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@zhongdao 2023-01-09T06:23:59.000000Z 字数 7897 阅读 133

声音水印技术研究

未分类


数字测量需求

表1 数字水印通用技术要求

序号 参数 技术要求
1 数字水印有效总载荷 应不小于35 bit
2 时间戳 有效载荷应不小于16 bit每15 min应至少包含一个时间戳,按366天一年,每年重复
3 位置信息 有效载荷应不小于19 bit
4 有效载荷片段长度 任意5 min片段应至少包含一个正确的数字水印
5 信息完整性 任意31 min的剪切片段,应能够恢复出二个以上正确的数字水印负载信息
6 实时性 视音频数字水印应在该影片被点播后实时嵌入到播放内容中
7 视音频同步 嵌入视音频数字水印后的内容的视音频相对延迟应小于200 ms

表1 音频数字水印技术要求

序号 参数 技术要求
1 音频数字水印听觉感知 音质的变化应不易被人的听觉系统感知
2 音频数字水印鲁棒性 数模/模数转换 音频数字水印信号经过二次及以上数模/模数转换后,音频水印应能够被正确检出
3 电磁干扰 放映环境受到射频或红外线干扰后,音频水印应能够被正确检出
4 重采样 数字音频信号经过上变换和下变换后,音频水印应能够被正确检出
5 音调改变 音频数字水印信号经过变速不变调的处理后,音频水印应能够被正确检出音频数字水印信号经过变调不变速的处理后,音频水印应能够被正确检出
6 播放速度改变 数字音频信号播放速度改变10%和音调不变播放速度改变4%,音频水印应能够被正确检出
7 压缩编码 数字音频信号经过(MPEG-2 AAC、MP3、WMA、FLAC)压缩编码后,音频水印应能够被正确检出
8 非线性幅度改变 数字音频信号经过非线性幅度压缩后,音频水印应能够被正确检出
9 添加噪声 音频数字水印信号经过加噪声后,音频水印应能够被正确检出
10 频率失真 数字音频信号经过频率失真损伤后,音频水印应能够被正确检出
11 添加回声 数字音频信号添加回声效果后,音频水印应能够被正确检出
12 宽带滤波 数字音频信号经过带通滤波后,音频水印应能够被正确检出
13 抖动 数字音频信号经过抖动失真后,音频水印应能够被正确检出
14 混录 数字音频信号经过重混录后,音频水印应能够被正确检出数字音频7.1/5.1声道下混到2.0声道后,音频水印应能够被正确检出

image_1gluejhu41m1e1k711i4k9rtn749.png-16.4kB

todo

6.4.1 数字水印有效总载荷
6.4.2 时间戳

6.6.3 电磁干扰

6.6.4 重采样
6.6.5 音调改变

6.6.6 播放速度改变
播放速度改变10%

6.6.7 压缩编码
编码格式分别为MPEG2-AAC、MP3、WMA、FLAC等;
6.6.10 频率失真

6.6.11 添加回声

6.6.12 宽带滤波

参考

https://www.verance.com/cinavia/
第2步:
在后期制作过程中将看不见和听不见的水印嵌入到音轨中

水印加入一次

Broadcasters embed the Aspect watermark into content at the broadcast operations center

广播机构在广播操作中心的内容中嵌入方面水印

Deployed by over 100 leading entertainment and technology companies, in over 300 million consumer devices worldwide, and over 50 million movies and television programs, half of the output from Hollywood is protected by Cinavia.

由100多家领先的娱乐和技术公司部署,遍布全球3亿多台消费设备,以及5000多万部电影和电视节目,好莱坞一半的产品受到 Cinavia 的保护

Invisible and inaudible watermark is embedded onto soundtrack during postproduction process

在后期制作过程中,将不可见和不可听的水印嵌入到音轨中

Cinavia enabled devices with detectors and verifiers read the content and recognize the presence of a watermark

Cinavia 支持带有检测器和验证器的设备读取内容并识别水印的存在

https://www.intrasonics.com/news/2021-05-18-audio-watermarking-example-can-you-tell-the-difference-listening-test

方案选择

There are several open source audio watermarking projects that are compatible with Digital Cinema System Specification (DCSS) testing:

EchoWater: This is a software tool for watermarking and fingerprinting audio signals. It is compatible with DCSS and can be used for testing and evaluation of audio watermarking systems.

Audio Watermarking Toolbox: This is a MATLAB toolbox for audio watermarking and fingerprinting. It includes several algorithms for watermarking audio signals and is compatible with DCSS testing.

