ディジタルコンテンツのセキュリティ 画像電 子学 会 編 小松 尚久+田中 賢一 監修
学出
大 機
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電
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東
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版
電子透 かし技術
局
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ディジタルコンテンツのセキュリティ 画像電 子学 会 編 小松 尚久+田中 賢一 監修
学出
大 機
京
電
U
東
D T
版
電子透 かし技術
局
本 書 の全 部 また は 一部 を無 断で 複 写複 製(コ ピー)す る こ とは,著 作権 法 上 で の例 外 を除 き,禁 じ られ てい ます。 小局 は,著 者 か ら複 写 に係 る 権 利 の管 理 につ き委託 を受 け て い ます ので,本 書 か らの 複写 を希 望 され る場合 は,必 ず 小局(03‐5280‐3422)宛 ご連 絡 くだ さい。
まえがき
早稲田大学理工学部 小松 尚久 デ ィ ジ タル 信 号 処 理 技 術 の発 展 とイ ンタ ー ネ ッ トの普 及 に よ り,画 像 ・音 楽 な どマ ル チ メ デ ィア 情 報 の加 工 と配 信 が個 人 で も容 易 に行 え る よ う に な り ま した 。 この た め デ ィ ジ タル コ ンテ ン ツ の 著 作 権 に対 す る関 心 が 高 ま り,そ れ を保 護 す る な どの 目的 で 研 究 が 進 め られ て きた 電 子 透 か し技 術 が利 用 され て い ます 。 電 子 透 か し とは,貨 幣 経 済 に お け る紙 幣 や証 券 類 な どに 印刷 され る透 か し を デ ィ ジ タ ル コ ン テ ンツ に適 用 した 技 術 で あ り,配 信 す る コ ン テ ン ツ の 改 ざ ん の 検 出,ま た コ ン テ ン ツ 自体 の信憑 性 の確 認,さ
らに は機 密 情 報
あ るい は制 御 情 報 を コ ン テ ン ツ の 中 に含 め るな ど の応 用 が あ り ます。 電 子 透 か し に関 す る研 究 に つ い て は,こ
こ数 年 で さ ま ざ ま な発 表 が な され
る よ う に な り,活 発 な 研 究 分 野 の一 つ とな り ま した 。 今 日一 般 的 に利 用 され て い る電 子 透 か しは,画 像 情 報 に対 す る適 用 か ら研 究 が 進 め られ,基 本 的 に は画 像 情 報 の 持 つ 冗長 性 と人 間 の視 覚 特 性 を利 用 した提 案 が そ もそ もの 発端 とな って い ます 。 研 究 が 始 ま った 当初 は,冗 長 性 を圧 縮 す る こ とを 目的 とす る画 像 符 号 化 技 術 の研 究 の 方 向 性 と必 ず し も一 致 し な い こ と,ま た 適 用 で き る イ ン フ ラ が 整 備 さ れ て い な か っ た こ と もあ り,と くに 注 目度 の高 い もの で は あ りませ ん で した。 や が てMPEGやJPEGな 化 さ れ,そ
どの画像符 号化 方式が標 準
れ に伴 っ て 記録 媒 体 あ る い は イ ンタ ー ネ ッ トに よ る コ ン テ ン ツの
配 信 が行 わ れ る よ う に な りま した 。 そ して 情 報 表 現 メ デ ィア とそれ らの利 用 目的 の 多 様 化 に伴 い,さ
ま ざ ま な ア ル ゴ リズ ム と シ ス テ ム が 提 案 さ れ て き ま
した 。 こ う した 背 景 に基 づ き,画 像 電 子 学 会 で は,電 子 透 か し を実 現 す る技 術 と 実 際 の運 用 を 画 像 情 報 に 関 わ る専 門 家 の 方 々 に 理 解 し て頂 き,こ の 技 術 分 野 に関 す る研 究 開 発 を活 性 化 す る こ とを 目的 と して 技 術 解 説 を企 画 し ま した 。
こ の技 術 解 説 は,画 像 電 子 学 会 誌 の2002年3月 か し技 術 と そ の 周 辺 」 とい う テ ー マ で14編 様 々 な分 野 の 技 術 者,ま
号 か ら2003年5月
号 に 「透
が 掲 載 さ れ ま し た。 本 書 は,
た 学 生 の 方 々 に電 子 透 か し技 術 を知 っ て 頂 くた め
に,連 載 の 技術 解 説 に 平 易 か つ詳 細 な る説 明 を加 えて ま とめ た もの で す 。 す な わ ち本 書 で は,透 か し技 術 の原 点 で あ る印 刷 技 術 か ら,静 止 画 像,文 書 画 像,動 DVDな
画 像,CG,ホ
ロ グ ラ フ ィ,音 楽 な どの 様 々 な 情 報 メ デ ィ ア と と も に
どの 記録 メ デ ィ ア に 対 す る実 現 技 術,あ
用 面 を考 慮 した 技 術 の応 用,ま
るい は個 人 認 証 とい った 利
た 国 際標 準 化 に至 る まで 多 岐 に わ た る内 容 を
扱 って い ま す。 執 筆 者 は い ず れ も各 分 野 にお け る第 一 線 の 研 究 者 で あ り,電 子 透 か し技 術 の 基 礎 か ら応 用 まで を網 羅 し ま した 。 著作 権 の保 護 を実 現 す るた め に は,電 子 透 か し技 術 だ け で十 分 で あ る訳 で は あ りませ ん。 当 然 の こ とな が ら,技 術 的 な 対 策 と と も に法 規,運
用面で の
対 策 が 必 要 とな り,両 者 は 密 接 な関 連 が あ る と考 え られ ます 。 す な わ ち,技 術 を正 確 に知 る う え で は,目 的 を実 現 す る可 能 性 と同 時 に課 題 も認 識 す る必 要 が あ り,そ れ に よ っ て正 しい 運 用 が な され るか らで す 。 そ う した 意 味 にお い て も,本 書 が 今 後 の研 究 だ けで な く運 用 面 で の 問 題 意識 を啓 発 す る き っか け とな る こ とを願 っ てや み ませ ん。 末 筆 で は あ り ます が,画 像 電 子 学 会 誌 にお いて 透 か し技 術 の技 術 解 説 と と もに本 書 の 刊 行 を企 画 さ れ た 明 治 大 学 理 工 学 部 の 田 中 賢 一 先 生,ま 際 して ご尽 力 下 さ った 画 像 電 子 学 会 の福 島理 恵 子 氏,さ
た編 集 に
ら に本 書 の 企 画 に ご
賛 同下 さ り,ご 協 力 を頂 い た 東 京 電 機 大 学 出版 局 の徳 富亨 氏 に 衷 心 よ りお 礼 申 し上 げ ます 。
2003年12月
目
次
ま え が き (小 松 尚 久) ⅲ
第1章
電 子 透 か し と は 何 か― 使 用 形 態 と 耐 性 評 価―
(稲 葉 宏 幸)
1
1.1 は じ め に
1
1.2 電 子 透 か し に 求 め ら れ る こ と
2
1.3 電 子 透 か し の 使 用 形 態
3
1.4 電 子 透 か し を 用 い る コ ン テ ン ツ
7
1.5 電 子 透 か し の 耐 性 評 価
8
1.6 む す び
第2章
13
本 物 の 証― 紙 の す き 入 れ(透 か し)― (川 合 淳 郎)
15
2.1 は じ め に
15
2.2 透 か し の 技 術
16
2.3 本 物 の 証 と し て の 透 か し
20
2.4 透 か し の 品 質 と そ の 評 価
33
2.5 む す び
35
第3章
文 書 画 像 へ の 電 子 透 か し (松 井 甲 子 雄)
37
3.1 は じ め に
37
3.2 文 章 要 素 に よ る 透 か し 方 式
38
3.3 背 景 パ タ ー ン に よ る 透 か し方 式
41
3.4 多 値 画 像 の2値
43
化 に よ る 透 か し 方 式
3.5 2値 画 像 の 多 値 化 に よ る 透 か し方 式
47
3.6 ベ ク トル デ ー タ へ の 透 か し方 式
49
3.7 む す び
50
第4章
JPEG画
像 に 対 す る電 子 透 か し (汐 崎 陽)
53
4.1 は じ め に
53
4.2 JPEG圧
55
縮 処 理 と 透 か し埋 め 込 み 過 程
4.3 透 か し情 報 の 埋 め 込 み
59
4.4 む す び
72
第5章
動 画 像 電 子 透 か し (酒 澤 茂 之)
75
5.1 は じ め に
75
5.2 動 画 像 電 子 透 か し に 対 す る 要 件
76
5.3 動 画 像 電 子 透 か し 方 式 の 概 説
79
5.4 透 か し攻 撃 ツ ー ルStirmarkの
動 画 像 適 用 に 関 し て
5.5 む す び
第6章
89 92
3次 元 形 状 モ デ ル に 対 す る透 か し (大 渕 竜 太 郎)
95
6.1 は じ め に
95
6.2 3次 元 形 状 モ デ ル と 透 か し
96
6.3 メ ッ シ ュ 形 状 に 埋 め 込 む 透 か し
98
6.4 メ ッ シ ュ の 属 性 や 動 き に 埋 め 込 む 透 か し
107
6.5 形 状CADデ
108
6.6
第7章
ー タ を 対 象 と す る 透 か し
ま と め
108
ホ ロ グ ラ フ ィ へ の 応 用 (田 中 賢 一)
113
7.1 は じ め に
113
7.2 CGHの
114
合 成 手 法
7.3 透 か し情 報 と し て のCGH
117
7.4 署 名 デ ー タ の 再 生
119
7.5 ア タ ッ ク 耐 性 強 化 策
121
7.6 ま と め
122
第8章
音 楽 電 子 透 か しの 普 及 の 可 能 性 に つ い て (松 尾 秀 城)
125
8.1 は じ め に
125
8.2 音 楽 電 子 透 か し 技 術 の 適 用 の 現 状
126
8.3 音 楽 電 子 透 か し の 普 及 の 可 能 性
133
8.4 結 論
137
第9章
DVDに
対 す る コ ンテ ン ツ保 護 と電 子 透 か し
(田 中 賢 一,田
中 清)
141
9.1 は じ め に
141
9.2 DVDの
基 礎 知 識
142
9.3 DVDの
コ ン テ ン ツ 保 護 手 段
145
9.4
第10章 10.1
ま と め
151
バ イ オ メ ト リ ク ス 本 人 認 証 技 術 と そ の 課 題 (篠 原 克 幸) は じ め に
153 153
10.2 認 証 に 用 い ら れ て い る生 体 特 徴
155
10.3
158
バ イ オ メ ト リ ク ス 個 人 認 証 技 術 の 課 題
10.4 認 証 ア ル ゴ リ ズ ム の 新 し い 動 き
162
10.5
163
第11章
む す び
攻 撃 と そ の 対 策 (古 原 和 邦,今
井 秀 樹)
167
11.1
は じ め に
167
11.2
電 子 透 か し を 用 い て 埋 め 込 ま れ る 情 報 の 分 類
167
11.3
埋 め 込 ま れ た 電 子 透 か し に 対 す る 攻 撃 と対 策
169
11.4
透 か し の 埋 め 込 み ・抽 出 装 置 に対 す る 攻 撃 と 対 策
171
11.5 今 後 の 課 題
176
11.6
178
第12章
ま と め
デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ技 術 に つ い て (河 口 英 二,野
12.1
は じ め に
田 秀 樹,新
見 道 治)
181 181
12.2
デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ技 術 の 位 置 づ け
181
12.3
従 来 か ら の デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ
184
12.4
実 験 プ ロ グ ラ ム や 文 献
186
12.5
BPCS‐Steganography方
12.6
限 定 色 カ ラ ー 画 像 へ の 適 用
189
12.7
ウ ェ ー ブ レ ッ ト非 可 逆 圧 縮 画 像 へ の 適 用
192
第13章
式
186
電 子 透 か し に 関 す る 国 際 標 準 化 動 向 (青 木 輝 勝,安
田
浩) 1 97
13.1
は じ め に
197
13.2
デ ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ 流 通 に 関 す る 国 際 標 準 化 機 関 ・団 体 と そ の 目 的
197
13.3
MPEG‐21と
13.4
電 子 透 か し に 関 す る 耐 性 評 価 項 目
204
13.5
ま と め
206
第14章
電 子 透 か し
今 後 の 展 望― ま と め に か え て―
199
(田 中 賢 一)
209
14.1 紙 幣 に 対 す る 透 か し(第2章)
209
14.2
文 書 画 像 へ の 応 用(第3章)
210
14.3
静 止 画 像 へ の 応 用(第4章)
210
14.4
動 画 像 へ の 応 用(第5章)
211
14.5
三 次 元 形 状 モ デ リ ン グ へ の 応 用(第6章)
212
14.6
ホ ロ グ ラ フ ィ へ の 応 用(第7章)
212
14.7
音 楽 情 報 に 対 す る 応 用(第8章)
213
14.8
DVDへ
213
14.9
バ イ オ メ ト リ ッ ク ス 本 人 認 証 技 術(第10章)
の 応 用(第9章)
214
14.10
攻 撃 と そ の 対 策(第11章)
214
14.11
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ(第12章)
215
14.12
国 際 標 準 化 動 向(第13章)
216
1 章
第
電子透 か しと は何 か― 使用形態と耐性評価―
京都工芸繊維大学工芸学部 稲 葉 宏幸
1.1 は じ め に 最 近,電
子 透 か し とい う言 葉 を よ く耳 に す る よ う に な っ た 。 透 か し とい う
と,一 般 的 に は紙 幣 に 入 っ て い る透 か しを連 想 す る と思 わ れ る。 言 う まで も な いが,紙
幣 の 透 か し は,紙 幣 の 真 偽 を見 分 け るた め に入 れ られ て い る。 透
か し は,文 字 どお り透 か し て見 る こ とで 誰 で も透 か しの 有 無 を確 認 で き,し か も一 般 的 な 技 術 で は 透 か しを 作成 す る こ とが難 しい とされ て い るか らで あ る。 デ ィ ジ タ ル 情 報 の場 合,こ
の よ う な 目的 の た め に は一 般 に デ ィ ジ タ ル署
名 が 用 い られ る。 よ く知 られ て い る よ う に,デ
ィ ジ タル 情 報 の大 きな 特 徴 の一 つ は,完 全 に
正 確 な複 製 を い く らで も作 成 で き る とい う こ とで あ る。 情 報 を加 工 し伝 送 す る過 程 を考 え て み る と,複 製 とい うの は情 報 を処 理 す る上 で 本 質 的 に重 要 な 操 作 で あ り,そ う い う意 味 で デ ィ ジ タル 情 報 は情 報 を扱 う上 で優 れ た 形 式 で あ る と考 え られ るの で あ る。 しか し,そ の利 便 性 が,デ 像 や 音 楽,小 説,コ
ィジタル化 された画
ン ピ ュ ー タ プ ロ グ ラ ム な どの著 作 権 を考 えた とき に大 き
な 問題 と な る。 デ ィ ジ タ ル 化 さ れ て い な い情 報,例
えば キ ャ ンバ ス に描 か れ
た 油絵 を考 え て み る と,摸 写 を して 複 製 画 を作 る か,あ
る い は写 真 を撮 る な
どの 方 法 で 複 製 を作 る こ と はで き るが,こ れ らは あ くまで 複 製 で あ っ て オ リ ジ ナ ル の 絵 とは 区 別 す る こ とが で き る。 しか し,デ
ィジ タル カ メ ラで 撮 影 し
た 写 真 は,そ の 写 真 デ ー タ を コ ピー す る こ とで,オ
リジ ナ ル と ま った く同 じ
複 製 写 真 を何 枚 で も作 る こ とが で きて し ま う。 この よ うな 状 況 は,大 量 の不
正 複 製 に よ る著 作 権 侵 害 を助 長 す るお そ れ が あ る た め,デ
ィ ジタ ル 情 報 で あ
っ て も複 製 を 区別 す る方 法 と して電 子 透 か し技術 の実 現 が希 求 され て い る の で あ る 。 つ ま り,写 真 な どの デ ィジ タル 情 報 の複 製 を作 成 す る際 に,そ の情 報 の 著 作 権 情 報 や,シ
リア ル 番 号 な どの 副 情 報 を,複 製 情 報 の 一 部 をわ ず か
に 変 更 す る こ とに よ っ て 記 録 し て お くこ とで,オ
リジ ナル 情 報 と複 製 との 区
別 を可 能 に し,著 作 権 の 管 理 を容 易 に す る とい う こ とで あ る。 以 下,電
子透
か し に つ い て も う少 し詳 し く述 べ る こ と にす る。
1.2 電子透 か しに求め られ る こと 電 子 透 か しを 実 現 す る際 に求 め られ る条 件 と して, (1) 透 か しが 記録 され た コ ン テ ン ツ の 品質 を ほ とん ど損 な わ な い こ と。 (2)
コ ン テ ン ツ の編 集 や 圧 縮,フ
ォー マ ッ ト変 換 を含 む 各種 改 変 に対 して
透 か しが 消 え な い こ と。 (3) 透 か しの 読 み 出 し は,許 可 され た 者 の み が 可 能 で あ る こ と。 の 三 つ が重 要 で あ る。 電 子 透 か しを使 った こ とに よ っ て,コ が 大 き く劣 化 し て し ま え ば,そ
ンテ ン ツの 品 質
の コ ン テ ン ツ の 価 値 を 下 げ て し ま う か ら,
(1)の 条 件 は当 然 必 要 で あ る。 画 像 や音 声 な どの コ ン テ ン ツ の 品質 は,従 来 か らSN比 SN比
に よ り示 さ れ る こ とが 多 く,電 子 透 か し に よ る 品 質 へ の 影 響 も
に よ り表 す こ とが 多 い。SN比
とは,画 像 等 の 信 号 の 平 均 電 力 をSと
し,こ れ に加 わ って い る雑 音 信 号 の平 均 電 力 をNと
に よ り定 義 され る値 で あ るが*,電
す る と き,
子 透 か し に よ り記 録 され る信 号 は,コ
ン
テ ン ツ か ら見 れ ば一 種 の 雑 音 信 号 で あ る た め,電 子 透 か しの 評 価 に もSN 比 が 用 い られ る の で あ る。 しか しな が ら,最 近 の 電 子 透 か しア ル ゴ リズ ム で は,人 の 知 覚 特 性 を利 用 す る手 法 も多 く,こ の よ う な手 法 の場 合 に は,主 観 評 価 な ど を併 用 す る こ と も必 要 とな って くる で あ ろ う。 *画像 信 号 で は
,Sと
も多 い。
して全 画 素 の輝 度 値 が 最 大 値 を と って い る場 合 の値 を使 用 す る こ と
また,前 述 した よ う に,デ
ィ ジタ ル 情 報 は加 工 や 編 集 を して も品質 が ほ と
ん ど劣 化 しな い の が 大 きな 特 徴 で あ る か ら,使 用 形 態 に応 じて 様 々 な 処 理 が 加 え られ る こ とが 多 い 。 ま た,あ
る コ ン テ ンツ に電 子 透 か しが 使 用 され て い
る とい う こ とが 知 られ て い れ ば,悪 意 あ る者 は その 透 か し を消 去 す るた め に 何 らか の改 変 を加 え るか も しれ ない 。 電 子 透 か し は,こ れ らの 操 作 に 対 して あ る程 度 の 耐性 を有 す る必 要 が あ る。 (3)の 条 件 は,読 み 出 し に必 要 な鍵 が設 定 され て お り,そ れ を知 っ て い る 者 だ け が透 か し を読 み 出 す こ とが で き る とい う こ とで あ る。 例 え ば,あ
るコ
ン テ ンツ の 著 作 権 者 が 誰 で あ るか を表 示 す る よ う な場 合 に は,そ の コ ン テ ン ツ の使 用者 は誰 で も透 か し の読 み出 しが 可能 で あ る必 要 が あ るが,一
般 には
透 か しの 読 み 出 しが で き れ ば そ れ を 消 去 す る こ と も可 能 で あ るか ら,1.3.2 で 述 べ る よ う に電 子 透 か しの存 在 に よ っ て 不 正 複 製 な どの 行 為 を 抑 止 し て い る場 合 に は 問 題 が あ る。 そ の よ う な場 合 に は,著 作 権 者(あ る い は そ れ に代 わ る者)の み が透 か しを読 み 出 す た め の鍵 を所 有 し て い る こ と に な る。
1.3 電子透か しの使 用形 態 電 子 透 か し に は,以 下 に 示 す よ うな様 々 な使 用 形 態 が 考 え られ て お り,そ れ ら に応 じて 透 か し と して 記 録 さ れ るべ き情 報 の種 類 も変 わ っ て くる こ と に な る。 また,電 子 透 か しに 求 め られ る技 術 的 要 件 も使 用 形 態 に よ っ て変 化 す る。 1. 3.1 著 作 権 ・使 用 条 件 の 表 示 従 来 か ら,著 作 物 に対 して〓 マ ー ク を表 示 して著 作 権 者 を 明 示 す る こ とが 行 わ れ て い る が,こ れ を電 子 透 か し に よ り実 現 す る もの で あ る。 ま た,著 作 物 に よ っ て は,教 育 目 的 や 障 害 者 の 利 用 に限 っ て複 製 を認 め る もの や,単 純 な 複 製 は認 め るが 切 り抜 き等 編 集 は認 め な い な ど,そ の使 用 に 当 た っ て 様 々 な 条 件 が 付 け られ て い る も の も多 い 。 これ らの 条 件 を著 作 物 の 使 用 の た び に い ち い ち著 作 権 者 に問 い 合 わ せ て い た ので は煩 雑 で あ る の で,こ
れ らの 使 用
条 件 を電 子 透 か し と して あ らか じめ 記 録 して お くこ と も考 え られ て い る5)。
1. 3.2 不 正 利 用 者 の 追 跡 あ る コ ン テ ンツ,例
え ば音 楽CDを
購 入 した と き,購 入 者 が 得 る権 利 は 一
般 に は そ の 音 楽 を個 人 的 に聴 く権 利 で あ っ て,他 人 に そ の 複 製 を配 布 す る権 利 は含 まれ て い な い 。 しか し,そ の よ う な複 製 行 為 を行 っ て も,も との購 入 者 の 情 報 が 消 失 した り,劣 化 す る こ と は な い の で,特
に罪 の 意 識 な く複 製 が
行 わ れ る こ と もあ る。 そ こで,購 入 者 が 得 る コ ン テ ン ツ に,そ の 購 入 者 の氏 名 な ど の情 報 を電 子 透 か し と し て記 録 す る。 購 入 者 に は,他 人 へ の 複 製 行 為 は許 可 され て い な い こ と,コ ンテ ン ツ に は電 子 透 か しが 記 録 され て お り複 製 さ れ た コ ン テ ン ツか ら氏 名 な ど を読 み 出 す こ とが 可能 で あ る こ と をあ らか じ め 伝 え て お く。 この よ う に す れ ば,購 入 者 が 安 易 に不 正 な複 製 行 為 を行 う こ と を抑 止 す る こ とが で き る。 具 体 的 な 流 れ を,図1.1に
示 す 。 まず 利 用 者 は,購 入 し よ う とす る コ ンテ
ン ツ を選 び,利 用 者 情 報 等 を著 作 権 者 に送 信 す る(①)。 著 作権 者 は,送 信 さ れ た 利 用 者 情 報 を電 子 透 か し と して記 録 した 透 か し入 り コ ンテ ン ツ を利 用 者 に送 信 す る(②)。 次 に,利 用 者 が 不 正 に 複 製 を作 成 し た とす る(③)。 著 作 権 者 は 何 らか の 方 法 で そ の複 製 を入 手 して か ら,電 子 透 か し と して 記 録 され て い る利 用 者 情 報 を復 号 し(④),該
当す る利 用 者 に 警 告 をす る と と も に場 合 に
図1.1 電 子 透 か しに よ る不 正 利 用 者 の 追跡
よ っ て は罰 則 等 を適 用 す る(⑤)。 この 方 式 で は,悪 意 あ る利 用 者 は,コ
ン テ ン ツ の複 製 を作 成 す る際 に,記
録 され て い る電 子 透 か しを 消 去 す るた め に何 等 か の 改 変 操 作 を加 え る可 能 性 が あ る か ら,電 子 透 か し は 想 定 さ れ 得 る改 変 操 作 に 耐 性 を有 す る 必 要 が あ る。 また,利 用 者 が 不 正 に作 成 した 複 製 コ ン テ ン ツ を著 作 権 者 が 入 手 す る方 法 も,実 際 の運 用 に 当 た っ て は重 要 な課 題 で あ る。 イ ン ター ネ ッ ト等 で 公 開 さ れ て い る複 製 コ ンテ ン ツ を人 手 に よ り見 い だ す こ と は効 率 的 で な い の で,自 動 的 に複 製 コ ンテ ン ツ を探 索 す る ソ フ トウ ェ ア の利 用 等 が 考 え られ て い る。 また,こ
の考 え方 を さ ら にす す め て,コ
ン テ ンツ が あ る利 用 者 か ら他 の利
用 者 へ と複 製 を作 成 され る た び ご とに,そ の 利 用 者 の情 報 を電 子 透 か し と し て 記録 し て い く方 法 も考 え られ る。 た だ し,こ の利 用 方 法 を実 現 す るた め に は,中 間 の利 用 者 に ど の よ う に して 電 子 透 か し の 記 録 をや らせ る の か,ま た,非 常 に多 くの利 用 者 を経 由 した 場 合 に で も,電 子 透 か し の記 録 領 域 を確 保 で き る のか,な
ど多 くの課 題 を解 決 す る必 要 が あ る。
1.3.3 利 用 制 限 情 報 の 記 録 コ ンテ ン ツ に よ っ て は,利 用 者 に よ る複 製 を1回 だ け は認 め る もの や,あ らか じめ 定 め られ た期 限 内 の み 利 用 が可 能 で あ る もの な ど,利 用 に 際 し て一 定 の制 限 を課 して い る場 合 が あ る。 そ こで,こ
の よ うな 制 限 を制 御 す るた め
の 情 報 を電 子 透 か し と し て記 録 し て お く。 これ らの情 報 を コ ン テ ンツ の ヘ ッ ダ部 分 な どに記 録 して お い た の で は,不 正 な利 用 者 な ど に よ っ て利 用 制 限 を 回 避 され るお そ れ が あ るた め で あ る**。 この 場 合 は,利 用 に必 要 な 機 器(ビ デ オ プ レー ヤ 等)が 電 子 透 か し を読 み 出 して,必 要 な 制 限 を課 す こ とに な る (図1.2)。
した が っ て,こ れ らの機 器 の 内部 に は,透 か しの 読 み 出 し に 必 要
とな る鍵 情報 も格 納 して お く必 要 が あ る。 悪 意 あ る利 用 者 で あれ ば,機 器 の 構 造 を解 析 し て こ うい った 鍵 情 報 を盗 み と ろ う とす る可 能性 が あ るた め,簡
**1999年 の 著 作 権 法 の 改正 に よ り,こ の よ う な回 避 行 為 は法 に よ り罰 せ られ る こ とに な っ て い る(技術 的 保 護手 段 の 回 避)。 しか し,利 用 者 に よって 容 易 に回 避 され 得 る よ うな手 法 が,著 作権 法 で い う 「 技 術 的保 護 手 段 」 とは認 め られ ない 可 能性 もあ り,技 術 的 に 十分 な強 度 を有 す る手 法 を適 用 す る必 要が あ ろ う。
図1.2 電子 透 か しに よ る利 用制 限 の 実 現
単 に は解 析 で きな い よ うに,ま た,無 理 に鍵 情 報 を読 み 取 ろ う と した場 合 に は 鍵 情 報 自 体 が 自動 的 に 消 去 され る よ う に 設 計(耐 タ ンパ 性)す る必 要 が あ る。 1.3.4 コ ン テ ン ツ の 改 ざ ん 検 出 デ ィ ジ タ ル コ ンテ ン ツ は,ま っ た く痕 跡 を残 さず に変 更 を加 え る こ とが 可 能 で あ る の で,改
ざん が 行 わ れ て い な い か ど うか を調 べ る こ と は困 難 で あ
る。 そ の た め,例
え ば デ ィ ジ タル カ メ ラ で 撮 影 した 写 真 を証 拠 と して 使 う こ
とは難 しい こ とに な る。 も ち ろ ん,デ
ィ ジ タ ル署 名 を付 加 して お け ば,改 ざ
ん の有 無 を調 べ る こ とは で き るが,デ
ィ ジ タル 署 名 自体 が 除 去 され て しま う
と調 べ る こ と は で きな くな っ て し ま う。 そ こで,デ ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ に "こ わ れ や す い"電 子 透 か し を 入 れ て お く こ とで 改 ざ ん を検 出 す る 方 法 が 考 え られ て い る。1.2で 述 べ た よ う に,通 常 の 電 子 透 か し は,コ 変 が 行 わ れ て も消 え な い こ とが 求 め られ るが,逆
ン テ ン ツ に改
に わ ず か な改 変 が 行 わ れ て
も消 え て し ま う よ う な電 子 透 か し を用 い る こ とで,改
ざ ん を検 出 す る こ とが
で き る。 これ は例 え ば,画 像 を構 成 す る画 素 の 下 位 ビ ッ トに電 子 透 か し を記 録 す る こ と で実 現 す る こ とが で き る。 一 般 に は,改
ざん が 行 わ れ た 事 実 だ け
で な く,改 ざ ん が 行 わ れ た箇 所 や 改 ざん 内容 を知 りた い こ とが 多 い と考 え ら れ るが,こ
の よ うな 目的 の た め に は,改
ざ ん され て い な い部 分 の電 子 透 か し
か ら必 要 な 情 報 が取 りだ せ る よ うに工 夫 す る必 要 が あ る。
1.3.5 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ(Steganography) 一 般 に,通 信 内 容 を第 三 者 に秘 密 に した い場 合 は 暗 号 が 用 い られ るが,暗 号 通 信 を行 っ て い る とい う事 実 自体 は第 三 者 に知 られ て し ま う。 例 えば,検 閲 が 行 わ れ て い る とい う状 況 下 で は,暗 号 通 信 の存 在 をカ ム フ ラ ー ジ ュ して 通 信 を行 わ な け れ ば通 信 を妨 害 され た り,他 の 通 信 文 に置 き換 え られ た りす る可 能 性 が あ る。 この よ う な手 法 は ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ と呼 ばれ て い る。 相 手 に伝 え た い 真 の情 報 を電 子 透 か し とし て他 の 適 当 な コ ンテ ン ツ に記 録 す る こ とで ス テ ガ ノ グ ラ フ ィを 実 現 す る こ とが で き る。 通 常 の 電 子 透 か し の用 途 で は,透 か し と し て記 録 す る情 報 は 副 情 報 で あ り主 情 報 で は な い が,ス
テガ ノ
グ ラ フ ィで は透 か し と して 記 録 す る情 報 が 主情 報 とな る。 した が っ て,ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ と し て利 用 をす る場 合 に は,(1)な き る こ と,(2)情
る べ く多 くの情 報 を記 録 で
報 が 記 録 され て い る こ と を,主 観 的 ・客 観 的 に検 知 さ れ な
い こ とが 必 要 で あ る。
1.4 電子透 か しを用 いる コンテ ンツ 電 子 透 か しの適 用 が 想 定 され る デ ィ ジ タル コ ンテ ン ツ に は,音 声,画 像 を は じめ と して,テ
キ ス トや コ ン ピ ュ ー タ プ ロ グ ラム な ど多 種 多様 な もの が あ
る。 また,画 像 に 限 定 し て も,静 止 画 像 と動 画 像,濃
淡 画 像 とカ ラ ー 画 像 と
い っ た 区 別 の 他 に,地 図 や フ ォ ン トな どの ベ ク トル デー タや,イ 画 な どの 線 画 像,さ
ラ ス ト,漫
ら に は ワ イ ヤ ー フ レー ム で表 現 され た 三 次 元 モ デ ル な ど
も考 え られ る。 これ らの 多 種 多様 な デ ィ ジ タル コ ンテ ン ツ に対 して,統 一 的 な 手 法 を用 い て電 子透 か しを実 現 す る こ と は困 難 で あ り,一 般 的 に は,個 々 の デ ィジ タル コ ン テ ン ツ に対 応 す る電 子 透 か しが考 え られ て い る。 音 声 や 画 像 に対 す る電 子 透 か し は比 較 的 よ く検 討 され てお り,実 際 に 用 い られ て い る もの もあ るが,テ
キ ス トや コ ン ピ ュ ー タ プ ロ グ ラ ム に対 す る電 子
透 か しの提 案 は少 な い 。 これ は,音 声 や 画 像 は冗 長 な成 分 を多 く含 み,デ ー タ に多 少 変 更 が 加 え られ て も利 用 者 が そ れ を知 覚 で きな い こ とが 多 い が,テ キ ス トや コ ン ピ ュ ー タ プ ロ グ ラ ム で は,微 小 な 変 更 で あ って も大 き な影 響 が あ る と考 え られ る か らで あ る。 例 え ば,テ キ ス トで あ れ ば句 読 点 の位 置 が 変
わ った だ けで も文 章 の 意 味 が変 わ っ て し ま う場 合 が あ り得 る し,コ
ン ピ ュー
タ プ ロ グ ラ ム の場 合 に は正 常 に動 作 しな くな っ て し ま う可 能 性 もあ る。
1.5 電子 透か しの耐性評価 1.2で 述 べ た よ う に,電 子 透 か し は,コ
ンテ ン ツ に対 す る各 種 の改 変 操 作
に対 して 耐 性 を有 す る必 要 が あ る。 どの よ う な改 変 操 作 を考 慮 しな けれ ば い け な い か は,コ よ るが,こ
ン テ ン ツ の種 類 や,1.3で
述 べ た 電 子 透 か し の使 用 形 態 に も
こで は主 に画 像 コ ンテ ン ツ の場 合 に どの よ う な改 変 操 作 を 考慮 す
る必 要 が あ る か 説 明 す る。 な お,静 止 画 像 の 電 子 透 か しの 強 度 を評 価 す るた め の ツ ー ル と し て,StirMark6),7)が 1.5.1∼1.5.4で
よ く 知 ら れ て い る。 こ れ は,
述 べ る よ うな 各 改 変 を複 合 的 に適 用 す る こ と で,電 子 透 か
しの 強 度 の 目安 を知 る こ とが で き るベ ン チ マ ー ク ソ フ トウ ェア で あ る。 しか し,こ れ らの 改 変 操 作 の組 合 せ 方 は 多 数 考 え られ る し,ま た,StirMarkが 想 定 し て い な い改 変 操 作 も あ り得 る た め,絶 対 的 な 評 価 尺 度 と は い え な い こ とに 注 意 す る必 要 が あ る。 1.5.1 圧 縮 に 対 す る 耐 性 画 像 や 音 声 等 の コ ン テ ン ツ は デー タ量 が膨 大 で あ るの で,一 た 状 態 で 伝 送,蓄
般 に圧 縮 され
積 さ れ る。 した が っ て,こ れ らの コ ン テ ン ツ を対 象 とす る
電 子 透 か し を考 え る と き,少 な く と も標 準 的 に用 い られ る圧 縮 ア ル ゴ リズ ム に対 す る耐 性 を 有 す る よ うに 設 計 す る必 要 が あ る。 静 止 画 像 に対 す る圧 縮 ア ル ゴ リズ ム と し て はJPEG方 のDCT(離
式 が 広 く使 用 さ れ て い るが,JPEGで
は画 像
散 コ サ イ ン変 換)係 数 を量 子 化 す る こ とに よ り情 報 を削 減 して お
り,こ の処 理 に よ って 透 か しが 消 去 され る可 能 性 が あ る。 そ こ で,こ の 量 子 化 の 過 程 の一 部 に 透 か し を挿 入 す る操 作 を 組 み 入 れ る こ とでJPEG圧
縮に
対 して 耐 性 を有 す る電 子 透 か しが 多 く提 案 され て い る。 最 も簡 単 な方 式 と し て,例
え ば量 子 化 した値(整 数 値)を 記 録 した い電 子 透 か し信 号 に よ っ て偶 数
か奇 数 に制 御 す る方 式(図1.3)や,異
な る二 つ の周 波 数 成 分 の 量 子 化 値 の差
分 の正 負 を制 御 す る 方式 等 が 知 られ て い る。 また,JPEGの
後 継 規 格 と して 提 案 され て い るJPEG20008)で
は ウェーブ
図1.3 量 子 化 を利 用 した 電子 透 か しの記 録
レ ッ ト変 換 が 用 い られ て お り,ウ ェ ー ブ レ ッ ト変 換 を利 用 した電 子透 か し も 多 く知 られ て い る。 動 画 像 の 場 合 に は,静 止 画 像 よ り もさ ら に高 い圧 縮 率 が 求 め られ るた め, MPEG-2な
ど の動 画 像 圧 縮 ア ル ゴ リズ ム で は フ レー ム 間 に存 在 す る相 関 を
利 用 す る こ とで高 い圧 縮 率 を実 現 して い る。 動 画 像 に対 す る電 子 透 か し は, 動 画 像 を構 成 す る各 フ レー ム に静 止 画 像 の電 子 透 か しを適 用 す れ ば実 現 が 可 能 で あ るが,MPEG-2な
ど フ レ ー ム 間 予 測 を利 用 す る方 式 の 場 合 は予 測 フ
レー ム の透 か しが 大 きな 影 響 を受 け る可 能 性 もあ り,フ レー ム 間 の 差 分 情 報 に 透 か し を記 録 す る方 法 も検 討 され て い る。例 え ば,MPEG-2で
は画 像 フ
レ ー ム を い くつ か の 小 ブ ロ ッ ク に分 け,個 々 の小 ブ ロ ッ ク を最 も よ く近 似 で き る参 照 フ レ ー ム 中 の 相 対 位 置 を伝 送 す る こ とで大 きな 圧 縮 効 果 を得 て い る が,こ
の位 置 情 報 に電 子 透 か し を記 録 す る こ とで,圧 縮効 率 を大 き く損 な う
こ とな く電 子 透 か し を実 現 で き る。 な お,こ れ らの 画 像 圧 縮 アル ゴ リズ ム は,一 般 に画 像 の 高 周 波 数 域 が知 覚 され に くい こ とを利 用 して い る の で,画 像 圧 縮 に耐 性 を有 す る電 子 透 か しで あ れ ば,一 般 的 な低 域 通 過 フ ィ ル タ に対 す る耐 性 を有 す る と考 え られ る。 1.5.2 輝 度,色
調 補 正 に対 す る 耐 性
輝 度 や 色 調 に対 す る補 正 は画 像 情 報 に 対 して頻 繁 に行 わ れ るの で,こ れ ら の 操 作 に対 す る耐 性 も重 要 で あ る。 輝 度 値 を全 体 的 に明 る く した り,暗 く し た りす る よ う な 調 整 は,対 象 画 像 の直 流 成 分 を変 更 し て い る こ と に な るか ら,透 か し の周 波 数 成 分 が直 流側 に多 く分 布 し な い よ う にす れ ば対 策 が 可 能 で あ る。 な お,提 案 さ れ て い る多 くの 方 式 は,カ
ラー画像 が対 象 であ って
も,そ の輝 度 成 分 に の み 透 か し を記 録 す る も のが 多 い 。 これ は色 情 報 に透 か しを記 録 し て も,画 像 を白 黒 濃 淡 画 像 に 変 換 す る こ と に よ り,明
らか に透 か
しが消 えて し ま うか らで あ る と思 わ れ る。 1.5.3 切 り 取 り ・平 行 移 動 に 対 す る 耐 性 編 集 な どに よ っ て画 像 の 一 部 の み が切 り取 られ て利 用 さ れ る こ と も考 え ら れ る。 切 り取 りの 結 果,捨 る の で,切
て られ た領 域 の 情 報 は まっ た く失 わ れ る こ とに な
り取 りに対 して 耐 性 を有 す るた め に は,透 か しの情 報 を画 像 全 体
に分 散 させ る と と もに,重 複 して記 録 す る必 要 が あ る。 また,切 わ れ た 場 合,一
般 に は切 り取 っ た画 像 が,も
り取 りが 行
との 画像 の どの部 分 に相 当 す る
か は不 明 で あ るた め,透 か しの記 録 方 式 が 画 像 の座 標 軸 に依 存 し て い る場 合 に は読 み 出 しが 困 難 に な る。 つ ま り,切
り取 られ た 画 像 が も との 画 像 の どの
位 置 に相 当 す るか 調 べ るの が 困 難 で あ る場 合 に は,画 像 の 平 行 移 動 に対 して も耐性 を有 す る必 要 が あ る。 また,あ
る程 度 解 像 度 が 高 い 画 像 で あ れ ば,そ
の 走 査 線 の 一 つ を 取 り除
き,そ の後 に続 く走 査線 を順 次 移 動 させ る よ うな 改 変 操 作 を行 っ て も主観 的 に は ほ とん ど影 響 が な い 。 この よ う な改 変 は,部 分 的 な平 行 移 動 と考 え る こ とが で き る(図1.4)。 切 り取 り と は少 し異 な るが,低 ビ ッ トレ ー トにお け る動 画 像 符 号 化 方 式 の 一 つ と し て よ く用 い られ る よ う に な っ て き て い るMPEG-4方 式9)で は,人 物 な どの オ ブ ジ ェ ク トを背 景 画 像 とは独 立 して符 号 化 ・伝 送 す る こ とが 可 能 に な っ て い る。 この よ う な符 号 化 形 式 で は,オ ブ ジ ェ ク ト部 分 の み が 独 立 し
図1.4 走 査線 の抜 き取 りに よる画 像 の 改変
て 利 用 され る こ と も考 え られ る ので,オ
ブ ジ ェ ク ト単 位 に電 子 透 か し を記 録
す る こ と も必 要 とな ろ う。 一 般 に,オ ブ ジ ェ ク ト部 分 の 形 状 は矩 形 と は限 ら な い た め,画 像 の 矩 形 領 域 を対 象 と して 電 子 透 か しの 記 録,読
み 出 し を行 う
方 式 は使 え な い こ とに な る。 1.5.4 回 転 な ど ア フ ィ ン 変 換 に 対 す る 耐 性 画 像 を微 小 角度 だ け 回転 して も,多 か し,1.5.3で
も述 べ た よ うに,多
くの場 合 に主 観 的 な影 響 は 少 な い 。 し
くの 電 子 透 か し手 法 は,画 像 の 座 標 系 に
依 存 して い る た め,回 転 に よ って 座 標 系 が変 わ っ て し ま う と,そ の読 み 出 し が 困 難 に な る。 また,よ
り一 般 的 に は,ア
フ ィ ン変 換 に よ る改 変 を考 え る こ
と もで き る。 ア フ ィ ン変 換 と は,画 像 の座 標(x,y)を
に よ り,(x',y')に
変 換 す る変 換 をい う。 こ こ で,a=d=1,b=c=e=f=
0と す れ ば 恒 等 変 換 で あ るが,a∼fの
値 をわ ず か に変 化 させ て も画 像 に 与
え る主 観 的 な 影 響 は少 な い。 また,上 式 は(x,y)に 2次 以 上 の 変 換 を考 え る こ と もで き よ う。 図1.5に1次
関 す る1次 式 で あ るが, 変 換 お よ び2次 変 換
に よ る画 像 の 変 形 の様 子 を示 す 。 た だ し,図 は 変 形 の様 子 が 顕 著 に現 れ る よ う にパ ラ メ ー タ を設 定 した もの で あ る。 なお,デ
ィ ジ タ ル 画 像 を,プ
ク リー ン に 投 影 した もの は,も
リ ン タで 印 刷 した も の や,プ
ロジェクタでス
との 画 像 とわ ず か に異 な って い る が,こ れ ら
の 変 形 は近 似 的 に ア フ ィ ン変 換 で あ る と考 え る こ とが で き る。
(a) 原画 像
(b) 1次 変 換 図1.5 画 像 の変 形
(c) 2次 変 換
1.5.5 電 子 透 か しの 重 ね 書 き に 対 す る 耐 性 す で に電 子 透 か しが 記 録 され て い る コ ンテ ン ツ に対 して,別
の電 子 透 か し
を上 書 きす る と,も との 透 か しが 消 え て し ま う可 能 性 が あ る。1.2で 述 べ た よ うに,一 般 に透 か し は読 み 出 し に必 要 な鍵 を知 らな けれ ば読 み 出 す こ とが で きな い が,透
か し を記 録 す るア ル ゴ リズ ム が 公 開 さ れ て い る場 合 に は,任
意 の鍵 を設 定 し,適 当 な情 報 を透 か し と して 記録 す る こ と はで き る。 また, 透 か しの ア ル ゴ リズ ム が 非 公 開 で あ っ て も,多
くの透 か し入 りコ ンテ ン ツが
配 布 さ れ て い る よ う な状 況 で は問 題 が 生 ず る こ とが あ る。 例 え ば,ビ オ ンデ マ ン ドシ ス テ ム な どで,ビ
デ オ コ ン テ ン ツCに
デオ ・
視 聴者 の氏名 が 電子
透 か し に よ り記 録 され て か ら配 信 され て い る と し よ う。 こ こ で,視 聴 者A に は,透 か しWAが
記 録 され た コ ン テ ン ツ
が 配 信 され,視 聴 者Bに
は,透 か しWBが
が 配 信 さ れ る も の と す る 。 こ の と き,こ 2人 の ユ ー ザA,Bが
に よ り,差 分dを
協 力 す る と,互
記 録 され た コ ンテ ン ツ
れ らの ビ デ オ コ ン テ ン ツ を入 手 した
い の コ ン テ ンツ を比 較 して
計 算 す る こ とが で き る。dは
そ の値 が ゼ ロ で な い 位 置 が,ユ
ー ザAと
あ る こ とに な る。 そ こ か ら,CAあ
実 際 に は ビ ッ ト列 で あ り,
ユ ー ザBの
る い はCBの
透 か し情 報 の 相 異 点 で
該 当 す る位 置 の み を変 更 す
る こ とに よ って 透 か し を消 去 で き る可 能 性 が 高 い こ とが わ か る。 そ こで,透 か し信 号 で あ るWAやWBを
う ま く符 号 化 す る こ とに よ っ て,上 記 の よ う に
複 数 の ユ ー ザ が 結 託 した と し て も,電 子 透 か し を 消 去 で き な い よ う に,ま た,消
去 し よ う と した コ ン テ ン ツか ら,結 託 に参 加 した ユ ー ザ を 特 定 で きる
よ うに す る方 法 も考 え られ て い る。 1.5.6 著 作 権 者 の 不 正 に 対 す る 対 策 電 子 透 か し 自体 の 耐 性 とは 異 な る が,1.3.2で
述 べ た よ う な 目的 で 電 子 透
か しを 用 い る場 合 に は,利 用 者 は コ ンテ ン ツ を購 入 す る前 に,著 作 権 者,あ る い は コ ン テ ン ツ の 提 供 者 に,自 る。 そ の た め,コ
らの氏 名 等 を送 信 す る必 要 が あ る こ とに な
ン テ ン ツ提 供 者 は容 易 に利 用 者 の趣 味 ・嗜 好 に関 す る情 報
を収 集 す る こ とが で き,こ れ らの 情 報 が 著 作 権 管 理 以 外 に 流 用 され て しま う 危 険 性 が 生 じ る。 し た が って,1.3.2で 構 築 す る 際 に は,こ
述 べ た よ う な著 作 権 管 理 シ ス テ ム を
の よ うな利 用 者 の個 人 情 報 を保 護 で き る よ う十 分 な対 策
を とる必 要 が あ る。 具 体 的 な 方 法 と して は,利 用 者 の個 人 情 報 を暗 号 化 した 上 で コ ンテ ン ツ提 供 者 に送 信 し コ ン テ ンツ に記 録 して も ら うよ う にす れ ば よ い 。 この場 合,コ
ン テ ン ツ提 供 者 は送 られ て きた 情 報 が 正 しい もの か ど うか
判 断 す る こ とが で き な い の で,悪 意 あ る利 用者 は偽 の情 報 を暗 号 化 して 提 供 す るか も しれ な い 。 そ こ で,第 三 者 に利 用 者 が 真 の情 報 を暗 号 化 して い る こ とを 証 明 して も ら う方 法 も考 え られ て い る。
1.6 む
す
び
本 章 で は,電 子 透 か しの 概 要 に つ い て 述 べ,そ
の 使 用 形 態 や 各 種 改 変 に対
す る耐 性 評 価 につ い て 述 べ た 。 本 章 で 述 べ た こ と以 外 に も多 くの考 慮 す べ き 問 題 が あ る。 例 え ば,コ
ン テ ン ツ提 供 者 自身 が 不 正 を行 い,偽
の情 報 を 電 子
透 か し と し て記 録 して し ま う危 険 性 も考 え られ よ う。 電 子 透 か し技 術 は,今 後,情
報 化 社 会 を支 え て い く上 で 重 要 な技 術 の 一 つ
と考 え られ る が,技 術 的 に は ま だ満 足 で き る状 況 で は な い。 今 後,一 層 の研 究 開 発 が 望 ま れ る と こ ろで あ る。 ま た,デ
ィ ジ タ ル コ ンテ ン ツ の著 作 権 に 関 す る種 々 の 問題 は,電 子 透 か し
な ど技 術 的 方 法 の み で 解 決 で き る問 題 で は な く,教 育 や 法 律 な ど,様 々 な体 制 の 充 実 と両 立 に よ りは じめ て 解 決 で き る問 題 で あ る こ とを認 識 す る こ とが 重 要 で あ る。
参考文献 1) 名 和 小 太 郎:「 サ イ バ ー ス ペ ー ス の 著 作 権 一 知 的 財 産 は 守 れ る の か 」 中 公 新 書(1996). 2) 渡 辺 保 史:"デ 3) 高 橋 史 忠:"「 24,pp.99‐124
ジ タ ル コ ン テ ン ツ の 知 的 所 有 権",O'REILLY(1998). 電 子 透 か し 」 が マ ル チ メ デ ィ ア 時 代 を 守 る",日 (1997).
4) 松 井 甲 子 雄:「 電 子 透 か し の 基 礎 」 森 北 出 版(1998).
経 エ レ ク トロ ニ ク ス,2‐
5) cIDf仕
様 書(第1.1版rev1.0)日
6) Fabien
A.P.Petitcolas,Ross marking
International ,LNCS 7) Fabien
本 語 版,コ
systems",in
David
A.P.Petitcolas.Watermarking
Aucsmith(Ed),Information
美 栄 司,小
copyright
15‐17,Proceedings
evaluation.IEEE
Signal
Processing
2000).
野 文 孝:"静
止 画 符 号 化 の 新 国 際 標 準 方 式(JPEG2000)の
像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,Vol.54,No.2,pp.164‐171(2000).
9) 三 木 弼 一 編 著:「MPEG‐4の
on Hiding,Second
3‐540‐65386‐4,pp.219‐239(1998). schemes
,vol.17,no.5,pp.58‐64(September
要",映
ォ ー ラ ム(2002).
G.Kuhn:"Attacks
Workshop,IH'98,Portland,Oregon,U.S.A.,April 1525,Springer‐Verlag,ISBN
8) 上 野 幾 朗,渥
ン テ ン ツIDフ
J.Anderson,Markus
す べ て 」 工 業 調 査 会(1998).
