Цифровая стеганография

Кодовые слова (КС)	Размер (КС)	Пробег	Уровень	НЗБ
0010 0110 s	8+1	0	5	1
0010 0001 s	8+1	0	6	0
0000 0001 1101 s	12+1	0	8	0
0000 0001 1000 s	12+1	0	9	1
0000 0000 1101 0 s	13+1	0	12	0
0000 0000 1100 1 s	13+1	0	13	1
0000 0000 0111 11 s	14+1	0	16	0
0000 0000 0111 10 s	14+1	0	17	1
0000 0000 0011 101 s	15+1	1	10	0
0000 0000 0011 100 s	15+1	1	11	1
0000 0000 0001 0011 s	16+1	1	15	1
0000 0000 0001 0010 s	16+1	1	16	0

Табл.8.1. Некоторые примеры lc-кс из таблицы В.14 стандарта MPEG-2.

Рис. 8.9. Пример процесса встраивания битов водяного знака в наименее значащие биты.

Для встраивания ЦВЗ L в MPEG видео прежде всего выполняется поиск подходящих кодовых слов. Младший бит таких слов заменяется на бит ЦВЗ. Эта процедура продолжается, пока не будут внедрены все биты водяного знака. На рис. 8.9 показан пример встраивания в двух битов.

Извлечение ЦВЗ реализуется аналогично: сначала ищутся подходящие кодовые слова, из которых берутся младшие биты.

Ясно, что скорость передачи скрытой информации определяется числом подходящих кодовых слов. Попробуем оценить ее экспериментально. Для этого воспользуемся тестовой последовательностью длительностью 10 секунд. Величина кадра 720х560 пикселов, кодируется 25 кадров в секунду, размер кодируемой группы равен 12 кадрам. В последовательности присутствуют различные типы кадров: с сравнительно гладкими областями, текстурированные участки и контуры. Для проведения эксперимента последовательность кодировалась на скоростях 1.4, 2, 4, 6, и 8 мбит/с.

В табл.8.2 показаны результаты встраивания информации в поток видеоданных, сжатый с различными скоростями. Для внедрения использовались только подходящие кодовые слова из I-кадров, исключая DC-коэффициенты. В этой таблице под количеством кодовых слов понимается количество всех кодируемых коэффициентов ДКП, включая коэффициенты, кодируемые кодами с фиксированной длиной кодового слова и коэффициенты постоянного тока. Из таблицы видно, что при работе со сжатым видео можно достичь скорости передачи информации 7 кбит/с с использованием только I-кадров.

Если же использовать и другие типы кадров, то максимальная скорость передачи данных по скрытому каналу связи может быть увеличена до 29 кбит/с. Эти результаты показаны в таблице 8.3.

Экспертные оценки показывают, что вышеописанный процесс встраивания водяного знака не приводит к каким бы то ни было зрительным эффектам при кодировании потока видеоданных на скоростях 4, 6, 8 мбит/с. Оценить степень влияния встроенных водяных знаков на качество видео при скоростях меньших 2 мбит/с не представляется возможным из-за изначально низкого его качества.

Скорость передачи сжатых данных	Количество кодовых слов	Количество 1с-кс	Максимальная скорость передачи меточных бит
1.4 Мбит/с	334.433	1.152 (0.3 %)	0.1 кбит/с
2.0 Мбит/с	670.381	11.809 (1.8 %)	1.2 кбит/с
4.0 Мбит/с	1.401.768	34.650 (2.5 %)	3.5 кбит/с
6.0 Мбит/с	1.932.917	52.337 (2.7 %)	5.2 кбит/с
8.0 Мбит/с	2.389.675	69.925 (2.9 %)	7.0 кбит/с

Табл.8.2. Соотношение скорости кодирования потока видеоданных и максимальной скорости передачи данных по скрытому каналу связи при использовании только внутрикадрово кодированных макроблоков.

Скорость передачи сжатых данных	Количество кодовых слов	Количество 1с-кс	Максимальная скорость передачи меточных бит
1.4 Мбит/с	350.656	1.685 (0.5 %)	0.2 кбит/с
2.0 Мбит/с	1.185.866	30.610 (2.6 %)	3.1 кбит/с
4.0 Мбит/с	4.057.786	135.005 (3.3 %)	13.5 кбит/с
6.0 Мбит/с	7.131.539	222.647 (3.1 %)	22.3 кбит/с
8.0 Мбит/с	10.471.557	289.891 (2.8 %)	29.0 кбит/с

Табл.8.3. Соотношение скорости кодирования потока видеоданных и максимальной скорости передачи данных по скрытому каналу связи.

Рассмотренный метод наряду с его неоспоримыми достоинствами — высокой пропускной способностью и небольшой вычислительной сложностью — обладает и существенным недостатком. Водяной знак, встроенный с его помощью, может быть легко удален. Для этого достаточно просто повторно наложить последовательность ЦВЗ. Тогда качество видео ухудшится незначительно, а водяной знак будет уничтожен.