Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế
TRNG I HC KHOA HC T NHIÊN TP H CHÍ MINH KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN KHÓA LUN TT NGHIP N D LIU TRÊN ÂM THANH S Giáo viên hng dn: Tin s Lê Hoài Bc Sinh viên thc hin: Lu Khoa MSSV: 0112099 Lê Th Hoàng Ngân MSSV: 0112060 Thành ph H Chí Minh 7/2005 c lc n d liu trên âm thanh s Trang 2 C LC Chng 1. MU 13 1.1. Nhu cu n d liu hin nay .14 1.2. c tiêu ca tài .15 1.3. Yêu cu 16 1.4. Môi trng cài t 16 1.5. cc lun vn 16 Chng 2. TNG QUAN .18 Chng 3. C S LÝ THUYT 20 3.1. NG QUAN N D LIU .21 3.1.1. nh ngha 21 3.1.2. Các i tng 22 3.1.3. Mô hình tng quát ca bài toán .23 3.1.4. Các yêu cu trong mt bài toán n d liu .25 3.1.5. Phân loi .27 3.2. NG QUAN V STEGANOGRAPHY .32 3.2.1. Mô hình bài toán .32 3.2.2. ch s phát trin 33 3.2.3. Phân loi .34 3.3. NG QUAN V WATERMARKING S .43 3.3.1. nh ngha 43 3.3.2. ch s phát trin 44 3.3.3. Phân loi .45 3.3.4. Các yêu cu trong mt bài toán Watermarking 49 3.3.5. ng dng ca Watermarking 50 3.4. N D LIU TRÊN AUDIO 51 3.4.1. Gii thiu 51 3.4.2. Phân loi .52 3.5. LÝ TÍN HIU S .65 3.5.1. i cng v tín hiu và nhiu 65 3.5.2. y mu và khôi phc tín hiu 69 3.5.3. Phân tích Fourier .73 3.6. LÝ THUYT TRI PH 86 3.6.1. Gii thiu chung .86 3.6.2. lc lch s phát trin 87 3.6.3. c m ca tri ph .89 3.6.4. t ph công sut 93 3.6.5. Chui gi ngu nhiên 95 3.6.6. u ch s dch pha BPSK 99 c lc n d liu trên âm thanh s Trang 3 3.6.7. nh hng ca nhiu trng trong truyn thông .102 3.6.8. nh hng ca nhiu Jammer trong truyn thông .103 3.6.9. Các h thng tri chui trc tip 106 Chng 4. CHNG TRÌNH THC HIN 121 4.1. WATERMARKING TRÊN AUDIO BNG PHNG PHÁP TRI PH T HP MÔ HÌNH THÍNH GIÁC 122 4.1.1. Gii thiu 122 4.1.2. Mô hình thính giác 122 4.1.3. Quá trình to và nhúng Watermark 131 4.1.4. Quá trình rút trích .146 4.2. WATERMARKING TRÊN ÂM THANH S BNG PHNG PHÁP NG T HÓA CH MC 151 4.2.1. Mô hình bài toán .151 4.2.2. Phng pháp u ch bit thp tng quát .152 4.2.3. Phng pháp lng t hóa ch mc .153 Chng 5. SO SÁNH ÁNH GIÁ .163 5.1. Gii thiu .164 5.2. Kim tra tính trong sut 164 5.3. Kim tra tính bn vng .165 5.3.1. Chuyn i nh dng file .165 5.3.2. Bin i tn s ly mu .167 5.3.3. Bin i s lng bit mu .167 5.3.4. Bin i biên 167 5.3.5. c thông cao .167 5.3.6. Thêm nhiu Gauss .167 5.3.7. d liu kim tra 169 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 4 DANH SÁCH HÌNH V Hình 1 Mô hình ân d liu trên nh .21 Hình 2 Mô hình tng quan quá trình nhúng .24 Hình 3 Mô hình tng quan quá trình trích. 24 Hình 4 Mi tng quan gia ba tiêu chí 26 Hình 5 Phân loi n d liu theo Chen.LongJi. .28 Hình 6 Phân loi n d liu theo De Vlccschouwer .29 Hình 7 Phân loi n d liu theo B.Pflizmann .29 Hình 8 Bài toán ngi tù .32 Hình 9 Phân loi Steganography theo B.Pflizmann .34 Hình 10 n d liu theo Linguistic Steganography .35 Hình 11 Phân loi theo Neil F.Johnson và Stefan C.Katzenbeisser .35 Hình 12 Watermark trên giy c nht c tìm thy 44 Hình 13 Phân loi Watermarking theo B.Pflizmann .45 Hình 14 Nhúng logo vào nh 46 Hình 15 Nhúng logo vào tin giy 46 Hình 16 Nhúng logo vào nh 46 Hình 17 Phân loi Watermarking theo kh nng chng chu tn công. .47 Hình 18 Phân loi 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 loi trên s cn thit ca khóa 49 Hình 23 Phân loi Watermarking trên Audio 52 Hình 24 Ý tng ca phng pháp tri ph truyn thng. 55 Hình 25 Tin x lý tín hiu âm thanh Watermark 56 Hình 26 n d liu theo phng pháp echo. 62 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 5 Hình 27 u chnh t l thi gian trong Watermarking 64 Hình 28 Hình v minh ho cho sóng ca mt tín hiu. .65 Hình 29 Nhiu phân bu 66 Hình 30 Nhiu phân b Guassian. 