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数字版权的最后一道防线—数字水印■ 北京大学计算机科学技术 研究所 朱新山--------------------------------------------------------------------------------数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。当今社会的发展已经呈现两个明显的特征：数字化和网络化。数字化指的是信息的存储形式，特点是信息存储量大、便于编辑和复制；网络化指的是信息的传输形式，具有速度快、分布广的优点。过去10年，数字媒体信息的使用和分布呈爆炸性的增长。人们通过互联网可以快捷方便地获得数字信息和在线服务。但同时，盗版也变得更加容易，对数字内容的管理和保护成为业界迫切需要解决的问题。数字信息在本质上有别于模拟信息，传统的保护模拟信息的方案对数字信息已不再奏效。再加上一些具有通用目的的处理器，如PC机，使得那些基于硬件的媒体保护方案很容易被攻破。而通常采用的加密技术事实上只能在信息从发送者到接受者的传输过程中保护媒体的内容。在信息被接收到以后，再利用的过程中所有的数据对使用者都是透明的，不再受到任何保护。在这一形势下，数字水印作为一种潜在的解决方案，得到了众多学者的青睐。数字水印的基本思想是在原始媒体数据中，如音频、视频、图像等，隐藏具有一定意义的附加信息作为标记，这些信息与原始数据紧密结合，并随之一起被传输。在接收端，通过计算机水印信号被提取出来用于各种目的，可能的应用包括数字签名、数字指纹、广播监视、内容认证、拷贝控制和秘密通信等。数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。数字水印的一般框架图数字水印的基本框架一个典型的水印系统由嵌入器和检测器组成，如图所示。嵌入器（式（1））根据要传送的信息M生成真正的水印信号，并把它隐藏到媒体数据x中，得到含水印的信号y。为了安全起见，水印信号的生成通常依赖于密钥K。y经过传输网络可能会有一定的信息损失，到达检测器端变成y′，这段通道对于嵌入器和检测器来说都是不可控、不可知的，可以称其为攻击通道（attack channel）。检测器负责从y′中提取信息，如式（2）。对于不需要宿主信号的检测，我们称为盲水印（blind watermarking），相反称为非盲水印（non-blind watermarking）。由于应用的需求，盲水印一直是研究的主流。数字水印的特性数字水印的思想虽然简单，但是要达到应用的目的，就必须满足一定的性能指标，其中相对重要的特性包括：● 保真性（fidelity）：又常称为不可见性，指的是水印嵌入导致宿主信号质量变化的程度。鉴于宿主信号多是多媒体数据供人们观赏，水印应具有很高的保真性，同时又增加了水印自身的安全。● 鲁棒性（robustness）：是指水印在媒体数据编辑、处理过程中的生存能力。媒体数据的各种操作会导致宿主信号信息损失，从而破坏水印完整性，像压缩、滤波、加噪、剪切、缩放和旋转等，也包括一些恶意的攻击。● 信息容量（data payload）：是指在一定保真度下，水印信号可传递的信息量。实际应用要求水印可传送多位信息。● 安全性：在应用中总有人要嵌入、检测或剔除水印，而必须限制其他人做同样的操作，这就是水印的安全性。要实现安全，必须保密重要信息，比如通常使用密钥产生水印。● 错警率：是指在不含水印的宿主信号中，错误地检测出水印的概率。很显然，只有错警率足够低，系统才能安全可靠地使用。设计水印必须围绕上述性能指标选择合适的技术。有些特性之间是不相容的，像不可见性、鲁棒性和信息容量，必须做权衡的考虑。由水印的保真性将其分为可见水印和不可见水印，顾名思义可见水印可通过人眼检测。由水印的鲁棒性又可分为鲁棒水印（robust watermarking）和脆弱水印（fragile watermarking）。鲁棒水印可以抵抗一定程度的信号处理；而脆弱水印的特点是任何对媒体信息的更改都会破坏水印的完整性，使水印检测不出来。所以说鲁棒水印是尽力保证水印信息的完整性，脆弱水印是尽力保证媒体信息的完整性，它们各有各的用途。还有一种水印介于二者之间，称为半脆弱水印，对一些操作鲁棒，但对重要数据特征的修改操作是脆弱的。数字水印技术的进展早期，水印设计者关注的是如何把信息隐藏在数字媒体中并不被发现。为此，水印信息被置于二进制数据的最低位中，这类方案被统称为最低有效位调制。很明显，最低有效位内的信息容易在常用的信号处理中丢失，水印的鲁棒性差。随后，出现了大量空间域内的水印算法。水印嵌入不再是修改空间域内的单个点，而是一个点集或一个区域的特征，例如均值、方差、奇偶性等。Patchwork是这类方法的一个典型代表。它在图像空间随机选取n对像素点(ai, bi)，并且对像素ai的亮度加d，bi的亮度减d，结果这两组像素点之间亮度差值的均值被修改为2d。该均值和统计假设检验理论可确定水印的有无。可是Patchwork能嵌入的信息量有限，而且对几何变换敏感。空间域内水印算法存在的共性问题是对图像处理的鲁棒性差。相较于空间域，频谱则是一种很好的信号描述方法。低频分量代表了信号的平滑部分，是主体信息;高频分量表示信号的抖动部分，是边缘信息，信号的分析和处理非常直观方便。扩频水印引入了扩频通信理论，是一种非常流行的频率域内的水印设计思想。它将数字媒体视为信道，通常具有较宽的带宽，要嵌入的水印信号作为发射信号，带宽较窄。可以先将水印扩展到多个频率点上，再与媒体信号叠加。这样，每个频率分量内只含有微小能量的水印，既保证了不可见性，同时要破坏水印，则必须在每个频率上叠加幅值很高的噪声。这一思想首先被应用到DCT域内，之后又被推广到傅立叶变换域和小波域内。另外，为了兼顾水印的保真性，人类感知模型被用于控制每个频率点上水印的能量，使其不至于破坏信号质量，从而形成了一类自适应的扩频水印。另一种重要的水印模型是把水印看成是已知边带信息的通信。边带信息指的是嵌入器端已知的信息，包括媒体数据。嵌入器应该充分利用边带信息，尽可能提高水印正确检测的概率。这对水印的设计有重要的指导意义，它说明含水印的宿主信号应该选择在可检测到水印的区域，同时保证一定的保真度。当前，水印研究的热点是探讨媒体信号中能嵌入并可靠检测的最大信息量，它应用了已知边带信息的通信模型以及信息论的知识。水印算法的研究则侧重于针对压缩域，即JPEG、MPEG等压缩标准，因为压缩是信息传输中必须采用的技术。数字水印的攻击技术对媒体数据的各种编辑和修改常常导致信息损失，又由于水印与媒体数据紧密结合，所以也会影响到水印的检测和提取，我们把这些操作统称为攻击。水印的攻击技术可以用来测试水印的性能，它是水印技术发展的一个重要方面。如何提高水印的鲁棒性，抵抗攻击，是水印设计者最为关注的问题。第一代水印性能评价系统Stirmark囊括了大量的信号和图像处理操作，它们可以分为：● 去除水印攻击(Removal attack):主要包括A/D、D/A转换、去噪、滤波、直方图修改、量化和有损压缩等。这些操作造成了媒体数据的信息损失，特别是压缩，能在保证一定信息质量的前提下，尽可能多地剔出冗余，使得水印被去掉。● 几何攻击(Geometrical attack):主要包括各种几何变换，例如旋转、平移、尺度变换、剪切、删除行或列、随机几何变换等。这些操作使得媒体数据的空间或时间序列的排布发生变化，造成水印的不可检测，因此也叫异步攻击。● 共谋攻击：攻击者利用同一条媒体信息的多个含水印拷贝，使用统计方法构造出不含水印的媒体数据。● 重复嵌入攻击：攻击者在已嵌入他人水印的媒体数据中嵌入自己的版权信息，从而造成版权纠纷。第二代水印攻击系统由Voloshynovskiy提出，其核心思想是利用合理的媒体数据统计模型和最大后验概率来估计水印或者原始媒体信号，从而将水印剔除。对攻击技术的分析和研究促进了水印技术的革新，但也为水印自身提出了一个又一个挑战。当前，还不存在一种算法能够抵抗所有的攻击，特别是几何攻击，是学术界公认的最困难的问题，目前还没有成熟的方案。数字水印产品20世纪90年代末期国际上开始出现一些水印产品。美国的Digimarc公司率先推出了第一个用于静止图像版权保护的数字水印软件，而后又以插件形式将该软件集成到Adobe公司的Photoshop和Corel Draw图像处理软件中。AlpVision公司推出的LavelIt软件，能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符，用于文档的保护与跟踪。MediaSec公司的SysCop用水印技术来保护多媒体内容，欲杜绝非法拷贝、传播和编辑。美国版权保护技术组织（CPTWG）成立了专门的数据隐藏小组（DHSG）来制定版权保护水印的技术标准。他们提出了一个5C系统，用于DVD的版权保护。IBM公司将数字水印用于数字图书馆的版权保护系统中。许多国际知名的商业集团，如韩国的三星、日本的NEC等，也都设立了DRM技术开发项目。另外，当前还有一些潜在的应用需求，例如软件的搜索和下载数量的统计、网页安全预警、数字电视节目的保护和机密文档的防遗失等。一些国际标准中已结合了数字水印或者为其预留了空间。SDMI的目标是为音乐的播放、存储和发布提供一个开放的框架。SDMI规范中规定了多种音频文件格式，并联合加密和数字水印技术来实现版权保护。已经颁布的JPEG2000国际标准中，为数字水印预留了空间。即将颁布的数字视频压缩标准MPEG-4(ISO/IEC 14496)，提供了一个知识产权管理和保护的接口，允许结合包括水印在内的版权保护技术。在国内，政府对信息安全产业的发展极为重视。数字水印的研究得到了国家自然科学基金和“863”计划的资助。国内信息隐藏学术研讨会(CIHW)自1999年以来至今已成功举办了五届，有力地推动了水印技术的研究与发展。去年政府更颁布了《中华人民共和国电子签名法》，这给水印技术的应用提供了必要的法律依据。尽管数字水印发展迅速，但离实际应用，还有一段距离要走。许多项目和研究都还处于起步和实验阶段，已出现的水印产品还不能完全满足使用需求。如今水印技术正在向纵深发展，一些基本的技术和法律问题正逐个得到解决。相信不久的将来，水印与其它DRM技术的结合，将彻底解决数字内容的管理和保护问题。小资料2多媒体数字版权保护的应用案例在安全领域有20年发展历史的美商SafeNet推出的数字产权保护方案DMD是采用加密技术的DRM产品。SafeNet公司亚太地区副总裁陈泓应记者的要求介绍几个成功的应用案例。DMD主要应用于音乐和铃声的下载、VOD、多媒体内容发布服务，以及最近的移动TV。基本来说，客户选择基于以下几点:基于电信级的性能，可以同时处理上千个用户；可以同步支持多种DRM技术，并且对未来的DRM技术有高支持能力；高互通性，确保服务器端与客户端能安全稳定地沟通；先进的授权能力，例如可以有效控制一个授权的使用量；高集成性，确保DRM的平台不是独立作业的，可以很容易地整合至服务器平台，与收费系统等结合。在音乐下载方面，NPO是SafeNet在法国的客户。他们主要负责发布CD音乐及将发表的音乐放到FN@C的网络上供人付费下载。NPO将音乐内容做DRM处理后，将内容由FN@C (这是一个公开的入口网站)发布，提供给人付费下载。当终端用户付了钱，FN@C会将一部分的证明数据加密并提交给NPO，由NPO产生授权给此用户。在VOD的应用层面，德国的Arcor公司是一家ISP供货商。透过DRM解决方案，Arcor将影音内容加密，透过互联网和Cable给客户做使用者付费的服务。客户付了钱，Arcor由SafeNet的DRM解决方案产生正式授权，让客户享用影音服务。在3G的应用方面，英国的BT LiftTime公司也采用SafeNet的DMD方案。BT LifeTime向内容供货商购买cable TV的内容(如运动节目或音乐节目等)，并将此内容转成dab格式，经过DMD加密并放到其平台，再转卖给无线运营商，提供移动装置用户直接付费下载内容。通过SafeNet DMD将授权提供给已经付费的客户。（计算机世界报 2005年11月14日 第44期 B6、B7）MPEG-4视频数字水印技术的设计与实现武汉大学信号与信息处理实验室(430079) 裘风光 李富平随着信息技术和计算机网络的飞速发展，人们不但可以通过互联网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息，还可以得到与原始数据完全相同的复制品，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。由于包括时间域掩蔽效应等特性在内的更为精确的人眼视觉模型尚未完全建立，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。本文分析了MPEG-4视频结构的特点种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案应用实例。1视频数字水印技术简介1．1数字水印技术介绍数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或注意到。与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。水印嵌入和提取的一般方法如图1所示。1．2视频数字水印设计应考虑的几个方面·水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。·不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察觉。·鲁棒性：在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。·盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。·篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。1．