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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. 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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。
音频定义1.Audio，指人说话的声音频率，通常指300Hz-3400Hz的频带。2.指存储声音内容的文件。3.在某些方面能指作为波滤的振动。音频这个专业术语，人类能够听到的所有声音都称之为音频，它可能包括噪音、 声音被录制下来以后，无论是说话声、歌声、乐器都可以通过数字音乐软件处理。把它制作成CD，这时候所有的声音没有改变，因为CD本来就是音频文件的一种类型。而音频只是储存在计算机里的声音。 演讲和音乐，如果有计算机加上相应的音频卡 -- 就是我们经常说的声卡，我们可以把所有的声音录制下来，声音的声学特性，音的高低都可以用计算机硬盘文件的方式储存下来。反过来，我们也可以把储存下来的音频文件通过一定的音频程序播放，还原以前录下的声音。解读音频属性大家都承认现在是一个数码时代，为了追求优良的音质很多人不懈地努力。随着数码时代的来临，谁都承认数码音频比模拟信号优越。什么是模拟信号？其实任何我们可以听见的声音经过音频线或话筒的传输都是一系列的模拟信号。模拟信号是我们可以听见的。而数字信号就是用一堆数字记号来记录声音，而不是用物理手段来保存信号。（用普通磁带录音就是一种物理方式）数字信号我们实际上是听不到的。这样我们可以简略地比较一下模拟时代的录音制作与数码时代的区别：模拟时代是把原始信号以物理方式录制到磁带上（当然在录音棚里完成了），然后加工，剪接，修改，最后录制到磁带，LP等广大听众可以欣赏的载体上。这一系列过程全是模拟的，每一步都要损失一些信号，到了听众手里自然是差了好远，更不用说什么HI-FI了。数码时代是第一步就把原始信号录成数码音频资料，然后用硬件或软件进行加工处理，这个过程相比模拟方法有无比的优越性，因为它几乎不会有任何损耗。对于机器来说只是处理一下数字而已，当然丢码的可能性也有，但只要操作合理就不会发生。最后把这堆数字信号传输给数字记录设备如CD等，损耗自然小很多了！如果我们注意一下身边的CD片就会看到很多CD都有如：ADD，AAD，DDD等标记。三个字母各代表该片在录音，编辑，成品三个过程中所使用的方法是模拟(Analog)的还是数字(Digital)的。当然A代表模拟，D代表数字。AAD就说明其录音和编辑是用模拟方式的，而最后灌片是用数字方式的，这类唱片多是将过去录制的音乐转成CD片而不做任何修改。ADD则是有一个修改过程，许多古典音乐大师的演奏或指挥多录制于模拟时代，我们现在听到的CD是经过修改后罐录的，很多这类唱片都有标记ADD。而DDD的唱片必然是较现代的录音品。自然，CD片必然以D结尾，而磁带可以姑且认为是AAA，虽然好像并没有这种说法。所以说，数码音频是我们保存声音信号，传输声音信号的一种方式，它的特点是信号不容易损失。而模拟信号是我们最后可以听到的东西。不过模拟信号的修改简直是一场灾难，损失太大了。有此僻好的格伦•古尔德若活到现在也会瞠目结舌的。而数码音频复制100遍也不会有损耗，不信大家COPY一个WAVE文件试试？数码录音最关键一步就是要把模拟信号转换为数码信号。就电脑而言是把模拟声音信号录制成为Wave文件，这个工作Windows自带的录音机也可以做到，但是它的功能十分有限，不能满足我们的需求，所以我们用其他专业音频软件代替，如Sound Forge等。录制出来的文件就是Wave文件，描述Wave文件主要有两个指标，一个是采样精度，另一个是比特率。这是数字音频制作中十分重要的两个概念，下面就来看一下吧。什么是采样精度？因为Wave是数码信号，它是用一堆数字来描述原来的模拟信号，所以它要对原来的模拟信号进行分析，我们知道所有的声音都有其波形，数码信号就是在原有的模拟信号波形上每隔一段时间进行一次“取点”，赋予每一个点以一个数值，这就是“采样”，然后把所有的“点”连起来就可以描述模拟信号了，很明显，在一定时间内取的点越多，描述出来的波形就越精确，这个尺度我们就称为“采样精度”。我们最常用的采样精度是44.1kHz/s。它的意思是每秒取样44100次，之所以使用这个数值是因为经过了反复实验，人们发现这个采样精度最合适，低于这个值就会有较明显的损失，而高于这个值人的耳朵已经很难分辨，而且增大了数字音频所占用的空间。一般为了达到“万分精确”，我们还会使用48k甚至96k的采样精度，实际上，96k采样精度和44.1k采样精度的区别绝对不会象44.1k和22k那样区别如此之大，我们所使用的CD的采样标准就是44.1k，目前44.1k还是一个最通行的标准，有些人认为96k将是未来录音界的趋势。