Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật giấu tin trong video

Do đó, người dùngcó thể sử dụng kỹ thuật này để chèn thêm một số thông tin vào phương tiện truyền thông của họvăn bản, ảnh, audio, video với mục đích xác nhận bản quyền tác giả hoặc che

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận văn nghiên cứu này là của bản thân Số liệu và các nguồn thông tin trong nghiên cứu này của tôi đều rõ ràng, tuân thủ theo đúng quy định mọi kết quả của luận văn là do tôi tìm hiểu và nghiên cứu, chưa được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào trước đây

Ngày tháng 3 năm 2016

Tác giả

Bùi Xuân Thọ

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Hồ Thị Hương Thơm – Giảng viên Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã hướng dẫn, góp ý, chỉ dạy và giúp đỡ tôitrong quá trình thực hiện và nghiên cứu luận văn này

Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô trong Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

đã giảng dạy, tích lũycho tôi vốn kiến thức trong suốt quá trình tham gia học tập Chân thành cảm ơn các anh chị em học viênđã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và tham gia nghiên cứu đề tài

Tuy tôi luônnỗ lực hoàn thành luận văn trong khả năng và phạm vi của nội dung nghiên cứu nhưng không sẽ tránh khỏi thiếu sót Tôi kính mong nhận được

sự thông cảm và chỉ bảo của quý Thầy Cô và các bạn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 11

TỔNG QUAN, ĐẶC TÍNH VÀ QUY TRÌNH CỦA KỸ THUẬT GIẤU TIN 11

1.1 Khái niệm về giấu tin 11

1.2 Phân loại các kỹ thuật giấu thông tin 14

1.2.1 Phương tiện chứa thông tin 14

1.2.2 Các kỹ thuật tương tác trên phương tiện chứa 17

1.2.3 Các mục đích sử dụng 18

1.3 Sơ lược về giấu tin mật 20

1.4 Mục đích của thực hiện giấu thông tin 21

1.5 Video và đặc tính khung hình của video số 23

1.5.1 Khung và cấu trúc khung trong video 24

1.5.2 Tính chất trộn trong khung hình 25

1.5.3 Tính chất của video nén 25

1.5.4 Thông tin thêm về tỷ lệ bit và BPP 26

1.5.5 Tỷ lệ bit không đổi so với biến đổi tỷ lệ bit 27

1.5.6 Tổng quan về kỹ thuật khung hình của video 27

1.6 Âm thanh số của video kỹ thuật số 29

1.6.1 Mã hóa âm thanh wave 30

1.6.2 Cấu trúc tập tin âm thanh 31

1.7 Quy trình giấu và tách thông tin trong video kỹ thuật số 33

1.7.1 Giấu và tách thông tin trong khung hình của video 33

1.7.2 Giấu và tách thông tin trong audio của video 38

CHƯƠNG 2 40

MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG VIDEO 40

2.1 Giấu thông tin trên khung hình của video bằng thay thế LSB [3, 4, 6, 7] 40

2.1.1 Kỹ thuật chèn vào bit ít ý nghĩa: 40

2.1.2 Biểu đồ cho giấu tin và tách tin: 43

2.2 Giấu thông tin trên khung hình video bằng phân đoạn mặt phẳng bit nhiễu 45

2.2.1 Quy trình giấu và tách tin 50

2.2.2 Tổng quan về BPCS Steganography và các bước thực hiện giấu tin sử dụng BPCS 52

2.3 Giấu tin trên audio của video sử dụng kỹ thuật giấu trên LSB 53

2.4 Đánh giá chất lượng video sau khi giấu tin 55

2.4.1 Kỹ thuật đánh giá chất lượng khung hình của video bằng PSNR (peak signal-to-noise ratio) 55

2.4.2 Tín hiệu nhiễu PSNR của audio của video sau khi giấu tin 56

CHƯƠNG 3 58

CÀI ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 58

3.1 Môi trường cài đặt và một số giao diện chương trình 58

3.1.1 Môi trường cài đặt 58

3.1.2 Giao diện chương trình 58

3.2 Thử nghiệm chương trình 62

3.2.1 Tập video gốc thử nghiệm 62

3.2.2 Thực hiện thử nghiệm 63

3.3 Nhận xét 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Kết quả giá trị PSNR cho khung hình của video sau khi

3.2 Kết quả giá trị PSNR cho khung hình của video sau khi

3.3 Kết quả giá trị PSNR cho audio của video sau khi giấu tin 63

DANH MỤC CÁC HÌNH

3.3 Giao diện tách tin trên khung hình video sử dụng LSB 57

MỞ ĐẦU

1 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ngày nay thế giới kỹ thuật số được đưa vào mọi lĩnh vực, mọi khía cạnh của cuộc sống đời thường Trong đócác dạngvăn bản, ảnh, âm thanh và video là các dạng dữ liệu kỹ thuật số được trao đổi, chia sẻ nhiều nhất Việc dễ dàng chia sẻ, sao chép và nhân rộng điều này ảnh hưởng trực tiếp tới các vấn đề bảo vệ quyền và thông tin Kỹ thuật giấu tin là một kỹ thuật mới được phát triển từ nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như mã hóa, lý thuyết thông tin, lý thuyết cấu trúc kỹ thuật

số Do đó, người dùngcó thể sử dụng kỹ thuật này để chèn thêm một số thông tin vào phương tiện truyền thông của họ(văn bản, ảnh, audio, video) với mục đích xác nhận bản quyền tác giả hoặc che giấu thông mật nhằm phục vụ cho mục đích cá nhân Kỹ thuật giấu tin cần đáp ứng những yêu cầu: giấu nhiều thông tin, dễ dàng trao đổi, thông tin được giấu dễ hiểu với người nhận và ít làm thay đổi hiển thị nguồn giấu tin

Do vậy, xuất phát từ mong muốn được tiếp cận và tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực này, bài luận văn đặt vấn đề nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật giấu tin trong video”

2 Mục đích của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu, tìm hiểu kỹ thuật giấu tin trong video Từ cơ sở

lý thuyết tìm hiểu được, cài đặt, thử nghiệm và đánh giá một số kỹ thuật giấu tin trong videođưa ra một số nhận xét và hướng phát triển của kỹ thuật giấu tin

3 Kỹ thuật nghiên cứu

Kết hợp nghiên cứu các cơ sở khoa học, vấn đề liên quan và thống kê từ các kết quả thực nghiệm, đánh giá, tổng hợp số liệu thực tiễn và rút ra các kết luận về các kỹ thuật giấu tin Ngoài ra, luận văn này cũng so sánh, gợi ý, đối chiếu một số các kỹ thuật giấu

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Trong phạm vi của luận văn, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu và tìm hiểu tổng quan về một số kỹ thuật, kỹ thuật giấu tin trong video

5 Nội dung của đề tài (các vấn đề cần giải quyết)

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, danh mục chữ viết tắt và ký hiệu, danh mục các bảng, danh mục các hình và phần tài liệu tham khảo, đề tài gồm 3 chương chính:

