Kontrola dostępu
 Znakowanie wodne
 Miejsca wprowadzania znaków wodnych
 Wymagane właściwości znaków wodnych
 Przykład obrazu ze znakiem wodnym


    Postępująca cyfryzacja przekazów treści zarówno wizualnej, jak i dźwiękowej, stwarza poważny problem dotyczący ochrony tych treści przed niepożądanym lub nieupoważnionym odbiorem. Dzięki współpracy EBU z kilkoma projektami finansowanymi przez Komisję Europejską uzyskano możliwość przebadania i oceny dwóch komplementarnych technik, a mianowicie: kontroli dostępu (Access Control) oraz znakowania wodnego (Watermarking).

Kontrola dostępu

    Celem kontroli dostępu jest zabezpieczenie przekazu w taki sposób, aby był on dostępny jedynie dla wybranych odbiorców. Realizuje się to poprzez odpowiednie kodowanie sygnału według pewnego klucza bądź algorytmu. Klucz ten drogą poufną przekazywany jest odpowiednim odbiorcom sygnału (rys. 1). Po stronie odbiorcy właściwy klucz dekoduje przesyłany sygnał. Klucz ten może być zmieniany na tyle często, aby uniemożliwić jego złamanie.



Rys. 1 Kodowana, szyfrowana transmisja materiałów programowych.

 Powrót


Znakowanie wodne

    Metoda watermarkingu opiera się na własnościach ludzkiego wzroku dla techniki znaków wodnych w video i obrazach, oraz własnościach ludzkiego słuchu dla techniki znaków wodnych w sygnałach audio. Znakowanie wodne jest specjalnym oznakowaniem służącym potwierdzeniu autentyczności. Idea tej metody jest identyczna, jak w przypadku firmowych papierów listownych, czy też banknotów. Nośnikiem jest tu sieć, treścią - program, a znak wodny - specjalnym oznakowaniem. Znakowanie wodne stosuje się również aby mieć pewność, że zdekodowany sygnał nie zostanie przekazany przez nieuczciwego użytkownika końcowego nieupoważnionym nadawcom programów. Wykorzystywane do kontroli dostępu znakowanie wodne jest głęboko ukryte w treści transmitowanego materiału programowego.

    Znak wodny jest wpleciony w treść i jest on niewymazywalny. W rzeczywistości metoda wpisywania znaku wodnego polega na przepisaniu istniejącej informacji przez zmienione wartości. A zatem niemożliwe jest pozbycie się tego znaku i jednoczesne odzyskanie oryginalnej zawartości pliku.

 Powrót


Miejsca wprowadzania znaków wodnych

    W łańcuchu nadawania programów można stosować różne znaki wodne. Niezbędne jest wyraźne rozróżnienie znaków wodnych uwierzytelniających od znaków wodnych identyfikujących. Uwierzytelnienie zapewnia wiarygodność sygnałom audiowizualnym, czy w istocie przekazują one te informacje, które powinny przekazywać. Identyfikacja znakuje dany audiowizualny system pewną informacją opisową. Informacją tą może być na przykład określony numer identyfikujący wskazujący adres informacji w bazie danych. Wymagania dotyczące znaków uwierzytelnienia i identyfikacji są różne. Znak uwierzytelnienia powinien być trudny do wygenerowania i czuły na zniekształcenia. Znak identyfikacji powinien być trudny do wymazania i odporny na zniekształcenia.

    Próbny model opracowany w ramach projektu OCTALIS wymaga wprowadzania kolejno trzech określonych znaków wodnych:      Znak W1 powinien być unikatowym identyfikatorem wykorzystywanym do komunikowania się z bazą danych, w której przechowywane są wszystkie dane związane z prawami autorskimi i udostępniane, najprawdopodobniej, w warunkach kontrolowanego dostępu. Aby zapewnić unikatowość identyfikatora, uznano za konieczne stosowanie słów o długości 64 bitów. W1 może być między innymi wykorzystywany jako wskaźnik umożliwiający ujawnienie istotnych danych o prawach autorskich.
     Znak W2 jest wprowadzany w punkcie odbioru sygnału z sieci dosyłowej. Powinien on także zawierać jednoznaczny identyfikator transmisji, który identyfikuje źródło, przeznaczenie, datę i godzinę, bądź materiał programowy. Identyfikator ten należy umieścić w innej bazie danych. Może być udostępniany na warunkach, które nie są jeszcze określone.
     Znak W3 jest wykorzystywany do identyfikacji terminalu użytkownika; powinien być wprowadzany na tym szczeblu.

    Ogólna postać łańcucha nadawania programów (łańcuch zaproponowany przez projekt OCTALIS) uwidaczniającego trzy punkty, gdzie wprowadzane jest znakowanie wodne ilustruje rys. 2.



Rys. 2 Łańcuch nadawania programów.

 Powrót


Wymagane właściwości znaków wodnych:

  1. Zauważalność znaków.
    Warunek, aby znak wodny był niewidoczny i niesłyszalny w odbieranym sygnale audiowizualnym, jest najważniejszym wymaganiem mającym zdecydowane pierwszeństwo przed wszystkimi innymi warunkami.
  2. Odporność znaków.
    Znaki wodne muszą dać się wykrywać pomimo podejmowania całej serii prób ich usunięcia.
  3. Pojemność dla danych w znaku.
    Istnieje wymóg narzucany na znaki wodne, aby były one w stanie przenosić pewne ukryte dane, takie jak źródło, właściciel, data, czas i droga transmisji, które można by było odczytywać w razie podejrzeń nielegalnych transmisji. Pojemność dla pakietu danych o długości 64 bitów jest na ogół uważana za wystarczającą.
    Dla danej techniki znakowania wodnego należy wybrać kompromis między tymi wymaganiami, ponieważ zmiana jednego z nich ma istotny wpływ na pozostałe dwa.
  4. Wielokrotne znakowanie.
    Znaki wodne mogą być wpisywane w różnych punktach łańcucha nadawczego programu. Tak więc dany strumień sygnału może zawierać szereg różnych znaków wodnych. Oczywistym wymogiem dla takich przypadków jest spełnienie warunku, aby niezauważalność poszczególnych znaków nie była przy tym upośledzona.
  5. Ortogonalność.
    W wielu znakach wodnych stosowana jest technika rozpraszania energii ich sygnałów w przeznaczonych dla ich przenoszenia pasmach częstotliwości przy pomocy pseudolosowego słowa bitowego generowanego przez tajny klucz. Aby zachować możliwość wykrywania oraz odczytywania danych przenoszonych przez takie znaki, poszczególne znaki powinny być matematycznie rzecz biorąc wzajemnie ortogonalne.
  6. Prawdopodobieństwo wykrywania fałszywych znaków.
    Prawdopodobieństwo to powinno być rzędu 10-12.
  7. Opóźnienie.
    Najmniejsze możliwe opóźnienie sygnału wizji wymagane przez układ wpisywania znaków wynosi w systemie międzyliniowego wybierania dwa pola obrazu. Jest to wartość dopuszczalna.
  8. Układ wykrywania znaków.
    Układ ten musi działać w czasie rzeczywistym i musi on być tani.

 Powrót


Przykład obrazu ze znakiem wodnym

    Na rysunku 3 przedstawiono obraz przed i po wprowadzeniu znaku wodnego.



Rys. 3 Obraz oryginalny i ze znakowaniem wodnym.

 Powrót


Źródło: