Nghiên ứu kỹ thuật giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện

- Thu vân s Watermarking.. Mô hình phân lo i Watermarking trên âm thanh ạHình 2.1 Phân loi Watermarking trên âm thanh 2.1.1.. Nhóm các phương pháp giao thoa tín hiệu g c.. Nhóm các ph

Các khái ni m c b n v u tin     gi

Mô hình k thu t gi u tin c      b n

Gin ch a và tách l y thông tin là hai quá trình trái  

c nhau và có th mô t    kh i c a h th   1.1

Hình 1.1  chung cho quá trình gi u tin  n ch a tin bao g n, hình nh, âm thanh,

n gi u tùy theo m   i s d c gin ch a tin nh m t b nhúng B nhúng là nh      trình th c hi n theo nh ng thu     gi c th c hi n v i m t khóa bí     m t gi    t s h m u ra c tin chc gin ch a này có th phân ph i trên m ng    

Hình 1.2  quá trình gi i mã tin m t  

(audio, nh, video)   n chc gi u 

Gi u tin trong d  ling ti n (multimedia)

Gi u tin trong nh

Hin nay gi u thông tin trong nh chi m t l l n nh      

ng d ng, các ph n m m, h th ng gi     n bng thông

 i b ng nh là r t l  a, gi u thông tin trong   vai trò h t s c quan tr ng trong h u h t các ng d ng b o v           xác thnh xuyên t c thông tin, b o v b n quy n tác gi      tin s  c gi u cùng v i d u    li ng i và ch ng ai  bing sau ay khi nh s  

c s d ng r t ph bi n, gi u thông tin trong       i nhi u nh ng ng    d ng quan tr  i s ng xã h i Ví d    c phát trin ch  c s      s d a các dch v ngân hàng tài chính

Phn m m WinWord c  ch ký  trong nh nh phân r i g n vào v       b m b o tính an  toàn ca thông tin.

Gi u tin trong audio

Giu thông tin trong audio mang nhm riêng khác v i gi u thông tin  

n khác M t trong nh ng yêu c  n c a gi u  

m b o tính ch t n c a t    c ging th i không làm  ng

n chng c a d li    m b o yêu c  ng k thut giu thông tin trong nh ph  thuc vào h  thng th giác c i  HSV (Human Vision System) còn k  thut gi u thông tin trong audio l i ph    thuc vào h  thng thính giác HAS (Human Auditory System)

M t v   thng thính giác cc các tín hi u các gi i t n r ng và công su t l         i v pháp gi u tin trong aud  i l i kém trong vi c phát hi n s khác    bi t c a các gi i t n và công su    n có th che  gic các âm thanh nh thp m t cách d dàng  

V   i v i gi u tin trong audio là kênh truy n tin, kênh   truym s  n chng thông tin sau khi gi u  Gii yêu c u r t cao v    ng b và tính an toàn  c  u l i d m yu trong h th ng thính giác ci.

Gi u tin trong video

u thông tin trong nh hay trong audio, gi u tin trong video  

     c phát tri n m nh m cho nhi u ng d       u khi n truy c p thông tin, nh n th c thông tin, b n quy n tác gi      

M               phân b  n ci thông tin gi u dàn tr i theo t n s c a d u g c Nhi u nhà nghiên c    li   ng hàm cosin riêng và các h s truy      gi u tin Trong các thu t toán kh i ngu n thì    

ng các k thu t cho phép gi u các    i gian g các k thu t cho phép gi u c âm thanh và hình nh vào video    

Gi n d ng Text

Gi n d ng text khó th c hi    th i ta ph a t nhiên c a ngôn ng M t cách khác là t n d    nh dn (mã hoá thông tin vào kho ng cách gi a các t    n)

K thu t gi  c áp d ng cho nhi u lo  ng ch không riêng  gì d  linh, audio, video G t s nghiên c u  gi  d u quan h , các gói IP trli  uyn trên m ng,  chc ch n sau này  còn ti p t c phát tri n ti ng d li u s khác   

Các yêu c u trong m   t mô hình gi u tin

Tính b n v ng

Th   hi n kh  c các ti tính ch i t n s l y m u, s bit l y m       i l i v tín hi u âm thanh, các phép bi i affine (d ch, quay, t l  i chng

  i h   i v i tín hi u nh, chuy     nh d ng d li u    (JPG BMP, GIF PCX, WAV PM3, MPG       

  m bc tính ch t này m t cách tuy  i V i t ng  

ng d ng c th , m    yêu c u c a tính ch t này th hi n khác nhau Ví d ;trong       watermarking d v   ch  c i nh  ng ch h làm cho

 ng thông tin m t b h   ng thì m yêu c u tính ch t này   trong các ng dng d ng n d   liu khác

Kh  phát hi n

Tính ch t này th hi  n  kh   phát hinh mt

ng có ch a thông tin m  nâng cao kh  u h t các 

n d li u d  m c a hai h tri giác c a con    i: h tri  giác (HVS) và h     y giá chng c a m t tín hi u Kh      phát hi n tín hi u m t ph     thuc vào hai y u t  sau:

K thut nhúng: D lic nhúng ph i phù h p v  ng ch a và thu t

  th c hi n t t yêu c u này, ngoài nh ng kinh nghi     vc n d  lii th c hi n ph i có ki n th c v các lo      nh d ng t p tin Vì   có th cùng v i m t thông tin m       r t khó b   ng A

Kinh nghi m c a k t n công    : N  t n công có nhi u kinh nghi m thì  

Kh  u tr

Kh    hi n   ng thông tin c  p m t có th nhúng  

ng ch a Do tính b o m t nên kh      r luôn b h n ch  ,

ng h p mu n n m    i l ng chia nh ra thành nhi u ph n và th   c hin nhúng t ng ph n  

Trong th c t , khi quy  nh chng l y ba  tiêu chí trên làm c Tùy thu c vào t ng ng d   i ta s   tiêu chu minh h

 nâng cao hi u qu   i ta còn xem xét m t s yêu c u khác:   

Tính b o m t

 i dùng hoàn toàn không bi t s t n t i c a thông tin m t      

 i dùng bi t có thông tin m i có khóa khi truy c p 

Kh

Tùy theo m  d ng, m yêu c u v  tính cht này khác nhau:

 ng d ng steganography: Thông tin m  c d u ph i tuy   i bí mc chú ý nhi u 

 ng d ng Watermarking: Trong m t s ng d    i dùng có th 

c (thnh sc ho c có  nh ng ng d  c gi bí m t 

Các ng d ng c    c gi u tin

B o v b n quy n, s h u trí tu

ng dn nh t c a k thu t th y vân s       

Kh ả năng không b ị phát hi n ệ

Xác th c thông tin hay phát hi n gi m o thông tin

Gi u vân tay hay dán nhãn

Thy vân trong nh ng ng d  c s d  nh n di  i g i hay

i nh n c a m   : các vân khác nhau s  c nhúng vào các b n sao khác nhau c a thông tin g  c khi chuy n cho nhi i Vi nh ng ng d ng này thì yêu c u m b      an toàn cao cho các th y vân tránh s   xóa d u v t trong khi phân ph   i.

Ki  m soát sao chép

Các thy vân trong nhng hc s d   ki m soát sao chép

 i v i các thông tin Các thi t b phát hi n ra th   c g n s n vào   trong các h thc/ghi Ví d   : h thng quc ng d ng   Nht Các ng d ng lo  u th y vân ph c bm an

  d n thu mà không c n thông  tin gc.

