Juanjo Unzilla

Las facilidades que ofrece Internet para el acceso y la transmisión de forma sencilla e inmediata de información han supuesto la aparición de nuevos escenarios para negocios y mercados tradicionales. En unos segundos se pueden hacer compras de materiales digitales o de productos físicos desde cualquier lugar donde se disponga de una conexión y un terminal con unas mínimas capacidades de procesamiento y conectividad. Ello ha acentuado la necesidad de analizar y hacer propuestas diferentes para el entorno digital, el entorno de los bits, de las que han servido para el comercio y el intercambio en el mundo físico, en el mundo de los átomos.

Uno de los escenarios que ha suscitado amplios debates y ha promovido grandes desarrollos de tecnología es el del comercio de contenidos digitales y la gestión de los derechos de propiedad intelectual asociados. Después de varios años debatiendo sobre ello, sigue sin existir una solución sencilla y aceptada por todas las partes implicadas. El marcado del material digital, ya sea en formato de texto, audio, imágenes o vídeo es una de las tecnologías que pretende ofrecer herramientas para hacer realidad esa solución sencilla, al menos en su uso.

Como todos comprobamos a diario, Internet es un magnífico instrumento para la difusión de contenidos digitales y ello es una gran ventaja para quien quiera difundir sus creaciones, ya sean canciones, videos, fotos o textos. Sin embargo, esta facilidad para la difusión y el acceso supone una debilidad en lo que respecta al control de los datos, en la medida que se facilita la obtención y copia de información, en muchos casos sin una adecuada gestión de los derechos de autor de la misma. A una persona que crea un contenido puede estar interesada darle la mayor difusión y llegar al mayor número de espectadores posible, pero a la vez evitar la falsificación, la apropiación por una tercera persona de su obra o la utilización ilegal de la misma. Para conseguirlo, necesita alguna forma de marcar sus trabajos para acreditar su autoría y sus derechos ante terceros, de forma que pueda demostrar que es el creador del material en cuestión. Las marcas de agua pueden ser una herramienta útil para ello.

Marcas de agua digitales

Una marca de agua digital es una información o señal que se inserta en un contenido digital que puede ser utilizada para determinar la propiedad del mismo, saber quién lo ha creado y quién lo ha vendido o para asegurar su integridad. El término marca de agua procede de una analogía con las imágenes que se graban en los billetes para garantizar su autenticidad, muy difíciles y costosas de reproducir y que generalmente no son perceptibles a simple vista, pudiéndose observar al trasluz. En inglés se utiliza la palabra watermark, cuya equivalencia en español es filigrana, sin embargo, lo habitual es usar la traducción literal: water (agua) – mark (marca).

La utilización de marcas en distintos soportes, generalmente en papel o similares, es una técnica empleada desde la antigüedad. Los griegos ya la utilizaron, pero fue con la aparición de la imprenta cuando su uso se hizo más habitual. Su principal objetivo era la acreditación de la calidad del material así como la originalidad y autenticidad del mismo.

Al ser una marca de agua digital un conjunto de datos que se insertan directamente sobre el material multimedia, esto significa que la marca implica una modificación del propio contenido. La señal digital es modificada y algunos de los bits que representan el contenido son parcial o totalmente cambiados. En ningún caso estas modificaciones deben suponer una degradación de la calidad del material ni alterar las condiciones en las que éste va a ser leído, escuchado o visto.

Antes de pasar a explicar los diferentes tipos de marcas de agua y sus aplicaciones, voy a tratar de exponer de una forma sencilla los fundamentos científicos que se utilizan en esta tecnología.

El mundo en el que vivimos y en el que actúan nuestros sentidos es un mundo analógico. ¿Pero qué es eso de “analógico”? La palabra analógico procede de análogo, y ésta del griego (ana, reiteración o comparación y logos, razón) y según la RAE significa en su segunda acepción “Dicho de un aparato o de un instrumento de medida: Que la representa mediante variables continuas, análogas a las magnitudes correspondientes”, es decir, aquello que representa o mide una magnitud física mediante una función matemática continua. Una señal analógica, es según la Wikipedia, un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura o mecánicas como la fuerza.

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía etc, son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continua.

Una onda sinusoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.

