An Audio Watermarking Method Using the Attribute of the Tonal Masker

토널 마스커 특성을 이용한 오디오 워터마킹

  • 이희숙 (창원대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이우선 (창원대학교 컴퓨터공학과)
  • Published : 2003.07.01

Abstract

In this paper, we propose an audio watermarking method using the attribute of tonal masker. First, the attribute of tonal masker as an audio watermarking attribute is analyzed. According to existing researches, it is possible to be imperceptible modulation for the energies of the frequencies that compose a tonal masker. And when the relation between the tone energy and the left or right frequency energy after various signal processing is compared with the one before the processing, very few changes are showed. We propose an audio watermarking method using these attributes of tonal masker. A watermark bit is embedded by the modulation of the difference between the two neighboring frequency energies of a tone. In the detection, the modulated the tonal masker is searched using the key wed in the embedding without original audio and the embedded watermark bit is detected. After each attack of noise insertion, band-pass filtering, re-sampling, compression, echo transform and equalization, the detection error ratios of the proposed method were average 0.11%, 1.26% for Classics and Pops. And the SDG(Subjective Diff-Grades) scale evaluation of the sound quality of the watermarked audio result in the average SDG -0.31.

본 논문에서는 토널 마스커 특성을 이용한 오디오 워터마킹 기법을 제안한다. 먼저 오디오 워터마킹 특성으로서의 토널 마스커 특성을 분석한다. 기존의 심리음향 연구들에 의하여 토널 마스커를 구성하는 주파수 신호들에 대해 비지각적인 변조가 가능하다. 그리고 여러 신호처리에 대해 처리 전, 후의 톤과 좌, 우 주파수 신호의 에너지 관계를 비교하면 매우 적은 변화를 보인다. 이러한 토널 마스커 특성을 이용한 워터마킹 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 톤의 좌, 우 주파수의 에너지 차이를 변조하여 하나의 워터마크 비트를 내장하고, 원음 없이 내장시의 비밀키를 이용하여 변조된 토널 마스커를 찾은 후 내장된 워터마크 비트를 판단하는 기법이다. 제안한 기법은 잡음 삽입과 압축, 대역 통과 필터링, 샘플링 변환, 반향처리, 주파수 등화의 공격 후, 클래식과 팝에 대해 각각 평균 오류율 0.11%, 1.26%를 보였다. 그리고 주관적인 음질 평가를 통하여 평균 SDG (Subjective Diff-Grades) -0.31의 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. IBM Systems journal v.35 Techniques for data hiding W.Bender;D.Gruhl;N.Morimoto;A.Lu
  2. 한국음향학회지 v.20 no.2 강인한 오디오 워터마킹을 위한 새로운 반향 커널 설계 오현오;김현욱;윤대희; 석종원;홍진우
  3. Signal Processing v.66 Robust audio watermaking using perceptual masking M.D.Swanson;B.Zhu;A.H.Tewfik;L.Boney https://doi.org/10.1016/S0165-1684(98)00014-0
  4. ICASSP 2001 v.3 Robust Spread-Spectrum audio watermaking D.Kirovski;H.Malvar
  5. IEEE Transactions on multimedia v.3 Robust audio watermarking in the time domain P.bassia;I.Pitas;N.Nikolaidis https://doi.org/10.1109/6046.923822
  6. ETRI Journal v.24 no.3 A novel audio watermarking algorithm for copyright protection or digital audio J.Seok;J.Hong;J.Kim
  7. IEEE MWSCAS Performance evaluation of digital audio watermarking algorithms J.D.Gordy;L.Bruton
  8. Portions published in Proc. IEEE Perceptual coding of digital audio T.Painter;A.Spanias
  9. ISO/IEC IS11172-3
  10. Ph. D thsis, Yonsei Univ. Robust Audio Watermarking Using Impercepticle Echo Embedding Technique H.Oh
  11. Psychoacoustics-Facts and Models E.Zwicker
  12. FRWG000224-01 Call for proposals for phase II screening technology version 1.0 SDMI
  13. 통계학 이순
  14. ITU-R Rec. BS.1116
  15. 한국음향학회지 v.21 no.8 시간축 변형을 고려한 디지털 오디오의 계층적 워터마크 정사라;홍진우