Gi  u tin m t

Các thông tin gic trong nhng h p này càng nhi u càng t t, vi   c gi nhc thông n chu Các yêu c u m nh v    chng t n công c a k thù không c n thi t l m,        tin giu ph  m b o tính n  

1.5 Giới thiệu một số ỹ k thuật giấu tin trong âm thanh

1.5.1 Mã hóa LSB (Least Significant Bit)

        n nh  nhúng thông tin vào trong d li thay th bít ít quan tr ng nh  ng là bít cui) ca mi m u d u b ng bít thông tin gi u[3] Ví d m li    

m c t và cho phép gi u d li u nhi u    

Có th     u gi u b ng cách dùng hai bít LSB Tuy nhiên cách này li  

ng ch a d  phát hi n và th c   hi n các t n công Vì v y d u ch a c n ph    li   c chc khi gi u s d ng   

   an toàn cho k thu t này, ta s d ng b sinh s nguyên ng u       

 sinh ra v trí các m c ch n gi u ch không ph i các m u liên t c B        sinh s này s d ng m t khóa bí m     n t kh i t o c a b sinh s Khóa     

c s d ng trong c quá trình gi u tin và gi     sinh s không  t o ra các giá tr    ng h p m t v c gi u hai l n  

Hình 1.4 Minh ha k thu t giu LSB  

1.5.2 Mã hóa Parity (Parity Coding)

Thay vì chia d u thành các m u riêng l li   n l  chia d  li u thành các nhóm m u và gi u t ng bit thông tin vào trong các nhóm m u     này Nu parity bit c a nhóm m u này không trùng v i bit thông tin gi u thì ta ti    n

u ch nh m u s l a ch  i 1 bit và có phu chnh LSB

C hai  u có nh ng h n ch  i khá nh y c m nên nh  i trên d u ch a s sinh nhili   i nghe r t d   nh n ra M m nn v ng và thông tin s b    m t sau khi th c hi n vi c l    y m u l i M t trong nh ng cách kh c ph c là th      c hi n vi c gi u nhi u l    n ch  i gian x lý.

1.5.3 Mã hóa Phase (Phase Coding)

i quyc các h n ch do sinh ra nhi u c a    

u d li a vào tính ch t là  các thành ph n c a pha không gây     n h  thng thính giác c a con 

u Vi c gi c th c hi n b  u ch nh pha trong ph   pha ca d u s li 

Hình 1.5 K thut mã hóa pha

c sau: a D u âm thanh g li  c chia thành các segment nh     dài b ng chi u dài v i thông tin c n gi u      t

20 b Thc hin bii Fourier ri rc DFT trên mn c   l ch pha gin k nhau  d Giá tr chính xác: các pha c  n có th   i liên h khác nhau v pha gi a các segment liên ti p ph    m b o, vì v y thông tin   gi u ch   c phép gi u trong vector pha c u tiên Viu ch nh pha  cc áp d ng d a trên công thc sau: e Ghép các segment li và ti   t o l i d li u âm thanh

 nhc tin gi u b ng k thu   i nh n ph i bi   dài c a 

M t y  m c        l d u th p do thông tin ch li  

c giu tiên Có th c i thi n b    dài segment s làm cho tin gi u d phát hi n Có th c i thi n b         dài segment

 thích h p cho vi c gi  ng nh thông tin 

      c truy n qua các kênh truy n thông, các   kênh truy n thông này s t p trung d u audio trong vùng h p c a ph t n s    li       duy ng và ti t ki  Các k thut tr i ph c g ng tr i thông      tin m t vào trong ph t n s c a d u audio càng nhi u càng t     li   t   thut LSB là tr i ng u nhiên thông tin gi u trên toàn b file audio L    i

m c a p i ph là nó b n v  c m t s t n công Tuy nhiên nó   

 n ch là sinh nhi u và d nh       i ph s d ng    trong gi u tin audio là DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum) và FHSS  (Frenquency Hopped Spectrum)

1.5.5 K thut giu d a vào ti ng vang (Echo)  

K  thut gi u d a vào ti ng vang th c hi n gi u tin b ng cách thêm vào        ting vang trong tín hi u g c D    lic gi u b i 3 tham s c a ti   u, t l    Khi th gian gi a tín tr i 

21 hi u g c và ti ng vang gi m xu ng, hai tín hi u có th n l       tr i nghe khó có th phân bi t gi a hai tín hi u S      ng tin gin th i gian tr   ca ti a nó c

Hình 1.6: K thut giu ch nh echo 

B ng cách dùng th i gian tr khác nhau gi a tín hi u g c và ti       th  hi ng giá tr nh phân 1 ho c 0,    lic gi u vào file 

  gi u nhit bít, tín hi u g n ng và m  c t o ti  gi u s bit mong mu n D li u     cha cu i cùng bao g  c l p n i l i theo th t chia ban    

u K thu t gi u tin d a vào ti ng vang r t hi u qu trong các file audio ch t         

m chng và không có quá nhin yên lng dùng k thu  gi u tin

M t cách ti p c n khác là ti n hành mã hóa chu i bít theo m t cách        giúp ta phát hi n ra l i Thay vì gi u tr c ti    ng ch a, ta bi i chui bit bng cách b sung m t s bit vào S nh m m    m tra l i.

CHƯƠNG 2: GIẤU D LI U TRÊN ÂM THANH Ữ Ệ

Giu tin trong audio mang nhm riêng khác v i gi u thông tin trong  

 n khác Các thu t toán Watermarking h u h t ch t p      trung nghiên c u nhi    c nh m chung c ng nghiên cu Watermarking trên âm thanhlà t p trung khai thác kh   m nh n c a h   thính

i (HAS) Có r t nhi u cách phân lo i các k thu t Watermarking trên âm      thanh khác nhau d a trên nh     m khác nhau Theo các nhà nghiên c u v       i ta chia các k thut Watermarking trên âm thanh thành hai nhóm chính:

-Nhóm có s d ng tín hi u g c trong quá trình rút trích    

-Nhóm không cn tín hi u g c trong quá trình rút trích thông tin  

2.1 Mô hình phân lo i Watermarking trên âm thanh ạ

Hình 2.1 Phân loi Watermarking trên âm thanh

2.1.1 Nhóm các phương pháp giao thoa tín hiệu g c ố

c gn s d ng   tín hi u g c trong quá trình rút trích thông tin hay nhóm №nblind Watermarking  

      u c n thông tin g c khi mu n rút trích  

Không giao thoa tín hi u g c  

23 thông tin Tuy nhiên, trong các ng d ng th c t      i t ra không hi u qu vì ph i c n g     nh    cùng m t thông tin, c n g  t s ng hp

c bi   i t ra t hi u qu trong vi c ch ng th c b n r       quy n Vì v    c nghiên c u và phát tri n M t s    

c nhóm này bao gu bi n pha[5] 

 Phương pháp mã hóa pha: Chia chu i âm thanh g c thành các block và   nhúng toàn b d u Watermark vào ph pha c li  u tiên Khuym ca

i gian ni lâu, trong khi ch có block 

 c nhúng thông tin, d li   c phân b u trên   toàn b tín hi u âm thanh, s d ng tài nguyên không hi u qu       c l i s tránh

c vi c m t mát thông tin do các thao tác c t xén và x lý tín hi u s      

 Phương pháp điều bi n phaế : D lic nhúng vào các tín hi u âm thanh b u bi n pha trên nhi   n c l p nhau  m b o không b c m nh   u ki n ràng bu u ch pha: 

  , t   là pha tín hi u, z là t l Bark, m     i di n cho m t criticalband Mi giá tr Bark s mang thông tin c a m   t bit Watermark   tính b n v ng ta có th dùng nhi      mang thông tin c a cùng m t bit   Watermark ng thông tin nhúng ph c vào ba thông s a,

  thu  s  ng t n s ng phân ph i c a tín hi u g c N    ng c a Bark 

c ch n quá th  nhúng thông tin V i tín hi u  

 c l y m u t n s 44.1 kHz kho ng giá tr 0-15kHz ( ng v i 0-24 t          l  c xem là nh y c m khi nhúng Watermark  

Ví d ; n u 2 Bark mang cùng m t bit Watermark, t     d u Watermark li là (24/2)(44100/214)2 bps