Chương 1: Tổng quan, đặc tích và quy trình của kỹ thuật giấu tin:

Trình bày vềtổng quan, định nghĩa liên quan đến giấu tin, phân loại các kỹ thuật giấu tin, ứng dụng của giấu tin, các đặc tính riêng của video, video sốquá trình giấu và tách tin trong video

Chương 2: Một số kỹ thuật giấu tin trong video:

Trình bày về một số kỹ thuật giấu tin trong video và cở sở lý thuyết giấu tin trên khung hình video, audio video và đánh giá chất lượng khung hìnhvà audio của video sau quá trình giấu tin

Chương 3: Triển khai, thử nghiệm và đánh giá kết quả:

Dựa trên một số thông tin về kỹ thuật giấu tin trên video được trình bày ở chương 2, chương này sẽ triển khai thực tế một vài kỹ thuật nêu trên, thử nghiệm

và đánh giá kết quả kỹ thuật giấu thông tin đã tìm hiểu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN, ĐẶC TÍNH VÀ QUY TRÌNH CỦA KỸ THUẬT GIẤU TIN

Trình bày về tổng quan, định nghĩa liên quan đến giấu tin, phân loại các kỹ thuật giấu tin, ứng dụng của giấu tin, các đặc tính riêng của video, video số quá trình giấu và tách tin trong video

1.1 Khái niệm về giấu tin

Giấu tin là một quá trình bí mậtnhúng thông tin hay một đối tượng trong một nguồn dữ liệu khác mà không làm thay đổi cảm nhận về nó Kỹ thuậtnày đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giải trí, đời sống, trao đổi hay

mã hóa thông tin…

Giấu tin thực tế không còn là một khái niệm mới mẻ Việc che giấu thông tin

để truyền hoặc trao đổi đã được con người nghĩ ra và sử dụng từ hàng nghìn năm trước Nhiều câu chuyện lịch sử đã nói đến vấn đề này từ rất sớm Vàonăm 440 trước Công nguyên bạo chúa Histaiacus bị vua Darius bắt và giam giữ cẩn mật Để

có thể liên lạc với con rể là Aristagoras, ông đã cạo đầu một sứ giả tin cậy và xăm trên da đầu của người đó một thông điệp và chờ đến khi tóc của người sử giả mọc

ra đủ dài để che nội dụng thông điệp thì anh ta sẽ được “gửi đi”

Thời kỳ này, các kỹ thuật giấu tin được áp dụng chủ yếu để truyền thông tin bí mật trong chiến tranh và một số ít trong các lĩnh vực khác

Về khoảng thời gian sau công nguyên, khi sự phát triển của các kỹ thuật viết chữ, kiểu chữ, ngôn ngữ, hình tượngvới các kích cỡ lớn, nhỏ khác nhau cũng như các dạng chất lỏng không màu được đưa vào sử dụng đem lại cho kỹ thuật giấu tin những kỹ thuật mới, đa dạng và tinh vi hơn thời kỳ trước Thời kỳ này họ đã có thể

mã hóa các dạng chữ viết tay theo các ngôn ngữ, thể hiện nội dung bên ngoài hoàn toàn khác với các nội dung thông điệp ẩn chứa bên trong Sau đó các bức thư, bản viết tay, hay các bản chạm khắc đã được mã hóa này sẽ được gửi đi qua các cách

truyền gửi khác nhau Điều này ngăn chặn việc nội dung thông tin cần gửi bị lộ khi đối phương hoặc không phải người cần nhận nhận được vật chứa thông tin

Trong thời kỳ chiến tranh, do sự phát triển và tiến bộ về khoa học kỹ thuật ở thời kỳ này kỹ thuật giấu thông tin đã được đưa lên một tầm cao mới Các thông tin mật ở thời kỳ này được mã hóa đa dạng hơn “vật chứa” thông tin không còn hẳn là mang vẻ bề ngoài giống như thông tin được ẩn bên trong Thông tin có thể được chuyển thành các dạng như bảng đục lỗ, băng ảnh, thậm trí có thể giấu thông điệp trong một giấu chấm nhỏ trên băng từ [1]

Ngày nay, cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã và đang mang tới những thay đổi rộng rãi và đi sâu vào trong xã hội và trong cuộc sống của mỗi người Lợi ích mà thông tin kỹ thuật số mang lại rất lớn là sự tiện ích, tính linh hoạt, tính giải trí, hỗ trợ cuộc sống, tăng hiểu quả công việc v v…Nhưng song hành cũng những lợi ích đó là những thách thức không nhỏ Sự ra dời những phần mềm có tính cách mạng và được ứng dụng rộng rãi, các thiết bị mới như ô tô thông minh, xe tự hành, điện thoại thông minh, máy tính, máy ảnh kỹ thuật số, v v ., đã được sáng tạo trên cơ sở thoả mãn nhu cầu của con người, nhằm mục tiêu hỗ trợ cuộc sống và thưởng thức các dữ liệu đa phương tiện Các ứng dụng này đi đôi với việc cuộc sống của người dùng mở hơn dễ bị tấn công và xâm phạm hơn Gần đây Tadayoshi Kohno của trường đại học Washington đã nhúng câu lệnh vào một đoạn audio và truyền vào điện thoại cố định có hệ thống lưu lại tin nhắn thoại được tích hợp trên

ô tô để thử tấn công và đã có thể điều khiển được hệ thống phanh, đèn, cửa, khóa

và cả hệ thống GPS của xe

Mạng Internet đã được kết nối toàn cầu nó hình thành các xã hội ảo nơi diễn

ra quá trình trao đổi, cập nhật thông tin tức thời trong mọi lĩnh vực chính trị, quân

sự, quốc phòng, kinh tế, thương mại…Chính trong môi trường mở và thuận tiện khi có ít rào cảnnày xuất hiện những vấn đề dang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu về an toàn, xác thực thông tin, nạn an cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, lấy

cắpthông tin v v Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp để giải quyết các vấn đề trên không chỉ hỗ trợ cho việc ngày càng phát triển công nghệ mới mà còn

là cơ hội để phát triển kinh tế và tạo ra các đặc thù mới

Kỹ thuật để giải quyết vấn đề trên?

