Organisation de la thèse

Étant donné le contexte et l’objectif de cette thèse, il paraît nécessaire de présenter la struc- ture générale de ce manuscript.

Le chapitre 2 consiste en la présentation des différentes entités qui constituent le système de tatouage du point de vue de communication numérique ; à savoir l’émetteur, le canal et le récepteur. Ensuite, les similitudes ainsi que les différences, entre un système de tatouage et celui de communication numérique permettront en particulier d’employer certains outils de la théorie des communications en tatouage et d’en dégager des techniques d’insertion, et plus précisément des techniques de modulations, que nous adapterons au contexte du tatouage. En particulier, nous présenterons les modulations par étalement de spectre qui sont les plus utilisées dans les systèmes de tatouage. On s’intéressera à deux types de modulations : modulation par étalement de spectre à séquences directe et celle par saut de fréquences.

Le chapitre 3 présente deux systèmes de tatouage basés sur les modulations sinusoïdales. Tout d’abord, on va commencer par mettre en valeur les avantages des modulations à bande étroite. On va montrer comment insérer de l’information dans la phase du signal de tatouage pour assurer un double gain en termes de fiabilité de détection et de transparence. Ensuite, on va étudier l’impact de la fréquence porteuse du signal modulé sur l’inaudibilité et la fiabilité de détection. Un système de tatouage informé est ensuite présenté, ayant comme objectif d’adapter les paramètres du signal modulé pour améliorer les performances en tatouage audio. Une dernière section est consacrée aux modulations multi-porteuses visant à améliorer la robustesse du tatouage contre les perturbations externes. On va montrer comment on peut contrôler la puissance du signal multi-porteuse afin d’assurer la contrainte d’inaudibilité. Enfin, on va évaluer la robustesse du système multi-porteuse face au bruit blanc et à la compression MPEG.

Le chapitre 4 s’intéresse à l’augmentation du débit d’insertion dans un système de tatouage audio. On va montrer comment le système de tatouage peut être modélisé comme un système de

"Au mieux, on peut inventer une chose dans sa vie, mais on peut en perfectionner mille". Aphorisme japonais

communication multi-utilisateurs particulier. La nouvelle modulation utilisée dans ce système prendra le nom de modulation multi-tatouage et est inspirée des techniques d’accès multiples largement utilisées en télécommunications. Son principe est de permettre l’insertion simultanée de plusieurs tatouages dans le même signal audio. Trois techniques d’accès multiples seront discutées ; l’accès multiple par répartition en codes, l’accès multiple par saut de fréquences et l’accès multiple par répartition en fréquences. Ensuite, on va contrôler l’inaudibilité du tatouage par un facteur d’amplitude qui permettra l’insertion de plusieurs tatouages avec une qualité audio presque identique à celle du signal original. A la réception, on va proposer une nouvelle procédure d’extraction exploitant le concept de séparation de sources. Enfin, on vise à augmenter le débit d’insertion du système multi-tatouage dans le cas particulier d’un signal double canal.

Le chapitre 5 présente une idée originale qui consiste à utiliser le tatouage numérique des signaux audio dans la transmission radio. Notre but sera d’exploiter l’afficheur numérique de la radio comme un petit écran sur lequel on peut afficher des informations qui ont été insérées dans l’émission diffusée avant sa transmission. Afin d’atteindre ce but, notre application interviendra à deux niveaux : au niveau de la station radio où l’insertion est faite, puis au niveau des clients (auditeurs de la chaîne radio) où les phases d’extraction et d’affichage seront réalisées.

" Ce n’est pas en connaissant les gens que l’on peut juger de la vérité, mais c’est plutôt la connaissance de la vérité qui permet de juger les gens ". Ali ibn Abi Taleb

Chapitre 2

Tatouage audio comme problème de

communication numérique

Dans ce chapitre nous allons étudier les éléments qui nous permettront d’aborder le tatouage par une approche héritée des télécommunications [53]. Cette analyse prend en compte les parti- cularités liées aux études psychoacoustiques, notamment dans la construction du tatouage. En effet, l’objectif est de présenter la conception d’un système de tatouage audio, en exploitant l’analogie entre tatouage audio et communication numérique. Le système présenté est conçu sous forme d’un système de communication particulier, reprenant les deux étapes classiques qui sont :

• L’émetteur qui a pour rôle de construire le signal de tatouage w(n) qui va être inséré dans le signal audio hôte x(n). Cette insertion du tatouage produira le signal audio tatoué y(n) dont la qualité doit être presque identique au signal original x(n).

• Le récepteur qui a pour rôle d’extraire l’information cachée à partir seulement du signal tatoué y(n) .

Ce chapitre met également l’accent sur quelques différences entre le système de tatouage et celui de communication numérique. L’origine de cette différence se situe au niveau des conditions de transmission du signal de tatouage, qui sont généralement différentes du point de vue de la communication numérique.

2.1 Tatouage audio du point de vue de la communication nu-

mérique

Le système de tatouage peut être étudié comme un système de communication numérique très particulier. En effet, l’émetteur joue le rôle du système d’insertion de l’information dans le signal audio et le récepteur joue le rôle de la détection de cette information. Dans cette partie on propose de rappeler les outils de la théorie des communications numériques nécessaires à la conception et à l’évaluation des performances théoriques du système de tatouage.

La conception du système de tatouage se base principalement sur le fait que le signal de tatouage w(n) est ajouté directement au signal audio hôte x(n) dans le domaine temporel. Le

"Le temps met tout en lumière". Thalès

Modulation Démodulation Décision

biouak v(n)

α x(n)

y(n) _ˆbiouˆak

C= {cm(n)}mDictionnaire_{={1,...,M} C= {cm(n)}m}Dictionnaire_={1,...,M}

Émetteur Canal Récepteur

w(n)

Figure 2.1 – Modèle synthétique de la chaîne de tatouage.

signal audio tatoué y(n) s’écrit donc :

y(n) = x(n) + w(n) (2.1)

Ce formalisme établit le lien entre un système de tatouage et celui de communication nu- mérique comme c’est illustré dans la figure 2.1. Le signal de tatouage w(n) est le signal utile, porteur de l’information à transmettre, tandis que le signal audio x(n) est le bruit caractérisant le canal de transmission.