66 Hình 31 Các loi sóng ca tín hiu .67 Hình 32 Biu din tín hiu theo to cc .68 Hình 33 Liên hp phc ca tín hiu x(t) .68 Hình 34 Mô hình ly mu .69 Hình 35 y mu tín hiu vi các chu k khác nhau .70 Hình 36 chng lp ph 71 Hình 37 ch ly mu lý tng tn s fs 72 Hình 38 Ph ca tín hiu khi dùng tin lc lý tng .72 Hình 39 Tin lc chng bit danh thc t .72 Hình 40 thng ly mu quá mc và tiêu hy .73 Hình 41 Các dng trin khai ca tín hiu 77 Hình 42 n ph biên ca tín hiu .78 Hình 43 Thành phn o, thành phn thc và tn ph ca tín hiu. 79 Hình 44 Ph ca sóng vuông 81 Hình 45 áp ng xung. 84 Hình 46 Phn thc, phn o, góc pha, ln ca áp ng xung tn s .85 Hình 47 a s WinTool .86 Hình 48 Mô hình h thng thông tin tri ph 88 Hình 49 Tín hiu liên tc to tng quan x(t), v(t). 90 Hình 50 Tín hiu tng quan Rxv ca hai tín hiu lin tc .91 Hình 51 Tín hiu ri rc to tng quan x(t), v(t) .91 Hình 52 Tín hiu tng quan Rxv ca hai tín hiu ri rc. .92 Hình 53 Tín hiu t tng quan. 92 Hình 54 Tín hiu x(t) và tín hiu t tng quan 94 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 6 Hình 55 t công sut ph ca tín hiu .95 Hình 56 ch thanh ghi dch c s 2 .96 Hình 57 Tín hiu PN 97 Hình 58 Hàm tng t ca chui PN 98 Hình 59 Ph tín hiu BPSK 100 Hình 60 ch gii u bin BPSK 102 Hình 61 thng truyn thông tri ph cô bn 103 Hình 62 t Jammer toàn phn bng thông 105 Hình 63 t Jammer mt phn bng thông .105 Hình 64 Ph ca tín hiu BPSK .107 Hình 65 Ph ca tín hiu BPSK sau khi tri. 108 Hình 66 u bin BPSK truyn thng 109 Hình 67 u bin BPSK ci tin. .109 Hình 68 u bin BPSK ci tin vi N=7 .109 Hình 69 DS/BPSK không mã hoá vi tn công ca nhiu Jammer. 110 Hình 70 So sánh giá tr ca xác sut li P b vi E b /N J 113 Hình 71 Công sut nhiu cnh 1ρ= và trng hp *ρ ρ= .114 Hình 72 Các tín hiu trc khi tri .115 Hình 73 Các tín hiu sau khi tri 116 Hình 74 thng lp mã DS/BPSK .116 Hình 75 Mô hình gi lp h thính giác ngi 123 Hình 76 ng cong ca ngng ngy trang .124 Hình 77 Liên h gia tn s và Bark hai dng: tuyn tính (a) và logarithm (b) 124 Hình 78 ng cong ngng ngy trang theo n v Barks 125 Hình 79 Công sut ph và nng lng critical band. 126 Hình 80 Các ng tri ph ca tín hiu nhiu trong bng thông hp .126 Hình 81 Hàm tri. 127 Hình 82 ng lng trên mi critical band .127 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 7 Hình 83 Ngng ngy trang thô Traw 129 Hình 84 Ngng ngy trang ã chun hóa và ngng nghe. 129 Hình 85 ng hp thut toán to và nhúng Watermark. 132 Hình 86 ng hp quá trình to ngng chun hoá 132 Hình 87 thng to Watermark .133 Hình 88 Các tham s ca h thng baseband 135 Hình 89 Các tham s ca h thng passband. .135 Hình 90 thng passband vi tn s gii hn trong LF và HF .136 Hình 91 Các tín hiu trên min thi gian 137 Hình 92 Các n audio và wateramark. 