Đã có nhiều kỹ thuật bảo vệ thông tin đã được đưa ra, nhưng trong đó giải pháp sử dụng mật mã học là giải pháp được áp dụng rộng rãi và phổ biến nhất Các

hệ mật mã cũng phát triển nhanh chóng và được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực Các thông tin được mã hoá thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đó sẽ được lấy lại qua giải mã nhờ khoá của hệ mã được sử dụng để mã hóa Có rất nhiều những hệ mã được sử dụng như DES, RSA, Các kỹ thuật này đã tỏ ra hiệu quả trong thực tế và được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống ví dụ điển hình là hệ thống mã vạch của hàng hóa [9]

Luận văn này không đi sâu về các hệ mật mã mà chỉ tiếp cận với một kỹ thuật đã và đang được nghiên cứu, phát triển ở nhiều nước trên thế giới, đó là kỹ thuật giấu thông tin Kỹ thuật này còn chưa được ứng dụng nhiều và phức tạp Ứng dụng phổ biến nhất trong an toàn và bảo mật thông tin, đang được xem như một công nghệ để giải quyết cho vấn đề bảo vệ bản quyền, điều khiển truy cập, nhận thực thông tin

Để bảo vệ an toàn và bí mật của nội dung thông tin, người ta thường sử dụng

kỹ thuật mã hoá, nhằm giấu đi ý nghĩa của thông tin và che giấu thông tin nhằm ẩn

đi sự “có mặt” của thông tin đó trong nội dung chứa chúng Hiện nay để giải quyết vấn đề trên chúng ta kết hợp hai kỹ thuật: mã hóa thông tin sau đó che giấu thông tin Mã hoá và che giấu thông tin có quan hệ chặt chẽ với nhau Có nhiều kỹ thuật mật mã (Cryptography) hỗ trợ rất nhiều trong công việc che giấu sự hiện hữu của thông tin mật

Nghiên cứu sự kết hợp của hai kỹ thuật mật mã và che giấu dữ liệu, sẽ nhằm khắc phục những nhược điểm cũng như hạn chế của từng kỹ thuật này Từ đó, xây

dựng những hệ thống bảo mật và an toàn cho việc trao đổi, sao chép, lưu chuyển

dữ liệu trên các phương tiện thông tin cá nhân và đại chúng

Hình 1.1 Phân loại lĩnh vực nghiên cứu trong mật mã học

Giấu thông tin một phầncũng là một hệ mã mật, với mục tiêu đảm bảo tính

an toàn của thông tin Kỹ thuật này có ưu điểm là che giấu nội dung thông tin được

ẩn trong các dữ liệu kỹ thuật số, chính vì điều đó đây là biện pháp hữu hiệu, hạn chế tối đa được sự phá hoại Việc trao đổi các dữ liệu kỹ thuật số phổ thông sẽ không gây ra sự chú ý hay theo dõi của tin tặc hoặc đối phương Điều này giúp cho giấu thông tin có một ưu điểm mà mật mã học (Cryptography) còn chưa thể khắc phục được đó là “bảo vệ được bản quyền số của sản phẩm, làm giảm sự theo dõi, phá hoại các thông tin khi trao đổi qua kênh thông tin liên lạc phổ biến” Lý do vì khi bản quyền số đã mã hóa bị giải mã hay phá hoại thì khó có thể khôi phục hay lưu giữ được bản quyền Nếu thông tin mật cần trao đổi giữa các bên mà được mã hóa đi sẽ làm tăng sự chú ý cho đối tượng khác và thể hiện rõ là các bên có che giấu thông tin mật nào đó Giấu thông tin trong dữ liệuđã bổ sung cho các vấn đề còn thiếu sót trên của mật mã học

1.2 Phân loại các kỹ thuật giấu thông tin

Giấu thông tin có nhiều cách phân loại với các tiêu chí khác nhau như: phân loại theo phương tiện chứa thông tin, phân loại theo các kỹ thuật tương tác trên phương tiện chứa hoặc phân loại theo mục đích sử dụng

1.2.1 Phương tiện chứa thông tin

- Giấu thông tin trong ảnh

Ảnh kỹ thuật số là một phương tiện phổ thông nhất trong việc giấu thông tin Bản chất của việc giấu thông tin trong ảnh là các thông tin cần giấu cũng ở dạng kỹ thuật số và được nhúng vào các ảnh nhị phân sao cho không bị phát hiện Giấu thông tin trong ảnh trở nên phổ biến nhất vì lượng thông tin được che giấu trong ảnh có thể rất lớn và hơn nữa nó còn đóng một vai trò hết sức quan trọng trong các ứng dụng như: xác thực nguồn gốc, bảo vệ bản quyền, phát hiện việc thay đổi chỉnh sửa thông tin vàđiều khiển truy cập Chính vì thế mà kỹ thuật này đã được nhiều các nhà nghiên cứu và sản xuất quan tâm phát triển

Ngày nay, công nghệ ngày càng phát triển hơn cũng với sự phát triển đó ảnh

kỹ thuật số cũng đạt được nhiềusáng tạo hơn Đáng kể nhất là một số ứng dụng trong nhận dạng cá nhân qua thẻ, chứng minh thư, hộ chiếu ., kỹ thuật giấu thông tin trên ảnh thẻ để lưu giữ thông tin xác thực được sử dụng rộng rãi hơn bao giờ hết Thông tin chứa trong ảnh kỹ thuật số là “vô hình” với người sử dụng, do vậy với kỹ thuật này thông tin chỉ người gửi và người nhận là có thể “thấy” được, người ngoài không thể biết được, sau khi ảnh được giấu các thông tin vào trong không thay đổi nhận dạng của ảnh đặc biệt với ảnh màu có độ phân giải chất lượng cao

- Giấu thông tin trong audio

Kỹ thuật này có đặc điểm khác biết với giấu thông tin trong các phương tiện chứa “tĩnh” khác vì dữ liệu của audio là dữ liệu động nghĩa là có thay đổi trong thời gian sử dụng Vì vậy giấu thông tin trong audio phải giải quyết được hai vấn đềđảm bảo tính chất ẩn của thông tin giấu và không làm ảnh hưởng đến chất lượng nghe của audio

Kỹ thuật giấu thông tin trong audio thành công phụ thuộc chủ yếu khả năng

có bị cảm nhận từ hệ thống thính giác của con người - HAS (Human Auditory

System) phát hiện Tuy hệ thống thính giác chỉ có thể nghe được các tín hiệu âm thanh ở các giải tần rộng với công suất lớn điều gây khó khăn đối với các kỹ thuật giấu tin trong audio nhưngchúng lại khó có thể nhận ra được sự khác biệt khi thay đổi giữa các dải tần, công suất, cũng như không thể cảm nhận được các audio với giải tần nằm ngoài khoảng cảm nhận Mọikỹ thuật giấu thông tin trong audio đều lợi dụng vào điểm yếu trong hệ thống thính giác như tai của con người thường cảm nhận âm thanh tai phải tốt hơn tai trái

Do đó, các âm thanh lớn, tần số caosẽ được sử dụng để che giấu các âm thanh tần số thấp, nhỏđể giấu các thông tin Dựa trên đặc điểm này sẽ hữu ích cho việc chọn các audio phù hợp khi việc thực hiện giấu tin sao cho khó bị phát hiện nhất Mặt khác khi truyền các audio đã được giấu tin đikỹ thuật này cũng vấp phải khó khăn Nếu băng thông truyềnđi với tốc độ dưới chất lượng của audio giấu tin

sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả của kỹ thuật giấu tin này vì sẽ làm sai lệch thông tin nhận được Ví dụ với đoạn mã java applet nhúng vào một audio với chất lượng