2.1.2 Nhóm các phương pháp không giao thoa tín hiệu g c ố

  c g   c n tín hi u g c trong quá trình rút trích thông tin hay nhóm Blind   Watermarkingc nhóm này không cn tín hi u g c hay   b t k  thông tin không ph i âm thanh nào khác (tr khóa m t) khi rút trích mà v   n có th rút trích chính xác thông tin Watermark  n c

n m t n a b nh      và m t n  rút trích so v pháp №n-Blind Watermark Theo nhóm tác gi Peter Pan, Huang và Lakhmi  Jain[11,] c chia ra làm b n nhóm nh :  pháp tr i ph ,     s d ng b n sao và nhóm 

 u a Nhóm phương pháp trải ph ổ

 i ph truy n th ng: D a trên vi    ng b gi a tín   hi u âm thanh Watermark và dãy chu i gi ng u nhiên Có r t nhi       pháp tr i ph    c nhi u nhóm tác gi nghiên c u (Boney 1996, Cox 1996,   

  l c nhi u và r t d v khi b t n công trên mi n th i gian        

Hình 2.2 ng ci ph truy n th ng  

 pháp này chu i gi ng  c tru lên tín hi u âm thanh  s Các nhi ng này có th i lên mi n th i gian, mi n t n s  tr      hay b t k  min bii nào Các mi n bi c s d ng là DCT,  

p Watermark nh phân v={0, 1} ho c bi n có hai giá tr    

 i c c nhau b={-u ch b ng chu i gi ng     c t o d a vào khóa m  u ch    c l y t l d  a vào mng cho phép c a tín hi u âm thanh g c s(n) H s t l        c

 u ch nh m a hai tính ch t b n v ng và không nghe    thy c a Watermark 

u ch w(n) có giá tr b ng v i r(n) hay không là ph      thuu ch   hi u âm thanh g  t o ra tín hi u âm thanh Watermark x(n): 

p m  c s d ng trong quá trình rút

n tính Do chu i gi ng  t, và có th  t o d ng l i m t khi bi t khóa m       c dò tìm s d 

, tc file âm thanh P quan c a hai thành ph n sau:  

Gi    s v th nh t c  nh N u hai thành ph n tín    hi c l p nhau, v  th nh  t s b tri t tiêu Vì v y, tín hi u âm    thanh Watermark s  c tin x     u gi s  trên.

Quá trình ti n x lý này làm cho s h ng th nh t c       trit tiêu và ch còn l i v   th hai V i m ng u ra c a quá  trình dò tìm có dng:

Hình 2.3 Tin x lý tín hi u âm thanh Watermark  

m ci ph truy n th ng là luôn t n t i xác su t       rút trích b  l i:

 i ph c i ti n (ISS):    ng ci ph c i ti n ISS là vi c s d ng l i ki n th c c a b mã hóa v tín hi             

u c a dãy tín hi u trên Watermark) Ta có th nâng    cao hi u qu làm vi c b    u ch   ng c a Wate  c thêm

  bù l i cho ph n tín hi u giao thoa So v    i ph pháp tri ph i ti c n có bi

Công th c trên ta th tri ph truy n th ng là m   ng hp

c bi t c i ph c i ti n[10    ]. t rút trích b l i là:

 i ph k t h p v i mô hình thính giác: So v i các     

Watermarked Audio r(n) Chu i gi  ngu nhiên

27 ki u t n công chuy   i sang các d      

p trung nghiên c u và xây d ng ng d ng     b Nhóm phương pháp tập đôi (two-set method):

  vào nh m khác nhau gi a hai t        t Blind Watermarking N u hai t        kh nh t n t i

ng kê Patchwork (Arnold 2000, Bender 1996, Yeo và Kim 2003) [14] u s d  

 : S d ng k    thut th ng kê d a trên gi    thuyp d u l li c ti n hành  b ng cách s d ng m t quá trình gi      ng chèn thêm vào t p tín hi u âm   thanh gc thc th c hi n trên mi n bi n vc các tn

S d ng khóa m t t o dãy chu i gi ng       o m t t p ch    mc I={I 1  2n }  n t c c ch n ng u nhiên t [K   1, K2] và

 K 1   2   Hai t p ch m c I   0 và I1 c n thi t cho vi c bi u di n các bit     

ng, vi c l a ch n K   1 và K 2 là y u t quy  nh thành bi cho quá trình nhúng vì các giá tr  u khi n s cân b ng gi a tính b n v ng và       tính không cm nhc

G i F={F 1  N } là các h s bi u di n cho các giá tr t t n s         thp nht

 n t n s cao nh t G i A=a   1 n là t p con c ng v i n ph n t u     tiên c a t p ch m c I    0 ho c I 1 và B=b 1  n là n ph n t   cui, n i =F i và bi=Fin+1, v nh giá tr trung bình m u

Các ph n t   c ch n a i , b i b ng các ph n t    , và th c hi n phép bi  n

c chính trong quá trình rút trích thông tin:

-Dùng khóa mt t o l i chui gingu nhiên, t o l i tp ch m c I0, I1

-c hai t p con A 1 và B 1 t F={F 1  N }, tính l i giá tr trung bình   m u và l i m u chu        c các t p con A 0 ={a 01   0n } và

B0={b010n} t t p ch m c I    0, A1={a111n} và B1={b111n} t t p ch    m c I 1 và tính các giá tr trung bình:  , , , và các l i chu n S  0 , S 1 Tính các giá tr thng kê:

Gi T 2 là giá tr  b ng vi giá tr  l trên

-So sánh T 2 vng M, quynh: n u T 2 >M thì Watermark t n t  i.

nh: ng s cao khi tín hi l n Gi s có hai block li n nhau

 nhúng Watermark Ta có th  ng c a hai block A và 

B gi ng hay khác nhau b ng cách ch nh s      c a t ng block G i E A , EB l n 

  ng c a block A và block B Ví d , n u E   A  B +nh bit giá tr  c p m t m=0 N u E  A  B -nh bit giá tr c a   p mc lp mc nhúng

m c s   nhi u so v p m t m nhúng vào là 0   không x y ra  v   c l i, ta ph  u ch    ng E A l   B Vì khong gi a hai block chênh l ch nhau l  nh sa

29 k t qu   c không còn t  u và r t d b phát hi n V     này có th  c gi i quy t b ng cách s d    n ba block thay vì s d ng hai block   hoc có th   s d ng nhi [15] c Nhóm các phương pháp sử ụ d ng bản sao:

S d ng chính n i dung c a tín hi u g       bi u di n cho thông tin  

Gi  i thi u m t s k     thu t gi u tin trong âm thanh

Mã hóa Parity (Parity Coding)

Thay vì chia d u thành các m u riêng l li   n l  chia d  li u thành các nhóm m u và gi u t ng bit thông tin vào trong các nhóm m u     này Nu parity bit c a nhóm m u này không trùng v i bit thông tin gi u thì ta ti    n

u ch nh m u s l a ch  i 1 bit và có phu chnh LSB

C hai  u có nh ng h n ch  i khá nh y c m nên nh  i trên d u ch a s sinh nhili   i nghe r t d   nh n ra M m nn v ng và thông tin s b    m t sau khi th c hi n vi c l    y m u l i M t trong nh ng cách kh c ph c là th      c hi n vi c gi u nhi u l    n ch  i gian x lý.

Mã hóa Phase (Phase Coding)

i quyc các h n ch do sinh ra nhi u c a    

u d li a vào tính ch t là  các thành ph n c a pha không gây     n h  thng thính giác c a con 

u Vi c gi c th c hi n b  u ch nh pha trong ph   pha ca d u s li 

Hình 1.5 K thut mã hóa pha

c sau: a D u âm thanh g li  c chia thành các segment nh     dài b ng chi u dài v i thông tin c n gi u      t

20 b Thc hin bii Fourier ri rc DFT trên mn c   l ch pha gin k nhau  d Giá tr chính xác: các pha c  n có th   i liên h khác nhau v pha gi a các segment liên ti p ph    m b o, vì v y thông tin   gi u ch   c phép gi u trong vector pha c u tiên Viu ch nh pha  cc áp d ng d a trên công thc sau: e Ghép các segment li và ti   t o l i d li u âm thanh

 nhc tin gi u b ng k thu   i nh n ph i bi   dài c a 

M t y  m c        l d u th p do thông tin ch li  

c giu tiên Có th c i thi n b    dài segment s làm cho tin gi u d phát hi n Có th c i thi n b         dài segment

 thích h p cho vi c gi  ng nh thông tin 

K thu t tr i ph

      c truy n qua các kênh truy n thông, các   kênh truy n thông này s t p trung d u audio trong vùng h p c a ph t n s    li       duy ng và ti t ki  Các k thut tr i ph c g ng tr i thông      tin m t vào trong ph t n s c a d u audio càng nhi u càng t     li   t   thut LSB là tr i ng u nhiên thông tin gi u trên toàn b file audio L    i

m c a p i ph là nó b n v  c m t s t n công Tuy nhiên nó   

 n ch là sinh nhi u và d nh       i ph s d ng    trong gi u tin audio là DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum) và FHSS (Frenquency Hopped Spectrum).