采样精度提高应该是一件好事，可有时我也想，我们真的能听出96k采样精度制作的音乐与44.1k采样精度制作的音乐的区别吗？普通老百姓家里的音响能放出他们的区别吗？比特率是大家常听说的一个名词，数码录音一般使用16比特，20比特，24比特制作音乐，什么是“比特”？我们知道声音有轻有响，影响轻响的物理要素是振幅，作为数码录音，必须也要能精确表示乐曲的轻响，所以一定要对波形的振幅有一个精确的描述，“比特”就是这样一个单位，16比特就是指把波形的振幅划为216即65536个等级，根据模拟信号的轻响把它划分到某个等级中去，就可以用数字来表示了。和采样精度一样，比特率越高，越能细致地反映乐曲的轻响变化。20比特就可以产生1048576个等级，表现交响乐这类动态十分大的音乐已经没有什么问题了。刚才提到了一个名词“动态”，它其实指的是一首乐曲最响和最轻的对比能达到多少，我们也常说“动态范围”，单位是dB，而动态范围和我们录音时采用的比特率是紧密结合在一起的，如果我们使用了一个很低的比特率，那么我们就只有很少的等级可以用来描述音响的强弱，我们当然就不能听到大幅度的强弱对比了。动态范围和比特率的关系是；比特率每增加1比特，动态范围就增加6dB。所以假如我们使用1比特录音，那么我们的动态范围就只有6dB，这样的音乐是不可能听的。16比特时，动态范围是96dB。这可以满足一般的需求了。20比特时，动态范围是120dB，对比再强烈的交响乐都可以应付自如了，表现音乐的强弱是绰绰有余了。发烧级的录音师还使用24比特，但是和采样精度一样，它不会比20比特有很明显的变化，理论上24比特可以做到144 dB的动态范围，但实际上是很难达到的，因为任何设备都不可避免会产生噪音，至少在现阶段24比特很难达到其预期效果。音频格式以下是常见音频文件格式的特点。要在计算机内播放或是处理音频文件，也就是要对声音文件进行数、模转换，这个过程同样由采样和量化构成，人耳所能听到的声音，最低的频率是从20Hz起一直到最高频率20KHZ，20KHz以上人耳是听不到的，因此音频的最大带宽是20KHZ，故而采样速率需要介于40~50KHZ之间，而且对每个样本需要更多的量化比特数。音频数字化的标准是每个样本16位-96dB的信噪比，采用线性脉冲编码调制PCM，每一量化步长都具有相等的长度。在音频文件的制作中，正是采用这一标准。CD格式：天簌当今世界上音质最好的音频格式是什么？当然是CD了。因此要讲音频格式，CD自然是打头阵的先锋。在大多数播放软件的“打开文件类型”中，都可以看到＊.cda格式，这就是CD音轨了。标准CD格式也就是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16位量化位数，因为CD音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的，因此如果你如果是一个音响发烧友的话，CD是你的首选。它会让你感受到天籁之音。CD光盘可以在CD唱机中播放，也能用电脑里的各种播放软件来重放。一个CD音频文件是一个＊.cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以不论CD音乐的长短，在电脑上看到的“＊.cda文件”都是44字节长。注意：不能直接的复制CD格式的＊.cda文件到硬盘上播放，需要使用象EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转换成WAV，这个转换过程如果光盘驱动器质量过关而且EAC的参数设置得当的话，可以说是基本上无损抓音频。推荐大家使用这种方法。WAV：无损是微软公司开发的一种声音文件格式，它符合 PIFFResource Interchange File Format 文件规范，用于保存WINDOWS平台的音频信息资源，被WINDOWS平台及其应用程序所支持。“*.WAV”格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多种压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，标准格式的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16位量化位数，看到了吧，WAV格式的声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都“认识”WAV格式。这里顺便提一下由苹果公司开发的AIFF（Audio Interchange File Format）格式和为UNIX系统开发的AU格式，它们都和和WAV非常相像，在大多数的音频编辑软件中也都支持它们这几种常见的音乐格式。MP3：流行MP3格式诞生于八十年代的德国，所谓的MP3也就是指的是MPEG标准中的音频部分，也就是MPEG音频层。根据压缩质量和编码处理的不同分为3层，分别对应“*.mp1"/“*.mp2”/“*.mp3”这3种声音文件。