Catatan blog ini meneroka prinsip di sebalik mengekalkan tera air yang dibenamkan dalam foto digital semasa pengeditan dan pemampatan, bersama-sama dengan ciri teknikal yang digunakan dalam domain spatial dan frekuensi.
Penanda air digital merujuk kepada teknologi membenamkan pengecam tertentu atau tera air, secara tidak kelihatan ke dalam foto digital. Pengecam terbenam boleh diekstrak melalui prosedur khusus dan digunakan sebagai bukti untuk membuktikan hak cipta foto. Oleh itu, tera air mesti memastikan tahap keteguhan tertentu supaya tera air boleh diekstrak dalam bentuk yang hampir dengan keadaan asalnya, walaupun jika imej asal mengalami pengeditan seperti putaran, pemangkasan, atau saiz semula, atau dimampatkan. Tambahan pula, memasukkan tera air mestilah tidak mengubah format storan data asal, dan halimunan mesti dikekalkan supaya pengecam terbenam tidak mudah dikesan.
Data foto digital terdiri daripada nilai kecerahan untuk piksel seperti grid yang disusun secara mendatar dan menegak. Mewakili nilai kecerahan setiap piksel sebagai data tatasusunan dua dimensi dipanggil pendekatan domain spatial. Dalam data foto digital yang dinyatakan melalui pendekatan domain spatial, tera air boleh disisipkan dengan melaraskan nilai kecerahan piksel dengan sewajarnya di kawasan yang kurang ketara kepada mata manusia. Sebagai contoh, data imej tanda dagangan tertentu boleh dimasukkan ke dalam nilai kecerahan dengan menambah atau mendarabkannya dengan nilai piksel dalam kawasan yang ditetapkan. Memandangkan domain spatial membenarkan pemasukan terus pengecam ke dalam nilai piksel, beban pengiraan yang diperlukan untuk pemasukan dan pengekstrakan tera air adalah agak rendah, dan proses pemasukan itu sendiri boleh dikendalikan dengan lebih cepat. Walau bagaimanapun, kelemahannya ialah tera air yang dimasukkan dengan cara ini terhad kepada kawasan tertentu. Akibatnya, ia boleh rosak dengan mudah oleh pemprosesan imej yang mudah seperti pemangkasan atau bahkan pemampatan data yang menyebabkan kehilangan maklumat.
Isu ini boleh dikurangkan sebahagiannya dengan menggunakan domain frekuensi. Kekerapan spatial mewakili tahap variasi kecerahan per unit jarak. Ia menandakan tahap getaran yang berlaku disebabkan pergerakan ruang, bukan peredaran masa. Dalam foto digital, semakin kerap perubahan kecerahan berlaku dalam arah tertentu, semakin tinggi frekuensi spatial yang diukur ke arah itu. Kekerapan spatial mencapai maksimum apabila perubahan kecerahan antara piksel bersebelahan secara mendadak. Menggunakan prinsip ini membolehkan foto digital diwakili sebagai taburan frekuensi spatial pada satah dua dimensi dalam arah mendatar dan menegak. Taburan frekuensi spatial, yang dibentuk sebagai tatasusunan dua dimensi, dipanggil spektrum frekuensi spatial. Mewakili gambar sebagai spektrum frekuensi dikenali sebagai pendekatan domain frekuensi. Data fotografi dalam domain spatial boleh ditukar tanpa kehilangan kepada domain frekuensi melalui transformasi matematik seperti transformasi Fourier, dan transformasi songsang juga sah.
Untuk memasukkan tera air dalam domain frekuensi, data domain spatial mesti diubah terlebih dahulu menjadi domain frekuensi, dan kemudian data pengecam dimasukkan ke dalam jalur frekuensi tertentu. Selepas itu, transformasi terbalik kembali ke domain spatial diperlukan. Pengecam yang dimasukkan ke dalam jalur frekuensi tertentu diedarkan merentasi semua piksel dalam domain spatial yang membentuk kekerapan itu, memastikan ia tersebar secara sama rata dan disimpan di seluruh imej. Tera air yang disisipkan dengan cara ini sebahagian besarnya kekal tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Walaupun beberapa pengeditan imej, seperti pemangkasan, berlaku, tera air boleh dipulihkan sebahagiannya berdasarkan data pengecam yang disimpan di kawasan yang tinggal. Walau bagaimanapun, keperluan untuk transformasi antara domain spatial dan frekuensi dengan ketara meningkatkan beban pengiraan untuk sisipan tera air. Selain itu, memandangkan data pengecam yang dimasukkan ke dalam jalur tertentu menjelma sebagai hingar dalam domain spatial, terdapat kelemahan apabila keseluruhan imej mungkin kelihatan kabur atau herot.
Dalam gambar biasa, kebanyakan maklumat yang dilihat secara visual oleh manusia tertumpu pada jalur frekuensi rendah. Apabila memahami kandungan foto, manusia agak tidak sensitif terhadap komponen frekuensi tinggi berbanding dengan komponen frekuensi rendah. Oleh itu, walaupun jumlah hingar yang diperkenalkan oleh penanda air adalah sama merentas semua jalur frekuensi, herotan dalam jalur frekuensi tinggi kurang ketara dalam imej asal. Walau bagaimanapun, kebanyakan teknik pemampatan imej lossy mengutamakan mengalih keluar komponen frekuensi tinggi untuk mengurangkan saiz data keseluruhan. Akibatnya, tera air yang tertanam dalam jalur frekuensi tinggi menjadi sangat terdedah kepada pemampatan. Atas sebab ini, tera air dalam domain frekuensi kebanyakannya dibenamkan dalam jalur frekuensi pertengahan untuk mengekalkan tahap keteguhan tertentu walaupun di bawah pemampatan. Pendekatan ini meminimumkan kemerosotan kualiti foto sambil memaksimumkan potensi untuk pemeliharaan pengecam.
