Tìm hiểu kỹ thuật watermarking đối với audio số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG –˜ & ™— Báo Cáo: XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đề tài: “Tìm hiểu kỹ thuật Watermarking audio số” GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan Thực hiện: Nhóm 22 Nguyễn Tất Thành 20122420 Trần Trọng Giáp 20121610 Phạm Minh Hiếu 20121693 Hà nội, 05 / 2016 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I TÌM HIỂU CHUNG Watermarking a Tổng quan b Lịch sử c Phân loại d Ứng dụng 10 Watermarking âm số 12 a Giới thiệu chung 12 b Một số kỹ thuật giấu tin Audio 13 II SƠ ĐỒ AUDIO WATERMARKING 17 Dựa quan điểm Watermark dạng truyền thông 17 a Mô hình 17 b Mô hình Watermarking truyền thông với thông tin phụ trung chuyển 18 c Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công 19 Dựa quan điểm hình học 20 a Các phân phối miền không gian đa phương tiện 20 b Mô hình Watermarking không gian nhúng 21 III THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU 24 Ý tưởng thuật toán 24 Quá trình tạo Watermark 24 a Mô hình 24 b Thuật toán 25 Quá trình nhúng Watermark 25 Quá trình rút trích Watermark 26 IV CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, bên cạnh ích lợi to lớn, thiết thực mà mạng máy tính đem lại, đối đầu với thử thách liên quan đến vấn đề truyền thông bảo mật đặc biệt vấn đề phân phối tài liệu đa phương tiện cho bảo đảm quyền sở hữu trí tuệ Tình trạng chép bất hợp pháp, giả mạo tác phẩm số hóa gây xúc không riêng tác giả mà cho người làm pháp luật Những hành vi xâm phạm quyền giả mạo, ăn cắp tác phẩm, sử dụng tác phẩm quyền… trở nên phổ biến ngày tinh vi Tuy nhiên với phương pháp bảo vệ liệu truyền thống mã hoá, sử dụng khóa không đem lại hiệu cao tình hình Các loại truyền thông đa phương tiện âm số, ảnh số , video dạng liệu khó bảo vệ Trong bối cảnh đó, kỹ thuật Watermarking đời cứu cánh Watermarking kỹ thuật cho phép nhúng thông tin tác giả, gọi Watermark, vào tài liệu số hóa cho chất lượng trực quan tài liệu không bị ảnh hưởng cần dò lại Watermark nhúng nhằm xác nhận quyền Bài tiểu luận tiến hành nghiên cứu số vấn đề lý thuyết tổng quan Watermarking ứng dụng công nghệ truyền thông đa phương tiện, đồng thời tìm hiểu phân tích sơ số kỹ thuật Watermarking môi trường ảnh màu kỹ thuật số Bài tiểu luận trình bày thành phần: Phần 1: Tìm hiểu chung kĩ thuật Watermarking Phần 2: Tìm hiểu phân tích sơ đồ audio watermarking miền thời gian miền tần số Phần 3: Tìm hiểu sơ đồ thuật toán xử lí liệu Phần 4: Cài đặt thử nghiệm thuật toán Do thời gian thực kiến thức nhều hạn chế nên chắn không tránh khỏi sai lầm, thiếu sót, kính mong nhận đóng góp ý kiến, bổ sung, sửa đổi quý thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp, đồng môn để tiểu luận hoàn chỉnh hơn, thiết thực Xin chân thành cảm ơn ! I TÌM HIỂU CHUNG Watermarking a Tổng quan Watermarking kỹ thuật giấu liệu đại Nó định nghĩa trình chèn thông tin vào liệu đa phương tiện bảo đảm không cảm thụ được, nghĩa làm thay đổi nhỏ liệu gốc Thông thường người ta đề