 표준화된 정보로서 이미 기억되어 있다면, 추출자가 이들 정보를 추출할 때에 반드시 입력할 필요는 없다. 이러한 경우, 추출시에는 정보가 매립된 데이터 배열 I'만을 입력하면 된다. 이하의 설명에서는 정보 (b), (c)는 이미 알려진 것이고, 정보 (d)의 추출 규칙은 이하와 같은 규칙에 따르는 것을 전제로 한다. 또한, 통계적 판정값 D 및 신뢰도 거리 K에 대해서는 후술한다.

(추출 규칙)

통계적 판정값 D	추출되는 정보
0신뢰도 거리 K신뢰도 거리 -K	화상 데이터의 복제 허가(무제한)화상 데이터의 복제 금지화상 데이터의 복제 허가(1회만)

정보를 추출하기 위해서는, 우선 입수한 데이터 배열 I' 중에 존재하는 n개(n≤N)의 매립 영역을 기지의 정보 (b) 및 (c)에 근거하여 특정한다. 각각의 매립 영역의 위치 및 크기는 매립 영역의 기준 위치인 기준 위치(x, y) 및 매립 영역의 크기를 나타내는 옵셋량(i, j)에 의해 특정할 수 있다(도 4 참조). 각각의 매립 영역을 I'(x+i, y+j)로 표현한다. 또한, n의 수는 통계적 성질이 나타날 정도로 다수이지 않으면 안되지만, 여기에서는 매립시에 특정된 N개(=19200)과 동수인 것으로 하여 설명한다.

다음에, 이하의 수학식에 나타낸 바와 같이, 어떤 매립 영역 I'(x+i, y+j)와 도 3에 나타낸 패턴 배열과의 중첩을 계산함으로써 블록값 F(x, y)(스칼라값)을 구한다.

도 7은 화상의 좌상의 매립 영역 I'(1+i, 1+j)(도 4 중의 매립 영역(21a))에 관한 블록값 F(1, 1)의 계산을 설명하기 위한 도면이다. 블록값 F(1, 1)은 매립 영역 중의 각 배열 요소의 값과 이 요소와 위치적으로 대응한 패턴 배열의 값과의 곱을 구하여 각각의 곱을 총합함으로써 구해진다. 동 도면에서, 「+」는 정의 기준값을, 「-」는 부의 기준값을 나타내고 있다.

이와 같은 중첩을 n개의 매립 영역에 대해서 구함으로써 n개의 블록값을 얻는다. 그리고, 이하의 수학식과 같이 n개의 블록값 F(x, y)의 평균을 구함으로써 정보 추출의 지표인 통계적 판정값 D를 구한다. 통계적 판정값 D는 패턴 배열이 데이터 배열 중에 중첩되어 있는지 여부, 및 중첩되어 있는 경우 어떠한 상태로 패턴 배열이 적용되어 있는지를 통계적 성질을 감아나하여 판단하기 위한 것이다.

우선, 패턴 배열 P가 중첩되어 있지 않은 경우, 즉, 데이터 배열 I'가 데이터 배열 I 자신인 경우, 통계적 판정값 D는 0에 수렴하는 것이 기대된다. 이 경우, 상기 수학식 6은 이하와 같이 전개할 수 있다.

여기에서, 원래의 데이터 배열 I의 각 배열 요소는 여러 가지 값(요소값이라면 0에서 256의 범위의 값)을 가질 수 있다. 또한, 패턴 배열 중의 정의 기준값과 부의 기준값의 총합은 0이고, 정의 기준값과 부의 기준값은 균일하게 분포하고 있다. 따라서, 원래의 데이터 배열 I(x, y)의 배치와 패턴 배열 P(i, j)과의 상관이 없는 경우에는, 통계적인 성질에 근거하여 그들 중첩(블록값 F)의 평균값인 통계적 판정값 D는 0으로 되는 것을 기대할 수 있다. 즉, 패턴 배열 중의 정의 기준값 "+1"과 부의 기준값 "-1"의 총합은 0이기 때문에, 통계적 성질이 나타나기에 충분한 다수의 블록값 F(x, y)를 구하고, 그 평균값을 취함으로써 통계적 판정값 D는 0에 수렴한다. 그런데, 후술하는 바와 같이, 패턴 배열에 근거하여 매립 영역이 중첩되어 있는 경우에는 통계적 판정값은 0에는 수렴할 수 없다. 이로부터 판정값 D가 0에 수렴하는 경우에는, 패턴 배열이 매립되어 있지 않은 경우에 생기는 현상이라고 판단할 수 있기 때문에, 추출 규칙에 따라서 "화상 데이터의 복제 허가(무제한)"이라는 정보가 추출된다.

