Text-to-Speech (TTS) diffusion models generate high-quality speech, which raises challenges for the model intellectual property protection and speech tracing for legal use. Audio watermarking is a promising solution. However, due to the structural differences among various TTS diffusion models, existing watermarking methods are often designed for a specific model and degrade audio quality, which limits their practical applicability. To address this dilemma, this paper proposes a universal watermarking scheme for TTS diffusion models, termed Smark. This is achieved by designing a lightweight watermark embedding framework that operates in the common reverse diffusion paradigm shared by all TTS diffusion models. To mitigate the impact on audio quality, Smark utilizes the discrete wavelet transform (DWT) to embed watermarks into the relatively stable low-frequency regions of the audio, which ensures seamless watermark-audio integration and is resistant to removal during the reverse diffusion process. Extensive experiments are conducted to evaluate the audio quality and watermark performance in various simulated real-world attack scenarios. The experimental results show that Smark achieves superior performance in both audio quality and watermark extraction accuracy.


翻译:文本到语音(TTS)扩散模型能够生成高质量语音,这对模型知识产权保护及合法使用场景下的语音溯源提出了挑战。音频水印是一种有前景的解决方案。然而,由于不同TTS扩散模型的结构差异,现有水印方法通常针对特定模型设计且会降低音频质量,这限制了其实际适用性。为解决这一难题,本文提出了一种适用于TTS扩散模型的通用水印方案,称为Smark。该方案通过设计一个轻量级水印嵌入框架实现,该框架在所有TTS扩散模型共有的反向扩散范式下运行。为减轻对音频质量的影响,Smark利用离散小波变换(DWT)将水印嵌入音频相对稳定的低频区域,这确保了水印与音频的无缝融合,并能抵抗反向扩散过程中的移除。我们进行了大量实验,以评估各种模拟真实世界攻击场景下的音频质量与水印性能。实验结果表明,Smark在音频质量与水印提取准确率方面均取得了优异性能。

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语音合成(Speech Synthesis),也称为文语转换(Text-to-Speech, TTS,它是将任意的输入文本转换成自然流畅的语音输出。语音合成涉及到人工智能、心理学、声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多个学科技术,是信息处理领域中的一项前沿技术。 随着计算机技术的不断提高,语音合成技术从早期的共振峰合成,逐步发展为波形拼接合成和统计参数语音合成,再发展到混合语音合成;合成语音的质量、自然度已经得到明显提高,基本能满足一些特定场合的应用需求。目前,语音合成技术在银行、医院等的信息播报系统、汽车导航系统、自动应答呼叫中心等都有广泛应用,取得了巨大的经济效益。 另外,随着智能手机、MP3、PDA 等与我们生活密切相关的媒介的大量涌现,语音合成的应用也在逐渐向娱乐、语音教学、康复治疗等领域深入。可以说语音合成正在影响着人们生活的方方面面。
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