오늘날 사회의 발전은 디지털화와 네트워킹이라는 두 가지 뚜렷한 특징을 보여준다. 디지털화란 정보의 저장 형태를 의미하며, 저장 용량이 커서 편집 및 복제가 용이합니다. 네트워크화는 정보 전달의 형태를 가리키며, 빠르고 광범위하게 분포되어 있다는 장점을 가지고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 네트워크화, 네트워크화, 네트워크화, 네트워크화, 네트워크화, 네트워크화) 지난 10 년 동안 디지털 미디어 정보의 사용과 전파가 폭발적으로 증가했다. 사람들은 인터넷을 통해 디지털 정보와 온라인 서비스를 빠르고 쉽게 이용할 수 있다. 그러나 이와 함께 해적판도 쉬워지고 디지털 콘텐츠 관리 및 보호는 업계에서 시급히 해결해야 할 문제가 되고 있다.
디지털 정보는 아날로그 정보와 본질적으로 다르며, 기존의 아날로그 정보 보호 방식은 디지털 정보에 더 이상 유효하지 않습니다. PC 와 같은 범용 프로세서를 추가하면 하드웨어 기반 미디어 보호 체계가 쉽게 깨질 수 있습니다. 실제로 일반적으로 사용되는 암호화 기술은 발신자에서 수신자에게 정보를 전송하는 동안에만 미디어 컨텐츠를 보호할 수 있습니다. 정보를 받으면 모든 데이터는 사용자에게 투명하며 더 이상 보호되지 않습니다. 이 경우 디지털 워터마크는 잠재적인 솔루션으로 많은 학자들의 사랑을 받고 있습니다.
디지털 워터마크의 기본 아이디어는 원본 미디어 데이터에서 오디오, 비디오, 이미지 등과 같은 의미 있는 추가 정보를 숨기는 것입니다. , 원시 데이터와 밀접하게 결합되어 함께 전송됩니다. 수신측에서 컴퓨터는 다양한 목적으로 워터마크 신호를 추출합니다. 가능한 애플리케이션으로는 디지털 서명, 디지털 지문, 방송 모니터링, 컨텐츠 인증, 복제 제어, 비밀 통신 등이 있습니다. 디지털 워터마크는 멀티미디어 해적판에 대항하는' 마지막 방어선' 으로 여겨진다. 따라서 워터마크 기술 자체로는 광범위한 응용 전망과 엄청난 경제적 가치를 가지고 있습니다.
디지털 워터 마킹의 일반 프레임 워크
디지털 워터 마킹의 기본 프레임 워크
일반적인 워터마크 시스템은 그림과 같이 인서트와 탐지기로 구성됩니다. 임베더 (공식 (1)) 는 전송할 정보 M 에서 실제 워터마크 신호를 생성하고 미디어 데이터 X 에 숨겨 워터마크가 있는 신호 Y 를 얻습니다. 보안을 위해 워터마크 신호 생성은 일반적으로 키 K 에 따라 달라집니다.
Y 가 전송 네트워크를 통과할 때 일부 정보가 손실될 수 있으며 검출기에 도착하면 Y' 가 됩니다. 이 채널은 임베딩자와 검출자에게는 통제할 수 없고 알 수 없으므로 공격 채널이라고 할 수 있습니다. 탐지기는 공식 (2) 에 표시된 대로 y' 에서 정보를 추출할 책임이 있습니다. 불필요한 숙주 신호 감지에 대해서는 블라인드 워터마크라고 하고, 반대로 블라인드 워터마크라고 합니다. 응용의 필요성으로 인해 블라인드 워터마크는 줄곧 연구의 주류였다.
디지털 워터 마킹의 특징
디지털 워터마크의 사상은 간단하지만, 응용의 목적을 달성하기 위해서는 몇 가지 성능 지표를 충족해야 하며, 그 중 중요한 특징은 다음과 같습니다.
● 충실도: 비가시성이라고도 하며, 워터마크가 내장되어 숙주 신호 품질의 변화를 일으키는 정도를 말합니다. 숙주 신호가 사람이 볼 수 있는 멀티미디어 데이터가 많기 때문에 워터마크는 충실도를 유지해야 하며 워터마크 자체의 보안을 높여야 합니다.
루바: 미디어 데이터 편집 처리 중 워터마크의 생존 능력을 나타냅니다. 미디어 데이터에 대한 다양한 작업으로 인해 숙주 신호 정보가 손실되어 압축, 필터링, 노이즈 추가, 잘라내기, 배율 조정 및 회전, 악의적인 공격과 같은 워터마크의 무결성이 손상될 수 있습니다.
● 데이터 페이로드: 워터마크 신호가 일정한 충실도 하에서 전송할 수 있는 정보의 양입니다. 실제 응용에서는 워터마크가 다중 비트 정보를 전달할 수 있어야 합니다.
● 보안: 응용 프로그램에서는 워터마크를 포함, 감지 또는 제거하려는 사람이 항상 있지만, 다른 사람이 같은 작업을 하도록 제한해야 합니다. 이것이 워터마크의 보안입니다. 보안을 위해서는 중요한 정보를 비밀로 유지해야 합니다. 예를 들어 워터마크는 일반적으로 키를 사용하여 생성됩니다.
