KR20050002545A - Digital audio watermarking system and method - Google Patents

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KR20050002545A
KR20050002545A KR1020030043926A KR20030043926A KR20050002545A KR 20050002545 A KR20050002545 A KR 20050002545A KR 1020030043926 A KR1020030043926 A KR 1020030043926A KR 20030043926 A KR20030043926 A KR 20030043926A KR 20050002545 A KR20050002545 A KR 20050002545A
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김홍석
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주식회사 케이티
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Abstract

PURPOSE: A digital audio watermarking system and a method therefor are provided to obtain a frequency-time signal by passing a digital audio signal via a decomposition filter bank, and to insert tamper proof watermark for security by using autocorrelation matrix, an eigenvalue decomposition and a whitening filter. CONSTITUTION: The system comprises an insertion-decomposition filter bank, an insertion-spread spectrum modulator(121), an insertion-autocorrelation estimator(123), an insertion-eigenvalue decomposer(124), an insertion-watermark former(122), and an adder(125). The insertion-decomposition filter bank receives a digital audio signal, passes the digital audio signal via a filter bank of each frequency, and gets a frequency-time signal for each subband. The insertion-spread spectrum modulator(121) receives a user key signal, and outputs a pseudo noise sequence. The insertion-autocorrelation estimator(123) receives the frequency-time signal from the insertion-decomposition filter bank, and obtains autocorrelation matrix. The insertion-eigenvalue decomposer(124) receives the autocorrelation matrix, performs an eigenvalue decomposition, and generates an eigen vector matrix and an eigenvalue matrix. The insertion-watermark former(122) receives the pseudo noise sequence, the eigen vector matrix and the eigenvalue matrix. The adder(125) adds the watermark to the frequency-time signal of a subband.

Description

디지털 오디오 워터마킹 시스템 및 방법 { Digital audio watermarking system and method }Digital audio watermarking system and method

본 발명은 디지털 오디오 신호의 워터마킹 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 오디오 신호를 분해필터뱅크를 통과시켜서 주파수-시간신호를 얻고 이로부터 자기상관행렬과 고유치분해 및 백색화필터를 사용하여 보안관리용 워터마크(tamper proof watermark)를 삽입하고 검출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a watermarking system and method of a digital audio signal, and more particularly, to pass a digital audio signal through a decomposition filter bank to obtain a frequency-time signal from which an autocorrelation matrix, eigenvalue decomposition, and whitening filter are used. The present invention relates to a system and method for inserting and detecting a tamper proof watermark.

종래에는 대부분의 데이터 형태가 아날로그 형태이었으나, 최근 정보통신기술이 발전함에 따라 가공 처리가 용이하고 여러 번 재생 및 복사 후에도 품질 저하가 전혀 생기지 않는 디지털 형태로 변화되고 있다. 이러한 디지털 형태의 데이터는 인터넷의 발전과 더불어 널리 유포되고 유통되고 있다. 그러나, 디지털 오디오는 컴퓨터 등을 이용한 조작이 간편하여 원 신호의 위조 및 변조가 용이한 단점이 있다.In the past, most data forms were analog forms. However, with the recent development of information and communication technology, the data forms have been changed into digital forms which are easy to process and do not cause any deterioration in quality even after several times of reproduction and copying. This digital form of data is widely distributed and distributed with the development of the Internet. However, digital audio has a disadvantage in that forgery and modulation of an original signal can be easily performed using a computer or the like.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 디지털 오디오 데이터에 비인지적인 신호를 내재시켜 디지털 오디오 신호의 위조 및 변조를 검출하는데 사용하기 위한 보안관리용 워터마킹 기술이 개발되고 있다.In order to solve the above problems, a watermarking technology for security management has been developed for embedding a non-cognitive signal into digital audio data to detect forgery and modulation of the digital audio signal.

본 발명은 비가청이며 오디오 신호의 변형에 매우 민감한 오디오 워터마크를 생성하여 디지털 오디오에 삽입 및 검출하는 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a system and method for generating, embedding and detecting in digital audio audio watermarks that are inaudible and highly sensitive to distortion of the audio signal.

도 1은 본 발명의 한 실시에에 따른 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템을 도시한 구성 블록도,1 is a block diagram illustrating a digital audio watermark embedding system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 삽입부의 상세 구성 블록도,2 is a detailed block diagram of a watermark insertion unit according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법을 도시한 동작 흐름도,3 is an operation flowchart illustrating a digital audio watermark embedding method according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템을 도시한 구성 블록도,4 is a block diagram showing a digital audio watermark detection system according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 검출부의 상세 구성 블록도,5 is a detailed block diagram of a watermark detection unit according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마크 검출 방법을 도시한 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a digital audio watermark detection method according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

110; 삽입_분해필터뱅크 120; 워터마크삽입부110; Insertion filter filter bank 120; Watermark insert

130; 합성필터뱅크 121; 삽입_확산대역변조기130; Synthetic filter bank 121; Insert_spread modulator

122; 삽입_워터마크성형기 123; 삽입_자기상관추정기122; Insert_watermark molding machine 123; Self-correlation estimator

124; 삽입_고유값분해기 125; 가산기124; Insert_intrinsic value cracker 125; adder

410; 검출_분해필터뱅크 420; 워터마크검출부410; Detection_decomposition filter bank 420; Watermark Detection Department

430; 결정부 421; 검출_확산대역변조기430; Determining unit 421; Detection_spreadband modulator

422; 검출_워터마크성형기 423; 검출_자기상관추정기422; Detection_watermark molding machine 423; Detection_autocorrelation estimator

424; 검출_고유값분해기 425; 백색화필터424; Detection_unique decomposition 425; Whitening Filter

426; 승산기 427; 누적기426; Multiplier 427; Accumulator

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템은, 디지털 오디오 신호를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간신호를 얻는 삽입_분해필터뱅크와;The digital audio watermark embedding system according to the present invention for achieving the above object comprises: an insertion_decomposition filter bank which receives a digital audio signal and passes a filter bank for each frequency to obtain a frequency-time signal for each subband;

사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 출력하는 삽입_확산대역변조기와;An insertion_spreadband modulator for receiving a user key and outputting a pseudo noise sequence;

상기 삽입_분해필터뱅크로부터 임의의 서브밴드의 주파수-시간신호를 입력받아 자기상관행렬을 구하는 삽입_자기상관추정기와;An insertion_autocorrelation estimator for receiving a frequency-time signal of an arbitrary subband from the insertion_decomposition filter bank to obtain an autocorrelation matrix;

