提到防偽技術,大家往往會想到用於紙幣或重要票證上的水印技術,然而,一種用聲音製作的“水印”卻別有玄機,它能把某些需要特別處理的話隱藏在另外一段普通音頻中,做到“話裏有話”。
在日常生活中,人們通過水印技術隱藏一些圖案和文字,它們只有在一定的光線下才能從普通的圖形和文字中凸顯出來,這種技術已廣泛應用於紙幣或重要票證的真偽辨別上。如今,有人把聲音也同樣隱藏在另外一段話中,既不影響聽覺效果,又能保護隱藏的信息,它被稱為具有聽覺透明性的數字音頻水印(DigitalWatermark)。據了解,南京郵電大學研究生鄧宗元等同學研製出的科技作品“基於信息隱藏技術的音頻水印系統:stego—tool”在第十屆全國挑戰杯競賽上獲一等獎。這項設計被取名為“弦外之音”,又叫“話裏有話”。鄧宗元介紹説:“我們熟知的‘水印’只能在一定角度看見,它有視覺的透明性。而我們設計符合水印的特點,通過特殊手段,把聲音等數字信息嵌入音頻中;需要的時候,再通過同樣的方法把信息提取出來。”
神奇的信息隱藏
隨著通信技術的迅猛發展,信息安全問題也變得十分突出,數字作品(如電腦美術、掃描圖像、數字音樂、視頻、三維動畫)的版權保護成了當前的熱點。由於數字作品的拷貝、修改非常容易,而且可以做到與原作完全相同,所以原創者不得不採用一些嚴重損害作品質量的辦法來增加版權標誌,但這種明顯可見的標誌很容易被篡改。數字水印的出現,就是利用數據隱藏原理使版權標誌不可見或不可聽,既不損害原作品,又達到了版權保護的目的。換句話説,數字水印技術是將與多媒體內容相關或不相關的一些標示信息直接嵌入到多媒體內容當中,但不影響原內容的使用價值,也不容易被人覺察或注意到。通過這些隱藏在多媒體內容中的信息,人們可以確認內容的創建者、購買者和查看信息是否真實完整。數字音頻水印技術是信息隱藏技術的重要研究方向。
南京郵電大學校長楊震教授介紹説:“信息隱藏是上世紀90年代開始興起的信息安全新技術,並成為信息安全技術研究的熱點;傳統通信領域為了保證傳遞的信息能夠不被竊聽或破壞,常採用密碼來保護信息,即讓竊聽者無法看到或聽懂,但是這種技術的缺點是告訴竊聽者這就是秘密信息,特別是隨著計算機技術的發展,密碼的安全性受到很大挑戰。而新的信息隱藏技術是將需要傳遞的秘密信息,隱藏在一個普通的非秘密消息當中,再進行傳輸,這樣即使竊聽者竊聽了傳輸的信息,也只會將其當成普通的消息,而不會懷疑或者無法得知是否有秘密信息的存在。”這就是信息隱藏的基本原理。
作為通信理論與技術方面的專家,他還表示,信息隱藏對於普通人的用途也很多,比如目前的數字影視、音響作品,如果嵌入秘密的水印,可以保護所有權者的版權;如果將電話信息隱藏進另外的(比如音樂)消息中,可以實現安全保密(隱蔽)的電話通信。
“弦外之音”的秘密
鄧宗元介紹説:“我們把要保密的信息,通過特殊的算法嵌入音頻中,而不影響正常的收聽效果(即具有聽覺上的透明性),讓人無法察覺和破壞此類信息。當要使用的時候再通過同樣的方法在計算機上提取出來。”他表示,通過這些隱藏在音頻內容中的信息,可以判別對像是否受到保護,監視被保護數據的傳播,鑒別真偽,解決版權糾紛併為法庭提供認證證據。
對此,人們或許會認為,有了數字音頻水印技術,盜版者就無法再侵權盜版了,但事實並非如此。鄧宗元解釋説:“目前的數字音頻水印技術是不能做到防止盜版的,但它有追蹤非法複製的功能。從技術上來講,當你買一個音響作品時,在開票的過程中就要輸入你的基本信息,甚至收款方可以拍攝購買人照片,把這些信息嵌入歌曲中。當然,這涉及到隱私問題,因此這些信息只有在發生盜版、保護版權時使用,其他情況不能使用。這和電信公司需要客戶資料是一個道理。如果市場出現了盜版,司法機關買一個,提取出裏面的水印,就知道誰是散佈源頭了。”他還強調,如果這個在法律上能實現的話,人們在購買音響作品時就要多一道手續,就像去醫院要掛號,去電信開電話要填單子一樣。而要人們認同這種手續、共同打擊盜版或許還需要一段時日。
廣闊的民用前景
“信息隱藏技術的研究是國外首先發起的,目前大家研究了各自不同的隱藏和信息提取方法。我們研製的特殊水印嵌入和提取的方法(算法)在某些方面的性能優於目前通用的算法,同時我們也提出了全新的算法等,這都是先進性的體現。”鄧宗元介紹。
數字音頻水印的用途非常廣泛,除了之上所説的版權保護外,可能的應用還包括數字簽名、數字指紋、廣播監視、內容認證、拷貝控制和秘密通信等。舉例來説,比如電臺播放廣告,由於數字音頻水印有認證追蹤功能,廣告商為了維護自己的權益,在錄音帶中嵌入某一特殊的聲音,那麼,從播放廣告中這一聲音出現的次數,就可以知道電臺是否執行了合同;另外,還可以通過信息隱藏技術在普通的相片中攜帶額外信息,比如照相時的溫度、時間等信息,發明算法把信息嵌入照片中(正常情況下信息是看不見的),然後當照片存儲在電腦中時,可以利用電腦程序提取水印信息,並顯性顯示在圖片上。
楊震教授表示,隨著未來通信網絡向更加開放的統一IP平臺發展,安全問題會越來越顯得重要,因此,信息隱藏技術將發揮更大的作用。(實習生楊娜 記者 蔣秀娟)