RU2746708C1 - Method and device for introducing watermark into audio signal - Google Patents

Method and device for introducing watermark into audio signal Download PDF

Info

Publication number
RU2746708C1
RU2746708C1 RU2020125158A RU2020125158A RU2746708C1 RU 2746708 C1 RU2746708 C1 RU 2746708C1 RU 2020125158 A RU2020125158 A RU 2020125158A RU 2020125158 A RU2020125158 A RU 2020125158A RU 2746708 C1 RU2746708 C1 RU 2746708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
audio signal
output
noise
input
signal
Prior art date
Application number
RU2020125158A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Воронин
Владимир Васильевич Клименко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Перспективный мониторинг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Перспективный мониторинг" filed Critical Закрытое акционерное общество "Перспективный мониторинг"
Priority to RU2020125158A priority Critical patent/RU2746708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746708C1 publication Critical patent/RU2746708C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/018—Audio watermarking, i.e. embedding inaudible data in the audio signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

FIELD: electronics.
SUBSTANCE: invention relates to electronics and, in particular, to the use of a special analog signal, a watermark (WM), for the protection and identification of copyright for a genuine, legal audio signal. A device for introducing a watermark into an audio signal obtained from an audio signal source has a noise generator with equal spectral power density of a noise signal, an amplifier with a variable gain, a generated noise level meter configured to measure the level at the output of the noise generator and including a frequency filter with a bandwidth an audio signal having analog input and output; an amplitude detector for determining the level of generated noise, having an analog input and output; an audio signal source level meter configured to measure the level at the output of an audio signal source and including a frequency filter with an audio signal frequency band having analog input and output, an amplitude detector for determining the level of an audio signal source, an audio signal detector against a background of natural noise, including a level meter for an audio signal source, a threshold device with an analog input and a control output; a comparison device having first and second analog inputs and outputs; the first controlled key, the second key, the third controlled key, an adder.
EFFECT: increased secrecy of the embedded WM in the audio signal.
2 cl, 3 tbl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Предлагаемое изобретение относится к электронике и, в частности, к использованию специального аналогового сигнала, водяного знака (ВЗ), для защиты и идентификации авторских прав на подлинный, легальный аудиосигнал.The proposed invention relates to electronics and, in particular, to the use of a special analog signal, a watermark (W3), for the protection and identification of copyright for a genuine, legal audio signal.

Уровень техникиState of the art

Существует ряд способов и устройств ввода аналоговых ВЗ в аудиосигнал.There are a number of methods and devices for inputting analog air intakes into an audio signal.

Так, известен способ и устройство для формирования сигнала ВЗ и встраивание ВЗ в аудиосигнал (патент РФ №2624549, приоритет от 26.02.2010 г.).Thus, there is a known method and device for generating an OT signal and embedding an OT into an audio signal (RF patent No. 2624549, priority dated February 26, 2010).

Способ предусматривает генерацию ВЗ, представляющего данные ВЗ, скрыто вводимого в аудиосигнал при сведении сигнала ВЗ и аудиосигнала, включающий в себя определение порога маскирования аудиосигнала; и генерирование сигнала ВЗ на основе суперпозиции формирующих отсчет функций, взаимно отстоящих на величину временного отсчета дискретно-временного представления данных ВЗ, каждая из которых имеет амплитуду, взвешенную с помощью соответствующего отсчета дискретно-временного представления, умноженного на соответствующий амплитудный вес в зависимости от порога маскирования, при этом генерация осуществляется таким образом, что величина временного отсчета короче временного интервала, на котором определены функции, формирующие отсчеты; и соответствующий амплитудный вес зависит одновременно от отсчетов дискретно-временного представления, соседних с соответствующим временным отсчетом.The method provides for the generation of an OT, representing the OT data, covertly introduced into the audio signal when converging the OT signal and the audio signal, including determining the masking threshold of the audio signal; and generation of the VZ signal based on the superposition of the functions forming the count, mutually spaced by the value of the time count of the discrete-time representation of the VZ data, each of which has an amplitude weighted using the corresponding count of the discrete-time representation, multiplied by the corresponding amplitude weight depending on the masking threshold , while the generation is carried out in such a way that the value of the time reference is shorter than the time interval on which the functions that form the samples are determined; and the corresponding amplitude weight depends simultaneously on the samples of the discrete-time representation adjacent to the corresponding time sample.

Предложен также способ встраивания водяного знака, включающий формирование сигнала ВЗ, несущего данные ВЗ для скрытого встраивания в аудиосигнал, и сведение сигнала ВЗ и аудиосигнала с образованием аудиосигнала, маркированного ВЗ.A method for embedding a watermark is also proposed, which includes generating an OT signal carrying OT data for hidden embedding into an audio signal, and mixing the OT signal and an audio signal with the formation of an audio signal marked with OT.

Для реализации способа используется формирователь сигнала ВЗ, вырабатывающий сигнал ВЗ для скрытого введения в аудиосигнал отображаемых им данных ВЗ при сведении сигнала ВЗ с акустическим сигналом, включающий психоакустический процессор, выполняющий расчет порога маскирования аудиосигнала, и модулятор, генерирующий сигнал ВЗ на основе суперпозиции функций, формирующих отсчеты, взаимно отстоящих на величину временного отсчета дискретно-временного представления данных ВЗ, имеющих индивидуальную амплитуду, взвешенную путем умножения соответствующего отсчета дискретно-временного представления на соответствующий амплитудный вес в зависимости от порога маскирования, характеризующийся тем, что величина временного отсчета короче временного интервала, на котором определены функции формирования отсчетов; и тем, что соответствующий амплитудный вес зависит также от отсчетов дискретно-временного представления, соседних с соответствующим временным отсчетом.To implement the method, an OT signal generator is used, which generates an OT signal for covert introduction of the OT data displayed by it into the audio signal when combining the OT signal with an acoustic signal, including a psychoacoustic processor that calculates the masking threshold of the audio signal, and a modulator that generates the OT signal based on the superposition of functions that form counts mutually spaced by the value of the time count of the discrete-time representation of the VZ data, having an individual amplitude, weighted by multiplying the corresponding count of the discrete-time representation by the corresponding amplitude weight, depending on the masking threshold, characterized in that the value of the time count is shorter than the time interval, by which functions of formation of readings are defined; and in that the corresponding amplitude weight also depends on the samples of the discrete-time representation adjacent to the corresponding time sample.

Кроме того, используется устройство маркировки ВЗ, включающее в свою конструкцию формирователь сигнала ВЗ, вырабатывающий сигнал ВЗ для скрытого введения в аудиосигнал отображаемых им данных ВЗ при сведении сигнала ВЗ с акустическим сигналом, и сумматор, выполняющий сведение сигнала ВЗ и аудиосигнала с формированием аудиосигнала, маркированного ВЗ.In addition, a VZ marking device is used, which includes a VZ signal generator in its design, which generates a VZ signal for covert introduction of the VZ data displayed by it into the audio signal when combining the VZ signal with an acoustic signal, and an adder that converges the VZ signal and an audio signal with the formation of an audio signal marked OT.

Однако указанные способ и устройство имеют недостаток, заключающийся в том, что не обеспечивается формирование шумоподобного ВЗ, и поэтому скрытность ВЗ получается невысокой.However, the specified method and device have the disadvantage that the formation of a noise-like air intake is not ensured, and therefore the secrecy of the air intake is low.