● 거짓 경보율: 워터마크가 없는 숙주 신호에서 워터마크가 잘못 감지될 확률을 나타냅니다. 분명히, 거짓 경보율이 충분히 낮아야만 시스템이 안전하고 안정적으로 사용될 수 있다.
워터마크의 설계는 위의 성능 지표를 중심으로 적절한 기술을 선택해야 합니다. 보이지 않음, 견고성, 정보 용량과 같은 일부 기능은 서로 호환되지 않습니다.
워터마크는 충실도에 따라 보이는 워터마크와 보이지 않는 워터마크로 나눌 수 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 육안으로는 보이는 워터마크를 감지할 수 있다. 워터마크의 루봉에 따라 루봉 워터마크와 깨지기 쉬운 워터마크로 나눌 수 있다. 강력한 워터 마킹은 어느 정도의 신호 처리에 저항 할 수 있습니다. 깨지기 쉬운 워터마크는 미디어 정보를 변경하면 워터마크의 무결성이 손상되어 감지할 수 없다는 특징이 있습니다. 따라서 강력한 워터마크는 워터마크 정보의 무결성을 보장하기 위한 것이고, 깨지기 쉬운 워터마크는 미디어 정보의 무결성을 보장하기 위한 것으로, 각각 용도가 있습니다. 중간에 또 다른 종류의 워터마크가 있는데, 이를 반깨지기 쉬운 워터마크라고 하며, 일부 작업에는 노봉이 있지만 중요한 데이터 특징에 대한 수정은 취약하다.
디지털 워터 마킹 기술 개발
초기에 워터마크 디자이너는 발견되지 않고 디지털 미디어에서 정보를 숨기는 방법에 관심이 있었습니다. 이를 위해 워터마크 정보는 가장 낮은 유효 비트 변조라고 하는 이진 데이터의 가장 낮은 위치에 배치됩니다. 분명히, 일반 신호 처리에서는 가장 낮은 유효 비트의 정보가 쉽게 손실되고 워터마크의 루봉이 떨어진다.
그 후 많은 공간 도메인 워터 마킹 알고리즘이 나타났습니다. 워터마크 포함은 더 이상 공간 도메인의 단일 점을 수정하는 것이 아니라 점 세트 또는 영역의 특성 (예: 평균, 분산, 패리티 등) 을 수정합니다. 이리저리 긁어모으는 것이 바로 이런 방법의 전형적인 대표이다. 이미지 공간에서 N 쌍의 픽셀 (ai, bi) 을 임의로 선택하고 픽셀 ai 의 밝기에 D 를 더하고 Bi 의 밝기에서 D 를 뺍니다. 그 결과 두 픽셀 세트 사이의 밝기 차이 평균이 2d 로 수정됩니다. 평균과 통계적 가설 검사 이론은 워터마크가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 그러나 패치 작업은 제한된 정보만 포함할 수 있으며 형상 변환에 민감합니다. 공역 워터마크 알고리즘의 문제는 이미지 처리에 대한 루바 차이다.
스펙트럼은 공간 도메인에 비해 좋은 신호 설명 방법입니다. 저주파 구성요소는 신호의 부드러운 부분을 나타내며 주요 정보입니다. 고주파 구성요소는 신호의 디더링 부분, 즉 가장자리 정보를 나타냅니다. 신호 분석 및 처리는 매우 직관적이고 편리하다. 확산 스펙트럼 워터마크는 매우 인기 있는 주파수 영역 워터마크 설계 아이디어인 확산 스펙트럼 통신 이론을 도입했습니다. 디지털 미디어를 하나의 채널로 간주하는데, 채널은 일반적으로 넓은 대역폭을 가지고 있고, 전송 신호로 내장된 워터마크 신호는 매우 좁은 대역폭을 가지고 있습니다. 워터마크는 여러 주파수 점으로 확장한 다음 미디어 신호와 중첩될 수 있습니다. 이렇게 하면 각 주파수 컴포넌트에는 작은 에너지 워터마크만 포함되며, 가시성과 워터마크가 모두 손상되므로 각 주파수에 높은 노이즈를 중첩해야 합니다. 이 아이디어는 먼저 DCT 도메인에 적용된 다음 푸리에 변환 도메인과 소파 도메인으로 확장됩니다. 또한 워터마크의 충실도를 고려하기 위해 인간 인식 모델을 사용하여 각 주파수에서 워터마크의 에너지를 제어하여 신호 품질을 손상시키지 않고 어댑티브 스프레드 워터마크를 형성합니다.
또 다른 중요한 워터마크 모델은 워터마크를 알려진 모서리 밴드 정보로 간주하는 통신입니다. 사이드 밴드 정보는 미디어 데이터를 포함하여 인서트에 알려진 정보입니다. 임베더는 가장자리 밴드 정보를 최대한 활용하여 워터마크가 제대로 감지될 확률을 높여야 합니다. 이는 워터마크가 포함된 숙주 신호가 워터마크를 감지할 수 있는 영역을 선택하고 충실도를 유지해야 한다는 점에서 워터마크의 설계에 큰 도움이 됩니다.