16 bitthì các yêu cầu tối thiểu tốc độ truyền là 20 bit/s

- Giấu thông tin trong video

Kỹ thuật giấu thông tin trong video là sự kết hợp đặc tính cơ bản của giấu tin trong ảnh và audio Với sự phát triển của công nghệ của video về chất lượng độ phân giải, thiết bị lưu trữ, thiết bị hiển thị, tính phổ biến thì giấu tin trong video cũng được quan tâm phát triển mạnh mẽ Kỹ thuật này được ứng dụng nhiều trong việc điều khiển giới hạn truy cập thông tin, chia sẻ thông tin giới hạn và bảo vệ bản quyền tác giả của video Ví dụ như hệ thống xác thực bản quyền trên Youtube Trước đây kỹ thuật này tập trung vào nghiên cứu giấu thông tin trên khung hình với mặt ưu thế là nếu video đó với độ phân giải càng cao tương ứng với độ phân giải của các khung hình càng cao nên lượng thông tin được giấu trên video sẽ lớn Gần đây kỹ thuật này dần được phát triển sang hướng vừa giấu trên khung hình

vửa giấu trên audio của video vì các video có chất lượng âm thanh tốt và thời gian của video cũng như thời gian của audio video đó càng dài hơn hỗ trợ được việc giấu thông tin được nhiều hơn

Kỹ thuật giấu tin trong video được phát triển theo cả hai kỹ thuật thủy vân

và giấu thông tin Kỹ thuậtphân bố đều thông tin cần giấu trong video đầu tiên được đưa ra Nhiều nhà nghiên cứu đã thông qua việc sử dụng các hàm cosin riêng

và các hệ số truyền sóng riêng để giấu tin trên video Sau này các kỹ thuật dẫn nghiên cứu về cả giấu thông tin trên khung hình và cả trên audio của video Tiêu biểu như nghiên cứu của Swanson đã sử dụng kỹ thuật giấu theo khối bit, mỗi khối 8*8 bit giấu được 2 bit thông tin bí mật Gần đây nhất là kỹ thuật của Mukherjee là

kỹ thuật giấu audio vào video sử dụng cấu trúc lưới đa chiều

Tuy vậy giấu thông tin vẫn là một công nghệ mới còn nhiều nhược điểm và rất phức tạp, vẫn đang được nghiên cứu và phát triển ở nhiều nước trên thế giới Các nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng đây là một kỹ thuật mới đầy triển vọng cho vấn đề bảo mật và an toàn thông tin

- Giấu thông tin trong văn bản dạng text

Kỹ thuật này là khó hơn cả vì phương tiện chứa là dạng text chứa rất ít dữ liệu dư thừa và có khả năng bị nghi ngờ thông tin ẩn giấu nhiều hơn cả Để có thể thực hiện kỹ thuật giấu thông tin trong văn bản dạng text cần phối hợp giữa việc

mã hóa thông tin giấu và khai thác hiểu quả các dư thừa tự nhiên của ngôn ngữ trên văn bản đó Ngoài ra ta có thể sử dụng các văn phạm phi ngữ cảnh tùy theo thông tin cần giấu để tạo thành phương tiện chứa thông tin

1.2.2 Các kỹ thuật tương tác trên phương tiện chứa

1.2.2.1 Kỹ thuật chèn dữ liệu

Trước khi chèn dữ liệu chúng ta cần xác định được các vị trí trong tệp tin làm phương tiện chứa là những vị trí ít được chú ý nhất, ít quan trọng nhất Kỹ

thuật nàykhông làm thay đổi sự thể hiện bên ngoài của tệp khi được giấu thông tin vào Ví dụ như được giấu sau các ký tự EOF (End of file)

1.2.2.2 Kỹ thuật thay thế

Kỹ thuật này có đặc điểm khác so với kỹ thuật chèn đó là thay thế các phần

tử của thông tin cần giấu vào trực tiếp các vị trí mang tính chất ít được chú ý và ít quan trọng nhất Kỹ thuật này làm thay đổi phương tiện chứa khá nhiều xong nó có khả năng đánh lừa được các giác quan của con người (thị giác, thính giác) Kỹ thuậtnày có nhiều cách thực hiện như: thay thế trong miền tần số, thay thế các bit ít quan trọng, các kỹ thuật trải phổ, thống kê

1.2.2.3 Kỹ thuật tạo các phương tiện chứa

Đây là một kỹ thuật đặc biệt tùy vào thông tin cần giấu kỹ thuật sẽ tạo ra phương tiện phú hợp để chứa nội dung thông tin đó Sau đó người nhận sẽ dựa vào chính phương tiện chứa đã được tạo ra để khôi phục lại thông tin được ẩn trong đó

1.2.3 Các mục đích sử dụng

1.2.3.1 Giấu thông tin bí mật

Giấu thông tin bí mật luôn làmục đích được quan tâm nhất từ trước tới nay Mục đích này giải quyết rất nhiều yêu cầu đặt ra như trao đổi thông tin, che giấu thông tin, truyền tin mật, ngăn chặn xâm phạm trái phép tới thông tin thậm trí có thể nhằm các tới các mục đích như tấn công vào hệ thống, chiếm quyền truy cập, kiểm soát hoạt động Vì vậy giấu thông tin bí mật phải giải quyết được những vấn

Giấu thông tin mật có thể thực hiện việc gửi và nhận nhiều lần phương tiện chứa đã được giấu tin nên không cần đảm bảo tính bền vững của phương tiện chứa

1.2.3.2 Giấu thông tin thủy vân

Khác với giấu thông tin mật, giấu thông tin thủy vân lại xuất phát từ các nhu cầu như bảo vệ bản quyền, xác thực và chống xuyên tạc thông tin Điều nàyyêu cầu giấu tin thủy vân phải chú trọng trước hết là các dấu hiệu thủy vân phải bền vững trước các tấn công vô tình hay cố ý vào nó Sau đó là các dấu hiệu thủy vân này chỉ được có tác động tối thiểu về mặt cảm nhận đối với phương tiện chứa Điều này tác độngđến lượng thông tin có thể giấuthường là càng nhỏ càng tốt

Phân biệt giấu thông tin mật và thủy vân có thể mô tả tóm lược trong các bảng 1.1 sau:

Bảng 1.1 Sự khác biệt giữa giấu tin mật và thủy vân số

mật thông tin, truyền dữ liệu thông tin mật

Sử dụng để tấn công hoặc tạo kênh liên lạc mật

Bảo vệ bản quyền, xác thực và chống xuyên tạc thông tin

Sử dụng trong các hoạt động xuất bản

Cách

thực hiện

Làm “thay đổi” không đáng kể đối với phương tiện chứa

Tác động tới cảm nhận của phương tiện chứa tùy thuộc vào lượng thông tin giấu

thông tin càng tốt

Hạn chế tới mức tối thiểu ảnh hưởng đến cảm nhận của phương tiện chứa tin không làm chú ý đến thông tin được giấu

Chỉ cần thay đổi đối tượng gốc cũng làm thay đổi

Không giấu nhiều thông tin phù hợp giấu lượng thông tin ít mang tính chất đặc chưng