Watermarking for Audio Signals: This is a Python library for audio watermarking and fingerprinting. It includes several algorithms for watermarking audio signals and is compatible with DCSS testing.

sdk

how to develope own sdk for android?

https://www.apimatic.io/blog/2022/08/how-to-create-sdks-for-your-api-in-less-than-a-minute/

https://rapidapi.com/blog/api-vs-sdk/

https://stackoverflow.com/questions/14492231/how-to-build-my-own-android-sdk

针对特定的系统编译so, 提供demo代码.
针对ts流,转成wav再处理,再转为ts流返回

golang and andriod

https://inblockchainwetrust.medium.com/running-go-from-android-ios-tutorial-7f1d456c5b0f

steps

A.下载编译试用
B.读论文了解路线和前言
C.读影院水印测试标准
D.比较各种开源的性能,编写脚本,对比测试
E.选择一个合适的作为sdk或api,进行包装和开发

A.1
判断一个音频: 1.是否加过水印、2.作者是谁?3. 谁分享了它?

  1. STRING='Artist:Alice|Title:Dreams|User:John Smith'
  2. MSG=`echo -n "$STRING" | sha256sum | head -c 32`
  3. echo $MSG
  4. # 128bit message, 16bytes, 32 characters.
  5. # 添加水印,即消息的哈希值
  6. audiowmark add --key my.key song.wav song.wm.wav $MSG
  7. # 取出水印
  8. audiowmark get --key my.key song.wm.wav

使用的哈希值的好处:
1. 因为有时检出值出错时,不可能匹配一个数据库中的项
2. 即使有几个比特错误,也不可能将用户A错误匹配成用户B
3. 容易扩展,可以容易添加新字段
4. 如果哈希匹配,用户没法抵赖

Q&A

There are a few audio watermarking projects that are compatible with Digital Cinema System Specification (DCSS) testing:

Echo Watermark: This is an audio watermarking technology that has been tested and approved by major studios for use in the DCSS. It is designed to be highly robust and resistant to tampering.

Verance Cinavia: This is another audio watermarking technology that has been approved for use in the DCSS. It is designed to protect against unauthorized copying and distribution of digital cinema content.

NexGuard: This is a watermarking technology developed by Technicolor that has been approved for use in the DCSS. It is designed to protect against piracy and unauthorized distribution of digital cinema content.

Ultimately, the best audio watermarking solution for your needs will depend on your specific requirements and constraints. I recommend evaluating the features and capabilities of each of these options to determine which one is the best fit for your project.

概述

中文名 音频数字水印
外文名 Digital audio watermarking

作者:turing
链接:https://www.zhihu.com/question/48242096/answer/111679598
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

是有这种技术,这叫信息隐藏,又叫数字水印,就是把一些信息秘密地嵌入到音频、视频、图片等载体中,盗版追踪是这种技术很常见的用途。对不同的用户,在视频里面加上不同的水印,用户视觉上看不到,但可以使用特定算法检测出来,用户传播视频水印也不会消失,这样可以实现追踪。它的大致原理是根据水印信息,对载体数据进行微小修改,并且这种修改在人类视觉感知上不能被察觉,即载体数据的修改幅度在一定的能量允许范围内。但是掌握了特定算法的人可以从中还原水印信息。 大致的可以分为两类方法,一类是基于相关检测的算法,这类算法是基于通信理论中的扩展频谱思想,把水印信息视为弱信号(也即噪声),把它添加到强信号(载体)当中去。另一类非相关检测算法,形式比较多样,把载体进行某种事先约定的修改,使它内部存在某种标志,比如让载体的比特间存在大小关系、逻辑关系、奇偶关系等,用来存储信息。 具体算法的话,前一类有码分复用技术(CDMA)、时/空分复用技术等;后一类有基于替换的算法(最低有效位替换、基像素替换、系数替换、基块替换),基于关系的算法(差分能量水印(DEW),差分数量水印(DNW),能量调制水印,等等),基于量化的算法(量化索引调制(QIM)等)。

音频数字水印
https://baike.baidu.com/item/%E9%9F%B3%E9%A2%91%E6%95%B0%E5%AD%97%E6%B0%B4%E5%8D%B0/19877106?fr=aladdin

