ITRM20070094A1 - Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

A corredo di una domanda di brevetto per l’invenzione industriale dal titolo:

“Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa.”

L’invenzione riguarda un sistema di elaborazione elettronica di segnali sonori ad audiofrequenza che inserisce, per mezzo di un codificatore, messaggi di testo e firme digitali all’ interno di brani musicali e parlati e che, successivamente, è in grado di estrarli e di riconoscerne l’autenticità mediante un decodificatore. Qualora un utente fruisca dell’ invenzione per l audioriproduzione di un brano musicale o parlato, il codificatore vi inserisce in tempo reale, per mezzo di una codifica pseudo random nello spettro dei segnali ad audiofrequenza, un testo “ad hoc” contenente i dati identificativi dell’audizione e la firma digitale dell’utente.

Le elaborazioni effettuate dal codificatore sui segnali ad audiofrequenza non degradano la qualità dei brani sonori trattati che, peraltro, risultano modificati in modo impercettibile e marcati in modo inalterabile, al fine di identificare con sicurezza l’audizione e l’utente mediante una firma elettronica. Il decodificatore, che è parte integrante ed essenziale dell’invenzione, è in grado di recuperare, anche in condizioni avverse, i messaggi “ad hoc” e le firme digitali, immessi nei brani trattati dal codificatore, intendendo, per condizioni avverse, ogni situazione in cui i brani sonori, elaborati in origine dal codificatore, siano sottoposti a distorsioni, elaborazioni o a qualsiasi tipo di trattamento che ne modifichi le caratteristiche ad audiofrequenza. In virtù della sua attitudine a marcare i brani sonori in modo inalterabile ed impercettibile, l' invenzione è un mezzo per combattere la pirateria multimediale: è nota infatti la problematica della riproduzione illegale di CD musicali, di Video film e di altri tipi di registarzioni.

È noto, allo stato della tecnica, qualche metodo di attacco per la rimozione o per l' invalidazione dei trattamenti di codifica nell’ambito dei sistemi audioriproduttori. Sono disponibili, infatti, sul mercato svariate tecniche di attacco di “files audio” registrati in formato digitale su supporti del tipo CD-ROM e altri supporti. Per es. da qualche tempo sono in uso vari sistemi, noti con la denominazione “watermarking”, in grado di inserire, all’interno dei “files audio” multimediali, dei dati ausiliari che non degradano percettibilmente il segnale ospitante, ma non risultano in grado di combattere il plagio.

L’invenzione consiste in un dispositivo che, oltre allo scopo suddetto, usa il watermarking in quei casi ove e’ necessario conoscere con certezza l’originatore del supporto multimediale in modo da rendere identificabile chi lo abbia originato e dissuaderne la diffusione illegale.

Scopo dell’invenzione è combattere la pirateria relativa alla riproduzione e diffusione abusiva di brani audio e audiovisivi, inclusi quelli relativi ad intercettazioni telefoniche legalmente ordinate dalla Magistratura.

Il vantaggio comportato dall’ invenzione, oltre alla sua originale composizione, è l’elevata resistenza a qualsiasi tipo di attacco operato mediante i metodi noti al fine di cancellare l identificativo dell’ originatore.

L’invenzione si colloca nel campo tecnico dell’ elettronica, più precisamente in quello dell’elettronica relativa agli audiovisivi e nel campo applicativo della fabbricazione di dispositivi elettronici multimediali.

L’invenzione presentata è essenzialmente costituita da:

- un dispositivo di codifica, che da qui in poi, per comodità verrà chiamato “codificatore”, che inserisce messaggi di testo “ad hoc” nell’ambito della riproduzione di brani sonori, musica o parlato, senza alterarne la percezione uditiva e senza pregiudicarne la qualità;

- un dispositivo di decodifica, che verrà chiamato “decodificatore”, che estrae i messaggi di testo dalle audio riproduzioni dei brani precedentemente trattati dal sistema di codifica e li trasferisce senza errori al verificatore, affinché possa leggere il contenuto del messaggio estratto ed individuarne le “fonti”. Per verificatore si intende colui il quale utilizzando il decodificatore estrae il messaggio nascosto al fine di risalire alla fonte. Per “fonte” si intende il responsabile della genesi del brano multimediale e la sede in cui è avvenuta la registrazione.

