Presentación en PDF de D. Benjamín Ramos

UPM TASSI AÑO 2012 © 2012 Benjamín Ramos Álvarez

VIII CICLO DE CONFERENCIAS UPM TASSI - AÑO 2012

Protección de Autoría en obras musicales

Benjamín Ramos Álvarez

<[email protected]>

Universidad Carlos III de Madrid, España


Sous le dôme épais (Bajo la bóveda frondosa)

Autor: Léo Delibes La obra: Lakmé (1883)


Índice de la presentación

Introducción: el bien a proteger

Archivos musicales digitales

El entorno MIDI

Marcas de agua

Autenticador y métodos de marcado

Conclusiones y futuras líneas de trabajo

Referencias


Objeto a proteger: la autoría de una obra musical

Soportes en que se halla la obra a proteger

Amenazas y vulnerabilidades

Servicios de seguridad asociados a la obra musical

Medidas de protección a considerar

Introducción


Obra musical (composición musical), según DRAE

1. f. Melodía, ritmo y armonía, combinados.

2. f. Sucesión de sonidos modulados para recrear el oído.

3. f. Concierto de instrumentos o voces, o de ambas cosas

a la vez.

4. f. Arte de combinar los sonidos de la voz humana o de

los instrumentos, o de unos y otros a la vez, de suerte que

produzcan deleite, conmoviendo la sensibilidad, ya sea

alegre, ya tristemente.

Objeto de la protección / 1


Autor • Persona que inventa una obra (musical) o que ha producido

alguna obra artística musical.

Autenticidad • Certificación con que se testifica la identidad y verdad de algo

o alguien.

Autenticación • Proceso de legalización de algo o alguien.

Acreditación • Hacer digno de crédito algo, probar su certeza o realidad.

• Dar seguridad de que alguien o algo es lo que representa o

parece.



Derechos de autor • Se presumirá autor, salvo prueba en contrario, a quien

aparezca como tal en la obra, mediante su nombre, firma o

signo que lo identifique.

Ley de Propiedad Intelectual (RD 1/1996)

• Texto Refundido de la LPI, regularizando, aclarando y

armonizando las disposiciones legales vigentes sobre la

materia.

Ley Sinde-Wert (Orden ECD/378/2012) • Modificación de la disposición final segunda del proyecto de

Ley de Economía Sostenible (Ley 2/2011).

DRM, Gestión de derechos digitales



Derechos de autor (copyright) ©

• Derecho de autor: El que la ley reconoce al autor de una

obra para participar en los beneficios que produzca su

publicación, ejecución o reproducción, y que alcanza, en

algunos casos, a los ejecutantes e intérpretes.

• Derechos de autor: Cantidad que se cobra por derecho

de autor.

• Derechos de autor sobre una grabación ℗

Necesidad de incorporar un autenticador en la

obra



Servicios de seguridad a considerar

Autoría

Sello de tiempo

Integridad

Confidencialidad

No repudio

…..


Soportes en que se halla la obra

Tangibles • digitales, en computadores o dispositivos reproductores

• reproducibles a través de enlaces

• en papel (pentagrama)

• …..

Intangibles • sonoros

• de oído

• improvisados

• …..


De qué y de quiénes se ha de proteger

Vulnerabilidades • de los equipos

• de las redes

• de los usuarios

Amenazas • intencionadas pasivas (contra la confidencialidad)

• intencionadas activas (contra modificación, destrucción,

generación, …)

• naturales …

Ataques • hurto selectivo (ripeo, ripping)

• suplantación

• fraude por derechos de autor

• …..


Medidas de protección a considerar / 1

Físicas

Administrativas/organizativas

Legales

Técnicas • Esteganografía

• Cifrado

• Firma electrónica

• …..


