Psikoakustik maskelemeyle sayısal ses damgalama

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, doğrudan diziye yayılı spektrum (direct sequence spread spectrum) yaklaşımını temel alan bir sayısal ses damgalama ve damga çözme sistemi gerçeklenmiştir. Geliştirilen sistemde sayısal ses işaretine eklenen damga işareti, işaretin psikoakustik frekans maske eşiklerine göre üretilmektedir. Tez çalışması kapsamında yeni bir yaklaşım olarak, damga işaretinin üretiminde birden fazla maske eşiği kullanılmaktadır. Bu eşikler MPEG katman 1 psikoakustik model 1 standardına uyumlu psikoakustik frekans maskeleme kullanılarak üretilmektedir. Birden fazla maske eşiği kullanımıyla amaçlanan, sistemin damgalanacak sese uyumluluğunu arttırmak ve damgalama kapasitesini yükseltmektir. Yapılan testler sonucunda, gerçeklenen algoritma ile üretilen damgalı işaretlerin ses kalitesinin yeterli olduğu gözlenmiştir. Damga kodlayıcıda tanımlanan frekans bandında üretilen damga işareti ±1 lerden oluşmaktadır ve sabit genliklidir. Damgalanmış ses işareti, kodlayıcıda frekans bölgesinde üretilen damga işaretinin zaman bölgesinde ses işaretine eklenmesiyle elde edilir. Damga kod çözücü sistemde, damga dizisi korelatör alıcı mantığı kullanılarak çözülmektedir. Ayrıca sistem, alıcıda orijinal ses işaretinin bilinmesine gerek duymamaktadır.

In this thesis, digital audio signal watermark encoder and decoder system based on direct sequence spread spectrum approach is established. The watermark signal to be embedded in the digital audio signal, is generated by using psychoacoustic frequency mask thresholds of the audio signal. In this thesis work, a new psychoacoustic frequency mask thresholds generation process is proposed. In this approach, during the process of generating watermark signal, more than one mask thresholds are used and these thresholds are generated by using a psychoacoustic frequency masking algorithm based on MPEG layer 1 psychoacoustic model 1 algorithm. In order to increase the compatibility of the system to the audio signal to be watermarked and the capacity of watermarking, more than one mask threshold is used. As a consequence of experimental works, it is observed that watermarked signals have sufficient audio quality. The system allows to select a specific frequency band for watermarking. Within this frequency band, Fourier coefficients of the watermark signal are selected as zero phased conjugate symetric real values and the sign of these coefficients is specified by the embedded watermark sequence. In the encoder system, after generation of the watermark signal in the frequency domain, the watermark embedding is achieved in time domain by mixing the audio and the watermark signals. Watermark decoding is performed by using a correlation detector. Additionally, the designed watermarking system does not require original audio data for watermark extraction.