KR20050005531A - 독립 채널들에서의 워터마크들의 엔코딩 및 디코딩 - Google Patents

독립 채널들에서의 워터마크들의 엔코딩 및 디코딩 Download PDF

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레마아웨케엔.
아프레아자비어에프.
부르에커스알폰스에이.엠.엘.
반더벤미네
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

멀티미디어 신호에서 워터마크를 임베드하고 워터마크를 검출하는 방법들 및 장치들이 기술된다. 상기 방법은,
제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하는 워터마크 신호를 발생하는 단계;
멀티미디어 신호로부터 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분 및 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분을 획득하는 단계로서, 상기 채널들은 명백히(significantly) 독립적인, 상기 획득 단계;
제 1 신호 부분 및 제 1 시퀀스의 혼합으로서 제 1 호스트 수정 신호를 발생하는 단계;
제 2 신호 부분 및 제 2 시퀀스의 혼합으로서 제 2 호스트 수정 신호를 발생하는 단계; 및
호스트 수정 신호들의 스케일링된 버전들(scalde versions)을 멀티미디어 신호와 결합함으로써 워터마크된 멀티미디어 신호를 발생하는 단계를 포함한다.

Description

독립 채널들에서의 워터마크들의 엔코딩 및 디코딩{Encoding and decoding of watermarks in independent channels}
멀티미디어 신호들의 워터마킹은 멀티미디어 신호에 따라 부가된 데이터의 전송에 대한 기술이다. 예를 들어, 워터마킹 기술들은 저작권 및 복제 제어 정보를 오디오 신호들로 임베드(embed)하기 위해 사용될 수 있다.
워터마킹 기법의 주요 요건은 신호로부터 워터마크를 제거하기 위한 공격들에 대해 견고한동안 식별할 수 없다(즉, 오디오 신호의 경우에서 들리지 않는다)는 것이다(예를 들어, 워터마크를 제거하는 것은 신호를 손상시킬 것이다). 워터마크의 견고함은 보통 워터마크가 임베드된 신호의 품질에 반하는 것으로 인식된다. 이를테면 워터마크가 오디오 신호로 강하게 임베드되면(따라서 제거하기 힘들면), 그 때 오디오 신호의 품질은 악화될 것이다.
페이로드들(연속해서 회복될 수 있는 정보)을 견고한 워터마크들로 엔코딩하는 것은 하찮은 문제가 아니다. 어떻게 회복 가능한 정보가 임베드 과정동안 엔코딩될 수 있는가에 대해 여러 해결책들이 제안되고 있다.
이를테면, 오디오 워터마킹 기법의 한 형태는 요구된 정보(예를 들어, 우선권 정보)를 오디오 신호로 임베드하는 일시적 상관 기술(temporal correlation technique)들을 사용하는 것이다. 이러한 기술은 에코의 세기가 2차 방정식을 해결함으로써 결정되는 효과적인 에코-숨김 알고리즘(echo-hiding algorithm)이다. 이차 방정식은 2개의 위치(지연이과 같은 한 위치, 지연이 0과 같은 한 위치)들에서 자동-상관 값들에 의해 발생된다. 검출기에서, 워터마크는 2개의 지연 위치들에서 자동 상관 함수들의 비를 결정함으로써 추출된다.
미국 특허 US 5,822,360는 어떻게 보조 데이터가 유색 잡음(colored noise)의 형식으로 데이터를 숨김으로써 종래 오디오 신호로 전송될 수 있다. 유색 잡음은 주 오디오 신호의 스펙트럼을 시뮬레이트하는 스펙트럼을 가진다. 상기 기술은 복수의 분포 스펙트럼 신호들을 제공하기 위해 정보 신호들에 의해 복수의 의사 랜덤 노이즈 캐리어들(pseudorandom noise carriers)을 변조함으로써 복수의 보조 정보 신호들을 전송하는 개념을 포함한다. 그와 같은 중첩은 정보 신호들(즉, 워터마크들)의 충돌을 야기하며, 따라서 모든 워터마크들의 검증성을 감소시킨다.
WO 00/00969는 보조 신호들(저작권 정보와 같은)을 멀티미디어 신호 또는 커버 신호로 임베드 또는 엔코딩하는 대안의 기술들을 기술한다. 특정 도메인(시간, 주파수 또는 공간)에서 커버 신호의 부분 또는 커버 신호의 복제는 스테고 키(stego key)에 따라 발생되고, 커버 신호의 파라미터들에 수정 값들을 명시한다. 복제 신호는 그 때 임베드된 정보에 대응하는 보조 신호에 의해 수정되고, 스테고신호을 형성하기 위해 커버 신호로 다시 삽입된다.
디코더에서, 원래 보조 데이터를 추출하기 위해 스테코 신호의 복제는 원래 커버 신호의 복제로서 동일 방식으로 발생되고 동일 스테고 키의 사용을 요구한다. 그 때 발생된 복제는 보조 신호를 추출하기 위해 수신된 스테고 신호와 상관된다. 그와 같은 워터마킹 기법들에서 멀티미디어 신호 내에 임베드된 부가 데이터는 일 반적으로 시퀀스의 값들의 형식을 갖는다. 그 때, 이 시퀀스의 값들은 윈도우 형태 함수를 각 값에 적용함으로써 느리게 변하는 협-대역 신호로 변환된다.
