Цифровой журнал «Компьютерра» № 55

Авторы же кембриджской исследовательской работы [PDF], получившей название «К JPEG-изображениям, самосвидетельствующим о копировании», предоставляют владельцам фотографий своеобразный механизм контроля над качеством их снимков. Разработанный Куном и Льюисом алгоритм обеспечивает незаметную для простого глаза обработку картинки JPEG, в результате чего повторно сжатые копии этого изображения демонстрируют отчетливо видимое предупреждение автора (типа фона из больших букв, складывающихся в виде фразы «КОПИЯ» или «НЕДЕЙСТВИТЕЛЬНО»).

Эта новая технология «авторской пометки» снимков, как сообщают авторы алгоритма, была вдохновлена специальной техникой защиты традиционной бумажной печати, используемой при изготовлении таких критичных к подделке документов, как современные денежные банкноты, чеки или билеты. При попытке фотокопирования таких документов на их копиях появляется предупреждающая надпись (типа VOID – недействительно) или же возникают очевидные искажения картинки. Происходит это благодаря тому, что процедура дублирования переводит невидимые высокочастотные паттерны (структуры картинки) в более заметные низкочастотные сигналы. На иллюстрации эта техника поясняется примером фрагмента банкноты в 10 евро, у которой верхний правый угол оснащён специальной «скан-ловушкой»: когда с помощью цифрового сканера делается копия банкноты, то в этом месте появляются волнистые вертикальные линии, отсутствующие в оригинале.

По своему итоговому эффекту алгоритм Льюиса и Куна работает примерно так же. В уже имеющееся изображение, подлежащее защите, алгоритм подмешивает особый высокочастотный паттерн с амплитудой блоков, тщательно подобранной таким образом, чтобы вызывать максимальные ошибки квантования в процессе перекомпрессии JPEG. Проще всего это пояснить на примере равномерного серого фона, в который добавляется защитный «шахматный» паттерн.

Если внимательно приглядеться к уже помеченному изображению перед перекомпрессией, то все блоки картинки имеют одну и ту же среднюю интенсивность, но амплитуда клеток шахматного паттерна слегка варьируется. Трюк алгоритма заключается в том, чтобы подобрать такую пару амплитуд, которые лежат по разные стороны границы квантования, так что при перекомпрессии блоки основной картинки и подложки испытывают максимальную ошибку квантования в противоположных направлениях.

То есть искусственно делается так, чтобы одна из амплитуд наверняка вызывала клиппинг, или дефект компрессии, который понижает воспринимаемую яркость своих блоков, вызывая заметные низкочастотные расхождения с оригиналом. Осталось напомнить, что амплитуда шахматных клеток была промодулирована скрытым предупреждающим сообщением, невидимом на помеченном исходном изображении. В пережатой же копии надпись становится отчётливо видимой из-за эффектов клиппинга, сопровождающих процесс перекомпрессии.

(Наглядную онлайновую демонстрацию с картинками «до и после» можно посмотреть на веб-странице Льюиса.)

Как только работа о новой технологии защиты изображений была опубликована авторами в Сети, на соответствующих дискуссионных площадках тут же зазвучали естественные вопросы типа «а кому и зачем все это, собственно, нужно?». Такой вопрос возникает потому, что в явном виде в статье вроде бы нигде не говорится, что наиболее очевидная область применения алгоритма – это защита изображений от нелегального копирования. Но, с другой стороны, и сами авторы в общем-то не скрывают, что в перспективе подразумевают для своего детища именно такого рода область применения. В их комментариях об этом говорится прямо: «Непростой задачей остается распространить данный подход на пометку видеоданных, где контроль за степенью сжатия и адаптивное квантование делают свойства скопированного документа менее предсказуемыми. Результатом же таких усилий стало бы цифровое видео, где картинка из-за пережатия к низкому качеству становится сильно искажённой, что сделало бы алгоритм полезным для цифровой защиты контента».

Иначе говоря, и люди вот явно умные и талантливые, и технологию придумали вроде бы любопытную. Однако же в итоге получается из неё всего лишь очередная попытка добиться недостижимого и помешать-таки пользователям копировать информацию. То есть то, что по самой природе своей создавалось для наиболее эффективного размножения и копирования… Грустная какая-то цель – и унылая в своей безнадёжности.

По этому поводу невольно вспоминаются рефлексии одного очень информированного в делах шпионажа человека. При обсуждении истории TEMPEST он глубокомысленно заметил, что спецслужбам почему-то всегда удавалось намного остроумнее, эффективнее и дешевле воровать чужие секреты, чем защищать свои собственные тайны от компрометирующих утечек. Вероятно, заметил он, такова уж природа человеческая.

К оглавлению

Кафедра Ваннаха: Арабская улица в цифровую эпоху Ваннах Михаил

Опубликовано 10 февраля 2011 года