Известен также способ создания ВЗ в прокатной фильмокопии кинокартины (патент РФ №2404533, приоритет от 25.01.2005 г.), заключающийся в обеспечении, по меньшей мере, на одной звуковой дорожке, по меньшей мере, одного тона конкретной частоты, по меньшей мере, в одном местоположении, уникальном для этой прокатной фильмокопии. В типичном случае размещение тона конкретной частоты происходит в местоположении(ях), где тон будет иметь минимальное воздействие на существующий звук звуковой дорожки. Запись местоположения(ий), в которых тон определенной частоты встречается в прокатной фильмокопии, сохраняется, чтобы обеспечить возможность сравнения с тонами, обнаруженными в аудиозаписи, чтобы определить, был ли звук нелегального носителя записан с этой прокатной фильмокопии.There is also known a method of creating an OT in a rolling film copy of a motion picture (RF patent No. 2404533, priority dated 01/25/2005), which consists in providing, on at least one sound track, at least one tone of a specific frequency, at least in one location unique to this film release. Typically, placement of a tone of a particular frequency occurs at the location (s) where the tone will have minimal impact on the existing sound of the audio track. A record of the location (s) at which a tone of a certain frequency occurs in the rental film is retained to allow comparison with the tones found in the audio recording to determine if the sound of the illegal medium was recorded from the rental print.

Для реализации способа предложено устройство для создания ВЗ в прокатной фильмокопии кинокартины, содержащее средство для обеспечения, по меньшей мере, на одной звуковой дорожке в прокатной фильмокопии, по меньшей мере, одного тона конкретной частоты, по меньшей мере, в одном местоположении на этой звуковой дорожке, так что данное местоположение является уникальным для этой прокатной фильмокопии; средство хранения для сохранения для прокатной фильмокопии уникального идентификатора, ассоциированного с упомянутым, по меньшей мере, одним местоположением упомянутого, по меньшей мере, одного тона конкретной частоты.To implement the method, there is proposed a device for creating a VZ in a rolling film copy of a motion picture, comprising means for providing, on at least one sound track in a rolling film copy, at least one tone of a specific frequency, in at least one location on this sound track , so this location is unique to this rental film; storage means for storing for the rental film a unique identifier associated with said at least one location of said at least one tone of a specific frequency.

Известные способ и устройство выбраны в качестве прототипа.The known method and device are selected as a prototype.

Однако известный способ имеет недостаток, заключающийся в невысокой скрытности ВЗ из-за возможности относительно легкого обнаружения ВЗ на одной звуковой дорожке в виде одного тона конкретной частоты в одном местоположении.However, the known method has the disadvantage that the IO is not very secretive due to the possibility of relatively easy detection of the IO on one audio track in the form of one tone of a specific frequency at one location.

При этом устройство для реализации способа не может создать более сложный ВЗ, чем сигнал одного тона конкретной частоты, адаптированный к уровню аналогового сигнала и размещаемый по всей длительности аналогового сигнала, что является недостатком известного устройства.In this case, the device for implementing the method cannot create a more complex VZ than a signal of one tone of a specific frequency, adapted to the level of the analog signal and placed over the entire duration of the analog signal, which is a disadvantage of the known device.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом для способа является повышение скрытности внедренного ВЗ в аудиосигнале;The technical result for the method is to increase the secrecy of the embedded VZ in the audio signal;

Техническим результатом для устройства является:The technical result for the device is:

1) обеспечение вставки ВЗ в аудиосигнал, адаптированного к уровню аудиосигнала;1) ensuring the insertion of the VZ into the audio signal, adapted to the audio signal level;

2) обеспечение возможности присутствия ВЗ по всей длительности аудиосигнала.2) ensuring the possibility of the presence of VZ along the entire duration of the audio signal.

Для этого предлагается устройство ввода ВЗ в аудиосигнал, получаемый от источника аудиосигнала, содержащееFor this, an input device is proposed for the VZ in the audio signal received from the audio signal source, containing

• генератор шума с равномерной спектральной плотностью мощности шумового сигнала и выполненный с возможностью формировать шумовой маркирующий сигнал изменяющегося уровня в зависимости от управляющего сигнала и включающий• a noise generator with a uniform spectral power density of the noise signal and is capable of generating a noise marking signal of a varying level depending on the control signal and including

Figure 00000001
генератор, формирующий на выходе шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью мощности,
Figure 00000001
a generator that generates a noise signal at the output with a uniform spectral power density,

Figure 00000002
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий управляющий вход, аналоговые сигнальные вход и выход;
Figure 00000002
a variable gain amplifier with a control input, analog signal input and output;

• измеритель уровня генерируемого шума, выполненный с возможностью измерять уровень на выходе генератора шума и включающий• a level meter of the generated noise, made with the ability to measure the level at the output of the noise generator and including

Figure 00000003
частотный фильтр с полосой частот аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход,
Figure 00000003
frequency filter with a frequency band of an audio signal having analog input and output,

Figure 00000004
амплитудный детектор для определения уровня генерируемого шума, имеющий аналоговый вход и выход;
Figure 00000004
an amplitude detector for determining the level of generated noise, having an analog input and output;

• измеритель уровня источника аудиосигнала, выполненный с возможностью измерять уровень на выходе источника аудиосигнала и включающий• a level meter of an audio signal source, configured to measure the level at the output of an audio signal source and including

Figure 00000005
частотный фильтр с полосой частот аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход,
Figure 00000005
frequency filter with a frequency band of an audio signal having analog input and output,

Figure 00000006
амплитудный детектор для определения уровня источника аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход;
Figure 00000006
an amplitude detector for determining the level of an audio signal source, having an analog input and an output;

• обнаружитель аудиосигнала на фоне естественного шума, включающий• an audio signal detector against a background of natural noise, including

Figure 00000007
измеритель уровня источника аудиосигнала,
Figure 00000007
audio source level meter,

Figure 00000008
пороговое устройство, имеющее аналоговый вход и управляющий выход;
Figure 00000008
a threshold device with an analog input and a control output;

• устройство сравнения, имеющее первый и второй аналоговые входы и выход;• comparison device with first and second analog inputs and outputs;

• первый управляемый ключ, имеющий аналоговый вход, управляющий вход и выход;• the first controllable switch having an analog input, control input and output;

• второй ключ, имеющий аналоговый вход и выход, выполненный с возможностью установки уровня входа;• the second key having analog input and output, made with the ability to set the input level;

• третий управляемый ключ, имеющий аналоговый вход, управляющий вход и выход;• the third controllable switch having an analog input, control input and output;

• сумматор, имеющий первый и второй аналоговые входы, управляющий вход и выход и выполненный с возможностью суммировать аналоговые сигналы;• adder having the first and second analog inputs, control input and output and made with the ability to sum analog signals;

при этомwherein

выход генератора подключен к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,the generator output is connected to the input of the variable gain amplifier,

выход генератора шума подключен к аналоговому входу третьего управляемого ключа,the output of the noise generator is connected to the analog input of the third controlled switch,

выход генератора шума подключен к входу частотного фильтра измерителя уровня генерируемого шума,the output of the noise generator is connected to the input of the frequency filter of the generated noise level meter,

выход частотного фильтра измерителя уровня генерируемого шума подключен к входу амплитудного детектора измерителя уровня генерируемого шума,the output of the frequency filter of the generated noise level meter is connected to the input of the amplitude detector of the generated noise level meter,

