数字音频水印技术研究综述
数字水印技术在音频文件版权保护中的应用研究
数字水印技术在音频文件版权保护中的应用研究摘要：随着数字化媒体的广泛应用，音频文件的版权保护问题变得日益重要。
传统的版权保护方式已经无法应对数字化环境下的盗版和侵权行为。
数字水印技术作为一种隐形且不可删除的信息嵌入技术，为音频文件版权保护提供了全新的解决方案。
本文旨在研究数字水印技术在音频文件版权保护中的应用，分析其原理、特点以及存在的问题，并提出相应的改进和措施。
1. 引言随着数字化媒体技术的迅猛发展，音频文件作为数字娱乐产业中的重要组成部分，其版权保护问题已经愈发突显。
传统的技术手段如加密方式只能简单地对内容进行保护，但无法防止盗版和侵权行为。
数字水印技术在音频文件的版权保护中具有重要的应用潜力。
2. 数字水印技术的原理与特点2.1 原理数字水印技术是一种将特定信息嵌入到音频文件中的技术手段。
这种信息在人耳无法察觉的情况下，通过特定算法嵌入到音频信号中，从而在版权保护方面起到重要的作用。
2.2 特点（1）隐蔽性：数字水印技术能够将特定信息以不易被察觉的方式嵌入到音频文件中，不影响原始音频的质量和听感。
（2）不可删除性：数字水印一旦嵌入到音频文件中，就无法被删除或修改。
即使进行了压缩或转码等操作，水印信息依然存在。
（3）鲁棒性：数字水印技术对于一定程度的信号处理操作，如压缩、滤波、等化等，能够保持一定的鲁棒性，从而保证水印信息的准确提取。
（4）可追溯性：数字水印技术通过提取嵌入的水印信息，可以对音频文件的来源和权益进行溯源，从而有效打击盗版和侵权行为。
3. 数字水印技术在音频文件版权保护中的应用3.1 版权认证与管理数字水印技术可以为音频文件提供版权认证和管理能力。
通过嵌入唯一的数字水印，音频文件的所有者可以在需要时随时验证其权益，并对版权进行精确管理和控制。
3.2 盗版追溯与应对当音频文件被非法传播和盗版时，数字水印技术可以通过溯源和追踪相关的水印信息，帮助版权所有者确定盗版行为的来源，并采取相应的应对措施，维护自身的权益。
数字音频水印技术的研究与应用
数字音频水印技术的研究与应用数字音频水印技术是一种将水印信息嵌入到数字音频中的技术。
它通过改变音频的部分特征，如频谱、相位或时间域，来嵌入隐藏信息，从而实现对音频内容的认证、版权保护和溯源等功能。
随着数字音频的广泛应用，数字音频水印技术也越来越受到人们的关注。
数字音频水印技术的研究一直以来都是一个热门的研究领域。
研究人员通过对数字音频信号的特征进行分析，选择合适的嵌入位置和嵌入强度，来确保水印嵌入后对音频质量的影响最小化。
近年来，随着深度学习等技术的发展，研究者们也开始尝试使用机器学习算法来进行音频水印的嵌入和解析，以提高水印的鲁棒性和抗干扰能力。
数字音频水印技术在版权保护方面具有重要的应用价值。
随着数字音频的盗版问题日益严重，传统的版权保护手段已经无法满足实际需求。
数字音频水印技术能够将版权信息嵌入到音频文件中，使得音频的版权信息难以被篡改或删除。
这对于音频作者和唱片公司来说是非常有价值的，可以更好地保护他们的知识产权。
同时，数字音频水印技术也能够通过解析水印信息来进行音频的溯源，对于侵权行为的追踪和取证非常有帮助。
另外，数字音频水印技术在音频内容认证方面也有广泛的应用。
在音频传输过程中，数字音频水印技术可以用来验证音频的完整性和真实性，防止音频在传输过程中被篡改或替换。
这对于一些对音频内容的可靠性要求极高的场景，如司法鉴定、新闻报道和证据保全等，都起到了至关重要的作用。
此外，数字音频水印技术还可以为音频文件的标记和分类提供帮助。
通过嵌入不同的数字音频水印，可以对音频文件进行标记和索引，并方便地进行分类和检索。
这对于音频搜索引擎的优化和音频数据库的管理非常重要，有助于提高用户的搜索体验和音频管理的效率。
总的来说，数字音频水印技术具有广泛的研究和应用前景。
它在版权保护、音频认证和溯源、音频标记和分类等方面都具有重要的作用。
随着音频技术的不断发展和应用需求的增加，数字音频水印技术必将迎来更加广阔的发展空间。
基于扩频的数字音频水印技术研究
基于扩频的数字音频水印技术研究王浩;陈砚圃;高悦;王红柱【摘要】A digital audio watermark embedded scheme based on spread spectrum in time-domain and frequency-domain is overview. A conclusion that the length of pseudorandom sequence and height correlation of audio carrier directly impact the false-alarm and false dismissal probability of detection is obtained by analysing