Marca d'aigua digital

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Imatge amb marca d'aigua digital visible. El text "2006" apareix al centre de la imatge

La marca d'aigua digital (en anglès digital watermark) és una tècnica que permet afegir informacions de drets d'autor o d'altres missatges de verificació en un fitxer o senyal àudio, vídeo, una imatge o un altre document digital. El missatge inclòs en el senyal amfitrió, generalment anomenat marca o simplement missatge, un conjunt de bits, el contingut dels quals depèn de l'aplicació. La marca pot ser el nom o un identificador del creador, del propietari, del comprador o una forma de firma que descrivint el senyal amfitrió. El nom d'aquesta tècnica prové del marcatge dels documents paper i dels bitllets.

Història[modifica]

La marca d'aigua digital és una disciplina molt recent, es remunta a l'any 1990 amb l'article de Tanaka et al[nota 1] sobre un mètode per amagar informació en una imatge, així com amb els articles de Caronni i Tirkel et al l'any 1993.[1]

El terme digital watermark va ser emprat per primera vegada l'any 1992 per Andrew Tirkel i Charles Osborne.[2] El terme utilitzat per Tirkel i Osborne és originari de Japó: denshi sukashi (電子透かし) que es tradueix a l'anglès per electronic watermark.

Paul Levinson parla igualment de marca digital.[3] Preconitza a la seva obra la utilització de números de certificat intel·ligents (pàg. 202), embarcant a cada element tecnològic un xip electrònic que donaria la llista dels inventors.

Ingemar Cox va popularitzar les tècniques d'espectre eixamplat per la marca d'aigua digital.[4] La invenció de sistemes de re-sincronització l'any 1998 va marcar la disciplina així com la marca d'aigua digital amb informació adjacent (side information channel) l'any 1999.[5][6]

Geoff Rhoads, treballant per a Digimarc Corporation, va desenvolupar la tecnologia PictureMarc.

Teddy Furon i Patrick Bas van inventar la tècnica de marca d'aigua digital Broken Arrows per a la competició BOWS-2[7][nota 2] Aquesta tècnica és la base de la tecnologia Imatag de la societat Lamark

Tipus de marques[modifica]

Visibles i invisibles[modifica]

Es distingeixen generalment les marques en dues classes: visibles i invisibles.

Les visibles alteren el senyal o el fitxer (per exemple afegitó d'una imatge per marcar-ne una altra). És freqüent que les fototeques afegeixin una marca visible en forma de copyright (« © ») a les versions de previsualització (baixa resolució) de les seves fotos. Això per tal d'evitar que aquestes versions no es substitueixin en les versions d'alta resolució de pagament.

Les marques invisibles modifiquen el senyal d'una manera imperceptible per l'usuari final (per exemple només modificant el bit menys significatiu de cada octet). La marca d'aigua digital invisible pot ser considerada com una forma d'esteganografia, ja que l'usuari final ignora la presència de la marca i també de la informació oculta. Per seguir amb l'exemple de la fototeca, les fotos d'alta resolució venudes per l'agència tenen per contra una marca invisible, que no degrada el contingut visual, però que permet detectar l'eventual font d'un robatori. El missatge amagat per la marca pot ser un identificant del comprador, per exemple. En cas d'utilització no autoritzada, l'agència pot llavors tornar-se contra el comprador.

Fràgils[modifica]

Existeixen també marques anomenades fràgils. Són marques d'aigua invisibles, utilitzades per detectar tota modificació del senyal, per exemple per verificar que el contingut no ha estat modificat per un tercer.

Atacs[modifica]

Es distingeixen dos tipus d'atacs, passius i actius. Els primers apunten simplement a descobrir la presència d'una marca invisible oculta a la imatge. Els segons atacs busquen eliminar aquesta marca.

Aquests dos atacs tenen objectius diferents. L'atac passiu s'aplica més a l'esteganografia, es busca determinar si una imatge conté un missatge o no.

L'atac actiu és, en general, maliciós i pretén suprimir d'un mitjà la marca (copyright, fingerprint) per tal de poder utilitzar-la sense autorització prèvia de l'autor, o a anonimitzar un document per protegir les seves fonts, per exemple.

Tècnica[modifica]

Existeixen diferents mètodes d'inserció de la marca, es distingeix generalment les que treballen el domini espacial, i les que treballen el domini espectral. Les tècniques purament espacials resisteixen malament certs atacs com el zoom i el reenquadrament, mentre la majoria dels tècnics toquen el domini de les freqüències i el domini mixt resistent a aquest tipus d'atacs.

