WO2017131267A1 - 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법 - Google Patents

가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017131267A1
WO2017131267A1 PCT/KR2016/001041 KR2016001041W WO2017131267A1 WO 2017131267 A1 WO2017131267 A1 WO 2017131267A1 KR 2016001041 W KR2016001041 W KR 2016001041W WO 2017131267 A1 WO2017131267 A1 WO 2017131267A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
signal
key signal
audio signal
audio
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
길현배
정지환
김재영
Original Assignee
주식회사 트리니티랩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 트리니티랩 filed Critical 주식회사 트리니티랩
Priority to PCT/KR2016/001041 priority Critical patent/WO2017131267A1/ko
Publication of WO2017131267A1 publication Critical patent/WO2017131267A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/02—Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services

Definitions

  • the present invention relates to a digital information stealth method, and more particularly, to a digital information stealth method in which an original audio signal is divided and packaged into a plurality of frequency sections so that deterioration of a key signal generated in accordance with a broadcast time is minimized, And more particularly, to a digital information stealth method using audio frequency band audio signals.
  • the ultra-low frequency or ultra high frequency is inserted only in the original audio, so that the mobile device recognizes the corresponding low frequency or super high frequency and, based on this recognition, directly or indirectly consumes the contents of the large screen with eyes or ears It was the way that the contents could receive the messages that they wanted to deliver to mobile.
  • the conventional technology has a limitation that the sound is heard by the infants and companion animals as noise, and it is affected by the property of the A / D converter or the D / A converter of the input / output part of the operating system type of the mobile device, There were limitations that could only be applied.
  • a digital information stealth method using an audible frequency band audio signal comprising: receiving, by a mobile device after the step (h) Detecting; And a server receiving the detected key signal through a wireless communication network and extracting matched information from the information stored in the database, and transmitting the matched information to the mobile device.
  • a method of detecting a key signal in a digital information stealth method using an audible frequency band audio signal comprising the steps of: quantizing the applied sound source by adjusting a quantization parameter value included in the detection algorithm; And the information of the encrypted key signal is obtained.
  • the present invention provides a digital information stealth method using an audio frequency band audio signal according to the present invention, in which the quantization parameter value is adjusted by increasing the quantization parameter value to increase deterioration of the generated key signal, And decreasing the quantization parameter decreases the deterioration of the generated key signal and the aqueous performance due to an external attack.
  • a digital information stealth method using an audio frequency band audio signal comprising: recognizing the forgery of the data when the service is attacked by forgery or modulation of data; And providing the service by re-inserting the key signal of the corresponding content into the server.
  • the step (d) of the digital information stealth method using an audio frequency band audio signal of the present invention minimizes deterioration of the generated key signal in a band including pitch among the plurality of generated frequency drawers Selecting as a frequency drawer; And generating the quantization parameter according to a size of the frequency of the selected frequency drawer.
  • a digital information stealth method using an audible frequency band audio signal wherein in the step (e), an insertion space of the key signal is divided into a frequency domain and a time domain of digital information possessed by the original audio signal .
  • the step (e) of the digital information stealth method using an audio frequency band audio signal of the present invention further includes the step of determining whether the encoder inserts the corresponding key signal without degradation in the corresponding time zone .
  • the first and second compression methods of the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal of the present invention are irreversible compression methods.
  • a digital information stealth method using an audio frequency band audio signal the matching information being at least one of text, video, audio, and URL information.
  • the present invention it is possible to minimize the deterioration of the original audio signal by increasing the complexity of the encryption of the quantization parameter value with respect to the key signal inserted into the original audio signal, and at the same time, You can have the ability.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for implementing a digital information stealth method using an audible banded audio signal in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a plurality of frequency drawers and a plurality of boxes divided by a divider in the stealth system shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the digital information stealth method using an audible band audio signal according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a detailed operation according to an adjustment of a quantization parameter value of an encoder during operation of the digital information stealth method shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a detailed operation according to an adjustment of a quantization parameter value of an encoder during operation of the digital information stealth method shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing a band (A waveform section) including a pitch in the original audio signal applied to the encoding apparatus 100 in the information providing system shown in FIG.
  • FIG. 6 is a waveform diagram of a frequency versus amplitude for explaining a pitch in a general sound waveform.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for implementing a digital information stealth method using an audio frequency band audio signal according to the present invention.
  • the encoding apparatus 100 includes an encoder 110, a divider 120, a first codec 130, a second codec 140 and a combiner 150.
  • the mobile apparatus 400 includes a detection algorithm 410 .
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a plurality of frequency drawers and a plurality of boxes divided by a divider 120 in the stealth system shown in FIG. 1, and includes ten frequency drawers 710 and three boxes 700.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a digital information stealth method using an audio frequency band audio signal according to the present invention.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing a band (dotted line waveform section) including a pitch in the original audio signal applied to the encoding apparatus 100 in the information providing system shown in FIG.
  • FIG. 6 is a waveform diagram for amplitude versus frequency for explaining a pitch in a general speech waveform.
  • FIG. 6 shows a case where a pitch exists (a) and a case where a pitch does not exist (b).
  • FIG. 1 The structure and function of each component of the system for implementing the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 The structure and function of each component of the system for implementing the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 The structure and function of each component of the system for implementing the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the encoding apparatus 100 scans the original audio signal by the digital signal processing method (S110) and filters the audio frequency band (S120).
  • the divider 120 divides the original audio signal into a plurality of frequency sections to generate a plurality of frequency drawers 710.
  • the plurality of frequency drawers 710 are grouped into a plurality of boxes 710, 700) (S140).
  • the divider 120 divides the generated key of the generated plurality of frequency drawers 710 A frequency drawer that minimizes signal deterioration is selected (S160).
  • the encoder 110 encrypts the generated key signal using the quantization parameter (S170), and accumulates and inserts the encrypted key signal into the original audio signal of the audio frequency band (S180).
  • the encoder 110 minimizes the deformation of the selected frequency drawer 130 by using the first codec 130 and performs a first compression process at step S190 so that the divider 120 selects one of the generated plurality of frequency drawers 710
  • the frequency drawer excluding the frequency drawer is secondly compressed using the second codec 140 (S200).
  • the broadcasting apparatus 200 receives the sound source output from the combiner 150 Streaming transmission method.
  • a receiving device 300 having a built-in speaker receives a digital sound source transmitted from the broadcasting device 200, converts the digital sound source into an analog signal, and outputs the analog signal.
  • the mobile device 400 receives a sound source, which is an analog signal transmitted from the reception device 300, and receives the audio signal including the key signal from the microphone, converts the received audio signal into a digital signal, And outputs the detected key signal.
  • a sound source which is an analog signal transmitted from the reception device 300
  • receives the audio signal including the key signal from the microphone converts the received audio signal into a digital signal, And outputs the detected key signal.
