正如我们今天所看到的,多媒体的产生和发行从控制台的编制工具的提供者到接收者都是全数字化的。数字处理和发行的优点是显而易见也是众所周知的,像无噪变速器,软件处理代替硬件处理,以及系统可重组性的提高等。不明显的是数字媒体发行的缺点。
例如,从媒介生产商和内容供应商的观点,无限的可能性复制数字数据而不丧失保真度,是不可取的,因为它可能会造成相当大的财政损失。数字版权保护或复制预防机制只有有限的价值,因为获得明文版本的受保护的数据必须至少支付给予受助然后可以生产和销售非法复制。 技术尝试防止复制实际上一直在回避。
剩下一个保护知识产权(IPR)的方法是在多媒体数据中嵌入数字水印。水印是一种指在毫无防备的情况下强行进入主体数据以致主体数据无法恢复的一种信息。最具代表性的水印包括主体数据来源,本质及接收者等信息。虽然不直接用于版权保护但它至少能识别多媒体数据的来源和目的地作为“最后的防线”,能够采取最后的手段防止可疑的版权违法行为。
虽然版权保护是水印技术最重要的应用,其他存在的,包括数据的验证方法是脆弱水印受损或被毁的操作,嵌入式传输的增值服务的多媒体数据,以及嵌入式数据标记为其他目的超过著作权保护,如数据的监测和跟踪。数据监视系统的一个例子是自动登记和监测广播电台节目这种特许权使用费的自动支付给广播数据的知识产权所有者。
水印方法的发展涉及几个设计权衡。 水印应该是健壮对标准的数据操作,包括数字模拟转换和数字格式转换。安全是一个特殊的关注对象,水印甚至应该
抵制知情人士的企图攻击。另一方面,水印应该是细微的、表达尽可能多的信息。一般情况下,水印嵌入和提取应具有较低的复杂性,因为对各种应用软件来说,实时水印是可取的。所有这些(部分抵触)的要求和所造成的设计限制将在本文中进行较详细的谈论。
本文安排如下。第2部分给出了所使用的术语的一个介绍性说明,以及关于水印历史方面的一些评论。在第3部分,对在相关的实际应用中适用于所有水印技术的共同的设计要求和原则进行解释。4-7部分审查已提议为各种格式化文本数据,图像,视频和音频的水印技术。其他媒介水印,包括三维(三维)数据和三维动画参量,将在第8部分讨论。第9部分详细了解安全问题,即攻击水印,并表明水印和加密之间的关系。
在第10部分,我们推断最近开发的数字水印技术和数字水印的应用并尝试预测未来趋势。第11部分总结本文并得出多媒体水印技术的相关结论。
2.信息隐藏法和水印—历史和术语
A.背景
秘密通信的想法就像通信本身一样古老。 第一个故事,它可以被解释为早期记录秘密通讯,出现在古希腊文学中,例如,在荷马的伊利亚特,或在希罗多德的故事。目前仍在使用的单词“伪装”,源自希腊语和手段隐蔽通信。Kobayashi [67]和Petitcolas [99]等十分详细地调查了历史上的秘密通讯,包括在二次世界大战的之前及期间广泛使用的技术秘密和隐蔽通信。虽然历史背景是非常有趣的,在这里我们不做详细说明。深入调查历史方面的问题,请参见[67]和[99]。
纸水印出现在将近700年前的手工造纸艺术中。在档案中发现的最古老的水印纸可追溯到1292年,其起源于被认为是水印诞生地的意大利Fabriano,在十三世纪末,大约40个造纸厂共享标记Fabriano 的文本并且生产具有不同格式、质量和价格的文件。他们生产的未加工的粗糙的纸 ,经过工匠平滑处理后,由卖客商进行买卖。竞争不仅是造纸厂,而且工匠和商人之间的竞争也非常激烈,跟踪文件出处、格式和质量鉴定变得相当困难。水印的采用帮助避免了任何可能的混淆。在他们的发明以后,水印迅速传遍了意大利然后是整个欧洲,虽然最初使用是为了说明文件的品牌或造纸厂,他们后来充当了文件格式、质量和强度的说明,还用于最新的验证文件。其中说明水印的法律力量的一个很好的例子就是发生于1887在法国 名叫“Des Decorations”的案件 [41]。 二封信件的水印提出的证据,证明,信件早已填写日期,这造成相当大的轰动,最终导致年底Grevyy总统的辞职。想了解更多有关文件水印,水印的历史,及有关的法律问题,请参见[144],有500种多广泛的参考文献
将纸水印、信息隐藏作类比,数字水印技术是显而易见的,而实际上,纸钱水印或邮票[135]实际上启发于数字数据水印这个词的第一次使用。
数字图象水印的想法大概出现在1990年到1993年期间[20], [136],“水位”就是后来我们所说的“水印”。 花了好几年的时间,直到1995/1996水印才引起人们的注意。自那时以来,数字水印技术已获得了很多的关注,并且发展非常快,当时有很多开放的议题进行进一步的研究,切实可行的工作方法和制度已经制定出来。在本文中,我们引入概念和说明一些已经出版了的工作。尽管我们可以试图尽可能完整的介绍,在此我们只能提供一个粗略的概况。