K thu t gi u d a vào ti ng vang (Echo)

K  thut gi u d a vào ti ng vang th c hi n gi u tin b ng cách thêm vào        ting vang trong tín hi u g c D    lic gi u b i 3 tham s c a ti   u, t l    Khi th gian gi a tín tr i 

21 hi u g c và ti ng vang gi m xu ng, hai tín hi u có th n l       tr i nghe khó có th phân bi t gi a hai tín hi u S      ng tin gin th i gian tr   ca ti a nó c

Hình 1.6: K thut giu ch nh echo 

K thu t mã hóa (Echo)

B ng cách dùng th i gian tr khác nhau gi a tín hi u g c và ti       th  hi ng giá tr nh phân 1 ho c 0,    lic gi u vào file 

  gi u nhit bít, tín hi u g n ng và m  c t o ti  gi u s bit mong mu n D li u     cha cu i cùng bao g  c l p n i l i theo th t chia ban    

u K thu t gi u tin d a vào ti ng vang r t hi u qu trong các file audio ch t         

m chng và không có quá nhin yên lng dùng k thu  gi u tin

M t cách ti p c n khác là ti n hành mã hóa chu i bít theo m t cách        giúp ta phát hi n ra l i Thay vì gi u tr c ti    ng ch a, ta bi i chui bit bng cách b sung m t s bit vào S nh m m    m tra l i.

CHƯƠNG 2: GIẤU D LI U TRÊN ÂM THANH Ữ Ệ

Giu tin trong audio mang nhm riêng khác v i gi u thông tin trong  

 n khác Các thu t toán Watermarking h u h t ch t p      trung nghiên c u nhi    c nh m chung c ng nghiên cu Watermarking trên âm thanhlà t p trung khai thác kh   m nh n c a h   thính

i (HAS) Có r t nhi u cách phân lo i các k thu t Watermarking trên âm      thanh khác nhau d a trên nh     m khác nhau Theo các nhà nghiên c u v       i ta chia các k thut Watermarking trên âm thanh thành hai nhóm chính:

-Nhóm có s d ng tín hi u g c trong quá trình rút trích    

-Nhóm không cn tín hi u g c trong quá trình rút trích thông tin  

Mô hình phân lo i Watermarking trên âm thanh

X lý tín hi u s

L y m u và khôi ph c tín hi u

a) Nguyên lý l y m u: Tín hi   liên t c th   p c t h chp v i tín hi u l y m      t o ra m u  g i là tín hi y m u Mô  hình l y m 

Quá trình l y m u s   din ra liên t n kho ng cách th i gian T g i là    th i gian l y m u hay chu k l y m u T      l y m u: f=1/T 

Hình 2.13 Ly mu tín hi u v i các chu k khác nhau  

Gi  s tín hi u sin hình th nh t l    y m u t n s f    (x) và chu k là Tx=1/f x

 N u l y m u tám l n trong m t chu k t      c là f 8=8f x ( hình th b) thì các m  u hình sin bi u di n r  t tt tuy nhiên d u s l n, x li   lý lâu.

 N u l y m u b n l n trong m t chu k t c là         f s=4f x ( hình th c) thì bi  u di n tín hi u v n còn khá t    t.

 N u l y m u hai l n trong m t chu k t c là        f s =2f x ( hình th d) thì bi u    di n tín hi u s b thô, kh p khi ng N u n       nh l i v i nhau thì ta ch    có th c các tam giác. Định lý l y m u phát biấ ẫ ểu như sau :

T   l y m u ph i l   ng ít nh t hai l n t n s l y m u cao       nh t T c f s  f M t  M c g i là t   Nyquist, kho ng Nyquist 

39 b) Chng ph (bit danh)

ng x y ra khi l y m   i t Nyquist, t c l y m u t n s       chn s  ng h p sau,  u x(t) có các thành ph n  x 1 (t) t n s   f 1 , x 2 (t) t n s   f 2 =6*f 1, x 3 (t)   t n s f 3=9*f 1 và cùng pha

u x1  c l y g p 4 l n trong m  t chu k , t   l y m u  ca x2 (vàng) là 4/6 t  l y m u c a x  3 là 4/9,t c x là 2, x3 i t  l y mu Nyquist N  vào các m tái t o thì x 1 tr  l , còn x2, x3 thì

c tái t 1 i ta g i x 2 (t), x 3 (t) là bi t danh c a x  1 ng v m t   t n s   i ta gi hing này là ch ng ph  

Thao tác r t quan tr ng trong l y m u tín hi u là ph i s d ng m t l          thông th p hi u qu    lo i b các thành ph n có t n s    n s f M c a tín  hi u mà ta mu n gi l i Thao tác này g i là ti n l c ch ng bi        y m u v i t   2*f M Y u t quan tr ng nh t trong ti n l c ch ng bi t danh là         ph i t c b l c thông th  ng Ti n l ng thì t n s l y m u càng cao     c) Ti n l c ch ng bi t danh: M ch ti n l c ch ng bi t danh là m t l         thông thc m ch l y m   lo i b các t n s  trên f s /2 (vi f s t n s  

ng h p sau minh h a cho ph c a tín hi    ng h p l c lý  

ng L c này lo i b t t c c t     cá n s tín hi   n m bên ngoài kho ng Nyquist [-f s /2, f s /2]

Hình 2.16 Ph  c a tín hi u khi dùng ti n l  ng

Trong th c t , các ti n l c ch ng bi     ng không gi m xu ng bên   ngoài kho ng Nyquist nên các thành ph n t n s cao còn l i s t o s bi t danh          Chính vì thi ta s d ng b n x lý l c ch ng bi t danh thông th p có    ti     

ng xung H( vf)  i d i thông [-f t , f t] ph i n m bên trong kho   sau:

Hình 2.17 Ti n l c chng bi t danh th c t d) L y m u quá m c và tiêu h y: L y m u t n càng cao thì s bi t danh           càng ít Trong nhi u h   thng x lý tín hi u s  i ta l y m  Nyquist, hing này là l y m u quá m   tránh s bi t danh tr l i, t c       l y m u s    c h xu ng k t h p v i l c tiêu h y Tùy thu c theo yêu c u và m         c

  d ng, quá trình l y m u quá m c s     c duy trì trong su t quá trình x lý   s cho t i khi h i ph c tín hi    ng t  c gi m tr l i t n s      

c x lý ti ng h p th hai này, chúng ta ph  m b o s bi t danh    không tr l i

Hình 2.18 H  thng l y m u quá m c và tiêu h y 

Phân tích Fourier

2.2.3.1 Trin khai Fourier a) Trin khai theo dng giác: G i x(t) là tín hi u tu n hoàn theo th i     gian v i chu k T  0 t c t n s c a tín hi u là 2     f 0 =2/ T 0 D ng khai tri n Fourier   ca tín hiu là:

M t tín hi u bi u di   n   d ng tri n khai Fourier ph i th a mãn nhi   u ki n Dirichlet H u h t các tín hi   u tha Trong công thc trên:

 a0: thành phn trung bình (mt chiu) a1 cos 0 t+b1sin 0 t :thành phn, t ng h p hai sóng sin cùng t n s hay     còn gi là hài th nh t   a2 cos 1 t+b2sin 1 t: hài th hai 

Ví d: Tìm tri n khai c a sóng:  

