Как включить короткое цифровое сообщение в звукозапись

Question

Я хочу наложить короткое цифровое сообщение, менее чем в килобайтах, на выше слышимой частоте, но все еще достаточно низкое, чтобы передавать его по FM-радиостанциям, а затем обнаружить и декодировать этот сигнал.

Какие программные инструменты я могу использовать для модуляции сообщения в аудио и как я могу обнаружить его. Последнее кажется простым, высокочастотным фильтром, но какое программное обеспечение может это сделать?

ДОБАВЛЕНО: Я хочу использовать аудиосигнал в качестве носителя цифрового сигнала, а не радиосигнала FM-несущей. Этот сигнал должен быть настолько естественным, чтобы его можно было передавать напрямую по аудиокабелю.

Я использую только FM-радио в качестве примера, что сообщение должно выжить. Я не хочу, чтобы радиостанции были вовлечены; только производитель звуковой дорожки носителя и получатель сообщения.

Answer 1

Вы можете использовать программный радиокодер RDS.

Вот пример для Windows: Airomate RDS Encoder.

Airomate позволяет использовать звуковую карту с частотой дискретизации 192 кГц для генерации высококачественного стереофонического MPX-сигнала с полнофункциональными RDS/RBDS для FM-радиопередатчиков. Airomate придает вашей радиостанции профессиональный вид и звук.

При использовании медиапроигрывателя на том же компьютере аудиосигнал будет отредактирован полностью в цифровом формате, поэтому качество аналоговых преобразователей не ухудшится. Сигнал RDS/ стерео будет рассчитан в цифровом виде, так что будет получен идеальный сигнал RDS/ стерео и будет достигнуто хорошее стереофоническое разделение. (> 50 дБ)

Answer 2

Поскольку вы не хотите использовать RDS (хотя это является наиболее подходящим инструментом для передачи FM, но, конечно , не будет приспосабливаться к другим методам передачи), вы можете быть в состоянии использовать методы , установленные для аудио водяных знаков. Существует водяные знаки с расширенным спектром (SSW), которые очень надежны.

Ищите также « аудиостеганография » и « аудиостеганография в реальном времени ». Там в потенциально информативный документ здесь , который охватывает целый ряд методов , в реальном времени, хотя вам придется искать вокруг , чтобы найти копию.

Существует также Steghide, инструмент командной строки с открытым исходным кодом (GPL). Возможно, вам удастся адаптировать алгоритм для обнаружения в потоках, хотя я не знаю, какой алгоритм он использует, и подозреваю, что он не выдержит поездки.

Многие алгоритмы водяных знаков для изображений теоретически могут быть адаптированы и для аудио, хотя они могут быть более очевидными в аудио-форме, чем в графической форме.

Многие простые алгоритмы работают с цифровыми данными и предполагают отсутствие потерь или их отсутствие; поэтому, если вы найдете такой, вам нужно будет проверить, выживут ли закодированные данные при прохождении через оборудование обработки звука, передатчик, эфир и приемник. Алгоритмы, такие как водяные знаки с расширенным спектром, являются лучшим выбором, чтобы пережить все злоупотребления. Начните с поиска Google для этого и этого, и связанных.

Существует библиотека здесь (через https://stackoverflow.com/a/21269707/616460) , а также; может быть стоит взглянуть на.

Существует коллекция исходного кода для различных алгоритмов водяных знаков здесь (предположительно включая SSW). Может быть ориентирован на изображения.

В частности, есть статья о звуковых данных SSW, водяные знаки звуковых сигналов с расширенным спектром.

Есть соответствующая статья IEEE «Внедрение данных в аудиосигналы».

---

Редактировать: Извините, я привык общаться с программистами, я просто понял, что вы ищете инструменты для этого.

Существует бесплатный SSW аудио инструмент для создания водяных знаков от Microsoft. Я понятия не имею, на что он способен, но, вероятно, стоит проверить. Смотрите также этот поиск.

Тем не менее, используйте некоторые документы и поисковые термины, перечисленные выше, в качестве отправных точек для поиска инструментов. Я немного осмотрел аппаратные решения, но не смог найти ни одного после беглого поиска. Там может быть что-то.

Answer 3

То, что вы пытаетесь сделать, это кодировать данные в диапазоне FM. Это называется системой радиоданных (или широко известной как RDS).

Вам нужно будет найти кодировщик RDS - вы можете получить аппаратный и программный код - программный потребуется дополнительное аппаратное обеспечение (из быстрого поиска)...

Answer 4

Для этого существует технология, называемая системой радиоданных , и стандарт уже определен. Из википедии:

Система радиоданных (RDS) является стандартом протокола связи для встраивания небольших объемов цифровой информации в обычные радиопередачи FM. RDS стандартизирует несколько типов передаваемой информации, включая время, идентификацию станции и информацию о программе.

А вот некоторые технические данные, которые могут вас заинтересовать:

Оба [стандарта RBDS и RDS] переносят данные со скоростью 1187,5 бит в секунду на поднесущей 57 кГц, поэтому в каждом бите данных имеется ровно 48 циклов поднесущей. Поднесущая RBDS/RDS была установлена на третью гармонику FM-пилот-сигнала 19 кГц, чтобы минимизировать помехи и взаимную модуляцию между сигналом данных, стереофоническим пилот-сигналом и разностным стереосигналом DSB-SC 38 кГц. (Разностный стереосигнал распространяется до 38 кГц + 15 кГц = 53 кГц, оставляя 4 кГц для нижней боковой полосы сигнала RDS.)

Answer 5

Я хочу наложить короткое цифровое сообщение, менее чем на килобайт, на звуковой частоте выше, но все еще достаточно низкое для передачи по FM-радиостанциям,

Я не звукорежиссер, но ...

"Выше слышимой частоты" будет> 20000 Гц. Все обычное и доступное пользователю устройство, предназначенное для передачи / приема звука в физической, аналоговой, слышимой форме, будет отключено на частоте 20 000 Гц и, возможно, ниже. Конечно, цифровые носители и протоколы работают на гораздо более высоких частотах, но ни один из них напрямую не подключен к динамику или аудиовыходу, они передаются на "физический" или аналоговый звук 20–20 кГц на обоих концах для управления динамиком и т.д. Поэтому я не думаю, что вы хотите сделать это возможно, хотя, опять же, я не уверен.

И, конечно же, чем выше частота, которую вы слышите, даже если она слышна, тем выше вероятность того, что она будет ослаблена - если фактическая звуковая среда вам неизвестна. Вероятно, лучшим диапазоном частот для всех случаев будет поддержка аналоговых POTS, диапазон которого составляет всего 300–3400 Гц. Международный предел коротких волн составляет 5000 Гц. Диапазон FM-радио до 15 кГц.

Если в этот момент вы принимаете поражение / компромисс и хотите передавать данные по технологии человеческого слуха, у вас есть DMTF и, конечно, множество стандартов модемов. Программа для Linux, которую я никогда не пробовал, которая может декодировать DMTF и другие, является multimon. Затем был этот проект, который представлял собой модем Linux, реализованный в программном обеспечении, который принимал входящий потоковый звук и декодировал различные стандарты модемов, и, очевидно, также кодировал их, но я не думаю, что он был обновлен с 2000 года.