Techno tajniaków, czyli jak schować bity informacji między beatami muzyki

W utworze muzycznym można ukryć dodatkowe informacje - np. manipulując rytmem. Świetnie nadaje się do tego np. muzyka klubowa - po godzinach takie badania wykonuje steganograf prof. Krzysztof Szczypiorski.

O tym, że w utworach muzycznych można ukryć dodatkowe informacje tak, by zostały one wychwycone tylko przez wtajemniczonych, wiadomo nie od dziś. Już Jan Sebastian Bach mrugał okiem do wytrawnego słuchacza, umieszczając w swoich kompozycjach motyw złożony z nut B-A-C-H, a więc liter jego nazwiska. Bardziej współczesnym przykładem na ukrywanie w piosenkach dodatkowych informacji jest backmasking, czyli nagrania w piosenkach głosów puszczonych do tyłu - to metoda, z której skorzystali m.in. Beatlesi, Pink Floydzi, Prince, Eminem czy Beck.

Nauka o tym, jak się komunikować, by przekaz nie został przez żadnego obserwatora zauważony, nazywa się steganografią. Steganograf prof. Krzysztof Szczypiorski z Zakładu Cyberbezpieczeństwa w Instytucie Telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej pokazuje, że te stare metody używania steganografii w muzyce mogą przejść do lamusa. W swoich badaniach - prowadzonych hobbystycznie, po godzinach - pokazał, że informację można przemycić np. nieznacznie manipulując tempem nagrania.

Badacz przerobił np. utwór Snap! "Rhythm is a dancer" i dodał do niego wiadomość: "Steganography is a dancer" ( https://soundcloud.com/motherboard/snap-rhythm-is-a-dancer-stegibiza-rework#t=0:00)

Wiadomość została dodana do utworu kodem Morse'a - zamiast stawiać kropki, badacz przyspieszał tempo ze 130 na 131 bpm (bits per minute), a zamiast kresek - tempo spowolniał do 129 bpm. W ten sposób w 40 sekundach utworu udało się zmieścić ponad 80 znaków. Algorytm, który zastosował badacz, nosi nazwę StegIbiza - na cześć Ibizy, słynącej z klubowych rytmów. "Ta metoda najlepiej spisuje się w muzyce takiej jak techno, rave, czy deep house. Tam najłatwiej ukryć zmianę tempa" - uważa.

Naukowiec eksperymentował też z zaaranżowanymi na techno, hip-hop albo muzykę transową utworami "Miracle" Queen, "So What" Milesa Daviesa czy "Byłaś serca biciem" Andrzeja Zauchy. Tam system StegIbiza spisał się równie dobrze.

Rozmówca PAP wyjaśnia, że jeśli się już wie, że w zmianach rytmu ukryta jest wiadomość, można ją odczytać - od lat dostępne są algorytmy, które rozpoznają nieprawidłowości w tempie utworów.

"Przeprowadziłem eksperymenty na grupie słuchaczy w bardzo dobrych warunkach odsłuchowych oraz podczas imprezy plenerowej. Potwierdziło się, że w pewnych granicach - jeśli tempo zmienia się o 1-2 proc. - zmiany nie są słyszalne nawet przez profesjonalnych muzyków" - informuje prof. Szczypiorski. Badacz dodaje, że swoją metodę testował również na muzyce klasycznej. Ona jednak niezbyt dobrze spisuje się w nowym sposobie steganograficznym. "W takiej muzyce słuchaczowi znacznie łatwiej wychwycić zmiany tempa" - przyznaje. Ze zmianą tempa zmienia się bowiem nie tylko rytm, ale i brzmienie instrumentów.

Naukowiec wyjaśnia, że wiadomość można ukryć w przygotowanym wcześniej utworze, np. tworząc remiks dzięki programowi do edycji muzyki. Ale nic nie stoi na przeszkodzie, żeby metodę tę zastosować również na żywo. Wystarczy w trakcie odtwarzania utworu ręcznie modulować jego tempem - w sprzęcie muzycznym są do tego osobne pokrętła. "Dawniej wiadomości przekazywały telegrafistki, a teraz zadaniem takiej osoby, która miałaby przekazać informację, byłoby po prostu trafianie w beaty" - mówi badacz. Jego zdaniem jest to stosunkowo prosty w zastosowaniu, ale trudny do wychwycenia sposób na ukrywanie informacji. Utwory muzyczne, np. umieszczane w sieci, raczej nie były dotąd analizowane przez osoby zajmujące się demaskowaniem przekazów steganograficznych. "Nie unikniemy tej choroby, więc wolimy ją badać" - mówi prof. Szczypiorski.

"Te badania to dla mnie czysta zabawa. Połączyłem w nich moją pracę - steganografię - z hobby - muzyką. To dla mnie niezwykle ciekawe, że steganografię można usłyszeć" - uśmiecha się naukowiec.

Ludwika Tomala (PAP)