Xét tín hiu x(t) ta th y chu k tu n hoàn sóng là T   0= 

Nên tín hiu x(t) có th  c khai tri: t

Ph  là bi n thiên c a các h     s g c c n theo tn s và ph pha là s    bi n thiên c a các pha  n theo t n s   b) Trin khai theo dc

y m t hài c a tri n khai Fourier d   ng giác là: a n cos 0 t b+ n sin 0 t

 n =X -n  a n cos 0 t b+ n sin 0 t = c) Trin khai Fourier trong mi n th i gian  

Trin khai Fourier c a m t tín hi  u dc có biu th c sau: 

N u tín hi u x(t) tu n hoàn v i chu k N m      u t c x(n)=x(n+N) Fourier r i  rc theo thi gian vi các h s X  k i là:

Xét tín hi u có chu k N=7 b   u t g c t       c a chu k là x(n)=[2, 1, -2, 3, -1, -1, 1]

Các thành ph n ph c  a tín hiu là:

B ng cách vi  c thành ph n th c và o c a a    k N u c    l n và góc pha theo công thc sau:

K Re(ak) Im(ak) ak

B ng 2.1 Các thành ph n ph i x    m k=3.5

Hình 2.20 Thành phn th c, thành ph n o và t n ph c a tín hi u       

 vào b ng trên ta th y r ng các thành ph n ph i x ng nhau qua       

m gi a chu k (k=3.5) Tín hi u s tu n hoàn chu k N m u trong mi n th i           gian s  c mô t m   b i cùng s thành ph n t n s trong mi n t n       s Tuy nhiên, tín hi u tu n hoàn thì t n ph c a nó có th không tu        m t tín hi u có t n ph    tun hoàn thì tín hin hoàn Trên th c t n   quá l n thì chúng ta ph i dùng m t ph n m m x lý tín hi u s g i là ph n m          m DSP

Trong ví d trên N=5 là m t gi i h n nh    nh, khi cho N tin vô c c thì 1/N ti n v     k N thì l i h u h   mà ta cn quan tâm

N u tín hi u không tu  t tín tu n hoàn v i chu k   vô c c 

Ví d: ph  c a sóng vuông g m 2N+1 xung t -  N ti N v là A

Tín hi u tu n hoàn r t ít g p trong th c t     u không tu n  hoàn có s m u gi i h n l    ng x i v i các tín hi u này l i không phù   h p v i phép bi  i Fourier r i r c theo th    , i v i tín hi u không  tu dài h u h u tu n hoàn   chu k i rc ca tín hi u ta có: 

V - i Fourire thu n, ký hi u DFT  

X k c gi là h  s phc li tín hi u t ng h p t các h s      ph là:

V c ký hi- u là IDFT 2.2.3.4 Bii Fourier nhanh (FFT) thu  2

Biu th c DFT và IDFT ch th c hi n trên các phép nhân và phép c ng     

u phép toán nên c n nhi u th i gian x lý Tuy nhiên, m     t l i

 n t i nhi u trùng l p trong các   phép tính

FFT là thu tính nhanh DFT và IDFT vì có nhi u thu t toán FFT nên   có nhi u tên g i khác nhau Tuy nhiên trong ph   tài chúng ta ch nghiên c u thu 2

V y ph n th  c, ph  n l ) và pha lt là:

 c Cooley và Tukey phát tri

Thu          gi m t N  2 phép toán xu ng còn N phép tính Vi c tính toán b ng DFT tr   c tip hay

u cho k t qu   i tr m t s sai s nh do s h u h n c a máy          tính

2.2.3.5 ng d ng c a DFT và FFT  

 Phân tích ph -rò r ph : Phân tích ph s là phân ly tín hi u s thành các        ph n t n s  t k thu t r t h u ích trong khoa h c công ngh Chúng ta       phân bi t phân tích ph và l c Phân tích ph     n là phân tích, kim nghi m tín  hi u ch không l  ng c a phân tích ph là các tín hi u trong t      là: ti ng nói, tín hi a ch t, tín hi u sinh h c, d u th     li  ng Phân tích ph 

c áp dng cho vi c kh o sát các h th   th ng l c 

 L c tín hi u ra kh i mi n nhi u: Dùng DFT và FFT là cách hi u qu phát         hi n tín hi u chìm trong n n nhi u Ví d ; m t tín hi u sóng vuông b chìm trong         nhi u, b ngoài chúng ta r        ng tín hi u s t p trung m t s ph v       ch, còn nhi u thì tr i r ng, nh      phát hi n ra tín hi u.

 ng c a s : Bi   thi t k các l c    s   qui

G i G( ng t n s   c yêu c u và H( ) xung c a h    th i i vG(ng xung c cho bi biu th

Xem m ch l c là thông th  ng t c là G( )=1 khi -   c   c  i c l thì G()=0

 c hi n chèn bit 0 vào các thành ph n tr ng    ca tín hiu sau khi thc hi n l c qua c  a s

 Nhân ch p nhanh: Giúp th c hi n nhanh các thao tác tính toán nhân ch p     trên tín hiu

 ng xung: c a h th ng H là tín hi u ra h(t) mà tín hi u vào là m t xung       l Vì xung lc    t- u t=0

K thu t LSB (LeastSignificant Bit)

Ginh, các file âm thanh có th  c si bng cách nhúng cha thông tin n quy n, nh c d u d li u    không b phá h y và làm   n tín hi gi u d u trong các t p tin âm thanh s d ng các thu c tính c a h   li       thng thính

i (Human Auditory System - HAS) HAS có th phát hi n ti ng n, nhi u     

  t s v chúng ta có thtrí   t s bi n d ng r t ph bi      b qua Gi s n  u chúng ta quan sát tc khi

51 nhúng và làn sóng âm thanh có nhúng d liu n trong hình 2.22 và hình 2.23 H  thng thính giác ci có th nh n ra s   i nh

Hình 2.23 Sau khi nhúng d u  li Âm thanh k thu t s    c t tín hi u analog b ng cách chuy  i nó sang mi n k  thu t s Quá trình này bao gm: Ly mng t hóa 

L y m u là quá trình mà các giá tr c a tín hi u Analog nh      c trong kho ng th i gian nh  nh

L ng t hóa là quá trình bi n m i giá tr u vào thành m t trong nh ng giá         tr   r i r c T  l y m u cho âm thanh ph d ng bao g m các gi i t n 8 kHz, 9.6       kHz, 10 kHz, 12 kHz, nh d ng t p tin cho âm   thanh ph bi n nh t là Windows Audio-Visual ( WAV ) và Audio Interchange File   

t toán nén nh là ISO MPEG -Audio

Giu tin bn gi n nh  nhúng thông tin vào t p tin âm thanh k thu t s B ng cách thay th các bit ít quan tr ng nh t c        a m i m u v  p nh phân, LSB cho phép mã hoá m t s l ng l n d u       li Hình 3 1minh h a làm th    -bit trong m

Trong mã hóa LSB, t  truy n d   li  ng là 1kbps / 1kHz Tuy nhiên, trong m vài tri n khai c a LSB, hai bit ít quan tr ng nh t c a m t mt       u

c thay th b  ng d li u có th   

u trong file âm thanh Vì v y, c n xem xét   n i dung tín hi c khi quy   s d ng Ví d : t p tin  

c ghi ln ng m có nhi u ti ng    c ghi li trong âm thanh chc tm.

