True Audio Анализатор - Описание алгоритма Aucdtect

---

• О проекте
• Описание алгоритма
• Результаты тестирования
• Загрузки

Детектор подлинности аудиозаписей (AuCDtect)

Aucdtect (CD authenticity detector) это алгоритм, разработанный для определения подлинности музыкальных компакт-дисков (CD) и записей, распространяемых в цифровом формате без потерь, например True Audio (TTA). Оценивая характер звуковых данных, содержащихся в файле или на компакт-диске, Aucdtect может отличить оригинальную, студийную аудиозапись от тех, которые были восстановлены из сохраненного с потерями в качестве источника, например MP3.

Описание алгоритма AuCDtect

Алгоритм работы программы состоит в анализе Фурье-спектров временных отрезков сигнала на протяжении всей звукозаписи и вычислении характерной граничной частоты на каждом временном отрезке. На основе анализа их статистических характеристик и базируясь на наборе критериев определяется источник звукозаписи – оригинал или сжатый с потерей качества звуковой файл. Тестирование, проведенное как на современных, так и на менее качественных старых записях показало хорошую точность алгоритма, устойчиво отличающего оригинальные записи от восстановленных из сжатых с потерей информации данных.

Не секрет, что интернет и файлообменные сети сейчас буквально наводнены музыкой. Обилие различных форматов, сжимающих музыкальные файлы только способствует этому. Наибольший уровень сжатия, и соответственно, наибольшую распространенность получили форматы, подобные MP3, обеспечивающие хорошую степень компрессии аудио данных с потерей качества. При проигрывании таких файлов на недорогих акустических системах сложно услышать отличия от оригинала, однако на чуть более качественной аппаратуре или в стереонаушниках такие искажения становятся сильно заметны, особенно если есть возможность сравнить запись с ее оригиналом.

Поэтому, при приобретении музыкальных компакт-дисков всегда встает вопрос: а действительно-ли этот диск не является подделкой? Для определения этого можно использовать спектральные характеристики сигнала, поскольку потерьные (lossy) алгоритмы существенно искажают эти характеристики сигнала, в отличие от оригинальной записи.

Алгоритм определения подлинности записи заключается в следующем:

1. Последовательно считывается каждый канал музыкальной записи. 2. На некотором отрезке вычисляется логарифм спектральной мощности с небольшой аддитивной добавкой для исключения ошибки вычисления логарифма [1]:

$s(f,T)=ln\Bigg(\epsilon+\Bigg|\int_{T}^{T+\Delta T} u(t)\exp(ift)dt\Bigg|^{2}\Bigg)$    (1)

3. Определяется разброс значений логарифма спектра, максимальная частота сигнала, при разброс резко возрастает. считается граничной, соответствующей некоей максимальной характерной частоте в спектре звукового сигнала, не связанной с числовыми статистическими шумами σ [3].

$f_0=max(f_1); f_1: \| s(f_1,T, \Delta f) \| - \| s(f_1+\Delta f, T, \Delta f) \| > \delta$    (2)

,где || s(f,T,Δf) || разброс значений s(f,T) в интервале частот [f,f + Δf].

4. По статистическому распределению граничных частот определяются две характерных частоты – средняя граничная частота и максимально вероятная граничная частота.

5. На основе значений этих частот делается вывод об источнике звукового файла – оригинальной записи или обратного восстановления из MPEG-подобного источника.

Проведенное тестирование показало устойчивость работы алгоритма как на современных записях, так и на копиях старых записей, для различных музыкальных направлений от классической до поп - музыки и одинаково устойчиво определяло их как подлинные. Тестируемые диски, которые были изначально определены, как восстановленные из сжатых с потерей информации данных, устойчиво определялись, как не подлинные.

Литература

1. R.E.Blahut, Fast algorithms for Digital Signal Processing, (1985), 446.
2. G.A.Korn, T.M.Korn, Mathematical handbook for scientists and engineers (1968) 832.

True Audio Анализатор