概
章
2 第
本 物 の 証― 紙のすき入れ(透 か し)―
元 東京工芸大学 工学部 教授 川 合 淳 郎
2.1
は じ め に
透 か し(す か し)と は,物 を 明 るい 方 に 向 け て 透 か し て見 た と き模 様 が 見 え る もの で,透
か し絵 ・透 か し彫 りな どが あ る 。 しか し普 通"透
か し"と い え
ば,紙 を 明 る い方 へ 透 か す と見 え る模 様 や文 字 を指 す 。 紙 に透 か し を入 れ る こ とは,そ
の紙 の製 造 ・品 質 な ど を証 す る商 標 と した
こ とに起 源 を発 して い る。 以 降,そ
の特 長 を生 か して"本 物"で
あ る こ とを
確 認 す るた め の手 段 に使 わ れ て い る。 そ の 代 表 的 な もの が 紙 幣 い わ ゆ る お札 で あ り,そ の 他 パ ス ポ ー トな ど偽 造 され る と社 会 的 な 混 乱 を もた らす もの に 用 い られ て い る 。 最 近 の 情 報 技 術 の 著 しい 発 達 と と もに,極
め て精 細 な コ ピー を簡 単 に 作 る
こ とが で き る よ う に な っ た 。 イ ンタ ー ネ ッ トを始 め とす る情 報 媒 体 で は,各 種 の デ ィ ジ タ ル デ ー タ を容 易 に入 手 ・作 成 ・編 集 す る こ とが で き る。 そ し て,デ
ィ ジ タ ル デー タ は 半 永 久 的 に 劣 化 しな い た め,多
くの メ デ ィア が ア ナ
ロ グ か ら デ ィ ジ タル へ移 行 しつ つ あ る。 これ らの デ ィ ジ タ ル デ ー タ は パ ソ コ ン等 を使 用 す れ ば容 易 に同 一 の コ ピー を作 成 す る こ とが で き,紙 幣 で さ え偽 造 され る時 代 と な っ た 。 デ ィジ タ ル コ ン テ ン ツ の 著 作 権 を保 護 す るた め に, 画 像 ・動 画 ・音 声 デ ー タ の 中 に署 名 情 報 を埋 め 込 む"電 子 透 か し"*が 用 い られ る よ うに な っ た 。 *ほ か に"コ し"が
ン シ ー ル ド イ メ ー ジ""デ
一般 的 で あ る。
ジ タ ル 透 か し"な
ど と も 呼 ば れ る が,"電
子透 か
電 子 透 か しで い う"透 か し"と は,電 子 メ デ ィア の 真 正 性 を証 明 す るた め の もの,す く,ち
な わ ち 隠 され て い る"本 物 の証(あ か し)"で あ る と い っ て も よ
ょ う ど"お 札 の 透 か し"の よ うな もの とい う こ とが で き る。 そ こで,
本 稿 で は本 来 の紙 の 透 か し に つ い て,そ ど に つ い て 述 べ る。 た だ し,作
の歴 史 ・種 類 ・作 り方 ・品 質 評 価 な
り方 につ い て は そ の性 格 上 公 開 され て い な い
部 分 が 多 い ので,十 分 な 解 説 は で きな い。
2.2 透 か しの技術 2.2.1
「透 か し 」 と 「す き 入 れ 」
透 か し とは 前 節 で 記 し た よ う に,物 に 反 対 側 か ら光 を当 て た と き模 様 や 文 字 が 見 え る場 合 の 一 般 語 で あ るが,普 通 透 か し と言 え ば紙 の 透 か しの こ とで あ る。紙 の 場 合 これ を特 にす き入 れ とい うが,紙
を漉(す)く とき に模 様 や文
字 を入 れ るか らで あ る。 JIS P 0001-1998(紙 ・パ ル プ用 語)に は,用 語 す き入 れ,透 か しの定 義 と し て 「紙 を透 か し て見 た とき 現 れ る模 様 。 参 考 明 る く見 え る 白す き入 れ と, 暗 く見 え る黒 す き入 れ の2種 類 が あ る。 方 法 に は,手 す き,円 網 の す き網 及 び ダ ン デ ィ ロー ル の ワ イ ヤ に希 望 の模 様 の 凹 凸 を つ けた もの で抄 造 した り, プ レ ス 部 な どで 凹 凸 模 様 の あ る ロー ル で 湿 紙 に プ レ ス す る こ と な どが あ る。」,対 応 英 語(参 考)と して"watermark"と 英 語 でwatermark,ド じが す るが,紙
定 め て あ る。
イ ツ語 で もWasserzeichenと
い ってやや奇異 な感
を漉 くに は水 が 必 要 だ か ら こ う い う言 い 方 に な った と思 わ れ
る。 紙 は植 物 繊 維(セ ル ロ ー ス)を 絡 み 合 わ せ て 平 らに した もの で,水
を仲 介
と して セ ル ロ ー ス 同 士 を 水 素 結 合**さ せ た もの で あ る。 す な わ ち,水 の 中 で パ ル プ を 離 解(解 き ほ ぐ し)・ 叩 解(こ うか い:本 来"た
た く"意 で 製 紙 工
業 的 に は 繊 維 を適 当 な長 さ に 切 断 ・圧 壊 して 繊 維 を枝 分 か れ させ る作 業)・ フ ィ ブ リル化(枝 状 分 岐)さ せ た 懸 濁 液 を,細 か い 金 網 ま た は プ ラス チ ッ ク網 で水 を漉(こ)し,乾
か して紙 が で きる 。 離 解 以 下 の 前 処 理 の条 件 で,で
**水 素 原 子 を仲 介 と した 化 学 結 合 の一 種 で 合 。 セ ル ロー ス 繊維 に は多 くのO‐H基
,O‐H…Oの
きる
… の よ うな 静 電 引 力 に よ る結
が あ り,お 互 い に結 合 し合 う。
紙 の性 質 が 左 右 さ れ る(合 成 紙 の場 合 は別 で,必 ず し も水 を必 要 と し な い)。 ま だ水 が 多 く残 っ て い る湿 紙 の 状 態 の と きパ ル プ繊 維 の 密度 の 大 小 を 形 成 さ せ,紙
に 部 分 的 な 厚 薄 を作 って 透 か しが で き る。
この よ う に紙 に透 か しを 入 れ る の は紙 を す く(漉 く,抄 造)時
に 入 れ る の で,"す
き入 れ"と
く=抄 紙 ま た は抄
い う のが 正 式 で あ る。 しか し"透 か し"
の ほ うが 一 般 的 で あ る の で,本 稿 で は 主 に この 言 葉 を用 い る。 2.2.2 透 か しの 歴 史 紙 は 紀 元 前 約100年
に 中 国 で 発 明 さ れ た(紙 は 紀 元105年
〈Ts'ai Lun〉 が 発 明 し た と従 来 い わ れ て きた が,こ
に"蔡
倫"
の人 は紙 の完 成 ・普 及 者
とす る の が 最 近 の 定 説1))。紙 に 最 初 に 透 か し を入 れ た の は,1280年
ごろイ
タ リア の フ ァブ リア ー ノ(ロ ー マ 北 方 の アペ ニ ン 山脈 中 の 小 都 市 に あ る同 名 の 製紙 会 社 で,西 欧 に お け る紙 漉 きの 発 祥 地 と もい わ れ る)で あ る と され て い る2)。活 字 を使 う近 代 的 印 刷 術 が ドイ ツ の グー テ ンベ ル ク に よ っ て発 明 さ れ た の が15世
紀 半 ばで,そ
の2世 紀 も前 に す き入 れ 技 術 が で き て い た の は
興 味深い。 初 め の こ ろ の透 か し は極 め て簡 単 な模 様 の"白 透 か し"(紙 の 地 部 分 よ り 薄 くて 白 く見 え る 透 か し)で あ っ た が,次 第 に複 雑 な もの と な っ て各 国 で 行 わ れ る よ うに な っ た 。"黒 透 か し"(周 囲 よ り黒 く見 え る透 か し)が19世 ば に考 案 され,間
もな く"白 黒 透 か し"(白
調 透 か し)が 開 発 さ れ て,偽
紀半
と黒 と そ の 中 間 調 を もっ た 全 階
造 防 止 や 芸 術 性 の 目 的 で 紙 幣 や 美 術 紙 に用 い ら
れた。 以 上 は西 欧 に お け る 沿 革 で か な り古 い歴 史 を もつ が,東 洋(特 に 日本)で は 大 体18世
紀 以 降 の浅 い 歴 史 で あ る。 江 戸 時 代 の文 化 ・文 政(19世 紀 初 期)の
こ ろ盛 ん に行 わ れ,藩 札 な どに使 わ れ た 。 当初 単 純 な もの だ っ た の は紙 の 漉 き方 のせ い と思 わ れ るが,明 治 維 新 と と もに紙 幣 の 国 産 化 が 図 られ て独 自の 発 達 を し,西 欧 とは趣 の 異 な っ た 精 細 な透 か し を入 れ る技 術 を確 立 した 。 2.2.3 透 か し の 種 類 紙 の透 か し に は い ろい ろ あ るが,次
の よ うに 分 け る こ とが で き る3)。
(1) 見 え方 に よ る分 類 (a) 白透 か し(白 〈周 囲 よ り白 い 〉 の み 。 前 述)
(b) 黒 透 か し(黒
〈周 囲 よ り黒 い 〉 の み 。 前 述)
(c) 白 黒 透 か し(白
・黒 ・中 間 調 の 全 階 調 。 前 述)
(2) 製 造 法 に よ る 分 類 (a) 手 漉 きによ る方 法(け た 漉 き) (b) 機 械 漉 きに よ る 1. 円網(ま る あ み)抄 紙 機 使 用 2. 長 網 抄 紙 機 使 用
平 ら また は円 筒 状 の金 網 に型 を付 け る(後 述)
① ダ ンデ ィ ロー ル 法 ② マ ー キ ン グ ロー ル 法 (c) 特 殊 法 (3) 透 か しの 位 置 に よ る 分 類 (a) 散 ら し模 様 (b) 定 位 置模 様 2.2.4 す き 入 れ 紙 の 製 造 透 か しを入 れ た 紙 の製 造 法 に は前 項 の(2)に
述 べ た よ う に い ろ い ろ あ り,
ま た 公 開 さ れ て い な い 方 法(前 項 の(2)‐(c))も あ るの で,簡 単 に述 べ る に と ど め る。 要 約 して い え ば,繊 維 を移 動 させ て 紙 層 に透 か しの 模 様 に合 っ た 濃 淡 を作 る もの で,繊 維 が 移 動 しや す い よ うに 比 較 的 短 い繊 維 の 長 さ に紙 料 を 調 製 し,漉
く と き は その 繊 維 が入 り込 む す き入 れ 型 を 用 意 す る ので あ る。
(1) 手 漉 き に よ る 方 法 金 網 を張 った す き げた(漉 き桁)を 使 う。 白透 か しを作 る場 合 は,そ の金 網 の 上 に模 様 どお りに作 っ た 金 属 な どの 型 を取 り付 け る か,ま た は金 網 そ の も の を直 接 模 様 ど お りに,金 属 素 地 よ り凸 状 に 高 くす る。 この よ うな 金 網 を張 っ た 漉 き桁 で紙 料 を汲 む と,凸 部 の と こ ろの 繊 維 が 逃 げ て 薄 くな り,紙 とな っ た と き 白 く透 け て 見 え る。 黒 透 か しの場 合 は そ の反 対 で,金 網 を模 様 どお りに 凹状 にへ こ ませ れ ば よ い。 (2) 円 網 抄 紙 機 に よ る 方 法 紙 層 を形 成 さ せ る シ リ ンダ ー モ ー ル ド(円網)の 金 網 の 上 に,手 漉 き に よ る 場 合 の 漉 き桁 と同様 の 加 工 を行 う。 透 か しの 出 や す い紙 料 を用 い れ ば,手 漉
(b) 網 出 し
(a) 原 型 の作 製
(c) 円網 の は ぎ合 せ作 業 写 真2.1 漉 き網 の製作
きの 透 か しに似 た 非 常 に 良 い 透 か し を作 る こ とが で き る。 写 真2.1に
イ ギ リス ・ポ ー タル ス 社(18世 紀 初 頭 創 立 の製 紙 会 社,紙
紙 の 製 造 社 と して 有 名)の,漉
幣用
き網 製 作 状 況 を示 す4)。
(3) 長 網 抄 紙 機 に よる 方 法 金 網 上 に無 地 で 抄 か れ た 湿 紙 に,す が,ダ
き入 れ 型 を押 印 して す き 入 れ を作 る
ンデ ィ ロー ル を用 い る 方法 とマ ー キ ング ロー ル を用 い る方 法 が あ る。
(a) ダ ンデ ィ ロー ル に よ る方 法 本 来,抄 紙 機 末 端 に 近 い 部 分 で 回転 して 湿 紙 の 表 面 を均 整 にす る金 網 を張 っ た 中 空 の ロー ル で あ るダ ン デ ィロ ー ル の そ の 金 網 に,手 漉 き ま た は 円網 の 場 合 と同 様 の 加 工 を して す き入 れ 紙 を作 る 。1820年
ご ろ考 案 さ れ 比 較 的 簡
単 な 図 柄 の 透 か しが で き るの で,現 在 一 般 に最 も広 く利 用 され て い る。 (b) マ ー キ ン グ ロー ル に よ る方 法 まだ 可 塑 性 の 残 っ て い る湿 紙 を,す
き入 れ 型 を も った ロ ー ル と相 手 の ロ ー
ル との 間 に 通 し て す き入 れ を得 る方 法 で あ り,こ れ に よ る模 様 を プ レ スマ ー ク とい う。
2.3
本 物 の 証 と して の 透 か し
2.3.1 透 か し の 効 用 白透 か しの紙 は比 較 的容 易 に作 る こ とが で き,便 箋 や 障子 紙 に よ く用 い ら れ て い る。 これ らは,そ の 美 的 価 値 や付 加 価 値 を高 め る た め の もので あ る。 前 述 の よ うに,紙
に透 か し を入 れ る こ とが 考 案 され て 実 際 に使 わ れ た の は,
そ の紙 の 商 標 的 な しる しだ った よ うで あ るが,次
第 に紙 の 品 質保 証 とい う性
格 を帯 び る よ う に な っ た。 透 か し の技 術 は,そ れ が 出 現 した13世 り変 化 が な か っ た が,黒
紀 以 来19世
紀 前 半 に至 る まで あ ま
透 か しが 考 案 され さ らに 複 雑 な 白黒 透 か しが19世
紀 前 半 に開 発 され て大 きな 変 革 を もた ら した 。 階 調 が 豊 富 で芸 術 性 の 高 い 白 黒 透 か し は,簡 単 に は真 似 が で き な い の で,偽 造 防 止 の 効 用 を持 つ よ う に な っ た。 そ の 目 的 で,紙
幣 ・証 券 類 ・パ ス ポ ー トの ほ か レ タ ー ペ ー パ ー な どに
も用 い られ て い る。 2.3.2 紙 幣 と 透 か し (1) 沿 革 紙 幣 に透 か しの 入 っ た 紙 を最 初 に 用 い た の は イ ン グ ラ ン ド銀 行 で あ る。 1725年 に ポ ー タ ル ス社 が 作 っ た 白透 か しの もの で,品 質 保 証 の意 味 で 用 い た が,そ
の 後 た び た び紙 幣 の 偽 造 が 出 て 多 くの犯 人 が 極 刑 に処 され て い る。
紙 ま で偽 造 した の は少 な い が,中
に は極 め て 巧 妙 な擬 透 か し紙 を作 っ て大 い
に 官 憲 を悩 ませ,逮 捕 後 そ の 秘 法 の 自 白 を代 償 に 助 命 を提 案 され た が,こ れ を 断 わ っ て 秘 法 を明 か さ ず 処 刑 さ れ た とい う,剛 の 者 も いた 。 た び 重 な る偽 造 事 件 の た め 紙 に お い て も多 くの 工 夫 が な さ れ,19世
紀前
半 に 白黒 透 か しが 考 案 され(イ ギ リス の ス ミス に よ る),こ れ が 紙 幣 用 紙 に透 か し を入 れ る こ とへ とつ な が っ た 。 フ ラ ン ス革 命 に 際 して,政 府 は 土 地 収 用 の 代 償 と し て 有 名 な ア ッ シ ニ ア (当初 国 庫 債 券,後
に紙 幣)を 発 行 した が,増 発 に次 ぐ増 発 で ア ッ シニ ア価 値
は 急 落 し,大 変 な イ ン フ レ を もた ら した 。 この 乱 れ はナ ポ レ オ ン(一 世)が 改 革 し て立 ち 直 らせ た。 この ア ッ シニ ア は表 だ け黒1色 は透 か しが 入 っ て い る(写 真2.2参
の 印刷 で あ るが,紙
に
照)。
日本 の透 か し の始 ま りは,江 戸 時 代 に各 藩 が 藩 札 を発 行 し始 め て 間 もな い 延 宝7年(1679年)に,徳
島 藩 が 出 し た 阿 波 延 宝 札 とい わ れ る。 この 技 術 は
独 自 の 開発 と思 わ れ,そ の 後 の藩 札 に透 か し入 り札 が 多 く見 られ る。 王 政 復 古 で 明 治 新 政 府 が 生 まれ た が,徒 手 空 拳 で 天 下 を制 した 維 新 政 府 は 新 幣 制 の樹 立 に乗 り出 し,全 国 に通 用 す る紙 幣 の 自 国製 を図 り,明 治4年
に
大 蔵 省 内 に紙 幣 司(現 在 の 国 立 印 刷 局)が 発 足 した 。 印刷 と同 時 に用 紙 も 自製
表:墨1色
印刷
裏:白(印
刷 な し)
透 か し撮 りのた め,透 か し模 様 が 見 え る。 右 図 は紙 幣 左 の透 か し(プ レ ス マー ク)部分 を斜 光 で 撮影,エ
ン ボス像 として よ く分 か る。 写 真2.2
ア ッ シ ニ ア10リ
ー ブ ル券
透 か し撮 りの た め,表
と裏 の 印刷 が 同 時 に写 って い る。左 の部 分 が 白黒 す か しで あ る。 写真2.3 改 造壱 円券 の す か し 「桐 葉」
し始 め た が,明
治14年
に初 め て 白透 か し入 り紙 幣 が作 られ,明
治22年
には
独 自 の 白黒 す き入 れ 法 が 考 案 さ れ た5)。そ の こ ろ製 造 さ れ た 改 造 壱 円 券 の 「桐 葉 」(写 真2.3)は
白 黒 透 か し開 発 初 期 に もか か わ ら ず傑 作 とい え る。 こ
の す き入 れ 法 は そ の後 も幾 多 の改 良 が な され て い るが,階 調 豊 富 で しか もデ ィ テ ー ル ま で よ く出 た優 れ た もの で あ る。 た だ し,そ の技 術 は偽 造 防 止 の観 点 か ら秘 密(秘 訣 法)と な って 公 開 さ れ て い な い。 外 国 の 紙 幣 を 見 て も優 れ た 透 か しの 紙 を使 っ て い る国 も多 い(ド イ ツ,ス イ ス,イ
タ リア な ど)が,そ
の透 か し は前 述 の2.2.3中,(2)‐(b)の
方法 であ
り,日 本 の よ う に シ ャー プ さ は な いが 重 厚 な 陰 影 を持 った もの で あ る。 偽 造 防 止 の 目 的 で 紙 幣 に透 か しを入 れ るの は普 通 で,ほ
とん どの 国 の 紙 幣
に な ん らか の形 で 入 っ て い る。 例 外 だ っ た の が ア メ リ カ,カ ナ ダ な どで あ る が,最 近 ア メ リカ の ドル 券 に も透 か しを入 れ る よ うに な っ た(写 真2.4)。 紙 幣 の 透 か し に は人 物 の 肖像 を用 い る の が 多 い が,国
章 ・紋 章 ・建 築 物 ・
動 物 ・昆 虫 な どい ず れ も由緒 あ る模 様 を使 っ て い る。 各 国 の紙 幣 の 透 か し の 状 況 は,表2.1に
示 す と お り で あ る6)。や や 古 い が,写
(長巻 紙 印 刷 の た め)の もの,写 真2.6に
真2.5に
白黒 全 面 散 ら し模 様 の例 を示 す 。
製 紙 技 術 と透 か し技 術 の 沿 革 を 時 系 列 的 に 示 す と,表2.2の る。
連続模様
とお り と な
右 端 に,あ ま り鮮 明 で な い第7代 大 統 領Jacksonの 写 真2.4
ア メ リ カ20ド
顔 の透 か しが あ る。
ル 券(1996年)
表2.1 各 国紙 幣 の透 か し(1987年 現 在,※ は一部 該 当)
(2) 最 近 の 動 向 世 界 に お け る紙 幣 の透 か しの 最 近 の 動 向 は,透 か し自体 を機 械 検 知 用 に活 用 す る例 が 増 えて お り,従 来 の 白黒 透 か し の ほ か に電 気 信 号 で は っ き り捉 え や す い よ うに,単 純 な マ ー クや 額 面 金 額 を 白透 か し で入 れ た り,バ ー コ ー ド を入 れ る の が 増 え て い る。 最 近 の,優 れ た また は代 表 的 な 透 か し入 り紙 幣 の
左側 の す か し模 様 は,人 物 の縦 連続 模 様(券 取 紙 印刷 のた め)。 透 か し撮 りの た め,表 と裏 の印 刷 の ほ か に右 側 に縦 線 の セ キ ュ リテ ィス レ ッ ドが 写 っ て い る。 写 真2.5 英 国 の 旧1ポ ン ド券
白黒 すか しが全 面 に散 らば っ て入 って い る。 写 真2.6 旧 ソ連1ル ー ブル 券
例 を 示 す と,写 真2.7∼2.15の ア ・ル ー ブ ル 紙 幣 で,写 真2.6と
よ う で あ る。 この うち 写 真2.14は
欧 州 連 合(EU)は,加
盟15カ
現 行 ロシ
比 較 す れ ば そ の 差 が わ か る。 国 の う ち12カ 国 が2002年
初 頭 か ら共 通 通 貨
の ユ ー ロ に移 行 した 。 ユ ー ロ紙 幣 に は斬 新 な デ ザ イ ン と様 々 な偽 造 防 止 対 策 が 用 い られ て い る。 紙 幣 用 紙 は ル イ ゼ ン タ ー ル社(独),ポ
ー タル ス社(英),
フ ァ ブ リア ー ノ社(伊)な どで 製 造 され て い る が,「 透 か し」 が 重 要 な 要 素 と
表2.2 製 紙 と透 か しの沿 革
〔 注 〕―
製紙 技 術 の伝 播 ―透 か し技術 の 伝 播 矢 印 は 「 現 在 まで 」を指 す
世 界 で最 もシ ャー プ な 白黒透 か し,夏 目漱 石 の 肖像 。 写真2.7
日本 のD千
円券(1984年)
2000年 発 行,中 央 下 部 地模 様 印刷 の 下 に女 王 の透 か し。 写 真2.8
イ ギ リス10ポ
ン ド券
して 抄 き入 れ られ て い る 。 各 券 種 と も 「建 物 また は人 物 の 白黒 透 か し」,「額 面 金 額 の数 字 」 の ほ か に,券 面 中央 や や 左 付 近 に,白 黒 透 か し に よ る棒 状 バ ー コー ドが 入 れ られ て い る。 この 「バ ー コ ー ド透 か し」 は券 種 に よっ て 形 状 が 異 な っ て お り,ATM,CD,中
央 銀 行 の 自動 監 査 機 で の 券 種 検 知 の ほ か
1992年,左
端 に 白透 か し。
写 真2.9 アル ゼ ンチ ン2ペ ソ券
1997年 発 行,左 端 空 白部 に 肖像 の 白黒 透 か し と額 面 白透 か し組 合 せ。 写 真2.10
ドイ ツ100マ
ル ク券
1988年,左
端 に黒 透 か しの み の 珍 しい紙 幣。 黒 透 か し上 部 の 記番 号 数 字 は裏 の 印刷 。 写 真2.11
オ ー ス ト リ ア5000シ
リング 券
1996年 発 行,右 端 に白黒 ラ イオ ン像 透 か し と機 械 検 知 用 白透 か しの組 合 せ。 写 真2.12
シ ン ガ ポ ー ル25ド
ル券
1983年
発 行,左
端 に 肖 像 白 黒 ・マ ー ク 白 ・バ ー コ ー ド 白 黒 の3種 写 真2.13
イ タ リア10万
の透 か しの組 合 せ 。
リラ券
左 右空 白部 分 に 白黒 透 か しが入 って い る(全 券種 共 通)。 左 端 に額 面 金額 数 字,右 端 に紙 幣 の 図柄 に使 用 して い る人 物(ま た は建 物)。 写 真2.14
ロ シ ア の 現 行 ル ー ブ ル 紙 幣(1000ル
ー ブ ル 券)
に偽 造 券 の 識 別 の た め に も用 い られ て い る。 写 真2.15は100ユ
ー ロ券 の 例
で あ る。 紙 幣 に は流 通 中 の 汚 染 ・破 れ な どに よ る寿 命 が あ る が,そ の 耐 用 年 数 を増 す た め,紙
に似 た感 触 の プ ラ ス チ ック を使 った 紙 幣 の割 合 が 増 え て きて い る
(オ ー ス トラ リア な ど)が,こ
れ だ と紙 の よ う な透 か し は不 可 能 で あ る。 そ こ
で 擬 似 透 か し を採 用 す る こ とが 多 くな っ て い る。
左 端 空 白部 分 に表 主模 様 の バ ロ ッ ク ・ロ コ コ建 築 の 白黒 透 か し。 その す ぐ下 に100の 白透 か し,中 央 左 にバ ー コー ド白黒 透 か し。 写 真2.15
ユ ー ロ 紙 幣(100ユ
これ に は い ろい ろ な方 法 が あ るが,例 べ ー ス を印 刷 す るが,そ
ー ロ 券)
え ば プ ラ ス チ ッ ク素 材 の上 に 白色 の
の際 白色 イ ン キ が 印 刷 さ れ な い図 柄 を入 れ て お き,
そ の後 で 地 紋 ・模 様 を印 刷 す る と,か ざ して 見 た 時 ぼ んや りな が ら透 か しの よ うに 見 え る。 これ が 擬 似 透 か しで あ る 。 電 子 透 か しに つ い て は,カ ナ ダ や エ ス トニ ア の あ る紙 幣 に用 い た とい う情 報 もあ るが,秘
扱 い の よ うで確 認 で き て い な い。
(3) 透 か しと 取 締 り お札 の 歴 史 は 偽 札 との戦 い の歴 史 で もあ る。 紙 に透 か し を入 れ る技 術 も そ の 中 で 発 展 して きた 。 日本 に お け る偽 造 事 件 は過 去 い ろ い ろ あ る が,紙 か ら 作 っ た例 は な い とい っ て よ い。 せ い ぜ い擬 似 透 か し と い うべ き もの で,油 系 の 物 質 で 透 か し模 様 を透 明 に 出 して 白透 か し に見 せ る とか,薄
い紙 に模 様 を
描 い た り不 透 明 な も の を挟 ん で貼 り合 わ せ て 黒 透 か し に見 せ る,な
どの 類 で
少 し気 を付 け て 見 れ ばす ぐに見 破 る こ とが で き る。 紙 に 透 か しを 入 れ る の は,図 柄 に よ っ て は比 較 的簡 単 に で きる。 しか し紙 幣 ・有 価 証 券 の 透 か し に似 た もの を作 られ る と困 る こ と に な る。 日本 で は, 紙 幣 国産 の 比 較 的初 期 か ら透 か し を用 い て きた が,白
黒 透 か しは 印刷 局 が 開
発 した 独 自 の技 術 に よ る もの で,偽 造 防 止 の 手 段 と して 極 め て重 要 な もの で
あ る(前 述)。 そ の た め,法 に よ り一 般 の製 造 を規 制 す る必 要 が あ る とし て 「漉 入 紙 製 造 取 締 規 則 」 が 制 定 され(明 治20年),こ
れ が 戦 後 改 正 され て 「す き入 れ 紙 製
造 取 締 法 」***と な っ て 公 布 さ れ た(昭 和22年
・法 律149号)。
これ に よれ
ば,黒 透 か しの ほ か 白透 か しで あ っ て も政 府 が 発 行 す る証 券 にす き入 れ て あ る文 字 ・画 紋 と同 じ また は似 て い る もの は,政 府 の許 可 を受 け た者 以 外 は製 造 で きな い こ とに な っ て い る。 2.3.3 そ の 他 の 透 か し 透 か し の入 っ た紙 す なわ ち す き入 れ紙 は,各 国 で紙 幣 の ほ か に 国 公 債 ・株 券 ・小 切 手 な どの有 価 証 券 ・パ ス ポ ー トな どに偽 造 対 抗 策 と して 用 い られ る ほ か,企 業 ・個 人 の レ タ ー ペ ー パ ー な ど品 位 ・独 自性 を もたせ るた め に も使 わ れ る。 また 欧米 で は美 術 紙 とし て 宗 教 画 に盛 ん に用 い られ て い る。 代 表 的 な す き入 れ美術 紙 を,写 真2.16と
写 真2.17に
示す。
切 手 の紙 と して は以 前 よ く使 わ れ て いた が,小
さい 面 積 だ か ら印 刷 品質 を
第 一 と し偽 造 防 止 の 意 味 も少 な い の で,現 在 は ご く限 られ た 国 しか 用 い て い な い。 わ が 国 で も 「大 正 す か し」 「昭 和 す か し」 の 切 手 な ど,希 少 品 と さ え な っ て い る。 国 際 交 流 が盛 ん に な っ て きた 現 在 はパ ス ポ ー トの 偽 造 が 問題 に な り,印 刷 面 は もち ろん その 用 紙 に透 か しを 入 れ る こ とが 重 要 視 さ れ て い る。 日本 の パ ス ポ ー トに は全 ペ ー ジ に透 か しが 入 っ て い るが,そ
の 中 の 白黒 透 か しは 写 真
2.18の よ う に富 士 山 と桜 で あ る。
***「 黒 くす き入 れ た 紙 又 は 政府 紙 幣
,日 本 銀 行 券,公 債証 書,収 入 印 紙 そ の 他政 府 の 発
行 す る証 券 に す き入 れ て あ る文 字 若 し くは画紋 と同 一 若 し くは類似 の形 態 の 文 字若 し くは 画 紋 を 白 くす き入 れ た紙 は,政 府 又 は政 府 の許 可 を受 けた者 以 外 の者 は,こ れ を製 造 して はな らな い。 前項 の規 定 に違 反 した者 は,こ れ を六 箇 月 以下 の懲 役 又 は五 千 円以 下 の 罰 金 に処 す る。 (附則 略)」
フ ァブ リ アー ノ社(前 記 イ タ リ ア の製 紙 会 社)作 に よ る。 写 真2.16
Edoardo
モ ナ リザ像
Chiossone(明
治 初 期,日
本
政 府 に招 か れ て来 日,紙 幣原 版 彫 刻 を は じめ本 格 的 な凹 版 ・凸版 彫 刻 技 術 を 伝 授 し本邦 印刷 技術 の 発 達 に寄 与 した イ タ リ ア人)の 肖 像 を,大 蔵 省 印 刷 局 が 特 殊 な 方 法 で 白黒 透 か しの美 術 紙 と して制 作 した もの 。 写 真2.17
キ ヨ ソネ像
「 追 記 」 のペ ー ジだ け この 白黒透 か しで,他 のペ ー ジ は全 部 桜 の散 ら し 白透 か し(下の 逆 文 字 は裏 の 印刷 が 写 った もの)。 写 真2.18
2.4
日本 のパ ス ポ ー トの 白黒 透 か し
透 か しの 品 質 と そ の 評 価
透 か し は文 字 どお り透 か して(光 に か ざ して)見 な け れ ば分 か らな い 。 した が っ て普 段 は あ ま り気 に し て い な い,と
い う こ とは 品質 は二 の次 の よ う に思
わ れ る。 しか し偽 造 防 止 の 重 要 な決 め手 で あ る の で,優 れ た 品 質 で一 定 に作 る こ とが 要 求 さ れ る。 その 評 価 は 目視 検 査 に よ る の が 一 般 で あ る が,こ
の目
視 検 査 法 は検 査 者 の個 人 的 条 件 に よ り影 響 を受 け て ば らつ きや す い。 これ を 避 け る に は物 理 特 性 に よ り客 観 的 に評 価 す る こ とが 望 ま し く,そ れ に関 す る 研 究 も行 わ れ て い る。 2.4.1
目視 検 査
標 準 とな る透 か し見 本 を側 に置 い て,こ れ と比 較 して 不 良 品 を取 り除 く と い う一 般 的 な や り方 で あ るが,定 位 置 す き入 れ の場 合 は そ の位 置 の 検 査 も重 要 で あ る。 紙 は製 造 過 程 で 湿 紙 か ら乾 燥 す る と き縮 むが,そ
の寸 法 の ば らつ きが 大 き
い 。 した が っ て 透 か しの位 置 も一 定 で は な い。 最 近 の紙 幣 の デ ザ イ ン は,透 か しが 見 えや す い よ う に そ こ に は 印 刷 を し な い(し て も淡 い 色― 写 真2.8参 照)の が 普 通 で あ り,そ の枠 か ら は み 出 す と著 し く品 質 を劣 化 さ せ る。 この
不良品 が案外多 い。 2.4.2 物 理 的 品 質 評 価 (1) 光 学 的 評 価 の 研 究7) 前 述 の よ うに透 か し の画 質 は 常 に優 れ た 品 質 を要 求 され て い る 。 目視 検 査 は画 質 の鮮 鋭 度 ・解 像 度 ・コ ン トラ ス ト ・階 調 表 現 な ど を主 観 的 に評 価 し て い る。 一 般 に画 質Qは,視
覚 刺 激 に よ り生 ず るn次
元 の 多 次 元 感 覚 量Di(i
=1 ,2,…,n)と,こ
れ に対 す る各 人 の価 値 体 系 で 決 ま る重 みWiの
てQ=f(Di,Wi)の
式 で 表 さ れ る。 こ の式 は画 質 の 主 観 的 評 価 は人 間 の 心 理
的 要 因 を含 む 価 値 判 断 で あ る た め,嗜(し)好
関数 とし
や経 験 の 影 響 を大 き く受 けや す
い こ と を示 して い る。 透 か し品 質 の 評 価 を安 定 させ る た め に は,主 観 的評 価 で な く画 像 の もつ物 理 特 性 に よ り客 観 的 に評 価 す る こ とが 望 ま し い。 これ に 関 す る あ る研 究 に つ い て述 べ る。 透 か しサ ン プ ル に照 射 した 光 を,レ (P‐MOS型,1024素
ンズ 系 を 用 い て 固 体 イ メ ー ジ セ ン サ
子)に 結 像 させ て光 電 変 換 し,画 像 情 報 を デ ィ ジ タ ル量
と して コ ン ピュ ー タ(4300b,64kW)に
入 力 さ せ る。 固体 イ メ ー ジ セ ン サ を
パ ル ス モ ー タ に よ り順 次 移 動 させ,全
面 を走 査 して2次
る。 装 置 の 構 成 を図2.1に
画 像 と し て入 力 す
示す。
固 体 イ メ ー ジ セ ン サ各 素子 の 精 度 ・再 現 性 が よ く,二 次 元 画 像 情 報 を圧 縮 し て微 分 処 理 し,ま た二 次元 高 速 フー リエ 変 換 に よ る空 間 周 波 数 分 析 に よ り 画 質 評 価 が 可 能 で あ る。 す な わ ち,肖 像 の よ うな 階 調 を もつ透 か し画 像 を微
図2.1 す か し模 様 の画 像入 力 ・処理 装 置
分 処 理 す る こ と に よ り,画 質 の 数 値 化 と客 観 的 評 価 を 自動 的 に行 う こ とが 可 能 で あ る。 (2) そ の 他 の 物 理 的 評 価 紙 の 熱 特 性 を利 用 し て透 か し を物 理 的 に測 定 す る 方 法,β‐ ラ ジオ グ ラ フ ィを 用 い て紙 の 構 造 ・透 か し を と ら えて 評 価 す る研 究8)な どが あ る。 (3) 真 偽 の 鑑 別 利 用 例 透 か し を光 学 的 に検 出 して紙 幣 の 真 偽 の鑑 別 に利 用 す る特 許 が あ る。 日本 特 許 の例 と し て は,(株)オ
ペ レ ッ ク ス の 一 連 の 特 許9),(株)富
士 通 の 特 許10)
な どが あ る。
2.5
む
す
び
透 か し を入 れ た 紙 す な わ ち 「す き入 れ紙 」 に は,白 透 か し ・黒 透 か し ・白 黒 透 か し の3種 が あ り,そ れ らの 歴 史 ・種 類 に つ い て 述 べ,特 る効 用 に つ い て 解 説 した 。 さ らに品 質 評 価 に つ い て 述 べ,物
に偽 造 に対 す
理的品質評価 に
つ い て も触 れ た 。 透 か し は本 物 の 確 認 手 段 と して代 表 的 な もの で あ る。 そ の 意 味 で マル チ メ デ ィア の コ ン テ ン ツ保 護 ・著 作 権 保 護 の 手 段 と し て 「電 子 透 か し」 が い ろい ろ開 発 さ れ て きた 。 そ の 言 葉 の ル ー ツ と もい え る紙 の透 か し に つ い て解 説 し た が,一 般 に紙 の透 か し ・そ の代 表 的 な お札 の 透 か しに つ い て は,身 近 す ぎ るせ い か あ ま り認 識 され て い な い こ とを痛 感 し た の で,や や 詳 細 す ぎた 記 述 に な っ た 。 紙 幣 の 透 か しの実 例 につ い て も,な る べ く多 く例 示 した つ も りで あ る。 印 刷 技 術 が 革 命 的 な進 展 を して お り,ま た カ ラ ー コ ピー 技 術 も大 きな 進 歩 を して い る現 在,ど
の 国 で も印 刷 面 で様 々 な工 夫 が な され て い る。 しか し,
「本 物 と して の 透 か し」 の重 要性 は 永 久 に続 くも の と考 え る。 終 わ りに,本 稿 を書 くに当 た っ て貴 重 な 資 料 と助 言 を賜 っ た 紙 幣 研 究 家 の 植 村 峻 氏 に厚 くお 礼 申 し上 げ る。
参 考 文献 1) 潘 吉 星 著,佐 藤 武 敏 訳:「 中 国 製 紙 技 術 史 」 平 凡 社(1980) 2) 森 本 正 和:"す
き入 れ 紙",特
3) 桑 原 淡 常:"す
き 入 れ に つ い て",紙
4) Portals,The
cylinder
mould
殊 機 能 紙2001,紙
業 タ イ ム ス 社(2001)
パ 技 協 誌,Vol.21,No.11(1966)
watermark(1977)
5) 「印 刷 局 沿 革 録 」(明 治 四 十 年 発 行)印
刷 局(1907)
6) 植 村 峻:「 世 界 の 銀 行 券 」 印 刷 局 朝 陽 会(1987) 7) 中 村 博 幸:"コ
ン ピ ュ ー タ ー に よ る す き 入 れ 画 質 評 価",印
刷 局 研 究 所 報 告 ,No.49,
pp.1∼13(1980) 8) Ove
K.Nordstrand:"Beta‐Radiographie
von
Wasser‐zeichen",Papier
Geschichte
Vol.17,[3/4],(Juni,1967) 9) オ ペ レ ッ ク ス,特
開 昭53‐94995,94996,100895:ロ
ー レ ル バ ン ク マ シ ン ,特 開 昭54‐
122198 10) 富 士 通,特
開 昭58‐39387,39389
11) 紙 の は な し 編 集 委 員 会:「 紙 の は な しⅠ 」 「同Ⅱ 」 技 報 堂(1985) 12) 川 合 淳 郎:"透
か し 一 本 物 の 証 ・紙 の す き 入 れ" ,画 像 電 子 学 会 誌,Vol.31,No.2
(2002) 13) 植 村 峻:「 国 境 を 越 え る お 札 ・ユ ー ロ 紙 幣 」(財)印
刷 朝 陽 会(2002)
,
第3章 文書画像への電子透かし
防衛大学校情報工学科 松 井 甲子 雄
3.1
は
じ め
に
イ ンタ ー ネ ッ トの 発 展 に と もな いマ ル チ メ デ ィア コ ン テ ン ツ の著 作 権 侵 害 問 題 が 急 浮 上 し,そ の保 護 対 策 の た め に電 子 透 か しが 有 力 な ツ ー ル にな る と 期 待 され て い る。 こ の 分 野 の 研 究 が 始 ま っ て す で に10年 余 に至 り,多 研 究 成 果 が 蓄 積 され,い
くの
くつ か の 領 域 で 実 用 化 も な さ れ て い る。 そ の 一 方
で,幾 多 の難 問 を抱 えた ま ま未 だ十 分 な適 用 もで き な い で い る領 域 もあ る。 この 解 説 で は,電 子 透 か し の埋 め込 み が 大 変 に難 し い領 域 で あ る文 書 画 像 に つ い て そ の現 状 を紹 介 す る。 本 来,電 子 透 か しで は コ ン テ ン ツの 品 質 を保 持 した ま ま,そ の冗 長 成 分 に 透 か し信 号 を埋 め込 む こ とが 目的 で あ った 。 そ の た め,濃 淡 画 像 や カ ラ ー 画 像 な どの よ う に冗 長性 の 豊 か な メ デ ィ アで は,容 易 に透 か し情 報 を秘 匿 す る こ とが 可 能 で あ っ た 。 他 方,冗 長 性 が 少 な い文 書 画 像 や2値 画 像 な どで は透 か し信 号 を包 容 す る スペ ー ス が な く,ど う して も ノ イ ズ とな っ て表 面 化 し, 目障 りに な っ て し ま う こ とが 多 い 。 この た め,透
か し を埋 め込 む対 象 ご とに
特 殊 な透 か し 方 式 を考 案 せ ざ る を得 な い実 情 に あ る。 と こ ろで,文
書 画 像 とい う名 称 は曖 昧 な 用 語 で あ る。 例 え ば,文 書 を ス キ
ャ ナ で取 り込 ん だ 画 像 な ら ば多 値 表 現 さ れ て い る こ とが 多 く,一 方,Word やExcelな
どで 作 成 した ハ ー ドコ ピー 用 の 文 書 な ら ば,テ
キ ス ト形 式 か2
値 表 現 が 多 い 。 そ こで,こ の 解 説 で は,透 か しを埋 め 込 む対 象 に分 け て そ の 方 法 を述 べ る こ とに す る。 さ らに,文 書 画 像 は 多 くの 場 合 ハ ー ドコ ピー と し
て紙 メ デ ィア で も通 用 す るた め,そ の 出 力 形 式 を 自 由 自在 に変 更 す る こ とが 多 い 。 とこ ろ が,こ の 利 便 性 が 逆 に透 か し情 報 の再 現 性 に 悪 影 響 を及 ぼ し, そ の 攻 撃 耐 性 を著 し く弱 め て し ま う。 そ の た め,文 書 画 像 に対 して どの よ う な環 境 下 で も十 分 に有 効 な機 能 を果 た す こ とが で き る透 か し シ ス テ ム を構 築 す る こ と は極 め て 困難 な 状 況 に あ る。 以 下 に述 べ る多 くの透 か し方 式 の ア イ デ ア は,こ の よ うな認 識 の も とで,不 十 分 な攻 撃 耐 性 で あ りな が ら も必 要 に 迫 られ,利 用 され て い る こ とに留 意 され た い。
3.2
文 章 要 素 に よ る 透 か し方 式
3.2.1 英 文 へ の 電 子 透 か し イ ン タ ー ネ ッ トを通 して 電 子 文 書 を配 送 す る と き に,複 製 防 止 の セ キ ュ リ テ ィ を確 保 す るに は暗 号 を利 用 す る こ とが 多 い。 著 作 権 者 が 原 本 か ら コ ピー を作 り契 約 者 へ1次
配 布 す る 際 に は,文 書 情 報 は暗 号 強 度 に従 っ て守 られ て
い る。 しか し,契 約 者 の 中 に不 正 利 用 者 が 潜 在 す る と,著 作 権 者 に 断 りな く 第 三 者 へ2次 配 布 す る こ とが で き る。 この場 合 に,再 配 布 を防 止 す るセ キ ュ リテ ィ を確保 す る の は 一 般 に難 しい た め,消 極 的 な対 策 と して 透 か しを文 書 に埋 め込 ん で お く こ と に な る。 文 書 画 像 に対 す る透 か し の条 件 と し て,第1に
文 書 を読 む人 に不 快 感 を与
え な い こ とが 必 要 で あ る。 第2に 不 正 も し くは 悪 意 を持 つ第 三 者 に対 して透 か し の埋 め込 み位 置 の発 見 や そ の解 読 を防 止 す る よ う な工 夫 が必 要 とな る。 また 第3に ハ ー ドコ ピ ー を作 成 して複 写 を繰 り返 して も透 か し情 報 が 失 わ れ な い よ う に して欲 し い こ とな どが 挙 げ られ る1)。 一 般 に テ キ ス ト画 像 で は 冗 長 性 が 少 な い ので,電
子透 か し文 書 に透 か し情
報 を埋 め 込 む に は テ キ ス ト形 式 の 変 換 に よ るか,テ
キ ス トの 要 素 で あ る文 字
の特 徴 を利 用 す る こ と に な る。 そ こで,ま ず 初 め に最 も簡 単 な英 文 テ キ ス ト の単 語 間 隔 を伸 縮 す る透 か し方 式 を紹 介 す る。 英 語 の 文 章 は ア ル フ ァベ ッ トの 表 音 文 字 か ら構 成 さ れ て い るの で,ワ ー ド 単 位 で読 み 書 きす る習 慣 に な っ て い る。 この た め英 文 ワ ー ドプ ロ セ ッサ の 多 くは1行 の 単 語 数 が そ の 行 に う ま く納 ま らな い と次 の行 に送 った り,字 間 を
詰 め た り す る 自 動 機 能 を 備 え て い る 。 こ れ がword
spacingやauto‐indent
と 呼 ば れ る 機 能 で あ る 。 英 文 書 を 読 み な れ た 多 く の 人 々 は,こ か ら親 し ん で い る の で,ワ こ で,こ
の機 能 に平 素
ー ド間 の ス ペ ー ス の大 小 に は あ ま り拘 らな い。 そ
の 習 慣 を 逆 手 に と っ て,ワ
ー ド と ワ ー ドの 間 の ス ペ ー ス に 次 の 方 法
で 透 か し情 報 を 埋 め 込 む こ とが 可 能 に な る 。 ま ず,図3.1(a)に
示 す よ う に 署 名 デ ー タ を 透 か し情 報 に 選 び,こ
の デー
タ を ビ ッ ト列 に 分 解 す る 。 埋 め 込 み 対 象 の 文 章 の 各 ワ ー ド に 注 目 し て,同
図
(b)の
示
よ う に そ の 前 後 の ス ペ ー ス を(p,s)で
表 す 。 こ の(p,s)を
同 図(c)に
す 方 法 で 変 更 す る。 こ こ に偏 移 度 は 文 書 ご と も し くは宛 先 ご と に異 な る もの を 利 用 で き る 。 そ の 結 果,同 か1か
図(d)に
示 す よ う にpとsと
の わ ず か の 差 で0
を判 定 す る こ とが 可 能 とな る。
こ の 方 法 で は,電
子 文 書 の 状 態 で 透 か し情 報 を 埋 め 込 ん で い る の で,そ
ま ま の 電 子 メ デ ィ ア 形 式 で あ れ ば い つ で もword
spacing機
で き る 。 こ の 透 か し を 保 存 す る に は ハ ー ド コ ピ ー を 作 り,紙
(a) 署 名 デ ー タ(α)
(b) 原 文 章
(c) 方 法(ρ:偏
(d) 結
移 度)
果
図3.1
Word
spacingに
よ る透か し方 式
の
能 で 容 易 に破 壊 メ デ ィ ア の状 態
に な っ て初 め て 有 効 に な る こ とに注 意 し な け れ ば な らな い。 しか し,不 正 利 用 を企 図 す る攻 撃 者 の うち 高 精 度 のOCRを
所 持 す る も の に は,こ の ハ ー ド
コ ピー か ら英 文 字 を切 り出 し文 章 を再 構 成 す る こ とが で きる。 この とき,透 か し情 報 を除 去 した り,勝 手 に 別 の 透 か し を上 書 き変 更 した り 自由 な 工 作 が 可 能 で あ る こ とに も留 意 し な け れ ば な らな い。 英 文 書 に対 す る類 似 の 透 か し 方 式 と して す で に 多 くの ものが 提 案 さ れ て い るが,そ
れ らの 攻 撃 耐 性 もや は
り大 同小 異 で あ る こ と を付 記 して お く1)。 3.2.2
和文 へ の電 子 透 か し
英 語 が表 音 文 字 で あ るの に対 して,漢 字 は表 意 文 字 で あ る。 多 くの場 合 一 字 一 画 に何 らか の意 味 が 込 め られ て お り,日 本 語 は そ の位 置 や 字 画 の相 互 関 係 さ え もお ろ そ か に で きな い 言 語 で あ る。 した が っ て,前 述 の 手 法 を模 倣 し て各 文 字 や 字 画 の あ い だ を勝 手 に引 き伸 ば した り短 縮 した りす る と,読 者 に 何 とな く違 和 感 を与 え て し ま う。 読 者 は 多 分 にパ ター ン と して 漢 字 を認 識 し て い る よ うに 思 わ れ る。 この よ う な人 間 の 特 性 か ら,和 文 に透 か し を埋 め込 む の は 難 し く,い まだ 良 策 は 見 当 た らな い。 わ ず か に文 字 を 回転 させ る透 か し 方 法 や 文 字 幅 を ス リム に縮 小 す る 方 法 な ど が 報 告 され て い る に過 ぎ な い1)。
一 方,日
本 語 に は同 じ意 味 を持 つ 単 語 や 文 字 が 複 数 あ る こ とに注 目 して,
特 定 の文 字 を使 う と0を 表 し,文 意 を損 な わ ず に そ れ を他 の 文 字 に 変 更 す る か,ま
た は,平 仮 名 や 片 仮 名 で表 現 す る と1を 表 す よ うな 仕 掛 け を採 用 す る
こ と も で き る3)。この 方 法 は 古 くか らSteganographyの に使 わ れ て い た もの で あ る4)が,最 近,一
一 手段 として密 か
部の研究者 の間 で再検討 や デ ィジ
タ ル メ デ ィア へ の拡 張 が 試 み られ て い る。 これ に は あ らか じ め使 用 文 字 の 変 換 辞 書(暗 号 表)を 準 備 して お き,そ の 規 約 の も とで 透 か し情 報 に従 い適 切 な 用 語 に替 え て文 章 を再 構 成 す る こ とが 必 要 に な る。 し か し,こ の 方 法 は原 作 者 の 意 に反 した 用 語 に置 き換 え ら れ る恐 れ が あ り,良 策 とは い えな い。
3.3
背 景 パ タ ー ン に よ る 透 か し方 式
3.3.1 ベ ク トル パ タ ー ン に よ る 電 子 透 か し 電 子 文 書 で使 う各 文 字 に は ほ とん ど冗 長 性 が な い た め,文 字 コー ドそ の も の に透 か しを埋 め 込 む可 能 性 は少 な い 。 そ こで,こ の 電 子 文 書 をハ ー ドコ ピ ー化 す る際 に何 らか の付 加 情 報 を 同 時 に印 刷 で きな い か とい うア イ デ ア が 浮 か ん で くる。 そ の よ う な発 想 の 一 つ と して,通 常 の文 書 を印 刷 す る紙 面 の上 に,さ
ら に著 作 権 情 報 や 文 書 内 容 の要 旨 を微 小 な点 集 合 で 透 か し表 現 し て背
景 に 重 ね て 印 刷 す る提 案 が あ る。 この 方 法 に よ る と,仕 上 が り文 書 が 透 か し情 報 で わ ず か に 汚 れ る た め Dirty paper方 式 とい う名 前 で 呼 ばれ る こ と もあ る。 そ の一 つ と し て位 相 差 を もっ た2種 類 の ベ ク トル 形 式 で 表 さ れ た3点
を紙 面 全 体 に 薄 く印 刷 出 力 す
る透 か し方 法 が 報 告 さ れ て い る5)。 ま ず,図3.2に
示 す2種
類 の パ タ ー ン を 考 え る。2×2ド
を点 パ タ ー ン と呼 ぶ 。 つ ぎ に この 点 パ ター ン を90度 に配 置 し た3点
ッ トか ら成 る■
に配 置 し た3点
と60度
を 準 備 し,前 者 をbit 0,後 者 をbit 1に そ れ ぞ れ 対 応 さ せ
る。 これ を要 素 パ タ ー ン と呼 ぶ 。 点 パ ター ン は紙 面 に印 刷 され る点 で あ り,こ れ が 大 き くな る に従 い視 覚 的 な ノ イ ズ が 発 生 す る。 し た が って,小
さい ほ うが望 ま しい が,小
さす ぎ る と
ス キ ャナ に よ る検 出 が 難 し くな り復 号 率 が 低 下 す る 。 要 素 パ タ ー ン は情 報 の
(a) Bit 0
図3.2
(b) Bit 1
点 パ タ ー ン と要 素パ ター ンの関 係
基 本 単 位 で あ り,識 別 が容 易 で あ る こ とや黒 点 の バ ラ ン ス性 か ら90度
と60
度 の交 角 を持 つ 二 つ のベ ク トル の 概 念 を用 い て い る。 このベ ク トル パ タ ー ン を透 か し情 報 に従 っ て紙 面 上 に繰 り返 し冗 長 性 を持 た せ て 印 刷 し て お く と, 印 刷 文 書 の 改 ざ ん の有 無 や 原 本 か コ ピー か の真 偽 の 判 定 な どが 容 易 に可 能 と な る。 例 え ば,文 書 の 一 部 分 が 改 ざ ん さ れ る と透 か し情 報 に埋 め 込 まれ た パ ラ メ ー タ と不 一 致 を招 く こ とに な る。 また,こ の 原 本 か らコ ピー を作 る と透 か し が 消 去 され て し まい,透 る。Dirty
paper方
か し情 報 の 復 号 が 不 可 能 と な っ て 複 製 を発 見 で き
式 の 特 徴 と して1個
情 報 を 表 現 して い るが,2×2ド
の 要 素 パ タ ー ン が1ビ
ッ トの 透 か し
ッ ト程 度 の極 め て 微 小 な 印 字 の た め,紙 の
印 字 面 の 凹 凸紀 よ るパ タ ー ンの 欠 落 や ノ イ ズ の 発 生 に よ り検 出エ ラ ー が増 大 す る こ とに な る。 この た め,同 一 パ ター ン の繰 り返 しに よ るか な り十 分 な 冗 長 性 を持 た せ て 印 刷 す る こ とが 必 須 で あ る。 一 方,Dirty
paper方 式 の 欠点 は,作 成 時 の 出力 プ リ ンタ の解 像 度 よ り上
位 の微 細 な 解 像 度 を持 つ ス キ ャ ナ が あ る と,紙 面 か らベ ク トル パ タ ー ン を検 出 して 透 か し情 報 を解 読 す るか,そ
の ま ま他 の 紙 面 に 重 ね て 出力 す る こ とが
で き る。 した が っ て,こ の 攻 撃 耐 性 は両 者 の 優 劣 に依 存 し て決 まっ て くる こ と に注 意 しな け れ ば な ら な い。 3.3.2
ラ ン レン グス によ る 電子 透 か し
透 か し情 報 を点 で表 現 し印 刷 文 書 上 に撒 布 す るDirty
paper方
式 は,文 字
の 背 景 とな っ て い る空 白部 分 を汚 す 結 果 を 招 い て い る。 一 方,そ
の逆の発想
と し て空 白部 分 を 汚 さず に文 字 との 境 界 部 分 を わ ず か に利 用 す る透 か しの 埋 め 込 み法 も考 案 され て い る。 これ は,文 字 間 の スペ ー ス を走 査 線 上 の 同 一 色 の 画 素 の 継 続 長,す
な わ ち ラ ン レ ン グ ス(Run‐length)で 計 測 し た と き,そ
の 白 ま た は黒 の連 続 画 素 数 を透 か し情 報 に よ っ て変 更 させ る もの で あ る6)。 例 え ば,走 査 線 が 図3.3の(a-1)ま
た は(b-1)で 表 され て い る もの とす る。
こ の と き ラ ン レ ン グ ス が 偶 数 で,透
か し ビ ッ トが0な
し,も
し1な
ら ば1画 素 分 伸 長 し て 同 図(a-3)と す る。 ラ ン レ ン グ ス が 奇 数
の 場 合 に は,同 paper方
ら ば,同 図(a-2)と
図(b)に
従 い そ の 逆 の 処 理 を 実 行 す る 。 こ の 方 法 はDirty
式 とは 異 な り印 刷 文 書 の 空 白部 分 は き れ い に保 た れ るが,文 字 の エ
(a) 偶 ラ ン レ ン グ ス 図3.3
(b) 奇 ラ ン レ ン グ ス Run‐lengthに
よ る 透 か し方 式
ッ ジ部 に 凹 凸 が 発 生 し,文 字 を美 し く表 現 で きな くな る欠 点 が あ る。 しか も フ ァ ク シ ミ リの よ うな走 査 線 で表 現 し得 る メ デ ィ ア の み に有 効 で あ り,キ ャ ラ ク タベ ー ス の 電 子 文 書 に は適 用 で き な い難 点 も あ る。
3.4
多 値 画 像 の2値
化 に よ る 透 か し方 式
3.4.1 輝 度 パ タ ー ン 化 に よ る 電 子 透 か し 自然対 象 物 を カ メ ラ系 で撮 影 す る とカ ラー や 多 値 の 画 像 が 得 られ る。 これ を文 書 画 像 と と もに 白黒 の2値 で 表 現 し印 刷 出 力 す る方 法 は デ ィザ 法 と呼 ば れ,す
で に多 くの研 究 が あ る 。 本 来,こ
し た 画像 に変 形 した とき,そ
の よ うな 多値 で あ った もの を2値 化
こ に透 か し を埋 め込 む に は多 値 か ら2値 へ の変
換 時 に そ の 自 由度 を利 用 す る の が 賢 明 な 方 策 で あ る こ とが 知 られ て い る。 そ の 一 例 を図3.4に
示 す。
い ま,多 値 画 像 の輝 度 レ ベ ル を0∼4の5段
階 で 表 示 す る。 この よ う な 明
る さ を持 つ 画 素 を2値 の 微 小 な 白 黒 の マ イ ク ロパ タ ー ンで 面積 情 報 と して 拡 が り を もっ て 表 現 す る。 こ の と き 図3.4(a)に き,輝 度1,2,3に
示 す よ う に輝 度0と4を
除
はそれ ぞれ複 数 の同 じ明 る さを持 つパ ター ンが存 在 す
る。 そ こ で,こ の 同 値 な 明 る さ を もつ パ タ ー ンに 同 図(b)の
よ うな 埋 め 込 み
ビ ッ トを対 応 させ て お く。 次 に多 値 画 像(c)か
ら各 画 素 を5段 階 に再 量 子 化 し て同 図(d)の
輝 度 レべ
(c) 原 画 像 (256レ ベ ル) ( d) パ タ ー ン選 択 (a) パ タ ー ン 表 現
(e) 合 成 デ ー タ
(f) 署 名 済 画像(2値) (b) 透 か し ビ ッ トの 割 合 図3.4
Micro
patternに
よ る透 か し方 式
ル に階 調 数 を減 らす 。 そ の階 調 レベ ル に同 図(e)の て 同 図(b)か
合成 すべ きデータに従 っ
ら該 当 す る○ 印 のパ タ ー ン を選 定 す る 。 こ の結 果 を同(f)の2
値 画 面 上 に移 植 す る と多 値 画 像 の イ メー ジ を持 った ま ま透 か し情 報 を埋 め 込 ん だ2値 化 画 像 を得 る こ とが で き る6)。 この よ うに2値 化 した 後 の画 像 に は冗 長 性 が 失 わ れ て し ま っ て い る の で, す で に 述 べ た よ うに 多値 状 態 か ら2値 状 態 に変 換 す る 際 に 何 らか の仕 組 み を 導 入 し て透 か し ビ ッ トを埋 め込 む余 地 を発 見 す る こ とが,こ の 分 野 に お け る 電 子 透 か しの 基 本 的 な 考 え方 で あ る。 3.4.2 面 積 情 報 に よ る 電 子 透 か し 電 子 文 書 に類 似 した もの に 白黒 漫 画 が あ る。 イ ン タ ー ネ ッ ト世 界 か らダ ウ ン ロ ー ド して パ ソ コ ンや 携 帯 電 話 で 楽 し む こ とが で き るが,こ しを 入 れ る に は ど う した ら よ い で あ ろ うか 。 白黒 の2値
の 画面 に透 か
漫画 においてその特
徴 と し て手 書 き の線 画 とい う点 に着 目す る。 漫 画 で は線 分 で 囲 ま れ た領 域 の 形 状 が 情 報 を持 っ て い る。 一 方,そ
の 漫 画 を読 む 人 の感 性 で は,そ の形 状 の
正 確 さ を問 う こ とは め った に な く,曖 昧 にで も知 覚 さ え す れ ば十 分 で あ る。 この よ うな事 情 か ら画 面 上 の 対 象 物 の 輪 郭 線 の一 部 分 をわ ず か に移 動 させ て
も画 素 値 を 変 更 し た影 響 が 少 な い よ う に見 受 け られ る。 また,漫 画 で は手 書 き の た め 線 自体 に も太 い 箇 所 や 細 い 部 分 が 存 在 し,そ の 曲 率 も一 定 で は な い。 そ こ で,画 素 数 が 若 干 変化 して も読 者 の 目 に は 大 き な違 和 感 と して 映 ら な い と仮 定 して 画 素 面 積 を透 か し情 報 で 伸 縮 す る埋 め 込 み方 法 を考 え る。 1コ マ の 漫 画 をM×N画 画 像 内 の 座 標(x,y)の
画 素 値 をa(x,y)で
Aを大 き さM×N画
白画 素 数Wiを
し情 報 がdi=1の
な る よ う にBiの
求 め る。 そ こ で 図3.5に
個 数 をAi上
と
示 す よ う に,透 か な り,di=0
の黒 領 域 の周 辺 か ら表3.1に
従
け拡 大 した り,縮 小 し た りす る。 この 方 法 で 各Ai領
域
に透 か し ビ ッ トdi(i=1,2,…)を 対 応 す るBiを
埋 め 込 む こ とが で き る。 しか し,透 か し情
こ の 二 つ の 値 だ け に 限 定 す る とM×N領
分 布 が 著 し く偏 って くる の で,明
ら ば0か
域 の画素
らか に 人 為 的 な 工 作 が な さ れ て い る こ とが
察 知 され や す くな る。 そ こで,di=1な 布 し,di=0な
再 分 割 す る。 各Aiご
と き に は原 則 と し てbi=Bimodpが3p/4に
い 黒 画 素 数 をciだ
報0,1に
表 す 。 さ ら に,こ の1コ マ の 画 像
素 の 小 矩 形Ai(i=1,2,…)に
に 黒 画 素 数Biと
な らばp/4に
素 の2値 漫 画 と して メ モ リ上 に 表 現 す る。 そ の
ら ばp/2か
らpの 間 に ラ ン ダ ム に分
らp/2ま で に 同 じ くわ か らな い よ う に分 布 させ る こ
と もで き る7)。 多 値 画像 の 輝 度 レベ ル に透 か し情 報 を挿 入 す る従 来 の 手 法 に比 較 し,こ の
(a) di=1.
(b) di=0.
図3.5 面 積情 報 に よ る透 か し方 式
表3.1 増 減 画 素数Ciの
算出
(b) m度 の 角度 で 斜 線 を引 く
(a) 輪郭 の み
(b) n度 の 角 度 で斜 線 を重 ねて引 く
(b) p度の 角 度 で斜 線 を重 ねて 引 く
図3.6 ク ロスハ ッチ ング に よる透 か し方 式
方 法 は 多値 の輝 度 レベ ル を 面 積 の大 小 に 変 換 して透 か し情 報 を埋 め込 ん で い る。 した が っ て,面 積 を変 更 す る よ うな 拡 大 縮 小 を伴 う第 三 者 の 攻 撃 に は潜 在 的 に 弱 い 欠 点 が あ る こ と に注 意 す る。 3.4.3 間 隔 情 報 に よ る 電 子 透 か し 多 値 画 像 を2値
の線 画 へ 変 換 す る過 程 に ク ロ ス ハ ッ チ ング 法 とい うペ ン画
の技 法 が あ る8)。例 え ば 図3.6に して,そ
の上 に そ れ ぞ れm,n,pの
示 す よ う に,ま ず 対 象 画 像 か ら輪 郭 を抽 出 角 度 を つ け な が ら逐 次 陰 影 を ハ ッチ し て
重 ね て い く方 法 で あ る。 斜 線 の重 な り合 っ た部 分 は濃 い影 とな っ て絵 全 体 に
図3.7 間 隔情 報 に よ る透 か しの 例
立 体 感 を 出 す こ とが で き る。 この ペ ン 画 に 透 か し信 号 を挿 入 す る に は,ま ず,m,n,pの
組 合 せ を 利 用 す る こ とが で き る。 さ ら に,各 斜 線 間 の 間 隔 の
差 異 を利 用 す る こ と も多 い。 例 えば,図3.7に
この 方 法 を用 い て 作成 した ペ
ン 画 を示 す 。3種 類 の斜 線 の 間 隔 が大 小 に微 妙 に制 御 さ れ て い る こ とが 理 解 で き るで あ ろ う。
3.5 2値 画像の多値化による透か し方式 一 般 文 書 は 白黒 の2値 が 多 く,通 常 この文 書 を電 子 化 す る に はス キ ャ ナ で 読 み 込 む方 法 が 採 用 され て い る。 そ の 際 に ス キ ャ ナ は 画 素 を 多値 表 現 で 量 子 化 す るた め に,こ
れ を直接 に2値 化 す る と閾 値 の 設 定 が 難 し く,読 み 取 り誤
差 を含 む こ と に な る。 そ こで 多 くの 場 合,誤 ン3枚 か4枚
を用 い て8値
こ こで は 便 宜 上,2値
も し くは16値
文 書 を16値
りを避 け るた め に ビ ッ トプ レ ー
レベ ル で 入 力 画 素 を表 現 して い る。
を もつ 文 書 画 像 に表 現 し た 電 子 文 書 を対
象 に す る9)。その 構 造 の 一 部 を 図3.8に
示 す。
この 電 子 文 書 化 した 多 値 画 像 にお け る あ る領 域 の各 要 素a(x,y)をdビ トの2進
数 で 表 す 。 この と きa(x,y)はai(x,y)i=0,1,2,…,d-1を2iで
ッ
図3.8 パ リテ ィ方式 に よ る透 か し方式
図3.9
Fragile
watermarkingの
重 み づ け た 和 で 表 現 で き る 。 よ っ て,図3.8の 1,…,d-1for
all(x,y)}の
例
各AiはAi={ai(x,y)│i=0,
ビ ッ ト プ レ ー ン か ら な る こ と が わ か る 。 そ こ で,
こ の 各 ビ ッ トプ レ ー ン に 図 に 示 す よ う に 水 平 パ リ テ ィPhiと Pυiの 二 つ の 方 法 で 透 か し を 埋 め 込 む 。 た だ し,対 の 画 素 に つ い て 設 定 す る の で は な く,文 域 に の み 設 定 す る 。 例 え ば,図3.9(a)の か し を 設 定 す る 。 こ の と き,も 図(b)の
垂直 パ リテ ィ
象文書 の全領 域 のすべ て
書 画 像 上 の 重 要 な 情 報 を もつ 局 所 領 金 額 表 示 を 囲 む 領 域 に パ リ テ ィ透
し 不 正 に こ の 数 字 を 改 ざ ん す れ ば,容
よ うに透 か しの異 常 部 分 を マ ー ク表 示 す る 仕組 み で あ る。
易 に同
通 常,こ 挿 入,削
の タ イ プ の透 か し は極 め て壊 れ や す く,わ ず か の 画 素 値 の 変 更 や
除 の 攻 撃 を受 け た だ けで も敏 感 に 反応 す る特 徴 が あ る。 この よ う な
特 徴 を利 用 す る 透 か しの 方 式 をfragile watermarkingと
呼 ん で お り4),デ
ジ タル カ メ ラの 出力 写 真 の 改 ざん の 有 無 を検 出 で き る た め,そ
の信 頼 性 を保
証 す る ツ ー ル と して 注 目 され て い る。
3.6 ベ ク トル デー タへの透 か し方式 デ ジ タ ル 地 図 や 三 次 元 コ ン ピ ュー タ グ ラ フ ィ ク ス な どの デ ー タ は,通 常, 画 像 の構 成 要 素 を座 標 値 で 表 現 し て お り,そ れ をベ ク トル 形 式 で扱 う こ とが 多 い 。 これ らの ベ ク トル デ ー タ へ の 電 子 透 か しの 研 究 もす で に始 まっ て い る が,本 質 的 にテ キ ス ト形 式 で 記 述 され て い るた め に冗 長 性 が 極 め て 少 な く, 大 変 に難 しい 分 野 で あ る。 例 え ば,ベ
ク トル デー タ の 特 徴 を利 用 した透 か しの 埋 め 込 み 方 法 と して 図
3.10に 示 す よ う な 試 み が 検 討 さ れ て い る10)。同 図(a)で 変 え る こ と な くpolyline成 分 の 位 相 方 向 でbit 0とbit る もの で あ る。 ま た,同
図(b)で
は一 つ のpolyline成
はデ ー タの形状 を 1を 識 別 し よ う とす
分 を分割 表 示 す る こ
と に よ り透 か し を入 れ る こ とが 可 能 に な る。 同 図(c)で
はpolyline成 分 の
一 部 を第 三 者 にわ か ら な い程 度 に 密 か に変 更 す る手 法 で あ る。 ま た 同 図(d) で はpolylineの 位 置,す
な わ ち座 標 値 を移 動 させ る もの で あ る 。
(a)
(b)
(c)
(d)
図3.10
Polylineに
よる透 か し方式
これ ら に共 通 した 問題 点 は,ア
フ ィ ン変 換 な どの 攻 撃 耐 性 に 弱 く,ベ ク ト
ル デ ー タ を文 書 画 像 と して 表 現 す る際 に,編 集 や 画 像 処 理 を加 え る と透 か し デー タ が 消 失 し た り,矛 盾 を招 い た りし て透 か しの 復 元 に大 きな影 響 を与 え る こ とで あ る。
3.7
む
す
び
この 章 で は文 書 画像 にお け る電 子 透 か し方 式 につ い て これ まで に開 発 され た 一 部 の 技 術 の基 本 的 な 考 え方 を簡 潔 に紹 介 した 。 文 書 情 報 は本 質 的 に2値 画 像 で あ っ て,そ れ を電 子 化 して もデ ー タ量 を増 加 せ ず に冗 長 性 を増 や す こ と は難 しい 。 それ ゆ え に透 か し情 報 を埋 め込 む 空 間 が 少 な く,効 率 的 か つ秘 匿性 の あ る良 策 は見 当 た らな い よ うで あ る。 しか も これ まで に提 案 され て い る手 法 の 多 くは,攻 撃 耐 性 を備 え て い な い こ と もた しか で あ る。 これ は,デ ー タ が1ビ
ッ トで も変 わ る と文 字 情 報 が他 の 文 字 情 報 に 変 わ
っ て し ま う とこ
ろ に 起 因 す る。 した が っ て,文 字 自体 へ の 透 か し ビ ッ トの 埋 め 込 み は難 し く,文 書 の 画 像 と して の フ レ ー ム に透 か しの埋 め込 み場 所 を探 し求 め る こ と に な る。 その 方 法 を要 約 し て簡 単 に例 示 した。 さ ら に詳 細 な 情 報 は下 記 の 参 考 文 献 か ら入 手 して い た だ きた い。 こ の よ う に電 子 文 書 を対 象 とす る透 か しの研 究 開 発 分 野 は,最
も立 ち遅 れ
た 領 域 の一 つ で あ り,い まだ そ の端 緒 につ い た ば か りで あ る。 ネ ッ トワー ク 環 境 の 充 実 に 伴 い ペ ー パ ー レス 社 会 が 到 来 した と き電 子 文 書 の信 頼 性 と著 作 権 を守 る た め に必 須 の 技 術 と して 今 後 の 画 期 的 か つ飛 躍 的 な技 術 開発 が 期 待 さ れ て い る。
参考文献 1) 松井 甲子雄:「電子透か しの基礎― マルチメデ ィアのニュー プロテ ク ト技術」森北出 版(1998). 2) 中村康弘,松井 甲子雄:"著 作権保護のための電子文書のハー ドコピーへの署名 の埋め 込み",情処論,Vol.36,No.8,pp.2057‐2062(1995). 3) 長田順行:「暗号」現代教養文庫1134,社 会思想社(1985)中 の第3章 ,pp.54‐126.
4) S.Katzenbeisser,F.A.P.Petitcolas:"Information Steganography 5) 加 納,岩
切,松
and
Digital
井:"ベ
Hiding
Watermarking",Artech
ク トル パ タ ー ン を 用 い た セ キ ュ ア プ リ ン ト技 術",暗
キ ュ リ テ ィ シ ン ポ ジ ュ ムSCIS
切,松
井:"画
for
号 と情 報 セ
2002,7D‐3,pp.463‐468(2002).
6) 松 井 甲 子 雄:「 画 像 深 層 暗 号 」 森 北 出 版(1993)中 7) 小 堀,岩
Techniques
House(2000).
素 分 布 に よ る2値
の 第4章,pp.80‐118.
漫 画 へ の 電 子 透 か し の 一 方 式",情
処 論,Vol.
42,No.3,pp.595‐604(2001). 8) 中 川,山
口,藤
本,村
岡,千
葉:"濃
淡 画 像 か ら ペ ン 画 調 画 像 へ の 変 換 法― 線 描 点 描―",
画 電 学 誌,Vol.30,No.4,pp.350‐361(2001). 9) 小 堀,岩
切,松
井:"防
護 ネ ッ トを 用 い た 電 子 文 書 改 ざ ん 検 出 の 一 手 法",映
像 情 報 メデ
ィ ア 学 会 誌Vol.54,No.5,pp.737‐739(2000). 10) 坂 本,松
浦,高
ン ポ ジ ュ ムSCIS
嶋:"地
図 デ ー タ へ の 電 子 透 か し の 一 手 法",暗
2000,D‐53(2000).
