I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   11 ,  N o.   6 D ecem b er   202 1 ,  pp.   50 49 ~ 5 059   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v1 1 i 6 . pp 50 49 - 505 9          5049       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ije c e . ia e s c o r e . c o m   Speech s ig na l co m pr es s io n a nd en cry pt io n ba s ed o n   s udo ku,   f u z zy  C - m ea ns  a n d t hre ef is cipher       I m a Q a y s  A bdu l j a l e e l ,  A ma l  H a m e e d K ha l e e l   D ep ar t m en t  o f  C o m p u t er  S ci en ce,  B as r ah  U n i v er s i t y ,  I r aq       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed  O ct  1 9 ,  2 020   R e v i s e d M a y  12,  2021   A c c e pt e d M a y  23,  2021       C om pr e s s i on a nd  e nc r y pt i on  of  s pe e c h s i g na l s  a r e  e s s e nt i a l   m ul t i m e di a   t ech n o l o g i es .  I n  t h e f i el d  o f  s p e ech ,  t h es e t ech n o l o g i es  ar e n eed ed  t o  m eet   t he  s e c ur i t y  a nd c onf i de nt i a l i t y  of  i n f or m a t i on r e qui r e m e nt s   f or  t r a ns f e r r i ng  h u g e s p eech  s i g n al s  v i a a n et w o r k ,  an d  f o r  d ecr ea s i n g  s t o r ag e  s p a ce  f o r  r ap i d   r e t r i e v a l .  I n t hi s  pa pe r ,  w e  pr opos e  a n a l g or i t hm  t ha t  i nc l ud e s  h y br i t r a ns f or m a t i on i n or de r  t an al y s e s   t h e s p eech  s i g n al   f r eq u en ci es .  T h e s p eech   s ig n a l is  th en  co m p r es s ed ,  af t er  r e m o v i n g  l o w  an d  l es s  i n t en s e f r eq u en ci es ,  t o   p r o d u ce a  w el l  co m p r es s ed  s p eech  s i g n al  an d  en s u r e t h e q u al i t y  o f  t h e   s pe e c h.  T he  r e s ul t i ng  c om pr e s s e d s pe e c h i s  t he us e d a s  a n  i npu t  i n a   s c r a m bl i ng  a l g or i t hm  t ha t  w a s  pr op os e d o n t w o l e v el s .  O n e o f  t h es e i s  an   e x t e r na l  s c r a m bl e  t ha t  w or ks  on m i x i ng  up t he  s e gm e nt s  of  s pe e c h t ha t  w e r e   di v i de us i ng  F uz z y  C - M e a ns   a nd c ha ng i ng  t he i r  l oc a t i o ns .  T he  i nt e r na l   s cr a m b l e s cat t er s  t h e v al u es  o f  ea ch  b l o ck  i n t er n al l y  b as ed  o n  t h e p at t er n  o f  a  S u do ku   puz z l e  a nd qua dr a t i c  m a p s o t ha t  t he  r e s ul t i ng  s pe e c h i s  a i np ut  t o a   pr o pos e d e nc r y pt i on a l g or i t hm  us i ng  t he  t hr e e f i s h a l g or i t hm .   T he  pr op os e d   a l g or i t hm  pr ov e d t be  hi g hl y  e f f i c i e nt  i n t he  c om pr e s s i on a nd  e nc r y pt i on of   t he  s pe e c h s i g na l  ba s e on  a ppr ov ed  s t at i s t i cal  m e as u r es .   Ke y wo rd s :   E n c r y p tio n   F uz z y C - m ean s   S c r a mb l i n g   S p eech  co m p r es s i o n   S u doku  pu z z l e   T hi s  i s   an  ope n ac c e s s  ar t i c l e  u nd e r  t he   CC B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon di n g A u t h or :   A m al  H a m eed  K h al ee l   D ep ar t m en t  o f  C o m p u t er  S ci e n ce   B a s r a h U ni ve r s i t y   B as r ah ,  I r aq   E m a il:  a m al _ al b ah r a n y @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T r a n s f e r r in g   m u lti m e d ia   f ile s ,  s u c h  a s  a u d io ,  is  a  c o m m o n  i n f o r m a tio n   s e c u r it y  p r o b le m .  E n c r y p tio n   a n d c o m pr e s s i on  t e c hn ol og i e s  a r e ,  t h e r e f or e ,  n e e de d t o ov e r c om e  di f f i c u l t i e s  i n   h a n dl i ng hu g e  a m o u nt s  o f   d at a t h at  n eed  t o  b e s t o r e d  a n d  t r an s f er r ed  [ 1 ] .  S p eech - ba s e d c om m uni c a t i on  h a s  de v e l ope d i n  n um e r ous   a p p lic a tio n s  s u c h  a s  te le c o n f e r e n c in g ,  t h e   m ilita r y ,  e - l e a r ni n g,  a nd  o t he r   s ect o r s  [ 2 ] .  S p eec h  i s  a  f u n d a m e n t al   w a y  i n   w hi c h   hum a ns  c o m m u n i c a t e  i nf or m a t i o n  t o e a c h  ot he r .  T h e   m a j or  ob j e c t i v e  of  s pe e c h  e n c r y pt i on i s  t p r o v i d e a h i g h  d eg r ee o f   s ecu r i t y  f o r  t h e t r an s f er  o f  s p eech .  E n cr y p t i o n  ca n  co n v er t  t h e d at a i n t o  u n r ead ab l e   fo r m s  s o  t h at  o n l y  t h e i n t e n d ed  r ecei v er  can  r ea d  an d  al t er  t h m es s ag e.  T h m aj o r   o b j ect i v e o f  s p eech   co m p r es s i o n  i s  t o  r ep r es en t  s i g n al s   w i t h  a s m al l er   n u m b er  o f  b i t s  a n d  r e m o v e r ed u n d an c y  b et w ee n   n e i gh bou r i n g s a m pl e s .  T h e  r e du c t i on  o f  da t a   s h o u l d be  done   i n   s u ch  a  w a y  t h at  t h er e i s  a n  accep t ab l e l o s s  o f   qu a l i t y  [ 3] .  T h e r e  a r e  t w m a i n  t e c h ni qu e s  us e d t o c o m pr e s s   t h e  da t a :  l os s l e s s  c om pr e s s i o n  a n d l os s co m p r es s i o n  [ 4 ] .  C o m p r es s i o n  o f  s p eech  i s  ac h i ev ed  b y   n e g l ect i n g  an d  d i s car d i n g  s m al l  a n d  l es s e r   co ef f i ci e nt s  a nd  d a t a  a nd  t he n  us i n g q ua nt i z i n g a nd  e nc r y p t i o n t e c h ni q ue s   w i t ho ut   s i g ni f i c a nt  l o s s  o f   s p e e c h   in te lli g ib ili t y  [ 3 ,  5 ] .  L o s s le s s  c o m p r e s s io n  r e v e r s ib l y  e n c o d e s  d a ta ,   w h ile  lo s s y  c o m p r e s s io n  r e m o v e s   p e r c e p tu a ll y  le s s  s i g n if ic a n t i n f o r m a tio n  [ 6 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   11 , N o 6 D ecem b er  2 0 2 1   :   5 049   -   50 59   5050   I n t h e l a s t  f e w   y ear s ,   n u m er o u s  d i f f er e n t  p er f o r m a n ce  m et h o d s  h a v e b een  u s ed .  T h m o s t  co m m o n   t ech n i q u es  i n  s i g n al  co m p r es s i o n  ar e:  B o u s s el m i   e t a l.   [ 7 ] ,   p r e s e n t a  s i m u la tio n  a l g o r ith m  o f  a n  a u d io   co m p r es s i o n   s ch e m b as ed   o n   t h f as t   H ar t l e y   t r a n s f o r m s   t h at   o f f er   h i g h er   co m p r e s s i o n   r at i o   i n   c o m b i na t i o w i t h a  ne w l m o d i f i e d  r un - l e ng t h e n c odi ng .  H a s s a n   e t a l.   [ 8 ]  s u gge s t  t he  J P E G  s c he m e   a lg o r ith m ,  c o m m o n l y   u s e d  in  d ig ita l i m a g e  c o m p r e s s io n  a n d  d ig ita l v o ic e  s i g n a l c o m p r e s s io n .  T h e   m e th o d   c on t a i ns  m a ny  s t e ps   t p r ep ar e t h s p eech   s i g n al  t o   m a k i t   m o r e co m p ar ab l e t o  t h e  o r i g i n al  J P E G  t ech n i q u e.   V i a nd   C ha u ha [ 5 ] ,  us e  a   h y b r i d   m ul t i - r es o l u t i o n   w av el et  f o r  s p eech  s i g n al s   w i t h   v a r i ab l e d u r at i o n  f o r   c om pr e s s i on .  T h i s  hy br i w a v e l e t  c ons t r u c t i on   u s e s  t w o t r a n s f or m s   ( d i s cr et e co s i n t r an s f o r m - D C T  a nd   W a ls h ) .  A lo u e t a l.   [ 9] ,  s ug g e s t  a  s pe e c h s i gn a l  c o m pr e s s i on a l g or i t hm  ba s e d on t h e  di s c r e t e   H a r t l e y   t r an s f o r m at i o n  t o  en s u r e a l o w  b i t  r at e an d  ach i ev e h i g h  s p ea k i n g  co m p r es s i o n  e f f i ci e n c y .     C ur r e n t l y ,  t he   s t ud i e s  c o nc e nt r a t e  o n t he   m i xi ng b e t w e e n c o m p r e s s i o n a nd  e nc r y p t i o n.   F o r  e xa m p l e   Al - A za w i  a n d  G aze [ 1 0 ] ,  ex p l ai n  t h e   m et h o d   f o r  s p eech   s i g n al  e n cr y p t i o n  an d  co m p r e s s i o n  i n  a  s i n g l e - st e p .   C o m p r e s s i ve  s e ns i n g t he o r y  e ns ur e s  t ha t  c o m p r e s s i o n a nd  e nc r y p t i o n o c c ur  i n a  s i n gl e - s t e p ; in  a d d itio n ,  th e   co n t o u r l et  t r an s f o r m at i o n  i s  a p p l i ed  t o  en s u r e t h e b as i c p r i n ci p l e o f  co m p r es s i v s en s i n g  an d  i s  u s ed  as  t h e   b as e en cr y p t i o n .  H a m eed   e t a l.   [ 11] ,  p r op os e  a  l i gh t w e i gh t   s y s t e m   m ode l  t o pr oc e s s  E C G  s i gn a l s  e f f i c i e n t l y   an d  s ecu r el y ,   us i n g b uf f e r  b l o c ks  a nd  e nc r y p t i o n o f  s i g na l  us i n g t he  A E S - C B C  a l g or i t hm   w i t h  256 - b i t  ke s i ze en cr y p t i o n .     T hi s  p a p e r  e xp l a i ns  a  ne w   m e t ho d  f o r  s p e e c h s i gna l  c o m p r e s s i o n a nd  e nc r y p t i o n t o  e ns ur e  t he  hi g q u a lit y  a n d  r e lia b ilit y  o f  t h e   r e c o n s tr u c te d  s i g n a l .  S e c t i o n   2 i n t r odu c e s  pr opos e d a l g or i t hm s .  T h e  pr opos e d   s y s te m  is  d is c u s s e d  i n   s e c tio n   3   w h ile   s e c tio n  4  p r e s e n t s  t h e   e x p e r i m e n ta l r e s u lt s  a n d  d is c u s s io n  r e la te d  to  t h e   pe r f or m a n c e   m e a s u r e m e n t s  us e d t o a s s e s s  t h e  pr opos e d s y s t e m .  C on c l us i ons  a r e  s um m a r i z e d  in  s e c tio n  5 .       2.   P R OP OS E D  M E T HOD     2 .1   Q u an t i z at i on     Q u a n t i zat i o n  i s  an  es s e n t i al  p h as e i n  d at a co m p r es s i o n ,  h el p i n g  t o   m ak e ap p r o x i m at m ap p i n g  o f  t h e   t r a ns f o r m   c o e f f i c i e nt   va l ue s   t o   l i m i t   t he   l e ngt o f   b i na r y   r e p r e s e nt a t i o o f   i nt e ge r   va l ue s   [ 9 ,   12 ] .   U n i fo r m   q u an t i zat i o n  i s  ap p l i ed  i n  t h i s   w o r k  t o  co m p r es s  t h e s p eec h  s i g n al s .  T h e v al u e o f  t h e s t ep  s i ze i s  cal cu la te d  i n   (1 ) :       (1 )     W h er e:     =   T h e s t ep  s i ze,     M a xi m u m  va l ue ,     M i ni m u m  va l ue ,     L =   T he  nu m b e r  o f  q ua nt i z a t i o n l e ve l s .     2 .2   D i s cret e co s i n e t ra n s f o r m  ( D C T )     D u e t o  t h h i g h  co r r el at i o n   w i t h i n  t h e ad j acen t  co ef f i ci en t ,  t h e D C T  can  b e u s ed  f o r  s p eech   co m p r es s i o n .  T h i s  p r o p er t y   h el p s  i n  e f f i ci e n t  d at a r ed u ct i o n .  T h e d i s cr et e co s i n e t r an s f o r m  co n ce n t r at es  t h e   c on t e n t  of  t h e  i nf or m a t io n  in t o  r e la tiv e l y  f e w  c o e f f ic ie n t s  o f  tr a n s f o r m a tio n  b e c a u s e  it id e n ti f ie s  i n f o r m a tio n   p i eces  t h at  ca n  b e e f f ect i v el y   d i s p o s ed  o f   w i t h o u t   s er i o u s l y   r ed u ci n g  t h e q u al i t y  o f  t h e s i g n al  [ 1 3 ] .   T h e  D C T   o f 1 - D  s eq u e n ce X  i s  cal cu l at e d  b y  [ 3 ] :       (2 )       (3 )       (4 )     w h er   N=   L e ngt h   X=   D i s cr et e co s i n e t r a n s f o r m     =   I n v er s e d i s cr et e co s i n e t r an s f o r m  ( I D C T )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       Spe e c h s i gn al  c om pr e s s i on an d e nc r y pt i on  bas e d o n s udok u,  f uz z y  C - m e ans  ( I m an Q ay s   A bdul j al e e l )   5051   2 .3 .   F r a c ti o n a l  f o u r i e r  tr a n s fo r m  (F r F T   F r F T  i s  a g en er al i zed  F o u r i er  t r an s f o r m ,  an d  i s  al s o  k n o w n   as  an g u l ar  F o u r i er  t r an s f o r m  [ 1 4 ] .  F r F T   is  a  lin e a r  o p er at o r   w i t h   a n g l ( α )   an d   s i g n al   ( f   ( t ) )   acco r d i ng t o   (5 [1 5 ]:       (5 )       (6 )       (7 )     w h er   δ ( t)   =   R e p r e s e n t s  t h e  d i r a c  f u n c t i o n , α :  r e p r e s e n t s  t h e  a n g l e  o f  r o t a t i o n  ( α  =  α  π  / 2 )   ƒˊ (t )   =   T h e i n v er s e f r act i o n al   f o u r i e r  t r an s f o r m .     2 .4 .   Q u ad r at i c  m ap   T h e q u ad r at i c m ap  i s  a b as i c ex a m p l e o f  a Q u ad r at i c C h ao t i c,  o n e - d i m e n s i o na l ,  a nd   no nl i ne a r .  