Гаранжа А. В., Губенко Н. Е. - Анализ и выбор модели защиты авторских прав на мультимедийную продукцию

Автор: Гаранжа А. В., Губенко Н. Е.
Источник: Сборник материалов научной конференции ИУСМКМ-2016

Аннотация

Гаранжа А. В., Губенко Н. Е. Анализ и выбор модели защиты авторских прав на мультимедийную продукцию. Рассмотрены угрозы экономической безопасности государства и предприятий. Обоснована актуальность обеспечения информационной безопасности.

Общая постановка проблемы

Появление персональных компьютеров, оборудованных устройствами записи на гибкие и CD диски, породило проблемы с защитой тиражируемой цифровой, в том числе мультимедийной продукции.

Широкое применение технологий, которые позволяют быстро тиражировать и распространять мультимедийную продукцию, легкость и дешевизна копирования, простота совершения нарушений и глобальный характер цифровых сетей сделали уязвимым положение правообладателей.

Мультимедийная продукция

Мультимедиа – это популярный сегодня вид компьютерных технологий, объединяющий в себе динамическую (видео, анимация, музыка, речь) и статическую визуальную (графика, текст) информацию [1].

Для защиты авторских и смежных прав стало актуальным применение комплексных технических и правовых мер, сотрудничество между заинтересованными организациями, компаниями и лицами. Сегодня охрана авторских и смежных прав – динамически развивающийся международно признанный правовой институт.

В наше время ситуация с соблюдением авторских и смежных прав сложилась не лучшим образом: резко возросло количество судебных разбирательств об обладателях прав на мультимедийную продукцию. Так, по данным исследований Business Software Alliance, представленных на рисунке 1, в 2007 году уровень пиратства составлял 38% от доли рынка мультимедийной продукции и программного обеспечения, а в 2012 уже 57%. По предварительным оценкам, за последние 10 лет доля пиратской продукции в мире возросла практически вдвое.

Рисунок 1 – Процент пиратской продукции от рынка ПО и мультимедиа

Данная проблема активно исследуется с начала девяностых годов. Разрабатываемые юридические и технические средства в значительной мере снижают процент несанкционированной продукции в мире, позволяя защищать как программное обеспечение, так и другие виды цифровой продукции, такие как: электронные книги, каналы платного телевидения, аудио- и видеозаписи, распространяемые на лазерных дисках, съемных носителях и посредством сети Интернет.

Составными структурными элементами экономической безопасности государства являются: технологическая, технико-производственная, финансовая, продовольственная и сырьевая, энергетическая, экологическая, информационная составляющие.

Учитывая накопленную практику отечественных и зарубежных исследователей в области борьбы с нарушениями прав интеллектуальной собственности, необходимо обеспечить формирование современных механизмов охраны авторских и смежных прав, основываясь на положениях, согласованных и закрепленных в международных договорах.

На сегодняшний день защита авторских прав на мультимедийную продукцию преимущественно обеспечивается использованием криптографии и стеганографии. Накопленные за много лет знания позволяют внедрять непосредственно в файлы мультимедиа цифровые водяные знаки (ЦВЗ) таким образом, что они остаются незаметными для человеческого восприятия. Они могут содержать определенную закодированную информацию о владельце или информацию управления.

Цифровой водяной знак, в отличие от печатного, создается так, чтобы быть невидимым (в случае с аудио – неслышимым). Биты, которые представляют водяной знак, должны быть разбросаны по файлу, чтобы их было невозможно идентифицировать или изменить.

Невидимые ЦВЗ анализируются специальным декодером, который призван выносить постановление об их валидности [2].

В данный момент методы компьютерной стеганографии развиваются в двух основных направлениях: первое - использование специальных свойств компьютерных форматов и второе - цифровая обработка сигналов, основанная на чрезмерности аудио и визуальной информации. Приоритетным является второе направление.

Цифровая фотография или звук – это набор чисел, которые представляют собой интенсивность света или звука в определенный момент времени. Младшие разряды информационных байтов мультимедийных файлов практически не влияют на качество информации, поэтому изменения в них не сказываются на качестве восприятия изображения или звука. Но при введении дополнительной информации статические характеристики файла искажаются, поэтому используют методы коррекции статических характеристик для повышения устойчивости к обнаружению. Главное преимущество этих методов – возможность скрытой передачи или кодирования в файле достаточно большого объема информации.

Наиболее распространенными методами данного направления являются:

Цифровые изображения представляют собой матрицу пикселов. Младший значащий бит изображения несет в себе меньше всего информации. Известно, что человек обычно не способен заметить изменение в этом бите. Фактически, он является шумом. Поэтому его можно использовать для встраивания информации. Достоинства рассматриваемого метода заключаются в его простоте и сравнительно большом объеме встраиваемых данных [3].

