KR20070022226A - 1-비트 오디오 파일 안에 디지털 워터마크를 삽입하는 방법 - Google Patents

Abstract

인코딩된 신호와 같은 대응하는 변환된 신호를 생성하기 위한 직렬 데이터 신호의 처리 방법이 설명된다. 상기 방법은: (a) 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 제공하는 단계; (b) 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 것이 불법 상태의 생성을 초래하지 않는다고 판단되는 하나 이상의 신호 시퀀스를 결정하기 위해 직렬 데이터 신호를 분석하는 단계; 및 (c) 직렬 데이터 신호를 변환된 신호로 변환하기 위해 직렬 데이터 신호의 결정된 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 단계를 포함한다. 게다가, 또한 방법 및/또는 대응하는 반대 방법을 실행하기 위해 작동하는 장치(100)가 기술된다.

Description

1-비트 오디오 파일 안에 디지털 워터마크를 삽입하는 방법{METHOD OF INSERTING DIGITAL WATERMARKS IN ONE-BIT AUDIO FILES}

본 발명은, 1-비트 오디오 데이터 신호와 같은 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 또한 워터마킹(watermarking) 목적을 위해 적응된 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 구현하기 위해 배열된 장치 및 또한 본 방법에 따라 생성되고, 처리되거나 워터마킹된 데이터 컨텐츠에 관한 것이다.

아날로그 오디오 신호와 같은, 아날로그 신호는, 대응하는 대표 디지털 데이터를 생성하기 위해 여러 대안적인 방법으로 샘플링될 수 있다. 예컨대, 현재의 오디오 컴팩트 광학 디스크 데이터 캐리어(CD)가 f_s=44.1kHz의 샘플링 속도에서 오디오 신호를 샘플링하며 이들을 16-비트 펄스 코드 변조된(PCM) 포맷 데이터로서 나타내는 것은 종래의 관행이다. 이러한 샘플링 속도는, 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 고려의 관점에서, 실질적으로 22kHz의 아날로그 오디오 신호 대역폭에 대응한다. 이러한 샘플링은 이러한 샘플링을 실행하기 위해 특별히 적응된 현대의 속성 집적 칩 세트를 사용하여 구현하기가 비교적 용이하다.

종종 이용되는 대안적인 형식은, 또한 직접 스트림 디지털(DSD)이라고도 하는 단일 비트 코딩으로 알려져 있는, 1-비트 포맷이며, 이것은 예컨대, 현대의 수퍼 오디오 CD(SACD)에서, 고품질 오디오 재생 시스템으로 이용된다. SACD 시스템에서, 이용된 샘플링 주파수는 1-비트 데이터 샘플의 직렬 시퀀스를 생성하기 위해 64f_S까지 증가된다. 이러한 시퀀스에서, 실제 신호 상태 +1, -1을 나타내는, 로직 1 또는 0의 값을 갖는 각 샘플은 각각 정규화된다. 종래 기술에서, 1-비트 샘플 데이터는 시그마-델타 변조기를 사용하여 종종 생성된다. 64f_S의 샘플링 속도에서 1-비트 샘플링에 의해 제공된 오디오 대역폭은 100kHz까지 연장된다.

독점 오디오 데이터 컨텐츠의 권한없는 복제는 복제 및 해적 복사와 같이, 알려진 문제이며, 잠재적으로 음반 회사에 금전적인 영향을 미친다. 게다가, 이러한 복사는, 데이터 컨텐츠 배포로부터 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해서 뿐만 아니라, 한 데이터 캐리어로부터 다른 데이터 캐리어로 데이터를 직접 복사하는 것으로 인해 발생할 수 있다. 이러한 권한없는 복제의 억제를 시도하기 위해, 데이터 컨텐츠의 배분과 복제의 루트들이 확인될 수 있고 벌금 또는 세금의 부과에 의해, 이러한 복사를 저지하기 위한 조치가 취해지도록 독점 오디오 데이터 컨텐츠 내의 워터마킹(watermarking)을 포함하는 것이 종래의 관행이다.

유닛-비트 코딩된(DSD) 오디오 신호 내에 워터마크 데이터를 포함하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 공개된 미국 특허 출원 번호 US 2001/0066408에는, 샘플 속도 컨버터에 의해 비교적 더 낮은 샘플링 속도의 PCM 신호로 2.822MHz 비트율을 갖는 원본 고품질 1-비트 코딩된(DSD) 오디오 신호의 변환이 기술된다. 워터마크 신호는 종래의 PCM 워터마크 임베더(embedder)를 사용함으로써 PCM 신호로 포함된다. 결과적으로, 워터마킹된 PCM 신호는 최종 워터마킹된 1-비트 코딩된 신호를 생성하기 위해 1-비트 코딩된 포맷 신호로 다시 재변환된다. 발명자는 이러한 워터마킹 접근 방식이 실질적으로 비용이 많이 들고 복잡하다는 것을 알고, 이에 따라 유닛-비트 코딩된 샘플 데이터를 구비한 워터마크를 포함하는 더욱 직접적이고 잠재적으로 더 단순한 방법을 제공하기 위해 노력하였다.

본 발명의 목적은 1-비트 코딩된 데이터 신호에 워터마크 정보를 포함하는 대안적인 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양상에 따라, 대응하는 변환된 신호를 생성하기 위해 직렬의 데이터 신호를 처리하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:

(a) 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 제공하는 방법;

(b) 하나 이상의 신호 시퀀스와 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 결합하면 불법 상태의 생성을 초래하지 않는다는 것으로 판단되는 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 결정하기 위해 직렬 데이터 신호를 분석하는 단계; 및

(c) 직렬 데이터 신호를 변환된 신호로 변환하기 위해 직렬 데이터 신호의 하나 이상의 결정된 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 신호 시퀀스와 결합하는 단계

를 포함한다.

본 발명은, 처리를 위해 직렬 데이터 신호를 다른 중간 포맷으로 변환할 필요성이 없이 변환된 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호가 직접 변환될 수 있도록 하는 것이 가능하다는 점에서 유리하다.

"결합하는" 또는 "결합"은 더하기, 빼기, 배타적-OR 중 하나 이상을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는 수학적 프로세스를 말한다. 게다가, "불법 상태"는 직렬 데이터 신호와 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 결합하는 것으로 인해 발생하는 상태를 말하며, 이들 상태들은 변환된 신호에 속하는 포맷으로 수용되지 않으며; 이러한 불법 상태는 변환된 신호가 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 후속적으로 처리될 때 정보 손실을 야기하기 쉽다. 게다가, 분 발명의 문맥에서 "원하는 불법 상태"는, 예를 들어 지급에 대한 대가로 대응하는 등급이 하락되지 않은(non-degraded) 음악 샘플을 제공하기 전의 사전 단계로서 등급이 하락된 음악 샘플을 제공하기 위해, 특정 정도의 비가역적인 등급하락(irreversible degradation)이 요구되는 경우를 의미한다.