다음에 패턴 배열 P가 그대로 중첩되어 있는 경우, 통계적 판정값 D를 구하는 수학식 6은 이하와 같이 전개할 수 있다.

이 수학식에서, 좌변 제1항은 수학식 7에서 설명한 바와 같이 0으로 된다. 또한, 우변 제2항은 패턴 배열 P 자신의 중첩이기 때문에 정수로 되고, 이 경우, 기준값(정부의 기준값의 쌍방)의 요소수 K로 된다. 이 요소수 K를 이하 신뢰도 거리라고 부른다. 도 3에 나타낸 패턴 배열에서는 4개의 정의 기준값 "+1" 및 4개의 부의 기준값 "-1"이 있기 때문에 신뢰도 거리 K는 8(K=((+1)*(+1))*4+((-1)*(-1))*4 = 8)이라는 정수이다. 신뢰도 거리 K는 데이터 배열의 배열 요소의 값이나 매립 영역의 수 n에 기본적으로는 의존하고 있지 않기 때문에, 그 평균도 신뢰도 거리 K 그 자신으로 된다. 그 결과, 통계적 판정값 D는 신뢰도 거리 K로 된다. 따라서, 판정값 D가 K로 된다는 것은 즉 패턴 배열이 (기준값의 정부가 역전하는 일없이) 그 대로 중첩되어 있는 경우에 생기는 특이한 경우이기 때문에 추출 규칙에 따라 "화상 데이터의 복제 금지"라는 정보가 추출된다.

게다가, 패턴 배열 P가 역전하여 중첩되어 있는 경우에는, 통계적 판정값 D을 구하는 수학식 6은 수학식 4에 근거하여 이하와 같이 전개될 수 있다.

이 수학식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 패턴 배열이 역전하여 중첩되어 있기 때문에, 결과로서 얻어지는 통계적 판정값 D는 값 -K로 된다. 따라서, 판정값 D가 값 -K로 수렴한다는 것은 패턴 배열이 역전하여 (즉, 기준값의 정부가 역전하여) 중첩되어 있는 경우에 생기는 특이한 경우이기 때문에, 추출 규칙에 따라 "화상 데이터의 복제 허가(1회만)"이라는 정보가 추출된다.

이와 같이, 통계적인 성질이 나타나기에 충분한 수의 매립 영역의 블록값 F(x, y)로부터 이 평균인 통계적 판정값 D를 구함으로써 패턴 배열이 매립되어 있는지 여부를 판정할 수 있다. 구체적으로는, 0과 신뢰도 거리 K와의 사이 및 0과 -K와의 사이에 적당한 문턱값을 설정해 두고, 계산된 통계적 판정값 D를 설정된 문턱값과 비교함으로써 매립되어 있는 정보를 특정할 수 있다.

(5) 통계적 판정값 D과 신뢰도 거리 K

화상 중의 존재하는 N개의 매립 영역으로부터 계산된 N개의 블록값 F(x, y)에 대해서 화상 데이터 전체에서의 히스토그램을 취한다. 즉, N개의 블록값의 빈도 분포를 구한다. 이에 의해, 그 평균값 μ₁과 표준 편차 σ₁를 계산할 수 있다. 각 블록값 F(x, y)를 도 3의 패턴 배열의 배열 요소 수(16)로 나누어 정규화한다. 0에서 256까지의 범위내의 값을 화소값의 경우 정규화된 블록값 F(x, y)는 -64로부터 +64의 범위에 분포한다. 여기에서, 통계적인 성질이 나타나기에 충분한 샘플수를 사용하면 블록값 F(x, y)의 평균값 μ₁≒ 0, 즉 평균값은 0으로 되는 것이 기대된다.

이 블록값 F(x, y)의 분포로부터 N보다 작은 n개의 블록값을 임의적으로 선택한 경우, 모든 선택 방향에 대한 평균값 μ_n과 표준 편차 σ_n은 각각 이하의 수학식과 같이 되는 것을 알게 된다.

