“Técnicas de marca de agua en señales de audio”

En este proyecto se plantea el estudio, desarrollo e implementación de técnicas de marca de agua en señales de audio digital. Las técnicas de marca de agua han captado la atención de la comunidad científica en apoyo a la protección de la propiedad intelectual de productos digitales multimedia, tales como imágenes fijas o señales de audio y video. Las condiciones esenciales de un sistema de marca de agua para señales de audio son (1,2):

• La señal de marca de agua debe ser imperceptible por el oído humano.
• La detección de la marca de agua se debe poder hacer sin necesidad de referenciar a la señal original de audio.
• La marca de agua debe ser indetectable e irremovible sin el conocimiento de la secuencia insertada y la técnica utilizada. Debe ser estadísticamente imperceptible para prevenir removimiento no autorizado.
• La marca de agua debe estar insertada directamente en la señal de audio, no en algún encabezado separado.
• La marca de agua debe ser suficientemente robusta para resistir las manipulaciones y procesamientos en señales digitales, sean éstos normales o en forma de ataque, tales como filtrado, compresión, cambio en la razón de muestreo, contaminación por ruido, etc.

Recientemente han sido exploradas diversas técnicas de marca de agua. Existe actualmente un gran interés en el estudio de marca de agua en señales de audio, como resultado de los progresos en sistemas de compresión y el gran incremento de disponibilidad de audio a través de Internet.

Las técnicas de marca de agua en audio pueden ser clasificadas en temporales y espectrales, en función del dominio en el cual dicha marca de agua es insertada. La inserción de marca de agua en el dominio del tiempo es relativamente mas sencilla de implementar comparada con los dominios espectrales, sin embargo, también resulta mas frágil para soportar diversos procesos tales como filtrado, compresión, etc. Las técnicas espectrales incluyen el uso de la transformada de Fourier, la transformada discreta coseno, o la transformada wavelet en sus diversas modalidades. Adicionalmente, se han estudiado diversas técnicas para la incorporación de la marca de agua, tales como el uso de bloques de datos en los diferentes niveles de resolución de la DWT, o el uso de redes neuronales con modelos de perceptrón multicapa.

Un trabajo de tesis de investigación en este tema podría tener los siguientes caminos:

Hacer un estudio exhaustivo del estado del arte en el tema. Seleccionar alguna de las técnicas y algoritmos utilizados (por ejemplo wavelets) y realizar alguna modificación a manera de contribución (por ejemplo diferentes wavelets: Haar, coifflet, daubechies de diversos órdenes, etc., o en el caso de redes neuronales tratar otros modelos). Hacer la simulación en MATLAB. Hacer pruebas de robustez sobre el (los) algoritmos desarrollado(s).

Hacer un estudio exhaustivo del estado del arte en el tema. Seleccionar alguna de las técnicas y algoritmos utilizados (por ejemplo wavelets) y realizar la implementación física en un FPGA. Hacer pruebas de robustez sobre el (los) algoritmos desarrollado(s).

REFERENCIAS:

[1] H.O.Kim, B.K. Lee, N.Y.Lee, “Wavelet based audio watermarking techniques: Robustness and fast synchronization”, 2002

[2] H.H. Tsai, J.S.Cheng, P.T.Yu, “Audio watermarking based on HAS and neural networks in DCT domain”, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, 2003.