T he   qu a dr a t i c   m a p e qu a t i on  c a n  be  de f i n e d a s  [ 16,  17] ,         (8 )     w h er e t h e i n i t i al  co n d i t i o n s   s p eci f y  t h at  r  i s  t h e c h ao t i c b eh a v i o u r  p ar a m e t er  an d   n  i s   t h e  num b e r  o f  ite r a tio n s .   c = 1. 95 a n d x 0 = 0. 1 [ 18 ] .     2 .5 .   Sudo k u p uz z l e s     S ud o k u p uz z l e s  a r e   ge ne r a t e d  b y  r e m o vi n g s o m e  e l e m e nt s   f r o m  t he  s ud o ku  m a t r i x b ut   k e e p i ng s o m e   hi n t s  f o r  a  uni q ue  s o l ut i o n [ 1 9 ] .   T he  c e nt r a l  i d e a  o f  t he  S u d o ku s o l ut i o n i s  t o  c ha n ge  t he  p i xe l   p ai r s  s el ect ed   i n t he  c o ve r  s i g na l   us i n g a n i n d e m a t r i x [ 2 0 ] .     2 .6 .   Sho r t - t er m  en erg y  ( e n )   T h e v o i ce an d  t h e s i l e n ce ar e s ep ar at ed  b y  t h e t h r es h o l d s  o f  e n (i ).  T h e   e n (i ) f o rm u l a e  i s  a s  [2 1 ]:         (9 )     2 .7 .   F u zzy  C - me a n s     T he  c l us t e r i ng t e c h ni q ue  i s  o ne   o f  t he   m o s t  i m p o r t a nt  t e c hni q ue s   us e d  i n d a t a   m i ni n g.  C l u s t e r i n g   a l go r i t h m s  a r e   u s e f ul  i d e a l i ng   w i t s i g na l   s i m i l i t ud e  a nd   u nc e r t a i nt y.   F uz z C - m ea n s  ( F C M)   i s  a  f u zz y   t he o r y - b a s e d  a l g o r ith m  t h a t e n a b le s  t h e  e le m e n t  to  b e lo n g  to   m u ltip le  c la s s e s   w it h   v a r y i ng m e m be r s h i ps .   D e ta ils   o f  f u z z y  C - m e a n s  a l g o r i t hm  c a n  be  f oun d i n  [ 22] .       2 .8 .   T h reef i s h  a l g o ri t h m   T h r eef i s h   i s  a t w ea k ab l b l o c k   ci p h er  ( i . e.  t h r ee  p ar a m et er s   ar r eq u i r ed  as  t h k e y   i n p u t ,   t w eak   v al u e,  an d  a  m es s ag e  b l o ck ) .  T h r ee t y p es  o f   k e y s  i n p u t t e d a s  256,  512,  a n d 1024 bi t s ,  a r e   u s e d b y  t h e   t hr e e f i s h a l go r i t h m ,  a nd  t he i r   b l o c k s i z e  i s  t he   s a m e  a s  t he   ke y s i z e .  T hr e e f i s h ' s  d e s i g n p hi l o s o p h y i s  t ha t  a   g r eat er  n u m b er  o f  s i m p l e r o u n d s  i s  s af er  t h a n  f e w er  co m p l ex  r o u n d s  [ 2 3 ] .   T h r eef i s h  co m p r i s es  t h r ee  o p e r a tio n s : r o ta tio n  o f  b its  to   th e  le f t,  b it w i s e  e x c l u s i v e  O R  ( ) ,  a n d m odu l o 264  a ddi t i on  ( ) D e ta ils  o f   t h e  t h r e e f i s h  a l g or i t hm  c a n  be  f oun d i n  [ 24] .       3.   P R OP OS E D  A L G OR I T HM S   I n  t h i s   s t u d y ,  t h e co m p r es s e d  s p eech   f i l w a s  e n cr y p t ed   af t er  s cr a m b l i n g   i t ,   a n d t hu s  t h i s   w or c on s i s t s  o f ,  c o m pr e s s i o n ,  s c r a m b l i ng ,  a n d e n c r y p t i on  a l g or i t hm s ,  i n  a ddi t i on  t o t w s e c onda r y  a l g or i t hm s   f or   ge ne r a t i n g t he  t hr e e  ke ys .   T h e  pr op os e a lg o r ith m   i s  s ho w i n F i g ur e  1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   11 , N o 6 D ecem b er  2 0 2 1   :   5 049   -   50 59   5052       F i g ur e  1 .  T h e g en er al  s t r u ct u r e o f  p r o p o s ed   a lg o r ith m       3 .1 .   T he  hy br i d s pe e c h c o mpr e s s i o n a l g o r i t h m   T h e  f ol l o w i n g   s t e ps  e x pl a i n  t he  hy br i d s pe e c h  c o m pr e s s i on  a l g or i t hm :   a.   R ead  t h e s p eech   f i l e.   b.   D i v i d e t h s p eech   f i l e i n t o  b l o ck s ,  an d  eac h  b l o ck  h as  a  s i ze  o f  5 1 2  v al u es .   c.   F or  e a c h  bl oc k ,  do t h e  f ol l o w i n g :   1.   Ca l c u la te  th e  1 - D  o f D C T .     2.   S o r t  t he  r e s ul t i n va l ue s  i n d e s c e nd i ng o r d e r .   3.   R e m o v e s m al l   v al u e s  u s i n g  t h e t h r es h o l d  p ar a m et er .   4.   R eco n s t r u ct  t h e b l o ck  b as ed  o n  1 D  1 - D o f  I DC T .     5.   U s e  t he  F r F T  t r a ns f o r m a t i o f o r  e a c h b l o c k t o  ge t  t w o   va l ue s  ( m a gni t ud e  a nd  p ha s e )   fr o m  it.   6.   C al cu l at e t h e a v er ag e ( av r g )  m ag n i t u d e f o r  each  b l o ck   u s i n g  t h e f o l l o w i n g  r el at i o n s h i p :  av r g m ea n   ( | m a gn i t u de | 2) .   7.   F o r  a ll th e  c a lc u la te d   m a g n it u d e  v a lu e s ,  te s t th e m   w i th  t h e  v a lu e  o f  a v r g  a s   f o llo w s :   8.   I f  t he   va l ue  o f   m a g ni t ud e  i s   gr e a t e r  t ha n t he   va l ue   o f   a vr g,  ke e p  t he   va l ue   w i t h t he   s a m e  va l ue  o f   m ag n i t u d e i n  t h e s a m e l o cat i o n  ( N e w M ag n i t u d e =  m a g n i t u d e) .     9.   E l s e i f  t h e co n d i t i o n  i s   n o t   m e t ,  r ep l ace t h v al u e o f   m a g n i t u d w i t h  t h v al u e zer o  ( N e w M ag n i t u d e =   0 ).   10.   G en er at t h s p eech   s i g n al   b as ed   o n   t h m a g ni t ud e   va l ue  a f t e r   a d j us t m e nt   i a d d i t i o n t o   t he   p ha s e   v a lu e ,  a s  f o llo w s :   a1 =N e w M a g n i t u d e. * C O S   ( p h as e) ;     a 2 =  N e w M a gni t ud e . *S I N   ( p h as e) ;   N =co m p l ex   ( a1 , a2 ) ;     N e w S p eech S i g n al =I f r F T   (N ).   d.   A s s e m bl e  t h e   m odi f i e d bl oc k s  i n  a  on e - d i m e n s i o n al  v ect o r  t h at  r ep r es en t s  t h e co m p r es s ed  s p eech  f i l e.   e.   U s e q u an t i ze f o r  a r ed u ced  b i t r at e an d  i n cr eas ed  t h e co m p ac t n es s  o f  t h e d at a.   f.   S av e t h e co m p r es s ed  s p eech .     3 .2 .   T h e s cra m b l i n g  a l g o ri t h m     T h is  is  d iv id e d  in to  t w o  p a r ts :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       Spe e c h s i gn al  c om pr e s s i on an d e nc r y pt i on  bas e d o n s udok u,  f uz z y  C - m e ans  ( I m an Q ay s   A bdul j al e e l )   5053   3. 2. 1.   