본 발명의 목적은 워터마크의 페이로드에서 증가를 허용하는 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 여기 또는 다른 곳에서 언급되는 이전 기술의 문제점들 중 적어도 하나를 연속하여 어드레스하는 워터마크 기법을 제공하는 것이다.
본 발명은 오디오, 비디오 또는 데이터 신호들과 같은 멀티미디어 신호들의 다중 채널 채널들에서의 워터마크들의 엔코딩 및 디코딩에 대한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일반화된 임베더의 개략적인 다이어그램을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시된 채널 선택기의 바람직한 실시예의 개략적인 다이어그램을 도시한 도면.
도 3은 도 1에서 도시된 워터마크 선택기의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 4는 도 3에서 도시된 워터마크 발생기의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일반화된 검출기의 개략적인 다이어그램을 도시한 도면.
도 6은 일반적인 검출 상관 피크들을 도시한 도면.
도 7은 페이로드들을 다른 상대적인 지연들을에 엔코딩한 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 8A 및 8B는 개별적으로 두-상태 윈도우 형태 함수 및 다른 상태 지연들(T1및 T2)에 대한 두-상태 윈도우 형태 함수의 사용에 의해 형성된 발생 페이로드들을 도시한 도면.
도 9는 각 단계에서 신호들의 차트들을 첨부하여 도 7에서 도시된 선택기에서 사용에 적합한 신호 조절 장치의 계략적인 다이어그램을 도시한 도면.
제 1 측면에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 워터마크를 임베드(embed)하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은
제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하는 워터마크 신호를 발생하는 단계;
멀티미디어 신호로부터 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분 및 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분을 획득하는 단계로서, 상기 채널들은 명백히(significantly) 독립적인, 상기 획득 단계;
제 1 신호 부분 및 제 1 시퀀스의 혼합(mixture)으로서 제 1 호스트 수정 신호를 발생하는 단계;
제 2 신호 부분 및 제 2 시퀀스의 혼합으로서 제 2 호스트 수정 신호를 발생하는 단계; 및
호스트 수정 신호들의 스케일링된 버전들(scaled versions)을 멀티미디어 신호와 결합함으로써 워터마크된 멀티미디어 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 제 1 채널 및 제 2 채널은 명백히 독립적인 채널들의 미리 결정된 세트로부터 선택된다.
바람직하게, 상기 채널 선택은 워터마크 신호의 페이로드에 의존하여 발생한다.
바람직하게, 상기 채널 선택은 멀티미디어 신호의 미리 결정된 특성들에 의존하여 발생한다.
바람직하게, 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스는 워터마크 시퀀스들의 미리 결정된 세트로부터 선택된다.
바람직하게, 워터마크 선택은 워터마크 신호의 페이로드에 의존하여 발생한다.
바람직하게, 상기 워터마크는 적어도 하나의 다른 시퀀스의 값들을 포함하고, 상기 방법은,
멀티미디어 신호로부터 다른 채널에 대응하는 적어도 하나의 다른 신호 부분을 획득하는 단계로서, 상기 제 1 채널, 제 2 채널 및 상기 다른 채널은 명백히 독립적인, 상기 획득 단계;
상기 다른 시퀀스 및 상기 다른 신호 부분의 혼합으로서 적어도 하나의 다른호스트 수정 신호를 발생하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 채널들은 시간 필터들, 주파수 필터들 또는 공간 필터들 중 적어도 하나를 이용하여 멀티미디어 신호를 필터링함으로써 멀티미디어 신호로부터 획득된다.
바람직하게, 상기 채널들은 직교 데이터 투영 기술들(orthogonal data projection techniques)을 직교 코드 공간들에 적용함으로써 획득된다.
바람직하게, 상기 제 1 채널 및 제 2 채널은 상호 직교이다.
바람직하게, 상기 제 2 시퀀스의 값들은 상기 제 1 시퀀스의 값들의 순환 쉬프트 버전(circularly shifted version)이다.
바람직하게, 상기 제 1 신호 부분 및 제 2 신호 부분은 실질적으로 동일하다.
바람직하게, 상기 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스의 값들은 실질적으로 동일하다.
다른 측면에서, 본 발명은 워터마크를 멀티미디어 신호에 임베드하기 위해 배열된 장치를 제공하고, 상기 장치는 제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하는 워터마크 신호를 발생하도록 배열된 워터마크 신호 발생기;
멀티미디어 신호로부터 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분 및 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분을 획득하도록 배열되는 채널 신호 부분 추출기로서, 상기 채널들은 명백히 독립적인, 상기 채널 신호 부분 추출기;
제 1 신호 부분 및 제 1 시퀀스의 혼합으로서 제 1 호스트 수정 신호를 발생하도록 배열되고, 또한 제 2 신호 부분 및 제 2 시퀀스의 혼합으로서 제 2 호스트 수정 신호를 발생하도록 배열된 호스트 신호 수정기; 및
제 1 호스트 수정 신호 및 제 2 호스트 수정 신호의 스케일링된 버전들을 멀티미디어 신호와 결합함으로써 워터마크된 멀티미디어 신호를 발생하도록 배열된 결합기를 포함한다.