3视频数字水印方案选择通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前MPEG-4视频水印的嵌入与提取方案分为以下几类，如图2所示。(1)视频水印嵌入方案一：水印直接嵌入在原始视频流中。此类方案的优点是：水印嵌入的方法较多，原则上数字图像水印方案均可应用于此。缺点是：·会增加视频码流的数据比特率；·经MPEG-4有损压缩后会丢失水印；·会降低视频质量；·对于已压缩的视频，需先进行解码，然后嵌入水印，再重新编码。(2)视频水印嵌入方案二：水印嵌入在编码阶段的离散余弦变换(DCT)的直流系数(DC)中(量化后、预测前)。此类方案的优点是：·水印仅嵌入在DCT系数中，不会增加视频流的数据比特率；·易设计出抗多种攻击的水印；·可通过自适应机制依据人的视觉特性进行调制，在得到较好的主观视觉质量的同时得到较强的抗攻击能力。缺点是对于已压缩的视频，有一个部分解码、嵌入、再编码的过程。(3)视频水印嵌入方案三：水印直接嵌入在MPEG-4压缩比特流中。优点是不需完全解码和再编码的过程，对整体视频信号的影响较小。缺点是：·视频系统对视频压缩码率的约束将限制水印的嵌入量；·水印的嵌入可能造成对视频解码系统中运动补偿环路的不良影响；·该类算法设计具有一定的复杂度。2 MPEG-4视频水印的实现基于上述的各种方案，本文在方案二的基础上提出了一种针对MPEG-4视频编码系统的扩展频谱数字水印技术改进方案，将扩频调制后的水印信息嵌入到视频流IVOP(Intra Video Object Plane)中色度DCT直流系数的最低位。本方案不需要完全解码，大大减少了运算的复杂度，提高了实时性。同时由于水印嵌入在直流系数中，在保证视频效果不失真的前提下，水印具有很强的鲁棒性。2．1 MPEG-4视频的特点 MPEG-4视频编解码基于VOP(Video Object Plane)。从时间上看，VOP分为内部VOP(1VOP)、前向因果预测VOP(PVOP)、双向非因果预测VOP(BVOP)、全景的灵影VOP(SVOP)。IVOP只用本身的信息进行编码；PVOP利用过去的参考VOP进行运动补偿的预测编码；BVOP利用过去和将来的参考VOP进行双向运动补偿的预测编码；SVOP一系列运动图像中的静止背景。因此IVOP的图像信息较独立，最适合嵌入水印信息。从空间上看，它由若干个大小为16×16的宏块(Macro Block)组成，每个宏块包括大小为8×8的6个子块。其中4个亮度子块Y，1个色差子块U，1个色差子块V。IVOP编码基本流程如图3所示。为了不受量化过程的影响，本方案将水印嵌入在量化后的DCT系数中，从而提高了水印生存的稳定性。在MPEG-4压缩算法中，DCT系数的量化是关键，它直接影响视频的质量和码流控制算法。为此，MPEG-4提供了一个供参考的标准量化表。该表根据人类视觉模型(HVS)建立。考虑到人眼对高频信息损失的敏感度较低频损失小很多，因此通常把水印嵌入到中低频信息中，提高了水印信息的鲁棒性。另外，根据人眼对亮度信息的变化比色度信息较敏感这一特性，为最大限度地保持视频质量，本方案将水印嵌入到色度(U子块)DCT系数中。由于DCT是目前多媒体视频压缩中被广泛采用的技术基础，因此基于DCT的视频水印方案具有显著的优势。将水印信息嵌入到IVOP色度量化后的DCT直流系数中，不但无需引入额外的变换以获取视频的频谱分布，且水印信息不受DCT系数量化带来的影响。2．2视频数字水印算法与实现在MPEG-4视频中，由于IVOP中色度子块的DCT直流系数是一个在视频流中始终存在且很鲁棒的参数，本方案将水印信息经m序列(最长线性反馈移存器序列)调制后嵌入到IVOP的色度子块DCT的直流系数中。这样水印信息在不影响视频效果的情况下难以去除，所以鲁棒性足够强。本方案采用扩频的方法，以方便有效地检测水印，抵抗各种攻击和干扰，保密性好。关键问题是色度DCT的直流系统是一个对视觉系统很敏感的参数，本方案在色度DCT的直流系数上加水印相当于对其加入微量干扰，必须使这种干扰低于一定的门限值，使人眼的视觉系统对视频中色度的微小变化感觉不到。经过试验将水印嵌入到IVOP的色度DCT的直流系数的最低位能满足要求。2．2．1视频数字水印的嵌入伪随机的扩展序列长度为255(28-1)，每一水印信息位通过伪随机扩展序列的调制嵌入到相应的IVOP色度对应的DCT直流系数(量化后、预测前)的最低位，这样水印信息在不影响视频效果的情况下一般难以去除。同时，嵌入在直流系数的最低位，带来的误差非常小。伪随机的扩展序列产生代码如下：#define M_LEN 255#define M_SERIES 8for(I=0；i for(i=M_SERIES；i {m[i]=m[i-1]+m[i-5]+m[I-6]+m[i-7]m[i]=m[i]％2；}水印信息位扩展调制方式为：·水印信息位为0，伪随机的扩展序列不变；·水印信息位为1，伪随机的扩展序列取反。这个过程可以用异或运算实现。代码如下：Wmij=Wi^m[j]；／*每一水印信息位扩展调制成255位的扩展调制位*／这里Wi表示水印信息码流，WMij表示水印信息扩展调制码流。设UDCij表示视频IVOP色度DCT的直流系数(量化后、DC预测计算之前)序列，为了方便，用一个字节表示一位二进制码流信息。水印嵌入过程如下：if(WMij) UDCij 1=1；／*根据扩展调制后的码流嵌入水印信息*／else UDCij&=0xFFFE；2．2．2视频数字水印的提取水印信息提取是水印信息嵌入的逆过程，代码如下：if(inv_UDCij &1)inv_Wmij=1；else inv_Wmij=0；这里inv_UDCij表示带有水印信息的视频IVOP色度DCT的直流系数(反量化前、DC预测计算之后)序列；inv_WMij表示检测到的水印信息扩展调制码流。每个IVOP色度子块在解码时得到一位扩展调制的信号位，每连续255个扩展调制的信号位可解调得到1位水印信息，具体分析如下：用与原始伪随机序列结构相同且完全同步的序列与得到的连续255个扩展调制的信号接收序列进行异或运算，统计运算后1的个数记为OneCount。由于m序列的自相关函数只有两种取值(1和-1／(2n-1))，属于双值自相关序列。因此，如果数据未受到任何攻击和干扰，OneCount只有两种结果：255或0。当OneCount=255时，得到的水印信息位为1；当OneCount=0时，得到的水印信息位为0。如果数据受到攻击或干扰，OneCount有多种结果。根据统计分析，当OneCount>127时，得到的水印信息位为1，并且这255个IVOP色度子块中有(255-OneCount)个子块受到攻击或干扰；当OneCount<127时，得到的水印信息位为0，并且这255个IVOP色度子块中有OneCount个子块受到攻击或干扰。这样既可以统计总共有多少视频IVOP色度子块受到攻击或干扰，同时又能极强地恢复出原始水印信息。3试验结果分析试验结果表明，m序列的长度越长，检测效果越好，但能够嵌入的水印信息量也相应地减少。本方案中水印只嵌入在视频的IVOP中，不修改PVOP和BVOP，对帧跳跃与帧删除攻击稳健，因为IVOP不可以被跳跃或删除。同时，由于水印信息嵌入在DCT的直流系数中，而直流系数的变化对视频效果会有较大的影响，所以采取将水印信息嵌入到色度子块DCT直流系数的最低位。这样不仅使水印嵌入计算的复杂度大为降低，为MPEG-4编解码节省了时间，还可取得良好的视频效果，达到了不可觉察性。从统计角度看也不会增加视频码流。另外，水印提取时无需原始视频。若水印信息未受到攻击，则本方案可准确地提取到原始视频的完全水印；若水印信息受到攻击，根据扩频解调性质，本方案可以最大限度地恢复出原始水印信息，并统计出有多少个IVOP色度子块受到攻击。由于DCT是目前多媒体视频压缩几大标准(H．261、H．263、MPEG-4等)共同采用的技术基础。因此基于DCT的水印方案在视频压缩中具有非常重要的研究意义和应用前景。本文在此基础上提出了一个基于扩展频谱的MPEG-4视频数字水印方案。实践证明，在不需要原始视频的情况下，本方案能敏感地检测到数据是否被篡改或破坏，并具有良好的稳定性和鲁棒性，从而提供了知识产权的保护，防止非法获取。本文摘自《电子技术应用》应用：数字水印消息认证与数字签名可以应用到数字水印中。传统水印用来证明纸币或纸张上内容的合法性，数字水印（digital watermark）用以证明一个数字产品的拥有权、真实性。数字水印是嵌在数字产品中的数字信息。可以是作者的序列号、公司标志、有特殊意义的文本等。数字水印主要用于：阻止非法复制(间接的)、确定所有权(作者、发行人、分发商、合法的最终用户)、确定作品的真实性和完整性(是否伪造、被篡改)、证实收件人、不可否认的传送、法庭证据的验证、赝品甄别、识别文件来源与版本、Web网络巡逻监视盗贼等。传统水印是人眼可以看得见的，而数字水印可以分为可感知的(Perceptible)和不易感知的(Inperceptible)两种。可感知的数字水印，主要用于当场声明对产品的所有权、著作权及来源，起到一个宣传广告或约束的作用。可感知水印一般为较淡的或半透明的不碍观瞻的图案；比如电视台节目播放的同时，在某个角落插上电视台的半透明标志。另一个用途是为了在线分发作品，比如先将一个低分辨率的有可见水印的图像免费送人，其水印往往是拥有者或卖主的信息，它提供了寻找原高分辨率作品的线索，若想得到高分辨率的原作品则需付费。有些公司在产品出售前为了在网络上宣传其产品，先做上可逆可见水印分发，付费购买时，再用专用软件将可见水印去掉，加入不可见水印(发行人、分发商、最终用户等的信息)。可见水印还有另一些用途，那就是为了节约带宽、存储空间等原因，在VCD、DVD等电影拷贝中用嵌入不可见水印的方式配上多种语言的副标题和字幕，待播放时由硬件根据需要实时地解出每一帧中的水印文字，将其显示在屏幕上。可见水印在某些产品中或多或少降低了作品的观赏价值，使其用途相对受到一定限制。不易感知的水印的应用层次更高，制作难度更大。不易感知的数字水印就像隐形墨水技术中的看不见的文字，隐藏在数字产品中。水印的存在要以不破坏原数据的欣赏价值、使用价值为原则。数字水印按照某种方式植入被保护的信息中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取出该数字水印，从而验证版权的归属。被保护的信息可以是图像、声音、视频或一般性的电子文档等。为了给攻击者增加去除水印的难度，大多数水印制作方案都在水印的嵌入、提取时使用密钥。图水印的嵌入与提取数字水印技术虽然不能阻止盗版活动的发生，但它可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播、真伪鉴别和非法拷贝、解决版权纠纷并为法庭提供证据。数字水印的设计需要考虑以下几个方面：鲁棒性：是指被保护的信息经过某种改动后抵抗隐藏信息丢失的能力。例如传输过程中的信道噪音、滤波操作、重采样、有损编码压缩、D/ A或 A/ D转换、图像的几何变换（如平
文章编号:1005 - 0523(2005) 02 - 0063 - 04数字水印及其发展研究石红芹,谢 昕(华东交通大学信息工程学院,江西南昌330013)摘要:首先对数字水印的特征进行了分析,阐述了数字水印技术的基本原理,对目前比较流行的水印算法进行了分类和详细地讨论,最后指出目前水印技术存在的局限并对其发展进行了展望.关键词:版权保护;数字水印;水印算法中图分类号:TP391 文献标识码:A1 引 言近年来,随着数字化技术的进步和Internet 的迅速发展,多媒体信息的交流达到了前所未有的深度和广度,其发布形式愈加丰富了. 网络发布的形式逐渐成为一种重要的形式,伴随而来的是多媒体数据的版权保护问题. 因此多媒体信息版权保护问题成了一项重要而紧迫的研究课题. 为了解决这一难题,近几年国际上提出了一种新的有效的数字信息产品版权保护和数据安全维护的技术一一数字水印技术. 数字水印技术通过在原始媒体数据中嵌入秘密信息———水印来证实该数据的所有权归属. 水印可以是代表所有权的文字、产品或所有ID、二维图像,视频或音频数据、随机序列等. 主要应用于:媒体所有权的认定. 即辨认所有权信息,媒体合法用户信息; 媒体的传播跟算法研究. 该子模块的研究为解决网络制造产品版权保护问题奠定了基础数字水印技术,又称数字签名技术,成为信息隐藏技术的一种重要研究分支,为实现有效的信息版权保护提供了一种重要的手段.2 数字水印的基本原理从图像处理的角度看,嵌入水印信号可以视为在强背景下迭加一个弱信号,只要迭加的水印信号强度低于人类视觉系统( Human Visual System ,HVS) 的对比度门限,HVS 就无法感到信号的存在.对比度门限受视觉系统的空间、时间和频率特性的影响. 因此通过对原始信号作一定的调整,有可能在不改变视觉效果的情况下嵌入一些信息,从数字通信的角度看,水印嵌入可理解为在一个宽带信道(载体图像) 上用扩频通信技术传输一个窄带信号(水印信号) . 尽管水印信号具有一定的能量,但分布到信道中任一频率上的能量是难以检测到的. 水印的译码(检测) 即是在有噪信道中弱信号的检测问题.一般来说,为了使水印能有效地应用于版权保护中,水印必须满足如下特性:1) 隐蔽性 水印在通常的视觉条件下应该是不可见的,水印的存在不会影响作品的视觉效果.2) 鲁棒性 水印必须很难去掉(希望不可能去掉) ,当然在理论上任何水印都可以去掉,只要对水印的嵌入过程有足够的了解,但是如果对水印的嵌入只是部分了解的话,任何破坏或消除水印的企图都应导致载体严重的降质而不可用.3) 抗窜改性 与抗毁坏的鲁棒性不同,抗窜改性是指水印一旦嵌入到载体中,攻击者就很难改变或伪造. 鲁棒性要求高的应用,通常也需要很强的抗窜改性. 在版权保护中,要达到好的抗窜改性是比较困难的.4) 水印容量 嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息,或是购买者的序列号. 这样在发生版权纠纷时,创建者或所有者的信息用于标示数据的版权所有者,而序列号用于标示违反协议而为盗版提供多媒体数据的用户.5) 安全性 应确保嵌入信息的保密性和较低的误检测率. 水印可以是任何形式的数据,比如数值、文本、图像等. 