JP2002534016A - デジタルデータを無許可コピーから保護する方法及び装置 - Google Patents

デジタルデータを無許可コピーから保護する方法及び装置

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JP2002534016A
JP2002534016A JP2000590388A JP2000590388A JP2002534016A JP 2002534016 A JP2002534016 A JP 2002534016A JP 2000590388 A JP2000590388 A JP 2000590388A JP 2000590388 A JP2000590388 A JP 2000590388A JP 2002534016 A JP2002534016 A JP 2002534016A
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マシュー、 エル. ミラー、
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Abstract

(57)【要約】 データの無許可バージョンを再スクランブルし、データの許可されたバージョンをデスクランブルすることによって、データは無許可コピーから保護される。これはトリガ信号を使用して行われる。トリガ信号はデータに埋め込まれて電子透かし入れされたデータを形成する。多分保護されているデータあるいは電子透かし入れされたデータは、トリガ信号を抽出し、図示されるように値をチェックすることで、多分使用可能なデータに変換される。多分保護されているデータはデスクランブラ(30)を通過し、ここでもしあればトリガ信号が抽出される。トリガ信号が存在する場合にはデスクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズム(40)が多分保護されるデータに適用されるが、トリガ信号が存在しない場合には多分保護されるデータに適用されない。トリガ信号の1つの属性は、圧縮、伸張、アナログ−デジタル変換、デジタル−アナログ変換のうちの1つ以上のような信号変換中は保持されることである。この属性の結果として、トリガ信号は、スクランブルされたデータでもデスクランブルされたデータでも検出され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、マルチメディア表現物、デジタルビデオ表現物、インストールされ
るべき市販ソフトウェアのようなデジタルデータを無許可コピー(unauthorized
copying)から保護する方法及び装置に関する。
【0002】 データを記録し配布するデジタル方法の急速な増加は、画像、音声記録、ソフ
トウェアプログラムのようなデータの著作権所有者にとって、そのデータに関す
る権利を行使することを困難にした。特に、人々にとって、データの高忠実度コ
ピーを違法に作成し再配布することが、大変容易となった。
【0003】 従来、著作権を行使するのに使用される主要なツールが暗号化またはスクラン
ブル(scramble)である。ここでは、特別なデスクランブル(スクランブルを解除
する)ハードウェアまたはソフトウェアばかりでなくスクランブルキー(これを
保持することがそのデータを使用する権利を示す)がなければ無効(useless)に
なるように、データは変更される。例えば、デジタル汎用ディスク(DVD)上
の映画は、ディスクの導入領域(lead-in area)に隠されたキーを使用して、スク
ランブルされる。キーは、オリジナルのファクトリプレスされた(正規の工場で
プレスされた)ディスクにだけ現れるはずなので、そのようなディスクの所有者
だけが、デスクランブルして映画を見ることができる。
【0004】 このツールの主な弱点の1つが、データを使用する前に保護(プロテクション
)を取り外さなければならない(すなわち、データはデスクランブルされなけれ
ばならない)ということである。データのコピーを作成することを許可されてい
ない人がデスクランブラの後に記録装置を挿入できる場合には、データの保護さ
れていないデスクランブルされたコピーが作成可能であり、そのデータを使用す
る権利を持たない他人(例えば、ファクトリプレスされたディスクの代金を支払
っていない、したがって著作権所有者にいかなる権利使用料も支払っていない人
)へ配布される。同様に、そのような完全で違法なコピーが、キーを識別する(
例えば、DVDの導入領域を読取る)かまたはキーなしにデスクランブルする方
法を開発することによってスクランブルを「破る」のに成功した無許可の配布者
によって、配布され得る。
【0005】 本発明は、単一のしかし重要なコンテキストにおいて、デスクランブルされた