상기 자기상관행렬을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬과 고유치행렬을 생성하는 삽입_고유값분해기와;An insert_unique value resolver that receives the autocorrelation matrix and decomposes the eigenvalues through eigenvalue analysis and generates an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix;

상기 유사잡음수열과 고유벡터행렬과 고유치행렬을 입력받아 오디오신호에 따른 워터마크를 생성하는 삽입_워터마크성형기와;An insertion_watermark molding machine which receives the pseudonoise sequence, the eigenvector matrix, and the eigenvalue matrix and generates a watermark according to an audio signal;

상기 삽입_워터마크성형기에서 출력되는 워터마크와 상기 서브밴드의 주파수-시간신호를 더하여 서브밴드별로 워터마크가 삽입된 주파수-시간신호를 출력하는 가산기와;An adder for adding the watermark output from the embedding-watermark molding machine to the frequency-time signal of the subband and outputting the frequency-time signal with the watermark inserted for each subband;

각 서브밴드별로 출력되는 워터마크가 삽입된 주파수-시간신호를 합성하여 워터마크가 삽입된 디지털 오디오를 출력하는 합성필터뱅크를 포함한 것을 특징으로 한다.And a synthesized filter bank for synthesizing a frequency-time signal having a watermark embedded therein for each subband and outputting digital audio having a watermark embedded therein.

또한, 본 발명에 따른 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법은, 워터마크를 삽입하고자 하는 디지털 오디오를 입력받아서 주파수-시간신호로 변형하는 입력단계와;In addition, the digital audio watermark embedding method according to the present invention comprises: an input step of receiving digital audio for embedding a watermark into a frequency-time signal;

사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 발생시키는 유사잡음수열발생단계와;A pseudo noise sequence generating step of receiving a user key to generate a pseudo noise sequence;

상기 주파수-시간신호에 따른 자기상관행렬을 추정하는 자기상관행렬추정단계와;Estimating an autocorrelation matrix according to the frequency-time signal;

상기 자기상관행렬을 고유벡터와 고유치행렬로 분해하는 고유치분해단계와;An eigenvalue decomposition step of decomposing the autocorrelation matrix into an eigenvector and an eigenvalue matrix;

상기 유사잡음수열을 고유벡터행렬과 고유치행렬로 변형하여 워터마크를 생성하는 워터마크생성단계와;Generating a watermark by transforming the similar noise sequence into an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix;

상기 디지털 오디오의 주파수-시간신호와 상기 워터마크를 결합하는 워터마킹단계를 포함한 것을 특징으로 한다.And a watermarking step of combining the frequency-time signal of the digital audio with the watermark.

또한, 본 발명에 따른 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템은, 워터마크 삽입된 디지털 오디오를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간 신호를 얻는 검출_분해필터뱅크와;In addition, the digital audio watermark detection system according to the present invention comprises: a detection_decomposition filterbank which receives a digital audio with a watermark and passes the frequency-specific filter bank to obtain a frequency-time signal for each subband;

사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 출력하는 검출_확산대역변조기와;A detection_spreadband modulator for receiving a user key and outputting a pseudo noise sequence;

상기 검출_분해필터뱅크로부터 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호를 입력받아 자기상관행렬을 구하는 검출_자기상관추정기와;A detection_self correlator estimator for receiving a watermark insertion frequency-time signal for each subband from the detection_decomposition filter bank to obtain an autocorrelation matrix;

상기 자기상관행렬을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬과 고유치행렬을 생성하는 검출_고유값분해기와;A detection_unique value resolver that receives the autocorrelation matrix and decomposes the eigenvalues through eigenvalue analysis and generates an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix;

상기 유사잡음수열과 고유벡터행렬과 고유치행렬을 입력받아 오디오의 영향을 받은 워터마크를 생성하는 검출_워터마크성형기와;A detection_watermark molding machine which receives the pseudonoise sequence, the eigenvector matrix, and the eigenvalue matrix to generate a watermark affected by audio;

상기 고유벡터행렬과 고유치행렬로부터 백색화필터를 구하고 상기 워터마크삽입주파수-시간신호를 입력받아 백색화 필터링된 신호를 구하는 백색화필터와;A whitening filter obtaining a whitening filter from the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix and receiving the watermark embedding frequency-time signal to obtain a whitened filtered signal;

상기 워터마크와 상기 백색화 필터링된 신호의 상관도값을 출력하는 상관기와;A correlator for outputting a correlation value between the watermark and the whitened filtered signal;

상기 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호에 따른 상기 워터마크와 백색화 필터링된 신호의 상관도값으로부터 상기 워터마크 삽입된 디지털 오디오의 위, 변조 여부를 판별하는 결정부를 구비한 것을 특징으로 한다.And a determination unit for discriminating whether or not the watermark-embedded digital audio is modulated from a correlation value between the watermark and the whitened filtered signal according to the watermark insertion frequency-time signal for each subband. .

또한, 본 발명에 따른 디지털 오디오 워터마크 검출 방법은, 워터마크가 삽입된 디지털 오디오를 주파수-시간신호로 변형하여 워터마크삽입주파수-시간신호를출력하는 입력단계와;In addition, the digital audio watermark detection method according to the present invention comprises: an input step of outputting a watermark embedding frequency-time signal by transforming digital audio having a watermark embedded therein into a frequency-time signal;

사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 발생시키는 유사잡음수열발생단계와;A pseudo noise sequence generating step of receiving a user key to generate a pseudo noise sequence;

워터마크삽입주파수-시간신호의 자기상관행렬을 추정하는 자기상관행렬추정단계와;Estimating an autocorrelation matrix of the watermark insertion frequency-time signal;

상기 자기상관행렬을 고유벡터행렬과 고유치행렬로 분해하는 고유치분해단계와;An eigenvalue decomposition step of decomposing the autocorrelation matrix into an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix;

상기 유사잡음수열을 상기 고유벡터행렬과 고유치행렬을 이용하여 변형하여 워터마크를 생성하는 워터마크생성단계와;Generating a watermark by modifying the similar noise sequence using the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix;

상기 워터마크삽입주파수-시간신호를 상기 고유벡터행렬과 고유치행렬을 이용하여 백색화 필터링하여 백색화 필터링된 신호를 출력하는 필터링단계와;Filtering the watermark insertion frequency-time signal by whitening the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix to output a whitened filtered signal;

상기 워터마크와 상기 백색화 필터링된 신호 사이의 상관성을 구하여 상기 워터마크가 삽입된 디지털 오디오의 변형 여부를 판별하는 판단단계를 포함한 것을 특징으로 한다.And determining a correlation between the watermark and the whitened filtered signal to determine whether the watermark is inserted into the digital audio.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마킹 시스템 및 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a digital audio watermarking system and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 디지털 오디오 워터마크 삽입기술에 대해 살펴본다.First, the digital audio watermark embedding technology will be described.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템을 도시한 구성 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a digital audio watermark embedding system according to an embodiment of the present invention.

