樊 宇

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二維矢量動(dòng)畫(huà)數(shù)字水印保護(hù)方案研究

樊 宇

?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院，海南?？?570000

本文通過(guò)深入分析二維矢量動(dòng)畫(huà)的文件結(jié)構(gòu)，提出一種能夠保護(hù)二維SWF矢量動(dòng)畫(huà)作品版權(quán)的數(shù)字水印方案，并引入了第三方注冊(cè)的思想，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，該方案基本可以抵抗常規(guī)攻擊，水印信號(hào)的嵌入在視覺(jué)上也不影視矢量動(dòng)畫(huà)的播放效果。

矢量動(dòng)畫(huà)；數(shù)字水?。坏谌阶?cè)

1 二維矢量動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)

矢量動(dòng)畫(huà)構(gòu)思巧妙、形式靈活、手法多樣等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，目前較為常見(jiàn)的矢量動(dòng)畫(huà)多為SWF動(dòng)畫(huà)，矢量動(dòng)畫(huà)的廣泛應(yīng)用使得版權(quán)保護(hù)問(wèn)題顯得尤為重要。

2 矢量動(dòng)畫(huà)文件特點(diǎn)

SWF矢量文件從縱向角度進(jìn)行解析，分為文件頭和頭部之后的一系列Body標(biāo)簽組成。SWF文件從橫向分析將文件分為描述型標(biāo)簽、控制型標(biāo)簽和字典三個(gè)對(duì)象。

描述型標(biāo)簽用以定義矢量動(dòng)畫(huà)中所需的不同對(duì)象，如形狀、文本等，且后定義的內(nèi)容可以引用前面所定義內(nèi)容的相關(guān)屬性，每一個(gè)描述標(biāo)簽都為對(duì)象定義一個(gè)ID號(hào)，ID在同一個(gè)文件中都是唯一的。播放器將每個(gè)對(duì)象的ID號(hào)存儲(chǔ)在字典中。描述型標(biāo)簽只負(fù)責(zé)定義對(duì)象，但不能控制對(duì)象的顯示和播放順序。

控制型標(biāo)簽控制與動(dòng)畫(huà)播放相關(guān)的設(shè)置，控制型標(biāo)簽可以把字典中已經(jīng)定義好的內(nèi)容調(diào)入到播放列表中等待顯示或控制渲染與播放。

字典就像一個(gè)庫(kù)，用于存儲(chǔ)描述標(biāo)簽定義的內(nèi)容及其多對(duì)應(yīng)ID，允許描述標(biāo)簽讀取字典中已有的內(nèi)容后重新定義更為復(fù)雜的對(duì)象，也允許控制標(biāo)簽從中提取引用相關(guān)對(duì)象及其對(duì)應(yīng)的ID。

3 矢量動(dòng)畫(huà)水印方案設(shè)想

通過(guò)深入分析SWF文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理發(fā)現(xiàn)，SWF矢量動(dòng)畫(huà)文件存在有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1）SWF動(dòng)畫(huà)文件除了文件頭和結(jié)束標(biāo)簽兩個(gè)標(biāo)簽分別固定在文件結(jié)構(gòu)頭和尾之外，其他絕大多數(shù)標(biāo)簽的位置不影響SWF矢量動(dòng)畫(huà)的播放效果。

2）只有當(dāng)播放器讀取到“顯示幀”標(biāo)簽時(shí)，播放列表中的內(nèi)容才能渲染輸出，因此，播放器顯示的每一個(gè)幀的效果，都是當(dāng)前幀中“顯示幀”標(biāo)簽之前的所有標(biāo)簽內(nèi)容的疊加，而凡是出現(xiàn)在“顯示幀”標(biāo)簽之后的內(nèi)容將不能輸出到播放器中。

綜上分析可知，我們可以把水印信息分組隨機(jī)添加到幀內(nèi)“顯示幀”標(biāo)簽之后，這即可注明版權(quán)所有，同時(shí)不影響SWF矢量動(dòng)畫(huà)的播放效果。

4 矢量動(dòng)畫(huà)數(shù)字水印算法實(shí)現(xiàn)

4.1 水印的嵌入

設(shè)置水印文件，通過(guò)密鑰K對(duì)水印信息進(jìn)行分組處理，通過(guò)MD5算法計(jì)算密鑰K的128為信息摘要，得到16位字節(jié)的M序列，再通過(guò)計(jì)算得出每個(gè)字節(jié)的權(quán)值，然后再對(duì)水印信息進(jìn)行分組。將兩組數(shù)據(jù)通過(guò)圖1的方式把水印分組信息嵌入到動(dòng)畫(huà)的標(biāo)簽分組中，標(biāo)簽分組的“顯示幀”標(biāo)簽后插入了新的水印分組信息，此信息不影響文件的播放但是會(huì)影響標(biāo)簽的長(zhǎng)度。