따라서, 통계적 판정값 D = 1/n *ΣF의 분포는 평균값 μ₁, 표준 편차 에서 근사할 수 있다. 패턴 배열을 중첩시키지 않는 경우, 통계적 판정값 D의 빈도 분포는 도 8에 도시한 바와 같이 된다. 여기에서, 신뢰도 거리 K를 패턴 배열을 매립하지 않는 경우의 분포의 중심(평균), 즉 0에서부터 충분히 떨어진 값에설정하면 패턴이 매립된 경우에 얻어지는 분포의 중심(신뢰도 거리 K, -K)는 확률적으로 특이한 현상이라는 것이라고 말할 수 있다.

신뢰도 거리 K는 패턴 배열을 중첩한 값이라고 설명하였지만, 보다 일반적으로는 단위 매립 영역당의 조작량(절대값)의 평균값이라고 말할 수 있다. 도 3에 도시한 배열 패턴에 근거하여 매립 영역을 조작한다는 것은 매립 영역 중의 16개의 배열 요소의 값을 합계하여 8만큼 조작하는 것으로 된다. 단위 매립 영역당의 조작량을 충분한 신뢰도 거리 K를 갖도록 조작량을 정하면 추출된 정보의 신뢰성을 확보할 수 있다. 단위 매립 영역당의 조작량을 예를 들면 K= 6×σ를 문턱값으로 하면 단위 영역당 6×σ이기 때문에, 매립 영역 전체로는 6×σ×n으로 된다. 640×480 화소 사이즈의 화상 데이터에서는 패턴 배열의 사이즈(예를 들면 8×8)로 나눈 화소당의 표준 편차는 σ₁=6 정도이다. 따라서, n=4900으로 하면 σ_n은 0.09로 되기 때문에, 이론상은 화소당 K= 6×σ = 0.6 정도 화소값을 변경하면 된다. 여기에서 사용하는 패턴 배열은 그 절반의 배열 요소의 값은 0이기 때문에, 1화소당 1.0에서2.0을 조작량으로 하면 된다. 단위 화소당의 가산량은 아주 미소하기 때문에, 이와 같은 가산을 각 매립 영역에 대해 행하여도 화질의 열화는 거의 눈에 띄지 않음에도 불구하고 높은 신뢰도로 패턴 배열을 검출할 수 있다.

신뢰도 거리 K를 어느 정도의 값으로 설정할지는 화상의 특성에 의해서도 서로 다르다. 「저녁 놀 한 무리의 새」와 같은 화상과 「산속의 호랑이」와 같은 화상에서는 화상의 특성이 다르기 때문에, 신뢰도 거리 K를 변경할 필요가 있다. 따라서, 화상의 매립에 있어서, 화상의 특성을 감안하여 화상마다 σ, n을 측정하고 신뢰도 거리 K를 설정하는 것이 양호하다. 또한, 신뢰도 거리 K를 아주 큰 값으로 설정해 버리면, 단위 매립 영역당의 조작량이 증대하기 때문에, 화질이 저하해 버린다. 따라서, 매립 정보의 판정의 신뢰성 및 화질의 열화 억제의 쌍방을 만족시키는 신뢰도 거리 K를 적절히 정하는 것이 중요하다.

신뢰도 거리 K는 단위 매립 영역당의 평균 조작량이기 때문에, N개의 매립 영역에서의 조작량이 총합이 일정한 한 가산하는 값의 크기를 매립 영역마다 변경하여도 된다. 즉, 어떤 매립 영역에 대해서는 정부의 기준값을 2배한 값 "+2", "-2"를 가산하고, 다른 매립 영역에 대해서는 3배한 값 "+3", "-3"을 가산하여도 좋다. 게다가, N개의 매립 영역에서의 조작량이 총합이 일정한 한 동일한 매립 영역내를 구성하는 배열 요소마다 가산하는 값의 크기를 변경하여도 좋다. 단, 이 경우에 중요한 것은 배열 요소의 값의 가산에서 패턴 배열이 갖는 각 기준값의 부호 관계가 유지되어 있는 것이다. 도 5에 근거하여 설명하면, 정의 기준값 "+1"에 대응한 4개의 배열 요소 a₁₁, a₄₂, a₃₃, a₂₄에 대해서 "+2"를 가산하여도 되지만, 기준값과 부호가 다른 "-2"를 가산할 수는 없다. 즉, 패턴 배열 중의 기준값의 부호의 의미는 패턴 배열을 그대로 적용하는 경우, 정의 기준값은 대응하는 배열 요소의 값에 반드시 정의 값(그 값은 임의적이지만)을 가산해야만 하는 것을 나타내고 있고, 부의 기준값은 대응하는 배열 요소의 값에 반드시 부의 값을 가산해야만 하는 것을 나타낸다. 따라서, 수학식 3 및 수학식 4는 이하와 같이 확장할 수 있다.