所有的水印都包含一个水印嵌入系统和水印恢复系统. 水印的嵌入和提取过程分别6) 低错误率 即使在不受攻击或者无信号失真的情况下,也要求不能检测到水印(漏检、false -negative) 以及不存在水印的情况下,检测到水印(虚检、false - positive) 的概率必须非常小.3 数字水印算法近几年来,数字水印技术研究取得了很大的进步,见诸于文献的水印算法很多,这里对一些典型的算法进行了分析.3. 1 空间域算法数字水印直接加载在原始数据上,还可以细分为如下几种方法[1～4 ] :1) 最低有效位方法(LSB) 这是一种典型的空间域数据隐藏算法,L. F. Tumer 与R. G. Van Schyadel等先后利用此方法将特定的标记隐藏于数字音频和数字图像内. 该方法是利用原始数据的最低几位来隐藏信息(具体取多少位,以人的听觉或视觉系统无法察觉为原则) .LSB 方法的优点是有较大的信息隐藏量,但采用此方法实现的数字水印是很脆弱的,无法经受一些无损和有损的信息处理,而且如果确切地知道水印隐藏在几位LSB 中,数字水印很容易被擦除或绕过.2) Patchwork 方法及纹理块映射编码方法这两种方法都是Bender 等提出的. Patchwork 是一种基于统计的数字水印,其嵌入方法是任意选择N 对图像点,在增加一点亮度的同时,降低另一点的亮度值. 该算法的隐藏性较好,并且对有损的JPEG和滤波、压缩和扭转等操作具有抵抗能力,但仅适用于具有大量任意纹理区域的图像,而且不能完全自动完成.3. 2 变换域算法基于变换域的技术可以嵌入大量比特数据而不会导致可察觉的缺陷,往往采用类似扩频图像的技术来隐藏数字水印信息. 这类技术一般基于常用的图像变换,基于局部或是全部的变换,这些变换包括离散余弦变换(DCT) 、小波变换(WT) 、傅氏变换(FT 或FFT) 以及哈达马变换(Hadamard transform)等等. 其中基于分块的DCT 是最常用的变换之一,现在所采用的静止图像压缩标准JPEG也是基于分块DCT 的. 最早的基于分块DCT 的一种数字水印技术方案是由一个密钥随机地选择图像的一些分块,在频域的中频上稍稍改变一个三元组以隐藏二进制序列信息. 选择在中频分量编码是因为在高频编码易于被各种信号处理方法所破坏,而在低频编码则由于人的视觉对低频分量很敏感,对低频分量的改变易于被察觉. 该数字水印算法对有损压缩和低通滤波是稳健的. 另一种DCT 数字水印算法[5 ]是首先把图像分成8 ×8 的不重叠像素块,在经过分块DCT 变换后,即得到由DCT 系数组成的频率块,然后随机选取一些频率块,将水印信号嵌入到由密钥控制选择的一些DCT 系数中. 该算法是通过对选定的DCT 系数进行微小变换以满足特定的关系,以此来表示一个比特的信息. 在水印信息提取时,则选取相同的DCT 系数,并根据系数之间的关系抽取比特信息. 除了上述有代表性的变换域算法外,还有一些变换域数字水印方法,它们当中有相当一部分都是上述算法的改进及发展,这其中有代表性的算法是I. Podichuk 和ZengWenjun 提出的算法[6 ] . 他们的方法是基于静止图像的DCT 变换或小波变换,研究视觉模型模块返回数字水印应加载在何处及每处可承受的JND(Just Noticeable Difference ,恰好可察觉差别) 的量值(加载数字水印的强度上限) ,这种水印算法是自适应的.3. 3 NEC 算法该算法由NEC 实验室的Cox[5 ]等人提出,该算法在数字水印算法中占有重要地位,其实现方法是,首先以密钥为种子来产生伪随机序列,该序列具有高斯N(0 ,1) 分布,密钥一般由作者的标识码和图像的哈希值组成,其次对图像做DCT 变换,最后用伪随机高斯序列来调制(叠加) 该图像除直流分量外的1 000 个最大的DCT 系数. 该算法具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等. 由于采用特殊的密钥,故可防止IBM 攻击,而且该算法还提出了增强水印鲁棒性和抗攻击算法的重要原则,即水印信号应该嵌入源数据中对人感觉最重要的部分,这种水印信号由独立同分布随机实数序列构成,且该实数序列应具有高斯分布N(0 ,1) 的特征. 随后Podilchuk等利用人类视觉模型又对该算法进行了改进,从而提高了该算法的鲁棒性、透明性等.3. 4 其他一些水印算法1) 近年来,利用混沌映射模型实现数字水印、保密通信等成为混沌应用研究的热点. 特别是自从Cox 等借用通信技术中的扩频原理将水印信号嵌入到一些DCT 变换系数或者多层分解的小波变换系数以来,人们已经提出了一些混沌数字水印方法.水印的嵌入与检测是基于人类视觉系统(HVS) 的亮度掩蔽特性和纹理掩蔽特性,折衷水印的不可见性和鲁棒性之间的矛盾. 结果表明:该方法嵌入的水印具有不可见性和鲁棒性,并且这种基于密钥的混沌水印方法更好的抗破译性能.2) 目前比较流行的还有一种基于盲水印检测的DWT 算法,该算法首先对原始图像进行小波变换,根据人类具有的视觉掩蔽特性对低频分量进行一定的量化,同时可不影响视觉效果,并对作为水印的图像进行压缩和二值化处理,形成一维的二值序列,根据二值序列的值对上述量化后的原始信号的低频分量进行视觉阈值范围内允许的修改,从而实现水印的嵌入. 水印提取过程是对含有水印的图像进行小波变换,对低频分量同样进行量化处理,为了增大算法的安全性,可以对水印形成的二值0 ,1 序列在嵌入前进一步进行伪随机序列调制,相应的在水印提取过程需要增加用伪随机序列解调的步骤. 这样,不知道伪随机序列的攻击者即使推测出水印的嵌入规律,也无法提取水印. 大大增加了水印系统的透明性和鲁棒性.4 水印技术的局限目前水印技术的局限,为了对版权保护中使用水印的成功可能性进行评估,看能否满足实际应用需求,就需要对水印技术有更多了解. 下面介绍数字水印方案普遍存在的一些局限:1) 不知道能够隐藏多少位. 尽管非常需要知道指定大小载体信息上可以隐藏多少比特的水印信息,但这个问题还没有得到圆满解决. 事实上,对给定尺寸的图像或者给定时间的音频,可以可靠隐藏信息量的上界,目前还不清楚. 对图像水印,只能说目前使用的算法可以隐藏几百比特位的水印信息.2) 还没有真正健壮的盲图像水印算法. 对图像水印,鲁棒性还是个问题. 目前还没有能够在经过所有普通图像处理变换后,仍能幸免的盲水印算法. 尤其是能够抵抗几何处理的攻击,被认为是很难实现的目标.3) 所有者能去除标记. 迄今为止提出的所有盲图像水印,实际上都是可逆的. 已知水印的准确内容、以及水印的嵌入和检测算法,则总能在没有严重损坏资料的前提下,使水印不可读取. 目前还不清楚这个缺点在将来还是否存在;同时在设计版权保护系统时,必须考虑如下问题:一旦水印内容已知,则有可能去除水印或者部分水印.此外,迄今为止提出的水印算法,其可逆性使人们提出极大的疑问,即设计能够抗篡改的健壮公开水印技术是否可能? 事实上,如果允许任何人读取水印,则任何人只要知道水印嵌入算法,就可以消除水印.5 结 论随着电子商务的加速发展和网络用户的直线增长,媒体的安全要求将更加迫切,作为版权保护和安全认证的数字水印技术具有极大的商业潜力,作为一门学科交叉的新兴的应用技术,它的研究涉及了不同学科研究领域的思想和理论,如数字信号处理、图像处理、信息论、通信理论、密码学、计算机科学及网络、算法设计等技术,以及公共策略和法律等问题,是近几年来国际学术界才兴起的一个前沿研究领域,得到了迅速的发展. 但数字水印技术仍然是一个未成熟的研究领域,还有很多问题需要解决,其理论基础依然薄弱. 随着一些先进的信号处理技术和密码设计思想的引进,必将日趋成熟且得到更为广泛的发展应用.参考文献:[1 ] Eepa Kundur. Dimitrios hatzinakos. Digital watermarking fortelltale tamper proofing and authentication [J ] . Proceeding of the IEEE. 1999 , 87(7) :1167～1180.[2 ] 张春田,苏育挺. 信息产品的版权保护技术———数字水印[J ] . 电信科学,1998 ,14(12) :15～17.[3 ] Bender W, Gruhl D. Techniques for data hiding[J ] . IBM sys2tem journal ,1996 ,35(3～4) :313～336.[4 ] Cox I J , Killian J ,Leighton F T. Secure spread spectrum wa2termarking for multimedia[J ] . IEEE transactions on image pro2cessing ,1997 ,6(12) :1673～1687.[5 ] Zhao J , Koch E. Embedding robust labels into images forcopyright protection[A] . In : Proceedings of the knowright’95conference on intellectual property rights and new technologies[C] . Vienna , Austria , 1995. 241～251.[6 ] Podilchud C I , Zeng W. Image - adaptive watermarking usingvisual model [J ] . IEEE journal on special areas in communica2tions ,1998 ,16(4) :525～539.
数字版权的最后一道防线—数字水印北京大学计算机科学技术 研究所 朱新山数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。当今社会的发展已经呈现两个明显的特征：数字化和网络化。数字化指的是信息的存储形式，特点是信息存储量大、便于编辑和复制；网络化指的是信息的传输形式，具有速度快、分布广的优点。过去10 年，数字媒体信息的使用和分布呈爆炸性的增长。人们通过互联网可以快捷方便地获得数字信息和在线服务。但同时，盗版也变得更加容易，对数字内容的管理和保护成为业界迫切需要解决的问题。数字信息在本质上有别于模拟信息，传统的保护模拟信息的方案对数字信息已不再奏效。再加上一些具有通用目的的处理器，如PC 机，使得那些基于硬件的媒体保护方案很容易被攻破。而通常采用的加密技术事实上只能在信息从发送者到接受者的传输过程中保护媒体的内容。在信息被接收到以后，再利用的过程中所有的数据对使用者都是透明的，不再受到任何保护。在这一形势下，数字水印作为一种潜在的解决方案，得到了众多学者的青睐。数字水印的基本思想是在原始媒体数据中，如音频、视频、图像等，隐藏具有一定意义的附加信息作为标记，这些信息与原始数据紧密结合，并随之一起被传输。在接收端，通过计算机水印信号被提取出来用于各种目的，可能的应用包括数字签名、数字指纹、广播监视、内容认证、拷贝控制和秘密通信等。数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。数字水印的基本框架一个典型的水印系统由嵌入器和检测器组成，如图所示。嵌入器（式（1））根据要传送的信息M 生成真正的水印信号，并把它隐藏到媒体数据x 中，得到含水印的信号y。为了安全起见，水印信号的生成通常依赖于密钥K。y 经过传输网络可能会有一定的信息损失，到达检测器端变成y′，这段通道对于嵌入器和检测器来说都是不可控、不可知的，可以称其为攻击通道（attack channel）。检测器负责从y′中提取信息，如式（2）。对于不需要宿主信号的检测，我们称为盲水印（blind watermarking），相反称为非盲水印（non-blind watermarking）。由于应用的需求，盲水印一直是研究的主流。数字水印的特性数字水印的思想虽然简单，但是要达到应用的目的，就必须满足一定的性能指标，其中相对重要的特性包括：● 保真性（fidelity）：又常称为不可见性，指的是水印嵌入导致宿主信号质量变化的程度。鉴于宿主信号多是多媒体数据供人们观赏，水印应具有很高的保真性，同时又增加了水印自身的安全。● 鲁棒性（robustness）：是指水印在媒体数据编辑、处理过程中的生存能力。媒体数据的各种操作会导致宿主信号信息损失，从而破坏水印完整性，像压缩、滤波、加噪、剪切、缩放和旋转等，也包括一些恶意的攻击。● 信息容量（data payload）：是指在一定保真度下，水印信号可传递的信息量。实际应用要求水印可传送多位信息。● 安全性：在应用中总有人要嵌入、检测或剔除水印，而必须限制其他人做同样的操作，这就是水印的安全性。要实现安全，必须保密重要信息，比如通常使用密钥产生水印。● 错警率：是指在不含水印的宿主信号中，错误地检测出水印的概率。很显然，只有错警率足够低，系统才能安全可靠地使用。设计水印必须围绕上述性能指标选择合适的技术。有些特性之间是不相容的，像不可见性、鲁棒性和信息容量，必须做权衡的考虑。由水印的保真性将其分为可见水印和不可见水印，顾名思义可见水印可通过人眼检测。由水印的鲁棒性又可分为鲁棒水印（robust watermarking）和脆弱水印（fragile watermarking）。鲁棒水印可以抵抗一定程度的信号处理；而脆弱水印的特点是任何对媒体信息的更改都会破坏水印的完整性，使水印检测不出来。所以说鲁棒水印是尽力保证水印信息的完整性，脆弱水印是尽力保证媒体信息的完整性，它们各有各的用途。还有一种水印介于二者之间，称为半脆弱水印，对一些操作鲁棒，但对重要数据特征的修改操作是脆弱的。数字水印技术的进展早期，水印设计者关注的是如何把信息隐藏在数字媒体中并不被发现。为此，水印信息被置于二进制数据的最低位中，这类方案被统称为最低有效位调制。很明显，最低有效位内的信息容易在常用的信号处理中丢失，水印的鲁棒性差。随后，出现了大量空间域内的水印算法。水印嵌入不再是修改空间域内的单个点，而是一个点集或一个区域的特征，例如均值、方差、奇偶性等。