44、利用扩频技术实现公共音频通道上的稳健隐蔽通信

利用扩频技术实现公共音频通道上的稳健隐蔽通信

1. 引言

在音频版权保护方面，传统的数据保护技术（如加密或加扰）并不适用，因为音频最终会以未加扰或解密的格式播放，使得内容可以被轻易录制。为了应对这种情况，在音频内容中插入水印成为了一种有效的解决方案。水印可以携带隐蔽信息，用于音频的追踪和识别。

水印方案主要依赖于人类听觉系统（HAS）的特性。许多秘密隐藏技术利用了HAS对小幅度变化不敏感的特点，包括时域和频域的变化，以及低幅度时域回声的插入。信息调制通常采用扩频（SS）或量化索引调制（QIM）技术。QIM通过交错量化器对信号进行量化来隐藏数据，而扩频技术则是在信号中加入低幅度的扩频序列，并通过相关技术进行检测。

然而，传统的水印系统存在一些问题，如对检测器失同步的耐受性较差，以及在水印解码过程中缺乏有效的应对方法。为了解决这些问题，本文提出了一系列新颖的扩频水印技术，显著提高了在时间和音高波动情况下水印检测的鲁棒性。

2. 初步讨论

在选择数据隐藏技术时，我们对比了扩频（SS）、量化索引调制（QIM）和回声隐藏三种技术，最终选择了扩频技术，原因如下：
- QIM ：对非线性域缩放敏感，并且依赖于量化器的保密性。一旦量化器被泄露，干扰检测器的噪声强度将与原始信号修改的强度相同。
- 回声隐藏 ：对额外回声和回声衰减等操作过于敏感，这些操作可以通过类似盲反卷积的技术实现。

扩频技术在信号处理方面具有更高的鲁棒性，只要能显著降低其对失同步的敏感性。

设原始信号向量为 $\vec{x}$，对应的水印向量为 $\