выход амплитудного детектора измерителя уровня генерируемого шума подключен к первому входу устройства сравнения,the output of the amplitude detector of the generated noise level meter is connected to the first input of the comparison device,

выход источника аудиосигнала подключен к первому входу сумматора,the output of the audio signal source is connected to the first input of the adder,

выход источника аудиосигнала подключен к частотному фильтру обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума,the output of the audio signal source is connected to the frequency filter of the audio signal detector against the background of natural noise,

выход частотного фильтра обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума,the output of the frequency filter of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise,

выход амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу порогового устройства,the output of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the threshold device,

выход амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к второму входу устройства сравнения,the output of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the second input of the comparison device,

выход порогового устройства обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу второго ключа,the output of the threshold device of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the second key,

выход порогового устройства обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу первого управляемого ключа,the output of the threshold device of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the first controllable key,

выход устройства сравнения подключен к управляющему входу первого управляемого ключа,the output of the comparison device is connected to the control input of the first controlled key,

выход третьего управляемого ключа подключен к второму входу сумматора,the output of the third controlled key is connected to the second input of the adder,

выход первого управляемого ключа подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,the output of the first controllable key is connected to the control input of the variable gain amplifier,

выход второго управляемого ключа подключен к управляющему входу сумматора.the output of the second controlled key is connected to the control input of the adder.

Предлагается с использованием устройства и способ ввода ВЗ в аудиосигнал, заключающийся в том, что:It is proposed with the use of the device and a method of introducing the OT into the audio signal, which consists in the following:

• устанавливают в пороговом устройстве значение порога обнаружения аудиосигнала на фоне естественного шума в источнике сигнала;• set in the threshold device the value of the audio signal detection threshold against the background of natural noise in the signal source;

• выбирают режим ввода ВЗ в аудиосигнал - непрерывный или при наличии аудиосигнала;• select the mode of inputting VZ into the audio signal - continuous or in the presence of an audio signal;

• формируют в генераторе шума ВЗ в виде шумового сигнала с равномерной спектральной плотностью мощности и уровнем в зависимости от уровня аудиосигнала в источнике аудиосигнала, выполняя следующие действия• formed in the noise generator VZ in the form of a noise signal with a uniform spectral power density and level depending on the audio signal level in the audio signal source, performing the following actions

Figure 00000001
получают в генераторе шума шумовой сигнал,
Figure 00000001
receive a noise signal in the noise generator,

Figure 00000001
получают аудиосигнал от источника аудиосигнала,
Figure 00000001
receive an audio signal from an audio source,

Figure 00000001
измеряют на выходе генератора шума уровень шумового сигнала с помощью измерителя уровня генерируемого шума,
Figure 00000001
measure the level of the noise signal at the output of the noise generator using a generated noise level meter,

Figure 00000001
измеряют на выходе источника аудиосигнала уровень сигнала с помощью измерителя уровня источника аудиосигнала,
Figure 00000001
measure the signal level at the output of the audio signal source using an audio source level meter,

Figure 00000001
сравнивают в устройстве сравнения уровни сигнала источника аудиосигнала и генерируемого шума и формируют управляющий сигнал для усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,
Figure 00000001
comparing in a comparison device the signal levels of the audio signal source and the generated noise and generating a control signal for the variable gain amplifier,

Figure 00000001
коммутируют первым управляемым ключом управляющий сигнал для усилителя с регулируемым коэффициентом усиления;
Figure 00000001
switching the first controllable switch control signal for the amplifier with variable gain;

• вводят ВЗ в аудиосигнал, выполняя следующие действия• introduce the OT into the audio signal by performing the following actions

Figure 00000001
если выбран режим ввода ВЗ в аудиосигнал при наличии аудиосигнала, то
Figure 00000001
if the input mode is selected in the audio signal in the presence of an audio signal, then

■ коммутируют вторым ключом управляющий сигнал на третий управляемый ключ,■ switch the control signal with the second key to the third controllable key,

■ коммутируют третьим управляемым ключом генерируемый шум на сумматор;■ commute the generated noise to the adder by the third controllable key;

Figure 00000001
суммируют в сумматоре аудиосигнал от источника аудиосигнала с ВЗ;
Figure 00000001
summarize in the adder the audio signal from the source of the audio signal with VZ;

• передают с выхода сумматора аудиосигнала с ВЗ по назначению.• are transmitted from the output of the adder of the audio signal from the VZ to its intended purpose.

В качестве ВЗ предлагается использовать шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью мощности в полосе частот аудиосигнала.It is proposed to use a noise signal with a uniform spectral power density in the frequency band of an audio signal as a VZ.

Источником аудиосигнала может служить микрофон или медиаустройство воспроизведения аудиоконтента с аналоговым выходом. Получают аудиосигнал и измеряют его уровень на выходе источника с помощью измерителя уровня источника аудиосигнала. Сравнивают на устройстве сравнения уровни сигнала источника и генерируемого шума и формируют управляющей сигнал на усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в генераторе шума для увеличения (уменьшению) уровня шума, поддерживая отношение сигнал/шум в пропорции не менее 4/1 (т.е. уровень сигнала не менее чем в четыре раза больше уровня шума), чтобы ВЗ не был заметен потенциальному пирату в суммарном аудиосигнале и не влиял на качество восприятия сигнала потребителем услуги, но был определяем правообладателем аудиосигнала.The source of the audio signal can be a microphone or a media playback device for audio content with analog output. Receive an audio signal and measure its level at the source output using an audio source level meter. The signal levels of the source and the generated noise are compared on a comparison device and a control signal is generated to an amplifier with a variable gain in the noise generator to increase (decrease) the noise level, maintaining a signal-to-noise ratio of at least 4/1 (i.e., the signal level not less than four times the noise level), so that the airlock is not noticeable to a potential pirate in the total audio signal and does not affect the quality of signal perception by the service consumer, but is determined by the copyright holder of the audio signal.

В пороговом устройстве обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума устанавливают значение порога обнаружения аудиосигнала на фоне естественного шума в источнике сигнала для обеспечения изменения уровня генерируемого шума только в моменты наличия аудиосигнала. Выбор порога обнаружения определяется на основе заблаговременно измеренных характеристик естественного шума источника сигнала и принятой в большинстве случаев решения подобных задач вероятностью ложной тревоги 0,01; при этом уровень генерируемого шума должен быть не менее, чем в четыре раза выше уровня естественного шума, чтоб не искажать параметры генерируемого шума, что также выполняется, поскольку, как правило, уровень естественного шума источника в 100 раз и более ниже уровня аудиосигнала.In the threshold device of the audio signal detector against the background of natural noise, the value of the detection threshold of the audio signal against the background of natural noise in the signal source is set to ensure that the level of the generated noise changes only when the audio signal is present. The choice of the detection threshold is determined on the basis of the previously measured characteristics of the natural noise of the signal source and the probability of a false alarm of 0.01 adopted in most cases for solving such problems; in this case, the level of the generated noise should be at least four times higher than the level of the natural noise, so as not to distort the parameters of the generated noise, which is also performed, since, as a rule, the level of the natural noise of the source is 100 times or more lower than the level of the audio signal.

Суммируют на сумматоре маркируемый аудиосигнал с маркирующим генерируемым шумом (ВЗ).The marked audio signal with the marking generated noise (VZ) is summed on the adder.