Patchwork 是这类方法的一个典型代表。它在图像空间随机选取n 对像素点(ai, bi)，并且对像素ai 的亮度加d，bi 的亮度减d，结果这两组像素点之间亮度差值的均值被修改为2d。该均值和统计假设检验理论可确定水印的有无。可是Patchwork 能嵌入的信息量有限，而且对几何变换敏感。空间域内水印算法存在的共性问题是对图像处理的鲁棒性差。相较于空间域，频谱则是一种很好的信号描述方法。低频分量代表了信号的平滑部分，是主体信息;高频分量表示信号的抖动部分，是边缘信息，信号的分析和处理非常直观方便。扩频水印引入了扩频通信理论，是一种非常流行的频率域内的水印设计思想。它将数字媒体视为信道，通常具有较宽的带宽，要嵌入的水印信号作为发射信号，带宽较窄。可以先将水印扩展到多个频率点上，再与媒体信号叠加。这样，每个频率分量内只含有微小能量的水印，既保证了不可见性，同时要破坏水印，则必须在每个频率上叠加幅值很高的噪声。这一思想首先被应用到DCT 域内，之后又被推广到傅立叶变换域和小波域内。另外，为了兼顾水印的保真性，人类感知模型被用于控制每个频率点上水印的能量，使其不至于破坏信号质量，从而形成了一类自适应的扩频水印。另一种重要的水印模型是把水印看成是已知边带信息的通信。边带信息指的是嵌入器端已知的信息，包括媒体数据。嵌入器应该充分利用边带信息，尽可能提高水印正确检测的概率。这对水印的设计有重要的指导意义，它说明含水印的宿主信号应该选择在可检测到水印的区域，同时保证一定的保真度。当前，水印研究的热点是探讨媒体信号中能嵌入并可靠检测的最大信息量，它应用了已知边带信息的通信模型以及信息论的知识。水印算法的研究则侧重于针对压缩域，即JPEG、MPEG等压缩标准，因为压缩是信息传输中必须采用的技术。数字水印的攻击技术对媒体数据的各种编辑和修改常常导致信息损失，又由于水印与媒体数据紧密结合，所以也会影响到水印的检测和提取，我们把这些操作统称为攻击。水印的攻击技术可以用来测试水印的性能，它是水印技术发展的一个重要方面。如何提高水印的鲁棒性，抵抗攻击，是水印设计者最为关注的问题。第一代水印性能评价系统 Stirmark 囊括了大量的信号和图像处理操作，它们可以分为：● 去除水印攻击(Removal attack):主要包括A/D、D/A 转换、去噪、滤波、直方图修改、量化和有损压缩等。这些操作造成了媒体数据的信息损失，特别是压缩，能在保证一定信息质量的前提下，尽可能多地剔出冗余，使得水印被去掉。● 几何攻击(Geometrical attack):主要包括各种几何变换，例如旋转、平移、尺度变换、剪切、删除行或列、随机几何变换等。这些操作使得媒体数据的空间或时间序列的排布发生变化，造成水印的不可检测，因此也叫异步攻击。● 共谋攻击：攻击者利用同一条媒体信息的多个含水印拷贝，使用统计方法构造出不含水印的媒体数据。● 重复嵌入攻击：攻击者在已嵌入他人水印的媒体数据中嵌入自己的版权信息，从而造成版权纠纷。第二代水印攻击系统由 Voloshynovskiy 提出，其核心思想是利用合理的媒体数据统计模型和最大后验概率来估计水印或者原始媒体信号，从而将水印剔除。对攻击技术的分析和研究促进了水印技术的革新，但也为水印自身提出了一个又一个挑战。当前，还不存在一种算法能够抵抗所有的攻击，特别是几何攻击，是学术界公认的最困难的问题，目前还没有成熟的方案。数字水印产品20 世纪90 年代末期国际上开始出现一些水印产品。美国的Digimarc 公司率先推出了第一个用于静止图像版权保护的数字水印软件，而后又以插件形式将该软件集成到Adobe 公司的Photoshop 和Corel Draw 图像处理软件中。AlpVision 公司推出的LavelIt 软件，能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符，用于文档的保护与跟踪。MediaSec 公司的SysCop 用水印技术来保护多媒体内容，欲杜绝非法拷贝、传播和编辑。美国版权保护技术组织（CPTWG）成立了专门的数据隐藏小组（DHSG）来制定版权保护水印的技术标准。他们提出了一个5C 系统，用于DVD 的版权保护。IBM 公司将数字水印用于数字图书馆的版权保护系统中。许多国际知名的商业集团，如韩国的三星、日本的NEC 等，也都设立了DRM 技术开发项目。另外，当前还有一些潜在的应用需求，例如软件的搜索和下载数量的统计、网页安全预警、数字电视节目的保护和机密文档的防遗失等。一些国际标准中已结合了数字水印或者为其预留了空间。SDMI 的目标是为音乐的播放、存储和发布提供一个开放的框架。SDMI 规范中规定了多种音频文件格式，并联合加密和数字水印技术来实现版权保护。已经颁布的JPEG2000 国际标准中，为数字水印预留了空间。即将颁布的数字视频压缩标准MPEG-4(ISO/IEC 14496)，提供了一个知识产权管理和保护的接口，允许结合包括水印在内的版权保护技术。在国内，政府对信息安全产业的发展极为重视。数字水印的研究得到了国家自然科学基金和“863”计划的资助。国内信息隐藏学术研讨会(CIHW)自1999 年以来至今已成功举办了五届，有力地推动了水印技术的研究与发展。去年政府更颁布了《中华人民共和国电子签名法》，这给水印技术的应用提供了必要的法律依据。尽管数字水印发展迅速，但离实际应用，还有一段距离要走。许多项目和研究都还处于起步和实验阶段，已出现的水印产品还不能完全满足使用需求。如今水印技术正在向纵深发展，一些基本的技术和法律问题正逐个得到解决。相信不久的将来，水印与其它DRM 技术的结合，将彻底解决数字内容的管理和保护问题。小资料2多媒体数字版权保护的应用案例在安全领域有 20 年发展历史的美商SafeNet 推出的数字产权保护方案DMD 是采用加密技术的DRM 产品。SafeNet 公司亚太地区副总裁陈泓应记者的要求介绍几个成功的应用案例。DMD 主要应用于音乐和铃声的下载、VOD、多媒体内容发布服务，以及最近的移动TV。基本来说，客户选择基于以下几点:基于电信级的性能，可以同时处理上千个用户；可以同步支持多种DRM 技术，并且对未来的DRM 技术有高支持能力；高互通性，确保服务器端与客户端能安全稳定地沟通；先进的授权能力，例如可以有效控制一个授权的使用量；高集成性，确保DRM的平台不是独立作业的，可以很容易地整合至服务器平台，与收费系统等结合。在音乐下载方面，NPO 是SafeNet 在法国的客户。他们主要负责发布CD 音乐及将发表的音乐放到FN@C 的网络上供人付费下载。NPO 将音乐内容做DRM 处理后，将内容由FN@C (这是一个公开的入口网站)发布，提供给人付费下载。当终端用户付了钱，FN@C 会将一部分的证明数据加密并提交给NPO，由NPO 产生授权给此用户。在 VOD 的应用层面，德国的Arcor 公司是一家ISP 供货商。透过DRM 解决方案，Arcor 将影音内容加密，透过互联网和Cable 给客户做使用者付费的服务。客户付了钱，Arcor 由SafeNet的DRM 解决方案产生正式授权，让客户享用影音服务。在 3G 的应用方面，英国的BT LiftTime 公司也采用SafeNet 的DMD 方案。BT LifeTime 向内容供货商购买cable TV 的内容(如运动节目或音乐节目等)，并将此内容转成dab 格式，经过DMD加密并放到其平台，再转卖给无线运营商，提供移动装置用户直接付费下载内容。通过SafeNetDMD 将授权提供给已经付费的客户。
LM3886应用电路图 LM3886是美国国家半导体公司（NS公司）新出的一款带过压、过高温保护并且具有静噪功能的68W单声道高保真功率放大器，其主要电气参数如表所示。 LM3886采用11脚TO-220封装。LM3886典型应用电路如图3所示。LM3886在供电电压为。10V以上时即可工作，只是输出功率降低。IM3886的⑧脚为静音控制端，当流过该脚的电流 大 于1mA时，输出电路执行静音操作，输出端无信号输出。 IC1构成缓冲放大电路，IC2为后级放大器，放大倍率为(R6/R5)＋1≈20。由于IC2仅作为后级使用，故在输人及接地端间加上一个51kΩ的电阻，这是因为LM3886的正反相输入端要吃电流才能平衡。在图中，R8、C24构成开关机静噪电路，使LM3886在开机时，⑧脚对C24充电电流大于1mA，内部自动执行静音，以消除当刚开机时的大电流对扬声器的冲击。LM3886有两种型号：LM3886TF和LM3886T，前者散热片绝缘，后者不绝缘
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基于TI音频IC研制高保真数字功放1 引言 音响世界已进人数字化，唯有整个音响系统的心脏——功放，它长期徘徊在数字化的门外。众多知名半导体制造商都将目光聚焦在此，研制数字功放。这里简要介绍数字功放原理与结构，并给出基于TI系列音频IC的高保真数字功放的设计思路与方法。2 数字功放原理与结构 数字功放的原理 数字功放的基本原理：使用脉冲信号PWM驱动高速功率开关，其中PWM信号的低频部分包含调制信号。该信号通过一个低通滤波器，可将调制信号重现负载(音箱)。本质上与传统模拟功放放大模拟信号的差异在于：数字功放直接对数字音频信号放大，再进行高精度D/A转换，因此效率高达85％；保真度极佳，THD+N(总谐波失真+噪声)低于0．05％。 数字功放结构 图l为数字功放基本结构，它由PWM调制器、H桥开关放大电路以及低通滤波器组成。PWM调制器将输入的数字音频信号转换成PWM信号，其中∑一△调制方法精度高，稳定性好。H桥开关放大电路则控制直流电源的通断，采用PWM信号电流向负载供电。低通滤波器能滤除开关成分，对输出波形进行平滑处理，从而得到模拟波形的音频信号。3 TI数字音频系列IC简介 德州仪器公司(TI)长期致力于数字音频产品的研发，并取得突破性的成果。其中以TAS55xx，TAS50xx，TAS30xx，TAS-5lxx系列产品最为成熟，性价比最高。TAS55xx系列是高度集成的数字音频器，内部集成了PWM调制与DSP音效处理功能，内置8个声道，通道THD+N低于O．05％；TAS50xx系列为高精度音频PWM调制器，它只有2个声道，通道THD+N低于0．0l％，保真度极高；TAS30xx系列是专用的数字音频DSP，能实现音量、重低音调节等多种音效：而TAS51xx系列则是专用音频H桥放大电路。4 数字音频功放设计 设计方案 这里提供2种设计方案，前者是TAS55xx+TAS51xx，可得到8通道数字功放；后者是TAS50xx+TAS30xx+TAS51xx得到2通道数字功放。因为后者设计方案保真度较高，DSP效果更好，成本更低，且所用器件在国内较易买到，以下详细介绍后一种设计方案。 实际设计采用TAS5015+TAS3002+TAS5100的组合。其中TAS3002自带A／D和D／A转换器，使得系统可接收模拟输入信号，扩展了产品适用范围。 工作流程 数字功放的具体工作流程，音源来自两个途径：①通过高品质CD机得到的S／PDIF信号(一种被高端音响商广泛使用的数字音频格式)，它通过格式转换器DIRl703转换后进入TAS3002；②模拟信号通过话筒等拾音设备被TAS3002获取。系统内数字音频信号(以SDATA表示)在TAS3002中经DSP音效处理后，进入PWM调制器TAS5015，转换成PWM信号。随后进入TAS5100进行功率放大，经低通滤波器重建模拟信号驱动扬声器。在放大过程中，如果电路出现异常，TAS5100可自动发出报警信号重置系统，也可手动重置，避免事故发生。 I²S总线 TI公司的音频器之间是以I²S(Inter—IC Sound)总线连接。I²S总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，该总线音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统。在I²S标准中规定了硬件接口规范和数字音频数据格式。I²S有3个主要信号：①串行时钟SCLK，也叫位时钟(BCLK)，即对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率=2x采样频率×采样位数。②帧时钟LRCLK，用于切换左右声道的数据。LRCLK为“l”表示左声道正在传输数据，为“0”则表示右声道正在传输数据。LRCLK的频率等于采样频率。③串行数据SDATA用二进制补码表示的音频数据。有时为了使系统间能够更好地同步，还需要另外传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟(SysClock)，是采样频率的256倍或384倍。 核心功能模块电路 数字音频输入 数字音频输入模块主要利用TI的数字音频接口器件DIRl703实现以下功能：①将CD格式的数字音频信号转化为PWM调制器TAS5015可识别的串行音频数据，该数据可直接在I2S总线上传输；②产生整个I2S总线的串行时钟BCLK，帧时钟LRCLK，以及系统时钟SCLK。 DIRl703的引脚20输入的SPDIF一IN信号即为从CD唱机通过光纤或者同轴电缆得到的PCM信号；经过DIRl703处理后输出SDATA信号I2S—DIR1703一OUT；DIRl703的引脚7、8外接晶体振荡器X120，而引脚4(SCK0)输出系统时钟SCLK信号256XFS；引脚10(LRCK0)输出串行时钟BCLK信号FS；引脚11(BCK0)输出帧时钟LRCLK信号64XFS。
