KR20020053980A - 오디오 워터마크 삽입 장치 및 그 방법과 그의 검출 장치및 그방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오디오 워터마크 삽입 장치 및 그 방법과 그의 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 워터마크 삽입시 FFT를 사용할 때 생기는 연산량을 줄이기 위해 웨이브렛 변환(WT)을 사용하고, 원 오디오 데이터 없이도 간단히 워터마크를 검출할 수 있도록 함으로써, 향후 다양한 휴대장치 등에서 효과적으로 사용하기 위하여, 오디오 데이터에 워터마크(Watermark)를 삽입하는 방법에 있어서, 워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키는 제 1 단계; 대역확산된 워터마크 신호를 오디오 신호와 비교하여 이득을 조절하는 제 2 단계; 및 상기 오디오 신호를 웨이브렛 변환하여 여러 단계로 나눈 다음 소정 주파수대에 이득 조절된 워터마크 신호를 삽입하는 제 3 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 오디오 워터마크 삽입 장치 및 그 방법과 그의 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이브렛 변환(WT : Wavelet Transform) 및 이진 위상 천이 키잉(BPSK : Binary Phase Shift Keying)을 이용함으로써, 워터마크(Watermark) 삽입시의 연산량을 줄이고, 원 오디오 데이터가 없이도 정합필터를 사용하여 간단히 워터마크를 검출할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 디지털 미디어의 보편화와 다양한 멀티미디어 데이터 전송 및 저장 장치, 그리고 저작 도구들의 발달로 인하여 네트워크를 통하여 멀티미디어 데이터를 쉽게 복사 및 변형을 할 수 있게 되었으며, 이로 인하여 새로운 서비스가 제공된 반면에, 디지털 미디어에 대한 저작권 문제가 크게 대두되었다.
저작권 보호를 위한 디지털 워터마킹(Watermarking)은 디지털 미디어에 저작자의 서명이나 저작자 임을 입증할 수 있는 정보(즉, 워터마크)를 삽입하여, 추후디지털 미디어의 저작권에 관한 문제가 발생할 경우 미디어에 들어 있는 워터마크를 추출하여 저작권 문제를 해결하는 방법이다.
디지털 미디어의 저작권 보호를 위하여 현재까지 많은 워터마킹 기법이 개발되었다.
일예로, 오디오 데이터에 워터마크를 삽입하는 기존의 방법으로는 저 비트 부호화(Low-bit Coding), 반향 은닉(Echo Hiding), 위상 부호화(Phase Coding) 등이 있다.
저 비트 부호화(Low-bit Coding) 기법의 기본적인 아이디어는 워터마크에 상응하는 이진 스트링의 각 샘플링 포인트의 최하위비트(LSB : Least Significant Bit)를 대치시켜 오디오 신호에 워터마크를 삽입하는 기술로, 간단한 방법으로 데이터를 삽입하므로 디지털 통신방법의 모든 전송률의 범위에 적용될 수 있으며, 이상적인 채널의 용량은 잡음이 없는 채널 조건에서 초당 오디오 샘플링 비율과 동일한 용량이 된다. 이 방법의 주된 문제점은 재표본화(Resampling), 압축(Compression), 잡음(Noise), 자르기(Cropping), 아날로그/디지털(A/D)-디지털/아날로그(D/A) 변환 등의 신호처리에 약하다는 것이다.
한편, 반향 은닉(Echo Hiding) 기법은 반향 성분에 워터마크 신호를 삽입하는 것으로, 숨겨진 데이터의 값은 반향과 진폭의 시간 지연에 일치하고 반향 지연은 검출될 수 있는 청취 한계보다 작게 선택된다. 삽입과정에서 원 신호는 세그먼트로 나뉘며, 각 세그먼트에 하나의 반향이 삽입된다. 이 방법의 문제점은 반향을삽입하기 때문에 울림(Echo)이 사람에게 들릴 수밖에 없다는 것이다.