Phải bền vững trước các khả năng tấn công vào sản phẩm đã được thủy vân

Thủy vân cho phép có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy

thông tin giấu

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại giấu thông tin

1.3 Sơ lược về giấu tin mật

Hiện nay, internet và phương tiện truyền thông kỹ thuật số đang nhận được

sự phổ biến nhiều hơn và nhiều hơn nữa Vì vậy, yêu cầu về truyền tải an toàn dữ

liệu cũng tăng lên Vì lý do này nhiều kỹ thuật tối ưu khác nhau được đề xuất và đã

được đưa vào thực tiễn Trong dự án này, chúng tôi sử dụng các quá trình giấu

thông tin cho việc truyền tải dữ liệu an toàn từ người gửi đến người nhận thông qua

internet

Giấu tin mật là một quá trình bí mật nhúng thông tin bên trong một nguồn

dữ liệu mà không thay đổi chất lượng cảm nhận của nó Giấu tin

mật(Steganography) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp Steganos có nghĩa là "bao phủ" và

graphia có nghĩa là "văn bản", tức là văn bản được bảo hiểm Việc sử dụng phổ biến nhất giấu tin mậtlà để ẩn một tập tin bên trong một tệp khác

Nói chung, ở giấu tin mật, các thông tin thực tế không được duy trì ở định dạng ban đầu của nó Định dạng này được chuyển đổi thành một thay thế tương đương nhu các tập tin đa phương tiện (ảnh, video hoặc âm thanh) Do đang được

ẩn giấu bên trong một đối tượng khác

Sơ đồ khối cơ bản đại diện dành cho cơ chế giấu tinmật được thể hiện trong hình bên dưới

Môi trường bao phủ

Môi trường giấu tin

Chiết xuất

Gửi điHình 1.3 Cơ chế giấu tinmật

Hình bên trên cho thấy một biểu diễn đơn giản vể nhúng và quy trình chung chiết suất trong giấu tinmật Trong ví dụ này, một dữ liệu bí mật được nhúng bên trong một ảnh bao phủ để tạo ra ảnh stego Một khóa thường cần thiết trong quá trình nhúng Các thủ tục nhúng được thực hiện bằng cách người gửi sử dụng chìa khóa giấu tin thích hợp Người nhận có thể xuất ảnh bao phủ giấu tin để xem các

dữ liệu bí mật bằng cách sử dụng khóa tương tự được sử dụng bởi người gửi Những ảnhgiấu tinyêu cầu phải nhìn gần như giống hệt với ảnh bìa

1.4 Mục đích của thực hiện giấu thông tin

Giấu thông tin được sử dụng vào rất nhiều mục đích khác nhau trong nhiều ứng dụng liên quan đến thực tế Ẩn thông tin mật hỗ trợ rất nhiều trong việc trao

đổi thông tin bí mật, bảo toàn thông tin Một số ứng dụng được phát triển trên thế giới như là:

- Bảo vệ bản quyền tác giả: Các thông tin dùng để xác thực bản bản quyền tác giả (bản quyền này sẽ được thủy vân) sẽ được giấu vào các đối tượng Chỉ có chính người sở hữu hợp pháp các đối tượng này mới có thủy vân dùng để chứng mình cho bản quyền sản phẩm Một số sản phẩm hay đối tượng thường được chia

sẻ, sao chép trên hệ thống internet như ảnh, audio, video thường cần được dán tem Dán tem bản quyền là cách hiệu quả để bảo vệ bản quyền của chủ sở hữu đồng thời ngăn chặn việc thay đổi nội dung hoặc sản phẩm đó sử dụng một cách bất hợp pháp Thao tác dán tem nghĩa là chúng ta nhúng tem bản quyền đã được thủy vân vào sản phẩmnhưng vẫn phải đảm bảo hạn chế tối đa các ảnh hưởng lớn đến chất lượng Quan trọng đối với tem bản quyền này làphải bền vững trước các phương

án tấn công vào sản phẩm đó

- Phát hiện thay đổi thông tin:Để xác định xem sản phẩm gốc đã bị thay đổi hay xuyên tạc hay chưa chúng ta phải dựa vào chính các thông tin đã được ẩn bên trong sản phẩm đó Với đã phần các trường hợp cần xác định thay đổi họ sẽ kiểm tra xem sản phẩm đã bị thay đổi ở phần hay khu vực nào của sản phẩm để xuyên tạc nội dung Ví dụ như nhưng bức ảnh với nội dung cần kiểm tra tính chính xác của thông tin trong đó có phải đúng không cần xác định nội dung của bức ảnh này

đã bị thay đổi hay chưa

- Giấu vân tay hay dán nhãn: Mục đích này được sử dụng nhiều trong việc trao đổi hay mua bán sản phẩm Thông tin được thủy vân là thông tin về sản phẩm như tên hay tính chất của sản phẩm v v thông tin này được người gửi thủy vân và gửi cho người nhận như serinumber của sản phẩm Các bản thủy vân khác nhau mang nội dung về mỗi sản phẩm được nhúng vào các thông tin gốc có nhận dạng gần như nhau Yêu cầu của mục đích này là đảm bảo độ an toàn cao của thủy vân tránh khỏi sự xoá dấu vết trong khi trao đổi

- Kiểm soát trao đổi, sao chép: Khi trao đổi, chia sẻ, sao chép các sản phẩm

dữ liệu đa phương tiện phổ biến như ngày nay thì mục đích này là rất quan trọng để quản lý bản quyền cũng như như ngăn chặn việc chiếm hữu sao chép sản phẩm trái phép Thường với mục đích này thủy vân được sử dụng để ngăn chặn việc sao chép sản phẩm Các thiết bị phát hiện ra thủy vân thường được gắn sẵn vào trong các hệ thống đọc/ghi Thủy vân thường mang trạng thái không được phép sao chép hoặc cho phép sao chép một lần Với việc cho sao chép một lần thì sau khi sản phẩm được sao chép thủy vân mới sẽ được ghi lên sản phẩm để xác nhận sản phẩm này

đã được sao chép Mục đích này cũng phải đảm bảo thủy vân phải đảm bảo an toàn

và bền vững

- Giấu tin mật (steganography): Mục tiêu của giấu tin mật lại rất khác với các

kỹ thuật giấu tin thủy vân, giấu tin yêu cầu lượng lớn thông tin giấu được trên phương tiện chứa phải đảm bảo độ an toàn, không bị phát hiện hay gây ra sự chú ý Ngoài ra mục đích này hỗ trợ cho vấn đề trao đổi thông tin mật, tạo kênh trao đổi ngầm, tấn công ngầm, hay điều khiển truy cập Dựa vào khả năng có thể gửi lặp đi lặp lại liên tục phương tiện có giấu tin nên kỹ thuật này khắc phục được việc đảm bảo an toàn bền vững cho thông tin mật được nhúng vào

