Стенография в WAV файлах (ч.2)

Аналоговый звуковой сигнал можно загнать в компьютер, но для этого его надо сначала оцифровать. Сигнал поступает на специальный аналого-цифровой конвертер (ADC), этот конвертер производит равномерные периодические замеры уровня входного сигнала и выдает на выходе последовательность цифр, чем больше напряжение, тем больше цифры. Цифровой сигнал можно преобразовать обратно в аналоговый, для этого цифры подают на цифро-аналоговый конвертер (DAC), на выходе которого появляется меняющееся напряжение, которое можно усилить и прослушать на громкоговорителе. Такой способ записи звука называется LPCM (Linear Pulse Code Modulation) или просто PCM.

Что такое цифровой звук

Важный параметр PCM — ширина семпла в битах. От него зависит то, насколько тихие звуки может передавать звуковой канал, и при этом эти звуки не утонут в шуме квантования. В звуковом компакт-диске используется ширина 16 бит на каждый из двух каналов, при этом сигнал может принимать значения от -32768 до +32767. Профессиональная аппаратура способна работать с шириной 24 бита (от -8388608 до +8388607). 8-битное аудио сейчас почти нигде не используется из за очень высокого порога шумов.

Второй важный параметр — это частота семплов, для компакт-диска стандартная скорость — 44100 семплов в секунду. Для звуковой дорожки из видео файла стандарт — 48000 семплов в секунду. Также могут быть другие частоты, например 24/96, 24 бита, частота семплов — 96000 герц.

Виды звуковой стенографии

1. Метод наименее значимого бита (LSB Last Significant Bit), мы уже рассматривали его в примере с картинкой выше. Мы можем менять самый младший бит в каждом семпле звукового файла. Такой способ обеспечивает максимальную емкость, однако, есть способ обнаружить такую стеганографию по изменению среднего значения (BIAS). После встраивания зашифрованного потока это значение будет в районе 0.5, хотя в исходном файле оно могло быть другим.

2. Проверка четности регионов: аудиопоток разбивается на регионы, например, по 100 блоков в регионе, в каждом блоке по два семпла (для стерео). Затем проверяется четность всего региона. Результат проверки и есть один бит спрятанных данных. Если изменить один из младших битов в регионе, то меняется четность всего региона. Этот способ используется в программе ниже.

3. Данные, спрятанные этими способами, сохраняются при сжатии в flac, но погибают при перезаписи на аналоговый носитель или сжатии в mp3. Существуют способы акустической стеганографии, которые могут жить на аналоговых носителях, к ним относятся: кодирование изменением фазы, эхо-кодирование.

Есть и более продвинутые способы стеганографии (отличаются лучшим соотношением объёмов контейнера и данных). Но никакой серьёзной теории за этим не стоит. Стеганография мало кому интересна, и обойдена вниманием. Возможно, такие технологии будут практически востребованы в будущем, поэтому их стоит развивать заранее.