KR20040095323A - 멀티미디어 신호들의 시간 도메인 워터마킹 - Google Patents

Abstract

워터마크 신호를 생성하고, 멀티미디어 신호 내에 그 워터마크 신호를 삽입하고, 그 다음 그 워터마크 신호를 검출하는 방법이 기술된다. 상기 워터마크는 값들의 2개 시퀀스들의 합이며, 값들의 제2 시퀀스는 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이다.

Description

멀티미디어 신호들의 시간 도메인 워터마킹{Time domain watermarking of multimedia signals}

멀티미디어 신호들의 워터마킹은 멀티미디어 신호에 따른 추가 데이터의 전송용 기법이다. 예를 들면, 워터마킹 기법들은 오디오 신호들에 저작권 및 카피 제어 정보를 삽입하는데 사용될 수 있다.

워터마킹 스킴(scheme)의 주요 요구 조건은, 신호로부터 워터마크를 제거하기 위한 공격들에 대해 견고하면서(예를 들면, 워터마크 제거는 신호를 손상시키게 된다), 눈에 띄지 않아야 하는 것이다(즉, 오디오 신호의 경우에, 들리지 않는). 통상적으로 워터마크의 견고성이 워터마크가 삽입되는 신호의 품질에 대하여 교환됨(trade off)을 알 수 있다. 예를 들면, 워터마크가 오디오 신호에 강하게 삽입된 경우(그에 따라, 제거가 어려운 경우), 오디오 신호의 품질은 저하될 것 같다.

이점 및 단점을 각각 가지는 다양한 타입들의 오디오 워터마킹 스킴들이 제안되어 왔다. 예를 들면, 오디오 워터마킹 스킴의 한 타입은 오디오 신호에 소망의 데이터(예를 들면, 저작권 정보)를 삽입하는 시간 상관 기법(temporalcorrelation techniques)들을 사용하는 것이다. 이러한 기법은 효과적인 에코-히딩(echo-hiding) 알고리즘이며, 에코의 세기는 2차 방정식을 풀음으로써 결정된다. 그 2차 방정식은 2개 위치들에서의 자동-상관 값들에 의해 생성된다: 한 지연 위치는 τ와 같고, 한 지연 위치는 0과 같다. 이러한 스킴에서, 오디오 신호의 에코들이 원(original) 오디오 신호에 부가되는 경우, 그 결과 신호는 사실상 원 오디오 신호의 진폭 및 위상 변조된 형태(version)이다. 검출기에서, 워터마크는 2개 지연 위치들에서의 자동 상관 함수의 비를 결정함으로써 추출된다.

이러한 상관 기법은 많은 단점들이 있다. 예를 들면, 2차 방정식이 실수근들을 가지는 워터마크를 삽입하는 것만 가능하고, 따라서 이것은 소정 오디오 품질의 견고성(공격들을 견디는 워터마크의 능력)을 저하시키게 된다. 또한, 상관 알고리즘의 성능은 지연 τ의 값과 원 신호의 특성들에 달려있다. 이것은 상당한 단점이 된다.

또한, DFT(이산 푸리에 변환) 계수들의 진폭 변조에 기초한 워터마킹 스킴들이 공지되어 있다. 이러한 스킴들이 엔코더 및 디코더 양자에서 DFT 계산을 요구하여, 이러한 DFT 스킴들을 실행하는 생성된 하드웨어는 비교적 복잡한 경향이 있으며, 따라서 그 스킴은 실행 속도가 느리고 고가인 경향이 있다. 또한, 워터마크들은 성긴(sparse) 주파수 특성들을 가지는 오디오 세그먼트들에 만족스럽게 삽입될 수 없으며, 따라서 DFT 스킴은 특정 타입의 뮤직에 대하여 원활히 동작하지 않는다.

WO 00/00969는 멀티미디어 호스트 또는 커버 신호에 보조 신호들(예를 들면,저작권 정보)을 삽입 또는 엔코딩하는 또다른 기법을 기술한다. 커버 신호의 복사, 또는 특정 도메인(시간, 주파수 또는 공간)에서의 커버 신호 부분은, 스테고 키(stego key)에 따라 생성되며, 그것은 커버 신호의 파라메터들에 관한 수정 값들을 상술한다. 복사 신호는 삽입되는 정보에 대응하는 보조 신호에 의해 수정되며, 스테고 신호를 형성하도록 그 커버 신호에 다시 삽입된다.

디코더에서, 원 보조 데이터를 추출하기 위하여, 스테고 신호의 복사는 원 커버 신호의 복사와 같은 수단으로 생성되고, 동일 스테고 키 사용을 요구한다. 그 결과 생성된 복사는 보조 신호를 추출하도록 수신된 스테고 신호와 상관된다. 따라서, 보조 신호의 추출은 비교적 복잡하고, 엔코더(또는 삽입기) 및 디코더(또는 검출기) 양자에 스테고 키를 요구한다. 추가로, 폭력 서치(brute search)는 검출기에서 보조 신호에 동기화시키도록 요구된다.

또한, 페이로드 추출의 성능은 보조 신호가 얼마나 잘 추정될 수 있는 지에 달려있다. 보조 신호에서 페이로드 비트들의 높은 기대치 에러율을 가지는 시스템에서, 이를 달성하기는 매우 어렵다. 솔루션들은 매우 복잡한 에러 보정 방법들을 유도할 수 있고, 또한 정보 용량을 상당히 제한한다.

본 발명은 오디오, 비디오 또는 데이터 신호들과 같은 멀티미디어 신호들의 정보를 엔코딩 및 디코딩하는 장치 및 방법들에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 워터마크 삽입 장치를 도시하는 도면.

도 2는 한 바람직한 실시예에 사용되는 신호 부분 추출 필터 H를 도시하는 도면.

도 3의 a 및 b는 도 2에 사용되는 필터 H의 주파수에 관한 함수로서 전형적인 진폭 및 위상 응답들을 각각 도시하는 도면.

도 4는 페이로드 삽입 및 워터마크 조절 단계를 도시하는 도면.

도 5는 각 단계에 연관된 신호들의 챠트들을 포함하는 도 4의 워터마크 조절 장치 H_c의 상세를 도시하는 도면.

도 6의 a 및 b는 각각의 2승 여현 함수 및 쌍-위상 함수의 형태에서 2개의 바람직한 또다른 윈도 정형 함수들 s(n)을 도시하는 도면.

도 7의 a 및 b는 2승 여현 및 쌍-위상 정형 윈도 함수로 조절되는 워터마크 시퀀스에 대한 각각의 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 워터마크 검출기를 도시하는 도면.

도 9는 2승 여현 정형 윈도 함수와 관련하여 사용하기 위한 도 8의 화이트닝(whitening) 필터 H_w를 개략적으로 도시하는 도면.

