聯(lián)想移動(dòng)互聯(lián)科技有限公司　張曉軍

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數(shù)字音頻水印的主要算法與應(yīng)用研究

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【摘要】目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了一大批互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的高速運(yùn)行，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大的變化，人們可以自由的從互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中下載音樂(lè)、視頻、圖片等數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)，但是生活是把雙刃劍，互聯(lián)網(wǎng)帶給人們進(jìn)步和便利的同時(shí)，也帶來(lái)不少的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)的隨意的復(fù)制和粘貼和傳播，造成了版權(quán)的被占有，因此，如何快速有效的保護(hù)數(shù)字化媒體的版權(quán)問(wèn)題，成為當(dāng)今數(shù)字化媒體數(shù)據(jù)的一個(gè)重要性問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字音頻；水印；脆弱性；魯棒性

數(shù)字水印技術(shù)被稱(chēng)為是解決版權(quán)問(wèn)題的最佳方式，從具體的應(yīng)用范圍來(lái)看，可將水印分為圖像技術(shù)的水印、視頻技術(shù)的水印以及音頻技術(shù)的水印。針對(duì)當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下的關(guān)于視頻和圖片的水印技術(shù)的研究是比較多的，這是由于當(dāng)前水印技術(shù)和人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)相比，人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)比較靈敏，這對(duì)與數(shù)據(jù)的隱藏性來(lái)說(shuō)是比較困難的。隨著最新型的MP3、AC3等新一代壓縮設(shè)備的大量出現(xiàn)，這是對(duì)于數(shù)字音頻作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的維護(hù)占據(jù)的比重越來(lái)越大。

1　數(shù)字音頻水印的算法

1.1魯棒性水印算法

根據(jù)時(shí)間域水印的不同，可將不對(duì)稱(chēng)的原始媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行以藏處理，時(shí)域水印算法的在時(shí)間域中可以直接隱藏?cái)?shù)字音頻。時(shí)域算法的優(yōu)點(diǎn)是其本身的運(yùn)算比較簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)水印數(shù)據(jù)的和音頻輸入的過(guò)程進(jìn)行加密的運(yùn)算，安全性是可以得到保障的，，水印的嵌入和提取的速度都是非?？斓?。但是生活是把雙刃劍。運(yùn)算比較快的同時(shí)，其缺點(diǎn)也是比較明顯的。對(duì)于信道的干擾和數(shù)據(jù)操作的抵抗能力來(lái)說(shuō)是非常差的。最不重要位的算法和基于回聲傳播的算法在各個(gè)算法中最核心的算法。

最不重要為算法的一種將數(shù)據(jù)隱藏其他數(shù)據(jù)中簡(jiǎn)單插入式算法。最早出現(xiàn)在信息隱藏和數(shù)字音頻水印技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)出現(xiàn)，也是信息隱藏和數(shù)字音頻水印領(lǐng)域中的主題構(gòu)成之一，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為時(shí)間域的為代表的傳統(tǒng)模式算法。兩部算法的提高了LBS的魯棒性和相關(guān)比率，使用一種新型的把計(jì)算方式將適應(yīng)切入到LBS的較高等級(jí)中去，對(duì)于嵌入水印的進(jìn)行噪音的相關(guān)消除工作。使用量不算法的優(yōu)點(diǎn)也是十分明確的，對(duì)于相關(guān)MPEC文件的壓縮和、性噪聲的加入有較好的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明含水印的音頻音質(zhì)比較出色并且在嵌入式原音頻的損害較小。

回聲隱藏的算法。他通過(guò)在時(shí)域引入的特定的聲波將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到音頻的信號(hào)中去，利用HS5在時(shí)域性算法中的可隱藏性等特點(diǎn)在數(shù)字音頻加入回聲的算法，可表示為且司=x[司十一占]。其中：]表示原始音頻信號(hào)；表示衰減率；占表示聲音信號(hào)的終止?；厣[藏的信號(hào)通過(guò)在音頻信號(hào)中引入不同的回聲延遲來(lái)嵌入比特位數(shù)字0和1更為特殊的數(shù)據(jù)。

