Wasserzeichen

Wasserzeichen sind traditionell schwächere Hintergrundbilder auf Papier, wurden aber auch in Teppichen verwebt. Wasserzeichen sind auch ein Sicherheitsmerkmal bei Banknoten. Im weiteren Sinne werden darunter auch Markierungen in digitalen Medien verstanden.

Zum astrologischen Begriff der Wasserzeichen siehe Wasserzeichen (Astrologie).

Wasserzeichen in Papier

Nachweislich seit 1282 in Bologna/Italien kennzeichneten die Papiermühlen ihre Ware, indem sie auf der Schöpfform einen dickeren Draht (Egoutteur) in Form eines Buchstabens oder eines Symbols befestigten. Diese Figur hinterlässt einen Abdruck im Papier: die Faserschicht ist dort dünner, und bei durchscheinendem Licht wird das so genannte Wasserzeichen als transparenteres Bild sichtbar. Umgekehrt konnte man durch ein partielles Tieferlegen des Siebes eine Stoffanreicherung erzielen, die dadurch in der Ansicht eine opakere Ansicht bekam. Durch geschicktes kombinieren zwischen Vertiefung und Erhöhung lassen sich sogar Halbtöne simulieren. Dieses aufwendige Verfahren wird heute noch bei Geldscheinwasserzeichen angewandt.

10-EUR-Banknote. Der Bereich, der bei Auflicht auf beiden Seiten weiß erscheint (oben links), läßt bei Durchlicht das Wasserzeichen erkennen (unten links).

Wasserzeichen geben oft Auskunft über Papiermühle, Papiermacher und damit über den Zeitraum der Herstellung des Papiers. Sie stellen ein wichtiges Hilfsmittel bei der Datierung von Dokumenten und Grafiken dar. Umfangreiche historische Wasserzeichensammlungen befinden sich im Deutschen Buch- und Schriftmuseum der Deutschen Bücherei zu Leipzig und in der Wasserzeichenkartei des Landesarchivs Baden-Württemberg (sog. Piccard). Man unterscheidet in echte, halbechte, und unechte Wasserzeichen.

Echte Wasserzeichen

Echte Wasserzeichen entstehen immer auf der Siebpartie der Papiermaschine. Die verfilzten Fasern sind noch sehr feucht und eine fest positionierte rotierende Walze (Egoutteur) auf der Siebpartie verdünnt oder verdichtet partiell die Papierbahn an vorgegebener Stelle.

===Halbechte Wasserzeichen=== (Molette Wasserzeichen)

Halbechte Wasserzeichen entstehen durch Einpressen in die bereits wesentlich trockenere Papierbahn nach dem Verlassen der Siebpartie. Sie lassen sich nachträglich durch partielle Einwirkung von Natronlauge sogar wieder entfernen. Im Gegensatz zum echten Wasserzeichen wird hier die Papierfaser nur geprägt, es findet keine Reduzierung oder Vergrößerung des Faserbreis statt.

Unechte Wasserzeichen

Unechte Wasserzeichen sind meistens gedruckt. Sehr häufig wird hier Transparentmasse verdruckt die durch Zusatz von einigen Farbpigmenten ein echtes Wasserzeichen simuliert. Auch eine nachträgliche Prägung in das Papier entspricht den "Anforderungen" eines unechten Wasserzeichens.

Wasserzeichen in Digitalen Medien

Digitale Wasserzeichen sind in Mediendateien eingebrachte Informationen. Wesentliches Ziel dabei ist meist (wie bei einem "traditionellen" Wasserzeichen), dass die eigentlichen Informationen und diejenigen, die das Wasserzeichen ausmachen, nicht mehr voneinander getrennt werden können. Es gibt für jeden Medientyp (Bilder, Audio, Video, ...) verschiedene Verfahren, die an die jeweilige Codierung und das Datenformat angepasst sind.

Merkmale

Man unterscheidet verschiedene Merkmale von digitalen Wasserzeichen:

Robustheit: robuste Wasserzeichen sind so gestaltet, dass sie Transformationen der Daten (Formatkonvertierung, Skalierung, Filterung...) und sogar Medienbrüche überstehen und z.B. im Ausdruck eines digitalen Bildes nachgewiesen werden können. Fragile Wasserzeichen sollen Veränderungen nicht überstehen, damit man z.B. Änderungen an einer Datei nachweisen kann.
Wahrnehmbarkeit: wahrnehmbare Wasserzeichen sollen ein Medium kennzeichnen, z.B. die Logo-Einblendung in einem Fernsehprogramm. Nicht-wahrnehmbare Wasserzeichen sollen dem Menschen verborgen bleiben, um später z.B. die Urheberschaft einer Datei nachzuweisen.
Kapazität: die Menge an Informationen, die in ein Medium eingebracht wird. Dies reicht von 1-Bit-Wasserzeichen (markiert/nicht-markiert) bis zu Wasserzeichen mit mehreren hundert Bytes Kapazität.

Je nach Anwendung, Medientyp und Codierung sucht man ein geeignetes Verfahren mit den gewünschten Merkmalen aus. Bei den bisher bekannten Verfahren bedingen die verschiedenen Eigenschaften einander.

Robustheit und Transparenz schließen sich in gewissen Maße aus. Dazu folgendes Gedankenspiel. Als Transformation wähle man die verlustbehaftete Komprimierung von Daten (wie beispielsweise .jpg oder .mp3). Definitionsgemäß beseitigt diese Komprimierung Information dort, wo man sie nicht wahrnimmt. Also in genau dem Raum, den das robuste Wasserzeichen belegen müsste, sollte es transparent sein. Ein robustes Wasserzeichen, welches die verlustbehaftete Komprimierung überleben sollte, müsste in Folge dessen seine Information auch im wahrnehmbaren Bereich einbetten, und wäre daher nicht mehr transparent. Daher muss man zwischen Robustheit und Transparenz einen Mittelweg finden.

Anwendungen

Es gibt verschiedene Anwendungen für digitale Wasserzeichen:

Nachweis der Urheberschaft
Kennzeichen von Medien zur Werbemaßnahme
Fingerprinting zum Erkennen eines Mediums
Integrität - Nachweis von Veränderungen der Daten
Kennzeichnung zum Verfolgen von Datenflüssen
Einbringen eines Links zu ausführlichen Informationen über das Medium

Das Einbringen versteckter Informationen wird auch als Steganographie bezeichnet.