тел. (486 2) 54-40-77,

Статьи, публикации

Практическое применение

программ DUMP и AVIZO

для исследования видеофонограмм

Справочное пособие для экспертов

1. Настоящие информационные материалы являются объектом авторских прав и защищены Гражданским кодексом РФ, Законом РФ "Об авторском праве и смежных правах", а также международными нормативно-правовыми документами, договорами и иными актами. Все права на размещенные материалы принадлежат их авторам.

2. Разрешается свободная перепечатка информационных материалов (без письменного разрешения) и использование их в целях, не связанных с извлечением прибыли, при условии сохранения авторского блока.

3. При перепечатке запрещается вносить какие-либо изменения в текст, дорабатывать или иным образом искажать ее содержание. Информационные материалы могут распространяться только в свободном доступе. Продажа данных материалов запрещена.

4. Индивидуальные исключения из данных правил могут устанавливаться по отдельному соглашению с авторами и оформляются в письменном виде.

1. Введение

Уже более 10 лет практически все производимые устройства видеозаписи и обработки видеосигнала используют исключительно цифровые технологии кодирования, передачи и хранения видеоданных.

В то же время, и сейчас многие эксперты, занимающиеся исследованием видеозаписей, руководствуются, в основном, теми методическими наработками, которые были сделаны еще в эпоху господства аналоговой видеотехники и не позволяют использовать информацию, содержащуюся структуре данных цифровых видеозаписей.

Попытки использовать эту информацию и расширить круг доступных методов исследования в настоящее время сильно осложняются с одной стороны недостаточностью научно-исследовательских и методических наработок в данном направлении, с другой – многообразием систем и форматов видеозаписи. Еще больше проблема усугубляется отсутствием на вооружении экспертов специализированных программных инструментов.

На практике, в качестве инструментов исследования используются в основном программы, не предназначенные для решения экспертных задач.

Данная работа направлена на то, чтобы показать ту роль, которую играют современные методы цифровой обработки сигналов в решении традиционных задач экспертного исследования, направленного на установление обстоятельств методов создания цифровых видеофонограмм представленных на исследование.

Продемонстрировать возможности современных методов исследования цифровых видеофонограмм позволяют инструменты, реализованные в программных продуктах DUMP версии 2.0 и старше, и AVIZO-DV Explorer версии 2.0 и старше.

В качестве примера использован файл Kompas_2.avi, который находится здесь(105mB)

2. Краткая характеристика объекта исследования

Файл Kompas_2.avi содержит цифровую видеофонограмму формата DV-Type-2.

Выбор видеофонограммы для демонстрации возможностей AVIZO производился на основе следующего критерия: видеофонограмма должна предоставлять наиболее широкие возможности по модификации[1] записанной информации и максимально усложнять обнаружение их следов. Это было обеспечено тем, что на видеофонограмме практически отсутствуют динамические сцены, камера неподвижна, в кадре минимальное количество объектов и они (за исключением одного) неподвижны, используется искусственное стационарное освещение, между динамическими сценами имеется достаточно времени для размещения нескольких ключевых кадров.

Основные сведения о параметрах цифровой видеофонограммы, которые можно получить средствами программы Virtual Dub (последней на момент написания данной работы версии 1.9.11.) приведены на рисунке:

При воспроизведении видеофонограммы можно видеть, что она фиксирует лежащий на столе компас, который убирают, а затем возвращают на место:

Звуковой ряд видеофонограммы составляет музыкальная композиция, попавшая в канал записи + акустические звуки помещения, стуки об поверхность стола и другие акустические события.

Файл создан специально как пример, позволяющий проиллюстрировать достоинства и недостатки различных методов и инструментов исследования.

3. Визуальное исследование видеограммы с использованием традиционных (не специализированных средств анализа)

Исходя из перечисленных в п. 2 характеристик видеофонограммы, ее содержания, целей исследования, можно сформулировать следующие возможные способы ее модификации, направленные на изменение количества и качества видеоинформации:

• Уменьшение количества информации: уменьшение количества кадров, содержащих важную для дела информацию, посредством «выборочной записи», удаления последовательностей кадров; уменьшение площади (обрезка) кадра с последующим масштабированием до исходного размера.

• Увеличение количества информации посредством добавления последовательностей кадров.

