Baras, Cléo (2005) Tatouage informé de signaux audio numériques. PhD thesis Signal et Images, ENST - TSI Traitement du Signal et des Images, ENST.

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Abstract

Le tatouage des signaux audio numériques, outre ses applications de protection de la propriété intellectuelle, révèle la possibilité d'utiliser le signal audio numérique comme un support de communication: une information peut être insérée imperceptiblement dans un signal audio et être ainsi diffusée en suivant le même canal de transmission que celui emprunté par le signal audio. Concevoir un système de tatouage performant est l'objectif de ces travaux de thèse. Cette performance relève de contraintes et d'enjeux spécifiques: l'insertion du tatouage doit (1) être transparente (inaudible), (2) offrir un débit de transmission le plus élevé possible pour une fiabilité de transmission la meilleure possible tout en étant robuste à un ensemble de perturbations (traitements licites qui peuvent être effectués sur un signal audio lors de son parcours dans un réseau de diffusion) et (3) être peu coûteux en temps de calcul pour permettre une implémentation temps réel.
Pour satisfaire au mieux la contrainte de transparence, un module de contrôle d'inaudibilité innovant, adjacent au modèle psychoacoustique utilisé pour la mise en forme spectrale du tatouage, est proposé. Ce module, basé sur l'algorithme de mesure objective de la qualité sonore PEAQ, établit de façon adaptative les conditions de transparence locale du tatouage en fonction du signal audio.
Atteindre une fiabilité de transmission élevée et garantir la robustesse aux perturbations (telles que la compression MPEG, les changements de format, les filtrages, etc.) constituent la majeure partie de ce travail. La prise en compte, ces dernières années, de la connaissance du bruit audio pour la construction du tatouage a permis de très nettes avancées dans ce domaine tant sur la formalisation du problème de tatouage que sur les performances à escompter des systèmes, dit informés, qui en découlent. La majorité des systèmes de l'État de l'Art s'est concentrée sur la recherche d'un tatouage robuste souvent au détriment de la contrainte d'inaudibilité. A l'inverse, nous proposons différentes stratégies d'insertion du tatouage qui établissent en premier lieu l'inaudibilité locale du tatouage et maximisent ensuite la robustesse de sa transmission aux perturbations.
Les performances du système et l'efficacité des stratégies d'insertion proposées sont établies sur des signaux audio réels et comparées à des systèmes de la littérature: une transmission "audible mais non gênante" avec un TEB de 0,001 peut être obtenue pour un débit de 170 bit/s en l'absence de perturbations (contre 80 bit/s pour une insertion non informée); le débit devra être fixé à 75 bit/s pour garantir la robustesse aux perturbations non désynchronisantes et à 125 bit/s pour résister à une opération désynchronisante.

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Table of content

Introduction générale
Partie 1 - Enjeux et contexte d'étude
1 Le signal audio, un nouveau support de communication
1.1 Tatouage et données cachées
1.2 Applications
1.3 Objectifs et contraintes
2 Critères et mesures de performances d'un système de tatouage
2.1 Mesurer la transparence du tatouage
2.2 Evaluer la fiabilité et la robustesse de la transmission
2.3 Mesurer le coût en temps de calcul
2.4 Protocole expérimental
3 Etat de l'Art
3.1 Modèle général d'un système de tatouage
3.2 Spécificités des systèmes non informés
3.3 Spécificités des systèmes de tatouage informés
3.4 Spécificités des systèmes pour la synchronisation
Partie II - Un système de tatouage audio
4 Eléments de théorie des communications numériques
4.1 Message numérique
4.2 Modulation
4.3 Récepteur optimal
4.4 Performances théoriques
5 Construction d'un système de tatouage audio
5.1 Modulation
5.2 Réception
6 Paramétrisation du système de tatouage
6.1 Filtres de la chaîne de tatouage
6.2 Réglage de la bande passante: impact de la compression MPEG
6.3 Seuil de masquage
6.4 Contrôle de l'inaudibilité par un facteur d'amplitude alpha adapté au signal audio
7 Performances du systèmede tatouage
7.1 Conditions de transmission
7.2 Performances expérimentales
Partie III - Vers un système de tatouage informé
8 Conditions d'une transmission inaudible et robuste
8.1 Copie locale du récepteur à l'émetteur
8.2 Conditions d'une transmission inaudible et robuste
8.3 Modèle de la stratégie d'insertion informée
9 Tatouage M-aire de robustesse maximale aux perturbations
9.1 De la nécessité d'une stratégie informée
9.2 Vers un dictionnaire structuré
9.3 Tatouage de robustesse maximale aux perturbations additives
9.4 Système de tatouage en boucle fermée avec dictionnaire structuré et choix d'un tatouage de robustesse maximale aux perturbations
10 Tatouage CDMA informé
10.1 De la nécessité d'une stratégie d'insertion CDMA informée
10.2 Stratégie d'insertion CDMA informée
10.3 Application au système de tatouage en boucle fermée
Partie IV - Synchronisation
11 Mécanisme de synchronisation pour des opérations désynchronisantes à forte dérive
11.1 Modélisation de la d´esynchronisation
11.2 Mécanisme de synchronisation
11.3 Performances
Conclusions et perspectives
Bibliographie

Statistiques de consultation

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