Hình 2.24 n bí mt   v trí LSB c a lu ng âm thanh 

   l y l i thông báo bí m t t m  c mã hóa SLB, bên nh n c n truy c p vào dãy m   c s d ng trong quá trình nhúng   ng

 dài cp bí mc mã hóa là nh  ng s m u trong t p tin âm   

i nh n ph i ch  n m t t p con trong t p m u mà t p con ph i cha thông      

p bí m t, vi   i này s quy    i nh n.M t cách khác là   duy t t   u tiên c a t p tin âm thanh và th c hi   n khi

c nhúng hoàn toàn mà các m u còn l u này s  dn v  b o mt, vì trong phu c a t p tin âm thanh s có các thu c tính     khác nhauc không gi ng v c c a m u trong ph n th hai     c a t p tin âm thanh M t trong nh ng gi i pháp cho v      này là thêm vào thông

p bí m t m t vài bit ng u nhiên sao cho chi u dài c    p b ng chi u dài   c m u Vì v tính b o m t ca  y   a t

M t cách ti p c    s d ng b  sinh s gi ng    t o ra các dãy m u theo cách ng u nhiên M t trong nh    bi n là s   d ng th i gian ng   khóa bí m t c i gi c s d   t s gi ng u nhiên  trong chui các ch s m  i nhn truy c p khóa bí m t  

Vic sinh s gi ng u nhiên ph    c ki     ng h p 

p b trùng l ng h p trùng l p x y khi mà m   ra t mc s a 

 thum b o r ng v   trùng l p không bao gi x y    ra

Tri ph là k thu t truy n tín hi    c s d ng r ng rãi trong truy n thông    

ng c a tín hi u ln thi t t i thi u nh s d ng mã gi       ngc l p v i tín hi u thông tin Bên nh n thông tin s     tii trng b hóa mã gi ng u nhiên   

Có 4 kiu tr i ph : tr i ph  trc tip, nh y t n, nh y th i gian và h lai     

Hin nay, tr i ph   c ng d ng trong nhi c: m ng thông tin cá nhân  (PCN-Personal Communication Network), m ng n i h t vô tuy n (WLAN-Wireless     Local Area Network), tn (WPBX-Wrireless Private Branch Network), h th ng theo dõi ki m kê vô tuy n, h th     nh v toàn c u (GPS-  Global Positioning System) b) m ca tri ph

u ch tr i ph có nhi   

- Chng lc các nhiu c ý hay vô tình 

- Có kh i tr ng c a truy n sóng nhi u tia   

- S d c cho thông tin v tinh  ch  CDMA

- m b   s d ng các mã tri ph  gi ngu nhiên

- c phép hong không c n gi y phép    c là: công nghi p,  khoa h c, y t v i công su   n 1W  n: 902-928 MHz, 2.4- 2.4835GHz, 5.725-5.85 GHz

- Có th s d ng cho truy n thông tin v       c c p phép   ch  CDMA

- B o m t cao nh dùng mã tr   i ph  gi ng u nhiên nên r t khó b b t tr    m. c) Mô hình h  th ng thông tin tr i ph  

Hình 2.25 Mô hình h thng thông tin tri ph

 KD GD: Khuych a giao di n  

Ngun tín hi u có th là tín hi u s hay tín hi     , n u vào là tín hi thì ph c s hóa thông qua b bi i A/D B nén có tác d ng   l c b các thành ph  a c a tín hi u Mã hóa kênh làm nhi m v là thêm các    

ng phát hi n hay s a l i có th x y ra trong quá trình truy n thông       d n tín hi u qua kênh vô tuy n Ph c a tín hi u c n phát s         c tr i r n mt

n c n thi t và b    u ch s chuy n ph này lên m    c c p Sau 

u s  c khuy ch i và phát lên kênh truy n d n Chúng ta có th ti n       hành tr i ph   u ch   c l u có th  ng, ta hay kt hp hai cht kh i 

Bên phía thu s thc hi n các công vi  c l i so v i bên phát T c là tín   hi u s   c giu ch , gi i tri ph và gi i nén.

Tóm l i m t hthc coi là tri ph n u th  a các tính cht sau:

 Tín hiu phát chi     r n l g t n t i thi u 

 Tri ph  c th c hi n b ng m    c l p v i s li u   

Có 4 kiu tr i ph  ng:

 Tri ph tr c ti p (DS/SS)   

 Nhy th i gian (TH/SS) 

c h t chúng ta c n ph i phân bi t hai khái ni m tín hi     ng và tín hi u công su  t.

-Tín hiệu năng lượng: tín hic coi là m t tín hi ng nu

-Tín hiệu công su tấ : tín hic gi là tín hi u công su t n u

ng c a nó vô h t trung bình c a nó h u h  

 i v i tín hi u tu n hoàn s  p (t), vi c l y trung bình trên m t chu k    (T 1  giy trung bình trên toàn b thi gian nên:

i tín hi u tu u là tín hi u công su t  

-Mật độ công su t phấ ổ: (PSD Power Spectral Density) c a tín hi u s(t) ký    hi u là  i Fourier c a hàm t    là:

PSD cho ta bi t công su t trung bình c a tín hi   c phân b các vùng t  n s   nào Công su t trung bình c a m  nh b i di n tích   c a PSD   ng h n công su n s t t n s     f 1 ti tn s f 2 là:

Ph  c a tín hi u x(t) và tín hi u t    

Hình 2.26 Tín hiu x(t) và tín hi u t   

M  công su t ph c  a tín hic biu di

Hình 2.27 M  công sut ph  c a tín hi u 

Các tín hi u tr i ph    ng t a t  c t o ra b ng cách s d ng các    chui gi t p âm hay chu i gi ng u nhiên (PN-Pseudo №ise) Các chu i này phi      

 c t o ra theo m t quy lu   c l i s không th  i thông tin

Các chu i thanh ghi d   dài ci và chu i m là các chu i quan tr ng nh t trong các chu i ng u nhiên Các chu     2 m  c t o ra b ng  cách s d ng thanh ghi d ch n i ti p và các m ch c ng ho c lo i tr XOR Chu          i thanh ghi d ch tuy nh b ng m  c t o mã tuy n tính g(x)  b c m (m>0) 

 i có giá tr là 0 ho c 1 và g  m =g 0 =1

Vi x k th  hi trnh kt n i tii h p trong m ch thanh ghi d  2 c a hình v   ng các c ng lo i tr XOR th c hi n phép c ng mod 2 N u g  ing c a m 

 c l ng c a m ch m   u bi n hai pha ti u ra c a  m ch thanh ghi ph c bii vào 1 nu là 0 và -1 n u là 1 Thanh ghi d ch là   m t m  hai tr ng thái h u h n có m ph n t nh Vì th s ng thái khác 0        tr ci là 2 m -1

Xét hình trên, gi  s si(j) bi u th giá tr ph n t j trong thanh ghi d ch xung       

ng h th i Tr ng thái c a thanh ghi d ch       ng h   dài h u  h n s i =[si(1), si(20), si i (m)]

u ra nh p xung th i là c   i-m = s i  , h i qui

Tóm l i có th bi u di n chu    

M i chu i thanh ghi d   2 tuy n tính v i chu k là N = 2   m - m là s   nh trong m ch hay b c c    c t c g i là chu  thc to chu i m g c nguyên th y 

Tín hi u PN th c ch t là m t tín hi    nh nên có th tính hàm t    quan c a nó theo công th c tính hàm t 

 t hàm tu n hoàn có chu k NT  C N u chu i

PN là chu i m t c chiu dài c a chu i là ci bng 2 m -1 thì hàm t  

-Thuc tính dch: dch vòng c a m t chut chui m

-Thuc tính h i qui: M i chuu th a tính h i qui c 1 =g 1 c i-1 + g 2 c i-2  m-1 c i-m+1 + g m c i-m

-S  ng bit 1 trong chui bng vi s ng bit 0

-Thuc tính c ng: n u c ng (mod 2) c a 2 chu    c chu i m khác Hàm  t  

- n ch y (Runs): trong m i chu i m, m t n a s       n ch y này có  chiu dài 1, m t ph u dài là 2, m t ph n tám có chi u dài là 3   

B ng 2.2  n ch y c a tín hi u PN   

2.4.3 Điều ch s d ch pha BPSK ế ố ị

u ch d ch pha, các tín hi u bi u di n thông tin s       c ch n t các   pha khác nhau c a m t sóng mang N   truy n m t bit thì ta c n hai tr ng    

 i x ng nên ch n hai tr c nhau là h ta có tín hiu ch s 2-PSK hay còn g i là BPSK   

N u mu n truy n t h p bit m t l n thì ta c n b n pha khác nhau Các tr ng           thái pha khác nhau s cách nhau 90 0 u ch s 4-PSK hay QPSK  