需要提醒大家注意的地方是：MPEG音频文件的压缩是一种有损压缩，MPEG3音频编码具有10：1~12：1的高压缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声音文件中12KHz到16KHz高音频这部分的质量来换取文件的尺寸，相同长度的音乐文件，用＊.mp3格式来储存，一般只有＊.wav文件的1/10，而音质要次于CD格式或WAV格式的声音文件。由于其文件尺寸小，音质好；所以在它问世之初还没有什么别的音频格式可以与之匹敌，因而为＊.mp3格式的发展提供了良好的条件。直到现在，这种格式还是风靡一时，作为主流音频格式的地位难以被撼动。但是树大招风，MP3音乐的版权问题也一直是找不到办法解决，因为MP3没有版权保护技术，说白了也就是谁都可以用。MP3格式压缩音乐的采样频率有很多种，可以用64Kbps或更低的采样频率节省空间，也可以用320Kbps的标准达到极高的音质。我们用装有Fraunhofer IIS Mpeg Lyaer3的 MP3编码器（现在效果最好的编码器）MusicMatch Jukebox 6.0在128Kbps的频率下编码一首3分钟的歌曲，得到2.82MB的MP3文件。采用缺省的CBR（固定采样频率）技术可以以固定的频率采样一首歌曲，而VBR（可变采样频率）则可以在音乐“忙”的时候加大采样的频率获取更高的音质，不过产生的MP3文件可能在某些播放器上无法播放。我们把VBR的级别设定成为与前面的CBR文件的音质基本一样，生成的VBR MP3文件为2.9MB。MIDI：作曲家最爱经常玩音乐的人应该常听到MIDI（Musical Instrument Digital Interface）这个词，MIDI允许数字合成器和其他设备交换数据。MID文件格式由MIDI继承而来。MID文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指令。这样一个MIDI文件每存1分钟的音乐只用大约5～10KB。今天，MID文件主要用于原始乐器作品，流行歌曲的业余表演，游戏音轨以及电子贺卡等。＊.mid文件重放的效果完全依赖声卡的档次。＊.mid格式的最大用处是在电脑作曲领域。＊.mid文件可以用作曲软件写出，也可以通过声卡的MIDI口把外接音序器演奏的乐曲输入电脑里，制成＊.mid文件。WMA：最具实力WMA (Windows Media Audio) 格式是来自于微软的重量级选手，后台强硬，音质要强于MP3格式，更远胜于RA格式，它和日本YAMAHA公司开发的VQF格式一样，是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的，WMA的压缩率一般都可以达到1：18左右，WMA的另一个优点是内容提供商可以通过DRM（Digital Rights Management）方案如Windows Media Rights Manager 7加入防拷贝保护。这种内置了版权保护技术可以限制播放时间和播放次数甚至于播放的机器等等，这对被盗版搅得焦头乱额的音乐公司来说可是一个福音，另外WMA还支持音频流(Stream)技术，适合在网络上在线播放，作为微软抢占网络音乐的开路先锋可以说是技术领先、风头强劲，更方便的是不用象MP3那样需要安装额外的播放器，而Windows操作系统和Windows Media Player的无缝捆绑让你只要安装了windows操作系统就可以直接播放WMA音乐，新版本的Windows Media Player7.0更是增加了直接把CD光盘转换为WMA声音格式的功能，在新出品的操作系统Windows XP中，WMA是默认的编码格式，大家知道Netscape的遭遇，现在“狼”又来了。WMA这种格式在录制时可以对音质进行调节。同一格式，音质好的可与CD媲美，压缩率较高的可用于网络广播。虽然现在网络上还不是很流行，但是在微软的大规模推广下已经是得到了越来越多站点的承认和大力支持，在网络音乐领域中直逼＊.mp3，在网络广播方面，也正在瓜分Real打下的天下。因此，几乎所有的音频格式都感受到了WMA格式的压力。RealAudio：流动旋律RealAudio主要适用于在网络上的在线音乐欣赏，现在大多数的用户仍然在使用56Kbps或更低速率的Modem，所以典型的回放并非最好的音质。有的下载站点会提示你根据你的Modem速率选择最佳的Real文件。现在real的的文件格式主要有这么几种：有RA（RealAudio）、RM（RealMedia，RealAudio G2）、RMX（RealAudio Secured），还有更多。这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。近来随着网络带宽的普遍改善，Real公司正推出用于网络广播的、达到CD音质的格式。如果你的RealPlayer软件不能处理这种格式，它就会提醒你下载一个免费的升级包。