Новое слово в технологии защиты печатной продукции
Специальное растрирование как способ защиты от подделки
Технология Hide In View и программа «Матрикс»
Определение подлинности при использовании технологии Hide In View
По техническим причинам данная статья не попала в тематический номер «Печатаем деньги» (№11’2003), однако описываемая в ней новинка не может не заинтересовать дизайнеров и специалистов по защите от подделок даже вне тематического контекста.
Специальное растрирование как способ защиты от подделки
Новое изобретение касается этапа подготовки ценных бумаг к печати, а именно автоматической генерации защитного узора по заданным функциям при растрировании обычного изображения.
Применяемые в настоящее время способы технической защиты ценных бумаг имеют ряд недостатков, таких как значительная трудоемкость, недостаточная надежность, сложность определения подлинности. С развитием компьютерной и копировальной техники получить подобие оригинала становится все проще, и с учетом того, что данные технологии становятся все более доступными для широкого круга потребителей, особое значение приобретает разработка новых способов защиты печатной продукции, трудно поддающихся повторению, копированию или имитации.
Предлагаемый способ защиты обеспечивает высокую степень уникальности результата и позволяет невооруженным глазом определять наличие скрытого узора и отсутствие признаков, характерных для подделки (проведение экспертизы займет минимум времени). При этом дизайнер имеет большую свободу для творчества, а выполнение защитного узора занимает относительно немного времени.
Суть изобретения состоит в том, что в процессе растрирования изображений формируется регулярная растровая структура (при стохастическом растрировании эффект будет мало заметен), в которой координаты и величина каждого растрового элемента (радиус, ширина, толщина — в зависимости от его формы) по заданной формуле связываются с базовыми величинами: углом, линиатурой и тональной градацией, а также с дополнительными величинами, определяющими нестандартные изменения в угле, линиатуре и форме точек.
Среди дополнительных величин могут быть как постоянные, определяющие линейные искажения по всему изображению, так и переменные, или случайные, вызывающие сложные и неоднородные геометрические искажения в различных его участках. В качестве дополнительной величины может использоваться тональная градация соответствующего участка изображения либо иной информационный массив. В этом случае конечное изображение способно содержать и однозначно передавать дополнительную скрытую информацию. Величина каждой точки определяется тональной градацией изображения и максимальной площадью, которую она может занять (определяется линиатурой). Поэтому геометрические искажения линиатуры проявляют себя осветлением либо затемнением основного фона, что в отдельных случаях может соответствовать задумке дизайнера. При растрировании многоцветных изображений для разных слоев устанавливаются различные углы растрирования, одинаковые базовые (в соответствии с правилами растрирования обычных цветных изображений) и все дополнительные величины; в противном случае геометрические искажения визуально проявятся при наложении цветов.
Применение многоцветной печати с близкими по тональности либо не просвечивающимися красителями делает невозможным восстановление оригинальных растровых сеток всех использованных цветов по сканированному изображению, а применение красителей, не воспроизводимых CMYK-устройствами, исключает возможность имитации при помощи копировальной техники. Таким образом, данный способ обеспечивает достаточно высокую степень защиты, не требуя применения нестандартной техники и дорогостоящих материалов, что позволяет широко использовать его на практике.
При определении подлинности образца следует обратить внимание на следующие моменты:
- наличие защитного изображения, его четкость и отсутствие муара;
- цветовое соответствие красителей;
- соответствие способов растрирования каждого цвета;
- неоднородность растра и внешнюю схожесть с узором геометрических искажений на оригинале;
- правильную форму точек растра, отсутствие признаков ретуширования;
- соответствие контрольному шаблону – прозрачной пленке со сплошным заполнением линейным растром с идентичными оригиналу геометрическими искажениями. При наложении шаблона на образец любые отклонения в геометрии растра, даже не превышающие одного интервала между линиями, проявятся в виде затемнений или осветлений изображения. Значительные отклонения вызовут хорошо заметный муар, легко отличимый от отклонений, вызванных деформацией бумаги или печатных форм при печати.