Применяется для изображений, имеющих RGB-кодировку. Встраивание выполняется в канал синего цвета путем модификации яркости, так как к синему цвету система человеческого зрения наименее чувствительна. Максимальное отклонение синей цветовой составляющей при условии неизменности двух других цветов составляет 9–26%. Цветовая компонента каждого пиксела описывается одним байтом. Изменение происходит по маске (11100011), то есть модификации подлежат 4, 5 или 6 биты. Отклонение интенсивности цвета в данном случае не превышает 6,3%, а общее изменение яркости пиксела не превышает 1% [4].

Алгоритм работает с блоками 8 на 8. Вначале создается псевдослучайная маска нулей и единиц такого же размера. Далее каждый блок B делится на два субблока B0 и B1 в зависимости от значения маски. Для каждого субблока вычисляется среднее значение яркости L0 и L1. Далее выбирается некоторый порог и встраивается бит ЦВЗ. Для извлечения бита ЦВЗ вычисляются средние значения яркости субблоков. Разница между ними позволяет определить искомый бит [4].

ЦВЗ представляет собой двумерный массив бит размером с изображение, причем число единиц в нем равно числу нулей. Существует несколько версий алгоритма, предложенного Питасом. Вначале предлагалось встраивать бит ЦВЗ в каждый пиксел изображения, но позже было решено использовать для этой цели блоки размером 2х2 или 3х3 пиксела, что делает алгоритм более робастным к сжатию или фильтрации. В случае использования для внедрения блоков детектор ЦВЗ вычисляет среднее значение яркости этого блока. Отсюда появляется возможность неравномерного внедрения ЦВЗ в пикселы. Таким образом, можно получить ЦВЗ, оптимизированный по критерию робастности к процедуре сжатия алгоритмом JPEG. Для этого в блоке 8х8 элементов заранее вычисляют «емкость» каждого пиксела. Затем ЦВЗ внедряют в соответствии с вычисленной емкостью. Эта оптимизация производится навсегда, найденная маска применяется для любого изображения [4].

Также как и в предыдущем алгоритме, ЦВЗ представляет собой двумерную матрицу единиц и нулей с примерно равным их количеством. Пикселы, в которые можно внедрять единицы (то есть робастные к искажениям), определяются на основе некоторой характеристической функции (характеристические пикселы). Эта функция вычисляется локально, на основе анализа соседних пикселов. Характеристические пикселы составляют примерно 1/100 от общего числа, так что не все единицы ЦВЗ встраиваются именно в эти позиции. Для повышения количества характеристических пикселов в случае необходимости предлагается осуществлять небольшое предыскажение изображения. Детектор находит значения характеристических пикселов и сравнивает с имеющимся у него ЦВЗ. Если в изображении ЦВЗ не содержится, то в характеристических пикселах количество единиц и нулей будет примерно равным [4].

Анализ приведенных алгоритмов позволяет сделать вывод о возможности применения в мультимедийном проекте «Динамические примеры по физике» алгоритма ЦВЗ – встраивания в наименьшие значащие биты (Least Significant Bit). Встраиваемая в младшие биты информация воспринимается человеком как шум и не влияет на общее восприятие мультимедиа процесса. Также объем информации, который можно поместить в файл, сравнительно велик.

Таким образом, из всех существующих на сегодняшний день технических средств защиты авторского права на мультимедийную продукцию, наиболее целесообразным является использование модели защиты компьютерной стеганографией с применением цифровых водяных знаков методом встраивания в наименьшие значащие биты. Это позволяет относительно качественно защитить авторское право на продукцию или файлы, минимизировав усилия и риск несанкционированного распространения.

Список использованной литературы

1. М.Я. Федоров. //Авторские права на мультимедийную продукцию – М., 2009 г.
2. В.Г. Иванов, М.Г. Любарский, В.В. Карасюк, Ю.В. Ломоносов. //Защита авторских прав мультимедийных данных – Харьков, 2011 г. – С. 3-10.
3. Обзор существующих стеганографических алгоритмов URL: http://umotnas.ru/umot/1-1-obzor-sushestvuyushih-steganograficheskih-algoritmov/
4. Грибунин В. Г., Оков И. Н., Туринцев И. В. //Цифровая стаганография. M. : Солон-Пресс, 2002. 272 с.
5. А.Г. Коробейников, С.С. Кувшинов, С.Ю. Блинов, А.В. Лейман, И.М. Кутузов ЦИФРОВЫЕ ВОДЯНЫЕ ЗНАКИ В ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛАХ // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. №1. - 2013, с. 152-157