データを保護するのに役立つ、すなわちこれらの違法なコピーが、適法なスクラ
ンブルされたデータを使用できる適法なまたは規格準拠の(compliant)装置で使
用されるのを防止する。規格準拠の装置は、装置と関連してデータが使用可能と
なる前にデータ内のキーを検出する装置である。例えば、DVDに記録されたキ
ーを有する映画が規格準拠のプレーヤに挿入される。プレーヤは、キーを検出し
てそれに続くデータをデスクランブルするので、映画を見ることができる。本発
明は、データスクランブリングの基本的方法に対して変更または追加を行い、こ
の変更または追加により、デスクランブラによってデータの違法なコピーが無効
のものとなる。これは、データのほとんどの消費者がデータを使用するのにたっ
て1つの装置しか所有していないので重要なことであり、その装置が本発明に基
づいて設計されたデスクランブラを含む場合には、違法なコピーを使用すること
が不可能となる。したがって、不法なコピーに対する市場はかなり減少する。
【0006】 本発明はデータを無許可コピーから保護する。データは、MPEGマルチメデ
ィアデータの形態のように、非圧縮でも圧縮されていてもよい。保護は、トリガ
信号を探索し検出する適法な装置によって行われ、好ましくは、データ中のデジ
タル電子透かし(digital watermark)または他のステガノグラフィック(steganog
raphic)埋込みデータの形態で行われる。埋込まれた電子透かしまたはステガノ
グラフィックデータが存在する場合には、そのデータはスクランブルされたコピ
ーであるとみなされる。装置自体は、許可されたデータと無許可のデータとを区
別しないが、データのコピーが許可されたものかまたは無許可であるかに関係な
く、トリガ信号が検出された場合には入力データをデスクランブルする。したが
って、デスクランブルされたデータを有しトリガ信号を含む無許可コピー(無許
可コピーの最もよくある形態)をデスクランブラは無効にするだろう。
【0007】 我々の発明の方法及びシステムの効果は、データの無許可バージョンを再スク
ランブルしデータの許可されたバージョンをデスクランブルすることである。こ
れはトリガ信号を用いて行われる。トリガ信号の1つの属性は、圧縮、伸張、ア
ナログ−デジタル変換、デジタル−アナログ変換のうちの1つ以上のもののよう
な信号変換を介して保持されることである。
【0008】 トリガ信号は、デジタル電子透かしをデータ中に挿入して電子透かし入れされ
たデータを形成するというやり方で、データ中に埋め込まれる。トリガ信号を埋
め込むためにデジタル電子透かし入れ技術を使用することが好ましい。なぜなら
ば、このようにして挿入されたトリガ信号は、電子透かし入れされたデータが信
号変換された後でも検出され得るからである。電子透かし入れされたデータは、
デスクランブラを通過する。ここで、トリガ信号すなわち電子透かしは、もしあ
れば、抽出される。トリガ信号がある場合には、デスクランブルキー及びデスク
ランブルアルゴリズムがデータに適用されるが、トリガ信号がない場合にはそれ
らはデータに適用されない。
【0009】 本発明において、ソフトウェア、画像、音声またはビデオのような保護される
べきデータがスクランブルされ、またそのデータは、そのデータがスクランブル
されていることを示す埋込み信号または「トリガ」信号を含むように、変更され
る。スクランブルは、埋め込まれた信号がスクランブルされたデータとデスクラ
ンブルされたデータの両方で検出され得るような方法で実行される。データを使
用しようとするいかなる装置またはソフトウェアも、埋め込み信号を試験して、
データがデスクランブルされるべきかどうかを判断しなければならないし、信号
が見つかった場合には適当なデスクランブルアルゴリズムを適用しなければなら
ない。本発明による結果は、デスクランブルされたデータが違法にコピーされて
引き続いて適法な装置で再生された場合には、埋め込みトリガ信号がデスクラン
ブラを起動して、デスクランブラはデータを無効なものにする(最初の位置でス
クランブルされていないデータの「デスクランブル」が使用できない結果を生成
するので)というものである。本発明の変形は、データ内へのデスクランブルキ
ーの埋め込むこと、物理媒体上にキーを隠すこと、及びハードディスク上の不良
セクタのパターンのような媒体「指紋」をキーとして使用することを含む。
【0010】 したがって本発明は、無許可コピーからのデータの保護の提供に向けられてい
る。
【0011】 さらに本発明は、トリガ信号が検出された場合にデータの許可されたコピーだ
けが利用できるように、保護されるべきデータに埋め込まれるトリガ信号の提供
に向けられている。
【0012】 さらになお本発明は、トリガ信号を含むデータのその後の処理によって影響さ
れないような方法でトリガ信号がデータに埋め込まれる、コピー保護(コピープ