cập đến Watermarking số Đó tập liệu số thứ cấp - gọi Watermark (mã đánh dấu quyền) - nhúng vào liệu số sơ cấp - gọi liệu bao phủ (ví dụ văn bản, hình ảnh, video audio số, ) Dữ liệu sau trình nhúng gọi liệu nhúng Tanaka (1990), Caronni Tirkel (1993) đưa ấn Watermarking chưa nhận quan tâm mức Mãi đến năm 1995, chủ đề bắt đầu quan tâm kể từ đó, Watermarking số phát triển nhanh với nhiều hướng nghiên cứu phương pháp thực khác Watermarking ứng dụng nhiều lĩnh vực bảo vệ quyền sở hữu, điều khiển việc chép, xác nhận giấy tờ hay truyền đạt thông tin khác… ứng dụng phổ biến cung cấp chứng quyền tác giả liệu số cách nhúng thông tin quyền Rõ ràng ứng dụng này, thông tin nhúng cần phải bền vững trước thao tác nhằm loại bỏ chúng a) Sơ đồ nhúng Watermark b) Sơ đồ khôi phục Watermark Tất phương pháp Watermarking có chung khối sau: hệ thống nhúng Watermark hệ thống khôi phục Watermark Ngõ vào Watermark, liệu cần nhúng mã cá nhân hay công cộng Watermark dạng chữ số, văn hay hình ảnh Khoá dùng để tăng cường tính bảo mật, nghĩa ngăn chặn kẻ quyền khôi phục hay phá hủy Watermark Các hệ thống thực tế dùng khoá, chí kết hợp nhiều khoá Ngõ liệu Watermark Quá trình khôi phục Watermark tổng quát Các ngõ vào liệu Watermark, khoá liệu gốc (có thể có không tuỳ thuộc vào phương pháp) Ngõ Watermark khôi phục đại lượng mối tương quan Watermark cho trước ngõ vào b Lịch sử Nghệ thuật làm giấy phát minh Trung Quốc cách ngàn năm đến khoảng năm 1282, công nghệ Watermark giấy xuất hình thức số vị trí khuôn giấy mẫu dây mỏng hơn, giấy mỏng suốt vị trí dây mỏng Các Watermark giấy nguyên thủy giúp xác nhận xưởng sản xuất hay đơn giản để trang trí Vào kỉ thứ 18, châu Âu Mỹ, Watermark giấy đem lại lợi ích thiết thực việc xác định nhãn hiệu thương mại, ghi nhận ngày sản xuất, chống làm tiền giả Thuật ngữ Watermark bắt nguồn từ loại mực vô hình viết lên giấy hiển thị nhúng giấy vào nước Thuật ngữ digital Watermarking cộng đồng giới chấp nhận rộng rãi vào đầu thập niên 1990 Khoảng năm 1995, quan tâm đến Watermarking bắt đầu phát triển nhanh Năm 1996, hội thảo che dấu thông lần đưa Watermarking vào phần trình nội dung Đến năm 1999, SPIE tổ chức hội nghị đặc biệt Bảo mật Watermarking nội dung đa phương tiện Cũng khoảng thời gian này, số tổ chức quan tâm đến kỹ thuật Watermarking với mức độ khác Chẳng hạn CPTWG thử nghiệm hệ thống Watermarking bảo vệ phim DVD SDMI sử dụng Watermarking việc bảo vệ đoạn nhạc Hai dự án khác liên minh Châu Âu ủng hộ, VIVA Talisman thử nghiệm sử dụng Watermarking để theo dõi phát sóng Vào cuối thập niên 1990, số công ty đưa Watermarking vào thương trường, chẳng hạn nhà phân phối nhạc internet sử dụng Liqid Audio áp dụng công nghệ Verance Corporation Trong lĩnh vực Watermarking ảnh, Photoshop tích hợp nhúng dò Watermark tên Digimarc c Phân loại Có nhiều cách phân loại kỹ thuật watermarking khác nhau, phân loại sau: Phân loại watermarking theo miền nhúng • Miền không gian • Miền tần số − Miền DFT − Miền DCT − Miền DWT • Kỹ thuật watermarking chia thành loại theo loại tài liệu nhúng watermark bao gồm: − Ảnh − Video − Văn − Âm − Định dạng đa phương tiện đặc biệt (ví dụ hoạt hình) • Theo hệ thống nhìn người kỹ thuật watermarking số chia thành loại sau: − Watermark nhìn thấy (Visible Watermark) − Watermark bền vững không nhìn thấy (Invisible-Robust Watermark) − Watermark yếu không nhìn thấy (Invisible-Fragile Watermark) − Watermark kép (Dual Watermark) • Phương pháp thay đổi liệu chủ − Cộng tuyến tính tín hiệu trải phổ − Tổng hợp ảnh (nhúng logo) − Thay lượng tử hóa không tuyến tính • Phân loại kỹ thuật watermarking dựa vào ứng dụng • Ngoài ra, kỹ thuật watermarking chia làm loại khác sau: − Watermark rõ rang − Watermark bền vững không rõ rang − Watermark dễ hư không rõ ràng • Độ khả dụng tham chiếu liệu (ví dụ ảnh gốc) cho trình trích watermark − Oblivious (blind): mù − Semi – obilious: bán mù − Non – obilious (non – blind) : không mù d Ứng dụng Trong lĩnh vực watermarking, điều kiện hệ thống watermarking cần phải thỏa tùy thuộc vào ứng dụng Vì vậy, trước xét đến điều kiện, cách thiết kế hệ thống watermarking cần xét đến ứng dụng kỹ thuật watermarking Ngoài ta thấy giải thuật watermarking hoàn hảo giải thuật watermarking phải trọng đến mức độ bền vững liệu cho phù hợp với ứng dụng cụ thể • Bảo vệ quyền sở hữu (Copyright Protection) Đây ứng dụng kỹ thuật digital watermarking Mục đích watermarking cho bảo vệ quyền tác giả nhúng thông tin xác nhận quyền (watermark) vào liệu ảnh số để nhận biết người chủ quyền Ngoài mục đích xác nhận người chủ quyền để kiểm tra kín công việc người mua (truy xét không hợp lệ) Dữ liệu nhúng số đăng ký (giống UPC đĩa), đoạn thông điệp, logo hình mẫu (như ADN: Acid deoxyribonucleic) Ví dụ hệ thống quản lí chép DVD ứng dụng Nhật Watermark mang giá trị trạng thái cho phép chép liệu “copy never” - không phép chép hay “copy once” - copy lần sau copy xong, đọc, ghi watermark ghi watermark mới, trạng thái lên DVD Các ứng dụng loại yêu cầu watermark phải bảo đảm an toàn sử dụng phương pháp phát watermark giấu mà không cần thông tin gốc Watermark số nhận thấy không nhìn thấy Watermark ảnh nhìn thấy thường logo người quyền, dễ dàng đặt vào ảnh khó gở bỏ Tuy nhiên nhiều ứng dụng cần watermark không nhận thấy Trong luận văn đề cập đến “invisible watermark” ảnh số Invisible watermark đòi hỏi phải có tính bền vững cao trước trình xử lý 10 − Tính độ lệch pha đoạn kề − Giá trị xác pha đoạn thay đổi mối liên hệ khác pha segment liên tiếp phải đảm bảo, thông tin giấu phép giấu vector pha đoạn Việc điều chỉnh pha đoạn đầu áp dụng dựa công thức sau: − Ghép segment lại tiến hành DFT ngược để tạo lại liệu âm Để nhận tin giấu kỹ thuật này, người nhận phải biết độ dài segment, sau thực DFT để nhận tin Một yếu điểm phương pháp tỉ lệ liệu thấp thông tin giấu vào segment Có thể cải thiện cách tăng độ dài segment Tuy nhiên cách làm cho tin giấu dễ phát Phương pháp mã hóa pha thích hợp cho việc giấu lượng nhỏ thông tin • Kỹ thuật trải phổ Thông thường file audio truyền qua kênh truyền thông, kênh truyền thông tập trung liệu audio vùng hẹp phổ tần số để trì lượng tiết kiệm băng thông Các kỹ thuật trải phổ cố gắng trải thông tin mật vào phổ tần số liệu audio nhiều tốt Nó tương tự kỹ thuật LSB trải ngẫu nhiên thông tin giấu toàn file audio Lợi điểm phương pháp trải phổ bền vững trước số công Tuy nhiên có hạn chế sinh nhiễu dễ nhận Hai phương pháp trải phổ sử dụng giấu tin audio DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum) FHSS (Frenquency Hopped Spread Spectrum) • Kỹ thuật giấu dựa vào tiếng vang (Echo) Kỹ thuật giấu dựa vào tiếng vang thực giấu tin cách thêm vào tiếng vang tín hiệu gốc Dữ liệu nhúng giấu cách thay đổi tham số tiếng vang : Biên độ ban đầu, tỉ lệ phân rã độ trễ Khi thời gian tín hiệu gốc tiếng vang giảm xuống, hai tín hiệu trộn lẫn người nghe khó phân biệt hai tín hiệu Số lượng tin giấu có liên quan đến thời gian trễ tiếng vang biên độ 15 Bằng cách dùng thời gian trễ khác tín hiệu gốc tiếng vang để thể tương ứng giá trị nhị phân 0, theo cách liệu giấu vào file audio để giấu nhiều bit, tín hiệu gốc chia thành đoạn ngắn đoạn sau tạo tiếng vang để giấu số bit mong muốn Dữ liệu chứa cuối bao gồm đoạn mã độc lập nối lại theo thứ tự chia ban đầu Kỹ thuật giấu tin dựa vào tiếng vang hiệu file audio chất lượng cao Các file âm chưa làm giảm chất lượng nhiều đoạn yên lặng thường dùng kỹ thuật để giấu tin Một cách tiếp cận khác tiến hành mã hóa chuỗi bit theo cách giúp ta phát lỗi Thay giấu trực tiếp L bit vào đối tượng chứa, ta biến đổi chuỗi bit cách bổ sung số bit vào S nhằm mục đích kiểm tra lỗi 16 II SƠ ĐỒ AUDIO WATERMARKING Dựa quan điểm Watermark dạng truyền thông a Mô hình Trong mô hình này, tài liệu chủ xem nhiễu thêm vào suốt trình truyền tín hiệu Watermark Hình - 1: Bộ dò không cần ảnh gốc Hình- 2:Bộ dò cần ảnh gốc Không quan tâm dò blind hay non-blind, qui trình nhúng bao gồm hai bước: 17 Trước hết, thông điệp ánh xạ thành mẫu thêm (added pattern) wa có kiểu kích thước với ảnh chủ c0 Ví dụ, Watermarking ảnh, nhúng tạo mẫu pixel hai chiều kích thước với ảnh chủ gốc Sự ánh xạ thực với khóa Watermark Các mẫu thêm thường tính qua nhiều bước Với mẫu định nghĩa sẵn phụ thuộc vào khóa, gọi mẫu tham khảo (reference pattern) wr0, wr1, wr2, liên kết chúng lại để tạo mẫu mã hóa, ta gọi mẫu thông điệp (message pattern), wm Mẫu thông điệp sau chỉnh sửa hay thay đổi tỉ lệ để thu mẫu thêm Sau đó, wa thêm vào tài liệu chủ, c0, để tạo tài liệu Watermark (Watermarked Work), cw Sau mẫu thêm nhúng, giả sử tài liệu Watermark cw bị thay đổi xử lý đó, ta mô hình hóa hiệu ứng xử lý nhiễu cộng Các kiểu xử lý gồm: Nén, giải nén, phát sóng qua kênh tuần tự, cải thiện ảnh hay âm hay xử lý kẻ trộm nhằm gỡ bỏ Watermark b Mô hình Watermarking truyền thông với thông tin phụ trung chuyển Tài liệu chủ xem nhiễu, qui trình nhúng Watermark cần cung cấp thêm ảnh chủ với vai trò thông tin phụ Thông tin phụ (side information) thông tin cung cấp cho trung chuyển nhận hệ thống truyền thông, khác với thông điệp chuyển hay tín hiệu nhận cần giải mã Trong mô hình Watermarking này, xem ảnh chủ thông tin phụ nhúng 18 Trong mô hình trước, giới hạn vết Watermark mã hóa độc lập với tài liệu chủ co, điều không tận dụng triệt để ảnh gốc Nếu ta cho phép mã hóa Watermark kiểm tra co trước mã hóa mẫu thêm ta có thuật toán nhúng hiệu Hình - 3: Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông với thong tin phụ trung chuyển c Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công Ở sơ đồ này, ảnh chủ không xem phần kênh truyền mà thông điệp thứ hai truyền với thông điệp Watermark tìn hiệu cw Hai thông điệp co m dò giải mã nguồn nhận khác nhau: người dò Watermark Bộ nhúng Watermark liên kết m co tín hiệu đơn, cw , tương tự việc truyền nhiều thông điệp đường dây truyền thông truyền thống chia thời gian (time - division) , chia tần (frequency - division) hay chia mã (code - division) đa công (code division multiplexing truyền nhiều thông điệp kênh đơn cách thay chúng tín hiệu trực giao chồng lên theo thời gian, không gian, tần số 19 Tuy nhiên, điểm khác biệt là: Trong truyền thông truyền thống, kỹ thuật dùng cho thông điệp khác giống nhau, thông điệp phân biệt nhờ tham số đơn (thời gian, tần số, dãy mã) Trong Watermarking: thông điệp phân biệt hai kỹ thuật khác nhau: dò Watermark cảm nhận người Tương ứng ta nói là: thông điệp chia tần thông điệp mã hóa phổ rộng (frequency division spread spectrum coding) Khi xem cwn, người nhận thứ gần với ảnh chủ không dính dáng vào Watermark Khi dò Watermark cwn, dò cần lầy thông điệp Watermark, không dính dáng đến ảnh chủ Riêng dò informed, ảnh chủ gốc cần đến với vai trò tham số thứ 2 Dựa quan điểm hình học Quan điểm Watermarking hình học xem tài liệu điểm không gian đa phương tiện (media space) nhiều chiều Khi phân tích thuật toán phức tạp hơn, ta cần chiếu hay làm biến dạng không gian thành không gian nhúng a Các phân phối miền không gian đa phương tiện Trong không gian đa phương tiện có phân phối xác suất vùng sau: Phân phối tài liệu chưa nhúng Watermark (distribution of unWatermarked works) tượng trưng cho tài liệu.Vùng tương tự cảm nhận ảnh gốc ảnh qua xử lý chấp nhận (Region of acceptable fidelity) vùng tất tài liệu ứng viên tiềm tài liệu cho trước Vùng dò (Detection region) tượng trưng cho cách làm việc 20 thuật toán dò Phân phối nhúng hay vùng nhúng (Embedding distribution/embedding region) thể hiệu thuật toán nhúng Phân phối biến dạng (Distortion distribution) thể cách mà tài liệu bị làm biến dạng trình sử dụng b Mô hình Watermarking không gian nhúng Phần lớn dò Watermark thường thiết kế để áp dụng không gian nhúng (marking space), không gian thu hẹp không gian đa phương tiện qua phép chiếu phép biến hình Như hình trên, dò chứa qui trình gồm bước: − Bước 1: Trích Watermark Áp dụng hay nhiều tiền xử lý cho tài liệu gốc chẳng hạn biến đổi tần số (frequency transform), lọc (filtering), trung bình khối (block averaging), mép tạm hay hình học (geomatric or temporal registration) trích đặc trưng (feature extraction) Kết thu vec tơ (một điểm không gian nhúng) có chiều nhỏ chiều vec tơ ban đầu Chúng ta gọi vec tơ vết trích (extracted