1.5 Video và đặc tínhkhung hình của video số

Video công nghệ lần đầu tiên được phát triển cho truyền hình Cơ hệ thống, sau đó nhanh chóng được thay thế bằng ống tia cathode (CRT) truyền thống, nhưng một số công nghệ mới cho thiết bị hiển thị video có thể kể được từ khi phát minh ra Charles Ginsburg đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu phát triển và là một trong những người đầu tiên thực tế ghi băng hình (VTR) Năm 1951, máy ghi băng video đầu tiên ảnh chụp trực tiếp từ camera truyền hình bằng cách chuyển đổi các xung điện của máy ảnh và lưu thông tin vào băng từ video

Việc sử dụng kỹ thuật số trong video tạo ra videosố, cho phép chất lượng cao hơn và, cuối cùng, chi phí thấp hơn nhiều so với công nghệ analog trước đó

Sau khi phát minh của DVD vào năm 1997 và đĩa Blu-ray trong năm 2006, doanh thu của cuốn băng video và thiết bị ghi âm giảm mạnh Những tiến bộ trong công nghệ máy tính thậm chí cho phép không tốn kém các máy tính cá nhân để chụp, lưu trữ, chỉnh sửa và truyền video kỹ thuật số, tiếp tục giảm chi phí sản xuất video, cho phép chương trình định và đài truyền hình để chuyển sang sản xuất băng từ ngắn Sự ra đời của truyền hình kỹ thuật số và sau đó là chuyển tiếp truyền hình kỹ thuật đã tạo nên quá trình chuyển đổi video analog sang tình trạng của một công nghệ “di sản” ở hầu hết các nơi trên thế giới Như năm 2015, với việc sử dụng ngày càng nhiều máy quay video độ phân giải cao với cải thiện về tính năng động của gam màuvà tầm cao kỹ thuật số trung gian các định dạng dữ liệu với cải thiện độ sâu màu, công nghệ video kỹ thuật số hiện đại đang dần hội tụ với phim công nghệ kỹ thuật số

1.5.1 Khung và cấu trúc khung trong video

[12]Video bao gồm một loạt các bitmap trực giao ảnh hiển thị trong liên kết nhanh với tốc độ không đổi Trong cấu trúc của video những ảnh này được gọi

là khung hình Chúng ta đo tốc độ khung hình được hiển thị trong khung hình mỗi giây (FPfS)

Vì mỗi khung hình là một ảnh kỹ thuật số trực giao bitmap bao gồm một raster (kiểu màn) của pixel Nếu nó có chiều rộng W pixel và chiều cao H pixel ta

nóirằngkíchthước khung hình là W x H

Pixels chỉ có một thuộc tính, màu sắc của chúng Các màu sắc của một điểm ảnh được biểu diễn bởi một số cố định của các bit Các bit hơn các biến thể tinh tế

về màu sắc là có thể được sao chép Đây được gọi là độ sâu màu (CD) của video

Một ví dụ video có thể có một thời gian (T) 1 giờ (3600 giây), một kích thước khung hình 640x480 (RxC) ở độ sâu màu 24 bit và tỷ lệ khung hình 25 fps

Ví dụ video này có các thuộc tính sau:

 bit trên mỗi khung hình = 307.200 * 24 = 7.372.800 = 7, 37 Mbits

 tỷ lệ bit (BR) = 7.37 * 25 = 184, 25 Mbits / sec

 kích thước video (VS) = 184 Mbits / sec * 3600 giây =

662.400 Mbits = 82.800 MB = 82, 8 GB

Các đặc tính quan trọng nhất là tốc độ bit và kích thước video Các công

thức liên quan giữa hai thuộc tính đó với tất cả các thuộc tính khác là:

Trong video đã được trộn mỗi khung bao gồm hai nửa của một ảnh Nửa đầu

chỉ chứa các đường số lẻ của một khung hình đầy đủ Nửa thứ hai chỉ chứa các

dòng chẵn Những phần được gọi riêng là lĩnh vực Hai lĩnh vực liên tiếp soạn lên

một khung hình đầy đủ Nếu video đã được trộn có tỷ lệ khung hình 15 khung hình mỗi giây thì tỷ lệ lĩnh vực là 30 lĩnh vựcmỗi giây Tất cả các thuộc tính và công thức thảo luận ở đây được áp dụng cho video đã trộn nhưng nên cẩn thận để không nhầm lẫn các lĩnh vực theo tỷ lệ giây với mức khung hình mỗi giây

1.5.3 Tính chất của video nén

Bên trên là chính xác cho video không nén Do tỷ lệ bit tương đối cao của video không nén, nén video được sử dụng rộng rãi Trong trường hợp video nén mỗi khung hình đòi hỏi một tỷ lệ phần trăm nhỏ của các bit ban đầu Giả sử

một thuật toán nén, thu nhỏ các dữ liệu đầu vào của một yếu tố công suất CF,tỷ lệ bit và kích thước của video sẽ bằng:

BR = W * H * CD * FPS / CF

VS = BR * T / CF Xin lưu ý rằng nó không phải là cần thiết rằng tất cả các khung được bình đẳng nén bởi một yếu tố của CF Trong thực tế chúng là không, vì vậy CF là yếu

tố trung bình nén cho tất cảcác khung hình chụp cùng nhau

Các phương trình trên cho tỉ lệ bit có thể được viết lại bằng cách kết hợp các yếu tố nén và độ sâu màu sắc như thế này:

BR = W * H * (CD / CF) * FPS Giá trị (CD / CF)đại diện cho các bit trung bình mỗi pixel(BPP).Như một ví

dụ, nếu chúng ta có một độ sâu màu 12bits / pixel và một thuật toán nén ở tỉ lệ 40x, sau đó BPP bằng 0, 3 (12/40) Vì vậy, trong trường hợp của video nén công thức cho tỉ lệ bit là:

BR = W * H * BPP * FPS Trong thực tế, cùng một công thức có hiệu lực trong video không nén bởi vì trong trường hợp đó người ta có thể giả định rằng hệ số "nén" này là 1 và các trung bình bit trên mỗi pixel bằng độ sâu màu

1.5.4 Thông tin thêm về tỷ lệ bit và BPP

Hiển nhiên theo định nghĩa của tỷ lệ bit là thước đo tỉ lệ của nội dung thông tin của các dòng video Trong trường hợp của video không nén, tỷ lệbit tương ứng trực tiếp đến chất lượng của video (hãy nhớ rằng tỷ lệbit là tỷ lệ thuận với mỗi tính chất có ảnh hưởng đến chất lượng video) Tỷ lệbit là một thuộc tính quan trọng khi truyền video vì liên kết truyền tải phải có khả năng hỗ trợ cho tỷ lệ bit Tỷ lệ bit cũng rất quan trọng khi đối phó với việc lưu trữ video vì, như trên, kích thước video là tỷ lệ thuận với tỷ lệ bit và thời gian Tỷ lệ bit của video không nén quá cao

cho các ứng dụng thực tế nhất Nén video được sử dụng để làm giảm đáng kể tỷ lệ bit

BPP là một thước đo hiệu quả của nén Một đoạn video đúng màu không nén

ở tất cả có thể có một BPP 24 bit / pixel Tạo mẫu màu sắc có thể làm giảm BPP đến 16 hoặc 12 bit / pixel Áp dụng jpeg nén trên mỗi khung có thể làm giảm BPP