the statistical characteristics of coherent detection. The correctness of the above-mentioned conclusion was proved by experiment and simulation. The common whitening filters are concluded. The synchronization difficulty of the spread-spectrum digital audio watermark is discussed in this paper. The problems existing in current technology are summarized and the prospect of the future development in this field is pointed out.%论述了时域、频域的扩频数字音频水印嵌入方案.通过分析相关检测的统计特性,得出伪随机序列的长度与音频载体本身的高度相关性直接影响检测的虚警和漏警概率,且通过实验仿真验证了上述结论的正确性,并归纳了目前常用的白化滤波器.讨论了扩频数字音频水印的同步问题,最后总结了当前存在的问题并对其发展进行了展望.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】3页(P7-9)【关键词】扩频;数字音频水印;白化滤波器;同步攻击【作者】王浩;陈砚圃;高悦;王红柱【作者单位】西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106【正文语种】中文【中图分类】TN919-34由于扩频技术具有抗干扰能力强，隐蔽性好等优点，在音频水印中得到广泛的应用，其思想是将水印比特流视为窄带信号，经伪随机序列调制得到宽带信号即水印信号，视音频载体为宽带信道，这样水印的能量分散在音频载体中，隐蔽性较好。
硕士论文_音频数字水印技术研究
音频数字水印技术研究所示。
仿真工具为Ｍａｔｌａｂ６，５。
硬件测试环境为奔腾４．２．ＯＭＨｚ２５６ＲＡＭ。
取音频每帧的长度为５１２。
水印相似性判别阈值ｒ＝Ｏ．５。
３．４．１隐形性测试将原始信号嵌入不同强度的水印计算含水印信号的信噪比，如式（３－１５）∑ｓ２㈣册ｒ２１０１０函。
豇南ｉ研（３－１５）ｓ倒为原始音频信号，，为含水印信号，聆为样点数。
实验结果如表３．１，嵌入水印后音频信号（嵌入强度为５ｄＢ）如图３．６。
表３．１不同强度水印对信号的影响图３．４原始的音频信号（采样点数ｘ１０５）图３．５原始水印图象１Ｉｔ３．６嵌入强度５ｄＢ水印后的音频号（采样点数ｘ１０５）工程硕士学位论文通过表３．１可知当嵌入强度小于２ｄＢ时水印的隐蔽性很好，对音质基本没有影响。
图３．４、图３．６可以看出当嵌入强度为５ｄＢ时，原信号与含水印信号有细微差别，经过主观的听觉测试也可发现微弱的杂音，说明随着嵌入的强度的增强水印的隐蔽性逐渐降低。
３．４．２鲁棒性测试实验方法为对含水印的信号（水印嵌入强度为２ｄＢ）进行各种攻击，然后提取水印，检查提取水印的正确率Ｆ，正确率的计算方法为式（１５）。
Ｆ＝∑ｇ弼何，唰ｘ１００％肿删＝世非？；Ｄｇ＜上（３－１６）口＝Ｏｗ为嵌入的原始一维二进制序列，耽为提取的一维二进制序列，它们的长度为三。
进行的鲁棒性实验如下，各种攻击后提取水印的正确率和主观感受如表３．２。
１．无攻击。
在无任何攻击的情况下提取水印如图３．７（ａ）。
２．加入高斯白噪声。
在信噪比为４０ｄＢ的白噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｂ）。
在信噪比２６ｄＢ的白噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｃ）。
３．加入有色噪声。
有色噪声又叫带通噪声，既在某个频带上信号的能量突然变大。
在加入信噪比为４０ｄＢ的有色噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｄ）。
４．低通滤波。
将不同嵌入强度含水印信号分别通过截止频率为３ｋＨｚ和４ｋＨｚ的低通滤波器（采用的工具是ＣｏｏｌＥｄｉｔ），检测出的水印如图３．７（ｅ）和图３．７（ｆ）５．重新量化。
基于小波分析的音频数字水印技术研究
广东工业大学硕士学位论文基于小波分析的音频数字水印技术研究姓名：温洁嫦申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：凌捷;李伯基20050501摘要随着多媒体技术及网络技术的飞速发展，人们对数字产品的获取极为迅捷方便，但是这些数字产品的原创者的版权与经济利益如何得到保障？数字产品是否安全、可信？围绕这一问题，近几年国际上提出了一种新的有效的数字产品版权保护和安全性维护的新技术——数字水印（Ｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋ）技术。