도 10은 쌍-위상 윈도 정형 함수와 관련하여 사용하기 위한 도 8의 화이트닝 필터 H_w를 개략적으로 도시하는 도면.

도 11은 도 8에 도시되는 워터마크 검출기의 상관기로부터의 상관 함수 출력의 통상적인 형태를 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 종래의 문제점들 중 적어도 하나를 실질적으로 처리하는 워터마킹 스킴을 제공하는 것이다.

제1 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 삽입하는 워터마크 신호를 생성하는 방법을 제공하며, 그 방법은: (a) 값들의 2개 시퀀스들을 생성하는 단계를 포함하며, 제2 시퀀스는 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이고; (b) 제2 시퀀스의 대응 위치들의 각각의 값들에 제1 시퀀스의 값들을 부가함으로써 워터마크 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 제1 및 제2 시퀀스들의 각각의 값은 장방형 파형 신호들을 형성하도록 바람직한 폭의 펄스 T_s로 표시된다.

바람직하게는, 단계 (a)에서 윈도(window) 정형 함수는 장방형 신호들 각각을 각각의 평탄하게(smoothly) 변화하는 신호들로 변환시키도록 적용되며, 그 결과 생성된 평탄하게 변화하는 신호들은 워터마크 신호를 형성하도록 단계 (b)에 부가된다.

바람직하게는, 값들의 상기 시퀀스들 각각은 2개의 평탄하게 변화하는 신호들을 생성하도록 적어도 T_s의 폭을 가지는 윈도 정형 함수로 콘볼루션되며, 이 평탄하게 변화하는 신호들은 워터마크 신호를 형성하도록 단계 (b)에 함께 부가된다.

바람직하게는, 상기 윈도 정형 함수는 대역 제한 주파수 동작 및 평탄한 시간 동작(temporal behavior)을 가진다.

바람직하게는, 상기 윈도 정형 함수는 대칭 또는 비대칭 시간 동작을 가진다.

바람직하게는, 상기 윈도 정형 함수는 2승 여현(raised cosine) 함수 및 쌍-위상 함수 중 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게는, 워터마크 신호는 T_r의 상대 지연에 2개의 평탄하게 변화하는신호들의 부가에 의해 생성되며, T_r<T_s이다.

바람직하게는, T_r은 제1의 평탄하게 변화하는 신호의 최대 진폭 포인트들이 제2의 평탄하게 변화하는 신호의 부호 변환점들(zero-crossings)과 일치하도록 그리고 그 반대도 마찬가지가 되도록 선택된다.

바람직하게는, 상기 워터마크 신호는 값들의 상기 2개 시퀀스들의 결합에서 엔코딩되는 페이로드를 가진다.

또다른 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 삽입하는 워터마크 신호를 생성하도록 구성된 장치를 제공하며, 그 장치는: (a) 값들의 제2 시퀀스를 생성하기 위해 값들의 제1 시퀀스를 사용하도록 구성되는 시퀀스 생성기를 포함하며, 제2 시퀀스는 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이고; (b) 제2 시퀀스의 대응 위치들에서 각 값들에 제1 시퀀스의 값들을 부가함으로써 워터마크 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 장치는 평탄하게 변화하는 신호에 값들의 각 시퀀스를 변환하도록 구성되는 신호 조절기를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 장치는 값들의 일차적 시퀀스를 순환 자리 이동시킴으로써 값들의 상기 제1 시퀀스를 생성하도록 구성된다.

또다른 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 워터마크를 삽입하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: (a) 값들의 2개 시퀀스들의 합과 동일한 워터마크 신호를 생성하는 단계를 포함하며, 제2 시퀀스는 값들의 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된형태이고; (b) 워터마크 신호와 멀티미디어 신호의 곱으로서 호스트 변경 멀티미디어 신호를 생성하는 단계; (c) 멀티미디어 신호에 상기 호스트 변경 멀티미디어 신호의 스케일링된 형태를 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 호스트 변경 신호의 상기 스케일링된 형태는 미리 결정된 비용-함수에 의한 계수 인자(scaling factor)를 제어함으로써 생성된다.

바람직하게는, 상기 비용 함수는 다수의 계수 인자들을 포함하며, 각각의 계수 인자는 멀티미디어 신호에서 다수의 주파수 대역들 중 하나 이상에 대하여 개별적으로 정의된다.

바람직하게는, 상기 주파수 대역들은 인간 청각 및/또는 영상 시스템의 모델에 따라 결정된다.

바람직하게는, 단계 (b)에서, 상기 호스트 변경 멀티미디어 신호는 멀티미디어 신호의 추출 부분과 상기 워터마크 신호를 곱함으로써 생성된다.

바람직하게는, 멀티 미디어 신호의 추출 부분은 주파수, 공간 및 시간 중 적어도 하나에 관하여 멀티미디어 신호의 적어도 일부를 필터링함으로써 얻어진다.

상기 방법은: (d) 값들의 제3 및 제4 시퀀스들의 합과 동일한 제2 워터마크 신호를 생성하는 단계를 포함하며, 제4 시퀀스는 값들의 제3 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이고; (e) 멀티미디어 신호의 제2 부분을 추출하는 단계를 포함하며, 상기 제2 부분은 그것이 상기 제1 부분을 오버랩핑하지 않도록 필터링되고; (f) 워터마킹된 멀티미디어 신호에 멀티미디어 신호의 제2 추출 부분과 제2 워터마크 신호의 곱을 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.

또다른 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 워터마크 신호를 삽입하도록 구성되는 장치를 제공하며, 상기 장치는: (a) 값들의 2개 시퀀스들의 합과 동일한 신호를 생성하도록 구성된 워터마크 발생기를 포함하며, 제2 시퀀스는 값들의 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이고; (b) 멀티미디어 신호에 워터마크 신호와 멀티미디어 신호의 곱을 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하도록 구성된 출력 신호 생성기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 장치는 멀티미디어 신호의 제1 부분을 추출하도록 구성된 신호 추출기를 더 포함한다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 워터마크를 포함한 멀티미디어 신호를 제공하며, 원 멀티미디어 신호는 워터마크에 의한 원 신호의 시간 엔벨로프(temporal envelope)를 변경함으로써 워터마킹되며, 상기 워터마크는 값들의 제1 및 제2 시퀀스들의 합을 포함하고, 제2 시퀀스는 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태이다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 삽입되는 워터마크 신호를 검출하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: (a)호스트 멀티미디어 신호의 시간 엔벨로프를 변경하는 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마킹되는 멀티미디어 신호를 수신하는 단계와; (b) 상기 수신된 신호로부터 워터마크의 추정을 추출하는 단계와; (c) 상기 수신된 신호가 워터마킹되는 지를 결정하도록 참조 형태의 워터마크와 상기 워터마크의 추정을 상관시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 워터마크 신호는 페이로드를 가지며, 상기 방법은 워터마크의 페이로드를 결정하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 멀티미디어 신호 내에 워터마크 신호가 삽입되는 지 여부를 검출하도록 구성된 워터마크 검출기를 제공하며, 상기 워터마크 검출기는: (a) 호스트 멀티미디어 신호의 시간 엔벨로프를 변경하는 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마킹될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하도록 구성된 수신기; (b) 수신된 신호로부터 워터마크의 추정을 추출하도록 구성된 추출기와; (c) 상기 수신된 신호가 워터마킹되었는지를 결정하도록 참조 형태의 워터마크와 워터마크의 추정을 상관시키도록 구성된 상관기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 장치는, 페이로드가 상기 워터마크 내에 있는 지를 결정하고, 상기 페이로드의 값을 결정하도록 구성된 페이로드 검출기를 포함한다.