号 と情 報 セ キ ュ リ テ ィ シ
第4章 JPEG画
像 に対す る電子透 か し
大阪府立大学大学院工学研究科 汐崎 陽
4.1
は
じ め
に
電 子 透 か し とは,著 作 権 保 護 を 目 的 と して 著 作 者 情 報 を知 覚 さ れ な い 形 で 画 像 等 に埋 め込 む技 術 で あ る。 電 子 透 か し と同 じ よ う に何 らか の副 情 報 を知 覚 され な い 形 で画 像 等 に埋 め 込 む 技 術 と して,デ デ ー タ ハ イ デ ィ ング の 中 で,特
ー タ ハ イ デ ィ ン グ が あ る。
に秘 密情 報 を第 三 者 に わ か ら な い よ う に埋 め
込 む 手 法 を ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ とい う。 単 に副 情 報 を埋 め込 む デ ー タ ハ イ デ ィ ン グ と秘 密 情 報 を埋 め込 む ス テ ガ ノ グ ラ フ ィの 主 な 違 い は,透 か しの 抽 出 に 秘 密 の 鍵 を必 要 とす る か 否 か とい う こ と に あ り,技 術 的 に大 き な 違 い は な い 。
電 子 透 か し と デー タハ イ デ ィ ング は,何 め 込 む とい う点 で 共 通 して い る が,埋
らか の 情 報 を知 覚 され な い形 で 埋
め込 む 情 報 の利 用 目的 が 異 な る。
著 作 権 保 護 を 目的 とす る電 子 透 か しで は,第 三 者 に よ る透 か し削 除 の た め の 攻 撃 を想 定 し て,こ れ ら の攻 撃 に対 す る耐 性 を考 慮 しな けれ ば な らな い。 し か し埋 め 込 むべ き情 報 量 は そ う多 くは ない 。 これ に対 して,デ
ータハ イデ
ィ ング で は透 か し削 除 の た め の 攻 撃 に対 す る耐 性 は考 慮 す る必 要 は な い もの の,そ
の使 用 目 的 か ら大 量 の バ イ ナ リデ ー タ を埋 め込 め られ な くて は な らな
い。 こ こで は,何
らか の 情 報 を知 覚 さ れ な い形 で画 像 等 に埋 め込 む 技術 を電 子
透 か し と捉 え る1)。 電 子 透 か しの も う一 つ の 応 用 と して,改
ざ ん検 出 が あ る。 これ は,あ
らか
じ め決 め た パ タ ー ンな りを透 か し と して 画 像 に埋 め込 ん で お き,画 像 が改 ざ ん され る と そ の埋 め 込 んだ パ タ ー ン な りが 正 し く抽 出 で きな くな る こ とを利 用 す る もの で あ る 。 著 作 権 保 護 を 目的 と した電 子 透 か しや デ ー タハ イ デ ィ ン グ と違 っ て,"壊
れ や す い"透 か し を埋 め 込 ん で お き,透 か しが 正 し く抽 出
で きな い と画 像 が 改 ざ ん され た と判 定 す る。 どの部 分 の透 か しが 壊 れ て い る か を知 れ ば,改
ざ ん場 所 を特 定 で き る。
どの よ う な利 用 目 的 で あ ろ う と,電 子 透 か しに求 め られ る必 須 の 要 件 は, 『透 か し情 報 を埋 め込 む こ とに よ り,元 の コ ン テ ン ツ の 品質 が 損 なわ れ な い』 こ とで あ る。 透 か し情 報 の埋 め 込 み に際 して は,こ の 必 須 要 件 を満 た し,さ ら に利 用 目的 ご との 要 件 を満 た す 手 法 を考 え る必 要 が あ る。 本 解 説 で は,対 象 をJPEG(Joint っ て,透
Photographic
Experts
Group)画 像 に 限
か し情 報 の 基 本 的 な埋 め込 み 手 法 に つ い て 述 べ る。JPEG画
象 とす る の は,静 止 画像 を伝 送 ・保 存 す る場 合,JPEG圧 扱 わ れ る こ と が 多 い か ら で あ る。JPEGで (DCT;Discrete
Cosine
Transform)し
像 を対
縮 され た形 で 取 り
は画 像 を離 散 コサ イ ン変 換
てDCT係
数 を圧 縮 処 理 して い る。
し た が っ て,透 か しの埋 め 込 み は,基 本 的 に はDCT係
数 を操 作 す る こ と に
よ り行 う。 透 か し の 埋 め 込 み 方 法 に は,DCT係 を 表 す も の2),3),特定 のDCT係
数 の偶 奇 に よ り透 か し情 報 の ビ ッ ト
数 を透 か し情 報 の ビ ッ ト と置 き 換 え る も
の4),5),周 りの ブ ロ ッ ク のDCT係
数 の 平 均 値 と の大 小 で 透 か し情 報 の ビ ッ
トを表 す もの6),隣 り合 う ブ ロ ッ クのDCT係 トを表 す もの7),ブ ロ ック 内 のDCT係
数 の大 小 で 透 か し情 報 の ビ ッ
数 の 絶 対 値 の 大 小 で 透 か し情 報 の ビ
ッ トを表 す もの8),9),ブ ロ ッ ク 内 の ゼ ロ係 数 の個 数 の 偶 奇 で 透 か しの 情 報 ビ ッ トを表 す もの10)な どが あ る。 JPEG画 JPEG圧
像 へ の 透 か しの 埋 め込 み法 を説 明 す る前 に,ま ず4.2に 縮 方 式 の 中で 最 も よ く利 用 さ れ て い る基 本DCT方
す る。 続 い て4.3で,JPEG画 埋 め込 み 法 を紹 介 す る。
お い て,
式 の 概 要 を説 明
像 へ の 透 か しの 埋 め込 み の考 え 方 と具 体 的 な
4.2
JPEG圧
縮 処 理 と 透 か し埋 め 込 み 過 程
図4.1に,JPEG圧 JPEGで
縮 の 処 理 の 流 れ と透 か し を 埋 め 込 む 過 程 を 示 す 。
は原 画 像 の 表 色 系 に つ い て は規 定 して い な いが,こ
色 系 と し て 説 明 す る。 まず,RGB表 に,YCbCr成
分 を それ ぞ れ8×8画
ッ ト(MCU)を
構 成 す る。MCU内
変 換(DCT)を
施 し,DCT係
色 系 をYCbCr表
こで はRGB表
色 系 に変 換 す る。 次
素 の ブ ロ ック に 区切 り,最 小 符 号 化 ユ ニ の 各 ブ ロ ッ ク に 対 し2次 元 離 散 コ サ イ ン
数 を求 め,さ
ら に そ のDCT係
透 か し の埋 め 込 み は,こ の量 子 化 さ れ たDCT係
数 を量 子 化 す る。
数 を あ る規 則 に 従 っ て 増
減 させ る こ とに よ り行 う。 最 後 に,量 子 化 され たDCT係
数 に ラ ン レ ング ス
符 号 化 とハ フ マ ン符 号 化 を行 い,透 か し を 埋 め 込 ん だJPEG圧
縮 デー タ を
得 る。 量 子 化 後 の操 作(ラ ン レ ン グ ス 符 号 化 とパ フ マ ン符 号 化)は 可 逆 で あ る の
図4.1 JPEG圧
縮過 程 で の 透 か しの 埋 め込 み
で,JPEG圧
縮 デ ー タ をハ フ マ ン復 号 ・ラ ン レ ン グ ス復 号 す る こ とに よ り,
埋 め 込 まれ た 情 報 を完 全 に抽 出 す る こ とが で き る。 JPEG圧
縮 さ れ た 画 像 に透 か し情 報 を埋 め 込 む 場 合 に は,JPEG圧
縮 され
た 画 像 デ ー タ を一 旦 ハ フマ ン復 号 ・ラ ン レ ン グ ス復 号 し,求 め られ た量 子化 DCT係
数 に透 か し情 報 を埋 め込 み,再 度 ラ ン レ ン グ ス 符 号 化 とハ フ マ ン符
号 化 を行 っ て透 か し を 埋 め 込 ん だJPEG圧 埋 め込 む こ とに よ り量 子 化DCT係
縮 デ ー タ を得 る。 透 か し情 報 を
数 の値 が 変 化 す る の で,ラ
ン レ ン グ ス符
号 とハ フマ ン符 号 の 符 号 系 列 も変 化 す る た め,圧 縮 デ ー タ の容 量(フ ァ イル サ イ ズ)は 透 か し情 報 を埋 め込 む前 と後 で は異 な る。 以 下 にJPEG圧 4.2.1
縮 の各 操 作 につ い て説 明 す る11)。
表色 系 の変 換
まず,RGB表
色 系(こ こで は256階 調 とす る)で 表 され た 画 像 をYCbCr表
色 系 に変 換 す る。 こ こで,Yは YCbCr表
輝 度 成 分 を表 し,Cb,Crは
色 差 成 分 を表 す 。
色 系 に変 換 す るの は,輝 度 成 分 の 変 化 に比 べ 色 差 成 分 の 変 化 は知
覚 され に くい と い う性 質 を用 い て,画 質 の 劣 化 を極 力 抑 え て 高 い圧 縮 率 を実 現 す るた め で あ る。RGB表
色 系 か らYCbCr表
こに,R,G,B,Y,Cb,CrはR,G,B成
色 系 へ は次 式 で 変 換 す る。 こ
分 お よ びY ,Cb,Cr成
分 の値 を 示 す 。
(4.1)
な お復 元 の 際 の,YCbCr表
色 系 か らRGB表
色 系 へ の 逆 変 換 は次 式 で 与 え
られ る。
(4.2)
4.2.2
最 小 符 号 化 ユ ニ ッ トの構 成
YCbCr表
色 系 で 表 さ れ た 画 像 の 各 成 分 を16×16画
り,Y,CbCr成
分 の 面 積 比 が4:1:1に
な る よ う に,Cb,Cr成
き に ダ ウ ン サ ン プ リ ン グ す る 。 次 に,16×16画 Y成
分 を8×8画
素 の ブ ロ ッ ク に 区切 分 を1画
素 お
素 の ブ ロ ッ ク に 区 切 られ た
素 の 四 つ の ブ ロ ッ ク に 区 切 り,Y,Cb,Cr成
分 の16×16画
素 の 三 つ の ブ ロ ッ ク か ら,8×8画
素 の 六 つ の ブ ロ ッ ク を取 り出 す 。 この6
個 の8×8画
素 の ブ ロ ッ ク の組(Y成
ク各1個)を
最 小 符 号 化 ユ ニ ッ ト(MCU)と
ロ ッ ク を,ダ
分 の ブ ロ ック4個,Cb,Cr成 い う。 本 来12個
ウ ン サ ン プ リ ン グ に よ り6個 の8×8画
て い るた め,こ の 時 点 で フ ァイ ル サ イ ズ は1/2に 縮 の以 下 の手 順 はMCU単 4.2.3 2次
分 のブ ロッ
の8×8画
素のブ
素の ブ ロックに変換 し
圧 縮 さ れ て い る。JPEG圧
位 で行 わ れ る。
元 離 散 コサ イ ン変 換
MCUの8×8画
素 の 各 ブ ロ ッ ク に2次 元 離 散 コ サ イ ン変 換(DCT)を
DCT変
換 前 の 座 標(x,y)の
画 素 値 をSxy,DCT変
DCT係
数 をSuυ と す る と,8×8画
施す。
換 後 の 座 標(u,υ)の
素 の ブ ロ ッ ク は 次 式 でDCT変
換 され
る。
(4.3)
S00を 直 流(DC;Direct Alternating な お,逆
Current)成
Current)成
分 と呼 び,そ
の 他 の 成 分 を 交 流(AC;
分 と呼 ぶ 。
変 換 は 次 式 で 計 算 され る。
(4.4) 4.2.4 量 子 化 量 子 化 は,DCT係
数 を量 子 化 テ ー ブ ル の値 で 割 り,商 を整 数 化 す る こ と
に よ っ て行 う。 量 子 化 テー ブ ル を変 え る こ と に よ っ て,圧 縮 率 を 変 え る。 量 子 化 と逆 量 子 化 の例 を図4.2に
示 す 。 画 像 の 高 周 波 成 分 の 変 化 は視 覚 的 に 目
立 ち に くい た め,高 周 波 成 分 に相 当 す る量 子 化 テ ー ブ ル の 値 を大 き くす る こ と に よ り,高 周 波 成 分 の デ ー タ 量 を大 幅 に 削 減 す る。 逆 量 子 化 は,量 子 化 さ れ たDCT係 に はY成
数 に量 子 化 テ ー ブ ル を掛 け る こ とに よ り行 う。 量 子 化 テ ー ブ ル 分 用 とCb,Cr成
分 用 の2種 類 が あ る。 用 い た 量 子 化 テ ー ブ ル は復
号 の 際 に必 要 な た め,出 力 フ ァイ ル のヘ ッダ 部 に書 き込 んで お く。
(a) DCT係
数
(b) 量 子 化 され
(c) 量 子 化 テーブル
たDCT係 数
(d) 逆 量 子 化 され たDCT係
数
図4.2 量 子 化 と逆 量 子化 の例
4.2.5 符 号 化 DCT係
数 の直 流(DC)成
分 は,前 の ブ ロ ック のDC成
長 符 号 で 符 号 化 す る。 交 流(AC)成
分 と の差 分 値 を可 変
分 に つ い て は,量 子 化 され た 値 は 高 域 部
分 で0が 連 続 す る傾 向 が あ る の で,ま
ず ジ グ ザ グ ス キ ャ ン順 に量 子 化 値 を ラ
ン レ ン グ ス符 号 化 す る。 次 に そ の シ ン ボ ル をハ フ マ ン符 号 化 し て,DC成 と共 にJPEG圧
分
縮 画 像 デ ー タ を得 る。 ハ フマ ン符 号 化 に用 い た ハ フ マ ン符
号 表 は復 号 の 際 に必 要 な た め,出 力 フ ァイ ル の ヘ ッ ダ部 に 書 き込 ん で お く。
4.2.6 復 号 JPEG圧
縮 画 像 デ ー タ の復 号 は,符 号 化 の手 順 を逆 に た ど る こ と に よ っ て
行 わ れ る。 す な わ ち,ハ 化,逆DCT(IDCT)を
フマ ン符 号,ラ
ン レ ン グ ス 符 号 を復 号 し,逆 量 子
施 す 。 得 ら れ たCb,Cr成
る こ とで,YCbCr表
分 を ア ッ プ サ ンプ リ ン グ す
色 系 で 表 され た 画 像 を 求 め,最 後 にRGB表
色 系 に変 換
す る。
4.3 透 か し情報 の埋 め込み 透 か し情 報 の 埋 め 込 み は,量 子化 され たDCT係
数 を あ る規 則 に従 っ て 増
減 させ る こ と に よ り行 う。 当 然 の こ とな が ら,増 減 値 は 整 数 で あ る。 例 え ば,係 数 値 の 偶 奇,大 を増 減 させ るか,ど
小 関 係 で1ビ
ッ トを表 現 す る。 この と き,ど の係 数 値
れ だ け増 減 させ るか が埋 め 込 み後 の 画 質 に影 響 す る。 一
般 に,低 周 波領 域 の 変 化 は 目立 ち や す く,ま た 高 周 波 成 分 の 変 化 は 目立 ち に くい も の の,JPEGで
は高 周 波成 分 に相 当 す る量 子 化 テ ー ブル の値 を大 き く
して い る た め,量 子 化 され たDCT係
数 の わ ず か な変 化 が 逆 量 子 化 に よ っ て
大 き な 変 化 と な り,目 立 ち や す くな る。 した が っ て 画 質 の 劣 化 を 抑 え るた め,中 間 周 波 数 領 域 の 係 数 値 を増 減 させ る こ とが 多 い 。 256×256画
素,R・G・B各256階
4.3)に 対 して,図4.4に
調,圧
縮 品 質75%のJPEG画
示 す低 周 波 領 域(淡 い 網 掛 け部 分),中
像(図
間 周波数領域
の 斜線 部 分,高
周 波 領 域 の濃 い 網 掛 け部 分 の 量 子 化 され たDCT係
れ に{-2,2}の
乱 数 を加 え た 画 像 と,そ れ らの 画 像 と原 画 像(図4.3)と
分 を図4.5に
数 それ ぞ の差
示 す(差 分 値 の 絶 対 値 を 明 る さで 表 示 して い る)。
低 周 波 領 域 に埋 め 込 ん だ 画像 は ブ ロ ック ノ イ ズ が 目立 ち,高 周 波領 域 に埋 め込 ん だ画 像 は画 質 の 劣 化 が著 しい こ とが わ か る。 図4.5で 数 個 のDCT係
は,違 い が 分 か る よ う に多 くのDCT係
数 を増 減 さ せ て い るが,
数 だ け を増 減 させ て,低 周 波 領 域 か ら中 間 周 波 数 領 域 に か け
て の部 分 に 埋 め込 め ば画 質 の劣 化 は ほ とん ど知 覚 で きな い 。 透 か し情 報 の 抽 出 は,ハ さ れ たDCT係
数 を求 め,そ
フマ ン符 号 とラ ン レ ン グ ス符 号 を復 号 して 量 子 化 の値 か ら前 もっ て定 め られ た規 則 に従 って0,1
図4.3 原 画像
図4.4 DCT係
数 の 周波 数 領域
を判 定 す る こ とに よ り行 う。 した が って 画 像 を復 元 し な くて も透 か し情 報 を 取 り出 す こ とが で き る。 4.3.1 量
子 化係 数 の 偶 奇 に よる 埋 め 込 み
8×8サ イ ズ の各 ブ ロ ッ ク に 対 して,ブ れ たDCT係 は,DCT係
数 に 透 か し情 報1ビ 数 を量 子 化 す る 際,透
ロック内 の特定 の位 置 の量 子化 さ
ッ トを 埋 め 込 む。 透 か し情 報 の 埋 め 込 み か し情 報0か1に
従 っ て 最 も近 傍 の 偶 数
あ るい は奇 数 に量 子 化 値 を設 定 す る こ と に よ り行 う。 す な わ ち こ の 方 法 は,
(a) 低 周 波領 域 へ の埋 め込 み
(b) 中 間 周波 数 領域 へ の 埋 め込 み
(c) 高 周 波領 域 へ の埋 め込 み 図4.5 各周 波 数領 域 への 埋 め込 み の影響
量 子 化 後 のDCT係
数 の 最 下 位 ビ ッ トを透 か し情 報 の ビ ッ トで 置 き換 え る方
法 で あ る2),3)。 最 下 位 ビ ッ トが 本 来 の 量 子 化 値 と異 な る場 合 に は,逆 に よ り量 子 化 テ ー ブ ル の 値 に応 じた 画 質 劣 化 が 生 じ る。
量子 化
埋 め 込 む位 置 を複 数 個 に す れ ば,1ブ 埋 め込 む こ とが で き るが,埋
ロ ッ ク に複 数 ビ ッ トの透 か し情 報 を
め 込 む ビ ッ ト数 を増 や せ ば,そ れ だ け埋 め 込 み
後 の 画 質 が 劣 化 す る。 この 方 法 で は,8×8サ
イ ズ の ブ ロ ッ ク数 と1ブ ロ ッ
ク 当 りの 埋 め込 み ビ ッ ト数 の積 に 等 しい ビ ッ ト数 を埋 め込 む こ とが で き る。 埋 め込 む 位 置 を可 変 に し て秘 密 に す れ ば,埋 め 込 む透 か し情 報 に秘 匿 性 を 持 た せ る こ とが で き る。 透 か し情 報 の 抽 出 は,埋 め 込 まれ た 位 置 の 量 子 化 さ れ たDCT係
数 の最下
位 ビ ッ トを取 り出せ ば よい 。 図4.3のJPEG画 転 して1024ビ
像 に,特 定 の座 標 の 量 子 化 され たDCT係
数 の 偶 奇 を反
ッ ト(1ビ ッ ト/ブ ロ ッ ク)の 透 か し情 報 を埋 め込 んだ と き,埋
め込 む 位 置(座 標)を 変 え た と き のPSNR(Peak 埋 め込 み に よ るJPEG画
Signal‐to‐Noise Ratio)と
像 の フ ァ イ ル サ イ ズ(バ イ ト数)の 増 加 率(埋 め込 み
前 の フ ァイ ル サ イ ズ に対 す る埋 め込 み に よ る フ ァイ ル サ イ ズ の 増 加 の 割 合) を表4.1に
示 す 。 こ こでPSNRは,JPEG圧
縮 デ ー タ をBMP形
式 に復号
した 画 像 に 対 して計 算 した もの で あ る。 量 子 化 テ ー ブル の値 の 大 き な位 置 に埋 め 込 む と,逆 量 子 化 に よ るDCT係
表4.1 埋 め込 み座 標 とPSNRお
ズ増加率
よ び フ ァイ ル サ イ
図4.6 DCT係
図4.7 DCT係
数 の偶 奇 に よ る埋 め込 み ビ ッ ト数 とPSNR
数 の 偶奇 に よ る埋 め 込 み ビ ッ ト数 とフ ァイ ルサ イ ズ の増 加 率
数 の 変 化 が 大 き くな り,PSNRが 図4.6,図4.7は,図4.3に DCT係
低 下 す る こ とが わ か る。 対 し てDC成
分 か ら ジグ ザ クス キ ャ ン順 に
数 の 偶 奇 を反 転 して 透 か し情 報 を埋 め 込 ん だ と きの,埋
ト数 とPSNRお
よ び 埋 め込 み に よ るJPEG画
像 の フ ァ イ ル サ イ ズ の増 加 率
の 関 係 で あ る。 グ ラ フ の 横 軸 は 量 子 化 さ れ たDCT係 ロ ッ ク に 埋 め込 む ビ ッ ト数 を表 す 。DCT係
め込 み ビ ッ
数8×8サ
イ ズ の1ブ
数 の偶 奇 の反 転 に は,係 数 の 絶
対 値 が 小 さ くな る よ うに(係 数 値 が0の 場 合 は ラ ンダ ム に1ま た は-1に)変 更 して い る の で,透 か し情 報 の埋 め 込 み に よ りフ ァイ ル サ イ ズ が 減 少 し て い る。 4.3.2 量 子 化 係 数 の 置 き 換 え に よ る 埋 め 込 み 8×8サ イ ズ の ブ ロ ッ ク 内 に透 か し情 報1ビ
ッ ト を埋 め 込 む 。 透 か し 情 報
の埋 め込 み は,各 ブ ロ ッ ク の 量 子 化 さ れ たDCT係
数 の一 つ を透 か し情 報0
か1で
置 き換 え る こ と に よ り行 う4),5)。 置 き換 え るDCT係
数 の 位 置 は,ブ
ロ ッ ク 内 の 最 高 周 波 数 成 分 に選 ぶ 。 その 理 由 は,高 域 の 係 数 は量 子 化 後 に0 に な る こ とが 多 い の で 係 数 置 き換 え に よ る 画 質 劣 化 を 低 く抑 え ら れ る こ と と,高 域 へ の 埋 め 込 み は視 覚 的 に 目立 ち に くい か らで あ る。 しか し,高 域 の 量 子 化 テ ー ブル の値 は非 常 に大 き く,置 き換 えた 値(透 か し情 報)が1の
とき
逆 量 子 化 に よ っ て 非 常 に大 きい値 に変 換 さ れ復 元 画 像 の 劣 化 が 激 し くな るの で,そ
の位 置 の 量 子 化 テー ブル の値 を量 子 化 後 に1に 書 き換 え る。 この方 法
で は,8×8サ
イ ズ の ブ ロ ック 数 に等 しい ビ ッ ト数 を埋 め 込 む こ とが で き る。
透 か し の抽 出 は,量 子 化 さ れたDCT係
数 の 最 高 周 波 数 成 分 を取 り出 せ ば よ
い。
書 き換 え られ た 量 子 化 テ ー ブ ル はJPEG画 込 ん で お くの で,標 準 のJPEG復 の 偶 奇 で1ブ
像 フ ァ イ ル の ヘ ッ ダ部 に書 き
号 器 で も復 号 が 可 能 で あ る。 量 子 化 係 数
ロ ッ クあ た り1ビ ッ ト埋 め込 む 方 法 に比 べ て,圧 縮 率 が大 きい
場 合 に画 質 劣 化 が 少 な い4),5)。
4.3.3 周 りの ブ ロッ クの 平 均値 と の大 小 関 係 によ る 埋 め込 み 画 像 を8×8サ
イ ズ の ブ ロ ッ ク に 区切 っ た と き,ブ
ロ ッ ク 内 のDCT係
数
は 周 りの ブ ロ ック の 同 じ位 置 のDCT係
数 の 平 均 値 と高 い 相 関 を有 す る。 そ
こで,こ
の ブ ロ ッ ク(24×24DCT係
の 性 質 を 利 用 し て3×3の9個
つ の グル ー プ と して,中 央 の ブ ロ ッ ク の 量 子 化 さ れ たDCT係 ブ ロ ッ ク の 同 じ座 標 の 量 子 化 さ れ たDCT係
数)を 一
数 と,周 りの
数 の 平 均 値 との 大 小 関 係 で透 か
し情 報 を埋 め込 む6)。透 か し情 報 を埋 め込 む 中 央 の ブ ロ ッ ク の座 標 をm個 べ ば,9個
の ブ ロ ッ ク(24×24DCT係
数)当 た り透 か し情 報mビ
選
ッ トを埋 め
込 む こ とが で き る 。 中 央 の ブ ロ ッ ク のDCT係 均 値 との大 小 関 係 で1ビ プ に対 し て,中
数 と上 下 左 右 四 つ の ブ ロ ッ ク のDCT係 ッ トを埋 め 込 む場 合 の例 を 図4.8に
示 す 。各 グル ー
央 の ブ ロ ッ ク の(i0,j0)座 標 の 量 子 化 さ れ たDCT係
(i0,j0)とす る。 周 りの4個 係 数 の 平 均 値 をM(i0,j0)と M(i0,j0)と な る よ う に,埋 る よ う に,Q(i0,j0)の
数 の平
数 をQ
の ブ ロ ッ ク の(i0,j0)座 標 の 量 子 化 され たDCT す る。 埋 め 込 む ビ ッ トが1の め込 む ビ ッ トが0の
と きQ(i0,j0)>
と きQ(i0,j0)<M(i0,j0)と
な
値 を増 減 させ る。 視 覚 的 な 画 質 の 劣 化 を抑 え るた め,
図4.8 周 りの ブ ロ ッ クの平 均 値 との大 小 関 係 を用 いた 埋 め込 みの原 理
Q(i0,j0)の 変 更 量 は輝 度 値 の変 化 の 激 し さ に応 じ て決 め る。 透 か し情 報 を埋 め 込 む 中 央 の ブ ロ ッ ク の 座 標 をm個 係 数)当 た り透 か し情 報mビ
選 べ ば,9個
の ブ ロ ッ ク(24×24DCT
ッ トを 埋 め込 む こ とが で き る。
透 か しの 抽 出 は,各 グ ル ー プ の 中 央 の ブ ロ ッ ク のDCT係 りの4個
の ブ ロ ッ ク の 同 じ位 置 の あ るDCT係
数Q(i0,j0)と 周
数 の 平 均 値M(i0,j0)と
の大小
関 係 を調 べ る こ と に よ り行 う。 4.3.4 隣 り 合 う ブ ロ ッ ク の 大 小 関 係 に よ る 埋 め 込 み 画 像 を8×8サ
イ ズ の ブ ロ ッ ク に 区 切 っ た と き,隣
じ座 標 のDCT係
数 は互 い に 高 い 相 関 を有 す る。 そ こで,こ
て,2個
の 性 質 を利 用 し
の ブ ロ ッ ク を一 つ の グ ル ー プ と し て,左 右 の ブ ロ ッ ク の 同 じ座 標 の
量 子 化 され たDCT係 4.9に 示 す よ う に,隣 DCT係
り合 うブ ロ ッ ク内 の 同
数 の 大 小 関 係 で 透 か し情 報 を埋 め 込 む7)。例 え ば,図 り合 う2個 の グ ル ー プ の(i0,j0)座 標 の 量 子 化 さ れ た
数 を そ れ ぞ れQ1(i0,j0),Q2(i0,j0)と
な ら ば│Q1(i0,j0)│-│Q2(i0,j0)│>Tと
す る と き,埋
め込 む ビ ッ トが1
な る よ う に,埋 め 込 む ビ ッ トが0な
│Q2(i0,j0)│-│Q1(i0,j0)│>Tと な る よ う に,Q1(i0,j0),Q2(i0,j0)の せ る。 こ こ に,Tは
値 を増 減 さ
透 か し の強 度 を与 え る正 定 数 で あ る。
透 か し情 報 を埋 め 込 む ブ ロ ッ ク の座 標 をm個 ×16DCT係
らば
数)当 た り透 か し情 報mビ
選 べ ば,2個
の ブ ロ ッ ク(8
ッ トを埋 め 込 む こ とが で き る。
図4.9 隣 り合 うブ ロ ック の大 小 関係 を用 い た埋 め込 み の原 理
図4.10
隣 り合 うブ ロ ッ クの大 小 関係 に よ り透 か し を埋 め込 ん だ画像(41.6dB)
埋 め 込 む座 標 を可 変 に して 秘 密 に す れ ば,埋 め 込 む 透 か し情 報 に秘 匿性 を 持 た せ る こ とが で き る。 透 か しの 抽 出 は,各 グ ル ー プ の左 右 の ブ ロ ッ ク の 同 じ座 標 のDCT係
数の
大 小 関 係 を調 べ る こ とに よ り行 う。 図4.3のJPEG画
像 に,1024ビ
ッ ト(2ビ ッ ト/グ ル ー プ)の 透 か し情 報
(擬 似 乱 数 系 列)を 埋 め 込 ん だ 画 像 を 図4.10に
示 す 。PSNRは41.6dBで
る。 埋 め 込 む 座 標 の組 を変 えた と きのPSNRと の フ ァイ ル サ イ ズ(バ イ ト数)の 増 加 率 を表4.2に 量 子 化 さ れ たDCT係 場 合,反
埋 め 込 み に よ るJPEG画
あ 像
示す。
数 の 大 小 関 係 を反 転 させ る よ う な埋 め込 み を行 っ た
転 させ る た め の 変 化 量 が 大 き けれ ば,量 子 化 テ ー ブ ル の 値 の 小 さい
表4.2 埋 め 込 み 座 標 の組 とPSNRお
よび ファイル
サ イ ズ増加 率
位 置 に埋 め 込 ん だ と し て も画 質 の 劣 化 は大 き くな る。 特 に,DCT係
数 の絶
対 値 を増 加 さ せ る よ うに変 化 させ る と,画 質 の 劣 化 は変 化 さ せ たDCT係
数
に対 応 す る特 有 の 模 様 と して 現 れ る。 4.3.5 ブ ロ ッ ク 内 の 係 数 の 大 小 関 係 に よ る 埋 め 込 み 4.3.4の
方 法 が,8×8サ
イ ズ の 隣 り合 う ブ ロ ッ ク 間 の量 子 化 さ れ たDCT
係 数 の 大 小 関 係 に よ り透 か し情 報0か1を は,8×8サ
表 し た の に対 し,本 節 の 方 法 で
イ ズ の 同 じ ブ ロ ック 内 のDCT係
1を 表 わ す8),9)。 同 じブ ロ ック 内 のDCT係
数 の 大 小 関係 で 透 か し情 報0か 数 に は相 関 が な い の で,二
つの係
数 の 大 小 関 係 を逆 転 させ る よ うな操 作 を行 う と,そ の係 数 に相 当 す る周 波 数 成 分 特 有 の 模 様 が 目立 つ。 こ の よ う な 特 有 の 模 様 が 目立 た な い よ う,図 4.11に 示 す よ う に 二 つ の 係 数 で グル ー プ を作 り,二 つ の グ ル ー プ に 属 す る 係 数 の 和 の 絶 対 値 の 大 小 関 係 で1ビ
ッ トを表 す 。 三 つ以 上 の 係 数 で グ ル ー プ
を作 る と埋 め 込 み後 の 画 質 劣 化 が激 し い。 一 つ の ブ ロ ック の(i,j)座 標 の量 子 化 さ れ たDCT係 … ,7;j=0,1,…,7)と
数 をQ(i,j)(i=0,1,
す る。 二 つ の 係 数 か ら成 る グ ル ー プ{Q(i1,j1),Q(i2,
j2)}と{Q(i3,j3),Q(i4,j4)}を
作 り,埋
め 込 む ビ ッ ト が1の
と き│Q(i1,j1)
図4.11
ブ ロ ック 内の 係 数 の大 小 関係 を用 いた 埋 め込 みの 原 理
+Q(i2,j2)│-│Q(i3,j3)+Q(i4,j4)│>Tと
な る よ う に,埋
と き│Q(i3,j3)+Q(i4,j4)│-│Q(i1,j1)+Q(i2,j2)│>Tと Q(i2,j2),Q(i3,j3),Q(i4,j4)の
め 込 む ビ ッ トが0の な る よ う に,Q(i1,j1),
値 を 増 減 さ せ る 。 こ こ に,Tは
透 か しの 強 度 を
与 え る正 定 数 で あ る。 透 か し の 抽 出 は,各
グ ル ー プ に 属 す るDCT係
数の和 の絶対 値 の大小 関係
を 調 べ る こ と に よ り行 う 。 こ の 場 合 も,グ れ ば,埋
ル ー プ に 属 す るDCT係
数 の 選 び 方 を 可 変 に し て秘 密 に す
め 込 む 透 か し情 報 に 秘 匿 性 を 持 た せ る こ と が で き る 。
図4.3のJPEG画
像 に,1024ビ
ッ ト(1ビ
ッ ト/ブ ロ ッ ク)の 透 か し 情 報
(擬 似 乱 数 系 列)を 埋 め 込 ん だ 画 像 を 図4.12に る 。 グ ル ー プ に 属 す るDCT係
示 す 。PSNRは40.5dBで
数 の 選 び 方 を 変 え た と き のPSNRと
み に よ る フ ァ イ ル サ イ ズ(バ イ ト数)の 増 加 率 を 表4.3に 4.3.4の 合,画
方 法 と 同 様,大
す な わ ち 原 画 に 依 存 す る 。 し か し な が ら,実
4.3.6 8×8サ
埋 め込
示す。
小 関 係 を 反 転 させ る よ う な 埋 め 込 み を行 っ た 場
質 の 劣 化 が 大 き く な る の で,PSNRは
対 し てPSNRが
あ
埋 め 込 み 前 のDCT係
数 の 値,
験 結 果 か ら は い くつ か の画 像 に
最 大 の と きの 埋 め込 み位 置 は 同 じで あ った 。
ブ ロ ック 内の ゼ ロ係 数 の 個 数 の偶 奇 によ る 埋 め 込 み イ ズ の ブ ロ ッ ク の 量 子 化 さ れ たDCT係
数 に 対 し て,図4.13に
示
図4.12
ブ ロ ッ ク内 の係 数 の 大小 関 係 に よ り透 か し を埋 め込 んだ 画像(40.5dB)
表4.3 グル ー プ に属 す る座 標 の組 とPSNRお
よ び フ ァイ ル
サ イズ 増加 率
す よ う に低 周 波 領 域 か ら高 周 波領 域 に 直 線 をm本 Li(1〓i〓m)と
す る。 直 線Li上
の 高 周 波 領 域 に存 在 す る0の 並 び の 長 さ の
偶 奇 を 操 作 す る こ と に よ り,直 線Li上 の個 数 の 偶 奇 を逆 転 させ る場 合 は,0の -1で あ れ ば,そ い と き,あ
の非0の
引 き,そ れ ぞ れ の 直 線 を
に1ビ
ッ トの情 報 を埋 め 込 む10)。0
並 び の 左 上 の 非0の
係 数 が1ま
たは
係 数 を0に 置 き換 え る。 直 線 上 に0し か 存 在 し な
る い は 最 も低 周 波 成 分 の0の 左 上 の非0の
係 数 が2以
上 また は
図4.13
ブロ ック内 の ゼ ロ係 数 の個 数 の偶 奇 に よ る埋 め込 みの 原理
-2以 下 で あ れ ば,最
も低 周 波 成 分 の 係 数0を1ま
これ に よ り,1ブ
ロ ッ ク 当 た りmビ
図4.3のJPEG画
像 に,L1,L2,…
め 込 ん だ と きの,埋
め込 む ビ ッ ト数 とPSNRお
数8×8の1ブ
の 順 に 偶 奇 を反 転 して 透 か し情 報 を埋 よび 埋 め 込 み に よ る フ ァイ
方 法 に比 べ てPSNRは
図4.3のJPEG画
示す。 ここでグ ラフの横軸 は
ロ ッ ク に埋 め 込 む ビ ッ ト数 を表 す 。 量 子
化 係 数 の 偶 奇 で埋 め 込 む 場 合 に比 べ,高 で,4.3.1の
周 波 数 成 分 に埋 め込 む こ とに な るの
低 下 し,フ
像 に1024ビ
ッ ト(直 線L1上
ァイ ル サ イ ズ は増 加 す る。 に1ビ
か し情 報(擬 似 乱 数 系 列)を 埋 め 込 ん だ 画 像 を図4.16に dBで
あ る。 変 化 さ せ るDCT係
置 き換 え る。
ッ トの 情 報 を埋 め 込 む こ とが で き る。
ル サ イ ズ の増 加 率 の 関 係 を図4.14,図4.15に 量 子 化 さ れ たDCT係
た は-1に
数 が 非0の
る よ うに 変 化 させ て い る ので,特
場 合,係
ッ ト/ブ ロ ッ ク)の 透 示 す 。PSNRは43.2
数 の 絶 対 値 が 小 さ くな
有 の模 様 が 目立 ち に くい 。
上 記 の 埋 め込 み 法 に そ れ と干 渉 しな い 埋 め込 み 法 を併 用 す れ ば,1ブ
ロッ
ク あ た りの 埋 め込 み情 報 ビ ッ ト数 を さ らに 増 や す こ とが で き る10)。例 え ば, DC成
分 を 含 む低 周 波 成 分 のDCT係
め 込 み,そ
のDCT係
数 に は4.3.1の
数 を 除 く図4.13の
し情 報 を埋 め 込 む こ とが で き る。
方 法 で 透 か し情 報 を埋
直線 上 に本節 の 方法 で さ らに透 か
図4.14
図4.15
ゼ ロ係 数 の個 数 の 偶奇 に よ る埋 め込 み ビ ッ ト数 とPSNR
ゼ ロ係 数 の 個 数 の偶 奇 に よる埋 め込 み ビ ッ ト数 とフ ァイ ルサ イ ズ の増 加 率
図4.16
ゼ ロ係 数 の個 数 の偶 奇 に よ り透 か しを埋 め込 ん だ 画像(43.2dB)
4.4
む
JPEG画
す
び
像 に対 す る電 子 透 か しの埋 め 込 み に つ い て基 本 的 な 考 え 方 を紹 介
し た 。 利 用 目 的 に よ っ て は,こ
れ ら の 基 本 的 な 埋 め 込 み 法 を 基 に し て,さ
ら
な る工 夫 が 必 要 で あ る。 例 え ば著 作 権 保 護 に 用 い るの で あ れ ば種 々 の 画 像 処 理 ・変 換 が 加 え ら れ て も透 か し 情 報 が 取 り 出 せ る よ う な 工 夫 が 必 要 で あ り, 改 ざ ん 検 出 に 用 い る の で あ れ ばJPEGの
再 圧 縮 に よ っ て も透 か し 情 報 が 変
化 しな い こ とが 必 要 で あ る。 ま た,埋
め 込 み に よ る 画 質 の 劣 化 を 抑 え る 工 夫 も 重 要 で あ る。 本 稿 で は 画
質 をPSNRで
例 示 し た が,視
般 に 一 致 し な い 。PSNRが
覚 に よ る 主 観 評 価 とPSNRに
高 く な く て も,視
よ る評 価 と は 一
覚 特 性 を利 用 して 透 か し情 報
の 埋 め 込 み を 目 立 た な くす る 工 夫 が な さ れ る こ と が 多 い 。 中 間 周 波 数 領 域 に 埋 め 込 む の は,高
域 成 分 ほ ど視 覚 感 度 が 低 い こ と を 利 用 し て 輪 郭 部 に 透 か し
情 報 を 埋 め 込 む た め で あ り,他
に も,輝
度 が 高 い画 素 の 近 傍 に あ る輝 度 の低
い 画 素 は 見 え に くい と い う マ ス キ ン グ 効 果 を 利 用 す る こ と も で き る 。 現 行 のJPEGで DCTの
はDCTを
用 い て 圧 縮 を 行 っ て い る が,JPEG2000で
は
代 わ り に ウ ェ ー ブ レ ッ ト変 換 を 用 い て い る 。 将 来JPEG2000が
使 わ れ る で あ ろ う こ と を 考 え れ ば,ウ JPEG2000に
広 く
ェ ー ブ レ ッ ト変 換 の 特 性 を 利 用 し た,
よ る圧縮 画 像 に対 す る電 子 透 か し の考 案 が 望 まれ る。
参 考文献 1) G.C.Langelaar,I.Setyawan,and and video data",IEEE
R.L.Lagendijk:"Watermarking
Signal Processing
digital image
Magazine,Vol.17,No.5,pp.20‐46(Sept.
2000). 2) 松 井 甲子 雄:「 画像 深 層暗 号 」森北 出版(1993). 3) 松 井 甲子 雄:「 電 子 透 か しの基礎 」森 北 出版(1998). 4) 小林 弘 幸,野 口 祥 宏,貴 家 仁 志:"JPEG符
号 化 列 へ の バ イ ナ リデ ー タ の埋 め込 み 法",
電 子情 報 通信 学会 論 文誌(D‐Ⅱ),Vol.J83‐D‐Ⅱ,No.6,pp.1469‐1476(2000年6月). 5) Y.Noguchi,H.Kobayashi,and binary data from
JPEG
H.Kiya:"A
method
bitstreams using standard
JPEG
of extracting decoder",IEICE
embeded Trans.
Fundamentals,Vol.E83‐A,No.8,pp.1582‐1588(Aug.2000). 6) Y.Choi
and K.Aizawa:"Watermarking
using inter‐block correlation:Extension
to JPEG
coded
893‐897(March
domain",IEICE
Trans.Fundamentals,Vol.E84‐A,No.3,pp.
2001).
7) 豊 川 和 治,森 本 典 繁,利 根 川 聡 子,上 條 浩 一,小 出 昭 夫:"保 険 ク レー ム処 理 グ ル ー プ ワ ー ク シ ス テ ム に お け る デ ジ タ ル 写 真 の 改 ざ ん 防 止 と 検 出 機 能" ,信 学 技 報,IE99‐38 (1999‐09). 8) 三 宅 恭 介,岩
田 基,汐
崎 陽:"JPEG画
像 へ の イ ン デ ク ス 情 報 の 埋 め 込 み 法",第24
回 情 報 理 論 と そ の 応 用 シ ン ポ ジ ウ ム 予 稿 集,pp.179‐182(2001年12月). 9) M.Iwata,K.Miyake,and index
data
into JPEG
A.Shiozaki:"Digital images",IEICE
watermarking
method
to embed
Trans.Fundamentals,Vol.E85‐A,No.10,
pp.2267‐2271(Oct.2002). 10) 三 宅 恭 介,岩
田 基,汐
崎 陽:"JPEG符
ュ ー タ セ キ ュ リテ ィ シ ン ポ ジ ウ ム2002論 11) ケ イ ワ ー ク:「JPEG‐ (1998).
概 念 か らC++に
号 化 列 に対 す る ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ",コ
ンピ
文 集,pp.227‐232(2002年10月). よる実 装 まで」
ソ フ トバ ン ク パ ブ リ ッ シ ン グ
第5章 動画像電子透か し
KDDI研
5.1
は
じ め
究所 酒 澤 茂 之
に
動 画 像 は オ ー デ ィオ や テ キ ス トな どの メ デ ィア情 報 の 中 で最 も情 報 量 が 多 く,ま た,人
間 に と っ て容 易 に情 報 を受 容 で き る メ デ ィ ア で あ る。 そ の た
め,映 画 か ら教 育 や 報 道 に至 る まで 幅 広 い 産 業 と結 び つ い て お り,著 作 権 者 の 権 利 保 護 は も と よ りコ ンテ ン ツ産 業 の 発 展 のた め に も動 画 像 コ ンテ ン ツ の 権 利 保 護 は重 要 で あ る。 電 子 透 か し は,コ
ンテ ン ツ の権 利 保 護 に お い て,コ
ピー 制 御 に 用 い るパ ラメ ー タ の秘 匿,正
ピー ラ イ トの 表 示,コ
当 な 著 作 権 者 を識 別 す る た め の 情 報
の 埋 め込 み,購 入 者 情 報 の 埋 め込 み(海 賊 版 の流 出 元 の追 跡),コ
ンテ ン ツ改
ざん を検 出 す る情 報 の 埋 め 込 み な ど に 用 い られ る1)。そ れ ぞ れ の 目的 に応 じ て 備 え るべ き特 徴 が 異 な るが,本
章 で は 「見 え な い」 「取 り除 く こ とが 困 難
な 」 「デ ィ ジ タ ル 動 画 像 を対 象 と し た」 電 子 透 か し につ い て解 説 す る。 な お, 動 画 像 が 静 止 画 像 の連 続 した もの と捉 えれ ば,静 止 画 像 を対 象 と した方 式 を そ の ま ま適 用 可 能 で あ るが,演 算 量 が 過 大 とな る等 の 問題 が あ る。 そ こで, 本 章 で は特 に 動 画 像 を対 象 と した 方 式 に絞 っ て 解 説 す る。 な お,電 子 透 か し の研 究 は 企 業 や 大 学 な ど幅 広 い 機 関 で 行 わ れ て い る が, 必 ず し もす べ て の 情 報 が 公 に 入 手 可 能 な 形 で発 表 され て い るわ けで は な い。 特 に,ア ル ゴ リズ ム が 知 られ て い な い こ とは電 子 透 か し を破 る こ と を困 難 に す る た め,公
開 しな い とい う選 択 を す る こ と もあ る。 そ こで,本 章 で は論 文
誌 や シ ン ポ ジ ウ ム な ど公 な場 で発 表 さ れ た 情 報 に基 づ い て 解 説 す る。 ま た,
動 画 像 電 子 透 か し に関 して オ ー ル マ イ テ ィな 方 式 は い まだ な い た め,こ れ ま で に提 案 さ れ た代 表 的 な 方 式 を取 り上 げ て,そ れ らの 紹 介 を行 う こ とで 概 観 を得 る こ と とす る2)。
5.2
動 画 像 電 子 透 か しに対 す る 要 件
5.2.1 動 画 像 の 特 徴 まず,透
か し を埋 め込 む対 象 で あ る動 画 像 情 報 の特 徴 に つ い て,簡 単 に ま
とめ る。 (1) 基 本 特 性 動 画 像 は,時 間 的 に連 続 し た画 像 フ レー ム の並 び に よ り構 成 され,通 常 は そ の順 序 は保 た れ て い る。 た だ し,一 般 に動 画 像 コ ン テ ン ツ は シー ン と呼 ば れ る,意 味 的 に ひ とか た ま りの画 像 フ レー ム 列 の組 合 せ に よ り制 作 さ れ て い る た め,シ
ー ン の つ な ぎ 目 で は 不 連 続 が 生 じ る こ と に な る。 シ ー ンの 中 で
は,画 像 フ レー ム の順 序 は保 た れ る。 (2) 情 報 量 通 常,動
画 像 は1秒 当 た り30フ レー ム か ら構 成 さ れ る こ と か ら,単 純 に
計 算 す る と2時 間 の 映 画 の場 合 に は静 止 画 像 の216,000倍
の情報 があ ること
に な る。 通 常 テ レ ビ ジ ョン放 送 の デ ィ ジ タル 動 画 像 の 場 合,そ 250Mbit/s。
ハ イ ビ ジ ョ ンの 場 合 に は約1.5Gbit/sに
の情 報 量 は約
も達 す る。 この た め,
伝 送 お よ び 蓄 積 に は圧 縮 技 術 が 不 可 欠 と な る 。 ほ と ん ど の場 合,圧 MPEG3),4)も
し く はそ れ に類 す る圧 縮 技 術 が 用 い られ る。
(3) MPEGに MPEGで
縮には
よる圧縮
は,い わ ゆ るMC+DCT符
号 化 方 式 が 採 用 さ れ て い る。 そ の 原
理 を簡 単 に紹 介 す る。 まず,隣
接 す る動 画 像 フ レー ム は高 い類 似 度 を持 っ て い る。 そ こで,そ
の
間 で予 測 を行 う こ とに よ り大 幅 な情 報 量 の 削 減 が 可 能 と な る。 この と き,画 面 中 で の 物 体 の 移 動 を 図5.1に
示 す動 ベ ク トル で 追 跡 す る こ とに よ り,予 測
精 度 を 高 め る工 夫 が 行 わ れ て い る。 これ を動 き補 償(MC:Motion )予 測 と呼 ぶ 。MPEGの
Compensation
符号 化 プ ロセ ス で は,画 像 フ レ ー ム を ブ ロ ッ
図5.1 動画 像圧 縮 にお ける動 き補償 の仕 組 み
図5.2
MC+DCT符
号 化 方 式(エ ン コ ー ダ)の ブ ロ ッ ク 図
ク に 区 切 り,ブ ロ ッ ク 単 位 で 予 測 を 行 い,予 化,符
号 化 す る。 図5.2に
レ ー ム メ モ リ,MCは を利 用 して,次
お い て,Qは
測 残 差 をDCT変
量 子 化,Q-1は
動 き補 償 部 で あ る。 こ こで,現
換 し,量 子
逆 量 子 化,FMは
フ
フ レ ー ム の符 号 化 結 果
フ レ ー ム の 予 測 を行 うた め,帰 還 ル ー プが あ る こ とに注 意 す
る。 最 終 的 に,MPEGス
ト リー ム は,動 ベ ク トル とDCT係
数値がブロッ
ク単 位 で繰 り返 され る形 で 表 現 され る。 そ し て,そ れ らは可 変 長 符 号 に よ り 表 現 され,あ
る 約 束 事(シ ン タ ッ ク ス)に 基 づ い て ビ ッ ト列 に 組 み 立 て ら れ
る。 5.2.2 動 画 像 電 子 透 か し の 要 件 (1) 一 般 的 な 要 件 静 止 画 像 へ の 電 子 透 か し と も共 通 す る要 件 と して,ま ず,電 在 が 気 づ か れ な い,あ
子 透 か しの 存
る い は 画 質 を損 な わ な い こ と(不 可 視 性)が 挙 げ られ
る。 次 に,圧 縮 や 伝 送 に 伴 う処 理 あ る い は意 図 的 な 攻 撃 を受 け て も読 み 出 し が 可 能 で あ る こ と(攻 撃 耐 性)が 必 要 で あ る。 また,少
な く と も数 十 ビ ッ トの
埋 め込 み が可 能 で あ る こ と(十 分 な埋 め 込 み 容 量)が 望 ま しい 。 さ らに,正 当 な ユ ー ザ の み が 透 か しの 読 み書 きが 可 能 で あ る こ と(情 報 ア ク セ ス 制 御)も 望 ま しい特 性 で あ る1)。 (2) 動 画 像 特 有 の 要 件 動 画像 を対 象 とす る場 合 に は,5.2.1で に留 意 が 必 要 とな る。 まず,動
述 べ た 動 画 像 の特 徴 か ら以 下 の点
画 像 は 時 間 的 に連 続 した フ レ ー ム 系 列 で あ る
た め,特 定 の フ レー ム の み性 質 が 変 化 す る と視 覚 的 に 劣 化 と し て検 知 さ れ る。 特 に,周 期 的 に それ が生 じ る と フ リッ カ(ち らつ き)と な り,主 観 画 質 が 著 し く劣 化 す る 。 次 に,動 画 像 の情 報 量 が(圧 縮 した 場 合 で も)莫 大 で あ る こ とか ら,透 か しの 埋 め込 み と検 出 は で き るだ け計 算 量 の 少 な い 方 式 が 好 ま し い 。 そ のた め,圧 縮 形 式 の ま ま取 り扱 え る こ と,す な わ ちMPEG圧 リー ム に直 接 埋 め込 み を行 い,検 出 もMPEGを が 望 まれ る。 また,透
縮ス ト
復 号 せ ず に可 能 で あ る こ と
か し検 出 に 原 画 像 を必 要 と し な い こ と は,検 査 対 象 の
動 画 像 と原 画像 の 自動 的 なマ ッ ピ ン グが 困難 で あ る こ とか ら,ほ ぼ必 須 条 件 で あ ろ う。 (3) 動 画 像 特 有 の 攻 撃 法 へ の 耐 性 上 で述 べ た 留 意 事 項 に加 え て,動 画 像 特 有 の 攻 撃 へ の耐 性 も必 須 で あ る。 まず,画 像 フ レ ー ム を意 図 的 に ドロ ップ して も,視 覚 的 に は ほ とん ど判 別 さ れ な い た め,こ
の攻 撃 に対 す る耐 性 は必 須 で あ る。 文 献 に よ っ て は,フ
レー
ム 順 序 の 入 れ 替 え につ い て も言 及 して い る も のが あ るが,こ れ は視 覚 的 に違 和 感 の あ る画 像 とな るた め,有 効 な攻 撃 方 法 で は な い と思 わ れ る。 ま た,編 集 に よ り,あ る シー ンが 別 の 動 画 像 シー ン と組 み合 わ され て用 い られ る こ と が あ るた め,シ ー ン単 位 で検 出 が 可 能 で あ る こ とが望 ま しい2)。
5.3 動画像電子透か し方式の概説 上 で も述 べ た よ う に,動 画 像 は圧 縮 を無 視 して は語 る こ とが で き な い た め,透 か し埋 め 込 み ・検 出 に当 た っ て圧 縮 プ ロ セ ス そ の もの の利 用 や 圧 縮 形 式 で の取 り扱 い を意 識 した 方 式 とそ うで な い方 式 に分 け て解 説 す る。 5.3.1 MC+DCT圧
縮 を 前 提 と した方 式
これ らの 方 式 の 中 で も特 にMPEGの
符 号 化 プ ロセ ス や シ ン タ ッ ク ス に 依
存 した 方 式 と,も う少 し一 般 的 な方 式 に分 類 で き る。 (1) MPEGシ
ンタ ックスを利用
最 も単 純 な 方 式 と し て は,MPEGシ
ンタ ッ ク ス 中 の ユ ー ザ デ ー タ 領 域 に
任 意 の情 報 を格 納 す る 方 式 で あ るが,こ れ は容 易 に除 去 す る こ とが 可 能 で あ る の で,こ
こで は触 れ な い 。
(a) 動 ベ ク トル の 利 用 Jordan5)ら は,す
で に圧 縮 済 み のMPEGス
ト リー ム に対 し て,平 坦 領 域
を 指 して い る動 ベ ク トル を操 作 す る こ とに よ り埋 め込 み を行 う方 式 を提 案 し て い る。MPEGス
ト リー ム 中 の 動 ベ ク トル の み を操 作 し,DCT係
数 を更 新
しな い と,符 号 化 側 と復 号 側 で 予 測 ル ー プ 内 の ミスマ ッチ が 生 じて 画 質 劣 化 に つ な が る。 平 坦 領 域 で あ れ ば,動 ベ ク トル をわ ず か に ず らせ て も予 測 残 差 へ の影 響 は比 較 的 小 さい た め,こ の 方 式 で は操 作 す る動 ベ ク トル を平 坦 領 域 に 限 定 して い る。 図5.3に 示 す よ う に,動 ベ ク トル の指 す 領 域 を"0"用 と "1"用 に分 け て お き ,動 ベ ク トル 位 置 を い ず れ か に な る よ う に変 更 す る。 検 出 は,MPEGス 領 域 が"0"か"1"か
ト リー ム の状 態 で は非 常 に簡 単 で,動
ベ ク トル が 指 す
を判 定 す るだ け で よ い。 また,MPEG復
号 後 の ビデ
オ デ ー タ に つ い て は,再 符 号 化 す る こ とに よ り得 られ る動 ベ ク トル が,あ
る
程 度 の 確 率 で 埋 め込 み 結 果 と同 じ に な る た め,統 計 的 に判 定 す る こ とで 回復 可 能 とな る と主 張 さ れ て い る。 (b) GOP構
造 の利 用
Linnartzら6)は,MPEGのGOP構 MPEGで
は,フ
造 を 用 い た 方 式 を 提 案 し て い る。
レ ー ム 間 予 測 符 号 化 の 適 用 に関 して3通
りの モ ー ド を持 っ
て い る。Iモ ー ドで は,画 像 フ レ ー ム 間 で の 予 測 を 用 い な い で 符 号 化 を 行
図5.3 動 ベ ク トル 位 置 の量 子 化
図5.4 GOP構
う 。Pモ
ー ドで は,Iモ
ー ド も し く はPモ
造
ー ドで 符 号 化 さ れ た 時 間 的 に 過 去
の フ レ ー ム か ら 予 測 し て 符 号 化 を 行 う 。Bモ
ー ドで は,Iモ
ー ド も し く はP
モ ー ドで符 号 化 さ れ た 過 去 の フ レ ー ム お よ び未 来 の フ レー ム を用 い て双 方 向 か ら 予 測 符 号 化 を 行 う 。 そ し て,Iフ (Group
of Pictures)と
の プ ロ セ ス の 中 で,固
呼 ぶ(図5.4)。Linnartzら 定 長GOPの
選 択 の 自 由 度 を 利 用 し て,埋 例 え ば,GOP周 た はBタ
レ ー ム か ら 次 のIフ
期 が12フ
レ ー ム ま で をGOP
の 方 式 は,MPEG符
号化
中 で フ レ ー ム に適 用 す る符 号 化 タ イ プ の
め 込 む 情 報 に 応 じ て 符 号 化 タ イ プ を 変 更 す る。 レ ー ム で あ れ ば,11個
イ プ を 割 り 当 て る 方 法 は211通
の フ レ ー ム に 対 し てPま
り あ る 。 こ の 方 式 は,MPEGデ
ー
タ の 上 で は容 易 に透 か し を検 出 す る こ とが 可 能 で あ る が,攻 撃 耐 性 の 面 で 問 題 が 多 い 。 また,各
フ レ ー ム に適 用 され る符 号 化 タ イ プ が,符 号 化 効 率 とは
無 関 係 に選 ばれ るた め,圧 縮 に よ る画 質 劣 化 が 大 き くな る恐 れ もあ る。 (2) DCTべ
ースの方 式
(a) ス ペ ク トル拡 散 法 の応 用 Hartungら7)は,MC+DCT符
号 化 方 式 で 圧 縮 さ れ た デ ー タ に 対 し て,
画 像 に復 号 す る こ とな く透 か しを埋 め 込 む方 式 を提 案 して い る。 ス ペ ク トル 拡 散 に基 づ く代 表 的 な 方 式 で あ る。 まず,図5.5の
左 下 に 示 す よ うな 原 画 像 と同 じ大 き さ のPN(擬
似 乱 数)系
列 か ら な る 画像 を作 る。 つ い で,そ れ を 埋 め込 み ビ ッ ト列(図5.5で ッ ト)で変 調 す る。 変 調 はPN画
は4ビ
像 を い くつ か の領 域 に分 け,そ の 領 域 ご と
に2値 変 調 を行 う。 埋 め込 む ビ ッ トが"1"の
と き は そ の ま まで,"-1"の
と きは符 号 を反 転 す る方 法 を と る こ とが一 般 的 で あ る。 画 像 領 域 に て 透 か し 埋 め込 み を行 う場 合 に は,変 調 した 透 か し信 号 に対 して埋 め 込 み強 度 を制 御 しな が ら原 画 像 フ レー ム に加 算 す る。 これ を圧 縮 領 域 に お い て行 う方 法 は 次 の とお りで あ る。 変 調 した 透 か し信 号 を作 る と こ ろ まで は 同 じで あ る。 こ の透 か し信 号 を8×8画
図5.5
Visualization of
watermark
embedding[文
献7)よ
素 ブロ ック に
り]
分 割 し,そ れ ぞ れDCT変
換 を行 い,図5.2の
出 力 信 号 のDCT係
数 値 に加
算 す る こ とで 埋 め込 み を行 う(加 算 の前 に逆 量 子 化 が 必 要 で あ る)。 これ に よ り,原 画 像 が 圧 縮 され て い る場 合 で も,そ れ を画 像 に復 号 す る こ とな く透 か しの 埋 め込 み が 可 能 とな る。 と こ ろ で,5.2.1で
も指 摘 した よ う に,MPEG符
号 化 で はエ ン コーダ 内
部 に 帰 還 ル ー プが あ り,こ れ が デ コ ー ダ 内 の帰 還 ル ー プ と同 じ振 る舞 い を す る必 要 が あ る。 しか しな が ら,上 で 述 べ たDCT領 プ の 外 側 で 行 わ れ る た め,エ
ン コ ー ダ ・デ コ ー ダ 間 で ミス マ ッチ(ド リフ ト)
が 生 じて し ま う。 そ こで,Hartungら トル を 用 い て動 き補 償 を行 い,ド で,こ
後 にDCT変
数 が 入 力 され,そ
は 図5.6に
示 す よ う に,元
の動ベ ク
リフ トを打 ち消 す成 分 を さ らに加 え る こ と
の 問 題 を 解 決 して い る。 図5.6に
たDCT係
域 にお け る加 算 は,ル ー
れ がEC-1に
お い て,左 上 か ら可 変 長 符 号 化 され よ り可 変 長 復 号 され,逆 量 子 化 の
換 さ れ た 透 か し信 号 が 加 算 さ れ て い る。 一 方,ド
リ フ ト成 分 を
補 償 す る た め に,透 か し信 号 の重 畳 が な い と きの 帰 還 信 号 と,重 畳 が あ る と きの 帰 還 信 号 の差 分 を計 算 し,DCT領
域 で加 算 して い る。 こ の ブ ロ ッ ク 図
を見 る と,実 質 的 に は再 符 号 化 を行 うの とあ ま り変 わ らな い が,下 半 分 の ブ ロ ッ ク で 行 って い る処 理 は 共 通 化 で き る こ とがHartungら
図5.6
ドリフ ト補 償付 きDCT領
に よ り示 され て
域 に お け る透 か し埋 め込 み 方式[文献7)よ
り]
い る 。 ビ ッ ト埋 め 込 み 能 力 と し て は,50bit/sの
情 報 レ ー トでwatermark
を入 れ られ る。 検 出 は,MPEG復 PN画
号 し て 得 ら れ た 透 か し 入 り画 像 デ ー タ に 対 し て,元
像 を 用 い て 相 関 検 出 す る こ と に よ り,埋
の
め 込 み ビ ッ ト列 を 回 復 す る こ
と が で き る。 圧 縮 や フ ィ ル タ 処 理 な ど の 標 準 的 な 信 号 処 理 に 対 し て は,耐 何 学 歪 攻 撃(シ フ ト,ズ
ー ム,回
転)に つ い て は,あ
性 が ある。幾
る程 度 まで 耐 え る こ とが
で き る。 (b)
DCT高
次 係 数 の操 作
一 方,Langelaar8)ら
も,MPEGス
トリー ム に対 して埋 め 込 む こ とが 可 能
な 方 式 を提 案 して い る。 埋 め 込 む1ビ
ッ ト ご と にn個
の8×8DCTブ
ロ ッ ク を 画 像 フ レー ム 中 か
ら所 定 の 規 則 に 従 っ て 選 択 す る 。 そ し て,n/2ず 基 づ い て 分 離 し,そ
の 集 合 間 で 高 周 波 エ ネ ル ギ ー に 差 が つ く よ う に,一
高 周 波 係 数 を 削 除 す る 。 図5.7に ク を ま ず 取 得 し,そ る 。 そ し て,そ と す れ ば,ビ
例 を 示 す 。 こ こ で は,16個
の 上 半 分 を グ ル ー プA,下
れ ぞ れ の グ ル ー プ のDCT高 ッ ト"0"を
図5.7 DCT高
つの部分集合 に ある規則 に 方の
の8×8ブ
半 分 を グ ル ー プBと
ロ ッ してい
周 波 係 数 の エ ネ ル ギ ー をEA,EB
埋 め 込 む と き は,EA>EBと
な るよ うに グル ー プ
周 波係 数 の打 ち切 りに よ る透 か し埋 め込 み方 式[文献8)よ
り]
Bの 高 周 波 係 数 を 削 除 し,ビ ッ ト"1"を よ う に グ ル ー プAの
埋 め 込 む と き は,EA<EBと
なる
高 周 波 係 数 を 削 除 す る。 こ の と き,高 周 波 係 数 の 削 除
は ジ グザ グ ス キ ャ ンの途 中 打 ち切 りで 実 現 で き る た め,可 変 長 符 号 の部 分 的 な復 号 とEOB(End
of Block)コ ー ドの挿 入 が 必 要 な だ けで,逆 量 子 化 処 理
も必 要 な い。 この と き,n個
の8×8ブ
ロ ッ ク の選 択 が 秘 密 鍵 とな る。 す な わ ち,検 出
側 に お い て 同 じ集 合 を構 成 しな い 限 り,グ ル ー プAと
グ ル ー プBの
間 に有
意 な差 を 導 く こ とが で き ず,埋 め 込 まれ て い るデ ー タ を抽 出 す る こ とが で き ない。 検 出 は,秘 密 鍵 に 基 づ い て ブ ロ ッ ク を選 択 し,グ ル ー プA,B間
の高周
波 エ ネ ル ギ ー を比 較 す る こ とで 実 現 さ れ る。 埋 め 込 み レ ー トは400bit/sで ある。 攻 撃 耐 性 に 関 して は,DCT高
次 係 数 が 大 き く変 化 す る よ う な処 理 に よ っ
て 透 か し情 報 が 破 壊 さ れ る。 特 に フ レ ー ム の 符 号 化 タ イ プ(1,P され る と,MPEGビ
ッ トス ト リー ム 上 のDCT高
,B)を
変更
次 係 数 が 大 き く変 化 す る
た め に,検 出 の誤 り率 が上 昇 す る。 (c) 時 間 分 散 型 の 埋 め 込 み方 式 Sakazawaら9)もDCT係
数 を操 作 す る 方 式 を提 案 し て い る。 原 画 像 の16
×16画 素 領 域 を さ ら に8×8ブ
ロ ッ ク に 分 割 し,そ れ ら のDCT低
操 作 す る。 この と き,左 上 の8×8ブ
次 係数 を
ロ ック と左 下 の8×8ブ
ロ ッ ク をペ ア と
し,ビ ッ ト"1"を
埋 め 込 む と き に は左 上 ブ ロ ッ ク のDCT係
数値 を大 き く
し,ビ
埋 め 込 む場 合 に は左 下 ブ ロ ッ ク のDCT係
数 値 を大 き く
ッ ト"0"を
し て い る。 特 に,イ
ン タ レー ス画 像 を対 象 と す る場 合 に は,MPEG‐2に
け る フ ィ ー ル ド/フ レー ム適 応 型DCT演
お
算 が 適 用 さ れ る こ とに 鑑 み て,図
5.8に 示 す よ う に,画 像 の フ ィー ル ド構 造 で のDCT係
数 も同 時 に操 作 して
い る。 Sakazawaら
の 方 式 の も う一 つ の 特 徴 は,上 記 の 操 作 を行 うn個
の16×
16画 素(マ ク ロ ブ ロ ック)を 所 定 の規 則 に従 っ て 動 画 像 か ら分 散 的 に選 択 し, そ のnマ
ク ロ ブ ロ ッ ク の 集 合 に対 して 同 一 ビ ッ トを埋 め 込 む 点 に あ る。 そ
し て,そ
う した 集 合 を複 数 構 成 す る こ とで,複 数 ビ ッ トの埋 め 込 み を可 能 に
図5.8 イ ンター レース 画像 に お け るDCT係
数操 作 方 式
し て い る。 この 方 式 で は 原 画 像 のDCT低 め,MPEG符
次 係 数 を大 き くす る操 作 が 行 わ れ て い るた
号 化 を行 っ た 際 に,そ のDCT係
数値 の フレーム 間予測 に残
差 を 生 じ る こ と に な る。 し た が っ て,MPEGのPお DCT係
数 を観 測 した と き,そ の 被 操 作DCT係
高 くな る。 そ こで,上 記 のnマ み 用 と ビ ッ ト"1"埋 ビ ッ トが"0"ま
数 が 非0の
レー ム の
値 を持 つ 確 率 が
ク ロ ブ ロ ッ ク の 集 合 か ら ビ ッ ト"0"埋
め込 み 用 のDCT係
た は"1"の
よ びBフ
数 を 統 計 的 に比 較 して,埋
め込 め込 み
いず れ で あ るか を判 定 す る。 した が って,透
か
し の 入 っ て い るMPEGデ
ー タ が あ る と き に,画 像 に復 号 す る こ とな く,
MPEGデ
数 か ら直 接 検 出 す る こ とが可 能 とな っ て い る。
ー タ 中 のDCT係
こ の 方式 で は,動 画 像 中 か ら分 散 的 に マ ク ロ ブ ロ ック を選 択 す る方 法 が秘 密 鍵 とな る。 秘 密鍵 が 不 明 な場 合 に,無 作 為 にマ ク ロ ブ ロ ッ ク を選 択 して, そ の 中 のDCT係 が 現 れ ず,透
数 を統 計 的 に観 測 して も,ビ
ッ ト"0"と"1"で
有意 な差
か し情 報 を読 み 出 す こ とは で き な い。
また,動 画 像 の場 合,作 為 的 に フ レー ム を ドロ ップ させ る こ とで,上 記 の 秘 密 鍵 に よ る マ ク ロ ブ ロ ッ ク選 択 パ タ ー ンの 同期 を 乱 す 攻 撃 が考 え られ る。 こ れ に 対 して,図5.9に
示 す よ う に,1st
Stepの 分 類 の た め に フ レー ム 種 別
コ ー ドを埋 め 込 ん で お き,そ れ に従 っ て 集 合 を構 成 した 後 で統 計 的検 出 を行 う こ とで 対 抗 して い る。 5.3.2
MPEGを
MPEG型 い,そ
前 提 と しな い 方 式
の圧 縮 を前 提 と し な い 方 式 で は,原 画 像 に対 して 埋 め 込 み を行
れ が伝 送 や 画 像 処 理 な どの外 乱 を受 け た後 の 画 像 か ら検 出 を行 う こ と
に な る。 空 間 領 域 で の 直 接 処 理 や,周 波 数 領 域 で の 埋 め 込 み につ い て,い
く
図5.9 動 画 像 フ レー ム分 散 型埋 め込 み
図5.10
埋 め込 み 用 タ イル 画像 の生成
つ か の代 表 例 を紹 介 す る。 (1) 空 間 領 域 で の 埋 め 込 み Kalker10)ら は,空 間 領 域 で 埋 め 込 む 方 式 を提 案 し て い る。 ま ず,128× 128画 素 の 透 か し信 号 を 白色 ガ ウ ス 分 布 に 従 う乱 数 か ら作 成 し,図5.10に 示 す よ う に そ の位 置 を埋 め 込 む 情 報 に よ って 巡 回的 に ず ら し,元 の 乱 数 画 像 に 重 畳 す る こ とで,埋
め込 み 用 の タ イ ル 画 像 を生 成 す る。
生 成 さ れ た128×128画
素 の 画 像 を,原 画 像 の 上 に タ イ ル状 に敷 き詰 め て
図5.11 埋 め 込 み に用 い る動 画像 処 理 単位
足 し合 わせ る こ とで 埋 め込 み を行 う。 この と き,視 覚 的悪 影 響 を最 低 限 に抑 え るた め に,画 素 ご とに局 所 ア クテ ィ ビ テ ィ に応 じて ス ケ ー リン グ す る。 こ れ を 図5.11に
示 す よ う に複 数 フ レ ー ム に対 し て繰 り返 す 。 こ こで,情 報 埋
め 込 み単 位 の フ レー ム グ ル ー プ の 中 で は 同一 の情 報 を埋 め 込 み,次 の情 報 埋 め 込 み単 位 で は異 な る情 報 を埋 め込 ん で い る。 ま た,検 出 は い くつ か の フ レ ー ム を ま と め て タ イ ル画 像 を多 数 観 測 す る こ とで 検 出 精 度 を上 げ て い る。 こ の と きの検 出 単 位 は,情 報 埋 め込 み単 位 よ り も小 さ くして お き,い
くつ か の
検 出単 位 で 検 出 を行 う こ とで,情 報 埋 め 込 み 単 位 の切 り替 わ りを検 知 す る こ とを可 能 と して い る。 検 出 の 原 理 は,タ
イ ル 画 像 に お け る元 の 乱 数 値 画 像 と位 置 変 調 した 乱 数 値
画 像 の 相 対 的 な位 置 の差 に よ っ て い る。 また,原 め 込 ん で い る た め,任 意 の 位 置 か ら128×128画
画 像 に対 して タ イ ル 状 に埋 素 ブ ロ ッ ク を 取 り出 せ ば,
相 対 差 を検 出 す る こ とが 可 能 とな る。 この 理 由 に よ り,本 方 式 は平 行 移 動 や 画 像 の 一 部 切 り出 しに対 す る耐 性 を持 つ 。 検 出 は相 関 検 出器 に よ る。35∼50 bit/sの 埋 め込 み が 可 能 。 (2) 周 波 数 領 域 で の 埋 め 込 み 動 画 像 な らで は の 周 波 数 領 域 の 電 子 透 か し方式 と して,三 次 元 周 波 数 変 換 を 用 い た 方 式 を紹 介 す る。 Deguillaumeら11)は,原
画 像 に対 して 三 次 元DFTを
行 い,透 か し信 号 を
埋 め 込 む方 式 を提 案 し て い る。 三 次 元DFTを
行 う領 域 は,空 間 的 に は全 画
面 領 域(CIF画
間 的 に は15フ
像 で あ れ ば352×288画
して い る。 そ し て,空
素),時
レ ー ム程 度 と
間周 波 数 的 に は視 覚 的 影 響 が 少 な く,か つ容 易 に は 削
図5.12 三 次 元 周波 数領 域 に お け る透 か し埋 め込 み領 域kx,kyは 周 波 数 の軸 であ る[文献11)よ
空 間 周 波 数,kzは
時間
り]
除 され な い 中 域 の 周 波 数 領 域 を選 ぶ。 また,時
間 周 波 数 的 に は低 域 は静 止 し
て い る要 素 を 示 し,高 域 は 動 い て い る要 素 を示 す こ とか ら,こ れ も中 域 の周 波 数 領 域 を埋 め 込 み対 象 とす る(図5.12参 数 を変 調 し たwatermarkを た め,そ
照)。 この 領 域 に対 し て,擬 似 乱
加 算 す る。 こ の と きDFT係
数 は複 素 数 で あ る
の 絶 対 値 を操 作 す る こ とに な る。 上 記 の操 作 を15フ
ー プ ご と に適 用 して ,同
レー ム の グル
じ透 か し を 動 画 像 シ ー ケ ン ス 全 体 に埋 め込 ん で お
く。 電 子 透 か しの検 出 は,元 の擬 似 乱 数 を 用 い た 相 関 検 出 に よ る。 この と き, フ ー リエ 変 換 の絶 対 値 に は シ フ ト不 変 性 が あ るた め に,任 意 の 連 続 した15 フ レ ー ム を用 い て三 次 元DFTを
行 う こ とで検 出 が 可 能 とな る。
この 方 式 で は さ らに,幾 何 学 的 改 変 が 行 わ れ た 画 像 か ら電 子 透 か し を検 出 す る た め に,位 置 ず れ を補 正 す る た め の テ ンプ レー トを電 子 透 か し とは 独 立 に埋 め込 ん で い る。 テ ンプ レ ー トは,あ
る決 ま ったDFT係
数 の セ ッ トで あ
り,こ の絶 対 値 を増 大 させ て埋 め込 み を行 っ て い る。 補 正 に 当 た っ て は,検 出 対 象 の 画像 に対 してDFTを
適 用 し,大 き な絶 対 値 を 持 つ係 数 の 周 波 数 軸
上 の 座 標 位 置 を取 得 す る。 そ して座 標 系 をlogあ
る い は極 座 標 系 に 変 換 し,
回 転 や ス ケ ー リン グ を検 出 す る。 時 間 方 向 の ス ケ ー リン グ とは,フ ー トの 変 換 を 意 味 す る。
レーム レ
5.4
透 か し 攻 撃 ツ ー ルStirmarkの
本 章 で は,電
動 画 像 適 用 に 関 し て
子 透 か し を 攻 撃 す る た め の 代 表 的 な ツ ー ル で あ るStirmark
12)を 動 画 像 に 適 用 す る 際 の 留 意 点 を 挙 げ る 画 像 用 の 攻 撃 ツ ー ル で あ る た め,動 にStirmarkで
。Stirmarkは
元 来 が静止
画 像 に 適 用 す る に は,画
像 フ レー ム ご と
個 別 に 処 理 を す る 必 要 が あ る 。 こ の と き,時
間 方 向 の相 関 性
を 考慮 して い な い こ とに起 因 す る 問題 が い くつか 生 じ る。 5.4.1
Shaking
こ れ は よ く知 ら れ て い る 問 題 で,Stirmarkの て い る も の で あ る 。Stirmarkを 次 適 用 し た と き,動 Stirmarkで
は,静
ホ ー ム ペ ー ジ に も記 載 さ れ
単 純 に動 画 像 シ ー ケ ン ス の 各 フ レ ー ム に順
画 像 と し て み る と画 面 全 体 が 震 え る よ う に 感 じ ら れ る 。 止 画 像 で は 感 知 で き な い 程 度 の 歪 み を 与 え て い る が,こ
の 歪 み の 逆 処 理 を 困 難 に す る 目 的 で,乱
数 を 用 い てStirmarkの
適 用 ご とに
歪 み 方 を 変 化 さ せ て い る 。 こ の 歪 み を 動 画 像 と し て 見 る と,画 と に オ ブ ジ ェ ク トの 輪 郭 や 位 置 が 変 化 す る た め に,手 画 像 の よ う な 印 象 を 与 え,非 そ こ で,Stirmarkで
像 フ レー ム ご
ブ レ を起 こ した カ メ ラ
常 に 見 づ ら い 動 画 像 と な る。
は 上 記 の 乱 数 を 固 定 化 し,全
画 像 フ レー ム に 同 じ歪
み を 与 え る た め の オ プ シ ョ ン が 用 意 さ れ て い る 。Stirmark3.1の Usage:stirmark[options][<input で あ る 。 こ こ で,input fileは
file>[<output
攻 撃 対 象 の1フ
で 保 存 し た フ ァ イ ル,output fileは
利用法 は file>]]
レ ー ム 分 の 画 像 をPPM形
攻 撃 後 の 画 像 をPPM形
式
式 で 出力 す る際
の フ ァ イ ル 名 で あ る 。 ま ず, command>stirmark-PS+parmeter.dat<input と し て,最
初 の 画 像 に 対 し てStirmarkを
の パ ラ メ ー タ をparameter.datに
file> <output 適 用 す る と 同 時 に,上
の 画 像 に 対 し て,同
file> <output
じ パ ラ メ ー タ でStirmarkを
の フ レ ー ム に つ い て も す べ て-PL+parameter.datオ と で,固
記 の乱 数等
保 存 す る 。 次 に,
command>stirmark-PL+parameter.dat<input と し て,次
file>
定 パ ラ メ ー タ に よ るStirmark攻
file>
適 用 す る。 後 続 プ シ ョ ン を付 け る こ
撃 が 適 用 され る。
5.4.2 Judder Sakazawaら13)は,イ
ン タ レー ス 画 像 へ のStirmark適
用 時 に,平 行 移 動
す る垂 直 線 の 動 きが 不 連 続 とな る現 象 が発 生 す る こ と を指 摘 して い る。 これ は,フ
レー ム 画 像 に幾 何 学 攻 撃 を適 用 す る と,画 素 の 所 属 す る フ ィー ル ド画
像 が 変 化 し,イ
ンタ レー ス モ ニ タ で 表 示 す る際 に表 示 順 序 が 狂 うた め,水 平
方 向 の移 動 が 行 きつ 戻 りつ す る こ とが 原 因 で あ る 。 図5.13に
て 説 明 す る。
イ ンタ レー ス の フ レー ム画 像 で は各 フ ィー ル ドの走 査 線 を交 互 に 入 れ 子 状 に統 合 して 画 像 を構 成 し て い る。 水 平 移 動 す る 垂 直 線 は,実 際 に は 図5.13 の 左 側 の 図 の よ う に一 直 線 で は な く,フ ィー ル ド間 隔 の1/60秒 移 動 す る こ と を反 映 し て,第k+1フ る。 と こ ろが,こ とす る と,第kフ ま い,先
に"×"の
の 間に水平
ィ ー ル ドの 点 は 少 し右 方 に ず れ て い
の フ レ ー ム 画像 に対 して,1ラ ィー ル ドの 点 と第k+1フ 点 が 表 示 され,つ
イ ン上 方 に全 体 が 移 動 し た
ィ ー ル ドの 点 が 入 れ 替 わ っ て し
い で"○"の
点 が 表 示 され る こ とに な
り,ス ム ー ズ な水 平 移 動 で は な くな る 。 解 決 方 法 はStirmark攻
撃 を適 用 す る対 象 を フ ィ ー ル ド画 像 にす る こ とで
あ る。
図5.13
Judder現
象 の 原因
5.4.3
Heat
devil
これ もSakazawaら13)に
よ り指 摘 さ れ た 現 象 で あ る。 水 平 移 動 す る水 平
線 が 陽 炎 の よ う に波 打 つ 形 で 観 測 さ れ る。 これ は,Stirmarkの で適 用 され るrオ プ シ ョ ン に よ っ て,水 平 線 と垂 直 線 が20画
デ フォル ト 素 周期 で正 弦
波 に よ りず ら され て い る こ とが 原 因 で あ る。 そ の様 子 を強 調 して 表 示 した の が 図5.14で
あ る。
水 平 移 動 す る水 平 線,あ が1画
る い は垂 直 移 動 す る垂 直 線 を,20画
素 長 の線 分
素/フ レ ー ム速 度 で 移 動 す るの を モ デ ル 化 す る と,1.5Hzの
下 動 す る こ と に な る。 これ が,特
周期 で上
に視 覚 的 に感 知 しや す い 周 波 数 で あ る た
め,主 観 的 に 劣化 を もた らす こ とに な る(図5.15)。 この 解 決 方 法 と し て は,-rオ
プ シ ョ ン を使 わ な い か,あ
る い はrオ プ シ
ョ ン に よ る正 弦 波 周 期 の 長 周 期 化 が 有 効 で あ る。 後 者 に つ い て は,20画
素
周 期 を100画 素 周 期 に変 更 す る こ とで 主 観 的 劣 化 は抑 制 さ れ る こ とが 報 告 さ れ て い る。 た だ し,そ の た め に はStirmarkの
図5.14
Stirmark‐rオ
ソ ー ス コ ー ド(Webぺ
プ シ ョ ン を格 子 模 様 に 適 用 し た 結 果
ー ジで
図5.15 波 打 つ水 平 線 分 の モ デル
公 開 さ れ て い る)を 改 修 す る 必 要 が あ る 。
5.5
む
す
び
動 画 像 電 子 透 か し も 実 用 化 段 階 に 入 りつ つ あ る 。 そ の た め,シ 電 子 透 か し の 実 装 を進 め る 開 発 者 の た め に,単
ステムへの
に 攻 撃 耐 性 だ け で な く,埋
め
込 め る 情 報 量 や 画 質 へ の 影 響 も加 味 し た 総 合 的 な 評 価 尺 度 が 必 要 と な ろ う 。 ま た,電
子 透 か し 方 式 も暗 号 方 式 と 同 様 に,ア
に 耐 え ら れ る 方 式 を 目 指 し て,で
ル ゴ リズ ム を公 開 して も攻 撃
き るだ け オ ー プ ン な場 で 議 論 が 進 め られ る
べ き と考 え る 。 そ れ が 新 た な 攻 撃 方 法 を 生 み,そ
して そ れ に耐 え られ る新 し
い 方 式 の 開 発 に つ な が る と期 待 さ れ る か ら で あ る 。
参 考文献 1) 松 井 甲子雄:「 電 子 透 か しの基礎 」 森 北 出版(1998). 2) F.Hartung
and M.Kutter,"Multimedia
of the IEEE,Vol.87,No.7(July 3) 藤 原:「 ポ イ ン ト図 解 式 最 新MPEG教 4) 大 久 保,川
島:「 要 点 チ ェ ッ ク式
(2001).(標 準 その もの は,ISO/IEC (MPEG‐2
Video),ISO/IEC
5) F.Jordan,M.Kutter,and
Watermarking
Techniques",Proceedings
1999). 科書 」 ア ス キ ー(1994). H.323/MPEG‐4教
科 書 」,IEイ
11172‐2(MPEG‐1
14496‐2(MPEG‐4 T.Ebrahimi,"Proposal
ンス テ ィテ ユー ト
Video),ISO/IEC
Visual)を
13818‐2
参 照)
of a watermarking
technique for
hiding/retrieving JTC1/SC
data
in MPEG
and
J.P.M.G.Linnartz,"MPEG
6) J.Talstra embedded
copyright
ESORICS
98,5th
and
in
European
and
PTY‐Marks:Cheap
DVD
video",Proceedings
Symposium
on
B.Girod,"Digital
Video",Signal Control
for
Multimedia
of Issue
on
18th
Security,pp.
on
Uncompressed
and
Copyright
Compressed
Protection
and
Labelling
Symposium
on
Methods
Information
for
Theory
in
1997). Watermarking Stream",IEICE
Method
Trans.Vol.E
85‐A
Retrievable
No.11,pp.2538‐2543
2002).