在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统ｃＤ业的邑大冲击。
音频数字水印技术是一种在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，通过在合法产品中嵌入水印，以达到阻止在非法装置上播放及控制复制的目的。
本文首先回顾了数字水印技术的发展历史，介绍了数字水印的一些基本问题，归纳了数字水印系统的基本框架。
然后重点分析了音频数字水印技术，按照“经典的音频数字水印技术”、“变换域的音频数字水印技术”和“压缩域的音频数字水印技术”这三大类进行了分析、对比和总结。
随后，介绍了小波变换思想，总结了小波变换域的音频数字水印方案，并提出了一种改进的基于小波变换的音频数字水印算法，该算法具有良好的鲁棒性，并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化。
算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码。
沧文最后讨论了音频数字水印技术进一步的研究方向。
关键词：音频数字水印；小波变换；低频系数ＡＢＳＴＲＡＣＴＤｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｃｏｂｔａｉｎｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅａｓｉｌｙａｎｄｃｏｎＶｅｎｉｅｎｔｌｙｗｉｍｔｈｅｒ印ｉｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｍｅｍｅｔ趾ｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｅｃｌｌｎ０１０９ｙｌＷｈｅｒｃａＳｈｏｗｔｏｐｒｏｔｅｃｔ山ｅｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｍｏｆⅡ１ｅａｕｔｌｌｏｒｓｈｉｐｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｓｅｃｌｌｒｅｏｒｃｒｅｄｉｂｌｅ？Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｎａｍｅｄｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｉｓｐｒｃｓｅＤｔｅｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔ也ｅｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｏｆｄｉｇｉｔａｌａｕｄｉｏｐｍｄｕｃｔｓｈａｓｂｅｅｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｗｉｎｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｄ噜ｉｔａｌａｕｄｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔｈｅｉ加ｐｉｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｕｓｉｃｄｏｗｎｌｏａｄｅｄｆｒｏｍｎｅｔＷｏｒｋｏｎ仃ａｄｉｔｉｏｎａ】Ｃｏ瑚ｐａｃｔＤｉｓｃｉｎｄｕｓｎｙＡｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ丌ｎａｒｋｉｎｇｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｍｔｅｃｔｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄａｃｃｏＩｎｐｌｉｓｈａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅ掣崎ｉｎ叩ｅｎｎｅ觚ｏｒｋｓ．