I'(x+i, y+j) = I(x+i, y+j) ±αP(i, j)

α : 자연수

이와 같이, 적응적으로 가산해야 하는 값의 크기를 변경시킴으로써 화질의 열화를 한층 억제하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 화상의 엣지의 부분과 같이 시각적으로 민감한 부분에 대해서는 조작량은 작은 쪽이 양호하다. 역으로, 가산해야할 값이 크더라도 시각적으로 그변화를 거의 알아채지 못하는 부분도 있다. 따라서, 민감한 부분은 작은 값을, 그렇지 않은 부분은 그만큼 큰 값을 적응적으로 선택하여 전체의 N개의 매립 영역의 총 조작량이 일정하게 되도록 하는 것이 바람직하다.

(6) 신호 처리에 대한 내성

본 발명을 사용하여 매립된 정보의 각종 신호 처리에 대한 내성에 대해 설명한다. 도 9는 신호 처리를 하지 않는 경우, 패턴 배열에 의한 처리의 유무에 의해 얻어진 통계적 판정값 D을 나타낸 그래프이다. 어떤 화상에 대해서 패턴 배열을 중첩시키지 않은 경우에 얻어진 경우와, 신뢰도 거리 K가 최저로 +8을 넘도록 패턴 배열을 중첩시킨 경우에 얻어진 통계적 판정값 D를 나타내고 있다. 또한, 횡축에 나타낸 100개의 샘플 화상은 각각 서로 다른 화상이고, 그 사이즈는 640×480이다. 또한, 패턴 배열은 도 10에 도시한 8×8의 패턴을 사용하였다. 이 패턴 배열은 2×2의 사이즈로 이루어지는 정의 기준값, 부의 기준값 및 0이 균일하게 분산하여 배치되어 있다. 또한, 종축의 통계적 판정값은 화상마다 σ를 사용하여 정규화하고 있다. 처리가 실시되지 않은 경우의 통계적 판정값은 0 근방에 집중하고 있는 한편으로 실시된 경우의 그것은 신뢰도 거리 +8 근방에 집중하고 있기 때문에, 패턴 배열이 매립되어 있는지 여부를 높은 신뢰성으로 구별할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 11은 도 9에서 사용한 각 샘플 화상에 대해서 JPEG 압축을 시행한 경우에 얻어진 통계적 판정값을 나타낸 그래프이다. 패턴 배열에 의한 처리를 실시한 경우의 통계적 판정값 D는 신뢰도 거리 +8.0보다 약간 떨어지는 것으로서 패턴 배열의 매립의 유무를 구별하기 위한 문턱값을 +4.0 부근으로 설정해 두면 충분하나 신뢰도를 가지고 그것을 구별할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 12는 도 9에서 사용한 각 샘플 화상에 대해서 화상 사이즈의 변경에 의한 평균화 조작을 실시한 경우에 얻어진 통계적 평균값을 나타낸 그래프이다. 이것은 매립 조작 후의 화상을 일단 종방향으로 3/4배한 후에, 4/3배로 잡아늘인 화상에 대해서 정보의 검출 처리를 행한 것이다. 통계적 판정값이 신뢰도 거리 +8.0보다 약간 떨어지는 것으로 +4.0 부근에 문턱값을 설정해 두면 충분한 신뢰도를 가지고 정보를 추출할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 13은 MPEG2에 의한 처리를 실시한 경우에 얻어진 통계적 판정값을 나타낸 그래프이다. 샘플로서는 연속한 인터레이스의 150 프레임에 정보를 매립한 후에 압축 처리를 실시하여 얻은 통계적 판정값을 나타내고 있다. 1 프레임은 720×480이다. 차분 정보로 구성된 B 프레임으로부터 얻어진 통계적 판정값(패턴 처리를 한 경우)은 I 및 P 프레임의 그것보다도 떨어지고, 통계적 판정값 +6.0 부근에 있는 것으로서 +4.0 부근에 문턱값을 설정해 두면 충분한 신뢰도를 가지고 정보를 추출할 수 있다는 것을 알 수 있다.