• Изменение порядка или временной последовательности представления информации.

• Удаление объекта (в т.ч., показаний тайм-кода) в кадре.

• Добавление объекта в кадр.

• Изменение характеристик объекта в кадре.

• Комбинирование вышеперечисленных способов модификации.

«Количественные» способы модификации могут быть реализованы с помощью выборочной записи и монтажа, или соединения в определенном порядке частей (последовательностей кадров) одной или нескольких видеограмм (видеорядов), а также посредством изменения формата видеозаписи. А «качественные» способы модификации основаны на использовании приемов и методов компоузинга, композититинга и редактирования изображения внутри кадра, их зачастую называют внутрикадровым монтажом.

Под компоузингом понимается создание изображения в кадре из нескольких элементов, например: вставка в кадр изображения ранее отсутствовавшего объекта. Компоузинг может включает в себя: цветокоррекцию; обработку видеосигнала, отснятого на рире - одноцветном фоне; интегрирование (вставку в изображение в кадре) объектов двух- и трехмерной графики и анимации. Компо́зитинг — это создание целостного изображения путём наложения нескольких слоев видеоизображения. Редактирование изображения внутри кадра может заключаться в удалении или маскировке объекта; изменении, искажении или маскировке его свойств (цвета, размеров и др. включая идентификационно значимые признаки).

Следует учесть, что для других видеофонограмм, отличных по содержанию, формату записи и др. характеристикам от выбранной, набор возможных способов модификации может быть иным. Соответственно иными должны быть порядок и методы исследования.

Традиционная диагностика изменений видеограммы/видеофонограммы в значительной степени основывается на результатах визуального и аудиовизуального исследований, целью которых является поиск соответствующих признаков, свидетельствующих о её модификации.

Перечень таких признаков, приведённый, в том числе, в указанной выше работе, включает в себя:

1. Отсутствие или нарушение взаимосвязи/взаимообусловленности зрительных и слуховых образов.

- несоответствие артикуляции участников разговора в кадре, звучащему тексту;

- несоответствие антропометрических и других характеристик участников события в кадре параметрам речевого сигнала;

- несоответствие поведения участников события в кадре эмоциональной окрашенности и содержанию речи;

- несоответствие условий проведения видеозвукозаписи (улица, помещение и т.п.) и других имеющихся в кадре источников звука (в т.ч. шума) содержанию звукоряда и параметрам звукового сигнала;

- рассинхронизация видео- и аудиосигналов (постоянная или прогрессирующая);

- несоответствие расстояния (ближе-дальше) между видеокамерой и источником звукового сигнала в кадре расстоянию между микрофоном и этим же источником звука, а также известным эксперту условиям видеозвукозаписи;

- несоответствие времени реверберации или вызванных реверберацией искажений характеристикам помещения (видимые габариты, звукопоглощающая способность находящихся в кадре материалов и предметов), в котором производится видеозапись, а также расстоянию между микрофоном и источником сигнала.

2. Ситуационно необусловленное отличие масштаба отображения одного и того же объекта в соседних кадрах.

3. Отличие ориентации одного и того же объекта в соседних кадрах;

4. Отличие в направлении, фазе, скорости движения одного и того же объекта в соседних кадрах.

5. Отличия в качестве изображения близкорасположенных объектов в кадре;

6. Отличия в качестве изображения частей одного и того же объекта в кадре или соседних кадрах.

7. Отличия в характере и направлении освещения одного и того же объекта в соседних кадрах.

8. Отличия в характере и направлении освещения близкорасположенных объектов в одном кадре.

9. Отличия в цвете одного и того же объекта в соседних кадрах.

10. Отличия в освещенности соседних кадров.

11. Отличие в составе объектов в соседних кадрах: «появление» или «исчезновение» объектов в соседнем кадре.

12. Наличие повторяющихся кадров или последовательностей кадров при воспроизведении различных динамических сцен или фрагментов видеоряда видеофонограммы.

13. Отличия в качестве[2] записи соседних кадров, в уровне проявления артефактов и искажений.

14. Несоответствие качества и формата записи техническим характеристикам устройств, образующих канал видеозаписи, если последние известны эксперту.