현재 워터마크 연구는 미디어 신호에 내장되고 안정적으로 감지할 수 있는 최대 정보의 양을 탐색하는 데 중점을 두고 있습니다. 알려진 모서리 밴드 정보의 통신 모델과 정보론에 대한 지식을 적용합니다. 워터마크 알고리즘에 대한 연구는 압축 도메인, 즉 JPEG, MPEG 등의 압축 표준에 초점을 맞추고 있습니다. 압축은 정보 전송에 반드시 사용해야 하는 기술이기 때문입니다.
디지털 워터 마크 공격 기술
미디어 데이터의 다양한 편집 및 수정으로 인해 정보가 손실되는 경우가 많으며 워터마크와 미디어 데이터의 긴밀한 결합으로 인해 워터마크 감지 및 추출에도 영향을 줍니다. 우리는 이러한 행동을 공격이라고 부른다. 워터마크 공격 기술은 워터마크의 성능을 테스트하는 데 사용할 수 있으며 워터마크 기술 개발의 중요한 측면입니다. 워터마크의 노봉성과 저항 공격을 어떻게 높일 것인가가 워터마크 디자이너의 가장 큰 관심사다.
1 세대 워터마크 성능 평가 시스템인 Stirmark 에는 다음과 같은 여러 가지 신호 및 이미지 처리 작업이 포함되어 있습니다.
● 공격 제거: 주로 A/D, D/A 변환, 노이즈 제거, 필터, 히스토그램 수정, 정량화 및 손실 압축을 포함합니다. 이러한 작업으로 인해 미디어 데이터의 정보 손실, 특히 압축은 특정 정보 품질을 보장하면서 중복성을 최대한 제거하여 워터마크를 제거할 수 있습니다.
● 기하학적 공격: 주로 회전, 변환, 배율 변환, 잘라내기, 행 또는 열 삭제, 임의 기하학적 변환 등 다양한 기하학적 변환이 포함됩니다. 이러한 작업으로 인해 미디어 데이터의 공간 또는 시계열 배열이 변경되어 워터마크를 감지할 수 없게 되므로 비동기 공격이라고도 합니다.
● * * * 공동 공격: 공격자는 동일한 미디어 정보의 여러 워터마크 사본을 사용하고 통계 방법을 사용하여 워터마크가 없는 미디어 데이터를 구성합니다.
● 반복 임베딩 공격: 공격자는 자신의 저작권 정보를 다른 사람의 워터마크가 포함된 미디어 데이터에 내장하여 저작권 분쟁을 일으킵니다.
2 세대 워터마크 공격 시스템은 Voloshynovskiy 가 제안한 것이다. 핵심 아이디어는 합리적인 미디어 데이터 통계 모델과 최대 사후 확률을 사용하여 워터마크나 원시 미디어 신호를 추정하여 워터마크를 제거하는 것입니다.
공격 기술에 대한 분석과 연구는 워터마크 기술의 혁신을 촉진하지만 워터마크 자체에 대한 또 하나의 도전을 제기한다. 현재 모든 공격, 특히 기하학적 공격에 저항할 수 있는 알고리즘은 아직 없다. 이는 학계에서 인정하는 가장 어려운 문제이며, 현재 성숙한 방안도 없다.
디지털 워터마크 제품
90 년대 후반, 세계에 워터마크가 생기기 시작했다. 미국 Digimarc 는 스틸 이미지 저작권 보호를 위한 최초의 디지털 워터마크 소프트웨어를 최초로 출시한 후 Adobe 의 Photoshop 및 Corel Draw 이미지 처리 소프트웨어에 플러그인으로 통합했습니다. AlpVision 이 출시한 LavelIt 소프트웨어는 스캔한 사진에서 문서 보호 및 추적을 위해 일부 문자를 숨길 수 있습니다. MediaSec 의 SysCop 은 워터마크 기술을 사용하여 멀티미디어 콘텐츠를 보호하고 불법 복사, 전파 및 편집을 방지하고자 합니다.
CPTWG (Copyright Protection Technology Organization) 는 저작권 보호 워터마크에 대한 기술 표준을 개발하기 위해 전문 DHSG (DHSG) 를 설립했습니다. 그들은 DVD 저작권을 보호하는 5C 시스템을 제안했다. IBM 은 디지털 도서관의 저작권 보호 시스템에 디지털 워터마크를 사용했다. 한국 삼성과 일본 NEC 와 같이 국제적으로 유명한 많은 상업그룹들도 DRM 기술 개발 프로젝트를 설립했다. 또한 소프트웨어 검색 및 다운로드 통계, 웹 보안 경고, 디지털 TV 프로그램 보호, 기밀 파일 손실 방지 등 몇 가지 잠재적 애플리케이션 요구 사항이 있습니다.
일부 국제 표준은 이미 디지털 워터마크를 결합하거나 이를 위한 공간을 확보했다. SDMI 의 목표는 음악 재생, 저장 및 배포를 위한 개방형 프레임워크를 제공하는 것입니다. SDMI 사양에는 다양한 오디오 파일 형식이 규정되어 있으며 암호화와 디지털 워터마크 기술을 결합하여 저작권 보호를 제공합니다. 발표된 JPEG2000 국제 표준에는 디지털 워터마크를 위한 공간이 마련되어 있습니다. 곧 출시될 디지털 비디오 압축 표준인 MPEG-4(ISO/IEC 14496) 는 워터마크를 포함한 저작권 보호 기술을 결합할 수 있는 지적 재산권 관리 및 보호 인터페이스를 제공합니다.