바람직하게, 장치는 명백히 독립적인 채널들의 데이터베이스, 및 상기 데이터베이스로부터 제 1 채널들 및 제 2 채널들을 선택하도록 배열된 채널 선택기를 더 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 워터마크를 포함하는 멀티미디어 신호를 제공하고, 워터마크는 적어도 제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하고, 멀티미디어 신호 내에 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분은 제 1 시퀀스의 값들에 의해 수정되고, 멀티미디어 신호 내에 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분은 제 2 시퀀스의 값들에 수정되며, 제 1 채널들 및 제 2 채널들은 명백히 독립적이다.
다른 측면에서, 본 발명은 멀티미디어 신호에 임베드된 워터마크 신호를 검출하는 방법을 제공하고, 방법은 멀티미디어 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들 내에 임베드된 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마크될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하는 단계;
수신된 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들로부터 워터마크의 추정을 추출하는 단계;
수신된 신호가 워터마크되었는지를 결정하기 위해 워터마크의 추정을 워터마크의 참조된 버전으로 상관(correlate)하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 워터마크 신호는 페이로드를 가지고, 상기 방법은 워터마크의 페이로드를 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 3개의 이상의 채널들을 수신하고 그 채널들로부터 워터마크의 추정을 추출하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 워터마크 신호가 멀티미디어 신호 내에 임베드되었는지를 검출하도록 배열된 워터마크 검출기 장치를 제공하고, 워터마크 검출 장치는 멀티미디어 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들 내에 임베드된 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마크될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하기 위해 배열된 수신기;
수신된 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들로부터 워터마크의 추정을 추출하기 위해 배열된 필터; 및
수신된 신호가 워터마크되었는지를 결정하기 위해 워터마크의 추정을 워터마크의 참조된 버전과 상관시키기 위해 배열된 상관기(correlator)를 포함한다.
바람직하게, 상기 장치는 페이로드가 상기 워터마크 내에 존재하는지를 결정하고 상기 페이로드의 값을 결정하기 위해 배열된 검출기를 더 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 위에서 기술된 방법들 중 적어도 하나를 수행하기 위해 배열된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 위에서 기술된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 레코드 캐리어를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 위에서 기술된 컴퓨터 프로그램의 다운로드를 이용 가능하게 하는 방법을 제공한다.
워터마크 시퀀스들을 상호 독립 워터마크 채널들로 임베드(embedding)함으로써 멀티미디어 워터마크 시스템들에서 페이로드를 엔코딩하는 기술이 기술된다. 이 콘텍스트에서, 작은 양의 실수 ε이 존재하여 채널(Ch1)내에서 운반된 모든 신호들 (f1(1)) 및 채널(Ch2)내에서 운반된 모든 신호들(f2(1))이
이라면, 2개의 워터마크 채널들(Ch1및 Ch2)들은 상호 독립적으로 언급된다. 여기에서 곱 및 적분(product and integration)은 채널들이 정의된 도메인에서 수행된다. 채널 독립은 코드, 시간, 주파수 또는 공간 중 적어도 하나로 간주된다. 2개의 채널들은 ε< 0.7 이라면 명백히 독립적이라고 언급된다.
직각 채널들은 독립 채널들의 특별 경우들로서 정의되고, 여기에서 ε= 0이다. 용어 "독립 채널들"이 기술을 통해 이용되는 동안, 모든 채널들은 동일하게 직각 채널들에도 적용되는 것으로 인식되어야 한다.
도 1은 임베더(embedder; 100)의 개략적인 다이어그램을 도시한다. 임베더(100)는 페이로드 정보(pL)을 운반하는 멀티미디어 신호(x)를 수신하고, 워터마크된 멀티미디어 신호(y)를 출력한다. 이 실시예에서, 워터마트의 페이로드(pL)는 적어도 2개의 부분들-채널 선택기 부분(pLch) 및 워터마크 선택기 부분(pLwm)을 포함한다.
수신된 신호의 복사는 제 1 채널 필터(110)에 통과되고, 복사는 제 2 채널 필터에 통과된다. 제 1 및 제 2 채널 필터들(110, 120)는 개별 상호 독립 채널들 (Ch1및 Ch2) 내에서 놓여있는 x(x1및 x2)내에서 신호들을 추출하는데 이용된다. 이러한 신호들(x1및 x2)은 개별적인 채널들(Ch1및 Ch2)에 대응하는 시간, 주파수 또는 공간 필터들(F1 및 F2)을 이용하는 신호(x)를 필터링함으로써 이런 바람직한 실시예에서 얻어진다. 예를 들어, Ch1및 Ch2가 다른 주파수 대역들에 대응하는 주파수 채널들이라면, 그 때 x1및 x2는 개별적으로 Ch1및 Ch2를 매치하는 대역 필터들을 가지는 대역-통과 필터들을 이용함으로써 얻어진다. x1및 x2는 2개의 독립적인 채널들에 대응하여 그것들은 다음 조건을 만족시키는 것을 주목하라.
