Many pirated copies of films may be available on the Internet before their official release. Over ninety percent of these copies were made by recording films with camcorders in movie theaters, so called camcorder piracy or in-theater piracy. As a deterrent to such piracies, this thesis introduces a forensic tracking watermarking scheme for digital cinema applications. The proposed scheme enables identification of the pirate who illegally recorded films in the theater. The information about when and where the film is playing is embedded as a forensic mark. When a pirate tries to record a movie, geometric distortion occurs in the copy due to the position of the pirate relative to the screen. In order to resist geometric distortion, the watermarking method is designed to estimate the distortion and recover from it. Moreover, the position of the pirate in the theater is computed by analyzing the estimated geometric distortion. Consequently, the watermark detector can inform when and where the copy was recorded from the embedded watermark, and the position of the pirate at that time from the estimated geometric distortion. To achieve the performance of the proposed scheme, a local auto-correlation function (LACF) is introduced. It is motivated by the auto-correlation function (ACF) which has been adopted to synchronize watermarks due to its robustness against affine transform. Since the ACF is vulnerable to projective transform and the geometric distortion by camcorder piracy includes the projective transform, we develop the LACF to have robustness to projective distortion. Also, the mathematical models for estimating projective transform and position estimation are provided to enable the forensic tracking system. On various movie clips, experimental results show that the presented scheme is robust against projective distortion as well as camcorder capture. Also, it is sure that the proposed position estimating model can judge the seat in a theater with a mean absolute error of (33.84, 9.53, 50.38) cm. Experimental results using various types of films show that the presented method provides the mathematical model for detecting and investigating the position of the pirate.
최근 개봉을 앞두거나 개봉 중인 영화들이 공식적으로 배포되기 전에 불법으로 유통되는 사례가 많다. 이런 불법 복사본들로 인한 피해는 연간 61억 달러에 달하며 이 복사본들의 90% 이상이 영화관에 들어가 상영되는 영화를 몰래 캠코더로 촬영하여 만들어 진다. 이와 같은 불법 행위는 영화 산업에 막대한 손실을 초래한다. 이에 따라 영화 제작사와 보급사들은 불법 촬영에 대응하기 위한 방안을 고려하게 되었다. 또한, 최근 디지털 기술을 이용하여 영화를 배포 상영하는 디지털 시네마 시스템이 보급됨에 따라, Digital Cinema Initiatives (DCI)는 불법 콘텐츠의 유통을 막고 저작권을 보호하기 위한 수단으로 포렌식 마킹 시스템의 규격을 정의하였다. DCI가 정한 규격에 따르면, 삽입되는 포렌식 마크에는 영화가 상영된 시간과 장소 정보가 들어간다. 이는 추후에 불법 촬영된 복사본을 적발하게 되면 영화가 촬영된 해당 극장에 경고 조치를 함으로써 상영관들로 하여금 미리 불법 촬영을 예방하게 하려는 의도를 포함한다. 그러나 불법 촬영을 예방하려는 시도만으로는 영화의 저작권을 보호하고 불법 촬영자를 색출하려는 본래의 의도에 부합할 수 없다. 불법 촬영자를 찾아내어 위법 행위에 대한 조치를 취하는 것이 더 많은 불법 복사본의 유통을 막기 위한 해결책이라고 할 수 있다.
본 학위논문에서는 포렌식 마킹 기술을 이용하여 불법 촬영자를 찾아내는 포렌식 트래킹 시나리오를 제안한다. 우선, 상영되고 있는 영화에는 제안하는 기술에 의하여 상영되고 있는 시간과 장소가 포렌식 마크로써 삽입되고 있다. 불법 촬영자는 극장에서 영화를 캠코더로 촬영한 뒤 이를 복사하여 인터넷에 불법으로 유통시킨다. 이제 복사본을 가지고 포렌식 마킹 시스템을 이용해 불법 촬영자를 찾는다. 이는 삽입된 포렌식 마크를 추출하여 영화가 상영된 시간과 장소를 먼저 알아내는 것으로 시작한다. 그리고 본 논문의 핵심인 상영관 내에서의 불법 촬영자의 위치를 예측함으로써 불법 촬영자를 찾아낼 수 있다. 이를 위해서는 상영관 내에서의 각 좌석에 대하여 해당 좌석에 앉은 사람을 식별할 수 있어야 한다. 이는 이미 시간과 장소를 알고 있으므로 해당 영화의 티켓을 구매한 사람의 신용카드 정보, 인터넷 예매 정보, 감시 카메라 영상 등을 이용하여 식별 할 수 있다. 이 시나리오가 실제로 활용될 수 있도록 하기 위해 포렌식 마크의 삽입이 실시간으로 이루어질 수 있도록 삽입 과정을 고안하였다. 즉, 영화가 상영되는 장소에서 영화의 상영을 방해하지 않으면서 각 시간마다 그 시간과 장소 정보를 실시간으로 마킹할 수 있다. 또한, 삽입된 포렌식 마크는 캠코더로 촬영된 복사본에서도 검출될 수 있다. 실제로 캠코더 촬영은 촬영자의 좌석 위치에 따라 다양한 각도에서 이루어질 수 있기 때문에 투사 공격을 포함하는 기하학적 변환을 수반한다. 따라서 캠코더로 촬영된 영상에 대하여 기본적인 신호 처리 공격 이외에도 임의의 기하학적 변환 공격에도 강인성을 지니도록 설계하였다. 지역 자기 상관 함수를 이용하여 투사 공격을 추정 및 복구하면 투사 변환에 대한 강인성을 가질 수 있다. 마지막으로 제안하는 위치 추정 모델링을 통해 불법 촬영자가 촬영할 당시의 극장 내에서의 위치를 추정할 수 있도록 하였다. 실험 결과를 통해서 제안하는 기법이 복합적인 기하학적 변환에 강인성을 가짐을 확인하였다. 위치 추정 기법은 실제 영화관 크기의 실험 환경에서 (33.85, 9.53, 50.38) cm의 오차의 절대값의 평균 (mean absolute error)을 가지며 불법 촬영자의 위치를 찾을 수 있다. 이는 제안하는 알고리즘이 실제 극장에서 적용될 수 있다는 것을 보여준다.