L p lu  ta có th truy n m t t h p N bit nhi phân, c n có m tr      ng thái khác nhau v i M=2 N , các tr ng thái khác nhau c a sóng mang cách nhau m  t góc 360 0 /M và tín hiu ch  c gi là tín hiu M ary -  PSK. a Bi u th c BPSK  

W0: là tn s sóng mang  d(t): lu ng bit nh phân c n truy   c chuy n sang nh phân v i    n u bit nh phân có giá tr d(t)=+1    logic là +1 n u bit nh phân có giá tr d(t)=-1    logic là 0

G i P s là công su t sóng mang c a tín hi  c xét vi

u th c BPSK tr thành.V  BPSK (t) = d(t)cos(w 0 t)

N u t  truy n bit là  f b , thng c a m i bit là T  b=1/f b 

 truy n bit là: E b=PsTb b Ph c a tín hi u BPSK   

Gi là m ph công su t ca tín hi u xung  d(t) GBPSK là m  ph công sut ca tín hiu BPSK Bi u th c và G GPSK có d

Vi Tblà thi gian m t bit và  T b =1/f b

   th c a và G GPSK có d ng sau: 

Hình 2.30 Ph tín hi u BPSK 

Trên hình v ta th y ph c a các tín hi u tr i r ng v hai phía t i vô c         c, m t t p trung múi chính (hay còn g i là búp ph chính) và    trong th c t máy thu ch c   c múi chính là có th ph c h i l i tín hi u     

Theo lý thuy t c a tr i ph     thì tín hi u s   c tr i trên m   r ng l  r ng th c t c n    Công vi c tr i c a nh ng chu i tr c ti       c hoàn t t thông qua m t chu i gi     ng u nhiên (PN pseudorandom) nh phân {c} Giá tr c a t ng ph n t (hay m        i bit) trong chu i {c} là -1 ho c +1 và t    l y m u c a nó nhanh g p N l n chu    i {d}

u tr i ph có d ng sau:   

Tín hi u này có hình d  u BPSK, ngo i tr t    l y mu

n và công su t ph l   minh h a: 

Hình 2.31Tín hiu tr i ph   c M ch gi u ch BPSK

M ch gi u ch     hong c a m ch nhân, tín   hic thu sau khi khuyn m c c n thi t, nó s     c nhân v i tín hi u có   cùng tn s và pha b ng cosw  0 t

Sau khi ti n hành l p, thành ph n th hai c a tín hi u b     trit tiêu, tín hiu bây gi còn l i là d(t)(t)

 thu các bit chính xác, máy thu c n có thêm m ng b bit, m ch này   s  u khii m ch quy nh Mô hình c a m ch gi  u ch:

Hình 2.32 M ch gi u ch BPSK 

2.4.4 Ảnh hưởng c a nhi u tr ng trong truy n thông ủ ễ ắ ề

Nhiu tr ng là nhi u có phân b   Gaussian, có tr trung bình b ng 0 và tr hi u    d ch chu l n là) là G i n(t) là nhi u, hàm m     sác xut ca n(t) là:

erfc là hàm ph n bù sai s  

G i E b  truy n m t bit /2 là m    công su t  nhi u, xác xu t li có th tính theo bi u th c sau:  

2.4.5 Ảnh hưởng c a nhi u Jammer trong truy n thông ủ ễ ề a u Jammer: Nhi u Jammer là nh ng tín hi  

ng r t l n T t c các tín hi    ng có nhi u Jammer 

u b nhi u này r t khó b l c b i t n s        c phát sinh ng u nhiên Trong th c t , nhi     c t b o v các cu c trao  

i thông tin m t  b Mô hình truy n thông v i nhi u Jammer: H    thng truy n thông v i nhi  u Jammer c mô t   

Hình 2.33 H thng truy n thông tr i ph n

W ss : t  r n tín hi u tr i ph   h p l

S : công sut ca tín hi u (t   u vào c a bên nh n)   g su a jammer (t u vào c a bên nh n)

i lúc nào tín him ch n W ss

Rb là t d lic s  d ng trong quá trình truy n t  i. Tín hi u S và công su t c a b phát nhi     c duy trì  nh trong quá trình truy n B t ch p các d ng sóng tín hi u và c a nhi u jammer, t l         

ng bit và nhinh:

   l c a công su t nhi u jammer và công su t tín hi u    

Khi chuy dB, t l   ng bit và nhic

Có rt nhiu cách gây nhi u khác nhau, t ng quát có hai ki  

-Nhiu jammer toàn ph n và nhi u jammer m  t phn

 Nhiễu jammer toàn ph n và nhi u jammer m t ph n: Nhiu Jammer toàn ầ ễ ộ ầ ph n công  sut nhic tr i lên toàn b   i J là t ng công su t c  a nhi u Jammer và W ss   r u jammer toàn phc mô t  

Nj = J/Wss: M  công sut ph  m t bên

STb ng tin hi u trên m i bit, v   i:

Xác su t l i c a h    thng nhi u jammer toàn ph  i h thng nhi u Gaussian tr ng v i m     công sut phlà Nj u jammer m ph hi

Mô hình nhi t c th sau:

Gi J là tng công su t c a nhiu Jammer J, ng lên vùng t n s  trong phn W j vi t  r n là W SS t l   c tri là:

Khi m t nhi u Jammer truy  ng th i gian v i công su t trung    bình là J, công sut ti mm trong quá trình truy n là: 

2.4.6 Các hệ th ng tr i chu i trực tiếp ố ả ỗ

Các h  thng tr i chu i tr c ti p s d ng m      t chu i gi ng u nhiên PN và m t     b  u bi n tín hi  u bi n và truy n thông tin S khác bi t gi a tr i chu      i trc ti p mã hóa và tr i chu i tr c ti p không mã hóa là s d ng ph       a và xáo n dòng bit d tr liu bi n Thu t toán Watermarking ch s d ng     

 c tr i chu i mã hóa, tuy nhiên chúng ta v n tìm hi u v       không

2.3.7.1 Điều ch s d ch hai pha trế ố ị ực tiếp (DS/BPSK) không mã hóa

u ch s d ch hai pha tr c ti p không mã hóa g i t t là DS/BPSK không        mã hóa Tín hi u BPSK có d ng:  

Tb : thi gian truyn mt bit d u li

{dn}: chu i bit d  liu vi giá tr ng là -1 và +1

Công thc trên có th  c biu di n l 

Hình 2.36 Ph  c a tín hi u BPSK 

K thu t tr i ph

Các h  th  ng tr i chu   i tr c ti p

CHƯƠNG 3: GI U D LI U TRÊN AUDIO BẤ Ữ Ệ ẰNG PHƯƠNG PHÁP LSB

T ng quan v   WAV file

WAV (or WAVE), là vi t t t c a c m t      n

nh d ng cho file âm thanh c  trên máy tính

M t WAV file g m có 3 ph n: RIFF chunk, fmt chunk và ph n d u     li

The canonical WAVE format starts with the RIFF header:

0 - 4 ChunkID Cha các ch cái "RIFF"

4 - 4 ChunkSizeKc ca Chunk: 36 + SubChunk2Size chính xác là: 4 + (8 + SubChunk1Size) + (8 + SubChunk2Size)

8 - 4 Format Cha các ch cái "WAVE"

12 - 4 Subchunk1ID Cha các ch cái "fmt " 

16 - 4 Subchunk1Size = 16 nnh d ng là PCM 

20 - 2 AudioFormat Nnh d ng là PCM thì giá tr là 1, các giá tr l   n

miêu t  nh d ng có nén 

36 - 4 Subchunk2ID cha các ký t "data" 