국내에서 정부는 정보안전산업의 발전을 매우 중시한다. 디지털 워터마크의 연구는 국가자연과학기금과' 863' 프로젝트의 지원을 받았다. 국내 정보 은닉 세미나 (CIHW) 는 1999 이후 5 회를 성공적으로 개최하여 워터마크 기술의 연구와 발전을 강력하게 추진했다. 지난해 정부는' 중화인민공화국 전자서명법' 을 반포해 워터마크 기술 적용에 필요한 법적 근거를 제공했다.
디지털 워터마크 기술의 급속한 발전에도 불구하고 실제 응용과는 아직 거리가 멀다. 많은 프로젝트와 연구가 아직 시작 및 실험 단계에 있으며, 기존 워터마크 제품은 아직 사용 요구를 완전히 충족시킬 수 없습니다. 오늘날 워터마크 기술은 심도 있게 발전하고 있으며, 몇 가지 기본적인 기술과 법적 문제가 일일이 해결되고 있다. 가까운 장래에 워터마크와 기타 DRM 기술의 결합으로 디지털 컨텐츠 관리 및 보호 문제가 완전히 해결될 것으로 믿습니다.
작은 데이터 2
멀티미디어 디지털 저작권 보호 응용 사례
DMD 는 보안 분야에서 20 년 된 미국 회사인 사페넷이 내놓은 디지털 재산 보호 체계로 암호화 기술을 채택한 DRM 제품입니다. SafeNet 아시아 태평양 지역 부사장 진홍응 기자의 요청에 따라 몇 가지 성공적인 응용 사례를 소개했다.
DMD 는 주로 음악 및 벨소리 다운로드, 주문형 비디오, 멀티미디어 콘텐츠 게시 서비스 및 최근 모바일 TV 에 사용됩니다. 기본적으로 고객 선택은 수천 명의 사용자를 동시에 처리할 수 있는 캐리어 수준의 성능을 기반으로 합니다. 다양한 DRM 기술을 동시에 지원할 수 있으며 향후 DRM 기술에 대한 강력한 지원 기능을 제공합니다. 서버와 클라이언트 간의 안전하고 안정적인 통신을 보장하는 높은 상호 운용성 권한 사용의 효과적인 통제와 같은 고급 권한 부여 기능; 고도의 통합을 통해 DRM 플랫폼은 독립적이지 않으며 유료 시스템과 함께 서버 플랫폼에 쉽게 통합할 수 있습니다.
음악 다운로드의 경우, NPO 는 프랑스에 있는 SafeNet 의 고객이다. 이들은 주로 CD 음악 게시를 담당하고, 발표된 음악을 FN@C 의 인터넷에 올려 사람들이 유료로 다운로드할 수 있도록 한다. 음악 내용은 NPO 의 DRM 처리를 거친 후 FN@C (오픈 포털) 에서 공개해 유료 다운로드를 제공한다. 최종 사용자가 돈을 지불하면 FN@C 가 일부 증명 데이터를 암호화하여 NPO 에 제출하면 NPO 가 해당 사용자에 대한 권한을 생성합니다.
VOD 애플리케이션 수준에서 독일 Arcor 는 ISP 공급업체입니다. DRM 솔루션을 통해 Arcor 은 오디오 및 비디오 콘텐츠를 암호화하고 인터넷과 케이블 TV 를 통해 사용자에게 유료 서비스를 제공합니다. 고객이 돈을 지불했고, Arcor 는 SafeNet 의 DRM 솔루션에 의해 정식으로 승인을 받아 고객이 시청각 서비스를 받을 수 있게 되었다.
3G 앱에서 영국 BT Lift 도 사페넷의 DMD 방안을 채택했다. BT LifeTime 은 콘텐츠 공급업체로부터 스포츠 프로그램이나 음악 프로그램과 같은 케이블 TV 콘텐츠를 구입하여 dab 형식으로 변환하고 DMD 에 의해 암호화되어 플랫폼에 배치한 다음 무선 사업자에게 재판매하여 모바일 장치 사용자에게 직접 유료 다운로드를 제공합니다. SafeNet DMD 를 통해 결제한 고객에게 승인을 제공합니다.
(컴퓨터 세계 2005 년 165438+44 호 B6 과 B7 10 월 14)
MPEG-4 비디오 디지털 워터 마킹 기술 설계 및 구현
우한 대학 신호 및 정보 처리 실험실
정보기술과 컴퓨터 네트워크가 급속히 발전하면서 사람들은 인터넷과 CD 를 통해 멀티미디어 정보를 쉽고 빠르게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 원본 데이터와 정확히 동일한 복사본을 얻을 수 있게 되었습니다. 이로 인한 해적판과 저작권 분쟁은 이미 날로 심각해지는 사회 문제가 되었다. 따라서 디지털 멀티미디어 제품의 워터마크 기술은 최근 몇 년간 연구 핫스팟 중 하나가 되었습니다.
최근 몇 년 동안 디지털 워터마크 기술은 큰 발전을 이루었지만, 그 방향은 주로 스틸 이미지에 집중되어 있다. 비디오 워터 마킹 기술의 발전은 정지 이미지 워터 마킹 기술보다 뒤떨어져 있습니다. 시간 영역 마스킹 효과를 포함한 보다 정확한 인간 시각 모델이 아직 완전히 확립되지 않았기 때문입니다. 한편, 비디오 워터마크에 대한 특수한 공격 형태의 출현으로 인해 비디오 워터마크에 대한 스틸 이미지 워터마크와는 다른 몇 가지 고유한 요구 사항이 제시되었습니다.
