ẫn dữ liệu trên âm thanh số

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế

TRNG I HC KHOA HC T NHIÊN TP H CHÍ MINH KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN KHÓA LUN TT NGHIP N D LIU TRÊN ÂM THANH S Giáo viên hng dn: Tin s Lê Hoài Bc Sinh viên thc hin: Lu Khoa MSSV: 0112099 Lê Th Hoàng Ngân MSSV: 0112060 Thành ph H Chí Minh 7/2005 c lc n d liu trên âm thanh s Trang 2 C LC Chng 1. MU 13 1.1. Nhu cu n d liu hin nay .14 1.2. c tiêu ca  tài .15 1.3. Yêu cu 16 1.4. Môi trng cài t 16 1.5.  cc lun vn 16 Chng 2. TNG QUAN .18 Chng 3. C S LÝ THUYT 20 3.1. NG QUAN N D LIU .21 3.1.1. nh ngha 21 3.1.2. Các i tng 22 3.1.3. Mô hình tng quát ca bài toán .23 3.1.4. Các yêu cu trong mt bài toán n d liu .25 3.1.5. Phân loi .27 3.2. NG QUAN V STEGANOGRAPHY .32 3.2.1. Mô hình bài toán .32 3.2.2. ch s phát trin 33 3.2.3. Phân loi .34 3.3. NG QUAN V WATERMARKING S .43 3.3.1. nh ngha 43 3.3.2. ch s phát trin 44 3.3.3. Phân loi .45 3.3.4. Các yêu cu trong mt bài toán Watermarking 49 3.3.5. ng dng ca Watermarking 50 3.4. N D LIU TRÊN AUDIO 51 3.4.1. Gii thiu 51 3.4.2. Phân loi .52 3.5.  LÝ TÍN HIU S .65 3.5.1. i cng v tín hiu và nhiu 65 3.5.2. y mu và khôi phc tín hiu 69 3.5.3. Phân tích Fourier .73 3.6. LÝ THUYT TRI PH 86 3.6.1. Gii thiu chung .86 3.6.2.  lc lch s phát trin 87 3.6.3. c m ca tri ph .89 3.6.4. t  ph công sut 93 3.6.5. Chui gi ngu nhiên 95 3.6.6. u ch s dch pha BPSK 99 c lc n d liu trên âm thanh s Trang 3 3.6.7. nh hng ca nhiu trng trong truyn thông .102 3.6.8. nh hng ca nhiu Jammer trong truyn thông .103 3.6.9. Các h thng tri chui trc tip 106 Chng 4. CHNG TRÌNH THC HIN 121 4.1. WATERMARKING TRÊN AUDIO BNG PHNG PHÁP TRI PH T HP MÔ HÌNH THÍNH GIÁC 122 4.1.1. Gii thiu 122 4.1.2. Mô hình thính giác 122 4.1.3. Quá trình to và nhúng Watermark 131 4.1.4. Quá trình rút trích .146 4.2. WATERMARKING TRÊN ÂM THANH S BNG PHNG PHÁP NG T HÓA CH MC 151 4.2.1. Mô hình bài toán .151 4.2.2. Phng pháp u ch bit thp tng quát .152 4.2.3. Phng pháp lng t hóa ch mc .153 Chng 5. SO SÁNH ÁNH GIÁ .163 5.1. Gii thiu .164 5.2. Kim tra tính trong sut 164 5.3. Kim tra tính bn vng .165 5.3.1. Chuyn i nh dng file .165 5.3.2. Bin i tn s ly mu .167 5.3.3. Bin i s lng bit mu .167 5.3.4. Bin i biên  167 5.3.5. c thông cao .167 5.3.6. Thêm nhiu Gauss .167 5.3.7.  d liu kim tra 169 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 4 DANH SÁCH HÌNH V Hình 1 Mô hình ân d liu trên nh .21 Hình 2 Mô hình tng quan quá trình nhúng .24 Hình 3 Mô hình tng quan quá trình trích. 24 Hình 4 Mi tng quan gia ba tiêu chí 26 Hình 5 Phân loi n d liu theo Chen.LongJi. .28 Hình 6 Phân loi n d liu theo De Vlccschouwer .29 Hình 7 Phân loi n d liu theo B.Pflizmann .29 Hình 8 Bài toán ngi tù .32 Hình 9 Phân loi Steganography theo B.Pflizmann .34 Hình 10 n d liu theo Linguistic Steganography .35 Hình 11 Phân loi theo Neil F.Johnson và Stefan C.Katzenbeisser .35 Hình 12 Watermark trên giy c nht c tìm thy 44 Hình 13 Phân loi Watermarking theo B.Pflizmann .45 Hình 14 Nhúng logo vào nh 46 Hình 15 Nhúng logo vào tin giy 46 Hình 16 Nhúng logo vào nh 46 Hình 17 Phân loi Watermarking theo kh nng chng chu tn công. .47 Hình 18 Phân loi theo c tính rút. .48 Hình 19 Mô hình rút trích Nonblind Watermarking 