La inserció d'una marca d'aigua digital pot ser considerada com un exercici de comunicació digital. Els bits del missatge són codificats i transmesos sobre un senyal portador apropiat Les característiques desitjades de la marca digital, com la indetectabilitat, la resistència al soroll i a l'edició d'imatge com el reenquadrament i la rotació determinen la tria del senyal portador. En el cas de les marques resistents, es tracta d'un senyal de baixa amplitud (indetectabilitat) i de banda ampla (les imatges són generalment de mida prou important). La mida del missatge, relativament curta, imposa la utilització de tècniques d'espectre eixamplat per la codificació dels bits del missatge. Les tècniques de marca basades en l'eixamplament d'espectre es troben entre els més resistents als atacs comuns.

Les tècniques de compressió d'imatges, com JPEG, van inspirar la utilització del domini freqüencial per inserir marques digitals indetectables en les imatges. La primera tècnica que va operar en aquest domini va ser concebuda per Scott Burgett, Eckhard Koch i Jian Zhao l'any 1995 i utilitzava el domini DCT.[8] Es van utilitzar també altres transformades, com la ondeta, o la transformada de Fourier.[5]

Aplicacions[modifica]

Exemples d'aplicacions:

  • Inserció d'una marca a la font per identificar el propietari dels drets d'una obra
  • Inserció d'una marca a l'expedició o a la lectura per identificar el destinatari o l'equipament de lectura (fingerprint)

Una marca d'aigua digital pot ser en general considerada com una forma d'esteganografia. El terme marca d'aigua digital és utilitzada per descriure el que pot permetre diferenciar còpies d'un mateix fitxer o senyal d'origen, tot d'una manera imperceptible. El principi de les marques invisibles és que tota temptativa d'esborrar-les desemboqui en una degradació de la qualitat del contingut del fitxer.

Com en el cas de la cerca d'agulles en un paller, es pot utilitzar un imant molt poderós per trobar les agulles o es pot simplement cremar el feix de palla si les agulles valen la pena (el missatge portat per la marca digital pot tenir més valor que el senyal marcat)

Bibliografia[modifica]

  • (anglès) Watermarking Security: Theory and Practice, F. Cayre, C. Fontaine, T. Furon. IEEE Transactions on Signal Processing, Volume 53, Number 10, pp 3976-3987 (Oct 2005)
  • Stefan Katzenbeisser, Fabien A.P. Petitcolas. Information Hiding, techniques for steganography and digital watermarking (en anglès). Artech House Publishers, 2000. KAT00. ISBN 978-1-58053-035-4. LCCN 99052317. 
  • Patrick Bas; Benjamin Mathon. Watermarking Security (en anglès). Springer, 28 de juny de 2016, p. 136 (SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering). ISBN 978-9811005053. 

Notes i referències[modifica]

Notes
  1. (anglès) K. Tanaka, Y. Nakamura, and K. Matsui. Embedding Secret Information into a Dithered Multi-level Image. In Proceedings of 1990.
  2. (anglès) Compétition Break Our Watermarking Scheme BOWS-2
Referències
  1. Tatouage numérique, Katzenbeisser (2000), p.99.
  2. (anglès) A.Z.Tirkel, G.A. Rankin, R.M. Van Schyndel, W.J.Ho, N.R.A.Mee, C.F.Osborne. “Electronic Water Mark”. DICTA 93, Macquarie University. p.666-673.
  3. (anglès) Paul Levinson, The Soft Edge: A Natural History and Future of the Information Revolution (1997)
  4. (anglès) I. J. Cox, J. Kilian, T. Leighton and T. Shamoon, "Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia", IEEE Trans. on Image Processing, 6, 12, 1673-1687, (1997)
  5. 5,0 5,1 (anglès) J.J.K. Ó Ruanaidh and T. Pun, "Rotation, scale and translation invariant spread spectrum digital image watermarking," Signal Processing, vol. 66, no. 5, pp. 303-317, Maig 1998.
  6. I. J. Cox, M.L. Miller, A.L. McKellips, Watermarking as communications with side information, IEEE J. Selected Areas Communi. 16(4), 587-593, Maig 1998
  7. (anglès) T. Furon and P. Bas, "Broken Arrows", EURASIP Journal on Information Security, 597040 (2008)
  8. (anglès) E Koch, J Zhao, Towards robust and hidden image copyright labeling, IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing, 1995