Скрытие данных с использованием эхо-сигнала

Данный метод подразумевает под собой встраивание данных в аудиосигнал – контейнер путем введения в него эхо–сигнала [21]. Данные скрываются изменением трех параметров эхо–сигнала: начальной амплитуды, скорости затухания [(начальная амплитуда – затухание)/ ] и сдвига (рисунок 11.6).

Рисунок 11.6 – Регулируемые параметры эхо–сигнала

Когда сдвиг (задержка) между первичным и эхо–сигналом уменьшается, начиная с некоторого значения задержки, ССЧ становится не способной обнаружить разницу между двумя сигналами, а эхо–сигнал воспринимается только как дополнительный резонанс. Упомянутое значение трудно определить точно, поскольку оно зависит от качества первичной звукозаписи, типа звука, для которого формируется эхо–сигнал, и_г в конечном итоге, – от слушателя.

В общем случае согласно [21] для большинства звуков и большинства слушателей смешивание происходит при задержке, соответствующей приблизительно одной миллисекунде.

Стеганокодер использует два времени задержки: одно для представления двоичного нуля ("сдвиг" на рисунке 11.6), а другое – для представления двоичной единицы ("сдвиг + "). Оба времени задержки меньше того предельного времени, за которое ССЧ способна распознать эхо–сигнал. Кроме уменьшения времени задержки для обеспечения неощущаемости также можно установить уровни начальной амплитуды и времени затухания, которые бы не превышали порог чувствительности ССЧ.

Для того чтобы в первичный сигнал закодировать более одного бита, сигнал раскладывается на меньшие сегменты. Каждый сегмент при этом рассматривается как отдельный сигнал и в него может быть встроен (путем эхо–отображения) один бит информации. Результирующий закодированный сигнал (содержащий несколько бит) представляет собой новое объединение всех независимо закодированных сегментов исходного сигнала.

На рисунке 11.7 изображен пример, при котором сигнал был разделен на 7 равных сегментов, помеченных как и

Рисунок 11.7 – Разбиение первичного сигнала на меньшие сегменты для встраивания информации, представляющей собой последовательность двоичных данных

Пусть необходимо, чтобы сегменты и содержали "1". Следовательно, для каждого из них нужно применить системную функцию представления единицы (рисунок 11.6). Каждый сегмент индивидуально сворачивается с системной функцией. Нули, помещенные в сегменты и , кодируются аналогично, используя способ представления нуля (рисунок 11.6).

Полученные после сворачивания с соответствующей функцией результаты повторно объединяются.

Для достижения минимальной заметности повторного объединения, в [21] предварительно предлагается создать отдельные "единичный" и "нулевой" эхо– сигналы, повторяя первичный и используя соответствующие представления "1" и "0". Полученные в результате сигналы изображены на рисунок 11.8.

Рисунок 11.8 – Создание "единичного" и "нулевого" эхо–сигналов (более светлая линия)

"Единичный" и "нулевой" эхо–сигналы содержат, соответственно, только единицы и нули. Для того чтобы объединить эти два сигнала, также создаются два смешивающих сигнала (рисунок 11.9), которые представляют собой последовательность двоичных данных, состояние которой зависит оттого, какой бит необходимо скрыть в том или ином сегменте первичного сигнала.

Рисунок 11.9 – Смешивающие сигналы

"Единичный" и "нулевой' смешивающие сигналы умножаются на соответствующие им эхо–сигналы. Иными словами, последние масштабируются единицей или нулем на протяжении всего времени действия сигнала в зависимости от того, какой бит предусматривается поместить в любой из его отдельных сегментов. В дальнейшем два результата складываются друг с другом.

Необходимо заметить, что "нулевой" смешивающий сигнал представляет собой инверсию "единичного". Кроме этого, фронты переходов каждого из сигналов являются наклонными. Сумма обоих смешивающих сигналов всегда равняется единице. Все это позволяет получить плавный переход между сегментами, кодированными разными битами, а также предотвращает возникновение резких изменений в звучании результирующего (смешанного) сигнала.

Структурная схема, которая отображает полный процесс встраивания, показана на рисунке 11.10

Рисунок 11.10 – Структурная схема встраивания информации методом эхо–сигнала

Извлечение вложенной информации подразумевает под собой выявление интервала между эхо–сигналами отдельных сегментов.