АНАЛИЗ СТУКТУРЫ ЗВУКОВЫХ ФАЙЛОВ ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПРАВ СОБСТВЕННОСТИ

Михайлюк И.С.

Донецкий национальный технический университет

     В настоящее время проходит борьба с незаконным воспроизведением музыкальных произведений. Таким образом при использовании МР3 файлов нарушается закон об авторских правах на музыкальное произведение. Одним из способов решения данной проблемой является использование водяных знаков, подтверждающих авторство произведения.

     При внедрении водяной метки необходимо учитывать структуру файла. Краткая структура файлов формата МР3 и WAV представлена ниже..

     Заголовок имеет длину 32 бита (4 байта) и схематически изображен на рисунке 1. Каждая клетка представляет собой 1 бит.

Структура МР3 файла

Рис. 1. Структура МР3 файла


     Заголовок начинается с некого элемента, называемого sync. Он используется для синхронизации а также для различения файлов MP3 от других файлов. Согласно стандарту MPEG sync состоит из 12 установленных подряд битов. Некоторые модификации стандарта, созданные позднее используют 11 установленных бит и один сброшенный.

     Сразу после sync находится бит ID, который позволяет отличить MPEG-1 от MPEG-2. Если 0 то, MPEG-2, если 1 то, MPEG-1

     Следующие два бита определяют параметр layer, то есть уровень внутри стандарта MPEG.

Таблица 1
00Не определено
01Layer III
10Layer II
11 Layer I

Список стандартов МР3 файла.

     Поле bitrate совместно с определенными ранее полями ID и layer позволяет определить поток аудиоданных в кбит/с

     Частота дискретизации определяется из поля frequency. Его значение зависит от того, какая из версий стандарта MPEG используется.

     В тегах ID3v1 и ID3v2 хранятся справочные данные о названии, исполнителе, альбоме, годе выпуска, комментариев к песни и жанре. Название, исполнитель, альбом и комментарий хранятся справочные в этом теге в виде ASCII кода длиной 30 байт, год - длиной в 4 байта. Жанр выбирается из массива жанров длиной 0х00 … 147, при чем номера 148 - 254 зарезервированы, а номер 255 - отсутствует.

     Главной структурной единицей WAV-файлов являются так называемые элемент chunks ("сегмент"). Сhunk начинается с четырехсимвольного идентификатора (например 'RIFF', 'fmt ' или 'data'), за ним следует четырехбайтовое число, в котором записано, сколько байтов занимает данный сегмент (исключая первые восемь байтов заголовка), а далее располагается его содержимое.

     На рисунке 2 представлена структура формата WAV-файла.

Структура формата WAV-файла
Рисунок 2 - Структура формата WAV-файла

     Сегменты могут иметь совершенно разное функциональное предназначение, и оно полностью определяется тем самым идентификатором, с которого начинается сегмент. В целом же структура WAV-файла такова. Файл, с точки зрения структуры, тоже является сегментом, именуемым RIFF Chunk. Чтобы определить характер RIFF-файла, необходим идентификатор типа, в данном случае это будет 'WAVE'. Далее следуют разного рода сегменты, среди которых обязательно должны присутствовать Format Chunk (сегмент формата) с идентификатором 'fmt ' и Data Chunk (сегмент данных) с идентификатором 'data'. Наличие иных сегментов считается необязательным.

     При внедрении цифрового водяного знака необходимо учитывать особенность структуры файлов, как основ для внедрения знака. Так как основой для внедрения служит звуковой файл, то нужно заметить что, внедрение происходит в область с избыточной психо-визуальной избыточностью, то есть при изменении нескольких битов в данном сегменте это не произведет существенной потере в качестве. При этом данное изменение не будет заметно человеческому слуху, так как он имеет порог чувствительности. Но следует так же отметить, что в сравнении данных форматов формат мр3 имеет связанную последовательность данных, в то время, как WAV-файл разбит на сегменты. Так могут возникнуть проблемы с внедрением больших последовательностей данных. Следовательно формат мр3 более приемлем для внедрения водяных знаков.

     Литература

     1. А. Шипилов; А. Сечкин; С Ленский. Авторские права в цифровую эпоху. журнал "ephoto", номер 3 (13), март 2002 года

     2. С. Кунегин; Формат представления звуковых данных MP3. 1999г.

     3. С Батов . Форматы звуковых файлов, часть 3.