이는 디지털 오디오 신호를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간신호를 얻는 삽입_분해필터뱅크(110)와, 각 서브밴드별 주파수-시간신호에 워터마크를 삽입하는 워터마크삽입부(120)와, 각 서브밴드별로 워터마크가 삽입된 주파수-시간 신호를 합성하는 합성필터뱅크(130)를 포함한다. 삽입_분해필터뱅크(110)는 ISO/IEC 11172-3 clause C.1.3에 정의된 MPEG-1 Audio의 32 서브밴드 필터뱅크를 사용할 수 있다.It receives the digital audio signal and passes through the filter bank for each frequency and inserts a decomposition_decomposition filter bank 110 for obtaining a frequency-time signal for each subband, and a watermark insertion for inserting a watermark into the frequency-time signal for each subband. And a synthesis filter bank 130 for synthesizing a frequency-time signal having a watermark inserted into each subband. The insertion_decomposition filterbank 110 may use 32 subband filterbanks of MPEG-1 Audio as defined in ISO / IEC 11172-3 clause C.1.3.

도 2는 임의의 한 서브밴드의 주파수-시간신호를 입력받아 워터마크를 삽입하는 워터마크삽입부(120)의 상세 구성 블록도이다.2 is a detailed block diagram of the watermark inserting unit 120 for receiving a frequency-time signal of any one subband and inserting a watermark.

이 워터마크삽입부(120)는 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열(U)을 출력하는 삽입_확산대역변조기(121)와, 유사잡음수열(U)을 입력받아 오디오의 영향을 받은 워터마크신호(W)로 변형하는 삽입_워터마크성형기(122)와, 삽입_분해필터뱅크(110)로부터 서브밴드 주파수-시간신호(S)를 입력받아 자기상관행렬(R)을 구하는 삽입_자기상관추정기(123)와, 자기상관행렬(R)을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 생성하여 삽입_워터마크성형기(122)에게 출력하는 삽입_고유값분해기(124)와, 삽입_워터마크성형기(122)에서 출력되는 워터마크신호(W)와 주파수-시간신호(S)를 더하는 가산기(125)를 포함한다.The watermark inserter 120 receives the user key K and outputs the pseudo-noise sequence U to output the pseudo-noise sequence U. The watermark inserter 120 receives the pseudo-noise sequence U and is affected by audio. Insertion that transforms the watermark signal W into the watermark molding machine 122 and the insertion_decomposition filter bank 110 to receive the subband frequency-time signal S to obtain the autocorrelation matrix R. The autocorrelation estimator 123 and the autocorrelation matrix R are input to decompose the eigenvalues through eigenvalue analysis, generate an eigenvector matrix (V) and an eigenvalue matrix (Λ), and output them to the insertion_watermark molding machine 122. An insert_unique value resolver 124 and an adder 125 that adds the watermark signal W and the frequency-time signal S output from the insert_watermark molding machine 122.

삽입_확산대역변조기(121)는 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열(U)을 출력한다. 유사잡음수열(U)은 통계적으로 거의 불규칙한 특성을 갖기 때문에 사용자키(K)를 알지 못하는 경우에는 역추적이 불가능하지만, 사용자키(K)를 아는 경우에는 기계적인 과정을 통해서 재생이 가능하다. 이런 유사잡음수열(U)은 주파수 영역에서 볼 경우에는 모든 스팩트럼을 가지고 있으며, 시간 영역에서 볼 경우에는유사잡음 샘플값 사이의 상관관계는 없다고 할 수 있다.The insertion_spread band modulator 121 receives the user key K and outputs a pseudo noise sequence U. Since the pseudo-noise sequence U has a statistically almost irregular property, it is impossible to trace back when the user key K is not known. However, when the user key K is known, the pseudo noise sequence U can be reproduced through a mechanical process. This pseudo noise sequence (U) has all the spectrums in the frequency domain, and there is no correlation between similar noise samples in the time domain.

삽입_워터마크성형기(122)는 이러한 유사잡음수열(U)을 입력받고 삽입_고유값분해기(124)로부터 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 입력받아 유사잡음수열(U)을 오디오의 변형에 민감하게 영향을 받는 신호로 변형한다.The insert_watermark molding machine 122 receives the pseudo-noise sequence U and receives the eigenvector matrix V and the eigenvalue matrix Λ from the insert_unique value resolver 124 to obtain the pseudo-noise sequence U. It transforms into a signal that is sensitive to the distortion of the audio.

삽입_자기상관추정기(123)는 주파수-시간신호(S)를 입력받아 자기상관행렬(R)을 구하여 출력한다. 삽입_자기상관추정기(123)는 자기상관행렬(R)을 만들기 위해, 어가딕정리(Ergodic theorem)를 이용하여 시간영역에서 두 오디오신호 샘플값을 서로 곱한 후 평균을 내어 자기상관계수를 구하고, 이를 자기상관행렬의 각 비대각(off-diagonal) 성분으로 사용하여 토플릿츠(Toepliz) 행렬로 만든다.The insertion_autocorrelation estimator 123 receives the frequency-time signal S and obtains and outputs the autocorrelation matrix R. FIG. The insertion_autocorrelation estimator 123 calculates an autocorrelation coefficient by multiplying two audio signal sample values in the time domain using an Ergodic theorem to make an autocorrelation matrix R, and then averaging them. Using this as the off-diagonal component of the autocorrelation matrix, we make a Toepliz matrix.

이를 식으로 나타내면, 오디오신호를 s(n), 워터마크의 크기 또는 행렬의 차수를 N이라 할 때, 자기상관계수는 아래의 수학식 1과 같고, 토플릿츠 자기상관행렬은 수학식 2와 같다.In this case, when the audio signal is s (n), the size of the watermark, or the order of the matrix is N, the autocorrelation coefficient is as shown in Equation 1 below, and the Topletz autocorrelation matrix is as shown in Equation 2 below. .