40 - 4 Subchunk2Size = №Samples * №Channels* BitsPerSample/8

44 * Data D u thli c ca file âm thanh

Ví dnh d ng WAVE (hexadecimal): 

ng trong c u trúc c a WAVE file có giá tr    

nh d ng WAVph bi n nh t    nh d ng  u ch mã xung(PCM) ch a âm   thanh không nén nh d ng này   nhd ng tiêu chu nc  a t p tin âm thanhdành 

 v i 44.100m um i giây,16bit cho m i m u Nh nh     

  mà i dùng chuyên nghi pho cchuyên giaâm thanh có th s d    nh d ng WAVâmthanhch ng t File âm thanh c ch nh  si d dàngs d ng v i nhi u ph n m m       

nh d ng WAV  c gi i h n trongcác t p tin    4 GB, dos d ngs     c tp tin

3.2 Xây dựng chương trình Demo

Vic s d ng k thu    thc hi n gi u d li    pháp khá hi u qu gi i quy t bài toán quy n tác quy n c a các nhà s n xu t âm           nhu d u trong file Audio bao g m hai modules chính: li 

u tiên là l a ch u vào Tin là l a  ch c nhúng d li c th ba là ch n m t t p tin    

n ho c gõ b t k tin nh   n nhúng Và cu i cùng, th c hi   bu vào theo k thut LBS

c 1, l a ch c nhúng d li c ti p theo là l a ch n    m t file text m  c trích xu t Ti n, s d ng key    i gi mã Và cu i cùng, th c hin gi i mã trích xu t d u   li

Sơ đồ mô t chả ức năng:

Gi ấ u gi li u ữ ệ trong âm thanh

3.3 Giao diện của chương trình

K t thúc quá trình nhúng tin 

K t qu c a quá trình gi i mã    

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRI N Ể

T nh ng k t qu     c tìm hi u trong lu ng kt lun sau:

S d ng k    thut mã hóa LSB có th  thc hi n gi u tin trên nhi u môi   

ng nh, âm thanh, video, text 

Không có k thut nào có th      c t t c các t n công M i k    thut ging ch ch c mt s  t n công nh  nh Đánh giá ưu điểm và h n ch c a luạ ế ủ ận văn t cách h ng các ki n th n l ch s

 i c a gi u tin, mô hình gi u tin, các k thu t gi u tin T        hi u và l a ch n k thu     nghiên c u và th c hi n ng d ng Ngoài      ra luy chi ti t k thu t tr i ph cùng v      t   xây dc ng d ng mang so sánh v i các k   thut khác ch n ra  k  thut phù h p v i nhu c u b o m t thông tin Tuy nhiên lu     i ch d ng   li   k thu có th gi u tin trong âm thanh  

Hướng phát tri n ti p theo c a luể ế ủ ận văn:

-Ti p t c nghiên ct th nghi u tin trong âm thanh bng k thu t tr i ph  

-Phát tri n các k thu t gi   ng video

[1].Nguy n Ng c Hà (2007) Lu n Án Ti   n mt s  k thut gi u d u trong   li nh ng d    i h c Quc Gia Hà Ni

[2] Nguyo (2007) Lu n Án Ti  t h p các k thu o t b m i hc Qu c Gia Hà N i  

[3].Nguy n Xuân Huy, Hu nh Bá Di  u k  thut gi u tin trong audio  h  tr xác thp chí Khoa hc T nhiên và Công ngh  

[4] Lê Hoài B c, Nguy n Ng  u Khoa, Lê Th   trên âm thanh s b ng k   thut tri ph t h k p v

[6] Nguy n H  Giáo trình  lý tín hi u s nhà xuât b n th   

[10] Malvar H & Florencio D (2003) Improved spread spectrum: Anew modulation technique for robust watermarkig

[11] Peter Jeng Shyang Pan, Hsiang       king

 Co Pte.LTD 5 Toh Tuck Link, Singapore

  E int contf On multimedia Computing and System, Horoshima, Japan, June 1996

[15] Lie and Chang ommunication Via Cover Speech By Ton       IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, Mar 2001 (on CD)

L p Embed: ớ using System; namespace DHAF

{ /// Summary description for clsEmbed public class clsEmbed

{ private int CurEmbedStep=0; private string AudioFileName=""; private string KeyFileName=""; private string OutputAudioFile=""; private string EmdedDataType =""; private string EmbedTextFileName=""; private string EmbedTextMessage=""; public int PropEmbedStep

{ // Returns the value stored in the local variable return AudioFileName;

} set { // Sets the value of the local variable AudioFileName = value;

{ EmdedDataType=value; } } public string PropEmbedTextMessage { get

{ EmbedTextMessage=value; } } public string PropEmbedTextFileName { get

{ return EmbedTextFileName; } set { EmbedTextFileName=value; }

L p extract ớ using System; namespace DHAF

{ // Summary description for clsEmbed public class clsExtract

{ private int CurEmbedStep=0; private string AudioFileName=""; private string KeyFileName=""; private string OutputTextFile=""; private string EmdedDataType =""; // File,Text private string EmbedTextFileName="";

//This will be assigned when embedDataType='File' private string EmbedTextMessage=""; public int PropEmbedStep { get

{ // Returns the value stored in the local variable return AudioFileName; set }

{ // Sets the value of the local variable AudioFileName = value;

EmdedDataType=value; { } } public string PropEmbedTextMessage

Embedding method: public void EmbedData()

Stream keyStream =new FileStream(obj1.PropKeyFileName, FileMode.Open); textBox6.Text ="Ch n Key File.";  try

{ //how many samples do we need?

Long countSamplesRequired = WaveUtility.CheckKeyForMessage(keyStream, messageStream.Length); textBox6.Text +="\r\n" + countSamplesRequired.ToString () + " Samples Required " ;

Console.WriteLine (countSamplesRequired.ToString ()); if(countSamplesRequired > Int32.MaxValue) throw new Exception("Message too long, or bad key! This { message/key combination requires"+countSamplesRequired+"

93 samples, only "+Int32.MaxValue+" samples are allowed.");

} //use a wav file as the carrier sourceStream = new FileStream(obj1.PropAudioFileName , FileMode.Open);

//create an empty file for the carrier wave destinationStream = new FileStream(obj1.PropOutputAudioFile ,

FileMode.Create); textBox6.Text +="\r\n" + "Da tao Output Audio File.";

//copy the carrier file's header audioStream= new WaveStream(sourceStream, destinationStream); if (audioStream.Length audioStream.CountSamples) {

String errorReport = "The carrier file is too small for this message and ke  \r\n

+"Samples needed:"+countSamplesRequired; throw new Exception(errorReport);

//hide the message WaveUtility utility=new WaveUtility(audioStream, destinationStream); textBox6.Text +="\r\n" + "Start Hiding ";

MessageBox.Show ("Starting "); utility.Hide(messageStream, keyStream); textBox6.Text +="\r\n" + "Finished Hiding ";

} catch(Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message);

} finally { if(keyStream != null){ keyStream.Close(); } if(messageStream != null){ messageStream.Close(); } if(audioStream != null){ audioStream.Close(); } if(sourceStream != null){ sourceStream.Close(); }

94 if(destinationStream != null){ destinationStream.Close(); } this.Cursor = Cursors.Default;

} Extract method: public void ExtractData()

//create an empty stream to receive the extracted message MemoryStream messageStream = new MemoryStream();

//open the key file Stream keyStream = new FileStream(txtKeyFile.Text, FileMode.Open); textBox6.Text ="Key File Opened \r\n"; try { //open the carrier file sourceStream = new FileStream(txtInputAudioFile.Text, FileMode.Open); textBox6.Text +="Audio File Opened \r\n"; audioStream = new WaveStream(sourceStream);

WaveUtility utility = new WaveUtility(audioStream);

//exctract the message from the carrier wave textBox6.Text +="Start Extracting \r\n"; utility.Extract(messageStream, keyStream); textBox6.Text +="Finished Extracting \r\n"; messageStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);

FileStream fs = new FileStream(txtOutputTextFile.Text, FileMode.Create); byte[] buffer = new byte[messageStream.Length]; messageStream.Read(buffer, 0, buffer.Length); messageStream.Seek (0, System.IO.SeekOrigin.Begin ); txtExtractedMessage.Text= new StreamReader(messageStream).ReadToEnd(); fs.Write(buffer, 0, buffer.Length); fs.Close();