E x t e r na l  s c r a m bl i ng  ( t o  c ha ng e  t he  bl o c k s   s e que n c e s )     T h e ex t er n al  s cr a m b l i n g  p r o ced u r e i s  ex p l ai n ed  i n  t h e f o l l o w i n g   s t ep s :   a.   R ead  t h e co m p r es s ed  s p eec h  f i l e.   b.   D i v i d e t h s p eech  s i g n al  i n t o  b l o ck s ,  each  s e g m en t  o f  8 1  v al u e an d  k eep  t h e t o t al  n u m b er   o f  b l o ck s ,   c.   D i v i de  t h e  t ot a l   num be r  o f  bl oc k s  i n t t h r e e   eq u al  p ar t s ,  an d  ad d i n g   t h e   f r act i o n al  s u r p l u s  s p eci f i cal l y   t o   t he  e nd  o f  t he  t hi r d  p a r t .   d.   R ead  t h e b l o ck  v a l u e i n d i cat o r  f r o m  each  p ar t  u n t i l  t h e en d  o f  t h e t h r ee p ar t s  as  f o l l o w s :   1.   R e a d  t he  i nd e x o f  t he  b l o c k f r o m  t he  e nd  o f  t he  t hi r d  s e g m e nt  a nd  s a ve  i t  i t he  ne w  ve c t o r .   2.   R e a d  t he  i nd e x o f  t he  b l o c k f r o m  t he  b e gi n ni ng o f  t he   f i r s t  p a r t  a nd  s a ve  i t  i n t he   ne w   ve c t o r .   3.   R ead  t h e i n d ex  o f  t h e b l o ck  f r o m  t h e b eg i n n i n g  o f  t h e s eco n d  p ar t  an d  s av e i t  i n  t h e n e w   v ect o r .   4.   A f t er  t h e e n d   o f   t h f i r s t   an d  s eco n d  p ar t s ,   a nd  i t he   e ve nt  o f  a   s ur p l u s   i t he   t hi r d  p a r t ,   a d d  t he   r e m a i ni ng  un a ddr e s s e d t o t h e   e n d of  t h e   n e w  v e c t or .   e.   U s e t h n e w   v ect o r  f o r  t h e l o cat i o n s  o f   t h e b l o ck s  a f t er  r ep l aci n g  t h e m  t o  ch a n g e t h l o cat i o n s  o f  t h ei r   c o nt e nt s  i n t he  o r i gi na l  s p e e c h  s i g na l  a nd   g e t th e   f ir s s ta g e  o f  th e   s c r a m b li n g .     3. 2. 2.   A n i nt e r na l  s c r a m bl i n g  ( t o  c ha ng e  t he  s e que nc e  o f  da t a   w i t hi n bl o c k s )   T h e  in te r n a l s c r a m b lin g  p r o c e d u r e  is  e x p la i n e d  in  t h e  f o llo w in g   s te p s :   a.   G en er at e a  k e y   s eq u e n ce o f   ei g h t  n o n - r ep eat i n g  k e y s   f o r  each  b l o ck   o f   t he  s p e e c h s i gna l ,  us i n t he   r a nd o m - q u a d r a tic  a lg o r ith m .     b.   F o r  each  s u cce s s i v e t w o  b l o ck s  o f  t h s p eech  s i g n al ,  d o  t h e f o l l o w i n g :   1.   G en er at e a S u d o k u  p u zzl e o f   s i ze 9  × 9   e qu a l  t o t h e  num be r  of  v a l u e s   o f  each  b l o ck  ( i . e.  8 1  v al u es )   us i n g e i g ht   no n - r ep eat i n g r a nd o m - q ua d r a t i c  ke ys .   2.   C o n v er t  t h e r es ul t i n g ve c t o r  f r o m  e a c h b l o c i n to  a  9  ×  9  m a tr ix .   3.   U s e  t he   va l ue s   i n t he  S ud o k u   p u zzl e t o  ch an g e t h v al u e s   i n  each  r o w  acco r d i n g  t o  t h e n e w  l o cat i o n s   in  it.   4.   U s e  t he   va l ue s  i n t he  S ud o k u p uz z l e  t o  c ha nge  t he  va l u e s  i n  each  co l u m n  acco r d i n g  t o  t h e n e w   lo c a tio n s  i n  it.   5.   S w a p t h e  odd  r ow s  be t w e e n t h e  t w m a t r i c e s  of  t h e  t w o c on s e c u t i v e  bl oc k s  ( i . e .  t h e  r ow s  t o be   s w ap p ed  ar e 1 ,  3 ,   5 ,  7 ,  an d  9 )  t o  cr eat e m o r e co m p l ex i t y  b y   m i x i n g  i n t er n a l l y  b et w ee n  v al u es .   c.   I f  t he r e  i s  a n e x ce s s  b l o ck ,  r ep eat  s t ep s  (   d )  f o r  t h e ex ces s   b l o ck .   d.   C o n v er t  t h m at r i ces  r es u l t i n g  f r o m  each  b l o ck  t o  a o n e - d i m en s i o n al  v ect o r .   e.   C o m b i ne   t he   r e s ul t a nt   o ne - d i m en s i o n a l   v ect o r s   o f   al l   t h b l o ck s   t o   g et   t h n e w   s p eech   s i g n al   af t er   t h e   in te r n a l s c r a m b li n g .     3 .3 .   E n c r yp t i on  al gor i t h m   3 .3 .1 .   K e ys  of  t h e  e n c r yp t i on  al gor i t h m   T h r ee k ey s   w er e u s ed  i n  t h e en cr y p t i o n  al g o r i t h m  a s  f o l l o w s :   a.   R a nd o m - q u ad r at i c al g o r i t h m  ( t o  g en er at e k e y s   u s ed  i n  t h e t h r eef i s h  al g o r i t h m )   T h e k e y T  g en er at i o n  p r o ces s  i s  d es cr i b ed  i n  t h e s te p s  b e lo w :   1.   F o r  each  s p eech  b l o ck ,  g e n er a t e ei g h t  o f  k e y s  b as ed  o n  q u ad r at i m ap  eq u at i o n s .   2.   T es t  t h e g en er at ed  v al u e s  as  t h e y  s h o u l d  b e p o s i t i v e,  n o n - r ep eat i n g  an d  b et w een  1 -   9.   3.   U s e t h v al u es  t h at   m ee t  t h e a b o v e t es t  t o  cr eat e t h e ei g h t   k e y s .   4.   R ep eat  s t ep s   1 - 3  t o  ge ne r a t e   e i gh t   ne w   ke ys  ( K e y T )  u nt i l   b l o c ks  o f   ke ys  a r e   ge ne r a t e d   e q ua l  t o  t he   s pe c i f i e d num be r  of   s pe e c h  bl oc k s .   b.   T he  e ne r g y  o f uz z y   C - m e a ns  a l go r i t h m  ( t o  ge ne r a t e  t he  t hi r d  ke y )   T h e k e y 3  g e n er at i o n  p r o ces s  i s  d es cr i b ed  i n  t h e s t ep s  b el o w :   1.   D iv id e   t he  o r i gi na l  s i gn i nt o  b l o c ks ,   w i t h e a c h b l o c k c o n t a i n i ng 2 5 6  va l ue s .   2.   C al cu l at e t h s h o r t  t i m e en er g y  v al u f o r  each  b l o ck .   3.   F i nd  t he  1 6  b l o c ks   w i t h t he  hi g he s t  va l ue s  o f  s ho r t - t i m e en er g y  a n d   co n v er t  each   b l o ck  i n t o  a    16× 16 bi n a r y   m a t r i x .   4.   U s e t h f u zz y  c - m ean s  al g o r i t h m  o n  b i n ar y  ar r a y s  t o  g et  a 1 6 - b it b in a r y   k e y .   5.   R ep eat  s t ep s  2 - 4 on  16 bl oc k s  t g e t  256 v a l u e s  r e pr e s e n t i n g  32 s ym bol s ,   w h i c h  i s  t h e  t hi r d k e y   (k e y 3 ).     3. 3. 2.  E n c r yp t i on  al gor i t h m   T he  f o l l o w i ng  s t e p s  e xp l a i n t h e  e nc r y p t i o n a l go r i t h m :   a.   