10) T.Kalker,G.Depovere,J.Haitsma System
for
watermarking
and
Broadcast of
multimedia
watermarking",IS&T/SPIE Watermarking
of
Multimedia
Video
Ruanaidh,and
12) F.A.P.Petitcolas,"Watermarking
T.Pun,"Robust
3D
1999). dit video
99,Session:Security
Jose,CA,USA(January
schemes
and
Jose(January
Imaging
Contents,San
Watermarking
IS&T/SPIE/,security
contents(EI25),vol.3657,San
Electronic of
M.Maes,"A
Monitoring",proceedings
11) F.Deguillaume,G.Csurka,J.J.K.'O
Signal
of
Security
Computer
J.Biemond,"Real‐time
Compressed
(November
Computer
Services),Vol.66,No.3,pp.283‐301(1998).
9) S.Sakazawa,Y.Takishima,M.Wada,"A MPEG
in
Watermarking
Video",Proceedings
Benelux,pp.25‐32(May
from
Doc.
detection of
Research
Processing(Special
8) G.Langelaar,R.Lagendijk,and
t he
video",ISO/IEC
1997).
1998).
7) F.Hartung
Compressed
decompressed
97/M2281(July
data
221‐240(September
Access
compressed
29/QWG11
evaluation",IEEE
Processing,vol.17,no.5,pp.58‐64(September
and 1999).
Transactions
on
2000).
(http://www.cl.cam.ac.uk/∼fapp2/watermarking/stirmark31/index.html) 13) 酒 澤,滝
嶋,和
響",第1回 180(September
田,羽
鳥:"電
子 透 か し 攻 撃 ツ ー ルStirMarkの
情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム(FIT 2002).
2002),情
動 画 像 品 質 に 及 ぼ す 影
報 技 術 レ タ ー ズVol.1,pp.179‐
第6章 3次 元形状 モデル に対する透 か し
山梨大学医学工学総合研究部
6.1
は
じ め
大 渕竜太郎
に
世 界 に 何 千 万 台 も存 在 す るゲ ー ム コ ン ソー ル の 多 くで は,3次 (多 角 形)の 集 合 で 登 場 人 物(怪 物)や 背 景 を 表 現 した,い ム が,一
元 ポ リゴン
わ ゆ る ポ リゴ ンゲ ー
人 あ た り1日 何 時 間 も遊 ばれ て い る。 携 帯 電 話 に よっ て は3次 元 ポ
リ ゴ ン の レ ン ダ リ ン グ機 能 を ソ フ トウ ェ ア で 実 装 し,イ ン タ ー ネ ッ ト経 由で 移 動 して きた3次
元 キ ャ ラ ク タが 動 く。 さ らに,3次
元 ポ リゴ ン表 示 の 高 速
化 の 為 の ハ ー ドウ エ ア ・ア ク セ ラ レー タ を備 えた 携 帯 電 話 す らあ る。 3次 元 形 状 モ デ ル は企 業 の形 状CADシ
ス テ ム か ら家 庭 に広 が り,さ ら に
ポ ケ ッ トの 中 に ま で 浸 透 して きた 。 これ だ け普 及 した3次 元 グ ラ フ ィ クス で 使 わ れ る3次 元 形 状 モ デ ル の 形 状,形 状 に付 随 す る色 や 模 様 な どの 属 性,さ らに はモ デ ル の 動 きや 変 形 に知 的 所 有 権 を見 出 し,こ れ を保 護 ・管理 し よ う とす る の は 自然 な 流 れ で あ る。 知 的 所 有 権 を保 護 す る た め に 用 い られ る技 術 の 一 つ に 電 子 透 か しが あ る。 電 子 透 か し は,watermark(透
か し)と 呼 ば れ る何 ら か の 構 造 体 を コ ン テ ン
ツ に 付 加 す る技 術 で あ る。 透 か し を コ ン テ ン ツ に追 加 す る こ と を埋 め込 み (embedding)と
呼 び,ま た 埋 め 込 まれ た 情 報 を 目的 に応 じて 取 り出 す こ と を
取 り出 し(extraction)と 呼 ぶ 。 本 章 で は,電 子 透 か しの 定 義 を広 く解 釈 し, 「コ ン テ ン ツ デ ー タ本 来 の 目的 を(可 能 な 限 り)阻 害 せ ず,か
つ コンテン ツデ
ー タ か ら(可 能 な 限 り)分 離 で きな い よ うに情 報 を埋 め込 む 技 術 」 で あ る とす る。 埋 め込 まれ た 透 か し は,知 的 所 有 権 の 管 理 保 護,改
ざん の検 出,デ ー タ
の 再 生 管 理,正 規 の購 入 者 の認 証,あ
る い は説 明 の 付 加 な どの 目的 で 用 い る
こ とが で き る と期 待 さ れ て い る。 本 章 で は3次 元 形 状 モ デ ル を対 象 と し,3次
元 形 状 モ デ ル た る所 以 で あ る
3次 元 の 形 状 そ の もの を対 象 に埋 め込 む 電 子 透 か しの 技 術 に つ い て 解 説 す る。3次 元 形 状 の表 現 方 法 に は 多 種 あ る が,本 章 で は,現 在 ネ ッ ト流 通 の 主 流 とな っ て い る ポ リゴ ン メ ッ シ ュ(多 角 形 メ ッ シ ュ,後 述)に 基 づ く形 状 表 現 に対 す る透 か しを 主 に 扱 い,機 械CADな
どで 用 い られ る パ ラ メ ト リ ッ ク 曲
面 で表 現 され た 形 状 を対 象 と した 透 か しに つ い て も簡 単 に触 れ る。 また,ポ リゴ ンメ ッ シ ュの 光 学 属 性(色 や 光 の 反射 特 性 な ど)や 形 状 や物 体 の位 置 ・向 き な どの 時 間 変 化 を対 象 と した電 子 透 か しの技 術 に つ い て も触 れ る。
6.2
3次
元形状 モデル と透か し
3次 元 形 状 モ デ ル に は,イ
ン タ ー ネ ッ トに存 在 す るWeb3Dモ
械 部 品 設 計 図面 と して の3次 元 形 状CADデ
ー タ,な
デ ル,機
ど多 くの種 類 が 存 在 す
る 。 これ ら3次 元 モ デ ル は,以 下 の よ う な要 素 の一 部 を組 み 合 わ せ て 構 成 さ れ る。(3次 元 形 状 モ デ リ ン グ の 詳 細 に つ い て は,例
え ば34),19),7),3)
等 を参 照 し て い た だ きた い。) (1) 物 体 の 形 状 3次 元 モ デ ル の 形 状 は,ポ
リ ゴ ン メ ッ シ ュ(後 述),ボ
ク セ ル(voxel),あ
る い は パ ラ メ トリ ック 曲 面 な ど,形 状 を定 義 す る幾 何 要素 と,こ れ ら幾何 要 素 の 接 続 関 係 を表 す 位 相 情 報 の組 み 合 わ せ で 表 現 され る。 例 えば 人 の モ デ ル が 頭,胴 体,手,足
な どの 部 品 の組 み 合 わせ で作 られ る な ど,一 つ の形 状 が
複 数 の 物 体 か ら構 成 さ れ る場 合 も多 い 。 あ る一 つ の 形 状 定 義 が コ ピー と相 似 変 換 をへ て複 数個 実 体 化 され る こ と もあ る。 例 え ば,木 一 つ の モ デ ル の大 き さ や縦 横 比 を変 えな が ら多 数 を配 置 し,森 を作 る よ う な場 合 で あ る。 (2) 物 体 の 属 性 あ る物 体 を レ ンダ リン グ す る場 合 に必 要 な,頂 点 や 面 ご との色 や 法 線 ベ ク トル,面
に貼 る テ ク ス チ ャ画 像,な
どを 示 す 。(こ こで,レ
ンダ リン グ と は,
物 体 の3次 元 的 定 義 と そ の光 学 的 属 性 に基 づ き,そ の 空 間 に配 置 され た 光 源
や カ メ ラ の 情 報 も使 用 して物 体 の2次 元 の 画 像 を作 画 す る こ とで あ る。)機械 部 品 の 形 状 モ デ ル の 場 合 な ら,物 体 の材 質 や,強 度 等 の シ ミュ レ ー シ ョン の 為 の 弾 性 や 剛 性 な どの 物 理 特 性 も考 え られ る。 また,物 体 や そ の一 部 分 に関 連 付 け られ た ハ イ パ ー リ ン ク,音 デ ー タ,物 体 の振 る舞 い を記 述 す る プ ロ グ ラ ム 等 も含 ま れ る。 (3) モ デ ル 全 体 の 属 性 モ デ ル(光 源 や カ メ ラ を含 め た 場 合 は シ ー ン と呼 ぶ 事 も多 い)全 体 に付 随 す る属 性,例
え ば,あ
る3次 元 モ デ ル を レ ン ダ リン グ す る際 に必 要 な カ メ ラパ
ラ メ タ(カ メ ラ の位 置 ・向 き ・視 野 角,等)あ 配 向 特 性,そ
る い は光 源 の 色 ・位 置 ・向 き ・
の 他 を指 す 。
(4) 時 間 変 化 上 記 三 つ の 要 素 そ れ ぞ れ の 時 間 変 化 を考 え る こ と が で き る。 例 え ば, Web3DやMPEG‐4SNHCな
どで は,物 体 を 表 現 す る ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ
の 頂 点 座 標 値 を時 間変 化 させ て物 体 を変 形(い わ ゆ る形 状 モ ー フ ィ ング)し た り,物 体 を時 間 に沿 っ て 剛 体 変 換 した りす る機 能 が あ る。 また,色,テ チ ャ座 標,テ
クス
ク ス チ ャ画 像 な どの 物 体 の見 か け を決 め る属 性 や カ メ ラ パ ラメ
タ の時 間 変 化(カ メ ラが パ ン ・ズ ー ム しつ つ 動 画 を作 画 す る等)の 仕 組 み も用 意 さ れ て い る。
以 上 か らわ か る よ う に,あ
る3次 元 形 状 モ デ ル は一 般 に そ れ 自身 が 複 数 の
型 の メ デ ィア デ ー タ か ら構 成 され た マ ル チ メ デ ィア デ ー タ で,構 成 要 素 の メ デ ィア デ ー タオ ブ ジ ェ ク トそ れ ぞ れ が 透 か しの 対 象 で あ る。 これ ら デ ー タ オ ブ ジ ェ ク トの 中 で 電 子 透 か し の対 象 と して 最 も重 要 な の は,3次
元 形 状 モ デ ル に 本 質 的 か つ必 要 不 可 欠 な3次 元 形 状 そ の もの で あ
る。 3次 元 形 状 モ デ ル に 含 ま れ る そ の他 の デ ー タ 型,例 と して の2次 元 静 止 画 像 お よ び2次 元 動 画 像,プ
え ば,音,テ
クスチ ャ
ロ グ ラ ム テ キ ス ト,等 を対
象 とす る電 子 透 か し は手 法 につ い て は 本 章 で は触 れ な い 。 こ れ ら は それ ぞ れ の デ ー タ型 ご とに 活 発 に研 究 さ れ て お り,本 書 の他 の 章 や35),6)な 籍 に も述 べ られ て い る。
ど の書
本 章 で は,以 下,現 在 最 も普 及 した 形 状 表 現 で あ る,ポ
リゴ ン メ ッ シ ュ で
定 義 さ れ た 形 状 モ デ ル を対 象 と した 透 か しを 中 心 に解 説 す る。 また,パ
ラメ
ト リ ック 曲 面 の 形 状 や,時 間 変 化 す る座 標 値 列 な ど を対 象 とす る透 か し に つ い て も少 々 触 れ る。
6.3
メ ッシ ュ形 状 に 埋 め 込 む 透 か し
3次 元 形 状 を 対 象 とす る既 発 表 の透 か し手 法 は,そ の ほ とん どが ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ を対 象 とす る。 ポ リゴ ン メ ッ シ ュが 広 く普 及 し て い る こ とが その 第 一 の 原 因 で あ る。 6.3.1
メ ッ シ ュ によ る形 状 表 現
3次 元 の見 か け を持 つ 形 状 表 現 に は,大 体)と サ ー フ ェ ス モ デ ル の2つ 義 し,3次
き く分 け て,ソ
リ ッ ドモ デ ル(立
が あ る。 ソ リ ッ ドモ デ ル は(3次 元)体 積 を 定
元 の 内 外 判 定 が で き る。 サ ー フ ェ ス モ デ ル は3次 元 空 間 に埋 め 込
まれ た2次 元 多 様 体 曲面 を 用 い て3次 元 的 見 か け を表 現 す るが,い 開 い た 「皮 」 だ け で,体 積 は定 義 し な い 。(こ こで は,3次
わば穴の
元 の体積 が定 義
さ れ る ボ ク セ ル や 陰 関 数 の等 値 面 に よる形 状 表 現 も ソ リ ッ ド と考 え る 。)ソリ ッ ドの 境 界 や サ ー フ ェ ス モ デ ル の 「皮 」 は一 般 に は曲 面 で 表 現 さ れ る 。 この 曲面 は,有 理 多 項 式 曲面 の面 分 あ る い は 平 ら な面 分 の 集 ま りな どで近 似 す る こ とが で き る。 平 ら な面 分 に よ る近 似 が ポ リゴ ン メ ッ シ ュ で あ る。 これ は, 1次 元 の 関 数 の場 合 な ら,区 分 線 形 近 似 に相 当 す る。 ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ の 頂 点 は 曲 面 形 状 の サ ン プル 点,頂
点 座 標 は そ の サ ン プ ル 値,ま た,頂
点の接続
性 は サ ン プ ル点 間 の 接 続 性 と も考 え られ る。 ポ リゴ ン を3角 形 に 限 っ た3角 メ ッ シ ュ は,頂 点座 標 を双 線 形 補 間 して得 られ る3角 形 の 面 分 を接 続 性 で 関 連 づ けた もの で あ る。(3次 元 の 場 合,n>3のn角 も作 れ るが,こ
形 の場 合 は平 面 で な い 面
こで は ポ リゴ ンメ ツ シ ュ の 面 分 は平 面 とす る。)
3次 元 ポ リゴ ン メ ッ シ ュ を表 現 す る 方 法 に は 種 々考 え られ る。 例 え ば, (1)頂 点 の 座 標 値(そ れ ぞ れ3次
元)と,(2)頂
点 間 の 接 続 性(位 相 また は 隣
接 関 係 な ど と も呼 ばれ る)で 定 義 す る こ とが で き る。 別 法 と して,頂 点 の 順 序 対 で 面 分 を定 義 し,さ ら に面 分 間 の 隣 接 関 係 で メ ッ シ ュ を定 義 す る 方 法 も
(a) 8面 体 を稜 線 と頂 点 で 描画
(b) 左 の8面 体 を頂 点 リス トと 面 リス トで表 現
図6.1 ポ リゴ ンメ ッシ ュで8面 体 を表 現 した例
あ り得 る。 図6.1(a)は8面
体 の ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ の例 で,こ
の リス ト,頂 点 番 号 の順 序 対 で 定 義 した 面 の リス ト,の2つ を 図6.1(b)に
れ を頂 点 座 標 で 表 現 し た もの
示 す 。 面 分 間 の 接 続 性 は そ れ ぞ れ の 面 分 が 共 有 す る辺,ひ
い
て は各 辺 を構 成 す る2頂 点 の 共 有 関 係 か ら一 意 に 定 ま る。 各 面 分 の 法線 方 向 は頂 点 を た ど る順 序 で右 ね じ(ま た は左 ね じ)の 進 む 方 向 が 正 ま た は 負,つ
ま り面 分 の 表 また は裏,と
決 め る こ とが で き る。 面 分 の 法
線 の 向 き は 照 明 計 算 な ど で 重 要 で あ る。 図6.1の め る法 線n1の
例 で は,面f1の
向 き を定
正 の 向 き を,頂 点 をた ど る順(υ1,υ2,υ4)(図 で は矢 印 付 き点 線
で 示 す)で 右 ね じの 進 む方 向 に取 っ て い る。 デ ー タ と して の ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ に透 か し を入 れ る に は,そ の デ ー タ に対 し何 らか の 解 析 や処 理 を行 う こ とに な る。2次 元 画 像 に は フー リエ 変 換 や 畳 み 込 み 演 算 が あ り,2次 こ れ ら は,2次
元 信 号 の 解 析 や処 理 に大 き な役 割 を果 た して き た。
元 画 像 が2次 元 ユ ー ク リ ッ ド空 間(平 らな 面)上 に あ り,サ ン
プ ル(画 素)間 の 接 続 関 係 は 規 則 的 か つ 暗 黙 に指 定 され(あ る画 素 の 上 下 左 右 の 画 素 は暗 黙 に決 ま る),か
つ サ ン プ ル 間 隔 が 一 様(画 素 は 一 定 間 隔 で 並 ぶ)
だ か ら こ そ 実現 で きた 。3次 元 ポ リゴ ン メ ッシ ュ は3次 元 空 間 に埋 め 込 まれ た2‐ 多 様 体 曲面 上 で 定 義 され,そ
の 曲 面 は平 面 と 同相 か も知 れ な い し,ト
ー ラス あ る い は よ り複 雑 な 位 相 を持 つ 曲面 と同相 か もし れ な い 。 サ ンプ ル 間 の接 続 関 係 は不 規 則 で明 示 的 指 定 が 必 要 で,サ
ン プル 間 隔 は 非 一 様 で あ る。
従 っ て,フ
ー リ エ 変 換 等 を そ の ま ま3次
元 メ ッ シ ュ に適 用 す る こ とは で きな
い。
最 近 に な っ て よ うや く,ポ リゴ ンメ ッ シ ュで 定 義 され た形 状 に対 す る解 析 や 処 理 の 技 術 が 現 れ て きた 。 いず れ も,複 雑 な 位 相 や 形 状 を持 つ2‐ 多様 体 曲面 をパ ラ メ タ化 し,何 らか の 局 所 座 標 を持 ち込 む こ とで局 所 的 に平 面 で あ る か の よ う に し て 処 理 を 行 う手 法 で あ る。TaubinのLaplacianフ タ30),Lounsberyら
のWavelet解
メ ッ シ ュ に適 用 し たGuskovら
析18),Burt‐Adelsonの の 手 法10),Karniら
析13)な どで あ る。Hoppeのprogressive
ィル
多重解像度 解析 を
の メ ッ シ ュス ペ ク トル 解
meshes(漸
近 メ ッシ ュ)12)も,形 状
に影 響 の 少 な い 辺(ひ い て は 頂 点)か ら漸 近 的 に 除 去 し て ゆ く過 程 を一 種 の 「周 波 数 」 解 析 と見 る こ と もで き る。 後 述 の よ うに,こ
れ ら の周 波 数 解 析 手
法 は た だ ち に メ ッ シ ュ形 状 の透 か し に応 用 され た 。 6.3.2
メ ッ シ ュ 形 状 に 埋 め 込 む 透 か しの 要 件
3次 元 メ ッ シ ュ の 透 か しの 要 件 に は,予 期 さ れ る 攻 撃 や 不 可 知 性 の 定 義 等,2次
元 画 像 の場 合 の それ ら と異 な る部 分 が あ る。
(1) 不 可 知 性 電 子 透 か し は使 用 目的 を阻 害 しな い とい う意 味 で 不 可 知 で あ る こ とを 要 求 され る。 ポ リゴ ン メ ッ シ ュ で定 義 され た モ デル の使 い途 の ほ とん どは,人 が そ の モ デ ル を眺 め る こ とで あ る。 した が っ て,透 か しを 入 れ る こ とに よ っ て モ デ ル が 少 々 変 形 した(歪 ん だ)と して も,そ れ が人 に気 づ か れ な けれ ば よ い 場 合 が 多 い。 3次 元 モ デ ル が2次 元 画 像 と異 な る の は,3次
元 モ デ ル を2次 元 画 像 に変
換(レ ン ダ リン グ)す る過程 に多 くのパ ラ メ タが 介 在 し,そ れ らが 不 可 知 性 に 影 響 す る こ とで あ る。 従 って,例 幾 何 変 換,物 体 の 色 変 更,光
え ば,モ デ ル に対 す る ズ ー ム や 回転 な どの
源 の位 置 や 強度 の 変 更,照
明 モ デ ル の 変 更,そ
の 他 を加 え られ る こ と を仮 定 し て,不 可 知 性 を議 論 し ま た評 価 す る必 要 が あ る。 (2) 脆 弱/頑 強 性 透 か しの 多 くはrobust
watermark(頑
強 な透 か し)に 分 類 され,著 作 権 の
主 張 な ど に使 うた め,攻 撃 に耐 えて 残 る こ とが 求 め られ る。fragile
watermark
(脆弱 な透 か し)は,攻 撃 に よ り積 極 的 に壊 れ る こ とで改 ざ ん の検 出 等 を 行 うた め の 透 か しで あ る。3次 元 形 状 を対 象 と した 脆 弱 な 透 か し の 手 法 は,筆 者 の 知 る限 り,Yeoら
の 研 究32)だ けで あ る。
い か に脆 弱 な透 か し とい っ て も,形 状 モ デ ル を相 似 変 換 した だ けで 改 ざ ん と認 め られ た の で は 困 る。 した が っ て,脆 撃,例
弱 な透 か し も,形 状 を変 え な い 攻
え ば,相 似 変 換 や 一 部 の フ ォ ー マ ッ ト変 換 な どに は耐 え る必 要 が あ る
だ ろ う。 用 途 に よ って は,軽 度 の メ ッシ ュ簡 単 化 や再 メ ッ シ ュ化 等 に も耐 え る必 要 が あ る か も しれ な い。 (3) 耐 攻 撃 性 透 か し に対 して 加 え られ る攻 撃 に は意 図 的 な もの とそ うで な い もの とが あ り,ま た 攻 撃 の 手 法 は形 状 表現 手 法 に よ り異 な る。 透 か しを入 れ る側 が 仮 定 (期 待)す る の は 「攻 撃 す る側 も,あ
る程 度 は モ デ ル の 形 状 を保 存 す る」 こ と
で あ る。 つ ま り,攻 撃 に よ り形 状 の 品 質 や 価 値 が 著 し く低 下 しな い程 度 の攻 撃 をす る は ず で あ る,と い う仮 定 で あ る。 3次 元 ポ リゴ ン メ ッシ ュ に対 し て加 え られ る攻 撃 に は,例
え ば以 下 の よ う
な もの が 考 え られ る。 (a) 全 体 に対 す る幾 何 変 換:剛
体 変 換,相
似 変 換,ア
フ ィ ン変 換,等
。
(b) 局 所 的 変 形 や 形 状 モ ー フ ィ ン グ:空 間 的 に非 一 様 な形 状 変 形 。 (c) 各 種 の フ ィル タ リ ン グ:形 状 の ス ム ー シ ン グ(ロ ー パ ス フ ィ ル タ リ ン グ に相 当)な ど。 (d) 頂 点 へ の ノ イ ズ 重 畳:頂
点 座 標 に対 し,ラ ン ダ ム ノ イ ズ な ど の 重
畳。 (e) メ ッ シ ュ簡 単 化 や再 メ ッ シ ュ 化:形 状 をで き る だ け保 ち つ つ ポ リゴ ン数 を減 らす メ ッ シ ュ簡 単 化 や,同
じ く形 状 を で き るだ け保 ち つ つ
サ ンプ ル 点(頂 点)を 取 り直 し,従 っ て 頂 点 接 続 性 も変 わ る再 メ ッ シ ュ化 。 (f) 部 分 切 り取 り:動 物 モ デ ル の 頭 部 だ け切 り取 り再 利 用 す る場 合 な ど。 (g)
フ ァ イル 表 現 変 換:頂
点 の 出 現 順 序 を 変 更 す る,メ
ッ シ ュ を独 立3
角 形 の集 合 に分 解 す る,頂 点 座 標 値 の 有 効 桁 数 を変 更 す る 等 。
全 体 に対 す る幾 何 変 換 や,あ
る程 度 の メ ッ シ ュ簡 単 化 な ど は,ポ
リゴンメ
ッシ ュ か ら な る形 状 モ デ ル の 日常 的 な使 用 の過 程 で,攻 撃 の 意 図 な し に加 え られ る こ との 多 い処 理 で あ る。 メ ッ シ ュ簡 単 化 は,圧 縮 に よ る イ ン タ ー ネ ッ ト上 の通 信 の 効 率 化 や 表 示 の 高速 化 を 目指 して普 及 し つ つ あ る。 メ ッ シ ュ簡 単 化 や 再 メ ッ シ ュ化 は,い ず れ も,頂 点 接 続 性 を変 更 し,か つ,形 状 の再 サ ン プル 化 や量 子 化 に よ る形 状 歪 が加 わ る。 3次 元 ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ の 形 状 圧 縮 は メ ッ シ ュ簡 単 化,頂
点 座標 の量子
化,法 線 ベ ク トル の量 子 化,頂 点(面)接 続 性 の圧 縮 符 号 化,等 で,種 々 の手 法 が 提 案 され て い る。 しか し2次 元 画 像 のJPEGに
の 組 み合 わせ 相 当 す る,
透 か し手 法 の 設 計 や 評 価 に役 立 つ よ う な事 実 的 標 準 が 存 在 しな い(MPEG‐4 に ポ リゴ ン圧 縮 の 標 準 が 定 義 され て い るが 普 及 して い な い)。 フ ァイ ル 形 式 を変 換 す る と,フ 位 相 の 表 現 方 法(例 え ば,メ 接 関 係 で 表 現 す るか,等)が
ァイ ル 中 の 頂 点 の番 号 付 け が 変 わ った り,
ッ シ ュ を面 の 隣 接 関 係 で 表 現 す るか,頂
点の隣
変 わ った りす る。
(4) 透 か し容 量 埋 め込 み 対 象 と な る コ ンテ ン ツ の一 定 量 の デ ー タ あ た り どの程 度 の 情 報 を 透 か し と して 埋 め 込 め る か をペ イ ロ ー ド,ま た は透 か し容 量 と呼 ぶ 。 ポ リゴ ン メ ッシ ュの 形 状 に埋 め込 む 透 か しの場 合 な ら ば,頂 点 の 数 や 面 の 数 が コ ン テ ン ツ の デ ー タ量 の 単 位 とな るだ ろ う。 透 か しの 使 い道 に よ っ て 要求 され る ペ イ ロ ー ドが 変 わ る。 ま た,あ
る コ ン テ ン ツ に対 し て大 きい ペ イ ロ ー ドを要
求 す る ほ ど透 か しの 攻 撃 耐 性 が 低 下 す る こ とが 多 い 。 6.3.3 メ ッ シ ュ モ デ ル の 形 状 に 埋 め 込 む 透 か し 3次 元 ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュの 形 状 に透 か し を埋 め 込 む 為 に変 更 で き る の は, ① 頂 点 座 標 値,②
頂 点 や 面 な どの 接 続 性,の
い ず れ か で あ る。 しか し,こ れ
ら を単 純 に変 更 した だ けで は求 め られ る攻 撃 耐 性 が 得 られ な い。 前 節 で述 べ た よ う な攻 撃 に耐 え る透 か しを 実 現 す る に は工 夫 をす る必 要 が あ る。 ポ リゴ ンメ ッ シ ュ の 形 状 を対 象 とす る電 子 透 か し とし て最 初 に発 表 さ れ た の が,大
渕,増
田,青
野 らが 発 表 し た一 群 の 透 か しア ル ゴ リズ ム で あ
る20)-22)。 彼 ら は頂 点 接 続 性 を変 更 す る透 か し と,頂 点 座 標 値 を 変 更 す る 透 か しの 両 方,そ
れ ぞ れ 数個 ず つ提 案 した 。
頂 点 座 標 値 を変 更 す る2つ の 透 か し手 法 は い ず れ も,3次
元形 状 モデル に
対 し て 日常 的 に加 え られ る大 域 的 な幾 何 変 換 に対 す る耐 性 を重 視 し てい る。 頂 点 座 標 値 を単 純 に変 更 して 透 か し埋 め込 む と,日 常 的 に加 え られ る相 似 変 換 な どの 幾 何 変 換 で 座 標 値 が 変 わ り,透 か しが 壊 れ る。 そ こで,大 渕 らの手 法 で は,頂 点 座 標 値 を組 み 合 わ せ て相 似 変 換 や ア フ ィ ン変 換 に 不 変 な量 を定 義 し,こ れ を透 か し情 報 で 変 更 し,変 更 結 果 を座 標 値 に反 映 させ て 透 か しを 埋 め込 ん だ 。 相 似 変 換 に 不 変 な量 と して は メ ッシ ュの 三 角 形 の 底 辺 と高 さの 比 な ど を 用 い,ま
た ア フ ィ ン変 換 に 不 変 な量 と し て は メ ッ シ ュ を構 成 す る
個 々 の三 角 形 と メ ッ シ ュ全 体 の重 心 の 間 で 作 られ る4面 体 の体 積 の 比 を 用 い た 。 また,メ
ッ シ ュ の全 体 に反 復 して情 報 を埋 め 込 む こ とで,メ
ッ シュ の部
分 切 り取 りに 耐 え る よ う な埋 め込 み を行 っ た。 頂 点 座 標 を対 象 とす る大 渕 ら の透 か し は,頂 点 座 標 へ の ラ ンダ ム ノ イ ズ の重 畳 や 頂 点 接 続 性 の変 更 で破 壊 さ れ る。 大 渕 らが 提 案 した も う一 つ の 手 法 で あ る接 続 性 の 変 更 に よ る透 か し は,メ
ッ シ ュの 切 りな お し等 で透 か し を埋 め込 む 。 こち ら は任 意 の 幾何 変 換
に耐 え るが,再
メ ッ シ ュ化 な どで 破壊 され る。
大 渕 らか ら少 々 遅 れ て 金 井 ら に よ っ て 提 案 され た 手 法13)は,当 く可 能 に な っ た メ ッ シ ュのWavelet変
時 よ うや
換 に よ る メ ッ シ ュ形 状 の 多 重 解 像 度
解 析 技 術17)を い ち 早 く透 か し に 応 用 し た,先 進 的 手 法 で あ る。 金 井 らの 手 法 は,メ
ッ シ ュ をWavelet解
析 し,形 状 の 「低 周 波(寄 りの 中 間 周 波)」 成
分 を透 か し情 報 で変 更 して透 か し を埋 め込 む 。 本 手 法 で埋 め込 まれ た 透 か し は,形 状 の 高 周 波 成 分 を 中 心 に変 更 す る メ ッシ ュ の ス ム ー シ ン グ(ロ ー パ ス フ ィル タ に 相 当)や 頂 点 座 標 へ の ラ ンダ ム ノ イ ズ重 畳 に 一 定 の 耐 性 を示 す。 さ ら に,メ
ッシ ュの 部 分 切 り取 り,ア フ ィ ン変 換 に耐 性 が あ る。 また,透
しの 取 り出 し に 元 の 形 状 を 必 要 と し な い,uninformed 取 り出 し)も 可 能 で あ る。 しか し,Wavelet変
か
detection(無 情 報 の
換 を施 す た め に,メ
ッシュが
準 規 則 メ ッ シ ュ で あ る こ とが 要 求 さ れ る。 また,無 情 報 の取 り出 しや ア フ ィ ン変 換 へ の 耐 性 が 実 現 で きた の は,メ
ッ シ ュ接 続 性 の 変 更 を許 さ な か っ た か
ら と言 え る。 Benedensら
の 透 か し手 法1),2)はメ ッ シ ュ 全 体 の 法 線 ベ ク トル の 向 き を 変
更 して透 か し を埋 め込 む 。 す べ て の面 分 の 法 線 ベ ク トル を その 面 分 の面 積 で
ス ケー ル し,こ れ を単 位 球 の 原 点 が 始 点 とな る よ う平 行 移 動 す る。 こ う して 得 られ た拡 張 ガ ウス イ メ ー ジ を元 に,あ
る方 向 を 向 い た 多 数 の 法線 ベ ク トル
の 向 き を ま とめ て 操 作 して情 報 を埋 め 込 んだ 。 多 数 の 法 線 の方 向 を同 時 に変 更 し,あ る面 分 の 法 線 の寄 与 が そ の面 分 の 面 積 で重 み 付 け さ れ て い るた め, メ ッ シ ュ簡 単 化 や ノ イ ズ重 畳 に対 して 一 定 の 耐 性 を もつ 。 透 か しの 取 り出 し は 透 か し の 入 っ て い な い 元 の モ デ ル(参 照 モ デ ル)と の 比 較 が 必 要 な informed
detection(有 情 報 の 取 り出 し)で あ る。 た だ,Benedensら
の手法
の埋 め 込 み容 量 は比 較 的 低 い 。 法 線 ベ ク トル の 向 き に埋 め 込 む別 の 透 か し手 法 にWagnerの
手 法30)が あ
る。 こ ち ら は メ ッ シ ュ上 の小 さ な位 相 近 傍 で 変 更 を行 う。Wagnerの
方法で
埋 め 込 まれ た 透 か し は ア フ ィ ン変 換 に もあ る程 度 耐 え,無 情 報 の取 り出 しが 行 え るが,変 更 が局 所 的 な た め ラ ン ダ ム ノ イ ズ の 重 畳 に弱 く,ま た接 続 性 の 変 更 に よ っ て も透 か しが 破 壊 され る。 金 井 らが 初 め て 提 案 し た 形 状 の 周 波 数 領 域 で の 透 か し は,「 形 状 の 周 波 数 解 析 」 を用 いた 大 変 す ぐれ た ア イ デ ア に基 づ い て いた が,そ の 透 か しの 対 象 は準 規 則 メ ッ シ ュ に 限 られ て い た 。 そ の後,不
規 則 メ ッシ ュ を対 象 と して 一
種 の周 波 数 解 析 を実 現 す る手 法 が 見 つ か る に つ れ,「 周 波 数 」 領 域 で の 透 か し手 法 が い くつ か 提 案 され た29),33),26)。 これ らの手 法 は い ず れ も金 井 らの 基 本 ア イ デ ア に基 づ い て お り,形 状 に対 し 「周 波 数 」 解 析 を施 し,形 状 の 低 周 波 成 分 を対 象 に透 か し を埋 め込 む 。 ま た,再
メ ッ シ ュ化 や メ ッ シ ュ簡 単 化 を予 期 し,透 か し メ ッ シ ュ上 に参 照 メ ッ
シ ュ の頂 点接 続 性 を再 現 す る形 状 の再 サ ン プ リ ング を行 っ た後 に有 情 報 の取 り出 し を行 う。 また,形 状 全 体 に 分散 して 透 か し を埋 め込 む。 こ れ ら を組 み 合 わ せ た 結 果,29),33),26)の
手 法 で 埋 め 込 まれ た 透 か し
は,① 高 周 波 成 分 に対 す る影 響 の大 き い ラ ン ダ ム ノ イ ズや,ロ
ー パ ス フ ィル
タ リン グ に相 当 す る メ ッ シ ュの ス ム ー シ ン グ に対 して 一 定 の耐 性 を持 ち,② 普 及 し て き た メ ッ シ ュ簡 単 化 処 理 や再 メ ッ シ ュ化 な ど,頂 点 接 続 性 を変 更 す る処 理 に対 して一 定 の 耐 性 を持 ち,ま た,③ 切 り取 りに対 して も一 定 の耐 性 を持 つ 。 Praunら
の 手 法29)で は,あ
る メ ッ シ ュ を表 現 す る の に重 要 な 概 形 の 成 分
を検 出 す る た め,Hoppeが ッ シ ュ表 現 を も とに,メ
提 唱 した 漸 近 メ ッ シ ュ 表 現12)を 用 い た 。 漸 近 メ ッ シ ュの 概 形 に相 当 す る部 分 を空 間領 域 の カ ー ネル
で 変 形 さ せ 透 か しを 埋 め込 む。Yinら
も,メ ッ シ ュ形 状 を多 重 解 像 度 解 析 し
て そ の低 周 波 よ りの 中 間 周 波 成 分 に透 か しを埋 め込 ん だ33)。Yinら が 用 い た 周 波 数 解 析 手 法 は,Guskovら Adelsonの
が メ ッ シ ュ に対 し て 初 め て 適 用 し たBurt‐
多 重 解 像 度 解 析10)で あ る。 また,Karniら
が 提 案 した メ ッ シ ュ
の スペ ク トル解 析14)を 用 い て透 か し を埋 め 込 ん だ の がOhbuchiら
の 手 法25)
と その 改 良 版 の26)で あ る。 6.3.4 メ ッ シ ュ ス ペ ク ト ル 解 析 に よ る 透 か し Ohbuchiら
の 透 か し手 法 は,メ
ッ シ ュの ス ペ ク トル 解 析 を 用 い て 形 状 の
周 波 数 解 析 を し,周 波 数 領 域 で 形 状 の 低 周 波 成 分 を 変形 し て透 か し を埋 め込 む(図6.2参
照)。 メ ッシ ュの スペ ク トル は,メ ッ シ ュ の 頂 点 接 続 性 の み か ら
定 義 され る ラ プ ラ シ ア ン行 列 を固 有 値 分 解 し,得
られ た 固 有 ベ ク トル に頂 点
座 標 を射 影 し て得 られ る。 小 さ い固 有 値 に対 応 す る係 数 は形 状 の低 周 波 成 分 を,大
き な固 有 値 に対 応 す る係 数 は形 状 の 高 周 波 成 分 に対 応 す る。 概 形,つ
ま り低 周 波 成 分 を 変 更 し て透 か し を埋 め込 め ば,高 周 波 成 分 の 多 い ラ ン ダム
図6.2 メ ッ シ ュのス ペ ク トル 分解 を用 い た透 か しの処 理 の 流 れ
ノ イ ズ や メ ッ シ ュの スム ー シ ン グ(ロ ー パ ス フ ィル タ リン グ)に 対 して耐 性 を 持 つ 透 か しが得 られ,ま Ohbuchiら
た変 更 が 目立 ち に くい。
の最 初 の ア ル ゴ リズ ム25)で は,メ
ッ シ ュ簡 単 化 な ど の 頂 点 接
続 性 変 更 に よ り透 か しが 破 壊 され た。 メ ッ シ ュ スペ ク トル 解 析 の元 とな る ラ プ ラ シ ア ン行 列 が 頂 点 接 続 性 で 決 ま るた めで あ る。 また,固 有 値 分 解 の 計 算 量 と安 定 性 の理 由 か ら,透 か し対 象 と な る メ ッ シ ュ領 域 は1000頂 下 に 限 られ た。Ohbuchiら
は そ の 後,固
点程 度以
有 値 分 解 ア ル ゴ リズ ム を効 率 の 良
い もの に変 えて 処 理 効 率 を高 め,ま た メ ッ シ ュ の再 サ ン プ ル化 に よ る接 続 性 の再 現 を用 い て 頂 点 接 続 性 変 更 を含 む 攻 撃 に対 す る耐 性 を与 え た手 法 を発 表 した26)。別 に,Cayreら
は,25)の
手 法 に固 定 ス ペ ク トル 基 底14)を 導入 す る
こ とで 処 理 を高 速 化 した4)。 た だ,Cayreら
の 透 か しに は頂 点 接 続 性 変 更 や
切 り取 りに対 す る耐 性 は な い 。 図6.3(a)は
頂 点 数8485(面
数19,468)の
馬 の メ ッ シ ュ モ デ ル で あ る。 こ
の メ ッ シ ュ全 体 を一 括 に ス ペ ク トル 解 析 し,2種 ん だ 例 が 図6.3(b)と
図6.3(c)で
類 の振 幅 で透 か しを埋 め込
あ る。 こ こで 振 幅 係 数 β とは,モ デ ル を
囲 むバ ウ ン デ ィ ング ボ ッ ク ス の最 長 の 辺 を1と
した と きの ス ペ ク トル 係 数 の
変 調 振 幅 で あ る。 透 か し に よ る形 状 の歪 み は,振 幅 係 数 β=0.001で 不 可 知 だ が,β=0.005で 図6.4は れ 約4000頂
は明 らか に可 知 とな る。
頂 点 数34,839(面 点 の6個
はほぼ
数69,674)の
ウサ ギ の メ ッ シ ュ モ デ ル を そ れ ぞ
の領 域 に分 割 し,領 域 ご と に透 か し を埋 め込 ん だ 例 で
あ る。6つ の領 域 に 同 一 の透 か しが 反 復 し て埋 め込 まれ て い る た め,図6.4
(a) 元 の メッシ ュ(頂 点 数8485)
図6.3
馬 の3角
(b) 振 幅 係 数 β=0.001 で埋 め こみ
メ ッ シ ュ モ デ ル(8485頂
点,19,468面)を
(c) 振 幅 係 数 β=0.005で 埋 め 込 み 。 透 か しに よる歪 み が 見 える メ ッ シ ュ ス ペ ク トル 解 析 し,2
種 類 の 振 幅 係 数 で 埋 め 込 ん だ 。 い ず れ も領 域 分 割 な し で,メ て埋 め込 ん だ。
ッシ ュ全 体 に一括 し
(a) 元 の メッシュ(頂 点 数34839, 面 数69674) 図6.4
ウ サ ギ の3角
(b) 領 域 あたり約4000頂 点 (c) メッシュ簡 単 化(17839頂 点) の 透 かし領域 を6個 作成 +相 似変 換+切 り取 り
メ ッ シ ュ モ デ ル(頂 点 数34,839,面
を振 幅 率 β=0.001,反
復 回 数10で
数69,674)に32ビ
埋 め 込 み 。(32×10=320個
ッ トの 透 か し の ス ペ ク トル 係 数
を変 調 。)
(c)の
よ う に メ ッ シ ュ簡 単 化 を加 え(頂 点 数 を17,839ま
で 減 ら し た),相 似
変 換 し,さ ら に メ ッ シ ュ の 一 部(尻 尾 の付 近)を 切 り取 っ て も透 か しが 残 る。
6.4
メ ッ シ ュの 属 性 や 動 き に 埋 め 込 む透 か し
3次 元 モ デ ル の物 体 の位 置 や 向 き な ど を時 間 変 化 さ せ る,剛 体 変 換 に よ る ア ニ メー シ ョ ン を対 象 と した 透 か しが い くつか 発 表 され て い る11),16)。 これ ら MPEG-4
SNHCやWeb
3D等
の ア ニ メー シ ョ ンパ ラ メ タ(群)は 時 間 軸 に
沿 った1次 元 数値 列 が 複 数 集 ま っ た もの で あ る が,音
に比 べ て時 間 軸 の サ ン
プ ル 密 度 が 何 倍 も低 い。 Hartungら
の 手 法11)で はMPEG-4
SNHCのfacial
(顔 ア ニ メ ー シ ョ ンパ ラ メ タ群;FAPs)の
FAPsを 他,Kimら
縮)を 得 た 。 つ い で,こ
抽 出 し,そ のFAPsか
parameters
位 相 成 分 を 変 調 し て透 か しを
埋 め 込 ん だ 。 彼 ら は,透 か しの 入 っ たFAPsで 画 像(MPEG-2圧
animation
顔 モ デ ル を動 か し,2次
元動
の 動 画 像 か ら画 像 処 理 に よ り
ら透 か し を取 り出 す こ と に 成 功 した 。 こ の
は 多 重 解 像 度 解 析 を 用 い て ア ニ メ ー シ ョ ンデ ー タ に 透 か し を埋
め込 ん だ16)。 動 きで はな いが,形
状 モ デ ル の 属 性 の一 つ で あ る頂 点 付 属 の テ ク ス チ ャ座
標 値 を 変 更 し て 埋 め 込 む 電 子 透 か し がOhbuchiら
に よっ て提 案 さ れ て い
る22)。
6.5 形状CADデ
ー タ を対象 とする透 か し
工 業 製 品 の 形 状 設 計 や 製 造 に用 い る形 状 モ デ ル の場 合,ブ
ラウザで眺め る
人 に とっ て 透 か しが 可 知 か 否 か は あ ま り重 要 で な い こ とが 多 い。 例 え ば,透 か しの 入 っ た モ デ ル が 形 状CADソ
フ トで さ ら に処 理 さ れ た り,そ の モ デ ル
か ら部 品 を製 造 した りす る場 合,微
小 な形 状 の 変 更 す ら許 され な い こ とが 多
い 。例 え ば,自 動 車 エ ン ジ ン の シ リ ン ダ 内 の 形 状 が 変 化 す る とそ の エ ンジ ン が 動 か な くな る。 こ う した 場 合 に は 形 状 を ま った く変 更 し な い透 か しが 要 求 さ れ る。 と こ ろ が,同
じ部 品 を3次 元 カ タ ロ グ とし て 公 開 す る場 合 に は,こ
う した 厳 密 な形 状 保 存 は必 要 な い。 逆 に,形 状 そ の もの に任 意 性 が あ る場 合 もあ る。 例 え ば,自 動 車 エ ン ジ ンで も,そ の外 側 の一 部 に人 に見 え る部 品 番 号 が 掘 り込 まれ て い て も,そ の部 品 が 機 能 を 果 た せ ば 問 題 は な い。 機 械 部 品 な どの形 状CADを
意 識 した 透 か し の研 究 は ま だ 数 少 な い。 大 渕
ら は,パ ラ メ トリ ッ ク曲 線 ・曲面 を対 象 と した,ま
っ た く形 状 を変 更 しな い
透 か し手 法 を い くつ か 提 案 した23),24)。 こ れ らの 手 法 で は,NURBS(NonUniform Rational
B-Splines)曲 線 や 曲面 の 表 現 の 冗 長 性 を用 い,双 線 形 再
パ ラ メ タ 化 や 節 点 挿 入 を 用 い て 透 か し を埋 め 込 む 。(NURBS曲 つ い て は28)を 参 照 。)Fornaro8)ら はConstructive よ る3次 元 モ デ リ ング を前 提 とし,同 が あ る こ と を利 用 して,CSG木
線,曲 面 に
Solid Geometry(CSG)に
じ形 状 を 得 る た め のCSG木
に任 意 性
に 透 か し(の 一 種)を 埋 め 込 む 方 法 を提 案 し
た。
6.6
ま
と
め
3次 元 形 状 を対 象 とした 透 か し は,そ れ 以 外 の メ デ ィ ア デ ー タ型,例
えば
2次 元 画 像 を対 象 と し た も の か ら遅 れ て 研 究 が 始 ま っ た 。 そ れ に加 え,3次 元 形 状 の 解 析 や 処 理 の技 術 の 未 熟 さや,姿
勢 の正 規 化 な どの 難 問 が あ り,ご
く限 られ た 応 用 を除 い て,十 分 に実 用 的 な 手 法 は 現 れ て い な い 。
例 え ば,実 用 を考 え る と,3次
元 メ ッシ ュ形 状 を対 象 と し,無 情 報 の 取 り
出 し(取 り出 し に元 メ ッシ ュ との 比 較 が 不 要)が で きる透 か しが 欲 しい。 しか し,3次
元 メ ッ シ ュ形 状 の 透 か しで 無 情 報 の取 り出 し を実 現 す る の は困 難 で
あ る。 筆 者 の知 る限 り,メ ッシ ュ形 状 を対 象 と し,頂 点 接 続 性 の変 更 と相 似 変 換 を組 み 合 わ せ た 攻 撃 に耐 性 を持 ち,か つ 無 情 報 の取 り出 しが 可 能 な 透 か し手 法 は存 在 しな い 。 ア フ ィン変 換 と接 続 性 の変 更 を組 み 合 わ せ た攻 撃 を仮 定 す る と,有 情 報 の 取 り出 しす らで き な い 。 元 モ デ ル と透 か し モ デ ル の 姿 勢 の 正 規 化(位 置,向
き,大
き さ を揃 え る こ と)が で きな い た めで あ る。
ポ リ ゴ ン メ ッ シュ 以 外 に も3次 元 形 状 を定 義 す る手 法 が 登 場 し徐 々 に 普 及 し つ つ あ り,こ れ ら に対 す る透 か し手 法 を考 え る必 要 も あ るだ ろ う。 細 分 割 局 面(subdivision
surface)[34)等
とす る こ とで,ポ
リ ゴ ン メ ッシ ュ用 の透 か し手 法 が適 用 で き そ う で あ る。 そ
の 他,点 群 モ デ ル やGuら
を参 照]の 場 合 は そ の制 御 ポ リ ゴ ン を対 象
のgeometry
images9)の
よ うな 形 状 表 現 法 を対 象
と した透 か し手 法 を考 え る必 要 もあ る。 3次 元 モ デ ル の 透 か しの 研 究 を進 展 さ せ る に は,種 々 の ツー ル の 開 発 が 必 要 で あ る。 例 え ば,現 在,攻 撃 や 透 か しに よ り生 ず る3次 元 メ ッシ ュの 形 状 歪 を数 値 化 す る の が 難 し い。 例 え ば,比 較 した い2モ デ ル の間 で頂 点 数 が 変 わ る な どす る と,頂 点 の 対 応 が つ か な くな り,「対 応 す る頂 点 間 の 距 離 の 和 を歪 み の 尺 度 とす る」 こ とは で きな い。 頂 点 座 標,頂
点 数,頂 点 接 続 性 は変
更 さ れ て も,大 域 的 な幾 何 変 換 が 加 え られ な い な ら,面 分 と頂 点,面 分 のHausdorff距
離 を使 っ たMETRO5)の
分 と面
よ う な歪 み尺 度 が あ る。 しか し,
歪 ん だ メ ッ シ ュ に さ ら に相 似 変 換 や ア フ ィ ン変 換 等 が 加 わ る と,歪 の 測 定 以 前 に姿 勢 の 正 規 化 が 必 要 で あ り,こ れ が 大 変 困 難 で あ る。 完璧 な正 規 化 を し な い 限 り,形 状 歪 で は な く正 規 化 の 誤 差 を測 る こ と に な る。 この 他,複
数 の手 法 を比 較 す るた め に は,標 準 的 な攻 撃 の ス イ ー トや(例
え ば2次 元 画 像 に はStirMark17)が
あ っ た),研
究 者 誰 もが 実 験 に使 え る標
準 的 な3次 元 形 状 モ デル を用 意 した りす る必 要 もあ るだ ろ う。 3次 元 形 状 を対 象 と した透 か しの 必 要性 は あ る 。 また,3次
元 の 形 状 とは
何 か,ど の よ う に3次 元 メ ッシ ュ形 状 を 解 析 し処 理 す るの か等,研
究対 象 と
し て も大 変 興 味 深 い 。 多 くの研 究 者 が この 分 野 に参 加 され,研 究 の 進 展 に寄
与
さ れ
る こ
参
考 文 献
と を 期
待 す
る 。
1) O.Benedens,Geometry‐Based
Watermarking
46‐55(January/February 2) O.Benedens,C.Busch,Towards Polygonal 3) Jean
Blind
Models,Computer
Gallier,Curves
CG&A,pp.
of
Robust
Watermarks
in
Surfaces
in Geometric
Modeling―Theory
and
Algorithms
Kaufmann(2000).
geometry
using
and
spectral
of
47th
3D
triangle
Annual
Meeting,
2002). and
surfaces,Computer
watermarking
decomposition,Proc.SPIE
(4790‐25)S3,Seattle,WA.,USA(July 5) P.Cignoni,C.Rocchini
(June
Models,IEEE
Detection
4) F.Cayre,P.R.Alface,H.Maitre,Compression mesh
3D
Graphics Forum,19(3),pp.199‐208(2000).
and
― ,Morgan
of
1999).
R.Scopigno,Metro:measuring
Graphics
Forum,Blackwell
error
on
simplified
Publishers,vol.17(2),pp.167‐174
1998).
6) Cox,I.J.,Miller,M.L.,Bloom,J.A.,Digital
Watermarking,Morgan
Kaufman
Publishers(2002). 7)
G.Farin,Curvers
and
Surfaces
8) C.Fornaro,A.Sanna,Public Computer‐Aided
for key
CAGD,Morgan
Kaufmann(2001).
watermarking
for
authentication
of CSG
models,
Design,vol.32,pp.727‐735(2000).
9) X.Gu,S.Gortler,H.Hoppe,Geometry
images,Proc.SIGGRAPH
2002,pp.355‐
361(2002). 10) I.Guskov,W.Sweldens,P.Shroder,Multiresolution
signal
processing
for
meshes,
Proc.SIGGRAPH'99,pp.49‐56(1999). 11) F.Hartung,P.Eisert,and Animation
B.Girod,Digital
Parameters,Computers
Watermarking of
and
MPEG‐4
Facial
Graphics,22(4),pp.425‐435,Elsevier
(1998). 12) H.Hoppe,Progressive
Meshes,in
13) S.Kanai,H.Date,and using
Proc.SIGGRAPH'96,pp.99‐108(1996).
T.Kishinami,Digital
Multiresolution
Wavelet
pp.296‐307,Tokyo,Japan(December 14) Zachi
Karni,Craig
SIGGRAPH 15) Zachi
16) Tae‐hoon on
Kim,Jehee
17) Fabien
of
Mesh
compression
using
2001,pp.1‐8,Ontario,Canada(June Lee,Sung
yong
Analysis,Computer
A.P.Petitcolas,Ross
3D
WG
Polygons
5.2
GEO‐6,
Geometry,Proc.
2000).
Gotsman,3Dmesh Interface
Multiresolution
Compression
Orleans,U.S.A.(July
Karni,Craig
for IFIP
1998).
Gotsman,Spectral
2000,New
Proc.Graphics
Watermarking
Decomposition,Proc.Sixth
Shin,Robust Graphics
J.Anderson,Markus
fixed
spectral
basis,
2001). Motion
Watermarking
based
Forum,19(3),pp.189‐198(2000). G.Kuhn:Attacks
on
copyright
marking
systems,Proc.Information
Hiding'98,LNCS
1525,Springer‐Verlag,pp.
219‐239(1998). 18) Lounsbery,M.,DeRose,T.D.and of
Arbitrary
Warren,J.,Multiresolution Topological
Type,A
19) Mortenson,M.E.,Geometric
Models,Proc.ACM
USA(November
for
Surfaces
Graphics,16(1)(1997).
Wiley&Sons(1996).
M.Aono,Watermarking
Three‐Dimensional
Multimedia'97,pp.261‐272,Seattle,Washington,
1997).
21) R.Ohbuchi,H.Masuda,and Polygonal
M.Aono,Watermarking
Models
Through
560,IEEE JSAC(May
Geometric
Data
and
Three‐Dimensional
Topological
Modifications,pp.551‐
1998).
22) R.Ohbuchi,H.Masuda,and for
Analysis
Trans.On
Modeling,John
20) R.Ohbuchi,H.Masuda,and Polygonal
CM
M.Aono,Geometrical
Embedding
in
and
Three‐Dimensional
Non‐geometrical
Polygonal
Targets
Models,Computer
Communications
,21,pp.1344‐1354,Elsevier(1998). 23) Ryutarou
Ohbuchi,Hiroshi
Embedding
Masuda,and
Algorithm
for
Masaki
NURBS
Curves
Aono,A
and
Shape‐Preserving
International'99,pp.180‐177,Canmore,Canada(June 24) Ryutarou
Ohbuchi
Data
Type
and
Using
International
Hiroshi
Digital
Watermarking,IFIP
Data
WG
Knowledge
Ohbuchi,Shigeo
as
5.2,in
a
the
Multimedia
Proc.Fourth
Intensive CAD(KIC‐4),pp.113‐125,
Takahashi,Takahiko
,Watermarking Proc.Graphics
3D
Interface
to
Polygonal
Miyazawa,and Meshes
in
the
Akio
Mesh
Mukaiyama
Spectral
Domain,
Frequency
Domain
2001,pp.9‐17,Ontario,Canada(June,2001).
Ohbuchi,Akio
Approach
CAD
22‐24,2000).
25) Ryutarou
26) Ryutarou
7‐11,1999).
Masuda,Managing
Workshop on
Parma,Italy(May
Data
Surfaces,Proc.Computer Graphics
Mukaiyama,Shigeo
Watermarking
3D
Takahashi,A
Shapes,Computer
Graphics
Forum,21(3),pp.373
‐ 382(Sept.2002). 27) Ryutarou the
Ohbuchi,Hiroo
Ueda,Shuh
Mesh‐Spectral
Society
Endoh,Watermarking
Domain,Proc.SMI
Vector
Maps Computer
Press,(May,2003).
28) L.Piegl,W.Tiller,The NURBBS Book,2nd 29) Emil
2D
2003,Seoul,Korea.IEEE
Praun,Hugues
Edition,Springer,Berlin,(1997).
Hoppe,Adam
Finkelstein,Robust
Mesh
Watermarking,Proc.
SIGGRAPH'99,pp.49‐56(1999). 30) Gabriel
Taubin,A
signal
processing
approach
to
fair
surface
design,Proc.
SIGGRAPH'95,pp.351‐358(1995). 31) M.G.Wagner,Robust Modeling 32) B‐L.Yeo CG
&
33) Kangkang
&
Watermarking Processing
and
of
Polygonal
2000,pp.201‐208,Hong
M.M.Yeung,Watermarking
A,pp.36‐45(January/February Yin,Zhigeng
Pan,Jiaoying
Meshes,Proc.Geometric
Kong,April 3D
Objects
pp.10‐12(2000). for
Verification,IEEE
1999). Shi,David
Zhang,Robust
mesh
watermarking
in
based
on
multiresolution
processing,Computers &
Graphics,Vol.25,pp,409‐
420(2001). 34) 鳥 谷 浩 志,千
代 倉 弘 明:「3次
元CADの
基 礎 と 応 用 」 共 立 出 版(1991).
35) 松 井 甲 子 雄:「 電 子 透 か し の 基 礎 」 森 北 出 版(1998).
