Многопороговая схема встраивания скрытого сообщения в аудиофайл

        Стеганография – способ скрытой передачи или хранения информации в каком-либо контейнере, т.е. скрывание самого факта присутствия информации.
В данной работе используется многопороговая схема встраивания сообщения в аудиофайл.
Многопороговая схема детально выбирает пороговые значения для того, чтобы при внедрении скрытого сообщения внешние факторы обнаружения никак не сказывались на результате. Основной целью данной мультипороговой схемы является обеспечение максимальной производительности встраивания скрытого сообщения в стего контейнер, при этом должно сохраняться условие конфиденциальности данных.
        Вместо использования случайных пороговых значений, многопороговая схема основывается на специально выбранном критерии ошибки, который, в свою очередь позволяет более тщательно ограничить изменение аудио отсчета. Благодаря данному критерию ошибки, который выбирается исключительно из проведения ряда тестов, для определения более точного предела, исходя из которого, получается, уменьшить изменение аудио файла и обеспечить максимальную скорость встраивания скрытого сообщения. Таким образом, в результате, позволяет ограничить статистические различия между оригинальным и изменённым аудио, что, в свою очередь помогает избежать обнаружения.
Каждый звуковой отсчет проверяется на возможность настройки. Т.е. данная настройка позволяет уменьшить изменение аудио и резких переходов до минимального значения, следовательно, это дает возможность уменьшить уровень шума. Так же планируется внедрение скрытого сообщения в хаотическом порядке.
Также для общей картины, чтобы рассеять статистические характеристики, внедрение битов скрытого сообщения в звуковой отсчет происходит случайным образом. Т.е. номер аудио отсчета, который будет изменяться, выбирается хаотично из всего аудиофайла. Этот шаг позволяет изменить сам аудиофайл в целом более равномерно, что вызывает дополнительные трудности при сравнении и анализировании одного сегмента аудио с тем же сегментом измененного аудио, следовательно, значительно труднее становится найти статистические важные изменения в этих сегментах, особенно, когда в аудиофайле имеется много повторяющихся аудио отрезков.
        С помощью многопороговой схемы производится отбор достаточно больших звуковых отсчетов из аудиофайла, которые, будут использоваться для встраивания битов скрытого сообщения. 
        Обозначим через С исходный аудиофайл, который представлен в виде массива звуковых отсчетов С[1], C[2], … ,C[n]. Пусть  S — аудиофайл, который получен в результате внедрения скрытого сообщения в отсчеты С[1], C[2], … ,C[n]. Таким образом, в результате встраивания битов секретного сообщения отсчет С[i] заменяется на S[i], значит появляется ошибка e[i]: C[i] = S[i] + e[i]. Если вложить k бит секретного сообщения в младшие биты C[i], то ошибка  может достигать значения, например, в случае, когда все k бит секретного сообщения равны 1, а в исходном образце C[i] k младших бит равны 0. Очевидно, что шум может стать весьма заметным, если значения исходных отсчетов, которые используются для сокрытия битов секретной информации, не являются большими. Например, если мы будем встраивать биты скрытого сообщения в отсчеты, соответствующие беззвучному участку аудиофайла, то аудио может воспроизводить шипение. 

        Таким образом, во избежание таких ситуаций, необходимо избегать отсчетов с небольшими значениями. Если игнорирование данного аудиоотсчета невозможно, то следует подбирать такую последовательность бит скрытого сообщения, чтобы вектор ошибки e[i] в результате встраивания был минимален, т.е. встраиваемая информация должна быть минимальна. Качество звука стеганографического файла зависит от относительного объема скрытого сообщения и размера аудио файла. Также устойчивость к обнаружению будет выше, если отсчеты для скрытия используются реже. Таким образом, если правильно выбрать пороговое значение, то будет максимально возможная устойчивость к максимально возможному объему скрытого сообщения.
        Пороговое условие.
    Отсчеты C будем классифицировать на p+1 категорию, таким образом, в зависимости от нее можно вложить 0, 1, … , p бит секретного сообщения. Чтобы понять какой именно отсчет мы будем использовать, мы разделяем звуковые отсчет из C на p+1 раздел. Обозначим: T={T[1], .. , T[p]}, как ряд пороговых значений. Он отсортирован в порядке возрастания. Данные пороговые значения далее используются для отбора отсчетов с помощью условия: 

T[k] <= C[i] < T[k+1]. Таким образом, чтобы вложить k бит скрытого сообщения в отсчет C[i], должно выполняться условие T[k] <= C[i] < T[k+1]. Так же отметим, что если выполняется условие C[i] < T[1], то никакое количество бит встроить не удастся, т.к. T[1] минимальное пороговое значение. Если C[i] >= T[p], то, p бит секретного сообщения может быть встроено в отсчет C[i]. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что p является максимально возможным количеством бит, которое возможно встроить в аудио отсчет C[i]. Для того, чтобы возможно было встроить k бит секретного сообщения в аудио отсчет C[i] необходимо, чтобы выполнялось условие: T[k] <= C[i] < T[k+1] (1).

    Для выбора пороговых значений и количества пороговых значений p необходимо произвести проверку качества звука, то есть произвести эксперименты при разных значениях и взять наиболее оптимальный. Так же необходимо учитывать возможность восстанавливаемости, т.е. возможность вернуть внесенные изменения.