여기서, M >> N, k = 0, …, N-1Where M >> N, k = 0,... , N-1

여기서, m,n = 0, …, N-1Where m, n = 0,... , N-1

삽입_고유값분해기(124)는 자기상관행렬(R)을 입력받아 이것을 고유치분석을 통하여 고유치 분해하고, 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 출력한다. 고유치분석은 아래의 수학식 3과 같다.The intrinsic value decomposition unit 124 receives the autocorrelation matrix R and eigenvalue decomposition through eigenvalue analysis, and outputs the eigenvector matrix V and the eigenvalue matrix Λ. Eigenvalue analysis is shown in Equation 3 below.

여기서, i = 0, …, N-1 이고, vi, λi는 고유벡터와 고유치이며, 고유벡터행Where i = 0,... , N-1, v i , λ i are eigenvectors and eigenvalues

렬 V = [V0V1… VN-1] 이다. 또한, 고유치행렬은 대각행렬로서, 고유치값들을 대각원소로 갖는다. 자기상관행렬의 고유치분해는 아래의 수학식 4와 같다.Column V = [V 0 V 1 ... V N-1 ]. In addition, the eigenvalue matrix is a diagonal matrix and has eigenvalue values as diagonal elements. The eigenvalue decomposition of the autocorrelation matrix is given by Equation 4 below.

삽입_워터마크성형기(122)는 유사잡음수열(U)과 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 입력받아서, 오디오 변형에 민감한 워터마크신호(W)를 출력한다. 이때, 마스킹계수 α를 이용하여 삽입되는 워터마크의 세기를 귀에 안 들리도록 조절한다. 이를 위해서 ISO/IEC 11172-3 Annex D에서 정의한 심리음향모델(Psychoacoustic model)을 적용하여, 각 서브밴드별로 비가청 임계치 마스크를 이용하여 비가청임계치(SNR)를 계산하고 워터마크의 신호세기가 이를 넘지 않도록 마스킹계수를 정한다.The insertion_watermark molding machine 122 receives the pseudonoise sequence U, the eigenvector matrix V, and the eigenvalue matrix Λ, and outputs a watermark signal W sensitive to audio distortion. At this time, the intensity of the watermark inserted using the masking coefficient α is adjusted so as not to be heard by the ear. To this end, the Psychoacoustic model defined in ISO / IEC 11172-3 Annex D is applied to calculate the SNR using the inaudible threshold mask for each subband, and the signal strength of the watermark Set the masking coefficient so that it does not exceed.

또한, 삽입_워터마크성형기(122)는 워터마크변형계수 β를 통하여 유사잡음수열(U)이 워터마크신호(W)로 변형되는 정도를 다음과 같이 조절한다. 여기서 β값의 범위는 -1에서 0 사이이다. β값이 -1에 가까워질수록 워터마크는 신호변형에 더욱더 민감하게 되고 0에 가까울수록 백색화 잡음에 가까워진다. 이 값을 음수로 하는 이유는 오디오 신호의 세기가 약한 곳에 워터마크를 삽입함으로써 오디오에 미세한 변형이 가해져도 워터마크가 손상되어 변형유무를 알 수 있게 하기 위함이다. 오디오에 민감한 워터마크신호(W)는 아래의 수학식 5와 같이 표현된다.In addition, the insertion_watermark molding machine 122 adjusts the degree to which the similar noise sequence U is transformed into the watermark signal W through the watermark deformation coefficient β as follows. Here, the value of β ranges from -1 to 0. As the value of β approaches -1, the watermark becomes more sensitive to signal distortion, and the closer to 0, the closer to whitening noise. The reason why this value is negative is to insert a watermark where the strength of the audio signal is weak so that the watermark is damaged even if a minute distortion is applied to the audio. The watermark signal W sensitive to audio is expressed as in Equation 5 below.

가산기(125)는 삽입_워터마크성형기(122)에서 출력되는 워터마크신호(W)와 삽입_분해필터뱅크(110)에서 출력되는 주파수-시간신호(S)를 입력받아 둘을 더하여, 워터마킹된 주파수-시간신호(X)를 출력한다.The adder 125 receives the watermark signal W output from the insertion_watermark molding machine 122 and the frequency-time signal S output from the insertion_decomposition filter bank 110, and adds the two to each other. The output frequency-time signal (X).

이 각 서브밴드별 워터마킹된 주파수-시간신호(X)는 합성필터뱅크(130)로 제공되는데, 이 합성필터뱅크(130)는 서브밴드별로 분리되어 있는 워터마킹된 주파수-시간신호(X)를 합쳐서 디지털 오디오 신호로 만든다.The watermarked frequency-time signal X for each subband is provided to the synthesis filter bank 130. The synthesis filter bank 130 is a watermarked frequency-time signal X separated for each subband. Combine to form a digital audio signal.

상기와 같이 구성된 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템의 워터마크 삽입 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.The watermark embedding method of the digital audio watermark embedding system configured as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 워터마크를 삽입하고자 하는 디지털 오디오를 서브밴드별 주파수-시간신호로 분해한다(S31). 한편, 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열을 발생시킨다(S32). 분해된 각 서브밴드별 주파수-시간신호에 따른 주기상관행렬을 추정하고(S33), 이 자기상관행렬을 고유벡터와 고유치행렬로 분해한다(S34). 한편, 앞서 발생시킨 유사잡음수열을 고유벡터행렬과 고유치행렬을 이용하여 워터마크신호로 변형한다(S35).First, the digital audio to which the watermark is to be inserted is decomposed into frequency-time signals for each subband (S31). On the other hand, by receiving the user key (K) generates a similar noise sequence (S32). The periodic correlation matrix according to the decomposed frequency-time signal for each subband is estimated (S33), and the autocorrelation matrix is decomposed into an eigenvector and an eigenvalue matrix (S34). On the other hand, the similar noise sequence generated above is transformed into a watermark signal using the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix (S35).

그리고 난 후, 단계 S31에서 분해된 주파수-시간신호와 단계 S35에서 계산된 워터마크신호를 결합한다(S36). 이렇게 하면 각 서브밴드별로 워터마킹된 주파수-시간신호가 얻어지며, 최종적으로 이 각 서브밴드별 워터마킹된 주파수-시간신호를 합성필터뱅크를 이용하여 결합하여 디지털 오디오로 복원한다(S37).Then, the frequency-time signal decomposed in step S31 and the watermark signal calculated in step S35 are combined (S36). In this way, a watermarked frequency-time signal for each subband is obtained, and finally, the watermarked frequency-time signal for each subband is combined using a synthesis filter bank to restore digital audio (S37).