第7章 ホ ログラ フィへの応用
明治大学 理工学部 田 中 賢 一
7.1
は
じ め
に
電 子 透 か し は,静 止 画 と りわ け文 書 画 像 や濃 淡 画 像 に対 して 著 作 権 情 報 を 埋 め込 み,そ の 権 利 を保 護 す るた め の用 途 に 開 発 され,現
在 も種 々 の研 究 開
発 が な され て い る1)。こ こで 取 り挙 げ る"ホ ロ グ ラ フ ィ"は,す ル な どの鍵 に使 用 され る ホ ログ ラム キ ー,ク ー ドな どの 偽 造 防 止 策 の貼 り込 み,な
で に,ホ
テ
レ ジ ッ トカ ー ドや ハ イ ウ ェ イ カ
どの セ キ ュ リテ ィの 分 野 で も実 用 化 さ
れ て い る。 これ らの ホ ロ グ ラ フ ィ技 術 は い ず れ も物 理 的 手 法 に よ って 作 成 さ れ た もの で あ る 。 と こ ろ で,電 子 透 か し とホ ロ グ ラ フ ィ との 接 点 は,"計 算 機 ホ ロ グ ラ ム" (Computer‐Generated
Hologram:CGH)に
あ る2)。このCGHは,レ
ーザ
光 を照 射 で きな い 物 体 や,仮 想 的 な物 体 の 三 次 元 表 示 の た め に 作 られ る もの で あ る。 し か し なが ら,現 状 に お い て 実 用 化 さ れ て い る もの は一 次 元 計 算 機 ホ ログ ラム を応 用 した もの で あ る"バ ー コー ド"程 度 に過 ぎ な い 。 バ ー コー ドは商 品 の在 庫 管 理 や 会 計 処 理 の た めの 情 報 で あ り,画 像 表 示 の 観 点 か ら実 用 化 さ れ て い る もの は ほ と ん ど な い と言 え る。計 算 機 ホ ロ グ ラ ム の 実 用 化 は,現 状 で は画 像 表 示 よ り も先 に,情 報 セ キ ュ リテ ィ の 方 面 で あ ろ う と考 え られ る。 本 解 説 で は,電 子 透 か し に お け る透 か し情 報 と してCGHを につ い て論 じ る。 こ こで 用 い るCGHは,ク
用 い る 方 法3)
レ ジ ッ トカ ー ドや ハ イ ウ ェ イ カ
ー ドな どに 埋 め込 まれ て い るホ ロ グ ラ ム と は異 な り,直 接 的 に 目 に見 え る よ
う に して い る もの で はな い。 つ ま り,電 子 透 か し の情 報 と して,計 グ ラ ム(CGH)の
干 渉 じ ま を 用 い る。 こ の 透 か し情 報 で あ るCGHの
算機 ホ ロ 合成 手
法 を述 べ る。 ま た,電 子 透 か し と し て の 適 用 例 に つ い て 述 べ る。 さ ら に, CGHに
つ い て の現 在 知 られ て い る と こ ろの 特 質 に つ い て も言 及 す る 。
7.2
CGHの
CGHは,レ
合成 手法 ー ザ を 照 射 す る こ と の 困 難 な物 体 や,仮
想物体 の立体 表示 を
目的 と して作 成 され る もの で あ る。 つ ま り,ホ ロ グ ラム と して 記録 され るべ き干 渉 じ ま を計 算 機 に よ り計 算 させ,振
幅 な らび に位 相 を表 示 させ た 後,写
真 フ ィル ム や フ ォ トポ リマ ー な どの媒 体 に記 録 す る もの で あ る。 こ こで は, CGHの
中 で も広 く知 られ て い る"Brown‐Lohmann型"CGH2)の
合成 方法
を示 す 。 まず,図7.1をCGHの
原 画 像f(x,y)と
す る。 この 画 像 は64画 素(H)×
64画 素(V)の 領 域 か ら な り,そ の な か に32画 素(H)×32画 素(V)の 物 体 "A"が 存 在 す る もの で あ る 。 こ の 画 像 に対 して,フ ラ ウ ン ホ ー フ ァー 回 折 に相 当 す る計 算,す
な わ ち,離 散 フ ー リエ 変 換 を行 う。 た だ し,原 画 像 の 原
点 座 標 は左 下 隅 に あ るの に対 して,原
画像 の 物 理 的 な 原 点 座 標 は原 画像 の 中
心 に位 置 し て い るの で,次 式 に従 った 計 算 を行 う。
図7.1 CGHの
原 画像
(7.1) こ こ で,原 画 像 に お け る座 標 系 を(x,y),ホ を(u,υ)と す る。 こ の 計 算 を行 う場 合,原 と,離 散 コサ イ ン変 換(DCT)を
ロ グ ラ ム 面 上 に お け る座 標 系
画 像 に対 し て そ の ま ま適 用 す る
施 した 画 像 と同 様,低
周 波領 域 だ け にスペ
ク トル情 報 が 集 中 し て し ま う。 この スペ ク トル情 報 を周 波 数 領 域 に対 し て ほ ぼ 均 一 に配 分 す るた め,原 て,ラ
画 像 情 報f(x,y)に
は,あ
らか じめ 各 画 素 に よ っ
ン ダ ム な位 相(ラ ン ダ ム位 相)を 乗 じ るの が 一 般 的 で あ る。 この こ と
は,フ ー リエ 変 換 ス ペ ク トル にお け る複 素 数情 報 の うち,振 幅 成 分 よ り も位
(a) 振 幅 成 分 の 穿 孔(網 か け領 域)
(b) 位 相成 分 の 穿 孔(網 か け領 域)
(c) 穿 孔領 域 の論 理積(網 か け領 域) 図7.2 CGHの
量 子化 と穿 孔領 域 の 決 定
相 成 分 が 非 常 に重 要 で あ る こ とを 意 味 す る もの で あ る4)。な お,ラ
ンダム位
相 は0∼2π に わ た る一 様 乱 数(実 数)で あ る もの とす る。 次 に,各 画 素 にお い て計 算 さ れ た 複素 振 幅 に対 して振 幅 成 分 と位 相 成 分 に 分 け て 考 え,振 幅成 分(複 素 数 に お け る絶 対 値)を 規 格 化(最 大 値 を1と す る 操 作)す る。
(7.2) この 規 格 化 され た 複 素 振 幅F1(u,υ)を
振 幅 成 分A(u,υ)と
υ)に分 割 して 量 子 化 す る。 こ の 量 子 化 に際 し て,図7 幅A(u,υ)に
位 相 成 分P(u,
.2に 示 す よ う に,振
相 当 す る 大 き さ の 穿 孔 領 域 を 作 り,位 相P(u,υ)に
相 当す る
穿 孔 領 域 を作 り,そ れ ぞれ の論 理 積 に相 当 す る領 域 だ け を穿 孔 す る。 例 えば 1画 素 に お け る複 素 振 幅 を4画 素(H)×4画 関 し て5通
り,位 相 成 分 に関 して4通
上 記 に 従 っ て 作 成 したCGHの
素 で 表 示 す る場 合,振
幅成 分 に
りの 組 合 せ が 存 在 す る こ とに な る。
一 例 が 図7.3と
な る。 こ こ で,CGHの
白
い部 分 が 穿 孔 され た部 分 とな り,光 が 透 過 す る こ と に な る。 図7.3を
図7.4に
示 す 光 学 系 にお い て 焦 点 面 に再 生 させ る と,図7.5の
うな再 生 像 が 得 られ る。
図7.3 作 成 され たCGH
よ
図7.4 CGHの
再 生光 学 系
図7.5 CGHか
らの再 生 像
7.3 透 か し情報 と してのCGH 前 節 で 述 べ たCGHが と に な る。CGHを
作 成 され る と,こ れ を透 か し情 報 とし て利 用 す る こ
透 か し情 報 と して利 用 す る こ と の着 想 点 は,直 交 変 換 を
用 い た 情 報 で あ る こ とが 理 由 と して 考 え られ る。 例 え ば,DCTを の 情 報 を 画 像 の低 周 波 成 分 に埋 め込 む 手 法 がCoxら5)に
利用 しそ
よ っ て 提 案 さ れ,
大 西 ら6)に よ りウ ェー ブ レ ッ ト変 換 を 用 い て そ れ を透 か し情 報 と して 埋 め込 む 方 法 な どが 提 案 さ れ た こ と に よ る。CGHを
合 成 す る際,前 節 で 述 べ た よ
う に,離 散 フー リエ変 換 を利 用 した 回 折 計 算 を行 っ て い るが,こ
こで も直 交
変 換 を 利 用 して い る こ とか ら,電 子 透 か しへ の応 用 が 期 待 で き る と類 推 さ れ る。 通 常,原
画 像(透 か し情 報 が 埋 め 込 まれ る画 像)に 対 し て,CGHの
白 の部
分 の 階 調 濃 度 を 低 く して 加 え 合 わ せ る処 理 を行 う。 そ の 結 果 を 図7.6に
(a) 原 画 像
(c) CGH埋
め込 み画 像(強 度8)
(e) CGH埋
(b) CGH埋
め込 み 画像(強 度4)
(d) CGH埋
め込 み 画像(強 度16)
め込 み 画像(強 度32)
図7.6 透 か し情 報 として のCGHの
埋 め込 み結 果
示
す。 CGHの CGHの
強 度 を4,8,16,32と
増 加 さ せ る に従 っ て,透 か し情 報 と な る
パ タ ー ンが 判 別 で き る よ うに な る こ とが わ か る。 一 般 的 に は,CGH
の 強 度 はせ いぜ い8程 度 が 望 ま しい とい え る。 そ の 理 由 は,静 止 画 像 にお い てPSNRを40dBと
す る こ と を理 想 と す る た め で あ る。 実 際 に,CGHの
白 の 部 分 の 階 調 濃 度 が8程 PSNRが
7.4
約40dBと
度 の と き に 原 画 像 とCGH埋
め込 み画 像 との
な る。
署名 デー タの再生
透 か し情 報 をCGHと
し て い るた め,署 名 デ ー タ はCGHの
原画 像で あ る
と み な さ れ る。 実 際 に 埋 め 込 む 署 名 デ ー タ を再 生 す る に は,図7.6(b) ∼(e)に
示 す 画 像 か ら,図7
.6(a)に
示 す 原 画 像 を 除 去 してCGHパ
ター ン
を抽 出 し,そ れ を 再 生 す れ ば よい こ と に な る。 埋 め 込 むCGHが,7.2に
示
し た よ うな バ イ ナ リー ホ ロ グ ラム で あ る場 合,署 名 デ ー タ を再 生 す る際 に量 子 化 に起 因 す る ノ イ ズ が発 生 す る。 この た め,実 験 的 に は署 名 デ ー タ は文 字 情 報 で 十 分 な場 合 が 多 い。 以 下,StirMark攻
撃 に 関 す る所 見 を示 す8)。
7.4.1 透 か し 情 報 の 一 部 消 去 攻 撃 ホ ロ グ ラ ム の 物 理 的 特 徴 は,引 っ か き傷 な どの 損 傷 に強 い こ とで あ る とい わ れ て い る9)。こ れ は,ホ ロ グ ラ ム に は干 渉 じ まが 記 録 さ れ て い るた め に, 傷 が 多 少 入 っ た 場 合 に あ っ て も,再 生像 の解 像 度(空 間 周 波 数 特 性)を 劣 化 さ せ るだ け で,再 生 像 の 一 部 を欠 落 させ るわ け で は な い とい う こ とで あ る。 そ の 理 由 と して は,CGHが
領 域 全 体 を直 交 変 換 し て 作 成 した もの で あ り,一
部 分 を欠 落 して も,署 名 デ ー タ全 体 の 空 間 周 波 数 領 域 に お け る一 部 分 を切 り 取 った に す ぎ な い こ とか ら,署 名 デ ー タ の再 生 の 際 に そ の 像 が ボ ケ る程 度 に す ぎ な い た め で あ る。 図7.7は,透 た 透 か し情 報,す
な わ ちCGHか
よ る電 子 透 か しは,透
か し情 報 を50%消
去 した 場 合 の 復 元 し
ら の 再 生 像 で あ る。 した が っ て,CGHに
か し情 報 の 一 部 消 去 に対 す る ア タ ック耐 性 に優 れ た 方
式 で あ る と考 え る こ とが で き る。
図7.7 透 か し情 報 の 一 部 消 去 攻 撃 か ら
図7.8 透 か し情 報 の 回転 攻 撃 か らの 再
の再生 像
生像
7.4.2 幾 何 学 的 変 換 攻 撃 CGHを
作 製 す る際 に は,再 生 像 平 面 が フ ラ ウ ン ホ ー フ ァ ー 回 折 とな る面
や フ レネ ル 回 折 と な る面 を利 用 し て い る関 係 上,フ
ー リエ 変 換 を 用 い た 演 算
を利 用 して い る。 この た め,署 名 デー タ を取 得 す る際 に も,フ ー リエ 変 換 を 用 い た演 算 を用 い れ ば よ い こ とに な る。 フ ー リエ 変 換 に お け る幾 何 学 的 変 換 の性 質 か ら,CGHを
拡 大 縮 小 す る場 合 に は そ れ に応 じた ス ケ ー ル 変 換 が 行
わ れ る と考 え られ る。 また,回 転 に対 して は,そ れ に応 じて 回 転 した 署 名 デ ー タ を取 得 す る こ とが 可 能 とな る。CGHか
ら物 理 的 に 署 名 デ ー タ を取 得 す
る場 合 は,前 述 の 通 りの こ とが 数 学 的 に も類 推 され るが,コ ュ レー シ ョ ンに よ っ て署 名 デ ー タ を取 得 し よ う とす る場 合,幾
ンピュータ シ ミ
行 う こ とに よ りCGHパ す る。 図7.8は す な わ ちCGHか
何 学 的 変換 を
タ ー ン にひ ず み が生 じ,そ の た め に画 質 が 若 干 劣 化
透 か し情 報 を10度
回 転 した場 合 の復 元 さ れ た透 か し情 報,
らの再 生 像 で あ る。 しか し,こ の場 合 も,CGHパ
ター ン
の ひ ず み の 程 度 が 大 き くな い とい う条 件 の も とで は,幾 何 学 的 変 換 に対 す る ア タ ッ ク耐 性 は強 い と考 え る こ とが で き る。 も ち ろ ん,物 理 的 な光 学 再 生 に よ る署 名 デ ー タ の取 得 な らば 幾 何 学 的 変 換 は問 題 に な らな い と考 え られ る。 7.4.3 フ ィル タ リ ン グ 攻 撃 透 か し情 報 を埋 め込 んだ 画 像 に対 し て フ ィル タ リン グ を行 った 場 合 の署 名
図7.9 透 か し情 報 の フ ィル タ リン グ攻 撃(メ デ ィア ン フ ィル タ)か ら の 再生 像
デ ー タ の 劣 化 に つ い て 考 察 す る。 フ ィ ル タ リ ン グ に は,ガ タ,メ
デ ィア ン フ ィル タ,エ
る。 ま ず,ガ CGHパ
ウ シ ア ン フ ィル
ッ ジの 先 鋭 化(シ ャ ー プ ニ ン グ)な どが挙 げ られ
ウ シ ア ン フ ィ ル タ や メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ を用 い た 場 合 は,
タ ー ンが ぼ け た も の とな る た め に,CGHパ
タ ー ン の2値
きな い と署 名 デ ー タ は大 き く崩 れ る こ とに な る 。 ま た,エ
回復 がで
ッ ジ シ ャー プ ニ ン
グ を行 っ た 場 合 もエ ッ ジ が 残 る こ と か ら,穿 孔 し た 領 域 が 伸 縮 し全 体 的 な CGHパ
タ ー ンが 崩 れ て し ま う。 この た め,CGHに
記 録 さ れ る位 相 情 報 も
崩 れ るた め,画 質 が 劣 化 す る と考 え られ る。 図7.9は,8近 フ ィル タ攻 撃 を行 っ た 場 合 の復 元 され た 透 か し情 報,す 再 生 像 で あ る。 した が っ て,フ
傍 の メ デ ィア ン な わ ちCGHか
らの
ィル タ リン グ攻 撃 を行 う と,署 名 デ ー タ が 劣
化 す る こ とが 考 え られ,結 果 と して は ア タ ック 耐性 は強 くな い とい う こ とが で き る。
7.5
ア タ ック 耐 性 強 化 策
7.4で 述 べ た よ う に,CGHを 撃 に は強 い反 面,フ
用 い た 電 子 透 か し に お い て は,幾 何 学 的 攻
ィル タ リ ング 攻 撃 に は弱 い とい う こ とが わ か っ た。 この
ア タ ッ ク 耐 性 強 化 策 と し て,量
子 化 の 際 に,方
形 表 示 で は な く,文
を 行 う 方 法7)が 報 告 さ れ て い る 。 す な わ ち,複 報 に お い て,位 せ,強
相 情 報 が 重 要 で あ る た め,位
素 数 で 表 さ れ る ス ペ ク トル 情 相 に応 じ て パ ス の数 を 変 化 さ
度 変 化 に 置 き 換 え る 手 法 で あ る 。 し か し,フ
て は,CGHパ
ィル タ リ ン グ攻 撃 に 関 し
タ ー ン の 回 復 処 理 が 必 要 で は あ る も の の,メ
タ に よ る 攻 撃 以 外 は 多 少 な り と改 善 が 見 ら れ る 。 今 後,再 た め に 量 子 化 の 方 法 を 適 用 す る こ と や,透
字型 表示
デ ィ ア ン フ ィル 生 像 を良 質 化 す る
か し情 報 の 隠 蔽 な ど,さ
まざ まな
課 題 が 山積 み して い る。
7.6
ま
と
本 解 説 で は,透
め か し 情 報 と し てCGHを
た 。 署 名 デ ー タ をCGHに の 場 合,原
変 換 し,原
画 像 に 透 か し情 報 と し て 埋 め 込 む 。 こ
画 像 が 既 知 で あ る た め,CGHパ
生 光 学 系 を 用 い る か,そ
用 いた 電子 透 か しにつ い て論 じ
タ ー ン は 容 易 に 得 ら れ る が,再
れ に相 当 す る数 値 シ ミ ュ レー シ ョ ン を行 わ な けれ ば
署 名 デ ー タ を抽 出 す る こ と は で き な い こ と を 示 し た 。 CGHを
透 か し 情 報 と し た 場 合 の 最 大 の 特 徴 は,デ
ー タ の 欠 落 な ど の攻 撃
に 対 し て 強 い ア タ ッ ク 耐 性 を 有 す る こ とで あ る と 考 え ら れ る 。 ま た,幾 的 変 換 に 対 し て はCGHの 性 を有 し,フ
何 学
回復 が で き る とい う条 件 の も とで 強 い ア タ ック 耐
ィル タ リ ング に対 して は今 後 の課 題 が 山積 され て い る もの と考
え ら れ る 。 こ の 理 由 は,フ
ー リエ 変 換 を 利 用 し た 透 か し情 報 で あ る た め で あ
る。 今 後,暗
号 と し て のCGHの
に 強 いCGHの
有 効 性 を 見 出 す こ と や,フ
量 子 化 手 法 の 開 発,な
ィル タ リ ン グ攻 撃
ら び に 複 製 し に く いCGHの
作製 な ど
が 課 題 とな るで あ ろ う。
参 考文献 1) 松 井 甲子 雄:「 電 子 透 か しの基 礎 」 森北 出版(1998). 2) B.R.Brown
and
A.W.Lohmann:"Complex
Masks",Appl.Opt.,Vol.5,No.6,pp.967‐969(1969).
Spatial Filtering with
Binary
3) 青 木 由 直:"計
算 ホ ロ グ ラ ム を 用 い た 電 子 透 か し法",信
学 論(A),J82‐A,7,pp.1192‐
1200(1999). 4) 長 橋 宏:"画
像 の フ ー リ エ 変 換 に お け る 位 相 情 報 は ど ん な 意 味",映
情 メ デ ィ ア 誌,
Vol.54,No.10,pp.1408‐1409(2000). 5) I.J.Cox,J.Kilian,T.Leighton
and
for multimedia",Workshop
on Information
T.Shamoon:"A
secure,robust
Hiding,Univ.of
watermark
Cambridge,pp.1‐16
(1996). 6) 大 西 淳 児,小 透 か し 法",信 7) 唐 巍 立,青
澤 愼 司:"多
重 解像 度 解 析 によ る クロ ップ画 像か らの署 名 検 出 可 能 な電 子
学 論(D‐II),J81‐D‐II,10,pp.2321‐2329(1999). 木 由 直:"文
字 コ ー デ ィ ン グ を 用 い た 電 子 透 か し 法",映
情 メ デ ィ ア 誌,
Vol.54,No.10,pp.1452‐1458(2000). 8) 佐 賀 匡 史,田 比 較",映
中 賢 一:"電
子 透 か しの た め の 計 算 機 ホ ロ グ ラ ム に お け る コ ー ド化 手 法 の
情 メ デ ィ ア 学 技 報,Vol.27,No.21,pp.51‐54(2003).
9) 大 越 孝 敬:「 三 次 元 画 像 工 学 」 朝 倉 書 店(1991).
第8章 音楽電子透 か しの普及の可 能性 につ いて
株式会社 野村総合研究所 松 尾秀城
8.1
は
じ め
に
野 村 総 合 研 究 所(http://www.nri.co.jp/)で
は,1997年3月
よ り,年2
回,「 情 報 通 信 利 用 者 動 向 」 の 大 規 模 な 調 査 を 継 続 的 に行 っ て い る が,そ
れ
らの 結 果 を見 る と,イ ン タ ー ネ ッ トの 生 活 へ の 浸 透 が 本 格 的 な もの とな って い る こ とが読 み 取 れ る。 2003年3月
の 調 査 結 果 で は,「 自宅 か らパ ソ コ ン で イ ン タ ー ネ ッ トを利 用
す る人 の 割 合 」 は37.3%,さ
らに 「職 場 や 学 校,携
タ ー ネ ッ ト利 用 者 」 は67.4%に
帯 電 話 を含 め て の イ ン
達 し,日 本 全 体 で 見 て も,も は や イ ン タ ー
ネ ッ トを利 用 し て い る こ と が 「普 通 」 と な っ て い る。ITバ 2000年3月
ブ ル に踊 った
時 点 に お け る 自 宅 か ら の ネ ッ ト利 用 者 の 割 合 は16.7%で
産 業 や 金 融 マ ー ケ ッ トの 動 向 や 思 惑 は と もか く,ITバ
あ り,
ブ ル 崩 壊 後 も生 活 の
IT化 は 実 に深 く力 強 く進 行 して い る。 一 方,ADSLやCATV,光 フ ァ イ バ ー を 通 じて,ブ ロ ー ドバ ン ドイ ン タ ー ネ ッ トを利 用 す る人 の 割 合 は,上 記 の 自宅 利 用 者 の う ち49.0%(全 体の 18.3%)に
達 し,す で に ビ ジ ネ ス 的 に も無 視 で きな い ボ リ ュー ム と な っ て い
る。 また,ブ
ロ ー ドバ ン ド利 用 者 の増 加 は,生 活 に お け る イ ンタ ー ネ ッ トの
位 置 づ け を着 実 に 高 め て い る。 例 え ば,イ 17.7時 間 に達 して お り,ネ
ン タ ー ネ ッ トの 利 用 時 間 は 月 間
ッ トユ ー ザ は 日々 の 生 活 の 中 で,お
しな べ て小
一 時 間 を イ ンタ ー ネ ッ トに費 や して い る勘 定 とな る。 こ う した ブ ロ ー ドバ ン ドイ ン タ ー ネ ッ トの普 及 に伴 い,音 楽 や 映 像 な どの
エ ンタ ー テ イ メ ン トコ ンテ ン ツ の イ ンタ ー ネ ッ トで の 流 通 の本 格 化 が,い
よ
い よ現 実 の もの とな る。 消 費 者 側 か ら見 れ ば,自 分 の 好 きな音 楽 や 映 像 が, 手 軽 に 入 手 で き る 「良 い 」 時 代 の 到 来 で あ るが,そ
う した 作 品 の 提 供 者 側 か
ら見 れ ば,消 費 者 との新 しい 接 点 が 開拓 され る一 方 で,大 量 の 不 正 配 信 に よ り,瞬
く間 に創 作 活 動 や 生 活 の 基 盤 が 脅 か され る環 境 の成 立 とい う こ とに な
る。 イ ン タ ー ネ ッ トを用 い,ユ ー ザ 同士 で音 楽 フ ァイ ル を交 換 す る ソ フ トに よ る損 害 は,米
国 にお い て はす で に数 億 ドル に 上 る と い う試 算 もあ り(業 界
団 体 が 直 接 個 人 を訴 訟 対 象 とす る事 態 に な っ て い る),日 本 で も,フ ァイ ル 交 換 ソ フ トを 用 いた 不 正 配 信 が 刑 事 処 分 され,さ
らに,そ
う した こ と を仲 介
す る業 者 に対 し差 止 命 令 が下 され て い る。
8.2 音楽電子透か し技術の適用の現状 不 正 配 信 され る コ ン テ ン ツ の 多 くは,音 楽CD等 が ソー ス と な っ て い る。2002年
よ う や く日 本 で も,一 部 の レ コー ド会 社 よ
り,「複 製 制 御(コ ピー コ ン トロー ル)CD(以 が,依 CCCDで
然 と し て,多
の パ ッケ ー ジの フ ァイ ル
くの音 楽CDは
下CCCDと
略)」 が 発 売 され た
事 実 上 ノ ー ガ ー ドで あ る。 また,こ
取 り扱 わ れ て い る楽 曲 も,発 売 翌 日に はWebぺ
の
ー ジ に不 正 に ア ッ
プ ロ ー ドさ れ て い る な ど,セ キ ュ リテ ィ面 の不 十 分 さ が 表 面 化 し て い る 上 に,音 質 の 劣 化 が 指 摘 され る な ど(そ の後 相 当 の 改善 は な さ れ て い るが),業 界 内 で の評 判 も必 ず し も芳 し くな い 。 8.2.1 音 楽 電 子 透 か しの 適 用 領 域 こ う した 中,音 楽CDの
パ ッケ ー ジ に収 録 され た デ ィ ジ タ ル コ ンテ ン ツ を
保 護 す る技 術 と して,電 子 透 か し が 再 び 注 目 を 集 め て い る。 電 子 透 か し と は,コ
ン テ ン ツ デ ー タ そ の もの に コ ピー 防 止 信 号 や コ ンテ ン ツ管 理 の た め の
IDデ ー タ を埋 め 込 む技 術 で,デ ー タ全 体 領 域 の 一 部 を別 の デ ー タ に 置 き変 え埋 め 込 む た め,そ
う した 制 御 情 報 の 除 去,改
電 子 透 か し技 術 は,表8.1の
ざ ん が 難 しい とされ て い る。
通 り三 つ の 用 途 を持 つ と され て い る。 電 子透
か し は,当 初 「ハ ー ド間 の コ ピ ー コ ン トロー ル」 の 用 途 で 注 目 され,音 業 に お い て標 準 化 が 目指 され たが,様
楽産
々 な事 情 が あ り現 在 は頓 挫 して い る。
表8.1 電子 透 か しの 用途
現 在,電
子 透 か し の 用途 とし て注 目 され て い るの は,音 楽CDの
を ソ ー ス とす る デ ィ ジタ ル フ ァイ ル(音 楽 で はMP3等)の と証 拠 保 全 」 の 用 途 で あ る。 この利 用 用 途 は,コ
パ ッケ ー ジ
「不 正 配 信 の追 跡
ピー その もの を防 止 す る も
の で は な い が,著 作 物 の 不 正 な や り取 り を飛 躍 的 に拡 大 させ る不 正 配 信 行 為 を追 跡 し*,そ の 証 拠 を保 全 す る こ とが で き る。 しか し,電 子 透 か しを 「不 正 配 信 の追 跡 と証 拠 保 全 」 に利 用 す る に は,三 つ の 基 盤 が 必 要 で あ る。 まず,電 子 透 か しが 挿 入 され た デ ィジ タ ル フ ァ イ ル を徹 底 的 に 追 跡 す る主 体 が 必 要 で あ る(具 体 的 に は,日 常 的 に ネ ッ ト配 信 を 監 視 し,配 信 サ イ トの フ ァイ ル を含 め た様 々 な履 歴 を一 時 的 に蓄積 す る シ ス テ ム と そ の 運 用 主 体 が 必 要 で あ る)。 次 に,著 作 者 に許 諾 な く配 信 を行 う も の は違 法 だ と もれ な く訴 追 で き る こ との 制 度 的 な 担 保 が必 要 で あ る。 す な わ ち,著 作 権 者 が 許 諾 して い な い配 信 サ イ トが ネ ッ ト上 にあ れ ば,そ れ が,非 営 利 の もの で あ っ て も,個 人 で あ っ て も,「 例 外 な く」 違 法 で あ る こ との 制 度 が 用 意 され な け れ ば管 理 が 煩 雑 に な る。 そ して,三 拠 を保 全 し て い れ ば,プ
ロバ イ ダ ー 等 に,サ
つ 目 と して,違 法 の 証
イ トの運 営 者 情 報 の 開 示 を請 求
*イ ンタ ーネ ッ ト上 のサ ーバ に ア ップ ロー ドされ て い る音 声 フ ァイ ル の す べ てが,著 作権 法 等 で保 護 され る楽 曲 を不正 配 信 して い る もの で は ない 。不 正 配 信 の 監 視 ・管 理 主 体 は, あ らゆ る音 声 フ ァイ ル等 とそ の属 性情 報 を一 時 的 に蓄 積 す るが,そ の 量 は膨 大 で あ り,電 子透 か しが 不 正配 信 の発 見 業務 の 効 率化 と精 度 の 向上 を飛 躍 的 に高 め るた め に不 可 欠 で あ る と され て い る。
で き る権 利(制 度)の 確 立 が 必 要 で あ る。 音 楽 分 野 に お い て は,こ JASRAC(日
れ ら三 つ の 基 盤 が 成 立 した 。 前 二 つ の 基 盤 は,
本 音 楽 著 作 権 協 会)に よ る監 視 シ ス テ ム の 本 格 的 運 用 と非 商 用
配 信 の著 作 権 管 理 の 開 始 に よ り2001年 も,2002年,法
夏 に成 立 し,三 つ 目 の 基 盤 に つ い て
律(い わ ゆ る 「プ ロバ イ ダ ー 責 任 法 」)が施 行 さ れ成 立 した 。
8.2.2 音 楽 電 子 透 か し技 術 の 適 用 の 現 状 で は,「 音 楽 電 子 透 か し技 術 の水 準 は,実 際 の 業 務 に適 用 可 能 な レベ ル に あ るの か 」 とい う こ とが,普 及 の 大 きな鍵 とな る。 日本 の 著 作 権 管 理 団体 で あ るJASRACと,著 あ るCISACとBIEMは,JASRACを 透 か しの 国 際 技 術 評 価 テ ス トを,2000年 実 施 し た(プ ロ ジ ェ ク ト名 は,そ る)。 な お,プ
作権 管理 団体 の世界連 盟で
プ ロ ジ ェ ク ト リー ダ ー に,音 楽 電 子 度,2001年
れ ぞ れSTEP
度 の2カ
2000,STEP
年度 にわ た り 2001と 呼 ば れ
ロ ジ ェ ク トの コ ー デ ィネ ー ト,プ ロ デ ュ ー ス,実 施 業 務 は,
野 村 総 合 研 究 所 が 担 当 し た。 (1) 評 価 テ ス ト仕 様 評 価 テ ス トは,技 術 の 進 化 の 評 価 等 の た め,STEP
2000,STEP
2001と
ほぼ 同 様 の仕 様 で 実施 した 。 以 下 は,そ の 概 要 で あ る。 (a) テ ス トに使 用 した 楽 曲 耐 性 テ ス トは,ポ
ップ ス2曲,ク
ラ シ ッ ク1曲,特
響 曲 の 課 題 曲 に は,日 本 の伝 統 音 楽,お 音 質 テ ス トは,前 記5曲
の う ち,ポ
殊 音 響 曲2曲[特
殊音
よ び パ ー カ ッ シ ョ ン 曲 を用 い た],
ップ ス,ク
ラ シ ッ ク,特 殊 音 響 曲 を それ
ぞ れ1曲 使 用 した 。 (b) 耐 性 テ ス トの 概 要(表8.2) 耐 性 テ ス トは,同 一 条 件 下 にお い て,以 下 の 処 理,環
境 を想 定 し,予 め参
加 企 業 が 挿 入 した 透 か しデ ー タが 再 び抽 出 で き るか を評 価 し た。 ・マ ス タ リン グ ス タ ジ オ で の処 理 ・放 送 ス タ ジオ で の 処 理(お よ び放 送 実施 環 境 の想 定) ・イ ン タ ー ネ ッ ト配 信 に関 わ る処 理 ・消 費 者 が 用 い る 一般 的 機 器 で の 処 理
表8.2
(c)
耐 性 テ ス ト項 目(21項
目)
音 質 テ ス トの 概 要
[1. ABXテ
ス ト]
・音 質 テ ス ト は,ABXテ
ス ト に よ り実 施 し た 。ABXテ
ス トの 概 要 は,次
の 通 りで あ る。 ・被 験 者 は,透 (B),透
か しが 挿 入 され た も の
か し が 挿 入 さ れ て い る か ど う か 明 ら か で な い も の(X)を
・被 験 者 は を40秒
か し が 挿 入 さ れ て い な い も の(A),透
,A,Bを
交 互 に40秒
間 ず つ そ れ ぞ れ2回
間 聴 く。 被 験 者 は,XがA,Bど
聴 く。
ず つ 聴 き,そ
の 後X
ち らか を判 断 す る。
[2. 被 験 者] ・被 験 者 は
,レ
コ ー デ ィ ン グ 業 界 のGolden
Ear,Silver
Earか
ら,下
記 の
四 つ の 職 種 そ れ ぞれ に お い て,4人
ず つ選 出 した 。
・レ コー デ ィ ング エ ン ジ ニ ア ・マ ス タ リン グ エ ン ジ ニ ア ・シ ンセ サ イ ザ ー マ ニ ピ ュ レー タ ・オ ー デ ィオ 評 論 家 (d) その 他 の テ ス ト 耐性 テ ス ト,音 質 テ ス トに加 え,以 下 の テ ス トも実 施 し,技 術 評 価 に利 用 した 。 ・音 響 分 析 ・処 理(挿 入 ・抽 出)時 間 の測 定 ・ビ ッ ト誤 りの測 定 ・同期 ず れ へ の対 応 状 況 の把 握 (2) 評 価 テ ス ト結 果 STEP
2001で は,「 音 楽 電 子 透 か し技 術 の 水 準 は,実 際 の業 務 に適 用 可 能
な レベ ル に あ る の か 」 とい う利 用 者 側 の 問 い に対 し,STEP
2001認 定 企 業
とい う形 で,「 そ う した 技 術 を提 供 で き る企 業 が 存 在 す る 」 と い う結 果 を 出 した(認 定 企 業 を2社,将
来 認 定 の 可 能 性 の あ る企 業 を2社,そ
れ ぞれ選 定
した)。 そ れ ら認 定 企 業 は,評 価 テ ス トに対 し,以 下 の 技 術 水 準 を ク リアす る企 業 で あった。 [1. 耐 性 に関 す る技 術 水 準] ・一 般 的 な 楽 曲(特 殊 音 響 を 除 くポ ップ ス ,ク ラ シ ック)で の透 か し利 用 に お い て,課 題 と し た21項
目の 耐 性 テ ス トの ほ とん ど(90%以
上)で,利
問 題 が な い 水 準 を ク リア す る こ と[利 用 に 問題 が ない 水 準:各 項 目 に 関 して,楽
曲 の 過 半(50%以
用に
耐性 テス ト
上)の フ レー ム か ら,挿 入 した 情 報 が 抽
出 で き る]。 ・加 え て,「 イ ン タ ー ネ ッ ト配 信 に関 わ る処 理 」,「 放 送 を想 定 し た処 理 」 に つ い て は,利 用 に問 題 な い水 準 を もれ な くク リア す る こ と[イ ン タ ー ネ ッ ト配 信 に 関 わ る 処 理:線 ATRAC
3,Real
形 デ ー タ 圧 縮(MP3,MPEG
Audio,Windows
Media
Audio)][放
2
AAC,
送 を想 定 した 処
理:非
線 形 デ ー タ 圧 縮(AM,FM,PCM),周
波 数 応 答 特 性 変 換(AM,
FM,PCM)]。 [2. 音 質 に関 す る技 術 水 準] ・上 記 を ク リア した 技 術 の う ち,「 情 報 の 挿 入 に よ る 音 の 変 化 」 を認 識 した もの の 割 合 が,実 験 を行 っ た す べ て の 楽 曲 に つ い て 著 し く低 い(10%未
満)
こ と。 [3. そ の 他] ・処 理 時 間:情
報 の 挿 入,抽
・情 報 の信 頼 性:False
出 とも に短 時 間(10秒 程 度)で で き る こ と。
Positive(ビ ッ ト誤 り)が起 き な い こ と[False
Positive
:挿 入 さ れ て い な い デ ー タ(も し くは挿 入 さ れ た も の と は異 な っ た デ ー タ)を ,求 め られ る 透 か しデ ー タ と して 抽 出 す る こ と][ビ
ッ ト誤 り:
False Positiveの 発 生 に対 す る誤 りの判 定 処 理 が 機 能 せ ず,求
め られ る透
か しデ ー タ とは 異 な る透 か し デー タが 抽 出 され る こ と]。 ・同期 ず れ:楽
曲 の 同 期 が ず れ て も情 報 が 抽 出 で き る こ と[同 期 ず れ:「 楽
曲 の一 部 分 を取 り出 す 」,「楽 曲 の 冒頭 等 に楽 曲以 外 の 音 を付 加 す る」 な ど に よ り透 か しの 抽 出 開 始 位 置 が ず れ る こ と]。 これ らの 評 価 テ ス ト結 果 は,2000年
度 に 実 施 したSTEP
2000と 比 較 し,
飛 躍 的 に向 上 した 。 ・耐 性 テ ス トで は,STEP が存 在 した が,STEP
2000に お い て は,参 加 各 技 術 と も不 得 手 な処 理 2001は そ れ ら を ク リア した もの が 多 か っ た 。 また,
最 も重 要 な項 目 の 一 つ で あ る線 形 デ ー タ 圧 縮 の 耐 性 は 向 上 が 顕 著 で あ っ た。 ・音 質 テ ス ト結 果 も,STEP Golden
Ear,Silver
2000に 比 べ て 飛 躍 的 に 向 上 し た 。 参 加 し た
Earの 技 術 へ の 信 任 も,非 常 に大 きな も の で あ った 。
(3) 評 価 に お け る 留 意 点 (a) そ の 他 の 評 価 視 点 実 際 の技 術 の適 用 に関 して は,本 評 価 テ ス ト項 目 に 加 え,下 記 の視 点 が 不 可 欠 で あ る。 ・実 施 コス ト:透 か しの挿 入,抽 い こ と。
出 に か か る コ ス トが 利 用 に 際 し て問 題 が な
・セ キ ュ リテ ィ:埋 め 込 み 情 報 が 改 ざ ん さ れ な い,透 か しア ル ゴ リズ ム が リ バ ー ス エ ン ジ ニ ア リン グ さ れ な い こ と[STEP 要 件 の 検 証 の 困 難 さ(あ る い は,そ に,合 理 的 に位 置 づ け難 い),テ
2001で は,セ キ ュ リテ ィ
の技 術 の セ キ ュ リ テ ィ レベ ル を定 量 的
ス ト実施 の ス ケ ジ ュー ル 上 の制 約 に よ り,
セ キ ュ リテ ィ に 関 して は 評 価 項 目 よ りは ず して い る]。 (b) 評 価 に お け る留 意 点 STEP
2001で は,電 子 透 か し技 術 は前 記 項 目 よ り評 価 した が,こ
れ らの
評 価 視 点 は互 い に独 立 した もの で は な く,ト レー ドオ フ の関 係 に あ る とい う こ と に注 意 し な けれ ば な らな い 。 技 術 を評 価 す る際 に は,こ れ らの トレ ー ド オ フ の関 係 を考 慮 し,総 合 的 に判 断 しな けれ ば な ら ない 。 (c) 「 音 質 」 と 「耐 性 」 の 関 係 ・音 質 と耐 性 は単 位 時 間 の 埋 め込 み デ ー タ個 数(単 位 時 間 内 に何 個 求 め られ る透 か し情 報 を 挿 入 す るか)を パ ラ メ ー タ と し て変 化 す る。 単 位 時 間 の 埋 め 込 み デ ー タ個 数 を増 や せ ば 音 質 は低 下 し耐 性 は 向 上 す る。 逆 に,単 位 時 間 の 埋 め込 み デ ー タ個 数 を減 らせ ば音 質 は向 上 し耐性 は低 下 す る。 ・ 「音 質 」 と 「耐 性 」 は トレー ドオ フ の 関 係 に あ る 。 (d) 抽 出情 報 の信 頼 性 に つ い て [1. FP(False
Positive)に つ い て]
・透 か しが 挿 入 され て い な い(も と も と透 か しが 挿 入 さ れ て い な い 場 合 だ け で な く,何 らか の処 理 に よ り透 か し が 消 え て し まっ た 場 合 も あ る)楽 曲 の デ ー タ ビ ッ ト列 が,誤 をFalse
っ て透 か し情 報 と して 認 識 され る こ とが あ り,こ れ
Positive(以 下FP)と
呼 ぶ。
・FPの 発 生 を抑 え る に は,検 出 す る デ ー タ が 明 らか に透 か し デ ー タ で あ る こ と を ソ フ トウ ェ ア が認 識 で き る よ う に,透 か し を挿 入 す る際 に行 う音 楽 デ ー タ へ の 変 化 を大 き くす る(よ り音 楽 デー タ を歪 に変 化 させ る)。 ・し か し,上 記 の操 作 を行 う と,音 楽 デ ー タ が よ り大 き く変 質 す る た め に, 音 質 は 劣 化 す る。 ・ま た,よ
り大 き く音 楽 デ ー タ を 変 化 させ た 上 で 音 質 の 劣 化 を 回 避 す る に
は,音 楽 デ ー タ を変 化 させ る頻 度(単 位 時 間 あ た り挿 入 す る透 か し デ ー タ 量)を 減 らす手 立 て も あ るが,そ
の 際 に は耐 性 が 劣 化 す る。
[2. ビ ッ ト誤 りに つ い て] ・前 記 のFPが
発 生 す る と,誤 っ た 透 か し情 報 が検 出 され る 。 これ を ビ ッ ト
誤 り と呼 ぶ 。 ・ビ ッ ト誤 りが 発 生 して し ま って も,抽 出 され た 情 報 が 正 しい か ど うか を判 定 す るデ ー タ(例 え ば,誤
り訂 正 符 号)を 付加 して お け ば,抽 出 さ れ た情 報
が 正 しい か ど うか を判 定 す る こ とが で き る。 ・た だ し,余 分 な デ ー タ を付 加 す る こ とに な るた め,透 か し と して挿 入 す る デ ー タ量 が 多 くな り,音 質 は劣 化 す る。 音 質 を劣 化 させ な い 場 合 に は,単 位 時 間 に埋 め込 む デー タ量 を減 ら さな けれ ば な らな い の で,耐 性 が 劣 化 す る。 [3. 埋 込 ・抽 出 の サ イ クル に つ い て] 透 か し情 報 の埋 め 込 み(抽 出)間 隔(何 秒 お き に透 か し を抽 出 で き る か)を 短 くす る と,抽 出 間 隔 に お け る デ ー タ個 数 が 減 少 す るの で 耐 性 が 低 くな る。 逆 に,耐 性 を一 定 に保 と う とす る場 合,少
な い時 間 間 隔 に デ ー タ を埋 め込 まな
けれ ば な らな い た め,音 質 の劣 化 を避 け られ な い 。 [4. 「同期 ず れ へ の対 応 」 と 「抽 出 処 理 時 間 」 の 関 係 に つ い て] ・楽 曲 の 同期 が ず れ る と,透 か し埋 め込 み個 所 の 起 点 が わ か らな くな り,埋 め込 ん だ 透 か し情 報 が 一 切 抽 出 で き な くな る とい う 問題 が発 生 す る。 ・この 問題 を解 決 す る に は,透 か し抽 出 ソ フ トウ ェ ア に起 点 の 位 置 を探 す 仕 組 み を導 入 し な け れ ば な らな い。 起 点 を探 す に は,一 般 的 に大 き な処 理 が 必 要 で あ る(処 理 時 間 が か か る)。 ・同期 ず れ と抽 出時 間 は トレー ドオ フの 関 係 に あ る。
8.3
音 楽 電 子 透 か しの 普 及 の 可 能 性
8.3.1 産 業 的 側 面 か ら の 考 察 (1) 技 術 の提 供 者 側 の 状 況 音 楽 電 子 透 か し技 術 は,米
国,英 国,日 本,韓
国 等 の ベ ン チ ャー 企 業 に よ
っ て,技 術 の考 え方 や ビ ジ ネ ス が リー ド され て き た とい う特 徴 を も っ て い る。 技 術 の提 供 者 側 の性 格 は,技 術 の普 及 に大 き な影 響 を与 えて きた 。
(a) 技 術 情 報 に対 す る利 用 者 側 の 不 信 ベ ン チ ャ ー企 業 は技 術 力 や 着 想 等 に高 い 能 力 を 有 し て い て も,そ の 適 用 や 商 品 化 の能 力 が 不 十 分 な場 合 が 多 い 。 技 術 の 提 供 者 が 利 用 者 へ提 示 す る技 術 情 報(「あ れ もで き る,こ れ もで き る」 の類)が 理 論 的 に は 可 能 で あ っ て も, そ れ が 利 用 者 に い つ まで 待 っ て も提 供 さ れ ず,最 終 的 に提 供 さ れ な い ケ ー ス が 数 多 く見 られ た。 電 子 透 か し技 術 の 機 運 が 高 ま っ た初 期 に見 られ た こ う し た不 信 感 が 現 在 も普 及 の 足 か せ に な って い る可 能 性 が あ る。 (b) 技 術 普 及 基 盤 の 成 立 とベ ン チ ャー ビジ ネ ス の ス ピー ド感 の 差 異 音 楽 電 子 透 か し技 術 を 「不 正 配 信 の 追 跡 と証 拠 保 全 」 の 用 途 に利 用 す る基 盤 は,JASRAC他
の 関係 各 位 の粘 り強 い努 力 が あ り,前 述 の通 り,2002年
に 日本 で 世 界 に 先 駆 け成 立 した 。 一 方 で,こ 時 期 は1997∼1999年 資 家 は,彼
れ らベ ン チ ャー 企 業 が 成 立 した
で あ る。 企 業 設 立(成 長)の た め に彼 らに 出 資 を した 投
らが 利 益 を 出 す まで にせ いぜ い3∼5年
程 度 の 猶 予 しか認 め な い。
ベ ン チ ャー 企 業 の 多 くは こ う した 基 盤 の 必 要 性 を理 解 せ ず,上 述 の よ う な セ ー ル ス 活 動 を行 った 後,普
及 の基 盤 の 成 立 前 後 に 破 綻 して い る(そ う し た
企 業 の うち,破 綻 に まで 至 らな い 企 業 は,早 々 に音 楽 電 子 透 か しの ビ ジ ネ ス 化 に見 切 り をつ け,他 の セ キ ュ リテ ィ技 術 等 で 業 を な し て い る)。 現 在,利 用 に足 る技 術 を永 続 的 に 提 供 で き る 可 能 性 の あ る企 業 は,2∼3社 (なお,こ
う した 基 盤 は 日本 で は成 立 して い るが,他
となった
国 で は成 立 して い な い。
さ ら に は 将 来 も長 き に わ た っ て 成 立 す る可 能 性 が 低 い とい う の が 現 実 で あ る)。 (2) 技 術 の 利 用 者 側 の 意 識 と こ ろで,音
楽 電 子 透 か しの利 用 者 と は誰 か で あ る が,一 般 的 に は,音 楽
の 創 作 活 動 の成 果 を 「 音 」(イ ン タ ー ネ ッ ト上 を流 通 す る 形 態 と して は 「デ ィ ジ タ ル 音 楽 フ ァイ ル 」)にして,ビ
ジ ネ ス を行 う レ コ ー ド会 社 や 音 楽 出版 社
な どが 当 た る(「レ コ ー ド製 作 者 」 や 「原 盤 制 作 者 」 と呼 ば れ る)。 彼 ら は, デ ィ ジ タ ル 音 楽 フ ァイ ル とい う財 産 を保 全 で き な い と ビ ジ ネ ス が 成 り立 た な い し,そ の財 産 を不 当 に毀 損 され た ら,そ の 一 番 の 被 害 者 と な るわ け で あ る。 しか し,JASRAC等
に よ る これ だ け の 取 り組 み が 進 ん で も,彼
らは技術
の採 用 に は あ ま り積 極 的 とは言 え な い 状 況 で あ る。 彼 ら は,ブ ロ ー ドバ ン ド
ネ ッ トワ ー ク時 代 の 到来 の 業 界 へ の イ ンパ ク トに対 す る認 識 が 不 十 分 で あ る わ け で も,技 術 へ の 理 解 が 低 い わ け で もな い。 例 え ば,前 述 のCCCDは, 実 質 的 な採 用 検 討 の 開始 か ら採 用 まで,極 著 者 は,STEP
2000,STEP
め て早 い ス ピー ドで 処 理 され た 。
2001の 音 質 テ ス トに お い て,プ
ロの音質 へ の
神 経 質 な まで の感 度 や こだ わ りを 目の 当 た り に した が,同 様 の 音 の プ ロ が, 音 質 に 対 す る こだ わ りを あ る程 度 割 り切 り,CCCDの
採 用 を急 い だ わ け で
あ る。 彼 ら に,こ
う し た 現 状 や 将 来 に 対 す る総 論 と して の 危 機 感 は十 分 存 在 す
る。 し か し,各 論 と な る と そ の 対 応 策 は,小 (CCCDは
出 し で あ り,後 手 で あ る
例 外 で あ る)。 後 述 す る音 楽 電 子 透 か し の 「不 正 配 信 の 追 跡 の 」
実 証 実 験 に お い て も,彼
らの対 応 は 積 極 的 な もの で はな か っ た(権 利 者 との
共 闘 が や りに くい の は,心 情 的 に は理 解 で き る と して も)。 日本 の レ コー ド産 業 の規 模 は,こ こ3∼4年,急 速 に小 さ くな っ て い る** 一方 で ,フ ァイ ル 交 換 ソ フ トで の 被 害 は,す で に非 常 に大 き い もの とな っ て い る と推 計 が な され て い る(社 団 法 人 日本 レ コ ー ド協 会)。 危 機 感 を醸 成 す る 環 境 や情 報 に は事 欠 か な い 中,状 況 が 進 展 し な い理 由 は,本 件 に関 す る業 界 の 実 力 者 の 大 局 観 と リー ダ ー シ ッ プ の な さ に よ る と こ ろが 大 き い の で はな い か と思 わ れ る。 実 際 に不 正 配 信 を行 っ て い る もの を,シ ス テマ テ ィ ッ ク に訴 追 す る とい う 方 法 は,不 正 配 信 の 被 害 を極 小 化 させ るた め に(特 に大 規 模 な もの),本
来,
非 常 に 効 率 的 な 手段 で あ る は ず で あ る。 8.3.2 技 術 的 側 面 か ら の 考 察 技 術 的 側 面 か ら見 て,音 楽 電 子 透 か し技 術 の利 用 を妨 げ る最 も大 きな 要 因 は,「 セ キ ュ リテ ィ」 に対 す る不 安 だ と思 わ れ る。 す な わ ち,電 子 透 か し技 術 は,暗 号 技 術 と違 っ て,「 どれ く ら い安 全 か が よ くわ か らな い」 とい う こ とで あ る。 あ る電 子 透 か し技 術 の特 質 を解 析 す るた め に,最
も基 本 的 な 手 立 て は,透
か し 「な し」 の 音 源 と透 か し 「あ り」 の 音 源 の両 方 を用 意 す る こ とで あ る。 **日
本 レ コ ー ド協 会 に よ る と
ん ど が 音 楽CDの
,2002年
生 産 額)は,1998年
の 日 本 の オ ー デ ィ オ レ コ ー ドの 総 生 産 額(そ の ほ と に 比 べ27%も
減 少 し て い る。
この 両 方 が あ る場 合 とな い場 合 で は,そ の透 か し技 術 の セ キ ュ リテ ィ レベ ル が 非 常 に大 き く異 な って くる。 仮 に,発 売 され る音 楽CDが
透 か しあ りの も のが 通 常 とな る と,世 の 中 に
は,透 か し入 りの フ ァイ ル が 「マ ス タ」 の音 源 と し て 出 回 る こ とに な るが, 透 か し あ り/な しが 両 方 存 在 す る こ とが 問 題 で あれ ば,途 中 の生 成 物 で あ る 透 か し な しの フ ァイ ル(現 状 で は これ が 「マ ス タ」 の 音 源)が 廃 棄 さ れ る,も し くは絶 対 外 部 に 出 な い よ う管 理 され る必 要 が あ る。 透 か し な しの フ ァ イ ル を 廃 棄 す る こ と は,心 理 的 抵 抗 が 大 き い だ け で な く,業 務 面 の 不 都 合 もあ り,現 実 に は難 し い。 した が っ て,こ
れが,外 部 に
出 な い よ う厳 重 な管 理 をす る しか な い が,音 源 の 制 作 過 程 に は実 に 多 くの人 が 関 わ るた め,こ 等,現
の 管 理 体 制 の 徹 底 に は,マ
ス タの管 理 の責任 体制 の定 義
場 に相 当 の 負荷 をか け る必 要 が 出 て くる 。
また,透
か し あ りの 音 源 が 一 般 的 に な る まで の移 行 期 に は,ア ル バ ム に収
録 され る既 発 売 の シ ン グル 作 品等 の 問 題 もあ る 。 そ う した 作 品 は,す で に透 か し な し の音 源 で 発 売 し て い る た め,ア ル バ ム に収 録 す る際 に,今 度 は透 か し をあ りに す る と,透 か しあ り/な しの 両 方 が 世 の 中 に流 布 し て し ま う こ と に な る。 曲 を少 し変 えて,透
か し を入 れ る な ど,運 用 の工 夫 が 必 要 とな って
くる。 8.3.3 制 度 的 側 面 か ら の 考 察 「不 正 配 信 の 追 跡 と証 拠 保 全 」 の た め に,不 正 配 信 の 監 視 サ ー バ は,あ
ら
ゆ る音 声 フ ァイ ル 等 とそ の 属 性 情 報 を 「す べ て 」 一 時 的 に 蓄 積 す る と前 述 し た が,こ
れ は,厳 密 に は不 正 確 な表 現 とな っ て い る。
不 正 配 信 の 監 視 サ ー バ は,機 能 的 に 言 え ば音 声 フ ァ イ ル 等 を拾 っ て くる検 索 ロ ボ ッ トで あ る が,こ
う し た ロ ボ ッ トは ロ ボ ッ トに よ る情 報 取 得 を拒 否 し
て い るサ イ トにつ い て,ネ
ッ トの世 界 の 慣 習 に則 り,通 常 それ に従 っ た 運 用
を し て い る(す な わ ち,そ
う し た サ イ トの 音 声 フ ァ イ ル は 拾 っ て こ な い 。
JASRACの
ロ ボ ッ トの 運 用 ポ リシ ー は不 明)。
不 正 配 信 を監 視 す る とい う公 益 的 な使 命 を も っ た 検 索 ロ ボ ッ トは,Google 等 の情 報 検 索 エ ン ジ ン と異 な り,不 特 定 多 数 の,不 もの で は な い た め,こ
特 定 の 目 的 に供 す る
う した ネ ッ トの世 界 の 慣 習 に は必 ず し も従 うべ きで は
な い ので は な い か 。 あ る非 公 開 の調 査 に よ れ ば,ロ
ボ ッ トに よ る情 報 取 得 を拒 否 して い る サ イ
トは,や は り後 ろめ た い こ と を行 っ て い る もの が 多 い 。 さ らに は,そ う し た サ イ トが,ネ
ッ ト上 で フ ォ ー ラム を形 成 し,検 索 ロ ボ ッ トか らの情 報 取 得 を
回避 す る手 法 の 情 報 交 換 を して い る場 合 も存 在 す る との こ とで あ る。 こ う し た サ イ トは 少 数(世 に あ る サ イ ト全 体 か ら見 れ ば0.1%に るが,そ
も満 た な い)で は あ
の少 数 の サ イ トの 行 う社 会 的 な悪 影 響 は甚 大 な もの が あ る。
音 楽 電 子 透 か し を用 い,不 正 配 信 の 訴 追 を シス テマ テ ィ ッ ク に行 い,著 作 権 を守 る こ う した 地 道 な 活 動 の真 価 を よ り発 揮 す るた め に は,こ
う した ネ ッ
トの世 界 の 慣 習 の 解 釈 を 本質 的 な視 点 か ら見 直 す べ き で あ る。 最 近 で は,少 数 で は あ るが,監
視 サ ーバ の 中 に,ロ ボ ッ トに よ る情 報 取 得 の 拒 否 に配 慮 し
な い運 営 を行 う もの も存 在 す る。 彼 らは,拒 否 サ イ トか らの ク レー ムが 来 た ら,「 拒 否 に従 うべ き実 態 上 の 根 拠 の な さ***」,「実 害 の な さ(サ イ ト運 営 者 か ら見 れ ば 不 正 が 発 見 さ れ る とい う実 害 が あ る が)」,お よ び公 益 的 な視 点 か ら反 論 す る予 定 で あ る。
8.4
結
論
音 楽 電 子 透 か しが,音 源(フ ァ イル)の マ ス タ に挿 入 され る とい う こ と は, 当 た り前 で は あ る が,今 後 保 存 さ れ,あ が,透
らゆ る音 楽 資 産 の も と とな るマ ス タ
か し入 りの 音 に な る とい う こ とで あ る。 した が っ て,電 子 透 か し技術
は,技 術 そ の もの が 高 品 質 で あ る ば か りで な く,そ れ を 開 発 し た企 業 か ら, 安 定 的,か
つ 永 続 的 に技 術 が 供 与 され る こ とが 不 可 欠 とな り,技 術 の採 用 に
あ た っ て は,実 に 高 い様 々 な ハ ー ドル を ク リア す る こ とが 求 め られ る こ とに な る。 し か し,そ STEP
う し た 高 い ハ ー ド ル で あ っ て も,STEP
2001の 実 施 を 通 じ,利 用 に足 る技 術 が 見 出 され,ま
2000お
よび
た,後 述 す る実
***単 な る慣 習 以 外 の拒 否 の 理 由 に
,「短 時 間 で の ア クセ ス負 荷 の増 大 に よ る実 害 」 を あ
げ る場合 もあ るが,現 在 の監 視 サ ーバ の 運用 は,こ う した弊 害 を起 こさ な いた め の 配 慮 が な され て い る。
利 用 に沿 っ た 総 合 的 なテ ス ト(実証 実験)を 通 じ,実 業 務 上 も即 座 に利 用 で き る技 術 が あ る こ とが 証 明 さ れ た 。 今 後 は,前 述 した 産 業 的,技 術 的,制
度的
な側 面 か ら の課 題 を いか に早 期 に ク リア す るか で あ る が,い ず れ も導 入 に際 して の 致 命 的 な課 題 で は な く,十 分 な情 報 共 有 と関 係 者 間 の 議 論 が 進 め ば解 決 に 向 か う もの と思 わ れ る。 で は,音 楽 電 子 透 か し技 術 が 普 及 す る か ど う か(音 源 を創 作 ・管 理 す る企 業=ユ
ー ザ が 採 用 す るか ど うか)で あ るが,結 論 か ら言 え ば,技 術 保 有 者 が
電 子 透 か しを採 用 す る費 用 対 効 果 を 明 示 し,ユ ー ザ が,経 済 合 理 的 な判 断 を 行 うか ど うか の シ ン プ ル な問 題 に収歛 され る と思 わ れ る。 す な わ ち,透 か し 技 術 の採 用 の経 済 合 理 性 に対 す る,技 術 保 有 者 側 の十 分 な説 明 力 は不 可 欠 で あ るが,ユ
ー ザ は,経 済 合 理 性 か らす れ ば本 技 術 を採 用 す る判 断 を す るの が
妥 当 とい う こ とが 筆 者 の 意 見 で あ る。 不 正 配 信 の 摘 発 の 基 盤 は,前 述 の 通 りす で に整 備 さ れ て い る。 電 子 透 か し を挿 入 す る こ とに よ り,不 正 配 信 の 摘 発 の効 率 が 高 ま り,そ れ と同 時 に電 子 透 か しが 広 く認 知 され れ ば(例 え ば 「電 子 透 か し を挿 入 した 楽 曲 の 不 正 配 信 が 数 多 く摘 発 さ れ,年
に数 回 マ ス コ ミ沙 汰 に な る」 な ど),不 正 配 信 を行 う
こ とへ の 抑 止 力 は強 力 に働 くこ とに な る。 こ ん な こ とが 日常 的 に な れ ば,あ る程 度 の 規 模 以 上 の 不 正 配 信 は ほ とん どな くな る の で はな い か 。 内 外 の音 楽 関係 団 体 で は不 正 配 信 に よ る被 害 額 の想 定 を行 っ て い るが,そ を取 り戻 す と考 えれ ば,電 子 透 か しの ライ セ ン ス料,運
の 莫 大 な被 害
用 料 は,十 分 合 理 的
な 範 囲 に収 ま る も の と想 定 され る。 CCCDの
推 進 は意 欲 あ る 取 り組 み で あ り,コ ピ ー そ の も の を コ ン トロ ー
ル す る試 み は重 要 で あ るが,二 べ きで あ る。 一 つ 目 は,CCCDを 楽 曲 は必 ず コ ピ ー が 作 られ,不
つ の 理 由か ら,並 行 し て電 子 透 か し も採 用 す 行 っ て も,エ
ン ドユ ー ザ の ニ ー ズ の 高 い
正 配 信 され る(様 々 な 手 法 が あ る が,最
も簡
単 な手 法 は 一 度 ア ナ ロ グ に して し ま え ば よい → しか し電 子 透 か しは ア ナ ロ グ に変 換 さ れ て も残 る)。CCCDの 対 抗 は で き な い 。CCCDは つ 目 は,CCCDは,エ
楽 曲 で も,コ ピ ー され 配 信 さ れ れ ば,そ
の
直 接 的 に は 不 正 配 信 を減 らす 手 段 で は な い。 二
ン ドユ ー ザ の 利 用 に ス トレ ス が か か る手 法 で あ り,
彼 らの 反 発 を お して ま で(も し くは コ ス トを 多 くか け て で も),す べ て のCD
に導 入 す る気 が な い ので あ れ ば,電 子 透 か しの 挿 入 は そ の補 助 手 段 とな り得 る。 音 楽 電 子 透 か しの 普 及 に 関 し て は,技 術 そ の も の の成 熟 度 は 十 分 に 高 ま り,様 々 な 周 辺 的 な 課 題 の解 決 は可 能 で あ る。 技術 の 提 供 者 とユ ー ザ が,経 済 合 理 性 の 次 元 で,技 術 の 採 用 に 向 け た 議 論 を す るか ど うか に か か っ て い る。
付録 JASRACは2002年,日
本 レ コ ー ド協 会(RIAJ)と
共 同 で,「 不 正 配 信 の 追
跡 と証 拠 保 全 」 を 目 的 に した音 楽 電 子 透 か し技 術 の 実 証 実 験 を行 い,そ の 結 果 概 要 を2003年1月
に公 表 した 。
実験概 要 ・テ ス ト音 源 に透 か しデ ー タ を挿 入 し,MP3等
の フ ァ イ ル に変 換 して ,イ
ン ター ネ ッ ト上 の サ ー バ に ア ップ ロー ドす る(擬 似 不 正 配 信 状 態 を作 る)。 ・他 の 音 声 フ ァイ ル と同様 に,JASRACの
不 正 配 信 監 視 シ ス テ ム に一 時 的
に蓄 積 す る 。 ・そ れ らの フ ァイ ル をwavフ
ァイ ル に 変 換 し,透 か し検 出 プ ロ グ ラ ム で,
透 か し情 報 を検 出 す る。 結果概要 ・STEPプ
ロ ジ ェ ク トで の認 定 会 社 等4社
が 参 加 した 。
・実 利 用 に お い て も,ま っ た く問 題 が な い こ とが 証 明 さ れ た(た だ し,参 加 企 業 全 社 で は な い)。 ・実 利 用 上 の 主 な チ ェ ッ クポ イ ン トは ,下 記 の 通 りで あ る。 ―十 分 に短 時 間 に処 理 され る ―処 理 に際 して,プ
ログ ラム エ ラ ー が な い
―挿 入 し た透 か し情 報 が 過 不 足 な く発 見 され る (透 か し を挿 入 し て い な い もの を透 か し と して検 出 し な い) (他社 の 透 か し情 報 を 自社 の透 か し情 報 と して検 出 し な い)
第9章 DVDに
対 する コンテ ンツ保護 と電子透 か し 明治大学理工学部 田 中 賢 一
信州大学工学部
9.1
は
じ
め
田中 清
に
デ ィ ジ タ ル 技 術 の 著 し い 発 展 に よ り,映
像 や 音 楽 な どの様 々 な コ ンテ ン ツ
が 様 々 な メ デ ィ ア(媒 体)を 介 し て 利 用 さ れ て い る 。 そ の 一 つ にDVD(Digital Versatile デ ィ ア で,記
Disc)が
あ る 。DVDは
円盤 状 で 携 帯 可 能 な メ
憶 容 量 が 極 め て 大 き い 。 片 面 一 層 に4.7ギ
を 記 録 で き,DVD‐Videoで を 約2時
直 径 約12cmの
はMPEG‐2で
間30分,DVD‐Audioで
楽 な ら ば 約7時
間30分
格 納 で き るDVDに
ガ バ イ トに及 ぶ 情 報
圧 縮符号 化 した高画 質 な動 画像
はCD(Compact
Disk)と
同様 な品質 の音
記 録 で き る。 容 量 が 大 き く品 質 の 高 い コ ン テ ン ツ を
は,従
来 の ビ デ オ テ ー プ やCDに
代 わ っ て コ ン テ ン ツ市
場 を 拡 大 す る メ デ ィ ア と し て 大 き な 期 待 が 寄 せ られ て い る 。 一 方,デ
ィ ジ タ ル 情 報 は 不 正 な 複 製 や 配 信 に 脆 弱 で あ り,コ
ン テ ン ツ市 場
の 本 格 的 発 展 の 最 大 の 障 壁 に な っ て い る 。 音 楽 用CDがCD‐R(Recordable) に 容 易 に 違 法 コ ピ ー さ れ,さ
ら にMP3(MPEG‐1/Audio
Layer‐3)や
イ ン
タ ー ネ ッ トに よ っ て 違 法 コ ピ ー が 大 量 に 出 回 り 音 楽 市 場 に 大 き な 損 害 を 与 え て い る 事 実 は,コ
ン テ ン ツ ビ ジ ネ ス の 大 きな脅 威 とな っ て い る。 この よ う な
問 題 を 克 服 し,コ
ン テ ン ツ 市 場 を 健 全 に 発 展 さ せ る た め に,DVDに
は コン
テ ン ツの 不 正 利 用 を防 止 す る十 分 強 力 な保 護 方 式 が 求 め られ て い る。 本 章 で は,DVDに Scrambling
対 す る コ ン テ ン ツ 保 護 に つ い て,CSS(Content
System)1),2),CPPM(Content
Media)3)∼5),CPRM(Content
Protection
Protection for Recordable
for
Pre‐recorded
Media)3)∼5)な
ど
の 主 要 な 保 護 規 格 の 概 要 や コ ン セ プ ト を 示 す と と も に,DVD (DVD
Copy
Protection
Technical
Working
Group)で
CPTWG
標 準 規 格 と し て導 入
が 検 討 さ れ て い る 電 子 透 か し技 術6)∼11)に つ い て 述 べ る 。
9.2
DVDの
基 礎 知 識
9.2.1
DVDの
種 類 と規 格
DVDに
は再 生 専 用 メ デ ィ ア と記 録 可 能 メ デ ィア が あ る。 そ れ らの フ ォ ー
マ ッ トは 関 連 性 を 持 っ て 定 め ら れ て お り,物 ーマ ッ ト
,ア
理 フ ォ ー マ ッ ト,フ
プ リ ケ ー シ ョ ン フ ォ ー マ ッ トか ら 構 成 さ れ て い る。 再 生 専 用 デ
ィ ス ク のDVD‐ROMは,物
理 仕 様(Part
1),フ
ァ イ ル シ ス テ ム(Part
ア プ リ ケ ー シ ョ ン 規 格(Part3:Video,Part4:Audio)か Part
1∼2を
ァイ ル フ ォ
基 礎 に,Part3を
ら な っ て い る。
付 加 す る とDVD‐Videoデ
を 付 加 す る とDVD‐Audioデ
2),
ィ ス ク と な る 。1枚
ィ ス ク に,Part4
の デ ィス ク上 に 異 な るア プ
リ ケ ー シ ョ ン フ ォ ー マ ッ トに よ る コ ン テ ン ツ が 記 録 さ れ て い るハ イ ブ リ ッ ド デ ィ ス ク(Part1∼2は
