Báo cáo cuối kì final project

BÁO CÁO PROJECT CUỐI KÌ
ĐỀ TÀI: KỸ THUẬT WATERMARKING
TRONG AUDIO
Nhóm 17: PHAN PHƯỚC ÚY 14DT1
PHẠM HUY HOÀNG 14DT2
LÊ THỊ NGỌC 14DT1


A.ĐỀ CƯƠNG:
Ý TƯỞNG THUẬT TOÁN

• *Khai thác khuyết điểm của hệ thính giác
người (Human Auditory System - HAS) – đó là
đặc tính ít nhạy cảm với những thay đổi nhỏ
trên miền thời gian và miền tần số.


• **Trong thuật toán này âm thanh sẽ đóng vai trò
nhiễu Jammer 1 và Watermark đóng vai trò tín
hiệu truyền giả âm thanh.
-Phần âm thanh tai người cảm nhận được là
nhiễu Jammer.
− Do các thao tác xử lý của người dùng (như thay
đổi tần số, thay đổi số điểm mẫu, thay đổi độ
cao, chuyển đổi định dạng …) chỉ được thực hiện
trên tín hiệu âm thanh – tín hiệu nhiễu Jammer.


Yêu cầu của một bài toán Watermarking trên
âm thanh số
• Một thuật toán Watermarking nói chung phải thoả một số tiêu chí:

− Khả năng lưu trữ: dung lượng thông tin được ẩn, tính chất này
phụ thuộc vào thuật toán nhúng và kích thước đối tượng chứa.
− Tính bảo mật: khóa Watermark phải được phát sinh một cách bí
mật, chỉ người sở hữu mới có quyền truy cập.
− Tính bền vững: khả năng chống chịu tấn công của Watermark.
− Khả năng trong suốt: khả năng che đậy sự tồn tại của tín hiệu
được nhúng (Watermark) trên tín hiệu gốc trước các cảm nhận của
người dùng thông qua 2 cơ quan thính giác (đối với âm thanh)
hoặc thị giác (đối với ảnh). Một vài tính chất khác cần xem xét khi
xây dựng hệ thống Watermarking bao gồm: thời gian thực, khả
năng khôi phục, khả năng trong suốt … .


Mục tiêu trong đề tài này
• -Xây dựng một mô hình bảo mật âm thanh
- Tìm hiểu về quá trình xử lý âm thanh


Kế Hoạch xây dựng đề tài:
• Tuần 1: tìm hiểu cơ sở lí thuyết ứng dụng
trong đề tài
• Tuần 2: ứng dụng bài viết tham khảo thực hiện
các chức năng cơ bản của đề tài
• Tuần 3: phát triển ứng dụng mới cho đề tài
• Tuần 4: kiểm tra, chạy thử sửa lỗi, viết báo cáo


Tiêu chí đánh giá
• Độ bền vững và tính trong suốt chính là hai
tiêu chí đánh giá

- Người kiểm tra sẽ nghe đoạn âm thanh trước
khi nhúng watermark và sau khi nhúng
watermark, họ không phân biệt được sự thay
đổi
- Trải qua nhiều kiểu tấn công khác nhau trên
đường truyền Watermark sau khi rút trích
không bị thay đổi nội dung


B.THỰC HIÊN ĐỀ TÀI
• I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
Trải phổ là kỹ thuật truyền tín hiệu, được sử dụng rộng
rãi trong truyền thông. Trong đó năng lượng của tín hiệu
được “trải” trên một băng thông rộng hơn nhiều lần
lượng băng thông cần thiết tối thiểu nhờ sử dụng mã giả
ngẫu nhiên, mã này độc lập với tín hiệu thông tin. Bên
nhận thông tin sẽ tiến hành “giải trải” bằng cách đồng bộ
hóa mã giả ngẫu nhiên.


1.1. Đặc điểm của trải phổ
• − Chống lại được các nhiễu cố ý hay vô tình.
− Có khả năng loại trừ ảnh hưởng của truyền
sóng nhiễu tia.
• − Có khả năng dùng chung băng tần với người
sử dụng khác.
− Sử dụng được cho thông tin vệ tinh ở chế độ
CDMA.
− Đảm bảo tính riêng tư nhờ sử dụng các mã

trãi phổ giả ngẫu nhiên.


