前言

隨著數字技術的進步，數字產品（如電子出版物、音頻、視頻、動畫、圖像產品等）得到了極大的發展。同時，隨著計算機網絡技術的飛速發展，數字產品容易傳播和發布，給人們的生活和工作帶來了極大的便利。然而，隨之而來的副作用（如在沒有被授權的情況下隨意篡改、復制和傳播有版權的內容），極大地損害了產品所有者的知識產權及商家的利益。如何防止數字產品被侵權、盜版和惡意篡改，已經成為世界各國急需解決的熱門課題之一。

現有的版權保護系統多采用加密和數字簽名等技術解決信息安全和版權保護問題。基于私用或公共密鑰的加密技術可以用來控制數據訪問，它將明文消息變換成旁人無法理解的密文消息。加密后的產品是可以訪問的，但只有那些具有正確密鑰的人才能解密。除此之外，還可以通過設置密碼，使得數據在傳輸時變得不可讀，從而可以為從發送到接收過程中的數據提供有效的保護。數字簽名是一種由信息發送方以電子形式給消息簽名的方法，其實質是一段特殊的字符串，該數字串是除簽名者外其他任何人都無法偽造的，具有對簽名真實性證明的作用。它通過使用私用密鑰，對每個消息進行簽名，而公共的檢測算法用來檢查消息的內容是否符合相應的簽名。但是，使用這些技術在版權保護方面存在很大的局限性，主要表現在：①多媒體數據流結構復雜、數據量龐大，對它們進行加密非常困難，而且不利于多媒體數據的傳播；②加密數據的不可讀性，容易引起監控者的特別注意，并以此為依據展開對密文的破譯和對發送者、接收者的攻擊；③隨著計算機硬件技術的迅速發展，具有并行計算能力的破解技術日益成熟，僅僅通過增加密鑰長度來達到增強安全的方法越來越不適應計算和傳輸的要求；④由于互聯網的高度普及，使得加密數據一旦被破解，便可以在廣泛的范圍內自由傳播，一切的密碼保護措施都失去意義。因此，需要尋求一種不同于傳統技術的更加有效的手段來保障數字信息的安全傳輸和保護數字產品的版權。

數字水印技術作為多媒體信息安全研究領域中的重要分支，為解決數字產品版權和認證內容完整性等問題提供了一種有效的方法。數字水印技術一方面彌補了密碼技術的缺陷，因為它可以為解密后的數據提供進一步的保護；另一方面，數字水印技術也彌補了數字簽名技術的缺陷，這是因為它可以在原始數據中一次性嵌入大量的秘密信息。由于這些特點，數字水印技術已成為多媒體信息安全研究領域發展的熱點技術之一，受到國際學術界和企業界的高度關注。

從應用范圍上可把水印分為圖像水印、視頻水印和音頻水印等。當前，對圖像水印和視頻水印技術的研究較多，而對于音頻水印的研究較少，這主要是由于：①人類聽覺系統比較靈敏，這對數據隱藏的實現造成了很大的困難；②功能強大的音頻處理軟件在互聯網上有很多并且能夠免費下載，它們可以極大地改變語音信號的結構并且不會造成音質的損失；③數字音頻水印對信號的同步有比較高的要求。然而，隨著MP3、MPEG、AC-3等新一代壓縮標準的廣泛應用，對數字音頻作品的知識產權保護顯得越來越重要。因此，對數字音頻水印技術的研究也變得越來越重要。

本書共8章。第1章是音頻基礎，簡單介紹音頻信號的數字化、常用的數字音頻格式以及聽覺系統感知特點。第2章簡要介紹數字水印的概念、原理、關鍵技術及應用與分類，同時介紹國內外研究現狀。第3章介紹常用的圖像置亂技術，主要包括幻方變換、仿射變換、Hilbert曲線、正交拉丁方變換、Arnold變換、Fibonacci-Q變換、混沌置亂等。第4、5章重點闡述抗同步攻擊的魯棒性水印的算法，包括數字水印的生成技術、預處理技術、嵌入技術、提取和檢測技術。第6章主要研究脆弱性音頻水印算法，包括基于MFCC特征的多功能音頻水印算法和基于音頻內容特征的脆弱性音頻水印算法。第7章介紹音頻水印的檢測算法。第8章主要介紹數字音頻水印技術的應用。

本書得到了北京市教育委員會2015年度科技計劃項目（批準號：KM201310857001）的支持。

由于作者水平有限，書中難免存在各種疏漏和不當之處，敬請讀者批評指正。

編者

2016年3月