Для исключения возможности использования шаблона при фальсификации поверх его растровой сетки наносится текст или защитные знаки. Кроме того, он не должен содержать изображения, может иметь иной способ (и даже угол) растрирования. В большинстве случаев оптимальным можно считать 40% заполнение растром контрольной пленки. При этом тональность красителя желательно подобрать так, чтобы расхождения были максимально заметны. Контрольный шаблон может быть выполнен как компьютерный графический файл или программа для сравнения сканированных образцов (может быть использован алгоритм сопоставления отпечатков пальцев).
Для чтения скрытой информации применяются соответствующие оптические, магнитные или механические датчики; при этом используются красители, обладающие необходимыми характеристиками.
Рассмотрим несколько примеров применения описанной технологии.
Рис. 1. Изображение с внесением в алгоритм растрирования постоянного коэффициента, вызывающего равномерное, линейное искажение растра
В изображении, представленном на рис. 1, присутствуют искажения в периоде, угле наклона и пропорциях растровых элементов. Все искажения связаны постоянными коэффициентами с координатами каждой предыдущей точки. При рассмотрении такого растра при большом увеличении во многих местах заметны значительные изломы и даже просветы в форме растровых элементов (в данном случае — переход: линия–решетка–линия); это не является признаком фальсификации и соответствует использованному алгоритму растрирования.
Рис. 2. Растр со значительными изменениями формулы, определяющей координаты и вектор построения точек
На рис. 2 дается пример растра, наклон элементов которого связан с расположением соседних фрагментов и случайной переменной, благодаря чему при повторном растрировании изображения узор не повторяется.
Рис. 3. Искажения растра, характер которых определяется дополнительным изображением
На рис. 3 приводится пример растровой структуры, угол наклона элементов которой связан с изменением тональной градации в той же координате дополнительного изображения.
Рис. 4. Возникновение муара при наложении геометрически искаженного растра, не передающего изображения (контрольный позитив к рис. 3), на растр, содержащий изображение, но не имеющий искажений
На рис. 4 помещен пример возникновения муара при наложении контрольного шаблона к растру, изображенному на рис. 3, на изображение, не имеющее геометрических искажений.
Рис. 5. Двухцветное изображение, содержащее искажения линиатуры растра, обусловленные внесением в стандартную формулу растрирования тригонометрической функции в качестве дополнительного коэффициента
На рис. 5 представлен пример защитных эффектов в двухцветной печати. Исходные углы растрирования — 105° и 45° соответственно. Все остальные параметры идентичны, включая тригонометрическую функцию, определяющую геометрические искажения в структуре растра. Изображение передано двумя противоположными и максимально точно передающими содержание цветами: PANTONE 3-8083 и PANTONE 3-8283 соответственно (производитель красителей — компания Sicpa). Примеси металлического блеска не допускают применения копировальной техники для фальсификации. При цветоделении было учтено, что прозрачность красителей незначительна и зеленый цвет будет печататься поверх пурпурного, в результате чего восстановить оригинальную сетку растра пурпурной краски по отпечатанному образцу практически невозможно.
Рис. 6. Контрольный шаблон
На рис. 6 приведен пример контрольного позитива. На 40% растре присутствуют искажения, идентичные показанным на рис. 5, базовый угол — 165° (также может использоваться угол 45°, соответствующий наиболее темному и печатаемому последним цвету).
Рис. 7. Растр, содержащий скрытую информацию
На рис. 7 демонстрируется пример записи скрытой информации в растре. Значимой является каждая третья линия растра, соответствующая логической «1», а ее отсутствие соответствует логическому «0» и компенсируется толщиной соседних линий. Поскольку смыкание и прерывание линий недопустимо, тональная градация изображения лежит в пределах 20-60% заполнения. В данном примере использован цифровой формат записи данных ANSI/ISO BCD, при помощи которого записано число «000001». Для того чтобы код можно было контролировать магнитной головкой, в состав красителя добавляется оксид железа Fe2O3 (возможно применение иных составов).
