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发表人：ylip |
发表时间：2009/2/16 13:36:00 |
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 发表新论题
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| 本栏论题： |
基于扩频的音频信息隐藏方法的研究 [7616] |
随着数字技术和因特网的发展，各种形式的多媒体数字作品（图象、视频、音频等）纷纷以网络形式发表
，其版权保护成为一个迫切需要解决的问题[1]。由于数字水印（digital watermarking）是实现版权保护的
有效办法，如今已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。该
技术即是通过在原始数据中嵌入秘密信息——水印（watermark）来证实该数据的所有权。这种被嵌入的水
印可以是一段文字、标识、序列号等[2～4]。水印通常是不可见或不可察的，它与原始数据（如图象、音
频、视频数据）紧密结合并隐藏其中[5]，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使
用价值或商用价值的操作而保存下来。
随着音频素材在互联网上的指数级增加，数字音频水印技术有着广泛的应用前景[6]。一方面，可以用音频
水印技术实现数字音频作品版权的保护和认证，这是水印技术最主要的应用。这样水印就可以用来公正地
解决所有权问题;另一方面可以用于音频作品的盗版跟踪，它的目的是传输合法接收者的信息而不是数据来
源者的信息，主要用来识别数据的单个发行拷贝。这一类应用在发行的每个拷贝中嵌入不同的水印，通常
称之为“数字指纹”;还可以用于拷贝保护，这就要求在音频作品发行体系中存在一个拷贝保护机制，即它不
允许未授权的媒体拷贝。在开放系统中很难实现拷贝保护，然而在封闭或私有系统中，可以用水印来说明
数据的拷贝情况，因此拷贝保护是可行的。另外，在国防和军事领域中可以用于隐蔽通信，以实现秘密信
息的传递。因此，对数字音频水印处理算法的研究，不仅具有现实的学术意义，而且具有长远的经济效益
和社会效益。数字水印技术除应具备信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点和研究方法。
1. 扩频与音频信息
1.1 扩展频谱技术
扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带来传输信息的技术。扩频方式通常有直接序列扩频
（Direct Sequence Spread Specturm,一下简称DS）、跳频（Frequency Hopping, 以下简称FH）、跳时
(Time Hopping, 以下简称TH)以及它们的混合形式(指采用两种以上的扩展频谱技术,如DS/FH), 另外还有线
性调频(Chirp)技术, 因其信号特征较规律, 易被干扰方捕获和干扰, 现在已经很少使用。DS系统采用速率比
信息比特率高许多的伪码序列对已调载波信号进行第二次调制, 使得最终输出的射频信号带宽远远大于信息
带宽, 达到频谱扩展的目的;HF则是利用伪随机序列控制被数据调制的载波中心频率在一组频率中随机地跳
动,其输出的瞬时射频信号带宽仍然是一个窄带信号, 但由于可选的载波频率分布在很宽的频带范围内, 因此
从宏观上来看,FH信号也是一种宽带扩频信号;TH是用伪随机码序列来开通或关断发射机, 即信号的发射时刻
和持续时间是随机的。无论是DS还是FH, 相对于常规的定频通信而言, 它们都具有较强的抗敌意干扰能力和
灵活的组网能力, 同时DS系统以及快速FH系统还具有抗多径干扰的能力。DS以及FH扩展频谱通信系统的这
些特点使得它们在军事通信中得到广泛应用。TH系统由于对定时精度要求较高, 实现难度很大, 无论是国外
还是国内,在这方面开展的研究较少。
扩频技术的特点:
（1）扩频通信与其他常规通信相比具有很多优点:
①扩频通信具有较强的抗噪声干扰能力，扩频码越长，对单频干扰信号的抑制能力越强。
②扩频信号功率谱密度低，几乎均匀地分散在很宽的频带内，既降低了对其他信号的干扰，同时又使得自
身具有隐蔽性，保密性好。
③易于实现大容量多址通信，通信用户可以使用相同的频率同时通信，但使用不容的地址码，构成了码分
多址系统，能有效地利用信道和设备。
④扩频技术抗衰落能力强，信息传输可靠性高。由于扩频信号占据很宽的带宽，当某中原因使得一小部分
频谱衰落时，不会使整个信号产生严重畸变，具有抗频率选择性衰落的能力。
虽然扩频通信技术有着很好的抗干扰等特点，但它也存在着自身的缺点。
①占用信号频带宽，扩频后的码序列带宽远大于扩频前的信息序列带宽;
②系统实现复杂;
③在时变信道中实现同步比较困难
④受寻找地址码数量上的限制，实现大容量通信仍存在一定困难。
音频信息
1.2.1 声音
声音是携带信息的极其重要的媒体。是多媒体技术领域中的一个重要的内容。声音的种类繁多，如人类
的话音、乐器声、动物发出的声音、机器产生的声音以及自然界存在的各种声音。这些声音有许多共同的
特性，也有它们各自的特性。在物理学的角度看来，声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波，声音
的强弱体现在声波压力的大小上，音调的高低体现在声音的频率上。对声音信号的分析表明，声音信号由
许多频率不同的信号组成，这类信号称为复合信号，而单一频率的信号称为分量信号。
声音信号的两个基本参数是频率和幅度。信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，用Hz表示。< |
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