이 문서에서는 MPEG-4 비디오 구조의 특징을 분석하고 향상된 스프레드 기반 비디오 디지털 워터마크 체계의 응용 사례를 제공합니다.
1 비디오 디지털 워터 마킹 기술 소개
1..1디지털 워터마크 기술 소개
디지털 워터마크 기술은 특정 알고리즘을 통해 일부 기호 정보를 멀티미디어 컨텐츠에 직접 내장하지만 원본 컨텐츠의 가치와 사용에는 영향을 주지 않으며, 인간 인식 시스템은 인식하거나 알아차릴 수 없습니다. 전통적인 암호화 기술과 달리 디지털 워터마크 기술은 해적판 활동을 막을 수는 없지만 대상이 보호되는지 여부를 판단하고, 보호되는 데이터의 전파를 감시하고, 진위를 확인하며, 저작권 분쟁을 해결하고, 법원에 인증 증거를 제공할 수 있다. 공격자가 워터마크를 제거하기 어렵게 만들기 위해 대부분의 워터마크 구성표는 워터마크를 포함하고 추출할 때 키 하나 또는 여러 키를 함께 사용하는 암호학의 암호화 시스템을 통해 강화되었습니다. 워터마크를 포함하고 추출하는 일반적인 방법은 1 과 같습니다.
1.2 비디오 디지털 워터마크 디자인에서 고려해야 할 몇 가지 사항은 무엇입니까?
워터마크 용량: 포함된 워터마크 정보는 멀티미디어 컨텐츠의 구매자나 소유자를 인식하기에 충분해야 합니다.
비가시성: 비디오 데이터에 포함된 디지털 워터마크는 보이지 않거나 감지할 수 없어야 합니다.
루바: 비디오 품질을 크게 떨어뜨리지 않고 워터마크를 제거하기 어렵다.
블라인드 검사: 워터마크 감지에는 원본 비디오가 필요하지 않습니다. 모든 원본 비디오를 저장하는 것은 거의 불가능하기 때문입니다.
변조 팁: 멀티미디어 내용이 변경될 때 워터마크 추출 알고리즘을 통해 원본 데이터가 변조되었는지 여부를 민감하게 감지할 수 있습니다.
1.3 비디오 디지털 워터 마킹 프로그램 선택
기존 디지털 비디오 코덱 시스템을 분석하여 현재 MPEG-4 비디오 워터마크의 포함 및 추출 시나리오를 그림 2 와 같이 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
(1) 비디오 워터마크 포함 체계 1: 워터마크가 원본 비디오 스트림에 직접 포함됩니다. 이 체계의 장점은 워터마크를 삽입하는 방법이 매우 많기 때문에 원칙적으로 디지털 이미지 워터마크 체계를 모두 적용할 수 있다는 것이다. 단점은 다음과 같습니다.
비디오 스트림의 데이터 비트율을 증가시킵니다.
MPEG-4 손실 압축 후 워터마크가 손실됩니다.
비디오 품질이 떨어집니다.
압축된 비디오의 경우 먼저 디코딩한 다음 워터마크를 포함하고 다시 인코딩해야 합니다.
(2) 비디오 워터마크 삽입 시나리오 2: 워터마크는 인코딩 단계 (수량화 후 예측 전) 에 이산 코사인 변환의 DC (DC) 에 포함됩니다. 이 방안의 장점은 다음과 같다.
워터마크는 DCT 계수에만 포함되며 비디오 스트림의 데이터 비트율은 증가하지 않습니다.
다양한 공격에 저항하는 워터 마크를 쉽게 설계 할 수 있습니다.
적응형 메커니즘을 통해 인간의 시각적 특성에 따라 변조할 수 있으며, 주관적인 시각적 품질과 공격방지 능력을 동시에 얻을 수 있습니다.
단점은 압축된 비디오에 대한 부분 디코딩, 포함 및 재인코딩 과정이 있다는 것입니다.
(3) 비디오 워터마크 삽입 시나리오 3: 워터마크가 MPEG-4 압축 비트 스트림에 직접 내장되어 있습니다. 장점은 완전히 디코딩하고 다시 인코딩할 필요가 없고 전체 비디오 신호에 미치는 영향이 적다는 것입니다. 단점은 다음과 같습니다.
비디오 시스템의 비디오 압축률에 대한 제약은 워터마크의 임베딩 양을 제한합니다.
워터마크의 임베딩은 비디오 디코딩 시스템의 모션 보정 루프에 좋지 않은 영향을 줄 수 있습니다.
이러한 알고리즘의 설계는 어느 정도 복잡성을 가지고 있다.
2 MPEG-4 비디오 워터 마킹 구현
앞서 설명한 시나리오를 바탕으로 이 문서에서는 MPEG-4 비디오 인코딩 시스템을 위한 스프레드 디지털 워터마크 기술의 개선 방안을 제시하고, 비디오 스트리밍 IVOP(Intra Video Object Plane) 에서 색도 DCT DC 계수의 가장 낮은 비트에 스프레드 변조 워터마크 정보를 포함합니다. 이 방안은 완전히 디코딩할 필요가 없어 계산의 복잡성을 크게 줄였다.