同 一)や デ ィ ス ク 基 板2枚
を 貼 り 合 わ せ た2層
デ ィス
ク も あ る 。 一 方 記 録 可 能 デ ィ ス ク で は,DVD‐R,DVD‐RAM,DVD‐RW の 規 格 ご と に そ れ ぞ れ 独 自 の 物 理 仕 様(Part1),フ
ァ イ ル シ ス テ ム(Part2)
か ら 構 成 さ れ て い る 。 デ ィ ス ク に 記 録 さ れ る ア プ リ ケ ー シ ョ ン規 格 は 特 定 し て い な い 。DVDの 9.2.2
種 類 と規 格 内 容 に つ い て 表9.1に
DVD‐Videoに
DVD‐Videoに
お け る映 像
ま とめ て示 す。
・音 声 信 号
お け る 映 像 信 号(主 映 像)はMPEG‐2方
最 大 転 送 レ ー ト10.08(Mbit/sec)以 と 色 差CR,CBの3信
式12)で 圧 縮 さ れ,
下 で 格 納 さ れ る 。 映 像 方 式 は,輝
号 を 扱 う コ ン ポ ー ネ ン ト方 式 で,サ
ン プ リ ン グ 数 はY
が720×480,CR,CBが360×240で
あ る 。Yは
フ ィ ー ル ド か ら 構 成),CRとCBは
フ ィ ー ル ド ご と に 交 互 に8ビ
(4:2:0)す
る 。 ま た,再
度Y
全 フ ィ ー ル ド(1フ
レ ー ム は2 ッ ト記 録
生 時 に付 加 的 に使 用 され る メニ ュー や字 幕 な ど の
サ ブ ピ ク チ ャ ー(副 映 像)は,ビ
ッ トマ ッ プ デ ー タ と し て ラ ン レ ン グ ス 圧 縮 し
て 記 録 さ れ る 。 音 声 は リ ニ アPCM(非
圧 縮)ま た は ド ル ビ ー デ ィ ジ タ ル(高
圧 縮 マ ル チ チ ャ ネ ル サ ラ ウ ン ド方 式,5.1チ
ャ ネ ル)の い ず れ か,ま
た は両
表9.1 DVDの
*印
種類 と規 格 内容
は メ ー カ 独 自 規 格,そ
の 他 はDVDフ
ォー ラ ム規 格 。
図9.1
DVD‐Videoの
方 を 記 録 す る 。 リ ニ アPCMで 96kHzと16,20,24ビ
は,ま
本 化 周 波 数 と 量 子 化 ビ ッ ト数 は48,
ッ トの 中 か ら 組 み 合 わ せ て 選 択 で き る 。 オ プ シ ョ
ン と し てDTSとSDDS方 DVD‐Videoの
は,標
再 生 プ ロセ ス
式 で記 録 す る こ と もで き る。
再 生 プ ロ セ ス に つ い て,図9.1に
ず デ ィ ス ク か ら 信 号 を 読 み 取 り,こ
示 す。 プ レー ヤ 内部 で
れ を 復 調 し て 元 の 信 号 形 式 に戻
す 。 こ れ に 誤 り訂 正(リ ー ド ソ ロ モ ン 積 符 号 を 採 用,誤 施 し,識
別 子 に 従 っ て 信 号 を 主 映 像,音
デ オ デ コ ー タ に 入 力 し たMPEG‐2に 符 号(副 映 像)を 復 号 し,再 ン コ ー ド,D/A変
声,副
り 率10‐35を
映 像 に 分 離 す る 。 そ し て,ビ
よ る 圧 縮 符 号(主 映 像)と
ラ ン レ ング ス
生 さ れ た 輝 度 ・色 差 信 号 をNTSCやPALに
換 器 を 介 し て 出 力 す る 。 一 方,オ
レ ー ヤ と し て は,専
用 機,PC‐DVDプ
換器 を介 し レ ー ヤ,ゲ
機 な ど が 利 用 で き る 。 専 用 機 で は リ モ コ ン 操 作 に よ り,DVDデ 生 ま た は 記 録 再 生 が 行 え る 。 一 方,PCのDVD‐ROMド 正 ま で し か 行 わ ず,PCに
エ
ー デ ィ オ デ コ ー ダ で は,
必 要 に よ り ド ル ビ ー 方 式 な ど で 元 の 音 声 信 号 に 復 号 し,D/A変 て 出 力 す る 。DVDプ
実 現)を
ーム
ィスクの再
ライ ブはエ ラー訂
ハ ー ドウ ェ ア デ コ ー ダ か ソ フ トウ ェ ア デ コ ー ダ を
内 蔵 す る 必 要 が あ る 。 ま た,ゲ
ー ム 機 にDVD再
生 機 能 を 組 み 込 ん だ もの も
あ る。 9.2.3
DVD‐Audioに
DVD‐Audioで
は,従
お け る 音 声 ・映 像 信 号 来 の2チ
ャ ネ ル ス テ レ オ 再 生 か ら4,4.1,5,5.1,
6チ ャ ネ ル の マ ル チ チ ャ ネ ル サ ラ ウ ン ド再 生 ま で,高 実 現 す る 。 サ ン プ リ ン グ 周 波 数 は44.1kHz(CDと 192.1kHzか
ら 選 択 で き る 。 ま た,量
利 用 で き,24ビ CDの256倍
音 質 な リ ニ アPCMで 同 様),48,88.2,96,
子 化 ビ ッ ト数 は16,20,24ビ
ッ ト(理 論 ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ144db)で
は,16ビ
ッ トを ッ トの
の 分 解 能 を持 つ 。 サ ン プ リ ン グ 周 波 数 お よ び 量 子 化 ビ ッ ト数 を
増 加 す る と デ ー タ 量 が 著 し く増 加 す る が,DVD‐Audioで MLP符
号 化 方 式(Packed
PDMと
向 上 が 図 られ て い る。 また,高
は損 失 の な い
も呼 ば れ る)も サ ポ ー ト し,収 録 効 率 の
品質 な オ ー デ ィオ と同時 に静 止 画 や 動 画 像 も
収 録 で き る。 静 止 画 を オ ー デ ィオ と同 期 して 自 動 表 示 す る 「ス ラ イ ドシ ョ ー 」 や 利 用 者 が 自 由 に 閲 覧 す る 「ブ ラ ウザ ブ ル 静 止 画 」 機 能 が あ り,DVD‐ Videoと
同 様 な 方 式 で ビデ オ ク リ ップ な ど も記 録 で き る。
9.3
DVDの
9.3.1
暗 号 化 によ る コン テ ン ツ保 護
9.2.1で
コ ン テ ン ツ 保 護 手 段
示 し た よ う に,DVDに
は再 生 専 用 メ デ ィ ア と記 録 可 能 メ デ ィ ア
が あ る 。 再 生 専 用 メ デ ィ ア 向 け の 保 護 規 格 は,DVD‐Videoに るCSS(Content CPPM(Content
Scramble Protection
DVD‐R,DVD‐RWな Protection CSSで
System)とDVD‐Audioに for Pre‐recorded
採 用 され て い 採 用 さ れ て い る
Media)で
あ り,DVD‐RAM,
どの 記 録 可 能 メ デ ィ ア 向 け の 保 護 規 格 がCPRM(Content for Recordable
は,DVD
CCA(DVD
Media)で Copy
あ る。
Control
タ 鍵 と コ ン テ ン ツ の 著 作 権 者 が 持 つ 二 つ の 鍵(デ つ の 鍵 を 用 い て,鍵
Association)が
管理す るマス
ィ ス ク 鍵 と タ イ トル 鍵)の 三
の暗 号 化 お よ び コ ンテ ン ツ の ス ク ラ ンブ ル を行 う。 ま ず
マ ス タ 鍵 を 用 い て デ ィ ス ク 鍵(デ ィ ス ク ご と に 設 定)を 暗 号 化 し,次
に デ ィス
ク 鍵 を 用 い て タ イ トル 鍵(タ イ トル ご と に 設 定)を 暗 号 化 す る 。 こ れ ら の 操 作 は 多 数 の メ ー カ の マ ス タ 鍵 を 持 つDVD
CCAに
デ ィ ス ク 鍵 は デ ィ ス ク 上 の リー ド イ ン領 域 に,暗 ィ ス ク 上 の セ ク タ ヘ ッ ド領 域 に,そ
よ り行 わ れ,暗
号 化 さ れ た タ イ トル 鍵 は デ
れ ぞ れ 格 納 さ れ る 。 一 方,圧
ン テ ン ツ は タ イ トル 鍵 を 用 い て ス ク ラ ン ブ ル さ れ,デ こ の 様 子 を 図9.2(a)に
縮 され た コ
ィ ス ク に 記 録 され る。
示 す。
コ ン テ ン ツ の 復 号 ・再 生 は,次 ス ク 鍵 を 復 号 し,次
号化 され た
の よ う に 行 う。 ま ず マ ス タ 鍵 を 用 い て デ ィ
に 得 ら れ た デ ィ ス ク 鍵 を 用 い て タ イ トル 鍵 を 復 号 す る 。
最 後 に 得 ら れ た タ イ トル 鍵 を 用 い て コ ン テ ン ツ を 逆 ス ク ラ ン ブ ル し, MPEG復
号 し た 後 出 力 す る 。 な お,再
生 機 器 に はCSSラ
イセ ンス に基 づ
(a) CSSに
(b) PCに
よ る コ ン テ ン ツ の 復 号 ・再 生
図9.2 CSSに
き,鍵 復 号 アル ゴ リズ ム,逆
よ る コ ンテ ン ツの暗 号 化
よ る暗号 化 ∼復 号 プ ロセ ス
ス ク ラ ンブ ル ア ル ゴ リズ ム お よ び マ ス タ鍵 が 外
部 か ら秘 匿 され て組 み 込 まれ て い る。PCで 合 に は,図9.2(b)に
示 す よ うに,DVD‐ROMド
コ ン テ ン ツ を 復 号 ・再 生 す る場
の 間 で バ ス認 証 を行 い,相 互 にCSS認
ラ イ ブ とPC上
の デ コー ダ
証 を受 け て い る こ と を確 認 し た上 で
デ ー タ を転 送 す る。 これ に よ っ て,CSS準
拠 で は な い ハ ー ドデ ィ ス ク な ど
へ の不 正 コ ピー を防 止 す る。 また,デ 信 す る 際 に は,(時 で い る。CSSは た が,法
コー ダ に デ ィス ク鍵 とタ イ トル 鍵 を送
変 な)バ ス 鍵 を用 い た 暗 号 化 が 行 わ れ,情 報 漏 え い を 防 い
機 器 内部 で の秘 密 鍵 の 露 呈 に よ る ク ラ ッ キ ン グ騒 動 も あ っ
CPTWGに
的 措 置 な ど に よ っ て 現 在 で も効 力 を保 持 し て い る。 現 在,DVD よ っ て9.3.2で
後 述 す る電 子 透 か しの 追 加 に 向 け た 規 格 策 定 が
進 め られ て い る。 CPPMやCPRMで
は,CSSで
の 反 省 を踏 ま え て,暗 号 シ ス テ ム の 見 直
し とハ ッキ ン グ対 策 が 施 され,CCI(Copy
Control
Information)に
基 づ く再
生 ・記 録 制 御 が 行 わ れ る。 コ ンテ ン ツ の保 護 機 構 に は,(1)CCIで れ た 操 作 だ け を実 行 で き る。(2)CCIを だ け が再 生 ・記 録 で き る。(4)承 る。(5)コ
認 めら
改 ざ ん で き な い。(3)正
しい機器
認 さ れ て い な い コ ンテ ン ツ を 系 か ら排 除 す
ン テ ン ツ保 護 機 構 を実 装 した機 器 は,保 護 機構 を露 呈 し な い十 分
な耐 性(Robustness)を
有 す る。(6)違
反 し た 機 器 や 改 造 さ れ 迂 回 機 器 とな
った 不 正 機 器 を 系 全 体 か ら排 除 で き る更 新 可 能 性(Renewability)を
有 す る,
が 要 求 され た 。 これ ら を満 た す た め に,CPPMやCPRMで 護 を実 現 す る。(1)保
は以 下 の よ うに コ ンテ ン ツ保
護 対 象 で あ る コ ンテ ン ツ は暗 号 化 さ れ る。 暗 号 化 さ れ
て い な い コ ン テ ン ツ は保 護 で き な い。(2)CCIも 化 さ れ る。 暗 号 化 さ れ な いCCIも され て い るCCIと
コ ン テ ン ツ と一 緒 に 配 布 す るが,暗
一 致 し な けれ ば 不 正 と み な す。(3)機
しい もの で あ る こ とを認 証 す る。(4)コ 連 付 け る 。(5)正
コ ンテ ンツ とともに暗号
器 は メデ ィアが正
ンテ ン ツ は機 器 ま た は メデ ィ ア に関
し い機 器 だ けが 暗 号 鍵 を 入 手 で きる 。(6)機
器 の 排 除 また
は シ ス テ ム の更 新 は,新 た なMKBを
配 布 す る こ とに よ って 行 う。
CPPM,CPRMで
実 現 す る 機 構 と し て,MKB(Media
Key
は(5)∼(6)を
Block)を 用 い る。 これ は,図9.3に
い るMKBと
号化
示 す よ う に メ デ ィ ア に記 録 され て
正 当 な機 器 に組 み 込 ま れ た デ バ イ ス 鍵 に よ っ て の み 正 し い コ
ンテ ン ツ復 号 鍵 を生 成 で き,機 器 は これ を 用 い て 暗 号 化 コ ンテ ン ツ を復 号 す る。 不 正 機 器 が 用 い られ た 場 合,デ
バ イ ス 鍵 が 正 当 で な い た めMBK処
理
は正 し く行 わ れ な い 。 した が っ て 正 しい コ ン テ ン ツ復 号 鍵 は生 成 され ず,コ ンテ ン ツ を再 生 で き な い 。DVDに
記 録 さ れ て い るMKBは,そ
の時 点 で無
図9.3 MBKと
デバ イス鍵 を用 い た コ ンテ ンツの 復号
効 な 機 器 の 情 報 を 反 映 し て 作 成 さ れ て い る 。 よ っ て,万
が 一 デバ イ ス 鍵 が 露
呈 し て し ま う な ど の 原 因 か ら 新 た に 無 効 な 機 器 が 判 明 し た 場 合,以 MKBは
こ れ を 反 映 し て 更 新 さ れ る 。 こ の た め,こ
に 制 作 さ れ たDVDを CPRMは
再 生 で き な く な り,無
類 似 し た 技 術 で あ り,コ
6)や4CEntityの ま た,伝
の 機 器 で は この 時 点 以 降
効 化 さ れ る 。 な お,CPPMと
ン テ ン ツ の 暗 号 化,鍵
無 効 化 を行 う 技 術 は 同 様 で あ る が,バ
管 理,不
正機器 の
ス 認 証 な ど に 違 い が あ る。 詳 細 は 文 献
ホー ムペ ー ジ を参 照 され た い。
送 路 上 で コ ン テ ン ツ を 保 護 す る た め の 規 格 と し て,ア
用 のCGMS‐A(Copy
降 の
Generation
タ ル 出 力 用 のDTCP(Digital
Management Transmission
ナ ロ グ 出力
System‐Analog)や,デ Content
Protection)な
ィジ どが あ
る。 9.3.2
電 子 透 か しに よ る コ ンテ ン ツ保 護
電 子 透 か し6)∼9)は 「人 間 の 知 覚(視 覚 ・聴 覚)特 性 を 利 用 し,静 像,オ
ー デ ィ オ な ど の デ ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ に 対 し て,コ
別 の 情 報 を,人
止 画,動
画
ン テ ン ツ 自体 とは
間 に知 覚 で き ない よ うに埋 め込 む技術 」 と定 義 され て い
る9)。 ヘ ッ ダ 情 報 と 異 な り,コ
ン テ ン ツ と不 可 分 な 形 式 で 透 か し情 報 を保
存 ・伝 送 で き る と こ ろ に 大 き な 特 徴 が あ る 。 電 子 透 か し 技 術 の 応 用 に は, (1)著
作 権 主 張 モ デ ル,(2)原
(4)機
器 制 御 モ デ ル,な
本 性 確 認 モ デ ル,(3)付
ど が あ る が,こ
属 情 報 付 加 モ デ ル,
こ で はDVD‐Videoに
お け るコンテ
ン ツ 再 生 ・記 録 制 御 を 行 う 機 器 制 御 モ デ ル へ の 応 用 を 示 す 。 電 子 透 か し で CCIを
コ ン テ ン ツ に 埋 め 込 ん で お く と,途
ト に よ らず,最
中 の 伝 送 形 態 や 画 像 フ ォー マ ッ
終 的 な 録 画 装 置 で 確 実 に 検 出 で き る 。 ま た,不
正 に透 か しの
改 ざ ん を 行 う た め に は 画 像 全 体 に 対 す る 操 作 が 必 要 で あ り,改
ざ ん処 理 に よ
っ て 画 質 が 著 し く低 下 し て し ま う 。 こ の た め,暗
号 化 で保 護 で きな い ア ナ ロ
グ コ ピ ー 経 由 の コ ン テ ン ツ に 対 し て も効 力 を 維 持 で き る。DVD
CPTWGで
は,CSSに
電 子透 か し
よ る 暗 号 化 とRPC(Regional
Playback
Control)に
を 導 入 し た 再 生 ・記 録 制 御 に つ い て 検 討 を 進 め て き た 。1997年5月 DHSG(Data
Hiding
件 を ま と め,標 1998年
Sub
Group)を
発 足 し,電
子 透 か し に求 め られ る技 術 要
準 化 の た め の 公 募 を 行 っ た 。 これ に 対 し て11の
に 画 質 や 耐 性 に 関 す る 一 次 評 価 を 行 い,評
よ り2方
式 に 統 合 さ れ た 。1999年8月
Panel)に
よ っ て 二 次 評 価 が 行 わ れ,編
に
提 案 が あ り,
価 結 果 と そ の 後 の調 整 に
か らWaRP(Watermark 集 耐 性,回
Review
路 設 計 な ど の 実 装 面,さ
ら に 厳 し い 画 質 評 価 な ど が 行 わ れ た 。 こ こ で は,二
次 評 価 の対 象 とな っ た 二
つ の 方 式 に つ い て そ の概 要 を示 す 。 第1の
方 式 はIBM,NEC,ソ
Galaxyで,IBMに
よ るData
ニ ー,日 Hiding法
立,パ
イ オ ニ ア の5社
が 提唱 す る
に よ る統 計 的 手 法 を 用 い た 電 子 透
か し10)を 基 礎 と す る 。 各 フ レ ー ム に プ ラ イ マ リ ・マ ー ク(Pマ
ー ク)と 呼 ば
れ る8ビ
ッ トを コ ピー
ッ トの 透 か し デ ー タ を 埋 め 込 み,そ
の う ち 最 初 の2ビ
制 御 信 号 に 用 い る 。 透 か し は 非 圧 縮 ビ デ オ 信 号 だ け で な く,MPEGに 圧 縮 符 号 か ら も検 出 で き る 。Pマ
よ る
ー ク に よ り 「コ ピ ー 可 能 」,「 コ ピ ー 禁 止 」,
「1回 の み コ ピ ー 可 」 の 三 つ の 状 態 を 示 す 。 世 代 コ ピ ー 制 御 に は,NECに る 非 可 視 の 追 記 型 電 子 透 か し(Pマ て
よ
ー ク と は 独 立)を 用 い る 。Pマ
ー クに よっ
「 一 回 コ ピ ー 可 」 の 制 御 信 号 が 埋 め 込 ま れ た ビ デ オ 信 号 は,録
画 さ れ る際
に 追 記 型 の 電 子 透 か し に よ っ て コ ピ ー ・マ ー ク(Cマ
ー ク)が 付 加 さ れ,「 こ
れ 以 上 は コ ピ ー 不 可 」 の 状 態 に 変 更 さ れ る。 し た が っ て,Pマ ー禁止」状態 合 に は,デ
,ま
た は 「1回 の み コ ピ ー 可 」 状 態 でCマ
ー クが
「コ ピ
ー ク が検 出 さ れ た 場
バ イ ス に 記 録 停 止 や ノ イ ズ 挿 入 な ど の 命 令 が 送 ら れ,孫
コ ピ ー制
御 が な さ れ る。 一 方,第2の
方 式 は,Philips,Macrovision,Digimarcの3社
が提唱 す る
Millenniumで,Philipsに
よ るJAWS11)と
っ て い る。 この 方 法 は,128×128画
素 の擬 似 ラ ンダ ム パ タ ー ン を画 像 空 間
的 に冗 長 に埋 め込 む もの で,前 述 のGalaxy方 す が,MPEGに
式 と同 程 度 の 画 質 と耐 性 を 示
よ る圧 縮 符 号 か らの 透 か しの 検 出 は難 しい 。 ま た,世 代 コ
ピー 制 御 に 電 子 透 か し を使 用 せ ず,チ 式 を用 い る。 こ の方 法 で は,透 ン ツ のID情
呼 ばれ る電 子 透 か しが 基 礎 と な
報(W)の
ケ ッ ト(Ticket)と 呼 ば れ る独 自の 方
か しデ ー タ の一 部 と し て埋 め込 まれ た コ ン テ
電 子 署 名 を チ ケ ッ トデ ー タ(T)と
して ビ デ オ 信 号 の 外
部 デ ー タ領 域 に保 存 して お き利 用 す る。 電 子 署 名 に は一 方 向 関 数fを Tに
用 い,
は 再 生 チ ケ ッ ト(TP)と コ ピ ー チ ケ ッ ト(TC)が あ る。 透 か しな し の 場 合
は 「コ ピー 可 能 」,コ ンテ ン ツ か ら検 出 さ れ たWがTPと ー 禁 止 」 で 再 生 の み 行 わ れ る。 世 代 コ ピ ー 制 御 は,検 回 適 用 し て 得 られ たf(W)とTCが 2回 適 用 し たf2(W)とTCが
表9.2 DVD映
一 致 す れ ば 「コ ピ 出 され たWにfを1
一 致 す れ ば 「1回 コ ピ ー 可 」,Wにfを
一 致 す れ ば 「これ 以 上 コ ピー 不 可 」 と い う規 則
像 用 電 子 透 か しの 主 要2方 式 の比 較
で 行 う。例 え ば 「1回 コ ピー 可 」 の 再 生 専 用 メ デ ィア を再 生 し て記 録 可 能 メ デ ィア に コ ピー す る場 合,ま
ず 再 生 専 用 メ デ ィ ア の チ ケ ッ トをf2(W)に
き換 え,記 録 可 能 メ デ ィ ア の チ ケ ッ トに もf2(W)が
記 録 さ れ,ど
デ ィ ア も 「これ 以 上 コ ピ ー不 可 」 と な る。 この 方 法 は,コ 透 か しの 追 記 が 不 要 で あ るが,チ マ ッ トに 依 存 す る た め,フ
ち らの メ
ンテ ン ツ に対 す る
ケ ッ トデ ー タの 付 加 方式 が ビ デオ の フ ォ ー
ォ ー マ ッ ト変 換 が 行 わ れ る た び にチ ケ ッ トデ ー タ
を作 成 して 添 付 し直 す必 要 が あ る。 また,チ
ケ ッ トの認 識 機 能 を持 た な い 現
存 の ビ デ オ 伝 送 路 との 互 換 性 に 問 題 が あ る。GalaxyとMillennium方 比 較 を表9.2に
書
式の
示す。
Galaxy,Millennium両 方 式 の 技 術 評 価 はす で に終 わ っ て い るが,両 グ ル ー プ間 で の 知 的 所 有 権 な どの 合 意 は い まだ 得 られ て お らず ,DVD‐Videoへ の 電 子 透 か しの 採 用 は結 論 が 出 て い な い 。 一 方,DVD‐Audioで
は,Varan
ce‐4Cオ ー デ ィ オ 透 か し と呼 ば れ る 方 式 が す で に 採 用 さ れ,CCI情
報 の埋
め込 み に利 用 され て い る。
9.4
ま
と
め
本 稿 で は,DVDの に お い てDVD‐Videoの
主 要 な コ ン テ ン ツ保 護 規 格 と と も に,DVD
CPTWG
保 護 規 格 へ の 導 入 が 検 討 され て い る電 子 透 か し技 術
につ い て概 要 を述 べ た。 健 全 な コ ンテ ン ツ流 通 を保 証 す る 強 力 な信 頼 で き る 保 護 手 段 を 実現 す る た め に は,暗 号 化 と電 子 透 か しを効 果 的 に組 み 合 わ せ た 仕 組 み の構 築 が 不 可 欠 で あ り,DVD‐Videoに
お い て も早 期 に 電 子 透 か し の
導 入 が 望 まれ る。 ま た,技 術 的 に は ハ ー ドウ ェア か ら ソフ トウ ェ ア に至 る あ ら ゆ る場 面 で安 全性 を確 保 し な け れ ば な らず,秘
密 鍵 な どの重 要 情 報 の 軽 率
な 露 呈 が あ って は な らな い 。 そ の た め に は,機 器 を製 造 す るベ ンダ や コ ン テ ン ツ提 供 者 側 の コ ン セ ンサ ス と強 固 な 連 携,ラ 整 備 が 極 め て重 要 で あ る。 一 方,そ
イ セ ン ス の遵 守,関
連法 規の
の よ うな 仕組 み は コ ンテ ン ツ を享 受 す る
利 用 者 に も広 く受 け入 れ られ な け れ ば な らず13),技 術 レベ ル の 向 上 と と も に,幅 広 い議 論 や 教 育 も必 要 と思 わ れ る。
参
考 文 献 1) "DVDパ
ソ コ ン に 載 る",日
2) 館 林 誠,松
島 な つ め,石
デ ィ ア 学 会 技 術 報 告,画 3) C.Brendan
and
経 エ レ ク 原 秀 志,福
ト ロ ニ ク ス,No.696,pp.103‐126(1997) 島 能 久:"DVD著
.
作 権 保 護 シ ス テ ム"
像 情 報 記 録,Vol.21,No.31,pp.15‐19(1997)
S.TraW:"Protecting
Digital
,映
像 情 報 メ
.
Content
within
the
Home"
,IEEE
Computer,Vol.34,No.10,pp.24‐27(2001). 4) 田 中晳 ー
男,山
影 朋 夫,村
谷 博 文:"ホ
ー ム デ ジ タ ル コ ン テ ン ツ の 保 護 技 術"
,東
芝 レ ビ ュ
,Vol.57,No.9,pp.34‐37(2002).
5) 加 藤
拓:"DVDに
お け るDRM",Advanced Image
Seminar
2003資
料
,pp.43‐51,
画 像 電 子 学 会(2003). 6) 松 井 甲 子 雄:「
電 子 透 か し の 基 礎―
マ ル チ メ デ ィ ア の ニ ュ ー プ ロ テ ク ト技 術 」 森 北 出
版(1998). 7) S.Katzenbeisser
and
Steganography
and
F.A.P.Petitcolas:Information
Digital
Hiding
Watermarking,Artech
8) I.J.Cox,M.L.Miller,and
House
J.A.Bloom:Digital
Techniques
for
Books(2000).
Watermarking,Morgan
Kaufmann
(2002). 9) 電 子 透 か し 技 術 に 関 す る 調 査 報 告 書,(社)電
子 情 報 技 術 産 業 協 会(平
10) W.Bender,D.Gruhl,N.Morimoto,and IBM
Systems
A.Lu:"Techniquesfor
for
Data
. Hiding"
,
Journal,Vol.35,No.3/4,pp.313‐336(1996).
11) T.Kalker,G.Depovere,J.Haitsma System
成13年3月)
Broadcasting
Multimedia 12) T.Sikora:"MPEG
and
M.Maes:"A
Monitoring",Proc.SPIE
Video Security
and
Watermarking Watermarking
of
Contents,Vol.3657,pp.103‐112(1999). Digital
Video‐Coding
Standards",IEEE
Signal
Processing
Magazine,Vol.14,No.5,pp.82‐100(1997). 13) 林 紘 一 郎:"ゆ pp.147‐152(2003).
る や か な 著 作 権 制 度 を 目 指 し て",第200回
画 像 電 子 学 会 研 究 会 予 稿 集
,
第10章 バイオ メ トリクス本 人認証技術 とその課題
工学院大学工学部 篠原克 幸
10.1
は
じ め
に1)-4)
人 の顔 を 例 に とる と,眼,鼻,口,眉
毛 な どの 顔 器 官 の 形,配 置 な ど は極
め て よ く似 た 構 造 を持 って い て個 人 の 差 は わ ず か で あ る。 実 際,顔
に限 らず個 人 認 証 に用 い る生 体 特 徴 は単 一 クラ ス を な して い る う
え に,生 体 は非 剛 体 で あ り,シ ス テ ム 登 録 時 に,入 力 方 法 が 接 触,非 接 触 に か か わ らず 照 明 条 件 の 変 化,入 力 形 状 の ゆ が み,表 情,姿
勢 な ど様 々 な 変 化
を受 け認 証 課 題 を更 に複 雑 な もの に して い る。 例 え ば,網 膜 上 の 血 管 構 造 に よ る認 証 で は,網 膜 が 湾 曲 し て い る た め1枚 の 画 像 と し て撮 影 す る こ とは 困難 で あ る。 そ の た め部 分 的 に撮 影 した 眼 底 顕 微 鏡 写 真 画 像 対 を全 自動 で 位 置 合 わ せ す るた め の ロバ ス トな ア ル ゴ リズ ム が 必 要 に な る。 ま た,個 人 認 証 に 用 い る生 体 特 徴 は発 生 過程,成
長 過 程 に蓄 え
られ た膨 大 な量 の識 別情 報 を持 っ て い る。 と ころ が そ の 生 体 特 徴 は 画像 と し て 読 み取 られ た 時 点 で,画 像 処 理 技 術 お よび 特 徴 抽 出 処 理 の脆 弱 性 が 主 な原 因 で そ の 証 拠 性 の 強 さ は急 激 に減 少 し,最 新 の指 紋 照 合 器 で あ っ て も,理 論 的 限 界 に は ほ ど遠 い との 報 告 もあ る。 個 人 が 属 す る ク ラス の境 界 を決 定 す る 識 別 問題(識 別 器 の能 力 の 推 定)も 複 雑 化 して い る。 本 人 認 証 の基 本 原 理 は以 下 の よ う に な る。 (1) 事 前 の登 録 時 に本 人 認 証 に 用 い る本 人 情 報 を 登 録 す る(こ れ が 登 録 情 報)。 (2) 本 人 認 証 時 に認 証 請 求 者 に よ っ て提 示 され た 提 示 情 報 と登 録 情 報 とを
認 証 者(検 証 者)が 比 較 照 合 す る。 (3) 認 証 請 求 者 が 登 録 さ れ た 本 人 で あ る こ と を確 認 す る。 背 景 とな る考 え 方 を整 理 す る と,ま ず,認 証 は 自 ら名 乗 っ た者 が そ の通 り の 者 で あ る こ と を 証 明 す る こ と を 指 し,Authenticationま
た は
Certificationの 訳 語 が 用 い られ る。 Authenticationは
本 人 認 証,メ
る概 念 を も ち人,物,情
ッセ ー ジ認 証 な ど の 使 わ れ 方 をす る。 あ
報 の真 正 性 を確 認,立
証 す る行 為 を 目的 とす る場 合
に 用 い られ る。Certificationは 認 証 局,認 証 書 な どの 形 で 使 用 され,証 明 書 を発 行 して 何 事 か を証 明 す る,そ の 達 成 手 段 を指 し て い る。 本 人 認 証 は,事 前 に登 録/届 出が 前 提 で あ り,あ る人 が そ の 登 録/届 出 を し た 人 に間 違 い な い こ とを確 認 す る行 為 で あ る。 認 証 局 な どへ の 登 録/届 出 内 容 は本 人 認 証 が 必 要 と さ れ る場 面 ご とに 異 な る。 本 人 認 証 で 確 認 さ れ る 「本 人 」 の 内容 は,過 去 に登 録/届 出 を し た人 で 現 在 も そ の 状 態 が継 続 され て い る人 を意 味 し,直 接 本 人 その 人 を認 証 す る こ とで は な い 。 シ ス テ ム が 本 人(利 用 者)を 認 証 す る 分 野 で は,更
に照 合 あ る い は検 証
(verification)と 識 別(identification)に 区別 して い る。 照合 あ る い は検 証 は,入 力 され た 本 人 の 特 徴 を示 す情 報 と利 用者 のIDに 対 応 した シ ス テ ム 内 の 登 録 情 報 と の1対1の
対 応 関 係 を確 認 す る こ とで あ
る。 識 別 は シ ス テ ム に 入 力 され た本 人 の 特 徴 を示 す 情 報 と,あ ム 内 に登 録 さ れ た 複 数 の情 報 を対 象 と して1対Nの
らか じめ シス テ
対 応 関係 を確認 す る こ
とで あ る。 パ タ ー ン認 識 の 分 野 で は,認 識(recognition)は
パ タ ー ンが 入 力 さ れ て か
ら出力 され る まで の 前処 理,特 徴 抽 出 処 理,識 別 処 理 の総 称 と して 用 い られ て い る 。 パ タ ー ン認 識 の 分 野 で 用 い られ て い る識 別(Classification)は,あ らか じ め与 え られ た ク ラス に関 す る知 識 に基 づ い て,未 ク ラ ス に属 す るか を 決 定 す る過 程 を指 す 。 こ こで,ク
知 の パ タ ー ンが どの
ラ ス はパ タ ー ン の所 属
す る概 念 を指 す が,本 人 認 証 の場 合 は本 人 情 報 に 対 応 す る。 本 人 の 認 証 に知 識 を 用 い る ど うか が 問題 に な る 。
以 下 の 章 で は,生 体 特 徴 に よ る個 人 認 証 で 用 い られ て い る技 術 に つ い て, まず,顔,虹
彩,DNAを
例 に取 り認 証 に 用 い られ て い る生 体 特 徴 につ い て
概 説 す る 。 次 に,本 人 認 証 の 精 度 評 価 に 関 し て概 説 し,終 わ りにバ イ オ メ ト リ ク ス個 人 認 証 技 術 の課 題 に関 しパ タ ー ン認 識 の 分 野 か ら考 察 し,電 子 透 か しへ の応 用 の可 能 性 に つ い て 触 れ る。
10.2
認 証 に 用 い ら れ て い る 生 体 特 徴5)-13)
認 証 に 用 い る生 体 特 徴 と し て提 案 され て い る もの を大 別 す る と,ア ナ ロ グ 特 徴 とデ ィ ジ タ ル 特 徴 が あ る。 前 者 の代 表 例 は さ らに,外 見 的 差 異 に現 れ る 静 的 特 徴 と行 動 に現 れ る動 的 特 徴 に分 類 で き る。 デ ィ ジ タ ル 特 徴 と し て は DNA配
列 の違 いが 上 げ られ る。
静 的 特 徴 に は 顔(顔 貌,輪 形,掌 紋,掌 打 鍵,声
形,静
紋,抑
脈),署
郭,耳
介,顎),目(網
膜,虹
彩),手(指
紋,指
名(筆 跡)動 的特 長 に は署 名(筆 順,筆 圧,運
筆),
揚,歩 行 な どが あ る。
個 人 認 証 に用 い られ て い る生 態 特 徴 と して は 指 紋 が よ く知 られ て い るた め,以 下 に顔,虹 10.2.1
彩,DNAを
例 に と り概 説 す る。
顔 に よる 個 人 認 証
顔 の個 人 性 は,顔 全 体 の 輪 郭,目,鼻,口,眉
な どの形 状 な らび にお 互 い
の 位 置 関 係 に 強 く現 れ,認 証 に お け る重 要 な特 徴 とな る。 認 証 に お け る問 題 点 は,こ れ らの 特 徴 の,認 証 時 に撮 影 され た入 力 顔 画 像 と登 録 さ れ た顔 画 像 の 差 異 が 種 々 の パ ラ メ ー タ変 動 に よ り大 き くな る と想 定 され る 点 にあ る。 例 え ば,顔 の 傾 斜 の 自 由度 が 大 き く,入 力 時 に ポ ー ズ が 変 動 す る。 また 表 情, 眼 鏡,頭 化,焦
髪 形 状,ひ
点 ボ ケ,鼻,口
げ な ど に よ る特 徴 の 変 形,被
覆 な ど,ま た 照 明 条 件 の 変
な ど顔 器 官 の 陰 影 の柔 らか さ が 原 因 とな るエ ッ ジ抽 出
の 難 し さが あ げ られ る。 入 力 方 法 は市 販 のUSB接
続 等 に よ る小 型 デ ィ ジ タ ル カ メ ラ あ る い は製 品
組 み込 み の デ ィ ジ タ ル カ メ ラ な どに よ る濃 淡 画 像,ス
テ レオ カ メ ラ に よ る立
体 形 状 入 力 を行 っ て い る。 登 録 デ ー タ は各 機 関 独 自 の 方 法 に な っ て い る。 ア ル ゴ リズ ム は 目,鼻,口,眉
毛 な ど の形 状 お よび それ らの相 対 的 位 置 情
報 を特 徴 とす る 方 式,顔 表 面 の色 や濃 度 分 布 を用 い統 計 的 情 報 を特 徴 とす る 方 法 の2種 類 が あ るが,発
表 され て い る技 術 は テ ンプ レー トマ ッチ ン グ に分
類 で き る統 計 的 方 法 が 多 い 。 そ の他 の 流 れ と して は顔 グ ラ フ な どの 位 相 情 報 も考 慮 に いれ た パ ター ン マ ッチ ン グ 法,KL展 タ ー ン空 間 の次 元 圧 縮 法,顔
開,主 成 分 分 析 な どに よ るパ
画 像 の モ ザ イ ク化,モ
ザ イ ク化 とニ ュー ラル ネ
ッ トの 併 用 な どに よ る特 徴 の 次 元 圧 縮 に よ り,識 別 に 有 用 な特 徴 抽 出 に基 づ く方 法 が あ る。 10.2.2
虹 彩 に よ る個 人 認 証
虹 彩 は,目 の透 明 な角 膜 と房 水 の後 方 にあ る 内部 器 官 で,瞳
孔 か ら外 側 に
向 か っ て で き る カ オ ス上 の皺 で あ る。 この皺 は2歳 程 度 で 形 成 され,加 齢 に よ る変 化 は ほ とん ど な くラ ン ダム 性 を持 ち,1メ
ー トル 程 度 離 れ た 位 置 か ら
で も容 易 に観 察 で き る点 に特 徴 が あ る。 例 と して,虹
彩 の 取 得 は カ メ ラ の前 に立 つ利 用 者 の 頭/顔 を 広 角 カ メ ラ に
よ り 自動 撮 影 す る。 広 角 カ メ ラ か らの 距 離zと 次 に,狭 角 カ メ ラ を 目の 位 置(x,y)に
目の 位 置(x,y)を
合 わ せ,z方
計 算 す る。
向 にズ ー ム して 虹 彩 画 像
を取 得 す る。 狭 角 カ メ ラ の み の シ ス テ ム で は,利 用 者 が モ ニ タ に映 る本 人 の 眼 を確 認 し なが ら虹 彩 画 像 を取 得 す る。 認 証 ア ル ゴ リズ ム は,虹 彩 領 域 を取 得 し,虹 彩 を コー ド化 し,虹 彩 コ ー ド の類 似 度 を閾 値 処 理 す る こ とで 識 別 す る。 まず,虹 彩 領 域 を虹 彩 画 像 の 輝 度 変 化 を利 用 し,虹 彩 の 強 膜 側 境 界,瞳 孔 側 境 界,上 下 瞼 側 境 界 を決 定 す る こ とで 特 定 す る。 さ ら に,特 定 され た 虹 彩 領 域 に 八 つ の 環 状 解 析 ゾ ー ン を割 り当 て る。 この環 状 領 域 か ら上 下 瞼 の 開閉 に よ りデ ー タ を 曖 昧 にす る領 域 を 削 除 し,解 析,虹 彩 コー ド化 に有 効 な領 域 を正 確 に切 り出 す。 虹 彩 の コー ド化 は 環境 領 域 を走 査 し,曲 座 標 の 関 数 と し て濃 度 変 化 を抽 出 す る。 これ を八 つ の 同 心 ゾー ン に対 し同 一 角 度 で1ゾ 当 り256個
に分 割 す る。 各 分 割 領 域 に2進
コ ー ド割 り当 て 虹 彩 領 域 を 合 計
2048ビ ッ トに コ ー ド化 す る。 照 合 は 二 つ の虹 彩 コ ー ド間Aj,Bj間 をハ ミ ング 距 離HD
ーン
の類似度
で測 り,閾 値 処 理 で 評 価 す る。 照 合 の 問題 とな る点 と して,凝 視 角 度 の 差, 部 分 的 な瞼 の 開 閉,角
膜 か らの 鏡 面 反 射,お
よ び瞳 孔 の 相 対 的 な収 縮 な どが
上 げ られ て い る。 10.2.3
DNA配
列 を 用 いた 個人 認 証
DNA情
報 の う ち遺 伝 子 と して の 意 味 や,病 因 に は関 わ らな い が 人 に よ り
著 し く個 人 差 の あ る部 分 を個 人 識 別 用 情 報 と し て適 用 す る。 人 体 を構 成 す る 細 胞 は細 胞 核 と複 数 の ミ ト コ ン ド リア な ど を有 す る。 細 胞 核 の 中 に は,約 30億 の 塩 基 配 列 が デ ィ ジ タル 情 報 と して 格 納 さ れ て い る。 こ の 塩 基 配 列 は A(ア デ ニ ン),G(グ
ア ニ ン),C(シ
トシ ン),T(チ
ミ ン)の 四 つ の 塩 基 を 要
素 と して い る。 DNAは
塩 基 文 字 に よ る暗 号 文 と も考 え られ る。 このDNA配
列 は人 体 の
どの部 分 の細 胞 を とっ て も同 じで,終 生 不 変 で あ る。 また ミ トコ ン ド リア に も塩 基 配 列 が あ り,そ (SNPs:Single
の内 で個 人 に よっ て一 つ の 塩 基 の違 い の あ る部 分
Nucleotide
Phlymorphisms)を
個 人 情 報 に 用 い る研 究 も あ
る。 DNAはSTR(Short
Tandem
Repeat)と 呼 ば れ る個 人 識 別 情 報 領 域 と遺
伝 子 情 報(た ん ぱ く質 の 設 計 ・製 造 ・制 御 に係 る ヒ トゲ ノ ム情 報)か ら構 成 さ れ て い る。STR領
域 は通 常4文 字 の 塩 基 配 列 が 数 回 ∼ 数 十 回繰 り返 し並 ん
で い る。 こ の繰 り返 し をSTRの
ア リル(Allele)と い い,繰
個 人 性 が あ り,個 人 識 別 に適 用 され る。 このSTRア 返 し塩 基 配 列 が,例
え ば(11回,13回)の
り返 しの 回 数 に
リル は1座
に つ き繰 り
よ う に両 親 か ら受 け継 い だ1ペ
ア
の 情 報 とな る。 ア リル を 用 い た 個 人 識 別 情 報 は,口 腔 粘膜 細 胞 を綿 棒 で採 取 し,複 数 座 位 のSTRア
リル 情 報 を分 析 器 で読 み 取 る。i番 目 の座 位 か ら得
られ る ア リル の ペ ア をLi(pi,qi):(pi≦qi)と
な る よ う に 並 び 替 え る とす る。
ア リル の 数 列αAは,
(10.1) が 得 られ る。
(10.2) な ら αA=16,17,7,8,…18,21と 二 人 間 でαAが
な る 。 こ の αAが 個 人IDと
同 値 と な る 確 率PMは
な る。
認 証 に 用 い る座 位 の 数 に半 比 例 し て
小 さ く な り,各 座 位 間 に 相 関 が な い と仮 定 し,16座 10-21と な る。 またN人 合 で 同 値 のIDが
で こ のIDを
位 用 い た 場 合 で,約
用 い た 場 合,10万
出 現 す る こ と に な るが,STRの
人 に1人
の程度 の割
座 位 数 を増 や す こ と で 必
要 な 精 度 が 得 られ る こ とが 報 告 さ れ て い る。 このαAを 用 い た 秘 密 鍵 δAを
(10.3) に よ り構 成 す る。 た だ し,rAは
大 き な乱 数 で 本 人 の秘 密 とす る。
公 開 鍵 は暗 号 方 式 と して離 散 対 数 系 のElGamal暗
号 を適 用 す る こ とで,
(10.4) で 得 られ る。 こ こでpは
大 きな素 数,gは
乗 法 群 で の 原 始 元 で あ る。
仮 に 他 人 の αAを採 取 して 攻 撃 を加 え て も,離 散 対 数 の 性 質 か らgrAmod pを 公 開 して も,rAを
計 算 す る こ と は困 難 で あ る。
grAを 公 開鍵 と共 にCA(公 き る。 また,DNAは
開 鍵 認 証 機 関)に 登 録 す る こ とで 本 人 確 認 が で
無 機 質 で 安 定 で あ り水 溶 性 な の で,容 易 に イ ン ク な ど
に溶 か し込 む こ とが 可能 で あ る。
10.3
バ イ オ メ ト リ ク ス 個 人 認 証 技 術 の 課 題2),12),14),15)
10.3.1
バ イ オ メ トリク ス 個 人 認 証技 術 にお ける 問題 点
バ イ オ メ ト リク ス個 人 認 証 技 術 で種 々 の生 体 特 徴 で 共 通 な 問 題 とな っ て い る こ と は,(1)認
証 精 度 が 十 分 で な く,セ キ ュ リテ ィの 観 点 か ら十 分 な 安
全 性 が確 保 で き た と は言 え な い 点,(2)傷
害 な ど に よ り,特 定 の ユ ー ザ が
使 え な い場 合 が あ る な どの 点 で あ る。 認 証 精 度 の 向 上 に関 して は,個
々 の 生 体 特 徴 に 特 化 した 形 で研 究 さ れ て い
る。 課 題 を整 理 す る と,識 別 面 を推 定 す る問 題 を対 抗 カ テ ゴ リー に関 す る情 報 な しで 解 か な くて は な らな い 問 題,お
よ び個 人 認 証 装 置 に生 体 特 徴 を 登録
す る際 の 問 題(登 録 の 際,複 数 回 の 生 体 特 徴 の 提 示 が 必 要 に な る が,こ
の回
数 を 多 くす る こ と は現 実 的 で な く,少 な い サ ン プ ル 数 の 学 習 で 高性 能 な識 別 器 の設 計 を要 す る問 題)が 上 げ られ る。
後 者 の 問題 は,特 徴 空 間 の 次元 数 と学 習 パ タ ー ン数 の問 題 と し て知 られ て い る。 こ の問 題 につ い て 説 明 す る 。 二 つ のパ タ ー ン を識 別 す る こ と は,識 別 関数 に よ り特 徴 空 間 を二 つ に 分 割 す る こ とで あ る 。 例 え ば特 徴 ベ ク トル をxと ルxの
関 数 と してg(x)で
る。 識 別 面 の 構 成 はd次
し線 形 識 別 関 数 を 特 徴 ベ ク ト
表 す と,例 え ばg(x)=0に
よ り識 別 面 を 定 義 で き
元 特 徴 空 間 上 に,類 似 度 の よ うな1次 元 部 分 空 間
を定 め,こ の部 分 空 間 に パ タ ー ン を射 影 し,識 別 面 を閾 値 処 理 な どに よ り構 成 す る こ とを意 味 す る。 この よ うな識 別 関 数 は,識 別 面 を2次 曲 面 で構 成 す る こ と な ど に よ り複 雑 な境 界 を記 述 で き,識 別 精 度 の 向 上 が 望 め る と考 え ら れ る。 この よ うな 識 別 関 数 は,学 習パ ター ン数 を増 や す こ とで 最 適 な識 別 関 数 に漸 近 し て い く。 実 際 は,線 形 識 別 関 数 の 頑 健 性 と呼 ばれ る 性 質 が あ り,2次 特 徴 空 間 の 次 元dの2乗
識別 関数 で は
の オ ー ダ ー の パ ラ メ ー タ の 決 定 が 必 要 とな り,識
別 超 平 面 の記 述 に 必 要 な パ ラ メ ー タ を決 定 す る た め,識 別 器 を 記 述 す る パ ラ メ ー タ数 よ り,よ り多 くの サ ン プ ル が 必 要 とな る。 結 果,学 習 パ タ ー ン 数 が 少 な い場 合,線 形 識 別 関 数 よ り識 別 性 能 が 劣 化 す る場 合 が あ る。 し た が っ て,少 な いサ ン プ ル 数 し か得 られ な い場 合 は,特 徴 数 の 増 加 に も影 響 を及 ぼ し,サ ン プ ル 数 に比 べ 無 視 で き な い 程 度 に 特 徴 次 元dが
大 き くな る と,識
別 性 能 の 劣 化 を招 く こ とに な る。 学 習 パ ター ン数 に よ り,特 徴 数 の圧 縮,削
減,お
よび 特 徴 の合 成 が 必 要 に
な る。 学 習 パ ター ン に よ り確 率 密 度 関 数 の 未 知 パ ラ メ ー タ(分 布 形 は正 規 分 布 で あ る と して,平 均,分
散)を 推 定 す るパ ラ メ トリ ッ ク,確 率 密 度 関 数 の 形 を
想 定 せ ず に学 習 パ タ ー ン か ら直 接 識 別 関 数 を決 定 す る ノ ンパ ラ メ ト リ ッ ク学 習 に よ る識別 器 の設 計 方 法 が あ る。 学 習 に は,学 習 時 に学 習 パ タ ー ンが 所 属 す る ク ラ ス を与 え る,い わ ば解 答 つ きの教 師 つ き学 習 と,学 習 に解 答 を与 え な い教 師 な し学 習 が あ る。 教 師 つ き学 習 は,各
ク ラ ス ご と に確 率 密 度 関 数 が独 立 に推 定 で き る こ とが 前 提 で,
教 師 な し学 習 は ク ラ ス ご と に確 率 密 度 関 数 を 推 定 で き な い こ とが 前 提 で あ る。 教 師 な し学 習 は,所 属 ク ラ ス に 関 す る情 報 な し で提 示 さ れ た パ タ ー ン
が,あ
る ク ラ ス に 属 す る事 前 確 率(そ の ク ラ ス生 起 確 率)か,事
後 確 率(提 示
パ タ ー ンが そ の ク ラ ス に所 属 す る確 率)か を推 定 す る問 題 とな る。 これ は 混 合 分 布 の パ ラ メ ー タ 推 定 問 題 と同 一 で あ る。 現 実 の 生 体 特 徴 で は,確 率 密 度 関 数 が 既 知 で あ る こ と,推 定 対 象 の確 率 密 度 関 数 は正 規 分 布 の よ う な単 純 な分 布 で な く複 雑 で あ る こ とな どか ら,ノ ン パ ラ メ トリ ッ ク な学 習 が 実 用 的 と考 え られ る。 10.3.2
特 徴 抽 出の 評 価 と ベ イ ズ誤 り確 率
特 徴 空 間 上 の ク ラ ス の分 布 は,生 体 特 徴 の 特 性(同 一 パ タ ー ン の種 々 の 変 形 お よ び カ テ ゴ リー 化 の難 し さ)か ら重 な りが 生 じる。 ベ イ ズ 誤 り確 率 は特 徴 そ の もの の不 完 全 さ に起 因 す る必 然 的 な誤 り,特 徴 空 間 上 で の分 布 の 重 な り度 合 い と解 釈 で き る。 この 分 布 の 重 な りを評 価 す る基 準 にベ イ ズ 誤 り確 率 が あ る。 ベ イ ズ誤 り確 率 は特 徴 の評 価 基 準 と して重 要 で あ る と言 え る。 ベ イ ズ 誤 り確 率 はベ イ ズ決 定 を実 現 で き る真 の分 布 を仮 定 して い るた め実 際 に は直 接 計 算 は で き な い。 例 え 分 布 が わ か っ て い て も多 次 元 積 分 が必 要 に な り現 実 的 で な い 。 学 習 パ タ ー ン に基 づ い て ベ イ ズ誤 り確 率 を推 定 す る。 ベ イ ズ 誤 り確 率 は,ベ 習 した 後,真 布 をPと
の分 布 で テ ス トした誤 識 別 率 と考 え られ る。 す なわ ち,真 の分
す る と,ベ イ ズ 誤 り確 率 は,ε(P,P)が
識 別 器 を用 い て,真 分 布Pで
イズ 決 定 を実 現 で き る識 別 器 を用 いて 真 の分 布 で学
の 学 習 パ タ ー ン分 布Pで
ベ イス決 定 を実現 で き る
学 習 し,真 の テ ス トパ タ ー ン
評 価 し た誤 識 別 率 と考 え られ る。
有 限 個 の 学 習 パ タ ー ン で 推 定 さ れ た 分 布 をQと ε(Q,P)お
す る と,ε(P,P)≦
よび ε(Q,Q)≦ ε(P,Q)が 成 り立 つ。
した が っ て,学 習 とテ ス トの 両 者 の分 布 が 異 な る と,確 実 に誤 識 別 率 が 増 加 す る こ とを 示 す 。 ベ イ ズ 誤 り確 率 の上 限 と下 限 はE{ ・,・ }を期 待 値 とす る と,
で あ る こ とか ら,特 徴 の評 価 は 学 習 パ タ ー ン を テ ス トに も使 用 して推 定 した 誤 識 別 の 期 待 値 と,学 習 パ タ ー ン とは独 立 な テ ス トパ ター ン を使 用 して 推 定 した 誤 識 別 の 期 待 値 とで 推 定 で き る。
10.3.3
次 元 削 減 と して のKL展
KL(Karhunen‐Loe've)展
開
開 は,特 徴 ベ ク トル の 分 布 を最 も よ く近 似 す る
部 分 空 間 を求 め る方 法 と して,ま た 次 元 削 減 法 と して知 られ て い る 。 KL展
開 に よ る部 分 空 間 は,数 学 的 に は 主 成 分 分 析 に 等 価 で,パ
ター ンの
分 散 最 大 を基 準 す る。 分 散 最 大 基 準 は 元 の 特 徴 空 間 を部 分 空 間 に射 影 した と き,変 換 後 の 空 間 の パ タ ー ン の 分 散 が 最 大 に な る よ う に部 分 空 間 を構 成 す る。 パ ター ン の 分 散 が よ り大 き けれ ば,そ
の部 分 空 間 は原 空 間 で の パ タ ー ン分
布 の 特 徴 を よ りよ く保 存 した 空 間 とな る。 この,部 分 空 間 に変 換 す る行 列 を Aと
す る と,部 分 空 間 で の パ タ ー ン の 分 散 最 大 基 準 を満 た すAは
パ ター ン
集 合 の原 特 徴 空 間 に お け る共 分 散 行 列 を対 角 化 す る行 列 で,共 分 散 行 列 の 上 位 に位 置 す るい くつ か の 固 有 値 に対 応 す る固 有 ベ ク トル を列 要 素 とす る行 列 と して求 ま る。 KL展
開 に よ り張 られ る部 分 空 間 は,展 開 の 対 象 とな る パ タ ー ン 集 合(特
徴 空 間)に 依 存 した 基 底 で 最 良 に近 似 す るた め一 意 的 で は な い 。相 関 の 強 い 二 つ の 特 徴 が 存 在 す る と,共 分 散 行 列 は0に 近 い 固有 値 を持 つ た め,こ 分 を削 減 す る こ とで 次 元 圧 縮 あ る い は 次 元 削 減 が で き る。KL展
の部
開 の次元 削
減 法 は各 ク ラ ス の パ ター ン分 布 の分 離 度 を最 大 に す る基 準 で,部 分 空 間 を構 成 し,判 別 の た め の 次 元 削 減 法 とい え る線 形 判 別 法 とは異 な る。 KL展
開 す る場 合,ま ず 学 習 パ タ ー ンか ら共 分 散 行 列 を求 め,そ の 固 有 値
と固 有 ベ ク トル を求 め る。 学 習 パ タ ー ン数 の 次 元nが と,共 分 散 行 列 が 正 則 で な くな りd−n−1個 はd次
元 で もn−1次
次 元 数dよ
り小 さ い
の 固 有 値 は0に な る 。 見 か け
元 の空 間 にパ タ ー ンが 分 布 して い る こ とに な る。 し か
し なが ら,現 実 に は互 い に独 立 な 特 徴 を 用意 す る こ と は難 し く,か な らず 相 関 を持 つ 。 新 しい特 徴 を用 意 して も,す で に あ る特 徴 の線 形 結 合 で ほ ぼ 記 述 で き る こ とが しば し ば起 こ る。 こ の 場 合,パ
タ ー ン は見 か け の 次 元dよ
り
少 な い 次 元(実 際 上 の次 元 数 で 固有 次 元 数 と呼 ぶ)を 持 つ 部 分 空 間 に の み 分 布 す る。 事 実 を確 認 す る に は,次 元 数 に比 べ,大 量 な学 習 パ タ ー ン が 必 要 とな る。 KL展
開 の 例 は,128×128程
度 の解 像 度 の顔 画 像 をKL展
開 し,顔 画 像 を
100程 度 の 固 有 顔(固 有 ベ ク トル)の 重 み づ け総 和 に よ り記 述 す る。 認 識 は入 力 顔 画 像 の 重 み の組 と登 録 画 像 の 重 み の 組 との類 似 度 で評 価 す る。 そ の 他, 顔 全 体 で な く顔 の 特 徴 に対 応 した 固 有 空 間 を求 め るModular 法,主
成 分 分 析 の か わ りに多 次 元 判 別 分 析 を求 め る方 法,平
Eigenface手 行 移 動 に不 変 な
特 徴 抽 出 の た め,顔 画像 パ タ ー ン の フー リエ スペ ク トル のKL展 元 圧 縮 を 図 る方 法(K‐F法)な
10.4
開 に よ り次
どが報 告 され て い る。
認 証 ア ル ゴ リ ズ ム の 新 し い 動 き17)
顔 画 像 を用 い た 認 証 の分 野 で,特 徴 次元 の 圧 縮 と考 え られ る方 式 お よ び認 証 に有 利 な顔 器 官 を含 む部 分 領 域 を抽 出 し,特 徴 比 較 す る 方法(Local
Feature
Analysis)が 提 案 され て い る。 これ らの 方 法 は特 徴 次 元 の 圧 縮 と同 時 に 顔 の 構 造 的 特 徴 の 抽 出法 を改 善 した もの と考 え られ,パ
タ ー ン に含 まれ る高
周 波 成 分 あ る い は寄 与 度 が小 さい 固 有 顔 を被 覆 す る こ とで,パ
タ ー ンの 分 離
特 性(本 人 パ ター ン間 の 分 散 を小 に,個 人 間 パ タ ー ン の分 散 を大 にす る特 性) を改 善 して い る と考 え られ る。 モ ザ イ ク化 と は,顔 画 像 を ブ ッ ロ ク分 割 し,各 ブ ロ ッ ク の平 均 濃 度 値 を代 表 値 とす る こ とで 原 画 像 を モ ザ イ クパ ター ンで 表 現 す る。 一 種 の 次元 圧 縮 法 で,モ
ザ イ ク と ニ ュー ラ ル ネ ッ トを用 い た顔 画 像 の 認 識 法 が 報 告 され て い
る。 Local Feature
Ana1ysisは
世 界 最 初 の 研 究 と して 位 置 づ け ら れ て い る金 出
らの 方 法 が代 表 的 で あ る。2値 化 顔 画 像Fに に よ りエ ッ ジ を抽 出 し,エ
ッ ジ画 像 のx方
顔 器 官 を抽 出 した 。Brunelliら
向,y方
向 へ の周辺 分布 によ り
は各 器 官 ご との 抽 出 方 法 を工 夫 す る こ とで,
抽 出 精 度 向 上 を 図 っ て い る。 目,鼻,口 ば,鼻
対 し ラ プ ラ シ ア ン(∂xx+∂yy)F
は ∂x,∂yから検 出 し て い る。 例 え
は垂 直 方 向 の エ ッ ジ画 像 ∂xFの 水 平 方 向 へ の 周 辺 分 布 を 求 め,そ の
ピー ク位 置 か ら検 出 して い る。 眉,鼻,口,顎 表 す 位 置,幅
に対 して も,そ れ ぞ れ の 位 置 を検 出 後,そ
れ ぞれ の特 徴 を
の パ ラ メ ー タ お よ び形 状 を 表 す パ ラ メ ー タ(合 計35)で 顔 の特
徴 を表 現 して い る。 識 別 は これ ら のパ ラ メ ー タ を用 い マ ハ ノ ビス 距 離 に基 づ
き統 計 的 に行 っ て い る。 Brunelliら に よ る前 述 と同一 の デ ー タ に対 し,テ ン プ レ ー トマ ッチ ン グ法 との 識 別 比 較 実 験 も行 わ れ て い る。 テ ン プ レ ー トと し て,目,鼻,口
領域 お
よ び これ を 内 に 含 む顔 の全 体 領域 の4領 域 を矩 形 で 抽 出 し,そ れ ぞ れ の 領 域 で 標 準 パ タ ー ン との 相 関 を計 算 し,そ の 総 和 で マ ッチ ン グ を行 っ た 結 果,識 別 精 度 は│∂xF│+│∂yF│>│∂xxF│+│∂yyF│で,目>
鼻> 口> 顔 の順 で 識 別 精 度
が よ い こ とが 報 告 され て い る。
10.5
む
す
び
生 体 特 徴 は非 剛体 で 極 め て 多 くの 特 徴 を有 して い る に もか か わ らず,互
い
に 極 め て よ く似 た構 造 を持 って い る。 人 に よ る違 い はわ ず か で 単 一 ク ラ ス を な し て い る。 接 触 入 力 の場 合 は 変 形 を受 け,非 接 触 入 力 の場 合 は,入 力 時 の 姿 勢 の変 化,照
明 条 件 の変 化 な どが 認 証 シス テ ム の評 価,特
に 認証 精 度 の評
価 を複 雑 な もの に して い る。 本 章 で は,す で に提 案 され て い る生体 特 徴 を用 い た 個 人 認 証 に お け るパ タ ー ン認 識 の基 礎 技 術 に つ い て,特 に 特 徴 空 間 を構 成 す る上 で 重 要 な学 習 サ ン プ ル 数 の 不 足 が 及 ぼす 影 響 につ い て紹 介 した 。 電 子 透 か し技 術 の 個 人 認 証 へ の 適 用 例 を挙 げ る と,主 に カ ー ドの 改 ざ ん検 出 を 目 的 に した 例 が あ る。(1)カ
ー ド発 行 者 は所 有 者 に関 す る暗証 番 号 な ど
の 個 人 情 報 を変 調 し て カ ー ド上 の 顔 写 真 に 透 か して埋 め込 む。(2)カ 有 者 は カ ー ドを リー ダ に挿 入 し暗 証 番 号 を入 力 す る。(3)カ
ー ド所
ー ド リー ダ は カ
ー ドか ら顔 写 真 の 解 像 度 や ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ を 補 正 し,透 か し を抽 出 す る 。(4)透
か しデ ー タ を復 調 し,読 み 取 っ た 情 報 と復 調 した情 報 と を比 較 し
て カー ドの 改 ざ ん を検 査 し,所 有 者 が 入 力 した 暗 証 番 号 と復 調 した 暗 証 番 号 と を比 較 す る こ とで 本 人 認 証 す る。 こ の例 で,埋
め込 む情 報 は 暗証 番 号 の代
わ りに生 体 情 報 を適 用 す る こ とで 種 々 の応 用 が 考 え られ る。
参 考文献 1) 増井,内藤:"目 の輪郭 による個人性 の分析",電子通信学会技術研究報告PRU88‐140,
pp.39‐46. 2) Tristrom:"Two‐Variations " ,IEEE Transactions
on on
No.2,pp.268‐273(January 3) Sharath
Pattern
Discriminant
Analysis
Prabhakar,Ani1
and
for Pattan
Machine
,IEEE,Transactions
on
K.Jain:"On
Pattern
Vol.24,No.8,pp.1010‐1025(August 4) 管:"本
Linear
Recognition
Intelligence,Vol.24,
2002).
Pankanti,Salil "
Fisher's
the Individuality
Analysis
and
Machine
of Fingerprints Intelligence,
2002).
人 認 証 の 全 体 像 とバ イ オ メ ト リ ク ス の 位 置 付 け" ,情
報 処 理,Vol.40,No.11,
pp.1073‐1077(1999). 5) 内 田:"指
紋 に よ る 本 人 認 証",情
6) 津 雲:"画
像 認 識 の 応 用― バ イ オ メ ト リ ク ス 個 人 識 別―",画
報 処 理,Vol.40,No.11,pp.1078‐1083(1999). 像 電 子 学 会,第30巻,第4
号,pp.464‐470(2001). 7) 星 野:"指
紋 応 用 技 術―(2)AFSと
標 準 化―",画
像 電 子 学 会 誌,第31巻
第2号,
pp.266‐270(2002‐02). 8) 指 紋 特 集 号,NEC技 9) Yongsheng IEEE
法,Vol.55,No.3(2003).
Gao,Maylor
Transactions
pp.764-779(June 10) 小 杉:"モ II ,Vol.J 11) 板 倉,辻
K.H.Leung;"Face on
Pattern
Recognition
Analysis
and
Machine
Using
Line
Edge
Map",
Intelligence,Vol.24,No.6,
2002).
ザ イ ク と ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト を用 い た 顔 画 像 の 認 識",電
子 通 信 学 会 論 文 誌D‐
76‐D‐II No.6pp.1132‐1139(1993). 井:"DNA‐IDを
用 い たDNA個
人 情 報 管 理 シ ス テ ム の 提 案" ,情 報 処 理 学 会
論 文 誌,Vol.42,No.8,pp.2134‐2143(2001‐8). 12) 中 川:「 パ タ ー ン情 報 処 理 」丸 善(1999). 13) 塚 田:"虹
彩 に よ る本 人 認 証",情
報 処 理,Vol.40,No
.11,pp.1084‐1087(1999).
14) 石 井,上
田,前 田,村 瀬:「 わ か りや す い パ タ ー ン認 識 」 オ ー ム 社(2002)
15) 坂 野,山
田:"怪
奇!!次 元 の 呪 い― 識 別 問 題,パ
の た め に―(前 編)",情 16) 浜 本:"パ
.
タ ー ン認 識 ,デ ー タ マ イ ニ ン グ の 初 心 者
報 処 理,43巻5号,pp.562-567(2002).
タ ー ン 認 識 理 論 の 最 近 の 動 向" ,電
子 情 報 通 信 学 会 誌,Vol.
77,No.8,
pp.853‐864(1994). 17) 「電 子 署 名 ・認 証 技 術 の 適 用 分 野 と利 用 技 術 に 関 す る 調 査 」 報 告 書 ,情 報 処 理 振 興 事 業 協 会,2002‐3,(http://www.ecom.jp/). 18) 電 子 商 取 引 推 進 協 議 会(ECOM):本
人 認 証 検 討 ワ ー キ ン グ グ ル ー プ 報 告 書(第
一 版) ,
平 成10年3月. 19) 中 山,小
松:"バ
イ オ メ ト リ ク ス に よ る 個 人 認 証 の 現 状 と課 題― 金 融 サ ー ビ ス へ の 適 用
の 可 能 性―",「 金 融 研 究 」 日 本 銀 行 金 融 研 究 所,pp.155‐192(2004). 20) 瀬 戸,三 村:"バ
イ オ メ ト リ ク ス 認 証 技 術 に お け る 精 度 評 価 の 動 向",情 報 処 理,40巻11
号,pp.1099‐1103(1999). 21) 瀬 戸 洋 一:「 生 体 認 証 技 術 」 共 立 出 版(2002). 22) 櫻 井:"ユ
ー ザ 認 証",映
23)今
ン タ ー ネ ッ ト社 会 の 情 報 セ キ ュ リテ ィ",映
井:"イ
像 メ デ ィ ア 学 会 誌,Vol.56,No.7,pp.1063‐1066(2002‐07). 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,Vol
.56,
No.7,pp.1044‐1047(2002). 24) 金 子:"顔
に よ る 個 人 認 証 の 最 前 線",映
像 情 報 メ デ ィ ア 学 会Vol.55,No.2,pp.180‐
184(2001). 25) 関 本:"情
報
シ ス テ ム の セ キ ュ リ テ ィ",映
像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,Vol.56,No.7,
pp.1061‐1062(2002). 26) All
Can,Charles
V.Stewart,Badrinath
Roysam,Howard
Feature‐Based,Robust,Hierarchical of
the
Curved
Machine
Human
Retina",IEEE
for
Transactions
L.Tanenbaum:"A Registering on
号
RWC情
Pairs of
Pattern
Intelligence,,Vol.24,No.3,pp.347‐364(March
27) 大 森:"記
28) 西,大
Algorithm
Images
Analysis
and
2002).