  • the server 500 receives a key signal detected from the mobile device 400 through a wireless communication network such as a WI-FI, 3G, 4G, or 5G and receives text data , Video, audio, URL, and the like.
  • a wireless communication network such as a WI-FI, 3G, 4G, or 5G and receives text data , Video, audio, URL, and the like.
  • the mobile device 400 receives information such as text, video, audio, and URL extracted from the server 500 and outputs the information to the user.
  • FIG. 1 The detailed operation of the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 The detailed operation of the digital information stealth method using the audio frequency band audio signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • an encoding program including mathematical models capable of analyzing and modifying a digital signal as desired is stored.
  • the encoding program scans the state of the entire audio source using a digital signal processing method and then transmits information (for example, URL information, indirect advertisement (Product Placement), PPL The purchase information of the purchased product, the test information on the content itself, etc.) in the audio signal according to a predetermined algorithm.
  • information for example, URL information, indirect advertisement (Product Placement), PPL The purchase information of the purchased product, the test information on the content itself, etc.
  • the supplier generates a key signal according to the broadcast time of the information desired to be transmitted, and generates a new audio signal including digital information through a process of combining and compressing the newly generated key signal to the original audio signal.
  • the final compression work for judging whether or not the sixth information is inserted well without deterioration in the corresponding time zone is performed.
  • the reason why it is important to minimize the deterioration of the original audio signal is to insert a specific key into the audio signal, so that an unpleasant sound can be heard by a human auditory sense.
  • the present invention has a mathematical algorithm capable of selecting an area (Domain) in an audio (video or image applicable) signal that can minimize deterioration, , And even if a new compression is performed, the size of the capacity changed based on the audio file of 3 minutes is in the range of ⁇ 15 kb. This change in capacity can also be ⁇ 0 kB depending on the development of technology.
  • the new audio signal into which the key signal is inserted through the encoding device is transmitted or broadcasted externally as an analog signal or a digital signal according to the state of the consumer of the service.
  • a mobile device that has an algorithm capable of detecting a key signal that has been encrypted and input in advance in the form of an application or a software development kit (SDK) It is possible to detect the corresponding information of the time zone input in advance.
  • SDK software development kit
  • a message type or sound of the mobile device or a photograph or URL information related to the direct information is transmitted to the content consumer.
  • Additional information provided in this process may be held by the application itself or may be communicated through communication with the server of the service.
  • the information about the key signal generated when inserting the key signal into the audio file through the encoding device is stored in an encrypted state, and only the server for providing the interpretation algorithm and information owns the information.
  • the technique of generating and inserting a key signal into the digital audio signal of the present invention is a kind of a trigger hidden in a digital signal in the form of a signal or a pattern having a predetermined repeatability.
  • a mobile device that already has an algorithm capable of detecting this signal or a mobile device that has been connected to a server that already stores a specified repeatability pattern in the database 510, It is a technology that can show or tell information related to contents (text, image, audio, URL, etc.).
  • the key signal In order to apply the key signal to the communication method by inserting the key signal into the audio signal of the audible frequency band which already includes the information directly, the key signal must be hid in the original digital signal.
  • a key signal must be inserted into a digital original audio signal, and it must survive as a key signal without being disturbed by various external attack or alteration attempts.
  • the scalability of the key signal must be ensured, and the key signal itself must be deformable.
  • the insertion space of the key signal is divided into the frequency domain and the time domain of the digital information of the original audio.
  • an input audio signal is digital or not is first detected, and if it is a digital signal, a division operation is performed where scanning is performed and a predetermined band is partitioned.
  • the dividing unit 120 and the partitioning program divide the input audio signal into a plurality of frequency sections after scanning the original audio signal and package each divided part into three or more boxes 700. [ .
  • a plurality of frequency drawers 710 are generated.
  • the box 700 or the frequency drawer 710 is a dividing operation for selecting an optimum section for planting the key signal in the original audio signal without deterioration and the packaged box 700 includes one or more frequency drawers 710 .
  • the frequency drawer 710 included in the box 700 is a continuous section or a non-continuous section.
  • the frequency drawer 710 which minimizes the deterioration of the key signal and is strong against external attack and can hide the key signal from the human ear is selected.
  • a method of quantizing a signal is applied (S310).
  • This method has already experimentally performed a variety of external attacks such as channel noise, filtering attack, recompression or other types of compression techniques, truncation of digital signal parts, attacks with additional attachments of other signals, D / A conversion or A / D conversion, and so on.
  • external attacks such as channel noise, filtering attack, recompression or other types of compression techniques, truncation of digital signal parts, attacks with additional attachments of other signals, D / A conversion or A / D conversion, and so on.
  • the quantization parameter value is exposed to the outside, it may be a disadvantage that it is vulnerable to security.
  • the information about the quantization parameter is encrypted once, the information obtained by interpreting the quantization parameter itself is limited. And a cryptographic key corresponding to the variable, the vulnerability is complemented by a structure that can understand a single cryptographic combination.
  • the parameter is modulated or deleted by increasing the value of the quantization parameter q, the deterioration of the original sound is increased (S330), and the aqueous capability is increased from the external attack (S340).
  • the quantization scheme is applied with different quantization parameters according to the characteristics of the frequency domain, it is possible to minimize the deterioration in the frequency domain by adjusting the value of the quantization parameter q at the same time as robustness against the external attack.
  • the value of the quantization parameter q is decreased to reduce the deterioration of the original sound (S335), and the aqueous ability is reduced from the external attack (S345).
  • This key signal insertion is a signal processing that adds the key signal to the original audio signal with the pitch and energy values of the original audio signal.
  • a band including a pitch (A waveform section) as a suitable part of the key signal insertion generates a quantization parameter (q) matching the size of the frequency in the corresponding frequency domain, and minimizes deterioration of the key signal in the selected one of the original audio signals by the quantization method .
  • the pitch means the frequency of the highest points appearing on the time axis.
  • the frequency conversion method is applied to calculate the energy value for each band by dividing the band including the pitch, and then sets the portion having the largest energy as a suitable region for key signal insertion.
  • the quantization method is a blind method in which a original digital signal is not required when detecting a key signal embedded in an original audio signal.
  • the quantization parameter value When the quantization parameter value is increased, the deterioration, that is, the deterioration of the sound quality, becomes large, and it has a strong water ability from the external attack.
  • the deterioration that is, the deterioration of the sound quality, becomes small, but the water ability deteriorates from the external attack.
  • the present invention increases the complexity of encryption of the quantization parameter value to reduce the size of the quantum parameter value, thereby deteriorating the deterioration and having a secondary aqueous capability from the external attack.
  • the present invention divides a signal input through the divider 120 according to a broadcasting environment or a use place of digital contents including audio in which a key signal is inserted or audio in which a key signal is inserted, Are bundled once in units of boxes 700 according to the environment, and a codec for compressing the bundled box 700 without deterioration is applied.
  • the codec in the encoding apparatus of the present invention compresses and combines each divided frequency drawer 710, respectively, so that the original sound is not degraded but compressed into one sound source.