许多音乐网站如 提供了歌曲的Real格式的试听版本。现在最新的版本是RealPlayer 9.0。VQF：无人问津雅马哈公司另一种格式是＊.vqf，它的核心是减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩比，可以说技术上也是很先进的，但是由于宣传不力，这种格式难有用武之地。＊.vqf可以用雅马哈的播放器播放。同时雅马哈也提供从＊.wav文件转换到＊.vqf文件的软件。 此文件缺少特点外加缺乏宣传，现在几乎已经宣布死刑了。OGG：新生代音频格式ogg格式完全开源，完全免费， 和mp3不相上下的新格式。前途无量时下的MP3支持格式最常见的是MP3和WMA。MP3由于是有损压缩，因此讲求采样率，一般是44.1KHZ。另外，还有比特率，即数据流，一般为8---320KBPS。在MP3编码时，还看看它是否支持可变比特率（VBR），现在出的MP3机大部分都支持，这样可以减小有效文件的体积。WMA则是微软力推的一种音频格式，相对来说要比MP3体积更小。音频处理一、音频媒体的数字化处理随着计算机技术的发展，特别是海量存储设备和大容量内存在PC机上的实现，对音频媒体进行数字化处理便成为可能。数字化处理的核心是对音频信息的采样，通过对采集到的样本进行加工，达成各种效果，这是音频媒体数字化处理的基本含义。二、音频媒体的基本处理基本的音频数字化处理包括以下几种：不同采样率、频率、通道数之间的变换和转换。其中变换只是简单地将其视为另一种格式，而转换通过重采样来进行，其中还可以根据需要采用插值算法以补偿失真。针对音频数据本身进行的各种变换，如淡入、淡出、音量调节等。通过数字滤波算法进行的变换，如高通、低通滤波器。三、音频媒体的三维化处理长期以来，计算机的研究者们一直低估了声音对人类在信息处理中的作用。当虚拟技术不断发展之时，人们就不再满足单调平面的声音，而更催向于具有空间感的三维声音效果。听觉通道可以与视觉通道同时工作，所以声音的三维化处理不仅可以表达出声音的空间信息，而且与视觉信息的多通道的结合可以创造出极为逼真的虚拟空间，这在未来的多媒体系统中是极为重要的。这也是在媒体处理方面的重要措施。人类感知声源的位置的最基本的理论是双工理论，这种理论基于两种因素：两耳间声音的到达时间差和两耳间声音的强度差。时间差是由于距离的原因造成，当声音从正面传来，距离相等，所以没有时间差，但若偏右三度则到达右耳的时间就要比左耳约少三十微秒，而正是这三十微秒，使得我们辨别出了声源的位置。强度差是由于信号的衰减造成，信号的衰减是因为距离而自然产生的，或是因为人的头部遮挡，使声音衰减，产生了强度的差别，使得靠近声源一侧的耳朵听到的声音强度要大于另一耳。基于双工理论，同样地，只要把一个普通的双声道音频在两个声道之间进行相互混合，便可以使普通双声道声音听起来具有三维音场的效果。这涉及到以下有关音场的两个概念：音场的宽度和深度。音场的宽度利用时间差的原理完成，由于现在是对普通立体声音频进行扩展，所以音源的位置始终在音场的中间不变，这样就简化了我们的工作。要处理的就只有把两个声道的声音进行适当的延时和强度减弱后相互混合。由于这样的扩展是有局限性的，即延时不能太长，否则就会变为回音。音场的深度利用强度差的原理完成，具体的表现形式是回声．音场越深，则回音的延时就越长．所以在回音的设置中应至少提供三个参数：回音的衰减率、回音的深度和回音之间的延时。同时，还应该提供用于设置另一通道混进来的声音深度的多少的选项。
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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
声乐是音乐专业学生的一门选修课，学好声乐有很大的作用。下面是我为大家推荐的声乐 毕业 论文，供大家参考。声乐毕业论文 范文 篇一：《民间音发展趋势》 摘 要：民间音乐一直是传统音乐中的重要组成部分，而当今许多的民间音乐被列为世界非物质 文化 遗产，这不禁引起了人们对它的关注，同时它的传承与保护也变的尤为重要。通过对民间音乐的独特价值及发展趋势作出较详细的论述，期望民间音乐能随着物质文明和精神文明的不断演变发展而日益繁荣，更好的传承和发展下去。 关键词：民间音乐;传统音乐;发展趋势 中华民族有着广阔的疆域，众多的民族，丰厚的文化底蕴，传统音乐这种世代相传、具有民族特色的本土音乐也是我国悠久历史文化的一部分。民间音乐是传统音乐中不可缺少的的部分，民间音乐是传统音乐中最基本、最丰富、最富有生命力的部分。 一、中国传统音乐与民间音乐 中国传统音乐指的是中国人运用本民族固有的 方法 ，采取本民族固有形式创造的，具有本民族形态特征的音乐，其中不仅包括在历史上产生的、历代相传至今的古代作品，也包括当代中国人用本民族固有形式创作的，具有本民族固有形态特征的的音乐作品。民间音乐是传统音乐的一部分，也是传统音乐中最基本、最丰富、最富有生命力的部分，并且与宫廷音乐、文人音乐和宗教音乐有着密切的联系。