8 hoặcthậm chí 1 bit / pixel Áp dụng thuật toán nén video nhưMPEG1, MPEG2hoặcMPEG4cho phép giá trị BPP phân đoạn

1.5.5 Tỷ lệ bit không đổi so với biến đổi tỷ lệ bit

Như đã nói ở trên BPP đại diện cho bit trung bình mỗi điểm ảnh Có những

thuật toán nén giữ BPP hầu như không đổi trong suốt thời gian của video Trong trường hợp này, chúng ta nhận được đầu ra video với một tốc độ bit không đổi (CBR) Video CBR này là phù hợp với thời gian thực, không đệm, băng thông cố định (ví dụ như trong hội nghị truyền hình)

Cần lưu ý rằng không phải tất cả các khung có thể được nén ở mức độ giống nhau, vì chất lượng bị ảnh hưởng nặng nề hơn cho những cảnh phức tạp cao, một

số thuật toán cố gắng liên tục điều chỉnh BPP Họ giữ cho nén ở mức độ cao với các cảnh phức tạp và thấp cho những cảnh đòi hỏi ít hơn Bằng cách này, người ta

có chất lượng tốt nhất ở mức nhỏ nhất hoặc trung bình (và kích thước tập tin nhỏ cho phù hợp) Tất nhiên khi sử dụng kỹ thuật này thì tỷ lệ bit là biến đổi vì nó phải theo dõi các biến thể của BPP

1.5.6 Tổng quan về kỹ thuật khung hình của video

Chuẩn phim điện ảnh như 16 mm và 35 mm kỷ lục ở 24 khung hình mỗi giây Đối với video, có hai tiêu chuẩn tỷ lệ khung hình: NTSC, mà chạyở 30/1,001 (khoảng 29,97) khung hình mỗi giây hoặc 59,94 vùng mỗi giây, và PAL, 25 khung

hình mỗi giây hoặc 50 lĩnh vựcmỗi giây

Máy quay video có hai định dạng chụp ảnh khác nhau: xen kẽ và quét lần lượt (progressive scan)

Máy ảnh xen kẽ ghi lại ảnh trong bộ dòng xoay chiều: các dòng số lẻ được quét, và sau là các dòng chẵn được quét, tiếp theo các dòng số lẻ được quét một lần nữa, và tiếp tục lặp lại như vậy Một tập hợp các dòng lẻ hoặc thậm chí được gọi là một "lĩnh vực", một kết nối liên tiếp của hai lĩnh vực chẵn, lẻ và ngược lại được gọi làmộtkhung hình Camera quét lần lượt ghi từng khung hìnhphân biệt, với tất

cả các dòng quét bị bắt tại cùng một thời điểm trong thời gian Do đó, video đã được trộnchụp mẫu chuyển động cảnh hai lần liên tiếp như tiến trình của quá trìnhthực hiện video, theo cùng một số khung hình mỗi giây Progressive-scan máy quay thông thường tạo ra một ảnh hơi sắc nét hơn Tuy nhiên, chuyển động có thể

không được như mịn như video đã được trộn trong đó sử dụng 50 hoặc 59, 94 lĩnh vực mỗi giây, đặc biệt là nếu họ sử dụng 24 khung hìnhtiêu chuẩn mỗi giây của bộ

phim

Video có thể được sao chép không có sự xuống cấp về chất lượng Không cần quan tâm có bao nhiêu lần sao chép của một nguồn kỹ thuật số, nó vẫn sẽ rõ ràng như thế bản thể đầu tiên của đoạn phim.Tuy nhiên một sự thay đổi trong các thông số như kích thước khung hình cũng như sự thay đổi của các định dạng kỹ thuật số có thể làm giảm chất lượng của các video do các tính toán mới phải được thực hiện Video có thể được thao tác và chỉnh sửa để làm theo đơn đặt hàng hoặc chuỗi trên một NLE (hệ thống chỉnh sửa phi tuyến tính), một thiết bị tựanhư máy tính dùng để chỉnh sửa video và âm thanh Ngày càng nhiều hơn thiết bị có khả năng chỉnh sửa các video, phần cứng máy tính của người sử dụng bình thườngdần phù hợp hơn với các phần mềm chỉnh sửa Tuy nhiên, hệ thống chỉnh sửa yêu cầu cần cókhông gian đĩa đủ lớn cho các cảnh quay video Nhiều định dạng video và các thông số được thiết lập làm cho nó không thể xác định một giá trị cụ thể là với bao nhiêu phút cần bao nhiêu không gian bộ nhớ

Video số có chi phí thấp hơn đáng kể so với bộ phim 35 mm Các bộ phim

cổ chính nó là rất tốn kém Video số cũng cho phép cảnh để được xem trên vị trí

mà không cần chế biến hóa chất đắt tiền theo yêu cầu của bộ phim Ngoài ra các dạng vật lý như băng từ và chương trình phát sóng không còn được áp dụng nữa Truyền hình kỹ thuật số (bao gồm chất lượng cao HDTV) bắt đầu lan rộng ở các nước phát triển nhất trong những năm 2000 Video kỹ thuật số cũng được sử dụng trong điện thoại di độnghiện đại và hệ thốnghội nghị truyền hình Video cũng được

sử dụng trên các kênh phân phối như Internet, các phương tiện truyền thông, và bao gồm cả streaming video (hội thảo video trực tuyến), chia sẻ phim dưới hình thức trao đổi Tuy nhiên, ngay cả ở châu Âu rất nhiều trạm TVkhông được phát sóng dưới dạng HD, do ngân sách hạn chế cho các thiết bị mới định dạng HD

Nhiều loại nén video tồn tại để phục vụ video kỹ thuật số trên internet và trên các ổ đĩa quang Kích thước tập tin của video số được sử dụng để chỉnh sửa chuyên nghiệp, nói chung là không thực tế cho những mục đích này, và video đòi hỏi nén hơn nữa với các bộ codec như Sorenson H.264 và gần đây hơn của Apple ProRes đặc biệt cho HD Có lẽ là định dạng được sử dụng rộng rãi nhất để cung cấp video qua internet là MPEG4, Quicktime, Flash, Windows Media, trong khi MPEG2 được sử dụng hầu như chỉ cho DVD, cung cấp một hình ảnh đặc biệt trong kích thước tối thiểu nhưng kết quả cho một mức độ cao về tiêu thụ CPU để giải nén

Như năm 2011, độ phân giải cao nhất đã chứng minh cho thế hệ video kỹ thuật số là 35 megapixel (8192 x 4320) Tốc độ cao nhất đạt được trong công nghiệp và khoa học máy ảnh tốc độ cao có khả năng 1024x1024 video quay lại lên đến 1 triệu khung hình mỗi giây trong thời gian ngắn ghi hình