ロテクション)のために使用するトリガ信号の提供に向けられている。
【0013】 本発明の他の様相は、添付図面とともに読まれる以下の詳述からより明確に明
らかになるであろう。
【0014】 図を、特に図1aと1bを参照すると、本発明に基づいてデータを作成するた
めの一般的なアルゴリズムの2つの相互代替的なフロー図が示されている。図1
aにおいて、保護されるべきデータは、まず、トリガ挿入器10によって挿入さ
れた「トリガ」信号を有し、それから、与えられたキーに基づいてスクランブラ
20によってスクランブルされる。図1bでは、手順の順序が逆となっている。
すなわち、保護されるべきデータ及び与えられたキーは、スクランブラ20に入
力として与えられる。それからトリガ信号が、トリガ挿入器10によって、スク
ランブルされたデータ中に挿入される。スクランブラがトリガ検出に干渉しない
ようにスクランブラは設計されなければならないので、スクランブラは、図1a
と1bの2つのステップがどちらの順序でも行われたとしても、トリガ信号挿入
に障害を与えない。図1bに示されたステップの順序が好ましい実装である。し
かし、将来の実装では、動作が一方または他方の順序で行われることが必要とな
るかもしれない。
【0015】 いろいろなタイプのデータに情報を埋め込むいくつかの現行の方法が、トリガ
挿入器に使用され得る。Coxらの“Secure Spread Spectrum Watermarking fo
r Multimedia,”IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 6, No. 12, pp
1673-1687, 1997に、情報を画像に埋め込みその情報を画像から抽出する方法が
述べられている。例えば、R.D.Preussによる米国特許第5,319,
735号明細書には、デジタル情報をオーディオ信号に挿入する方法が述べられ
ている。これらのすべての場合に、埋め込まれた情報を取り除くことなしにデー
タは使用できる。すなわち、画像に埋め込まれた情報は不可視であり、オーディ
オに埋め込まれた情報は不可聴であるなどである。理論上、表現において冗長を
含むいかなるデータも、それに埋め込まれた情報を有することができる。したが
って、例えば動作が行われる順序を変えてもソフトウェアの振る舞いに影響しな
い場合には、動作の順序を変えることによって情報をソフトウェアに埋め込むこ
とがまた可能である。
【0016】 本発明の最も簡単な形態では、選択された情報埋め込みアルゴリズムを非常に
限定して使用する。それは、トリガ信号の有無を示す単一のメッセージだけを埋
め込む。データが適法または規格準拠の装置またはソフトウェアによって使用さ
れることになっている場合には、このメッセージの存在は、デスクランブルを起
動するトリガとして作用する。しかし、電子透かし入れされた信号は、トリガ信
号の有無を単に示すだけよりも非常に多い情報を含むことができる。本発明の別
の具体化において、情報埋め込み方法は、データがスクランブルされるときに用
いられるキーの全てまたは一部を埋め込むために、また使用されることができる
。これによって、情報抽出器を備えた装置だけが、データをデスクランブルし利
用するのに必要なすべての情報を有することを保証する方法が得られる。
【0017】 本発明の好ましい具体化において、データはブロックのグループに分割され、
その標準的な大きさが、情報が埋め込まれる信号を形成する。例えば、データが
画像である場合には、画像は8×8ブロックにまず分割されるかもしれない。そ
してこれらのブロックは、図2に示されたようにL個のグループに分割され得る
。「a」とラベル付けされたすべてのブロックが互いに平均化され、「b」とラ
ベル付けされたすべてのブロックがともに平均化される等々の場合に、その結果
は、L個の平均化8×8ブロックのシーケンスとなる。挿入アルゴリズムは、平
均化プロセスが埋め込みメッセージと相互に関連している信号をもたらすように
画像を変更することによって、情報をこのL個のブロックのシーケンス中に挿入
する。
【0018】 スクランブラ20は、スクランブルされたデータがその意図された目的に利用
できなくとも(すなわち、画像が見えない、ソフトウェアが実行不可能など)、
情報抽出方法がスクランブルされたデータとスクランブルされていないデータと
に対して等しく機能するように、設計されなければならない。好ましい具体化に
おいては、ブロックの各グループ内のブロックを並べ換えるが、いかなるブロッ
クも1つのグループから他のグループに動かさないというスクランブル方法を使
用する。キーは、擬似乱数発生器への入力として使用されて並べ換えを決定する
。例えば、図2に示された左上の8×8ブロックがグループ「a」に含まれると
ラベル付けされている。スクランブルされた画像では、このブロックはなにか他