伍国栋老师对其作如下界定“民间音乐是当今世界各国、各民族传统音乐文化中存见的一部分既古老又现代的音乐文化类型，是创造于人民大众又供人民大众在日常生活中通过口传心承方式来共同操纵、共同享用、共同演绎和共同传承的一种非专业的社会音乐文化产品。”①如此一来更有效地认证了民间音乐的地位。 二、民间音乐的独特价值 民间音乐是人类音乐中最丰富的宝藏，也是世界非物质文化遗产的重要成员，它随着历史进程的发展，是人类历史的见证，具有独特的价值，如人文价值、学术研究价值、审美价值和音乐创作素材价值。(1)人文价值，是指民间音乐反映的历代各族人民的社会生活、历史事件、生活习俗等人文资料。如在编写地方志时，民间音乐是不可或缺的部分。(2)学术研究价值是指民间音乐自身的发生、发展、演变及其规律，如五声性调式的特点、多声部民歌的研究等都可作为世界上的中国音乐文化符号。(3)审美价值则体现在民间音乐积累了优秀的曲目，它们是以中国人民的审美和要求而流传下来，在流传中千锤百炼、凝聚成为高度艺术感染力的音乐形象，有的催人泪下，有的令人心旷神怡，具有高度审美价值和欣赏价值，是人们精神生活中不可多得的艺术。(4)民间音乐具有音乐创作的素材价值，民间音乐作为民族音乐的基础，曾哺育了历代的文人音乐家和宫廷音乐家;同样也启发了中国新音乐的专业创作和通俗音乐创作。 三、民间音乐的发展趋势及思考 1.民间音乐的传承与保护。“民族音乐文化是民族本质最完美的音乐表现”②。民间音乐不仅是中国传统音乐的瑰宝，更是世界民族文化的骄子，因为它不仅代表着一种艺术，更诠释着一个民族的本质，也是人类精神文化交流的一种媒介。于此，保护和传承民间音乐是我国经济环境下的一项重要的文化策略，而人民也应根据各民族音乐的特点做出适当的保护 措施 ，以便更完整的保留住它的本质。然而民间音乐内容形式的多样化使得保护工作变得困难，它不仅是一种文字或影像上的保护，更是一种无形的深入人们内心的认可与保护。于此，音乐工作者应该注重民间音乐的传承和发展，做好这项艰巨的任务。深入民族地区进行田野考察，立足于国际，各地区各民族等全方位，多角度的学术视角，采取科学的研究和论证。在尊重民族、尊重传统的基础上对民间音乐文化进行传承与发展，是我国更多的民间音乐走向国际化的舞台。 2.民间音乐的传承与发展。民间音乐是中国传统音乐的一部分，也是传统音乐中最基本、最丰富、最富有活力的部分，它在在历史的长河中紧随着人民生活，既延续又演变的流动着。世界上每个国家都有自己的民族和他们独特的音乐文化，也是这种音乐文化代表着当地人们的一种生活环境和精神上的审美。也正因为如此，世界才呈现出多元化，而随着社会全方位的发展，各个国家对自己音乐文化的保护也上升到一个重要的阶段。中国作为一个多民族的国家，有着有着辉煌灿烂的民族文化，民间音乐作为一种丰富多彩的文化，对中国音乐的发展起着极其重要的作用。同时，在国际音乐中，他们也渐渐代表着一种中国独特的音乐形象。“传承发展是延续传统的动力，是传统音乐的生命力。只有建立传承人保护机制和抓好传承措施，中国民族民间音乐作为一种非物质文化遗产，才能随着物质文明和精神文明的不断传承发展而日益繁荣。”③ 四、结语 民间音乐是传统音乐的一部分，也是传统音乐中最基本、最丰富、最富有生命力的部分，并且与宫廷音乐、文人音乐和宗教音乐有着密切的联系。民间音乐具有独特的人文价值、学术研究价值、审美价值和音乐创作素材价值，通过对民间音乐的独特价值及发展趋势作出较详细的论述，期望民间音乐能随着物质文明和精神文明的不断演变发展而日益繁荣，更好的传承和发展下去。 注释： ①伍国栋.中国民间音乐[M].杭州：浙江 教育 出版社，1995. ②杨立梅.柯达伊教育体系中传统音乐传统的继承与发展[J].中国音乐，2000(01). ③冯光钰.传承发展是对非物质文化遗产———中国传统音乐的最好保护[J].音乐研究.2006(01). 声乐毕业论文范文篇二：《音乐论文发表-音乐游戏》 摘 要：在音乐游戏教学中教学生听辨音乐的音高、节奏、强弱、节拍、速度、情绪等基本要素，并在训练听觉的同时引导他们用身体动作来表现这些要素。使自己的身体与音乐默契配合成为一个整体。 关键词：音乐游戏;音乐教育 一、游戏的定义 拉夫·科斯特：(索尼在线娱乐首席创意官)游戏就是在快乐中学会某种本领的活动。辞海这样描述游戏：以直接获得快感为目的，且必须有主体参与互动的活动。这两个定义说明了游戏的两个最基本特征：(1)以直接获得快感(包括生理和心理的愉悦)为主要目的。(2)主体参与互动。主体参与互动是指主体动作、语言表情等变化与获得快感的刺激方式刺激程度有直接关系。 二、音乐游戏的概述 首先是由音乐作为主导的游戏活动，音乐是一门培养 儿童 创造能力的重要学科，在教学中教师要善于运用各种直观的 教学方法 ，如生动有趣的 唱歌 游戏，律动自编舞蹈表演，加入伴奏乐器等，这些方法的灵活运用是音乐教学当中是直接有效吸引小朋友的办法，让他们在一节课四十分钟内感兴趣，专注聆听和学习的动力。