I np ut  t h e t w o   k e y s  ( k e y 1  an d   k e y 2 )   w i t h  a s i ze o f  3 2  ch ar act er s .   b.   G e ne r a t e  a  t hi r d  ke y ( ke y3 )  us i ng t he  e ne r g y o n f uz z y C - me a n s  a l g o r i t h m.   c.   U s e  t he  X O R   f u nc t i o n b e t w e e n t he   f i r s t   ke y  a nd  t he  t hi r d  ke y t o  ge t t i n g a  ne w   ke y   xo r e d k e y 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   11 , N o 6 D ecem b er  2 0 2 1   :   5 049   -   50 59   5054   d.   S et  t h v al u e o f  a t w eak   v al u w i t h  t h e s i ze o f  1 6  ch ar act er s .   e.   S et  t h e co n s t a n t  v al u e C 2 4 0  b y  8  ch ar act er s  ( i . e.  6 4  b i t s ) .   f.   D i v i d e t h s p eech  s i g n al  i n t o  s ev er al  b l o ck s  ( i . e.  1 6  v al u es   f o r  each  b l o ck ) .   g.   U s e  t he  r a nd o m - q u ad r at i c al g o r i t h m  t o  g e n er at e a s er i es  o f   k e y s  ( K e y T )  eq u al  t o  t h e n u m b er  o f  b l o ck s  at   th is  s ta g e .   h.   F o r  each  b l o ck ,  t es t  v al u f r o m  t h g e n er at ed  k e y c h ai n  as   f o l l o w s :   1.   I f  t he  ke y va l ue  i n t he   ke yc ha i n ( K e y T )  i s  d i vi s i b l e  b y  2  ( i . e .  t he  ke y   va l ue  i s  e ve n)  t he n  e nc o d e  t he   b l o c k va l ue s   b a s e d  o n t he  t hr e e f i s h a l go r i t h m  a nd   xo r e d ke y 1  a s  t he  p r i m a r y   ke y.   2.   I f  t he   ke va l ue   i n t he   ke yc h a i n ( K e y T )  i s   no t  d i vi s i b l e  b y 2  ( i . e .  t he   ke y   va l ue  i s  o d d ) ,  e nc o d e  t he   b l o c k va l ue s   b a s e d  o n t he  t hr e e f i s h a l go r i t h m  a nd   ke y 2  a s  t h e  p r i m a r y   ke y.   i.   R ep eat  s t ep  8  u n t i l  al l  o f  t h e s p eech  s i g n al  b l o ck s  ar e f i n i s h e d .   j.   M er g e t h e b l o ck s  i n t o  o n e a u d i o  v ect o r  an d  s av e i t  t o  a  w av   s p eech  f i l e.       4.   RE S U L T S  AND D I S CU S S I O N   T h i s  wo r k   w a s  c on d u c t e u s i n g t h e  R 2018b M A T L A B  pr og r a m m e .  E qui p m e n t  i n c l u de d a  C or e  i 7   P C   w i t h   I n t el   P r o ces s o r ,   2 . 6 0   G H C P U ,   an d   6 . 0 0   G B   R A M.   T h t es t ed   s p eech   f i l w a s   l o ad ed   f r o m   t h " N O I Z E U S "  da t a ba s e  p r odu c e d by   m a l e an d  f e m al e s p ea k e r s .  T w o  d i f f er en t  " 1 6   KH Z "  f r eq u en c y   m es s a g es   w er u s ed   f r o m   t h d at ab as e,  o n o f   w h i ch  i n cl u d ed   o n l y   v o w el s   ( v o i ced )   s p eech ,  an d   t h o t h er   i n cl u d ed   v o i ced  an d  v o i cel es s  co n t i n u o u s  s p eech .  T h e s t at i s t i cal   m eas u r es   u s ed  t o  as s e s s  t h p er f o r m a n ce o f  t h e   s ys t e m  i n t he  e nc r y p t i o n a nd   d e c r y p t i o n  p r o c e s se s i n c l u d e d  ( S N R,  S N Rse g ,  f w S N R se g ,   CC,  L L R)  [ 2 5 ] [ 26 ] ,   [ 2 7 ] ,  t h e s t at i s t i cal   m ea s u r es  i n  co m p r es s i o n  u s ed  i n cl u d ed  ( C R ,  S N R ,  S S S N R ,  P S N R ,  M S E ) .  T h e eq u at i o n s   o f  t h e s m ea s u r es   w er e [ 2 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 28] :   a.   S i g na l - to - no i s e - r a tio  ( S N R )         ( 10)     b .     S eg m en t al  s i g n al - to - no i s e - r a t i o  ( S N Rs e g )         ( 11)     c.     f r e q ue nc y - w ei g h ed  s i g n al - to - n o is e  r a tio  ( f w S N R s e g )         ( 12)     d .     C o r r e la tio n  c o e f f ic ie n t ( C C ) : r x y         ( 13)         ( 14)     e .     L o g - li k e li h o o d  r a tio  ( L L R )         ( 15)     f .     S eg m en t al  s p ect r a l  s i g n a l to  n o is e  r a tio  ( S S S N R )         ( 16)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       Spe e c h s i gn al  c om pr e s s i on an d e nc r y pt i on  bas e d o n s udok u,  f uz z y  C - m e ans  ( I m an Q ay s   A bdul j al e e l )   5055   g .     Pe a k  s ig n a l to  n o is e  r a tio  ( P S N R )         ( 17)     h .     M ean  s q u ar e er r o r  ( M S E )         ( 18)     i   Co m p r e ss i o n  r a t i o  ( CR)         ( 19)         ( 20)     W h er e:   X  an d   y  = b l o ck  s a m p l es  o f  t h e o r i g i n al  a n d  en cr y p t ed  s p eec h  s i g n a l ,  r es p ect i ve l y   M  = t h e n u m b er  o f   f r a m e s  i n  t h e s i g n a l  o f  s p eech   L  = t h n u m b er  o f  s a m p l es  i n   t h e s p eech   s i g n al   K  =  t h e  num be r  of   s u b - b an d s  i n  t h s p eech  s i g n al   W  ( j ,  m )  =  W e i gh t  i n a m t f r a m e  o n t he  j t h s ub - b a nd   X  ( j , m )  a n d  X ̃  ( j , m )  =  t h e  s p e c t r u m   m a g n i t u d e  o f  t h e  o r i g i n a l  a n d  d i s t o r t e d  s p e e c h  s i g n a l r e s p e c t i v e l y   a 0   a nd  a c   = t h e o r i g i n al  L P C  a n d  ci p h er  s p eech  s i g n al  v ec t o r s ,  r es p ect i v el y a T   = t r an s f o r m   R 0 =  th e  a u to m a tic  c o r r e la tio n  m a tr i x  o f  th e  o r i g in a l s p e e c h s i gna l s   s ,  r  = t h e o r i g i n al  a n d  t h e r eco n s t r u ct ed  s p eech  s i g n al ,  r es p ect i v el y .   n =  t he  r e c o ns t r uc t e d  a ud i o  s i gna l  l e n gt h.   T ab le   1   s ho w s  t ha t   t he  ( P S N R )  va l ue s   ar h i g h ,  as  ar e t h e ( S N R  a n d  S S S N R )   v a l ue s ,   w hi l e  t he   ( M S E )  v al u es   ar e l o w er .  T h co m p r es s i o n   r a tio  is   ge ne r a l l y  go o d ,  a s  s ho w n i n F i g ur e   2 ,   b ecau s e t h e a u d i o   s i g n al  d at a i s  c h ar act er i zed  b y  b u i l d i n g  t h s o u n d  at  i t s   h i g h  an d  l o w   f r eq u e n ci es .  T h er ef o r e,  f r eq u en ci e s  t h at   r ep r es en t  n o i s e t h at  ca n  b e d i s p en s ed   w i t h  b y  co n v er t i n g  t h e i r  v al u es   t o  zer o  v al u es   w er e l o o k ed  f o r ,  s o  as   t o   en s u r e t h at  t h f i l w as  r ed u ce d   w i t h o u t  l o s i n g  i m p o r t an t  d at a.         