위상 부호화(Phase Coding) 기법은 신호 대 잡음비(SNR)에 의한 가장 효과적인 부호화 기술중의 하나이다. 청취자들은 어느 정도의 위상 천이에 의해 생긴 차이를 듣지 못한다는 것을 실험을 통해 알아냈다. 위상과 주파수 성분의 관계를 많이 변경시켰을 때 위상의 퍼짐과 왜곡이 발생한다. 그러나, 위상의 변화가 어느 정도일 때는 청취자가 듣지 못하도록 부호화 하는 것이 가능하다. 위상 코딩에서 숨겨져 있는 데이터들은 위상 스펙트럼의 특정 위상이나 위상 변화에 의해 나타난다. 만약에 오디오 신호가 둘로 나뉘었다면, 데이터들은 두 조건하에서 첫 부분에만 보통 숨겨진다. 첫째로 나뉘어진 부분들간의 차이는 보존되어야 하며, 둘째 조건은 데이터가 삽입된 최종 위상 스펙트럼은 부드러워져야 한다. 그렇지 않으면, 갑작스러운 위상변화를 들을 수 있게 된다.
종래의 오디오 워터마킹 방법은 워터마크의 실시간 삽입 측면을 고려하지 않고, 빠른 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)과 심리음향모델 등을 적용하여 과도한 계산량을 유발하여 앞으로 사용이 확대될 휴대 기기를 이용한 음악 서비스 장치에서 사용되기에는 무리가 있고, 압축, 필터링 등의 신호처리에 상당히 약한 면을 나타낼 뿐만 아니라, 검출 과정에서 원 오디오 데이터를 필요로 하므로 워터마크의 진위 여부를 가리는 작업이 상당히 번거롭다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 워터마크 삽입시 FFT를 사용할 때 생기는 연산량을 줄이기 위해 웨이브렛 변환(WT)을 사용하고, 원 오디오 데이터 없이도 간단히 워터마크를 검출할 수 있도록 함으로써, 향후 다양한 휴대장치 등에서 효과적으로 사용하기 위한 오디오 워터마크 삽입 장치 및 그 방법과 그의 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 오디오 워터마크 삽입 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 오디오 워터마크 삽입 장치에 대한 일실시예 상세 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 워터마크 생성부의 일실시예 상세 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 워터마크 삽입 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 5 는 본 발명에 따른 오디오 데이터를 웨이브렛 변환한 신호에 워터마크를 삽입하는 방법을을 주파수 대역상에서 나타낸 일실시예 설명도.
도 6 은 본 발명에 따른 워터마크 삽입 방법중 오디오 데이터를 웨이브렛 변환하는 과정에 대한 일실시예 설명도.
도 7 은 본 발명에 따른 워터마크 검출 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 워터마크 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 워터마크 생성부 20,60 : 혼합기
30 : 웨이브렛 변환부 40,50 : 역웨이브렛 변환부
70 : 정합필터 80 : 워터마크 검출부
90 : 비트에러율(BER) 추정부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오디오 워터마크(Watermark) 삽입 장치에 있어서, 워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키기 위한 워터마크 생성수단; 원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 변환(DWT))하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 웨이브렛 변환(WT)에 의한 엔트로피를 계산하는 웨이브렛 변환수단; 상기 워터마크 생성수단에 의해 대역확산된 워터마크 신호를 소정의 주파수를 사용하여 주파수 천이(변조)시키고, 상기 엔트로피를 이용하여 주파수 천이된 워터마크 신호의 이득을 조절하기 위한 이득조절수단; 및 상기 이득조절수단에 의해 이득 조절된 워터마크 신호를 상기 웨이브렛 변환수단에 의해 분리된 저주파 대역의 웨이브렛 계수에 삽입하고, 저주파 대역의 워터마크 신호와 고주파 대역의 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 역변환)하여 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 출력하는 역웨이브렛 변환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오디오 워터마크(Watermark) 검출 장치에 있어서, 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 역웨이브렛 변환수단; 상기 역웨이브렛 변환수단에 의해 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를 이용하여 복조하기 위한 복조수단; 상기 복조수단에 의해 복조된 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및 상기 필터링 수단에 의해 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하기 위한 워터마크 검출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 워터마크 검출수단에 의해 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하기 위한 비트에러율 추정수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오디오 데이터에 워터마크(Watermark)를 삽입하는 방법에 있어서, 워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키는 제 1 단계; 