  • the drawers other than the drawer selected as the most suitable section for generating and combining the key signal are strongly compressed, and the selected drawer is combined with compression to minimize the distortion, and then combined to form a sound source.
  • the key signal insertion technique of the present invention divides all sections from 20 Hz to 20 kHz, which is an audio frequency band, into individual blocks, and compresses the blocks so that they are compressed and reassembled. see.
  • the compression method follows the irreversible compression method in all processes.
  • the irreversible compression method refers to a lossy compression method, and is also referred to as an MPEG compression method in the form of a compression of an MP3 file that is often used when a sound source file is discussed.
  • This compression method is a compression method that reduces the size of a file by applying a loss to the original data.
  • the human ear is insensitive to low-band sounds and is most sensitive to mid-band sounds.
  • the above-mentioned characteristic of the human ear is used to set the dB in advance for each frequency, and only the sound of the audible frequency band audible to the human ear is selected, .

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)

Abstract

본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법은 인코더, 분할기, 결합기, 제1 및 제2 코덱를 포함하는 인코딩 장치를 구비하는 디지털 정보 스텔스 방법에 있어서, (a) 인코더가 원본 오디오 스캐닝하여 가청 주파수 대역을 필터링하는 단계; (b) 분할기가 원본 오디오 신호를 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 복수개의 주파수 서랍을 생성하고, 복수개의 주파수 서랍을 복수개의 박스로 패키징하는 단계; (c) 인코더가 방송 시간에 맞춰 키 신호를 생성하는 단계; (d) 분할기가 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍을 선택하는 단계; (e) 인코더가 양자화 변수를 이용하여 생성된 키 신호를 암호화하고, 가청 주파수 대역의 원본 오디오 신호에 암호화된 키 신호를 누적하여 삽입하는 단계; (f) 인코더가 제1 코덱을 이용하여 선택된 주파수 서랍의 변형을 최소화하여 제1 압축을 하는 단계; (g) 분할기가 선택되지 않은 주파수 서랍을 제2 코덱을 이용하여 제2 압축을 하는 단계; (h) 결합기가 제1 및 제2 압축된 주파수 서랍을 인가받아 결합하여 하나의 음원으로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법
본 발명은 디지털 정보 스텔스 방법에 관한 것으로서, 특히 원본 오디오 신호를 복수개의 주파수 구간으로 분할 및 패키징하여 방송 시간에 맞춰 생성된 키 신호의 열화를 최소화하면서 원본 오디오 신호에 삽입 및 압축하여 음원으로 출력할 수 있는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법에 관한 것이다.
시대의 변화에 의해 저작권을 가진 컨텐츠들이 온라인(인터넷 망 등에 연결이 된 상태)을 통하여, 그 컨텐츠의 값어치를 지불하지 않은 상태로 불법적으로 유통이 됨에 따라, 이러한 불법 유통을 막기 위해 디지털 신호처리를 활용하여, 해당 컨텐츠의 내부에 특정한 변형을 주어, 정상 유통과 비 정상유통의 경우를 구분하거나, 불법적인 복제 자체를 막는 기술로 시작이 되었다.
우선 온라인 상에서 유통이 되는 디지털 컨텐츠의 소유권을 보호하기 위한 복사 방지 기술로서 적용 개발되어 발전을 하였다.
그러다가 주로 온라인을 하는 도구가 데스크 탑에서 모바일로 넘어가면서, 모바일 기기와 일반적인 대형 스크린(TV, 극장 스크린, 데스크 탑의 모니터 등)의 연결을 위한 니즈가 늘어갔다.
그러한 니즈에 대한 반영으로 초 저주파나 초 고주파를 원본 오디오 밖에 삽입을 하여, 모바일 기기는 해당 초저주파나 초고주파를 인식하고 이러한 인식을 바탕으로 대형스크린의 컨텐츠를 눈이나 귀로 소비를 직접적 또는 간접적으로 하더라도 해당 컨텐츠가 모바일에 전달하고 싶은 메시지를 전달 받을 수 있는 방식이었다.
하지만, 종래 기술에서 사용하는 초고주파 초저주파에 노출이 지속될 경우 컨텐츠를 소비하는 객체인 사람과 그와 함께 하는 반려동물들의 육체적 또는 심리적 문제를 야기하기 때문에 서비스의 적용이 어려웠으며, 고주파 또는 저주파 필터링에 의해 신호 자체가 사라지는 단점을 가지고 있다.
또한, 종래의 기술은 영유아나 반려동물들에게는 그 소리가 소음으로 들리게 되는 한계가 있었고, 모바일 기기의 운영체제 형태의 입출력 부분의 A/D 컨버터 또는 D/A 컨버터의 성질에 영향을 크게 받아 국소적인 적용만 가능한 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 고주파나 저주파가 아닌 실제 오디오 신호의 가청 주파수 대역 내부에 특정 키 신호를 생성 및 삽입하여 대형 스크린과 모바일 스크린을 실시간 연결할 수 있는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 제공하는 것이다.
