音頻數字水印

數字水印技術是一種信息隱藏技術，所謂音頻數字水印算法，就是將數字水印通過水印嵌入算法，嵌入到音頻檔案中（如wav，mp3，avi等等），但是又對音頻檔案原有音質無太大影響，或者人耳感覺不到它的影響。相反的又通過水印提取算法，將音頻數字水印從音頻宿主檔案中完整的提取出來，而這嵌入的水印，和提取出來的水印，就叫音頻數字水印。

基本介紹

• 中文名：音頻數字水印
• 外文名：Digital audio watermarking

簡介

與圖像水印技術相比，在數字音頻信號中嵌入水印的技術難度較大，主要是因為人類的聽覺系統與視覺系統相比，具有更高的靈敏度。人類的聽覺系統對加性噪聲特別敏感，如果採用加性法則在時域嵌入水印，很難在水印的魯棒性（除非信號處理操縱嚴重降低了載體音頻作品的品質，否則經過處理操作後，水印檢測器應該仍然能檢測出載體作品中是否含有水印）和不可感知性（含水印音樂製品與原始製品之間不存在感知上的差異，並且二者經過相同的信號處理操作後，也不應該存在感知差異）之間達到合理的折中。雖然聽覺系統的動態範圍很大，但是理由其它特性，仍有可能在音頻信號中嵌入水印。例如，可利用聽覺系統的掩蔽效應（一個聲音由於其它聲音的存在而變得不可感知。當兩個或者多個聲音同時作用於人類聽覺系統時就會產生掩蔽效應，套用此原理，人們發明了MP3等壓縮的數字音頻格式，在這些格式的檔案里，只突出記錄了人耳較為敏感的中頻段聲音，而對於較高和較低的頻率的聲音則簡略記錄，從而大大壓縮了所需的存儲空間）、聽覺系統對絕對相位不敏感等特性來嵌入水印。（即利用載體信號相對於人感知系統而言的冗餘特性，來隱藏信息）聽覺系統的掩蔽特性表明了在音頻信號中添加水印的可行性。

水印添加方法

水印信息嵌入在音頻載體中，不能影響原始音頻的完整性和可用性，用數字通信的角度來講，可以把音頻數字水印技術理解為用擴頻等通信技術把一個窄帶信號（水印）放在在一個寬頻信道（載體）上傳輸，從信號處理的角度來講，可以把音頻數字水印技術看作是把一個作為水印信息的弱信號疊加在一個原始音頻載體的強背景上。一個完整的數字音頻水印系統包括水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或檢測三個基本環節。

嵌入

提取

注意事項

對數據變換處理操作的魯棒性，要求水印本身應能經受得住各種有意無意的攻擊。典型的攻擊有添加噪音、數據壓縮、濾波、重採樣，A/D-D/A轉換、統計攻擊等

聽覺相似性，數字水印是在音頻水印載體對象中嵌入一定數量的掩蔽信息，為使得第三方不易察覺這種嵌入信息，需謹慎選擇嵌入方法，是嵌入信息前後不產生聽覺可感知的變化。

對原始數據進行信息提取，根據數據嵌入和提取方案的不同設計，有些方案可以不需要藉助於原始數據進行信息提取，這一性能將影響方案的用途和性能

數據提取誤碼率，數據提取誤碼率也是音頻水印方案中的一個重要技術指標，因為一方面存在來物理空間的干擾，另一方面信道中傳輸的信號會發生衰減和畸變，再加上人為的數據變換和攻擊，都會使數據提取的誤碼率增加

嵌入數據量指標，根據用途的不同，在有些套用場合中必須保證一定的嵌入數據量，如利用音頻載體進行隱蔽通信。