Ｉ且ｍｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｎｒｓｔｌｙｗｅｒｅＶｉｅｗｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｄ远ｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋ，ｉｎｔｒｏｄｌｌｃｅｓｏｍｅｂａｓｉｃｉｓｓｕｅｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｍｅ疗锄ｅｗｏｒｋｏｆｅｍｂｅｄｄｉｎｇａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ３，ｗｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇａｕｄｉｏｄｉ垂协１ｗａｔｅｒｒｎａｒｋｉｎｇ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ瑚ａｒｋ，ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋｂａｓｅｄｏⅡｔｒａｎｓｆｏｎｌｌｄｏｍａｉｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｄｏｍａｉｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｓｍｎ眦ｒｉｚｅｄ．ｗａｖｅｌｅｔ咖ｓｆｏ咖ｉｓｉｎ打ｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｍｅＮｅｘｔ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ４，ｔｈｅｉｄｅａｏｆｗａｖｅｌｅｔ－ｂａｓｅｄａｕｄｉｏｄｉ西ｔａｌｗａｔｅｒｍａｒ咖ｇｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｓｍｎｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎａｎｗａｖｅｌｅｔ姐ｎｓｆ０Ｈｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ廿ｌａｔ出ｅａｋ喊ｔｈｍｈａｓｇｏｏｄｉｎＶｉｓｉｂｍｔｙａｎｄｒｏｂｕｓｍｅｓｓａｎｄｃａｎｒｅｓｉｓｔｆｈＩｎｉｌｉａｒｓｉ萨ａ１ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａＤｄａｕｄｉｏ舶ｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｎｃｏｄｉｎｇＦｉｎａｌ】ｙｆｕｔｕｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｍｅｓｔｕｄｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＫＥＹｗｏＲＤＳ：Ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｍａｒ岫ｎｇ；Ｗａｖｅｌｅｔ廿ａｎｓｆｏｒｍ；Ｃｏｅ硒ｃｉｅｎｔｓｏｆｌｏｗ缸＿ｃｑｕｅｎｃｙ第一章绪论第一章绪论１．１论文选题的背景和意义随着Ｉｎｔｅｒｎｃｔ和信息技术的发展，越来越多的数字多媒体信息通过网络进行传播，与传统的模拟媒体相比，数字媒体产品的编辑、复制和传播都很方便，它一方面促进了社会的进步与发展，另一方面正是这些优点突出了版权问题。
多媒体数字水印技术综述
0.引言伴随着信息安全在技术上的需求，数字水印技术的出现是为了保护数字内容的产权。
数字水印技术[1]是一种将特制的、不可见的标记，利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音视频等数字内容中，由此来确定版权拥有者、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息、确认所有权认证和跟踪侵权行为的技术。
数字水印从近十年诞生到现在，已经遍布信息安全、密码学、信息与计算科学、通信与信息系统、信号与信息处理、应用数学、控制理论与控制技术、模式识别与智能系统、计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用技术、军事通信学、软件工程、数字内容、数字媒体设计等领域。
因此数字水印技术有着广阔的应用前景。
本文专门针对多媒体中的数字水印技术进行详尽的综述。
1.多媒体数据[2]多媒体代表数字控制和数字媒体的汇合，多媒体技术是一种把文本、图形、图像、动画和声音等多种信息类型综合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。
多媒体信息是采用多种多媒体传递的信息。
多媒体数据是计算机可读的多媒体类型。
它主要有以下特征：(1)数据量庞大，例如音频和视频；(2)音频和视频都具有时间维；(3)数字音频、图像和视频都是用一系列单个样本采样值表示的，不具备计算机能够自动识别其内容中明显的语义结构；(4)多媒体数据的信息非常丰富，需要许多参数来表达其内容。