Рассмотрим перечисленные выше признаки детально:

1. Взаимообусловленность зрительных и слуховых образов определяется да-леко не в каждом случае. Как показывает экспертная практика, рассинхро-низация аудио и видео потоков, отсутствие фрагментов аудио- или видео-записи, могут объясняться не только изменениями видеофонограммы, но и техническими характеристиками устройства записи или дефектами записывающего оборудования (некачественная магнитная лента, потеря пакетов данных при передаче по локальной сети и т.д.). Кроме того, значительную часть объектов исследования составляют результаты работы камер наблюдения или специальных средств, которые в принципе не содержат звукового потока, в связи с чем, нет возможности провести комплексное аудитивно-визуальное исследование.

2. Стыковка кадров, на которых масштаб отображения одного и того же объекта существенно отличается, является грубой ошибкой монтажа, на практике чаще встречается на участках очевидного прерывания записи, обусловленного обстоятельствами съёмки, и как правило, связано с кратко-временными или длительными паузами во время съёмки.

3,4. Отличия в ориентации, направлении, фазе, скорости движения одного и того же объекта в соседних кадрах, так же, как и признак 2, связаны обычно с удалением фрагмента записи, на котором происходит изменение взаимного положения камеры и фиксируемых в кадре объектов. При удалении фрагмента видеограммы между кадрами, фиксирующими неподвижные или циклично движущиеся объекты в одной и той же фазе, данная группа признаков не проявляется;

5,6,8. Отличия в качестве изображения близкорасположенных объектов или частей одного и того же объекта в кадре или соседних кадрах, так же как и отличия в характере и направлении освещения близкорасположенных объектов в одном кадре, характерны для внутрикадрового монтажа, понимаемого как внесение изменений непосредственно в содержание кадра или серии кадров. При межкадровом монтаже, заключающемся в изменении последовательности кадров, добавлении или удалении кадров из видеоряда, данные признаки не проявляются.

7,9. Отличия в цвете, в характере и направлении освещения одного и того же объекта в соседних кадрах может являться признаком как внутрикадрового, так и межкадрового монтажа. В случае межкадрового монтажа видеограммы, в которой объекты съёмки освещаются стационарными источниками освещения со стабильными характеристиками, данные признаки не проявляются.

Отличия в освещенности соседних кадров характерны для межкадрового монтажа видеограммы, объекты которой освещены нестационарным источником освещения. При стационарных источниках освещения признак не проявляется;

Отличие в составе объектов в соседних кадрах, так же как и отличие масштаба изображения, является достаточно грубой ошибкой, допускаемой при межкадровом монтаже. При правильном выборе точек монтажных переходов признак не проявляется;

Наличие повторяющихся кадров или последовательностей кадров является признаком межкадрового монтажа, целью которого является обычно увеличение видимого интервала между некоторыми зафиксированными видеограммой событиями. В некоторых системах видеонаблюдения один и тот же кадр может использоваться для заполнения участков записи, фиксирующих стационарные объекты.

Отличия в качестве записи соседних кадров, в уровне проявления артефактов и искажений свидетельствуют о межкадровом, или, в некоторых случаях, внутрикадровом монтаже. Так же, как и признаки 2,3,4,11, в случае явных отличий является грубой ошибкой монтажа.

При внимательном анализе перечисленных признаков можно достаточно определить условия «невыявляемости» монтажа. Очевидно, что визуальным анализом не может быть обнаружен межкадровый монтаж, заключающийся в перестановке местами или удалении фрагментов видеограммы, выполненный так, что точки монтажных переходов расположены на статичных ключевых[3] кадрах, содержание кадров, расположенных до и после удаленного фрагмента, полностью совпадает или взаимообусловленно, а фиксируемая сцена освещается стационарным (в пределах длительности видеограммы) источником.

В случае внутрикадрового монтажа ситуация еще хуже. Для того чтобы фальсификация удалась, нет необходимости создавать фильм, претендующий на славу «Титаника» и «Аватара». На видеограмме низкого качества, являющейся обычным результатом работы камер наблюдения, достаточно, например, «заставить» моргать сигнал поворота проезжающего автомобиля или добавить к изображению человека с оружием вспышку выстрела. Естественно, злоумышленник должен при «дорисовывании» новых событий обязательно учесть формат записи видеограммы, в т.ч. расположение ключевых кадров; разрешение; динамический диапазон видеосигнала; воздействие кодека на сигнал и др. Иначе подделка может быть легко обнаружена.

