29、水印损伤与基准测试

水印损伤与基准测试

1. 编码中的量化损失

在视频和音频编码中，信息损失主要源于量化阶段。
- 视频编码 ：B帧的编码方式与其他帧类似，但其预测基于上一个I或P帧以及下一个P帧。I帧的DCT系数使用可变量化器进行量化，而P帧和B帧使用均匀量化器。通常，B帧的量化比P帧更粗糙，P帧又比I帧更粗糙。
- 音频编码 ：以流行的MP3音频格式为例，每个子带的系数进行非均匀量化，实际上是在系数提升到3/4次幂后使用均匀量化步长。此外，根据允许的噪声水平和所需的比特率，不同子带可以使用不同的步长。

量化对数据隐藏系统的影响并不总是容易理解，因为量化通常在与宿主特征域不同的域中进行。一般来说，有损编码对水印信号的高频分量的破坏比对低频分量更严重。

为了简化分析，我们主要关注零均值高斯分布特征的情况，并具体研究1 - 比特（可检测）加性扩频（SS）和ST - DM水印这两种情况。

2. 加性扩频水印

当宿主特征以量化步长$\Delta_0$进行量化后，有：
[
\tilde{f} i^w = \left\lfloor\frac{f_i^w + \frac{\Delta_0}{2}}{\Delta_0}\right\rfloor\Delta_0 = f_i^w + \tilde{q} {w,i}
]
与之前的方程不同，加性噪声（由$\tilde{q} {0,i}$和$\tilde{q} {1,i}$表示）依赖于宿主特征，因此在假设$H_0$和$H_1$下遵循不同的统计特性。 <