Medidas de protección a considerar / 2

Por su forma de actuación

• Preventivas

• Detectoras

• Correctoras

• Recuperadoras


Escenario de partida

El autor, las musas y la electrónica

• Con posibles derechos de autoría • autor

• coautores

• intérpretes (instrumentales o vocalistas)

• técnicos

• otros

• Participan en la creación de la obra • instrumentos musicales tradicionales

• equipos electrónicos

• software para emitir, grabar y reproducir música

• soportes para recoger la obra

• mecanismos (y dispositivos) de seguridad informática

• otros


Tipos de archivos digitales musicales

Con partitura • midi, kar

Sin partitura • mp3, mp4

Con pérdida (comprimidos) • mp3, rm, wma, acc

Sin pérdida (comprimidos o sin comprimir) • aiff, wav, au, midi


Archivos MIDI y MP3

MP3 • es un archivo de audio

• comprimido, pero sigue siendo de gran tamaño

• leve pérdida de calidad (pérdida de lo no audible)

• no contiene la partitura, sino la grabación de una

interpretación (vocal + instrumentos)

• admite dos canales (estéreo)

MIDI • secuencia de música en bytes lista para su reproducción

• no comprimido, suele ser pequeño

• se reproduce con la tarjeta de sonido, con algún software

especial o mediante un sintetizador

• su contenido equivale a la partitura

• admite 16 canales


Archivos MIDI. Historia

Años 80: Gran evolución de los Sintetizadores

1982: Dave Smith se propone crear un protocolo o

norma de comunicación

1982: Primeras especificaciones

“The Complete SCI MIDI”

MIDI (Musical Instruments Digital Interface)

1983: Primer Sintetizador MIDI

“Prophet 600”, de Sequential


Sintetizador MIDI de Roland

Archivos MIDI. Hardware básico


La interfaz MIDI • Permite la conexión de diferentes aparatos musicales

electrónicos

Puertos MIDI • IN

• OUT

• THRU

Información grabada • comandos

• datos

• mensajes

Archivos MIDI. Características / 1



Arquitectura hardware básica de MIDI


Canales • Utilizados para separar diferentes secciones de una

canción, que van a ser reproducidas simultáneamente

• Limitado a 16 canales

• Por un canal se pueden asignar varias pistas (varios

eventos relacionados con un mismo instrumento)

Pistas • Permiten organizar el trabajo de forma intuitiva

• Limitadas por el secuenciador y manejables por el

compositor

• Se utilizan como espacio de almacenamiento etiquetado

para albergar eventos MIDI



En 1988 aparece la especificación “Standard MIDI-

File Format Spec. 1.1”.

Posibilita el almacenamiento de una composición

musical en un archivo.

Registra únicamente los datos relacionados con la

composición musical, prescindiendo de toda la

información perteneciente al secuenciador utilizado.

Se puede considerar como la partitura digital.

El Estándar MIDI


General MIDI

• Fue el primer protocolo desarrollado

• Es el más extendido y utilizado

• Especifica una lista de 128 sonidos

• Admite una polifonía de 24 voces

• Proporciona acceso a 16 canales MIDI

• El canal 10 corresponde a los sonidos de percusión

GS de Roland y XG de Yamaha

• Desarrolladores de la tecnología MIDI

Protocolos MIDI


Al igual que las partituras impresas, adolecen de:

• Copiado fiel (sin perder calidad).

• Son modificables (por ende, suplantando al autor; basta

disponer de la herramienta adecuada; también modificables

sin permiso del autor).

• Pueden ser distribuidos, enviados, ... con rapidez.

• Si se cifran, una vez descifrados vuelven a ser vulnerables.

Archivos MIDI. Debilidades


Reproducción MIDI desde la tarjeta de sonido

MIDI ejemplos sonoros


Definición

• Código de identificación, perceptible o preferiblemente

imperceptible, que se encuentra “incrustado” en la

información a proteger y que puede contener datos

acerca del propietario, los derechos de autor, el creador,

el usuario autorizado, el número de copias o

reproducciones autorizadas, etc.

Será el autenticador dentro del Midi

• Watermarking

• Fingerprinting

Marcas de agua


Según el proceso de detección:

• Marcas de agua públicas

• Marcas de agua privadas

Según la necesidad del original para extraer la marca

• Métodos ciegos

• Métodos no ciegos

Otras …..

Marcas de agua. Clasificación


• Transparencia: desde el punto de vista de la audición, no se

debe notar la diferencia entre el original y el marcado.

• Robustez: imposibilidad de eliminar la marca por el no

autorizado; caso de eliminarla total o parcialmente, el Midi

debería degradarse en su reproducción.

• No ambigua: debe acreditar al autor de forma inequívoca.

• Mantener el original (sin marca) protegido (cifrado, firmado ...).

• Aleatoriedad en el marcado (BBS modificado).

• Cifrado de la marca de agua (AES, …).