본 발명은 대응하는 변환된 신호를 생성하는 처리를 위한 직렬 2진 데이터 스트림에 제한되지 않으며, 3개 이상의 상태를 가진 신호에 동등하게 적용가능하다. 게다가, 본 발명은 또한 예를 들어 16-비트 데이터 버스와 같은, 병렬 데이터 스트림에 적용가능하며, 각 개별 스트림은 하나 이상의 대응하는 변환된 데이터 스트림을 생성하기 위해 본 발명에 따라 처리되기 쉽다.

바람직하게는, 상기 방법에서, 직렬 데이터 신호는 2진법 형식의 1-비트 데이터 신호이며, 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 2진법 형식의 변환된 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호와 직접 결합가능하게 배열되며, 바람직하게 이러한 결합은 더하기 및/또는 빼기 및/또는 배타적-OR 연산을 수반한다.

본 발명은 대응하는 변환된 신호를 생성하기 위해 1-비트 신호를 다른 포맷으로 변환하는 것이 불필요하다는 점에서 유리하다. 더욱 바람직하게, 직렬 데이터 신호는 그 일련의 심볼이 실질적으로 유사한 중요성을 갖도록 배열되며; 여기에, 데이터를 예를 들어, PCM과 같은 계층적 비트 포맷으로 변환하지 않고, 가장 덜 중요한 비트만을 파괴(spoliation)함으로써, 이러한 데이터를 워터마킹하는 것이 어려웠다.

바람직하게는, 상기 방법에서, 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 직렬 데이터 신호의 사본을 재생성하기 위해 변환된 신호를 가역적으로 변환하는데 사용가능하다. 이러한 가역성(reversibility)은 등급 하락된 샘플 데이터가 실질적으로 잠재적 고객에게 무료로 발행되어, 후속적으로 비용을 지급하면, 고객들이 등급 하락된 샘플 데이터를 디코딩하기 위해 암호 해독 키가 제공되도록 하는 상황에 유리하다. 그러나, 본 발명은 또한, 등급 하락된 샘플이 본 발명의 방법을 응용하여 비가역적 정보 손실을 야기하는 변환된 신호로 적어도 일부 불법 상태의 생성을 허용함으로써 비가역적으로 등급 하락되는 모드에서 응용가능하다. 이러한 상황에서, 무료 샘플을 비가역적으로 등급 하락하는 것이 요구되는 불법 상태를 발생시킬 수 있으며 따라서 본 발명의 범주에 포함된다.

바람직하게, 상기 방법에서, 복수의 시그니처 시퀀스는 상기 방법에서 이용된다. 복수의 시그니처 시퀀스를 사용하면, 예를 들어 회피하기에는 사소하지 않은 워터마킹과 같이 복잡한 인코딩이 수행될 수 있게 한다.

바람직하게, 상기 방법에서, 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 각각 2개 이상의 심볼의 길이이다. 비교적 더 짧은 시퀀스가 더 짧은 시퀀스가 직렬 데이터 신호의 그것과 매칭하는 다수의 위치로 인해 변환된 데이터 내에 종종 포함될 수 있는 반면, 더 긴 시퀀스는 더 특정적일 수 있으며 그러므로 변환된 데이터 내의 그들의 발생은 더 큰 정보 컨텐츠에 대응한다. 더 구체적으로, 상기 방법에서, 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하면 불법 상태의 생성을 초래한다고 판단되는 하나 이상의 신호 시퀀스는 변환된 신호 내에 바람직하게 인지된 특성을 획득하기 위해 지각적 모델에 따라 선택되며; 이러한 선택적 접근 방식은 워터마크가 청취자에게 가장 덜 주관적으로 강요하는 방법으로 오디오 데이터에 적용될 수 있게 하지만 모방 식별 목적을 위해 쉽게 검출가능하다.

바람직하게, 상기 방법에서, 직렬 데이터 신호와 변환된 신호는 1-비트 오디오 신호이며, 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스의 결합은 다른 신호 포맷으로 변환되지 않고 직렬 데이터 신호 상에서 직접 수행된다. 그러므로, 상기 방법은 직렬 데이터 신호를 다른 신호 포맷으로 변환할 필요가 없이 신호 처리를 위해 1-비트 오디오 신호에 직접 적용될 수 있다는 점에서 유리하다.

바람직하게, 상기 방법은 변환된 신호가 직렬 데이터 신호의 워터마킹된 버전이 되도록 직렬 데이터 신호 내에 워터마크를 포함하도록 한다. 더 바람직하게, 워터마크의 삽입은, 예를 들어, 지급에 대한 대가로 데이터 음악 파일을 전송하기 위해 구성된 인터넷 웹사이트와 같은 사운드 레코딩 제조사 및/또는 사운드 레코딩 배포자에 의해 실행된다.

본 발명의 제 2 양상에 따라, 본 발명의 제 1 양상에 따른 방법을 구현하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 직렬 데이터 신호를 수신하고 변환된 데이터를 출력하기 위해 구비된다.

본 발명의 제 3 양상에 따라, 본 발명의 제 1 양상에 따른 방법을 사용하여 생성된 변환된 데이터가 제공된다. 변환된 데이터는 바람직하게, 예를 들어 광학 디스크 데이터-운반 매체, 및/또는 인터넷과 같은, 통신 네트워크를 통해, 데이터 캐리어 상에 제공된다.

본 발명의 제 4 양상에 따라, 본 발명의 제 1 양상에 따른 방법을 구현하기 위해 계산 디바이스 상에서 실행될 때 작동되는 컴퓨터 소프트웨어가 제공된다.

본 발명의 제 5 양상에 따라, 대응 디코딩된 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 변환된 신호를 처리하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:

(a) 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 제공하는 단계;

(b) 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하면 불법 상태의 생성을 초래하지 않는다고 판단되는 하나 이상의 신호 시퀀스를 결정하기 위해 변환된 신호를 분석하는 단계; 및

(c) 디코딩된 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 변환된 신호를 변환하기 위해 변환된 신호의 하나 이상의 결정된 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 제 6 양상에 따라, 본 발명의 제 5 양상에 따른 방법을 구현하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 변환된 데이터 신호를 수신하고 디코딩된 직렬 데이터 신호 데이터를 출력하기 위해 작동한다.

본 발명의 제 7 양상에 따라, 본 발명의 제 5 양상에 따른 방법을 구현하기 위해 계산 디바이스 상에서 실행될 때 작동하는 컴퓨터 소프트웨어가 제공된다.

본 발명의 특성은 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 임의의 조합으로 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 실시예는, 이제 다음의 도면을 참조로 하여, 예로써만 설명될 것이다.

도 1은 비교를 위한 사소한 시퀀스[1,-1]를 포함하는, 표 1로부터 선택된 시퀀스의 서브셋의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 본 발명에 따른 장치를 도시한 도면.

도 3의 (a), 도 3의 (b)는 본 발명에 따른 0-매칭 또는 1-매칭에 대해 분석된 2개의 시퀀스를 도시한 도면.