В результате шумоподобный ВЗ трудно обнаружить, так как он обладает свойствами естественного шума - равномерной спектральной плотностью мощности и уровнем, не влияющем на качество восприятия сигнала потребителем услуги. ВЗ вводится во всей полосе частот аудиосигнала (0-20 кГц) и на протяжении всей его длительности или его части.As a result, a noise-like air intake is difficult to detect, since it has the properties of natural noise - a uniform spectral power density and a level that does not affect the quality of signal perception by the service consumer. VZ is introduced in the entire frequency band of the audio signal (0-20 kHz) and throughout its entire duration or part of it.

При цифровом кодировании аудиоконтента кодеком информация о водяном знаке не теряется, так как после суммирования ВЗ с аудиосигналом является частью самого аудиосигнала. Также по этой причине суммарный аудиосигнал не подвержен воздействиям на любом уровне модели взаимодействия открытых систем.When digital coding of audio content with a codec, information about the watermark is not lost, since after the summation of the VZ with the audio signal, it is part of the audio signal itself. It is also for this reason that the summed audio signal is not affected at any level of the open systems interaction model.

Схема устройства, реализующего способ ввода водяного знака в аудиосигнал, представлена на фигуре графического изображения.A diagram of a device that implements a method for introducing a watermark into an audio signal is shown in the figure of a graphic image.

Генератор шума 1 с равномерной спектральной плотностью мощности шумового сигнала и выполненный с возможностью формировать шумовой маркирующий сигнал изменяющегося уровня в зависимости от управляющего сигнала, включающий генератор 2, формирующий на выходе шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью мощности, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий управляющий вход, аналоговые сигнальные вход и выход, на котором уровень входного сигнала изменяется (увеличивается, уменьшается) в зависимости от подачи управляющего сигнала.Noise generator 1 with a uniform spectral power density of the noise signal and configured to generate a noise marking signal of a varying level depending on the control signal, including generator 2, which generates a noise signal with a uniform power spectral density at the output, an amplifier 3 with an adjustable gain, having a control an input, analog signal input and an output at which the input signal level changes (increases, decreases) depending on the control signal supply.

Источник аудиосигнала 4, имеющий аналоговый выход, обеспечивает маркируемый аудиосигнал.Audio source 4 with analog output provides a labeled audio signal.

Измеритель уровня генерируемого шума 5 и измеритель уровня источника аудиосигнала 6 выполнены с возможностью измерять уровень на выходе генератора шума и источника аудиосигнала, имеют в составе частотные фильтры 7, 9 с полосой частот аудиосигнала, имеющие аналоговый вход и выход. Амплитудный детектор 8 для определения уровня генерируемого шума в измерителе 5 и амплитудный детектор 10 в измерителе 6 имеют аналоговый вход и выход.The level meter of the generated noise 5 and the level meter of the audio signal source 6 are configured to measure the level at the output of the noise generator and the audio signal source; they include frequency filters 7, 9 with an audio signal frequency band, having an analog input and output. Amplitude detector 8 for determining the level of generated noise in meter 5 and amplitude detector 10 in meter 6 have analog input and output.

Обнаружитель 11 аудиосигнала на фоне естественного шума, присутствующего в источнике аудиосигнала, выполнен с возможностью получать значение уровня аудиосигнала, сравнивать его с пороговым значением обнаружения сигнала на фоне естественного шума, формировать управляющий выходной сигнал на 3-й управляемый ключ 16 (через 2-й ключ 15) для коммутации генерируемого шума на сумматор 17 аудиосигнала с генерируемым шумом, и на 1-й управляемый ключ 14 для коммутации управляющего сигнала на усилитель 3, включающий измеритель 6 уровня источника аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход на пороговое устройство 12 и на устройство сравнения 13 для соотнесения уровня сигнала источника с уровнем генерируемого шума и формирования управляющего сигнала (увеличения, уменьшения уровня генерируемого шума) на усилитель 3 генератора 1; пороговое устройство 12 для сравнения уровня сигнала источника с пороговым значением и принятия решения (обнаружения аудиосигнала на фоне естественного шума), имеющее аналоговый вход и управляющий выход.The detector 11 of the audio signal against the background of natural noise present in the audio signal source is configured to obtain the value of the audio signal level, compare it with the threshold value of signal detection against the background of natural noise, form a control output signal to the 3rd controllable key 16 (through the 2nd key 15) for switching the generated noise to the adder 17 of the audio signal with the generated noise, and to the 1st controllable switch 14 for switching the control signal to the amplifier 3, which includes a meter 6 of the level of the audio signal source having analog input and output to the threshold device 12 and to the comparison device 13 for correlating the source signal level with the generated noise level and generating a control signal (increasing, decreasing the generated noise level) to the amplifier 3 of the generator 1; a threshold device 12 for comparing the source signal level with a threshold value and making a decision (detecting an audio signal against a background of natural noise), having an analog input and a control output.

Устройство сравнения 13 уровней сигнала источника и генерируемого шума, имеющее входы от генератора шума и обнаружителя аудиосигнала, управляющий выход, выполненное с возможностью сравнения уровней сигнала источника и генерируемого шума для формирования управляющего сигнала на усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления в составе генератора 1 по увеличению (уменьшению) уровня шума.A device for comparing 13 levels of a source signal and generated noise, having inputs from a noise generator and an audio signal detector, a control output configured to compare the signal levels of a source and generated noise to generate a control signal to an amplifier 3 with variable gain as part of generator 1 in order to increase ( decrease) the noise level.

1-й управляемый ключ 14 коммутации (отключения) управляющего сигнала на усилитель 3 генератора шума 1, имеющий вход и выход управляющего сигнала на основе сравнения уровней сигнала источника и генерируемого шума в устройстве сравнения 13 и управляющий вход наличия маркируемого аудиосигнала в источнике на выходе обнаружителя 11, реализованный для обеспечения изменения уровня генерируемого шума только в моменты наличия аудиосигнала.1st controllable switch 14 for switching (disconnecting) the control signal to the amplifier 3 of the noise generator 1, which has an input and output of a control signal based on a comparison of the signal levels of the source and the generated noise in the comparison device 13 and a control input for the presence of a marked audio signal in the source at the output of the detector 11 , implemented to ensure that the level of the generated noise changes only at the moments of the presence of an audio signal.

2-й ключ 15 коммутации управляющего сигнала на 3-й управляемый ключ 16, имеющий вход и выход, выполненный для подключения управляющего сигнала размыкания 3-го управляемого ключа 16 с целью повышения скрытности маркирования аудиосигнала за счет маркирования только в моменты его наличия.The 2nd key 15 for switching the control signal to the 3rd controllable key 16, having an input and output, is made to connect the control signal of the opening of the 3rd controllable key 16 in order to increase the secrecy of marking the audio signal by marking only at the moments of its presence.

3-й управляемый ключ 16 коммутации генерируемого шума на сумматор 17 аудиосигнала и генерируемого маркирующего шума, имеющий вход от генератора 1 и выход с генерированным шумом на сумматор 17, управляющий вход наличия маркируемого аудиосигнала в источнике на выходе обнаружителя 11, выполненный для подключения генератора шума к сумматору.3rd controllable switch 16 for switching the generated noise to the adder 17 of the audio signal and the generated marking noise, having an input from the generator 1 and an output with generated noise to the adder 17, a control input for the presence of a marked audio signal in the source at the output of the detector 11, made to connect the noise generator to adder.