2.数字水印技术数字水印从本质上说是一种通信方式（从水印嵌入器向水印接收器传输信息，将水印系统看做信道）。
下面是基于通信的水印模型：图1水印作为发送端带边信息的通信嵌入水印的过程包括两个步骤：首先将水印信息进行编码得到Wa，它和载体作品Co的类型一致，维度相等；例如给语音添加水印时，水印编码器回产生一个音频信号；然后把Wa加到载体作品Co上便产生了包含水印的作品Cwn；水印信息可以和载体作品的内容有关，也可以无关；图示的水印信息和载体作品内容有关，这样可以抵抗拷贝攻击；在嵌入了水印信息后，假设Cw还经过一些处理；Wa依赖于Co，然后从接受到的作品Cwn通过水印解码器使用水印密钥进行解码。
音视频数字水印技术研究与应用实践
音视频数字水印技术研究与应用实践随着数字化媒体的快速发展，音视频数字水印技术已经成为一种重要的数据保护和版权保护手段。
本文将对音视频数字水印技术进行研究，并探讨其在实践中的应用。
一、音视频数字水印技术概述音视频数字水印技术是指在音频、视频文件中嵌入特定的数字信息，用于识别和保护知识产权。
数字水印技术主要包含嵌入和提取两个过程，嵌入是将数字信息嵌入原始音视频文件中，提取是从嵌入了数字信息的音视频文件中提取出数字水印的过程。
二、音视频数字水印技术的研究1. 音频数字水印技术研究音频数字水印技术主要包括嵌入算法和提取算法两个方面。
嵌入算法主要涉及如何将数字信息嵌入到音频文件的特定位置，使得水印具有抗攻击性和鲁棒性。
提取算法则通过对水印进行分析和解码，从嵌入了数字水印的音频文件中提取出水印信息。
研究人员通过对嵌入算法和提取算法的改进和优化，提高了水印的鲁棒性和隐蔽性。
2. 视频数字水印技术研究视频数字水印技术相比音频数字水印技术更为复杂，主要涉及到嵌入领域和宽领域两个方面。
嵌入领域即将数字水印嵌入到视频的空间域中，而宽领域则是将数字水印嵌入到视频的频域中。
嵌入领域的算法一般是对视频像素进行调整，使得数字水印的嵌入尽可能不影响视频质量。
宽领域的算法则是通过对视频的频域进行变换，将数字水印嵌入到特定的频率区间中。
视频数字水印技术还需要考虑到视频的时域特性和压缩编码的影响，对算法进行适当的调整和优化。
三、音视频数字水印技术的应用实践1. 版权保护音视频数字水印技术可以对音视频文件进行唯一认证，并且不容易被篡改或删除。
版权方可以通过数字水印技术对音视频内容进行跟踪和监控，以确保知识产权的合法权益。
数字水印技术也可以帮助版权方提供证据以应对盗版和侵权行为。
2. 防止盗录音视频数字水印技术可以防止音视频内容被未经授权的设备录制和传播。
数字水印技术可以将音视频文件与特定硬件设备进行绑定，只有携带特定的硬件设备才能正常播放和解码，从而有效防止盗录和非法传播。
数字音频水印技术
域的向后屏蔽作用， 即弱信号在强信号消失之后变得无法听见。 弱信号可
以在强信号消失之后50~200 ms的作用而不被人耳察觉。在该算法中，编码 器先把载体数据延迟一定的时间，然后叠加到原始的载体数据上来产生回
2014-5-12
数字音频水印技术
1.3 水印的嵌入和检测 音频数字水印技术就是在音频中添加某些数字信息来 保护数字媒体的版权，证明数字产品的真实可靠性。水印 信息嵌入在音频载体中，不能影响原始音频的完整性和可 用性。从数字通信的角度来讲，可以把音频数字水印技术 理解为用扩频等通信技术把一个窄带信号（水印）放在在 一个宽带信道（载体）上传输；从信号处理的角度来讲， 可以把音频数字水印技术看作是把一个作为水印信息的弱 信号叠加到原始音频载体的强背景上。一个完整的数字音 频水印系统包括水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或 检测三个基本环节。
数字水印是在音频载体对象中嵌入一定数量的掩蔽信息， 为使得第三
方不易察觉这种嵌入信息， 需谨慎选择嵌入方法， 使嵌入信息前后不产生 听觉可感知的变化。
2014-5-12
数字音频水印技术
3. 是否需要原始数据进行信息提取
根据数据嵌入和提取方案的不同设计， 有些方案可以不需要借助
于原始数据进行信息提取， 这一性能将影响方案的用途和性能。 4. 数据提取误码率 数据提取误码率也是音频水印方案中的一个重要技术指标， 因为 一方面存在来自物理空间的干扰， 另一方面信道中传输的信号会发生 衰减和畸变， 再加上人为的数据变换和攻击， 都会使数据提取的误码 率增加。 5. 嵌入数据量指标
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© 保密通信 可以将需要传递的秘密信息嵌 入到允许公开的数字音频作品之中. 由于嵌入秘密 信息的音频作品在主观听觉上并未发生变化, 察觉 到秘密信息存在的概率非常小.
ª 数字广播控制 在广播领域中, 可用数字音 频水印技术以不依赖于特定频段的方式执行自动任 务, 包括广播站P节目类型的标识、广告效果的统计 分析、广播覆盖范围的分析研究等.