이 특별한 실시예에서, 2개의 채널들은 고정되지 않지만, 워터마크 신호의 페이로드(pLch)의 관련된 부분에 의존하여 채널 섹터(200)에 의해 할당된다. 주어진 시간에서 단지 2개의 상호 독립 채널들이 이용되는 동안, 다중 채널들은 이런 시스템에 의해 허용된다. 따라서 특정 채널들의 이용은 워터마크 페이로드의 부분으로서 엔코딩된다. 워터마크에 의해 운반될 수 있는 정보의 총량은 2개의 고정된 상호 독립 채널들을 이용하는 워터마크된 멀티미디어 신호와 비교된 멀티미디어 신호의 품질을 떨어뜨리지 않고 페이로드의 부분으로서 채널 이용을 엔코딩함으로써 결과적으로 증가된다.
도 1에서 도시되는 것처럼, 워터마크 선택기(300)는 워터마크에 함께 대응하는 2개의 시퀀스의 값들(wd1, wd2)을 발생시킨다. 페이로드(pLwm)의 각 부분은 워터마크 선택기(200), 및 워터마크를 형성하는 2개의 시퀀스의 값들(wd1 및 wd2) 간의 관계를 제어하는데 이용된다.
워터마크 선택기(300)로부터의 2개의 시퀀스의 값들(wd1 및 wd2)의 각각은 개별 믹서들(130, 140)로 제공된다. 각 믹서는 그 때 각 채널내의 호스트 신호의 개별 부분내의 개별적인 시퀀스의 값들을 임베드하는데 즉, wd1은 x1에 임베드되고 wd2는 x2에 임베드된다.
각 믹서로부터 발생하는 출력 신호들은 워터마크된 멀티미디어 신호를 형성하기 위해 덧셈기들(150, 160)의 방향으로 통과되고, 원래 멀티미디어 신호에 더해진다.
정상적으로, 믹서들(130, 140)의 출력들은 멀티미디어 신호 품질상의 임팩트를 최소화하기위해 리-스케일(re-scale)된다. 바람직하게, 그와 같은 리-스케일은 인간 청각 시스템(human auditory system; HAS)의 사이코어쿠어스틱(psycoacoustic model) 모델과 같은 적절히 선택된 지각 비용-함수(perceptibility cost-function)에 따라 실행된다. 예를 들어, 그와 같은 모델은 논문 "오디오 엔지니어링 및 사이코어쿠어스틱스: 신호들을 최종 수신기, 인간 청각 시스템에 매칭("Audio Engineering and Psychoacoustics: Matching signals to the final receiver, the Human Auditory System")" (by E. Zwicker, Journal of The Audio EngineeringSociety, Vol 39, pp. Vol.115-126, March 1991)에 기술된다.
도 2는 채널 선택기(200)의 바람직한 실시예의 개략적인 다이어그램을 도시한다. 이 실시예에서, 채널 필터들(110, 120)은 제어 신호 (pLch)를 이용하여 상호 독립 채널들의 세트로부터 선택되고, 제어 신호 (pLch)은 워터마크 페이로드(pL)의 부분이다. 상호 독립 채널들(c1, c2, c3,...cN)의 데이터베이스는 저장된다. 채널 선택기(200)에 의해 수신된 (pLch)의 값에 의존하여, 선택 스위치(250)는 어느 채널들(210, 220, 230, 240)이 채널 선택기(200)로부터 2개의 상호 독립 채널들(Ch1및 Ch2)들의 출력을 제공하는데 이용된다. 채널들은 코드, 시간, 주파수 또는 공간 중 적어도 하나에 상호 독립적이다.
이 실시예에서 2개의 시퀀스의 값들을 포함하는 단지 하나의 워터마크는 호스트 멀티미디어 신호 내에 임베드된다. 하지만, 2개 이상의 시퀀스의 값들을 포함하는 하나 이상의 워터마크 신호 및/또는 하나의 워터마크 신호는 구현될 수 있다. 그와 같은 구현은 2개 이상의 상호 독립 채널들을 요구하고, 다시 채널들의 특정 이용이 워터마크 페이로드의 부분을 엔코딩하는데 이용될 수 있다.
도 3은 도 1의 임베더에서 이용에 적합한 워터마크 선택기(300)의 일 실시예를 도시한다. 워터마크 선택기(300)은 페이로드(pLwm)의 부분을 수신하고 이 신호에 의존하는 2개의 시퀀스의 값들(wd1및 wd2)을 발생시킨다. 도 3에서 도시된 것처럼, 페이로드(pLwm1)의 부분은 워터마크 발생기(350)에 제공된다. 워터마크 발생기는 신호(pLwm1))에 의존하여 발생된 2개의 시퀀스의 값들(wd1및 wd2)을 출력한다. 이러한 시퀀스의 값들(w1및 w2)의 각각은 pLwm2에 의해 고정된 미리 결정된 양에 의해 개별 시퀀스의 값들을 원형으로 쉬프트하는 개별 원형 쉬프트 유닛(d1, 330; d2, 340)에 제공된다. 다시 말하면 wd1은 w1의 원형으로 쉬프트된 버전으로, 원형으로 쉬프팅된 양은 개별 페이로드 부분(pLwm2)의 값들에 기초하여 미리 결정된다. 유사하게, wd2는 w2의 원형으로 쉬프트된 버전으로, 원형으로 쉬프팅된 양은 개별 페이로드 부분(pLwm2)의 값들에 기초하여 결정된다. 바람직한 실시예에서 w1= w2이다.