高效率音频功率放大器的研制白林景,邵光存,李岸然,常兴连,王振伟(山东省科学院激光研究所,山东济宁 272100) 摘 要:本设计以高效率D类功率放大器为中心,输出开关管采用高速场效应管,连接成互补对称H桥式结构,兼有输出1: 1双变单电路和输出短路保护功能,比较理想地实现了输出功率大于2w,平均效率可达到75%的高效音功率放大器。关键词:D类音频功率放大器; PWM调制器; H桥功率放大器中图分类号: TN722. 1 文献标识码:A引言全球音频领域数字化的浪潮以及人们对音频节能环保的要求,要求我们尽快研究开发高效、节能、数字化的音频功率放大器。传统的音频功率放大器工作于线性放大区,功率耗散较大,虽然采用推挽输出,仍然很难满足大功率输出;而且需要设计复杂的补偿电路和过流,过压,过热等保护电路。D类开关音频功率放大器的工作于PWM模式,将音频信号与采样频率比较,经过自然采样,得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波,经过驱动电路,加到MOS的栅极,控制功率器件的开关,实现放大,放大的PWM信号送入滤波器,还原为音频信号。从而实现大功率高效率的音频功率放大器。系统电路本文采用H型桥式D类功率放大电路,电路如图一所示。图一 音频功率放大器电路(1) 三角波产生电路利用NE555构成的多谐振荡器以恒流源的方式对电容线性冲、放电产生三角波。接通电源瞬间,NE555芯片的3脚输出高电平,二极管D2、D3 截止,D1、D4 导通, Vcc通过T1 , T2 , R1 ,D1 对电容C1 恒流充电,当C1 上电压达到2 /3Vcc时,NE555芯片的输出发生翻转,即3脚输出低电平,此时,D2、D3 导通, D1、D4 截止,电容C1 通过D2 , T3 ,T4 , R2 恒流放电,直到C1电压等于1 /3Vcc,电容又开始充电,如此循环,电容C1上可以得到线性度良好的三角波。为了提高带负载能力,输出通过由LM358A组成的电压跟随器。输出三角波频率的计算:电阻R1 上电压等于T1 的VVbe≈ 0. 7V,故流过R1 的电流I = 0. 7V /300Ω = 2. 33mA,忽略T1 的基极电流,则流过R1 的电流即为T2 的射级电流,约等于T2 的集电极电流,故C1 的充电电流约为2mA,同理, C1 的放电电流约为2mA。设充电时间为t1 ,放电时间为t2 ,则有:23Vcc =13Vcc +i ×t1C13Vcc =23Vcc -i ×t2C可得三角波的周期: T = t1 + t2 =2Vcc ×C3 ×i故三角波频率为: f =3 ×i2Vcc ×C(2)前置放大电路 前置放大电路采用低噪声、高速运放的NE5532运算放大器,组成增益可调的同相宽带放大电路。功放最大不失真输出时,负载上等效正弦波的电压峰峰值为VP - P ,载波调制的调制波(正弦波)最大峰峰— 27 —值为VP - Pm ax ,对应的调制放大增益为AV2 =VP - PVP - Pm ax,运算放大电路中反馈电阻为R8 ,反相端电阻R7 ,则前置放大器的增益AV1为:AV1 = 1 +R8R7,通过选取调制波的峰值电压VP - Pm ax和调整R8 的阻值,可实现整个功率放大单元的电压增益连续可调。(3)脉宽调制( PWM)电路 采用高速、精密的比较器芯片,以音频信号为调制波,频率为f的三角波为载波,两路信号均加上1 /2Vcc的直流偏置电压,通过比较器进行比较,得到幅值相同,占空比随音频幅度变化的脉冲信号。(4)驱动电路 驱动电路由施密特触发器芯片和三极管组成,两个三极管组成的互补对称式射极跟随器。PWM信号经过驱动电路后,形成两个前后沿更加陡峭的倒相脉冲,两脉冲之间有一定的死区时间,防止了桥式驱动电路出现直通现象。(5) H型桥式驱动电路 由场效应管组成的功率开关管和四阶巴特沃兹LC滤波电路组成。T9、T12导通, T10、T11截止时,负载上的电压降VM AB0 =Vcc; T10、T11导通,T9、T12截止时,负载上的电压降VAB = - Vcc,因此,负载上的电压降可达到2倍的电源电压。解调信号放大后经过LC滤波送到扬声器。(6)短路保护电路 短路(或过流)保护电路采用0. 1过流取样电阻与扬声器串联方式, 0. 1电阻上的取样电压经过由NE5532组成的减法放大器进行放大。电压放大倍数为:Av =R19R17经放大后的音频信号再通过由D9、C9、R20组成的峰值检波电路,检出幅度电平,送给电压比较器U7的“ + ”端,U7的“—”端电平设置为5. 1v,由R22和稳压管D12组成,比较器接成迟滞比较方式,一旦过载,即可锁定状态。正常工作时,通过0. 1上的最大电流幅度Im =Vcc /(R + 0. 1) , 0. 1上的最大压降为0. 1 ×Im ,经放大后输出的电压幅值为Vim ×AV = 0. 1 ×Im ×AV ,检波后的直流电压稍小于此值,此时比较器输出低电平, T13截止,继电器J1不吸合,处于常闭状态,电源Vcc通过常闭触点送给功放。一旦扬声器两端短路或输入电流过大, 0. 1上电流、电压增大,经过电压放大、峰值检波后,大于比较器反相端电压,则比较器翻转为高电平并自锁, T13导通,继电器吸合,切断功放Vcc电源,功放电路得到保护。R21、C11、D10、D11组成开机延时电路,防止开机瞬间比较器自锁,关机后C11上的电压通过D10快速放掉,以保证再开机时C11的起始电压为零。讨论D类放大器工作于开关状态,无信号输入时无电流,而导通时,没有直流损耗。事实上由于关断时器件尚有微小漏电流,而导通时器件并没有完全短路,尚有一定的管压降,故存在较少直流损耗,实际效率在80% - 90% ,是实用放大器中效率最高的。参考文献:[ 1 ]Wing - Hong, Lau , IEEE Trans. Realization ofDigitalAudi2o Amp lifier Using Zero - Voltage - Switched PWM PowerConverter, Circuits Syst . Vol 47,NO. 3,March 2000.[ 2 ]Ashok Bindra. All - digital App roach HikesAudio Quality InConsumer Product.[ 3 ]李子升,吴锦铭,钟国新. 高效率音频功率放大器.[ 4 ]李振玉,姚光圻. 高效率放大及功率合成技术. 中国铁道出版社, 1985.[ 5 ]陈伟鑫. 新型实用电路精选指南. 电子工业出版社.[ 6 ]瞿安连. 应用电子技术. 北京科学出版社, 2003.[ 7 ]王金明等编著. 数字系统设计. 电子工业出版社出版.[ 8 ]全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选. 1994 - 1999.[ 9 ]虎永存,现代音响技术, D类放大器的原理和电路, 1998年第5期.[ 10 ]无线电2004合订本第2、3期. 无线电杂志社,人民邮电出版社.这个是从付费论文网站上买的，真珍贵的
纵观数字水印的发展过程，它应该还是一个新的研究领域，但是近年来数字水印技术的日趋成熟，其研究方向也呈现多元化，那么自然而然还有许多未触及的研究课题，在以后的研究工作中，还要更加细致和深入。总结如下:第五章总结与展望(1)数字水印算法在不断完善，但是仍然存在许多的不足。目前对于数字水印技术研究最多的还是图像水印，这样的话，有一定的局限性在里边。要怎么样把算法的实用性进行推广，是一个长期而艰巨的问题。(2)数字水印技术的研究，现在大部分人都是在变换域上进行研究，这些算法对图像的几何变换的鲁棒性差。像第三章中对含水印的载体图像进行旋转，水印信息就不能清晰的提取出来，所以，这也可以是以后着重解决的问题。(3)现在国际上的水印算法还没有完全成熟，还没有确立一个统一的标准，本文只是对提取出来的水印信息进行检测，以此验证算法的可行性与实用性，对于不同水印的优劣的评定还没有统一的标准，所以期待建立一个国际通用标准已经成为数字水印研究人员的共同心愿。(4)改进后的算法虽然其鲁棒性和透明性有所提高，但是在提取水印的过程中，都需要原始水印信息的参与，没有实现水印的盲提取，因此在接下来的研究学习中，重点工作会放在如何实现基于DCT与HVS以及DCT与SVD数字水印算法的盲提取上。(5)如何将水印信息嵌入到彩色载体图像中，这也是接下来要进一步研究的工作。
数字媒体在生活中的应用有：
1、文本与文本处理：
文字是一种书面语言，由一系列称为字符的书写符号构成。文字信息在计算机中使用文本来表示。文本是基于特定字符集成的、具有上下文相关性的一个字符流，每个字符均使用二进制编码表示。
2、数字视频：
视频是指内容随时间变化的一个图像序列，也称为活动图像或运动图像。常见的视频有电视和计算机动画。电视能传输和再现真实世界的图像和声音，是当代最有影响力的信息传输工具。
传播特性：
1、传播内容个性化：内容供应商将一部分生产内容的功能分出来，进行节目的社会化生产，这不仅使数字媒体的节目数量大大增加，节目内容更加丰富，而且也增加了一些个性化很强的增值业务，使传播的内容更丰富多彩。
2、传播者推出个性化服务：数字媒体的传播者，有着高效性、易满足受众个性化需求等符合精确传播特点的信息传播特征。一般以用户的需求为导向，优先推出用户最喜欢的节目频道，争取取得最高的收视率和订阅率。
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数字版权的最后一道防线—数字水印北京大学计算机科学技术 研究所 朱新山数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。当今社会的发展已经呈现两个明显的特征：数字化和网络化。数字化指的是信息的存储形式，特点是信息存储量大、便于编辑和复制；网络化指的是信息的传输形式，具有速度快、分布广的优点。过去10 年，数字媒体信息的使用和分布呈爆炸性的增长。人们通过互联网可以快捷方便地获得数字信息和在线服务。但同时，盗版也变得更加容易，对数字内容的管理和保护成为业界迫切需要解决的问题。数字信息在本质上有别于模拟信息，传统的保护模拟信息的方案对数字信息已不再奏效。再加上一些具有通用目的的处理器，如PC 机，使得那些基于硬件的媒体保护方案很容易被攻破。而通常采用的加密技术事实上只能在信息从发送者到接受者的传输过程中保护媒体的内容。在信息被接收到以后，再利用的过程中所有的数据对使用者都是透明的，不再受到任何保护。在这一形势下，数字水印作为一种潜在的解决方案，得到了众多学者的青睐。数字水印的基本思想是在原始媒体数据中，如音频、视频、图像等，隐藏具有一定意义的附加信息作为标记，这些信息与原始数据紧密结合，并随之一起被传输。在接收端，通过计算机水印信号被提取出来用于各种目的，可能的应用包括数字签名、数字指纹、广播监视、内容认证、拷贝控制和秘密通信等。数字水印被视做抵抗多媒体盗版的“最后一道防线”。因此从水印技术自身来说，它具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。数字水印的基本框架一个典型的水印系统由嵌入器和检测器组成，如图所示。嵌入器（式（1））根据要传送的信息M 生成真正的水印信号，并把它隐藏到媒体数据x 中，得到含水印的信号y。为了安全起见，水印信号的生成通常依赖于密钥K。y 经过传输网络可能会有一定的信息损失，到达检测器端变成y′，这段通道对于嵌入器和检测器来说都是不可控、不可知的，可以称其为攻击通道（attack channel）。检测器负责从y′中提取信息，如式（2）。对于不需要宿主信号的检测，我们称为盲水印（blind watermarking），相反称为非盲水印（non-blind watermarking）。由于应用的需求，盲水印一直是研究的主流。数字水印的特性数字水印的思想虽然简单，但是要达到应用的目的，就必须满足一定的性能指标，其中相对重要的特性包括：● 保真性（fidelity）：又常称为不可见性，指的是水印嵌入导致宿主信号质量变化的程度。鉴于宿主信号多是多媒体数据供人们观赏，水印应具有很高的保真性，同时又增加了水印自身的安全。● 鲁棒性（robustness）：是指水印在媒体数据编辑、处理过程中的生存能力。媒体数据的各种操作会导致宿主信号信息损失，从而破坏水印完整性，像压缩、滤波、加噪、剪切、缩放和旋转等，也包括一些恶意的攻击。● 信息容量（data payload）：是指在一定保真度下，水印信号可传递的信息量。实际应用要求水印可传送多位信息。● 安全性：在应用中总有人要嵌入、检测或剔除水印，而必须限制其他人做同样的操作，这就是水印的安全性。要实现安全，必须保密重要信息，比如通常使用密钥产生水印。● 错警率：是指在不含水印的宿主信号中，错误地检测出水印的概率。很显然，只有错警率足够低，系统才能安全可靠地使用。设计水印必须围绕上述性能指标选择合适的技术。有些特性之间是不相容的，像不可见性、鲁棒性和信息容量，必须做权衡的考虑。由水印的保真性将其分为可见水印和不可见水印，顾名思义可见水印可通过人眼检测。由水印的鲁棒性又可分为鲁棒水印（robust watermarking）和脆弱水印（fragile watermarking）。鲁棒水印可以抵抗一定程度的信号处理；而脆弱水印的特点是任何对媒体信息的更改都会破坏水印的完整性，使水印检测不出来。所以说鲁棒水印是尽力保证水印信息的完整性，脆弱水印是尽力保证媒体信息的完整性，它们各有各的用途。还有一种水印介于二者之间，称为半脆弱水印，对一些操作鲁棒，但对重要数据特征的修改操作是脆弱的。数字水印技术的进展早期，水印设计者关注的是如何把信息隐藏在数字媒体中并不被发现。为此，水印信息被置于二进制数据的最低位中，这类方案被统称为最低有效位调制。很明显，最低有效位内的信息容易在常用的信号处理中丢失，水印的鲁棒性差。随后，出现了大量空间域内的水印算法。水印嵌入不再是修改空间域内的单个点，而是一个点集或一个区域的特征，例如均值、方差、奇偶性等。Patchwork 是这类方法的一个典型代表。它在图像空间随机选取n 对像素点(ai, bi)，并且对像素ai 的亮度加d，bi 的亮度减d，结果这两组像素点之间亮度差值的均值被修改为2d。该均值和统计假设检验理论可确定水印的有无。可是Patchwork 能嵌入的信息量有限，而且对几何变换敏感。空间域内水印算法存在的共性问题是对图像处理的鲁棒性差。相较于空间域，频谱则是一种很好的信号描述方法。低频分量代表了信号的平滑部分，是主体信息;高频分量表示信号的抖动部分，是边缘信息，信号的分析和处理非常直观方便。扩频水印引入了扩频通信理论，是一种非常流行的频率域内的水印设计思想。它将数字媒体视为信道，通常具有较宽的带宽，要嵌入的水印信号作为发射信号，带宽较窄。可以先将水印扩展到多个频率点上，再与媒体信号叠加。