数字音频信号 s ( n) 之能量要求按比例调制二进制
水印并得到数字水印信息 w ( n) ; 最后再调制水印 w ( n) 使之等于 r ( n) 或等于- r ( n) ( 取决于 v= 1 或
v = 0 ) , 并将调整信号加到原始信号上, 以产生含水
印的数字音频信号 x ( n) , 如
x ( n) = s ( n) + aw ( n ) . 检测方法利用了线性相关性, 因为伪随机序列
号等等. 实际上, 扩频方法是在数字音频信号上嵌入伪
随机序列, 无论采用哪种变换( DFT、DCT、DWT 等) ,
多种频率的噪 声都能嵌入时域信号或 变换域信号
中. 首先, 由伪随机序列 r ( n) 调节得到二进制水印 信息 v= { 0, 1} ( 其中, r ( n) 由密钥产生) ; 然后根据
近几年, 对图像水印技术和视频水印技术( 尤其 是图像水印技术) 的研究很多, 而对于数字音频水印 技术的研究却鲜有报道[ 2,3] , 这是由于: ¥ 与图像和 视频相比, 音频信号在每个时间间隔内采样的点数 要少得多, 意味着音频信号中可嵌入的信息量要比 可视媒体少得多. ¦ 人类听觉系统( HAS) 要比人类 视觉系统( HVS) 灵敏得多, 听觉上的不可知觉性实 现起来要比视觉上困难得多. § 数字音频水印对信 号的同步有比较高的要求. 然而, 随着 MP3、MPEG、
基本方面: 水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或 检测. 数字音频水印技术实际上是通过对原始数字 音频的分析、水印信息的预处理、嵌入位置的选择、 嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术 环节进行合理优化, 寻求满足透明性、安全可靠性、 鲁棒性等诸条件( 参见 2. 2 节) 约束下的准最优化设 计问题. 而作为数字音频水印信息的重要组成部分 ) ) ) 密钥, 则是每个设计方案的一个重要特色所在. 往往可以在水印预处理、嵌入位置选择和调制控制 等不同环节入手完成密钥的嵌入.
§ 非法拷贝防护 在数字音频作品录P放设备
的设计中应用音频水印技术, 当录P放设备工作时,
检查音频作品上是否有水印存在, 以决定该数字音
频作品应不应该被录P放, 从而拒绝非法拷贝音频作
第4期
王向阳, 等: 数字音频水印技术研究综述
1 21
品的流行和使用. ¨ 隐蔽标识 即将数字音频作品的标题、注释
第 31 卷 第 4 期 2005 年 10 月
曲 阜师 范大学 学报 Journal of Qufu Normal University
Vol. 31 No. 4 Oct. 2005
数字音频水印技术研究综述X
王向阳¹ º , 杨红颖¹
( ¹ 辽宁师范大学计算机与信息技术学院, 116029, 辽宁省大连市; º 中国科学院软件研究所信息安全国家重点实验室, 100039, 北京市)
由图 2 可以定义水印检测过程的通用公式为
( Ñ) 有原始数字音频 I 时:
O
O
W = D( IW , I, K) ,
( Ò) 有原始数字水印 W 时:
O
O
W = D ( I W, W, K ) ,
( Ó) 没有原始信息时:
O
O
W = D( I W, K) ,
O
O
其中, W表示估计水印, D 为数字水印检测算法, I W
基于扩频技术的数字音频水印方法是一种相关 性处理方法, 该方法是通过预测伪随机噪声序列与 含水印音频信号的相关性嵌入伪随机序列和检测水 印信息的. 扩频方法是最为流行的数字音频水印嵌 入方法之一, 其具有容易实现之优点, 但也存在一些
较为严重的缺陷和不足, 如为了减少听觉噪声需进
行有关心理听觉模型的大量计算、很难加入同步信
r( n) 是已知的, 而且能凭借密钥重新产生. 水印可
以通过 x ( n) 与 r( n) 的相关性检测到, 如
N
E c =
1 N
i= 1
x(
i)
r(
i),
其中 N 表示信号长度.
3. 2 基于回声隐藏的数字音频水印方法[12~ 14]
回声隐藏( Echo Hiding) 是通过引入回声将水印
信息嵌入到原始数字音频信号内. 它利用了人类听
摘要: 对数字音频水印技术的相关概念和现有 各类算 法进行 了较为 系统地 描述与 分析, 并对数 字音频
水印技术的未来发展方向和前景进行了预测, 以期进一步推动我国在此前沿领域的研究工作.
关键词: 知识产权保护; 数字音频水印; 透明性; 鲁棒性
中图分类号: TP391
文献标识码: A
文章编号: 1001_5337( 2005) 04_0119_06
整个数字音频水印系统[4] 的基本框架如图 1 和 图 2 所示.
图 1 展示了数字音频水印的嵌入过程. 该系统 的输入是水印信息 W、原始数字音频 I 和一个可选 的私有公有密钥 K . 其中水印信息可以是任何形式
X 收稿日期: 2005- 10- 04 基金项目: 辽宁省自然科学基金( 20032100) 和信息安全国家重点实验室开放基金( 03- 02) 资助. 作者简介: 王向阳, 男, 1965- , 硕士, 教授; 主要研究方向: 网络信息安全技术、多媒体信息处理技术.