다음, 상기와 같이 워터마크가 삽입된 디지털 오디오에서 워터마크를 검출하는 과정을 설명한다.Next, a process of detecting a watermark in the digital audio having the watermark embedded therein will be described.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템을 도시한 구성 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a digital audio watermark detection system according to an embodiment of the present invention.

디지털 오디오 워터마크 검출 시스템은 워터마크 삽입된 디지털 오디오를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간 신호를 얻는 검출_분해필터뱅크(410)와, 각 서브밴드별 주파수-시간 신호에 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크검출부(420)와, 각 서브밴드별로 검출된 신호로부터 해당 디지털 오디오 신호의 위, 변조 여부를 판별하는 결정부(430)를 포함한다. 검출_분해필터뱅크(410)는 ISO/IEC 11172-3 clause C.1.3에 정의된 MPEG-1 Audio의 32 서브밴드 필터뱅크를 사용할 수 있다.The digital audio watermark detection system receives a digital audio with a watermark embedded therein and passes through a filter bank for each frequency to obtain a frequency-time signal for each subband, and a decomposition_decomposition filter bank 410 and a frequency-time signal for each subband. And a watermark detection unit 420 for detecting the watermark inserted into the digital audio signal, and a determination unit 430 for determining whether the digital audio signal is modulated or not from the signal detected for each subband. The detection_decomposition filterbank 410 may use 32 subband filterbanks of MPEG-1 Audio as defined in ISO / IEC 11172-3 clause C.1.3.

도 5는 임의의 한 서브밴드의 워터마크 삽입된 주파수-시간신호를 입력받아 워터마크를 검출하는 워터마크검출부(420)의 상세 구성 블록도이다.5 is a detailed block diagram of a watermark detector 420 that detects a watermark by receiving a watermark-embedded frequency-time signal of an arbitrary subband.

이 워터마크검출부(420)는 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열(U)을 출력하는 검출_확산대역변조기(421)와, 유사잡음수열(U)을 입력받아 오디오의 영향을받은 워터마크신호(W)로 변형하는 검출_워터마크성형기(422)와, 검출_분해필터뱅크(410)로부터 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 입력받아 자기상관행렬(R)을 구하는 검출_자기상관추정기(423)와, 자기상관행렬(R)을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 검출_워터마크성형기(422)에게 출력하는 검출_고유값분해기(424)와, 검출_고유값분해기(424)로부터 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 입력받아 이로부터 백색화필터를 구하고 수신된 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 입력받아 백색화 필터링된 신호(Z)를 출력하는 백색화필터(425)와, 워터마크신호(W)와 백색화 필터링된 신호(Z)를 곱하는 승산기(426)와, 승산기(426)의 출력값을 누적하여 상관도값을 출력하는 누적기(427)를 구비한다. 검출_확산대역변조기(421)는 삽입_확산대역변조기(121)와 동일한 기능을 수행하는 바, 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열(U)을 출력한다.The watermark detection unit 420 receives the user key K and outputs a similar noise sequence U and a spreading-spread modulator 421, and receives the similar noise sequence U and receives the water affected by audio. A watermark insertion frequency-time signal (Y) for each subband is inputted from the detection_watermark molding machine 422 and the detection_decomposition filter bank 410 to transform the autocorrelation matrix R into a mark signal W. The detection_autocorrelation estimator 423 and the autocorrelation matrix R are input to decompose the eigenvalue through eigenvalue analysis and output the eigenvector matrix V and the eigenvalue matrix Λ to the watermark molding machine 422. A eigenvector matrix (V) and an eigenvalue matrix (Λ) from the detection_unique value decomposer 424 and the detection_unique value decomposer 424, obtain a whitening filter therefrom, and receive the received watermark insertion frequency-time. A whitening filter 425 that receives the signal Y and outputs a whitened filtered signal Z; And a (W) and whitening and which is multiplied by the filtered signal (Z) the multiplier 426, accumulator 427 which outputs a correlation value by accumulating an output value of the multiplier 426. The detection spread spectrum modulator 421 performs the same function as the insertion spread spectrum modulator 121, and receives a user key K to output a pseudo noise sequence U.

검출_워터마크성형기(422)는 삽입_워터마크성형기(122)와 동일한 기능을 수행하는 바, 유사잡음수열(U)과 검출_고유값분해기(424)로부터의 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 입력받아 오디오 신호의 변형에 민감한 워터마크신호(W)를 추출한다.The detection_watermark molding machine 422 performs the same function as the insertion_watermark molding machine 122. The eigenvector matrix V and the eigenvalue from the pseudo-noise sequence U and the detection_unique value resolver 424 The watermark signal W sensitive to distortion of the audio signal is extracted by receiving the matrix Λ.

검출_자기상관추정기(423)는 삽입_자기상관추정기(123)와 동일한 기능을 수행하는 바, 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 입력받아 자기상관행렬(R)을 구하여 출력한다. 단, 검출_자기상관추정기(423)와 삽입_자기상관추정기(123)가 다른 점은, 블라인드 검출을 행하므로 원 오디오의 주파수-시간신호(S)를 입력받는 것이아니라, 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 입력받는 것이다. 이로 인해, 자기상관행렬(R)을 구할 때 삽입 과정에서 구한 값과 약간의 오차가 생길 수 있으나, 워터마크신호의 세기가 매우 작기 때문에 이 오차는 오차는 무시할 만하다.The detection_autocorrelation estimator 423 performs the same function as the insertion_autocorrelation estimator 123. The detection_autocorrelation estimator 123 receives the watermark insertion frequency-time signal Y and obtains and outputs the autocorrelation matrix R. The difference between the detection_magnetic correlator 423 and the insertion_magnetic correlation estimator 123 is that the blind detection is performed so that the frequency-time signal S of the original audio is not received, but the watermark insertion frequency- The time signal Y is input. As a result, when the autocorrelation matrix R is obtained, a slight error may occur with the value obtained during the insertion process. However, the error is negligible because the intensity of the watermark signal is very small.