복잡성, 실시간 향상 또한 워터마크가 DC 계수에 포함되기 때문에 비디오 효과가 왜곡되지 않도록 워터마크는 매우 견고합니다.
2. 1 MPEG-4 비디오의 특징 MPEG-4 비디오 코덱은 VOP (비디오 개체 평면) 를 기반으로 합니다.
시간상으로 VOP 는 내부 VOP( 1VOP), 전방 인과 예측 VOP(PVOP), 양방향 비인과 예측 VOP(BVOP) 및 파노라마 유령 VOP(SVOP) 로 나눌 수 있습니다. IVOP 은 인코딩에 자체 정보 만 사용합니다. PVOP 는 과거 참조 VOP 를 사용하여 모션 보정 예측 코딩을 수행합니다. BVOP 는 과거 및 미래의 참조 VOP 를 사용하여 양방향 모션 보정을 위한 예측 코드를 사용합니다. SVOP 는 일련의 모션 이미지에서 정적 배경입니다. 따라서 IVOP 의 이미지 정보는 상대적으로 독립적이므로 워터마크 정보를 포함시키는 것이 가장 좋습니다.
공간에서는 크기가 16× 16 인 여러 개의 매크로 블록으로 구성되며, 각 매크로 블록에는 크기가 8×8 인 6 개의 하위 블록이 포함되어 있습니다. 이 중 4 개의 밝기 하위 블록 Y, 1 개 색차 하위 블록 U 와 1 개 색차 하위 블록 V..IVOP 인코딩의 기본 프로세스는 그림 3 에 나와 있습니다.
정량화 프로세스의 영향을 받지 않도록 이 시나리오에서는 정량화된 DCT 계수에 워터마크를 포함시켜 워터마크의 안정성을 높입니다. MPEG-4 압축 알고리즘에서 DCT 계수의 정량화는 비디오 품질 및 코드 스트림 제어 알고리즘에 직접적인 영향을 미치는 핵심입니다. 그래서 MPEG-4 는 참고할 수 있는 표준 수량화 표를 제공한다. 이 테이블은 HVS (human visual model) 를 기반으로 합니다. 사람의 눈은 고주파 정보 손실보다 저주파 정보 손실에 훨씬 민감하지 않다는 점을 감안하면, 일반적으로 저주파 정보에 워터마크를 내장하여 워터마크 정보의 노봉성을 높인다. 또한 사람의 눈이 밝기 정보의 변화에 따라 색도 정보보다 더 민감한 특징에 따라 비디오 품질을 극대화하기 위해 워터마크를 색도 (U 하위 블록) DCT 계수에 포함합니다. DCT 는 현재 멀티미디어 비디오 압축에서 널리 사용되는 기술 기반이므로 DCT 기반 비디오 워터마크 구성표는 상당한 이점을 제공합니다. IVOP 색도 정량화 후 DCT DC 계수에 워터마크 정보를 포함시키면 비디오의 스펙트럼 분포를 얻기 위해 추가 변환이 필요하지 않을 뿐만 아니라 DCT 계수 정량화의 영향을 받지 않습니다.
2.2 비디오 디지털 워터 마킹 알고리즘 및 구현
MPEG-4 비디오에서 IVOP 의 색도 하위 블록의 DC 계수는 강력한 매개변수이므로 항상 비디오 스트림에 존재합니다. 이 시나리오에서는 워터마크 정보를 M 시퀀스 (가장 긴 선형 피드백 이동 레지스터 시퀀스) 를 통해 변조한 후 IVOP 의 색도 하위 블록 DCT 의 DC 계수에 포함합니다. 이렇게 하면 비디오 효과에 영향을 주지 않고 워터마크 정보를 제거하기 어렵고 루봉이 충분히 강하다. 이 방안은 스프레드 방식을 사용하여 워터마크를 편리하고 효과적으로 탐지하여 각종 공격과 간섭에 저항하고 양호한 기밀성을 갖추고 있다. 중요한 문제는 색도 DCT 의 DC 시스템이 시각 시스템에 매우 민감한 매개변수라는 것이다. 이 시나리오에서 색도 DCT 의 DC 계수에 워터마크를 붙이는 것은 약간의 간섭을 추가하는 것과 같습니다. 이러한 간섭은 사람의 눈의 시각 시스템이 비디오의 색도의 미묘한 변화를 느끼지 않도록 일정 임계값 이하로 유지되어야 합니다. 실험을 통해 IVOP 의 색도 DCT DC 계수의 가장 낮은 비트에 워터마크를 포함하면 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
2.2. 1 비디오 디지털 워터마크 포함
의사 랜덤 확산 스펙트럼 시퀀스의 길이는 255(28- 1) 이며, 의사 랜덤 확산 스펙트럼 시퀀스의 변조를 통해 각 워터마크 정보를 해당 IVOP 색상의 DCT DC 계수 (정량화 후 예측 전) 의 가장 낮은 비트에 내장하여 비디오 효과에 영향을 주지 않고 워터마크 정보를 제거하기 어렵습니다. 동시에 DC 계수의 가장 낮은 비트 포함으로 인한 오차는 매우 적다.
