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워터마킹
워터마킹(watermarking)이란 워터마크를 멀티미디어 정보에 사람이 인지할 수 없도록 저장하는 행위이다.
즉, 워터마킹이란 사진이나 동영상 같은 디지털 데이터에 저작권 정보와 같은 정보를 삽입하여 관리하는 기술이다. 멀티미디어 저작물의 불법 복제를 막고 저작권자를 보호하기 위한 디지털 콘텐츠 저작권 보호 기술로, 원본 출처 및 정보를 추적할 수 있다.재생이 어려운 형태로 그림이나 문자를 삽입하는데 삽입된 워터마크는 재생이 어려운 형태로 보관된다.이러한 워터마크를 추출하여 소유권을 주장할 수 있다.
개요
워터마킹이란 원래 종이를 만들 때 빛을 비추거나 특정 각도로 볼 때만 나타나는 숨은 그림을 삽입하여 문서의 위변조를 막을 수 있게 하는 기술로, 흔히 보는 지폐에 들어가는 숨은 그림도 워터마킹의 일종이다.
정보기술의 발달과 함께, 유사한 개념을 컴퓨터 상의 정보에도 도입할 수 있게 되었다. 정보에 사람이 인식할 수 없거나 실제 사용에 지장이 없는 범위 안에서 추가적인 메시지를 삽입하고, 정해진 절차를 통해서만 알아볼 수 있게 만든 것이다. 이를 "디지털 워터마킹(Digital Watermarking)" 기술이라고 부른다.
디지털 워터마킹 기술은 문자, 그림, 음악, 영상 등 다양한 형태의 디지털 정보에 적용할 수 있고, 각각의 매체 특성에 따른 다양한 기술들이 개발되어 있다. 디지털 정보에 각인되는 워터마크라고 하면 보도사진 등에서 흔히 볼 수 있는 저작권 정보 각인이나 공문서의 배경에 나타나는 흐릿한 로고처럼 눈에 보이는 것을 생각하기 쉽다.
이렇게 사람이 알아볼 수 있는 형태로 삽입되는 워터마킹을 눈으로 볼 수 있는 워터마크, 즉 "가시적 워터마킹"이라고 부른다. 최신 디지털 워터마킹 기술은 가시적 워터마크뿐 아니라 사람이 워터마크 삽입 사실을 알기 어려운 "비가시적 워터마킹" 기술을 제공하고 있는데, 특히 비가시적 워터마킹은 사람의 인지영역 밖에서 정보를 삽입한다는 강점이 있어, 최근 디지털 멀티미디어 콘텐츠의 저작권 보호 기술로도 각광 받고 있다.
특히 디지털 영상을 워터마킹할 경우 반드시 고려해야 할 특징으로써는 워터마크가 첨가된 영상에서 워터마크를 인지할 수 없어야 한다는 무감지성(invisibility)불법적인 도용이 불가능하여야 한다는 보안성(security)워터마킹된 영상은 외부의 어떠한 변형(attack)에도 워터마크가 지워져서는 안되는 강인성(robustness)그리고 명확하게 소유권을 증명할 수 있는 방법을 제시해야 하는 명확성(unambiguity)이 있다.
디지털 영상을 워터마킹하는 방법에는 워터마크를 삽입하는 영역에 따라 공간영역(spatial domain)과 주파수영역(frequency domain)으로 구분되며, 초기에는 주로 정지 영상에 대한 워터마크 방법이 많이 제안되고 연구되었으나, 근래 워터마킹의 연구 방향은 동영상에 초점을 두고 있다.
특징
- 비가시성 : 워터마크 삽입 후 원본 품질에 영향이 없음
- 견고성 : 다양한 변조에도 워터마크 인식 가능. 필터링, 압축 등에 의해 워터마크는 변형되지 않음
- 기밀성 : 추출 알고리즘이 알려져도 검출 어려움
- 대용량 : 워터마크 존재여부, 소유자, 고유번호, 제작일 등 정보 삽입
- 복잡성 : 워터마크를 없애기 위한 시도에 대응 가능
- 효율성 : 워터마크는 유일 키에 의해 삽입, 추출이 용이
- 안정성 : 불법사용자에 의해 검출, 삭제, 수정 불가
- 숨겨진 데이터에 의해 원래 파일보다 더 커지지 않음
- 원 신호의 품질열화가 없음
유형
구분 내용 기술에 따른 유형
디지털워터마킹 판매자의 저작권 정보 삽입 스테가노그래피 디지털컨텐츠에 메시지를 숨겨서 전달 핑거프린팅 구매자의 추적정보를 은닉 강인성 여부 강성 워터마킹 원 저작물 비파괴 워터마크 삭제불가 연성 워터마킹 약간의 변형에도 워터마크 사라짐 시각화 여부 시각화 워터마킹 저작권 정보를 한 눈에 식별 가능 비시각화 워터마킹 특별한 과정으로 소유자 식별 가능 저작물 종류 이미지, 비디오, 오디오, 텍스트 워터마킹
디지털 워터마킹 기술분류
- 삽입의 변환식 사용 여부에 따라
공간영역(spatial Domain) 워터마킹과 주파수 영역(Frequency Domain) 워터마킹으로 나눌 수 있다.