대역확산된 워터마크 신호를 오디오 신호와 비교하여 이득을 조절하는 제 2 단계; 및 상기 오디오 신호를 웨이브렛 변환하여 여러 단계로 나눈 다음 소정 주파수대에 이득 조절된 워터마크 신호를 삽입하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 워터마크가 삽입된 오디오 데이터에서 워터마크(Watermark)를 검출하는 방법에 있어서, 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 제 1 단계; 상기 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를 이용하여 복조하는 제 2 단계; 및 상기 복조된 신호를 필터링하여, 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하는 제 4 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오디오 데이터에 워터마크(Watermark)를 삽입하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 장치에, 워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키는 제 1 기능; 대역확산된 워터마크 신호를 오디오 신호와 비교하여 이득을 조절하는 제 2 기능; 및 상기 오디오 신호를 웨이브렛 변환하여 여러 단계로 나눈 다음 소정 주파수대에 이득 조절된 워터마크 신호를 삽입하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 워터마크가 삽입된 오디오 데이터에서 워터마크(Watermark)를 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 검출 장치에, 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 제 1 기능; 상기 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를 이용하여 복조하는 제 2 기능; 및 상기 복조된 신호를 필터링하여, 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하는 제 4 기능을 더 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 오디오의 불법 복사를 막고 저작권을 보호하기 위한 방법중에 하나인 워터마킹 기법에 관한 것으로, 특히 웨이브렛 변환(WT)과 BPSK를 적용하여 워터마크의 실시간 삽입(embedding)을 가능하게 하고, 정합필터를 사용하여 디코더의 연산량을 크게 줄이고자 한다.
본 발명에서는 빠른 푸리에 변환(FFT)에 비해 상대적으로 연산량이 적은 웨이브렛 변환(WT)을 이용하여 오디오 데이터를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분할하는 분해 과정을 수행한 후, 워터마크를 삽입함으로써 연산량도 줄이고 비가청성을 유지하며 특정 고주파 및 저주파 영역에 삽입함으로써 비밀성을 유지할 수 있도록 하였다. 또한, 이진 위상 천이 키잉(BPSK)을 이용하여 대역확산기법(Spread Spectrum Technique)을 적용함으로써, 원하는 주파수 대역으로 워터마크 신호를 옮길 수 있을 뿐만 아니라 비밀성을 증가시키고, 정합필터(Matched Filter)를 사용하여 원 오디오 데이터가 없이도 워터마크 신호를 검출해 낼 수가 있도록 하였다.
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. 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 오디오 워터마크 삽입 장치를 살펴보기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오디오 워터마크(Watermark) 삽입 장치는, 워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키기 위한 워터마크 생성부(10)와, 원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 변환(DWT))하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 웨이브렛 변환(WT)에 의한 엔트로피를 계산하는 웨이브렛 변환부(30)와, 워터마크 생성부(10)에 의해 대역확산된 워터마크 신호를 소정의 주파수(cos wt)를 사용하여 주파수 천이(변조)시키고, 엔트로피를 이용하여 주파수 천이된 워터마크 신호의 이득을 조절하기 위한 혼합기(변조기)(20)와, 혼합기(20)에 의해 이득 조절된 워터마크 신호를 웨이브렛 변환부(30)에 의해 분리된 저주파 대역에 삽입하고, 저주파 대역의 워터마크 신호와 고주파 대역의 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT : Inverse Wavelet Transform)(바람직하게는 이산 웨이브렛 역변환(IDWT))하여 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 출력하는 역웨이브렛 변환부(40)를 포함한다.
여기서, 웨이브렛 변환부(30)는 원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 고주파 대역은 그대로 두고 저주파 대역만을 다시 저주파와 고주파 대역으로 분할하는 과정을 소정 회수(바람직하게는 3회) 반복하며(도 5 및 도 6 참조), 이 과정에서 생성되는 저주파와 고주파 영역중에 고주파 영역에 워터마크 신호를 삽입하도록 한다.
상기 워터마크 생성부(10)는 아이디(ID)를 생성기(도 3의 15)를 통해 고유한 아이디(ID)를 만들고, 오류 정정 과정을 거친 후, 이 값을 이용하여 워터마크 신호를 생성하며, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 확산시킨다.