도 4는 도 3에서 이용되는 워터마크 발생기(350)의 바람직한 실시예를 도시한다. 워터마크 발생기(350)는 시드 값(seed value)을 이용함으로써 시퀀스의 랜덤 값들을 발생하는 랜덤 번호 발생기(RNG; 355)를 포함한다. RNG는 미리 결정된 수의 위치들(351, 352, 353, 359)를 가지는 룩업 테이블 또는 데이터베이스를 포함하고, 각각은 다른 시드 값(s1, s2, s3, s4)을 가진다. 워터마크 발생기는 데이터베이스에 유지되는 어떤 시드을 선택하기 위해 제어(페이로드; pLwm1)의 제어의 부분을이용한다. 결과적으로, 워터마크 이용은 추가 정보를 전달하도록 또한 이용된다.
대안의 실시예에서(도시 않됨), 데이터베이스 또는 룩업 테이블로부터 시드들을 선택하는 대신 pLwm간의 함수 관계는 시드의 값을 결정하기 위해 대신 이용된다.(즉, sf=f(pLwm)).
도 5는 검출기(400)의 하나의 가능한 구현의 개략적인 다이어그램을 도시한다.
검출기(400)은 워터마크 신호(y)를 수신한다. 이 특정 실시예에서, 워터마크의 페이로드는 채널 이용상의 정보를 포함한다. 채널 선택기(430)는 데이터베이스로부터 선택된 것처럼, 선택된 채널들의 추정을 제공한다(도 2에서 도시된 채널 선택기로서). 이 정보는 수신된 신호(y)를 채널들(y1 또는 y2)로 분할하기 위해 개별적으로 행동하는 필터들(410, 420)을 제어하기 위해 이용된다.추정된 채널 이용에 기초한 페이로드(pLch)의 추정은 또한 채널 선택기(430)에 의해 또한 발생된다.
워터마크 추출 단계(440)는 각 채널(y1 및 y2) 내에 임베드된 워터마크의 추정을 발생시키고, 각 상관기(correlator; 460, 470)에 각 추정을 전달한다. 이 추정들은 그 때 참-값 검출을 결정하기 위해 참조된 워터마크들(w1 및 w2)에 관련된다. 참조된 워터마크들(w1 및 w2)은 워터마크 선택기(450)에 의해 선택되고/발생된다. 워터마크들이 선택된(즉, 신호 pLwn의 부분인 pLwm1의 추정) 정보가 페이로드 추출기(480)에 이용된(pLch) 추정 채널들에 따라 전달된다. 채널 선택기(430) 및 워터마크 선택기(430)는 포지티브 검출이 달성될 때까지 또는 모든 워터마크-채널 조합들이 고갈되지 않을 때까지 채널들 또는 워터마크들의 새로운 조합들을 계속 선택하기 위해 배열된다. 상관 피크가 어떤 임계치를 초과할 때, 순간적인 워터마크-채널 이용은 엔코딩된 정보를 디코딩하기 위해 페이로드 추출 단계에서 분석된다. 이것은 채널 이용 정보 파라미터(pLch), 워터마크 이용 파라미터(pLwm1) 및 상관 피크들(pLwm2)간의 순환 거리(circular distance)을 결합함으로써 달성된다.
상관 피크들간의 순환 거리는 상관기들(460, 470)으로부터 전달된 상관 피크들간에 기초한 페이로드 추출기(480)에 의해 추정된다.
도 6은 상관 피크들간의 순환 거리 및 2개의 상관 피크들을 지시하는 2개의 상관기들(460, 470)으로부터 결합된 출력을 도시한다(pLwm2로서 도면에 도시된). 수평 눈금은 상관 지연을 (시퀀스 빈들(sequence bins)로)도시한다. (신뢰 레벨 cL로서 언급되는) 왼편의 수직 눈금은 (일반적으로 정상 분포된) 상관 함수의 표준 편차에 관련하여 정규화된 상관 피크의 값들을 나타낸다.
도시된것 처럼, 일반적인 상관은 cL과 비교하면 비교적 평탄하고, 약 cL=0으로 집중된다. 하지만, 함수는 2개의 피크들을 포함하고, 각 피크는 워터마크를 참조하여 채널의 각 성공 상관에 대응한다. 피크들은 pLwm2에 의해 분리되고, 워터마크가 존재할 때 검출 임계치 이상인 cL이상으로 확대한다. 상관 피크들이 음일 때, 위의 설명은 검출 피크들의 절대 값들로 적용된다.
(cL=8.7로 설정되는 도면에서 도시되는) 수평 라인은 검출 임계치를 나타낸다. 검출 임계치는 잘못된 경보 레이트를 제어하고 워터마크 신호의 요구된 사용에 의존하고 호스트 신호의 원래 품질로서 그와 같은 요소들 및 얼마나 심하게 신호가 전송동안 손상될 수 있는지 고려하여 변경될 수 있다.