- 공간영역 기반 삽입
- 이미지 화소(pixel) 자체를 조작하는 방법으로서 시각적으로 영향을 적게 미치는 픽셀의 하위비트에 주로 삽입
- 적은 계산량으로 워터마크를 삽입할 수 있다는 장점을 가지는 반면, 잡음과 신호처리에는 강인하지 못함.
- 눈이 파란색 성분이 둔감하다는 성질을 이용하여 이미지 색상 중 파란색 성분에 워터마크를 삽입하는 방법도 있음
- 주파수 영역 기반 삽입방법
- 이미지를 주파수 영역으로 변환한 후에 워터마크를 삽입하는 방법
- 주파수 영역으로 변환하기 위해서 고속 푸리에 변화(FFT), 이산코사인 변화(DCT) 등을 이용
- 주파수 영역으로 변환하는 추가적인 연산을 필요로 하지만, 공간영역 삽입방법보다 압축이나 잡음 등에 견고함
- 워터마크 추출 시 원영상의 사용 여부에 따라
원영상 없이 추출 가능한 블라인더(Blind) 워터마킹과 원영상과 워터마킹영상 모두 있어야 추출 가능한 넌-블라인더(Non-Blind) 워터마킹이 있다.
- 삽입된 워터마크의 강인성에 따라
소유권 증명에 주로 사용되는 강인한(Robust) 워터마킹과 데이터 인증 기능 등에 응용되는 연약한(Fragile) 워터마킹이 있다.삽입된 워터마크의 시각화에 따라보이는(Visible) 워터마킹과 보이지 않는(Invisible) 워터마킹이 있다.
포렌식 워터마킹
특히 멀티미디어 서비스를 제공하는 컴퓨터 및 서버의 성능이 계속 발전하면서, 과거에는 불가능했던 완전히 새로운 워터마킹 보안 기술 영역이 최근 급부상하는 중이다.
과거에는 워터마크를 한 번 삽입하면 누구나 같은 워터마크를 보게 되었기 때문에, 콘텐츠의 저작권이 침해되어 불법적으로 유통되더라도 원래 저작권자를 식별하는 정도로만 이용될 뿐, 실질적인 보안 기능을 제공하기가 어려웠다.
그러나 2000년대 후반에 등장한 "포렌식 워터마킹(Forensic Watermarking)" 개념은 워터마킹의 보안 능력을 근본적으로 전환해 놓았다.
포렌식 워터마킹이란, 같은 콘텐츠라도 이용자의 신원이나 이용 경로에 따라 저마다 다른 워터마크를 실시간으로 삽입하여 제공하는 새로운 방식의 디지털 워터마킹이다. 다시 말해서, 어떤 내용의 워터마크가 삽입되었는지를 읽어냄으로서 특정 콘텐츠를 구매한 사람이 누구인지를 역추적할 수 있는 기능을 제공한다.
예를 들어서, 같은 날 같은 영화를 구입한 사람의 숫자를 영화 영상에 포렌식 워터마크로 각인하는 경우, 사용자가 재생한 영상에서 눈에 보이지 않는 신호를 읽어내, 이 사람이 몇 번째 구매자인지 알 수 있는 방식이다.
하지만 이런 워터마킹 정보는 수학적인 공식에 의해 사람 눈에 보이지 않는 형태로 콘텐츠에 덧씌워지고, 워터마킹 제조사 또는 서비스 공급자만 알 수 있는 형태로 암호화되어 삽입된다. 따라서 이용자가 콘텐츠를 감상하는 데 어떠한 불편함이 없고, 개인정보가 유출될 우려 또한 매우 낮다.
할리우드가 요구하는 포렌식 워터마킹
포렌식 워터마킹은 이 같은 역추적 기능을 이용해서 콘텐츠의 불법 유통을 방지하는 강력한 보안 기술이 된다. 콘텐츠가 불법 유통되기 위해서는 최초에 누군가가 정상 구매한 콘텐츠를 불법적으로 유포해야 한다.
그런데, 콘텐츠가 판매될 때 구매자의 아이디나 IP 주소와 같은 정보를 콘텐츠에 각인하여 제공한다면, 불법 유통되는 콘텐츠에서 워터마크를 추출하는 것만으로 최초 유출자가 누구인지 바로 식별할 수 있다.
식별된 유출자의 정보를 이용해 콘텐츠 공급자는 불법 이용자의 계정을 정지시켜 추가적인 유출을 막는 조치를 취할 수도 있고, 정보가 객관적으로 검증될 수 있도록 정교하게 설계된 경우, 이를 바탕으로 저작권 유출 당사자에 대한 민, 형사상 구제조치를 진행할 때 증거로 활용될 수도 있을 것이다.
최근 이 같은 콘텐츠 보안 조치는 헐리우드 영화 산업계를 중심으로 급격하게 확산되는 추세이다. 실제로 헐리우드 영화사들은 한국을 포함한 여러 나라의 IPTV 사업자들에게 자사 영화를 배급하기 위해서는 저작권 보호를 위한 포렌식 워터마킹 기술을 도입해야 한다고 종용하고 있는 것으로 전해졌다.
또한 헐리우드 영화사들은 불법 유통자들이 영상을 잘라내거나 후가공하는 방식으로 워터마크를 벗겨낼 수 없도록 하기 위해서 워터마크에 소정의 "강인성(Robustness)"을 요구하고 있으며, 이를 보장하기 위한 다양한 자체적인 테스트를 고안하여 적용하고 있는 것으로도 알려져 있다.