도 3을 참조하여 워터마크 생성부(10)의 구성을 살펴보면, 워터마크 생성부(10)는, 고유 아이디(ID)를 생성하기 위한 아이디 생성기(15)와, 아이디 생성기(15)에 의해 생성된 고유 아이디(ID)의 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화(ECC)기(14)와, 오류정정 부호화기(14)에 의해 오류 정정된 아이디(ID)를 이용하여 워터마크 신호를 생성하기 위한 워터마크 생성기(13)와, 의사잡음(PN) 신호를 생성하기 위한 의사잡음(PN) 신호 생성기(11)와, 워터마크 생성기(13)에 의해 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호 생성기(11)에 의해 생성된 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키기 위한 혼합기(12)를 포함한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 워터마크 삽입 장치의 동작을 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 워터마크 삽입 방법은, 먼저 워터마크 생성부(10)를 통해 워터마크 신호를 생성하여(401) 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산(Spreading)시킨다(402).
이후, 혼합기(변조기)(20)에서는 대역확산된 워터마크 신호를 소정의주파수(cos wt)를 사용하여 주파수 천이(변조)시킨다(403).
한편, 웨이브렛 변환부(30)에서는 원 오디오 신호(Audio Signal)를 웨이브렛 변환(WT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 변환(DWT))하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 웨이브렛 변환(WT)에 의한 엔트로피(Entropy)를 계산한다(404).
그러면, 혼합기(20)에서는 엔트로피(Entropy)를 이용하여 주파수 천이된 워터마크 신호의 이득(Gain)을 조절(Control)한다(405).
이어서, 역웨이브렛 변환부(40)에서는 혼합기(20)에 의해 이득 조절된 워터마크 신호를 웨이브렛 변환부(30)에 의해 분리된 특정 주파수 대역(바람직하게는 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 고주파 대역은 그대로 두고 저주파 대역만을 다시 저주파와 고주파 대역으로 분할하는 과정을 3회 반복하며, 이 과정에서 생성되는 저주파와 고주파 영역중에 고주파 영역)(도 6의 레벨3의 미세값(Detail))의 웨이브렛 계수(Wavelet Coefficient)에 삽입하여(406), 워터마크가 삽입된 신호를 역웨이브렛(IWT) 변환(바람직하게는 이산 웨이브렛 역변환(IDWT))하여 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 출력한다(407).
워터마크 데이터를 PN 신호와 주파수를 이용하여 BPSK를 실시하는데, 여기서 이진 데이터(Binary Data)는 BPSK에서 서로 다른 위상을 가진 두 개의 신호로 나타낼 수 있다. 일반적으로, 이들 두 위상은 0과 π이며, 이를 수학식으로 표현하면, (수학식 1)과 같다.
도 5 는 오디오 데이터를 웨이브렛 변환한 신호에 워터마크를 삽입하는 과정을 주파수 대역상에서 나타낸 것이다. 이때, 도 6 은 오디오 데이터를 웨이브렛 변환하는 과정을 설명한 것으로서, 일단 오디오 데이터를 저주파 대역과 고주파 대역으로 분할하고, 여기서 고주파 대역은 그대로 두고 저주파 대역만을 다시 저주파와 고주파 대역으로 분할한다. 이 과정을 3번 정도한 후에 생성되는 저주파와 고주파 영역중에 고주파 영역에 워터마크 신호를 삽입한다. 도 6에서 A는 근사값(Approximation), D는 미세값(Detail)을 의미하는 것으로 일반적으로 저주파 대역을 A로 고주파 대역을 D로 표기한다. 이를 수학식으로 표현하면, (수학식 2)와 같다.
상기 (수학식 2)에서, a는 신축 인자, b는 이동 인자이다.
이제, 상기한 바와 같이 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 검출하는 장치 및 방법을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 워터마크(Watermark) 검출 장치는, 워터마크가 삽입된 오디오 신호(검출대상이 되는 오디오 신호)를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 신호의 웨이브렛 계수(Wavelet Coefficient)를 추출하는 역웨이브렛 변환부(50)와, 역웨이브렛 변환부(50)에 의해 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수(w)를 이용하여 복조(Demodulation)하기 위한 혼합기(복조기)(60)와, 혼합기(60)에 의해 복조된 신호를 필터링하기 위한 정합필터(70)와, 정합필터(70)에 의해 필터링된 신호의 임계치(Threshold)를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하기 위한 워터마크 검출부(80)를 포함한다. 또한, 워터마크 검출부(80)에 의해 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하기 위한 비트에러율(BER) 추정부(90)를 더 포함한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 워터마크 검출 장치의 동작을 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 워터마크(Watermark) 검출 방법은, 오디오 신호에 워터마크가 삽입되어 있는지의 여부를 판별하고 검출하기 위해서 가장 먼저 오디오 신호를 역웨이브렛을 통해서 오디오 신호를 변환한 후, 주파수 w로 복조한 다음 정합필터(70)를 사용하여 필터링한 후 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하여 최종적으로 비트에러율(BER)을 구한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 먼저 워터마크가 삽입된 오디오 신호(검출 대상이 되는 오디오 신호)가 입력되면(801), 검출 대상이 되는 오디오 신호를 역웨이브렛 변환부(50)를 통해 역웨이브렛 변환(IWT)하여(802), 혼합기(복조기)(60)에서 워터마크가 삽입되어 있는 신호의 웨이브렛 계수를 복조한다(803).
