Акустическая маскировка

Мероприятия акустической маскировки позволяют обеспечить:

– неузнаваемость голоса диктора;

– существенное снижение неразборчивости речи диктора;

– скрыть факт передачи речевой информации.

Рис. 5.1. Классификация методов акустической маскировки

Реализация первого направления позволяет обеспечить неузнаваемость голоса диктора, что затрудняет его идентификацию. Это достигается путем изменения или генерации тех или иных параметров речевого сигнала (характеристики четырех формантных областей (средняя частота, частотный диапазон, энергия), огибающая спектра и т. д.). Изменение голоса диктора в данном случае может обеспечиваться при сохранении естественности ее звучания за счет использования некоторых характеристик голоса диктора или заданного голосового образца. При отсутствии естественности звучания голос имеет механический оттенок.

Под техническим закрытием речи будем понимать технологии маскирования речи, относящиеся к методам и средствам смысловой защиты речевой информации и имеющие цель обеспечения неразборчивости защищаемого речевого сообщения. Их реализация на практике может быть выражена в микшировании речи шумами и помехами и/или в модификации речевого сигнала по вычисляемым из его описаний параметрам по заранее известному закону преобразования (закрытия–восстановления). При микшировании речевого сигнала с помехой необходимо обеспечить превышение ее уровнем уровня речи.

Под модификацией речи будем понимать такое преобразование исходного речевого сигнала, прежде всего его фонетической функции, с целью достижения его неразборчивости и/или неузнаваемости по известному заданному закону, когда параметры этого преобразования на передающем конце канала связи либо известны заранее, либо выделяются из самого исходного сигнала и не изменяются в процессе всего сеанса связи. На приемном конце эти параметры преобразования либо также известны заранее, либо выделяются из принятого модифицированного сигнала с целью восстановления неразборчивого речевого сигнала по тому же заранее известному закону. Данный метод реализуется за счет использования маскираторов речи.

Особую популярность в последнее время получила стеганография, используемая в области сокрытия конфиденциальной информации в графических изображениях, передаваемых по телекоммуникационным сетям. В тоже время прогресс, достигнутый в области разработки устройств передачи речевых сообщений, а также в средствах вычислительной техники, открывает новые возможности как для скрытой передачи конфиденциальной информации в аналоговых и цифровых аудио сигналах и речи, так и для скрытой передачи в информационных контейнерах различного рода на основе использования динамично развивающихся технологий мультимедиа, компьютерной и сотовой телефонии.

В настоящее время широко применяются методы компьютерной стеганографии, основанные на использовании естественных шумов, которые содержат цифровые массивы, полученные стандартными способами преобразования из аналоговых акустических и видеосигналов. Эти шумы являются ошибками квантования и не могут быть полностью устранены. Использование шумовых бит для передачи дополнительной конфиденциальной информации позволяет создавать скрытый канал передачи данных. В качестве шумовых бит обычно рассматриваются младшие разряды значений отсчетов, которые являются шумом с точки зрения точности измерений и несут наименьшее количество информации, содержащейся в отсчете.

Для защиты информации от утечки по виброакустическому, акустооптическому каналам используют метод микширования речевого сигнала распространяющегося в виде механических колебаний в ограждающих конструкциях с различными шумовыми сигналами. Технически это реализуется за счет использования автоматических генераторов шума. Именно поэтому акустическую маскировку часто называют акустическим зашумлением.

Большую группу генераторов шума составляют устройства, принцип действия которых основан на усилении колебаний первичных источников шумов. В качестве источников шумовых колебаний используются полупроводниковые и другие электронные приборы и элементы. Роль оконечных электроакустических преобразователей, осуществляющих преобразование электрических колебаний в акустические колебания речевого диапазона длин волн, обычно выполняют электромеханические, пьезоэлектрические преобразователи и малогабаритные широкополосные громкоговорители (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Внешний вид устройства защиты речевой информации «Прибой-Р»

При закреплении электромеханических, пьезоэлектрических преобразователей, например на оконном стекле защищаемого помещения, виброколебания, создаваемые средством маскировки, вызывают интенсивные колебания стекла с амплитудой, существенно превышающей амплитуду его колебаний, вызванных речевым сигналом. Вследствие этого при лазерно-локационном зондировании оконного стекла отраженный от него акустический сигнал оказывается промодулированным не только речевым информационным сигналом, но и в значительной степени помеховым. Это приводит к существенному ухудшению условий приема и восстановления перехваченных речевых сообщений.

Аналогичное ухудшение условий перехвата будет иметь место и при наличии виброакустического канала утечки информации, например при перехвате речевого сигнала скрытно размещенным на оконном стекле или на стене защищаемого помещения электронным стетоскопом. Уровень маскирующего вибрационного шума должен превосходить уровень информационного сигнала на определенную нормами виброакустической защиты величину.

Временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к шумовым колебаниям, может быть получен с помощью цифровых генераторов шума, формирующих последовательности двоичных символов, называемых псевдослучайными.

Наряду с шумовыми помехами в целях активной акустической маскировки используют и другие помехи.

Виды акустических помех, создаваемых средствами защиты:

– «белый» шум – имеет равномерный спектр в полосе частот речевого сигнала;

– «окрашенный» шум – формируется из «белого» в соответствии с огибающей амплитудного спектра скрываемого речевого сигнала;

– «речеподобные» помехи – формируются путем микширования в различных сочетаниях отрезков речевых сигналов, музыкальных фрагментов и шумовых помех или формируется из фрагментов скрываемого речевого сигнала при многократном наложении с различными уровнями.

«Речеподобные» помехи:

– «речеподобная» помеха-1 – формируется из фрагментов речи трех дикторов радиовещательных станций при примерно равных уровнях смешиваемых сигналов;

– «речеподобная» помеха-2 – формируется из одного доминирующего речевого сигнала или музыкального фрагмента и смеси фрагментов радиопередач с шумом;

– «речеподобная» помеха-3 – формируется из фрагментов скрываемого речевого сигнала при многократном их наложении с различными уровнями.

Акустические колебания, создаваемые средствами активной акустической маскировки, могут отрицательно воздействовать на людей, находящихся в зашумленном помещении, и приводить к их быстрой и повышенной утомляемости.

Основные требования, которым должны удовлетворять современные средства акустического зашумления:

– временные, спектральные и корреляционные характеристики помех должны быть близки соответствующим характеристикам полезного сигнала;

– средства создания помех должны обеспечивать требуемое превышение помехи над полезным сигналом в каждой выделенной полосе частот, исключающее возможность выделения сигнала на фоне помехи;

– элементы крепления электромеханических преобразователей не должны существенно искажать помеховый сигнал;

– следует учитывать, что создаваемые средствами маскировки виброколебания могут раздражающе воздействовать на нервную систему человека, вызывая различные функциональные отклонения.