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［演習6―7 電子透かしの仕組み］
10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 ［演習６―７ 電子透かしの仕組み］ 今回は関根が代表で進めます。 全員で電子透かしについて web で調べ、関根がまとめます。 画像や動画、音声などのマルチメディアデータに、画質や音質にはほとんど影響を 与えずに特定の情報を埋め込む技術のこと。著作権情報を埋め込むために利用され ることが多い。 何も描かれていないように見える部分に反対側から強い光を当てると像が浮き上が る「透かし」技術は紙幣などに使われているが、これになぞらえて、電子データ中 に一見すると見ることのできないデータを埋め込むことを電子透かしと呼ぶ。 「透かし」データを埋め込まれた画像などのデータは、一見すると元のデータと変 わりないように見えるが、専用の電子透かし検出ソフトに読み込ませると、作者名 やコピー回数などの埋め込まれた情報が表示される。これにより、不正コピーやデ ータの改ざんなどを防ぐことができる。さらに、データの改ざんの事実だけでなく 改ざんされた個所も具体的に特定できるようにすることも可能である。 電子透かしとは、画像や動画、音声などのマルチメディアデータに、画質や音質に はほとんど影響を与えず、特定の情報を埋め込む技術のことです。オリジナルデー タにコピー防止信号や権利者情報を加工することで、インターネットに流通する著 作権保有データを不正利用から保護します。何も描かれていないように見える部分 に反対側から強い光を当てると像が浮き上がる「透かし」技術は紙幣などに使われ ていますが、これを元に電子データ中に一見すると見ることのできないデータを埋 め込むことを電子透かしと呼びます。「透かし」データを埋め込まれた画像などの データは、一見すると元のデータと変わりないように見えますが、専用の電子透か し検出ソフトに読み込ませると、作者名やコピー回数などの埋め込まれた情報が表 示されます。これにより、不正コピーやデータの改ざんなどを防ぐことができま す。さらに、データの改ざんの事実だけでなく改ざんされた個所も具体的に特定で きるようにすることも可能です。電子透かしには、お札のように透かしがわかる 「可視透かし」と、実際には目に見えない「不可視透かし」があります。可視透か しでは、専用ソフトを使ってデータを再生したり、パスワードなどのキーを使って 透かしを取り除くことでオリジナルデータを保護するようにしています。また不可 視透かしでは、データの見ため自体はオリジナルと同じですが、実際は Web 上で検索 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 できる仕組みが施され、不正利用された場合はすぐにわかるようになっています。 画像や動画、音声などのマルチメディアデータに、画質や音質にはほとんど影響を 与えずに特定の情報を埋め込む技術のこと。著作権情報を埋め込むために利用され ることが多い。 何も描かれていないように見える部分に反対側から強い光を当てると像が浮き上が る「透かし」技術は紙幣などに使われているが、これになぞらえて、電子データ中 に一見すると見ることのできないデータを埋め込むことを電子透かしと呼ぶ。 「透かし」データを埋め込まれた画像などのデータは、一見すると元のデータと変 わりないように見えるが、専用の電子透かし検出ソフトに読み込ませると、作者名 やコピー回数などの埋め込まれた情報が表示される。これにより、不正コピーやデ ータの改ざんなどを防ぐことができる。さらに、データの改ざんの事実だけでなく 改ざんされた個所も具体的に特定できるようにすることも可能である。 「透かし」というとお札の透かしを頭に思い浮かべる方が多くいらっしゃると思い ます。 しかし、お札の透かしのように誰の目でもはっきりとわかる透かしでは、元のデジ タルコンテンツの内容を変えてしまいます。 また、透かしが入っていることがすぐにわかってしまうと、それを消す技術がすぐ に出てくる可能性が高くなります。 電子透かしの中には見える透かしもあり、ID を入れることによって消えるものもあ ります。 これは従来のセキュリティ技術とあまり変わりがなく、電子透かしの目的が著作権 保護であるという前提から考えると、できればは目や耳ではわからない「透かし」 であった方が望ましいと言えます。 以上のことから、電子透かしとは、人間が知覚できない程度に透かし情報を埋め込 み、デジタルコンテンツの質を損なわせない技術ということができます。 さらに乱暴な言い方をすると、誰にもわからないようにデジタルコンテンツに傷 （ノイズ）をつけるということになります。 しかもその傷から埋め込んだ情報を取り出すこと（検出）ができなければなりませ ん。 サインズが提供する電子透かしは、佐賀大学理工学部と共同開発した、まだ市場に ない新しい技術です。 