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。
☆ ☆ ☆
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
☆ ☆ ☆
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)
☆ ☆ ☆
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
(計 1479字)
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