とパ タ ー ン の 注 意 に よ る統 合 過 程 の モ デ ル
と 情 報 処 理 ア ー キ テ ク チ ャ",
報 統 合 ワ ー ク シ ョ ッ プ95,pp.124‐133(1995). 関,桜
井,大
森:"記
号 と パ タ ー ン の 統 合 に よ る 画 像 理 解 の た め の 一 方 式",計
測 自
動 制 御 学 会 論 文 誌,Vol.30,No.11,pp.1368‐1368(1994). 29) 島 田,磯
野,塩
野:"眉
を 含 む 両 眼 付 近 の 部 分 画 像 を 用 い た 個 順 認 証",電
技 術 報 告,Vol.PRU 30) Tin
Kam
子 通 信 学 会
92‐10,pp.73‐80(1992).
Ho,Mitra
Problems",IEEE
Basu:"Complexity Transactions
Measures of
on
Pattern
Supervised
Analysis
and
Machine
Classification Intelligence,
Vol.24,No.3,pp.289‐300(March2002). 31) Daugman,J.G.:"High Statistical
Confidence
Independence",IEEE
Visual Transactions
Recognition
of
on
Pattern
KL
for
Persons Ana1ysis
by
a
and
Test of Machine
Intelligence,Vol.15,No.11(1993‐11). 32) R.Cappelli,D.Maio,D.Maltoni:"Multispace Classification",IEEE
Transactions
on
Pattern
Ana1ysis
Pattern and
Representation Machine
and
Intelligence,
Vol.23,No.9,pp.977‐996(2001). 33) 長 田,尾
崎,青
木,安
田:"手
指 動 か ら の 特 徴 抽 出 に よ る リ ア ル タ イ ム 個 人 認 証",電
子 通
信 学 会 論 文 誌D‐II,No.2,pp.258‐265(2001). 34) 篠 原,南,結
城:"モ
ル フ ォ ロ ジ ー 演 算 を 用 い た 耳 介 画 像 に よ る 個 人 識 別",画
像 電 子 学
会 誌,第21巻,第5号,pp.528‐534(1992). 35) 藤 吉 正 明,長
谷 川 孝 明:"並
列 組 合 せ ス ペ ク ト ル 拡 散 方 式 を 用 い た 個 人 認 証 シ ス テ ム",
電 子 情 報 通 信 学 会,pp.45‐49(2000).
第11章 攻撃とその対策
東京大学生産技術研究所 古原和邦,今 井秀樹
11.1
は
じ め
に
デ ィ ジ タ ル 技 術 の進 展 に伴 い,コ
ン テ ン ツ の デ ィ ジ タ ル化 が 進 ん で い る。
コ ン テ ン ツ の デ ィ ジ タ ル 化 は利 用 者 に様 々 な恩 恵 を もた ら して い る一 方,コ ンテ ン ツ の提 供 者 に対 し て新 た な 問 題 を引 き起 こ し て い る。 そ の一 つ が 不 正 コ ピ ーの 問題 で あ る 。 デ ィ ジ タ ル 化 され た コ ンテ ン ツ は オ リジ ナル とそ の コ ピー と を区 別 す る こ とが 非 常 に 難 し く,し か も,何 の 対 策 も施 さ れ な けれ ば,コ ン テ ンツ の 複 製 や 編 集 は極 め て容 易 に行 え る。 そ の 上,複 製 ・編 集 さ れ た コ ン テ ンツ の 配 布 は デ ィジ タ ル ネ ッ トワ ー ク を用 い れ ば極 め て容 易 に行 え る。 こ の よ うに コ ン テ ン ツ の コ ピー が 容 易 に行 え る状 況 に お い て,コ
ンテ ン ツ
の 保 護 に欠 か せ な い技 術 の一 つ が 「電 子 透 か し技 術 」 で あ る。 本 章 で は,電 子 透 か しに対 す る攻 撃 方 法 と対 策 な らび に 今後 解 決 す べ き課 題 に つ い て 述 べ る。
11.2
電 子 透 か しを 用 い て 埋 め 込 まれ る情 報 の 分 類
デ ー タ に情 報 を埋 め 込 む 手 法 は総 称 して 情 報 秘 匿(Information
Hiding)
技術 と呼 ば れ て い る 。情 報 秘 匿 技 術 は,埋 め 込 む 情 報 と埋 め込 み媒 体 との 関 係 に よ りス テ ガ ノ グ ラ フ ィ,サ ブ リ ミナ ル チ ャネ ル お よび 電 子 透 か し に分 類 す る こ とが で き る。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ とサ ブ リ ミナル チ ャ ネル は秘 密 情 報 を
送 信 す るた め の技 術 で あ り,埋 め 込 み媒 体 は何 で も よ い*。 また,情 報 を埋 め 込 む こ と に よ り埋 め込 み 媒 体 が大 幅 に変 化 した と して も,そ れ が 不 自然 で な く,そ こ に情 報 が埋 め 込 まれ て い る こ とが 分 か らな け れ ば 問 題 な い 。 これ に対 し て,電 子 透 か しで は埋 め込 み 媒 体 で あ る コ ン テ ンツ が 主 役 とな る。 つ ま り,情 報 の埋 め込 み に よ り コ ン テ ン ツ の 品 質 が 大 幅 に劣 化 して は な ら な い 。 ま た,埋
め 込 む情 報 は コ ン テ ン ツ と強 く結 び つ け ら れ な け れ ば な ら な
い 。 こ の こ と は,コ ン テ ン ツ を劣 化 させ る こ と な く埋 め込 み 情 報 を消 去 す る こ とが 困 難 で な けれ ば な らな い こ と を意 味 す る。 反 対 に,電 子 透 か しに対 す る優 れ た 攻 撃 方 法 とは,コ
ンテ ン ツ の 品 質 を 大 幅 に劣 化 させ る こ とな く埋 め
込 み情 報 を 消 去 あ る い は 改 ざん す る 方 法 を指 す 。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィや サ ブ リ ミナ ル チ ャ ネ ル にお い て埋 め 込 まれ る情 報 は秘 匿 デ ー タ の み で あ るが,電 子 透 か しで は以 下 の よ う な情 報 が埋 め 込 ま れ る。 (1) 著 作 権 情 報 コ ン テ ン ツ の 著 作 者 名,使
用 条 件 な どの 著 作 権 情 報 も し くは そ の 管 理ID
を埋 め 込 む。 コ ン テ ン ツ の使 用 時 に表 示 して 注意 を促 した り,他 人 が 自分 の コ ンテ ン ツ を無 断 で 利 用 して い る と きな どに,そ れ が 自分 の 著 作 物 で あ る こ とを証 明 す るた め に用 い る。 (2) 不 正 者 追 跡 用 情 報 コ ン テ ン ツ の 購 入 者 や利 用 者 のIDを
埋 め込 む 。 コ ンテ ンツ が 不 正 に コ ピ
ー さ れ 再 配 布 され た 際 に,そ の 流 出 元 を特 定 す るた め に用 い る。 (3) 制 御 情 報 コ ピー や そ の 他 の 処 理 に 関 す る制 御 情 報 を埋 め 込 む 。 コ ンテ ン ツ再 生 機 器 に この 制 御 情 報 に従 っ て処 理 を行 わ せ る こ とで,コ
ン テ ンツ の 不 正 使 用 を 防
止 す る。 (4) 改 ざ ん 検 出 用 情 報 改 ざ ん検 出用 の情 報 を埋 め込 む 。 コ ンテ ン ツ が 改 ざ ん さ れ て い るか 否 か を 判 定 す るた め に 用 い る。 *ス テ ガ ノ グ ラ フ ィは秘 密 情 報 を媒 体 に隠 す 技 術 全 般 を指 す 用 語 と して 利 用 さ れ て い る が,サ ブ リ ミナ ル チ ャネ ル は,そ の 中で も特 に デ ィジ タル署 名 や 暗 号 プ ロ トコル な どの デ ー タ に秘 密 情 報 を隠 す 技術 を指 す 用語 と して利 用 され て い る 。
な お,こ れ らの情 報 は デ ィ ジ タ ル署 名 を用 い て コ ンテ ン ツ と結 び つ け る こ と も可 能 で あ る。 しか し な が ら,こ の 方 法 で は,デ
ィ ジ タル 署 名 が 取 り除 か
れ コ ンテ ン ツ の み が 配 布 さ れ る危 険 性 が あ るた め,十 分 な解 決 策 で あ る とは 言 え な い 。 電 子 透 か し を用 い る理 由 は,こ れ らの情 報 が コ ン テ ンツ か ら切 り 離 され な い よ うに す るた め で あ る。
11.3 埋め込まれた電子透か しに対する攻撃と対策 一 般 に電 子 透 か しの 埋 め込 み は,コ
ンテ ン ツ を そ の 品 質 の 変 化 の 少 な い範
囲 内 で 変 化 さ せ る こ と に よ り行 わ れ る。 同 様 に,電 子 透 か し に 対 す る 攻 撃 (す なわ ち,透 か しの 消 去 あ る い は 改 ざ ん)も 品 質 の変 化 の 少 な い範 囲 内 で コ ン テ ン ツ を変 化 さ せ る こ とに よ り行 わ れ る。 通 常,埋
め 込 む デ ー タ に は繰 り
返 しな どの 冗 長 性 を持 た せ て い るた め,や み く もに コ ンテ ン ツ を変 化 させ た と して も埋 め込 む情 報 が 変 化 す る可 能 性 は 小 さ い。 しか し なが ら,電 子 透 か しの埋 め 込 み,あ
る い は抽 出 ア ル ゴ リズ ム が 明 らか に な った 場 合,攻
撃者 は
変 化 させ るべ き箇 所 の候 補 を大 幅 に絞 り込 む こ とが で き るた め,消 去 あ る い は改 ざ ん が 成 功 す る可 能 性 は大 幅 に高 ま る。 そ の た め,現 在 の と こ ろ電 子 透 か しを消 去 ・改 ざ ん か ら確 実 に保 護 す る に は,透 か しの 埋 め込 み お よ び抽 出 アル ゴ リズ ム を(十 分 評 価 した上 で)非 公 開 にせ ざ る を得 な い。 な お,透
か しの 抽 出 ア ル ゴ リズ ム を完 全 に公 開 で き る方
式 に 関 す る研 究 も進 め ら れ て お り,将 来 こ の 状 況 は改 善 さ れ る 可 能 性 が あ る。 しか し なが ら,現 在 の と こ ろ現 実 的 な 解 決 策 は見 つ か っ てお らず,こ
の
よ うな戦 略 を取 らざ る を得 な い(11.5参 照)。 以 下 で は,ア ル ゴ リズ ム が非 公 開 で あ っ た と して も汎 用 に適 用 で き る攻 撃 手 法 に つ い て 述 べ る。 そ れ らは,大
き く分 けて 以 下 の よ う に分 類 す る こ とが
で き る。 (1) 幾 何 学 的 な 攻 撃 静 止 画 や 動 画 に対 して 回 転,拡
大 縮 小,切
り出 し,ひ ず み な どの幾 何 学 的
な 編 集 を加 え る攻 撃 。 音 声 ・音 楽 に対 して は,時 間 お よび ピ ッチ の圧 縮 と伸 長 を加 え る攻 撃 な どが 含 ま れ る。
(2) 非 幾 何 学 的 な 攻 撃 ノ イ ズ 付 加,フ
ィル タ処 理,圧
縮,再 符 号 化,DA/AD変
換 な ど の処 理 を
施 す 攻 撃 。 音 声 ・音 楽 に対 して は ス テ レ オ か らモ ノ ラル へ の チ ャネ ル 数 変 換 やFM,AM,PCMな
どの変 調 な ど も含 まれ る。
(3) 結 託 攻 撃 利 用者 が 互 い に コ ン テ ンツ を比 較 し て透 か し の埋 め 込 み位 置 を探 り,そ の 部 分 の情 報 を書 き換 え た り入 れ替 えた りす る攻 撃 。 幾 何 学 的 な攻 撃 を 画 像 に対 し て行 う ツ ー ル と し て はStirMark1)が
有 名で
あ り,そ れ を用 い た 透 か しの 解析 が 行 わ れ て い る11),12)。 幾 何 学 的 な攻 撃 が 加 え られ た 場 合,透
か しの 埋 め 込 み 位 置 と読 み 取 り位 置 が 一 致 し な くな るた
め,透 か し を正 し く抽 出 す る こ と は難 し くな る。 また,人
間 の視 覚 は幾 何 学
的 な変 化 に鈍 感 で あ る た め,こ の 種 の変 化 が 加 え られ た と して も品 質 が 劣 化 し た と感 じ る人 は ま ず い な い で あ ろ う。 幾 何 学 的 な攻 撃 に対 処 す るた め に は,ひ ず み を検 出 す る た め の パ イ ロ ッ ト 信 号 を コ ン テ ン ツ に埋 め 込 め ば よ い。 例 えば,元
デ ー タ を必 要 と し な い埋 め
込 み 方 式 で あ るパ ッチ ワー ク方 式2)な ど を用 い て あ る決 め られ た 場 所 に透 か し を埋 め 込 ん で お く。 透 か し を抽 出す る 際 に は,ま ず,透
か し を埋 め込 ん だ
位 置 の 近 傍 を検 索 し,現 在 の 透 か し の位 置 を探 す。 次 に,検 出 され た 透 か し の位 置 か ら コ ン テ ン ツ に加 え られ た ひ ず み を推 定 して コ ン テ ン ツ を補 正 す る。 コ ン テ ンツ が 正 し く補 正 され れ ば,幾 何 学 的 な 攻 撃 の効 果 は消 え る。 結 託 攻 撃 は,コ
ン テ ン ツ に埋 め込 まれ て い る利 用 者 情 報 な どの 不 正 者 追 跡
用 情 報 を消 す 際 に有 効 な攻 撃 方 法 で あ る 。 不 正 者 追 跡 用 情 報 は コ ン テ ン ツ の 利 用 者 ご とに異 な る た め,結 託 に よ りお互 い の コ ンテ ンツ を比 較 し て,異 な る部 分 を入 れ替 え る こ とで コ ン テ ン ツ に埋 め込 まれ て い る透 か し を改 ざ ん す る こ とが で き る。 また,異 な って い る部 分 の 値 に対 し て平 均 値 や 中 間 値 を取 る とい う攻 撃 も可 能 とな る。 なお,ス ペ ク トル 拡 散 技 術 を利 用 して 透 か しを 埋 め 込 む 場 合6),数 人 の コ ン テ ン ツ の値 の 平 均 が取 られ た と し て もす べ て の 結 託 者 を検 出 す る こ とが で き る。 しか しな が ら,検 出 で き る結 託 者 の数 は埋 め込 む ス ペ ク トル拡 散 に用 い られ る 擬 似 ラ ン ダ ム 系 列 の 長 さ に比 例 す る た め,多
くの 結 託 者 を検 出 す るた め に は よ り長 い系 列 を埋 め 込 む 必 要 が あ る。
11.4
透 か しの埋 め込み ・抽 出装 置 に対 する攻 撃 と対策
電 子 透 か しの 埋 め 込 み あ る い は抽 出 作 業 を,コ
ン テ ンツ を利 用 す る側 の機
器 で 行 う場 合,以 下 の よ う な危 険 性 が 伴 う こ とに な る。 危 険1 利 用 者 の 所 有 す る機 器 は解 析 の 対 象 とな りや す く,こ こか ら ア ル ゴ リズ ム が 流 出 す る可 能 性 が あ る。 ア ル ゴ リズ ム が い っ た ん 流 出 す る と,そ れ に対 応 した 透 か しの 消 去 ・改 ざ ん プ ロ グ ラ ム が何 者 か に よ り作 成 さ れ,配 布 さ れ る 危 険 性 が あ る。 また,そ 合,攻
の機 器 が 透 か しの 抽 出 機 能 を持 っ て い た場
撃 者 は そ の機 器 を透 か しの 消 去 ・改 ざ ん 判 定 ツ ー ル と して 利 用 で き
る。 危 険2 利 用 者 の 所 有 す る機 器 が 改 造 され,透
か し の 埋 め込 み 機 能 や 抽 出 機
能 が 迂 回 さ れ る危 険 性 が あ る。 つ ま り,電 子 透 か しの埋 め 込 み あ る い は抽 出作 業 は,コ
ンテ ン ツ の利 用 者
の所 有 す る機 器 に行 わ せ る よ りは コ ンテ ン ツ の 著 作 者 も し くは配 布 者 が 行 う 方 が よ い。 しか しな が ら,コ ン テ ン ツの 配 布 形 態 や 埋 め込 む 情 報 の種 類 に よ っ て は,利 用 者 側 の機 器 で そ れ らの 作 業 を 行 わ な けれ ば な ら な い 場 合 が あ る 。 制 御 情 報 の 読 み書 き を利 用 者 側 の 機 器 で行 う場 合 や,不 正 者 追 跡 情 報 の 埋 め 込 み を再 生 機 器 で行 う場 合 が そ うで あ る 。例 え ば,コ
ンテ ン ツ を1回 の
み コ ピー して も よ い とい うポ リシ ー を実 現 す るた め に は,コ
ン テ ン ツが オ リ
ジ ナ ル な の か コ ピー され た も の な の か を識 別 す る必 要 が あ るが,こ
れに必要
な情 報 の読 み 書 き は利 用 者側 の機 器 で 行 う必 要 が あ る。 また,放 送 やパ ッケ ー ジで 配 布 され る コ ンテ ン ツ は通 常 同 一 の もの で あ り,配 布 者 も そ れ らが ど こに 流 れ て い くか を予 め 把握 す る こ と はで きな い 。 そ の た め,不 正 者 追 跡情 報 の 埋 め込 み も通 常 利 用 者 側 の 機 器 で 行 わ ざ る を得 な い。 これ につ い て は, 以 下 の 項 で 詳 し く説 明 す る。 11.4.1
コ ンテ ンツ の 配布 形態 と不 正 者 追 跡情 報 の埋 め込 み
コ ン テ ン ツの 配 布 形 態 に は大 別 して 以 下 の よ う な方 法 が あ る。 (1) オ ン ラ イ ン型 利 用 者 が ネ ッ トワ ー ク上 の サ ー バ に接 続 し,コ ン テ ンツ をダ ウ ン ロ ー ドす る形 態 。
(2) パ ッ ケ ー ジ型 DVDな
どの よ うに 物 理 的 な媒 体 と と も に コ ン テ ン ツ を配 布 ・販 売 す る形
態。 (3) 放 送 型 同 一 の コ ンテ ン ツ を放 送(ブ ロー ドキ ャス ト)す る形 態 。 前 項 で 述 べ た とお り,パ ッケ ー ジ型 や 放 送 型 に お い て不 正 者 追 跡 用 情 報 を 著 作 者 ・配 布 者 側 で埋 め 込 む こ と は容 易 で は な い 。 なぜ な ら,不 正 者 追 跡 用 情 報 は受 信 者 ご とに異 な らな け れ ば な ら な いが,パ
ッ ケ ー ジ型 や 放 送 型 で は
同一 の コ ン テ ン ツが 多 数 の 利 用 者 に配 布 さ れ る た め,著 作 者 や 配 布 者 が 受信 者 ご と に異 な る情 報 を前 もっ て 同 一 の コ ン テ ンツ に埋 め込 ん で お く こ と はで きな い か らで あ る。 した が っ て,パ
ッ ケー ジ型 や 放 送 型 に お け る利 用者 情 報
の埋 め込 み は,通 常 利 用 者 の所 有 す る機 器 に任 せ ざ る を得 な い 。 11.4.2
装 置 に対 す る攻 撃 と対策
コ ン テ ン ツ 再 生 機 器 に よ る不 正 者 追 跡 用 情 報 の 埋 め込 み は,利 用 者 が コ ン テ ン ツ を 再 生 あ る い は外 部 へ 出 力 す る際 に そ の 出 力 信 号 に そ の 機 器 のID, も し くは そ の 所 有 者 情 報 を埋 め込 む こ とで 行 え る。 こ う して お け ば,再 生 さ れ た コ ン テ ン ツ を利 用 者 が 不 正 に コ ピー して流 出 させ た と して も,埋 め 込 ま れ て い る情 報 か らそ の 不 正 者 を特 定 す る こ とが で き る。 しか し なが ら,こ の 方 法 で は透 か し の埋 め 込 み ア ル ゴ リズ ム が 利 用 者 の 機 器 内 に存 在 す る こ と に な り,こ の部 分 が 攻 撃 の 対 象 に な り得 る。 コ ンテ ン ツ を再 生 す る機 器 は大 量 に生 産 さ れ るた め,こ れ らが 解 析 され て透 か しの 埋 め込 み アル ゴ リズ ム が 暴 か れ る可 能 性 は否 定 で き な い。 い った ん,透 か しの 埋 め込 み ア ル ゴ リズ ムが 明 らか とな れ ば,そ
の情 報 を利 用 して 透 か し を消 去 す るア ル ゴ リズ ム が 出 回
る こ とが 予 想 され る。 耐 タ ン パ ー 装 置**や 暗 号 機 能 を 組 み 込 ん だ 汎 用 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ (MCMP)17)を
用 い て 透 か しの ア ル ゴ リズ ム と そ の処 理 を保 護 す る こ と は可
能 で は あ る が,完 壁 な耐 タ ンパ ー 装 置 を安 価 に実 現 す る こ と は容 易 で は な い 。 そ の た め,そ
れ ら を用 い た保 護 に も限界 が あ る。 また,コ
ンテ ン ツ の再
生 はパ ソ コ ン上 の ソ フ トウ ェア で 行 わ れ る場 合 もあ る 。 難 読 化 の施 され た ソ フ トウ ェ ア の 解 析 は,質 の 良 い 暗 号 を解 読 す る よ り簡 単 で あ る た め,コ
ード
が リバ ー ス エ ン ジニ ア され 透 か しの埋 め 込 み ア ル ゴ リズ ム が暴 露 され る危 険 性 は否 定 で きな い。 で は,耐
タ ンパ ー性 に 頼 らず 利 用 者 側 で 安 全 に 透 か しを埋 め 込 む に は ど う
す れ ば よ い で あ ろ うか 。 文 献5)で 提 案 さ れ て い る 方 式 を 応 用 した 一 つ の 解 決 策 を 紹 介 し よ う。 まず,コ
ン テ ン ツ の あ る部 分 に対 して 異 な る透 か しが埋
め 込 まれ た 数 通 りの 別 形 を用 意 し て お く。 図11.1の に対 し て,"00","01","10","11"と
例 で は 埋 め 込 み 箇 所1
い う シ ン ボ ル が 埋 め込 ま れ た4種 類
の 別 形 が 用 意 され て お り,埋 め込 み箇 所2に
対 して も同様 に4種 類 の 別 形 が
用 意 さ れ て い る。 次 に,各 別 形 を そ れ ぞ れ 異 な っ た 鍵 で暗 号 化 し,コ ツ の再 生 機 器 に も そ れ ぞ れ 異 な っ た鍵 を 割 り当 て て お く。 図11.1の 各 別 形 は ユ ニ ー ク な 鍵 で 暗 号 化 され,利
用 者Aの
利用者A 図11.1
ンテ ン 例 で は,
機 器 に は横 縞 と斜 め チ ェ
利 用者B
受信 者 側 の 装置 で利 用者 情 報 を埋 め込 む一 つ の方 法
**内部 の デー タ を直 接 読 み 書 きで き な くす るた め の物 理 的 な装 置 。 保 護 レベ ル に応 じて, 単 に 内部 の デー タ を物 理 的 に保護 す るだ け の もの か ら,各 種 セ ンサ を備 え,装 置 に異 常 が 生 じた場 合 に 内部 の デ ー タ を消 去 す る もの まで あ る。
ッ ク の鍵 が 割 り当 て られ,利 用 者Bの
機 器 に は 縦 縞 と横 チ ェ ッ ク の 鍵 が 割
り当 て られ て い る。 各 機 器 は 自分 の持 っ て い る鍵 に 対 応 す る部 分 の み を復 号 で き る た め,利 用 者Aの
機 器 か ら は"01,00"と
テ ン ツ が 再 生 さ れ る こ とに な り,利 用 者Bの
い う透 か しの 入 っ た コ ン 機 器 か ら は"11,10"と
いう
透 か しの 入 っ た コ ン テ ン ツが 再 生 され る こ とに な る。 再 生 され た コ ンテ ン ツ を利 用 者 が コ ピー し て 流 出 させ た 場 合,そ
こに埋 め 込 まれ て い る情 報 を読 み
と る こ とで 不 正 者 を特 定 す る こ とが で き る。 な お,こ の 方 法 は 放 送 型 や パ ッ ケ ー ジ型 の み な らず,オ
ン ラ イ ン型 で も利 用 で き る。 こ の場 合,サ
ーバ は利
用 者 が コ ン テ ンツ を ダ ウ ン ロー ドす るた び に利 用 者 情 報 を コ ンテ ン ツ に 埋 め 込 む 必 要 が 無 くな るた め,サ ー バ の 負荷 は軽 減 され る。 上 述 の 方 式 の利 点 は埋 め 込 み アル ゴ リズ ム を利 用 者側 の 再 生機 器 内 に 入 れ な くて よい 点 に あ るが,問
題 点 と して は以 下 の よ う点 が 挙 げ られ る。
問 題 点1 コ ン テ ンツ の 別 形 を数 通 り用 意 す る必 要 が あ る た め,コ
ンテ ンツ
の容 量 が 増 加 す る。 問 題 点2 コ ン テ ン ツ の 別 形 を復 号 す る た め の 復 号 鍵 が 流 出 す る恐 れ が あ る。 問 題 点3 結 託 した 利 用 者 が,受
け取 っ た別 形 を お 互 い に入 れ替 え る こ と に
よ り,新 た な系 列 の 埋 め込 まれ た コ ンテ ン ツ を生 成 す る こ とが で き る。 問題 点2に 対 処 す る た め に は,図11.1で
用 い られ て い る各 鍵 を一 時 鍵(使
い捨 て る鍵)と 考 え,そ の 鍵 を 鍵 の 無 効 化 が 可 能 な プ ロ ー ドキ ャ ス ト暗 号 化 方 式 を用 いて 暗 号 化 す れ ば よい 。 な お,鍵 ト暗 号 化 方 式 とは,図11.2の こ とで あ り,8),9),10),11)な
の無 効 化 が 可 能 な プ ロー ドキ ャス
よ う に 受 信 者 を毎 回 指 定 で き る暗 号 化 方 式 の どの 方 式 が 知 られ て い る。 特 に,文 献15)
の方 式 は上 述 の一 時 鍵 を用 い る方 式 との相 性 が よ く,プ ロ ー ドキ ャ ス トす る 暗 号 文 の サ イ ズ と再 生 機 器 に 入 れ る鍵 の サ イズ を と も に よ り小 さ くす る こ と が で き る。 一 時鍵 を復 号 す るた め の 鍵 が 漏 え い した 場 合 に は,漏 す る こ とで,そ
え い した 鍵 を無 効 化
の 鍵 は そ れ以 降 発 行 さ れ る コ ン テ ン ツの 復 号 に は使 え な くな
る。 また,一 時 鍵 は使 い捨 て な の で,仮
に それ らが漏 え い した と し て も,そ
れ 以 降配 布 され る コ ン テ ンツ の 復 号 に は使 え な い。 さ ら に,一 時 鍵 と不 正 者
図11.2
鍵 の 無効 化 が可 能 な プ ロー ドキ ャ ス ト暗 号 で 実 現 で き る機 能
図11.3 IDの
符 号 化 方 法 の 一 例4)
追 跡 情 報 は一 対 一 で 対 応 し て い るた め,漏
え い した 一 時 鍵 か ら も漏 え い者 を
特 定 す る こ とが 可 能 で あ る。 問 題 点3に 対 処 す るた め に は,結 託 に強 いIDの
符 号 化 方 式 を採 用 す れ ば
よ い 。 一 つ の 例 と して 文 献4)に お い て提 案 さ れ て い る方 式 を 説 明 し よ う。 この 方 式 で は,各 利 用 者 のIDは 変 換 さ れ る。 利 用 者 のIDが
図11.3の
よ う に0と1が
連続 す る系 列 に
どの 系 列 に変 換 さ れ コ ン テ ン ツ の ど こ に埋 め 込
まれ るか は管 理 者 の み が 知 っ て お り,利 用 者 に は知 ら さ れ な い。 い ま,Bob とDaveが
結 託 して各 自の 受 け取 った コ ン テ ン ツ を持 ち 寄 っ た とす る。 彼 ら
は両 者 の コ ン テ ン ツ を比 較 す る こ と に よ りIDの
中 央8ビ
ッ トに相 当 す る コ
ン テ ン ツ の 一 部 に違 い が あ る こ と を知 る こ とが で き る。 彼 らが,そ お 互 い に 入 れ 替 え た とす る と,例 え ば 「0000
1001
0101
の部 分 を
1111」 とい う系
列 の 埋 め込 まれ た コ ンテ ン ツ を作 成 す る こ とが 可 能 とな る。 この コ ンテ ン ツ に埋 め込 まれ て い るIDはBobの
もの と もDaveの
もの と も異 な るが,彼
ら
が結 託 者 の 中 に含 まれ て い る こ と は以 下 の よ うな 考 えか ら推 測 す る こ とが で き る。 ま ず,最 初 の4ビ
ッ トが す べ て0で
あ り次 の4ビ
ざ っ て い る こ とか ら,結 託 者 の 中 に 少 な く と もBobが が 高 い 。 なぜ な ら,5ビ
Aliceが 含 まれ て い る場 合,最
初 の4ビ
Daveが
混 ざるた めに
含 ま れ な け れ ば な ら な い が,
ッ トに も1が 混 ざ る可 能 性 が 高 くな
結 託 者 に 含 まれ て い る 可 能 性 は 低 く,Bobが
い る可 能 性 は高 い こ と に な る。 同様 に最 後 の4ビ 手 前 の4ビ
ッ トに は0と1が
混
含 まれて い る可能性
ッ ト目か ら8ビ ッ ト目 ま で に0と1が
は 結 託 者 の 中 に 少 な く と もBobかAliceが
る。 よ って,Aliceが
ッ トに は0と1が
結 託 して
ッ トが す べ て1で あ りそ の
混 ざ っ て い る とい う こ とか ら,結 託 者 の 中 に
含 まれ て い る可 能 性 が 高 い こ とが わ か る。
この他 に も さ ま ざ ま なIDの
変 換 方 法 が 提 案 さ れ て い るが,一 般 に 多 くの
結 託 者 を 高 い 精 度 で検 出 す る た め に は よ り長 い 系 列 を埋 め 込 む必 要 が あ る。 ち な み に,問 題 点2の 解 決 策 の箇 所 で 述 べ た 一 時 鍵 を毎 回 変 え る方 式 を 用 い た 場 合,埋
め 込 むIDを
動 的 に変 化 させ る こ とが で き る た め,よ
り長 い 系 列
を(し か も動 的 に)埋 め込 む こ とが で き る。
11.5
今 後の課題
電 子 透 か し を よ り使 い易 くか つ 安 全 な も の に す るた め に,現 在 以 下 の よ う な 方 式 が 求 め られ て い る。 (1) 結 託 攻 撃 に 強 くよ り短 い 埋 め 込 み 系 列 を 生成 す る 符 号 化 方 式 の 開発 前 節 の 結 託 攻 撃 の欄 で も述 べ た が,例 IDが1ビ
え ば,動 画 の各 フ レ ー ム に購 入 者 の
ッ トず つ 埋 め込 ま れ て い る よ うな 場 合,結
託 した 複 数 の購 入 者 は
各 自が 入 手 した 動 画 の フ レ ー ム を ラ ン ダ ム に入 れ 替 え る こ とで,埋 て い るIDを
め込 まれ
改 ざ ん す る こ とが で き る3)。IDが 改 ざ ん され る と不 正 者(コ ン
テ ン ツ を不 正 に複 製 ・流 出 させ た 者)を 追 跡 で きな くな るだ け で な く,改 ざ ん さ れ たIDが
他 人 のIDと
一 致 し た 場 合,無
実 な購 入 者 が 不 正 者 と して 疑
わ れ る こ と に な る。 こ れ ら に対 処 す る た め のIDの 12)に お い て提 案 さ れ て い る が,多
符 号 化 方 法 が 文 献4),
くの 結 託 者 に対 処 す る た め に は非 常 に長
い系 列 を埋 め込 む必 要 が あ る。 ま た,系 列 を よ り短 くす る た め の研 究14), 9)も 行 わ れ て い る が,現 実 的 な 長 さ で 十 分 大 き な数 の結 託 に対 処 で き る符 号 化 方 法 は まだ 見 つ か って い な い 。 この た め,よ
り短 い 系 列 で よ り多 くの 結 託 に対 処 で き る符 号 化 方 法 が 求 め
られ て い る。 (2) 透 か しの 抽 出 方 法 を公 開 で き る 電 子 透 か し の 開 発 現 在 実 用 化 さ れ て お り,か つ あ る程 度 強 固 に コ ンテ ン ツ との 結 び つ き を実 現 して い る電 子 透 か し方 式 で は,透 か し の抽 出 に秘 密 情 報 を 用 い て い る。 も し,秘 密 情 報 を一 切 用 い る こ とな く公 開 情 報 の み で 透 か し を抽 出 す る こ とが で きれ ば,非 常 に便 利 な非 対 称 電 子 透 か しを構 成 す る こ とが で き る。 非 対 称 電 子 透 か し は,透 か しの抽 出 方 法 を公 開 した と して も,透 か し を消 去 あ る い は改 ざ ん す る こ とが 難 しい 方 式 で あ る。 その よ うな 方 式 を 実現 す る た め の一 つ の概 念 が 文 献16)に るた め に は解 決,あ
お い て 提 案 さ れ て い るが,こ
の 概 念 を実 現 す
る い は明 確 に し な け れ ば な ら ない 点 が い くつ か あ る。 例
え ば,ユ ー ク リ ッ ド距 離 の よ うな 数 学 的 な距 離 が 実 際 の コ ンテ ン ツ の ひ ず み を的 確 に あ らわ す こ とが で き るか と い う 問題,ま
た,そ
れ に関 連 して コ ン テ
ン ツ か ら距 離 が あ る一 定 の 閾 値 以 上 離 れ た コ ンテ ン ツ は 品 質 が 劣 化 して 使 い 物 に な らな い とい う仮 定 が 果 た し て妥 当 か とい うモ デ ル化 の 問 題,ま
た,具
体 的 な誤 り訂 正 符 号 と して 何 が使 え,そ の復 号 は実 際 的 な 計 算 量 で 可 能 か と い っ た実 装 上 の 問 題 で あ る。こ の 方 式 は,漸 近 的 に は安 全 性 が 証 明 で き そ うで あ るが,有 限 の 範 囲 内 で は,誤 り訂 正 符 号 の 選 択 に安 全 性 が 大 き く依 存 す る。 この よ うな安 全 性 の 問題 も含 め,具 体 的 な構 成 法 が まだ 確 立 され て い な い 。 透 か しの 抽 出 方 法 を公 開 で き る方 式 の 開 発 は,透 か し技 術 を よ り有 効 で, 使 い や す い もの とす るた め に は必 要 不 可 欠 で は あ る が,そ の 実 際 的 な構 成 は
最 も難
しい課 題 の一 つ に な って い る。
11.6
ま
と
本 章 で は,埋 込 み
め
め込 ま れ た電 子 透 か しに対 す る攻 撃 方 法 お よ び 透 か し の埋 め
・抽 出 装 置 に 対 す る 攻 撃 方 法 を 紹 介 す る と と も に,そ
れ らへ の 対 処 方 法
と 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ た 。 電 子 透 か し に 対 す る 攻 撃 は,単
純 な もの で あ
れ ば あ る 程 度 の 対 策 を 施 す こ と で 防 ぐ こ と が で き る 。 し か し な が ら,利 れ る 環 境 や 埋 め 込 む 情 報 の 種 類 に よ っ て は,防
用 さ
ぐ こ との 難 しい攻 撃 が 存 在 す
る こ と も 事 実 で あ る 。 電 子 透 か し 技 術 を 採 用 す る 際 に は,か
け る こ との で き
る コ ス トや 得 ら れ る 効 果 を 考 慮 し て 適 切 な 技 術 を 選 択 し て い く必 要 が あ る で あ ろ う。
参 考 文 献 1) "stirmark
benchmark
4.0",http://www.petitcolas.net/fabien/watermarking/stirmark
/. 2) W.Bender,D.Gruhl,N.Morimoto,and Systems
A.Lu,"Techniques
for data
hiding",IBM
journal,35(Nos.3&4),(1996).
3) G.R.Blakley,C.Meadows,and messages",Proc.of 4) D.Boneh
and
CRYPTO
G.B.Purdy,"Fingerprinting long CRYPTO
forgiving
1985,pp.180‐189(1985).
J.Shaw,"Collusin‐secure
fingerprinting
for digital
data" ,Proc.of
1995,pp.452‐465(1995).
5) B.Chor,A.Fiat,and
M.Naor,"Tracing
traitors",Proc.of
CRYPTO'94,LNCS
839,pp.257‐270(1994). 6) I.J.Cox,J.Killian,T.Leighton,and watermarking Image
T.Shamoon,"Secure
for images,audio,and
video",IEEE
spread
International
spectrum
Conference
on
Processing(ICIP'96),Vol.Ⅲ,pp.243‐246(1996).
7) D.Halevi
and
2002:LNCS
A.Shamir,"The
LSD
broadcast
encryption
scheme",CRYPTO
2442,pp.47‐60.Springer‐Verlag(2002).
8) T.Matsusita,K.Kobara,and pirate Information 9) H.Muratani,"A and
H.Imai,"Revocable
decoders",Proc.of
Security
Second
tracing
International
against
selfdefensive
Workshop
on
Applications(WISA'01),pp.335‐353(2001).
collusion‐secure its random
black‐box
The
error
fingerprinting
resilence",Proc.of
code
reduced
Information
by chinese Hiding
remaindering Workshop
(IHW'01),(2001). 10) D.Naor,M.Naor,and
J.Lotspiech,"revocation
receivers",CRYPTO
2002:LNCS
11) F.A.P.Petitcolas "
and
,Proc.of
IEEE
R.J.Anderson,"Evaluation
Multimedia
tracing
of
copyright
M.Kuhn,"Attacks
Second
schemes
for
stateless
marking
systems
Systems(ICMCS'99),Vol.1,pp.574‐579(1999).
12) F.A.P.Petitcolas,R.J.Anderson,and systems",Proc.of
and
2139,pp.41‐62(2001).
Information
Hiding
on
copyright
marking
Workshop(IHW'98):LNCS
1525,
pp,218‐238(1998). 13) D.R.Stinson
and
traceability
R.Wei,"Combinatorial
schemes
and
frameproof
properties codes",SIAM
Journal
and
constructions on
Discrete
of Mathematics
,Vol.11,pp.41‐53(1998). 14) 吉 田 淳,岩 年 暗 号
村 恵 市,今
井 秀 樹:"画
質 劣 化 が 少 な く 結 託 攻 撃 に 強 い 電 子 透 か し 法",1998
と 情 報 セ キ ュ リ テ ィ シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集,10.2.A,January(1998).
15) 金 美 羅,古 Encryption方
原 和 邦,今
井 秀 樹:"許
式".2003年
暗 号
容 受 信 者 の お よ そ 半 数 の 無 効 化 に適
し たBroadcast
と 情 報 セ キ ュ リ テ ィ シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集,5B‐1,
January(2003). 16) 山 口 和 彦,岩 し",1999年
村 恵 市,今 暗 号
井 秀 樹:"誤
り訂 正 符 号 を 用 い た ア ル ゴ リ ズ ム 公 開 型 電 子 透 か
と 情 報 セ キ ュ リ テ ィ シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集,pp.713‐718,January
(1999). 17) 末 松 俊 成,今
井 秀 樹:"MCMPを
利 用 し た ソ フ ト ウ ェ ア 保 護 方 式 に 関 す る 一 考 察",情
報 処 理 学 会 論 文 誌,42(9),pp.2351‐2358(2001).
第12章 デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノグ ラ フ ィ技 術 につ い て
九州工業大学工学部 河 口英二,野 田秀樹,新 見道治
12.1
は
じ め
に
社 会 の情 報 化 とネ ッ トワ ー ク化 が 進 み,イ
ン タ ー ネ ッ トが 日常 生 活 に欠 か
せ ない もの とな った 。 そ して,情 報 の安 全 性 に関 す る社 会 の 関 心 も高 ま っ て きた 。 こ の よ うな 時 代 を反 映 して,最 )"と
近,"ス
テ ガ ノ グ ラ フ ィ(steganography
い う 言 葉 が 少 し ず つ 広 ま っ て い る。 し か し,こ の 言 葉 は ま だ 一 般
の 辞 書 に は な く,そ の意 味 は分 か りに くい 。 本 章 で は ス テ ガ ノ グ ラ フ ィに 関 す る基 本 的 な事 項 と,筆 者 らの 研 究 グ ル ー プが 開 発 し た ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ技 術 に つ い て 解 説 す る。
12.2
デ ィジタル ・ステガ ノグ ラフ ィ技術 の位置 づ け
人 類 は 有 史 以 来,"他 交 換 で き る 技"を の"こ
人 に 気 づ か れ る こ と な く特 定 の 相 手 と こ っ そ り情 報
探 し 求 め て き た 。"steganography"の
っ そ り 書 き 込 ん だ も の(steganos)"に
リ シ ャ 時 代 に も様 々 なsteganographyが
由 来 す る そ う で あ り,す
で にギ
使 わ れて いた。 その ような時代 を
物 語 る も の と し て,「 奴 隷 の 頭 髪 を 剃 り 上 げ,秘 れ 墨 し,頭
語 源 は ギ リシ ャ 語
密 の メ ッセ ー ジ を頭 皮 に入
髪 が 伸 び た 後 で そ の 奴 隷 を 敵 陣 に 放 ち,味
方 と連 絡 を 取 ら せ た 」
とい う逸 話 は有 名 で あ る。 従 来 か ら のsteganographyは 術 で あ っ た 。 し か し,今
物 理 ・化 学 的 な 現 象 を 応 用 し た ア ナ ロ グ 技
や ほ と ん ど のsteganographyは
デ ィ ジ タ ル ・ス テ
表12.1
"steganography"に
関 連 した 単 語 や フ レ ー ズ を 含 むWeb
ペ ー ジ 数(2002年2月,Googleに
ガ ノ グ ラ フ ィ(digital "steganography"の し",あ
る い は"情
や す い"電
steganography)で
報 迷 彩"な
る テ ロ 事 件 に 関 連 し て,ア
っ て"ス
あ る。
日 本 語 訳 と し て は,"画
子 あ ぶ り 出 し"を
steganographyを
よ る)
像 深 層 暗 号","電
ど が あ る が,筆
者 な どは 一 般 の 人 に もわ か り
推 奨 し て い る 。2001年9月
の ア メ リカ に お け
メ リカ の メ デ ィ ア の 一 部 が テ ロ リ ス ト と
結 び つ け て 報 道 し た こ と が あ り,そ
テ ガ ノ グ ラ フ ィ"と
子 あ ぶ り出
の翻 訳 が 日本 に も伝
い う 目 新 し い 言 葉 が 日本 語 のWeb上
さ れ る よ う に な っ た 。 事 情 は と も あ れ,"ス
テ ガ ノ グ ラ フ ィ"が
に も散 見 そ の まま日
本 語 と し て 定 着 す る こ とが 望 ま し い 。 表12.1は,2002年2月 フ レ ー ズ を 含 むWebぺ グ ラ フ ィ"の
上 旬 の 段 階 でsteganographyに ー ジ 数 を 示 し て お り,"暗
タ 処 理 技 術 で あ る 。 い ず れ も"あ 術 で あ り,共
が ら,両
比 べ て"ス
テ ガ ノ
知 名 度 が 低 い こ とが わ か る。
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ と 電 子 透 か し は,し
る"技
号"に
関 連 した単 語 や
ば し ば 混 同 さ れ る デ ィ ジ タ ル ・デ ー
る情 報 を 別 の 情 報 媒 体 の 中 に 紛 れ 込 ませ
に 情 報 秘 匿 技 術(information
hiding)で
者 は 目 的 と技 術 条 件 が 正 反 対 で あ る(表12.2参
い を 根 拠 と し て 筆 者 ら は"ス
あ る。 し か し な
照)。
この ような違
テ ガ ノ グ ラ フ ィ は 電 子 透 か し と は ま っ た く違 う
表12.2
ス テガ ノグ ラ フ ィ と電 子透 か しの 違 い
図12.1
ス テガ ノ グ ラ フ ィ技 術 の 位 置 づ け
もの で あ る"と の立 場 を取 って い る。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ を"特 殊 暗 号"と 位 置 づ け る人 も い る が,暗 号 とは まっ た く別 物 で あ る。 暗 号 は第3者
に知 られ た くな い情 報 デー タ を"か き混 ぜ て
(scrambling)"内
容 を わ か らな くす る技 術 で あ る が,"そ
こに 怪 しげ な デ ー
タ が 存 在 す る"こ
とは隠 せ ない 。 す な わ ち,秘 密 の 内 容 は保 護 す るが,秘
密
の 存 在 を強 調 して し ま う。 これ に対 して ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ とは,秘 密 情 報 を何 気 な い別 の 情 報 媒 体 に 紛 れ 込 ませ て(埋 め込 ん で),秘
密 の存 在 まで もわ か ら な くす る技 術 で あ る。
秘 密 情 報 の 埋 め 込 み 対 象 と な る"何 気 な い 別 の 情 報 媒 体"は,"vessel", "container" ,"cover"あ る い は"ダ ミー デ ー タ"と 呼 ば れ る。 秘 密 情 報 を 埋 め込 ん だ 後 の ダ ミー画 像 は ス テ ゴ 画像 と呼 ばれ る こ と もあ る。 秘 密 情 報 を あ らか じめ 暗 号 化 し て お き,そ れ を ス テ ガ ノ グ ラ フ ィで 秘 匿 す れ ば極 め て 強
力 な 情 報 保 護 技 術 と な る の で,ス あ る。 図12.1は
テ ガ ノ グ ラ フ ィ と暗 号 は協 調 で き る技 術 で
上 記 に従 っ て ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ の位 置 づ け を示 した も の で
あ る。
12.3
従 来か らのデ ィジタル ・ステ ガノグ ラフ ィ
これ まで に様 々 な デ ー タ を ダ ミー とす るデ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィが 考 案 さ れ て き た が,や 他,音
は り,画 像 デ ー タ を ダ ミー とす る もの が 多 い。 そ の
響 デ ー タ(音 声 や 音 楽),マ
ル チ メ デ ィア ・デ ー タ,さ
らに はテ キ ス
ト ・デ ー タ な どを ダ ミー とす る も の もあ る。 (1) 画 像 デ ー タ の最 下 位 ビ ッ トへ の 埋 め 込 み 多 値 画 像(白 黒 濃 淡 画 像 や カ ラ ー 画 像)は,そ
れ ぞ れ の 画 素 の 明 る さや 色 情
報 を 複 数 ビ ッ トで 記 述 す る。 カ ラ ー 画 像 の 場 合 だ とR(赤),G(緑),B(青) の各 成 分 の 強 さ を そ れ ぞ れ8ビ
ッ トで 表 現 す る こ とが 多 い 。
白黒 濃 淡 画 像 や カ ラー 画 像 の最 下 位 ビ ッ トは画 像 全 体 へ の 視 覚 的 影 響 が 少 な く,別 の デ ー タ と置 き換 え て も変 化 が 少 な い 。 この こ と を利 用 して最 下 位 ビ ッ トに秘 密 情 報 を埋 め 込 ん で も(置 き換 え て も),視 覚 的 な 埋 め込 み の 証 拠 は残 らず,秘 密 デ ー タ を隠 す こ と が で き る。 この"最
下 位 ビ ッ トに 埋 め 込
む"方 法 は,典 型 的 な ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ方 式 と し て知 られ て い る。 な お,こ の原 理 は 一 次 元 時 系 列 デ ー タ で あ る音 楽 デ ー タ な ど へ も そ の ま ま適 用 で き る。 この 方 式 で 埋 め込 まれ るデ ー タ 量 は,ダ (12.5%)を
ミー 画 像 フ ァ イ ル ・サ イ ズ の1/8
超 え る こ とは な い。 最 下 位 ビ ッ トだ けで な く,そ の 次 の ビ ッ トに
埋 め込 ん で も画 質 が劣 化 し な い場 合 が あ り,そ の よ うな場 合 の 埋 め込 み 容 量 は ダ ミー の1/4程 む 方 式 は,埋
度 に な るが,こ
の よ うに"定
ま っ た部 分"に
情 報 を埋 め込
め込 み の事 実 が 比 較 的容 易 に見 破 られ て し まい,あ
ま り強 力 な
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ とは い え な い。 (2) テ キ ス ト ・デ ー タ をダ ミー と す る ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ 少 な い情 報 量 で あれ ば テ キ ス ト ・デ ー タ に も情 報 を隠 す こ とが で き る。 例 え ば,以 下 の よ う な簡 単 な 方 法 が あ る。 まず,次 の[メ
ッセ ー ジ原 文]を
考
表12.3
文字 列 選択 コー ド表
えて み よ う。 これ が ダ ミー ・デ ー タで あ る 。 [メ ッセ ー ジ原 文] 「社 会 の情 報 化 と共 に コ ン ピ ュ ー タ は毎 日 の生 活 に 欠 か せ な い もの とな り, 若 者 の情 報 産 業 へ の 関心 も高 くな って い る。」 こ の原 文 で,ア
ン ダ ー ラ イ ン を付 け た文 字 列 につ い て考 えて み る。 それ ぞ
れ の文 字 列 の 原 形 に 対 して,次
の よ うな 派 生 形 を考 え,対 応 を表12.3の
よ
う に用 意 して お く。 こ の表 を使 え ば,元 の メ ッセ ー ジ の 意 味 を あ ま り変 え ず に,秘 (例 え ば"010101")を
密 デー タ
隠 す こ とが で き る 。 す な わ ち,原 文 の ア ン ダ ー ラ イ ン
部 分 の文 字 列 選 択 を"0,1,0,1,0,1"と
す れ ば,そ の 結 果 は次 の よ う に な る。
[秘密 を秘 匿 し た通 信 文] 「社 会 の情 報 化 と共 に パ ソ コ ン は毎 日の 生 活 に 必 須 の もの とな り,若 者 の 情 報 産 業 へ の興 味 も高 くな っ て い る。」 メ ッセ ー ジ の 送 り手 と受 け手 が,こ
の よ うな秘 密 の"コ
ー ド表"を
共有す
る こ とに よ り,テ キ ス ト ・デ ー タ を ダ ミー とす るス テ ガ ノ グ ラ フ ィが 実 現 で き る。 (3) そ の 他 の 方 法 画 像 や音 響 デ ー タ は,"周 波 数 成 分"に よ う な変 換 の 際 に,オ
変 換 して 扱 う こ とが で き る。 そ の
リ ジ ナ ル の デ ー タ(ダ ミー とな る画 像 や 音 響 デ ー タ)の
特 定 周 波 数 帯 域 の 成 分 を"秘 密 デ ー タ"と 置 き換 え る ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ方 式 が あ る。 低 周 波 帯 域 や 高 周 波 帯 域 を置 き換 え る と,目 立 つ こ とが 多 い の で,
中 間 周 波 帯 域 の 一 部 を置 き換 え る よ う な方 法 が 採 られ る こ とが あ る。 そ の 他 の 方 法 と して"サ が,い
ンプ リン グ誤 差"を
利 用 した 埋 め込 み 方 法 も知 られ て い る
ず れ も埋 め込 み容 量 が 少 な い の が 欠 点 とい え る。
また,"裏
技"的
な方 法 と して は,記 録 媒 体 の 特 性 や フ ァイ ル の"規 格 外"
の部 分 に秘 密 デ ー タ を埋 め込 む方 法 もあ る(偽 装)。 しか し,そ の よ うな 裏 技 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィは情 報 技 術 と して は認 め られ な い。
12.4
実験 プログラムや文 献
国 内 で公 開 さ れ て い る デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィの プ ロ グ ラ ム は比 較 的 少 な い が,海
外 に はか な りの 有 料,無
料 ダ ウ ン ロ ー ドサ イ トが あ る(末 尾
参 照)。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ に 関 す る論 文 や 書 籍 は ま だ あ ま りな い が,末
尾 の文
献1)-4)は一 読 す べ き もの で あ ろ う。 しか し これ ら も情 報 秘 匿 技 術 の 一 つ の 側 面 とし て ス テガ ノ グ ラ フ ィ に言 及 して い る場 合 が 多 い 。 以 下,12.5で
は筆 者 らが 独 自 に 考 案 し て 開 発 したBPCS‐Steganography
の 原 理 を解 説 し,12.6と12.7で
は そ の 応 用 と し て 限 定 色 画 像 や圧 縮 画 像 デ
ー タ を ダ ミー とす るス テ ガ ノ グ ラ フ ィの 仕 組 み を解 説 す る。
12.5
BPCS‐Steganography方
筆 者 ら は,1997年
式
に 画 像 デ ー タ の ビ ッ トプ レ ー ン分 解 に基 づ く大 容 量 の
デ ィ ジ タ ル ・ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ 方 式(BPCS‐Steganography)を BPCSと
はBit‐Plane Complexity
方 式 をBPCS方 BPCS方
Segmentationの
開 発 した 。
意 で あ る。 以 下,こ
の
式 と呼 ぶ 。
式 は,ダ
ミー 画 像 を三 つ の 色 成 分 ご と に ビ ッ トプ レー ン に 分 解
し,そ の プ レー ンの複 雑 な領 域 だ け に秘 密 情 報 を埋 め 込 む もの で あ る。 こ の と き,秘 密 情 報 フ ァ イ ル も ラ ン ダ ム な2値 パ タ ン とな る よ う に処 理 して お く。 こ の 方 式 の 最 大 の 特 徴 は埋 め 込 み 容 量 が 大 き い こ とで あ る 。
12.5.1
BPCS‐Steganographyの
BPCS‐Steganographyは
基 本原 理
以 下 の原 理 を利 用 して 実 現 され た技 術 で あ る
(1) 多 値 画 像 は ビ ッ トプ レ ー ン分 解 す る こ とで2値
画像 の組 に分解 で き
る。 (2) 自然 な 多 値 画 像 の ビ ッ トプ レー ン で は,複 雑 な部 分 は ラ ン ダ ム ・パ タ ン とな って い る。 (3)
ビ ッ トプ レー ン上 の局 所 的 に ラ ン ダ ム な部 分 を,他 の ラ ン ダ ム な パ タ
ン と入 れ替 え て も,視 覚 的 な変 化 は な い。 (4) 情 報 を 変 え ず に,簡 単 な2値 画 像 パ タ ン を複 雑 なパ タ ン に 変 換 し た り,逆 変 換 した りす る こ とが で き る。 (5) 圧 縮 す れ ば フ ァイ ル は ラ ン ダ ム に な る。 12.5.2
白 黒2値
画 像 の 複 雑 さ の 定 義 と 秘密 の 埋 め 込 み
2値 画 像(例 え ば 白 ・黒)が 複 雑/簡 単 で あ る とは,そ
の画像 中 の情報 量 が
多 い/少 な い こ とで あ る。 白黒 画 像 が 持 つ 情 報 と は,白
と黒 の 境 目 が もた ら
す情 報 の こ とで あ る ので,複
雑 さ の 尺 度 は"白
と黒 の 境 界 線 長"を
定 義 す る の が 妥 当 で あ る。BPCS‐Steganographyで
は,2値
基 に して
画 像 の複 雑 さ
(α)を,
と 定 め て い る。 た だ し,lは
そ の 画 像 内 の 白 黒 境 界 線 の 総 延 長,Lは
面 で 可 能 な 境 界 線 の 最 大 長 で あ る 。 こ の よ う な α は,画 局 所 領 域 に つ い て も定 義 で き る 。 α の 値 は 一 般 に0≦ 黒 の 画 像 で は α=0で
あ り,市
松 模 様 で は α=1で
立 点 だ け か ら な る 画 像 で は4/Lで 多 様 で あ り,か
つ,ラ
α≦1と
な る。 真 白 や 真
あ る 。 さ ら に,一 近 の2値
の ビ ッ トプ レ ー ン も α<0.7程
所 的 に0.2<
ン(多 く は α=0.5付
面 全 体 と し て も,
α程 度 の 複 雑 さ を 持 つ 領 域 を,別
個 の孤
パ タ ン は極 め て
ン ダ ム な パ タ ン で あ る 。 自 然 な 画 像(白
と も に)に つ い て は,ど か も,局
あ る 。 α=0.5付
その画
・黒,カ
ラー
度 の 範 囲 に あ り,し の ラ ンダ ム 状 の パ タ
近)と 入 れ 替 え て も視 覚 的 に は 区 別 で き な い 。 こ れ ら は
実 験 的 な知 見 で あ る。 BPCS‐Steganographyで
は,あ
ら か じ め ダ ミ ー 画 像 の 複 雑 さ の 閾 値(α0<
0.5)を 定 め て お き,こ の 閾 値 に よ っ て ダ ミー 画 像 の 各 ビ ッ トプ レ ー ン を複 雑 な領 域(ラ ン ダ ム な ノイ ズ 状 の領 域)と 簡 単 な 領 域(形 の情 報 を持 つ 領 域)に 分 割 す る。 そ して,複 雑 な領 域 だ け を秘 密 デ ー タ と置 き換 え る。 実 際 に は, 秘 密 デ ー タ を小 ブ ロ ッ ク(例 え ば,8×8ビ
ッ ト単 位 で)の 系 列 と して 表 わ し
て お き,各 ブ ロ ッ ク を次 々 に ダ ミー画 像 の ビ ッ トプ レー ン上 の複 雑 な領 域 と 置 き換 え る。 す な わ ち,複 雑 さが 閾 値 以 上 の局 所 領 域 の み が 秘 密 の埋 め込 み 場 所 とな る。 埋 め 込 まれ た秘 密 デ ー タ を復 元 す る場 合 は,閾 値 以上 に複 雑 な 局 所 領 域 を秘 密 デ ー タ と して 取 り出 す。 12.5.3
秘 密 デ ー タ のConjugation操
作
以 上 の 埋 め 込 み/抽 出 処 理 に お い て 問 題 と な るの は,秘 密 デ ー タ の各 ブ ロ ッ ク の複 雑 さが 閾 値 以 下 にな る場 合 で あ る。 こ の場 合,秘
密 デ ー タ を抽 出 し
よ う とす る際 に 閾 値 に よ る領 域 分 割 で は埋 め 込 み場 所 を特 定 で きな い の で, 秘 密 デ ー タ は完 全 に は復 元 で き な い こ と にな る。 この 問 題 を 解 決 す る た め に,BPCS‐Steganographyで 下 で あ る秘 密 デ ー タ ブ ロ ッ ク に 対 して,"conjugation"操
は複 雑 さが 閾 値 以 作 を施 す5)。こ の
操 作 を行 う こ と に よ り,す べ て の ブ ロ ッ クの 複 雑 さ を0.5以 上 にす る こ とが で き る。conjugationさ
れ た ブ ロ ッ ク を も う一 度conjugationす
ロ ッ ク に復 元 で き る。 埋 め 込 み処 理 の 際,"ど れ た か"を"conjugation‐map"と に埋 め 込 む),秘
る と元 の ブ
の ブ ロ ッ ク がconjugationさ
して 記 録 して お き(こ の 情 報 もダ ミー 画 像
密 デ ー タ の 抽 出処 理 で利 用 す る。 この よ うな 抽 出処 理 に よ
っ て 秘 密 デ ー タ は完 全 に復 元 さ れ る5)。 12.5.4
BPCS‐Steganographyの
特徴
BPCS‐Steganographyの
最 大 の 特 徴 は,埋
る。 さ らに,埋
出処 理 の い ず れ も整 数 演 算 と記 号 処 理 だ け で構 成
め込 み,抽
め 込 み 容 量 が 大 きい こ とで あ
で き る の で処 理 速 度 が 速 い。 また,埋 め 込 み ア ル ゴ リズ ム に多 様 性 が あ り, これ を"埋 め 込 み鍵"と
し て も利 用 で き る の で,通 常 の パ ス ワ ー ドよ りも さ
らに 安 全 な シ ス テ ム と な る。
12.6
限 定色 力ラー画像 への適 用
基 本 的 にBPCS方 が,パ
式 は フル カ ラ ー 画 像 に 対 す る ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ で あ る
ソ コ ン や イ ン ター ネ ッ トで は フ ル カ ラ ー画 像 よ り も限定 色 カ ラー 画 像
が よ く利 用 さ れ る。 限 定 色 カ ラ ー 画 像 は,R,G,Bの
色(カ ラ ー ベ ク トル)
が 記 述 され た カ ラー テ ー ブ ル と,そ の イ ンデ ック ス の 値 を 画 素 値 とし て持 つ 画 像 デ ー タ(イ ン デ ッ クス 画 像)で 構 成 さ れ る。 こ こ で は,R,G,B値 び イ ン デ ッ ク ス値 は8ビ
ッ トで 表 現 で き る と し,カ ラー テ ー ブ ル とイ ン デ ッ
ク ス画 像 か ら生 成 さ れ るR,G,Bそ ぶ 。 本 節 で は,限 Steganography方 12.6.1
およ
れ ぞ れ の輝 度 画 像 を色 成 分 画 像 と呼
定 色 カ ラ ー 画 像 を ダ ミ ー 画 像 と し た 場 合 のBPCS‐ 式 を示 す 。
この 分 野 にお け る従 来 の 研 究
これ まで に提 案 さ れ て い る埋 め込 み 方 法 は,カ の 順 番 を秘 密 情 報 に対 応 さ せ る 手 法6)と,イ
ラー パ レ ッ トを操 作 し,色
ンデ ックス画像 に埋 め込 む手
法7),8)に大 別 で き る。 前 者 の 方 法 は画 質 を ま っ た く変 化 さ せ な い が,画 像 処 理 ツ ー ル を使 っ て デ ー タ の移 動 や 保 存 処 理 を す る と き,カ
ラー テ ー ブ ル上 の
色 順 が 変 え られ て し ま い,結 果 的 に埋 め 込 ん だ情 報 が 壊 され る恐 れ が あ る。 また,イ
ン デ ッ ク ス画 像 に対 す る埋 め込 み 方 法 で も,基 本 的 に は カ ラ ー テ ー
ブ ル の 並 べ 替 えが 必 要 とな る。 特 に,こ の 手 法 で は カ ラ ー テ ー ブル の色 が 規 則 的 に 並 ぶ 場 合 が あ り,カ ラー テー ブ ル と して は 不 自然 に な る。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ で は 第 三 者 に対 して ス テ ゴ画 像 の不 自然 さ を知 られ て は い け な い の で,カ
ラ ー テ ー ブ ル 上 の カ ラ ー ベ ク トル の規 則 的 な並 び は好 ま し
くな い 。 そ こ で,カ
ラ ー ベ ク トル の順 に関 係 な くデ ー タ 埋 め 込 み を 行 う方
法9),10)が提 案 さ れ た 。 し か し な が ら,埋 12.5%程
度 で あ る。 以 下 で は,BPCS方
め 込 み 量 は 最 大 ダ ミー 画 像 の
式 を利 用 し て,カ
ラ ー ベ ク トル の
順 序 に 関 係 な く(し た が っ て よ り安 全 に)大 量 の デ ー タ が埋 め 込 め る方 法 につ い て 述 べ る。 12.6.2
限定 色 カ ラー 画像 に対 す る デ ー タ 埋 め 込 み
埋 め 込 ま れ た 秘 密 情 報 が カ ラー テ ー ブ ル の色 順 に依 存 しな い よ うに,本 手 法 で は 色 成 分 デ ー タ に対 して 秘 密 情 報 を埋 め込 む 。 色 成 分 デ ー タ は カ ラ ー テ
ー ブ ル の 色 順 に は 依 存 しな い 。 こ こで 問題 にな るの は どの 色 成 分 に 秘 密 情 報 を埋 め込 む か で あ る。 限 定 色 カ ラ ー 画 像 に は,3つ で,そ
の 中 の 一 つ の 成 分 に 対 し てBPCS方
BPCSで
の色 成 分 が存 在 す るの
式 で 秘 密 情 報 を 埋 め 込 む。
は,情 報 が 埋 め込 まれ た 後 の 画像 情 報 の変 化 は許 さ れ な い 。
埋 め込 み 処 理 に よ って,あ
る限 定 色 カ ラ ー 画 像 の 一 つ の 色 成 分 が 変 化 した
だ け で も,そ の 限 定 色 カ ラ ー 画 像 を表 現 す るた め の カ ラー ベ ク トル 数 は256 を超 え る こ とが あ る。 そ の場 合,そ
の他 の 色 成 分 を縮 退 させ て減 色 し な けれ
ば,こ の カ ラ ー 画 像 デー タ は 限 定 色 カ ラ ー 画像 と して表 現 で きな い 。 こ の こ とは,秘 密 情 報 を埋 め込 む た め に情 報 を変 化 させ る色 成 分 画 像 と,減 色 の た め に情 報 を縮 退 させ る色 成 分 画 像 が 必 要 で あ る こ とを示 す 。 人 間 の 視 覚 は,輝
度 変 化 よ り色 変 換 に鈍 感 だ とい わ れ て い る。本 手 法 で
は,こ の 人 間 の視 覚 特 性 に基 づ き,輝 度 変 化 を 出来 る だ け保 存 す る よ う に秘 密 情 報 を埋 め込 む 。 輝 度 情 報 はYIQ表
色 系 のY成
と し て求 め る こ とが で き る。 た だ し,BPCS方
分,
式 は整 数 演 算 の み で 埋 め 込
み処 理 をす る こ とが 望 ま しい 。 つ ま り,上 記 の 式 に よ り輝 度 成 分 を計 算 して 利 用 す る こ と(小 数 値 の 計 算)は 好 ま し くな い 。 そ こで,輝 度 成 分 に最 も寄 与 す るG成
分 に 対 してBPCS方
式 を適 用 す る。 これ は,秘 密 情 報 を埋 め 込 む
こ とに よ る色 成 分 の 劣 化 よ り も減 色 処 理 に よ る色 成 分 の 劣 化 が 大 き い と仮 定 して い る こ とに よ る。 な お,秘 分 デ ー タ)をG'画
密 デ ー タ が 埋 め 込 まれ た 後 のG画
像 とす る。
以 上 よ り,本 手 法 で は,ま ず オ リジ ナ ル ダ ミー画 像 よ りG画 そ のG画 G'とR
像 に 対 してBPCS‐Steganographyを ,B画
像 を生 成 し,
適 用 し秘 密 情 報 を埋 め 込 む。
像 よ り新 た な カ ラー テ ー ブ ル を 生 成 す るが,こ
テ ー ブ ル の 色 数 が256よ 12.6.3
像(G成
の時,カ
ラー
り大 き け れ ば以 下 に述 べ る減 色 処 理 を行 う。
減 色 ア ル ゴ リズ ム
G',R,B画 の数 が256を
像 よ りカ ラ ー テ ー ブ ル を作 成 す る と,一 般 に イ ン デ ッ ク ス 超 えて し ま うの で,限 定 色 カ ラー 画 像 フ ォー マ ッ トの フ ァイ ル
とす る に は,減 色 処 理 が 必 要 に な る。 秘 密 情 報 が 埋 め 込 まれ て い るG'画 は変 化 さ せ る こ と は で き な い の で,R,B画
像
像 の み変化 させ減 色処 理 を行
わ な け れ ば な らな い。 カ ラ ー テ ー ブ ル に記 述 さ れ て い る色 は,G値
に よ り複 数 の 色 の 集 合 に グ
ル ー プ 分 け で き る。 そ の 色 集 合 の 数 をng(ng〓256)と 数 が1個
の 色 は減 色 で きな い が,2個
色 した 場 合 は,ng色
以 上 の 場 合 は 減 色 候 補 とな る。 最 も減
まで減 色 で き る。
カ ラ ー テ ー ブル 上 で,k番 ラ ー ベ ク トル のR値
目 の カ ラ ー ベ ク トル のR値
をRl,k番
をRk,l番
目の カ
目 の カ ラ ー ベ ク トル の 画 素 数 をmk,l番
目 の カ ラ ー ベ ク トル の 画 素 数 をmlと 合 す る こ と に よ り得 られ るR値R(kl)を
B値
す る。 色 集 合 の 要 素
す る。 この 二 つ の カ ラ ー ベ ク トル を統 以 下 の 式 で 定 義 す る。
に 関 し て も同様 にB(kl)を,
と定 義 す る。 こ の よ う に新 た な色 を定 義 した場 合,ど
の よ う な順 序 で 色 を統
合 す るか が 問題 とな る。 そ こ で,本 手 法 で は減 色 指 数CRMklを
以 下 の式 で
定 義 し,そ の値 を基 に して カ ラ ーベ ク トル の統 合 順 序 を決 定 す る。
こ こ で,
で あ る。 CRMklが
最 も小 さ い カ ラー ベ ク トル 同 士 を統 合 して い け ば,減 色 に よ る
画 質 へ の影 響 を小 さ くで き る。 この処 理 を,カ ラ ー ベ ク トル 数 が256以
下に
な る まで繰 り返 す 。 12.6.4
実験
GIRL(256×256),LENNA(512×480),MANDRILL(512×512)に
対 し
て埋 め込 み 実 験 を行 っ た。 埋 め 込 み の単 位 と な る小 画 像 ブ ロ ッ クの 大 き さ は 8×8画 素,秘
密 情 報 と し て は2値 乱 数 を用 い た。 そ の 結 果,ダ
デ ー タ 量 の20%程
ミー画 像 の
度 の 埋 め込 み を行 っ て も視 覚 的 に見 劣 りす る こ と は な い
こ とが わ か っ た 。 また,秘
密 情 報 を 埋 め 込 む 色 成 分 画 像 をR,Bと
せ て ス テ ゴ画 像 を観 察 し た が,G成
変化 さ
分 画 像 に 秘 密 情 報 を埋 め込 ん だ 場 合 が
最 も視 覚 的 な劣 化 が 少 な い こ とが 確 か め られ た 。
12.7
ウ ェ ー ブ レ ッ ト非 可 逆 圧 縮 画 像 へ の 適 用
BPCS‐Steganographyに
代 表 さ れ る ビ ッ トプ レー ン分 解 に基 づ くス テ ガ
ノ グ ラ フ ィ は,非 可 逆 圧 縮 さ れ た メ デ ィア デ ー タへ の適 用 はで き な い と考 え られ て い た 。 なぜ な ら,非 可 逆 圧 縮 に よ っ て デ ー タ値 が 変 化 す れ ば,抽 出 さ れ る秘 密 情 報 が 変 化 す る こ とに な り,非 可 逆 圧 縮 が 許 さ れ な い か らで あ る。 現 実 に は,各 種 デ ー タ は圧 縮 さ れ た 形 で 通 信 され る のが 普 通 で あ る こ と を考 え る と,こ れ は重 大 な 問題 点 で あ った 。 また,全 般 的 に,圧 縮 デ ー タ を埋 め 込 み 対 象 に で き る ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ の例11)-13)は少 な い 。 文 献11)で
は,適
応 型 離 散 コ サ イ ン 変 換 に よ る圧 縮 画 像 へ の 情 報 埋 め 込 み 法 を,文 献12)で は,JPEG符
号 化 列 へ の埋 め 込 み法 を提 案 して い る。 しか し なが ら,い ず れ
の 方 法 で も,埋 め 込 み 量 は,圧 縮 フ ァイ ル の デ ー タ 量 の 数%程 度 の よ うで あ る 。 文 献13)で は,特 異 値 分 解 とベ ク トル 量 子 化 に基 づ く画 像 デ ー タ の 埋 め 込 み 法 を提 案 して い るが,こ
の 方 法 は,1枚
の ダ ミー 画 像 中 に1枚 の 画 像 デ
ー タ を埋 め込 む場 合 に しか適 用 で きな い 。 本 節 で は,ウ
ェ ー ブ レ ッ ト変 換 を 用 い た 逐 次 近 似 型 の 画 像 圧 縮 法 を用 い
て,圧 縮 画 像 に適 用 可 能 なBPCS‐Steganographyを
紹 介 す る。 こ こで は,
そ の よ うな 画 像 圧 縮 法 と して 最 初 に提 案 され たEZW(embedded wavelet)ア ル ゴ リズ ム14)を 用 い る が,SPIHT(set trees)ア ル ゴ リズ ム15)やJPEG
zerotree
partitioning
in hierarchical
2000を 用 い る こ と も可 能 で あ る。 こ
の よ うな 画 像 圧 縮 法 で は,画 像 の ウ ェ ー ブ レ ッ ト係 数 が,ビ
ッ トプ レー ン構
造 を 有 す る形 で 量 子 化 表 現 さ れ て い る た め,BPCS‐Steganographyが 可 能 とな る。 本 方 法 に よ っ て,BPCS‐Steganographyな ン分 解 を 用 い た ス テ ガ ノグ ラ フ ィ技 術 が,情
適用
どの ビ ッ トプ レ ー
報圧縮 されたメ ディアデー タに
対 し て適 用 可 能 に な り,ス テ ガ ノ グ ラ フ ィの利 用 利 便 性 を飛 躍 的 に 向 上 させ る こ とが で き る。
12.7.1
EZW圧
縮 画 像 へ の情 報 秘 匿 法
EZW符
号 化 で は,ウ
ェ ー ブ レ ッ ト係 数 の 絶 対 値wは,w=T(a0+a12-1
+a22-2+…),ai∈{0,1}の T>0.5wmaxを
よ う に 量 子 化 表 現 さ れ て い る 。 こ こ で,Tは,
満 足 す る 定 数wmaxは
ウ ェ ー ブ レ ッ ト変 換 画 像 中 の ウ ェ ー ブ
レ ッ ト係 数 の 絶 対 値 の 最 大 値)で あ る 。 通 常 は,T=2「log2wmax」
とす る場 合 が
多 い 。(a0+a12-1+a22-2+…)は2進
ェー ブ レ ッ ト
表 現 で あ る こ と か ら,ウ
変 換 画 像 に お い て も ビ ッ ト プ レ ー ン 構 造 を 考 え る こ と が で き,BPCS‐ Steganographyが EZW圧 EZW圧 化 で,ウ
適 用 で き る こ とに な る。
縮 に 組 み 込 ん だ 情 報 埋 め 込 み 法 の ブ ロ ッ ク 図 を 図12.2に 縮 は,(1)原
画 像 を 離 散 ウ ェ ー ブ レ ッ ト変 換 す る,(2)EZW符
ェ ー ブ レ ッ ト係 数 を量 子 化 す る,(3)量
表 す シ ン ボ ル 系 列 を 算 術 符 号 化 す る,と 込 み は,(2)のEZW符
号 化 と(3)の
囲 ま れ た 部 分 で 行 わ れ る 。EZW復 ッ ト係 数 か ら,ビ
示 す。
子 化 ウ ェ ー ブ レ ッ ト係 数 を
い う 手 順 で 行 わ れ る14)。情 報 の 埋 め 算 術 符 号 化 の 間 で,図12.2の
破 線 で
号 化 に よっ て 得 られ た量 子 化 ウ ェー ブ レ
ッ ト プ レ ー ン が 構 成 さ れ る 。 情 報 の 埋 め 込 み は,こ
トプ レ ー ン 上 でBPCS‐Steganographyに
号
よ っ て 行 わ れ,情
の ビッ
報 が 埋 め込 ま れ
た 量 子 化 ウ ェ ー ブ レ ッ ト係 数 が 得 ら れ る 。 こ の ウ ェ ー ブ レ ッ ト係 数 がEZW 符 号 化 さ れ,そ
の 後,算
術 符 号 化 が 行 わ れ る 。 ま た,圧
縮 済 み の 画 像 フ ァイ
ル(ビ ッ ト列)中 へ の 情 報 埋 め 込 み も行 う こ とが で き る 。 ビ ッ ト列 の 算 術 復 号
図12.2
EZW圧
縮 に組 み込 ん だ情 報秘 匿 法 の ブ ロ ッ ク図
化 に よ っ て シ ン ボ ル 系 列 を 得 る こ と が で き,EZW復
号 化 した 後 は前 述 の 通
りに行 え ば よ い。 逆 に,情
報 が 埋 め 込 ま れ た 圧 縮 画 像 フ ァ イ ル(ビ
ッ ト列)か
る 方 法 は 次 の 通 り で あ る 。 ビ ッ ト 列 を 算 術 復 号 化 し,得 をEZW復
ら情 報 を 抽 出 す
られ た シ ン ボ ル 系 列
号 化 し て 量 子 化 ウ ェ ー ブ レ ッ ト係 数 を 得 る 。 量 子 化 ウ ェ ー ブ レ ッ
ト係 数 か ら ビ ッ ト プ レ ー ン を 構 成
し,BPCS‐Steganographyに
よ る情 報 の
抽 出 を行 え ば よ い。 12.7.2 3枚
情 報 埋 め 込 み 実 験 の 標 準 画 像(Lena,Barbara,Goldhill)を
ダ ミー 画 像 と し て 用 い る 埋 め
込 み 実 験 を 行 っ た 。 用 い た 画 像 は モ ノ ク ロ 画 像 で,8bit/pixel(bpp),512× 512画
素 で あ る 。Daubechies
9/7フ
ト 変 換 を 行 っ た 。EZW圧 の う ち,上
ィ ル タ を 用 い た5レ
ベ ル の ウ ェー ブ レ ッ
縮 に お け る ビ ッ ト プ レ ー ン の 数 は8と9と
し,そ
位 五 つ の プ レー ン に は 情 報 を埋 め込 まな い こ と と した。 埋 め 込 み
ブ ロ ッ ク の 大 き さ は4×4画 ば,Lenaで
は,ビ
bpp,1.15
bppに
素,秘
密 情 報 と し て は2値
ッ ト プ レ ー ン 数 を8と9と 圧 縮 さ れ た 。3枚
乱 数 を用 い た。 例 え
し た 場 合,そ
れ ぞ れ0.59
の 画 像 を 用 い た 実 験 結 果 を 総 合 す る と,
画 像 の 劣 化 が 知 覚 さ れ る こ と な し に,圧
縮 画 像 フ ァ イ ル サ イ ズ の25%位
ま
で の 量 の 情 報 を 秘 匿 で き る こ とが 確 認 さ れ た 。
参 考 文 献 1) 松 井 甲 子 雄:「 画 像 深 層 暗 号 」 森 北 出 版(1993)
.