T ab l e 1 S p eech  s i g n al s  co m p r es s i o n   m eas u r e m en t s   S p eec h  F i l e   Le n g t h   C om p e s s i on  R a t i o   CR %   S N R ( d B)   SSSN R  ( d B )   PSN R   M SE   S i g n a l1   2   2 . 0 10 0   5 0 . 24 8 3   1 2 . 29 9   - 1 4 . 7 9 0   4 1 . 36 8   7 . 2 9 7 8 E - 0 5   S i g n a l2   2   2 . 0 02 8   5 0 . 06 9 5   1 1 . 84 2   - 1 6 . 6 0 6   4 1 . 63 2   6 . 8 6 8 0 E - 0 5   S i g n a l3   2   2 . 0 01 2   5 0 . 02 9 5   1 1 . 95 8   - 1 5 . 9 3 1   4 2 . 06 3   6 . 2 1 8 8 E - 0 5   S i g n a l4   3   2 . 0 28 5   5 0 . 70 1 4   1 1 . 65 7   - 1 5 . 8 6 4   4 0 . 55 7   8 . 7 9 6 5 E - 0 5   S i g n a l5   3   2 . 0 07 1   5 0 . 17 6 3   1 2 . 55 3   - 1 4 . 3 4 0   4 1 . 81 3   6 . 5 8 7 4 E - 0 5   S i g n a l6   3   1 . 9 99 3   4 9 . 98 1 3   1 2 . 57 5   - 1 5 . 1 3 2   4 0 . 98 7   7 . 9 6 7 9 E - 0 5       T h e co n v er s i o n s  ( D C T  an d   F r F T )  w er e u s ed  b ecau s e t h e ( D C T )   o n e h as  t h e ab i l i t y  t o  d i s p l a y   f r eq u en c y   an d   t o  r e m o v e l o w  f r eq u e n ci e s  t h at  ar e  l o w er  t h an  t h t h r es h o l d   v al u w e  i d en t i f y  b as ed  o n  t h ex p er i en ce.  M ean w h i l e,  ( F r F T )   w as  u s ed  t o  d eco n s t r u ct  t h s i g n al  f o r  i t s   f r eq u en ci e s  an d  co m p ar e i t   w i t h  t h e   t o t al  en er g y   v al u e o f  eac h  b l o ck  t o   w h i c h  t h e s i g n al   w a s  d i v i d ed .  I n  t h i s   w a y ,  t r an s f o r m s  ar e co n d u ct ed   s eq u en t i al l y  t o  zer o  a n d  t h s i g n a l  r eco n s tr u c te d   to  e n s u r e   th a th e  la r g e s n u m b e r  o f  i te r a tio n s  o f  t h e  z e r o   va l ue s  a r e  o b t a i ne d  a nd  t o  e ns ur e  f i r m  p r e s s ur e   w i t ho ut  l o s i ng a n y  i m p o r t a nt   va l ue .   S ee T ab le   2 f or  t h e  r e s u l t s   of  t h e  pr opos e d e n c r y pt i on   m e t h od.  I n  t h i s  t a bl e ,  t h e   v a l u e s  ( S N R ,   S N R s e g,   a n d  f w S N R s e g )  ar cl ear l y  l o w .   T h m eas u r e ( C C )   v al u es   ar e al s o   v er y   s m al l ,   w h i l e t h ( L L R )   va l ue  i s   hi gh,  t h us   s ho w i n a  b i g d i f f e r e nc e  b e t w e e n t he  o r i gi na l   s i gna l  a nd  t he  c o d e d  s i g na l ,  a nd  l o w   r e s id u a l in te lli g ib ilit y .  T h is  in d ic a te s  th a t t h e  e n c r y p tio n   qu a l i t y  i n t r odu c e d b y  t h e  pr opos e d m e t h od i s  hi gh .   I n T a b le   3 ,  t he  va l ue s  o f  ( S N R  a nd  S N R s e g)  a r e  o b vi o us l y  hi g w he r e a s  t he  va l ue s  o f  ( f w S N R s e g   an d   L L R )  ar e l o w .   A s   f o r   m eas u r e ( C C )  v al u e s ,   t h e y   ar cl o s t o  o n e,   i n d i cat i n g   t h e i n t el l i g i b i l i t y   o f   t h e   si g n a l .  T h i s   m e a ns  t h e  qu a l i t y of  de c r y pt i on of  t h e  c o m pr e s s e d s i g n a l  i n t r odu c e d t h r ough   t h e   s t u d y s   m e t h od  i s  hi g h.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   11 , N o 6 D ecem b er  2 0 2 1   :   5 049   -   50 59   5056       F i g ur e   2.   O r i g i n al  a n d  C o m p r es s ed  s p eech  s i g n al   w i t h  C R = 5 0 %       T ab l e 2 S p eech  s i g n al  e n cr y p t i o n   S p eec h  F i l e   L e n g t h  ( m s )   S NR   S N R s eg   f wS N R s e g   CC   LLR   S i g n a l1   2   - 2 4 . 2 1 4 9   - 3 0 . 8 4 4 2   - 2 4 . 1 0 1 0   - 0 . 0 03 3   1 1 . 64 3   S i g n a l2   2   - 2 4 . 9 0 6 6   - 3 1 . 8 1 2 7   - 2 4 . 5 2 5 5   - 0 . 0 01 9   1 1 . 30 5   S i g n a l3   2   - 2 5 . 2 3 7 4   - 3 1 . 3 6 3 9   - 2 4 . 4 9 7 4   0 . 0 03 2   1 1 . 60 8   S i g n a l4   3   - 2 4 . 2 5 2 8   - 3 1 . 3 0 4 8   - 2 3 . 1 3 0 9   - 0 . 0 02 9   1 1 . 81 0   S i g n a l5   3   - 2 4 . 5 1 0 7   - 3 0 . 8 4 9 2   - 2 4 . 1 9 2 7   - 0 . 0 00 4   1 1 . 91 5   S i g n a l6   3   - 2 3 . 6 7 0 7   - 3 0 . 5 5 0 3   - 2 3 .  0 6 1 1   0 . 0 02 6   1 1 . 73 2       T ab l e 3 S p eech  s i g n al  d ecr y p t i o n   S p eec h  F i l   L e n g t h  ( m s )   S NR   S N R s eg   f wS N R s e g   CC   LLR   S i g n a l1   2   1 7 0 . 7 1 4 4   1 6 1 . 5 2 2   0 . 0 00 0 0 2   0 . 9 99 9   2 . 9 1 1 E - 1 4   S i g n a l2   2   1 6 9 . 2 9 5 2   1 5 8 . 0 9 8   0 . 0 00 0 0 2   0 . 9 99 9   3 . 3 5 4 E - 1 4   S i g n a l3   2   1 6 8 . 7 2 2 1   1 5 7 . 8 7 5   0 . 0 00 0 0 3   0 . 9 99 9   3 . 2 7 1 E - 1 4   S i g n a l4   3   1 7 0 . 7 1 4 2   1 6 1 . 5 1 9   0 . 0 00 0 0 2   0 . 9 99 9   2 . 9 0 9 E - 1 4   S i g n a l5   3   1 7 1 . 7 0 9 0   1 6 2 . 2 4 6   0 . 0 00 0 0 2   0 . 9 99 9   2 . 6 9 1 E - 1 4   S i g n a l6   3   1 7 2 . 1 2 4 3   1 6 2 . 9 1 9   0 . 0 00 0 0 2   0 . 9 99 9   2 . 6 8 2 E - 1 4       I n  T a bl e s   4 a n 5,  t r a n s f or m at i o n s  ( D C T  an d  F r F T )  w er e b o t h  u s ed  s ep ar at el y  t o  as s es s  t h e   ef f i ci en c y  o f  t h e  al g o r i t h m  a n d  t o  ev al u at e t h e e f f ect  o f   t h e co m b i n a t i on of  bot h ,  a s   s h o w n i n  T a b le   4 w h er eas   t h e  ( S N R ,  P S N R ,  a n d  M S E )  v al u es   w er e b et t er  i n  T ab le   5 .   T hi s   m e a n s  t ha t  t he  ( F r F T )   c o nve r s i o n   p r es er v es  i m p o r t an t   f r eq u en c y  v al u es ,  ev e n  i f  t h e y  ar e v er y   s m al l .  I t   w as  t h er e f o r e u s ed  af t er  co n v er t i n g  t h e   ( D C T )  t o  r e m o ve  t he  l o w   f r e q ue nc i e s  i nd i vi d ua l l w hi l e  ke e p i ng  t he m   i f  t he y   w e r e   w i t hi t he   s p e c i f i e d   m a s s   en er g y  r an g e.  T h e r es u l t s  o f  us i n g b o t h ( D C T  a nd  F r F T )   t r a ns f o r m a t i o n s  s ho w n i n T a b le   1 of  t h e  pr opos e d   m e t h od.   