• …..

Marcas de agua. Características del marcado


Basados en propiedades de los ficheros MIDI • Se basan en eventos propios de los archivos MIDI estándar

y NO son parte de la música escrita en una partitura.

Basados en la armonía • Se basan en características armónicas, es decir, en

modificaciones de la partitura que son apreciables

mínimamente al oído humano debido a su carácter armónico.

Otros • …..

Marcas de agua. Métodos de marcado


Método del Copyright / 1

• Se utilizan los siguientes meta eventos para insertar la marca

de agua.

• Copyright

• Texto

• Nombre del instrumento

• La marca de agua se embebe en formato ASCII.

Marcas de agua en archivos MIDI / 1


Método del Copyright / 2

• Ventajas

• Los procesos de inserción, detección y extracción son sencillos

• Método bastante seguro ante aficionados

• Aunque la marca sea detectada y extraída, se desconocerá su

contenido debido a que está cifrada

• Inconvenientes

• Se hace uso de meta eventos opcionales • Los meta eventos de tipo texto no son legibles • La seguridad del método se basa en su desconocimiento



Método basado en los efectos Panorámico y Expresión / 1

• Se basa en el uso de eventos MIDI de cambio de controlador.

• Se generarán números aleatorios que correspondan a posiciones

del fichero MIDI.

• Se insertará la marca de agua en formato numérico, variando el

valor del controlador con respecto al anterior.

• Requiere que las variaciones existentes no sean inferiores a 256 (2

controladores de 128 posiciones).



Método basado en los efectos Panorámico y Expresión / 2

• Ventajas • Los procesos de inserción, detección y extracción son sencillos

• Método más seguro que el del Copyright, ya que la marca se inserta mediante

modificadores del sonido

• Aunque la marca sea detectada y extraída, se desconocerá su contenido

debido a que está cifrada

• Inconvenientes • Si se borran todos los controladores Panorámico y Expresión se borra la marca

• La seguridad del método se basa en su desconocimiento



Método basado en el kit de percusión / 1

• El fichero debe hacer uso del canal 10 (percusión).

• Se introduce la marca como longitudes de las notas.

• El resto de longitudes se modificará de forma aleatoria.

• Se indicará el comienzo de la marca mediante un patrón de

longitudes predeterminado.



Método basado en el kit de percusión / 2

• Ventajas • El proceso de detección es sencillo

• Aunque la marca sea detectada y extraída, se desconocerá su


• Inconvenientes • Los procesos de inserción y extracción son complicados

• Si se modifican las longitudes del canal 10 se elimina la marca




Métodos basados en la armonía. Método de las

octavas / 1

• Preparación del archivo • No deben existir intervalos de octava inferiores al comienzo de un compás

• Si existen intervalos de octava inferiores, se insertará una tercera entre

medias con respecto a la nota inferior

• Proceso de marcado • Se generarán posiciones aleatorias dentro del fichero

• Las posiciones se ajustarán al comienzo del compás más cercano

• Se insertará una octava inferior (mediante la velocidad y la duración de la

nota se insertará un número perteneciente a una carácter de la marca de

agua)



Métodos basados en la armonía. Método de las

octavas / 2

• Ventajas • El proceso de detección es sencillo

• Es un método muy seguro

• La marca se esconde directamente en las notas

• Se puede utilizar con cualquier fichero MIDI

• Aunque la marca sea detectada y extraída se desconocerá su


• Inconvenientes • Los procesos de inserción y extracción son complicados

• Las notas insertadas pueden estar fuera de tesitura




Información a marcar, el autenticador AA

• Datos del autor o autores

• Fecha de marcado

• Título de la obra

• Otros datos relativos a la obra

• Solicitud (o referencia) del registro legal de la obra

• Relación con entidades productoras, distribuidoras, …

• Concesiones de uso

• …..

El autenticador de autoría en archivos MIDI


Esquema del proceso de marcado

AA

AA

Archivo

Autoría

H(AA)

H(AA)

Hash AA

Ckv(H(AA))

Ckv(H(AA))

Cifrado H(AA)

Función

resumen Cifrador

Clave privada

Función

Watermarking

W(M,Ckv(H(AA)))

W(M,Ckv(H(AA)))

--------------------------

--------------------------

--------------------------

--------------------------

--------------------------

Inserción del autenticador en el MIDI


Autenticador cifrado con criptografía simétrica

• Se calcula el resumen hash del archivo AA, que contiene

todos los datos relativos a la autoría

• La clave secreta no la comparte el autor

• Fortaleza y problemas asociados a clave única

• Problemas en caso de coautoría (clave compartida)

• Sólo el propio autor (firmante) puede verificar la marca

• …..

