数字媒体技术背后隐藏的“秘密”
数字隐写技术
文章目录#01 |?你有没有这样的发现
#02 |?什么是数字隐写
#03 |?数字隐写的起源与发展
#04 |?数字隐写最常见的方法
#05 |?数字隐写的社会应用不知道你是否留意过，在微博或者qq空间等社交媒体平台上，常常会出现缩略图和大图不一致的情况，想要实现这样的效果，通常需要利用到png格式或者gif格式图片的文件特性，前者包含图片的透明信息，后者则能够播放多帧图片，因此实现了一些神奇的效果，能够让图片隐藏一些“彩蛋”或者“秘密”。
图1 png格式图片在不同背景下的不同图案图片图1 png格式图片在不同背景下的不同图案随着现代数字媒体技术的不断发展，一项更加新奇的技术越来越多地被运用在我们日常生活的方方面面——数字隐写。
数字隐写（digital steganography）是利用各类数字媒体本身所具有的数据冗余，以及人类感知器官的生理、心理特性，将秘密消息以一定的编码或加密方式嵌入到公开的数字媒体中，对载有秘密消息的数字媒体进行传输，以达到隐蔽通信目的的信息隐藏技术。我们每天所接受的图片与视频，便是数字隐写的最主要载体。
数字隐写的起源要回到“隐写”这一本质上。隐写技术最早可以追溯到古希腊希罗多德时代，彼时奴隶主在奴隶剃光的头皮上使用纹身记录信息，当头发再生之后便能够隐藏内容，亦或是在木头上雕刻并使用蜡进行覆盖。时间到了现代，随着科技网络的愈发发达，人类社会在网络中对于多媒体的信息隐藏有了更大的需求，新的研究领域——数字隐写应运而生，并逐渐受到各国科研人员以及研究机构的高度重视。国际上召开过几届信息隐藏学术会义，一些国家成立了专门的部门进行这一领域的探索。在国内，中国科学院自动化所、清华大学、北京大学、北京邮电大学网络安全中心等都与国际同步正在进行许多高水平的研究。
最低有效位，英文全称是：the least significant bit，缩写为：lsb，是指一个二进制数字中的第0位（即最低位）。我们都知道，一张图片的单个像素颜色值通过三个数字表示，将这些数字转换二进制后对每个数值的最低有效位进行修改，最后将图片中所有像素颜色的最低有效位组合在一起便能合成一段信息（如文本或水印），由于人类的视觉容错，这些修改几乎不会被察觉，因此既不会对画面产生较大影响、也达到了储存附加信息的目的。
图2 隐写原理部分展示通俗来讲就是每张图片实际还有不太容易看见甚至看不见的冗余部分，只需要对这部分进行修改，我
们就可以把图片重要信息真正隐藏，需要时再解码提取即可，通过此方案以大大增加图片的安全性。例如如下两张图片，二者看起来别无二致，但实际上后者已经通过隐写添加了文字，提取后效果如图3。
图3 隐写前后的图片对比图3 隐写前后的图片对比图4 提取后内容显示为“我是藏在云朵背后的文字”类似的方法同样被应用到了视频当中，我们同样可以对视频的冗余信息进行改写、藏住秘密。h.264格式视频流中的帧一般分为3类，即i帧，p帧，b帧，这三类帧分别用不同的策略来压缩一张图片，从而降低视频大小，i帧主要挖掘单个画面中的像素点的相关性，p帧挖掘当前画面与前一个画面之间的相关性，b帧挖掘当前画面与前后两个画面之间的相关性。对h.264/avc视频隐写来说，b帧和p帧是经过帧间预测后得到的压缩视频帧，其冗余空间很小，因此大多嵌入算法选取在冗余空间较大的i帧内进行嵌入，这也就是常见的基于帧内预测的视频信息隐写。虽然数字隐写这一技术对于大众来说仍有些陌生，但实际上其已经深入到我们生活的方方面面。目标识别、版权保护与泄露追溯等一系列事件，都有数字隐写的身影。为什么我们能够在淘宝中使用相机识别照片中的商品并找到对应的商品链接？这便是阿里团队结合人工智能算法与数字隐写的训练结果；为什么电影公司能够通过泄露的枪版电影追溯到盗摄者？这同样是通过数字隐写将电子水印嵌入到了电影画面中；为什么公司的文档在被盗用后能够更加快速地查明案件真相？因为数字隐写技术已经将电子水印嵌入了文件当中……
图5 淘宝商品识别除了商业行为层面的技术利用，我们作为个人用户也可以对自己的数字作品进行隐写加密，只需要使用matlab软件运行对应的代码、甚至是一键式生成水印软件，即可将我们的媒体文件进行隐形水印镶嵌、进而保护我们个人的隐私与版权。b站up主柴知道的这一期节目，更加系统与详细地介绍了数字隐写在我们当今社会的用途。
【柴知道×阿里】这帧截图里隐藏了多少信息？视频数字水印如何改变你的生活？
时至今日，数字隐写技术仍在飞速发展着，不仅在容错率、精准度上会进一步提升，其所涉及的领域也定将不断扩大。虽然数字隐写目前大多在商业领域发挥作用，但随着技术的日渐成熟、成本的日渐降低，其也必定会面向更加广泛的大众群体，使我们每一个人都能利用这项技术，准备一些意外的惊喜，亦或是保护我们合法的权益。相信伴随着数字隐写一同到来的，还有更加透明、更加安全的网络社会。看到这里，不知道你是否有了这样的思考：在数字媒体艺术领域里，如何利用数字隐写技术创造出更多富有创意与科技属性的作品？
如果你也想尝试像文中那样对图片进行隐写，后台回复“数字隐写”即可获取软件。
今年深美，明年研一
深根固柢，美益求美