这样，每个频率分量内只含有微小能量的水印，既保证了不可见性，同时要破坏水印，则必须在每个频率上叠加幅值很高的噪声。这一思想首先被应用到DCT 域内，之后又被推广到傅立叶变换域和小波域内。另外，为了兼顾水印的保真性，人类感知模型被用于控制每个频率点上水印的能量，使其不至于破坏信号质量，从而形成了一类自适应的扩频水印。另一种重要的水印模型是把水印看成是已知边带信息的通信。边带信息指的是嵌入器端已知的信息，包括媒体数据。嵌入器应该充分利用边带信息，尽可能提高水印正确检测的概率。这对水印的设计有重要的指导意义，它说明含水印的宿主信号应该选择在可检测到水印的区域，同时保证一定的保真度。当前，水印研究的热点是探讨媒体信号中能嵌入并可靠检测的最大信息量，它应用了已知边带信息的通信模型以及信息论的知识。水印算法的研究则侧重于针对压缩域，即JPEG、MPEG等压缩标准，因为压缩是信息传输中必须采用的技术。数字水印的攻击技术对媒体数据的各种编辑和修改常常导致信息损失，又由于水印与媒体数据紧密结合，所以也会影响到水印的检测和提取，我们把这些操作统称为攻击。水印的攻击技术可以用来测试水印的性能，它是水印技术发展的一个重要方面。如何提高水印的鲁棒性，抵抗攻击，是水印设计者最为关注的问题。第一代水印性能评价系统 Stirmark 囊括了大量的信号和图像处理操作，它们可以分为：● 去除水印攻击(Removal attack):主要包括A/D、D/A 转换、去噪、滤波、直方图修改、量化和有损压缩等。这些操作造成了媒体数据的信息损失，特别是压缩，能在保证一定信息质量的前提下，尽可能多地剔出冗余，使得水印被去掉。● 几何攻击(Geometrical attack):主要包括各种几何变换，例如旋转、平移、尺度变换、剪切、删除行或列、随机几何变换等。这些操作使得媒体数据的空间或时间序列的排布发生变化，造成水印的不可检测，因此也叫异步攻击。● 共谋攻击：攻击者利用同一条媒体信息的多个含水印拷贝，使用统计方法构造出不含水印的媒体数据。● 重复嵌入攻击：攻击者在已嵌入他人水印的媒体数据中嵌入自己的版权信息，从而造成版权纠纷。第二代水印攻击系统由 Voloshynovskiy 提出，其核心思想是利用合理的媒体数据统计模型和最大后验概率来估计水印或者原始媒体信号，从而将水印剔除。对攻击技术的分析和研究促进了水印技术的革新，但也为水印自身提出了一个又一个挑战。当前，还不存在一种算法能够抵抗所有的攻击，特别是几何攻击，是学术界公认的最困难的问题，目前还没有成熟的方案。数字水印产品20 世纪90 年代末期国际上开始出现一些水印产品。美国的Digimarc 公司率先推出了第一个用于静止图像版权保护的数字水印软件，而后又以插件形式将该软件集成到Adobe 公司的Photoshop 和Corel Draw 图像处理软件中。AlpVision 公司推出的LavelIt 软件，能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符，用于文档的保护与跟踪。MediaSec 公司的SysCop 用水印技术来保护多媒体内容，欲杜绝非法拷贝、传播和编辑。美国版权保护技术组织（CPTWG）成立了专门的数据隐藏小组（DHSG）来制定版权保护水印的技术标准。他们提出了一个5C 系统，用于DVD 的版权保护。IBM 公司将数字水印用于数字图书馆的版权保护系统中。许多国际知名的商业集团，如韩国的三星、日本的NEC 等，也都设立了DRM 技术开发项目。另外，当前还有一些潜在的应用需求，例如软件的搜索和下载数量的统计、网页安全预警、数字电视节目的保护和机密文档的防遗失等。一些国际标准中已结合了数字水印或者为其预留了空间。SDMI 的目标是为音乐的播放、存储和发布提供一个开放的框架。SDMI 规范中规定了多种音频文件格式，并联合加密和数字水印技术来实现版权保护。已经颁布的JPEG2000 国际标准中，为数字水印预留了空间。即将颁布的数字视频压缩标准MPEG-4(ISO/IEC 14496)，提供了一个知识产权管理和保护的接口，允许结合包括水印在内的版权保护技术。在国内，政府对信息安全产业的发展极为重视。数字水印的研究得到了国家自然科学基金和“863”计划的资助。国内信息隐藏学术研讨会(CIHW)自1999 年以来至今已成功举办了五届，有力地推动了水印技术的研究与发展。去年政府更颁布了《中华人民共和国电子签名法》，这给水印技术的应用提供了必要的法律依据。尽管数字水印发展迅速，但离实际应用，还有一段距离要走。许多项目和研究都还处于起步和实验阶段，已出现的水印产品还不能完全满足使用需求。如今水印技术正在向纵深发展，一些基本的技术和法律问题正逐个得到解决。相信不久的将来，水印与其它DRM 技术的结合，将彻底解决数字内容的管理和保护问题。小资料2多媒体数字版权保护的应用案例在安全领域有 20 年发展历史的美商SafeNet 推出的数字产权保护方案DMD 是采用加密技术的DRM 产品。SafeNet 公司亚太地区副总裁陈泓应记者的要求介绍几个成功的应用案例。DMD 主要应用于音乐和铃声的下载、VOD、多媒体内容发布服务，以及最近的移动TV。基本来说，客户选择基于以下几点:基于电信级的性能，可以同时处理上千个用户；可以同步支持多种DRM 技术，并且对未来的DRM 技术有高支持能力；高互通性，确保服务器端与客户端能安全稳定地沟通；先进的授权能力，例如可以有效控制一个授权的使用量；高集成性，确保DRM的平台不是独立作业的，可以很容易地整合至服务器平台，与收费系统等结合。在音乐下载方面，NPO 是SafeNet 在法国的客户。他们主要负责发布CD 音乐及将发表的音乐放到FN@C 的网络上供人付费下载。NPO 将音乐内容做DRM 处理后，将内容由FN@C (这是一个公开的入口网站)发布，提供给人付费下载。当终端用户付了钱，FN@C 会将一部分的证明数据加密并提交给NPO，由NPO 产生授权给此用户。在 VOD 的应用层面，德国的Arcor 公司是一家ISP 供货商。透过DRM 解决方案，Arcor 将影音内容加密，透过互联网和Cable 给客户做使用者付费的服务。客户付了钱，Arcor 由SafeNet的DRM 解决方案产生正式授权，让客户享用影音服务。在 3G 的应用方面，英国的BT LiftTime 公司也采用SafeNet 的DMD 方案。BT LifeTime 向内容供货商购买cable TV 的内容(如运动节目或音乐节目等)，并将此内容转成dab 格式，经过DMD加密并放到其平台，再转卖给无线运营商，提供移动装置用户直接付费下载内容。通过SafeNetDMD 将授权提供给已经付费的客户。
数字化测绘技术在工程测量中的应用论文
无论是在学校还是在社会中，许多人都写过论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。那要怎么写好论文呢？下面是我整理的数字化测绘技术在工程测量中的应用论文，欢迎大家分享。
摘 要： 数字化测绘技术有效的应用了先进的测量技术以及设备，实现了测量数据的有效采集及其处理，满足了现代工程测量的需要。文章主要分析了数字化测绘技术在建筑工程测量中的重要性和主要特征，接着就数字化测绘技术在工程测量中的应用进行了探讨。
关键词： 数字化；测绘；工程；测量
1、数字化测绘技术简介
数字化测绘技术的重要作用
数字化测绘技术是一种全解析机助成图方式，数学地形图能够很好的提高外业测量的精度，能够促进科技的飞速进步，还能够促进现代社会科学管理水平的提高，实现了信息的数字化，能够有效的健全完善专业管理信息系统。这一技术的优势很突出，且发展前景也好。
数字化测绘工作的特点
数字化测绘是一门新兴的测绘技术，具有较多的优势。
具有很高的精度。在使用数字化测绘技术进行外业数据采集时，可以自主选择全站仪现场自动采集地形地点的三维坐标，极大的提高了采集数据的精度，减少了人为测量的误差，缩短了工作时间，减少了测量人员的工作量。
具有很高的自动化程度。数字化测绘技在计算、图示符号选择以及识别方面都能借助相关软件实现自动化，既确保了数字地形图的精确与规范，又降低测量的错误率。
编辑图形方便。数字化测图的成果是分层存放，不受图面负载量的限制，从而便于成果的`加工利用。
2、数字化测绘技术在工程测量中的具体应用
地面数字化测图技术的应用
在大比例尺的地图测量中地面数字化测图技术较为多见，通过对数据的采集、整理、图形绘制以及输出，形成一体化的操作流程，有效地保证了测绘数据的准确性。
外业数据的采集。外业数据采集的方法有：GPSRTK技术、全站仪、扫描数字化、全数字摄影测量技术。
RTK技术：对于无遮拦开阔地，应用RTK技术测量效果更好，将野外采集的数据自动记录在电子手簿或内存中，并在现场绘制地籍草图。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视；定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累；作业效率高，操作简便、数据处理能力强。
使用全站仪进行外业测量：对于高大建筑物或较为隐蔽的界址点和地物点，则首先利用RTK测设一组图根点，使用全站仪利用图根点进行界址点和地物点测量，全站仪具有自动记录和内存管理功能，外业直接观测界址点和地物点的平面坐标，并记录在全站仪内存中，测量过程中注意绘制宗地草图。
而对于在十分隐蔽的死角，或无法使用仪器进行测量时，可以采用量取界址点、地物点与已测点和线的关系距离，利用几何关系来确定其位置。内外业一体化需要对测绘的对象进行边测边记，记录各种观测数据及各测点的特征代码和相互关系，然后将记录的信息输入微机，利用专业软件将其发展成数字化地籍图成果。
扫描数字化作业：对于已有的地籍图、地形图，可采用将原图用扫描仪进行扫描，得到栅格图形后，再利用专业的扫描矢量化软件将栅格图形转换成矢量图形，从而实现原测地籍图、地形图的数字化。利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响，加上数字化过程中所产生的各种误差，因而它的精度要比原图的精度差；可以通过采取修测、补测等方法，实测一部分界址点或地物点的精确坐标，再用这些点的坐标代替原来的坐标，通过调整纠正，可在一定的程度上提高原图的精度。
全数字摄影测量技术：它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业通过专门的航测软件，在计算机上对数字影像进行像对匹配，建立地面的数字模型，再通过专用的软件来获得数字地图。可以说，这将是我们今后数字测图的一个重要发展方向。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点，适合于城市密集地区的大面积成图。
内业数据处理。工程测量都需根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析，测量数据处理也是工程测量的重要内容。
数据接收时，版对比高数据自动加有百公里数，应在编辑中将百公里数删除，否则图形比高与实际不符。
在进行地物编辑时，依照一定顺序，确保地物符号符合实际，计算机只能按照程序依特定方式工作。
建立DTM模型后，应对边缘及不合理三角网进行修改，确保自动计算等高线符合实际地貌。
对等高线的拟合，最好是修改无误后对其批量拟合，这样可提高成图速度。
地形图数据库的建立与管理。图形数据库管理子系统是地理信息系统的重要组成部分。图形数据库中的数据经拓扑处理，可行成拓扑数据库，用于各种空间分析。在图幅进库前建立拓扑结构，对输入的地图数据进行正确性检查，根据用户的要求及图幅的质量，实现图幅配准、图幅校正和图幅接边。专业属性库管理子系统，GIS系统应用领域非常广，各领域的专业属性差异甚大，以至不能用一已知属性集描述概括所有的应用专业属性。因此建立一动态属性库是非常必要的。动态就是根据用户的要求能随时扩充和精简属性库的字段（属性项），修改字段的名称及类型。
原图数字化测绘技术的应用
利用GPS输入、矢量化图形扫描和手扶跟踪可以对原始图件进行数字化处理，处理后的图形将更为清晰和直观，更改起来也较为方便。在处理的过程中，地图的比例尺、地籍图的精确度等要按照国家规范进行，以保证制图能够在实际施工中发挥效用。对于原图的数字化测绘，为了保证测绘的精度.需要在测绘之前对设备进行调试，保证设备处于正常的工作状态下，同时，人工跟踪的精度也要有所保障，两者将直接决定原图的处理精度翻。在此要强调一点。
对于数据的分层编码处理以及数据的组织也要严格遵守相关的规定的，这对于保证数字化图形的生成具有重要的作用。
3s技术在工程测量中的应用
GPS技术的应用。GPS技术精确较高，不受时间、地点和天气条件等的限制。同时也不需要多种辅助设备，就可以获得精度较高的测绘数据。在应用GPS进行工程测量时，动态的桩位放样，可以获得准确的桩位放样位置，同时，不受测量条件的限制，有效地提高了测量的工作效率在实际操作中还可以对桩位的中心进行检查，以确保桩位不会发生离心现象，有效地保证了施工的高效进行。
GIS技术的应用。GIS技术借助多门学科知识，利用计算机技术实现了数据的收集和整理工作，并能对数据进行自动存储、可视化管理等，在城市管理和土地规划等领域当中有着广泛的应用GIS技术可对物体或已知的事情进行矢量分析，通过将收集到的数据进行图形绘制以使信息直观地呈现出来，并且能够对环境和资源状态进行矢量扫描，以快速地提取想要信息，方便施工做长远的规划。
RS技术的应用。在工程测量方面，遥感技术具有的大面积同步观测功能，可以收据观测对象的变动信息，对于综合处理信息以及对此信息差异方面具有一定的优势。RS技术作为观测地理基础信息的常用工具，通过光谱分辨和较大范围的覆盖率，可以获得地形变化信息，对于绘制城市地形图以及地籍图等能发挥积极作用，因此，得到了广发的推广以及应用。
3、结语
总之，数字化测绘技术在工程测量中的有效应用可以保证图纸绘制的精确度，对于获得全面的相关信息具有重要的作用.因此，值得深入地研究和广泛的推广。
参考文献
[1] 江振,周雅雯.数字化测绘技术在工程测量中的应用研究[J].赤峰学院学报:自然科学版,2012,13(15):78-79.
