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CeBIT 2014: Keine Chance für falsche Töne

03.02.2014
Jede Audio-Datei hat ihre eigene Geschichte. Bearbeitungsschritte wie Schneiden und Komprimieren hinterlassen Spuren. Das nutzen Forscher, um manipulierte Aufnahmen oder Musikplagiate mit spezieller Software aufzuspüren.

Der Gutachter spult ein weiteres Mal zurück. Ist der Refrain des Liedes nun ein Plagiat oder nicht? Er kneift die Augen zusammen. Äußerste Konzentration – der Musikexperte drückt noch einmal den Startknopf, prägt sich Melodien und Töne ein. Jetzt ist er sich sicher: Der vermeintliche Komponist hat nicht nur die Melodie, sondern ganze Teile des Originalsongs abgekupfert.


Blick in die Redaktion der Zukunft: Mit der Software von Fraunhofer können Journalisten in wenigen Sekunden überprüfen, ob Audiomitschnitte echt sind.
© Fraunhofer IDMT

»In so einem Fall herrscht bei uns Stille«, sagt Christian Dittmar vom Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau. Die von ihm entwickelte Software erkennt Musikplagiate automatisch und löscht geklaute Liedbausteine heraus: »Bei besonders dreisten Tondieben bleibt im Extremfall bis auf die letzte Tonspur nichts mehr vom Musikstück übrig.«

Der »PlagiarismAnalyzer« des IDMT spürt gleiche Melodien und Samples – komplette Bestandteil eines Songs – in wenigen Sekunden auf. Mathematische Algorithmen ermitteln dafür das Tonspektrum von Kopie und Original und vergleichen es miteinander.

Software spürt manipuliertes Audiomaterial auf

Vor Patrick Aichroth malen zwei Audioaufnahmen ihre charakteristische Wellenform auf den Computerbildschirm. Ein optisches Signal zeigt verdächtige Positionen im Material an. Auch Dittmars Kollege ist auf der Spur von manipulierten Aufnahmen. Bei ihm geht es jedoch nicht um Musik, sondern um Audiodateien ganz generell – zum Beispiel Sprachmitschnitte von Smartphones. Er und sein Team nutzen verschiedene Techniken, um Manipulationen zu identifizieren: zum Beispiel die elektrische Netzspannung (Electrical Network Frequency, kurz ENF), die Mikrofonklassifizierung und den inversen Decoder.

»Bearbeitungsschritte wie Schnitte, En- oder Dekodierung hinterlassen Spuren in den Audiodateien. Diese lassen sich an einer veränderten ENF, dem Wechsel des eingesetzten Mikrofons oder über den inversen Decoder aufspüren«, erklärt Aichroth. Letzteren hat das IDMT auf Basis von Forschungsergebnissen des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen entwickelt. Der Decoder zeigt an, mit welchem Format und welchen Parametern die Originaldatei ursprünglich kodiert war – zum Beispiel mit dem mp3-Format, das die Audiospur komprimiert.

Gutachter von Plagiatsprozessen können von den neuen Technologien aus Ilmenau profitieren, aber auch Redakteure, Ermittler oder Archivare. Die Datenflut von Audioinhalten im Internet und in Unternehmen nimmt stetig zu. »Heute muss man kein Tontechniker sein, um Audioinhalte zu produzieren. Smartphones sind inzwischen so verbreitet, dass zu wichtigen Ereignissen immer öfter Tonmitschnitte existieren, die wichtige Informationen liefern können. Mit steigender Menge wächst die Gefahr von Manipulationen und für eine manuelle Prüfung fehlt fast immer die Zeit«, sagt Aichroth.

Er beschreibt zwei Situationen, bei denen das automatische Prüfen von Audiomaterial helfen kann: Großraumbüro in einer deutschen Redaktion. Die Journalisten bekommen kurz vor Redaktionsschluss brisantes Audiomaterial in die Hand. Das gäbe der Titelstory eine neue Tonalität. Entscheidende Frage: Sind die Aufnahmen authentisch? Oder folgende Szene: Der Polizei liegen mehrere Handymitschnitte vor, die den Hauptverdächtigen schwer belasten. Auch hier brauchen die Beamten eine schnelle erste Einschätzung: Sind die Aufnahmen echt oder manipuliert?

Die Ilmenauer Wissenschaftler haben ihre Software während des Projekts REWIND (http://www.rewindproject.eu/) entwickelt, das von der Europäischen Union gefördert wird. Das IDMT arbeitet hier mit Universitäten aus Italien, Großbritannien, Spanien und Brasilien zusammen. »Wir wollen sowohl die Grundlagen verstehen, als auch Technologien entwickeln, aus denen praktische Tools entstehen können. Wir bündeln die Stärken aller bisher entwickelten Technologien, um auch größere Datenmengen schnell analysieren zu können«, so Dittmar. Aktuell dauert es circa 5 Sekunden, bis eine 10-sekündige Originalsequenz in einem 30-sekündigen Musikstück aufgespürt wird.

REWIND endet im April 2014. Kurz davor zeigt das IDMT Ergebnisse des Projekts auf der CeBIT in Hannover – vom 10. bis 14. März 2014 am Messestand der Fraunhofer-Gesellschaft (Halle 9, Stand E40). Dort können Besucher erleben, wie leicht Audiodateien manipuliert werden können, wie schwer es ist, das mit bloßem Gehör wahrzunehmen und wie die Tools der Ilmenauer in der Praxis funktionieren.

Patrick Aichroth | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Februar/keine-chance-fuer-falsche-toene.html

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