도 3에서 도시된 임베드 장치에 대해 워터마크 선택기(300)의 특정 구현에서 워터마크에 대응하는 페이로드(pL)의 부분(pLwm)은 순환 쉬프트들(d1및 d2) 모두 사용되도록(pLwm2) 설정되고 또한 w1 및 w2의 랜덤 시퀀스들은 선택되도록(pLwm1) 설정된다. d1및 d2간의 상대 거리는 검출기에서 상관 피크들의 간의 거리에 대응한다. 따라서 pLwm2및 pLwm1은 함께 pLwm에 대응한다.
페이로드 추출기(480)는 상관 피크들이 미리 결정된 임계치위에 있다면 페이로드 정보를 보고하고, 그렇지 않다면 워터마크 검출되지 않는다는 것을 보고한다.
상관 피크들간의 상대 거리들은 페이로드의 상대 부분에 대응한다. 상호 독립적인 채널들을 사용함으로써, 채널들은 서로 간섭하지 않고 각 채널 임베드된 워터마크 시퀀스들을 훼손시키지 않도록 한다. 검출기와 수신기간의 시간 오프셋은 양 채널들에 영향을 미치기 때문에, 각 채널내의 시퀀스들의 값들간에 상대 지연들(순환-쉬프트들)은 일정한 것으로 유지되고, 임베더와 검출기간의 상대 오프셋에 영향을 받지 않을 것이다. 동일한 것은 시간 스케일 수정들을 적용한다.
위의 방법 및 장치의 여러 변형들은 당업자에게 적용한다. 예컨대, 위의 실시예가 페이로드의 일부로서 채널 이용을 엔코딩하는 것을 기술하는 동안, 방법 및 장치는 2개(이상)의 미리 결정된 상호 독립 채널들을 사용하여 단순히 구현될 수 있다. 그와 같은 예에서, 임베드 및 검출 장치는 명확히 채널 선택기들(200, 430)을 포함할 수 없다.
대안으로, 채널들은 멀티미디어 신호상의 워터마크의 수신된 임팩트를 최소화하기 위해 각 채널 및/또는 인식 비용-함수내의 에너지 레벨들과 같은 멀티미디어 신호의 특성들에 기초하여 선택될 수 있다.
여러 변형들은 또한 임베더에서 워터마크 선택기(300)에 발생될 수 있다. 예를 들어, 워터마크가 값들의 시퀀스로서 기술되지만 호스트 신호 품질상의 임베드된 워터마크의 임팩트를 줄이기 위해 각 값은 부드러운 윈도우 형태 함수에 의해 수정될 수 있다. 또한, 위 실시예가 2개의 다른 값들의 시퀀스들(w1및 w2)을 이용함으로써 기술되는 동안 값들의 단일 시퀀스는 사용될 수 있는 즉, w1= w2임이 명확해질 것이다.
도 7은 코드 멀티플렉싱 접근에 기초하여 대안의 결합된 워터마크/채널 선택기를 도시한다. 이 특정 예에서, 구별 채널들은 멀티미디어 신호는 구별된 워터마크 채널들로 구별하기 보다 상호 독립적인 기초 함수들로 호스트 신호의 변조로서 제공된다. 상호 독립은 시간에 대한 기초 함수들을 상대적으로 쉬프팅함으로써 달성된다. 채널 선택은 미리 결정된 세트로부터 시간 지연을 선택함으로써 달성된다. 도면 7, 8A 및 8B는 이 개념을 도시한다.
도 7에서 알 수 있는 것처럼, 2개의 워터마크 시퀀스들 w1[k] 및 w2[k]는 장치(500)에 의해 수신되고, 각 신호 조절 필터들(510, 520)을 통해 전달한다. 신호 조절 필터들(510, 520)은 개별 연속들의 각 값(w1[k] 및 w2[k])에 윈도우 형태 함수를 적용하기 위해 동작한다.
도 8A는 너비의 적합한 두-상태 윈도우 형태 함수(Ts)의 일 예를 도시한다. 발생된 채널들의 상호 독립은 시간에 대한 기초 함수들을 상대적으로 쉬프팅함으로써 달성되고, 채널 선택은 미리 결정된 세트로부터 지연을 선택함으로써 달성된다.이것은 w2[k]의 윈도우 형태의 버전에 적용되고, w1[k]의 윈도우 형태의 버전이 또한 지시되는 2개 대안 지연들(T1및 T2)의 사용을 도시하는 도 8B에 알 수 있다.
이런 지연은 지연 유닛(540)에 의해 설정되고, 페이로드(pLch)의 채널 부분에 의존하여 지연 선택기(530)에 의해 지연된다. 2개의 워터마크 신호들이 상호 독립적이기에 , 그것은 단일 워터마크 신호(wpL[n])를 형성하기 위해 합산기(550)에 의해 함께 합살될 수 있고, 호스트 멀티미디어 신호로 계속해서 임베드된다.