の「a」とラベル付けされたブロックとスワップされるかもしれないが、「b」
、「c」などとラベル付けされたいかなるブロックともスワップされない。情報
抽出方法では同じラベルのすべてのブロックをともにまず平均し、平均の結果は
平均化される値の順序に依存しないので、抽出器は、スクランブルされたデータ
が正常でなくて見えないかまたは実行不可能であったとしても、スクランブルさ
れたデータとスクランブルされていないデータに対して等しく機能する。
【0019】 スクランブルの別の方法は、8×8ブロック内のDCT係数値を並べ換えるこ
とによって、上述の方法の冗長度をもっと利用することである。並べ換えられた
値は、トリガ信号の係数の単一要素を形成するために結合される値である。その
結果として得られるものは、より強力なスクランブル方法ではあるが、コストが
高く、圧縮率に悪影響を及ぼす。
【0020】 一般に、(1)可換プロセスによる電子透かし検出アルゴリズムにおいて結合
された電子透かし入れされたデータ内の値のグループを識別する、そして(2)
識別されたグループ内の値を再順序づけることによって、与えられた電子透かし
検出アルゴリズムに影響を及ぼさないスクランブルアルゴリズムを構築すること
が可能である。
【0021】 図3は、本発明に基づいて保護されたデータを使用する一般的な方法のデータ
フロー図を示す。入ってくるデータは、スクランブルされているかもしれないし
、またはスクランブルされていないかもしれない。それはまず、トリガ信号が存
在するか否かを判定するために情報抽出方法を用いるトリガ抽出器30に入る。
この決定は、デスクランブラ40をオンまたはオフするために使用される。
【0022】 デスクランブラは、キーとともに、入力として多分スクランブルされているデ
ータを取り込む。キーは、DVDの導入領域のような、データが格納されている
記憶装置の秘密領域から得られるかもしれない。あるいは、キーは、磁気ディス
ク上の不良セクタのパターンのような記憶装置の変更困難な物理的属性から、ま
たはユーザがそのデータを使用する許可を有することを認証する何か他の装置か
ら得られるかもしれない。いったんデータがデスクランブルされれば、スクラン
ブルによる保護(プロテクション)が失われるが、トリガはデータ中にまだ埋め
込まれている。したがって、誰かがデスクランブルされたデータをコピーしてそ
れを適法な装置で再生しようと試みるなら、トリガ信号が検出されてデスクラン
ブラが作動させられるだろう。そのような場合のキーは、無意味なものであろう
。容易に分かるように、このような場合に、上述の好ましいスクランブラに対応
するデスクランブラは、データを無作為に並べ換えてデータを無効にする。した
がって、そのような違法なコピーはトリガ抽出器およびデスクランブラを装備し
ない装置でだけ使用することができ、ユーザはデータの適法なコピーと違法なコ
ピーの両方を使用するために2つのバージョンの装置またはソフトウェアを必要
とするだろう。
【0023】 本発明は、ユーザが同じ機能に対して2つの装置を必要とすることがありそう
にもないコンテキストで最も良く使われる。例えば、多くのユーザは2つのDV
Dプレーヤーを持つことを望まないだろう。そこで本発明は、DVDに格納され
たオーディオおよびビデオを保護するのに有用である。同様に、多くのユーザは
、オペレーティングシステムの2つのバージョンの間で古いものと新しいものと
を切り換えることを望まない。そこで、オペレーティングシステムがロードして
いるソフトウェアにおいてトリガ検出および可能なデスクランブルを実行するな
ら、多くのユーザは、保護されたソフトウェアの適法なスクランブルされたコピ
ーおよび違法なデスクランブルされたコピーの両方を使用することを思いとどま
るだろう。
【0024】 本発明を、ある好ましい実施態様および例示について説明したが、それ以上の
変更および変化が、添付の請求の範囲によってのみ制限されるであろう本発明の
広範な教示及び精神から逸脱することなく可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1a及び1bは、本発明に基づくデータ作成の2つの相互代替的なデータフ
ロー図を示す。
【図2】 データ埋め込みアルゴリズムで使用される8×8ブロックの可能なパターンを
示す。
【図3】 図1に基づいて作成されたデータを使用する装置に対するデータフロー図を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/91 H04N 7/167 Z 5J104 7/167 601E H04N 5/91 P (72)発明者 ミラー、 マシュー、 エル. アメリカ合衆国 08648 ニュージャージ ー州 ローレンスヴィル ティー−アー プレイス 44 Fターム(参考) 5B057 AA11 CA12 CA16 CB12 CB16 CB19 CC01 CE08 5C053 FA13 GB40 HA40 JA30 5C064 CA18 CB01 CC01 5C076 AA14 BA06 5D044 DE49 DE50 DE58 HL08 5J104 AA13 AA14 AA16 EA04 EA16 NA02

