Šiame tinklaraščio įraše nagrinėjami principai, kuriais remiantis redaguojant ir glaudinant skaitmenines nuotraukas išlaikomi vandens ženklai, taip pat techninės charakteristikos, taikomos erdvinėse ir dažninėse srityse.
Skaitmeninis vandens ženklas – tai technologija, kai į skaitmenines nuotraukas nematomu būdu įterpiami konkretūs identifikatoriai arba vandens ženklai. Įterptąjį identifikatorių galima išgauti taikant specialias procedūras ir naudoti kaip įrodymą nuotraukos autorių teisėms įrodyti. Todėl vandens ženklas turi užtikrinti tam tikrą patikimumo lygį, kad vandens ženklą būtų galima išgauti artima pradinei formai, net jei originalus vaizdas redaguojamas, pvz., pasukamas, apkarpomas, keičiamas jo dydis, arba jis suspaudžiamas. Be to, įterpus vandens ženklą neturi būti pakeistas pradinis duomenų saugojimo formatas, o nematomumas turi būti išlaikytas, kad įterptojo identifikatoriaus nebūtų lengva aptikti.
Skaitmeninių nuotraukų duomenis sudaro horizontaliai ir vertikaliai išdėstytų tinklelio pavidalo pikselių ryškumo vertės. Kiekvieno pikselio ryškumo vertės vaizdavimas dvimatėje matricoje vadinamas erdvinės srities metodu. Skaitmeninėse nuotraukų duomenyse, išreikštuose erdvinės srities metodu, vandens ženklus galima įterpti atitinkamai pakoreguojant pikselių ryškumo vertes žmogaus akiai mažiau pastebimose srityse. Pavyzdžiui, konkretaus prekės ženklo vaizdo duomenys gali būti įtraukti į ryškumo vertes juos sudėjus arba padauginus iš pikselių verčių nurodytoje srityje. Kadangi erdvinė sritis leidžia tiesiogiai įterpti identifikatorius į pikselių vertes, vandens ženklo įterpimui ir ištraukimui reikalinga skaičiavimo apkrova yra santykinai maža, o pats įterpimo procesas gali būti atliekamas greičiau. Tačiau trūkumas yra tas, kad tokiu būdu įterpti vandens ženklai yra apriboti tam tikromis sritimis. Todėl juos gali lengvai sugadinti paprastas vaizdo apdorojimas, pvz., apkarpymas ar net duomenų glaudinimas, dėl kurio prarandama informacija.
Šią problemą galima iš dalies išspręsti naudojant dažnių sritį. Erdvinis dažnis rodo ryškumo kitimo laipsnį atstumo vienete. Jis rodo vibracijos, atsirandančios dėl erdvinio judėjimo, o ne laiko tėkmės, laipsnį. Skaitmeninėse nuotraukose kuo dažniau ryškumas keičiasi tam tikra kryptimi, tuo didesnis erdvinis dažnis, išmatuotas ta kryptimi. Erdvinis dažnis pasiekia maksimumą, kai gretimų pikselių ryškumo pokytis yra staigus. Taikant šį principą, skaitmeninę nuotrauką galima pavaizduoti kaip erdvinių dažnių pasiskirstymą dvimatėje plokštumoje horizontalia ir vertikalia kryptimis. Erdvinių dažnių pasiskirstymas, suformuotas kaip dvimatis masyvas, vadinamas erdviniu dažnių spektru. Nuotraukos vaizdavimas kaip dažnių spektras yra žinomas kaip dažnių srities metodas. Fotografiniai duomenys erdvinėje srityje gali būti be nuostolių konvertuojami į dažnių sritį naudojant matematines transformacijas, tokias kaip Furjė transformacija, ir atvirkštinė transformacija taip pat galioja.
Norint įterpti vandens ženklą dažnių srityje, erdvinės srities duomenys pirmiausia turi būti transformuoti į dažnių sritį, o tada identifikatoriaus duomenys įterpiami į konkrečią dažnių juostą. Vėliau reikalinga atvirkštinė transformacija atgal į erdvinę sritį. Į konkrečią dažnių juostą įterptas identifikatorius paskirstomas visiems erdvinės srities pikseliams, kurie sudaro tą dažnį, užtikrinant, kad jis būtų tolygiai paskirstytas ir saugomas visame paveikslėlyje. Tokiu būdu įterptas vandens ženklas išlieka beveik nematomas žmogaus akiai. Net jei atliekamas tam tikras vaizdo redagavimas, pavyzdžiui, apkirpimas, vandens ženklą galima iš dalies atkurti remiantis likusiose srityse saugomais identifikatoriaus duomenimis. Tačiau transformacijos tarp erdvinės ir dažnių sričių poreikis žymiai padidina vandens ženklo įterpimo skaičiavimo apkrovą. Be to, kadangi į konkrečią juostą įterpti identifikatoriaus duomenys erdvinėje srityje pasireiškia kaip triukšmas, yra trūkumas, nes visas vaizdas gali atrodyti neryškus arba iškreiptas.
Įprastose nuotraukose didžioji dalis žmonių vizualiai suvokiamos informacijos yra sutelkta žemo dažnio juostoje. Suprasdami nuotraukos turinį, žmonės yra santykinai nejautrūs aukšto dažnio komponentams, palyginti su žemo dažnio komponentais. Todėl, net jei vandens ženklų sukeliamo triukšmo kiekis yra vienodas visose dažnių juostose, iškraipymas aukšto dažnio juostoje yra mažiau pastebimas originaliame vaizde. Tačiau dauguma nuostolingo vaizdo glaudinimo metodų teikia pirmenybę aukšto dažnio komponentų pašalinimui, siekiant sumažinti bendrą duomenų dydį. Todėl aukšto dažnio juostoje įterpti vandens ženklai tampa ypač pažeidžiami glaudinimo. Dėl šios priežasties dažnių srities vandens ženklai dažniausiai įterpiami vidutinio dažnio juostoje, kad būtų išlaikytas tam tikras patikimumo lygis net ir glaudinant. Šis metodas sumažina nuotraukos kokybės pablogėjimą ir padidina identifikatoriaus išsaugojimo potencialą.
