适于可变码率数字音频的信息隐藏技术研究

摘要

随着数字多媒体和互联网络传输技术的高速发展，人与人之间的通信越来越方便快捷。然而随之带来的信息安全性问题变得相当突出。软件、图像和音视频的侵权盗版行为严重影响当下市场经济发展秩。更有甚者，为实现自身利益，对多媒体作品进行攻击、篡改和伪造等恶意操作，使信息的完整性和真实性受到质疑和威胁。在这样的背景下，信息隐藏技术迅速发展，成为隐秘通信和版权保护的有效手段，可以有效遏制数字化多媒体的非法使用。在实际生活中，数字压缩音频应用非常广泛。而这些压缩音频根据压缩码率是否变化分为固定码率（Constant Bit Rate，简称 CBR）和可变码率（Variable Bit Rate，简称VBR）两种。与 CBR相比，VBR编码技术能够使音频压缩后体积更小、音质更高，使得 VBR音频在压缩音频市场中的份额越来越大。因此，研究适于可变码率数字音频的信息隐藏具有很好的现实意义和应用前景。本文的重要研究对象为MP3和AAC音频压缩格式，相关研究工作主要从以下几方面展开：
　　1、深入剖析了MP3和AAC音频的编码原理，重点分析与可变码率密切相关的量化、无噪声编码等编码环节，以挖掘可变码率情况下拥有较高音质和较小文件长度的原因。
　　2、总结归纳了目前已经出现的压缩音频的信息隐藏方法，并给出音频信息隐藏技术中的三个重要的评价指标：不可感知性、隐藏容量和安全性，及其相互关系。
　　3、提出了两种基于可变码率MP3音频的信息隐藏方法。第一种方法是将比特率索引的奇偶性作为嵌入依据。第二种方法利用比例因子长度映射原理，通过比例因子长度索引值实现信息隐藏。两种方法皆在量化完成后进行信息嵌入。因此算法计算量小，满足实时性要求。由于可变码率 MP3音频自身的优势，两种方法的感知透明度均有较好的表现。
　　4、提出了一种基于可变码率 AAC音频的信息隐藏方法。该方法借助矩阵编码的思想，将（1,3,2）隐藏模式应用于编码参数比例因子，提出了大容量的AAC音频信息隐藏方法。实验结果表明，该方法隐藏容量较高，不可感知性和安全性方面表现良好。

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引言

1 绪论

1 .1 研究背景与意义

1 .2 国内外研究现状及分析发展动态

1 .3 本文主要工作和内容安排

2 MP3编码基本原理

2 .1 MP3编码过程简述

2 .2 混合滤波器组

2 .3 心理声学模型

2 .4 量化

2 .5 Huffman编码

2 .6 比特流封装

2 .7 本章小结

3 AAC编码基本原理

3 .1 滤波器组

3 .2 瞬时噪声整形

3 .3 强度立体声整形

3 .4 M/S立体声编码

3 .5 量化

3 .6 无噪声编码

3 .7 本章小结

4 压缩域音频的信息隐藏技术

4 .1 适于压缩域音频信息隐藏的方案和特点

4 .2 PCM域的隐藏方法

4 .3 MDCT域的隐藏方法

4 .4 编码域的隐藏方法

4 .5 适于压缩域数字音频的信息隐藏技术评价指标

4 .6 本章小结

5 基于码率索引的信息隐藏算法

5 .1 动态码率分析

5 .2 隐藏算法描述

5 .3 提取算法描述

5 .4 算法性能分析

5 .5 本章小结

6 基于比例因子长度索引值映射的信息隐藏方法

6 .1 比例因子长度索引值映射策略

6 .2 隐藏方法描述

6 .3 提取方法描述

6 .4 实验结果分析

6 .5 本章小结

7 基于比例因子和矩阵编码的信息隐藏方法

7 .1 AAC中比例因子模块的计算

7 .2 隐藏理论

7 .3 提取方法描述

7 .4 实验结果分析

7 .5 本章小结

8 总结与展望

8 .1 本文工作总结

8 .2 未来工作展望

参考文献

在学研究成果

致谢