또한, 원본 오디오 신호를 가청 주파수 대역에서 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 키 신호의 열화 없이 원본 오디오 신호에 양자화 방식으로 삽입하여 통신함으로써, 외부에서 해당 키를 삭제 또는 변질시키려는 시도에도 효과적으로 대처할 수 있는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법은 인코더, 분할기, 결합기, 제1 및 제2 코덱을 포함하는 인코딩 장치를 구비하는 디지털 정보 스텔스 방법에 있어서, (a) 상기 인코더가 원본 오디오 신호를 디지털 신호처리 방식으로 스캐닝하여 가청 주파수 대역을 필터링하는 단계; (b) 상기 분할기가 상기 원본 오디오 신호를 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 복수개의 주파수 서랍을 생성하고, 상기 복수개의 주파수 서랍을 소정 개수씩 묶어 복수개의 박스로 패키징하는 단계; (c) 상기 인코더가 상기 필터링된 가청 주파수 대역의 구간에 따라 방송 시간에 맞춰 키 신호를 생성하는 단계; (d) 상기 분할기가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 상기 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍을 선택하는 단계; (e) 상기 인코더가 양자화 변수를 이용하여 상기 생성된 키 신호를 암호화하고, 상기 가청 주파수 대역의 상기 원본 오디오 신호에 상기 암호화된 키 신호를 누적하여 삽입하는 단계; (f) 상기 인코더가 상기 제1 코덱을 이용하여 상기 선택된 주파수 서랍의 변형을 최소화하여 제1 압축을 하는 단계; (g) 상기 분할기가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 상기 선택된 주파수 서랍을 제외한 주파수 서랍을 상기 제2 코덱을 이용하여 제2 압축을 하는 단계; (h) 상기 결합기가 상기 제1 및 제2 압축된 주파수 서랍을 인가받아 결합하여 하나의 음원으로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법은 상기 (h) 단계 이후에 모바일 기기가 상기 출력되는 음원을 인가받아 내장된 검출 알고리즘을 통하여 상기 암호화된 키 신호를 검출하는 단계; 및 서버가 무선 통신망을 통하여 상기 검출된 키 신호를 인가받아 데이터베이스에 기 저장되어 있는 정보 중에서 매칭되는 정보를 추출하여 상기 모바일 기기로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 키 신호를 검출하는 단계는 상기 인가받은 음원을 상기 검출 알고리즘에 포함된 양자화 변수값을 조절하여 양자화를 진행하여 상기 암호화된 키 신호의 정보를 얻는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 양자화 변수값 조절은 상기 양자화 변수값을 크게 하면 상기 생성된 키 신호의 열화 및 외부 공격으로부터 수성 능력을 증가시키고, 상기 양자화 변수값을 작게 하면 상기 생성된 키 신호의 열화 및 외부 공격으로부터 수성 능력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 수성 능력의 증가는 데이터의 위조나 변조로 해당 서비스가 공격받는 경우 상기 데이터의 위변조 사실이 인지되는 단계; 및 상기 서버가 해당 컨텐츠의 키 신호를 다시 삽입하여 서비스를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 (d) 단계는 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 피치가 포함된 대역을 상기 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍으로 선택하는 단계; 상기 선택된 주파수 서랍의 주파수가 가지는 크기에 맞추어 상기 양자화 변수를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법은 상기 (e) 단계에서 상기 키 신호의 삽입 공간은 상기 원본 오디오 신호가 가진 디지털 정보의 주파수 영역과 시간 영역으로 나누어지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 (e) 단계는 상기 인코더가 해당 시간대에 해당 키 신호가 열화 없이 삽입되었는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 제1 및 제2 압축은 비가역 압축 방식인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 상기 매칭되는 정보는 텍스트, 비디오, 오디오, URL 정보 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에 의할 경우, 원본 오디오 신호에 삽입되는 키 신호에 양자화 변수값에 대한 암호화의 복잡성을 높여 원본 오디오 신호의 열화를 최소화함과 동시에, 외부에서 해당 키를 삭제 또는 변질시키려는 시도에도 강한 수성 능력을 가지게 할 수 있다.
또한, 사용자의 정보 획득 과정에서 필요한 시간과 노력을 단축하고, 컨텐츠 소비자의 육체적 심리적 건강에 지장 없이 소비 중인 컨텐츠의 추가 정보를 선택적으로 취득할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 가청 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 구현하기 위한 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스텔스 시스템 내 분할기가 분할한 복수개의 주파수 서랍 및 복수개의 박스를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가청 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디지털 정보 스텔스 방법의 동작 중 인코더의 양자화 변수값 조절에 따른 세부 동작을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 1에 도시된 정보 제공 시스템 내 인코딩 장치(100)에 인가되는 원본 오디오 신호에서 피치가 포함된 대역(A 파형 구간)을 나타내는 파형도이다.
도 6은 일반적인 음성 파형에서 피치를 설명하기 위한 주파수 대비 진폭에 대한 파형도이다.이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 설명하면 다음과 같다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부재", "부", "기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 구현하기 위한 시스템의 블록도로서, 인코딩 장치(100), 방송 장치(200), 수신 장치(300), 모바일 기기(400) 및 서버(500)를 구비한다.
인코딩 장치(100)는 인코더(110), 분할기(120), 제1 코덱(130), 제2 코덱(140) 및 결합기(150)를 구비하고, 모바일 기기(400)는 검출 알고리즘(410)을 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 스텔스 시스템 내 분할기(120)가 분할한 복수개의 주파수 서랍 및 복수개의 박스를 나타내는 블록도로서, 10개의 주파수 서랍(710) 및 3개의 박스(700)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디지털 정보 스텔스 방법의 동작 중 인코더(110)의 양자화 변수값 조절에 따른 세부 동작을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 1에 도시된 정보 제공 시스템 내 인코딩 장치(100)에 인가되는 원본 오디오 신호에서 피치가 포함된 대역(점선 파형 구간)을 나타내는 파형도이다.
도 6은 일반적인 음성 파형에서 피치를 설명하기 위한 주파수 대비 진폭에 대한 파형도로서, 피치가 존재하는 경우(a)와 피치가 존재하지 않는 경우(b)이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 구현하기 위한 시스템의 각 구성요소의 구조 및 기능을 설명하면 다음과 같다.
인코딩 장치(100)는 인코더(110)가 원본 오디오 신호를 디지털 신호처리 방식으로 스캐닝하여(S110) 가청 주파수 대역을 필터링한다(S120).
분할기(120)가 상기 원본 오디오 신호를 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 복수개의 주파수 서랍(drawer, 710)을 생성하고(S130), 상기 복수개의 주파수 서랍(710)을 소정 개수씩 묶어 복수개의 박스(700)로 패키징한다(S140).
또한, 인코더(110)가 상기 필터링된 가청 주파수 대역의 구간에 따라 방송 시간에 맞춰 키 신호를 생성하면(S150), 분할기(120)가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍(710) 중 상기 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍을 선택한다(S160).
한편, 인코더(110)가 양자화 변수를 이용하여 상기 생성된 키 신호를 암호화하고(S170), 상기 가청 주파수 대역의 상기 원본 오디오 신호에 상기 암호화된 키 신호를 누적하여 삽입한다(S180).
인코더(110)가 상기 제1 코덱(130)을 이용하여 상기 선택된 주파수 서랍의 변형을 최소화하여 제1 압축하고(S190), 분할기(120)가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍(710) 중 상기 선택된 주파수 서랍을 제외한 주파수 서랍을 상기 제2 코덱(140)을 이용하여 제2 압축 한다(S200).
결합기(150)가 상기 제1 및 제2 압축된 주파수 서랍(710)을 인가받아 결합하여 하나의 음원으로 출력하면(S210), 방송 장치(200)는 결합기(150)로부터 출력되는 음원을 인가받아 스트리밍 전송 방식으로 전송한다.
스피커가 내장된 수신 장치(300)는 방송 장치(200)로부터 전송된 디지털 음원을 인가받아 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
모바일 기기(400)는 수신 장치(300)로부터 전송된 아날로그 신호인 음원을 인가받아 마이크가 키 신호를 포함한 오디오 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환한 후에 내장된 검출 알고리즘(410) 또는 소프트웨어 개발 키트를 통하여 키 신호를 검출하여 출력한다.
서버(500)는 WI-FI, 3G, 4G, 5G 등의 무선 통신망을 통하여 모바일 기기(400)로부터 검출된 키 신호를 인가받아 데이터베이스(510)에 기 저장되어 있는 정보 중에서 키 신호와 매칭되는 텍스트, 비디오, 오디오, URL 등의 정보를 추출하여 출력한다.