본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 동일 실시예들이 어떤 효과를 가져오는 지를 보여 주기 위하여 첨부 개략 도면들에 일례로서 참조된다.

도 1은 본 발명에 관한 바람직한 실시예에 따라서 호스트 신호 x에 멀티-비트 페이로드 워터마크 w_c를 삽입하기 위해 디지털 신호 처리를 실행하도록 요구되는 장치의 블록도를 도시하고 있다.

호스트 신호 x는 상기 장치의 입력(12)에 제공된다. 호스트 신호 x는 가산기(22)를 통해 출력(14) 방향으로 통과된다. 그러나, 호스트 신호 x(입력(8))의복사는 워터마크 정보를 전송하기 위하여 곱셈기(18) 방향으로 분할된다.

워터마크 신호 w_c는 페이로드 삽입기 및 워터마크 조절 장치(6)로부터 얻어지고, 워터마크 랜덤 시퀀스 w_s(입력(4))로부터 유도되며, 그것은 페이로드 삽입기 및 워터마크 조절 장치에 입력된다. 곱셈기(18)는 워터마크 신호 w_c및 복사 오디오 신호 x의 곱을 계산하는데 이용된다. 그 결과 생성된 곱, w_cx는 이득 제어기(24)를 경유하여 가산기(22)에 통과된다. 이득 제어기(24)는 이득 계수 α에 의해 신호를 증폭 또는 감소하는데 사용된다.

이득 계수 α는 워터마크의 견고성 및 가청도 사이에서 트레이드오프를 제어한다. 그것은 시간, 주파수 및 공간 중 적어도 하나에서 일정하거나, 또는 변화 할 수 있다. 도 1의 장치는, α가 변화하는 경우, 호스트 신호 x의 특성들에 기초하여 신호 분석 유닛(26)을 통해 자동 조절될 수 있음을 도시하고 있다. 바람직하게는, 이득 α는, 인간 청각 시스템(human auditory system;HAS)의 사이코어쿠어스틱(Psychoacoustics) 모델과 같은 적절하게 선택된 지각력 비용-함수에 따라, 신호 품질에 관한 영향을 최소화하도록 자동 조절된다. 이러한 모델은, 예를 들면 이. 즈위커의 논문, "오디오 엔지니어링 및 사이코어쿠어스틱스: 최종 수신기에 매칭하는 신호, 인간 청각 시스템(Audio Engineering Psychoacoustics: Matching signals to the final receiver, the Human Auditory System)", 1991년 3월, pp. Vol. 115-126, Vol. 39, 오디오 엔지니어링 사회의 저널에 기술된다.

이하에서, 오디오 워터마크는 본 발명의 상기 실시예를 기술하기 위한 일례로서만 사용된다.

그 결과 생성된 워터마크 오디오 신호 y는 w_c와 x의 곱의 적절한 스케일링 형태를 호스트 신호에 부가함으로써 삽입 장치(10)의 출력(14)에서 얻어진다.

바람직하게는, 워터마크 w_c는, x에 곱해질 때 그것이 x의 짧은 시간 엔벨로프를 주기적으로 변경하도록 선택된다.

도 2는 도 1의 곱셈기(18)에의 입력(8)은 필터링 유닛(15)의 필터 H를 이용하여 호스트 신호 x의 복사를 필터링함으로써 얻어지는 한 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 필터 출력이 상기 바람직한 실시예에 따라 x_b로 표시되는 경우, 워터마킹된 신호는 x_b와 워터마크 w_c의 곱의 적절한 스케일링 형태를 호스트 신호 x에 부가함으로써 생성된다.

는이도록 정의하고, y_b는이도록 정의하며, 워터마킹된 신호 y는 이하와 같이 될 수 있고,

워터마크 신호 y의 엔벨로프 변조된 부분 y_b는 다음과 같이 된다.

바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 H는 그것의 보다 낮은 차단 주파수 f_L와 상부 차단 주파수 f_H에 의해 특징지어지는 선형 위상 대역 통과 필터이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 H는 통과 대역(BW)내의 주파수 f에 관하여 선형 위상 응답을 가진다. 따라서, H가 대역 통과 필터인 경우에, x_b와는 호스트 신호의 각각의 대역내 및 대역밖 구성 소자들이다. 최적의 성능을 위하여, 신호들 x_b와는 위상 내에 있는 것이 바람직하다. 이것은 필터 H에 의해 생성되는 위상 왜곡을 적절하게 보상함으로써 이루어진다.

도 4에서, 페이로드 삽입기의 상세 및 워터마크 조절 유닛(6)이 도시된다. 이 유닛에서, 워터마크 시드 신호 w_s는 멀티-비트 워터마크 신호 w_c로 변환된다.

우선, 유한 길이, 바람직하게는 제로 평균(zero mean) 및 균일 분포 랜덤 시퀀스 w_s는 초기 시드 S를 갖는 랜덤 번호 생성기를 사용하여 생성된다. 이후 알게 되듯이, 워터마크 신호의 카피가 비교 목적으로 검출기에서 생성되도록, 상기 초기 시드 S는 삽입기와 검출기 모두에 공지되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 길이 L_w의 시퀀스를 초래한다.