의사 랜덤 확장 시퀀스는 다음 코드를 생성합니다.
# M_LEN 255 정의
# m 시리즈 정의 8
For(I = 0；; I for(I = M _ SERIES；; 나 {
M [I] = m [I-1]+m [I-5]+m [I-6]+m [I-7]
M [I] = m [I]% 2;
}
워터마크 정보 비트 확장 변조는 다음과 같습니다.
워터 마크 정보 비트는 0 이고 의사 랜덤 확산 스펙트럼 시퀀스는 변경되지 않습니다.
워터마크 정보 비트는 1, 의사 랜덤 확산 스펙트럼 시퀀스 반전입니다.
이 프로세스는 xor 연산을 통해 수행 할 수 있습니다. 코드는 다음과 같습니다.
Wmij = wi m [j];
/* 각 워터마크 정보 비트는 255 비트 확장 변조 비트로 확장되고 변조됩니다. */
여기서 Wi 는 워터마크 정보 코드 스트림을 나타내고 WMij 는 워터마크 정보 확장 변조 코드 스트림을 나타냅니다. UDCij 는 비디오 IVOP 색도 DCT 의 DC 계수 시퀀스 (정량화 후 DC 예측 계산 전) 를 나타내며 편의를 위해 1 바이트는 이진 코드 스트림 정보를 나타냅니다.
워터마크 포함 프로세스는 다음과 같습니다.
If (wmij) UDC ij1=1;
/* 확장 변조 코드 스트림에 따라 워터 마크 정보 포함 */
Else UDCij & amp= 0xFFFE
2.2.2 비디오 디지털 워터 마킹 추출
워터마크 정보 추출은 워터마크 정보 포함의 역과정입니다. 코드는 다음과 같습니다.
If(inv _ UDCij & amp；; 1) inv _ wmij =1;
Elseinv _ wmij = 0;
여기서 inv_UDCij 는 워터마크 정보가 있는 비디오 IVOP 색도 DCT 의 DC 계수 시퀀스 (정량화하기 전과 DC 예측 계산 후) 를 나타냅니다. Inv_WMij 는 감지된 워터마크 정보 확장 변조 코드 스트림을 나타냅니다. 각 IVOP 색도 하위 블록이 디코딩될 때 1 비트 확산 스펙트럼 변조 신호를 받고, 255 개의 연속 확산 스펙트럼 변조 신호 비트마다 1 비트 워터마크를 조정할 수 있습니다.
정보, 구체적인 분석은 다음과 같습니다.
원래 의사 랜덤 시퀀스 구조와 동일한 완전 동기화 시퀀스를 결과 연속 255 개의 확산 스펙트럼 변조 신호 수신 시퀀스와 다르게 또는 연산하고 통계 연산 후 1 의 수를 OneCount 로 기록합니다. M 시퀀스의 자기 상관 함수는 두 개의 값 (1 및-1/(2n- 1)) 만 있기 때문에 이진 자기 상관 시퀀스에 속합니다. 따라서 데이터가 공격과 간섭을 받지 않으면 OneCount 는 255 또는 0 의 두 가지 결과만 가집니다. OneCount=255 이면 결과 워터마크 정보 비트는1입니다. OneCount=0 이면 얻은 워터마크 정보 비트는 0 입니다. 데이터가 공격받거나 방해를 받으면 OneCount 는 많은 결과를 얻을 수 있다. 통계 분석에 따르면 onecount >: 127 에서 워터마크 정보 비트는 1 이며, 이 255 개의 IVOP 색도 하위 블록 중 (255-OneCount) 개가 공격당하거나 방해를 받습니다. 카운트를 하다
3 테스트 결과 분석
실험 결과 M 시퀀스 길이가 길수록 검출 효과는 좋지만 포함할 수 있는 워터마크 정보의 양도 그만큼 줄어든 것으로 나타났다. 이 시나리오에서는 워터마크가 비디오 IVOP 에만 포함되고, PVOP 및 BVOP 는 수정되지 않으며, IVOP 는 건너뛰거나 삭제할 수 없기 때문에 점프 및 삭제 프레임 공격에 견고합니다. 또한 워터마크 정보는 DCT 의 DC 계수에 포함되고 DC 계수의 변화는 비디오 효과에 큰 영향을 미치기 때문에 워터마크 정보는 색도 하위 블록에서 DCT 의 DC 계수의 가장 낮은 위치에 포함됩니다. 이렇게 하면 워터마크 포함 계산의 복잡성이 크게 줄어들고 MPEG-4 인코딩 및 디코딩 시간이 절약되며 비디오 효과가 뛰어나 보이지 않습니다. 통계적으로 비디오 스트림은 증가하지 않습니다. 또한 워터마크 추출에는 원본 비디오가 필요하지 않습니다. 워터마크 정보가 공격받지 않은 경우 원본 비디오의 전체 워터마크를 정확하게 추출할 수 있습니다. 워터마크 정보가 공격당하면 확산 스펙트럼 조정의 성격에 따라 원본 워터마크 정보를 최대한 복구하고 얼마나 많은 IVOP 색도 하위 블록이 공격을 받는지 집계할 수 있습니다.