mark) 21 − Bước 2: Xác định xem vết trích có chứa Watermark không có giải mã thông điệp nhúng Điều đòi hỏi phải so sánh vết trích với hay nhiều vết tham khảo định nghĩa trước (reference mark) Bước dò Watermark đơn giản thực vec tơ không gian nhúng Đối với nhúng Watermark thường chúng không thiết kế để dùng không gian nhúng thực tế thực Một dò nhúng chứa quy trình bước hình: − Bước 1: Tương tự bước trích dò Watermark − Bước 2: Chọn vec tơ không gian nhúng gần với vết trích hy vọng vec tơ dò có chứa Watermark Vec tơ ta gọi vết thêm (added mark) Bước xem nhúng Watermark đơn giản thực không gian nhúng − Bước 3: Đảo ngược quy trình trích, chiếu vec tơ trở lại không gian đa phương tiện để thu tài liệu Watermark Nếu không gian nhúng có chiều với không gian đa phương tiện, phép chiếu thực theo cách ánh xạ 1:1 Tuy nhiên, không gian nhúng có chiều nhỏ không gian đa phương tiện, điểm không gian nhúng phải tương ứng với không gian đa phương tiện Do vậy, việc tìm tài liệu nhận vec tơ vết trích cho ta nhiều tài liệu khác thỏa Nói cách lý tưởng là, ta tìm tài liệu mà cảm nhận gần với tài liệu gốc Trong thực tế, ta dùng thuật toán xấp xỉ, tức không cho ta tài liệu gần mà cho tài liệu phải 22 Trong sơ đồ trên, mục tiêu hàm extraction nhằm giảm chi phí nhúng dò Thêm nhằm đơn giản hóa phân phối tài liệu Watermark, vùng tương tự cảm nhận ảnh gốc ảnh qua xử lý chấp nhận, phân phối biến dạng thuật toán Watermarking thực tốt 23 III THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU Ý tưởng thuật toán Trái ngược với phương pháp Watermarking truyền thống, thuật toán âm đóng vai trò nhiễu Jammer Watermark đóng vai trò tín hiệu truyền giả âm thanh.Thành phần tín hiệu sau Watermark hình Trong mô hình này: − Phần âm tai người cảm nhận nhiễu Jammer − Do thao tác xử lý người dùng (như thay đổi tần số, thay đổi số điểm mẫu, thay đổi độ cao, chuyển đổi định dạng ) thực tín hiệu âm – tín hiệu nhiễu Jammer Đặc biệt thuật toán có khả chống tốt trước công dạng chuyển đổi kiểu file (wav, mp3, wma, mov, ) Quá trình tạo Watermark a Mô hình 
Watermark x(t) tạo thông qua hệ thống mã hóa DS/BPSK hình Trong đó: − s(t): chuỗi bit Watermark biểu diễn theo miền thời gian 24 − w: chuỗi bit Watermark dạng cực − m: hệ số lặp − header: chuỗi header − f0 : tần số sóng mang dùng điều biến BPSK − I, H: chiều dài chiều rộng ma trận Interleaver b Thuật toán − Bước 1: Chuyển chuỗi tín hiệu Watermark sang dạng cực lặp dãy bit w m lần − Bước 2: Cho chuỗi bit wR sau lặp qua ma trận Interleaver (H dòng I cột) với đầu vào lấy theo cột đầu lấy theo dòng − Bước 3: Thêm header vào đầu dãy wI d = header + wI − Bước 4: Chuyển biểu diễn chuỗi bit d sang miền thời gian − Bước 5: Điều chế BPSK tín hiệu d(t) − Bước 6: Trải chuỗi tín hiệu sau điều chế s(t) x(t) = s(t).*c(t),c(t): chuỗi PN miền thời gian Quá trình nhúng Watermark • Mô hình trình nhúng hình x(t): thông tin Watermark tạo thành 5.1 T: ngưỡng ngụy trang tạo thành Fz: tần số sóng mang • Thuật toán: − Bước 1: Chia dãy tín hiệu x(t) thành N frame, với frame có kích thước nBlock − Bước 2: Áp dụng phép biết đổi FFT cho frame cho qua cửa sổ Hamming Xw = fft(frame[i].