针对小学生儿童的生理特点心理特点，应特别重视设计音乐游戏活动，对发展儿童的音乐 想象力 ，引导有意识的进行创新。儿童往往年龄小，好动的本性比较强，对于音乐学习来说，知识也好，技能也好，整体音乐素质也好，均离不开音乐兴趣与 爱好 这个根本源泉。美国著名音乐教育家穆塞尔和格连在其《学校教学心理学》中写道：“假如我们能在一个孩子身上唤起对音乐的一种强烈的热情，假如我们能把这种兴趣延长若干年并且缓步地把它提到更高水平的话，那么，即使他永远成不了一个技艺名家，他也将通过音乐找到他的个人幸福…….这是音乐教育的主要任务。” 三、奥尔夫音乐教育的特点 1.以人为本，突出音乐教育人性化。奥尔夫的音乐教育是以学生为中心、一学生的发展为本的，可以这样说，在奥尔夫音乐课堂上，学生在真正意义上“走进了音乐”。这种音乐与他们的生活息息相关，并能充分表达自我的情绪情感，体现出人文关爱。 2.在“做”中学，突出音乐教育游戏化。教育学家罗杰斯提出了活动学习理论，即有意义的学习都是在“做”中进行的，在做的过程中，新旧知识逐渐形成了自然地本质联系。对于年级较小的学生更是如此，以他们理解，“做”就是玩，就是游戏。高尔基说“儿童通过游戏，非常简单，非常容易的去认识周围的世界”。儿童他们的兴趣还不稳定，因此当他们从事某一项活动时，一遇到外界的一些干扰，就容易发声兴趣转移，但是，他们为不会变的兴趣是游戏。只要我们在音乐环节中加入游戏，加入合理儿童感兴趣的活动，他们就会专注，有兴趣去了解音乐带给他们的欢乐。德国音乐教育家奥尔夫主张，儿童音乐教育应该从孩子的生活天地里取材，让孩子在玩乐中学习音乐。音乐游戏具备了将音乐听觉表象体现在行动之中的功能。让儿童从音乐中来——感受音乐(听音乐)：到音乐中去(音乐游戏)：再回到音乐中去——达到音乐教学的目的(掌握音乐)。 四、游戏在儿童课堂中的实践 1.音乐游戏在音乐教育中具有承上启下的作用。课堂中的每一段引言、每一项教学活动，每一个音乐游戏都要有连贯性。有些课例我们可以通过这样去做的：通过用身体姿势创造形成各种图形，培养群体协作能力。 老师：我今天给大家出一道难题，你们会写阿拉伯数字吗? 学生：当然我们上幼儿园时就会写了。 老师：那你们会用身体写吗? 学生：……… 老师：你们现在笔直的站起来，就是一个“1”字，你们还可以躺在地上用身体摆出阿拉伯数字1—9来。现在你们讨论一下，看看怎么摆又准确又有创意。当学生遇到困难时，比如摆不出“2”的造型时，教师应该给与必要的提示，可以两三个同学合作完成这个造型。 让学生一同商议如何合作摆出图形，其他组可以评价哪些地方有创造性，哪些地方还不够准确，应如何改进。如果学生顺利完成任务，教师可以进一步加大游戏难度，在黑板上画出各种教学需要的图形，用打击乐器进行声音造型。当学生掌握声音造型的基本方法后，启发学生以组为单位，从生活中提炼可以用声音表达的图形。先将图形画出来，再用各种方法创造声音造型。 2.教师在音乐游戏中起贯穿作用。教师在运用游戏激趣法时必须注意四点：第一、游戏目的要明确。第二、游戏的规则要叙述清楚。第三、游戏纪律要张弛得当。第四、游戏道具提前准备，这样才能让游戏真正成为课堂中的“闪亮点”和“兴奋点”。点燃学生心中的音乐火花。另外，在运用游戏时除了向学生讲清楚游戏的规则和注意事项外，还要求儿童必须遵守规则，服从教师的指挥，掌握游戏的步骤和方法，如有歌曲的游戏一定要唱好歌曲，训练音准的游戏一定认真聆听琴声等，否则就会妨碍游戏的进行。 总之音乐游戏是一项很好的音乐实践活动。希望大家重视它的价值，走出自己教学中的一些教学误区，充分发挥音乐游戏教学的巨大作用。不仅要挖掘音乐教材中美的各种因素，而且还要善于启发诱导学生以美执行，使他们在学校美育教育活动的实践中，自己去认识美，体验美，掌握美、表现美、创造美。 声乐毕业论文范文篇三：《高校声乐教师如何提高声乐教学效率》 摘要：声乐教学是一门较为复杂的技能技巧课，教师要掌握科学的 发声方法 、全面的文学以及音乐素养，还要精通教学之道并善于研究声乐教学的规律，才能够在高校声乐教学中取得良好的教学效果。 关键词：声乐 高校声乐教师 教学效率 “音乐是人生最大的快乐，音乐是生活中的一股清泉，音乐是陶冶性情的熔炉。”这是我国著名的音乐家冼星海的 名言 。音乐是一种情感的艺术，而在音乐艺术中，最古老而又最受欢迎的音乐形式当属声乐，它能够具体的表达出演唱者的感情，引起欣赏者的共鸣，是一门传情的艺术。声乐教学是一门较为复杂的技能技巧课，需要长期的训练、实践才能看到效果，不是一蹶而就的课程。更不是一门简单的学科，需要在长期的训练中，掌握其中的方法，并且坚持进行反复的练习、深入的研究，才能够逐渐熟练地掌握演唱的方法及规律，达到较为理想的演唱效果。当前高校声乐教师肩负着提高声乐教学效率的重担，因此仅仅是掌握科学的发声方法、全面的文学以及音乐素养是不够的，还要精通教学之道并善于研究声乐教学的规律，才能够在高校声乐教学中取得良好的教学效果。 