도 4의 (a), 도 4의 (b)는, 예를 들어 워터마킹을 위해, 비교적 소수의 비트의 변화가 전송된 정보를 상당히 변경시킬 수 있는 0-매칭 또는 1-매칭에 대해 분석된 2개의 시퀀스를 도시한 도면.

도 5는 f_s가 샘플링 주파수인 주파수 f=32f_s 주위의 최소 방해를 보이는 4개 의 최상의 시퀀스

에 대응하는 스펙트럼의 그래프(상기 시퀀스는 표 2에서 선택됨).

도 6은 시퀀스 S=[1,-1]의 스펙트럼이 비교를 위해 점선으로 표시되어 포함된, 4개의 최상의 시퀀스

에 대응하는 스펙트럼의 그래프.

도 7은 주파수 f=0Hz 주위의 최소 방해를 보이는 4개의 최상의 시퀀스

에 대응하는 스펙트럼의 그래프.

도 8은 복합 캐리어 c[n]=jⁿ를 사용하여 변조된 표 2로부터의 4개의 최상의 시퀀스의 그래프.

본 발명을 고안함에 있어, 발명자는 일반적으로 단순히 2개의 1-비트 오디오 신호를 추가하는 것이 허용되지 않으며, 각 신호는 1 또는 0의 값을 갖는 심볼의 시퀀스를 포함하는데, 그 이유는 그들의 대응 심벌 상태인 1과 -1이 각각 잠재적으로 3개의 값, 즉 -2,0,+2 중 임의의 하나로 합계될 수 있기 때문이라는 것을 직시하였다. 심지어 2의 계수에 의해 개산(scaling)한 후라고 해도, 이러한 값들은 더 이상 1-비트 샘플 신호에 대한 전술한 DSD 포맷에 일치하지 않으며 본 발명의 문맥상 불법 상태로 간주된다.

발명자들은 1-비트 샘플 신호가 워터마크 정보에 직접 추가되었어야 할 때, 샘플 신호가 -1의 상태일 때, 워터마크 신호값 0 또는 +2는 이에 추가될 수 있다는 것을 이해하였다. 유사하게, 샘플 신호가 +1의 상태를 가질 때 0 또는 -2의 워터마크 신호값은 이에 추가될 수 있다. 따라서, 시그니처 시퀀스(이하 또한 워터마크 시퀀스라고 함)는 -2,0,+2의 상태를 포함하는 것으로 고안된 경우, 이러한 시그니처 시퀀스는 DSD 표준에 부합하는 실질적으로 워터마킹된 1-비트 오디오 신호를 생성하기 위해 1-비트 DSD 오디오 신호에 직접 추가되기 쉽다.

1-비트 오디오 신호 시퀀스(X)는 수학식 1a에서 대괄호(square bracket)로 표시될 것이다. 이들은 그 상태가 수학식 1b로 한정된 심볼을 갖는다.

이 때,

v= 시퀀스(X) 내의 심볼, 심볼(v)은 +1 및 -1의 심볼 상태에 대응하는 1 또는 0의 로직 값을 가지며; v의 밑첨자는 심볼(v)의 시간적 시퀀스를 나타내는데, 즉 심볼(v₁)이 시간적으로 첫 번째이며 심볼(v_n)이 시간적으로 마지막인 시퀀스(V) 내에 n개의 심볼이 존재하며;

k= 양의 정수이다.

전술한 것처럼, 주어진 워터마크 시퀀스는 일부에는 추가될 수 있으나 모든 신호 시퀀스 X에 추가될 수 없다. 예컨대, 수학식 2에 따라 워터마크 시퀀스 S=[1,-1]를 신호 시퀀스 X=[-1,1]에 추가하면 합법적인 워터마킹된 시퀀스(Y)가 초래된다:

Y= X+2S = [1,-1]

이러한 특정 워터마크 신호(S)를 1-비트 오디오 신호로 구현된 시퀀스 신호(X)에 추가하는 것은 -1의 곱셈에 시간적으로, 국부적으로 대응한다. 1-비트 오디오 신호 시퀀스인 X에 대해, 이러한 국부적 곱셈은 원래 1-비트 오디오 신호 X에 비해 워터마킹된 신호 Y의 저주파 성분을 상당히 변경시키지 않지만, 비교적 더 높은 주요 주파수 아티팩트를 초래한다. 더 높은 주파수 에너지에서의 이러한 변경은 도 1에 도시된다. 이 도면에서, 0 kHz에서 44.1kHz의 주파수 범위에 대응하는 가로좌표 축(20) 및 신호 주파수 성분 스펙트럼 진폭에 대응하는 세로좌표 축(30)에 포함된다. 참조 번호 10은 워터마크 시퀀스 S=[1,-1]을 추가함으로써 도입된 오디오 스펙트럼 전체에 증가된 잡음을 나타낸다.

발명자들은 불법 상태가 전혀 없는 대응 2진 신호(Y)를 여전히 얻는 신호 X=[-1,1]에 추가될 수 있는 더 많은 시퀀스(S)가 존재한다는 것을 알게 되었다. 이러한 한 시퀀스는 S=[1,0]이며, 다른 시퀀스는 S=[0,-1]이다. 시퀀스 S에서 0은 신호 X에서 대응 샘플이 -1 또는 +1의 신호 값을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 이들 시퀀스들은 디지털 오디오 신호로 도입한 왜곡의 관점에서 덜 적합한다. 명백하게, 시퀀스 S=[1], S=[0,0], S=[0,0,0] 등은 실제로 사용되지 않는다.

시그니처 시퀀스 S=[1,-1]는, [-1,1] 이외의 신호 시퀀스 X에 추가되지 않을 수 있는데, 그 이유는 불일치하며 2진수가 아닌 대응 신호(Y)는 즉, 불법적인 결과를 초래할 것이기 때문이다. 그러나, 시퀀스는 신호(X)의 신호 시퀀스 [1,-1]로부터 제외될 수 있으며; 대응하는 부정 연산된(negated) 시퀀스 S=[-1,1]는 신호(X)에서 시퀀스 [1,-1]로 추가될 수 있다. 이러한 시퀀스를 추가해도 신호 내에서 발생하는 왜곡에 영향을 미치지 않는데, 이는 저주파수에 대한 그 주파수 스펙트럼이 이러한 추가에 의해 분명하게 변경되지 않기 때문이다.

다른 신호 시퀀스(X)는 다른 시그니처 시퀀스를 필요로 하며, 예를 들어 워터마크 시퀀스 S=[-1,-1]는 신호 시퀀스 X=[1,1]에 추가될 수 있다. 그러나, 시퀀스 S=[-1,-1]는 결합되었을 때 신호(X)의 저주파수 영역에 상당한 영향을 미친다. 예를 들어 전술한 DSD 신호에 추가함으로써, 1-비트 오디오 신호에 이러한 시퀀스를 결합하면, 워터마킹의 목적에 대하여 수용불가능한 왜곡을 초래할 것이다. S=[0,-1] 또는 S=[-1,0]과 같은 대안적인 워터마킹 시퀀스는 또한 워터마킹에 사용에 부적합하다.