시퀀스 w_s는 랜덤 시퀀스들 w_{d 1}, w_{d 2}를 각각 얻기 위해 순환 자리 이동 유닛(30)을 사용하여 양 d₁, d₂만큼 순환 자리 이동된다. 상기 2개의 시퀀스(w_{d 1}, w_{d 2})는 실제 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스임을 알 수 있게 되며, 그 제2 시퀀스는 제1 시퀀스에 관하여 순화 자리 이동된다. 각각의 시퀀스 w_di(i=1, 2)는 계속해서 곱셈 유닛(40)에서 각각의 부호 비트 r_i에 곱해지며, r_i=+1 또는 -1이고, r₁및 r₂의 각각의 값은 상수를 유지하고, 워터마크의 페이로드가 변화되는 경우에만 변화한다. 그런 다음, 각각의 시퀀스는 도 4에 도시된 워터마크 조절 회로(20)에 의해 주기적으로 느리게 변화하는 L_wT_s의 협폭 신호 w_i로 변화된다. 최종적으로, 느리게 변화하는 협폭 신호 w₁, w₂는 멀티-비트 페이로드 워터마크 신호 w를 제공하기 위해 상대 지연 T_r(T_r<T_s)와 함께 부가된다. 이것은 지연 유닛(45)을 사용하여 양 T_r만큼 신호 w₂를 우선 지연하고, 다음 가산 유닛(50)을 이용하여 그것에 w₁을 가산함으로써 이루어진다.

도 5는 페이로드 삽입기 및 워터마크 조절 장치(6)에 사용되는 워터마크 조절 장치(20)를 보다 상세히 도시하고 있다. 워터마크 랜덤 시퀀스 w_s는 조절 장치(20)에 입력된다.

편의를 위해서, 시퀀스들 w_di중 오직 하나에 관한 변경이 도 5에 도시되고 있지만, 시퀀스 각각이 동일 방법으로 변경된다는 것을 이해하게 되며, 그 결과는 워터마크 신호 w_c를 얻도록 부가된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 워터마크 신호 시퀀스 w_di[k](i=1, 2)는샘플 반복기(180)에 적용된다. 챠트(181)는 +1과 -1 사이의 랜덤 번호들의 값들의 시퀀스로서 가능한 시퀀스들 w_di중 하나를 기술하며, 그 시퀀스의 길이는 L_w이다. 샘플 반복기는, 장방형 형태의 펄스 트레인 신호를 생성하도록 워터마크 랜덤 시퀀스 T_s횟수 내에서 각각의 값을 반복한다. T_s는 워터마크 부호 주기로 언급되고, 오디오 신호에서 워터마크 부호의 스팸을 나타낸다. 챠트(183)는 그것이 샘플 반복기(180)를 통과하는 경우 챠트(181)에 기술되는 신호의 결과들을 도시하고 있다.

2승 여현 윈도와 같은 윈도 정형 함수 s[n]을 적용하여, w_{d 1}및 w_{d 2}로부터 유도되는 장방형 펄스 신호들을 느리게 변화하는 신호들 w₁[n], w₂[n] 각각으로 변화시킨다.

챠트(184)는 주기가 T_s인 통상적인 2승 여현 윈도 정형 함수를 도시하고 있다.

생성된 신호들 w₁[n], w₂[n]는 멀티-비트 페이로드 워터마크 신호 w_c[n]를 제공하도록 상대 지연 T_r(T_r<T_s)과 함께 가산된다.

즉,

T_r의 값은, w₁의 부호 변환점이 w₂의 최대 진폭 포인들 및 그 반대 포인트들과 일치하도록 선택된다. 따라서, 2승 여현 윈도 정형 함수 T_r=T_s/2 및 쌍-위상 윈도 정형 함수 T_r=T_s/4에 대해서도 마찬가지다. 다른 윈도 정형 함수에 대해서, T_r의 다른 값들이 가능하다.

이하의 기술에 의해 이해할 수 있듯이, 워터마킹된 신호 전송을 검출하는 동안에 w_c[n]은 pL에 의해 분리되는 2개의 상관 피크들을 생성한다(도 11에 도시된 바와 같이). pL의 값은 페이로드의 일부이고, 다음과 같이 정의된다.

pL에 부가하여, 엑스트라 정보는 삽입된 워터마크들의 상대 부호들을 변화시킴으로써 엔코딩될 수 있다.

검출기에서, 상기는 상관 피크들 사이에서 상대 부호 r_sign으로 보여진다. r_sign이 4개의 가능한 값들을 취할 수 있다는 것을 알 수 있고, 다음과 같이 정의될 수 있다:

여기서, ρ₁=sign(cL₁), ρ₂=sign(cL₂)는 도 4의 부호 비트들 r₁(입력(80)) 및 r₂(입력(90)) 및 의 각각의 추정치들이고, cL₁, cL₂는 각각의 w_{d 1}, w_{d 2}에 대응하는 상관 피크의 값들이다. 전체 워터마크 페이로드 pL_w는 r_sign, pL의 콤비네이션으로 주어진다:

길이 Lw의 워터마크 시퀀스에 의해 전송될 수 있는, 다수 비트들에서 최대 정보(I_max)는 다음과 같이 주어진다:

이러한 구성에서, 페이로드는 삽입기와 검출기 사이에서 상대 오프셋에 면제되고, 또한 가능한 시간 스케일 변경들에도 면제된다. 윈도 정형 함수는 현재 원터마킹 스킴의 견고성 및 가청도 동작을 제어하는 주요 파라미터들 중 하나로서 식별되어 왔다. 도 6의 a 및 b에 도시되는 바와 같이, 가능한 윈도 정형 함수들 중 2개 일례들, 2승 여현 함수와 쌍-위상 함수는 본원에서 기술된다.

쿼시 DC-프리 워터마크 신호를 얻도록 2승 여현 윈도 함수 대신에 쌍-위상 윈도 함수를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 도 7의 a 및 b에 기술되며, 그것은 2승 여현 및 쌍-위상 윈도 정형 함수를 이용하여 조절되는 워터마크 시퀀스(이 경우에 w_di[k]={1,1,-1,1,-1,-1의 시퀀스}에 대응하는 주파수 스펙트럼을 도시한다. 전술된 바와 같이, 2승 여현 조절 워터마크 시퀀스의 주파수 스펙트럼은 주파수 f=0에서 최대이고, 쌍-위상 정형 워터마크 시퀀스의 주파수 스텍트럼은 f=0에서 최소이다(즉, 매우 작은 DC 성분을 가진다).

유용한 정보는 워터마크의 넌-DC 성분에만 포함된다. 따라서, 동일 가산 워터마크 에너지에 대하여, 쌍-위상 윈도로 조절되는 워터마크는 2승 여현 윈도에 의해 조절되는 것보다 더 많은 유용한 정보를 전송하게 된다. 결국, 쌍-위상 윈도는 동일 견고성에 대하여 우수한 가청 품질을 제공하거나, 또는 반대로 동일 가청도 품질에 대하여 보다 나은 견고성을 허용한다.

이러한 쌍-위상 함수는 또한 다른 워터마킹 스킴들에 대하여 윈도 정형 함수로서 사용될 수 있다. 다시 말하면, 쌍-위상 함수는 또다른 신호에 통합되는 신호들(예를 들면, 워터마크)의 DC 성분을 감소시키도록 적용될 수 있다.

