Компьютерная стеганофония

Любой звуковой сигнал может быть представлен сонограммой. Сонограмма представляет собой амплитудно-частотно-временное представление звукового (речевого) сигнала, которое чаще всего отображается в виде квазитрехмерного многоуровнего изображения, где по осям ординат y и абсцисс x отложены, соответственно, частота и время, а амплитуда или мощность сигнала на данной частоте в данное время отражается по оси z на плоскости в виде определенного цвета. Соногораммы бывают цветными и черно-белыми.

На черно-белых сонограммах именно уровень серого цвета соответствует мощности звукового сигнала в данном узле частотно-временной сетки (рис. 14.3).

Рис. 14.3 Окно программы визуального анализатора речевого сигнала (мужского голоса, произносящего фразы с паузами): верхняя панель – уровень мощности; нижняя панель – динамическая сонограмма

В настоящее время существует большое количество программных цифровых анализаторов и редакторов звуковых сигналов, предназначенных для их визуального анализа. В ряде этих редакторов имеется возможность проводить некоторые виды обработки звуковых сигналов, которые можно применять и для решения ограниченного числа задач безопасности речевых сигналов посредством компьютерных технологий. К этим задачам относятся, прежде всего, фильтрация речевых сигналов и удаление гармонических, импульсных и шумовых помех в речевом сообщении, принятом из канала связи (рис. 14.4).

Если отсканировать изображение сонограммы, то после её компьютерной обработки и синтеза можно услышать разборчивую человеческую речь телефонного качества звучания. Такая технология, применяемая в системах речевой подписи, может служить дополнительной мерой защиты бумажных документов от подделки и позволяет разместить на стандартном листе бумаги формата А4 от 2 до 5 минут слитной речи с конфиденциальной информацией в виде подобных сонограмм или других узорчатых бинарных или полутоновых изображений на их основе с высоким качеством звучания восстановленного речевого сигнала.

Рис. 14.4 Удаление следов сильной помехи из речевого сигнала: вверху – сонограмма исходного речевого сигнала; в центре – сонограмма исходного речевого сигнала с помехой, на 25 дБ превышающей уровень речевого сигнала; внизу – сонограммы очищенных участков речевого сигнала после обработки

С помощью различных методов обработки звуковых сигналов можно реализовать большое количество различных алгоритмов компьютерной стеганофонии. Например, можно осуществить постановку условных знаков или подписей поверх сонограммы исходной речи с последующим синтезом для передачи в общедоступный канал связи. После подобных преобразований получается новый звуковой сигнал, спектрограмма которого показана на нижней панели рис. 14.5.

Рис. 14.5 Компьютерная стеганофония и техническое закрытие речи: вверху – сонограмма речевого сигнала, синтезированного по исходной сонограмме; в центре – вариант технического закрытия речи в виде закручивания в спираль изображения исходной сонограммы с последующим синтезом; внизу – простановка стегафонических маркеров в виде надписей на изображении исходной сонограммы

На средней панели рис. 14.5 предложен ещё один из возможных способов технического закрытия речи, при котором речевой сигнал, синтезируется по закрученному в спираль изображению сонограммы исходной речи. Новый речевой сигнал абсолютно неразборчив и при его озвучивании раздаются звуки, похожие на свист из-за циклического перемещения нижних самых мощных гармоник исходного речевого сигнала по всей полосе частот. Восстановить таким образом технически закрытую речь можно, произведя обратное раскручивание сонограммы неразборчивой речи.

Дата добавления: 2014-01-07