1.6 Âm thanh số của video kỹ thuật số

Dạng điều biến xung PCMlà dạng mà phần lớn các đĩa compact và các tệp Wave sử dụng Điều biến xung PCM được sử dụng trong thiết bị thu thanh Thiết

bị này cho phép chúng ta chuyển dạng các áp suất không khí (các sóng âm thanh) thành dạng biến đổi điện áp Sau đó sẽ biến đổi dạng biến đổi điện áp thành dạng

kỹ thuật số (dạng bit) Mỗi điện áp mẫu hóa được ghi lại sẽ chuyển đổi sang dạng

số nguyên 16-bit Đối với âm thanh dạng stereoluôn chứa 2 kênh dữ liệu: một cho tai trái, một cho tai phải Hai kênh được thu thanh độc lập, được đặt theo cạnh trên đĩa compact

1.6.1 Mã hóa âm thanh wave

Waveform Audio File Format (WAVE, thường được biết đến như WAV do

phần mở rộng tên tệp) là một tập tin âm thanh định dạng tiêu chuẩn để lưu trữ một bitstream âm thanh trên máy tính của Microsoft và IBM Nó là một ứng dụng của Resource Interchange File Format (RIFF) phương pháp định dạng bitstream

để lưu trữ dữ liệu trong "chucks" (khối) Đó là định dạng chính được sử dụng trên hệ thống âm thanh thô và thường không néncủa Windows Bảng mã bitstream thông thường là tuyến tính điều chế mã xung định dạng(LPCM)

Định dạng WAV tương thích với hệ điều hànhWindows, MacintoshvàLinux Các định dạng sẽ đưa vào tài khoản một số khác biệt về đọc ghi thứ tự byte vào CPU Intel Các định dạng RIFF đóng vai trò như một "wrapper" (vỏ bọc) cho nhiều định dạng mã hóa âm thanh

Mặc dù là một tập tin WAV có thể chứa nén âm thanh, định dạng âm thanh WAV phổ biến nhất vẫn là âm thanh không nén trong các tuyến điều chế xung

mã định dạng (LPCM) LPCM cũng là định dạng mã hóa âm thanh tiêu chuẩn cho

âm thanh CD, trong đó lưu trữ hai kênh LPCM âm thanh (kênh dành cho tai trái và phải) lấy mẫu 44.100 lần mỗi giây với 16 bit cho mỗi mẫu Đối với LPCM không nén để giữ lại tất cả các mẫu của một track âm thanh thìngười dùng chuyên nghiệp hoặc chuyên gia âm thanh có thể sử dụng các định dạng WAV với LPCM âm thanh cho chất lượng âm thanh là tối đa Tệp WAV cũng có thể được chỉnh sửa và thao tác tương đối dễ dàng khi sử dụng phần mềm

Với WAV dạng 16 bit chiếm khá nhiều dung lượng ổ cứng Với 16 bit cứ 1 phút audio tương ứng với 10 MB lớn hơn hẳn so với các định dạnh nén âm thanh khác

1.6.2 Cấu trúc tập tin âm thanh

Cấu trúc của một tệp âm thanh WAVE như nói trên được lưu trữ dữ liệu trong các "chuck" (khối) Liệt kê các chunk và nội dung của chúng theo thứ tự: vị trí, kích thước và mô tả

 RIFF chunk

 FORMAT chunk

 DATA chuck

Nếu âm thanh là 2 kênh và 16 bits thì mỗi mẫu trích có kích thước 4 bytes: 2 bytes đầu cho kênh trái, 2 bytes sau cho kênh phải Nếu 2 kênh và 8 bits thì mỗi kênh 1 byte, mẫu trích 2 bytes Nếu 1 kênh và 16 bits thì mẫu trích cũng 2 bytes Nếu chiều sâu bit là 8 thì kiểu dữ liệu là BYTE không dấu (0 tới 255) Nếu là 16 thì kiểu dữ liệu là WORD (2bytes) có dấu (-32768 tới 32767)

1.7 Quy trình giấu và tách thông tin trong video kỹ thuật số

1.7.1 Giấu và tách thông tin trong khung hình của video

Kỹ thuật giấu tin trong video bao gồm hai quá trình:

Quá trình 1: Giấu (nhúng) tin vào video

Hình 1.4: Mô hình cơ bản giấu tin mật trong video

- Video giấu đã đƣợc giấu tin

Quá trình 2: Tách tin từ video giấu tin

Hình 1.5 Mô hình cơ bản tách tin mật

Đầu vào:

Giấu tin trong khung hìnhlà kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất trong kỹ thuật giấu tin trong video Đối tượng khung hình của video là một đối tượng dữ liệu động có nghĩa là dữ liệu hiển thị để người sử dụng cảm nhận biến đổi theo thời gian Dữ liệu video có nhiều định dạng, mỗi định dạng có những tính chất khác nhau nên các kỹ thuật giấu tin trong khung hình thường chú ý những đặc trưng và các tính chất cơ bản sau đây:

 Phương tiện có chứa dữ liệu tri giác động

Dữ liệu gốc ở đây là dữ liệu động, dù đã giấu thông tin vào trong khung hay chưa thì khi ta xem video bằng thị giác, dữ liệu khung thay đổi theo thời gian, điều này khác với dữ liệu là ảnh vì khi ta xem thì dữ liệu gốc sẽ thay đổi liên tục với tri giác của con người theo các đoạn

 Kỹ thuật giấu phụ thuộc video

Kỹ thuật giấu tin phụ thuộc vào các loại video khác nhau Chẳng hạn đối với video có khung hình chất lượng cao hoặc thấp, có nén hoặc không nén ta cũng có những kỹ thuật riêng cho từng loại video

 Kỹ thuật giấu tin lợi dụng tính chất hệ thống thị giác của con người Giấu tin trong video ít nhiều cũng gây ra những thay đổi trên dữ liệu video gốc Dữ liệu video được quan sát bằng hệ thống thị giác của con người nên các kỹ thuật giấu tin phải đảm bảo một yêu cầu cơ bản là những thay đổi trên khung hình phải rất nhỏ sao cho bằng mắt thường khó nhận ra được sự thay đổi đó vì có như thế thì mới đảm bảo được độ an toàn cho thông tin giấu Rất nhiều các kỹ thuật đã lợi dụng các tính chất của hệ thống thị giác để giấu tin, chẳng hạn như mắt người cảm nhận về sự biến đổi về độ chói kém hơn sự biến đổi về màu hay cảm nhận của mắt về màu xanh da trời kém nhất trong ba màu cơ bản

 Giấu thông tin trong video tác động lên dữ liệu video nhưng không thay đổi kích thước của khung hình

Các thuật toán thực hiện giấu tin sẽ được thực hiện trên dữ liệu của khung hình Dữ liệu khung hình bao gồm phần header, bảng màu (có thể có) và dữ liệu khung Do vậy mà kích thước khung trước hay sau khi giấu tin là như nhau

 Đảm bảo chất lượng sau khi giấu tin

Đây là một yêu cầu quan trọng đối với giấu tin trong video Sau khi giấu tin trongvideo phải đảm bảo được yêu cầu không bị biến đổi để có thể bị phát hiện dễ