頻率域水印的算法是將原始的媒體數(shù)據(jù)導(dǎo)入到含頻率域的水印中，將水印的數(shù)據(jù)加入到某些變頻的領(lǐng)域中去，在反復(fù)變換形成含有水印的成品數(shù)據(jù)。頻域算法的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，魯棒性能極佳，在經(jīng)歷了各種處理和降噪以及重采樣的攻擊后，仍能保持最高的頻率來(lái)進(jìn)行計(jì)算，可靠性能非常棒。拼湊算法的概念是在1996年有Bender提出的，它是一種統(tǒng)和數(shù)據(jù)的計(jì)算方式，即在原始的音頻信號(hào)中嵌入一個(gè)特定的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。主要包括由一下部分構(gòu)成：圖像綜合體A和B。其中將A的樣本灰色度中增加一個(gè)常量，同時(shí)將B的樣本灰色度減少一個(gè)常量，分別增加減少增加后的A和B做檢測(cè)，檢測(cè)中的A和B圖像集合樣本性能值相減，再將兩個(gè)圖像塊的集合樣本均值的差來(lái)計(jì)算。原始拼湊算法中存在的一些缺陷，拼湊算法中使用的假設(shè)登天榮譽(yù)隨機(jī)樣本的樣本均勻的數(shù)據(jù)綜合，實(shí)際上是樣本平均值直接真的差異總合不大于零。

相位編碼的計(jì)算方式則充分利用了HAS的一個(gè)特性，即人耳對(duì)于絕對(duì)相位的不敏感性和相對(duì)為數(shù)據(jù)的隱蔽性秘密型號(hào)的絕對(duì)相位的變化?；谠撎攸c(diǎn)，將代表秘密數(shù)據(jù)的原始音頻的參考相位與原始的音頻的絕對(duì)相位做一個(gè)替換，并將其附屬的其他音頻段落記性修改整理，以保障各段落之間的絕對(duì)纖維的不會(huì)變化的產(chǎn)生某種。但是，生活是把雙刃劍，有利也有弊，相位編碼計(jì)算的缺陷也十分明顯，當(dāng)代表秘密數(shù)據(jù)的參考相位數(shù)據(jù)急劇變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的偏差。他不僅影響秘密信息的隱蔽性，還會(huì)對(duì)接收方的譯碼難度大幅度增加。

1.2脆弱性音頻水印算法

多媒體內(nèi)容下載的完整性解決方案完全依靠脆弱性數(shù)字水印技術(shù)，從現(xiàn)在發(fā)表的內(nèi)容來(lái)看，脆弱性音頻水印算法主要由四個(gè)部分組成，完全璀錯(cuò)，一般脆弱、半脆弱和多功能水印的添加與一般性能的添加在原理上拉私活是完全相同的，數(shù)字信號(hào)的處理角度上來(lái)看，也是脆弱性的數(shù)字水印的檢測(cè)對(duì)于篡改和定位數(shù)據(jù)修改和整理特征相融合來(lái)進(jìn)行的。最終整合在所需要的原數(shù)據(jù)文件中。

雙重水印算法的誕生則表示著水印的隱蔽度大幅度提高。在小于隱蔽的輻射度時(shí)嵌入水印。對(duì)于處在認(rèn)證的長(zhǎng)度來(lái)看是有損壓縮的型號(hào)的，在相同的頻率下，需要認(rèn)證的長(zhǎng)度是非常高的。求調(diào)制技術(shù)對(duì)與刻度下的離散變化的系數(shù)進(jìn)行分變化的同時(shí)，也對(duì)該算法的締造了簡(jiǎn)化心理學(xué)的模型，從未保障了嵌入和檢測(cè)使用相同量的數(shù)據(jù)，脆弱性的水印算法在魯棒性上表現(xiàn)明顯，對(duì)于一般內(nèi)容的處理和操作是極為簡(jiǎn)單的。

2　數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用

早期的數(shù)字水印技術(shù)的主要面對(duì)的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。從二十世紀(jì)九十年代初期“數(shù)字水印”的正式提出到現(xiàn)今社