이후, 정합필터(70)에서 혼합기(60)에 의해 복조(Demodulation)된 신호를 정합필터(Matched Filtering)링한다(804).
다음으로, 워터마크 검출부(80)에서 정합필터(70)에 의해 필터링된 신호의 임계치(Threshold)를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별한다(805).
마지막으로, 비트에러율(BER) 추정부(90)에서 워터마크 검출부(80)에 의해 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산한다(806).
이상의 과정을 통해서 디지털 오디오 데이터에 워터마크를 삽입하여 저작권을 보호한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 최근 디지털 오디오 데이터의 무분별한 복사 및 유통을 제한하기 위하여 웨이브렛 변환을 이용하여 계산량을 대폭 줄여서, 워터마크의 실시간 삽입을 가능하게 하고, 중요한 특정 대역에 워터마크를 삽입함으로써 여러 가지 해킹에 대한 보안성을 향상시킬 뿐만 아니라, BPSK 기법과 정합필터를 사용하여 원 오디오 데이터가 없어도 워터마크 신호를 추출할 수 있어 검출시에 필요한 계산량을 줄이고 사용자의 이용에 간편함과 편리를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Claims (16)
- 오디오 워터마크(Watermark) 삽입 장치에 있어서,워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키기 위한 워터마크 생성수단;원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 변환(DWT))하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 웨이브렛 변환(WT)에 의한 엔트로피를 계산하는 웨이브렛 변환수단;상기 워터마크 생성수단에 의해 대역확산된 워터마크 신호를 소정의 주파수를 사용하여 주파수 천이(변조)시키고, 상기 엔트로피를 이용하여 주파수 천이된 워터마크 신호의 이득을 조절하기 위한 이득조절수단; 및상기 이득조절수단에 의해 이득 조절된 워터마크 신호를 상기 웨이브렛 변환수단에 의해 분리된 저주파 대역의 웨이브렛 계수에 삽입하고, 저주파 대역의 워터마크 신호와 고주파 대역의 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 역변환)하여 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 출력하는 역웨이브렛 변환수단을 포함하는 오디오 워터마크 삽입 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 웨이브렛 변환수단은,원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 고주파 대역은 그대로 두고 저주파 대역만을 다시 저주파와 고주파 대역으로 분할하는 과정을 소정 회수(바람직하게는 3회) 반복하며, 이 과정에서 생성되는 저주파와 고주파 영역중에 고주파 영역에 워터마크 신호를 삽입하도록 하는 오디오 워터마크 삽입 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 워터마크 생성수단은,고유 아이디(ID)를 생성하기 위한 아이디 생성기;상기 아이디 생성기에 의해 생성된 고유 아이디(ID)의 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화(ECC)기;상기 오류정정 부호화(ECC)기에 의해 오류 정정된 아이디(ID)를 이용하여 워터마크 신호를 생성하기 위한 워터마크 생성기;의사잡음(PN) 신호를 생성하기 위한 의사잡음(PN) 신호 생성기; 및상기 워터마크 생성기에 의해 생성된 워터마크 신호를 상기 의사잡음(PN) 신호 생성기에 의해 생성된 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키기 위한 혼합기를 포함하는 오디오 워터마크 삽입 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 워터마크 생성수단은,아이디(ID)를 생성기를 통해 고유한 아이디(ID)를 만들고, 오류 정정 과정을 거친 후, 이 값을 이용하여 워터마크 신호를 생성하며, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 확산시키는 것을 특징으로 하는 오디오 워터마크 삽입 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 이득조절수단은,이진 위상 천이 키잉(BPSK)을 이용하여 대역확산기법(Spread Spectrum Technique)을 적용함으로써, 원하는 주파수 대역으로 워터마크 신호를 옮기는 것을 특징으로 하는 오디오 워터마크 삽입 장치.