도 8은 워터마크 검출기(200, 300, 400)의 블록도이다. 검출기는 3개 주요 단계들로 구성된다: (a) 워터마크 부호 추출 단계(200), (b) 버퍼링 및 보간 단계(300), (c) 상관 및 결정 단계(400).

부호 추출 단계(200)에서, 수신된 워터마킹된 신호 y'[n]은 워터마킹된 시퀀스의 다수(N_b) 추정들을 생성하도록 처리되며, 그것은 신호 w_e[m]으로 멀티플렉싱된다. 워터마크 검출기가 호스트 신호에 삽입된 워터마크 시퀀스에 동기화할 수 있도록, 워터마크 시퀀스의 상기 추정들은 삽입기 및 검출기 사이에 존재하는 임의 시간 오프셋을 리졸빙(resolving)하도록 요구된다.

버퍼링 및 보간 단계(300)에서, 상기 추정들은 N_b개별 버퍼들에서 멀티플렉싱된다. 그 다음 보간이 각각의 버퍼에 적용되어, 발생할 수 있는 가능한 타임스케일 변경들을 리졸빙하게 된다. 예를 들면, 샘플링 (클럭) 주파수의 드리프트는 시간 도메인 신호의 신장 또는 축소를 초래한다(즉, 워터마크는 신장되거나 또는축소된다).

상관 및 결정 단계(400)에서, 각 버퍼의 콘텐트는 참조 워터마크와 상관되고, 최대 상관 피크들은 워터마크가 정말로 수신 신호 y'[n] 내에 삽입되었을 가능성을 결정하도록 임계치에 대하여 비교된다.

워터마크 검출의 정밀도를 최대화하기 위하여, 워터마크 검출 처리는 통상적으로 워터마크 길이의 3 내지 4 배인 수신 신호 y'[n]의 길이에 관해어 실행된다. 따라서, 검출되는 각각의 워터마크 부호는 몇개의 부호들의 평균을 취함으로써 구성될 수 있다. 이러한 평균화 처리는 평활화로 언급되며, 그 평균화가 행해지는 횟수는 평활화 인자 s_f로 언급된다. 따라서, 검출 윈도 길이 L_D는 워터마크 검출 참-값이 기록되는 오디오 세그먼트(다수의 샘플들)의 길이다. 따라서, L_D=s_fL_wT_s이며,T_s는 부호 주기이고, L_w는 워터마크 시퀀스 내에서 부호의 개수이다. 통상적으로, 버퍼링 및 보간 단계 내에서 각 버퍼(320)의 길이(L_b)는 L_b=s_fL_w이다.

도 8에 도시된 워터마크 부호 추출 단계(200)에서, 입력 워터마크 신호 y'[n]는 신호 조절 필터 H_b(210)에 입력된다. 이 필터(210)는 통상적으로 대역 통과 필터이며, 도 2에 도시되는 대응 필터 H(15)와 같은 동작을 한다. 필터 H_b의 출력은 y_b'[n]이며, 전송 채널 내에서 선형적이라고 가정하고, 그것은 등식(2) 및 (3)에서 구한다.

어떠한 필터도 삽입기에 사용되지 않으며(즉, H = 1인 경우), 검출기에서 H_b또한 생략될 수 있거나, 또는 검출 성능을 향상시키고자 계속해서 포함될 수 있다는 것에 주의한다. H_b가 생략되는 경우, 등식(10)에서 y_b는 y로 대체된다. 나머지 처리는 동일하다.

단순화하기 위하여, 삽입기와 검출기 사이에 완벽한 동기가 있고(즉, 타임스케일에서 어떠한 오프셋도 어떠한 변화도 없음), 오디오 신호가 길이 T_s의 프레임들로 분할되고, y'_b,m[n]이 필터링된 신호 y'_b[n]의 m번째 프레임의 n번째 샘플이라고 가정한다. 삽입기와 검출가 사이에 완벽한 동기가 없는 경우, 임의 편차는 당업자에게 공지된 기법들, 예를 들면 최상의 일치가 달성될 때까지 모든 가능한 스케일 및 오프렛 변경들을 통해 반복 서치하는 방법을 이용하는 버퍼링 및 보간 단계(300) 내에서 보상될 수 있다는 것에 주목된다.

y'_b,m[n] 프레임에 대응하는 에너지 E[m]:

여기서, S[n]은 도 5의 워터마크 조절 회로에 사용되는 동일 윈도 정형 함수이다. 당업자는 등식(11)이 일치되는 필터 수신기를 나타내고, 부호 주기가 완벽하게 동지되는 경우에 최적 수신기가 됨을 이해하게 된다. 이러한 점에도 불구하고, 앞으로 다음 설명들을 단순화하기 위하여 S[n]=1로 세팅한다.

등식(10)과 상기를 결합하면, 다음과 같다:

w_e[m]은 m번째 추출된 워터마크 부호이고, 삽입된 워터마크 시퀀스들의 N_b시간-멀티플렉싱된 추정들을 포함한다. 등식(12)에서 w_e[m]를 해결하고, α의 보다 높은 순서 용어들을 무시함으로써 이하의 근사치를 얻게 된다.

도 8에 도시된 워터마크 추출 단계(200)에서, 필터 H_b의 출력 y'_b[n]은 프레임 분할기(220)에의 입력으로 제공되며, 그 분할기는 오디오 신호를 길이 T_s의 프레임들, 즉 y'_b,m[n]으로 분할하고, 그런 다음 에너지 계산 유닛(230)은 등식(11)마다 프레임 신호 각각에 대응하는 에너지를 계산하는데 사용된다. 이 에너지 계산 유닛(230)의 출력은, 출력 w_e[m]을 제공하도록 등식(13)에서 도시되는 함수를 실행하는 화이트닝 단계 H_w(240)에 입력으로 제공된다. 이러한 화이트닝 단계의 또다른 실행들(240A, 240B)는 도 9 및 도 10에 도시된다.

등식(13)의 분모가 호스트(원) 신호 x의 인식을 요구하는 용어를 포함함을알게 된다. 신호 x가 검출기에 이용 가능하지 않은 경우, w_e[m]를 계산하기 위하여 등식(13)의 분모는 추정되어야 함을 의미한다.

이러한 추정이 2개의 기술된 윈도 정형 함수들(2승 여현 윈도 정형 함수 및 쌍-위상 윈도 정형 함수)에 대하여 어떻게 달성될 수 있는 지에 대하여 이하에서 기술되고 있지만, 마찬가지로 교시는 다른 윈도 정형 함수들에 대해서도 의도될 수 있음을 이해하게 된다.