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 現在周知されている電子透かし技術は大別すると、データの標本値に埋め込む方法 （画素を複数のブロックに分割し、輝度を表すビット情報に直接処理を施す）と周 波数成分に変換して埋め込む方法（フーリエ変換（FET）やスペクトル拡散、離散コ サイン変換（DCT）などに代表されるように画像データを周波数成分に変換し、画質 に影響しないように特定の周波数成分に透かし情報を埋め込む）があります。 サインズの電子透かしは、どちらかといえば後者の手法に似ていますが、色の高周 波成分に対するユニークな加工（特許出願済）を施してあるので、既存の手法に比 べ、解読が極めて難しいと言えます。 また、電子透かしの技法のひとつにステガノグラフィがあります。 これは、秘密の文書やコードなどを画像データに埋め込み、第三者に埋め込まれた 情報を感知させずにやり取りを行う技術です。 サインズの電子透かしは、前記のとおり独自の埋め込み技術で、秘匿性が非常に高 いことから、このステガノグラフィへの応用が期待されています。 電子透かしとは、画像や動画、音声などのマルチメディアデータに、画質や音質に はほとんど影響を与えず、特定の情報を埋め込む技術のことです。オリジナルデー タにコピー防止信号や権利者情報を加工することで、インターネットに流通する著 作権保有データを不正利用から保護します。何も描かれていないように見える部分 に反対側から強い光を当てると像が浮き上がる「透かし」技術は紙幣などに使われ ていますが、これを元に電子データ中に一見すると見ることのできないデータを埋 め込むことを電子透かしと呼びます。「透かし」データを埋め込まれた画像などの データは、一見すると元のデータと変わりないように見えますが、専用の電子透か し検出ソフトに読み込ませると、作者名やコピー回数などの埋め込まれた情報が表 示されます。これにより、不正コピーやデータの改ざんなどを防ぐことができま す。さらに、データの改ざんの事実だけでなく改ざんされた個所も具体的に特定で きるようにすることも可能です。電子透かしには、お札のように透かしがわかる 「可視透かし」と、実際には目に見えない「不可視透かし」があります。可視透か しでは、専用ソフトを使ってデータを再生したり、パスワードなどのキーを使って 透かしを取り除くことでオリジナルデータを保護するようにしています。また不可 視透かしでは、データの見ため自体はオリジナルと同じですが、実際は Web 上で検索 できる仕組みが施され、不正利用された場合はすぐにわかるようになっています。 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 音楽や静止画、動画、文書などのデジタルコンテンツに埋め込まれた著作権情報の こと。デジタルウォーターマーク（digital watermark）、あるいは単にウォーター マークともいう。直接目では見えないが、専用の検出器を通すと著作権情報が得ら れる仕組みになっている。適切に埋め込まれていると、加工後や、いったんアナロ グメディアにコピーされた後にデジタルデータに戻されても検出できる。 本来電子透かしは著作権物であることの主張と不正な流通ルートを特定すること を主な目的としているが、DVD 向けの電子透かしではコピー管理情報（CCI）を持た せることで、録画・再生を制御できる仕組みが提案されている。 モバイル電子透かしとは モバイル電子透かしとは，電子透かしが埋め込まれたポス ターや雑誌の写真をカメラ付き携帯端末で撮影し，その透 かしを読み取ることにより，関連情報をインターネット等か ら簡単に入手することを実現する技術です． この核となる部分が電子透かしという技術で，これはコン テンツに微小な変更を加えることにより，そのコンテンツと は直接関係がない別のデータを，人には知覚しがたい，目に 見えない情報として埋め込むというもので，これまで主にデ ジタルコンテンツの著作権保護という観点から研究開発が進 められてきました．デジタルコンテンツは拡大，縮小，回転， 切り取り，圧縮などさまざまな加工が容易に行えるため，著 作権保護に適用するためにはこうした加工が行われても透か しを読み取ることができるような耐性が要求されます．加工 に対する耐性が高ければ，電子透かしが入ったデジタルコン テンツを印刷した画像や，ディスプレイに表示した画像など のアナログデータからも透かしが読めるようになります． モバイル電子透かしは，こうした特徴に注目し，電子透 かしを，印刷物といった実在する“物”からインターネッ ト上の“情報”へ橋渡しをするツールとして用いることに より，広告媒体，販売促進ツール，エンタテインメントの ツールとして幅広い分野へ適用できるという発想から生ま れました． QR コードとの違い 近年，QR コードと呼ばれる二次元バーコードのリーダが 多くの携帯電話に搭載され，新聞や雑誌に QR コードを掲 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 載することで，QR コードが“物”から“情報”への橋渡し ツールとして使われ始めています．モバイル電子透かしと同 じ使われ方が，QR コードではすでに始まっています． それでは電子透かしは QR コードと比較して何が違うので しょうか．