- 오디오 워터마크(Watermark) 검출 장치에 있어서,워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 역웨이브렛 변환수단;상기 역웨이브렛 변환수단에 의해 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를이용하여 복조하기 위한 복조수단;상기 복조수단에 의해 복조된 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및상기 필터링 수단에 의해 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하기 위한 워터마크 검출수단을 포함하는 오디오 워터마크 검출장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 워터마크 검출수단에 의해 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하기 위한 비트에러율 추정수단을 더 포함하는 오디오 워터마크 검출장치.
- 오디오 데이터에 워터마크(Watermark)를 삽입하는 방법에 있어서,워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키는 제 1 단계;대역확산된 워터마크 신호를 오디오 신호와 비교하여 이득을 조절하는 제 2 단계; 및상기 오디오 신호를 웨이브렛 변환하여 여러 단계로 나눈 다음 소정 주파수대에 이득 조절된 워터마크 신호를 삽입하는 제 3 단계를 포함하는 오디오 워터마크 삽입 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 단계는,원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 변환(DWT))하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 웨이브렛 변환(WT)에 의한 엔트로피를 계산하는 제 4 단계; 및대역확산된 워터마크 신호를 소정의 주파수를 사용하여 주파수 천이(변조)시키고, 상기 엔트로피를 이용하여 주파수 천이된 워터마크 신호의 이득을 조절하는 제 5 단계를 포함하는 오디오 워터마크 삽입 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 3 단계는,이득 조절된 워터마크 신호를 상기 제 2 단계에서 분리된 저주파 대역의 웨이브렛 계수에 삽입하고, 저주파 대역의 워터마크 신호와 고주파 대역의 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)(바람직하게는 이산 웨이브렛 역변환)하여 워터마크가 삽입된 오디오 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 오디오 워터마크 삽입 방법.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 웨이브렛 변환 과정은,원 오디오 신호를 웨이브렛 변환(WT)하여 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 고주파 대역은 그대로 두고 저주파 대역만을 다시 저주파와 고주파 대역으로 분할하는 과정을 소정 회수(바람직하게는 3회) 반복하며, 이 과정에서 생성되는 저주파와 고주파 영역중에 고주파 영역에 워터마크 신호를 삽입하도록 하는 오디오 워터마크 삽입 방법.
- 워터마크가 삽입된 오디오 데이터에서 워터마크(Watermark)를 검출하는 방법에 있어서,워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 제 1 단계;상기 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를 이용하여 복조하는 제 2 단계;상기 복조된 신호를 필터링하여, 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하는 제 3 단계를 포함하는 오디오 워터마크 검출 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하는 제 4 단계를 더 포함하는 오디오 워터마크 검출 방법.
- 오디오 데이터에 워터마크(Watermark)를 삽입하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 삽입 장치에,워터마크 신호를 생성하고, 생성된 워터마크 신호를 의사잡음(PN) 신호를 이용하여 대역확산시키는 제 1 기능;대역확산된 워터마크 신호를 오디오 신호와 비교하여 이득을 조절하는 제 2 기능; 및상기 오디오 신호를 웨이브렛 변환하여 여러 단계로 나눈 다음 소정 주파수대에 이득 조절된 워터마크 신호를 삽입하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 워터마크가 삽입된 오디오 데이터에서 워터마크(Watermark)를 검출하기 위하여, 프로세서를 구비한 워터마크 검출 장치에,워터마크가 삽입된 오디오 신호를 역웨이브렛 변환(IWT)하여, 워터마크가 삽입되어 있는 패킷의 웨이브렛 계수를 추출하는 제 1 기능;상기 추출된 웨이브렛 계수를 소정의 주파수를 이용하여 복조하는 제 2 기능;상기 복조된 신호를 필터링하여, 필터링된 신호의 임계치를 결정하여 소정의 임계치 이상의 신호를 워터마크 신호로 판별하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 제 15 항에 있어서,상기 검출된 워터마크 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 계산하는 제 4 기능을 더 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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