Journal of Intelligence and Information Systems (지능정보연구)

Korea Intelligent Information System Society (한국지능정보시스템학회)
권호 표지

Robust Audio Copyright Protection Technology to the Time Axis Attack

시간축 공격에 강인한 오디오 저작권보호 기술

  • Bae, Kyoung-Yul (College of Computer Software and Media Technology, Sangmyumg University)
  • 배경율 (상명대학교 소프트웨어대학 컴퓨터과학부)
  • Received : 2009.11.15
  • Accepted : 2009.12.19
  • Published : 2009.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Even though the spread spectrum method is known as most robust algorithm to general attacks, it has a drawback to the time axis attack. In this paper, I proposed a robust audio copyright protection algorithm which is robust to the time axis attack and has advantages of the spread spectrum method. Time axis attack includes the audio length variation attack with same pitch and the audio frequency variation attack. In order to detect the embedded watermark by the spread spectrum method, the detection algorithm should know the exact rate of the time axis attack. Even if there is a method to know the rate, it needs heavy computational resource and it is not possible to implement. In this paper, solving this problem, the audio signal is transformed into time-invariant domain, and the spread spectrum watermark is embedded into the audio in the domain. Therefore the proposed algorithm has the advantages of the spread spectrum method and it is also robust to the time axis attack. The time-invariant domain process is that the audio is arranged by log scale time axis, and then, the Fourier transform is taken to the audio in the log scale time axis. As a result, the algorithm can get the time-invariant watermark signal.

확산 스펙트럼 방식 워터마킹 기술은 일반적인 공격에 매우 강인한 알고리즘으로 알려져있으나 시간 축 변형 공격에 대해서 만큼은 취약성을 드러내고 있다. 본 연구에서는 확산 스펙트럼 방식 워터마킹 기술의 장점을 살리면서 시간 축 공격에도 강인한 알고리즘을 제안한다. 시간 축 공격은 오디오 신호의 주파수 성분을 변화시키거나 피치성분은 유지하면서 오디오 신호의 길이를 변화시키는 등의 공격을 포함하고 있다. 확산 스펙트럼 방식에 의해서 삽입된 워터마크를 검출하기 위해서는 시간 축 공격의 비율을 정확히 알아야만 한다는 어려움이 있으며, 그 비율을 알기 위해서는 많은 알고리즘의 처리가 필요하고 현실적으로 구현이 불가능한 등의 어려움이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 오디오 신호를 시 불변 영역(time-invariant domain)으로 변환하고, 이 영역에서 확산 스펙트럼 방식의 워터마크를 삽입함으로써 확산 스펙트럼 방식의 장점을 유지하고 시간 축 공격에 대해서도 강인한 알고리즘을 제안하였다. 이를 위해서 오디오 신호에 대해 log scale time axis를 사용하고, log scale time axis 신호를 Fourier 변환함으로써 시 불변 영역을 얻을 수 있었다.

Keywords

References

  1. Bales, R. F. Interaction Process Analysis : A Method for the Study of Small Groups, Cambridge, MA : Addison-Wesley, 1950.
  2. Tanaka, K., Y. Nakamura, and K. Matsui, "Embedding Secret Information into a Dithered Multilevel Image", Proc. 1990 IEEE Military Communications Conf., 1990, 216-220.
  3. Cox, I. J., J. Kilian, T. Leighton, and T. Shamoon, "Secure spread spectrum watermarking for multimedia" NEC res. Insti., Princeton, NJ, Tech. Rep. 1995, 95-10.
  4. Bender, W., D. Gruhl, and N. Morimoto, "Techniques for data hiding", in Prc. SPIE Storage and Retrieval for Image and Video Databases III, Vol.2420, San Jose, CA, 1995, 165-173, Feb.9-10.
  5. Caronni, G., "Assuring ownership rights for digital images", in Proc. Reliable IT Systems, VIS'95, Germany, 1995, 251-263.
  6. Pitas, I. and T. H. Kaskalis, "Applying signatures on digital images", in Proc. IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing, Neos Marmaras, Thessaloniki, Greece, 1995, 460-463, June 20-22.
  7. van Schyndel, R. G., A. Z. Tirkel, and C. F. Osborne, "A digital watermark," in Proc. IEEE Int. Conf. Image Processing, Vol.2, Austin, TX, 1994, 86-90.
  8. Herrigel, A., H. Petersen, J. O. Ruanaidh, T. Pun, and P. Shelby, "Copyright techniques for digital images based on asymmetric cryptographic techniques", presented and Workshop on Information Hiding, Portland, Oregon, USA, 1998.
  9. Pereira, S., J. O. Ruanaidh, F. Deguillaume, G. Csurka, and T. Pun, "Template based recovery of Fourier-based watermarks using log-polar and log-log maps", in Proc. IEEE Multimedia Systems 99, Int. Conf. Multimedia Computing and Systems, Florence, Italy (1999).
  10. Lu, C. S., H. Y. Mark Liao, and L. H. Chen, "Multipurpose Audio Watermarking", in Proc. 15th Int. Conf. On pattern Recognition, Spain(2000).
  11. Boney, L., A. H. Tewfik and K. H. Hamdy, "Digital Watermarks for Audio Signals", EUSIPCO 96, Trieste, Italy, 1996.
  12. 배경율, "저작권보호를 위한 다중 계층 멀티미디어", 한국지능정보시스템학회논문지, 14권 4호(1998)
  13. 배경율. "통계적 영상 품질 측정," 한국지능정보시스템학회논문지, 13권 4호(2007).
  14. Swanson, M. D., B. Zhu, A. H. Tewfik, and L. Boney, "Robust audio watermarking using perceptual masking", Signal Processing, Vol.66(1998), 337-355. https://doi.org/10.1016/S0165-1684(98)00014-0
  15. Wang, X. Y., Y. R. Cui, H.Y. Yang, and H. Zhao, "A new content-based digital audio watermarking algorithm for copyright protection", In Proc. IEEE Int. Conf. Information Security, China, 2004, 62-68.
  16. Lu, C. S., Mark H. Y. Liao, and L. H. Chen, "Multipurpose audio watermarking", In Proc. IEEE Int. Conf. Pattern Recognition, Spain, 2000, 282-285.
  17. Wang, R. D., D. W. Xu, and Q Li, "Multiple audio watermarks based on lifting wavelet transform", In Proc. IEEE Int. Conf. Machine Learning and Cybernetics, China, Vol.4(2005), 1959-1964.
  18. Ning Chen, Jie Zhu, "Multipurpose audio watermarking algorithm", Journal of Zhejiang University SCIENCE A, Vol.9, No.4, 517-523. https://doi.org/10.1631/jzus.A071493