或含水印版数字音频中获取水印信号作为依据, 从
而保护所有者的权益. ¦ 数字指纹 为了避免未经授权的拷贝制作
和发行, 数字音频作品的出版人可以将不同用户的
ID 或序列号作为不同的水印( 数字指纹) 嵌入到音
频作品的合法拷贝中, 一旦发现未经授权的拷贝, 就
可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源.
图 1 水印嵌入的一般过程基本框架
图 2 水印检测的一般过程基本框架
由图 1 可以定义水印嵌入过程的通用公式:
IW = E ( I, W, K )
其中, IW 表示嵌入水印后的数字音频, I 表示原始数
字音频, W 表示水印集合, K 表示密钥集合. 这里密
钥 K 是可选项, 一般用于水印信号的再生.
AC- 3 等新一代压缩标准的广泛应用, 对数字音频 作品( 例如音乐作品等) 的知识产权保护显得越来越 重要.
为了推动数字音频水印技术研究领域的发展, 本文通过系统整理分析相关研究文献, 对数字音频 水印技术的相关概念、研究现状、未来研究方向进行 了综述.
2 数字音频水印技术简介
2. 1 典型数字音频水印系统模型 一般说来, 完整的数字音频水印系统包括三个
觉系统的时域掩蔽特性, 即高能量信号前后短时间 发生的少量畸变难以被察觉, 且超前掩蔽区( Pre-
masking) 持续时间较短( 大约 5~ 20 ms) , 而滞后掩蔽
区( Post- masking) 持续时间较长( 大约 50~ 200 ms) ,
参见图 3.
图 3 时域掩蔽区示意图 原始数字音频和经过回声隐藏的含水印数字音频对 于人耳来说, 前者就像是从耳机里听到的声音, 没有 回声. 而后者就像是从扬声器里听到的声音, 包含有 所处空间诸如墙壁、家具等物体产生的回声. 因此, 回声隐藏与其他数字音频水印方法不同, 它不是将 水印信息当作随机噪声嵌入到原始数字音频, 而是 作为原始数字音频的环境条件.
扩频( Spread Spectrum) 技术是一种信息 处理技 术, 它是利用与待传输数据( 信息) 无关的扩频码对 被传输信号进行频谱扩展, 使之远远超过被传输信 息所必需的带宽, 在接收端采用相同的解扩和恢复 数据. 通常, 扩频系统具有以下特点: ¥ 扩频信号是 不可预测的伪随机宽带信号, 扩频系统具有很高的 抗干扰能力; ¦ 扩频信号的功率相当均匀地被分 布在很宽的频率范围, 以至被传输信号功率密度很 低; § 扩频系统具有良好的码分多址通信能力, 对 不同的用户使用不同的码, 别人无法窃听. 这些特点 对于数字水印技术特别有用.
1前言
伴随着网络技术( 特别是 Internet 技术) 与多媒 体技术的飞速发展, 数字信息的传输与利用日益变 得频繁与广泛. 鉴于数字信息极易被无限制任意编 辑、复制与散布, 从而导致数字媒体作品的原创者蒙 受巨大经济损失, 数字作品的知识产权保护已经成 为一个迫切需要解决的关键问题. 而传统加密技术 只能提供小范围保护, 且具有安全性不足和流通性 较差等弱点. 数字水印( Digital Watermarking) 作为一 种潜在的解决方案受到了广泛关注, 并成为国际学 术界研究的一个热点[ 1] . 所谓数字水印技术, 就是将 一种特殊标志信息( 伪随机序列或可识别图案文字) 嵌入到数字媒体中, 用以辨识数据的版权、合法使用 者, 从而认证或控制数据的使用. 数字水印的分类方 法多种多样. 依据应用范围, 通常可以把数字水印技 术划分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印 技术.
检验的通用公式为:
O
Sim = W* W 或Sim = W* W
O
W* W
O
O
W* W W* W
O
其中, W表示估计水印, W 表示原始水印, Sim 表示
不同信号的相似度.
2. 2 数字音频水印系统的设计要求
通常, 设计数字音频水印系统需要满足以下几
个方面要求:
¥ 可证明性 水印应该能为受到版权保护的