デジタル画像の無駄な１ビットに、ひそかに文字を埋め込む暗号の作り方～２０２４年共通テスト・情報関係基礎・第１問・問３

ちょっとした個人的事情で、私の手元には今、バッテリーが切れそうな端末しかない。おまけに、充電もできない。

電源の節約のために暗い画面で慌てて入力してるが、自分では、文字の認識はハッキリ出来てる。これは、すぐそばにいる私の目と神経と脳の働きで、細かい濃淡を識別してるからだ。少し離れた位置にいる人がこの画面を見ても、全体が真っ暗で分からないだろう。

一方、デジタル画像にひそかに文字を埋め込んだ場合、端末と（特殊な）アプリと知識・技術があれば、画像の微細な変化を読み取ることで、文字が認識できる。それに対して、普通の人がその画像を見れば、単なる普通の画像にしか見えない。密かな文字の埋め込みなど、考えもしないはず。

今年の共通テストの情報関係基礎は、そんなマニアックな面白ネタを小問に埋め込んでた。このネタの埋め込みに気付く人も、全国で僅かだと思う（数千人~数百人）。作成者の目立たないこだわりに敬意を表しつつ、急いで記事をアップしよう。テストの問題はいつものように、河合塾ＨＰを経由して、大学入試センターからお借りした。

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Ｅ０の列内の最大値は、右上を見ればよい。１６進表記で、Ｆ０ ・・・セの答（選択肢４）　

Ｆは１０進表記だと１５を表す文字で、右から２桁目にあるから、

１０進表記だとＦ０は、１５×１６＋０＝２４０。

一方、００は１０進表記で０。

よって、最大値と最小値の差は１０進表記で、２４０－０＝２４０ ・・・ソタチの答

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Ｅ０の行のマス目の数値は、上位４ビットが１６進表記でＥ ・・・ツの答（選択肢４）

その行（上位がＥ）の５つのマス目を見ると、ほとんど同じ色が横に並んだように見える。

一方、右端の列（下位が０）の５つのマス目を見ると、上下方向で大幅に色が変化してるように見える。

このように、図１の画像においては、「下位のビットの変化よりも上位のビット」の変化の方が、画像の見た目に与える影響が大きい。　・・・テの答（選択肢１）

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この性質を利用すると、特定のビットの数値を意図的に操作することで、元画像の見た目に大きな影響を与えずに、新たなデータを付加することができる。

その分、画像の見た目のデータは減ってることになるが、人間の目では識別しにくい。

１６進表記では分かりにくいので、２進表記で考えてみる。各マス目（つまり画素）の色が８ビット（８桁）で表されていて、大きい順か小さい順に濃淡が決められているなら、最も下位（右端）の１ビット（１桁）は、画像の見た目とほとんど関係ない。だから、右端は文字データの埋め込みに使うことが出来る。

例えば、左のマス目から右に向かって順に、

　１０１０１０１０　　０１１１０１０１　　１１１００１１１　　００１００１００

と並んでる場合、それぞれの右端のビット（桁）だけ見れば、　０１１０　となる。

画像のサイズが２００×２００＝４００００画素の場合、１画素あたり１ビットで、合計４００００ビットの文字情報を埋め込みことが出来る。

日本語の全角文字のように、２バイト（＝１６ビット）で１文字を表現するのなら、

４００００ビットで２５００文字分の情報を埋め込むことが可能。　・・・トの答（選択肢１）

（４００００÷１６＝２５００）

もう少し分かりやすく書きたい所だが、バッテリーは切れそうだし、アップルペンシルも手元にないので、このくらいで妥協しとこう。来年から共通テストに登場する必修科目「情報 I 」の問題にも期待しつつ、今日はそろそろこの辺で。。☆彡

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