워터마크 시퀀스[1,-1]은 최적이 아닌 것 같다. 발명자들은 다수의 다양한 길이의 시그니처 시퀀스를 고려하였고 오디오 신호 품질에 대한 그들의 영향을 평가하였다. 다음 표1은 길이 12까지 이러한 시그니처 시퀀스(S_i)를 열거한다. 표의 값(R)은 0Hz로부터 샘플링 주파수(f_s)까지의 주파수 대역 내의 관련 시퀀스의 에너지 비율에 대응하며, 시퀀스는 유닛 펄스이다. 유닛 펄스 자체는 표 1에서 S₄₂로 포함된다. 시퀀스(S_i)는 R의 오름차순의 순서로 열거된다. 비교를 위해, 표는 또한 전 술한 시퀀스 S=[1,-1], 즉, S₄₁를 포함한다.

도 1의 그래프(S₁,S₂,S₃,S₄)는 표 1에 열거된 첫 번째 4개의 시그니처 시퀀스와 연관된 증가된 잡음 스펙트럼을 표시한다. 이들은 전술한 "간단한" 시퀀스 S₄₁=[1,-1]보다 훨씬 더 워터마킹을 위해 적절하다는 것이 이해될 것이다.

표1의 모든 사례 시퀀스는 정상화된 값 1로 시작한다는 것에 주목한다. 그들의 역대응부는 동등하게 사용가능하지만, 표에서 도시되지 않는다. 시퀀스는 특정 응용(본 명세서에서: DSD 오디오의 워터마킹)에 대해 평가되었다는 것에 더 주목한다. 다른 응용의 경우, 다른 시퀀스들이 최적이 될 것이다.

본 발명을 더 설명하기 위해, 수학식 3에서 제공된 것과 같은 명명법(nomenclature)은 다음에 도입된다:

S_i[n]는 워터마크 시퀀스이며 n은 시퀀스 내의 심볼의 지수이다.

발명자들은 "매칭 시퀀스"라는 표현을 도입하였다. 신호 시퀀스(X)는 S_i가 불법 상태를 도입하지 않고 X와 결합될 수 있는 경우(즉, X에 더해지거나, X에서 차감됨), 주어진 시그니처 시퀀스(S_i)를 "매칭"하는 것이다. 수학적으로, 신호 시퀀스는 절대 내부 곱

이

와 같은 경우 매칭한다. 더 구체적으로, 만약

인 경우, 시퀀스 X는 "1-매칭"한다고 한다. 역으로,

인 경우, 시퀀스 X는 "0-매칭"한다고 한다.

아래의 수학식 4는 시그니처 시퀀스(S_i)(또는 수학적으로 더욱 정확히:2S_i)가 1-매칭 신호 시퀀스(X)에서 감할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 뺄셈은 워터마킹된 시퀀스(Y)를 생성되도록 한다.

뺄셈은 1-매칭 시퀀스(X)를 0-매칭 시퀀스(Y)로 만든다는 것에 주의한다.

유사하게, 아래의 수학식 5는 시그니처 시퀀스(S_i)가 0-매칭 신호 시퀀스(X)에 더해질 수 있다는 것을 보여준다.

덧셈은 0-매칭 시퀀스(X)를 1-매칭 시퀀스(Y)로 만든다는 것이 주의한다.

본 발명에 따라, 신호는 이제 미리 결정된 시그니처 시퀀스(S_i)(또는 복수의 미리 결정된 시그니처 시퀀스)에 매칭하는 시퀀스(X)의 발생을 위해 이를 검사함으로써 처리된다. 시그니처 시퀀스(S_i) 내에서 "0" 상태에 대응하는 신호 심볼은 이러한 검색 프로세스에서 표면적으로 "무관함(don't care)" 값으로 간주될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 매칭 시퀀스(X)가 발생하는 경우, 주어진 처리 알고리즘에 따라 이들은 변형된다.

예컨대, 본 발명의 일 양상에 따라, 워터마킹될 1-비트 오디오 신호는 주어진 시그니처 시퀀스(S_i)를 매칭하는 신호 시퀀스(X)의 발생을 위해 분석된다. 오디오 신호 내의 매칭 시퀀스의 일련의 발생은 데이터 채널을 구성하는 것으로 간주된다. 더 구체적으로, 1-매칭 시퀀스의 발생은 데이터 비트 '1'을 구성하는 것으로 간주되며, 0-매칭 시퀀스의 발생은 데이터 비트 '0'을 구성하는 것으로 간주된다. 이것은 도 3의 (a)에 도시되며, 여기서 워터마킹될 1-비트 오디오 신호는 길이-7의 시그니처 시퀀스 S=[1,-1,-1,0,1,1,-1]과 매칭하는 길이-7 시퀀스(X)의 발생에 대 해 분석된다. 도면은 데이터 메시지 '110'이 오디오 신호에 포함되거나 숨겨진(buried) 것으로 간주될 수 있다.

명백히, 도 3의 (a)의 데이터 채널은 랜덤 데이터를 전송하는데, 이는 데이터 비트가 임의의 오디오 컨텐츠로부터 유도되기 때문이다. 그러므로, 데이터 포함(embedding) 단계에서, 오디오 신호는 원하는 데이터 메시지를 전송하도록 변형된다. 포함될 데이터 비트가 '0'인 경우, 포함 단계는 시그니처 시퀀스(S₂)를 뺌으로써 1-매칭 시퀀스를 0-매칭 시퀀스로 변경한다. 유사하게, 포함될 데이터 비트가 '1'인 경우, 포함 단계는 시그니처 시퀀스(S₂)를 더함으로써 0-매칭 시퀀스를 1-매칭 시퀀스로 변형한다. 명백히, 매칭 시퀀스(X)가 포함될 데이터 비트를 나타내는 경우, 변형되지 않는다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된, DSD 오디오 신호가 원하는 포함된 데이터 메시지 '011'를 갖는 워터마킹된 오디오 신호를 얻기 위해 이러한 방법으로 어떻게 변형되었는지를 도시한다.

본 발명에 따른 배열의 일 실시예는 이제 도 2를 참조해 설명될 것이다. 워터마킹 장치는 일반적으로 100으로 표시되며 1-비트 오디오 신호(X)를 수신하기 위한 제 1 저장부 X(110), 워터마크 시퀀스(S)를 저장하기 위한 제 2 저장부 S(120), 및 앞서 설명한 것처럼 워터마크(S)를 신호(X)에 매칭하는 것의 발생을 결정하기 위해 신호(X)의 시퀀스를 워터마크(S)와 비교하기 위한 매칭 기능부 MF(130)를 포함한다. 매칭이 신호(X)에서 발생하는 것을 나타내는 데이터 채널(DC)이 이에 따라 생성된다. 장치(100)는 포함될 원하는 데이터 메시지(D)를 수신하는, 계산 유 닛(AU)(140)을 더 포함한다. 유닛(140)은 1-비트 포맷으로 워터마킹된 출력 신호(Y)를 생성하기 위해 전술한 법칙을 위반하지 않고 적절한 것처럼, 즉, 워터마크 시퀀스(S)를 매칭 시퀀스(X)에 더하거나 뺌으로써, 신호(X 및 S)를 결합하기 위해 배열된다. 바람직하게, 장치(100)는 계산 디바이스를 사용하여 구현된다. 대안적으로, 이것은 예컨대, 주문형 집적 회로(ASIC)를 사용하여, 전용 로직 하드웨어에서 구현될 수 있다.