Сумматор 17 маркируемого аудиосигнала и маркирующего генерируемого шума, имеющий входы с генерированным шумом и аудиосигналом, выход с маркированным ВЗ аудиосигналом предназначен для суммирования этих двух сигналов.The adder 17 of the marked audio signal and the marking generated noise, having inputs with the generated noise and the audio signal, the output with the marked VZ audio signal is intended for summing these two signals.

При этом генератор 2 через выход подключен ко входу усилителя 3, формируя с усилителем генератор шума 1.In this case, generator 2 is connected through the output to the input of amplifier 3, forming a noise generator 1 with the amplifier.

Генератор шума 1 через выход подключен к первому входу сумматора 17 через 3-й управляемый ключ 16.The noise generator 1 is connected through the output to the first input of the adder 17 through the 3rd controlled switch 16.

Источник аудиосигнала 4 через выход соединен со вторым входом сумматора маркируемого аудиосигнала и маркирующего генерируемого шума, а также со входом обнаружителя 11 маркируемого аудиосигнала на фоне естественного шума, присутствующего в источнике аудиосигнала.The audio signal source 4 is connected through the output to the second input of the adder of the marked audio signal and the marking generated noise, as well as to the input of the detector 11 of the marked audio signal against the background of natural noise present in the audio signal source.

Частотный фильтр 7 через выход соединен со входом амплитудного детектора 8, формируя измеритель 5.The frequency filter 7 is connected through the output to the input of the amplitude detector 8, forming a meter 5.

Измеритель 5 уровня генерируемого шума по входу соединен с генератором шума 1, по выходу - со входом устройства сравнения 13 уровней сигнала источника и генерируемого шума.The meter 5 of the level of the generated noise at the input is connected to the noise generator 1, at the output - to the input of the device for comparing 13 levels of the source signal and the generated noise.

Частотный фильтр 9 через выход соединен со входом амплитудного детектора 10, формируя измеритель 6.The frequency filter 9 is connected through the output to the input of the amplitude detector 10, forming a meter 6.

Измеритель 6 через выход соединен со входом порогового устройства 12, формируя обнаружитель 11, и с входом устройства сравнения 13 уровней сигнала источника и генерируемого шума. Устройство сравнения 13 уровней сигнала источника и генерируемого шума через выход соединено со входом 1-го управляемого ключа 14 коммутации управляющего сигнала на усилитель 3 генератора шума 1.The meter 6 is connected through the output to the input of the threshold device 12, forming a detector 11, and to the input of the device for comparing 13 levels of the source signal and the generated noise. The device for comparing 13 levels of the source signal and the generated noise through the output is connected to the input of the 1-st controlled switch 14 for switching the control signal to the amplifier 3 of the noise generator 1.

Обнаружитель 11 по выходу соединен со входом 3-го управляемого ключа 16 коммутации генерируемого шума на сумматор 17 через 2-ой ключ 15 коммутации управляющего сигнала на 3-й управляемый ключ 16, а также со входом 1-го управляемого ключа 14 коммутации управляющего сигнала на усилитель 3 генератора шума 1.The detector 11 at the output is connected to the input of the 3rd controlled key 16 for switching the generated noise to the adder 17 through the 2nd key 15 for switching the control signal to the 3rd controllable key 16, as well as with the input of the 1st controlled key 14 for switching the control signal to amplifier 3 noise generator 1.

1-ый управляемый ключ 14 коммутации управляющего сигнала на усилитель генератора шума 1 через выход соединен со входом усилителя генератора шума 1.The 1st controllable switch 14 for switching the control signal to the amplifier of the noise generator 1 is connected through the output to the input of the amplifier of the noise generator 1.

Принцип действия устройства заключается в суммировании маркируемого аудиосигнала и маркирующего генерируемого шума с использованием логики работы ключей.The principle of operation of the device consists in the summation of the marked audio signal and the marking generated noise using the logic of the keys.

1-й управляемый ключ 14 реализует логику отключения управляющего сигнала на усилитель 3 генератора шума 1 в моменты отсутствия аудиосигнала на выходе источника 4 (табл. 1), тем самым исключая излишнее усиление уровня генерируемого шума, для чего с выхода обнаружителя 11 поступает результат сравнения на пороговом устройстве 12 уровня сигнала источника с пороговым значением:The 1st controllable switch 14 implements the logic of turning off the control signal to the amplifier 3 of the noise generator 1 at the moments of the absence of an audio signal at the output of source 4 (Table 1), thereby eliminating excessive amplification of the generated noise level, for which the result of comparison is sent from the output of the detector 11 to threshold device 12 signal level of the source with the threshold value:

- если уровень сигнала источника равен или превышает пороговое значение, то на вход поступает замыкающий ключ 14 управляющий сигнал;- if the signal level of the source is equal to or exceeds the threshold value, then the closing switch 14 is the control signal;

- если уровень сигнала источника не превышает пороговое значение, то на вход поступает размыкающий ключ 14 управляющий сигнал.- if the signal level of the source does not exceed the threshold value, then the opening switch 14 of the control signal is input to the input.

Figure 00000009
Figure 00000009

2-й ключ 15 коммутации управляющего сигнала на 3-й управляемый ключ 16 реализует выбор режима ввода ВЗ в аудиосигнал - непрерывный (включая паузы) или только при наличии аудиосигнала (табл. 2). Режима ввода ВЗ и состояние ключа устанавливаются до начала работы устройства ввода ВЗ.The 2nd switch 15 for switching the control signal to the 3rd controlled switch 16 implements the choice of the mode of inputting the air intake into the audio signal - continuous (including pauses) or only in the presence of an audio signal (Table 2). The VZ input mode and the state of the key are set before the start of the operation of the VZ input device.

Figure 00000010
Figure 00000010

3-й управляемый ключ 16 реализует логику отключения генерируемого шума на сумматор 17 в моменты отсутствия аудиосигнала на выходе источника 4 (табл. 3), тем самым реализуя режим ввода ВЗ в аудиосигнал только при наличии аудиосигнала, для чего с выхода обнаружителя 11 поступает результат сравнения на пороговом устройстве 12 уровня сигнала источника с пороговым значением:The 3rd controllable key 16 implements the logic of turning off the generated noise to the adder 17 in the moments of the absence of an audio signal at the output of source 4 (Table 3), thereby realizing the mode of inputting the VZ into the audio signal only in the presence of an audio signal, for which the result of comparison is received from the output of the detector 11 at the threshold device 12 of the signal level of the source with the threshold value:

- если уровень сигнала источника равен или превышает пороговое значение, то на вход поступает управляющий сигнал, замыкающий ключ 16;- if the signal level of the source is equal to or exceeds the threshold value, then the control signal is sent to the input, closing the key 16;

- если уровень сигнала источника не превышает пороговое значение, то на вход поступает управляющий сигнал, размыкающее ключ 16.- if the source signal level does not exceed the threshold value, then a control signal is sent to the input, opening the key 16.

Figure 00000011
Figure 00000011

В результате, в устройстве на выходе сумматора 17 получается аудиосигнал, содержащий шумоподобный ВЗ, обнаружить который потенциальному нарушителю будет совсем не просто. Таким образом, скрытность ВЗ будет повышена.As a result, the device at the output of the adder 17 produces an audio signal containing a noise-like air intake, which will not be easy for a potential intruder to detect. Thus, the secrecy of the OT will be increased.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фигуре графического изображения показана блок-схема устройства для ввода ВЗ в аудиосигнал.The figure is a graphical representation of a block diagram of a device for introducing an OT into an audio signal.