會(huì)，數(shù)字水印技術(shù)獲得了廣泛的關(guān)注并且取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

由于數(shù)字音頻技術(shù)的本質(zhì)是針對(duì)數(shù)字圖像的在開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的一個(gè)多媒體數(shù)字的處理軟件，主要是為了解決版權(quán)解封和保障版權(quán)問(wèn)題而創(chuàng)立的一個(gè)新興的研究技術(shù)，所以在數(shù)字產(chǎn)品的知識(shí)版權(quán)上的防偽標(biāo)簽。產(chǎn)權(quán)保障等方面上具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2.1認(rèn)證

當(dāng)音頻設(shè)備被用于法庭、醫(yī)學(xué)以及新聞等內(nèi)容時(shí)，我們所需要是完整的，第一手沒(méi)有經(jīng)過(guò)修改的內(nèi)容。針對(duì)這種情況，我們可以在完好的音頻設(shè)備中加入脆弱性的水印，當(dāng)有人試圖篡改資料時(shí)，水印就會(huì)變得模糊不清甚至消失。這樣當(dāng)我們需要檢查是否是第一手資料時(shí)，只要通過(guò)查看脆弱性水印的完好程度就可以證明資料的是否是經(jīng)過(guò)修改的了。

2.2所有權(quán)的相關(guān)證明

原始的沒(méi)有經(jīng)過(guò)后期修改的音頻設(shè)備所有人在其擁有的作品中插入一個(gè)水印，并且公布其水印作品的版本作品。當(dāng)作品被盜版或者出現(xiàn)版權(quán)的糾紛時(shí)，所有者可以通過(guò)從盜版作品中獲取其水印的完好程度來(lái)作為證據(jù)，保護(hù)自己贏得的權(quán)益。對(duì)于該領(lǐng)域的應(yīng)用，水印技術(shù)必須具有很好的感知度、安全程度以及魯棒性能。

2.3交易跟蹤

當(dāng)同一個(gè)音頻產(chǎn)品多次在市場(chǎng)上流通售出時(shí)，其產(chǎn)品本身被多個(gè)授權(quán)者賣(mài)出時(shí)，為了避免其中一些經(jīng)銷(xiāo)商非法牟利，在不同授權(quán)者的用戶(hù)手中進(jìn)行非法的復(fù)刻再發(fā)行盈利，產(chǎn)品的擁有人可以在不同的音頻設(shè)備內(nèi)嵌入一個(gè)水印信息，例如用戶(hù)的軟件名稱(chēng)或者序列號(hào)，這種水印的算法被稱(chēng)數(shù)字式硬技術(shù)指紋認(rèn)證。

2.4拷貝控制

該種水印信息的主要作用是識(shí)別音頻設(shè)備中附帶的有關(guān)內(nèi)容，比如在光盤(pán)中夾雜的樂(lè)曲的簡(jiǎn)介作者信息作曲人以及購(gòu)買(mǎi)流通渠道和訪問(wèn)連接等等。

3　結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字多媒體技術(shù)推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快富發(fā)展，使得數(shù)字多媒體技術(shù)的作品傳輸變得非常便利但是，由于互聯(lián)網(wǎng)上盜版作品以及對(duì)存在版權(quán)問(wèn)題的作品肆意的修整，使得作品的所有人和發(fā)行人造成了利益的丟失。數(shù)字水印技術(shù)也是目前國(guó)際和學(xué)術(shù)界一個(gè)討論的熱點(diǎn)問(wèn)題，而數(shù)字音頻技術(shù)的水印嵌入是該研究方向的一個(gè)核心重點(diǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的數(shù)字音頻技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)還處在發(fā)展階段，但是隨著研究的不斷深入，舊的問(wèn)題得到解決的同時(shí)，新的問(wèn)題也會(huì)不斷出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張明陽(yáng).基于混沌加密的DWT音頻水印算法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

[2]魏元喜.數(shù)字音頻水印研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué),2014.

[3]田乃魯.基于變換域的音頻水印算法研究[D].南京理工大學(xué),2013.