DCT 는 몇 가지 주요 멀티미디어 비디오 압축 표준 (H.26 1, H.263, MPEG-4 등) 에 사용되는 기술 기반이기 때문입니다. ) * * *. 따라서 DCT 기반 워터마크 구성표는 비디오 압축에서 매우 중요한 연구 의미와 응용 가능성을 가지고 있습니다. 이를 바탕으로 이 문서에서는 스프레드 기반 MPEG-4 비디오 디지털 워터마크 체계를 제시합니다. 이 시나리오는 원본 비디오 없이도 데이터가 변조되거나 파괴되었는지, 안정성과 루봉이 양호한 지 여부를 민감하게 감지하여 지적 재산권 보호를 제공하고 불법 획득을 방지하는 것으로 입증되었습니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
이 문장' 전자기술의 응용' 에서 발췌한 것이다.
적용: 디지털 워터마크
메시지 인증 및 디지털 서명을 디지털 워터마크에 적용할 수 있습니다.
기존 워터마크는 지폐나 종이에 있는 내용의 합법성을 증명하는 데 사용되고, 디지털 워터마크는 디지털 제품의 소유권과 진실성을 증명하는 데 사용됩니다. 디지털 워터마크는 디지털 제품에 포함된 디지털 정보입니다. 작성자 일련 번호, 회사 로고, 특수 문자 등이 될 수 있습니다.
디지털 워터마크는 주로 불법 복제 방지 (간접), 소유권 결정 (작성자, 출판사, 발행인, 합법적인 최종 사용자), 작품의 진실성과 무결성 결정 (위조 또는 변조 여부), 수신자 확인, 부인할 수 없는 전송, 법정 증거 검증, 위조 식별, 파일 출처 및 버전 식별, WWT
전통적인 워터마크는 사람의 눈에 보이는 반면, 디지털 워터마크는 인식형과 인식형 두 가지로 나뉜다.
감지 가능한 디지털 워터마크는 주로 현장에서 제품의 소유권, 저작권 및 출처를 선언하는 데 사용되며 광고 또는 제약 역할을 합니다. 감지 가능한 워터마크는 일반적으로 보기 흉하지 않은 연한 색이나 반투명 패턴입니다. 예를 들어, 텔레비전 프로그램이 방영되고 있을 때, 방송국의 반투명 표지판이 구석에 꽂혀 있다. 또 다른 목적은 온라인으로 작품을 배포하는 것입니다. 예를 들어, 보이는 워터마크가 있는 저해상도 이미지를 무료로 제공하는 것입니다. 워터마크는 종종 소유자나 판매자의 정보이며 고해상도 원작을 찾기 위한 단서를 제공한다. 만약 당신이 고해상도의 오리지널 작품을 원한다면, 당신은 반드시 비용을 지불해야 합니다. 일부 회사들은 인터넷에서 자신의 제품을 홍보하기 위해 가역적인 가시워터마크를 배포한 다음, 특수 소프트웨어를 사용하여 가시워터마크와 보이지 않는 워터마크 (출판사, 리셀러, 최종 사용자 등) 를 제거한다. ) 그들을 위해 돈을 지불할 때. 보이는 워터마크에는 대역폭, 스토리지 공간 등을 절약하기 위해 VCD, DVD 등의 영화 사본에 여러 언어의 자막과 자막을 포함시키는 다른 용도가 있습니다. 각 프레임의 워터마크 텍스트는 필요에 따라 하드웨어에 의해 실시간으로 디코딩되어 화면에 표시됩니다.
일부 제품에서 볼 수 있는 워터마크는 작품의 시청 가치를 다소 낮춰 상대적으로 제한적으로 사용할 수 있습니다. 눈에 잘 띄지 않는 워터마크 적용 수준이 더 높고 만들기가 더 어려워요.
눈에 잘 띄지 않는 디지털 워터마크는 스텔스 잉크 기술의 보이지 않는 문자처럼 디지털 제품에 숨겨져 있다. 워터마크의 존재는 원시 데이터의 감상가치와 사용가치를 손상시키지 않는 원칙을 원칙으로 해야 한다. 디지털 워터마크는 어떤 식으로든 보호된 정보에 포함됩니다. 저작권 분쟁이 있을 경우 해당 알고리즘을 통해 디지털 워터마크를 추출하여 저작권의 귀속을 확인합니다. 보호되는 정보는 이미지, 사운드, 비디오 또는 일반 전자 문서일 수 있습니다. 공격자가 워터마크를 제거하기 어렵게 만들기 위해 대부분의 워터마크 구성표는 워터마크를 포함하고 추출할 때 키를 사용합니다.
그림 5.7 워터마크 삽입 및 추출
디지털 워터마크 기술은 해적판을 막을 수는 없지만 대상이 보호되는지 여부를 판단하고, 보호되는 데이터의 전파, 진위 확인 및 불법 복제를 모니터링하고, 저작권 분쟁을 해결하고, 법원에 증거를 제공할 수 있다.
디지털 워터 마크 디자인은 다음 측면을 고려해야합니다.
루바: 일부 변경 후 숨겨진 정보의 손실에 저항하는 보호 정보의 능력을 말합니다. 전송 중 채널 노이즈, 필터 작업, 리샘플링, 손실 인코딩 및 압축, D/ A 또는 A/ D 변환, 이미지 형상 변환 등을 예로 들 수 있습니다.