与图像水印技术相比,在数字音频信号中嵌入水印的技术难度较大,主要是因为人类的听觉系统与视觉系统相比,具有更高的灵敏度。人类的听觉系统对加性噪声特别敏感,如果采用加性法则在时域嵌入水印,很难在水印的鲁棒性(除非信号处理操纵严重降低了载体音频作品的品质,否则经过处理操作后,水印检测器应该仍然能检测出载体作品中是否含有水印)和不可感知性(含水印音乐制品与原始制品之间不存在感知上的差异,并且二者经过相同的信号处理操作后,也不应该存在感知差异)之间达到合理的折中。虽然听觉系统的动态范围很大,但是理由其它特性,仍有可能在音频信号中嵌入水印。例如,可利用听觉系统的掩蔽效应(一个声音由于其它声音的存在而变得不可感知。当两个或者多个声音同时作用于人类听觉系统时就会产生掩蔽效应,应用此原理,人们发明了MP3等压缩的数字音频格式,在这些格式的文件里,只突出记录了人耳较为敏感的中频段声音,而对于较高和较低的频率的声音则简略记录,从而大大压缩了所需的存储空间)、听觉系统对绝对相位不敏感等特性来嵌入水印。(即利用载体信号相对于人感知系统而言的冗余特性,来隐藏信息)听觉系统的掩蔽特性表明了在音频信号中添加水印的可行性。 1

https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_watermark

最安全的音频水印技术之一是扩频音频水印 (SSW)。在 SSW 中,窄带信号在更大的带宽上传输,因此以任何信号频率呈现的信号能量都无法检测到。因此,水印分布在许多频带上,从而无法检测到一个频带中的能量。

spread spectrum audio watermarking

https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_watermarking

The needed properties of a digital watermark depend on the use case in which it is applied. For marking media files with copyright information, a digital watermark has to be rather robust against modifications that can be applied to the carrier signal. Instead, if integrity has to be ensured, a fragile watermark would be applied.

数字水印所需要的特性取决于它所应用的用例。为了使用版权信息标记媒体文件,数字水印必须对可以应用于载波信号的修改具有相当强的鲁棒性。相反,如果必须确保完整性,则应用脆弱的水印。

Both steganography and digital watermarking employ steganographic techniques to embed data covertly in noisy signals. While steganography aims for imperceptibility to human senses, digital watermarking tries to control the robustness as top priority.

隐写术和数字水印都使用隐写技术在噪声信号中隐蔽地嵌入数据。虽然隐写术的目的是对人类感官的不可察觉性,但数字水印试图把控制鲁棒性作为首要任务。

One application of digital watermarking is source tracking. A watermark is embedded into a digital signal at each point of distribution. If a copy of the work is found later, then the watermark may be retrieved from the copy and the source of the distribution is known. This technique reportedly has been used to detect the source of illegally copied movies.

数字水印的一个应用就是源追踪。水印嵌入到数字信号的每一个分布点。如果后来发现作品的副本,则可以从副本中检索水印,并且知道分发的来源。据报道,这种技术已被用于检测非法拷贝电影的来源。

搜索

audio watermarking
WAV steganography
audio steganography algorithms github

文章

心理声学基础
https://juejin.cn/post/6930440657576624135

音频数字水印的嵌入和提取
https://zhuanlan.zhihu.com/p/341265355

How to Watermark Audio Files - What's Your Best Option?
如何水印音频文件-你的最佳选择是什么?
https://www.intrasonics.com/news/2020-10-30-how-to-watermark-audio-files-whats-your-best-option

一种自适应混合域音频无声水印
https://juejin.cn/post/6955732442258866189

声音处理

15 Awesome Examples to Manipulate Audio Files Using Sound eXchange (SoX)
https://www.thegeekstuff.com/2009/05/sound-exchange-sox-15-examples-to-manipulate-audio-files/

工具

可以在音频里面加水印吗?
https://www.zhihu.com/question/431725145/answer/1595498097
Goldwave软件

https://github.com/gerald-lnj/audio-fingerprinting-fyp

https://github.com/kosta-pmf/dnn-audio-watermarking

https://stackoverflow.com/questions/227517/audio-watermarking-open-source-projects

audiowmark

https://uplex.de/audiowmark/

https://github.com/swesterfeld/audiowmark

https://uplex.de/audiowmark/README.html

  1. apt-get install autogen libtool shtool
  2. sudo apt-get update && sudo apt-get install -y build-essential libfftw3-dev libsndfile1-dev automake autoconf libtool autoconf-archive libgcrypt20-dev libzita-resampler-dev libmpg123-dev

参考文献

Twenty years of digital audio watermarking — a comprehensive review

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