모바일 기기(400)는 서버(500)로부터 추출된 텍스트, 비디오, 오디오, URL 등의 정보를 인가받아 사용자에게 출력한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법의 세부 동작을 설명하면 다음과 같다.
인코딩 장치(100)의 저장부에는 디지털 신호를 원하는 대로 분석하고 변형을 할 수 있는 수학적 모델들을 포함한 인코딩 프로그램이 저장된다.
상기 인코딩 프로그램은 입력되는 원본 오디오 신호를 디지털 신호처리 방식으로 오디오 원본 전체의 상태를 스캐닝(scanning)한 후에, 컨텐츠 공급자가 전달을 원하는 정보(예를 들어, URL 정보, 간접광고(Product Placement, PPL)된 상품의 구매정보, 컨텐츠 자체에 대한 테스트 정보 등)의 숫자만큼 키 신호를 삽입하기 위한 최적의 구간을 미리 지정된 알고리즘에 따라 오디오 신호 중에서 찾아낸다.
그리고, 공급자가 전달을 원하는 정보의 방송 시간에 맞춰 키 신호를 생성하고 원본 오디오 신호에 새로 생성된 키 신호를 결합, 압축하는 과정을 통하여, 디지털 정보를 포함한 새로운 오디오 신호를 생성한다.
이 과정에서 만일 사용자가 5 가지의 시간대에 5 개의 정보를 삽입하기 원한다면, 해당 알고리즘은 총 6회의 작업을 진행한다.
즉, 1번 정보를 1번 정보에 맞는 시간대에 삽입을 위한 스캐닝(scanning)를 진행하고 키를 생성하여 삽입을 한 뒤 1번 정보를 2번 정보의 시간대에 맞게 이미 원본 오디오 신호에 1번이라는 정보를 담은 신호에 2번 신호를 혼선 없이 삽입하기 위한 작업을 진행한다.
이렇게 누적하여 5번까지 진행을 한 뒤, 6번째로 5개의 정보가 해당 시간대에 열화(劣化)없이 잘 삽입이 되었는지 여부를 판단하는 최종 압축 작업을 진행한다.
하지만, 기술의 향상에 따라 정보의 숫자에 관계없이 1번 만에 모든 과정이 마무리 될 수도 있다.
그리고, 이러한 키 신호들은 원본 오디오의 신호 내부에 열화 없이 삽입되며, 초고주파나 초저주파 형식으로 원본 오디오 신호를 크게 벗어나서 전달하지 않는다.
원본 오디오 신호의 열화를 최소화하는 것이 중요한 이유는 오디오 신호 내부에 특정 키를 삽입하는 것이기 때문에, 사람의 청각으로 불쾌한 소리를 들을 수 있기 때문이다.
이에 본 발명은 이러한 열화를 최소화하기 위해 열화를 최소화할 수 있는 오디오(비디오나 이미지도 적용 가능) 신호 내의 영역(Domain)을 선택할 수 있는 수학적 알고리즘을 가지고, 해당 지역에만 키 신호를 삽입하기 때문에 인간의 청각으로 인지가 어려우며, 새로운 압축을 해도, 3분 분량의 오디오 파일을 기준으로 변화되는 용량의 크기가 ±15 kb 범위이다. 이러한 용량의 변화 역시 기술의 발전 여부에 따라 ±0 kb가 될 수 있다.
이렇게 인코딩 장치를 통하여 키 신호가 삽입된 새로운 오디오 신호는 서비스의 소비자의 상태에 맞게 아날로그 신호나 디지털 신호로서 외부로 송신 또는 방송된다.
이렇게 송신 또는 방송 과정을 거쳐서 대형 스크린(TV나 극장의 스크린 또는 데스크 탑)을 통하여, 해당 키 신호를 삽입한 디지털 컨텐츠를 소비한다.
이 때, 미리 암호화되어 입력된 키 신호를 검출할 수 있는 알고리즘을 애플리케이션이나 소프트웨어 개발 키트(Software Development Kit, SDK)의 형태로 미리 가지고 있는 모바일 기기는 수신된 디지털 컨텐츠 정보 중 컨텐츠 전달자의 요청에 의해 미리 입력한 시간대의 해당 정보를 검출할 수 있다.
또한, 모바일 기기의 메시지 형태나 소리 또는 직접적인 정보 관련 사진이나 URL 정보를 컨텐츠 소비자에게 전달을 하게 된다.
이 과정에서 제공되는 추가적인 정보는 애플리케이션이 직접 가지고 있거나, 해당 서비스의 서버와의 통신을 통하여 전달을 받을 수 있다.
인코딩 장치를 통하여 오디오 파일에 키 신호를 삽입할 때 생성되는 키 신호에 대한 정보는 암호화된 상태로 보관이 되며, 이는 해석 알고리즘과 정보를 제공하기 위한 서버만이 정보를 소유한다.
본 발명의 가장 핵심이 되는 가청 주파수 대역 디지털 신호 내부에 키 신호를 생성 삽입하는 기술은 신호나 지정된 반복성을 가지는 패턴의 형태로 디지털 신호에 숨겨지는 일종의 방아쇠(trigger)이다.
앞에서 언급한 대로 이 신호의 검출이 가능한 알고리즘을 이미 가진 모바일 기기 또는 지정된 반복성 패턴을 이미 데이터베이스(510)에 저장하고 있는 서버와 연결이 된 모바일 기기는 해당 키 신호를 발견을 통해 미리 알고리즘으로 약속된 컨텐츠와 관련된 정보(텍스트, 영상, 오디오, URL 등의 형태)를 보여주거나 들려줄 수 있는 기술이다.
이렇게 키 신호를 정보가 이미 직접적으로 포함된 가청 주파수 대역의 오디오 신호 내부에 삽입을 하여 통신을 하는 방식에 적용하기 위해서는 이 키 신호는 원본 디지털 신호 내부에 강력하게 숨어 있어야 한다.
즉, 외부에서 해당 키를 삭제 또는 변질시키려는 시도를 해도 대부분의 키 신호가 디지털 신호 내부에 생존을 하여 그 역할을 해야 한다.
채널 노이즈, 필터링 공격, 재 압축 또는 다른 형식의 압축 기술, 디지털 신호 부분 잘라내기, 다른 신호의 추가 첨부를 통한 공격, D/A 변환 또는 A/D 변환 간의 변질 등에 견딜 수 있는 기술이어야 한다.
스텔스기 기술이 아날로그에는 존재하지만 디지털 정보로는 그 존재 여부를 획득할 수 없는 점을 활용한 기술인 것과 반대로, 본 발명은 디지털에는 존재하지만, 아날로그에서는 그 존재를 감지하기 어려운 방식으로 접근을 한다.
그렇기 때문에 디지털 원본 오디오 신호에 강력하게 키 신호가 삽입되어야 하며, 외부의 다양한 방식의 공격이나 변질 시도에도 무너짐 없이 키 신호로서 생존하여 그 역할을 해야 한다.