48 Hình 20 Mô hình rút trích Semiblind Watermarking. .49 Hình 21 Mô hình rút trích Semiblind Watermarking. .49 Hình 22 Phân loi trên s cn thit ca khóa 49 Hình 23 Phân loi Watermarking trên Audio 52 Hình 24 Ý tng ca phng pháp tri ph truyn thng. 55 Hình 25 Tin x lý tín hiu âm thanh Watermark 56 Hình 26 n d liu theo phng pháp echo. 62 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 5 Hình 27 u chnh t l thi gian trong Watermarking 64 Hình 28 Hình v minh ho cho sóng ca mt tín hiu. .65 Hình 29 Nhiu phân bu 66 Hình 30 Nhiu phân b Guassian. 66 Hình 31 Các loi sóng ca tín hiu .67 Hình 32 Biu din tín hiu theo to cc .68 Hình 33 Liên hp phc ca tín hiu x(t) .68 Hình 34 Mô hình ly mu .69 Hình 35 y mu tín hiu vi các chu k khác nhau .70 Hình 36  chng lp ph 71 Hình 37 ch ly mu lý tng  tn s fs 72 Hình 38 Ph ca tín hiu khi dùng tin lc lý tng .72 Hình 39 Tin lc chng bit danh thc t .72 Hình 40  thng ly mu quá mc và tiêu hy .73 Hình 41 Các dng trin khai ca tín hiu 77 Hình 42 n ph biên  ca tín hiu .78 Hình 43 Thành phn o, thành phn thc và tn ph ca tín hiu. 79 Hình 44 Ph ca sóng vuông 81 Hình 45 áp ng xung. 84 Hình 46 Phn thc, phn o, góc pha,  ln ca áp ng xung tn s .85 Hình 47 a s WinTool .86 Hình 48 Mô hình h thng thông tin tri ph 88 Hình 49 Tín hiu liên tc to tng quan x(t), v(t). 90 Hình 50 Tín hiu tng quan Rxv ca hai tín hiu lin tc .91 Hình 51 Tín hiu ri rc to tng quan x(t), v(t) .91 Hình 52 Tín hiu tng quan Rxv ca hai tín hiu ri rc. .92 Hình 53 Tín hiu t tng quan. 92 Hình 54 Tín hiu x(t) và tín hiu t tng quan 94 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 6 Hình 55 t  công sut ph ca tín hiu .95 Hình 56 ch thanh ghi dch c s 2 .96 Hình 57 Tín hiu PN 97 Hình 58 Hàm tng t ca chui PN 98 Hình 59 Ph tín hiu BPSK 100 Hình 60 ch gii u bin BPSK 102 Hình 61  thng truyn thông tri ph cô bn 103 Hình 62 t Jammer toàn phn bng thông 105 Hình 63 t Jammer mt phn bng thông .105 Hình 64 Ph ca tín hiu BPSK .107 Hình 65 Ph ca tín hiu BPSK sau khi tri. 108 Hình 66 u bin BPSK truyn thng 109 Hình 67 u bin BPSK ci tin. .109 Hình 68 u bin BPSK ci tin vi N=7 .109 Hình 69 DS/BPSK không mã hoá vi tn công ca nhiu Jammer. 110 Hình 70 So sánh giá tr ca xác sut li P b vi E b /N J 113 Hình 71 Công sut nhiu cnh 1ρ= và trng hp *ρ ρ= .114 Hình 72 Các tín hiu trc khi tri .115 Hình 73 Các tín hiu sau khi tri 116 Hình 74  thng lp mã DS/BPSK .116 Hình 75 Mô hình gi lp h thính giác ngi 123 Hình 76 ng cong ca ngng ngy trang .124 Hình 77 Liên h gia tn s và Bark  hai dng: tuyn tính (a) và logarithm (b) 124 Hình 78 ng cong ngng ngy trang theo n v Barks 125 Hình 79 Công sut ph và nng lng critical band. 126 Hình 80 Các ng tri ph ca tín hiu nhiu trong bng thông hp .126 Hình 81 Hàm tri. 127 Hình 82 ng lng trên mi critical band .127 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 7 Hình 83 Ngng ngy trang thô Traw 129 Hình 84 Ngng ngy trang ã chun hóa và ngng nghe. 129 Hình 85 ng hp thut toán to và nhúng Watermark. 132 Hình 86 ng hp quá trình to ngng chun hoá 132 Hình 87  thng to Watermark .133 Hình 88 Các tham s ca h thng baseband 135 Hình 89 Các tham s ca h thng passband. .135 Hình 90  thng passband vi tn s gii hn trong LF và HF .136 Hình 91 Các tín hiu trên min thi gian 137 Hình 92 Các n audio và wateramark. 