Очевидно, что в ряде случаев путём поиска перечисленных на стр. 8-9 признаков выявить внутрикадровый монтаж, выполненный на видеограмме низкого и среднего качества без явных ошибок - задача очень сложная или невыполнимая.

Таким образом, результаты только визуального и аудиовизуального анализа (проводимых с помощью использованием неспециализированных средств) не могут являться достаточными для обоснования выводов при экспертной диагностике достоверности значительного количества видеозаписей. В связи с этим эксперту необходимо четко представлять возможности и границы применимости тех или иных средств и методов исследования.

4. Структурный анализ данных видеофонограммы

Для того чтобы получить максимум объективной информации о файле исследуемой видеофонограммы, необходимо обратиться к методам СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА данных и соответствующим инструментам такого анализа.

Для исследования необходимо воспользоваться программой DUMP, которая позволяет увидеть внутреннюю структуру файла и определить, что он имеет формат AVI TYPE II:

Автоматическое сравнение особенностей структуры открытого файла с библиотекой сигнатур, имеющейся в программе DUMP, уже на начальном этапе исследования позволяет установить, что файл демонстрационной видеофонограммы создан программой Pinnacle studio 10.60:

Заголовок видеопотока содержит сведения о кодеке DVSD, который обеспечивает кодирование данных в формате DV (IEC61834):

Спецификация формата AVI для данных DV Type II предусматривает наличие двух потоков, один из которых, vids, содержит блоки, включающие в себя как аудио, так и видеоданные для одного кадра. Второй поток, auds, должен дублировать аудиоданные потока vids по содержанию, но может отличаться от них по формату. При стандартной декомпрессии, аудиоданные потока vids игнорируются и воспроизводятся данные потока auds. Таким образом, фактически в файле содержатся две фонограммы, что и подтверждается сведениями вкладки Properties:

Проверить их достоверность можно, воспользовавшись модулем DV Explorer программы AVIZO, предназначенном для структурного и компонентного анализа данных, содержащихся в DIF-блоках видеофонограмм формата DV:

Таким образом, результаты исследования позволяют сделать вывод о том, что видеофонограмма содержит два звуковых потока, один из которых хранится непосредственно в DIF-блоках данных кадров, второй, в качестве отдельного потока, который не имеет явной привязки к видеограмме и вполне может быть изменён. Именно только этот поток "видят" все устройства воспроизведения и редакторы видеозаписей.

Для того чтобы извлечь данные звукового потока непосредственно из DIF-блоков, необходимо вновь воспользоваться программой DUMP:

При воспроизведении фонограммы, извлечённой из DIF-блоков, оказывается, что она отличается от фонограммы, имеющейся в потоке auds.

Следует сделать отдельное замечание о том, что субъективные методы анализа, такие, как аудитивный, являются действенными только на материалах малой длительности. Если бы демонстрационный файл имел длительность боле часа, неизбежное рассеяние внимания, обусловленное необходимостью анализировать практически монотонный шум, гарантированно привело бы либо к пропуску монтажного перехода, либо к неадекватному увеличению сроков исследования. В общем случае оказывается, что аудитивное исследование может дать надёжный результат только тогда, когда монтажные переходы, если таковые имеются, уже обнаружены другими средствами.

Если же воспользоваться программой Justiphone и исследовать траектории фазы стационарных гармоник аудиопотока, то обнаружится, что на отметке 00:12,64 имеется разрыв фазы, позволяющий определить наличие монтажного перехода.[4]

Для анализа данных видеопотока использован один из макросов AVIZO (DV-Explorer), который позволяет извлечь из кадров видеофонограммы формата DV все доступные сведения о дате и времени съёмки.

Исследование позволяет определить, что монтажный переход расположен между 315 и 316 кадрами, на которых нарушается правильная последовательность тайм-кода и других временных меток. Более детальное исследование позволяет определить, что тайм-код первого кадра является продолжением тайм-кода последнего. Сверка тайм-кодов позволяет установить, что механизм межкадрового монтажа заключался в разделении исходной видеофонограммы на две части, удалении нескольких кадров и изменении порядка следования этих частей.

