Kỹ thuật bảo vệ bản quyền nhạc số bằng thủy vân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT VÀ TRUYỀN THÔNG

Trần Thị Thành

KỸ THUẬT BẢO VỆ BẢN QUYỀN NHẠC SỐ BẰNG

THỦY VÂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT VÀ TRUYỀN THÔNG

Trần Thị Thành

KỸ THUẬT BẢO VỆ BẢN QUYỀN NHẠC SỐ BẰNG

THỦY VÂN

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số : 60 48 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Đặng Văn Đức

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Kỹ thuật bảo vệ bản quyền bản nhạc số

bằng thủy vân” là sản phẩm của riêng cá nhân, không sao chép lại của người

khác. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là

của cá nhân hoặc là được tổng hợp, nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả

các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ và trích dẫn rõ ràng.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo

quy định cho lời cam đoan của mình.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 07 năm 2015

Học viên

Trần Thị Thành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

4

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Đặng Văn Đức - Viện

Công nghệ thông tin, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi

trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ

Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy và cung cấp

cho chúng tôi những kiến thức rất bổ ích trong thời gian học cao học, giúp tôi

có nền tảng tri thức để phục vụ nghiên cứu khoa học sau này.

Tôi cũng xin cảm ơn Lãnh đạo và đồng nghiệp tại đơn vị đã tạo điều kiện

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi

cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn quan

tâm, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình học tập.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 07 năm 2015

Trần Thị Thành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

5

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................. 4

MỤC LỤC........................................................................................................ 5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN.......................... 7

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ..................................................................... 8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... 9

MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 10

1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 10

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 11

3. Hƣớng nghiên cứu của đề tài ................................................................... 11

4. Nội dung của luận văn .............................................................................. 11

5. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 12

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỦY VÂN DỮ LIỆU ÂM THANH .. 13

1.1 Thủy vân số và thủy vân dữ liệu âm thanh .......................................... 13

1.1.1 Vài nét về lịch sử giấu tin .................................................................. 13

1.1.2 Định nghĩa.......................................................................................... 14

1.1.3 Mô hình kỹ thuật giấu tin................................................................... 14

1.2 Phân loại kỹ thuật giấu tin ..................................................................... 15

1.3 Thủy vân và yêu cầu cơ bản của thủy vân âm thanh .......................... 17

1.3.1 Phân loại thủy vân số ......................................................................... 17

1.3.2 Mô hình hệ thống thủy vân âm thanh ................................................ 19

1.3.3 Các đặc tính của thủy vân âm thanh .................................................. 21

1.4 Một số ứng dụng đang đƣợc triển khai................................................. 21

1.5 Âm thanh số ............................................................................................. 23

1.5.1 Khái niệm về âm thanh và âm thanh số ............................................. 23

1.5.2 Một số định dạng file âm thanh trên máy tính................................... 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

6

CHƢƠNG 2. THUẬT TOÁN THỦY VÂN ÂM THANH TRÊN MIỀN

THỜI GIAN VÀ MIỀN TẦN SỐ ................................................................ 28

2.1 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng biến đổi Cosine rời rạc ....... 28

2.1.1 Biến đổi Cosine rời rạc ...................................................................... 28

2.1.2 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng biến đổi Cosine rời rạc ........ 30

2.2 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng biến đổi DCT trên đoạn tín

hiệu có năng lƣợng cao ................................................................................. 33

2.3 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng DCT và biến đổi Arnold..... 38

2.3.1 Biến đổi Arnold.................................................................................. 38

2.3.2 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng DCT và biến đổi Arnold...... 42

2.4 Thuật toán thủy vân âm thanh sử dụng kỹ thuật thay thế LSB......... 46

2.4.1 Thuật toán LSB cơ bản ...................................................................... 46

2.4.2 Thuật toán thủy vân âm thanhsử dụng kỹ thuật thay thế LSB........... 50

2.5 Kỹ thuật đánh giá hiệu quả của hệ thống thủy vân âm thanh ........... 53

2.5.1 Tỷ lệ lỗi bit (Bit Error Rate – BER)................................................... 53

2.5.2 Hệ số tương quan chuẩn hóa (Normalized Correlation Coefficient –

NCC) ........................................................................................................... 53

2.5.3 Chất lượng cảm nhận (Perceptual Quality)........................................ 53

CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM.............. 55

3.1 Mô hình hệ thống thử nghiệm................................................................ 55

3.2 Công nghệ sử dụng phát triển chƣơng trình thử nghiệm ................... 57

3.3 Đánh giá kết quả thử nghiệm................................................................. 57

KẾT LUẬN.................................................................................................... 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 61

PHỤ LỤC 1. Cấu trúc file âm thanh dạng WAV....................................... 63