Variantes de Protección / 1


Autenticador cifrado con criptografía asimétrica

• Se calcula el resumen hash del archivo AA, que contiene

todos los datos relativos a la autoría

• El autor cifra con su clave privada y cualquiera que desee

verificar la autoría descifrará con la clave pública (del autor)

• Fortaleza de la PKI

• Problemas

• …..



Autenticador que incluye un resumen hash del archivo

Midi, H(M), sin marcar.

• Permite verificar la integridad de la obra (previa extracción de

la marca).

• Problemas en usos del Midi marcado.

• Soluciones PKI

• …..



Conclusiones / 1

Los métodos actuales están basados en el uso de

componentes espectrales (imagen y audio)

Complejidad a la hora de marcar un fichero MIDI

debido a su formato (se asemeja a un fichero de

texto)

Cifrado de la marca de agua mediante un

algoritmo de clave secreta (o de clave pública)

Distribución aleatoria de la marca (el autenticador)


Conclusiones / 2

La marca se debe insertar en los bloques de datos

• Principalmente haciendo uso de los tiempos de delta y

de los eventos MIDI

• Con menor seguridad usando los meta eventos y los

mensajes de sistema exclusivo

Los métodos de marcado basados en la armonía

son mejores que los basados en características

propias del formato MIDI


Conclusiones / 3

Desarrollos bajo estándares y normativas

• Nacionales, UNE

• Europeas, EN

• Internacionales ISO, ITU-T

I+D+i


Líneas futuras

Descubrir nuevos métodos de marcado.

Llevar a la práctica los métodos propuestos,

intentando mejorarlos.

Ajustar la longitud de la marca de agua a insertar.

Refinar el método de las octavas (p.e. controlando

que las notas no se salgan de tesitura).


Referencias / 1

Marcas de agua y ficheros MIDI. PFC de D. Miguel Ángel Reguera

Reguera, Ingeniería Informática. Uc3m, Leganés, junio 2000.

Analizador de marcas en ficheros MIDI. Ramos, B.; Reguera,

M.A.; Hernández, J.C. SECURMÁTICA, La Habana, mayo 2000.

Esteganálisis de la herramienta mp3stego. A. Romero, J. C.

Hernández, J. Estévez y B. Ramos. IX RECSI, Barcelona,

septiembre 2006.

Dobre El estándar MIDI y Protocolos MIDI. Consultas a las webs

de General MIDI, GS Roland y Midi Yamaha.

Archivos Midi disponibles en: http://www.bibliomidi.org/index2.html


Referencias / 2

A framework for avoiding steganography usage over HTTP.

Blasco, J; Hernández-Castro, J.C.; de Fuentes, J.M.; Ramos,

B. Journal of Computer Networks and Applications. Enero

2012

Automatización de procedimientos en esteganografía y

estegoanálisis lingüístico utilizando la lengua española. Tesis

doctoral de D. Alfonso Muñoz Muñoz, EU de Ingeniería

Técnica de Telecomunicación, UMP. Madrid, diciembre 2010.

A Review of Audio Fingerprinting. Pedro Cano and Eloi Batlle

(UPF), Ton Kalker And Jaap Haitsma (Philips Research

Laboratories Eindhoven). World Academy of Science,

Engineering and Technology 7, 2005.


Muchas gracias …

Sonaron …

Dueto de las flores (Léo Delibes)

Lucía Ramos (Lakmé, soprano)

Raquel Ramos (Mallika, mezzosoprano)

Ernesto Galván (violín)

Benjamin Murail (flauta travesera)

Chiquitita (ABBA, by MIDI)

BiblioMidi

Yer Blues (John Lennon, versión de A VER KEPACHA)

Lucía Ramos (voz)

Alfonso Jiménez (guitarra)

Puche García (percusión)

Andrew Lynch (saxo-teclado)

Eduardo Armiño (bajo)

Presentación en PDF de D. Benjamín Ramos

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