高校现行声乐教学中有存在着不少问题，如教学效率低、学生成才速度慢、学生声乐水平停滞不前以及学生声乐水平倒退甚至会有导致学生坏嗓的教学失误。而导致这些教学失误的原因主要有：部分高校声乐教师不能真正掌握歌唱艺术真谛、缺乏正确的歌唱艺术观念，无法正确引导学生进行声乐学习;很多高校声乐教师不懂得遵循声乐教学心理，没有很好的行之有效的教学方法及训练手段;学习声乐要有好的嗓音条件以及较强的乐感和良好的心理品质，而部分学生并不具备这些条件。因此，要正视现状并且结合高校学生的年龄特点，着重研究和提高声乐教学的方法及效率，提高高校声乐教学效果。 1.高校声乐教师要不断提高自身素质 一名专业的高校声乐教师应具备较强的专业技能水平，使学生信服于自己的专业素质，充分调动起学生学习声乐的兴趣。因此在声乐教学的过程中，就要求声乐教师要不断地提高自身素质，并且不断更新教学观念、改革教学方法，提升教学魅力，做一名德才兼备、“技”“艺”兼通、教研相融的声乐教师。 2.高校声乐教师应具备良好的乐感与文化艺术修养 要增加自己歌唱的自信、放飞自己的歌声，更好地表达歌曲的内涵就要有良好的音乐感觉。好的演唱是建立在科学的发声技巧、丰富的情感体验以及浓厚的文化底蕴的基础上的。作为高校声乐教师只有具备了良好的乐感以及全面的文化艺术修养，才能使技艺完美结合，更好地表达优秀的声乐艺术作品，才能够为祖国培养出更多优秀的声乐演唱艺术人才。 3.高校声乐教师应具备较强的声乐演唱能力和范唱能力 教学注重言传身教，而声乐教学尤其如此。只有具有较高声乐演唱水平及较好的范唱能力的教师才能在声乐教学中起到很好的言传身教的作用。声乐教学中最为直观的教学方式方法就是范唱，它可以通过直接的耳濡目染激发学生的学习兴趣，提高学生对歌曲的理解以及艺术表现能力，通过聆听教师的范唱学生还可以直接模仿教师的歌唱方法。而不具备良好舞台演唱及范唱能力的声乐教师，只是讲解理论，不管讲得多好，但是如果缺乏技能的实践操作，还是不能够使学生很好的理解，这样的教学就不能够起到应有的作用，可以说是失败的教学。声乐是一门复杂的技巧技能课程，不具备范唱能力的声乐教师会使学生学习起来感觉到迷茫，而一些教师的错误的范唱，就是误人子弟了。 4.高校声乐教学应遵循教学规律 高校声乐教师应遵循循序渐进得教学规律来进行教学活动。有浅入深、由易到难、由简到繁地进行教学，是学生循序渐进地掌握所学到的知识与技能。声乐教师在教学过程中要目的明确，每一堂课都必须做到能承上启下和前后呼应：当天所教授的内容与要求，应作为第二天所讲授内容的基础;而第二天的教学内容与要求，又是当天所教授内容的延伸与发展。 5.高校声乐教师要科学的组织课堂教学 水平不同的声乐教师就会带来不同的课堂效果。教师要科学有效地组织课堂教学：首先要熟悉教学大纲和教材并且掌握每一节课的训练意义及方法，对每一节课的每一个环节，例如练声、歌曲、节奏、停顿、高潮等做好周密的考虑和设计;其次要明确每一节课的训练目的和意义，确定达到这一目的的手段。 ① 教学过程要彰显民族化及个性化 声乐教师应不能用高高在上的威严姿态来面对学生，而应以民主平等的态度来跟学生进行心理上的交流，建立起民主的师生关系;以平等的、合作者的态度来创造课堂上轻松和谐的教学氛围，建立起课堂上的民主气氛。只有这样才能培养学生良好的歌唱情绪，在轻松的心理状态下歌唱。歌唱是一种二度创作的过程，学生的性格、文化素养以及理解能力和嗓音条件不同，就会有不同的演唱个性以及审美个性，声乐教师应充分尊重学生的审美个性，维护学生的主体地位，鼓励学生个性化处理。 ② 运用现代化的教学 传统的声乐教学几乎是凭借教师个人 经验 和感觉，教学效果不是很理想。现在可以引进现代化的科学技术，尽量减少主观因素，使教学更加直观。使用多媒体电脑和数字音频卡(或者能够录音的声卡)及音频软件，在声乐教学中利用数字化技术对声音的波形进行分析，使声音能够看得见，使声乐教学直观化。学生还可以在老师的指导下，以自己的声音为参照切实感受声乐学习中的点滴，比如声音的位置、咬字及音准等。教师还可以把上课的情况进行录音录像，让学生在课后观看练习，使课堂教学延伸到课外，提高学生的自主学习能力，从而提高声乐课的教学效率。 参考文献： [1]王岱超，胡郁青.如何提高高师声乐集体课的教学效果.西华师范大学学报(哲学社会科学版)，2005年.第4期. [2]蒋娟全.高师声乐集体课教学探讨.湖南科技学院学报，2008年.第10期. [3]陈晓鹏.浅谈高校声乐课的有效教学.佳木斯大学社会科学学报，2000年.第4期. 猜你喜欢： 1. 音乐学院声乐系毕业论文范例 2. 音乐系毕业论文题目 3. 音乐学院本科毕业论文范例 4. 音乐声乐教学毕业论文 5. 大学音乐论文的范文
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不管是导师还是读者，评判论文的第一感是先审核题目，选题是撰写论文的奠基工程，在一定程度上决定着论文的优劣。下面我给大家带来2021各方向硕士论文题目写作参考，希望能帮助到大家!