상기의 실험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 본 알고리즘을 사용하여 매립된 정보는 디지털 정보에 대해서 일반적으로 행해지는 각종의 신호 처리에 대해 충분한 내성을 가지고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 상기의 설명은 1 프레임 중에 하나의 정보만을 매립하는 예를 설명하였지만, 복수 프레임에 걸쳐 1개의 정보를 매립하는 것도 가능하다. 예를 들면, 1 프레임 중에 100개의 매립 영역을 특정하고, 10 프레임분(1000개의 매립 영역)에 하나의정보를 매립하여도 된다. 어느 정도의 개수의 매립 영역을 준비할 것인가는 패턴 배열의 사이즈의 크기 및 신뢰도 거리 K의 값의 설정에 크게 의존하고 있다. 패턴 배열의 사이즈를 크게 하면, 개개의 화소값의 조작량은 작더라도 신뢰도 거리를 확보할 수 있지만, 몇 프레임에 걸쳐서도 매립 영역을 준비해야만 한다. 따라서, 여러 가지 요인을 고려하여 최적한 신뢰도 거리 K를 설정하는 것이 중요하다.

이와 같이 본 알고리즘은 통계적 성질이 나타날 수 있을 정도의 다수의 매립 영역을 데이터 배열 중에 특정하고, 이들에 하이딩 규칙에 따른 패턴 배열의 중첩, 즉 배열 요소의 값에 대한 가산 연산을 행하고 있다. 추출시에는 입수한 데이터 배열 중의 매립 영역과 패턴 배열과의 중첩의 평균값을 조사한다. 통계적인 성질에 의해, 중첩의 상태에 따라 이 평균값이 달라지게 되기 때문에, 이 값에 의해 패턴 배열의 중첩의 유무를 중첩의 상태도 포함하여 검출할 수 있다. 하이딩 규칙에 대응한 추출 규칙을 참조함으로써 이 값으로부터 매립되어 있는 정보를 특정할 수 있다.

상기 방법을 사용한 DVD-ROM에서의 데이터 하이딩 시스템에 대해서 설명한다.

도 14는 데이터를 기록 매체에 기록하는 순서를 나타낸 도면이다. 화상, 음성, 소프트웨어 등의 데이터는 이하의 순서에 따라 DVD-ROM 미디어 중에 기록된다. 아날로그 데이터인 데이터는 아날로그/디지털 변환 처리를 행하여 디지털 데이터로 변환된다(단계 11). 이 변환된 디지털 데이터는 예를 들면 MPGE(Moving Picture Experts Group)을 사용하여 압축된다(단계12). 이 압축된 데이터는 또한 부호, 암호화되어(단계 13) 변조함으로써(단계 14) DVD-ROM 미디어에 기록된다.

본 실시예에서 데이터는 관리 정보를 압축전 또는 압축중, 후에 데이터 중에 매립한 후에 DVD-ROM에 기억된다. 이 관리 정보는 시스템이 DVD-ROM에 기억된 데이터에 억세스할 때에 이 데이터에 대한 억세스를 제한하기 위한 것으로 이 관리 정보에 근거하여 시스템이 제어된다.

관리 정보의 매립은 본 발명의 데이터 하이딩 수법에 의해 행해진다. 즉, 본 시스템은 데이터 배열을 기억한 제1의 기억 수단과, 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0이 되는 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 기억한 제2의 기억 수단을 구비하고 있다. 또한, 어떤 정보를 매립하기 위해서는 각각이 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 N개의 매립 영역을 데이터 배열 중에 특정하는 영역 특정 수단을 가지고 있다. 또한 정보와 패턴 배열에 따른 매립 영역 중의 배열 요소의 조작과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여 영역 특정 수단에 의해 특정된 N개의 매립 영역의 각각에 관해서 상기 매립 영역 중의 배열 요소마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 정의 기준값 또는 부의 기준값에 근거하여 결정하는 것과 함께 상기 배열 요소의 값마다 결정된 조작량을 가산하는 연산 수단을 구비하고 있다. 이와 같은 시스템에 의해 N개의 상기 매립 영역 중에 정보를 매립한다.