Desde hace varias décadas la información se almacena en formato digital por su mayor calidad, su mayor facilidad de procesado, compresión, transmisión, corrección de errores y regeneración y por su mejor respuesta al tratamiento del ruido y otras interferencias. Para ello es necesario convertir la señal analógica en digital, en una sucesión de ceros y unos. Y esto se hace con conversores analógico-digitales. Y para poder oír una canción, leer un texto o ver una foto o un video, dado que nuestros sentidos funcionan de forma analógica, es preciso realizar la conversión inversa. Para ello tenemos altavoces y pantallas que transforman los ceros y unos en sonidos e imágenes.

Nuestros sentidos tienen un rango limitado dentro del cual son capaces de percibir las señales que nos llegan: el oído sano sólo es capaz de oir aquellos sonidos que se encuentra entre los 20 Hz y los 20 KHz, lo que equivale a unas 10 octavas completas. Por debajo de 20 Hz, infrasonidos, o por encima de 20 KHz, ultrasonidos, nuestros oídos no perciben la señal. Lo mismo ocurre con la vista. El espectro visible, entre 400 y 700 nm de longitud de onda, se denomina así precisamente porque es lo que una persona puede ver. Longitudes de onda inferiores a 400 nm, ultravioleta, o superiores a 700 nm, infrarrojo, resultan invisibles para el ojo humano medio.

Pero el hecho de que no podamos ver u oír una señal no quiere decir que no pueda formar parte de la información que se envía o se almacena. Y es precisamente en estos límites donde podemos jugar para introducir información en forma de marca de agua digital.

Para el caso de imágenes, la marca de agua puede definirse como una imagen digital que se introduce en la imagen original y posteriormente puede ser recuperada y analizada de una forma u otra en función del tipo de marcado y de su finalidad. De igual forma se puede insertar un sonido no audible en una canción o ambas cosas a la vez, una imagen y un sonido, en el caso de un video. En el caso del vídeo se puede utilizar también la variable tiempo, es decir, en qué instante o instantes de tiempo de la secuencia se introduce la marca, o si en unos se modifica sólo el audio y en otros la imagen o se realiza una combinación más o menos compleja de ambas operaciones.

El principal problema planteado radica en la propia naturaleza del material creado digitalmente, ya que una vez producido el original, la realización de copias es un proceso sumamente sencillo, las copias son idénticas al original e indistinguibles de éste y entre sí. Es por ello que el valor añadido del material se produce exclusivamente en la creación del original, de forma similar a lo que sucede en la creación de software.

Las primeras aplicaciones de las marcas de agua fueron las destinadas a la identificación del autor y por ello, los requerimientos que debían satisfacer los métodos de marcado eran los siguientes:

• Debe ser invisible a la percepción humana y no debe afectar a la calidad del material digital.
• La marca recuperada debe identificar de forma no ambigua a la persona propietaria.
• No debe ser detectada mediante pruebas estadísticas.
• Debe ser difícil de eliminar, es decir, la marca debe ser robusta a los diferentes algoritmos de procesado de señal como pueden ser los filtros, compresiones, reescalados, etc..
• Debe ser difícil de falsificar.

En el caso de imágenes, los métodos y esquemas propuestos para el marcado digital se definen generalmente dos tipos de marcas, las visibles y las invisibles. De forma análoga podemos hablar de marcas audibles o inaudibles en el caso del audio. Así, los logotipos que aparecen en la transmisión de televisión pueden ser un ejemplo de marcas visibles. Sin embargo, las marcas invisibles se diseñan para ser lo más discretas e imperceptibles posible. Si se consideran otras aplicaciones como la garantía de posesión de un original o de no modificación, existen otras formas de clasificar las marcas teniendo en cuenta la técnica de procesado de la señal que se usa para insertar la marca, el método de extracción o el tipo de información que se incluye en el material digital cuando se produce el marcado.

Aunque el uso más extendido para las marcas de agua digitales es el de la protección de la propiedad intelectual, existen otras aplicaciones que además pueden requerir el uso de otras tecnologías como el cifrado o el uso de certificados digitales. En el siguiente artículo estudiaremos en mayor detalle las diferentes clasificaciones de marcas de agua digital propuestas, así como su nivel de adecuación a cada tipo de uso.

Sobre el autor: Juanjo Unzilla es ingeniero industrial, doctor en ingeniería de comunicaciones y profesor titular de telemática en el departamento de comunicaciones de la Escuela de Ingenieros de Bilbao (UPV/EHU). Ha trabajado extensamente en protección de derechos de autor en Internet.