디지털 오디오 워터마킹 기술은 최근 들어 많은 응용 분야에서 관심을 가지고 있는 새로운 연구분야이다. 디지털 방송의 경우도 컨텐츠에 대한 저작권 보호 필요성이 요구됨에 따라 오디오 워터마킹에 대한 관심이 고조되고 있다. 디지털 워터마킹이란 영상, 오디오 등과 같은 디지털 데이터에 보이거나 들리지 않는 정보를 은닉시키는 기술을 말한다. 대표적인 오디오 워터마킹 방법에는 대역확산 기반의 워터마킹, 반향 워터마킹, 위상 부호화 워터마킹 패치워크 워터마킹 등이 있으며, 계속해서 새로운 워터마킹 기법들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 디지털 방송 컨텐츠의 보호를 위한 오디오 워터마킹의 적용 방법에 따른 기술적 요구사항을 알아보고, 현재 개발된 대표적인 오디오 워터마킹 방법들의 특징을 살펴본 뒤 몇 가지 항목에 대해 장단점을 비교 평가한다.
반향(Echo)을 이용한 워터마킹은 오디오 신호에 인위적인 반향을 첨가함으로써 정보를 삽입한다. 다른 오디오 워터마킹 방법과 마찬가지로 반향 오디오 워터마킹은 시간축 공격에 대해 강인하지 못한 단점을 가지고 있다. 특히, 오디오 신호의 피치를 보존하면서 재생 시간을 변형시키는 시간 스케일 변형 (Time Scale Modification)에 대해서는 별도의 방어를 위한 알고리듬이 없을 경우 전혀 복호화가 이뤄지지 않는다. 본 논문에서는 반향 오디오 워터마킹의 성능 향상을 위해 시간 스케일 변형 공격에 대응하여, 변형된 정도를 검출하고 보상하여 복호화가 가능하도록 하는 새로운 알고리듬을 제안한다.
최근 들어 디지털 워터마킹(watermarking) 기법이 디지털 멀티미디어 컨텐츠 저작권 보호를 위한 새로운 해결로 제시되고 있으며, 국내외에서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 이와 같이 최근 들어 많은 관심을 끌고있는 디지털 오디오의 저작권 보호를 위한 워터마킹에 대한 최신동향 및 재발된 워터마킹 기술을 소개한다. 개발된 오디오 워터마킹 기술은 원본 오디오에 비해 오디오의 품질이 떨어지지 않을 뿐 아니라 워터마크를 제거하고자 가해지는 다양한 공격에도 워터마크가 제거되지 않는 특징을 가지고 있다.
시간 영역에서 수행하는 대역확산 워터마킹의 경우 들리지 않으면서도 강인한 워터마크를 생성하기 위해 심리음향 모델을 이용한다. 주파수 영역에서 심리음향모델에 의해 변형된 PN 시퀸스는 시간 영역으로 역변환되어 원신호에 삽입된다. 워터마크가 삽입된 오디오 신호가 WEG 오디오 부호화 과정을 통과할 경우, 다시 심리음향모델과 주파수 변환을 수행하는 중복 연산이 요구된다. 본 논문에서는 WEG오디오 부호화 과정과 오디오 워터마킹 과정을 결합시킴으로써 중복 연산을 피한 효율적인 오디오 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 MPEG 오디오 부호화 중에서, 특히, MP3 부호화 과정에 대해 수행하였으며, MDCT 영역에서 워터마크를 삽입한다. 삽입된 워터마크 신호는 일반적인 대역확산 워터마킹 복호화기를 이용하여 시간 영역에서 검출이 가능하며, 기존의 방법과 유사한 수준의 복호화 성능을 나타낸다.
본 논문은 오디오의 masking특성을 적용한 심리음향 모델을 이용하여 오디오의 고음질을 보장하면서 잡음과 압축 등의 공격에 강한 오디오 워터마킹 방법을 제안한다. 제안하는 워터마킹 방법은 심리음향 모델에 의해 생산되는 masking thresholds와 원신호의 power spectral density의 각 주파수별 차이 에너지를 이용하여 시간도메인에서 워터마크를 삽입하는 방법으로 오디오의 품질을 유지할 수 있다. 워터마크로는 자기상관성이 강한 PN-시퀀스를 이용하여 강인한 워터마킹을 구현한다. 그리고 PN-시퀀스와 같은 이진 시퀀스 워터마크의 검출을 위한 유사도 측정식을 제안한다.