Конечной стадией получения представленных в примерах узоров стала генерация двухцветного изображения, разрешение которого должно быть равным либо кратным разрешению выводящего изображение аппарата; в противном случае также возможно появление муара.
При копировании или сканировании с низким разрешением представленных здесь образцов растра тонально не выделяющиеся геометрические искажения могут стать более заметными.
 |
|
Технология Hide In View и программа «Матрикс»
В основе новой технологии лежит изобретение Алексея Зайцевского (патент РФ № 4922), — с пособ технической защиты печатной продукции от фальсификации на стадии растрирования изображений, когда изображение передается упорядоченным растром, в структуре которого интервалы, углы, а также формы и пропорции растровых элементов не являются постоянными. При этом неоднородности растра не изменяют самого изображения либо оставляют только тональные искажения. В алгоритм построения растра в качестве коэффициентов могут быть включены математические функции и случайные переменные, вызывающие как линейные, так и сложные, неоднородные искажения. Величина и характер искажений в алгоритме растрирования могут быть также связаны с содержанием собственного или иного изображения.
Таким образом, не ограничивая возможностей дизайнера, можно в короткий срок получить конечную композицию с достаточно высокой степенью уникальности узора. Если использовать не слишком мелкую растровую сетку, то наличие искажений и их характер можно определить невооруженным глазом. Для определения подлинности изображения также может использоваться контрольный шаблон, имеющий геометрическую структуру оригинала. При совмещении такого шаблона с фальсифицированным образцом проявляются несоответствия и муар или скрытые фигуры.
На основе данного изобретения специалистами отечественной компании SecuritySoft Co. (http://www.securesoft.ru/) были разработаны уникальная технология Hide In View и программа «Матрикс». Автору этой статьи удалось получить бета-версию данной программы на тестирование, и ее подробный обзор будет опубликован в следующих номерах нашего журнала. Кстати, в продажу «Матрикс» поступит уже в начале 2004 года, возможно как раз в то время, когда вы будете читать эту статью.
Рис. 8. Заставка программы «Матрикс»
П рограммный продукт «Матрикс» (рис. 8) предназначен для растрирования как монохромных, так и цветных изображений с защитой от фальсификации. Изображение, растрированное в программе «Матрикс», внешне не отличается от растрированных иным путем изображений, но при наложении специальной пленки на нем проявляются скрытые защитные узоры. При копировании изображений скрытые узоры не повторяются.
Помимо этого существует ряд дополнительных способов определения подлинности. Основными преимуществами новой технологии защиты являются высочайшая степень защищенности в сравнении с иными технологиями защиты на стадии подготовки макета, а также простота в работе, быстродействие и значительное облегчение труда дизайнера. Использованная в программе запатентованная технология получила название Hide In View .
Мы привыкли видеть на ценных бумагах декоративные гильош-элементы, гравюрный стиль, микротекст и сложные векторные сетки. Все эти элементы придают документу внешнюю значимость и солидность, и, конечно же, всем понятно, что создать, а тем более повторить такой макет очень сложно. При этом суть защитного эффекта всех вышеупомянутых элементов сводится к трем основным правилам:
- Элементы узора должны быть достаточно тонкими, чтобы при сканировании возникло максимальное число погрешностей и неточностей.
- Элементы узора должны быть сложными и нерегулярными, чтобы их трудно было повторить, обрисовать, дублировать, ретушировать.
- Элементы различных цветов должны накладываться друг на друга так, чтобы после сканирования их невозможно было разделить на разные слои.
Для того чтобы хорошо знакомые защитные элементы были не только декоративными, но и несли реальную защитную функцию, недостаточно просто приобрести дорогостоящие программы — необходимо прекрасно разбираться в полиграфических технологиях и хорошо знать возможности современной копировальной техники. В среде малоопытных специалистов порой бытует мнение, что защитные элементы — это непременно векторная графика. Такое заблуждение легко развеять, если знать, что любой вид графики прежде, чем попасть на печатную форму, преобразуется в однобитный образ с высоким разрешением. Конечный результат работы программы «Матрикс» также представляет собой однобитный образ с высоким разрешением, но при этом уникальность сгенерированного узора здесь несравненно выше, а процедура его создания не сложнее, чем вывод изображения обычным растрирующим процессором.