이와 같이 하여 관리 정보가 매립되고, DVD-ROM 중에 기억된 데이터는 이하의 순서에 의해 억세스된다. 우선, DVD-ROM으로부터 데이터를 판독한다. 이 판독 데이터는 도 1에 설명한 바와 같이 관리 정보가 매립된 데이터를 MPEG 압축하고(단계 11), 부호, 암호화(단계 12) 후에 변조된(단계 14) 신호이다.

도 15는 데이터의 억세스 방법을 관리하는 순서를 나타낸 도면이다. 우선, 정보가 매립된 데이터가 억세스 시스템에 공급된다. 데이터의 공급원은 예를 들면 DVD-ROM이나 CD-R 등 기억 매체(미디어), 인터넷 등의 통신, 또는 위성 방송 등이다. 공급된 데이터는 복조되어(단계 41), 복호된다(단계 42). 데이터가 MPEG 압축되어 있는 경우에는 이것을 신장한다(단계 43). 데이터 중에 매립된 관리 정보를 추출하고 필요하면 관리 정보의 내용을 변경하여 필요한 변경분만큼 데이터에 다시 매립한다.

레코더에 입력된 데이터로부터 관리 정보를 추출하는 회로는,

(a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값과의 총합이 0이 되는 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 가지며 정보가 매립되어 있는 매립 영역을 통계적 성질이 나타나기에 충분한 개수(n개)만큼 상기 데이터 배열 중에 특정하는 영역 특정 회로와,

(b) 어떤 매립 영역에 상기 패턴 배열을 중첩함으로써 계산되는 블록값을 n 개의 매립 영역 각각에 대해서 계산함과 동시에 n개의 블록값의 총합으로부터 통계적 판정값을 구하는 연산 회로와,

(c) 상기 통계적 판정값과 추출해야할 정보와의 대응 관계를 규정한 추출 규칙을 참조하여 계산된 통계적 판정값으로부터 매립된 정보를 판정하는 판정 회로

를 구비하는 회로로 되어 있다.

우선, 판독 데이터로부터 관리 정보가 매립된 매립 영역을 특정한다. 다음에, 매립 영역의 상태를 추출하는 데이터의 내용에 대응시킨 추출 규칙을 참조함으로써 매립 영역의 상태에 따라 관리 정보를 추출한다.

도 16은 DVD-ROM에 기억된 데이터의 재생 시스템의 블록도이다. 데이터 공급부(61)에 세트된 DVD-ROM(51)에는 상술한 바와 같이 데이터 하이딩 기술을 이용하여 관리 정보를 매립한 데이터가 기억되어 있다. 데이터 공급부(61) 중의 판독기(52)로부터 판독된 데이터는 신호 처리계(62)를 구성한다. 복조기(53), 암호 복호화기(54), 및 MPEG 복호화기(55)에 의해 처리된다. 이에 의해 신장된 디지털 데이터가 얻어진다.

관리 정보 추출기(56)은 MPEG 복호화기(55)의 출력인 신장된 디지털 데이터로부터(또는 MPEG의 데지터로부터 직접) 관리 정보가 매립된 매립 영역을 특정하는 것과 함께, 매립 영역의 상태를 추출하는 데이터의 내용에 대응시킨 추출 규칙을 참조함으로써 매립 영역의 상태에 따라 관리 정보를 추출한다. (또한, MPEG 신장 전에도 그 후에도 관리 정보는 추출가능하다는 것에 유의하기 바란다)

신호 처리계(62) 중의 D/A 변환기(57)은 관리 정보가 제거된 디지털화되어 있는 데이터를 아날로그 변환하여 아날로그 재생 신호(예를 들면 NTSC)를 출력한다. 또한, 방해 신호 발생기(60)에 의해 생성된 방해 신호(예를 들면, Microvision Signal 등의 APS : Analogue Protection System)은 출력부(63)중의 스위치(59)에 의해 아날로그 재생 신호에 선택적으로 중첩된다. 이 스위치(59)는 관리 정보 추출기(56)으로부터의 제어 신호에 의해 제어되고 있다. 출력부(63)은 아날로그 재생 신호 또는 중첩된 신호를 아날로그 출력 신호로서 출력한다.