L’algoritmo di marcatura è tale da rendere incancellabile il messaggio nascosto nel segnale multimediale. Il messaggio nascosto sarà ancora integro nonostante il tentativo di cancellarlo poiché esso è inserito in modo tale che non può essere mascherato o distrutto senza rendere incomprensibile anche l’audio video originale. Questa robustezza si ottiene operando nel campo della frequenza e “spalmando” il messaggio dei dati identificativi in modo ridondante e a correzione d’errore su tutto lo spettro a disposizione.

A differenza del watermarking generalmente applicato ai segnali musicali, ove è importantissima l’impercettibilità del segnale di marcatura, nel caso dell’invenzione in oggetto è invece più importante l' indelebilità. L’algoritmo di watermarking è tarato in modo da preferire l’indelebilità all’impercettibilità della marcatura.

L’invenzione viene di seguito descritta, a scopo illustrativo e non limitativo, secondo una versione attualmente preferita dall’Inventore, facendo riferimento alle seguenti Figure allegate:

Fig. 1 - Rappresentazione schematica del codificatore;

Fig. 2 - Rappresentazione schematica del decodificatore;

Fig. 3 — Rappresentazione schematica del sistema.

11 sistema Fig. 3 è essenzialmente costituito da un sistema di codifica Fig. 1 e un sistema di decodifica Fig.2.

Il sistema di codifica è essenzialmente costituito, Fig. 1, da un’unità di cifratura 1 mediante chiave privata di autenticazione K2 del messaggio di testo T1, da un’unità di decifratura 2 del segnale digitale audiovideo S1 mediante chiave di decifratura K1, da un generatore di sequenze 3 basato su una chiave K3 di controllo pseudo random delle sequenze, da un modulatore 4 a spettro esteso, da un analizzatore-estrattore 5 di caratteristiche del segnale audiovideo, da un elaboratore di segnale 6 che effettua un’operazione di trasformazione matematica dal dominio del tempo al dominio della frequenza, da un elaboratore di segnale 7 che effettua un’operazione di “watermarking”, da un elaboratore di segnale 8 che effettua un’operazione di trasformazione inversa dal dominio della frequenza al dominio del tempo, da un processore 9 e da una memoria 10

Il segnale digitale S1 del brano sonoro musicale o parlato è ricevuto in forma criptata e applicato all’ingresso dell’unità di decifratura 2, basata sulla chiave Kl.

Il segnale multimediale non deve essere copiabile fintante che non viene applicata la marcatura. Per questo motivo finché il segnale è fuori del dispositivo di marcatura esso viaggia in forma criptata. Il dispositivo di marcatura, al suo interno, decripta il segnale, prepara il messaggio “ad hoc” che consiste nel messaggio certificato dei dati identificativi e lo diffonde nel file audio(video) di supporto da proteggere. Una volta applicata la marcatura, il messaggio audio viene restituito in chiaro.

Il segnale T1 del messaggio “ad hoc” è applicato all'ingresso digitale dell’unità di cifratura 1, basata sulla chiave K2 e trasferito al modulatore a spettro esteso 4 allo scopo di effettuare nell’elaboratore 7 il “watermarking” del segnale S1, preventivamente caratterizzato e trasformato nel dominio della frequenza, mediante l' analizzatore 5 e l’elaboratore 6, rispettivamente. L’elaborazione del sistema codificatore si conclude, infine, con l’anti-trasformazione dal dominio della frequenza a quello del tempo operato tramite l’elaboratore 8, che genera in tempo reale il segnale audiovideo S2 marcato in maniera inalterabile ed impercettibile.