Fi g ur e   3   ill u s tr at es   h o w ,  b y  co m p ar i n g   F i g u r es   3 ( a)  an d   3 ( b ) ,  t he  c o m p r e s s i o m a i nt a i ns   hi gh  a nd   l o w   s i g n al   f r eq u en ci e s ,   m ea n i n g  t h at  t h e s p eec h  s i g n al  r e m ai n s  u n d er s t ood.   T he   s c r a m bl i ng  m e t h ods   ( ex t er n al  a n d  i n t er n al )  ar e v er y  ef f e ct i v w h en  co m p ar ed  t o  F i g u r es   3 ( a) ( 3 ( c ),   a nd   3 (d )).         T a b l e   4 .   Co m p r e ssi o n  m e a su r e m e n t s u s i n g  D CT   o n l y   S p eec h  F i l e   Le n g t h     C om p e s s i on   Ra t i o   CR %   S N R ( d B)   SSSN R  ( d B )   PSN R   M SE   S i g n a l1   2   1 . 1 06 0   9 . 5 84 1   9 . 3 84 1   - 4 . 0 84 5   3 7 . 18 7 7   1 . 9 1 0 9 e - 0 4   S i g n a l2   2   1 . 1 02 6   9 . 3 05 3   1 1 . 03 4   - 3 . 5 95 1   3 9 . 43 5 8   1 . 1 3 8 7 e - 0 4   S i g n a l3   2   1 . 1 01 9   9 . 2 47 7   9 . 9 51 6   2 . 7 51 1   3 7 . 14 6 8   1 . 9 2 8 9 e - 0 4   S i g n a l4   3   1 . 1 00 5   9 . 1 32 2   1 1 . 09 8   4 . 1 69 8   3 8 . 66 8 0   1 . 3 5 8 9 e - 0 4   S i g n a l5   3   1 . 1 15 0   1 0 . 31 3   1 0 . 64 9   4 . 2 09 8   3 8 . 4 89 5   1 . 4 1 6 0 e - 0 4   S i g n a l6   3   1 . 1 04 3   9 . 4 44 9   1 1 . 12 2   6 . 3 95 5   3 9 . 61 7 9   1 . 0 9 2 0 e - 0 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       Spe e c h s i gn al  c om pr e s s i on an d e nc r y pt i on  bas e d o n s udok u,  f uz z y  C - m e ans  ( I m an Q ay s   A bdul j al e e l )   5057   T ab l e 5 C o m p r e s s i o n m e a s ur e m e n t s  us i ng F r F T   o nl y   S p eec h  F i l e   Le n g t h   C om p e s s i on   Ra t i o   CR %   S N R ( d B)   SSSN R  ( d B )   PSN R   M SE   S i g n a l1   2   1 . 7 35 0   4 2 . 36 3 1   - 3 . 8 01 0   - 4 . 2 84 6   2 5 . 02 4 0   0 . 0 03 1   S i g n a l2   2   1 . 8 20 1   4 5 . 05 8 0   - 3 . 8 06 2   - 4 . 9 82 2   2 5 . 71 5 4   0 . 0 02 7   S i g n a l3   2   1 . 7 81 2   4 3 . 85 8 1   - 4 . 7 72 0   - 5 . 0 11 9   2 5 . 06 8 6   0 . 0 03 1   S i g n a l4   3   1 . 9 82 9   4 9 . 56 8 8   - 3 . 4 91 3   - 6 . 4 29 8   2 4 . 68 7 3   0 . 0 03 4   S i g n a l5   3   1 . 8 11 0   4 4 . 78 1 9   - 3 . 4 58 5   - 3 . 3 70 7   2 5 . 56 8 7   0 . 0 02 8   S i g n a l6   3   1 . 5 02 2   3 3 . 43 1 0   - 3 .5 9 6 1   - 3 . 6 30 6   2 5 . 02 4 2   0 . 0 03 1       F u r t h er m o r e,  as   s h o wn   i n F i g ur e   3 ,  b y  c o m p a r i n g F i gur e s   3 ( a)  an d   3 ( e ) ,  t h e en cr y p t ed   w a v ef o r m  o f   th e  s p e e c h  s i g n a l is   u n in te lli g ib le ,  a n d  c o m p le te l y   u n i f o r m   w h ic h  in d ic a te s  a  s i g n i f ic a n d e v ia tio n   f r o m  t h e   acq u i r ed  s p eech  s i g n a l .  T h us ,  b y  c o m pa r i ng  F i gu r e s   3 ( a)  an d   3 ( f ) ,  i t  can  b e s ee n   t h at  t h w av e f o r m s  o f  t h e   o b t ai n ed  an d  d ecr y p t ed  s i g n al s  ar e i d en t i cal ,  i m p l y i n g  b et t er  accu r ac y  an d  q u al i t y  o f  t h e r e co n s t r u ct ed  s i g n al .           ( a)   (b )       ( c)   (d )       ( e)   ( f)     F i g ur e   3.   T h e  s t a g e s  of  t h e  pr opos e d w or k i ng   m e t h od ,  a)   o r i gi na l  s i gna l  1 b)  c om pr e s s e d s i gn a l  1   c )  s c r a m bl i ng 1 of  c o m pr e s s e s i gn a l  1 d)  s c r a m bl i ng 2 of  c om pr e s s e d s i gn a l 1 e)  en cr y p t ed  s i g n a l 1   f )  d ecr y p t ed  s i g n al 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   11 , N o 6 D ecem b er  2 0 2 1   :   5 049   -   50 59   5058   5.   CO NCL U S I O N   T h er i s   al w a y s  a d e m a n d   f o r  co m p r es s e d  a ud i o   d a t a   w i t h   hi gh  c yb e r s e c ur i t y.  B y  e nc r y p t i n g t he   co m p r es s ed  s p eech ,   w e g et   f a s t  s p eech  d at a t r an s m i s s i o n  af t er  co m p r es s i n g  i t  b ecau s e i t  i s  s m al l er  i n  s i ze an d   s i m u lta n e o u s l y   s e c u r e .  T h is  s tu d y  c o n s is t s  o f  t h r e e  b a s ic  a lg o r ith m s : h y b r id  c o m p r e s s io n ,  s c r a m bl i ng  a nd   e n c r y p tio n  a l g o r ith m s ,   w h e r e  s c r a m b lin g  c o n s is t s  o f  b o th  e x te r n a l a n d  in te r n a l s c r a m b lin g  a lg o r it h m s ,  in   a ddi t i on  t o t w s e c on da r y  a l gor i t hm s  t g e n e r a t e  t h e   k e y s ,   de pe n di n g on   f u z z y  C - m ea n s  an d   q u ad r at i c m ap   t ech n i q u es .   T h e   pu r pos e   of   t hi s   w o r i s   t o   s hr i n l a r ge   s p e e c s i gna l   f i l e s   b e f o r e   e nc r y p t i ng  t he m   t o   p r o vi d e   s uf f i c i e n t   s pa c e  du r i ng  c or r e s pon de n c e ,  i n a ddi t i on  t o t r a n s m i s s i on s pe e d,  a s   w e l l  a s  a ddi n g a  c o m pl e x i t y  t o   an y  at t e m p t  t o  p en et r at e b eca u s e t h er e ar e s ev er al   s t ag e s  b ef o r t he  e nc r yp t i o n p r o c e s s .  T hi s  e xp e r i m e nt   ha s   de m o n s t r a t e d t h a t  t h e  pr opos e d m e t h od ou t pe r f o r m s  o t he r  c ur r e nt  t e c hni q ue s .         R EF ER EN C ES   [ 1]   X .  W a ng  a nd Y .  S u ,  “ A n A udi E nc r y pt i on A l g or i t hm  B a s e d on  D N A  C odi ng  a n d  C h a o tic  S y s te m ,   I E E E  A c c e s s ,   v ol .  8,  p p.   92 60 9 27 0,  20 20,   d oi :  10. 11 09/ A C C E S S . 20 19. 29 63 32 9.   [ 2]   O . A . I m r a n , S . F . Y o u s i f , I . S H a m e e d W . N A l - D i A be d,  a nd A .   T .  H a m m i d,  “ I m pl e m e nt a t i on of  E l - G a m al   a l g or i t hm  f or  s pe e c h s i g na l s  e n c r y pt i on a n de c r y p tio n ,   P r oc e di a C om pu t .  Sc i . ,   v ol .  1 67,  n o.  I c c i ds   20 19 ,     pp.  10 28 1 03 7,   20 20 ,  d oi :  1 0. 1 01 6/ j . pr oc s . 2 02 0. 03. 40 2.   [ 3]   S .  S .  M .  V .   P a t i l ,  A .   G upt a ,  a nd A .  V a r m a ,  “ A udi o a nd S pe e c h C om pr e s s i on U s i ng  D C T   a nd D W T   T e c hni que s ,   I n t . J . I n n o v . R e s S c i . E n g . T e c h n o l. ,   v o l .  