가청 주파수 대역(20 hz ~ 20 Khz) 내부에 삽입된 신호인 만큼 사용자들(일반적인 사람의 청각)이 해당 키 신호를 아날로그 신호 중에서 들을 수 없으며, 이를 위해 원본 오디오 신호의 열화를 최소화하여야 한다.
그리고, 음이 퍼지는 현상을 일으켜도 안되고, 압축은 비가역 압축(lossy compression) 방식을 이용한다.
그리고, 키 신호의 확장성 또한 보장이 되어야 하며, 키 신호 자체에 대한 변형이 가능해야 한다.
키 신호의 삽입 공간은 원본 오디오가 가진 디지털 정보의 주파수 영역과 시간 영역으로 나누어 진다.
본 발명은 입력되는 오디오 신호의 디지털 여부를 우선 파악한 뒤 디지털 신호일 경우에는 바로 스캐닝(scanning)과 정해진 대역 별로 분할(partition)을 하는 분할작업을 먼저 진행한다.
분할기(120)나 분할 프로그램(partition program)은 입력된 원본 오디오 신호의 스캐닝(scanning)이후 복수개의 주파수 구간으로 분할을 하여 각각의 분할 부분을 3개나 3개 이상의 박스(700)로 패키징(packaging)을 한다.
이렇게 패키징된 박스(700) 안에는 각각의 복수개의 주파수 서랍(710)을 생성한다.
박스(700)나 주파수 서랍(710)은 모두 키 신호를 열화 없이 원본 오디오 신호에 심기 위한 최적의 구간을 선택하기 위한 구분 작업이며, 패키징된 박스(700)는 주파수 서랍(710)을 하나 이상으로 포함한다.
그리고, 박스(700)가 포함하는 주파수 서랍(710)은 연속적인 구간이거나 비연속적인 구간이다.
입력 받은 원본 오디오 신호의 20 hz 20 Khz 구간(가청 주파수 대역)을 남기고 그 이외의 구간은 필터링을 하는 작업을 포함한다.
이렇게 필터링을 한 뒤 해당 가청 주파수 대역을 앞에서 언급한 분할기(120)나 분할 프로그램을 통하여 여러 개의 구간으로 나눈다.
도 3에서 보는 바와 같이, 20-40 Hz, 40-80 Hz, 80-160 Hz…10240-20480 Hz 까지 총 10개의 주파수 서랍(710)으로 나눈다.
이렇게 주파수 서랍(710)으로 나누어진 구간들 중 키 신호를 열화를 최소화함과 동시에 외부의 공격에도 강하며, 사람의 귀에는 들리지 않게 키 신호를 감출 수 있는 주파수 서랍(710)을 선택한다.
이렇게 선택한 주파수 영역의 주파수 서랍(710)에 키 신호를 삽입하기 위해서는 신호의 양자화라는 방법을 적용한다(S310).
이 방법은 이미 실험적으로 외부의 다양한 공격, 예를 들어 채널 노이즈, 필터링 공격, 재 압축 또는 다른 형식의 압축 기술, 디지털 신호 부분 잘라내기, 다른 신호의 추가 첨부를 통한 공격, D/A 변환 또는 A/D 변환 간의 변질 등으로부터 강인한 결과를 보여 주었다.
이 방식은 양자화 변수(q)를 사용하기 때문에 해당 양자화 변수(q)값을 알아야만 해당 키를 검출할 수 있다.
물론, 양자화 변수값이 외부에 노출이 되면 보안에 취약한 것이 단점일 수 있지만, 양자화 변수에 대한 정보를 한번 더 암호화하여 제공하기 때문에 양자화 변수 자체만을 해석해서 얻을 수 있는 정보는 한계가 있으며, 양자화 변수와 해당 변수에 맞는 암호 키를 모두 가져야만 하나의 암호 조합을 이해할 수 있는 구조를 통하여 취약점을 보완한다.
그리고, 양자화 변수(q)의 값을 크게 하여 해당 변수를 변조나 삭제할 경우 원음의 열화를 크게 만들어(S330) 외부 공격으로부터 수성 능력을 증가시킨다(S340).
즉, 데이터를 위조나 변조하여 해당 서비스를 공격할 경우(S350) 서비스 제공자나 서비스 사용자가 해당 디지털 데이터의 위변조 여부를 바로 알아차리고(S360), 서비스 제공자가 서버에서 해당 컨텐츠의 키 신호를 다시 삽입하여 정상적으로 서비스를 제공할 수 있다(S370).
이러한 양자화 방식은 주파수 영역의 특징에 따라 서로 다른 양자화 변수를 가지고 적용을 하기 때문에 외부 공격에 대한 강인함과 동시에 양자화 변수(q)의 값을 조절하여 주파수 영역의 열화도 최소화할 수 있다.
즉, 양자화 변수(q)의 값을 작게 하여 원음의 열화를 작게 만들고(S335) 외부 공격으로부터 수성 능력을 감소시킨다(S345).
이런 키 신호 삽입에는 원본 오디오 신호가 가진 피치와 에너지 값을 가지고 키 신호를 원본 오디오 신호에 추가하는 신호처리인 인코딩 작업을 한다.
즉, 입력된 오디오 신호를 박스(700)와 주파수 서랍(710)으로 분할을 하는 과정을 거쳐 얻게 되는 다양한 구간(주파수 서랍(710)) 중 도 5에서 보는 바와 같이 피치(pitch)가 포함된 대역(A 파형 구간)을 키 신호 삽입의 적합부로 선정하고 해당 주파수 영역에서 주파수가 가지는 크기에 맞춘 양자화 변수(q)를 생성하며, 양자화 방식으로 키 신호를 원본 오디오 신호 중 선택된 서랍 구간에 열화를 최소화하여 결합시킨다.
여기에서, 피치는 시간 축에 크게 나타나는 최고점들의 주파수를 의미한다.
도 6에서 보는 바와 같이, (a)는 피치가 존재하는 경우이고, (b)는 피치가 존재하지 않는 경우이다.
이는 인간의 청각에 가장 민감하게 반응을 하는 파라미터로서, 피치의 정확한 추출과 복원은 인코딩에서 음질을 좌우하는 중요한 요소이다.
본 발명에서 외부의 공격에 강인하게 키 신호를 원본 신호에 삽입을 하기 위해서는 피치가 포함된 대역을 선정하여 해당 대역에 키 신호를 생성하여 결합하여야 한다. 주파수 변환 방법을 적용하여, 피치를 포함한 대역을 대역 분리하여 대역 별로 에너지 값을 계산한 후에 에너지가 가장 큰 부분을 키 신호 삽입의 적합지역으로 설정한다.
또한, 양자화 방식은 원본 오디오 신호에 삽입된 키 신호를 검출할 때, 원본 디지털 신호가 필요하지 않는 블라인드 방식이다.
검출시에 입력된 신호를 양자화 장치를 이용하여 양자화를 진행하여 삽입된 키 신호의 정보를 얻는 방식이다.