QR コードはコンテンツごとにコードの表示スペー スが必要となりますが，電子透かしは画像そのものに情報を 埋め込むため，ポスターや雑誌などのデザイン性を損なうこ となく利用できます．また大きな画像を用いれば，離れた場 所からも情報を読み取ることができるという特徴を持ってい ます． モバイル電子透かし技術に要求される機能 携帯電話のカメラを用いるモバイル電子透かしには，従来 の電子透かし技術とは異なる機能が要求されます． 透かし入りコンテンツを作成する場合，元となるデジタル コンテンツに透かしを入れ，それを印刷する時点でまずアナ ログ情報に変換されます．印刷したコンテンツは明るい所や 暗い所の細部を十分に再現できていない場合がほとんどで す．また手に持った携帯電話でこれを撮影するため，ここで も撮影した画像には，拡大・縮小，回転，台形歪，レンズ 歪，光の反射，手ぶれ，ピンボケ，画像圧縮など，画質を 劣化させる多くの要因があります． 電子透かしは元コンテンツに変更を加えて別の情報を埋 め込む技術ですので，コンテンツに加える変更量（透かし強 度）が大きければ大きいほど，透かしの検出率は向上します が，逆に画質が低下してしまいます． モバイル電子透かしでは，撮影方法等により，最終的に 得られるデジタルコンテンツの画質に大きな差がありますの で，それらを加味して透かし強度を決定する必要がありま す．そのため，印刷したものを携帯電話で撮影する場合に， 特に発生しやすい変形や画質劣化に対して強い耐性を持つ 透かし方式を開発するとともに，こうした状況をシミュ レートすることで，最適な透かし強度で埋め込むツールを開 発し，提供しています． 次に重要なのが処理の軽量化です．一般に電子透かし技 術では画質と耐性を向上させるため，高度な画像処理が施 されています．携帯電話で透かしを検出するには，撮影した 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 画像そのものをサーバに送信してサーバ側で透かしを検出す るクライアント/サーバ（C/S）方式と，携帯端末自体で透 かしを検出する方式があります．C/S 方式では，処理能力 の高いサーバで透かしを検出しますので，高度な画像処理を 行うことができますが，画像そのものをサーバに送信する必 要があるため，検出までに時間や通信コストがかかります． 撮影時の手ぶれやピンボケで透かしが検出できない場合も， サーバに送った後でしか結果が分かりません． モバイル電子透かしでは，透かしアルゴリズムを根本から 見直し，携帯電話内部で透かしを検出する方式の開発を行 い，高いユーザビリティを実現しました． 画像や音楽等のデジタルコンテンツに情報を埋め込む情報ハイディング（データハ イディング）技術の一種のことです。 電子透かしは、ステガノグラフィの応用から生まれた技術であり、従来から存在す る目に見える透かし（ウォーターマーク）とは別のものです。 電子透かしには知覚可能型と知覚困難型の 2 つがあるが、通常、電子透かしと言え ば、後者の知覚困難型電子透かしのことを指します。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%80%8F%E3%81%8B%E3%81%97 ===補足=== 画像や動画、音声などのマルチメディアデータに、画質や音質にはほとんど影響を 与えずに特定の情報を埋め込む技術のことで、著作権情報を埋め込むために利用さ れることが多いです。 専用の電子透かし検出ソフトに読み込ませると、作者名やコピー回数などの埋め込 まれた情報が表示されるので、不正コピーやデータの改ざんなどを防ぐことができ ます。 詳しくは http://e-words.jp/w/E99BBBE5AD90E9808FE3818BE38197.html 透かし技術の概要 http://www.monic.jp/wmtec/overview.html 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 ここでは、電子透かしのとは何かということと その使用形態を書きたいと思います。 さて、アナログとデジタルの違いは 複製を作るときに現れます。 アナログの情報、例えば絵画の模写や写真などの複製は、 オリジナルとは見分けることが可能です。 しかしデジタル情報の場合、 まったく違いのない複製を作れます。 電子透かしの目的の１つは、デジタル情報の複製を作成する際に 著作権情報、シリアル番号の副情報を、 複製情報の一部を変更することによって記録しておくことで、 オリジナルと複製との区別を可能にし、 著作権の管理を容易にすることです。 言うならば、お札に入っている透かしのデジタル版ですが、 本物の証明という使い道以外にも、使用形態はいろいろあります。 電子透かしに求められる条件は 品質低下があまりないこと、 コンテンツの編集、フォーマット変換を含む 各種変換に対して、透かしが消えないこと、 透かしは許可されたもののみが見ることができること の３つです。 電子透かしの使用形態は、 著作権、使用条件を埋め込む。 著作物によっては、例えば、教育目的なら複製可能や、 編集を一切しない状態での複製は認める、 という条件がつくものがあります。 それを著作者にいちいち問い合わせるのは不便なので コンテンツに埋め込むことによって それを減らすことができます。 