도 9는 각 단계에서 상대 신호들을 지시하는 차트들에 따라 신호 조절 장치(500)의 실시예를 도시한다. 그와 같은 장치(500)는 도 7에서 도시된 조절 필터들(510, 520)을 구현하는데 사용될 수 있다. 도 7에서 도시된 유닛들(510 ,520)에서, 입력(w[k])은 w1[k] 또는 w2[k]에 대응하고, 출력(wc[n])은 출력들 wc1[n] 또는 wc2[n]에 대응한다.
조절 회로에서, 입력 워터마크 신호 시퀀스 w[k]는 업-샘플러(652)의 입력에 먼저 적용된다. 차트(651)는 +1과 -1간의 랜덤 숫자들의 값들의 시퀀스로서 가능 시퀀스들([k]) 중 하나를 도시하고, 시퀀스는 길이 LW를 갖는다. 업-샘플러는 인자 TS에 의해 주파수 샘플링을 올리기 위해 각 샘플간의 영(TS-1)들을 더한다. TS는 워터마크 신호 기간으로 언급되고 오디오 신호에서 워터마크 기호들의 범위를 나타낸다. 차트(653)는 한 때 업-샘플러(652)를 통해 전달된 차트(651)에서 도시된 신호의 결과들인, wi[n]을 도시한다.
두-상태 윈도우 같은 윈도우 형태 함수(s[n])는 그 때 느리게 변화하는 협-대역 신호 wc[n]로 그것을 변환하기 위해 업-샘플 신호 wi[n]로 컨벌브 유닛(656)에 의해 컨벌브되고, 차트(651)의 시퀀스(w[k])에 대한 행동은 차트(657)에 도시된다.
차트(654)는 전형적인 양-상태 윈도우 형태 함수를 도시한다. 윈도우 형태 함수는 호스트 신호의 품질에 대한 감소를 최소화하기 위해 부드럽게 변하는 신호를 생산하도록 워터마크 시퀀스에 적용된다.
당업자에 의해 여러 구현들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것으로 이해되는 것이 명백하다. 예컨대, 임베드 및 검출 장치가 기능적으로 기술되는 동안, 장치는 디지털 회로, 아날로그 회로, 컴퓨터 프로그램 또는 그것의 조합으로 실현되는 것이 명백하다.
명세 내에서 단어 "포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, "부정관사 어 또는 언(a 또는 an)은 복수를 배재하지 않고, 단일 프로세서 및 다른 유닛은 청구항들에서 인용된 여러 수단의 기능들을 이행할 수 있을 것이다.
독자들의 관심은 이런 응용에 연관된 이런 명세서에 앞서 또는 명세서와 함께 현재 출원되고 이런 명세를 공연히 열람하는 모든 서류들 및 문서들로 향하고, 그와 같은 모든 서류들 및 문서들의 콘텐트들은 이 글에서 참조하여 통합된다.
이 명세서에 개시된 모든 특징들(첨부된 청구항들, 개요 및 도면들을 포함한) 및/또는 그렇게 개시된 어떤 방법 또는 과정의 모든 단계들은 그와 같은 특징들 또는 단계들의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합들을 제외한 어떤 조합으로 조합될 수 있다.
이 명세서에 개시된 각 특징(첨부된 청구항들, 개요 및 도면들을 포함한)은 만약 다르게 표시되지 않는다면 동일 또는 유사한 목적을 서비스하는 대안의 특징들에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 명백히 다르게 표현되지 않는다면 게시된 각 특징은 단지 일반적으로 동일하거나 유사한 특징들의 한 예이다.
본 발명은 앞선 실시예(들)의 상세들에 제한되지 않는다. 본 발명은 이 명세서에 개시된 특징들(첨부된 청구항들, 개요 및 도면들)을 포함한 중 어떤 새로운 것 또는 어떤 새로운 조합 또는 그렇게 개시된 방법 또는 과정의 단계들 중 어떤 새로운 것 또는 어떤 새로운 조합에 확대된다.

Claims (24)

  1. 멀티미디어 신호에 워터마크를 임베드(embed)하는 방법에 있어서,
    제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하는 워터마크 신호를 발생하는 단계;
    상기 멀티미디어 신호로부터 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분 및 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분을 획득하는 단계로서, 상기 채널들은 명백히(significantly) 독립적인, 상기 획득 단계;
    상기 제 1 신호 부분 및 상기 제 1 시퀀스의 혼합(mixture)으로서 제 1 호스트 수정 신호를 발생하는 단계;
    상기 제 2 신호 부분 및 상기 제 2 시퀀스의 혼합으로서 제 2 호스트 수정 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 호스트 수정 신호들의 스케일링된 버전들(scaled versions)을 상기 멀티미디어 신호와 결합함으로써 워터마크된 멀티미디어 신호를 발생하는 단계를 포함하는, 임베드 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 채널 및 제 2 채널은 명백히 독립적인 채널들의 미리 결정된 세트로부터 선택되는, 임베드 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 선택은 상기 워터마크 신호의 페이로드에 의존하여 발생하는, 임베드 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 선택은 상기 멀티미디어 신호의 미리 결정된 특성들에 의존하여 발생하는, 임베드 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스는 워터마크 시퀀스들의 미리 결정된 세트로부터 선택되는, 임베드 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 워터마크 선택은 상기 워터마크 신호의 페이로드에 의존하여 발생하는, 임베드 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터마크는 적어도 하나의 다른 시퀀스의 값들을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 멀티미디어 신호로부터 다른 채널에 대응하는 적어도 하나의 다른 신호부분을 획득하는 단계로서, 상기 제 1 채널, 제 2 채널 및 상기 다른 채널은 명백히 독립적인, 상기 획득 단계;
    상기 다른 시퀀스 및 상기 다른 신호 부분의 혼합으로서 적어도 하나의 다른 호스트 수정 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는, 임베드 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널들은 시간 필터들, 주파수 필터들 또는 공간 필터들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 멀티미디어 신호를 필터링함으로써 상기 멀티미디어 신호로부터 획득되는, 임베드 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널들은 직교 데이터 투영 기술들(orthogonal data projection techniques)을 직교 코드 공간들에 적용함으로써 획득되는, 임베드 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 채널 및 제 2 채널은 상호 직교하는, 임베드 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시퀀스의 값들은 상기 제 1 시퀀스의 값들의 순환 쉬프트 버전(circularly shifted version)인, 임베드 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 부분 및 제 2 신호 부분은 실질적으로 동일한, 임베드 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스의 값들은 실질적으로 동일한, 임베드 방법.
