前言

随着数字技术的进步，数字产品（如电子出版物、音频、视频、动画、图像产品等）得到了极大的发展。同时，随着计算机网络技术的飞速发展，数字产品容易传播和发布，给人们的生活和工作带来了极大的便利。然而，随之而来的副作用（如在没有被授权的情况下随意篡改、复制和传播有版权的内容），极大地损害了产品所有者的知识产权及商家的利益。如何防止数字产品被侵权、盗版和恶意篡改，已经成为世界各国急需解决的热门课题之一。

现有的版权保护系统多采用加密和数字签名等技术解决信息安全和版权保护问题。基于私用或公共密钥的加密技术可以用来控制数据访问，它将明文消息变换成旁人无法理解的密文消息。加密后的产品是可以访问的，但只有那些具有正确密钥的人才能解密。除此之外，还可以通过设置密码，使得数据在传输时变得不可读，从而可以为从发送到接收过程中的数据提供有效的保护。数字签名是一种由信息发送方以电子形式给消息签名的方法，其实质是一段特殊的字符串，该数字串是除签名者外其他任何人都无法伪造的，具有对签名真实性证明的作用。它通过使用私用密钥，对每个消息进行签名，而公共的检测算法用来检查消息的内容是否符合相应的签名。但是，使用这些技术在版权保护方面存在很大的局限性，主要表现在：①多媒体数据流结构复杂、数据量庞大，对它们进行加密非常困难，而且不利于多媒体数据的传播；②加密数据的不可读性，容易引起监控者的特别注意，并以此为依据展开对密文的破译和对发送者、接收者的攻击；③随着计算机硬件技术的迅速发展，具有并行计算能力的破解技术日益成熟，仅仅通过增加密钥长度来达到增强安全的方法越来越不适应计算和传输的要求；④由于互联网的高度普及，使得加密数据一旦被破解，便可以在广泛的范围内自由传播，一切的密码保护措施都失去意义。因此，需要寻求一种不同于传统技术的更加有效的手段来保障数字信息的安全传输和保护数字产品的版权。

数字水印技术作为多媒体信息安全研究领域中的重要分支，为解决数字产品版权和认证内容完整性等问题提供了一种有效的方法。数字水印技术一方面弥补了密码技术的缺陷，因为它可以为解密后的数据提供进一步的保护；另一方面，数字水印技术也弥补了数字签名技术的缺陷，这是因为它可以在原始数据中一次性嵌入大量的秘密信息。由于这些特点，数字水印技术已成为多媒体信息安全研究领域发展的热点技术之一，受到国际学术界和企业界的高度关注。

从应用范围上可把水印分为图像水印、视频水印和音频水印等。当前，对图像水印和视频水印技术的研究较多，而对于音频水印的研究较少，这主要是由于：①人类听觉系统比较灵敏，这对数据隐藏的实现造成了很大的困难；②功能强大的音频处理软件在互联网上有很多并且能够免费下载，它们可以极大地改变语音信号的结构并且不会造成音质的损失；③数字音频水印对信号的同步有比较高的要求。然而，随着MP3、MPEG、AC-3等新一代压缩标准的广泛应用，对数字音频作品的知识产权保护显得越来越重要。因此，对数字音频水印技术的研究也变得越来越重要。

本书共8章。第1章是音频基础，简单介绍音频信号的数字化、常用的数字音频格式以及听觉系统感知特点。第2章简要介绍数字水印的概念、原理、关键技术及应用与分类，同时介绍国内外研究现状。第3章介绍常用的图像置乱技术，主要包括幻方变换、仿射变换、Hilbert曲线、正交拉丁方变换、Arnold变换、Fibonacci-Q变换、混沌置乱等。第4、5章重点阐述抗同步攻击的鲁棒性水印的算法，包括数字水印的生成技术、预处理技术、嵌入技术、提取和检测技术。第6章主要研究脆弱性音频水印算法，包括基于MFCC特征的多功能音频水印算法和基于音频内容特征的脆弱性音频水印算法。第7章介绍音频水印的检测算法。第8章主要介绍数字音频水印技术的应用。

本书得到了北京市教育委员会2015年度科技计划项目（批准号：KM201310857001）的支持。

由于作者水平有限，书中难免存在各种疏漏和不当之处，敬请读者批评指正。

编者

2016年3月