백색화필터(425)는 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 입력받아, 이로부터 백색화필터 Q를 구하고, 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 입력받아서 백색화필터링하여 필터링된 신호(Z)를 출력한다. 이 백색화필터(425)는 Time-variant Non-causal 필터로서, 행렬 연산되며 아래의 수학식 6과 같이 구성된다.The whitening filter 425 receives the eigenvector matrix (V) and the eigenvalue matrix (Λ), obtains the whitening filter Q therefrom, receives the watermark insertion frequency-time signal (Y), and filters the whitening filter. Output the signal Z. The whitening filter 425 is a time-variant non-causal filter, which is matrix-calculated and is configured as shown in Equation 6 below.

여기서, λ는 강인성계수로서 특이값 검출(Singular Value Detection)에 의한 오류를 막으며, I는 N × N 단위행렬이다.는 두 행렬의 같은 위치의 원소 중 큰 값들을 택해서 구성한 행렬이다. 대각행렬의 역행렬은 각 대각원소들을 역수값으로 치환하여 얻는다. 백색화필터링은 아래의 수학식 7과 같은 행렬연산으로 계산한다.Here, λ is a toughness coefficient to prevent errors due to singular value detection, and I is an N × N unit matrix. Is a matrix composed of the larger values of the elements of the same positions of two matrices. The inverse of the diagonal matrix is obtained by substituting each diagonal element by the inverse. Whitening filtering is calculated using a matrix operation as shown in Equation 7 below.

Z = QYZ = QY

승산기(426)와 누적기(427)는 상관기로서, 워터마크신호(W)와 백색화 필터링된 신호(Z)를 입력받아 두 신호 사이의 상관도값(D)을 출력한다. 여기서, 백색화 필터링된 신호(Z)와 워터마크신호(W)와의 상관도는 아래의 수학식 8과 같다.The multiplier 426 and the accumulator 427 are correlators. The multiplier 426 and the accumulator 427 receive a watermark signal W and a whitened filtered signal Z and output a correlation value D between the two signals. The correlation between the whitened filtered signal Z and the watermark signal W is expressed by Equation 8 below.

마지막으로, 결정부(430)는 각 서브밴드별로 구해진 상관도값(D)들을 입력받아 모두 합한 후에 기준값과 비교하여, 해당 디지털 오디오의 위, 변조를 판단한다. 즉, 상관도값을 모두 합한 값이 기준값보다 크면 워터마크 삽입된 오디오신호에 변형이 없는 것으로 판단하고, 상관도값을 모두 합한 값이 기준값보다 작으면 워터마크 삽입된 오디오신호가 변형된 것으로 판단한다.Finally, the determination unit 430 receives the correlation values (D) obtained for each subband, adds them all up, compares them with a reference value, and determines the modulation and the digital audio. That is, if the sum of the correlation values is larger than the reference value, it is determined that there is no distortion in the watermark-embedded audio signal. If the sum of the correlation values is smaller than the reference value, the watermark-embedded audio signal is determined to be deformed. do.

상기와 같이 구성된 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템의 워터마크 검출 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.The watermark detection method of the digital audio watermark detection system configured as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 워터마크 삽입된 디지털 오디오 신호를 입력받아서 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호로 분해한다(S61). 한편, 사용자키(K)를 입력받아 유사잡음수열(U)을 발생시킨다(S62). 단계 S61에서 분해된 각 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)에 따른 자기상관행렬(R)을 추정하고(S63), 이 자기상관행렬(R)을 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)로 분해한다(S64). 한편, 앞서 발생시킨 유사잡음수열을 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 이용하여 워터마크신호로 변형시키고(S65), 각 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 이용하여 백색화 필터링한다(S66).First, a watermark-embedded digital audio signal is received and decomposed into watermark insertion frequency-time signals for each subband (S61). On the other hand, by receiving the user key (K) generates a similar noise sequence (U) (S62). The autocorrelation matrix R according to the watermark insertion frequency-time signal Y for each subband decomposed in step S61 is estimated (S63), and the autocorrelation matrix R is eigenvector matrix V and eigenvalue. The matrix Λ is decomposed (S64). Meanwhile, the similar noise sequence generated above is transformed into a watermark signal using the eigenvector matrix (V) and the eigenvalue matrix (Λ) (S65), and the watermark insertion frequency-time signal (Y) for each subband is unique. Whitening filtering is performed using the vector matrix (V) and the eigenvalue matrix (Λ) (S66).

그리고 난 후, 단계 S66에서 변형된 워터마크신호(W)와 단계 S66에서 구한 백색화 필터링된 신호(Z) 사이의 상관성을 구한다(S67). 모두 서브밴드에 대해 상기 단계 S61 내지 단계 S68을 수행한 후, 각 서브밴드별 상관값들을 종합하여 수신된 디지털 오디오신호에 대한 변형 유무를 판별한다(S68).Then, the correlation between the watermark signal W modified in step S66 and the whitened filtered signal Z obtained in step S66 is obtained (S67). After performing the above steps S61 to S68 for all subbands, it is determined whether the received digital audio signal is deformed by combining correlation values for each subband (S68).

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은 필터뱅크에 의한 서브밴드별 자기상관행렬과 고유치분석에 의하여 비가청이고 변화에 민감한 워터마크를 삽입하고, 백색화필터를 통하여 블라인드 검출시 발생하는 원 신호와 워터마크 사이의 상호간섭을 최소화하여 최적화 검출을 행하므로, 디지털 오디오에 대한 위, 변조를 정확하게 검출할 수 있는 잇점이 있다.The present invention constructed and operated as described above inserts an inaudible and change sensitive watermark by sub-band autocorrelation matrix and eigenvalue analysis, and an original signal generated when blinds are detected through a whitening filter. Since the optimization detection is performed by minimizing the mutual interference between the watermarks, there is an advantage that it is possible to accurately detect the above-described modulation of the digital audio.