2,  no.   5,   p p.  17 12 1 71 9,  201 3.   [ 4]   A .   T s e g a y e  a nd  G .   T a r i k u,  “ A udi o C om pr e s s i on U s i ng  D W T  a nd  R L E   T e c hni que s ,   A m . J . E l e c t r . E l e c t r o n . E n g . ,   v ol .  7,  n o.   1,   pp.  1 4 17,  2 01 9,   doi :  10 . 1 26 91/ a j e e e - 7 - 1 - 3.   [ 5]   R .  V i g  a n d S .   S .  C ha uha n ,  “ S pe e c h C om pr e s s i on us i ng  M ul t i - R e s ol ut i on H y br i d W a v e l e t  us i ng  D C T  a nd W a l s h   T r an s f o r m s , ”  P r oc e di a C om put .  S c i . ,   v ol .  13 2,  pp.   1 40 4 14 11,  2 01 8,  d oi :  1 0. 1 01 6/ j . pr oc s . 20 18. 05 . 0 70.   [ 6]   B .  K i m  a nd Z .  R a f i i ,  “ L os s y  a udi o c om pr e s s i on i de nt i f i c a t i on,   E ur .  Si gn al  P r oc e s s .  C onf .,   vo l .  20 18 ,  2 01 8,     pp.  24 59 2 46 3,  do i :  10. 23 91 9/ E U S I P C O . 20 18 . 8 55 36 11.   [ 7]   S .  B ous s e l m i ,  N .   A l oui ,  a nd A .  C he r i f ,  “ D S P  R e a l - T i m e  I m pl e m e nt a t i on  of  a A udi o C om pr e s s i on A l g or i t hm  b y   u s i n g  t h e F as t  H ar t l ey  T r an s f o r m , ”  I n t . J . A d v . C o m p u t S c i . A p p l .,   v o l.  8 ,  no.   4,  2 01 7,     doi :  1 0. 1 45 69/ i j a c s a . 201 7. 08 04 62 .   [ 8]   T A . H a s s a n , R . H . A l - H a s he m y ,   a nd R .  I .  A j e l ,  “ S pe e c h S i g na l  C om pr e s s i on A l g or i t hm  B a s e d on t he  J P E G   T ech n i q u e, ”  J .   I n te ll.  S y s t. ,   v ol .  2 9,  n o.   1,   pp .  5 54 5 64 ,   2 02 0,  do i :  10. 15 15/ j i s y s - 2018 - 01 27 .   [ 9]   N .  A l oui ,  S .  B o us s e l m i ,  a nd  A .  C he r i f ,  “ N e w  a l g or i t hm  f or  s pe e c h c om pr e s s i on ba s e on  di s c r e t e  ha r t l e y   t r an s f o r m , ”  I nt .  A r a b J .  I nf .   T e c h nol . ,   v ol .  1 6,   no.  1,  p p.   15 6 16 2,  201 9.   [ 1 0]   M . K . M . A l - A za w i   an d  A .  M .   G a ze,  “C o m b i n ed  s p eech  co m p r es s i o n  an d  en cr y p t i on us i ng  c ha ot i c  c om pr e s s i ve   s en s i n g  w i t h  l ar g k e y  s i ze, ”  I E T  Si g nal  P r oc e s s . ,   vo l .  1 2,  no .  2,  pp .  21 4 2 18 ,  2 018,     doi :  1 0. 1 04 9/ i e t - s pr . 2 01 6. 0 70 8.   [ 1 1]   M .  E .  H a m e e d,  M .  M .  I br a hi m ,  a nd N .  A .  M a na p,  “ C om pr e s s i o n a nd e nc r y pt i on f or  E C G  bi om e di c a l  s i g na l  i h eal t h car e s y s t e m , ”  T e l k om ni k a T e l e c om m uni c at i on C om p ut .  E l e c t r on.  C o nt r ol . ,   v ol .   1 7,  no.  6,  pp.  28 26 28 33 ,   201 9,  do i :  10. 12 92 8/ T E L K O M N I K A . v 17i 6. 13 24 0.   [ 1 2]   P .  K .  R .   M an o h ar ,  M .   P r at y u s h a,  R .  S at h ees h ,   S .  G eet an j al i ,  an d  N .  R aj as ek h ar ,  “A u d i o  C o m p r es s i o n   Usi n g   D au b ech i e W av el et , ”  I O SR  J .  E l e c t r on.  C om m un.  E n g.  V e r .  I I I ,   vol .   1 0,   n o .  2 ,  pp .  227 8 2 83 4,  2 01 5,     doi :  1 0. 9 79 0/ 2 83 4 - 10 23 41 44 .   [ 1 3]   Z .  T .  D r w e e s h a nd  L .  E .   G e or ge ,   A udi o C om pr e s s i on B a s e d on D i s c r e t e  C os i ne   T r a ns f or m ,  R un L e ng t h a nd H i g h   O rd e r S h i f t  E nc odi ng ,   I nt e r na t i ona l  J our n al  of  E n gi ne e r i n g an d I nn ov at i v e  T e c hnol ogy  ( I J E I T ) , v o l . 4 , n o . 1 ,     pp.  45 51 ,  2 01 4.   [ 1 4]   K .   P r am i l a R .   a nd  G .   S hi t a l  S . ,  “ A  S ur v e y  P a pe r  o n D i f f e r e nt  S pe e c h C om pr e s s i on T e c hni que s ,   IJ A R IIE ,   vo l .  2,   no.  5,  pp .   7 36 74 1,  20 1 6.   [ 1 5]   B .  T .  K r i s hna ,  “ F r a c t i ona l  F our i e r  t r a ns f or m :   A  s ur ve y ,   A C M I nt .  C o nf .  P r oc e e di ng  Se r . ,   2 01 2,   pp.  75 1 7 57,     doi :  1 0. 1 14 5/ 2 34 53 96 . 2 34 55 19.   [ 1 6]   C .  R .  R ev an n a an d  C .  K es h av am u r t h y ,  “A  n e w  s el e ct i v e d o cu m en t  i m a g e en cr y p t i o n  u s i n g  G M M - E M  a n d m i xe d   ch ao t i c s y s t e m , ”  I n t . J . A p p l . E n g . R e s .,   v ol .  1 2,   no.  1 9,   pp.  8 85 4 88 6 5,  20 17 .   [ 1 7]   C .  R .  R e va nna  a nd C .  K e s ha va m ur t h y ,  “ A  nov e l  pr i or i t y  ba s e d doc um e nt  i m a g e   e nc r y pt i on w i t h m i x e d c ha ot i c   s y s t e m s  u s i n g  m ach i n e l ear n i n g  ap p r o ach , ”  F ac t a U ni v .   -   S er .  E l ec t r o n.  E ne r g. ,   vol .  32 ,  no .   1 ,  pp .   14 7 17 7,  20 19,   doi :  1 0. 2 29 8/ f ue e 190 11 47r .   [ 1 8]   N . R a m a d a n , H . E . H . A h m e d , S . E . E l k h a m y a n d  F . E . A . E l - s a m i e,  “C h ao s - B a s e d  I m a ge  E n c r yp t i on  U s i n g a I m pr ov e d Q ua dr a t i c  C ha ot i c  M a p,   A m . J . S i g n a l  P r o c e s s .,   v ol .  6,  no.  1,  p p . 1 13 ,  2 01 6,     doi :  1 0. 5 92 3/ j . a j s p. 2 01 60 60 1. 01.   [ 1 9]   Y .  W u,  Y .  Z hou ,  J .   P .  N o ona n ,  K .  P a ne t t a ,  a nd S .  A g a i a n,  “ I m a g e  e nc r y pt i on us i ng  t he  S ud ok u m a t r i x ,   M ob.   M ul t i m e di a/ I m age  P r oc e s s .  Se c ur .  A p pl . ,   v ol .   77 08,  A r t .  N o.   77 08 0 P ,  2 01 0,   doi :  1 0. 11 17/ 12. 85 31 97 .   [ 2 0]   S .  I j e r i ,  S .   P uj e r i ,  S .  B ,  a n d U .  B  A ,  “ I m a g e  S t e ga nog r a phy  us i ng   S ud ok P uz z l e  f or  S e c ur e d D a t a   T r a ns m i s s i on,   I n t . J . C o m p u t A p p l .,   v o l .  48,   n o.  17,  pp .   3 1 35 ,   2 01 2,  do i :  10. 51 20 / 74 43 - 04 60.   [ 2 1]   Y . Z h a n g , D . X i a o , Q . R e n , S G u o , a n d  F . M o , “ A n  e f f e c t i v e   s pe e c h c om pr e s s i on ba s e d on s y l l a bl e  di v i s i on ,   P r o c.  M eet .  A co u s t . ,   v ol .  2 9,   no.   1,  A r t .  n o.  0 55 00 2,   20 16 ,  d oi :  1 0. 112 1/ 2. 0 00 04 80 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.