Сокрытие информации в аудиосигналах.

Для того, чтобы перейти к обсуждению вопросов внедрения информации в аудиосигналы, необходимо определить требования, которые могут быть предъявлены к стегосистемам, применяемым для встраивания информации в аудиосигналы:

• скрываемая информация должна быть стойкой к наличию различных окрашенных шумов, сжатию с потерями, фильтрованию, аналогово-цифровому и цифро-аналоговому преобразованиям;

• скрываемая информация не должна вносить в сигнал искажения, воспринимаемые системой слуха человека;

• попытка удаления скрываемой информации должна приводить к заметному повреждению контейнера;

• скрываемая информация не должна вносить заметных изменений в статистику контейнера;

Для внедрения скрываемой информации в аудиосигналы можно использовать методы, применимые в других видах стеганографии. Например, можно внедрять информацию, замещая наименее значимые биты (все или некоторые). Или можно строить стегосистемы, основываясь на особенностях аудиосигналов и системы слуха человека.

Систему слуха человека можно представить, как анализатор частотного спектра, который может обнаруживать и распознавать сигналы в диапазоне 10 – 20000 Гц. Систему слуха человека можно смоделировать, как 26 пропускающих фильтров, полоса пропускания, которых увеличивается с увеличением частоты. Система слуха человека различает изменения фазы сигнала слабее, нежели изменения амплитуды или частоты.

Аудиосигналы можно разделить на три класса:

• разговор телефонного качества, диапазон 300 – 3400 Гц;

• широкополосная речь 50 – 7000 Гц;

• широкополосные аудиосигналы 20 – 20000 Гц.

39

Практически все аудиосигналы имеют характерную особенность. Любой из них представляет собой достаточно большой объем данных, для того, чтобы использовать статистические методы внедрения информации. Первый из описываемых методов, рассчитанный на эту особенность аудиосигналов, работает во временной области.

Но, пожалуй, наиболее красивым решением можно назвать использование аудио-форматов WAV, AU и MP3, что обусловлено тем, что большинству людей даже в голову не придет, что музыка может содержать скрытую информацию. Для размещения сообщения/файла в аудиофайле также используют избыточную информацию, наличие которой определяется самим форматом. При использовании других аудио файлов необходимо вносить изменения в звуковую волну, что может в очень малой степени повлиять на звучание.

Стегоконтейнеры в видеофайлах.

Наиболее популярными стандартами кодирования видео являются MPEG-2 и MPEG-4.

Особенностью стеганографических методов, применяемых для встраивания информации в видео-файлы, является то, что они должны работать в реальном времени. Способы встраивания СИ, работающие в реальном времени, должны отвечать нескольким требованиям и, в первую очередь они должны быть слепыми и обладать малой вычислительной сложностью. Таким образом, единственно приемлемыми являются методы, встраивающие данные непосредственно в поток сжатых данных, чтобы избежать лишних вычислений, как это показано на рис.2.

Рис.2. Встраивание / извлечение СИ в развернутые данные и осуществление

этой же операции со сжатыми данными.

40

Кроме того, операция по внедрению СИ не должна увеличивать размер сжатых видео данных. Если размер данных увеличивается, то могут возникнуть проблемы при передаче потока видео данных по каналу фиксированной скорости.

Перед тем, как перейти непосредственно к обсуждению способов встраивания СИ низкой вычислительной сложности, необходимо кратко описать собственно стандарт сжатия видеоданных MPEG.

Алгоритм сжатия MPЕG основан на гибридной схеме кодирования. Эта схема объединяет межкадровое (ДИКМ) и внутрикадровое кодирование последовательности видеоданных.

В пределах группы кадров (ГК) временная избыточность среди видеокадров уменьшается за счет применения ДИКМ с временным предсказанием. Это означает, что одни кадры предсказываются по другим. Затем результирующая ошибка предсказания кодируется. В стандарте MPEG используются три типа кадров:

• I-кадры - intra-кадры, кодируются без ссылок на другие кадры, содержат неподвижное изображение и вдобавок используются для построения других типов кадров;

• Р-кадры - предсказуемые кадры, которые кодируются со ссылкой на предыдущий (с точки зрения приемника) принятый (I) или (Р) кадр;

• В-кадры двусторонне интерполируемые кадры, которые кодируются наиболее сложным образом. Такой кадр может строиться и на основе предыдущего кадра, и на основе последующего кадра, и как интерполяция между предыдущим и последующим кадрами.

Закодированная ГК всегда начинается с I-кадра для обеспечения доступа к потоку видеоданных с любой случайной точки. ГК образуется из 12 кадров. Таким образом, при частоте 25 кадров в секунду, I-кадр приходит не реже чем один раз в 0,48 секунды. Вместе с ним восстанавливается полная в той или иной мере идентичность изображения.

На Рис. 3 показан пример группы кадров с использованием трех типов кадров и связями между ними.

41

Рис. 3. ГК с использованием трех типов кадров и связями между ними.

Изображение представляется в формате YUV, то есть одним каналом яркости и двумя каналам цветности. Изображение в канале яркости – это, по существу, черно-белое изображение. Известно, что зрительная система человека более чувствительна к изменениям в канале яркости, нежели в каналах цветности. Поэтому компоненты U и V могут быть подвергнуты большему сжатию, чем Y.