Fraunhofer-Gesellschaft

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Integration psychoakustischer Modelle in Wasserzeichenverfahren

 
: Mussel, J.
: Arnold, M.

Bingen, 2000
Bingen, FH, Dipl.-Arb., 2000
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IGD ()
Psychoakustik; Audio-Wasserzeichen; ACWA-Verfahren

Abstract
Die Aufgabe dieser Diplomarbeit war es, in den ACWA (Audio Copyright Protection by Watermarking)-Algorithmus ein psychoakustisches Modell (PAM) zu integrieren, um die Audioqualität der markierten Stücke weniger zu beeinflussen.
Zu Beginn wurde die Bedeutung des Copyright-Schutzes digitaler Daten in der Hinsicht auf die Problematik der unrechtmäßigen Verteilung im Internet als Hintergrund erläutert. Merkmale, Anforderungen und mögliche Anwendungen des Watermarking-Verfahrens im Audiobereich wurden diskutiert.
Das AãWA-Verfahren basiert auf Wahrscheinlichkeitstheorie und Hypothesentest. Er ist ein auf Basis der sog. Patchwork-Technik für Bild-Watermarking weiterentwickeltes Verfahren.
Die Funktionsweise psychoakustischer Modelle allgemein, sowie die spezielle Implementation des verwendeten PAM's aus MPEG 1 Layer 1 wurden dargestellt.
Sie basieren im wesentlichen auf simultaner Maskierung und ermöglichen die Berechnung der maximal maskierten Schallenergie innerhalb einzelner Frequenzbänder. Damit das Wasserzeichen unhörbar bleibt darf diese sog. Maskierungsschwelle nicht überschritten werden.
Um dies zu erreichen wurden verschiedene Ansätze entwickelt. Als Ergebnis entstand ein filterbasierter Ansatz. Ein FIR-Filter wird entsprechend der Maskierungsschwelle berechnet, der das erzeugte Wasserzeichenrauschen formt. Ein weiteres Problem besteht in der Skalierung eines so geformten Wasserzeichens, da das zugrundeliegende Modell hier einige Unzulänglichkeiten aufweist, die umgangen werden mußten.
Die gefundene Vorgehensweise wurde generalisiert um sowohl Wasserzeichen-Technik wie auch PAM austauschen zu können.
Die unter Beachtung des PAM's erreichten Einbettungsfaktoren sind jedoch sehr klein. Um trotzdem noch eine sichere Detektion zu ermöglichen wurde das Detektionsverfahren mittels einer Koeffizienten-Normierung verbessert.
Das ACWA-Verfahren kann in verschiedenen Richtungen noch erweitert und verbessert werden. Neben einem Austausch der zugrundeliegenden Transformation, sind Ansätze wie die Filterung der Frequenz-Koeffizienten vor der Detektion denkbar. Diese Verbesserungsmöglichkeiten motivieren die Weiterentwicklung des ACWA-Verfahrens zu einem vielseitigen, qualitativ hochwertigen und robusten Audio-Watermarking-Verfahren.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-2278.html