양자화 변수값을 크게 하면 열화, 즉 음질 저하가 커지고 외부 공격으로부터 강력한 수성 능력을 가진다.
반면에 양자화 변수값을 작게 하면, 열화, 즉 음질 저하는 작아지지만, 외부의 공격으로부터 수성 능력이 떨어진다.
본 발명은 이런 점을 보완하기 위해 양자화 변수값에 대한 암호화의 복잡성을 높여 양자 변수값의 크기를 낮추어 열화를 떨어뜨리고 외부의 공격으로부터 2차적인 수성 능력을 가지게 한다.
본 발명은 분할기(120)를 통하여 입력되는 신호를 키 신호가 삽입된 오디오 또는 키 신호가 삽입된 오디오를 포함한 디지털 컨텐츠의 방송 환경이나 사용처에 맞춰 분할을 하며, 이렇게 분할된 각각의 주파수 서랍(710)들은 환경에 맞춰 박스(700) 단위로 한번 더 묶이게 되며, 이렇게 묶인 박스(700)를 열화 없이 압축하는 코덱을 적용한다.
본 발명의 인코딩 장치 내 코덱은 각각의 분할된 주파수 서랍(710)들을 각각 압축하고 결합을 하여도 원음이 열화되지 않고 하나의 음원으로 압축을 한 것처럼 만든다.
따라서, 키 신호를 생성하고 결합하기에 가장 적합한 구간으로 선택된 서랍을 제외한 나머지 서랍들을 강하게 압축하고, 선택된 서랍은 변형을 최소화하는 압축을 각각 적용한 후에 다시 결합하여 하나의 음원 형태로 만든다.
본 발명의 키 신호 삽입 기술은 가청 주파수 대역인 20 Hz 내지 20 kHz 구간 까지 모든 구간을 분할하여, 각각의 블록으로 만들고 그렇게 만들어진 블록을 개별 압축하여 재조립하여도 분할 없이 압축을 한 것과 같은 효과를 보인다.
압축의 방식은 모든 과정에서 비가역 압축 방식을 따른다.
여기에서, 비가역 압축 방식이라 함은 손실 압축 방식으로서, 흔히 음원 파일을 이야기 할 때 사용하는 MP3 파일의 압축형태로 MPEG압축 방식이라고도 한다.
이 압축 방식은 원본의 데이터에 손실을 가하여 파일의 크기를 줄이는 압축방식이다.
인체의 귀는 저 대역 소리에는 둔감하며 중 대역의 소리에 가장 민감한 편이다.
그리고 중 대역을 넘어선 고 대역의 소리에 대해서는 저 대역보다는 민감하지만 중 대역에 비해서는 둔감한 인지능력을 가진다.
비가역 압축 방식은 이와 같은 인체의 귀의 상기 특성을 이용하여, 주파수 마다 dB을 미리 설정해주고, 사람의 귀에 들리는 가청 주파수 대역의 소리만 선택하여 문턱 dB이상의 소리만 데이터화하고 문턱 dB미만의 소리는 버려 압축을 하는 방식이다.
이와 같이, 본 발명은 고주파나 저주파가 아닌 실제 오디오 신호의 가청 주파수 대역 내부에 특정 키 신호를 생성 및 삽입하여 대형 스크린과 모바일 스크린을 실시간 연결할 수 있는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 제공한다.
또한, 원본 오디오 신호를 가청 주파수 대역에서 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 키 신호의 열화 없이 원본 오디오 신호에 양자화 방식으로 삽입하여 통신함으로써, 외부에서 해당 키를 삭제 또는 변질시키려는 시도에도 효과적으로 대처할 수 있는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법을 제공한다.
이를 통하여, 본 발명은 원본 오디오 신호에 삽입되는 키 신호에 양자화 변수값에 대한 암호화의 복잡성을 높여 원본 오디오 신호의 열화를 최소화함과 동시에, 외부에서 해당 키를 삭제 또는 변질시키려는 시도에도 강한 수성 능력을 가지게 할 수 있다.
또한, 사용자의 정보 획득 과정에서 필요한 시간과 노력을 단축하고, 컨텐츠 소비자의 육체적 심리적 건강에 지장 없이 소비 중인 컨텐츠의 추가 정보를 선택적으로 취득할 수 있게 된다.
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 인코더, 분할기, 결합기, 제1 및 제2 코덱을 포함하는 인코딩 장치를 구비하는 디지털 정보 스텔스 방법에 있어서,
    (a) 상기 인코더가 원본 오디오 신호를 디지털 신호처리 방식으로 스캐닝하여 가청 주파수 대역을 필터링하는 단계;
    (b) 상기 분할기가 상기 원본 오디오 신호를 복수개의 주파수 구간으로 분할하여 복수개의 주파수 서랍을 생성하고, 상기 복수개의 주파수 서랍을 소정 개수씩 묶어 복수개의 박스로 패키징하는 단계;
    (c) 상기 인코더가 상기 필터링된 가청 주파수 대역의 구간에 따라 방송 시간에 맞춰 키 신호를 생성하는 단계;
    (d) 상기 분할기가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 상기 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍을 선택하는 단계;
    (e) 상기 인코더가 양자화 변수를 이용하여 상기 생성된 키 신호를 암호화하고, 상기 가청 주파수 대역의 상기 원본 오디오 신호에 상기 암호화된 키 신호를 누적하여 삽입하는 단계;
    (f) 상기 인코더가 상기 제1 코덱을 이용하여 상기 선택된 주파수 서랍의 변형을 최소화하여 제1 압축을 하는 단계;
    (g) 상기 분할기가 상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 상기 선택된 주파수 서랍을 제외한 주파수 서랍을 상기 제2 코덱을 이용하여 제2 압축을 하는 단계;
    (h) 상기 결합기가 상기 제1 및 제2 압축된 주파수 서랍을 인가받아 결합하여 하나의 음원으로 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (h) 단계 이후에
    모바일 기기가 상기 출력되는 음원을 인가받아 내장된 검출 알고리즘을 통하여 상기 암호화된 키 신호를 검출하는 단계; 및
    서버가 무선 통신망을 통하여 상기 검출된 키 신호를 인가받아 데이터베이스에 기 저장되어 있는 정보 중에서 매칭되는 정보를 추출하여 상기 모바일 기기로 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 키 신호를 검출하는 단계는
    상기 인가받은 음원을 상기 검출 알고리즘에 포함된 양자화 변수값을 조절하여 양자화를 진행하여 상기 암호화된 키 신호의 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 양자화 변수값 조절은
    상기 양자화 변수값을 크게 하면 상기 생성된 키 신호의 열화 및 외부 공격으로부터 수성 능력을 증가시키고,
    상기 양자화 변수값을 작게 하면 상기 생성된 키 신호의 열화 및 외부 공격으로부터 수성 능력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수성 능력의 증가는
    데이터의 위조나 변조로 해당 서비스가 공격받는 경우 상기 데이터의 위변조 사실이 인지되는 단계; 및
    상기 서버가 해당 컨텐츠의 키 신호를 다시 삽입하여 서비스를 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    상기 생성된 복수개의 주파수 서랍 중 피치가 포함된 대역을 상기 생성된 키 신호의 열화를 최소화하는 주파수 서랍으로 선택하는 단계;
    상기 선택된 주파수 서랍의 주파수가 가지는 크기에 맞추어 상기 양자화 변수를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서
    상기 키 신호의 삽입 공간은
    상기 원본 오디오 신호가 가진 디지털 정보의 주파수 영역과 시간 영역으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 인코더가 해당 시간대에 해당 키 신호가 열화 없이 삽입되었는지 여부를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 압축은
    비가역 압축 방식인 것을 특징으로 하는,
    가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 매칭되는 정보는
    텍스트, 비디오, 오디오, URL 정보 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법.