*hamming(nBlock)) 25 − Bước 3: Chuyển từ miền tần số sang miền Bark theo công thức (5) tính theo tỉ lệ Bark − Bước 4: Tìm dãy tín hiệu âm chứa thành phần nằm ngưỡng T, lưu lại vị trí điểm vào tập above Chọn dãy tín hiệu Sw điểm tương ứng above Xnew[above] = Xw[above] − Bước 5: Trải tín hiệu Fz.Xnew = Xnew * Fz − Bước 6: Kết hợp tín hiệu âm tín hiệu Watermark OUT = Xnew + Snew − Bước 7: Biến đổi miền thời gian out = ifft(OUT) Quá trình rút trích Watermark Thuật toán gồm giai đoạn chính: • Giai đoạn 1: Lọc bỏ tín hiệu âm tạo tín hiệu Rfinal − Bước 1: Lọc lấy thành phần nằm ngưỡng T (lọai bỏ âm thanh) R(below) = Sw(below) − Bước 2: Lượng tử hóa − Bước 3: Chuyển R miền thời gian • Giai đoạn 2: Dò tìm Header − Bước 1: Điều chế BPSK tín hiệu dt − Bước 2: Chia thành nhiều frame nhỏ áp dụng FFT cho frame R = fft(Rfinal[i]) − Bước 3: Xây dựng lọc phân giải cao HDRET áp dụng vào R để dò tìm tín hiệu 26 DET = R*HRDET det = real(ifft(DET)) − Bước 4: Dò tìm điểm (vị trí bắt đầu rút trích) chuỗi tín hiệu Watermark [dbValue, nPos] = max(det) • Giai đoạn 3: Tổng hợp Watermark: − Bước 1: Xóa phần header tín hiệu sau dò tìm − Bước 2: Cho tín hiệu wR qua ma trận giải mã Interleaver với đầu vào theo dòng đầu theo cột − Bước 3: Rút trích lại chuỗi nhị phân 27 IV CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO Watermarking âm số kỹ thuật trải phổ kết hợp mô hình hệ thính giác – Tác giả: Lê Hoài Bắc, Nguyễn Ngọc Hà, Lưu Khoa, Lê Thị Hoàng Ngân Luận văn “Nghiên cứu số kỹ thuật giấu tin áp dụng xây dựng ứng dụng giấu tin âm thanh” – Tác giả: Bùi Thị Xuân Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin audio hỗ trợ xác thực – Tác giả: Nguyễn Xuân Huy, Huỳnh Bá Diệu Luận văn “Phát giả mạo bảng điểm Tiếng Việt cho trường học” – Tác giả: Lê Thị Kim Phượng 29 [...]... có thể dùng kỹ thuật digital watermarking để quản lý xem có bao nhiêu khách hàng đã dùng dịch vụ cung cấp • Truyền tin bí mật (Concealed Communication) Vì digital watermarking là một dạng đặc biệt của kỹ thuật che giấu dữ liệu (steganography) nên người ta có thể dùng để truyền các thông tin bí mật 2 Watermarking trên âm thanh số a Giới thiệu chung Các kỹ thuật Watermarking trên âm thanh số hiện nay... thấp Hiện nay trải phổ đang là kỹ thuật được đánh giá cao, được nghiên cứu tập trung phát triển, cải tiến 12 b Một số kỹ thuật giấu tin trong Audio Các kỹ thuật giấu tin trong audio dựa vào hệ thống thính giác của con người [1-3] Việc giấu tin trong audio thường là khó hơn trong các dữ liệu media khác do hệ thống thính giác của con người khá nhạy với các nhiễu Sau đây là một số phương pháp giấu: • Mã hóa... thường các file audio được truyền qua các kênh truyền thông, các kênh truyền thông này sẽ tập trung dữ liệu audio trong vùng hẹp của phổ tần số để duy trì năng lượng và tiết kiệm băng thông Các kỹ thuật trải phổ cố gắng trải thông tin mật vào trong phổ tần số của dữ liệu audio càng nhiều càng tốt Nó cũng tương tự