장치(100) 내에서 시퀀스(S)는, 예를 들어, 7-심볼의 길이의 시퀀스 S=[1,-1,-1,0,1,1,-1]이다. 입력 신호(X)는 DSD 오디오 신호인 것이 바람직하다. 매칭 기능부 MF(130)은 7-심볼 워터마크 시퀀스에 대응하는 신호(X)에서 매칭 시퀀스의 발생을 검사하기 위해 작동한다. 본 발명의 일 실시예에서, 데이터 채널(DC)은 매칭이 신호(X)에서 발생한 경우를 나타낸다. 더 구체적으로, 1-매칭 시퀀스의 발생은 데이터 채널(DC)에서 데이터 비트 "1"을 구성하는 것으로 간주되며; 마찬가지로, 0-매칭 시퀀스의 발생은 채널(DC)에서 데이터 비트 "0"을 구성하는 것으로 간주된다. 이러한 매칭의 확인은 데이터 시퀀스 "110"가 DSD 신호(X)에 포함되거나 숨겨지는 것으로 간주되는 것을 보여주는 도 3의 (a)에 도시된다. 게다가, 이러한 상황에서 데이터 채널(DC)은 랜덤 데이터인 것으로 간주되는데, 이는 그 데이터 비트가 실질적으로 의사-랜덤 속성의 임의의 오디오 컨텐츠로부터 파생되기 때문이다.

장치(100)가 1-비트 직렬 오디오 신호 내의 "0" 데이터를 포함할 때, AU 140은 워터마크 시퀀스(S)를 뺌으로써 1-매칭 시퀀스를 0-매칭 시퀀스로 변형한다. 유사하게, 장치(100)가 1-비트 직렬 오디오 신호에서 "1" 데이터를 포함할 때, AU 140은 워터마크(S)를 더함으로써 0-매칭 시퀀스를 1-매칭 시퀀스로 변형한다. 매칭 시퀀스(X)는 포함될 특정 데이터 비트를 이미 나타내는 경우 변형되지 않는다.

도 2의 본 발명의 전술한 실시예에서, 7-심볼 길이의 실행중인 윈도우는 매칭 시퀀스를 검출하는데 사용된다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 이것은 고르게 이격되지 않은 매칭 시퀀스를 야기한다. 또한 중첩되는 시퀀스의 발생을 식별하는 것이 잠재적으로 가능하다. 이러한 중첩의 일례는 도 3의 (a)에 도시되며 300으로 표시된다. 장치(100)에서, 중첩 시퀀스는 무시되는 것이 바람직하다. 이러한 실행 중인 윈도우를 이용하는 다른 잠재적 문제는 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시된다. 도 4의 (a)에 도시된 신호는 데이터 시퀀스 "111"을 포함한다. 시퀀스(S)의 적절한 차감으로써, 신호는 도 4의 (b)에 도시된 데이터 시퀀스 "010"를 포함하도록 변형된다. 그러나, 제 3의 1-매칭 시퀀스를 0-매칭 시퀀스로 변경하면 도 4의 (b)에 도시된 것처럼 선행하는(earlier) 1-매칭 시퀀스(310)의 발생을 유발한다. 이러한 중첩 문제들은, 도 2의 장치(100)에 도시된 것과 같은 실행 윈도우를 이용하는 것이 아니라, 신호(X)를 매칭 시퀀스의 발생에 대해 개별적으로 검색된 연속적인 비-중첩 영역으로 분할함으로써 적어도 부분적으로 우회될 수 있다.

따라서, 개요에서, 본 발명의 방법은, 원래 프로그램 데이터 컨텐츠 내에 존재하는 비트의 시퀀스에 응답하여 긍정적 의미로부터 부정적 의미로 신호 데이터를 변경하기 위한 수학식 2에 도시된 것과 같이, 결합 작동을 수행함으로써 1-비트 프로그램 데이터 컨텐츠 내에 워터마크 정보를 포함시키는 접근 방식에 관한 것이다. 워터마킹의 효과는, 예를 들어 시퀀스가 디지털 오디오 데이터에 대응하는 오디오 대역의 상위 주파수와 같은, 특히, 비교적 더 높은 주파수에서 워터마킹된 신호대 잡음비 및/또는 왜곡 특성을 저감시키는 것이다.

발명자들은 변조기가 포함된 스플라이서(splicer) 출력을 지움(overruling)으로써 현대의 시그마-델타 변조기에서 생성된 1-비트 오디오 신호에 추가적 데이터를 포함하는 것이 가능하다는 것을 알게 되었다. 추가적인 데이터는 시간 그리드(temporal grid), 즉 참조의 시간 프레임에 대해 입력될 수 있다. 그러나, 이러한 접근방법은 잠재적으로 불리한데, 이는 시그마-델타 변조기 내에 채용된 피드백 루프의 안정성 조건이 잠재적으로 위반될 수 있기 때문이다.

본 발명의 방법에서, 워터마크 데이터는 전술한 시그마-델타 변조기의 피드백 루프로 삽입되지 않는 것이 바람직하며, 이로써 안정성 문제는 발생하지 않는다.

상기 방법에서, 1-비트 오디오 데이터 스트림에 대응하는 특정 시퀀스(X)에 대해, 시퀀스(X)는 임의의 일련의 1-매칭 및 0-매칭을 초래하는 식별 매칭을 위한 워터마크 시퀀스(S_i)에 대해 검색되며; 예를 들어, 수학식 2에서, 시퀀스(S_i)는 식별 매칭을 검색하기 위해 신호(X)를 따라 다양한 위치에서 효과적으로 비교된다. 일련의 매칭은 데이터 채널로 간주될 수 있다. 따라서, 워터마크 데이터(S)를 사용함으로써 워터마킹된 신호 데이터(Y)를 생성하기 위해 수학식 2에서 신호 데이터(X)를 처리할 때, 0-매칭은 1-매칭에 의해 교체된다(1-디지트는 0-디지트가 존재하면 포함되어야 하는 경우). 유사하게, 1-디지트가 존재하면 0-디지트가 포함되어 야 하는 경우 1-매칭은 0-매칭에 의해 교체된다.

바람직하게, 쉬운 처리를 위해, 상기 방법은 신호(X) 내에 2개의 인접한 매칭 시퀀스가 중첩되지 않는다고 가정하기 위해 배열된다; 즉, 상기 방법은 중첩되는 워터마크 데이터(S)에 대해 신호(X)에서 매칭된 시퀀스를 무시하기 위해 배열될 수 있다. 그러나, 워터마킹된 신호 품질을 개선하기 위해, 최소 거리는 신호(X)의 변형으로 신호(Y)를 생성하도록 하는 것이 허용된 연속적인 매칭에 대해 선택적으로 설정될 수 있다.

