[发明专利]一种MP3文件的水印保护方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信号处理领域，特别是涉及一种保护MP3文件的水印方法。 

背景技术

随着计算机和网络技术的广泛应用，数字多媒体信息被大量使用并得以方便快捷的传输。据中国互联网络信息中心(CNNIC)发布的《第23次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2008年底，我国互联网使用人数高达2.98亿，手机网民数达1.137亿。其中拥有收听、下载、分享网络音乐习惯的用户量约为2.5亿。如何防止收费音乐被非法传播，追踪传播源头，以保护音乐发行商乃至整个音频产业链的合法利益成为当务之需。 

水印技术可以在不降低音乐音质的前提下，将合法用户的信息嵌入到音频文件中，可广泛应用于鉴定作品的所有权，验证作品完整性和追踪非法侵权源头等方面。MP3是目前全世界最流行，应用最广泛的音频格式，但目前大多数适用于MP3的水印算法均需要进行复杂的编解码计算，因此研究一种基于直接修改压缩域数据的快速MP3水印技术具有一定的现实意义和实用价值。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有水印嵌入方法需要复杂的编解码计算的不足，提供一种简单方便的保护MP3文件的水印方法。 

MP3作为目前全世界最流行，应用最广泛的音频格式，虽然市面上有众多 不同的MP3编解码器内核，但形成的MP3文件都具有统一的帧结构。MPEG组织规定MP3的压缩率必须达到10～12∶1，在压缩率如此高的编码格式中寻找可以直接修改并且不会明显影响音质的参数是一件很困难的事情。 

经过仔细研究，帧边信息中的global gain参数(非负整数型，8比特)，用于控制频域系数量化过程的量化步长。常见取值范围约是(110，230)。经测试修改该参数只影响音量大小，并不影响听觉内容，而简单的增加或减少1个单位大小，人耳完全无法察觉听觉差异。另外，MP3帧头结构中的私有位(Privatebit，1比特)、版权位(Copy right，1比特)和原创位(Copy/Original，1比特)不参与任何编解码过程，可以被任意修改，所以也可以作为水印嵌入参数。 

修改压缩域数据后，若音频帧含有CRC校验码(16比特)，还需及时更新CRC校验码，否则会引起播放错误。CRC(Cyclic Redundancy Check)，又称循环冗余校验，是数据通信领域中最常用的一种差错校验码。所有MP3编码器采用的CRC校验算法生成多项式均为X16+X15+X2+1。 

为了提供一种简单方便的保护MP3文件的水印方法，采用的技术方案如下： 

一种保护MP3文件的水印方法，包括水印嵌入过程，所述水印嵌入过程根据MP3文件固定的帧结构模型，将水印数据嵌入到每一音频帧中，水印的嵌入通过直接修改MP3文件的压缩域数据实现。 

上述技术方案中，所述MP3文件的压缩域数据包括帧边数据和/或帧头数据。 

进一步地，所述帧边数据为用于控制频域系数量化过程的量化步长的全局增益参数global gain。 

所述帧头数据为私有位、版权位、原创位的一个或多个。 

本发明的水印嵌入的具体过程包括如下步骤： 

11)寻找帧同步位元，读取CRC标识位和global gain参数； 

12)利用LSB算法，对global gain参数最低位进行修改，将水印数据依次替换global gain参数的最低位数据； 

13)判断CRC标志位，当CRC标识位为“0”时，进行CRC校验，并用新的校验结果替代原始CRC校验，否则执行步骤14)； 

14)返回步骤11)，寻找下一帧同步位元，直至文件结束。 

与水印嵌入相对应的水印提取过程包括如下步骤： 

21)寻找帧同步位元，读取global gain参数； 

22)根据global gain参数最低位决定提取水印数据，包括“1”或者“0”； 

23)返回步骤21)，寻找下一帧同步位元，直至文件结束。 

本发明的水印嵌入的具体过程还可以包括如下步骤： 

31)寻找帧同步位元，读取CRC标识位和私有位、和/或版权位、和/或原创位； 

32)利用LSB算法，对私有位、和/或版权位、和/或原创位进行修改，具体修改方式为采用水印数据进行替换； 

33)判断CRC标志位，当CRC标识位为“0”时，进行CRC校验，并用新的校验结果替代原始CRC校验，否则执行步骤34)； 

34)返回步骤31)，寻找下一帧同步位元，直至文件结束。