도 6의 a에 도시되는 2승 여현 윈도 정형 함수에 관련하여, 워터마크에 의해 유도되는 오디오 엔벨로프가 에너지 함수 E[m]의 잡음 부분에 주로 기여하고 있음이 실현되어 왔다. 느리게 변화하는 부분(즉, 저 주파수 성분들)은 주로 원 오디오 신호 x의 기여로 인한 것이다. 따라서, 등식(13)은 다음에 의해 어림셈될 수 있다:

여기서, "lowpass(.)"는 저역 통과 필터 함수이다. 따라서, 2승 여현 윈도 형태의 화이트닝 필터 H_w가 도 9에 도시된 바와 같이 실현될 수 있다는 것을 이해하게 된다.

알 수 있듯이, 이러한 화이트닝 필터 H_w(240A)는 신호 E[m]을 수신하는 입력(242A)을 포함한다. 이러한 신호의 일부는 저역 통과 필터링된 에너지 신호 E_LP[m]를 생성하도록 저역 통과 필터(247A)에 통과되고, 그것은 함수 E[m]에 따라서 계산 단계(248A)에 입력으로 공급된다. 계산 단계(248A)는 추출된 워터마크 부호 w_e[m]를 계산하기 위하여 E[m]을 E_LP[m]으로 나눈다.

쌍-위상 윈도 함수가 삽입기의 워터마크 조절 단계에 사용되는 경우, 상이한 방법은 원 오디오의 엔벨로프를 추정하고, w_e[m]을 계산하는데 사용되어야 한다.

오디오 프레임의 엔벨로프가 이러한 윈도 함수로 변조되는 경우, 프레임의 제1 및 제2 절반들이 반대 방향으로 스케일링되는 것이 도 6의 b에 도시된 쌍-위상 함수의 추정에 의해 알게 된다. 검출기에서, 상기 특성은 호스트 신호 x의 엔벨로프 에너지를 추정하는데 사용된다.

결국, 검출기 내에서, 오디오 프레임은 우선 2개 절반들로 세분된다. 제1 및 제2 절반 프레임에 대응하는 에너지 함수들은 다음과 같이 각각 주어진다.

원 오디오의 엔벨로프가 2개의 서브-프레임들 내에서 반대 방향들에서 변조되는 경우, 원 오디오 엔벨로프는 E₁[m]의 평균으로 어림셈될 수 있다.

또한, 즉시 변조 값은 이러한 2개 함수들간의 차로 취해질 수 있다. 따라서, 쌍-위상 윈도 함수에 대하여, 워터마크 W_e[m]는 다음과 같이 어림셈될 수 있다:

따라서, 쌍-위상 윈도 정형 함수의 화이트닝 필터 H_w(240B)는 도 10에 도시된 바와 같이 실현될 수 있다. 입력들(242B, 243B)은 제1 및 제2 절반 프레임들E₁[m] 및 E₂[m]의 에너지 함수들을 각각 수신한다. 각각의 에너지 함수는 2개로 분할되고, 가산기들(245B, 246B)에 제공되며, 그것들 각각은 E₁[m]-E₂[m], E₁[m]+E₂[m]를 계산한다. 이렇게 계산된 함수들 모두는, 등식(17)에 따라서 워터마크 w_e[m]를 계산하도록 가산기(246B)로부터의 값으로 가산기(245B)로부터의 값을 나누는 계산 회로(248B)에 통과된다.

이 출력 w_e[m]는 버퍼링 및 보간 단계(300)에 통과되며, 신호는 역다중화기(310)에 의해 역다중화되고, 삽입기와 검출기 사이에서 동기의 임의 결함을 리졸빙하도록 길이 L_b의 버퍼들(320)에서 버퍼링되고, 삽입기와 검출기 사이에서 임의 타임 스케일 변경을 보상하도록 보간 유닛(330) 내에서 보간된다. 이러한 보상은 공지된 기법들을 이용할 수 있으며, 따라서 이 명세 내에서는 보다 상세하게 기술되지 않는다.

도 8에 도시된 바와 같이, 버퍼링 단계로부터의 출력들(w_{D 1}, w_{D 2}, ...w_DNb)은보간 단계에 통과되고, 보간 이후에, 정확하게 리스케일링된 신호의 상이한 추정들에 대응하는 이 단계로부터의 출력들(w_{I 1}, w_{I 2}, ...w_INb)은 상관 및 결정 단계에 통과된다. 어떠한 시간 스케일링 보상도 요구되지 않는다고 여겨지는 경우, 값들이 단계로부터의 출력들(w_D1, w_D2, ...w_DNb)은 상관 및 결정 단계(400)에 직접 통과될 수 있다(즉, 보간 단계(330)는 상기 장치에서 생략될 수 있다).

상관기(410)는 참조 워터마크 시퀀스 w_s[k]에 관하여 각각의 추정 w_Ij, j=1,...,N_b의 상관을 계산한다. 그 다음, 각각의 추정에 대응하는 각각의 상관 출력은, 참조 워터마크의 순환 자리 이동된 형태들 w_{d 1}, w_{d 2}에 최상 피트들을 제공했는 지를 결정하는 최대 검출 유닛(420)에 적용된다. 이러한 추정 시퀀스들의 상관 값들(피크 진폭 및 위치들)은 임계치 검출기 및 페이로드 추출기 유닛(430)에 통과된다.

보간 단계가 생략되는 경우, 상관기(410)는 참조 워터마크 w_s[k]에 있어서 각각의 추정 w_Dj, j=1,...,N_b의 상관을 계산하고, 그 결과들은 전술된 바와 같이 유닛들(420, 430)에 다음 처리를 위해 통과된다.

임계치 검출기 및 페이로드 추출기 유닛(430)은 검출된 워터마크 신호로부터 페이로드(예를 들면, 정보 콘텐트)를 추출하는데 사용될 수 있다. 그 유닛이 검출 임계치를 초과하는 2개의 상관 피크들 cL₁및 cL₂을 추정한 경우, 피크들간의 거리pL(등식(6)에서 정의됨)은 측정된다. 다음, 상관 피크들의 부호들 ρ₁, ρ₂는 결정되고, 따라서 r_sign이 등식(7)에서 계산된다. 총 워터마크 페이로드는 등식(8)을 사용하여 계산될 수 있다.

예를 들면, 도 11에서 알 수 있듯이 pL은 2개 피크들간의 상대 거리이다. 양 피크들은 포지티브이다: 즉, ρ₁=+1, ρ₂=+1이다. 등식(7)에서, r_sign=3이다. 따라서, 페이로드 pL_w=<3, pL> 이다.