  14. 워터마크를 멀티미디어 신호에 임베드하기 위해 배열된 장치에 있어서,
    제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하는 워터마크 신호를 발생하도록 배열된 워터마크 신호 발생기;
    상기 멀티미디어 신호로부터 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분 및 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분을 획득하도록 배열되는 채널 신호 부분 추출기로서, 상기 채널들은 명백히 독립적인, 상기 채널 신호 부분 추출기;
    상기 제 1 신호 부분 및 상기 제 1 시퀀스의 혼합으로서 제 1 호스트 수정 신호를 발생하도록 배열되고, 또한 상기 제 2 신호 부분 및 상기 제 2 시퀀스의 혼합으로서 제 2 호스트 수정 신호를 발생하도록 배열된 호스트 신호 수정기; 및
    상기 제 1 호스트 수정 신호 및 제 2 호스트 수정 신호의 스케일링된 버전들을 상기 멀티미디어 신호와 결합함으로써 워터마크된 멀티미디어 신호를 발생하도록 배열된 결합기를 포함하는, 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    명백히 독립적인 채널들의 데이터베이스, 및 상기 데이터베이스로부터 상기 제 1 채널들 및 제 2 채널들을 선택하도록 배열된 채널 선택기를 더 포함하는, 장치.
  16. 워터마크를 포함하는 멀티미디어 신호에 있어서,
    상기 워터마크는 적어도 제 1 시퀀스의 값들 및 제 2 시퀀스의 값들을 포함하고, 상기 멀티미디어 신호 내에 제 1 채널에 대응하는 제 1 신호 부분은 상기 제 1 시퀀스의 값들에 의해 수정되고, 상기 멀티미디어 신호 내에 제 2 채널에 대응하는 제 2 신호 부분은 제 2 시퀀스의 값들에 수정되며, 상기 제 1 채널들 및 제 2 채널들은 명백히 독립적인, 멀티미디어 신호.
  17. 멀티미디어 신호에 임베드된 워터마크 신호를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 멀티미디어 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들 내에 임베드된 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마크될 수 있는 멀티미디어 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들로부터 워터마크의 추정을 추출하는 단계;
    상기 수신된 신호가 워터마크되었는지를 결정하기 위해 상기 워터마크의 추정을 상기 워터마크의 참조된 버전으로 상관(correlate)하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 워터마크 신호는 페이로드를 가지고, 상기 방법은 상기 워터마크의 페이로드를 결정하는 단계를 더 포함하는, 검출 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 방법은 3개의 이상의 채널들을 수신하고 그 채널들로부터 상기 워터마크의 추정을 추출하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  20. 워터마크 신호가 멀티미디어 신호 내에 임베드되었는지를 검출하도록 배열된 워터마크 검출기 장치에 있어서,
    상기 멀티미디어 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들 내에 임베드된 워터마크 신호에 의해 잠재적으로 워터마크되었는지를 멀티미디어 신호를 수신하기 위해 배열된 수신기;
    상기 수신된 신호의 2개의 명백히 독립적인 채널들로부터 상기 워터마크의 추정을 추출하기 위해 배열된 필터; 및
    상기 수신된 신호가 워터마크되는 것을 결정하기 위해 상기 워터마크의 추정을 상기 워터마크의 참조된 버전과 상관시키기 위해 배열된 상관기(correlator)를포함하는, 워터마크 검출기 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    페이로드가 상기 워터마크 내에 존재하는지를 결정하고 상기 페이로드의 값을 결정하기 위해 배열된 검출기를 더 포함하는, 워터마크 검출기 장치.
  22. 제 1 항의 방법 및 제 17 항의 방법 중 적어도 하나를 수행하기 위해 배열된 컴퓨터 프로그램.
  23. 제 22 항에 청구된 컴퓨터의 프로그램을 포함하는 레코드 캐리어.
  24. 제 22 항에 청구된 컴퓨터 프로그램의 다운로드를 이용 가능하게 하는 방법.
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