數字水印在影視產品版權保護中的應用

[摘要] 影視界除了要適應和發展高新數字技術的挑戰外，還面臨著大量盜版行為對市場的干擾，數字水印的應用可以為影視產品所有者提供版權監控和盜版追查的有效技術支持。

[關鍵詞] 數字水印 影視產品 版權保護

引言

數字技術在給人們帶來更高質量的影視產品的同時，也帶來了更加方便的盜版手段。在數字電影的制作、加工、保存、播放和傳遞等環節中，未加密的數字化素材幾乎可以在任何計算機設備中被非法復制。為了防止影視產品被侵權，利用數字水印技術作為安全系統中“取證標記”(Forensic Mark)技術的一部分，可以為影視產品所有者提供版權監控和盜版追查的有效技術支持。

1 數字水印基本原理

數字水印的思想源于古代的隱寫術，它是通過一定的算法將具有特定意義的標志性信息(水印)利用數字嵌入的方法隱藏在數字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等要保護的數字產品中，用以證明創作者對其作品的所有權，并作為鑒定、起訴非法侵權的證據，同時通過對水印的檢測和分析來保證數字信息的完整可靠性的一種知識產權保護和數字多媒體防偽的有效手段。

數字水印具有如下的基本特性：

(1)不可感知性：在多媒體數字作品中嵌入水印標記，不能引起數字作品質量的明顯下降。

(2)魯棒性：數字水印在經過有意或無意的處理后，應仍能在一定程度上保證其完整性或可被檢測到。

(3)可證明性：能夠為受保護的信息產品的歸屬提供完全和可靠的證明。

(4)安全性：數字水印應該難以被偽造或者加工，并且未經授權的個體不能閱讀、修改或檢測水印。

數字水印可以根據具體的應用領域而劃分為許多具體的種類，例如用于版權保護的魯棒水印、用于保護數據完整性的易損水印和用于標示數據內容的注釋水印等。其中，用于版權保護的魯棒水印是目前研究的熱點。

2、數字水印在版權保護中應用

數字水印技術的主要作用是在不被察覺的情況下，保護作者的合法知識產權。但它并不能直接阻止拷貝行為，而是通過驗證產品的所有權來揭露非法拷貝、傳播行為，以法律的手段對其進行制裁，間接地打消盜版者非法復制的企圖，起到保護知識產權的作用。

假設有一幅數字攝影圖像，為了標識作者對該作品創作的所有權，可以采用在原圖上加入可見標記的方法，但這樣可能傷害圖像的完整性，因此可以利用數字水印嵌入技術，將作者標識作為一種不可見數據(數字水印)隱藏于原始圖像中，達到既注明所有權又不傷害圖像的質量和完整性的目的。含水印的圖像既能保持原圖的圖像格式等信息，同時又不影響正常信息的復制和處理。從圖像質量而言，兩種圖像的差別微乎其微，無法用肉眼察覺，只有通過特定的解碼器才能從中提取隱藏信息。

數字視頻水印技術于1999年首次由歐洲廣播聯盟測試，從那以后，它在隱蔽性與魯棒性方面取得了很大的進展。目前很多業內公司基于不同用戶群的需求，開發了眾多不同的數字視頻水印產品，并能提供完整的技術解決方案。

3、數字水印的制作過程

數字水印技術包括嵌入和檢測兩個過程。嵌入數字化應用階段的設計主要解決兩個問題：一是數字水印的生成，可以是一串偽隨機數，也可以是與作者有關的字符串、圖標等信息經過加密產生：二是嵌入算法，嵌入方案的目標是使數字水印在隱蔽性和魯棒性之間找到一個較好的折中。

檢測階段主要是設計一個相應于嵌入過程的檢測算法。檢測的結果或是原水印(如字符串或圖標等)，或是基于統計原理的檢驗結果以判斷水印存在與否。檢測方案的目標是使錯判與漏判的概率盡量小。

數字水印的簡單工藝模型如下圖1、圖2所示：

圖1：數字水印嵌入模型

圖2：數字水印檢測模型

數字視頻水印可以被加在文件或實時節目流上的每一幀視頻中，并且對視頻進行多種編輯與轉換(模擬、數字、MPEG壓縮)后，水印仍可被讀出。讀取水印后，通過與存儲的其它信息進行鏈接來識別內容。即便在部分的視頻序列經過了再加工或再編輯之后，這種檢測與讀取仍可實時地按視頻序列進行。

這種技術的關鍵特點是水印可存活于多種視頻格式，加過水印的數字媒體在經過任何的格式轉換(無論是在格式轉換、壓縮還是幾何變換)后都不會被抹掉。

為了給侵權者增加去除水印的難度，目前大多數水印制作方案都在加入、提取時采用了密鑰方法，做到了只有掌握密鑰的人才能讀出水印。

4 數字水印在影視產品版權保護中的應用舉例

下面以某公司開發的數字水印技術NexGuard DRM系統為例，具體介紹一下數字水印技術在數字電影安全技術中的應用前景。

NexGuard DRM系統，是基于MPEG-2算法核心部分的某些機制(例如8×8像素塊中的亮度DCT轉換等)加工完成的。其水印嵌入是通過一種替換技術實現的，水印信息可以加載在各種壓縮、非壓縮視頻格式的各幀之間。水印數據可隨每幀的分辨率而改變，在每幀中水印的強度是自適應的。而隱蔽性與魯棒性之間的平衡，則是根據對圖像的每個像素塊結構的分析來達到最佳優化。檢測是通過分析接收到的每一幀、或者幾個相關的連續幀來實現的。

在數字電影后期制作中，NexGuard DRM系統通過一個軟件和一個安全智能卡(Token)將未加密的內容轉化成被加密的內容和一個對應的證書。一旦內容被加密，對內容的訪問就必須通過包含在證書內的數字版權進行有條件的訪問，因此用戶可以很方便地管理任何第三方使用者。而第三方使用者，只有同時使用NexGuard軟件和一個用于解密的安全智能卡，才可以對收到的內容進行訪問。NexGuard可以使用加密技術、水印技術、安全智能卡等安全技術保護內容的存儲、傳輸和預覽的整個工作流程。

結語

數字視頻水印技術，可以適用于包括電影公司、影片版權所有者、電影后期制作公司、發行商等在內的任何視頻媒體所有者，并為其視頻產品提供版權監控和盜版追查的有效技術支持。