[2] 张菲.数字化测绘技术在工程测量中的应用分析[J].价值工程, 2014,26(15):211.
测绘工程论文题目
测绘工程在整个工程建设过程中所起的作用很大，测绘工程论文题目大家想好了吗？下面是我整理的测绘工程论文题目，欢迎阅读参考！
1、改善GIS数字底图的质量
2、教学实习在土地资源管理专业中的应用
3、数字化土地利用现状调查的数据采编
4、数字化地形测量的几个问题探讨
5、数字化地籍测量在城镇地籍调查中的应用探讨
6、数字化成图几种作业模式的分析比较
7、数字化测图与地籍信息系统研究
8、数字化测图在地籍补测中的两种应用技巧
9、数字化测图技术在郑州高新区房地产测量中的应用
10、数字化测图教学方法探讨
11、数字化测绘技术在地籍图测绘中的应用与建议
12、数字化测绘技术在地籍测量中的应用与实施
13、数字化测绘技术在地籍测量中的应用初探
14、数字化测绘技术在城镇地籍测量中的应用
15、数字化测绘技术在源影寺古砖塔测绘中的应用
16、数字图像边缘检测方法的探讨
17、数字土地利用现状图的制图概括
18、数字土地利用现状图的制图综合
19、数字地图系统设计
20、数字地形图测绘中的几个问题探析
21、数字地籍测绘实施中的技术问题
22、数字地籍测量中GPS控制网的建立
23、数字地籍测量主要误差来源探讨
24、数字地籍测量作业探讨
25、数字地籍测量应用分析
26、数字地籍测量控制网的建立及精度分析
27、数字地籍测量有关作业流程及精度控制的探讨
28、数字地籍测量精度的讨论及控制方法
29、数字平顶山空间数据基础设施建设的初步研究
30、数字摄影测量生产的质量控制
31、数字水准仪SPRINTERM的试验与评述
32、数字水准仪及其在机场跑道板块高程测量中的应用
33、数字水准仪及水准尺的检定与精度分析
34、数字水准仪的测量算法概述
35、数字水准仪自动读数方法研究
36、数字水准仪观测模式及其应用实践
37、数字水准测量外业数据格式的转换与统一的实践
38、数字水果湖水下地形和淤泥厚度测量
39、数字测图中的坐标变换方法
40、数字测图中设站错误的内业改正
41、数字测图技术在罗营口水电站坝址地形测量中的应用
42、数字测绘产品的质量检查与质量控
43、数字综合法用于平坦地区地形图修测
44、数字高程模型与等高线质量相关性研究
45、数字高程模型及其数据结构
46、数字高程模型在农地整理排水渠道规划设计中的应用
47、数字高程模型地形描述精度的研究
48、数字高程模型的生产及更新
49、数字高程模型的裁剪与拼接技术
50、数学形态学在遥感图像处理中的应用
51、数据化测量在河道治理工程中的应用
52、数码相机可量测化的研制
53、斜拉桥变形观测方法及精度分析
54、斜距法在工程中的应用
55、断面测量内外业一体化系统研究
56、断高法在高等级公路测设中的应用
57、新州公路平面控制测量问题研究与施测
58、方位交会法在城区测量中的'应用
59、方向交会法坐标计算之初探——待定点坐标的计算
60、方向后交最佳点位分析
61、施工测量中快速设站方法
62、无像控基础地理空间数据更新方法
63、无反射棱镜全站仪测距性能测试
64、无反射镜测距的目标特性研究
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66、无控制DEM表面差异探测研究
67、既有铁路航测数字化测图的特点与质量控制
68、时态地籍数据库设计与宗地历史查询的实现方法
69、明暗等高线自动绘制方法
70、智能全站仪ATR实测三维精度分析
71、智能全站仪快速测量处理系统
72、曲线拟合高程在公路测量中的应用研究
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74、曲线矢量数据压缩算法实现及评析
75、最小二乘平差理论在制图自动综合中的应用
76、最小二乘法在土地复垦场平整中的应用
77、最小二乘法对多周期函数的周期筛选优化
78、有关地籍调查的几个问题探讨
79、有限条件下坐标转换矩阵的确定与精化
80、有非对称缓和曲线的曲线主点测设方法
81、服务城市化的测绘工程专业培养计划探讨
82、村庄地籍测量之初探
83、条码信号复原技术在数字水准仪中的应用
84、条码因瓦水准标尺校准方法的探讨
85、极坐标法测设平面位置的精度分析
86、构建城镇地籍管理系统的研究
87、栅格数据矢量化及其存在问题的解决
88、标准化大比例尺数字测图的实践与体会
89、树状河系自动绘制的结构化实现
90、根据三斜距确定点的三维坐标及精度
91、桥梁墩_台的沉降观测和沉降值的预测
92、模拟GPS控制网精度估算方法研究
93、模糊数学在土地利用更新调查质量评定中的应用探讨
94、模糊综合评判及其在测绘中的应用
95、气象因素对全站仪测量的影响
96、水下地形分析中空间数据存储与管理方法的研究
97、水下地形测量误差分析及对策
98、水下地形测量误差来源及处理方法探讨
99、水下地形测量高程异常点剔除方法研究
100、水位改正中虚拟验潮站的快速内插
之前也是为为论文苦恼了半天，网上的范文和能搜到的资料，大都不全面，一般能有个正文就不错了，而且抄袭的东西肯定不行的，关键是没有数据和分析部分，我好不容易搞出来一篇，结果还过不了审。 还好后来找到文方网，直接让专业人士帮忙，效率很高，核心的部分帮我搞定了，也给了很多参考文献资料。哎，专业的事还是要找专业的人来做啊，建议有问题参考下文方网吧 下面是之前文方网王老师发给我的题目，分享给大家： 谈新闻专题剪辑中的技巧 电视新闻剪辑制作的原则和技巧 影视剪辑技巧及其艺术表现研究 场记遇上剪辑师：我们的爱情昼伏夜出 探究电视节目剪辑与后期包装的重要性 关于剪辑艺术在电视节目后期制作中的探讨 《何以为家》简约之美浸润下的电影剪辑镜语探微 新媒体视域下慢综艺的剪辑策略 新闻类电视节目的后期制作和剪辑方法创新研究 高职院校视频剪辑课程教学的创新探究 广播电视节目后期的剪辑技巧分析与研究 浅谈电视新闻剪辑制作中的原则和技巧 浅析校园电视台视频后期制作过程中的剪辑技巧 新闻短视频的拍摄和剪辑技巧 浅谈电视广告片的剪辑特点 融媒体时代下电视节目剪辑与后期制作的创新发展 动画专业视听语言与剪辑课程改革初探 视频剪辑技巧在影视作品中的运用 新时期电视剪辑艺术的转变与创新研究 自媒体平台中恶意剪辑视频的法律问题研究 试论摇臂摄像技术与剪辑意识的应用 电视新闻中采访和画面的融合剪辑策略 新媒体冲击下的电视节目剪辑创新发展 大专数字媒体艺术设计专业影视后期剪辑教学中任务驱动法运用浅谈 视频剪辑轻松打造大片即视感 浅析广播电视制作中剪辑与摄影技术创新 浅析县级融媒体记者如何掌握电视摄像技巧及剪辑规律 新时期电视剪辑艺术的转变与创新研究 视频在线剪辑也简单 试论广播电视制作中的剪辑与摄影技术 武汉市武昌实验小学教改实验报告剪辑 电影剪辑与电影中的时空关系探究 简析影视作品后期剪辑中的转场技法 浅谈电视新闻专题类节目的剪辑 节奏在电视剪辑中的合理运用 试论电视作品剪辑技能的提升路径 RTX2060SUPER加持，体积不到6L的迷你工作站剪辑渲染全HOLD住！ 不是剪辑，而是制作 iPhone里居然藏了一个视频剪辑神器 基于电视剪辑在节目制作中的作用研究 论电视新闻的拍摄和剪辑技巧 新媒体时代电视节目剪辑与后期制作的创新发展思路初探 电视专题片剪辑技巧之我见 数据时代影视剪辑的艺术特点及发展现状研究 VUEVlog超简单的剪辑软件 浅析广播电视制作中剪辑与摄影技术创新 那些值得推荐的视频剪辑APP 电视节目后期制作中剪辑艺术探析 自媒体时代下微视频的后期剪辑与制作创新 电视节目后期制作技术与剪辑技巧分析 浅析广播电视制作中剪辑与摄影技术创新 操作简单的视频剪辑软件 论企业宣传片后期剪辑的创作和升华 关于电视纪录片剪辑的节奏把握探讨 试论现场剪辑在广播电视台编辑中的作用 后期剪辑在电视节目制作中的重要性研究 新媒体时代视频新闻的剪辑和传播 浅谈动画短片中的后期合成剪辑艺术 基于新闻视频剪辑创新的几点思考 数据时代影视剪辑的艺术特点及发展现状分析 记录式剪辑在“慢综艺”中的运用分析 广播电视台编辑中的视频后期剪辑处理及创新技术 影视后期剪辑的艺术探析 论纪录片中儿童题材的剪辑手法 基于新媒体时代电视节目剪辑技巧的策略初探 浅谈后期剪辑技术在影视作品中的运用 影视后期制作中剪辑艺术探讨 3D120帧下的剪辑 电视节目后期制作中的剪辑艺术 “快剪辑”助力初中道德与法治课教学 微电影风格化创意结构与镜头剪辑创新研究 视频后期剪辑的创新及重要性探究 基于微电影导向下《影视剪辑艺术》教学改革探索与实践 带着剪辑思维去拍摄 电视纪录片剪辑的节奏把握探讨 慢综艺镜头剪辑策略 数字时代影视剪辑艺术的变化分析 电视新闻剪辑常见的问题及应用技巧探讨 运用电视剪辑艺术技巧提高电视节目质量方法分析 视频剪辑技巧在动画作品中的应用研究 浅析新媒体时代电视新闻的剪辑和传播 多媒体技术在新型数字视频剪辑中的应用分析 探求影视广告剪辑的艺术性思考 新时期电视剪辑艺术的转变与创新 朝阳农学院新闻剪辑 影视剪辑创作中节奏的把握 试论现场剪辑在广播电视台编辑中的作用 影视后期制作中剪辑艺术探析 抖音快手任我玩，小视频剪辑不太难 电视综艺节日中“恶意剪辑”现象的批评与反思 电视台视频后期剪辑处理与创新方式研究 被剪辑的知识分子记忆 浅谈电影《生死朗读》中剪辑与叙事的关系 电视新闻剪辑技巧与剪辑质量提升策略 现场剪辑在电视台节目编辑中的作用分析 探析影视剪辑创建影片“缺失的信息” 视频混合剪辑作品著作权问题浅析
关于video processing 的论文~ VIDEO PROCESSING FOR MULTIMEDIA SYSTEMS INTRODUCTION Typically in a television chain, a single costly source broadcasts picture ma- terial to a large number of low cost receivers. The high number of receivers has evidently prevented rapid introduction of new video formats enabling a higher spatial or temporal resolution. On the other hand, this architecture stimulated researchers to improve the perceived image quality in a compatible way. Par- ticularly the digital techniques that entered the television receiver around 1990, and parallel with it the option to store and delay image parts, pushed the use of image enhancement techniques. The silicon technology enabled a complexity growth according to Moore's Law which helped the more robust, but less ecient digital techniques to become the natural choice even in areas where the earlier analogue solutions required less silicon area. More or less simultaneously, video entered the personal computer, which became a consumer electronics product. SPATIAL SCALING PICTURE RATE CONVERSION DE-INTERLACING 只列举了部分main body,一共10页. 只英文,我发给你了 , 请查收. 我找英文文献,再辛苦是我自己的事.. 不在乎你给的分高低,但要求一旦你验收且满意我答案,请不要无故关闭问题...不满意无所谓!!