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软件工程专业硕士论文题目
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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。
无论如何,得有\如下内容啊.1. 无线数据网络中基于斯塔克尔博格博弈的功率控制 2. 动能定理，机械能守恒定律应用3. 宽带网络中业务模型的仿真分析 4. 基于H.264 AVC码率控制算法的研究 5. 基于GRF-3100射频系统的混频器的设计与制作 6. VOIP语音通信系统的设计与应用 7. 基于Labview的实验数据处理的研究 8. 基于NS2的路由算法研究与仿真 9. 图像处理工具箱的VC实现 10. 嵌入式实时系统设计模式的应用 11. 基于VC的UDP的实现 12. 基于TCP/IP协议嵌入式数字语音传输系统终端硬件设计 13. 基于MPLS的VPN技术原理及其实现 14. 基于FPGA的步进电机控制系统的数字硬件设计研究 15. 多路信号复用的基带发信系统模型 16. 数字音频水印研究 17. 数字电视传输系统-城市数字电视平移 18. 虚拟演播室应用研究与设计 19. 电视节目制作系统设计 20. KM3知识管理系统解决方案 21. 移动通信系统的频率分配算法设计 22. 通信系统的抗干扰技术 23. 扩频通信系统抗干扰分析 24. 基于OPNET的网络规划设计 25. 基于NS2的路由算法仿真 26. 基于GPRS的数据采集与传输系统设计 27. 搅拌混合器微分先行控制系统设计 28. 车辆牌照自动识别系统 29. 基于CPLD器件的数字频率计的设计 30. 大容量汉字显示系统的设计 31. 数控直流电压源的设计 32. 基于s6700电子标签阅读器设计 33. 嵌入式网络连接设计 34. Java手机网络游戏的实现和程序设计 35. 简频率特性测试仪设计 36. DDS及其在声学多普勒流速测量系统中的应用 37. AVR 8位嵌入式单片机在车载全球定位系统显示终端中的应用 38. 基于单片机的考勤系统设计 39. 基于单片机的寻呼机编码器 40. 基于MF RC632射频识别读写器芯片的专用读卡器 41. 具有SPI接口的数字式同步发送器设计 42. 小区停车场计费系统设计 43. 村村通无线接入系统中的CDMA技术 44. 语音校检报文的程序设计 45. 基于轧制扰动负荷观测器的轧机传动机电振动控制系统设计 46. 基于MATLAB的数字滤波器的设计 47. 基于VHDL的乒乓游戏机的设计 48. 语音信号的滤波设计 49. 基于DSPTMS320F206的高炉自动进料控制系统 50. 基于VHDL语言的基带线路码产生电路仿真设计 51. 智能天线的研究 52. 混合动力汽车电机驱动单元 53. 混合动力汽车 54. 直流电机双闭环调速系统设计 55. 双馈电机直接转矩DSP控制 56. 双馈电机直接转矩控制 57. 无刷直流电机调速系统 58. 异步电机直接转矩控制 59. 人脸识别系统的研究与实现 60. 锁相频率合成器的设计与仿真 61. 动态链接库进阶 62. 电话业务综合管理系统设计 63. 弹性分组环RPR的公平算法研究 64. 低轨卫星移动通信信道模型研究 65. 大数计算的算法探讨及其在椭圆曲线密码体制中的应用 66. HY防火墙管理软件开发过程及ACL模块功能实现 67. EPON的原理分析 68. DCS通讯与软测量技术的研究 69. 3G的AKA协议中F1至F5的UE端的实现 70. 《信号与系统》课件的设计与实现 71. 《电路与电子学》电子课件的设计与制作 72. RSA公钥算法研究与实现 73. p2p通信模型的java实现 74. 搜索引擎的开发与实现 75. 图书馆管理系统及原代码毕业设计 76. 网络安全专题学习网站设计 77. 网络教育应用网站设计 78. 校园网组建、开发与管理 79. 最优化软件设计实现 80. 租赁网的设计和实现 81. 远程控制终端数据接口设计 82. 遗传算法及其在网络计划中的应用 83. 研华PCI-1753板卡Linux驱动程序的开发 84. 软测量技术在造纸打浆过程的应用研究 85. 嵌入式系统研制AD数模转换器 86. 劳动生产率增长条件的研究 87. 基于XML帮助系统的设计与实现 88. 基于MPT-1327的集群系统智能基站的研究与设计 89. 基于J2ME的手机部分功能实现 90. 购销存财务软件的应用比较 91. 高清视频多媒体播放器 92. 基于CORBA网络管理技术及其安全性的研究和应用 93. 基本asp.net开发的网上商场的设计与实现 94. 桂林大广电子公司网站设计 95. 电信客户关系管理系统的分析与实现 96. 企业办公局域网的建设 97. 第三代移动通信承载业务和QoS处理机制无线资源管 98. 计算机病毒动态防御系统毕业论文 99. 3G标准化进程及其演进策略 100. 鲁棒数字水印算法的研究和比较 101. 基于SPCE061A的语音遥控小车设计——?硬件电路设计
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.
哎血泪教训一定要根据课题组现有基础和可以提供的平台决定，比如你师兄师姐在做什么，组里是否有GPU硬件和数据支持等。如果组里有传承是最好不过了，师兄师姐做过或在做的东西你选择的肯定不会错的，毕竟有人带头和指导～ 如果组里这两个方向都有人在做的话，建议和他们当面聊哈哈哈，利弊你自然就知道啦
貌似数字水印就是跟计算机很相关的东西了吧。计算机只是一个工具，跟数学物理这些东西差不多。数字水印大部分要用到编程的东西，算法的设计。用MATLAB或者VC甚至VB都可以搞，借一本数字水印方面的书籍，相信你的学习能力只要研究一两个月就可以了。
图像处理的研究有三层或者三个主要方向：
图像处理(image processing)，用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值。图像处理技术的一般包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。 常见的系统有康耐视系统、图智能系统等，目前是正在逐渐兴起的技术。