1.2.Chuỗi giả ngẫu nhiên ( PN)
• Các tín hiệu trải phổ băng rộng tựa tạp âm
được tạo ra bằng các chuỗi giả ngẫu nhiên
(PN- Pseudo Noise). Các chuỗi này phải được
tạo ra theo một quy luật xác định, nhưng ngẫu
nhiên trước các quan sát bình thường.


2. MÔ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THÍNH GIÁC
• Mô hình giả lập thính giác (hình 1) là một thuật toán cố
gắng mô phỏng lại cơ chế cảm nhận âm thanh của tai
người
• Trong quá trình xử lý, một cơ chế rất quan trọng được
dùng là “ngụy trang tần số đồng bộ”. Mô hình thính giác
xử lý tín hiệu âm thanh để tạo ra ngưỡng ngụy trang sau
cùng. Thông tin này dùng để “làm trơn” tín hiệu
Watermark giả âm thanh để tai người không cảm nhận
được. Để giảm thời gian xử lý, ta chia tín hiệu thành nhiều
đoạn nhỏ liên tiếp, chồng lấp một phần lên nhau, mỗi
đoạn nhỏ này được gọi là một frame


s(t): tín hiệu âm thanh trên miền thời gian


3.WATERMARKING SỬ DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
KẾT HỢP MÔ HÌNH THÍNH GIÁC

• 3.1. Quá trình tạo Watermark


3.2. Quá trình nhúng Watermark


3.3. Quá trình rút trích Watermark


VII. KẾT LUẬN
• Watermarking là hướng nghiên cứu mới, đặc biệt là trên âm thanh.
Tiềm năng và nhu cầu sử dụng của Watermarking rất lớn nhất là
trong bảo vệ bản quyền. Yêu cầu quan trọng nhất với các thuật toán
Watermarking là đảm bảo được tính trong suốt và khả năng bền
vững trước các tấn công. So với các phương pháp trước đây như
thay thế bit ít quan trọng nhất, biến đổi trên miền, echo…, phương
pháp của chúng tôi đã đảm bảo tốt các yêu cầu trên. Tuy nhiên
khuyết điểm tồn tại của hệ thống là:
− Tín hiệu thăm dò sử dụng trong mô hình thính giác được xây dựng
một cách chủ quan dựa trên tác động của áp suất âm lên tần số
nghe.
− Tồn tại một xác suất lỗi nhỏ vốn có trong mô hình trải phổ. Chúng
tôi tin rằng nếu đem ứng dụng trong thực tế


VIII. Phân công nhiệm vụ
• Trích watermar: Úy
• Nhúng wartermar : Ngọc , Hoàng

VIII. Kết quả thực nghiệm







TÀI LIỆU THAM KHẢO
• [1] Các bài viết, nhận xét và thông kê của Hiệp hội bảo vệ bản quyền thế giới

[2] Ricardo A. Garica, “Digital Watermarking of audio signals using a psychoacoustic
auditory model and Spread Spectrum Theory”, Artech House, 2000.
[3] L. Boney, H. Tewfik and N. Hamdy, “Digital Watermarks for Audio Signals” IEEE
Int.Conf. on Multimedia Computing and Systems, Hiroshima, Japan, June 1996.
[4] Stefan Katzenbeisser and Fabien Petitcolas, “Information Hiding Techniques for
Steganography and Digital Watermarking”, ISBN 1-58053-035-4, 2000.
[5] Bộ dữ liệu mẫu project/mpeg/audio/sqam/
[6] Hiệp hội bảo vệ bản quyền tác giả, nhà sáng tác, và các nhà xuất bản Nhật
/>[7] Hide4PGP: Hide4PGP
[8] EZStego (Stego Online, Stego Shareware)
[9] MP3Stego (Fabien A. P. Petitcolas, đại học Cambridge)
/mp3stego/.
[10] Steghide