như kỹ thuật LSB là trải ngẫu nhiên thông tin giấu trên toàn bộ file audio Lợi điểm của... IV CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Watermarking trên âm thanh số bằng kỹ thuật trải phổ kết hợp mô hình hệ thính giác – Tác giả: Lê Hoài Bắc, Nguyễn Ngọc Hà, Lưu Khoa, Lê Thị Hoàng Ngân 2 Luận văn “Nghiên cứu một số kỹ thuật giấu tin áp dụng xây dựng ứng dụng giấu tin trong âm thanh” – Tác giả: Bùi Thị Xuân 3 Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trong audio hỗ trợ xác thực – Tác giả: Nguyễn Xuân... hiệu trực giao chồng lên nhau theo thời gian, không gian, tần số 19 Tuy nhiên, điểm khác biệt là: Trong truyền thông truyền thống, kỹ thuật cơ bản dùng cho các thông điệp khác nhau thì giống nhau, các thông điệp được phân biệt nhau nhờ một tham số đơn (thời gian, tần số, dãy mã) Trong Watermarking: 2 thông điệp được phân biệt bằng hai kỹ thuật khác nhau: dò Watermark và cảm nhận của con người Tương... Watermark, vùng tương tự cảm nhận được giữa ảnh gốc và ảnh qua xử lý có thể chấp nhận, và phân phối biến dạng để cho các thuật toán Watermarking được thực hiện tốt 23 III THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU 1 Ý tưởng thuật toán Trái ngược với các phương pháp Watermarking truyền thống, trong thuật toán này âm thanh sẽ đóng vai trò nhiễu Jammer 1 và Watermark đóng vai trò tín hiệu truyền giả âm thanh.Thành phần... hình Watermarking này, chúng ta xem ảnh chủ là một thông tin phụ đối với bộ nhúng 18 Trong mô hình trước, giới hạn của nó là vết Watermark được mã hóa độc lập với tài liệu chủ co, điều này không tận dụng triệt để ảnh gốc Nếu ta cho phép bộ mã hóa Watermark kiểm tra co trước khi mã hóa mẫu thêm thì ta sẽ có thuật toán nhúng hiệu quả hơn Hình - 3: Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông với thong... sử dụng phương pháp mã hóa LSB ðể tăng độ an toàn cho kỹ thuật này, ta sử dụng bộ sinh số nguyên ngẫu nhiên để sinh ra các vị trí các mẫu được chọn giấu chứ không phải các mẫu liên tục Bộ sinh số này sử dụng một khóa bí mật key như là phần tử khởi tạo của bộ sinh số Khóa key này được sử dụng trong cả quá trình giấu tin và giải tin Lưu ý là bộ sinh số không tạo ra các giá trị trùng nhau để tránh trường... và tỉ lệ nhúng, tuy nhiên khả năng trong suốt kém Được đánh giá cao hơn cả là kỹ thuật chuyển đổi thông tin với hai hướng tiếp cận chính là kỹ thuật trải phổ và điều biến chỉ mục lượng tử Ưu điểm quan trọng đem lại thành công cho hướng phát triển này là không sử dụng tín hiệu gốc trong quá trình rút trích và khó có thể dò tìm watermark bằng các phương pháp phân tích thông kê Tuy nhiên lượng tử hoá không... spectrum coding) Khi xem cwn, con người nhận được một thứ gì đó gần với ảnh chủ không dính dáng gì vào Watermark Khi dò 1 Watermark trong cwn, bộ dò cần lầy thông điệp Watermark, không dính dáng gì đến ảnh chủ Riêng đối với bộ dò informed, ảnh chủ gốc được cần đến nhưng với vai trò là một tham số thứ 2 2 Dựa trên quan điểm hình học Quan điểm Watermarking hình học xem các tài liệu là các điểm trong không