이 시스템에서, 관리 정보 추출기(56)에 의해 추출된 관리 정보가 데이터의 복제를 인정하고 있는 경우에는, 관리 정보 추출기(56)은 스위치(59)를 오프로 하도록 제어 신호를 출력한다. 이 경우, 방해 신호는 아날로그 재생 신호에 중첩하지 않고 아날로그 재생 신호가 그대로 출력된다.

한편, 관리 정보가 데이터의 복제를 금지하고 있는 경우에는, 관리 정보 추출기(56)은 스위치(59)를 온으로 하도록 제어 신호를 출력한다. 이 경우, D/A 변환기(57)로부터의 아날로그 신호에 방해 신호 발생기(60)이 발생하는 방해 신호를 중첩한 신호를 출력한다. 방해 신호가 중첩되어 있는 신호에 근거하여 영상을 모니터상에 출력하도록 한 경우, 모니터의 특성상 방해 신호의 영향을 받는일 없이 정상적인 영상을 모니터상에 출력할 수 있다. 그렇지만, 아날로그 입력 단자를 갖는 디지털 VTR을 사용하여 이 영상을 기록하고자 한 경우, 방해 신호의 영향을 받아 정상적인 영상을 기록할 수는 없다. 따라서, 방해 신호가 중첩된 신호로부터 영상을 재생할 수는 있어도, 그것을 디지털화하여 기록할 수는 없기 때문에, 데이터의 복제를 유효하게 방지할 수 있다.

게다가, 기본적인 관리 정보와는 별도로 카피(복제) 및 재생을 더욱 상세하게 제어하기 위한 부가적인 정보를 사용하여도 좋다. 이에 의해, 기록/재생 미디어의 종류(ROM, RAM 또는 R 타입 등)에 따른 유연한 제어를 용이하게 할 수 있다.

상기한 관리 정보는 복제의 제한에 관한 정보에 한정되는 것이 아니라 시스템을 제어하는 여러 가지 관리 정보에 대해서도 적용할 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들면, 억세스 기기의 한정, 억세스 사용자의 한정, 데이터 사용 기한, 인증 정보 등 발명의 본질을 벗어나지 않고 적절하게 그 외의 관리에 응용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 원래의 데이터를 정보로서 주지 않아도 매립된 정보를 추출할 수 있고, 또한 주파수 변환 등의 복잡한 연산이 필요하지 않기 때문에 비교적 적은 계산 비용으로 정보를 추출할 수 있다.

Claims (6)

1. 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에 정보를 매립하는 데이터 하이딩 방법에 있어서,

   (a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 준비하는 단계와,

   (b) 어떤 정보를 매립하기 위해 상기 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 N개 특정하는 단계와,

   (c) 상기 정보와 상기 패턴 배열에 따른 상기 매립 영역에 대한 상기 패턴 배열의 적용과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여, 하나의 매립 영역에 관해 상기 매립 영역 중의 상기 배열 요소 마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 상기 정의 기준값 또는 상기 부의 기준값에 근거하여 결정하는 단계와,

   (d) 상기 하나의 매립 영역 중의 상기 배열 요소의 값마다 상기 결정된 조작량을 가산하는 단계와,

   (e) N개의 상기 매립 영역에 대해서 상기 단계 (c) 내지 (d)를 실행하고, 그에 의해 N개의 상기 매립 영역중에 상기 정보를 매립하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 하이딩 방법.
2. 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에서 매립된 정보를 끄집어내는 정보 추출 방법에 있어서,

   (a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값과의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 가지며 정보가 매립되어 있는 n개의 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 특정하는 단계와,

   (b) 어떤 매립 영역에 상기 패턴 배열을 중첩함으로써 계산되는 블록값을 n 개의 매립 영역 각각에 대해서 계산함과 동시에 n개의 블록값의 총합으로부터 통계적 판정값을 구하는 단계와,

   (c) 상기 통계적 판정값과 추출해야 할 정보와의 대응 관계를 규정한 추출 규칙을 참조하여, 계산된 통계적 판정값으로부터 매립된 정보를 추출하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 추출 방법.
3. 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에 정보를 매립하는 데이터 하이딩 시스템에 있어서,