為了對(duì)SWF文件可能受到的攻擊進(jìn)行明確定位，我們可以通過(guò)計(jì)算SWF文件標(biāo)簽的信息量，因?yàn)闃?biāo)簽的順序同樣不影響動(dòng)畫(huà)的播放效果，我們將通過(guò)標(biāo)簽的信息量進(jìn)行排序，當(dāng)SWF矢量動(dòng)畫(huà)文件被攻擊時(shí)，標(biāo)簽信息會(huì)發(fā)生變化，那么標(biāo)簽排序必然會(huì)有改變，以此可以準(zhǔn)確定位被破壞或修改的標(biāo)簽對(duì)象。

為了進(jìn)一步明確版權(quán)信息，可以在第三方注冊(cè)，出現(xiàn)糾紛時(shí)版權(quán)所有人提供密鑰即可由第三方準(zhǔn)確判斷原始信息遭受到的攻擊。

SWF矢量動(dòng)畫(huà)數(shù)字水印的嵌入過(guò)程如圖1所示。

4.2 水印的提取

數(shù)字水印的提取過(guò)程是嵌入水印的一個(gè)可逆的過(guò)程，根據(jù)嵌入的數(shù)字水印信息的總長(zhǎng)度和密鑰K的MD5得出水印信息的分組，然后找出SWF文件標(biāo)簽的分組信息，然后找出所有的水印分組信息，最終提取出水印文件。在水印提取過(guò)程中由第三方提供水印嵌入數(shù)據(jù)和文件的標(biāo)簽排序情況快速驗(yàn)證水印信息的準(zhǔn)確性。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

針對(duì)SWF矢量動(dòng)畫(huà)數(shù)字水印的攻擊可能有以下幾種情況。

5.1 修改標(biāo)簽內(nèi)容

初級(jí)盜版攻擊可能會(huì)修改SWF矢量動(dòng)畫(huà)標(biāo)簽的內(nèi)容，此類(lèi)攻擊多半是盜版者為了獲取文件，對(duì)文件內(nèi)的標(biāo)簽做了大量修改，這樣會(huì)破壞原有的水印信息，但我們通過(guò)密鑰K和第三方的配合可以快速準(zhǔn)確的確認(rèn)版權(quán)水印信息，從而進(jìn)行維權(quán)行為。

5.2 更改標(biāo)簽的順序

盜版者可能采取更改標(biāo)簽順序的方式進(jìn)行攻擊，更改標(biāo)簽順序可能會(huì)對(duì)水印信息的提取造成一定的影響，但嵌入水印時(shí)，我們已經(jīng)通過(guò)計(jì)算SWF文件標(biāo)簽的信息量并進(jìn)行了排序存儲(chǔ)于第三方，假如盜版者更改了標(biāo)簽順序，但標(biāo)簽的信息并沒(méi)有改變，水印信息的完整性沒(méi)有破壞，所以從視覺(jué)效果上對(duì)水印信息的影響不大。通過(guò)第三方提供的水印信息分組與標(biāo)簽分組的嵌入關(guān)系可以再準(zhǔn)確提取出水印信息。

5.3 插入、刪除標(biāo)簽

插入和刪除標(biāo)簽的攻擊對(duì)SWF矢量動(dòng)畫(huà)會(huì)有一定的影響，可能會(huì)使部分帶有水印信息的標(biāo)簽對(duì)象被刪除，但是，插入和刪除標(biāo)簽的操作對(duì)SWF矢量動(dòng)畫(huà)視覺(jué)播放效果影響也很大，此類(lèi)操作對(duì)于隨機(jī)選擇的標(biāo)簽分組添加水印的算法來(lái)講微乎其微，對(duì)數(shù)字水印的提取不會(huì)產(chǎn)生太大影響。

6 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹SWF矢量動(dòng)畫(huà)數(shù)字水印的嵌入與提取方案。為了確保方案的實(shí)用性，本文重點(diǎn)提出了一個(gè)第三方注冊(cè)的概念，我們將提取的水印分組信息到第三方進(jìn)行注冊(cè)，提高了方案的可行性。

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J2

A

1674-6708（2015）138-0069-01

樊宇，碩士研究生，講師，研究方向：多媒體技術(shù)