На блок блок-схеме обозначены:The block diagram indicates:

1 - генератор шума,1 - noise generator,

2 - генератор,2 - generator,

3 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления,3 - amplifier with adjustable gain,

4 - источник аудиосигнала,4 - audio signal source,

5 - измеритель уровня генерируемого шума,5 - measuring the level of the generated noise,

6 - измеритель уровня источника аудиосигнала,6 - level meter of the audio signal source,

7 - частотный фильтр,7 - frequency filter,

8 - амплитудный детектор,8 - amplitude detector,

9 - частотный фильтр,9 - frequency filter,

10 - амплитудный детектор,10 - amplitude detector,

11 - обнаружитель аудиосигнала на фоне естественного шума,11 - an audio signal detector against a background of natural noise,

12 - пороговое устройство,12 - threshold device,

13 - устройство сравнения,13 - comparison device,

14 - 1-й управляемый ключ,14 - 1st controlled key,

15 - 2-й ключ,15 - 2nd key,

16 - 3-й управляемый ключ,16 - 3rd operated key,

17 - сумматор.17 - adder.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Реализация предложенного способа осуществлена в устройстве ввода ВЗ в аудиосигнал и возможна как в аппаратном, так и программно-аппаратном исполнении.The implementation of the proposed method is carried out in a device for inputting an air intake into an audio signal and is possible both in hardware and software and hardware versions.

Вначале формируют устройство в целом, исходя из предпочтений и возможностей использования.First, the device as a whole is formed based on preferences and possibilities of use.

Затем устанавливают в пороговом устройстве значение порога обнаружения аудиосигнала на фоне естественного шума в источнике сигнала. Зная характеристики аудиосигнала (уровень шума, полоса частот и др.), устанавливают порог величиной не менее чем в 4 раза превышающий уровень естественного шума. Например, если уровень естественного шума составляет 0,1 мВ, порог может быть выбран 0,5 мВ.Then set in the threshold device the value of the threshold for detecting the audio signal against the background of natural noise in the signal source. Knowing the characteristics of the audio signal (noise level, bandwidth, etc.), set the threshold at least 4 times higher than the level of natural noise. For example, if the natural noise level is 0.1 mV, the threshold may be set to 0.5 mV.

После этого выбирают режим ввода ВЗ в аудиосигнал - непрерывный или при наличии аудиосигнала. Выбор может определяться характером аудиосигнала. Например, для коммерческой записи популярной музыки имеет смысл выбрать повышенную скрытность ВЗ и использовать режим ввода ВЗ в аудиосигнал только при наличии аудиосигнала.After that, the mode of inputting the OT into the audio signal is selected - continuous or in the presence of an audio signal. The choice can be determined by the nature of the audio signal. For example, for commercial recording of popular music, it makes sense to select the increased secrecy of the OT and use the OT input mode in the audio signal only when there is an audio signal.

Предпочтительным вариантом реализации представляется использование вычислительной системы (персонального компьютера) с внешним набором блоков и устройств, которые могут использоваться для выполнения вышеописанных процессов, включающих материнскую плату, имеющую блок ввода/вывода, один или несколько процессоров, звуковой адаптер и блок памяти. Блок ввода/вывода подключен к дисплею, клавиатуре, манипулятору типа «мышь», устройству хранения данных и блоку мультимедийного накопителя. Блок мультимедийного диска может считывать/записывать машиночитаемый носитель, который содержит программу и данные аудиосигнала. В этом случае контроль за работой способа и устройства может быть наглядно отображен на дисплее.The preferred implementation is the use of a computing system (personal computer) with an external set of blocks and devices that can be used to perform the above processes, including a motherboard having an input / output unit, one or more processors, a sound adapter and a memory unit. The I / O unit is connected to a display, a keyboard, a mouse, a data storage device, and a multimedia storage unit. The multimedia disc unit can read / write a computer-readable medium that contains program and audio signal data. In this case, control over the operation of the method and device can be clearly displayed on the display.

Программу, реализующую работу устройства может составить специалист по программированию (программист), зная функции, выполняемые отдельными элементами устройства, и учитывая описанные связи между ними.A program that implements the operation of the device can be compiled by a programming specialist (programmer), knowing the functions performed by individual elements of the device, and taking into account the described connections between them.

При готовности устройства на его вход подают аудиосигнал, с выхода сумматора получают аудиосигнал с внедренным ВЗ и передают далее по назначению, например, для записи на компакт-диск и т.д.When the device is ready, an audio signal is supplied to its input, an audio signal with an embedded VZ is received from the output of the adder and is transmitted further to its intended purpose, for example, for recording on a CD, etc.

Возможность контроля наличия ВЗ в маркированном аудиосигнале и идентификации существует и может быть осуществлена.The possibility of monitoring the presence of airborne devices in the marked audio signal and identification exists and can be implemented.

Пусть s(t) - аудиосигнал, z(t) - водяной знак. Тогда суммарный аудиосигнал с водяным знакомLet s (t) be an audio signal, z (t) a watermark. Then the total watermarked audio signal

Figure 00000012
Figure 00000012

При идентификации ВЗ в суммарном аудиосигнале ВЗ известен. Следовательно, для проверки подлинности аудиосигнала выполняются следующие операцииWhen identifying the air intake in the total audio signal, the air intake is known. Therefore, the following operations are performed to verify the authenticity of the audio signal.

Figure 00000013
Figure 00000013

Подставим в (2) выражение (1)Substitute in (2) the expression (1)

Figure 00000014
Figure 00000014

Вычитаем из суммарного аудиосигнала с ВЗ (1) полученный в выражении (3) сигналSubtract from the total audio signal from the VZ (1) the signal obtained in expression (3)

Figure 00000015
Figure 00000015

Сравниваем полученный результат с известным ВЗWe compare the obtained result with the known OT

z(t)=z(t)z (t) = z (t)

В случае если копия аудиосигнала нелегальна, то ВЗ не соответствует принятому к использованию в данном случае, zнел(t) - ВЗ нелегальной копии аудиосигнала. Тогда суммарный аудиосигнал с водяным знакомIf the copy of the audio signal is illegal, then the OT does not correspond to the one adopted for use in this case, z not (t) - OT of the illegal copy of the audio signal. Then the total watermarked audio signal

Figure 00000016
Figure 00000016

Выполняя операции выражений (2)-(4), получимPerforming the operations of expressions (2) - (4), we obtain

Figure 00000017
Figure 00000017

В результате, факт подмены ВЗ вполне можно установить, зная исходные параметры ВЗ.As a result, it is quite possible to establish the fact of air intake substitution, knowing the initial parameters of the air intake.

Действия предложенного способа могут быть реализованы на основе вычислительных устройств - микропроцессоров, управляемых программой, записанной на машиночитаемый носитель (Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с., стр. 161-167).The actions of the proposed method can be implemented on the basis of computing devices - microprocessors controlled by a program recorded on a computer-readable medium (Veniaminov V.N. et al. Microcircuits and their application: Reference manual. - M .: Radio and communication, 1989. - 240 p. ., pp. 161-167).