137 Hình 93 Tín hiu s(t) và ca s Hamming w(t) .139 Hình 94 Tín hiu sau khi qua c s Hamming sw(t) .139 Hình 95 Biu din  ln ca Sw(j) .140 Hình 96 ng lng trên mi critical band Spz(z). 140 Hình 97 ng lng trên mi critical band .141 Hình 98 Hàm tri B(z) 141 Hình 99 ng lng tri trên mi critical band Smz(z). .141 Hình 100 Ngng ngy trang thô Traw(z) 143 Hình 101 Ngng ngy trang ã c chun hoá Tnorm(z) .143 Hình 102 Tín hiu Xwnew(j) trc khi ct 144 Hình 103 Tín hiu Xwnew(j) trc sau ct vi A = 0.4 .145 Hình 104 Công sut ph tín hiu Swnew(j) vi ngng ngy trang cui 145 Hình 105 Công sut ph tín hiu Xfinal(j) vi ngng ngy trang cui 146 Hình 106 Công sut ph tín hiu OUT(j)) vi ngng ngy trang cui .146 Hình 107 Sóng ca det(t) 149 Hình 108 Gii tri tín hiu Watermark 150 Hình 109 Mô hình bài toán .151 Hình 110 ng t hóa x vi giá tr lng t có bc lng t/2 153 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 8 Hình 111 Hai hàm chung bnh danh m .154 Hình 112 ng t hóa ch mc QIM ng vi N = 2 và R = ½ .155 Hình 113 Mô hình không gian nhúng ca LBM 157 Hình 114 Nhúng mt bit bng hàm nhúng mt chiu theo LBM .157 Hình 115 Nhúng mt bit bng hàm nhúng mt chiu theo LBM .157 Hình 116 Gii thut nhúng Watermark theo phng pháp u ch dither. .160 Hình 117 Gii mã theo phng pháp u ch dither. .161 Hình 118 u bin Dither vi kích thc lng t ging nhau 162 Hình 119 u ch STDM 162 Hình 120 Phép chuyn sang nh dng CDA 165 Danh sách các bng n d liu trên âm thanh s Trang 9 DANH SÁCH CÁC BNG ng 1 Tình hình tht thu  các nc ông Nam Á [1] 14 ng 2 ng tính toán mt 38 ng 3 Phân tích các n chy ca tín hiu PN .98 ng 4 Thng kê kt qu rút trích Watermark khi cha b tn công 168 ng 5 Thng kê kt qu rút trích Watermark khi ã b tn công 168 Thut ng n d liu trên âm thanh s Trang 10 THUT NG HAS Human Auditory System: h thính giác ca ngi. HVS Human Visuality System: h th giác ca ngi. STDM Spread Transform Dither Modulation: u ch tri bin i Dither DM Dither Modulation: u ch dither. dB Decibel. DFT Discrete Fourier Transform: Bin i Fourier ri rc. FIR Finite Duration Inpulse: áp ng xung lâu hu hn. FFT Fast Fourier Transform: Bin i Fourier nhanh. IIR Infinite Duration Inpulse: áp ng xung lâu vô hn. PDF Probability Distribution Function: Hàm mt  xác sut. PSD Power Spectrial Density: Mt  ph công sut. BPSK Binary Phase Shift Keying: u ch khoá chuyn pha c s hai. CDMA Code Divesion Multiple Access: a thâm nhp phân chia theo mã. DS Direct Sequence: Chui trc tip. DS/SS Direct Sequence/ Spread Spectrum: Tri ph chui trc tip. PDF Probability Density Function: Hàm mt  xác sut. PSD Probability Spectral Density: Mt  công sut. PN Pseudo Noise: Gi tp âm. QPSK Quandrature Phase Shift Keying: u ch khóa chuyn pha vuông góc. SNR Signal to Noise Ratio: T s tín hiu trên tp âm. SS Spread Spectrum: Tri Ph. Robust Tính bn vng. Fragile Tính d v. Blind Watermarking Watermarking không cn tín hiu gc. Nonblind Watermarking Watermarking cn d liu gc. FingerPrinting In du vân tay. . Chng 2 - TNG QUAN n d liu trên âm thanh s Trang 18 Chng 2. NG QUAN Chng 2 - TNG QUAN n d liu trên âm thanh s Trang 19 Theo các ghi chép. lnh vc âm thanh, nhng s lng công trình nghiên cu (tính ti thi m hin ti) Watermarking trên âm thanh còn quá ít so vi Watermarking trên nh.