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリガ信号を有する電子透かし信号を保護されるべきデータ
    中に埋め込んで電子透かし入れされたデータを形成するステップであって、前記
    電子透かし及びトリガ信号は信号変換中保存されるものであるステップと、 前記電子透かし入れされたデータをデスクランブラに与えるステップと、 トリガ信号を前記電子透かし信号から抽出するステップと、 前記抽出されたトリガ信号が所定の値を有する場合に前記電子透かし入れされ
    たデータをデスクランブルするステップと、 を有する、データを無許可コピーから保護する方法。
  2. 【請求項2】 前記デスクランブルは、前記トリガ信号が所定の値を有する
    場合にはデスクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズムを前記電子透かし
    入れされたデータに適用し、前記トリガ信号が所定の値を有していない場合にデ
    スクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズムを前記電子透かし入れされた
    データに適用しないことを含む請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 電子透かし信号はデスクランブルキーについての部分的また
    は完全な情報を含む請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 保護されるべきデータをまずスクランブルし、そののちトリ
    ガ信号をその中に埋め込んで電子透かし入れされたデータを形成することを含む
    請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 保護されるべきデータ中にトリガ信号をまず埋め込んで電子
    透かし入れされたデータを形成し、そののち電子透かし入れされたデータをスク
    ランブルすることを含む請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記スクランブルは、前記電子透かしの入ったデータを、可
    換プロセスによる前記抽出中に結合されるデータのグループに分割することを含
    む請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 データの前記グループ内の値を再順序づけることをさらに含
    む請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 データの前記グループはデータのブロックを含む請求項7に
    記載の方法。
  9. 【請求項9】 データの前記グループは変換係数値を含む請求項7に記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 前記保護されるべきデータは実行可能なコンピュータコー
    ドを含む請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記保護されるべきデータはマルチメディアデータを含む
    請求項1に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記マルチメディアデータはMPEGデータである請求項
    11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 トリガ信号を有する電子透かし信号を保護されるべきデー
    タ中に埋め込んで電子透かし入れされたデータを形成し、前記電子透かし及びト
    リガ信号は信号変換中保存されるものである、電子透かし挿入器と、 前記電子透かし入れされたデータをスクランブルするスクランブラと、 前記電子透かし入れされたデータを受け取り、前記トリガ信号を前記電子透か
    し信号から抽出するために配置されたトリガ抽出器と、 前記抽出されたトリガ信号が所定の値を有する場合には前記電子透かし入れさ
    れたデータをデスクランブルするデスクランブラと、 を備える、データを無許可コピーから保護する装置。
  14. 【請求項14】 前記トリガ信号が所定の値を有する場合には、前記デスク
    ランブラはデスクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズムを前記電子透か
    し入れされたデータに適用する、請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項15】 電子透かし信号はデスクランブルキーについての部分的ま
    たは完全な情報を含む請求項13に記載の装置。
  16. 【請求項16】 前記スクランブラは、前記電子透かし入れされたデータを
    、可換プロセスによって前記トリガ抽出器内で結合される電子透かし入れされた
    データのグループに分割する請求項13に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記スクランブラは電子透かし入れされたデータの前記グ
    ループ内の値を再順序づける請求項13に記載の装置。
  18. 【請求項18】 電子透かし入れされたデータの前記グループは、電子透か
    し入れされたデータのブロックを含む請求項13に記載の装置。
  19. 【請求項19】 電子透かし入れされたデータの前記グループは、変換係数
    値を含む請求項17に記載の装置。
  20. 【請求項20】 保護されるべきデータをスクランブルしてスクランブルさ
    れたデータを発生するスクランブラと、 トリガ信号を有する電子透かし信号を前記スクランブルされたデータ中に埋め
    込んで電子透かしの入ったデータを形成し、前記電子透かし及びトリガ信号は信
    号変換中保存されるものである電子透かし挿入器と、 前記電子透かし入れされたデータを受け取り、前記トリガ信号を前記電子透か
    し信号から抽出するために配置されたトリガ抽出器と、 前記トリガ信号が所定の値を有する場合に前記電子透かし入れされたデータを
    デスクランブルするデスクランブラと、 を備える、データを無許可コピーから保護する装置。
  21. 【請求項21】 前記デスクランブラは、前記トリガ信号が所定の値を有す
    る場合に、デスクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズムを前記電子透か
    し入れされたデータに適用する請求項20に記載の装置。
  22. 【請求項22】 電子透かし信号はデスクランブルキーについての部分的ま
    たは完全な情報を含む請求項20に記載の装置。
  23. 【請求項23】 無許可コピーから保護されるべきデータをその中に有する
    記録可能な媒体を含む製造品であって、前記製造品中のデータは、 前記電子透かし入れされたデータを形成するためにトリガ信号を有する埋め込
    み電子透かし信号を含み、前記電子透かし及びトリガ信号は信号変換中保存され
    るものである、前記データと、 デスクランブラによって受取られたときに、前記トリガ信号が所定の値を有す
    る場合にはデスクランブラによってデスクランブルキー及びデスクランブルアル
    ゴリズムが前記電子透かし入れされたデータに適用され、前記トリガ信号が所定
    の値を有していない場合にはデスクランブルキー及びデスクランブルアルゴリズ
    ムは前記電子透かし入れされたデータに適用されないようにする前記電子透かし
    入れされた信号から、トリガ信号が抽出されるような、前記電子透かし入れされ
    たデータと、を含む製造品。
  24. 【請求項24】 電子透かし信号はデスクランブルキーについての部分的ま
    たは完全な情報を含む請求項23に記載の製造品。
  25. 【請求項25】 前記記録可能な媒体はデジタル汎用ディスクであり、前記
    保護されるべきデータはマルチメディアデータである請求項23に記載の製造品
  26. 【請求項26】 前記マルチメディアデータはMPEGビデオである請求項
    23に記載の製造品。
  27. 【請求項27】 データをスクランブルするステップであって、前記スクラ
    ンブルが前記データ中の電子透かし信号を検出する所定の方法に基づいて行われ
    るステップを有し、前記スクランブルは、前記データを、可換プロセスによる検
    出中に結合されるデータのグループに分割することによって行われる、データを
    スクランブルする方法。
  28. 【請求項28】 データの前記グループ内の値を再順序づけることをさらに
    含む請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 データの前記グループはデータのブロックを含む請求項2
    8に記載の方法。
  30. 【請求項30】 データの前記グループは、変換係数値を含む請求項28に
    記載の方法。
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