違法な複製の検出 著作権者が利用者にデータを配布する際、 利用者の情報を埋め込むことによって、 利用者が違法に複製を製作し、 第三者に配布したときに、 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 著作権者がなんらかの形で違法データを入手し、 その電子透かしを読み取ることによって 利用者に罰則を適用することができます。 利用、複製の制限 コンテンツによっては、複製を１回のみ許可するものや 期間内のみコンテンツの利用が許されるものがあります。 この制限の情報を電子透かしを記録し、 利用機器でその透かしを読み出して制限を課すことができます。 変更の検出 デジタル情報は痕跡を残さず、コンテンツを 変更することが可能です。 壊れやすい透かしをコンテンツに埋め込むことによって その変更を検出することができます。 "壊れる"であって、"消える"ではありません。 ステガノグラフィ 暗号を用いての通信は、内容は秘密にできるものの、 暗号通信を行っているということ自身は 知ることができます。 第三者がそれを知ったとき、 通信の妨害などを行うことが可能となります。 そんな時、電子透かしに相手に伝えたい情報を埋め込み、 暗号の通信を、第三者に知られず行うことができます。 ステガノグラフィはもともと隠し文書という意味です。 この場合のは、電子透かしが隠し文書となっています。 要件 ・コンテンツの価値を損ねることのないよう、画質や音質の劣化をできるだけ抑え なければならない。 ・販売流通過程において、また、不正コピー操作などにおいて、コンテンツを加工 しても残り、後から埋め込んだ情報が検出可能でなければならない。 ・埋め込んだ情報が正確に検出されなければならない。 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 電子透かし技術の主な役割は大きく分けて下記の三種類あります： 著作権保護(Copyright Protection)： 所有者及びライセンスについての固有情報をコンテンツに密やかに埋め込む技術です。 コンテンツに著作権の情報を埋め込むと、下記のような役割ができます。 ・所有権の所在を主張・追跡できること。 ・コンテンツの販売者が安心して、自分のコンテンツをインターネット経由して販売できること ・コンテンツの購入者が、購入したものが正当であること デジタルコンテンツの認証・管理（Authentication／Management）： 近年、強い透かしという話は、電子透かし技術研究開発の主な話題になりました。原理として、基 本的に、透かし情報を特徴ある乱数パターンに変換させてから、画像（或いは、音声データ）に埋 め込みます。 発生した乱数バターンは、特徴があるので、一部分のデータは崩れても、全体の特 徴が崩れません。もちろん、各手法により、発生した透かしのパターンはそれぞれの特徴及び強 さが異なります。 ・デジタルコンテンツ流通・販売の管理 コンテンツ流通・販売の管理するため、コンテンツにコンテンツIDと言う情報を埋め込む技術です。 コンテンツIDとは、コンテンツに一意的に付与される識別コードであり、コンテンツそのものとその 内容や権利関係、流通に関する情報などを含む属性情報（メタデータ）が一意に特定されます。 例：コンテンツIDフォーラム（http://www.cidf.org/） ・証券、公文、ICカードなどの真偽の認証 証券、公文、ICカードなどの真偽の認証するため、改ざん及び偽造を認識できる情報を原文に埋 め 込む技術です。 例：2 値文書透かし、隠し文字／電子スタンプ技術等 ・コピー機の制御 不正コピーを抑制するため、コピー機を制御できる情報及び追跡できるようにコピー者のID情報を 紙文書及びコピーファイルに埋め込む技術です。 データ隠し(Data Hiding)： ・コンテンツに関するWebサイトへリンク技術 関連するWebサイトの情報を画像に埋め込んで印刷され、カメラ付き携帯を用いて、印刷画像から 埋め込んだ情報を抽出することで、携帯を関連するWebサイトに自動的にリンクさせる技術です。 ・デジタルコンテンツの検索・分類用情報 コンテンツに関連する情報を埋め込むことで、コンテンツの自動分類・検索を可能となる技術で す。 10D7101005G 10D7101006E 10D7101007C 10D7101008L 古川 愛 関根 麻耶 山内 健太 加田 拓磨 要件 （１）著作物にその権利を示す透かし情報が残ることがある。埋め込んだ情報を無 理やり除去すると、著作物の品質が劣化し使い物にならなくなる。フィルター処 理、データ圧縮などを施しても埋め込んだ透かし情報がなくならないこと。 （２）透かし情報が著作物のどこに埋め込まれているかがわかりにくいこと。たと えば、画像をコピーした場合、埋め込んだ透かし情報がわからない。それは、許諾 を得ず利用した人には何の痛みも伴わない恐れがあり、著作物の提供者は埋め込ん だ情報のデータベース化などで対応しなければならない。 要件 1) 透かし埋込みによるコンテンツの劣化は出来るだけ防ぐ 2) 透かしを消去しようとする圧縮や信号処理などの攻撃に対して耐性をもつ