   (a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 준비하는 수단과,

   (b) 어떤 정보를 매립하기 위해 상기 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 N개 특정하는 수단과,

   (c) 상기 정보와 상기 패턴 배열에 따른 상기 매립 영역에 대한 상기 패턴 배열의 적용과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여, 하나의 매립 영역에 관해 상기 매립 영역 중의 상기 배열 요소 마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 상기 정의 기준값 또는 상기 부의 기준값에 근거하여 결정하는 수단과,

   (d) 상기 하나의 매립 영역 중의 상기 배열 요소의 값마다 상기 결정된 조작량을 가산하는 수단과,

   (e) N개의 상기 매립 영역에 대해서 상기 단계 (c) 내지 (d)를 실행하고, 그에 의해 N개의 상기 매립 영역 중에 상기 정보를 매립하는 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 하이딩 시스템.
4. 다수의 배열 요소로 구성된 데이터 배열 중에서 매립된 정보를 끄집어내는 정보 추출 시스템에 있어서,

   (a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값과의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 가지며 정보가 매립되어 있는 n개의 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 특정하는 수단과,

   (b) 어떤 매립 영역에 상기 패턴 배열을 중첩함으로써 계산되는 블록값을 n 개의 매립 영역 각각에 대해서 계산함과 동시에 n개의 블록값의 총합으로부터 통계적 판정값을 구하는 수단과,

   (c) 상기 통계적 판정값과 추출해야 할 정보와의 대응 관계를 규정한 추출 규칙을 참조하여, 계산된 통계적 판정값으로부터 매립된 정보를 추출하는 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 추출 시스템.
5. 데이터－상기 데이터는 다수의 배열 요소로 구성되어 있음－로의 억세스를 관리하는 정보를 상기 데이터 중에 매립하는 억세스 관리 정보 매립 시스템에 있어서,

   (a) 매립 관리 정보를 준비하는 수단과,

   (b) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열을 준비하는 수단과,

   (c) 상기 관리 정보를 매립하기 위해 상기 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 갖는 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 N개 특정하는 수단과,

   (d) 상기 관리 정보와 상기 패턴 배열에 따른 상기 매립 영역에 대한 상기 패턴 배열의 적용과의 대응 관계를 규정한 하이딩 규칙을 참조하여, 하나의 매립 영역에 관해 상기 매립 영역 중의 상기 배열 요소 마다의 조작량을 상기 배열 요소와 위치적으로 대응한 상기 정의 기준값 또는 상기 부의 기준값에 근거하여 결정하는 수단과,

   (e) 상기 하나의 매립 영역 중의 상기 배열 요소의 값마다 상기 결정된 조작량을 가산하는 수단과,

   (f) N개의 상기 매립 영역에 대해서 상기 단계 (c) 내지 (d)를 실행하고, 그에 의해 N개의 상기 매립 영역 중에 상기 관리 정보를 매립하는 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 억세스 관리 정보 매립 시스템.
6. 다수의 배열 요소로 구성된 데이터로부터 매립된 관리 정보를 끄집어내어 상기 데이터의 억세스를 관리하는 시스템에 있어서,

   (a) 적어도 하나의 정의 기준값 및 적어도 하나의 부의 기준값을 포함하고, 상기 정의 기준값과 상기 부의 기준값과의 총합이 0인, 복수의 배열 요소로 구성된 패턴 배열의 사이즈에 대응한 사이즈를 가지며 정보가 매립되어 있는 n개의 매립 영역을 상기 데이터 배열 중에 특정하는 수단과,

   (b) 어떤 매립 영역에 상기 패턴 배열을 중첩함으로써 계산되는 블록값을 n 개의 매립 영역 각각에 대해서 계산함과 동시에 n개의 블록값의 총합으로부터 통계적 판정값을 구하는 수단과,

   (c) 상기 통계적 판정값과 추출해야 할 관리 정보와의 대응 관계를 규정한 추출 규칙을 참조하여, 계산된 통계적 판정값으로부터 매립된 관리 정보를 추출하는 수단과,

   (d) 추출한 상기 관리 정보에 따라 상기 데이터에 대한 억세스를 관리하는 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 억세스 관리 시스템.