Средства программы DUMP позволяют восстановить исходную последовательность кадров, выполнив операции копирования и вставки блоков:

Результат работы позволяет, изучив представленную видеофонограмму:

увидеть действительные события, происходившие во время записи:

5. Выводы

В ходе диагностического исследования, проведенного с помощью программных инструментов DUMP и AVIZO (DV Explorer) получены следующие результаты:

- установлен факт наложения на звукоряд видеофонограммы не связанного с ней звукового потока;

- обнаружен межкадровый монтаж;

- обнаружено удаление кадров;

- установлен способ и порядок проведения монтажа - удаление и изменение порядка следования последовательностей кадров;

- восстановлен исходный порядок следования кадров (происходящих на видеофонограмме событий) и фрагментов аудиозаписи (за исключением удалённых).

В работе проведён анализ комплекса наиболее часто используемых аудитивных и визуальных признаков модификации видеофонограмм и на примере демонстрационного файла показана ограниченность их возможностей.

В работе не получили отражения имеющиеся в используемых программах инструментальные методы исследования видеозаписей. Оправданием этому является то обстоятельство, что инструментальное измерение уровней компонентного видеосигнала и его составляющих, доставшееся современной экспертизе видеозаписей в наследство из аналоговой эпохи, по своему существу необходимо только для объективизации результатов визуального исследования.

Таким образом, можно считать обоснованным мнение авторов о том, что

Современные цифровые методы анализа видеофонограмм, реализованные в программах DUMP и AVIZO DV Explorer, существенно расширяют возможности криминалистической экспертизы, направленной на диагностирование достоверности видеофонограмм. Во многих сложных случаях результативное исследование без их использования вообще невозможно.

6. Список литературы:

1. IEC 61834 Recording – Helical-scan digital video cassette recording system using 6,35 mm magnetic tape for consumer use (525-60, 625-50, 1125-60 and 1250-50 systems)

2. SMPTE 314M Data Structure for DV-Based Audio, Data and Compressed Video 25 and 50 Mb/s

3. DV Data in the AVI File Format Specification, Version 1.01 –June 25 1997, Microsoft Corporation

4. Video Compression/Decompression Drivers Technical Note from Microsoft

5. Microsoft DirectX Media Software Development Kit

6. Keith Jack. Video Demystified. A Handbook for the Digital Engineer. ISBN: 1-878707-56-6

7. "Методические рекомендации по работе с программным комплексом криминалистического исследования фонограмм Justiphone" 2011г. Иванов И.Л.

8. "Форматы файлов. Справочное пособие для экспертов. DV IEC 61834/SMPTE 314M Digital Video specifications." 2011г. Иванов И.Л. Петров С.М.

9. "DUMP руководство пользователя" 2011г. Иванов И.Л.

10. "DUMP рекомендации по практическому применению. Исследование медиаконтейнеров RIFF" 2011г. Иванов И.Л., Петров С.М.

11. "Форматы файлов. Справочное пособие для экспертов. RIFF Resource interchange file format" 2011г. Иванов И.Л., Петров С.М.

12. "Руководство пользователя DV-Explorer" 2011г. Иванов И.Л.

[1] Под модификацией (лат. modificatio — изменение, modus — мера, вид, образ и facio — делаю) видеофонограмм в данной области знаний понимается любое (в т.ч. случайное или преднамеренное) воздействие на видео- или звуковой сигнал (видео- или звукоряд) как во время, так и после окончания записи видеофонограммы,, приводящее к его видоизменению, преобразованию, искажению существующих или появлению новых свойств сигнала.

[2] Качество изображения является по сути комплексной характеристикой, включающей в себя: тональный диапазон; характер распределения яркости и отдельных цветов в кадре; степень размытия изображения и контуров объектов; блочность изображения и т.д.

[3] Если используется сжатие

[4] Исследование не даст результата при отсутствии в оригинальном аудиопотоке микрогармоник. При полной замене звукового потока фазовый анализ может дать основания для ошибочного вывода об "отсутствии" монтажа.

Внимание! Запрещается перепечатка данной статьи или ее части без согласования с автором. Если вы хотите разместить эту статью на своем сайте или издать в печатном виде, свяжитесь с автором.

Контакт

e-mail: illidiy(собака)orel.ru

На главную