매칭이 도 2에서 식별되고, 신호 데이터(Y)를 생성하기 위해 데이터(X) 시퀀스 내에 대응하는 부정적 변경을 초래한, 신호 데이터(X)를 따른 위치들은, 워터마킹된 신호(Y)에서, 사람이 들어서, 느끼게 된 것과 같이, 특정 유형의 방해를 초래하기 위해 분포되는 것이 바람직하다. 워터마크 데이터(S)를 가진 매칭에 의존하는 신호(Y)를 생성하기 위해 신호(X)의 부분의 변형을 건너뛰는 것은 예를 들어, 파라미터가 사람의 청각 테스트로부터 결정된 수학적 모델과 같이, 청각 모델의 제어 하에 실행되는 것이 바람직하다.

상기 방법에서, 2개 이상의 워터마킹 시퀀스(S_i)가 워터마킹을 위해 선택적으로 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어 마커 데이터(marker data)와 같은, 통신 프로토콜이 채용되는 것이 바람직하며, 그 결과 복수의 워터마킹 시퀀스는 대응하는 워터마킹된 신호(Y)를 생성하기 위해 신호(X)를 처리하는데 채용될 수 있으며; 마커 데이터는 하나의 워터마킹 시퀀스에서 다른 것으로 스위칭하는 것을 나타내는 것이 바람직하다. 이러한 복수의 워터마킹 시퀀스는 오디오 품질을 강화하면서 또한 워터마크 신호의 포함을 허용하기 위해 우선적으로 동적으로 선택될 수 있다.

특정 유형의 신호 데이터(예, 오디오 데이터)에 대해서만 가장 적절한 본 발명의 전술한 방법으로 인해, 예를 들어 복합 범용 암호화 방법과 같이, 모든 유형의 데이터에 응용가능한 로버스트 방식(robust scheme)에 비해 비교적 "손상되기 쉬운" 유형의 방식으로 간주될 것이다.

PCM 유형의 신호의 경우, 각 데이터 샘플에서 하나 이상의 가장 덜 중요한 비트를 "손상시킴(spoiling)"으로써 신호 품질을 저하시키는 알려진 절차이다. 이러한 손상시킴은, 키가 알려진 경우, 원래 고-품질의 저하되지 않은 신호가 키를 사용함으로써 재구성될 수 있도록 배열된 암호 알고리즘을 사용하여 가역적으로 구현될 수 있다. 고-품질 PCM 신호에 가해진 이러한 손상은 대응하는 더 낮은 품질 저하된 신호를 생성하는데 유익하게 사용되며; 잠재적 고객들은 더 낮은 품질 신호를 평가하기 위해 무료로 허용될 수 있으며 그 후 대응하는 고-품질 신호를 재생성하기 위해 더 낮은 품질 신호를 암호해독하기 위해 하나 이상의 키를 구입할 것을 선택할 수 있다. 이러한 배포는 특히, 예를 들어 인터넷과 같은, 통신 네트워크를 통해 배포된 음악 데이터 컨텐츠에 적절하다.

그러나, 관련 암호 해독 키를 이용한 신호 손상에 대한 이러한 접근 방식은, 비교가능한 정도의 중요성을 갖는 모든 시퀀스(X) 내의 비트로 인해, 신호(X)와 같이, 전술한 것과 같은 1-비트 오디오 신호에 즉시 적용가능하지 않다. 그러나, 본 발명은, 예를 들어, 잠재적 고객들을 유인하기 위해 무료 배포를 위한 저하된 품질의 신호를 생성하기 위해 가역적으로 저감된 1-비트 오디오 신호에서 유익하다. 이러한 암호화는, 바람직하게는 비밀 워터마킹 시퀀스를 사용하여, 전술한 0-매칭을 1-매칭으로 그리고 그 반대로 대체함으로써 달성될 수 있다. 해독하는 동안, 동일한 시퀀스의 제어 하의 토글링(toggling)이 반복되며, 이에 따라 1-비트 저감된 오디오 신호를 원래 고-품질 형태로 복원한다. 1-비트 신호의 가역적 손상이 구상될 때, 신호(X)의 오디오 대역폭에서 비교적 작은 에너지를 초래하는 시퀀스(S_i)를 사용하여 최적화하는 것은 불필요하다. 바람직하게, 다른 시퀀스(S_i)가 사용될 수 있으며 이로 인해 여러 명백한 정도의 신호 저감을 초래한다. 이러한 여러 시퀀스들은, 예를 들어 제어 채널 내의 데이터의 제어 하에, 동적으로 변경가능하게 배열될 수 있다.

본 발명의 방법은 예를 들어 덧셈과 같이, 결합 작동을 매칭한 다음 적용함으로써 -1 및 +1 값을 선택적으로 토글링하는 프로세스로서 간주될 수 있다. 상기 방법이 2진 신호와 관련된 것으로서 앞서 설명되었다고 해도, 이것은 또한 이하 설명된 것처럼 추가된 워터마크 정보를 갖는 3개 이상의 상태를 갖는 신호에 대한 적용이다.

전술한 워터마크 시퀀스(S)는 예를 들어 도 1에 제시된 것처럼, 더 낮은 주파수에서 비교적 낮은 에너지에 기여하기 위해 설계되는 것이 바람직하다. 그러나, 워터마크 시퀀스(S)는 다른 주파수 범위에서 유사한 행동을 보이기 위해 설계될 수 있다. 예를 들어, 워터마크 시퀀스 S_i[n]은 다른 워터마크 시퀀스 S_i[n](-1)ⁿ에 의해 대체될 수 있으며, 이것은 샘플링 주파수의 절반, f_s/2에 가까운 주파수 범위 내에서 비교적 낮은 에너지를 보일 수 있다. 시퀀스는 예컨대, f_s/4와 같은, 다른 주파수에서 상대적으로 낮은 에너지를 보이도록 설계될 수 있다.

앞서 설명한 것처럼, 본 발명은 디지털 신호, 즉 일련의 샘플을 변형하는 것에 관한 것이며, 그 샘플은 매우 제한된 수의 값들만을 추정할 수 있다.

표준 16-비트 PCM 신호는 또한 이러한 신호이며, 각 샘플이 추정할 수 있는 상태의 수는 2이며, 즉 로직 0 및 로직 1 상태이다. 이로 인해, 본 발명이 없는 경우, 이러한 2개의 신호의 직접 추가는 불법 상태의 생성으로 인해 발생한 데이터의 손실 또는 데이터의 오염없이 실질적으로 불가능할 것이다.

따라서:

(a) -1의 샘플 값에, 오직 값 0 또는 +2가 더해질 수 있으며;

(b) +1의 샘플 값에, 오직 값 0 또는 -2가 더해질 수 있다.

그러나, 전술한 것처럼, 본 발명은 2진 신호에 제한되지 않으며; 예를 들어, 3-비트 샘플이 추정할 수 있는 상태의 수가 비교적 제한된 3-비트 신호에 적용될 수 있다.

