12、音频水印方案：设计、评估与性能分析

音频水印方案：设计、评估与性能分析

1. 音频水印方案概述

传统扩频（SS）音频水印技术虽能增强水印方案的鲁棒性和安全性，但易出现水印嵌入可感知以及同步攻击等问题。为解决这些问题，提出了一种不可感知、鲁棒且安全的音频水印方案。该方案综合运用了心理声学模型 1、多重加扰、自适应同步、频率对齐和编码图像水印等技术。其核心原理是将由伪随机数（PRNs）调制的水印嵌入到宿主信号的时频域中，水印检测则基于带水印信号与相应 PRNs 之间的归一化相关性。

1.1 解决水印嵌入可感知问题

• 高能量区域选择 ：仅选择高能量区域嵌入水印，避免在静音部分嵌入水印产生噪声。
• 窗口与滤波器使用 ：采用半重叠汉宁窗和伽马通滤波器（GTF）构建水印域，有助于实现透明感知。
• 心理声学模型应用 ：利用心理声学模型 1 中的掩蔽阈值（MMT）来调整水印信号的幅度，确保在不显著降低音频信号感知质量的前提下嵌入水印。

1.2 应对各种攻击

• 基本检测与块同步 ：通常使用带块同步的基本检测方法来寻找同步位和水印位的位置。
• 自适应同步 ：当找到的同步位置超过一定阈值时，认为其不正确，此时采用自适应同步方法搜索正确的同步位置。
• 频率对齐 ：为抵抗高达 ±10% 的严重相位插值时间尺度修改（PITSM）和时间尺度参数修改（