8、音频水印技术：算法与性能评估

音频水印技术：算法与性能评估

在音频处理领域，音频水印技术是一项重要的研究内容，它能够在音频信号中嵌入特定信息，用于版权保护、内容认证等多种目的。本文将详细介绍几种常见的音频水印算法，包括改进的倒谱域水印、小波域水印和回声隐藏水印，并对它们的性能进行评估。

1. 改进的倒谱域水印

改进的倒谱域水印技术通过修改倒谱系数来嵌入水印。在性能评估方面，需要在不可感知性和鲁棒性之间进行权衡，通常将水印强度α设置为0.001或0.0015。由于裁剪和抖动会缩短水印信号，所以一般不会以满容量嵌入水印位。例如，当N = 2048时，最大容量为Nw = 511位，但在nr = 1的实验中，仅嵌入504位。

• 感知质量 ：从高ODG分数可以看出，水印信号具有良好的感知质量，非正式主观听力测试也表明，水印信号在感知上与原始音频信号难以区分。
• 鲁棒性 ：通过重复编码，水印信号对除DA/AD转换外的所有攻击都具有相当的鲁棒性。例如，在N = 2048和αw = 0.001的情况下，无重复编码（nr = 1）的水印误码率（BER）超过25%，而经过三重重复编码（nr = 3）后，除DA/AD转换和一些失步攻击外，所有BER都降至10%左右。五重重复编码（nr = 5）可以进一步降低BER。较长的帧长度也有助于提高鲁棒性，在相同的水印强度和重复编码下，N = 4096的水印BER远低于N = 2048的情况。此外，重复编码和较长的帧在提高对裁剪和插入攻击的鲁棒性方面起着重要作用，而水印强度的效果并不明显。例如，当N = 4096和nr = 5时，受到裁剪和插入攻击的水印可以无错误地检测出来。