전술한 내용의 더욱 일반화된 분석은 이제 설명될 것이며 다른 유형의 시퀀스 및 신호에 대한 그 관련성이 고려될 것이다. 일반적으로, k개의 샘플, 즉 k개의 심볼의 시퀀스로 구성된 신호(X)(각 샘플이 미리 한정된 세트(B)로부터 임의의 상 태를 추정할 수 있음)는 수학식 6에 의해 수학적으로 설명된다.

k개의 샘플의 임의의 1-비트 DSD 신호는 예를 들어, 수학식 7에 의해 한정된다.

대조적으로, k개의 샘플의 2-비트 신호(X)는, 예를 들어 수학식 8에 의해 한정될 수 있다.

그리고, 마찬가지로, k개의 샘플의 3-비트 신호(X)는, 예를 들어, 수학식 9에 의해 한정될 수 있다.

수학식 6에 의해 한정된 것처럼 시퀀스(X)와 결합되는, 예를 들어, 이에 더해질 수 있는 시퀀스(S)는 수학식 10에 의해 정의된다.

여기에서, 시퀀스(S)의 수는 제한된다. 따라서, 수학식 7에 따른 전술한 1- 비트 신호의 경우, 시퀀스(S)는 수학식 11에 의해 한정된 것처럼 제한된다.

유사하게, 2-비트 신호에 대해, 수학식 12는 시퀀스(S)에 속한다.

시퀀스(S)는 불법 상태를 생성하지 않고 Y=X+2S와 같이 신호(X)와 결합되는, 예를 들어 이 신호에 추가될 수 있는지 여부가 신호(X) 내에 존재하는 실제 상태에 따르며; 신호(X)를 시퀀스(S)와 무조건적으로 결합(예를 들면, 추가)하면

를 초래하며 이것은 불법 상태로 정의된다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 특정 실제 응용에서, 불법 상태들은 특정 상황 내에서 용인될 수 있으며 "원하는 합법 상태"의 범주에 포함되며; 이러한 응용은, 예를 들어, 대응하는 저하되지 않은 프로그램 컨텐츠를 구매하기 전에 고객 샘플링 또는 초기 평가를 목적으로 오디오 및/또는 비디오 프로그램 컨텐츠의 비가역적 부분적 저하에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 적용에서, 주어진 상태 세트 B에 대해, 신호(X)의 주파수 스펙트럼의 특수 주파수 간격 내에 제한된 방해를 도입하는 시퀀스(S)를 결합하는 것이 관건이다. 예를 들어, 수학식 14에 따른 일련의 시퀀스(S)는 표 2에 열거되며 그들의 스펙트럼 특성은 도 5에 제시된다. 이들 시퀀스는 대략 32f_S의 주파수 간격 내에 최소 방해를 가지며, 이 때 f_S는 신호(X)를 생성하는데 채용된 샘플링 주파수이며; 이들 시퀀스들은 1-비트 DSD 오디오 신호와 결합될 수 있다. 표 2는 수학식 14에 따른 10개의 최상의 식별된 시퀀스(S)를 열거한다.

이것은 대략 f=32f_S의 최소 방해를 제공하기 위해 선택된다.

표 2 및 관련된 도 5를 참조하여, 신호(X)와 시퀀스(S)는 약간의 예를 들자면, 덧셈, 뺄셈, -1로 곱하기, 배타적-OR과 같은, 한 가지 이상의 수학적 프로세스에 의해 결합될 수 있으며; 곱셈과 같은 다른 유형의 수학적 연산이 또한 본 발명의 범위 내에 가능하다는 것이 이해될 것이다.

수학식 12에서 정의된 것처럼 한정된 대응 시퀀스(S)를 갖는 전술한 수학식 8에 따른 2-비트 신호인 신호(X)에 대해, 주파수 간격

내의 비교적 낮은 방해를 갖는 5개의 심볼의 최대 길이의 일부 시퀀스의 예는 표 3에 나열되어 있다. 비교를 위해, 시퀀스 S=[1,-1] 및 S=[1]의 수행이 또한 도시된다. 게다가, 4개의 최상의 시퀀스의 주파수 스펙트럼은 도 6에 도시된다.

앞서, 시퀀스(S)의 예가 예컨대, 도 1을 참조하여 설명되었으며, 이것은 예를 들어 간격

또는

내에서 대략 f=0 Hz인 주파수 간격 내의 최소 방해를 초래할 수 있다. 도 7에서, 대략 f=0 Hz의 최소 주파수를 제공하는

에 대해 4개의 최상의 시퀀스(S)에 대응하는 범위

의 범위 내에 전체-주파수 스펙트럼이 도시되며, 시퀀스(S)는 표 2에 나열된다. 전술한 내용에서, 시퀀스(S)는 신호(X)를 포함하는 다른 주파수 간격에서 최소 방해를 도입하기 위해 설계될 수 있다는 것이 설명된다. 특히, 발명자들은 대략 f=0 Hz이외의 주파수인, 주파수 범위 내에서 최소 방해를 보이는 시퀀스(S)의 사례들을 고안할 수 있다는 것을 알게 되었다.

주어진 시퀀스(S)가 캐리어(C)와 함께 변조에 의해 변형된 경우, 새롭게 얻어진 시프트된 시퀀스(S')의 주파수 스펙트럼은 시퀀스(S)의 스펙트럼의 시프트된 버전이다. 유익하게, 캐리어(C)는 수학식 15에 따라 정의된다.

시퀀스(S)에 대한 캐리어(C)의 적용은 수학식 16에서 제공된 것처럼 32f_S에 의해 이를 시프트할 수 있다.

결론적으로, 시프트된 시퀀스(S')의 신호(X)와의 결합은 f=0Hz에서 f=32f_s까지 최소 방해가 변화된 주파수 방해를 초래한다. 시퀀스(S)를 시프트하기 위해 캐리어(C)를 적용하는 것에 대해, 이러한 시프팅은 시프팅하는 시퀀스

가 시프트된 시퀀스

를 초래한 경우 사소하다. 시프트된 시퀀스의 목록은 도 5에 제시된 4개의 대응하는 최상의 스펙트럼과 함께 전술한 표 2에 제공된다.

신호(X)와 시퀀스(S)와의 결합에서, 복소수 값의 발생이 허용된 경우, 음 및 양의 주파수에 대해 최종 스펙트럼이 다를 수 있다는 것이 구상된다. 전술한 캐리어(C)는 수학식 17에 따라 복소수 형태로 편리하게 정의될 수 있다.

이 때

이며,

시그니처(S)에 대한 그 적용은 수학식 18로 설명된 것과 같이 대응하는 시프트된 시퀀스(S')의 스펙트럼을 16f_s로 시프트할 것이다.

수학식 17의 캐리어(C)의 경우, 시퀀스(S)는 시프트된 시퀀스가 상태

의 대응 세트를 또한 가질 상태

의 세트를 갖는 경우 사소하다. 표 1로부터 10가지 최상의 시퀀스(S)는 jⁿ에 의해 변조되며 대응하는 변조된 시퀀스는 표 4에 나열된다.