137 Hình 93 Tín hiu s(t) và ca s Hamming w(t) .139 Hình 94 Tín hiu sau khi qua c s Hamming sw(t) .139 Hình 95 Biu din ln ca Sw(j) .140 Hình 96 ng lng trên mi critical band Spz(z). 140 Hình 97 ng lng trên mi critical band .141 Hình 98 Hàm tri B(z) 141 Hình 99 ng lng tri trên mi critical band Smz(z). .141 Hình 100 Ngng ngy trang thô Traw(z) 143 Hình 101 Ngng ngy trang ã c chun hoá Tnorm(z) .143 Hình 102 Tín hiu Xwnew(j) trc khi ct 144 Hình 103 Tín hiu Xwnew(j) trc sau ct vi A = 0.4 .145 Hình 104 Công sut ph tín hiu Swnew(j) vi ngng ngy trang cui 145 Hình 105 Công sut ph tín hiu Xfinal(j) vi ngng ngy trang cui 146 Hình 106 Công sut ph tín hiu OUT(j)) vi ngng ngy trang cui .146 Hình 107 Sóng ca det(t) 149 Hình 108 Gii tri tín hiu Watermark 150 Hình 109 Mô hình bài toán .151 Hình 110 ng t hóa x vi giá tr lng t có bc lng t/2 153 Danh sách hình v n d liu trên âm thanh s Trang 8 Hình 111 Hai hàm chung bnh danh m .154 Hình 112 ng t hóa ch mc QIM ng vi N = 2 và R = ½ .155 Hình 113 Mô hình không gian nhúng ca LBM 157 Hình 114 Nhúng mt bit bng hàm nhúng mt chiu theo LBM .157 Hình 115 Nhúng mt bit bng hàm nhúng mt chiu theo LBM .157 Hình 116 Gii thut nhúng Watermark theo phng pháp u ch dither. .160 Hình 117 Gii mã theo phng pháp u ch dither. .161 Hình 118 u bin Dither vi kích thc lng t ging nhau 162 Hình 119 u ch STDM 162 Hình 120 Phép chuyn sang nh dng CDA 165 Danh sách các bng n d liu trên âm thanh s Trang 9 DANH SÁCH CÁC BNG ng 1 Tình hình tht thu các nc ông Nam Á [1] 14 ng 2 ng tính toán mt 38 ng 3 Phân tích các n chy ca tín hiu PN .98 ng 4 Thng kê kt qu rút trích Watermark khi cha b tn công 168 ng 5 Thng kê kt qu rút trích Watermark khi ã b tn công 168 Thut ng n d liu trên âm thanh s Trang 10 THUT NG HAS Human Auditory System: h thính giác ca ngi. HVS Human Visuality System: h th giác ca ngi. STDM Spread Transform Dither Modulation: u ch tri bin i Dither DM Dither Modulation: u ch dither. dB Decibel. DFT Discrete Fourier Transform: Bin i Fourier ri rc. FIR Finite Duration Inpulse: áp ng xung lâu hu hn. FFT Fast Fourier Transform: Bin i Fourier nhanh. IIR Infinite Duration Inpulse: áp ng xung lâu vô hn. PDF Probability Distribution Function: Hàm mt xác sut. PSD Power Spectrial Density: Mt ph công sut. BPSK Binary Phase Shift Keying: u ch khoá chuyn pha c s hai. CDMA Code Divesion Multiple Access: a thâm nhp phân chia theo mã. DS Direct Sequence: Chui trc tip. DS/SS Direct Sequence/ Spread Spectrum: Tri ph chui trc tip. PDF Probability Density Function: Hàm mt xác sut. PSD Probability Spectral Density: Mt công sut. PN Pseudo Noise: Gi tp âm. QPSK Quandrature Phase Shift Keying: u ch khóa chuyn pha vuông góc. SNR Signal to Noise Ratio: T s tín hiu trên tp âm. SS Spread Spectrum: Tri Ph. Robust Tính bn vng. Fragile Tính d v. Blind Watermarking Watermarking không cn tín hiu gc. Nonblind Watermarking Watermarking cn d liu gc. FingerPrinting In du vân tay. . Chng 2 - TNG QUAN n d liu trên âm thanh s Trang 18 Chng 2. NG QUAN Chng 2 - TNG QUAN n d liu trên âm thanh s Trang 19 Theo các ghi chép. lnh vc âm thanh, nhng s lng công trình nghiên cu (tính ti thi m hin ti) Watermarking trên âm thanh còn quá ít so vi Watermarking trên nh.