디지털 워터마킹은 오디오, 이미지, 영상과 같은 고품질 디지털 멀티미디어 컨텐츠의 불법적인 복제와 유통을 막고 저작권을 보호하기 위한 최후의 방어 수단으로 인식되고 있는 신호처리 기술이다. 오디오 신호에 삽입되는 워터마크 신호는 들리지 않아야 하는 특성과 함께, 압축이나 필터링과 같은 신호처리 과정 후에도 추출이 가능한 강인성을 지녀야 한다 본 연구에서는 현재 제안되고 있는 여러가지 오디오 워터마킹 방법 중에서 대역확산을 기반으로 한 PN 시퀸스 오디오 워터마킹 시스템에 대해서 다루었다. 삽입된 워터마크 신호가 들리지 않도록 하기 위해 인간의 청각 시스템에 기반한 심리음향모델을 적용하였으며, 효율적인 검출과 청각상의 특성을 고려한 여러 가지 실험을 수행하였다. 워터마크 정보의 검출에 있어서는 원 신호가 필요하지 않은Blind Detection 방법을 제안하여 효율적인 워터마킹 시스템을 구현할 수 있도록 하였다.
디지털 워터마킹 기법은 디지털 멀티미디어 컨텐츠의 저작권 보호를 위한 새로운 해결책으로 제시되고 있으며, 국내외에서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 최근 들어 많은 관심을 끌고있는 디지털 오디오의 저작권 보호를 위한 새로운 워터마킹 방법을 소개한다. 제안된 워터마킹 기법은 MPEG의 심리음향모델을 사용하여 지각적으로 감지되지 않을 뿐 아 니라, 워터마크 검출 시에도 전처리 과정을 거쳐 원본 오디오 신호 없이도 워터마크의 검출이 가능하다. 개발된 오디오 워터마킹기술은 원본 오디오에 비해 오디오의 품질이 떨어지지 않을 뿐 아니라, 워터마크를 제거하고자 가해지는 다양한 공격에도 워터마크가 제거되지 않는 특징을 가지고 있다. 또한, 기존의 확산대역 방식을 이용하는 워터마킹 방법이 시간축 변형 공격에 상당히 취약한 단점을 가지는 것에 비해, 제안된 방법은 변형된 형태의 원본 신호를 워터마크로 사용하여 시간축 공격에도 안정적으로 워터마크를 검출할 수 있었다.
본 연구에서는 기존의 1차원 코드의 워터마킹이 가지는 많은 정보의 저장이 어렵다는 것을 해결하기 위해 마이크로 QR 코드를 이용한 워터마킹 방법에 대해서 제안한다. 오디오의 비가청성 영역에 국제 표준 녹음 코드(ISRC)를 이용한 오디오 고유의 코드를 마이크로 QR코드화 하여 오디오를 주파수 영역으로 변환한 뒤, 비가청성 영역에 삽입한다. 이를 손실 압축 기법인 AAC로 압축하고 워터마크를 추출함으로써 오디오 워터마킹의 강인성, 비가청성을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 멀티미디어 저작권의 보호를 위한 워터마킹 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 영상, 동영상, 그리고 오디오 데이터에 워터마크를 삽입하고 추출할 수 있는 시스템으로, 영상에 대한 워터마킹 기법은 영상의 국부적인 특성을 이용하기 위하여 영상을 복잡도에 따라 다양한 크기의 블록으로 나누고 복잡도에 따라 워터마크 삽입 강도를 조절함으로써, 워터마크 삽입으로 인한 화질 저하를 최소화 하였으며, 동영상에 대한 워터마킹은 정지영상 워터마킹 기법을 동영상의 각 프레임에 적용하여 사용하였다. 그리고 오디오 워터마킹은 최하위 비트를 변환시키는 방법을 이용하여 구현하였다.
최근 들어 디지털 워터마킹(watermarking) 기법이 디지털 멀티미디어 컨텐츠 저작권 보호를 위한 새로운 해결로 제시되고 있으며, 국내외에서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 이와 같이 최근 들어 많은 관심을 끌고있는 디지털 오디오의 저작권 보호를 위한 워터마킹 삽입방법을 소개한다. 개발된 오오 워터마킹 기술은 원본 오디오에 비해 오디오의 품질이 떨어지지 않을 뿐 아니라 워터마크를 제거하고자 해지는 다양한 공격에도 워터마크가 제거되지 않는 특징을 가지고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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