Versteckter Schutz gegen Datenraub
Bildschutz: Modifikation im Frequenzraum
Die hauptsächlich verwendeten Kompressionstechniken JPEG und MPEG für Bilder und Videos transformieren die Bilddaten mittels DCT in den Frequenzraum . Deshalb arbeiten auch die meisten Watermarking-Verfahren kompatibel zur DCT und bringen die entsprechenden Informationen direkt ein.
Statt durch Einzelpixel lässt sich jedes Bild als Signal im Frequenzbereich mit Hilfe der Frequenzkomponenten beschreiben. Hierbei stehen die hohen (oder schnellen) Frequenzen für Bildteile, die hohe Änderungen in Kontrast oder Helligkeit beinhalten. Die langsameren oder tieferen Frequenzanteile dagegen repräsentieren eher gleichmäßige Bildflächen.
Mittels der im 2.Weltkrieg entwickelten Spread-Spektrum-Technologie lassen sich in dieses mittlere Frequenzspektrum die Wasserzeichen-Information elegant und unauffällig in den so genannten "least significant bits" (LSB ) einbetten. Zu Grunde liegt die Technik der Farbtonbestimmung über acht Bits. Weiß erkennt der Computer beispielsweise an der Zahlenfolge 1111 1111. Nicht ganz Weiß ist dagegen 1111 1110. Unser Auge ist nicht in der Lage, diesen Unterschied wahrzunehmen.
Die Entwickler zweckentfremden das jeweils letzte Bit der Farbdefinition und setzen stattdessen andere Informationen ein. Dafür verwenden sie einen sich ständig ändernden Code, der die eher schmalbandige Information des Wasserzeichens in ein sehr breitbandiges Signal umsetzt. Dieses ähnelt seinerseits einem Rauschen und lässt sich somit unauffällig zum Bild addieren. Rauschen an sich stellt in der Regel redundante Information dar und trägt normalerweise nichts zum Bildeindruck bei.
Allerdings dürfen nicht zu viel Informationen im hohen Frequenzraum liegen. Gängige Kompressionsverfahren schneiden nämlich eben diese hohen Frequenzen ab, um Dateigrößen zu verringern. Außerdem haben Spread-Spektrum-Technologien einige Nachteile: Sie sind mathematisch komplex, benötigen unter Umständen lange Rechenzeiten und bieten keinen endgültigen Schutz vor aggressiven Attacken.
Ein anderes Problem stellen die deutlich sichtbaren Artefakte im Gesamtbild dar, wenn die Einstellungen zu Gunsten einer höheren Robustheit gewählt worden sind. Je robuster ein Wasserzeichen sein soll, desto mehr zusätzliche Informationen müssen in das Bild eingebracht werden, um das Wiederauslesen auch nach Manipulationsversuchen sicherzustellen.