[发明专利]MPEG4 AAC中数字水印实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MPEG4AAC v2系统中数字水印的具体实现方案，这种方法在鲁棒性、信号质量和安全性等指标上有比较良好的表现。能够在不影响压缩音频质量的情况下，实现数据的嵌入，并且嵌入量可以灵活调整，属于多媒体数字水印领域。

背景技术

高级音频编码AAC(Advanced Audio Coding)，出现于1997年，是基于MPEG-2的音频编码技术。由Fraunhofer IIS、Dolby、苹果、AT&T、索尼等公司共同开发，以取代mp3格式。2000年，MPEG-4标准出台，AAC重新整合了其特性，故现又称MPEG-4AAC，即m4a。

作为一种高压缩比的音频压缩算法，AAC压缩比通常为18∶1，也有资料说为20∶1，远胜mp3，而音质由于采用多声道，和使用低复杂性的描述方式，使其比几乎所有的传统编码方式在同规格的情况下更胜一筹。在结合了SBR(Spectral Band Replication)技术的基础上，AAC的压缩效率进一步提高，被称为High Efficiency AAC_(HE-AAC)，又称为aacPlus v1或AAC+。接着又融合了Parametric Stereo(PS)技术，在aacPlus v1的基础上压缩效率进一步提高，被称作HE-AAC v.2，又成为aacPlus v2。

数字水印：作为一种有挑战性的研究已经发展了好几个世纪了。作为一个活跃的研究课题，不断有新的技术涌现出来。但是，目前大多数的研究都聚集在图像或者视频领域，音频数字水印，特别在像MPEG-4这样的压缩音频内并不是件容易的事。主要原因是人耳的听觉灵明度远远高于视觉等其他的人体感官。人耳能够感觉到非常小的噪声，特别是在信号比较微弱的情况下。

音频中嵌入的不能被感知的信息可以用来做版权保护或者隐秘信息传送。实际上，信息嵌入可以被看作是一种有意被加入到音频中的噪声。数字水印是一种很好的打击恶意盗版分发版权音频的方法。甚至数字水印技术可以被用作特殊场合的隐秘信息交换。

现在已经有很多系统可以在传送非压缩音频的同时通过隐秘信道传送数字水印。但是，基于感知模型的音频压缩编码方法已经被广泛的使用。这可以获得效率较高的压缩用以减小存储空间或者减小传输带宽和时间。这一种类的技术已经在internet网络和无线传输中被广泛的采用。基于PCM域的音频数字水印方法在这种应用下基本上不能发挥作用，主要原因是这一类嵌入算法大多是基于某种数据冗余进行的，而进行音频压缩的方法恰恰是基于对这些冗余的削减。所以这种情况下算法的鲁棒性不能满足要求。也有一些方法是直接在压缩音频中进行嵌入。这种方法的缺点是嵌入信息被看作是外加的量化噪声，将会导致音频质量比较明明显的下降，或者不能与普通的解码过程相兼容。

发明内容

为了能在AAC编码过程中不影响载体音质的情况下嵌入信息，本发明提出了一种在量化过程中嵌入水印信息的方法。在实施量化之前，主动调整控制量化步长的量化因子。使得量化器在进行量化相应的子带频谱数据时采用更小的量化步长，为该子带分配更多的数据空间，从而自然地为嵌入水印信息产生了冗余的数据空间。本发明提出的嵌入水印信息的方案能够满足量化步长不大于心理声学模型所估计的门限，所以嵌入信息过程不会引入明显的噪声。同时可供选择的量化子带丰富，可以灵活地控制嵌入信息的量。

本发明的特征在于，所述方法依次含有以下步骤：

步骤(1)AAC核心编码过程中首先将音频数据(1024点)经过滤波器组处理划分成49个子带，称为量化子带，每个子带具有一个量化因子，该子带的量化步长完全取决于对应的的量化因子，量化过程可以表示为1式；