Claims (13)

디지털 오디오 신호를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간신호를 얻는 삽입_분해필터뱅크와;An insertion_decomposition filter bank that receives a digital audio signal and passes a frequency-specific filter bank to obtain a frequency-time signal for each subband; 사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 출력하는 삽입_확산대역변조기와;An insertion_spreadband modulator for receiving a user key and outputting a pseudo noise sequence; 상기 삽입_분해필터뱅크로부터 임의의 서브밴드의 주파수-시간신호를 입력받아 자기상관행렬을 구하는 삽입_자기상관추정기와;An insertion_autocorrelation estimator for receiving a frequency-time signal of an arbitrary subband from the insertion_decomposition filter bank to obtain an autocorrelation matrix; 상기 자기상관행렬을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬과 고유치행렬을 생성하는 삽입_고유값분해기와;An insert_unique value resolver that receives the autocorrelation matrix and decomposes the eigenvalues through eigenvalue analysis and generates an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix; 상기 유사잡음수열과 고유벡터행렬과 고유치행렬을 입력받아 오디오신호에 따른 워터마크를 생성하는 삽입_워터마크성형기와;An insertion_watermark molding machine which receives the pseudonoise sequence, the eigenvector matrix, and the eigenvalue matrix and generates a watermark according to an audio signal; 상기 삽입_워터마크성형기에서 출력되는 워터마크와 상기 서브밴드의 주파수-시간신호를 더하여 서브밴드별로 워터마크가 삽입된 주파수-시간신호를 출력하는 가산기와;An adder for adding the watermark output from the embedding-watermark molding machine to the frequency-time signal of the subband and outputting the frequency-time signal with the watermark inserted for each subband; 각 서브밴드별로 출력되는 워터마크가 삽입된 주파수-시간신호를 합성하여 워터마크가 삽입된 디지털 오디오를 출력하는 합성필터뱅크를 포함한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템.And a synthesis filter bank for synthesizing a frequency-time signal having a watermark embedded therein for each subband and outputting digital audio having a watermark embedded therein. 제 1 항에 있어서, 상기 삽입_자기상관추정기는,According to claim 1, wherein the insertion_autocorrelation estimator, 상기 주파수-시간신호에 대해 시간영역에서의 어가딕정리를 이용하여 자기상관계수를 구하고, 상기 자기상관계수로부터 토플리츠 자기상관행렬을 구하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템.And a topple autocorrelation matrix is obtained from the autocorrelation coefficient by using an aggregate theorem in the time domain with respect to the frequency-time signal. 제 1 항에 있어서, 상기 삽입_워터마크성형기는,According to claim 1, wherein the inserted watermark molding machine, 상기 유사잡음수열(U)과 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 아래의 수식에 적용하여 워터마크(W)를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 시스템.And a watermark (W) by applying the similar noise sequence (U), the eigenvector matrix (V), and the eigenvalue matrix (Λ) to the following equation. [수식][Equation] 여기서, α는 마스킹계수이고, β는 워터마크변형계수로서 -1에서 0 사이의 값이다.Here, α is a masking coefficient, and β is a watermark distortion coefficient, which is a value between -1 and 0. 워터마크를 삽입하고자 하는 디지털 오디오를 입력받아서 주파수-시간신호로 변형하는 입력단계와,An input step of receiving digital audio to which a watermark is to be inserted and transforming the digital audio signal into a frequency-time signal; 사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 발생시키는 유사잡음수열발생단계와;A pseudo noise sequence generating step of receiving a user key to generate a pseudo noise sequence; 상기 주파수-시간신호에 따른 자기상관행렬을 추정하는 자기상관행렬추정단계와;Estimating an autocorrelation matrix according to the frequency-time signal; 상기 자기상관행렬을 고유벡터와 고유치행렬로 분해하는 고유치분해단계와;An eigenvalue decomposition step of decomposing the autocorrelation matrix into an eigenvector and an eigenvalue matrix; 상기 유사잡음수열을 고유벡터행렬과 고유치행렬로 변형하여 워터마크를 생성하는 워터마크생성단계와;Generating a watermark by transforming the similar noise sequence into an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix; 상기 디지털 오디오의 주파수-시간신호와 상기 워터마크를 결합하는 워터마킹단계를 포함한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법.And a watermarking step of combining the frequency-time signal of the digital audio with the watermark. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 입력단계는 상기 워터마크를 삽입하고자 하는 디지털 오디오를 주파수별 필터뱅크를 통과시켜서 서브밴드별로 주파수-시간신호를 얻고,In the input step, the digital audio to which the watermark is to be inserted is passed through a filter bank for each frequency to obtain a frequency-time signal for each subband. 상기 각 서브밴드별로 상기 자기상관행렬추정단계 내지 상기 워터마킹단계를 수행하며,Performing the autocorrelation matrix estimation step to the watermarking step for each subband; 상기 각 서브밴드별 워터마킹된 주파수-시간신호를 결합하여 디지털 오디오로 복원하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법.And reconstructing the digital audio by combining the watermarked frequency-time signals for each subband. 제 4 항에 있어서, 상기 자기상관행렬추정단계는,The method of claim 4, wherein the autocorrelation matrix estimating step comprises: 상기 주파수-시간신호에 대해 시간영역에서의 어가딕정리를 이용하여 자기상관계수를 구하고, 상기 자기상관계수로부터 토플리츠 자기상관행렬을 구하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법.And obtaining a topple autocorrelation matrix from the autocorrelation coefficients using the aggregate theorem in the time domain with respect to the frequency-time signal. 제 4 항에 있어서, 상기 워터마크생성단계는,The method of claim 4, wherein the watermark generation step, 상기 유사잡음수열(U)과 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 아래의 수식에 적용하여 워터마크(W)를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 삽입 방법.And generating a watermark (W) by applying the similar noise sequence (U), the eigenvector matrix (V), and the eigenvalue matrix (Λ) to the following equation. [수식][Equation] 여기서, α는 마스킹계수이고, β는 워터마크변형계수로서 -1에서 0 사이의 값이다.Here, α is a masking coefficient, and β is a watermark distortion coefficient, which is a value between -1 and 0. 