검출기 내에 사용되는 참조 워터마크 시퀀스 w_s는 호스트 신호에 적용되는 원 워터마크 시퀀스(의 가능한 순환 자리 이동된 형태)에 대응한다. 예를 들면, 워터마크 신호가 삽입기 내에서 시드 S로 랜덤 번호 생성기를 이용하여 계산되는 경우, 동일하게 검출기는 워터마크 신호를 결정하도록 동일 랜덤 번호 생성 알고리즘 및 동일 초기화 시드를 사용하여 동일 랜덤 번호 시퀀스를 계산할 수 있다. 또는, 본래 삽입기에 적용되고 검출기에 의해 참조로 이용되는 워터마크 신호는 단순하게 임의 소정 시퀀스일 수 있다.

도 11은 상관기(410)로부터의 출력으로서 통상적인 형태의 상관 함수를 도시하고 있다. 수평 스케일은 상관 지연(시퀀스 빈들(bins)에 관하여)을 나타낸다. 좌측의 수직 스케일(신뢰 레벨 cL로 언급됨)은 (통상적으로 정규 분포되는) 상관 함수의 표준 편차에 관하여 정규화되는 상관 피크의 값을 나타낸다.

알 수 있듯이, 통상적인 상관은 cL에 관하여 비교적 평탄하고, cL=0에 관하여 센터링(centered)된다. 그러나, 함수는 2개 피크를 포함하며, 그것들은 pL에 의해 분리되고(등식(6) 참조), 워터마크가 나타나는 경우 검출 임계치 이상인 cL 값들까지 상향 확장한다. 상관 피크들이 네거티브인 경우, 상기는 그들의 절대 값에 적용한다.

수평선(cL=8.7로 세팅되는 도면에 도시됨)은 검출 임계치를 나타낸다. 검출 임계치는 거짓 알람 레이트(false alarm rate)를 제어한다.

2 종류의 거짓 알람이 존재한다: 전혀 워터마킹되지 않은 아이템들에서 워터마크를 검출할 확률로 정의되는 거짓 포지티브 레이트 및 워터마킹된 아이템들에서 워터마크를 검출하지 못하는 확률로 정의되는 거짓 네거티브 레이트. 통상적으로, 거짓 포지티브 알람의 요구조건은 거짓 네거티브의 것보다 더 엄격하다. 도 11의 우측 스케일은 거짓 포지티브 레이트ρ의 확률을 도시한다. 도시된 일례에서 알 수 있듯이, 거짓 포지티브의 확률 ρ=10^-12은 임계치 cL=8.7과 같으며, ρ=10^-83은 cL=20과 같다.

각각의 검출 간격이후에, 검출기는 원 워터마크가 나타나는지 또는 그것이 나타나지 않는 지의 여부를 결정하고, 이것에 기초하여 "예" 또는 "아니오"를 출력한다. 원하는 경우에, 이러한 결정 처리를 향상시키기 위하여, 다수의 검출 윈도들이 생각될 수 있다. 이러한 일례에서, 거짓 포지티브 확률은 소망의 기준에 따라 생각되는 각각의 검출 윈도의 각각의 확률들의 결합이다. 예를 들면, 3개 검출 간격들 중 임의 2개에서 상관 함수가 cL=7의 임계치 이상의 2개 피크들을 가지는경우 워터마크가 나타난 것으로 간주된다고 결정될 수 있다. 명백하게는, 이러한 검출 기준은, 워터마크 신호의 소망의 사용에 따라서, 호스트 신호의 원 품질과 같은 인자들을 고려하도록, 그 신호가 정상 전송동안에 몹시 어떻게 붕괴되는 지에 따라서 변경될 수 있다.

당업자라면 구체적으로 기술되지 않은 다양한 실행들이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해하게 된다. 예를 들면, 삽입 및 검출하는 장치의 기능만이 기술되고 있지만, 그 장치는 디지털 회로, 아날로그 회로, 컴퓨터 프로그램, 또는 그들의 결합으로서 실현될 수 있다는 것을 이해하게 된다.

마찬가지로, 상기 실시예들이 오디오 신호를 참조하여 기술되고 있지만, 본 발명은 다른 타입들의 신호, 예를 들면 비디오 및 데이터 신호들에 적용될 수 있다는 것을 이해하게 된다.

명세서 내에서, 단어 "포함(comprising)"은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않고, "어떤(a)" 과 "및(and)"은 다수를 배제하고, 싱글 프로세서 또는 다른 유닛은 청구항에서 인용되는 몇 개 수단들의 기능을 이행하는 것으로 이해하게 된다.

Claims (31)

1. 멀티미디어 신호에 삽입하는 워터마크 신호를 생성하는 방법에 있어서,

   (a) 값들의 2개 시퀀스들을 생성하는 단계로서, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 상기 생성 단계; 및

   (b) 상기 제2 시퀀스의 상기 대응 위치들의 상기 각각의 값들에 상기 제1 시퀀스의 상기 값들을 부가함으로써 워터마크 신호를 생성하는 단계를 포함하는 워터마크 신호 생성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 시퀀스들의 각각의 값은 장방형 파형 신호들을 형성하도록 폭이 T_s인 펄스로 표시되는, 워터마크 신호 생성 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 단계(a)에서, 윈도 정형(shaping) 함수는 각각의 평탄(smoothly) 신호들로 상기 장방형 펄스 트레인 신호들 각각을 변화시키기 위해 적용되며, 그 결과 생성된 평탄하게 변화하는 신호들은 상기 워터마크 신호를 형성하도록 단계(b)에 부가되는, 워터마크 신호 생성 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 값들의 시퀀스들 각각은 2개의 평탄하게 변화하는 신호들을 생성하도록, 적어도 T_s의 폭을 가지는 윈도 정형 함수와 콘볼루션되며, 이들평탄하게 변화하는 신호들은 상기 워터마크 신호를 형성하도록 단계 (b)에 함께 부가되는, 워터마크 신호 생성 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 윈도 정형 함수는 대역 제한 주파수 동작 및 평탄한 시간 동작을 갖는, 워터마크 신호 생성 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 윈도 정형 함수는 대칭 또는 비대칭 시간 동작(temporal behavior)을 갖는, 워터마크 신호 생성 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 윈도 정형 함수는 2승 여현(raised cosine) 함수 및 쌍-위상(bi-phase) 함수 중 적어도 하나를 포함하는, 워터마크 신호 생성 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 워터마크 신호는 T_r<T_s인 상대 지연 T_r에 따라 상기 2개의 평탄하게 변화하는 신호들을 부가함으로써 생성되는, 워터마크 신호 생성 방법.
9. 제8항에 있어서, T_r은, 상기 제1 평탄하게 변화하는 신호의 최대 진폭 포인트들이 상기 제2 평탄하게 변화하는 신호의 부호 변환점들(zero-crossings)과 일치하고, 그 반대도 마찬가지가 되도록 선택되는, 워터마크 신호 생성 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 워터마크 신호는 상기 값들의 2개 시퀀스의 결합에서 엔코딩되는 페이로드를 갖는, 워터마크 신호 생성 방법.
11. 멀티미디어 신호에 삽입하는 워터마크 신호를 생성하도록 구성된 장치에 있어서,

