Sistema de esteganografia em áudio digital que utiliza técnicas eficientes de inserção de dados

Abstract

Esta dissertação apresenta uma melhoria feita em uma técnica de esteganografia para áudio que emprega espalhamento espectral (spread spectrum), o que permite que se insira muito mais informação no sinal hospedeiro, sem que com isso haja degradação da qualidade perceptual, utilizando três métodos diferentes de compressão de dados sem perdas nas fontes de dados. Um código corretor de erros (ECC) também é utilizado a fim de permitir taxas de bits de dados mais altas sem afetar a probabilidade de erros de detecção. O modelo psicoacústico, assim como a técnica de espalhamento espectral, são explicados em detalhes, e o comportamento do sistema auditivo humano (HAS) sob o efeito de estímulos auditivos é descrito. Além disso, testes de medição da capacidade de inserção e de avaliação da qualidade perceptual do áudio – mais especificamente a versão básica do algoritmo Perceptual Evaluation of Audio Quality (PEAQ) (ITU, 1998-2001) – são realizados com seis diferente excertos de áudio e diferentes arquivos de texto comprimidos sendo utilizados como fontes de dados. Finalmente, é apresentada uma comparação dos algoritmos de compressão utilizados nesta dissertação, provando que a compressão dos dados não afeta a qualidade perceptual do áudio e, ao mesmo tempo, pode aumentar a capacidade de inserção do sinal hospedeiro em mais de 100%.

This dissertation presents an improvement to a spread spectrum audio steganography technique that allows us to embed much more information into the host signal, with no perceptual quality degradation, by using three different lossless data compression methods on the data sources. An error-correcting code (ECC) is also used in order to allow higher data bit rates without affecting the detection error probability. The psychoacoustic model, as well as the spread spectrum technique, are explained in details, and the behavior of the human auditory system (HAS) under the effect of auditory stimuli is described. Furthermore, embedding capacity measurement tests and audio perceptual quality evaluation tests – more specifically the basic version of the Perceptual Evaluation of Audio Quality (PEAQ) algorithm (ITU, 1998-2001) – are performed over six different audio excerpts, with different compressed text files as data sources. Finally, a comparison of the compression algorithms used in this dissertation is presented, proving that data compression do not affect the perceptual audio quality and, at the same time, it can enhance the host signal embedding capacity in over 100%.