Рис. 9. Фрагмент изображения, растрированного обычным RIPом
Рис. 10. Фрагмент изображения, растрированного программой «Матрикс»
Особенность технологии Hide In View заключается в том, что внешне цветная или монотонная картинка никак не отличается от той, что была растрирована обычным способом, но скрытые деформации геометрической структуры растра не повторяются при обычном копировании (рис. 11, 12). Располагая отпечатанным образцом, невозможно выделить дополнительное изображение, определяющее геометрические искажения, но можно легко заметить его проявление в муаре при наложении специальной проверочной пленки. Проверочная пленка позволит определить подлинность, но никак не поможет изготовить фальшивку.
Рис. 11. Проверочная сетка, проявляющая скрытое изображение на оригинале
Рис. 12. Проверочная сетка, выявляющая отличия от оригинальной структуры
Уникальность сгенерированного узора объясняется тем, что относительная площадь каждого элемента этого узора определяется тональной градацией растрируемого изображения, форма каждого элемента определяется содержанием второго изображения, а смещение координат каждого элемента определяется содержанием третьего изображения или математической формулой. Если вы растрируете цветное изображение при линиатуре 133 lpi , то каждый квадратный дюйм будет содержать более 70 тыс. уникальных элементов (рис. 13)!
Рис. 13. Фрагмент изображения, растрированного программой «Матрикс»
Еще одной важной возможностью программы является способность передавать максимальное число мелких деталей при достаточно крупном растре. Если исходный файл при разрешении в 600 dpi содержал читабельный и контрастный текст (например: черным по белому, шрифт — Arial , высота — 1,5 пункта или°,38 мм, все буквы заглавные), то вы сможете прочесть его и на отпечатанном образце, несмотря на то что линиатура вывода была всего 133 lpi (рис. 14, 15).
Рис. 14. Фрагмент исходного изображения. Величина шрифта — 1,5 пункта (0,38 мм), резолюция — 600 dpi
Рис. 15. Фрагмент растрированного в программе «Матрикс» изображения. Линиатура — 133 lpi
Технология Hide In View и программа «Матрикс» позволяют вам, не изменяя дизайна, повысить степень защиты от подделки уже разработанных и только проектируемых бланков ценных бумаг, упаковки фирменной продукции, этикеток и другой печатной продукции.
|
|
Определение подлинности при использовании технологии Hide In View
В отличие от классических гильош-элементов технология Hide In View предоставляет гораздо больше возможностей определения подлинности. Даже при копировании обычных цветных изображений не всегда удается в точности передать все оттенки, поэтому в первую очередь стоит обратить внимание на цветовое соответствие изображений.
Если при сканировании и последующей печати размеры растровых элементов изменились на несколько микрон, то при использовании технологии Hide In View это проявится в виде значительных градационных искажений изображения.
Вторым важным показателем является четкость изображения. При обычном копировании (сканирование, снятие муара, повторное растрирование и печать) качество изображения значительно ухудшается, мелкие детали исчезают, картинка становиться более мутной. Далее следует убедиться, что способ печати соответствует оригиналу. Наиболее распространенные признаки фальсификата:
- изображение отпечатано стохастическим растром (чаще всего на струйных принтерах) или растровой структуры вообще не видно (некоторые виды цифровой печати);
- краска блестит и чувствуется на ощупь (некоторые виды цифровой печати);
- точки растра увеличены и расположены более редко (могут быть различные виды печати);
- можно различить геометрическую структуру оригинального растра, но при ближайшем рассмотрении линии будут нечеткими и будут иметь размытые края (при сканировании муар не снимался, при печати использован мелкий стохастический растр).
Для получения более качественной копии может использоваться другой сорт бумаги. Как правило, поверхность специальной бумаги для принтеров с разных сторон различна. Ниже приведены примеры качественных копий, выполненных на лазерном принтере с разрешением печати 1200 dpi и на струйном принтере с разрешением печати 1440 dpi; средняя линиатура оригинального растра — 133 lpi (рис. 16, 17).