Работоспособность предложенного способа проверена экспериментально. Макет устройства ввода водяного знака в аудиосигнал в виде ПЭВМ со звуковой платой и программного обеспечения по работе с аудиосигналом «CoolEdit» позволил реализовать эксперимент по введению ВЗ в аудиосигнал. Длительность эксперимента - 10 мин. В ходе эксперимента сформирован суммарный аудиосигнал с ВЗ и обеспечена идентификация ВЗ.The efficiency of the proposed method has been verified experimentally. The layout of the device for introducing a watermark into an audio signal in the form of a PC with a sound card and software for working with an audio signal "CoolEdit" made it possible to implement an experiment on introducing a watermark into an audio signal. The experiment lasted 10 minutes. In the course of the experiment, the total audio signal from the air intake was formed and the identification of the air intake was ensured.

Таким образом, предложенный способ дает технический результат, заключающийся в возможности внедрения скрытого ВЗ по всей длительности аудиосигнала без влияния на его качество и стойкого к цифровому перекодированию маркированного аудиосигнала.Thus, the proposed method gives a technical result, which consists in the possibility of introducing a hidden VZ along the entire duration of the audio signal without affecting its quality and resistant to digital transcoding of the marked audio signal.

Claims (46)

1. Устройство ввода водяного знака в аудиосигнал, получаемый от источника аудиосигнала, содержащее1. A device for introducing a watermark into an audio signal received from an audio signal source containing генератор шума с равномерной спектральной плотностью мощности шумового сигнала и выполненный с возможностью формировать шумовой маркирующий сигнал изменяющегося уровня в зависимости от управляющего сигнала и включающийa noise generator with a uniform power spectral density of the noise signal and configured to generate a noise marking signal of varying level depending on the control signal and including генератор, формирующий на выходе шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью мощности,a generator that generates a noise signal at the output with a uniform spectral power density, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий управляющий вход, аналоговые сигнальные вход и выход;a variable gain amplifier with a control input, analog signal input and output; измеритель уровня генерируемого шума, выполненный с возможностью измерять уровень на выходе генератора шума и включающийa generated noise level meter, configured to measure the level at the output of the noise generator and including частотный фильтр с полосой частот аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход,frequency filter with a frequency band of an audio signal having analog input and output, амплитудный детектор для определения уровня генерируемого шума, имеющий аналоговый вход и выход;an amplitude detector for determining the level of generated noise, having an analog input and output; измеритель уровня источника аудиосигнала, выполненный с возможностью измерять уровень на выходе источника аудиосигнала и включающийan audio source level meter configured to measure the level at the output of an audio source and including частотный фильтр с полосой частот аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход,frequency filter with a frequency band of an audio signal having analog input and output, амплитудный детектор для определения уровня источника аудиосигнала, имеющий аналоговый вход и выход;an amplitude detector for determining the level of an audio signal source, having an analog input and an output; обнаружитель аудиосигнала на фоне естественного шума, включающий измеритель уровня источника аудиосигнала,an audio signal detector against a background of natural noise, including an audio source level meter, пороговое устройство, имеющее аналоговый вход и управляющий выход;a threshold device with an analog input and a control output; устройство сравнения, имеющее первый и второй аналоговые входы и выход;a comparison device having first and second analog inputs and outputs; первый управляемый ключ, имеющий аналоговый вход, управляющий вход и выход;the first controllable key having an analog input, control input and output; второй ключ, имеющий аналоговый вход и выход, выполненный с возможностью установки уровня входа;a second switch having an analog input and an output configured to set the input level; третий управляемый ключ, имеющий аналоговый вход, управляющий вход и выход;the third controllable key having an analog input, control input and output; сумматор, имеющий первый и второй аналоговые входы, управляющий вход и выход и выполненный с возможностью суммировать аналоговые сигналы; при этомan adder having a first and a second analog inputs, a control input and an output and configured to add analog signals; wherein выход генератора подключен к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,the generator output is connected to the input of the variable gain amplifier, выход генератора шума подключен к аналоговому входу третьего управляемого ключа,the output of the noise generator is connected to the analog input of the third controlled switch, выход генератора шума подключен к входу частотного фильтра измерителя уровня генерируемого шума,the output of the noise generator is connected to the input of the frequency filter of the generated noise level meter, выход частотного фильтра измерителя уровня генерируемого шума подключен к входу амплитудного детектора измерителя уровня генерируемого шума,the output of the frequency filter of the generated noise level meter is connected to the input of the amplitude detector of the generated noise level meter, выход амплитудного детектора измерителя уровня генерируемого шума подключен к первому входу устройства сравнения,the output of the amplitude detector of the generated noise level meter is connected to the first input of the comparison device, выход источника аудиосигнала подключен к первому входу сумматора,the output of the audio signal source is connected to the first input of the adder, выход источника аудиосигнала подключен к частотному фильтру обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума,the output of the audio signal source is connected to the frequency filter of the audio signal detector against the background of natural noise, выход частотного фильтра обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума,the output of the frequency filter of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise, выход амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу порогового устройства,the output of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the threshold device, выход амплитудного детектора обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к второму входу устройства сравнения,the output of the amplitude detector of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the second input of the comparison device, выход порогового устройства обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу второго ключа,the output of the threshold device of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the second key, выход порогового устройства обнаружителя аудиосигнала на фоне естественного шума подключен к входу первого управляемого ключа,the output of the threshold device of the audio signal detector against the background of natural noise is connected to the input of the first controllable key, выход устройства сравнения подключен к управляющему входу первого управляемого ключа,the output of the comparison device is connected to the control input of the first controlled key, выход третьего управляемого ключа подключен к второму входу сумматора,the output of the third controlled key is connected to the second input of the adder, выход первого управляемого ключа подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,the output of the first controllable key is connected to the control input of the variable gain amplifier, выход второго управляемого ключа подключен к управляющему входу сумматора.the output of the second controlled key is connected to the control input of the adder. 2. Способ ввода водяного знака в аудиосигнал, заключающийся в том, что:2. A method for introducing a watermark into an audio signal, which consists in the following: устанавливают в пороговом устройстве значение порога обнаружения аудиосигнала на фоне естественного шума в источнике сигнала;setting in the threshold device the value of the threshold for detecting the audio signal against the background of natural noise in the signal source; выбирают режим ввода водяного знака в аудиосигнал - непрерывный или при наличии аудиосигнала;select the mode of entering the watermark into the audio signal - continuous or in the presence of an audio signal; формируют в генераторе шума водяной знак в виде шумового сигнала с равномерной спектральной плотностью мощности и уровнем в зависимости от уровня аудиосигнала в источнике аудиосигнала,a watermark is formed in the noise generator in the form of a noise signal with a uniform spectral power density and level depending on the audio signal level in the audio signal source, выполняя следующие действия: получают в генераторе шума шумовой сигнал, получают аудиосигнал от источника аудиосигнала,performing the following actions: receive a noise signal in a noise generator, receive an audio signal from an audio signal source, измеряют на выходе генератора шума уровень шумового сигнала с помощью измерителя уровня генерируемого шума,measure the level of the noise signal at the output of the noise generator using a generated noise level meter, измеряют на выходе источника аудиосигнала уровень сигнала с помощью измерителя уровня источника аудиосигнала,measure the signal level at the output of the audio signal source using an audio source level meter, сравнивают в устройстве сравнения уровни сигнала источника аудиосигнала и генерируемого шума и формируют управляющий сигнал для усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,comparing in a comparison device the signal levels of the audio signal source and the generated noise and generating a control signal for the variable gain amplifier, коммутируют первым управляемым ключом управляющий сигнал для усилителя с регулируемым коэффициентом усиления;switching the first controllable switch control signal for the amplifier with variable gain; вводят водяной знак в аудиосигнал, выполняя следующие действия: если выбран режим ввода водяного знака в аудиосигнал при наличии аудиосигнала, то коммутируют вторым ключом управляющий сигнал на третий управляемый ключ,a watermark is introduced into the audio signal by performing the following actions: if the mode of entering a watermark into the audio signal is selected in the presence of an audio signal, then the control signal is commutated with the second key to the third controllable key, коммутируют третьим управляемым ключом генерируемый шум на сумматор;the generated noise is commutated by the third controllable key to the adder; суммируют в сумматоре аудиосигнал от источника аудиосигнала с водяным знаком;summing in the adder the audio signal from the audio signal source with a watermark; передают с выхода сумматора аудиосигнала с водяным знаком по назначению.are transmitted from the output of the adder of the audio signal with a watermark for the intended purpose.
RU2020125158A 2020-07-29 2020-07-29 Method and device for introducing watermark into audio signal RU2746708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125158A RU2746708C1 (en) 2020-07-29 2020-07-29 Method and device for introducing watermark into audio signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125158A RU2746708C1 (en) 2020-07-29 2020-07-29 Method and device for introducing watermark into audio signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746708C1 true RU2746708C1 (en) 2021-04-19