워터마크 삽입된 디지털 오디오를 입력받아 주파수별 필터뱅크를 통과시켜 서브밴드별 주파수-시간 신호를 얻는 검출_분해필터뱅크와;A detection_decomposition filter bank which receives the watermark-embedded digital audio and passes the frequency-specific filter bank to obtain a frequency-time signal for each subband; 사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 출력하는 검출_확산대역변조기와;A detection_spreadband modulator for receiving a user key and outputting a pseudo noise sequence; 상기 검출_분해필터뱅크로부터 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호를 입력받아 자기상관행렬을 구하는 검출_자기상관추정기와;A detection_self correlator estimator for receiving a watermark insertion frequency-time signal for each subband from the detection_decomposition filter bank to obtain an autocorrelation matrix; 상기 자기상관행렬을 입력받아 고유치분석을 통해 고유치 분해하고 고유벡터행렬과 고유치행렬을 생성하는 검출_고유값분해기와;A detection_unique value resolver that receives the autocorrelation matrix and decomposes the eigenvalues through eigenvalue analysis and generates an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix; 상기 유사잡음수열과 고유벡터행렬과 고유치행렬을 입력받아 오디오의 영향을 받은 워터마크를 생성하는 검출_워터마크성형기와;A detection_watermark molding machine which receives the pseudonoise sequence, the eigenvector matrix, and the eigenvalue matrix to generate a watermark affected by audio; 상기 고유벡터행렬과 고유치행렬로부터 백색화필터를 구하고 상기 워터마크삽입주파수-시간신호를 입력받아 백색화 필터링된 신호를 구하는 백색화필터와;A whitening filter obtaining a whitening filter from the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix and receiving the watermark embedding frequency-time signal to obtain a whitened filtered signal; 상기 워터마크와 상기 백색화 필터링된 신호의 상관도값을 출력하는 상관기와;A correlator for outputting a correlation value between the watermark and the whitened filtered signal; 상기 서브밴드별 워터마크삽입주파수-시간신호에 따른 상기 워터마크와 백색화 필터링된 신호의 상관도값으로부터 상기 워터마크 삽입된 디지털 오디오의 위,변조 여부를 판별하는 결정부를 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템.And a determination unit for discriminating whether the watermark is inserted into a digital audio signal from a correlation value between the watermark and the whitened filtered signal according to the watermark insertion frequency-time signal for each subband. Digital Audio Watermark Detection System. 제 8 항에 있어서, 상기 상관기는,The method of claim 8, wherein the correlator, 상기 워터마크와 백색화 필터링된 신호를 곱하는 승산기와, 상기 승산기의 출력값을 누적하여 상관도값을 출력하는 누적기를 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템.And a multiplier for multiplying the watermark and the whitened filtered signal, and an accumulator for accumulating an output value of the multiplier and outputting a correlation value. 제 8 항에 있어서, 상기 백색화필터는,The method of claim 8, wherein the whitening filter, 상기 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 아래의 수식 1에 적용하여 백색화필터(Q)를 구하고, 상기 백색화필터(Q)와 상기 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 수식 2에 적용하여 백색화 필터링된 신호(Z)를 구하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 시스템.The eigenvector matrix V and the eigenvalue matrix Λ are applied to Equation 1 below to obtain a whitening filter Q, and the whitening filter Q and the watermark insertion frequency-time signal Y A digital audio watermark detection system, characterized by obtaining the whitened filtered signal Z by applying to Equation 2. [수식 1][Equation 1] 여기서, λ는 강인성계수이고, I는 N × N 단위행렬이며,는 두 행렬의 같은 위치의 원소 중 큰 값들을 택해서 구성한 행렬이다.Where λ is the toughness coefficient, I is the N × N unit matrix, Is a matrix composed of the larger values of the elements of the same positions of two matrices. [수식 2][Formula 2] Z = QYZ = QY 워터마크가 삽입된 디지털 오디오를 주파수-시간신호로 변형하여 워터마크삽입주파수-시간신호를 출력하는 입력단계와;An input step of converting the watermark-embedded digital audio into a frequency-time signal and outputting a watermark embedding frequency-time signal; 사용자키를 입력받아 유사잡음수열을 발생시키는 유사잡음수열발생단계와;A pseudo noise sequence generating step of receiving a user key to generate a pseudo noise sequence; 워터마크삽입주파수-시간신호의 자기상관행렬을 추정하는 자기상관행렬추정단계와;Estimating an autocorrelation matrix of the watermark insertion frequency-time signal; 상기 자기상관행렬을 고유벡터행렬과 고유치행렬로 분해하는 고유치분해단계와;An eigenvalue decomposition step of decomposing the autocorrelation matrix into an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix; 상기 유사잡음수열을 상기 고유벡터행렬과 고유치행렬을 이용하여 변형하여 워터마크를 생성하는 워터마크생성단계와;Generating a watermark by modifying the similar noise sequence using the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix; 상기 워터마크삽입주파수-시간신호를 상기 고유벡터행렬과 고유치행렬을 이용하여 백색화 필터링하여 백색화 필터링된 신호를 출력하는 필터링단계와;Filtering the watermark insertion frequency-time signal by whitening the eigenvector matrix and the eigenvalue matrix to output a whitened filtered signal; 상기 워터마크와 상기 백색화 필터링된 신호 사이의 상관성을 구하여 상기 워터마크가 삽입된 디지털 오디오의 변형 여부를 판별하는 판단단계를 포함한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 방법.And determining whether to deform the digital audio into which the watermark is inserted by obtaining a correlation between the watermark and the whitened filtered signal. 제 11 항에 있어서, 상기 입력단계는 상기 워터마크가 삽입된 디지털 오디오를 주파수별 필터뱅크를 통과시켜서 서브밴드별로 주파수-시간신호를 얻고,The method of claim 11, wherein the input step passes the digital audio with the watermark through a filter bank for each frequency to obtain frequency-time signals for each subband. 상기 각 서브밴드별로 상기 자기상관행렬추정단계 내지 상기 판단단계를 수행하며,Performing the autocorrelation matrix estimation step to the determination step for each subband; 상기 판단단계는 각 서브밴드별 변형 여부 판별결과를 결합하여 상기 디지털 오디오의 변형 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 방법.And in the determining step, determining whether the digital audio is deformed by combining the result of deforming the subband for each subband. 제 11 항에 있어서, 상기 필터링단계는,The method of claim 11, wherein the filtering step, 상기 고유벡터행렬(V)과 고유치행렬(Λ)을 아래의 수식 1에 적용하여 백색화필터(Q)를 구하고, 상기 백색화필터(Q)와 상기 워터마크삽입주파수-시간신호(Y)를 수식 2에 적용하여 백색화 필터링된 신호(Z)를 구하는 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 워터마크 검출 방법.The eigenvector matrix V and the eigenvalue matrix Λ are applied to Equation 1 below to obtain a whitening filter Q, and the whitening filter Q and the watermark insertion frequency-time signal Y A digital audio watermark detection method according to Equation 2, wherein the whitened filtered signal Z is obtained. [수식 1][Equation 1] 여기서, λ는 강인성계수이고, I는 N × N 단위행렬이며,는 두 행렬의 같은 위치의 원소 중 큰 값들을 택해서 구성한 행렬이다.Where λ is the toughness coefficient, I is the N × N unit matrix, Is a matrix composed of the larger values of the elements of the same positions of two matrices. [수식 2][Formula 2] Z = QYZ = QY
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