    (a) 값들의 제2 시퀀스를 생성하기 위해 값들의 제1 시퀀스를 사용하도록 구성된 시퀀스 생성기로서, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 상기 시퀀스 생성기; 및

    (b) 상기 제2 시퀀스의 대응 위치들의 상기 각각의 값들에 상기 제1 시퀀스들의 상기 값들을 부가함으로써 워터마크 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함하는, 워터마크 신호 생성 장치.
12. 제11항에 있어서, 평탄하게 변화하는 신호로 값들의 각각의 시퀀스를 변환시키도록 구성된 신호 조절기를 더 포함하는, 워터마크 신호 생성 장치.
13. 제11항에 있어서, 값들의 일차적 시퀀스를 순환 자리 이동함으로써 값들의 상기 제1 시퀀스를 생성하도록 구성된, 워터마크 신호 생성 장치.
14. 멀티미디어 신호에 워터마크를 삽입하는 방법에 있어서,

    (a) 값들의 2개 시퀀스들의 합과 동일한 워터마크 신호를 생성하는 단계로서, 상기 제2 시퀀스는 값들의 상기 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 상기 워터마크 신호 생성 단계;

    (b) 상기 워터마크 신호 및 상기 멀티미디어 신호의 곱으로서 호스트 변경 멀티미디어 신호(host modifying multimedia signal)를 생성하는 단계; 및

    (c) 상기 멀티미디어 신호에 상기 호스트 변경 멀티미디어 신호의 스케일링된 형태를 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 워터마크 삽입 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 스케일링된 형태의 상기 호스트 변경 신호는 미리 결정된 비용-함수에 의한 계수 인자(scaling factor)를 제어함으로써 생성되는, 워터마크 삽입 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 비용 함수는 다수의 계수 인자들을 포함하며, 각각의 계수 인자는 상기 멀티미디어 신호에서 하나 이상의 상기 다수의 주파수 대역들에 대하여 개별적으로 규정되는, 워터마크 삽입 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 주파수 대역들은 상기 인간 가청 및/또는 영상 시스템의 모델에 따라 결정되는, 워터마크 삽입 방법.
18. 제14항에 있어서, 단계(b)에서, 상기 호스트 변경 멀티미디어 신호는 상기 멀티미디어 신호의 추출 부분에 상기 워터마크 신호를 곱함으로써 생성되는, 워터마크 삽입 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 멀티미디어 신호의 상기 추출 부분은, 주파수, 공간 및 시간 중 적어도 하나에 관하여 상기 멀티미디어 신호의 적어도 일부를 필터링함으로써 얻어지는, 워터마크 삽입 방법.
20. 제14항에 있어서, (d) 값들의 제3 및 제4 시퀀스들의 합과 동일한 제2 워터마크 신호를 생성하는 단계로서, 상기 제4 시퀀스는 값들의 상기 제3 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 제2 워터마크 신호 생성 단계;

    (e) 상기 멀티미디어 신호의 제2 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분을 오버랩핑하지 않도록 필터링되는, 상기 추출 단계; 및

    (f) 상기 제2 워터마크 신호와, 상기 멀티미디어 신호의 상기 제2 추출 부분의 곱을 상기 워터마킹된 멀티미디어 신호에 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 삽입 방법.
21. 멀티미디어 신호에 워터마크 신호를 삽입하도록 구성된 장치에 있어서,

    (a) 값들의 2개 시퀀스들의 합과 동일한 신호를 생성하도록 구성된 워터마크 생성기로서, 상기 제2 시퀀스는 값들의 상기 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 상기 워터마크 생성기; 및

    (b) 상기 워터마크 신호와 상기 멀티미디어 신호의 곱을 상기 멀티미디어 신호에 부가함으로써 워터마킹된 멀티미디어 신호를 생성하도록 구성되는 출력 신호 생성기를 포함하는, 워터마크 신호 삽입 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 멀티미디어 신호의 제1 부분을 추출하도록 구성되는 신호 추출기를 더 포함하는, 워터마크 신호 삽입 장치.
23. 워터마크를 포함하는 멀티미디어 신호에 있어서, 상기 원 멀티미디어 신호는 상기 워터마크에 의해 상기 원 신호의 상기 시간 엔벨로프(temporal envelope)를 변경함으로써 워터마킹되며, 상기 워터마크는 값들의 제1 및 제2 시퀀스들의 합을 포함하고, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스의 순환 자리 이동된 형태인, 워터마크를 포함하는 멀티미디어 신호.
24. 멀티미디어 신호에 삽입된 워터마크 신호를 검출하는 방법에 있어서,

    (a) 상기 호스트 멀티미디어 신호의 상기 시간 엔벨로프를 변경하는 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마킹될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하는 단계;

    (b) 상기 수신된 신호로부터 상기 워터마크의 추정을 추출하는 단계; 및

    (c) 상기 수신된 신호가 워터마킹되는 지 여부를 결정하기 위하여 상기 워터마크의 참조 형태와 상기 워터마크의 상기 추정을 상관시키는 단계를 포함하는, 워터마크 신호 검출 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 수신된 신호에 윈도 정형 함수를 적용하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 신호 검출 방법.
26. 제24항에 있어서, 상기 워터마크 신호는 페이로드를 가지며, 상기 워터마크의 상기 페이로드를 결정하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 신호 검출 방법.
27. 워터마크 신호가 멀티미디어 신호내에 삽입되는 지 여부를 검출하도록 구성된 워터마크 검출기 장치에 있어서,

    (a) 상기 호스트 멀티미디어 신호의 상기 시간 엔벨로프를 변경하는 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마킹될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하도록 구성된 수신기;

    (b) 상기 수신된 신호로부터 상기 워터마크의 추정을 추출하도록 구성된 추출기; 및

    (c) 상기 수신된 신호가 워터마킹되었는 지의 여부를 결정하도록 상기 워터마크의 참조 형태와 상기 워터마크의 상기 추정을 상관시키도록 구성된 상관기를 포함하는, 워터마크 검출기 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 워터마크내에 페이로드가 있는 지 여부를 결정하고,상기 페이로드의 상기 값을 결정하도록 구성된 검출기를 더 포함하는, 워터마크 검출기 장치.
29. 제1항의 방법 및 제24항의 방법 중 적어도 하나를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
30. 제29항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 레코드 캐리어.
31. 제29항의 컴퓨터 프로그램을 다운로딩하는데 이용할 수 있는 방법.