표 4로부터 4개의 최상의 시퀀스의 스펙트럼은 비대칭 분포가 명백히 식별가능한 도 8의 그래프 상에 플롯된다.

본 발명의 방법, 즉 신호 상에 시퀀스를 "날인하기(imprint)" 위해 신호와 선택된 시퀀스를 직접 결합하는 것은, 다수의 실용적인 기술 응용을 갖는데, 이러한 응용은:

(a) 아날로그-디지털 신호 변환을 위한 시그마 델타 변조기의 특별 구성;

(b) 다중-비트 아날로그-디지털 변환기의 특별 구성(예, 2002년 5월호, IEEE 2002의 회보(pp.191-194)인, 2002년 맞춤형 집적 회로 회의에서 제시된, Miller 및 Petrie의 "다중-모드 수신기용 다중-비트 시그마-델타 ADC"에 기술된 유형의 변환기의 변형된 버전); 및

(c) 복합 시그마-델타 변환기의 특수 구성(예, 2003년 6월호, 2002 심포지엄, 기술 문헌 다이제스트(pp.75-78)에 공개된 것으로써, 2003 VLSI 회로에 관한, Basedau 등에 의한 "낮은-IF GSM 및 에지 수신기용 4차 연속-시간 복합 시그마-델타 ADC"에 기술된 유형의 변환기의 변형된 버전)

중 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 방법은, 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해, 그리고 예컨대, CD, DVD와 같은 광학 데이터 캐리어와 같은, 데이터 캐리어 상에 전달된 음악 및/또는 비디오 컨텐츠와 같은 워터마킹 오디오 및/또는 비디오 프로그램 컨텐츠 내에 실제로 응용될 수 있다. 이러한 워터마킹은 프로그램 컨텐츠의, 권한없는 복사, 즉, 해적 행위(pirating)를 억제하는데 유익하며 모조 사본의 압수 및/또는 명도와 같은, 복제자(counterfeiter)에 대한 소송을 제기하기 위한 증거로서 사용될 수 있다. 역으로, 유통되는 은행 수표와 같은 방법으로, 이러한 워터마킹은 또한 인증을 위해 사용될 수 있으며, 따라서 고객은 선의의 원본 프로그램 컨텐츠 제품을 구입했다는 것을 확인할 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들은 첨부된 청구항에 의해 정의된 것처럼 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

"포함하다", "결합하다", "구비하다", "하다, 이다" 및 "갖다"와 같은 표현은 설명 및 관련 청구항을 해석할 때 비-배타적인 방법으로 해석될 것이며, 즉 명시적으로 존재하는 것으로 정의되지 않은 다른 항목 또는 성분을 허용하는 것으로 해석된다. 단수에 대한 참조는 또한 복수에 대한 참조로 해석될 것이며, 반대의 경우에는 그 역이 적용된다.

본 발명은, 1-비트 오디오 데이터 신호와 같은 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법 등에 이용가능하다.

Claims (17)

1. 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법으로서,

   (a) 하나 이상의 시그니처 시퀀스를 제공하는 단계;

   (b) 상기 하나 이상의 신호 시퀀스 동안에는 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 것이 불법 상태를 생성하지 않는, 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 결정하기 위해 직렬 데이터 신호를 분석하는 단계; 및

   (c) 직렬 데이터 신호를 변환된 신호로 변환하기 위해, 하나 이상의 직렬 데이터 신호의 결정된 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 단계

   를 포함하는, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 직렬 데이터 신호는 2진법 형식의 1-비트 데이터 신호이며, 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 2진법 형식의 변환된 신호를 생성하기 위해 상기 직렬 데이터 신호와 직접 결합가능하게 제공되며, 바람직하게 이러한 결합은 더하기 및/또는 빼기 및/또는 배타적-OR 연산을 포함하는, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 직렬 데이터 신호는 그 직렬의 심볼이 실질적으로 유사한 중요성을 갖도록 제공된, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 직렬 데이터 신호의 사본을 재생성하기 위해 변환된 신호를 거꾸로 변환하기 위해 사용가능한, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 복수의 시그니처 시퀀스는 방법에 이용된, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
6. 제 5항에 있어서, 직렬 데이터 신호를 변환된 신호로 변환할 때 시퀀스 간에 동적으로 작동 중에 전환하도록 제공되는, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스는 각각 2개 이상의 심볼 길이인, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 신호 시퀀스 동안에는 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와의 결합이 불법 상태의 생성 을 초래하지 않는 상기 하나 이상의 신호 시퀀스는 변환된 신호에서 바람직하게 인지된 특성을 획득하기 위해 지각 모델에 따라 선택된, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 직렬 데이터 신호와 변환된 신호는 1-비트 오디오 신호이며, 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스의 결합은 다른 신호 형식으로 변환하지 않고 직렬 데이터 신호 상에서 직접 수행되는, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
10. 제 1항에 있어서, 변환된 신호가 직렬 데이터 신호의 워터마크된(watermarked) 버전이 되도록 직렬 데이터 신호로 워터마크를 포함하기 위해 제공된, 대응 변환 신호를 생성하기 위해 직렬 데이터 신호를 처리하는 방법.
11. 제 1항에 따른 방법을 구현하기 위한 장치(100)로서, 직렬 데이터 신호를 수신하고 변환된 데이터를 출력하기 위해 배열된, 제 1항에 따른 방법을 구현하기 위한 장치.
12. 제 1항에 따른 방법을 사용하여 생성된 변환된 데이터.
13. 제 12항에 따른 변환된 데이터를 저장한 데이터 캐리어(carrier).
14. 제 1항에 따른 방법을 구현하기 위해 계산 디바이스 상에서 실행될 때 작동하는 컴퓨터 소프트웨어.
15. 대응하는 디코딩된 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 변환된 신호를 처리하는 방법으로서,

    (a) 하나 이상의 신호 시퀀스를 제공하는 단계;

    (b) 하나 이상의 신호 시퀀스를 결정하기 위해 변환된 신호를 분석하는 단계로서, 상기 신호 시퀀스는 이러한 하나 이상의 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 불법 상태의 생성을 초래한다고 판단되는, 변환된 신호를 분석하는 단계; 및

    (c) 디코딩된 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 변환된 신호를 변환하기 위해, 하나 이상의 변환된 신호의 결정된 신호 시퀀스를 상기 하나 이상의 시그니처 시퀀스와 결합하는 단계

    를 포함하는, 대응하는 디코딩된 직렬 데이터 신호를 재생성하기 위해 변환된 신호를 처리하는 방법.
16. 제 15항에 따른 방법을 구현하기 위한 장치로서, 상기 장치는 변환된 데이터 신호를 수신하고 디코딩된 직렬 데이터 신호 데이터를 출력하기 위해 작동하는, 제 15항에 따른 방법을 구현하기 위한 장치.
17. 제 15항에 따른 방법을 구현하기 위해 계산 디바이스 상에 실행될 때 작동하는 컴퓨터 소프트웨어.

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