Family

ID=75521239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125158A RU2746708C1 (en) 2020-07-29 2020-07-29 Method and device for introducing watermark into audio signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746708C1 (en)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243600C2 (en) * 1999-02-22 2004-12-27 Сони Корпорейшн Method for inserting additional information, method for detecting additional information, device for inserting additional information and device for detecting additional information
RU2329522C2 (en) * 2006-06-01 2008-07-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Adaptive embedding of water marks through several channels
RU2351006C2 (en) * 2004-04-30 2009-03-27 Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. Processing data signals through modifying presentation in spectral/modulation spectral range
RU2404533C2 (en) * 2005-01-25 2010-11-20 Томсон Лайсенсинг Technology for creation of watermarks in movies
JP5168165B2 (en) * 2009-01-20 2013-03-21 ヤマハ株式会社 Apparatus and program for embedding and extracting digital watermark information
CN103137134B (en) * 2011-11-28 2015-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Watermark information loading method of audio device and audio signal
CA2932262A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Tls Corp. Extracting and enhancing a watermark signal from an output signal of a watermarking encoder
WO2016010574A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 The Nielsen Company (Us), Llc Audio watermarking for people monitoring
RU2586844C2 (en) * 2010-02-26 2016-06-10 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark generator, watermark decoder, method of generating watermark signal based on binary message data, method of generating binary message data based on a signal with watermark and computer program using differential coding
RU2586877C2 (en) * 2010-09-21 2016-06-10 Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. Device for creating watermarks, device for decoding watermarks, method of providing watermarked signal based on data containing discrete values, and method of providing data containing discrete values, depending on watermarked signal
RU2614855C2 (en) * 2010-02-26 2017-03-29 Фраунхофер Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark generator, watermark decoder, method of generating watermark signal, method of generating binary message data depending on watermarked signal and computer program based on improved synchronisation concept
RU2624549C2 (en) * 2010-02-26 2017-07-04 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark signal generation and embedding watermark
RU2666647C2 (en) * 2010-02-26 2018-09-11 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Water mark generator, water mark decoder, method of water mark signal generation based on data of binary message, method for forming data of binary message based on signal with water mark and computer program using two-dimensional bit expansion

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243600C2 (en) * 1999-02-22 2004-12-27 Сони Корпорейшн Method for inserting additional information, method for detecting additional information, device for inserting additional information and device for detecting additional information
RU2351006C2 (en) * 2004-04-30 2009-03-27 Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. Processing data signals through modifying presentation in spectral/modulation spectral range
RU2404533C2 (en) * 2005-01-25 2010-11-20 Томсон Лайсенсинг Technology for creation of watermarks in movies
RU2329522C2 (en) * 2006-06-01 2008-07-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Adaptive embedding of water marks through several channels
JP5168165B2 (en) * 2009-01-20 2013-03-21 ヤマハ株式会社 Apparatus and program for embedding and extracting digital watermark information
RU2666647C2 (en) * 2010-02-26 2018-09-11 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Water mark generator, water mark decoder, method of water mark signal generation based on data of binary message, method for forming data of binary message based on signal with water mark and computer program using two-dimensional bit expansion
RU2624549C2 (en) * 2010-02-26 2017-07-04 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark signal generation and embedding watermark
RU2614855C2 (en) * 2010-02-26 2017-03-29 Фраунхофер Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark generator, watermark decoder, method of generating watermark signal, method of generating binary message data depending on watermarked signal and computer program based on improved synchronisation concept
RU2586844C2 (en) * 2010-02-26 2016-06-10 Фраунхофер-Гезелльшафт цур Фёрдерунг дер ангевандтен Форшунг Е.Ф. Watermark generator, watermark decoder, method of generating watermark signal based on binary message data, method of generating binary message data based on a signal with watermark and computer program using differential coding
RU2586877C2 (en) * 2010-09-21 2016-06-10 Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. Device for creating watermarks, device for decoding watermarks, method of providing watermarked signal based on data containing discrete values, and method of providing data containing discrete values, depending on watermarked signal
CN103137134B (en) * 2011-11-28 2015-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Watermark information loading method of audio device and audio signal
CA2932262A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Tls Corp. Extracting and enhancing a watermark signal from an output signal of a watermarking encoder
WO2016010574A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 The Nielsen Company (Us), Llc Audio watermarking for people monitoring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Audio watermark
Kirovski et al. Blind pattern matching attack on watermarking systems
US7460683B2 (en) Asymmetric spread-spectrum watermarking systems and methods of use
US20190013033A1 (en) Detecting replay attacks in voice-based authentication
US7660991B2 (en) Embedding, processing and detection of digital content, information and data
US6738744B2 (en) Watermark detection via cardinality-scaled correlation
Avcibas Audio steganalysis with content-independent distortion measures
EP1132895A2 (en) Watermarking generation method for audio signals
CN113257259A (en) Secure audio watermarking based on neural networks
US7272718B1 (en) Device, method and storage medium for superimposing first and second watermarking information on an audio signal based on psychological auditory sense analysis
Ghasemzadeh Multi-layer architecture for efficient steganalysis of UnderMp3Cover in multi-encoder scenario
Kirovski et al. Audio watermark robustness to desynchronization via beat detection
RU2746708C1 (en) Method and device for introducing watermark into audio signal
Bibhu et al. Secret key watermarking in WAV audio file in perceptual domain
US7274789B2 (en) Information recording/reproducing apparatus with security measure
Dittman et al. Advanced audio watermarking benchmarking
Kumar et al. A robust digital speech watermarking based on least significant bit
Chuchra et al. A deep learning approach for splicing detection in digital audios
KR20030022817A (en) Apparatus and method for attacking a screening algorithm based on partitioning of content
Loytynoja et al. Audio protection with removable watermarking
Acevedo Audio watermarking: properties, techniques and evaluation
CN117116275B (en) Multi-mode fused audio watermarking method, device and storage medium
Shahid et al. " Is this my president speaking?" Tamper-proofing Speech in Live Recordings
Kurzekar et al. A proposed method for audio steganography using digital information security
Zmudzinski et al. Psycho-acoustic model-based message authentication coding for audio data