2) 井 上 彰:「 電 子 透 か し 」 丸 山 学 芸 図 書(1997). 3) Stefan
Katzenbeisser
techniques 4) Neil
and
Fabien
for steganography
and
digital
and
Sushil
F.Johnson,Zoran
Academic
Duric
A.P.Petitcolas
(eds):"Information
watermarking",Artech
hiding
House(2000).
Jajodia:"Information
Hiding",Kluwer
Publishers(2001).
5) 新 見 道 治,野 号 化",電
田 秀 樹,河
口 英 二:"複
雑 さ に よる領 域 分割 を利 用 した大 容 量 画 像 深 層 暗
子 通 信 学 会 論 文 誌,D‐II,Vol.J81‐D‐II,No.6,pp.131‐140(1998).
6) Gifshuffle,http://www.darkside.com.au/gifshuffle/ 7) EZ
Stego,http://www.stego.com/
8) Robert
Ouellette,Hideki
: Topological
Ordered
Color
Noda,Michiharu Tab1e
for BPCS
Niimi Steganography
and
Eiji using
Kawaguchi Indexed
Color
Images,Trans.IPSJ,Vol.42,No.1.,pp.110‐113(2001). 9) Jiri
Fridrich,Du
IS&T 10) Jiri .
Dui:A
PICS Fridrich,Du
Workshop
new
steganographic
method
for
palette‐based
images,
Conference,pp.285‐289(1999). Dui:Secure
on
11) 片 岡 利 幸,田
Steganographic
Information
中 清,中
Method
for
Platte
Images,3rd
Int
Hiding,pp.47‐60(1999).
村 康 弘,松
井 甲 子 雄:"適
ラ ー 画 像 へ の 記 述 情 報 の 埋 め 込 み",電
応 型 離 散 コ サ イ ン 変 換 符 号 化 に お け る カ
子 情 報 通 信 学 会 論 文 誌Vol.J
72‐B‐I,pp.1210‐
1216(1989). 12) 小 林 弘 幸,野
口 祥 宏,貴
家 仁 志:"JPEG符
電 子 情 報 通 信 学 会 論 文 誌,Vol.J 13) Chung,K.L.,Shen,C.H.and Hiding
Chang,L.C.:"A
Scheme",Pattern
Recognition
14) Shapiro,J.M.:Embedded IEEE
Image
Trans.Signal
Pearlman,W.A.:"A
Set
in
Video
Novel
Coding
Using
Hierarchical
New,Fast,and Trees",IEEE
Technology,Vol.6,pp.243‐250(1996).
*BPCS‐Steganographyの
解 説
http://www.know.comp.kyutech.ac.jp/BPCS/ (リ ン ク を た ど っ て 実 験 プ ロ グ ラ ム も 入 手 可 能) *様
々 なSteganography
SVD‐and
VQ‐Based
Image
Letters,Vol.22,pp.1051‐1058(2001). Zerotrees
of Wavelet
Coemfficients,
Process.,Vol.41,pp.3445‐3462(1993).
15) Said,A.and Partitioning
号 化 列 へ の バ イ ナ リ デ ー タ の 埋 め 込 み 法",
83‐D‐II,pp.1469‐1476(2000).
Software
http://members.tripod.com/steganography/stego/software.html
Efficient Trans.Circuits
Image
Codec and
based
Systems
on for
第13章 電子透かしに関する国際標準化動向 東京大学 先端 科学技術研 究 センター 青 木 輝 勝 東京大学 国際 ・産 学共 同研 究 センター 安 田 浩
13.1
は
じ め
に
ブ ロ ー ドバ ン ドア ク セ ス,モ バ イ ル イ ン タ ー ネ ッ ト,P2P通
信 等 の急速
な 普 及 に伴 い,音 楽 配 信 を 中 心 と した デ ィ ジ タル コ ンテ ン ツの 流 通 が盛 ん に 行 わ れ る よ うに な りつ つ あ る。 この 流 れ は今 後 衰 え る こ とな く続 き,通 信 放 送 融 合 の 流 れ 等 も含 め,今 後 ます ます 盛 ん に な っ て行 くで あ ろ う。 この よ う な背 景 の も と,安 全 か つ 健 全 な デ ィジ タ ル コ ン テ ン ツ流 通 社 会 を 築 くべ く様 々 な 国 際 標 準 化 団体 にて 著 作 権 管 理 ・保 護 技術 の 標 準 化 が進 め ら れ て い る。 本 稿 で は,こ れ ら国 際 標 準 の 動 向 に つ い て,特 の 立 場 か ら,ISO/IEC
JTC
1 SC 29/WG
11(通 称MPEG)を
に電 子 透 か し技 術 中心 に そ の 標 準
化 動 向 を概 説 す る。
13.2
デ ィ ジ タル コ ンテ ン ツ 流 通 に 関 す る 国 際 標 準 化 機 関 ・団 体 と そ の 目 的
デ ィ ジ タ ル コ ン テ ンツ 流 通 と一 口 に言 っ て も,そ の流 通 形 態,流 ン ツの メ デ ィア 種 別,ビ の た め,多
通 コ ンテ
ジ ネ ス モ デ ル 等 に よ って そ の定 義 は様 々 で あ る。 こ
くの 国 際 標 準 化 機 関 ・団体 に て 同 時 並 行 的 に標 準 化 が 進 め られ て
い る。 電 子 透 か し を扱 っ て い る代 表 的 な 国 際 標 準 化 団 体 と して は,比 較 的 汎 用 用 途 を対 象 と したISO/IEC
JTC1
SC 29/WG
11(MPEG-2/IPMP(Intellectual
Property
Management&Protection)1),MPEG‐4/IPMP2),MPEG‐
213))を は じ めOPIMA(Open
Platform
Initiative
や 個 々 の コ ン テ ン ツ に ユ ニ ー ク なIDを (Content
ID
Forum)5)等,ま
流 通 を 目 的 と し たDVD たSDMI(Secure たTVAF(TV
Forum6),安
Digital Anytime
し か し な が ら,一
た,特
Music
Access)4)
付 与 す る こ と を 目 的 と し たcIDf
定 用 途 で はDVDの
普 及 促 進,安
全 な
全 な 音 楽 コ ン テ ン ツ の 配 信 を 目的 と し
Initiative)7),通
Forum)8)等
for Multimedia
信 放 送 融 合 時 代 を前 提 と し
が 挙 げ られ る。
般 に国 際 標 準 に て 電 子 透 か し技 術 や暗 号 技 術 等 の特 定 の
要 素 技 術 を 標 準 に す る こ と は 少 な い 。 と い う の も,特
定 の 要 素 技 術 が標 準 化
さ れ れ ば 利 便 性 が 著 し く向 上 し普 及 が 促 進 さ れ る 反 面,特 に ハ ッ キ ン グ さ れ る危 険 を は ら ん で お り,ハ
ック され た瞬 間 に そ の標 準 そ の
も の が 使 用 で き な くな っ て し ま う か ら で あ る 。 実 際,標 ハ ッ ク さ れ た 歴 史 を 持 つ も の も あ り,そ さ は 絶 大 で あ っ た 。 ま た,特
定 の 要 素 技 術 は常
の 社 会 的,産
準 に よ っ て は過 去 に 業 的 イ ン パ ク トの 大 き
定 の 要 素 技 術 の 提 案 は様 々 な 国 ・企 業 ・大 学 等
か ら構 成 さ れ る 国 際 標 準 化 団 体 で は 賛 同 が 得 られ に く い と い う 政 治 的 な 側 面 も あ る 。 各 企 業 ・大 学 等 は い ず れ も本 音 を 言 え ば 自 社 開 発 の 透 か し 技 術,暗 号 技 術 を 標 準 化 す る こ と が 理 想 で あ る が,そ
れ を 強 行 に主 張 す れ ば標 準 策 定
作 業 そ の もの が 難 航 す る こ とは容 易 に 想 像 で き る。 以 上 の よ う な 背 景 か ら,一
般 に 国 際 標 準 に お け る 透 か し 技 術 と は,(プ
ラ
グ イ ン 等 の)透 か し モ ジ ュ ー ル の イ ン タ ー フ ェ ー ス 規 定 を 指 す こ と が 多 い 。 例 と し て 図13.1にOPIMAの し下 記 書 式A=BBB(C,D)の パ ラ メ ー タ を,Aは
電 子透 か しイ ンター フェー スを示す。 ただ う ち,BBBは
関 数 名 を,Cお
出 力 パ ラ メ ー タ を表 す もの とす る 。
図13.1 OPIMAに
お け る電 子透 か しイ ン ター フ ェー ス
よ びDは
入力
13.3
MPEG‐21と
本 章 で は,ISO/IEC
電 子透か し JTC
l SC 29/WG
11(MPEG)に
て 現 在,標 準 化 が 進
め られ て い るMPEG‐21に
お け る電 子 透 か し の状 況 を報 告 す る。
13.3.1
概要
ISO/IEC
MPEG‐21の JTC
l SC 29/WG
新 た な標 準 と し てMPEG‐21の ま で のMPEG標
11(MPEG)で
は,2000年3月
よ りMPEGの
活 動 を開 始 し て い る。MPEG‐21は,こ
準(MPEG‐1,MPEG‐2,MPEG‐4,MPEG‐7)を
れ 基礎 に
円 滑 な コ ン テ ン ツ 流 通 社 会 を実 現 す るた め の マ ル チ メ デ ィ ア フ レ ー ム ワー ク の構 築 を 目的 と して お り,現 時 点 で は図13.2に
図13.2
図13.3
MPEG‐21の
MPEG‐21
示 す 通 り,14の
各パ ー ト
DIの
概念
パ ー トか ら
構 成 さ れ て い る。 MPEG‐21で MPEG‐2で
は,図13.3に
示 す 通 り,い
わ ゆ る コ ン テ ン ツ 本 体(例
符 号 化 さ れ た 映 像 コ ン テ ン ツ 。MPEG‐21で
と 呼 ぶ)に メ タ デ ー タ,そ
え ば
は これ を リソー ス
して メ タ デ ー タ の 構 造 の 三 つ の情 報 を 一 つ の セ ッ
ト と し て デ ィ ジ タ ル ア イ テ ム(DI:Digital
Item)と
定 義 し て お り,す
べての
パ ー トが こ の 前 提 の 上 に 成 り立 っ て い る 。 図13.2に
示 し た14の
パ ー ト の う ち,Part
1はMPEG‐21の
め る た め の テ ク ニ カ ル レ ポ ー トの 作 成,Part
2は
こ のDIそ
全 体 像 を固 の もの の宣 言 方
法 の 規 定 で あ る。 続 くPart
3か
らPart
6ま で は 主 に デ ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ 著 作 権 管 理 ・保
護 に 関 す る 標 準 で あ る 。 具 体 的 に は,Part
3は 著 作 権 管 理 ・保 護 の た め に
必 要 と な る コ ン テ ン ツ 識 別 子 に 関 す る 標 準 で あ り,続
くPart
4は
コンテ ン
ツ の 著 作 権 管 理 ・保 護 シ ス テ ム の ア ー キ テ ク チ ャ に 関 す る 標 準,Part Part
5・
6は 著 作 権 を 中 心 と し た 権 利 関 係 を 表 現 す る た め の 言 語 な ら び に そ の
権 利 デ ー タ辞 書 の定 義 を行 っ て い る。 ま た,Part
7は 端 末 の 違 い や 個 人 の 違 い,利
然 環 境 の 違 い,流
通 す る コ ン テ ン ツ の 違 い,セ
図13.4
MPEG‐21/DIA
用 ネ ッ ト ワ ー ク の 違 い,自 ッ シ ョン の違 い等 を考 慮 した
コ ンテ ンツ ア ダ プ テ ー シ ョ ン を可 能 と して い る(図13 .4)。 な お,Part
8∼14は 活 動 が 始 ま っ た ば か りで 具 体 的 な標 準 内 容 は固 ま っ
て い な い部 分 が 少 な くな い が,現 在,提 案 の 募集 やWD(Working
Draft)の
作 成 が 活 発 に進 め られ て い る。 13.3.2
MPEG‐21に
お け る電 子 透 か しの 役割
これ ま でMPEGで
は,電 子 透 か し の標 準 化 に関 して は非 常 に幅 広 い 議 論
が行 わ れ て きた 経 緯 が あ る。MPEG‐4/IPMP分 化 必 要 性 の 有 無,善 IPMP
悪 が 数 年 間 繰 り返 し 議 論 さ れ た の を は じ め,Non
Watermark(電
も約1年
科 会 にて 電 子 透 か し の標 準
子 透 か しの 著作 権 管 理 ・保 護 以 外 の 利 用 法)に つ い て
に わ た っ て 議 論 が続 け られ た。 こ の結 果,MPEG標
準 と して は,
「電 子 透 か し は い まだ 性 能 的 に不 十 分 で あ り,著 作 権 管 理 ・保 護 用途(IPMP 用 途)で あ れ それ 以 外 の 用 途(Non
IPMP用
途)で あ れ,MPEGで
標準 化 す
る必 要性 は な い 」 との結 論 に落 ち着 い て い る。 しか しな が ら,MPEG‐21の
出 現 と と も に再 度 電 子 透 か しの 必 要 性 が 叫 ば
れ る よ う に な り,つ い に新 パ ー トと して Part 11:Persistent
Association
Technologies
が 立 ち上 が った9)。 この よ う に,従 来 不 要 と見 な され て き た 電 子 透 か しが再 度 見 直 され る き っ か け と して,MPEG‐21で
は 前 述 し た通 りデ ィ ジ タ ル ア イ テ ム(DI)を 扱 う
こ とを前 提 と し て い る こ とが挙 げ られ る。 す な わ ち,デ 考 え方 で は,リ
ィジタルアイテ ムの
ソ ー ス(コ ンテ ン ツ本 体)と メ タ デ ー タ を永 続 的 に結 び つ け る
機 能 が 不 可 欠 で あ り,次 の13.3.3で
述 べ るDII(コ ン テ ン ツ 識 別 子)を 何 ら
か の 形 で リ ソー ス本 体 と結 び つ けて お か な い と運 用 上 様 々 な 支 障 を きた す 恐 れ が あ る か らで あ る 。 13.3.3
MPEG‐21/DII
一 般 に デ ィジ タル コ ン テ ン ツ にIDを (1) Uniqueness:同
付 与 す る に あ た って は,
一 コ ン テ ン ツIDが
複 数 の コ ン テ ン ツ に割 り当 て ら
れ て い な い こ と。 (2) Persistency:コ
ン テ ン ツ の 寿命 以 上 に永 続 可 能 なIDで
(3) Interoperability:広
あ る こ と。
く世 界 中 で 使 用 で き る よ う各 種 団 体 標 準 と相
互 運 用 性 を有 す る こ と。・ (4)
Resolvability:コ
ン テ ン ツ,コ
ン テ ン ツIDの
ロ ケ ー シ ョ ン を与 え
る仕 組 み を有 す る こ と。 の 条 件 を 満 た す こ と が 必 要 で あ る 。 こ れ ら の う ち,(1)(2)は テ ン ツIDに
必 須 条 件 で あ り,ま
い 。 一 方,(4)は え ば,デ
た(3)は
すべて のコ ン
可 能 な 限 り満 足 す る こ と が 望 ま し
そ の 運 用 形 態 に よ っ て 必 要 な場 合 と不 要 な場 合 が あ る。 例
ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ の 検 索 や 著 作 権 保 護 が 主 目 的 の 場 合 に は(4)は
必 須 条 件 で あ る が,ISBN(書
籍ID)等
の場 合 に は 必 ず し も重 要 な 条 件 で は
ない。 こ の よ う に 「コ ン テ ン ツID」 求 条 件 が 若 干 異 な る た め,こ ン テ ン ツIDに
とひ と こ とで 言 っ て も そ の 用 途 に よ っ て 要
れ ま で デ ィ ジ タ ル/ア ナ ロ グ を 問 わ ず 多 く の コ
関 す る 国 際 標 準 が 制 定 さ れ て い る 。 代 表 的 な 標 準 を 図13.5
に 示 す10)-16)。 MPEG‐21で
は,こ
れ ら と は 異 な る 新 し いID体
く要 因 に な り得 な い と の 判 断 か ら,図13.5の 準 化 が 進 め ら れ て17),2002年12月 13.3.4
Persistent
す で に13.3.2で
系 を作 る こ と は混 乱 を 招
各 種IDを
統 合 す る方向 で標
に 無 事 に そ の標 準 化 が 完 了 し て い る。
Association
Technologies
述 べ た 通 り,MPEG‐21で
は電 子 透 か し に代 表 され る コ
ン テ ン ツ本 体 とメ タ デ ー タ との 関 連 づ け手 法 につ い て の標 準 化 を 開 始 して い
図13.5
コ ンテ ンツIDに
関 す る代 表 的 な 国際 標 準
る。2003年10月
現 在 で は標 準 策 定 はWD作
成 段 階で あ るた めそ の 内容 は
今 後 変 更 す る可 能 性 もあ る が,現 在 まで に議 論 さ れ て い るPAT(Persistent Association
Technologies)の
(1) PATの PATと
概 要 を ま とめ て お く。
定義
は,す
で に 図13.3に
か ら構 成 され るDI(Digital
示 し た 通 り メ デ ィ ア リ ソー ス とメ タ デ ー タ
Item)に お い て メ デ ィ ア リ ソー ス とメ タ デー タ を
永 続 的 に 結 び つ け る 手 法 全 般 を指 す。 す な わ ち,必 ず し も電 子 透 か し に特 化 し て い るわ けで は な く,規 格 上 は以 下 の4候 補 を想 定 して い る。 ・ヘ ッダ挿 入 型 ・電 子 署 名 型 ・電 子 透 か し型 ・Fingerprint型 た だ し,実 際 に本 標 準 を実 装,運
用 し て行 くに関 し て は,こ れ ら4候 補 の
う ち電 子 透 か しが 中 心 と な る こ と は議 論 の余 地 の な い と こ ろで あ る。 (2) 標 準 化 内容 PATで は 当初, ・電 子 透 か しそ の も の を 定 義 す る ・電 子 透 か しイ ンタ ー フ ェー ス を定 義 す る とい う動 き も存 在 した もの の,現 在 は それ らか ら若 干 方 向性 を転 換 し, ・電 子 透 か し の評 価 ツー ル を明 確 化(標 準 化)す る こ と を 目的 と して い る。 また,電 子 透 か しやFingerprintに
関 し て は,一 般 に メ デ ィ ア リ ソー ス の
種 類(映 像 メ デ ィア か 音 響 メ デ ィア か な ど)に よ っ て そ の 手 法,性 能 等 が 異 な るが,PATで
は まず は じ め に音 楽 業 界 か らの 要 請 が 大 きい こ と を考 慮 して
音 響 メ デ ィア の み を対 象 と して標 準 策 定 を急 ぎ,必 要 に 応 じて 次 期 バ ー ジ ョ ン に て映 像 そ の 他 の メ デ ィ ア リ ソー ス を対 象 とす る こ とに して い る。 (3) 標 準 化 項 目 現 在PATで は具 体 的 な評 価 項 目 と して 次 の7項 目が挙 げ られ て い る。 ・Fingerprintサ イ ズ:メ デ ィ ア リ ソー ス固 有 の 性 質 を表 わ す 情 報 の 量 。 情 報 量 が 少 な い と有 効 なFingerprintと
は な りに く く,逆 に情 報 量 が 大 き い
とデ ー タ ベ ー ス へ の 格 納,検
索 な ど の処 理 に 時 間 を 要 す る よ う に な るた
め,適 切 な サ イ ズ 決 定 が 必 要 で あ る。 ・電 子 透 か しペ イ ロー ド:電 子 透 か し と して メ デ ィア リソー ス に挿 入 す る情 報 量 。 一 般 に この 情 報 量 が 多 い ほ ど優 れ た 透 か しで あ る と言 え る。 ・関 連 づ け の粒 度:メ
デ ィア リ ソー ス に対 し どの 粒 度 でPAT情
報 が 含 まれ
て い るか を示 す 。 ・知 覚 性:関
連 づ け情 報 を ユ ー ザ(視 聴 者)に
場 合 が あ る。 例 え ば,TV番 とが あ る が,こ
「見 せ る」場 合 と 「見 せ な い」
組 で は画 面 の 一 部 に放 送 局 の ロ ゴ を入 れ る こ
れ は 「見 せ る」 場 合 で あ り,逆 に電 子 透 か し挿 入 な ど は
「見 せ な い 」 場 合 で あ る。 ・耐 性:メ
デ ィア リソー ス に対 す る意 識 的,無 意 識 的 な処 理,攻 撃 に よ り関
連 付 け情 報 が 改 ざ ん さ れ た り消 され た りし な い こ と を示 す 。 耐 性 の 具 体 的 な評 価 手 法 の 一例 を次 の13.4で ・信 頼 性:関
示 す。
連 づ け情 報 の正 確 さ を示 す。 信 頼 性 が 高 い ほ うが優 れ た 技 術 で
あ る と言 え る。 ・演 算複 雑 性:関
連 づ け情 報 の挿 入,検
出 に要 す る演 算 時 間。 演 算 時 間 が 少
な い ほ うが 優 れ た 技 術 で あ る と言 え る 。
13.4 電子透かしに関する耐性評価項 目 13.3.4で
は,MPEG‐21/Persistent
Association
で に 挙 が っ て い る 要 求 条 件 を ま と め た が,そ
Technologiesで
の うち
これ ま
「耐 性 」 に 関 し て は よ り
詳 細 な 基 準 策 定 が 必 要 で あ る 。 特 に 音 楽 コ ン テ ン ツ に 関 し て はSDMIや 団 法 人 日 本 音 楽 著 作 権 協 会(JASRAC)のSTEP
2000/200118),19)等
社
に て基準
策 定 が 行 わ れ て い る 。 こ れ ら は, ・マ ス タ リ ン グ ス タ ジ オ で の 処 理 ・放 送 ス タ ジ オ で の 処 理(お よ び 放 送 実 施 環 境 の 想 定) ・イ ン タ ー ネ ッ ト配 信 に 関 わ る 処 理 ・消 費 者 が 用 い る 一 般 的 機 器 で の 処 理 を 想 定 し た も の と な っ て お り,例
え ばJASRACで
規 定 さ れ たSTEP
2000/
表13.1
耐 性 テ ス トの 具体 的 項 目
2001の 具 体 的 な 耐 性 テ ス トは 表13.1の は,WAV形
項 目 か ら構 成 され て い る。 課 題 曲
式 の フ ァ イル(44.1kHz/16bit/2
ch)と して,
・ポ ップ ス2曲 ・ク ラ ッシ ッ ク1曲 ・特 殊 音 響 曲2曲 の 計5曲
をCD‐Rに
記 録 し た もの を 参 加 企 業 に 提 供 し,あ
らか じ め 参 加 企
業 が 挿 入 した 透 か し デ ー タ が 再 び抽 出 で き る か ど う か を評 価 す る形 で行 わ れ た。 また,耐 性 評 価 テス トは,当 然 なが ら音 質 テ ス ト もあ わ せ て 行 う必 要 が あ る。 実 際STEP
2000/2001で
もABXテ
ス ト形 式 で 音 質 テ ス トを実 施 し て い
る 。ABXテ
ス ト と は,被
験 者が
A:透
か し挿 入 され て い な い オ リジ ナ ル 音 楽
B:透
か し挿 入 さ れ て い る音 楽
X:A,Bい
ず れか一方
の 三 つ の う ち,A,Bを を40秒
交 互 に40秒
ず つ そ れ ぞ れ2回
間 聴 く こ と に よ っ てXがAな
あ る 。 こ の 時,こ
の かBな
の テ ス トを す べ て5回
ず つ 聴 き,そ
の 後X
の か を 判 定 す る テ ス ト法 で
ず つ 行 い,5回
の テ ス トの結 果 す べ
て 正 答 が 得 ら れ た 場 合 の み 被 験 者 が 透 か し の 有 無 を 判 別 し た と定 義 し て い る 。 こ の 定 義 に よ り,回
13.5
ま
と
本 章 で は,デ
答 結 果 の 有 意 性 は95%以
上 と な る。
め
ィ ジ タ ル コ ン テ ン ツ 流 通 に 関 す る 国 際 標 準 の 動 向 に つ い て,
特 に 電 子 透 か し 技 術 の 立 場 か ら,ISO/IEC
JTC 1
SC
29/WG
11(MPEG)を
中 心 に そ の 動 向 を 概 説 し た 。 電 子 透 か し 技 術 は 優 れ た 手 法 が 次 々 と開 発 さ れ て い る 反 面,商
用 レベ ル で の 普 及 率 は十 分 に上 が っ て い な い な い のが 現 状 で
あ る 。 こ れ は,現
時 点 の 電 子 透 か し技 術 は 残 念 な が ら 実 装 コ ス トに 対 す る セ
キ ュ リ テ ィ 強 度 の 向 上 度 が 必 ず し も高 くな っ て い な い こ と に 起 因 し て い る も の と推 測 さ れ る 。 一 方,MPEG‐21に
見 られ る よ う に今 後 の コ ン テ ン ツ流 通
に お い て コ ン テ ン ツ 本 体(メ デ ィ ア リ ソ ー ス)と メ タ デ ー タ と の 関 連 づ け は 不 可 欠 で あ り,今
後 ま す ま す 電 子 透 か し の 重 要 性 ・有 用 性 が 高 ま っ て 行 く こ と
は 疑 い な い 。 本 分 野 の さ ら な る 発 展 と普 及 を 期 待 し た い 。
参考文 献 1) ISO/IEC 2) ISO/IEC
JTC
2001/AMD 3) ISO/IEC
1/SC 29/WG
JTC
1/SC 29/WG
11/N 5274,"Study 11/N 4849,"Study
Text of
of IS0/IEC FPDAM
13818‐11/FCD" ISO/IEC
14496‐1:
3" JTC
1/SC 29/WG
11/N 5231,"MPEG‐21 Overview
v.5"
4) http://www.opima.org 5) http://www.cidf.org 6) Interim Report,Results of
Phase I and II,Issued by DHYSG
CPTWG,Apr.1998.
7) http://www.sdmi.org 8) http://www.tv‐anytime.org 9) ISO/IEC
1/SC
29/WG
fo Identification
JTC
and
11/N
5229,"Requirements
Description
of
Digital
for
the
Persistent
Association
Items"
10) http://www.cisac.org 11) http://www.doi.org 12) http://www.smpte.org 13) http://www.isbn.org 14) http://www.ifpi.org 15) http://www.issn.org 16) http://www.indecs.org 17) ISO/IEC
JTC
1/SC
29/WG 11
N
Description(DII&D)Committee 18) http://www.jasrac.or.jp/release/00/10.html 19) http://www.jasrac.or.jp/release/Ol/10_2‐2.html
4532"MPEG‐21 Draft"
Digital
Item
Identification
and
第14章 今後 の展望― まとめにかえて―
明治大学理工 学部 田 中 賢 一
本 書 の最 後 に,こ れ ま で紹 介 され た 技 術 を ま とめ,今 後 の 展 望 を述 べ る。
14.1
紙 幣 に 対 す る 透 か し(第2章)
電 子 透 か し技 術 を 考 え る際 に,そ の 原 点 とな る技 術 に つ い て 考 え る必 要性 が こ こで は示 され た 。 それ は,紙 幣 に対 す る透 か しで あ り,紙 に対 す る透 か しの 歴 史 ・種 類 ・作 り方 ・品 質評 価 が 示 さ れ た 。 紙 に透 か し を入 れ る こ とは,そ の紙 の 製 造 や 品 質 な ど を証 す る商 標 と した こ と に起 源 を発 して い る。 そ れ以 降,そ の 特 徴 を利 用 して本 物 で あ る こ と を 確 認 す る手 段 と して透 か しが 用 い られ て き て い る。 そ の代 表 的 な例 は紙 幣 や パ ス ポー トな どで あ り,偽 造 され る と社 会 的 な 混 乱 を起 こ して 困 っ た事 態 と な る。 こ の事 態 を防 止 す るた め に透 か し技 術 が 用 い られ て きた 。 電 子 透 か しに 対 して 用 い られ る"透 か し"の 言 葉 は,電 子 媒 体 の真 正 性 を 証 明 す る た め の もの,す また,電
なわ ち,隠
子 透 か し をWatermarkと
され た 本 物 の 証 で あ る とも い え る。 呼 ぶ 理 由 は,JIS
P 0001_1998(紙 ・パ
ル プ 用 語)に す き入 れ ・透 か し の定 義 か ら,紙 を 漉 くに は水 が 必 要 で あ るた め で あ る こ とが わ か った 。 この た め,電 子 透 か し を考 え る に当 た り,紙 幣 に 対 す る透 か し を思 い起 こす 必 要 が あ る こ とが 示 さ れ た 。 今 後,紙
幣 の 偽 造 を 防 止 す るた め に,多 大 な努 力 が 必 要 とな って くる と思
わ れ る。 こ の こ とは,社 会 的 な見 地 か ら も必 要 な こ と で あ る と考 え られ る。
14.2
文 書 画 像 へ の 応 用(第3章)
文 書 画 像 に電 子 透 か し を適 用 す る場 合 に は,三 つ の 条 件 が 必 要 とな る。 す なわ ち, (1) 文 書 を読 む人 に 不 快 感 を与 え な い よ うな 画 質 で あ る こ と (2) 不 正 あ るい は悪 意 を持 つ第 三 者 に対 して,透 か し情 報 の 埋 込 み位 置 の発 見 や そ の解 読 を防 ぐ こ と (3) ハ ー ドコ ピー を作 成 して,複
写 を繰 り返 して も,透 か し情 報 が 失 わ
れ ない こと の三 つ の 条 件 で あ る 。 一 般 的 に,テ キ ス ト画 像 で は冗 長 性 が 少 な い た め,透 か し情 報 を埋 め 込 む に は,テ キ ス ト形 式 の変 換 に よ るか,テ
キ ス トの 要 素 で あ る文 字 の特 徴 を利
用 す る こ とに な る。 しか し,文 書 画 像 に お け る デー タ量 を増 加 さ せ ず して 冗 長 性 を増 加 す る こ と は困 難 で あ るた め に,透 か し情 報 を埋 め 込 む た め の 空 間 が 少 な く,効 率 的 か つ秘 匿 性 の あ る良 策 は い まだ に見 い だ され て い な い の が 現 状 で あ る。 また,こ れ まで 多 く提 案 さ れ て きた 手 法 の 多 くは十 分 な 攻 撃 耐 性 を持 っ て い な い と考 え られ る。 これ は,デ ー タ が1ビ
ッ トで も変 わ る と,文 字 情 報 が
他 の 文 字 情 報 に変 わ っ て し ま う こ とに起 因 す る。 今 後,電 子 出版 な ど文 書 画 像 が 身 近 に な っ て,ペ ー パ ー レス の 時 代 が 到 来 す る こ と で あ ろ う。 こ れ を考 え る に,電 子 文 書 の 信 頼 性 と著 作 権 を 守 るた め,電 子 透 か し技 術 が ます ます 発 展 す る こ とが 期 待 され る。
14.3 第4章
静 止 画 像 へ の 応 用(第4章) で は,JPEG画
像 へ の応 用 に絞 っ て,そ
は画 像 を離 散 コサ イ ン変 換(DCT)し
て,DCT係
の概 要 を示 し た 。JPEGで 数 を圧 縮 処 理 して い る。 こ
の た め,透 か し情 報 の埋 め 込 み に は,基 本 的 にDCT係
数 の操 作 を行 う こ と
に よ る もの と され る。 も し,著 作 権 保 護 の た め に透 か し情 報 を埋 め込 む 場 合 に は,種 々 の 画 像 処
理 ・変 換 が 行 わ れ た 場 合 に あ って も,透 か し情 報 が 取 り出 せ る必 要 が あ る。 また,改
ざ ん 位 置 の 検 出 の た め に用 い る の で あ れ ば,JPEGの
再圧 縮 に よっ
て 透 か し情 報 が 変 化 し な い よ う にす る こ と も必 要 で あ る。 さ らに,画 質 を劣 化 させ な い よ う に す るた め の工 夫 も必 要 とな る。 現 在 の と こ ろ,画 質 評 価 はPSNRを とPSNRと
用 い る方 法 が 主 で あ るが,主
が 必 ず し も一 致 して い る と は限 らな い。 この た め,透
観評 価
か し情 報
が 目立 た な くな る た め の 工 夫 が な され る こ とが 多 くな る と考 え られ る。 これ か ら も,画 像 符 号 化 の標 準 が 変 化 して い くもの と考 え られ る の で,そ れ に対 応 した 透 か し情 報 の埋 め込 み を考 え て い く必 要 が あ る。
14.4
動 画 像 へ の 応 用(第5章)
静 止 画 像 に対 し て,電 子 透 か し技術 が 適 用 され る よ うに な る と,動 画 像 に 対 して も応 用 され る よ う に な っ て きた 。 透 か し情 報 の 埋 め込 み ・検 出 に 当 た っ て 動 画 像 圧 縮 プ ロ セ ス そ の もの の利 用 を意 識 した も のや そ う で な い もの が 提 案 され て き た 。 す な わ ち,動 式 や,MPEGを
き補 償 部(MC)+DCT圧
縮 を前 提 と し た 方
前 提 と しな い 方 式 な どで あ る。
これ らの 技 術 は実 用 的 な段 階 に 入 りつ つ あ るわ けだ が,今 後,シ
ステムへ
の 電 子 透 か しの 実 装 を進 め る 開発 者 の た め の評 価 尺 度 を確 立 す る必 要 が あ る と考 え られ る。 現 状 で は,Stirmarkな
る 静 止 画 用 の 攻 撃 ツ ー ル を利 用 した
評 価 を応 用 させ て い る。 しか し,こ の 方 法 で は フ レー ム ご と に対 す る評 価 と な っ て し ま い,静 止 画 と同 じ方法 で評 価 す る と非 常 に見 づ らい 画 像 とな る。 この た め に,固 定 パ ラ メ ー タ で 同一 の ひ ず み を す べ て の フ レー ム に対 して 与 え る必 要 性 が あ る。 この こ とか ら,画 像 の 評 価 尺 度 の 確 立 は 急 務 で あ る とい え る。 電 子 透 か し方 式 も,暗 号 方 式 と同様 に して,ア 撃 に 耐 え られ る 方 式 を 目指 し,で れ る こ とが,今
ル ゴ リズ ム を公 開 して も攻
き るだ けオ ー プ ンな場 に お い て 議 論 が な さ
後 の 新 し い方 式 の 開 発 の 一 助 に な る と考 え られ る。
14.5
三 次 元形状モデ リングへの応 用(第6章)
三 次 元 形 状 モ デ ル に は,イ
ン タ ー ネ ッ トに 存 在 す るWeb
械 部 品 設 計 図 面 と して の三 次 元 形 状CADデ
ー タ,な
3 Dモ デ ル,機
ど多 くの種 類 が 存 在 す
る。 こ の三 次 元 形 状 に対 して 埋 め込 み を行 う電 子 透 か し に つ い て は,ポ
リゴ
ン メ ッ シ ュ な どが 挙 げ られ る。 メ ッ シ ュ形 状 に対 し て埋 め 込 む 透 か しの 条 件 に は,二 次 元 画 像 の 場 合 の不 可 知 性,攻
撃 耐 性 な どの定 義 づ けが 異 な る。
三 次 元 形 状 の 解 析 や 処 理 に つ い て は,処 理 技 術 の 問 題 や,姿
勢正規化 な ど
の難 問 が あ るた め に,こ の分 野 で の電 子 透 か しの 実 用 化 は これ か ら も課 題 と な る と考 え られ る。 実 用 を考 え る な らば,三
次元 メ ッ シ ュ形 状 を対 象 と し,
取 出 し に元 メ ッ シ ュ との比 較 が 不 要 で あ る透 か し技術 の導 入 が必 要 に な っ て く る と思 わ れ る。 しか し現 状 で は,元 モ デル と透 か しモ デ ル の 姿 勢 の 正 規 化 が で き な い た め,実 用 は難 しい 課 題 で あ る と考 え られ る。 三 次 元 形 状 モ デ リン グ に お け る基 盤 技 術 の進 展 と とも に,こ の 分 野 で の透 か し技 術 の発 展 を期 待 した い 。
14.6
ホ ロ グ ラ フ ィ へ の 応 用(第7章)
ホ ロ グ ラ フ ィ は,立 体 映 像 を平 面 媒 体 に格 納 す るた め の写 真 技 術 で あ る。 電 子 透 か し技 術 と ホ ロ グ ラ フ ィ と を関 連 づ け る技 術 は計 算 機 ホ ログ ラ フ ィで あ る。 この計 算 機 ホ ロ グ ラ ム を透 か し情 報 と して 用 い る方 法 が これ ま で に提 案 され て きた。 計 算 機 ホ ロ グ ラム を透 か し情 報 と して 用 い た 場 合 の 特 徴 は,デ ー タ の欠 落 な どの 攻 撃 に対 して 強 い ア タ ッ ク耐 性 を 有 し て い る こ とで あ る。 また,他 方 式 と比 較 して,透 し,フ
の
か し情 報 の 複 製 が 困 難 で あ る こ とが 挙 げ られ る。 しか
ィル タ リン グや 幾 何 学 的 変 換 に対 して 計 算 機 ホ ロ グ ラ ム が 回 復 で き る
よ うに な らな い と,実 用 化 は難 しい もの と思 わ れ る。 この た め,暗 号 と して の計 算 機 ホ ロ グ ラ ム の有 効 性 を 見 い 出 す こ とや,フ ィ ル タ リ ング に強 い計 算 機 ホ ロ グ ラ ム の作 成 な どが 今後 の課 題 として残 され る。
14.7
音楽情報 に対 す る応 用(第8章)
ブ ロー ドバ ン ドイ ンタ ー ネ ッ トの普 及 に伴 い,音 楽 や 映 像 な どの エ ンタ ー テ イ メ ン トコ ンテ ン ツ の イ ン タ ー ネ ッ トで の流 通 の 本格 化 が 現 実 化 し て きて い る。 そ の裏 で,大 量 な コ ン テ ンツ の 不 正 配 信 が行 わ れ る よ うに な り,市 場 を脅 か す 結 果 とな っ て き て い る。 この た め,現 状 で 実 用 化 さ れ て い る一 例 と して,複 製 制 御CD(CCCD)が
発 売 され る よ う に な った 。 そ れ で もな お,セ
キ ュ リ テ ィ面 で の不 十 分 さ の た め に,音 楽CDと Wabぺ
し て 発 売 さ れ る翌 日 に は
ー ジ に ア ッ プ ロ ー ドされ る と い う状 態 が続 い て い る。
音 楽 情 報 に対 す る電 子 透 か し の利 用 に は,三 つ の 目的 が あ る。 す なわ ち, ハ ー ド間 の コ ピー コ ン トロー ル,不 正 配信 行 為 の追 跡 と証 拠 の保 全,著 の利 用 の 管 理 で あ る。 現 在,音 術 は,MP3な
作物
楽 産 業 にお い て注 目 され て い る電 子 透 か し技
どの デ ィジ タル フ ァイ ル で,不 正 配 信 の 追 跡 と証 拠 保 全 に あ
る と言 わ れ て い る。 この 分 野 に お い て は,技 術 の 進 展 は も と よ り,ユ ー ザ の モ ラル も重 要 視 さ れ る と考 え られ る。 早 急 な 実 用 化 が 望 まれ る分 野 とい え る。
14.8 DVDは,近
DVDへ
の応用(第9章)
年 に な っ て 普 及 し始 め て い る電 子 媒 体 の 一 つ で あ る。 これ に
対 して,著 作 権 を保 護 す る た め に,電 子 透 か し を導 入 し な けれ ば な らな くな った。 この コ ンテ ン ツ保 護 に は,IBMの 法 を 用 い た,Galaxy,Philipsに
デ ー タ ハ イ デ ィ ン グ 法 に よ る統 計 的 手 よ るJAWSを
基 礎 と したMillennium,の
二 つ の 方 式 が あ る。 両 方 式 の 技 術 評 価 は す で に終 わ っ て い るが,両
方式 にお
け る採 用社 で の 知 的 所 有 権 の合 意 は得 られ て お らずDVD‐Videoの
電子 透 か
し の採 用 に は い ま だ に 結 論 が 出 て い な い 。 健 全 な コ ン テ ン ツ流 通 を 目指 す た め に は,DVD‐Videoに
お いての電 子透
か し を導 入 す る こ とが 急 務 で あ る。 技 術 的 に は,ハ ー ドウ ェ アか ら ソ フ トウ ェ ア に至 る まで,あ
ら ゆ る場 面 で 安 全 性 を 確保 す る必 要 が あ る。 これ に つ い
て も,今 後,技 術 に関 す る議 論 を重 ね,か
つ ユ ー ザ の モ ラル を 向上 させ る必
要 が あ る。
14.9
バ イ オ メ ト リ ッ ク ス 本 人 認 証 技 術(第10章)
バ イ オ メ トリ ッ ク ス本 人 認 証 技 術 に お け る基 本 原 理 は, (1) 事 前 の 登 録 時 に本 人 認証 に用 い る本 人 情 報 を登 録 す る (2) 本 人 認 証 時 に認 証 請 求者 に よ っ て 提 示 さ れ た 提 示 情 報 と登 録 情 報 と を認 証 者 が 比 較 照 合 す る (3) 認 証 請 求 者 が 登 録 さ れ た本 人 で あ る こ とを確 認 す る こ とか ら成 り立 つ。 本 人 認 証 技 術 に お い て は,画 像 処 理 お よ びパ タ ー ン解 析 あ る い はパ タ ー ン 認 識 技 術 を基 礎 と して い る。 その 認 証 に 当 た っ て,生 体 特 徴 を用 い る。 生 体 特 徴 は 非 剛 体 で極 め て多 くの 特 徴 を有 して い る に もか か わ らず お 互 いが 極 め て よ く似 た 構 造 を も っ て い る 。人 に よ る差 異 はわ ず か で 単 一 ク ラス を な して い る。 接 触 入 力 の場 合 に は変 形 が 原 因 で,非 接 触 入 力 の 場 合 に は入 力 時 の姿 勢 の 変 化 や証 明 条 件 の 変 化 な どが 原 因 で,認 証 シ ス テ ム の 評 価,と
くに,認
証 制 度 の評 価 を複 雑 な もの に して い る。 画 像 処 理 技 術 に お い て は特 徴 の抽 出 技 術 が重 要 とな り,パ タ ー ン認 識 技術 に お い て は特 徴 空 間 を構 成 す る上 で の 重 要 な学 習 サ ン プ ル 数 が,認 証 精 度 に 大 き な影 響 を 及 ぼ す こ とが わ か っ た。 識 別 に有 利 な特 徴 空 間 の 構 成 お よ び特 徴 の 選 択 削 減 法 は,今 後 の課 題 で あ る。
14.10
攻 撃 と そ の 対 策(第11章)
電 子 透 か しの 攻 撃 に は,様 々 な 方法 が あ る。 そ の代 表 例 は,幾 何 学 的 な攻 撃,非
幾 何 学 的 な攻 撃,結
託 攻 撃 な どで あ る。
幾 何 学 的 攻 撃 の ツ ー ル と してStirmarkが
よ く知 られ て い る。 この 幾 何 学
的 攻 撃 の 対 策 と し て は,ひ ず み 検 出 の た め の パ イ ロ ッ ト信 号 を埋 め込 む こ と が 挙 げ られ る。 結 託 攻 撃 は,コ
ンテ ン ツ に 埋 め込 まれ て い る利 用 者 情 報 な ど
の不 正 者 追 跡 用 情 報 を 消 す 際 に 有 効 な攻 撃 で あ る。 こ の た め の 対 策 と して は,透 か しの 埋 め込 み ・抽 出 装 置 が攻 撃 さ れ な い よ う に す る こ とが 挙 げ られ る。 こ の攻 撃 な ら び に そ の 対 策 に つ い て は,電 子 透 か し技 術 を考 え る上 で 重 要 不 可 欠 な課 題 で あ る 。 つ ま り,電 子 透 か しの 攻 撃 に対 す る耐性 を強 化 す る必 要 性 が あ り,今 後 の課 題 と して は, (1) 結 託 攻 撃 に よ り強 く短 い 埋 め込 み 系 列 を生 成 す る符 号 化 器 の 開 発 (2) 透 か しの抽 出 方 法 を公 開 で き る電 子 透 か しの 開 発 が 挙 げ られ る。
14.11
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ(第12章)
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィは,電 子 透 か し と は 一 線 を 画 し,"電 子 あ ぶ り出 し"と 呼 ば れ る。 ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ と電 子 透 か しの相 違 点 は,価 値 の あ る情 報 が ス テ ガ ノ グ ラ フ ィで は外 か ら見 え な い秘 密 情 報 で あ る とい う こ と と,埋 め 込 み 情 報 が ス テ ガ ノ グ ラ フ ィで は で き るだ け大 きい こ とが 望 ま し く,外 に見 え る 情 報 に手 を加 え る と容 易 に壊 れ て も構 わ な い 点 に あ る とい う こ とが 挙 げ られ る。 新 し い ス テ ガ ノ グ ラ フ ィの 方 式 と して,BCPSス
テ ガ ノ グ ラ フ ィが 提 案
され た 。 この 方 法 は 多値 画 像 を ビ ッ トプ レー ン に分 解 す る こ とで2値 画 像 の 組 合 せ に 分 解 し,そ の 中 に多 くの 秘 密 情 報 を埋 め込 む こ とに成 功 した 方 式 で あ る。 この 方 法 は,従 来 の ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ技 術 と比 較 して 処 理 速 度 が 速 く,埋 め 込 み ア ル ゴ リズ ム に 多様 性 を求 め る こ とが 可 能 で あ る の で,安 全 性 が 高 ま って きた。 今 後 は,埋 込 み容 量 の さ らな る増 大 や,安 全 性 の さ ら な る増 大 を 目指 し, 電 子 透 か し と相 補 的 な役 割 を果 た せ る よ う な情 報 セ キ ュ リテ ィの 方 式 と して 確 立 して ゆ く必 要 が あ る と考 え られ る。
14.12
国 際 標 準 化 動 向(第13章)
ブ ロー ドバ ン ドア ク セ ス,モ バ イ ル イ ン タ ー ネ ッ ト,P2P通 速 な普 及 に伴 い,デ
信 な どの 急
ィ ジタ ル コ ン テ ンツ の 流 通 が盛 ん に な っ て き て い る。 安
全 か つ健 全 な デ ィ ジ タ ル コ ンテ ン ツ流 通 社 会 を築 くた め に,様 々 な 国 際標 準 化 団 体 に よ っ て,デ
ィ ジタ ル コ ン テ ンツ の 著 作 権 管 理 ・保 護 技 術 の強 化 が行
わ れ て き た 。 例 え ば,ISO/IECJTC1 MPEG‐21,OPIMA,cIDf,DVD
SC29/WG11,MPEG‐4/IPMP, Forum,SDMI,TVAFな
どが 電 子 透
か し を扱 っ て い る国 際 標 準 化 団 体 で あ る と言 わ れ て い る。 電 子 透 か し 技 術 は,優 れ た 手 法 が 次 々 に 提 案 され て い る時 代 と な っ て き た 。 と こ ろが,実
装 コ ス トに対 す る セ キ ュ リテ ィ強 度 の 向 上 が 十 分 で な い た
め に,商 用 レベ ル で の 普 及 率 は まだ 十 分 上 が って い る と は言 え な い 状 況 で あ る 。 よ り優 れ た 方 式 が 提 案 さ れ,実 用 化 さ れ る こ とが 重 要 で あ るが,そ の こ と に よ っ て,標 準 的 な電 子 透 か しの 方 式 も確 立 され る もの と考 え られ る。
電 子 透 か し技 術 は この よ うに 多 岐 にわ た っ て,か
つ 実 用 に 向 け て 急 ピ ッチ
で研 究 が 進 め ら れ て い る。 ブ ロ ー ドバ ン ドイ ンタ ー ネ ッ トが 急 速 に 普 及 して い る 現 状 で は,コ れ て い る。
ンテ ン ツの 著 作 権 保 護 の 立 場 か ら一 刻 も早 い実 用 化 が 望 ま
索
引
JASRAC
【アルファベット】
128
JPEG
8
AM
129
JPEG2000
ATRAC
129
JPEG圧
BIEM
128
Judder
186
KL展
126
Laplacianフ
141
MP3
CD‐R
141
MPEG‐2
CISAC
128
MPEG‐4
CPPM
141
MPEG‐21
CPRM
141
MPEG‐4SNHC
CSS
141
MPEGシ
ン タ ッ ク ス
79
MPEGス
ト リ ー ム
79
BPCS方
式
CCCD(複
製 制 御CD)
CD
DCT係
数
54,57
8 縮
8 90
開
161 ィ ル タ
100 129 9 10 199 107
DNA
157
Millennium方
DVD
141
P2P通
DVDCPTWG
142
PCM
DVD‐Audio
143
PSNR
DVD‐RAM2.0
143
RGB表
DVD‐RAM
143
Real
DVD‐ROM
143
robust
DVD‐RW
143
SN比
DVD‐R
143
SPIHT
192
STEP2001
130 157
DVD‐Video
141,143
式
150
信
197 129 62
色 系
56
Audio
129
watermark
100 2
DVD+RW
143
STR
DVD+R
143
Shaking
89
EZW圧
縮
193
StirMark
8
EZW符
号 化
193
Stirmark
89
129
Wasserzeichen
16
FM fragile
watermarking
49
watermark
GOP構
造
79
Web3D
150
Windows
Galaxy方 Heat
式
devil
91
YIQ表
16 107 Media
色 系
Audio
129 190
ク ロ ス ハ ッ チ ン グ 法
46
【ア 】 圧縮
2
計 算 機 ホ ロ グ ラ ム
113
ア フ ィ ン変換
11
結 託 攻 撃
170
ア ル ゴ リズ ム
75
検 証
154
暗号 強 度
38 光 学 系
116
虹 彩
156
国 際 標 準 化
197
個 人 認 証
153 126
イ ンター ネ ッ ト
15,181
イ ン デ ック ス画 像
189
ウ ェー ブ レ ッ ト変 換
72
コ ピ ー コ ン ト ロ ー ル
動 き補 償
76
コ ピ ー ラ イ ト
埋 め込 み
95
コ ン テ ン ッ
埋 め込 み位 置
38
75 2
【サ 】 音 楽 電 子透 か し
125 【カ 】
改 ざん 改 ざん検 出 改 ざん検 出用 情 報 回転
サー フェ ス モデ ル
98
サ ブ リ ミナル チ ャネル
167
漸 近 メ ッシ ュ表 現
104
6 53 168 11
色 調 補正 識 別 時 間 分散 型
9 154 84
鍵
3
写 真 フ ィル ム
114
各 種 改変
2
シ ャー プニ ング
121
重 ね 書 き
12
周 波 数領 域
87
画 像 深 層暗 号
182
冗 長 性
38
カ ラーベ ク トル
189
焦 点 面
116
46
情 報 化
181
情 報 通信 利 用 者動 向
125
情 報 迷彩
182
間隔情 報 管 理ID
幾 何 学 的 な攻撃
168
白黒 透 か し
17
白透 か し
17
43
真 正性
15
切 り取 り
10
シ ンタ ッ ク ス
77
擬 似乱 数
81
空 間領 域
86
透 か し攻 撃 ツール
89
黒 透 か し
17
す き入 れ
15
輝 度 輝 度パ ター ン
169 9
透 か し
1
ス テ ガ ノ グ ラ フ ィ(Steganography) 7,40,167,181 ス ぺ ク トル 拡 散 法
81
制 御 情 報
168
生 体 特 徴
153
セ キ ュ リ テ ィ
認 証 ア ル ゴ リズ ム
156
認 証 局
154
認 証 書
154
ネ ッ ト ワ ー ク 化
181 【ハ 】
38
ソ リ ッ ドモ デ ル
98
バ イ オ メ ト リ ク ス
153
パ イ ロ ッ ト信 号
170
背 景 パ タ ー ン 【タ 】 耐 性 耐 性 評 価 耐 タ ン パ ー 装 置
バ ー コ ー ド 5
ハ フ マ ン符 号 化
8
ハ ミ ン グ 距 離 パ ラ メ ト リ ッ ク 曲 面
172
多 値 画 像
41 113 55 156 96
43
ダ ミ ー ・デ ー タ
183
著 作 権
1
著 作 権 者
4
著 作 権 情 報
168
低 域 通 過 フ ィ ル タ
9
デ ィ ジ タ ル 情 報
1
デ ー タ ハ イ デ ィ ン グ 電 子 あ ぶ り出 し
53 182
電 子 透 か し
1
非 幾 何 学 的 な 攻 撃 秘 匿
37
評 価
8
フ ァ イ ル サ イ ズ
9,75
66
フ ァ イ ル 変 換 ソ フ ト
135
フ ォ トポ リマ ー
114
フ ォ ー マ ッ ト変 換 不 規 則 メ ッ シ ュ 復 号 複 製 制 御(コ
2 104 59
ピ ー コ ン ト ロ ー ル)
CD(CCCD) 動 画 像
170
複 素 振 幅
126 116
動 ベ ク トル
79
符 号 化
取 り出 し
95
不 正 者 追 跡 用 情 報
168
フ ラ ウ ン ホ ー フ ァ ー 回 折
114
ドル ビ ー デ ィ ジ タ ル
142
プ リ ッ カ 【ナ 】
197 127
99
プ ロ バ ィ ダ ー
2次 元 離 散 コ サ イ ン 変 換
57
文 書 画 像
2値 画 像
37
認 識
78
ブ ロ ー ドバ ン ド
2次 元 ユ ー ク リ ッ ド空 間
ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト
58
162
平 行 移 動
154
ベ イ ズ 誤 り確 率
37
10 160
ベ ク トル デ ー タ
7
ベ ク トル パ タ ー ン
41
ペ ー パ ー レ ス 社 会
50
編 集
2
ボ ク セ ル
96
ポ リ ゴ ン メ ッ シ ュ
モ ザ イ ク
162 【ラ,ワ
】
ラ ン ダ ム 位 相
115
ラ ン レ ン グ ス
42
ラ ン レ ン グ ス 符 号 化
55
96
ホ ロ グ ラ フ ィ
113
離 散 フ ー リエ 変 換
ホ ワ イ トノ イ ズ
129
量 子 化
57
本 人 認 証
154
量 子 化 テ ー ブ ル
64
本 人 認 証 技 術
153
利 用 者 情 報
4
20
利 用 者 のID
168
レ ー ザ
113
本 物 の 証 【マ 】 マ ス キ ン グ 効 果
72
レ ン ダ リ ン グ
メ タ デ ー タ
203
ワ イ ヤ ー フ レ ー ム
メ ッ シ ュ簡 単 化
106
和 文
メ ッ セ ー ジ 認 証
154
面 積 情 報
44
114
96
7 40
〈監 修 ・執 筆 〉
小 松 尚 久(監 修,ま
えが き)早稲田大学理工学部
稲 葉 宏 幸(第1章)京 都工芸繊維大学工芸学部 川 合 淳 郎(第2章)元 東京工芸大学工学部 教授 松 井 甲 子 雄(第3章)防
衛大学校情報工学科
汐 崎 陽(第4章)大 阪府立大学大学院工学研究科 酒 澤 茂 之(第5章)KDDI研 究所 大 渕 竜 太 郎(第6章)山
梨大学医学工学総合研究部
田 中 賢 一(監 修,第7・9・14章)明
治大学理工学部
松 尾 秀 城(第8章)株
式会社 野村総合研究所
田 中
州大学工学部
清(第9章)信
篠 原 克 幸(第10章)工 古 原 和 邦(第11章)東
学院大 学工学部 京大学生産技術研究所
今 井 秀 樹(第11章)東
京大学生産技術研究所
河 口 英 二(第12章)九 野 田 秀 樹(第12章)九
州工業大学工学部 州工業大学工学部
新 見 道 治(第12章)九 青 木 輝 勝(第13章)東
州工業大学工学部 京大学 先端科学技術研究セ ンター
安 田 浩(第13章)東
京大学 国際 ・産学共同研究センター
電子透か し技術 デ ィジ タル コ ンテ ンツ のセ キ ュ リテ ィ 2004年1月20日
第1版1刷
編 監
発行
者 画 像 電 子 学 会 修 小 松 尚 久 田
中
賢
一
発行者 学校法人 東 京 電 機 大 学 代 表 者 丸 山 孝 一 郎 発 行 所 東 京 電 機 〒101‐8457
大 学 出 版 局
東 京 都 千 代 田 区 神 田 錦 町2‐2 振 替 口 座 00160‐5‐71715
印刷 三美印刷(株) 製本 渡辺製本(株) 装丁 鎌田正志
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The
電 話 (03)5280‐3433(営
業)
(03)5280‐3422(編
集)
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Japan
Japan
*無 断 で転 載 す る こ とを禁 じ ます。 *落 丁 ・乱 丁 本 はお取 替 えい た します 。 ISBN4‐501‐32320‐5
C3055
2004
Electronics