PCT/KR2016/001041 2016-01-29 2016-01-29 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법 WO2017131267A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2016/001041 WO2017131267A1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2016/001041 WO2017131267A1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017131267A1 true WO2017131267A1 (ko) 2017-08-03

Family

ID=59398148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/001041 WO2017131267A1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017131267A1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11482231B2 (en) 2020-01-06 2022-10-25 Vmware, Inc. Skill redirections in a voice assistant
US11509479B2 (en) * 2019-06-04 2022-11-22 Vmware, Inc. Service authentication through a voice assistant
US11570165B2 (en) 2019-12-09 2023-01-31 Vmware, Inc. Single sign-on service authentication through a voice assistant
US11765595B2 (en) 2019-06-26 2023-09-19 Vmware, Inc. Proximity based authentication of a user through a voice assistant device
US11830098B2 (en) 2020-01-02 2023-11-28 Vmware, Inc. Data leak prevention using user and device contexts
US12063214B2 (en) 2020-01-02 2024-08-13 VMware LLC Service authentication through a voice assistant
US12088585B2 (en) 2020-01-06 2024-09-10 VMware LLC Voice skill session lifetime management

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062888A (ja) * 2000-08-21 2002-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子音楽加工装置、電子音楽再生装置及び電子音楽配信システム
JP2003134329A (ja) * 2001-10-30 2003-05-09 Sony Corp 電子透かし埋め込み処理装置、および電子透かし埋め込み処理方法、並びにコンピュータ・プログラム
KR20120045613A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 서울대학교산학협력단 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치
KR101377631B1 (ko) * 2012-09-27 2014-03-25 김창길 소리를 이용하여 정보를 전달하는 방법
JP2015146592A (ja) * 2015-03-06 2015-08-13 株式会社インテック 情報提供システム、音響信号出力装置、コンピュータ用プログラム、携帯機器用プログラム、データ伝送方法及び情報取得方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062888A (ja) * 2000-08-21 2002-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子音楽加工装置、電子音楽再生装置及び電子音楽配信システム
JP2003134329A (ja) * 2001-10-30 2003-05-09 Sony Corp 電子透かし埋め込み処理装置、および電子透かし埋め込み処理方法、並びにコンピュータ・プログラム
KR20120045613A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 서울대학교산학협력단 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치
KR101377631B1 (ko) * 2012-09-27 2014-03-25 김창길 소리를 이용하여 정보를 전달하는 방법
JP2015146592A (ja) * 2015-03-06 2015-08-13 株式会社インテック 情報提供システム、音響信号出力装置、コンピュータ用プログラム、携帯機器用プログラム、データ伝送方法及び情報取得方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11509479B2 (en) * 2019-06-04 2022-11-22 Vmware, Inc. Service authentication through a voice assistant
US11765595B2 (en) 2019-06-26 2023-09-19 Vmware, Inc. Proximity based authentication of a user through a voice assistant device
US11570165B2 (en) 2019-12-09 2023-01-31 Vmware, Inc. Single sign-on service authentication through a voice assistant
US11830098B2 (en) 2020-01-02 2023-11-28 Vmware, Inc. Data leak prevention using user and device contexts
US12063214B2 (en) 2020-01-02 2024-08-13 VMware LLC Service authentication through a voice assistant
US11482231B2 (en) 2020-01-06 2022-10-25 Vmware, Inc. Skill redirections in a voice assistant
US12088585B2 (en) 2020-01-06 2024-09-10 VMware LLC Voice skill session lifetime management

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017131267A1 (ko) 가청 주파수 대역 오디오 신호를 이용한 디지털 정보 스텔스 방법
US8041058B2 (en) Audio processing with time advanced inserted payload signal
US8032361B2 (en) Audio processing apparatus and method for processing two sampled audio signals to detect a temporal position
KR100595202B1 (ko) 디지털 오디오 워터마크 삽입/검출 장치 및 방법
US7039189B1 (en) Stream continuity enforcement
US8422406B2 (en) Identifying callers in telecommunications networks
US7289961B2 (en) Data hiding via phase manipulation of audio signals
WO2016072628A1 (ko) 오디오 신호를 복원하는 방법 및 장치
JP2006251676A (ja) 振幅変調を用いた音響信号への電子透かしデータの埋め込み・検出装置
WO2015002383A1 (en) Method and device for authorizing video contents during video call
Tew et al. Separable authentication in encrypted hevc video
WO2007049055A1 (en) Audio processing
WO2013042843A1 (ko) 점진적 차이값 히스토그램 기반의 가역 워터마킹을 이용한 블록단위 영상 인증방법
KR20030054345A (ko) 워터마킹을 이용한 디지털 컨텐츠 제공 장치 및 그 방법
JP4377575B2 (ja) デジタル放送システム、コンテンツ受信装置およびコンテンツ受信プログラム
Kelkoul et al. A robust combined audio and video watermark algorithm against cinema piracy
KR102586709B1 (ko) 영상 보호 송신 장치, 수신 장치 및 방법
KR101019632B1 (ko) 콘텐츠의 불법 복제 추적을 위한 콘텐츠 전송 시스템 및 이를 이용한 디지털 셋탑 박스
KR20020075060A (ko) 디지털 비디오 컨텐츠에 워터마크를 생성, 삽입하는 장치,방법 및 프로그램이 기록된 기록 매체
JP4473936B2 (ja) コンテンツ受信装置、コンテンツ受信プログラム
JP2006338439A (ja) ストレージ装置およびコンテンツ配信装置
KR20020022904A (ko) 디지털 오디오/비디오/멀티미디어의 디지털 워터마크삽입장치
WO2024090882A1 (ko) 트랜지언트 기반의 사이드체인 오디오 워터마크 코딩 시스템
JP3041240B2 (ja) テレビジョン信号の音声秘話伝送方式の端末装置
JP4422788B2 (ja) デジタル放送システムおよびコンテンツ受信装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16888243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 21.11.2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16888243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1