Il decodificatore, Fig. 2, è costituito a sua volta da un elaboratore di segnale 1 che effettua un’operazione di trasformazione matematica del segnale S2 dal dominio del tempo al dominio della frequenza, da un correlatore 3, da un generatore 2 di sequenze pseudocasuali basate sulla chiave K3, da un’unità di decifratura del messaggio “ad hoc” basata su chiave pubblica K4, da un analizzatore-estrattore 5 di caratteristiche del segnale audiovideo, da un processore 6 e da un dispositivo di memoria 7. Il segnale S2, dopo la trasformazione 1 nel dominio della frequenza, viene applicato al correlatore 3, che funziona in accordo alle sequenze pseudo random del generatore 2 basato sulla chiave K3 ed in funzione delle caratteristiche del segnale sonoro estratte dall’analizzatore 5.

Il segnale prodotto dalla correlazione, cioè il messaggio nascosto, viene quindi decifrato nell’unità 4, che estrae, sulla base della chiave pubblica K4, il messaggio di testo T1 .

A differenza del codificatore, che funziona necessariamente in tempo reale, il decodificatore può tranquillamente operare in tempo differito dato che l’esigenza dei verificatori è quella di recuperare dal brano sonoro il messaggio “ad hoc” T1 precedentemente immesso e codificato. Per il trovato vengono impiegati componenti che possono essere reperiti sul mercato.

L’invenzione permette la codifica e la decodifica per audioriproduttori ed è utilizzabile soprattutto nella trattazione e nella protezione di dati riservati e di dati proprietari.

Il sistema è gestito da un programma software appositamente compilato, essendo interfaccia d’utente con il codificatore ed il decodificatore, in grado di svolgere le seguenti funzioni:

- Interfaccia d’utente durante l' audioriproduzione del brano sonoro; - acquisizione del brano sonoro S1 da sottoporre a codifica;

- gestione automatica dei contenuti del messaggio T1;

- gestione automatica dell’ audioriproduzione del brano sonoro S2; - Interfaccia d’utente durante il processo di decodifica;

- Presentazione al verificatore del messaggio T1 estratto ed autenticato dal decodificatore.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa, caratterizzato dal fatto di essere essenzialmente costituito, da un codificatore (A) e da un decodificatore (B), essendo detto codificatore composto da un’unità di cifratura (1) mediante chiave privata di autenticazione (K2) del messaggio di testo (T1), da un’unità di decifratura (2) del segnale digitale audio video (S1) mediante chiave di decifratura (K1), da un generatore di sequenze (3) basato su una chiave (K3) di controllo pseudo random delle sequenze, da un modulatore (4) a spettro esteso, da un analizzatore-estrattore (5) di caratteristiche del segnale audiovideo, da un elaboratore di segnale (6), da un elaboratore di segnale (7), da un elaboratore di segnale (8), da un processore (9) e da una memoria (10); essendo detto decodificatore (B) costituito a sua volta da un elaboratore di segnale (1), da un correlatore (3), da un generatore (2) di sequenze pseudocasuali, da una chiave (K3), da un’unità di decifratura (4) del messaggio (T1) basata su chiave pubblica (K4), da un analizzatore-estrattore (5), da un processore (6) e da un dispositivo di memoria (7).
2. 2. Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa secondo la Riv. 1 caratterizzato dal fatto che i dati trasportati in modo nascosto nel segnale multimediale sono di origine certificata mediante un sistema di cifratura. La certificazione dell’origine dei dati avviene all’interno del dispositivo di marcatura (codificatore).
3. 3. Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa, secondo la Riv. 1, caratterizzata dal fatto che il codificatore (A) funziona in tempo reale, mentre il decodificatore (B) opera in tempo differito ed in tempo reale.
4. 4. Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa, secondo le precedenti Rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che per il trovato vengono impiegati componenti che possono essere reperiti sul mercato.
5. 5. Sistema per la marcatura di segnali audio-video con dati identificativi di origine certa, secondo le precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di avvalersi di un programma software appositamente compilato.