高速视频处理系统中的信号完整性分析 摘要：结合高速DSP图像处理系统讨论了高速数字电路中的信号完整性问题，分析了系统中信号反射、串扰、地弹等现象破坏信号完整性的原因，通过先进IS工具的辅助设计，找出了确保系统信号完整性的具体方法。 关键词：高速电路设计 信号完整性 DSP系统 深亚微米工艺在IC设计中的使用使得芯片的集成规模更大、体积越来越小、引脚数越来越多；由于近年来IC工艺的发展，使得其速度越来越高。从而，使得信号完整性问题引起电子设计者广泛关注。 在视频处理系统中，多维并行输入输出信号的频率一般都在百兆赫兹以上，而且对时序的要求也非常严格。本文以DSP图像处理系统为背景，对信号完整性进行准确的理论分析，对信号完整性涉及的典型问题[1]——不确定状态、传输线效应、反射、串扰、地弹等进行深入研究，并且从实际系统入手，利用IS仿真软件寻找有效的途径，解决系统的信号完整性问题。 1 系统简介 为了提高算法效率，实时处理图像信息，本图像处理系统是基于DSP+FPGA结构设计的。系统由SAA7111A视频解码器、TI公司的TMS320C6701 DSP、Altera公司的EPlK50QC208 FPGA、PCI9054 PCI接口控制器以及SBRAM、SDRAM、FIFO、FLASH等构成。FPGA是整个系统的时序控制中心和数据交换的桥梁，而且能够对图像数据实现快速底层处理。DSP是整个系统实时处理高级算法的核心器件。系统结构框图如图1所示。 在整个系统中，PCB电路板的面积仅为15cm×l5cm，系统时钟频率高达167MHz，时钟沿时间为0．6ns。由于系统具有快斜率瞬变和极高的工作频率以及很大的电路密度，使得如何处理高速信号问题成为一个制约设计成功的关键因素。 2 系统中信号完整性问题及解决方案 2．1 信号完整性问题产生机理 信号的完整性是指信号通过物理电路传输后，信号接收端看到的波形与信号发送端发送的波形在容许的误差范围内保持一致，并且空间邻近的传输信号间的相互影响也在容许的范围之内。因此，信号完整性分析的主要目标是保证高速数字信号可靠的传输。实际信号总是存在电压的波动，如图2所示。在A、B两点由于过冲和振铃[2]的存在使信号振幅落入阴影部分的不确定区，可能会导致错误的逻辑电平发生。总线信号传输的情况更加复杂，任何一个信号发生相位上的超前或滞后都可能使总线上数据出错，如图3所示。图中，CLK为时钟信号，D0、D1、D2、D3是数据总线上的信号，系统允许信号最大的建立时间[1]为△t。在正常情况下，D0、D1、D2、D3信号建立时间△t1<△t，在△t时刻之后数据总线的数据已稳定，系统可以从总线上采样到正确的数据，如图3(a)所示。相反，当信号D1、D2、D3受过冲和振铃等信号完整问题干扰时，总线信号就发生了相位偏移和失真现象，使D0、D1、D2、D3信号建立时间△t2>△t，系统在△t时刻将从总线上得到错误数据信息，产生错误的控制信号，扰乱了正常工作，使信号完整性问题更加复杂，如图3(b)所示。 2．2 信号的反射 信号的反射就是指在传输线端点上有回波。当传输线上的阻抗不连续时，就会导致信号反射的发生。在这里，以图4所示的理想传输线模型来分析与信号反射有关的重要参数。图中，理想传输线L被内阻为Ro的数字信号驱动源Vs驱动，传输线的特性阻抗为Zo，负载阻抗为RL。在临界阻抗情况下，Ro＝Zo=RL，传输线的阻抗是连续的，不会发生任何反射。在实际系统中由于临界阻尼情况很难满足，所以最可靠的适用方式是轻微的过阻尼，因为这种情况没有能量反射回源端。 负载端阻抗与传输线阻抗不匹配会在负载端(B点)反射一部分信号回源端(A点)，反射电压信号的幅值由负载反射系数几决定，可由下式求出： PL=(RL-Z0)/(RL+Z0) (1) 式中，PL称为负载电压反射系数，它实际上是反射电压与入射电压之比。由式(1)可知—1≤PL≤+1，当RL=Zo时，PL＝0，不会发生反射。可见，只要根据传输线的特性阻抗进行终端匹配，就能消除反射。从原理上说，反射波的幅度可以大到入射电压的幅度，极性可正可负。当RL
简论计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用论文
在各领域中，大家或多或少都会接触过论文吧，论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。你写论文时总是无从下笔？以下是我为大家收集的简论计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用论文，欢迎大家分享。
【摘 要】 近些年来，计算机多媒体技术在影视后期制作中得到广泛应用，并成为强有力的影视后期制作工具。受计算机多媒体技术的影响，影视制作工作人员的工作方式发生了巨大变化，工作效率明显提高，可以说计算机多媒体技术给影视制作带来了更广阔的创作空间。本文对传统影视后期制作存在的理由进行了分析，并对多媒体技术在影视后期制作中发挥的作用进行了阐述。
【关键词】 多媒体技术 影视后期制作 应用
早在上世纪80年代末，便出现了计算机多媒体技术。此技术是指在数字化技术发展的基础上，采集、处理以及存储各种多媒体信息，将其构成具有一定逻辑性的完整体交互技术。在整个计算机领域当中，多媒体技术是最热门的一种技术。
由于科学技术的快速发展，从而使得大量电子产品迅速进入到人们的生产与生活当中，例如：计算机多媒体技术、数字化设备以及先进的剪辑软件等都直接影响到影视制作技术人员的思想，正不断转变着影视制作者的工作方式。受计算机多媒体技术的影响，影视制作者拥有更广阔的创作空间，进而为人们创作出大量优秀的影视作品。
而近几年，由于计算机技术、数字技术、存储技术、通信技术等的快速发展，从而逐渐使计算机多媒体技术走向成熟化，再结合动画技术以及数字帧合技术等充分发挥出技术人员的想象力以及创造力，这样既能够创造出更优质的影视作品，又能从根本上转变影视制作人员的工作方式。计算机多媒体技术对影视后期制作的影响是非常大的。
1 传统影视后期制作存在的理由
传统模式下，影视作品后期制作收到拍摄材料、科技水平等因素的制约，影视后期制作无法满足需要，且存在诸多理由。
(1)传统影视作品基本上均是采用磁带进行拍摄的，在完成拍摄之后要进行一定的人工剪辑，使作品可以充分表达创作意图。人工剪辑的策略主要就是线性编辑，通过电子策略，按照作品要求将素材剪接成连续的画面。一般情况下，均是应用组合编辑的方式，按照作品的顺序展开相应的编辑，使其成为连续的画面，之后再利用插入编辑的方式，针对某一段内容展开相同长度的替换，但是要想缩短、删除或者加长某一段内容就无法实现了，除非将整段内容都删除，之后进行重新录制。这样的方式无法转变作品的长度，这样修改起来就存在着很多的不便因素，并且经过多次的修改之后，经常会出现一定的衰减，进而降低了声音与画面的质量。
(2) 在传统后期制作中，基本依靠的是剪辑人员的个人水平，然而剪辑人员的工作能力有限，如果过分依赖剪辑人员，可能会造成影片画面出现理由，如剪拼不合理、镜头不连贯等。
(3)传统后期制作过程中，对影片进行的是单一的剪辑工作。在开展后期制作工作的时候，如果发现影片中存在着一些理由的时候，常用的也是最为可行的策略就是把有关演员召集回来，对出现理由的画面进行重新拍摄，这样不仅会花费大量的时间，还会消耗大量的人力物力。
2 现阶段计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用
计算机多媒体技术在影视后期制作中的作用
随着数字技术越来越多的被应用到影片拍摄和影视剧的后期制作中，多媒体技术很好地解决了传统影视剧后期制作的缺陷。多媒体技术在影视后期制作的作用主要有：
多媒体技术的运用充分的保证了影视节目质量
同传统的制作方式相比，计算机多媒体技术有其强大的优势。第一，计算机多媒体制作技术避开了存储时的损耗，更有利于保证信号的质量。第二，计算机多媒体技术突破单一的时间顺序编辑限制，可以按各种顺序排列，具有快捷简便、随机的特性。第三，数字信号有较强的抗干扰能力，这就使得影片在存储、复制和传输过程中更容易保持影片的完整性。
多媒体技术的运用提高了影视剧的制作效率
传统的制作为线性编辑方式，而现在更加灵活有效的非线性编辑方式正在广泛应用于影视后期制作。这就使得影视在后期制作时抛弃了以往的策略，可以更加方便灵活的对影片进行剪切和编辑。即使剪切和编辑发生错误，也可以很容易地进行修复。不仅节省了剪辑时间，而且提高了影视后期的制作效率。
提供更多的影视创作手段，丰富了影视的表现力
传统的拍摄策略更多的是对拍摄现场的记录和完全复现。现代的数字制作技术是将拍摄现场的所有信息转换为计算机能够识别的信息流，并记录在相应的存储设备之中，这就使得对这些信息流的更改成为了可能。运用计算机的相关软件，我们可以任意添加、删除和更改影视剧作品中的信息，利用影视数字制作技术的强大功能丰富影视作品的表现力，获得超凡的视听盛宴。
减少了彩视后期制作设备投资，保证了影视作品的质量
由于现代的影视数字制作技术采用的是更加灵活有效的非线性编辑方式，这就使得很多影视的后期制作完全可以通过一台计算机完成，在用计算机编辑视频的同时，还能实现诸多的处理效果，例如特技。这样既减少了后期制作设备成本也保证了影视作品的质量。
计算机多媒体技术对影视后期制作产生的影响
影视制作方面
由于科学技术的`飞速发展，从而在利用各种先进的处理策略后，如：明、暗处理，纹理匹配等，便会获得更生动、形象的三维动画，同时也可使人面部表情出现多种变化。最关键的是，利用计算机多媒体技术可设置出多种影视场景，也可凭借想象力与创造力创设出现实生活不存在的场景或者是景物等。将创造出的场景与真实拍摄的场景进行编辑，确保连接的恰到好处，这样制作出的影视作品会更受欢迎。
影视编辑与剪辑方面
一方面，画面剪辑：此项工作相对较简单，制作者拖动鼠标便能随意转变画面长度、位置等，还可对色调、升降格予以修改，再将影像处理软件和非线性编辑软件相结合，获得良好的效果，同时给观众视觉带来一定冲击; 另一方面，声音编辑： 在声音制作方面，非线性编辑是和传统制作手段大体相同，多数是分立制作。在音频工作站中，借助计算机多媒体技术可快速完成各种常规性以及特技性处理，同时再把编辑结果应用在最终混录上，在最终混录前，依然可存在分离对白，音乐创作与编辑和画面始终都保持着一致性。这对影视后期声音制作是非常重要。
视频图像绘制技术的应用 视频图像绘制技术，是指利用计算机多媒体技术剪辑和处理影视作品，为实现影视作品中场景和画面的表现力而添加一定的效果。视频图像绘制技术推动着影视行业的快速发展，这是由于它能够使影视后期制作工作更加地快捷和高效，实现用于影视制作的人力、物力的节省并取得良好的视听效果。因此，视频图像绘制技术带动了微电影、独立电影等影视作品的发展，为个人或组织团体创作影视作品创造了良好的机会。其中，有很多的影视作品都获得了一定的成绩。比如：旭日阳刚唱歌的视频“农民工”版《春天里》，筷子兄弟自编自导自演的青春电影《老男孩》等。
动态影像处理技术的应用 对于影视后期制作来说，动态影像处理技术是有着很大影响的一种计算机多媒体技术。在计算机多媒体技术应用之前，影视后期制作所起的作用十分有限，甚至都无法添加增强表现力的效果。尽管处在技术如此匮乏的时期，也还是出现了《红楼梦》这样的经典之作。由于观众日益增长的娱乐需求，使得影视后期制作不得不面对新的机遇和挑战。应用动态影像处理技术为影视作品各种后期效果的添加提供了可能，比如，细腻的光影和壮阔的场景的实现。该技术对影视后期制作有两个重大影响：一是推动了科幻类的影视作品的发展，这是由于科幻类作品自身的特点，经常需要并不真实存在的场景插入到整个作品中;二是整个影视作品质量的提升，比如在2010年上映的科幻巨制《盗梦空间》中，就运用了动态影像处理技术，赢得了广大观众的认可与喜爱。
三维影像技术的应用 近年来，作为影视后期制作中的计算机技术发展的重点内容，三维影像技术的运用带给观众丰富而细腻的视听感受和体验。这项技术，不仅使影视作品中画面和场景的全方位体现实现了可能，还可以从多角度多方位地展示影视作品中的人物、场景和具体画面，再辅以立体声的技术，使广大观众的体验获得了很大程度的提升。此外，三维影像技术的应用，不仅使得过去难以实现的影视作品的创作获得了较快的生产，而且也促使许多不敢想象的节目形式相继出现。最为人熟知的就是发源于日本的虚拟偶像，利用三维影像技术，使得虚拟偶像从二维展现大跨步迈进了三维展现，不仅促进了成熟运作体系的运用，而且还在一定程度上带动了动漫、游戏等行业的快速发展，为我国第三产业的蓬勃发展提供了良好的机会。
在影视后期制作中的提升策略
加大资金投入力度 我国计算机多媒体技术发展所面临的主要问题之一就是资金投入不够。对于同类型的影视作品，较国外发达国家的资金投入、人力配备和影视作品生产时长，我国所创作的影视作品远不能及。这些因素也是我国最终所创作出的影视作品没有办法获得让人惊叹的艺术效果的重要原因。即便如此，一些影视作品的创作团队，由于缺少资金投入而导致最终解散的现象，也时有发生。据此可见，影视制作的计算机多媒体技术的应用，需要大量的资金作支持和保障。这也就要求联合主办单位，要为影视作品的制作和研发提供必要的资金支持，使创作团队获得资金上的保障，以获得高质量高水平的影视作品。
多途径人才培养 在获得资金投入保障的同时，各部门要给予一定的资源扶持并加强人才计算机多媒体技术的培养和能力提升，促进影视作品生产过程中计算机多媒体技术的快速发展。人才培养是计算机多媒体技术领域发展的一个重要基础。尽管信息化水平一直在提高，更有很多的技术性人才涌入影视行业;但是，在该行业中高端技术人才却极其缺乏，这是我国计算机多媒体影视行业所面对的最为普遍的现状和挑战。在许多高等院校中，均已开设计算机多媒体有关课程，同时一些社会机构也以营利为目的积极地提供相关的培训服务，正是由于学习途径的不同造成计算机人员的专业水平千差万别。这时候，就需要教育部及其各相关部门规范培训机构的服务，为广大高校提供有效的指导服务，确保计算机多媒体技术在影视后期制作中的良好应用。
结束语
在推动国家经济快速发展的过程中，影视产业作为国民经济中主导力量的第三产业的重要代表，发挥着积极的作用。与此同时，促进计算机多媒体技术在影视后期制作中的广泛应用，对于提升影视产品的质量和促进影视行业的发展，最终实现经济的稳定增长和提升人民物质生活和精神生活水平，也有着重大意义。