Рис. 16. Фрагмент копии, выполненной на лазерном принтере (под увеличением)
Рис. 17. Фрагмент копии, выполненной на струйном принтере (под увеличением)
Исключить возможность фальсификации с применением бытовой копировальной техники можно посредством применения в печати красок, не воспроизводимых CMYK-устройствами. Например, изображение можно разложить на два противоположных по гамме цвета — синий и оранжевый, затем добавить к синему 30% Pantone 877 (серебро), а к оранжевому – 30% Pantone 871 (бронза). Для увеличения защитного эффекта может быть использована ирисовая или орловская технологии печати (рис. 18, 19).
Рис. 18. Изображение, переданное двумя цветами. Растрировано в программе «Матрикс»
Рис. 19. Проявление скрытого изображения при наложении регулярной проверочной пленки
Теперь убедитесь, что на упорядоченной структуре растра присутствуют плавные переходы от одного вида растра к другому, например: линия–точка-ромб. Только программа «Матрикс» позволяет осуществлять плавный переход от одного вида растра к другому на одном изображении, так чтобы между различными видами растра не было строгих границ. Если изображение цветное, то убедитесь, что изменение растра происходит на всех цветах.
Чтобы убедиться в наличии геометрических искажений структуры растра, наложите на проверяемое изображение регулярную сетку из густо расположенных тонких параллельных линий. Наложив такую сетку на любое иное изображение, вы либо вообще ничего не увидите, либо по всей поверхности появится монотонный муар, и только на изображении, растрированном в «Матрикс», станет заметным скрытое изображение. Если проверочную сетку медленно двигать по поверхности изображения, то скрытый рисунок будет изменять цветовой оттенок. Если вы не уверены, что узор соответствует оригиналу, то совместите с изображением проверочную сетку с сохраненными искажениями. В результате появившиеся контурные более светлые и более темные линии выделят все несоответствия с оригинальной структурой. Но начинать проверку стоит с проверочной сетки, не имеющей искажений (рис. 20, 21).
Рис. 20. Изображение с «невидимой» защитой. Растрировано в программе «Матрикс»
Рис. 21. При смещении проверочной пленки скрытое изображение меняет оттенки
Благодаря технологии Hide In View самый простой бланк, отпечатанный одним черным цветом, приобретает серьезную защиту от фальсификации, поскольку эта технология исключает несанкционированное ретуширование оригинала. Возьмем, к примеру, обычный бланк с невзрачным серым фоном. На бланке помещаются серийный номер и вписанный рукою текст (рис. 22, 23).
Рис. 22. Внешний вид оригинального документа
Рис. 23. Внешний вид поддельного документа
Допустим, что злоумышленник сканировал изображение с высоким разрешением в режиме «line art», в результате чего сохранились мелкие детали (для цветных изображений такой вариант сканирования невозможен). Далее он поменял местами цифры в серийном номере, заретушировал оригинальную надпись, используя незаполненный фон того же документа, и написал поверху свой текст. Внешне документ может быть очень похож на настоящий, но, при наложении проверочной пленки, участки ретуши отчетливо выдадут подделку (рис. 24, 25).
Рис. 24. Проявление скрытого узора на оригинале
Рис. 25. Проявление скрытого узора на подделке
При наложении проверочной пленки, имеющей геометрическую структуру оригинала, муар может появиться в тех местах, где изображение было изменено. Поскольку при сканировании и последующей обработке изображений растр, как правило, размывается, чтобы не вызвать муара при повторном растрировании, то скрытое изображение в большинстве случаев на подделке будет отсутствовать полностью или вместо него возникнут монотонные полосы муара (рис. 26, 27).
Рис. 26. Проявление скрытого узора на подделке при наложении сетки с оригинальной структурой
Рис. 27. На обычной подделке скрытый узор отсутствует
Образцы подделок, на которых можно различить скрытый узор, относятся к ряду «супер-подделок», но и в этом случае сохраняется множество признаков, отличающих оригинал от копии.
|
|