JP4545592B2 - コピー防止用に表示画像のスペクトルを変更する方法、前記方法を実施するシステム、および前記方法で製造した媒体 - Google Patents

Description

本発明は、映像、特にフィルム映画およびビデオを、違法な録画および流通から保護することに関する。具体的に、本発明は、ビデオ録画装置による映画またはビデオスクリーンからの画像の録画、およびその後の録画の違法な再流通に対して、視覚的な抑止力を提供することに関する。

デジタルプログラミングおよびコンテンツの所有者は、著作権者への支払がないままに、これらデジタルプログラミングおよびコンテンツを、コピーおよび広範に流通されることから防止する技術がデジタルメディア装置に内蔵されない限り、製品の配信をますます渋るようになる。デジタルコンテンツは迅速および簡単に、しかも劣化することなくコピー可能であるため、デジタルプログラミングおよびコンテンツの所有者は、指数関数的に増える著作権侵害の脅威に直面している。デジタルファイル形式のコンテンツへのアクセスを管理することができるデジタル著作権管理（ＤＲＭ）システムが開発されたが、このシステムはスクリーンまたは出力装置から再生されたコンテンツを直接録画する可能性には対応していない。消費者がコンテンツを閲覧する際に、コンテンツはアナログ形式へと変換され、ＤＲＭシステムはもはやコンテンツへの不正アクセスを防止できない。

映画業界の収益モデルは段階的な公開システムに依存し、代表的には映画からの収入のほとんどが初回の劇場公開の最初の２〜３週間以内に生み出される。引き続き行われる他の地域または他の形式（ＤＶＤ、有料放送、その他）での公開は、劇場公開による収益を最大化するために遅れて実施される。このように、映画またはビデオコンテンツの著作権侵害によって大きな犠牲の発生する時点とは、初回の劇場公開中である。個人が携帯用または三脚搭載ビデオカメラを使用して、映画館のスクリーンから直接動画を録画する。次にこのようなフィルム映画の録画は、空のビデオカセットテープにコピーされ、ＣＤおよびＤＶＤ上に圧縮されて不正流通される。このような違法コピーは、フィルム映画の国際劇場公開より前に、インターネットおよび物理的媒体を介して広く流通される。

劇場公開での防止法の一つとして、違法コピーのソースを特定するために、フィルム映画中に可視的な電子透かし（ウォーターマーク）、すなわち「フィンガープリント」を採用している。これら透明なビデオウォーターマークは、製作時点あるいは映写時点でフィルム画像に挿入されることもあるが、結果生じるコンテンツはそれでも顕著な障害を生じることなくビデオカメラによって録画することができる。著作権侵害の疑いのあるコンテンツを法科学的に分析し、録画が行われた上映用フィルムおよび映画館を識別するウォーターマークを探すために、透かし検出器が採用されている。このようなビデオウォーターマークは、録画工程を経ても残存し、録画が行われた映写機／映画館の特定が可能であるが、フィルム映画の録画または得られたビデオの圧縮を防止するものではない。

エンターテインメント企業の多くは、自社のコンテンツが不正流通することを防止するために、暗号化およびコピー防止技術を使用している。映画コンテンツの配信システムは、（コンテントスクランブルシステムを使用する）ＤＶＤ、ビデオテープ、デジタルシネマシステムなどを含む何らかの形態のコピー防止をすでに使用している。この防止法は、フィルム映画がスクリーン上に映写されるまでのフィルム映画のコピーを防止するデジタル暗号化を採用している。暗号化およびスクランブル技術は、デジタルストリームまたはファイルの違法コピーの防止に対して効果的でありうるが、映像コンテンツは暗号化またはスクランブルなしに閲覧されるので、これらシステムはいずれも映像コンテンツのコピーを防止することはできない。

本発明は、コンテンツをビデオ表示装置または映写スクリーンからの出力を録画するなどの不正なコピーを防止するという課題に対処する。録画装置は、典型的には人間の目とは異なる分光感度を有するカムコーダである。すなわち、人間の目には、一組のスペクトル成分反応曲線を有する入射光に反応する３種類の色に対する錐体光受容細胞があるが、ビデオ録画装置は、典型的には二次元アレイの光検出素子を有し、幾分異なる３原色のスペクトル成分反応曲線、通常はＲＧＢ（赤、緑、青）に反応する。この特性は、人間の目による画像色の知覚は変更せずに、ビデオ録画装置によって撮影される画像中の色を変更する形で表示画像のスペクトルを変更することによって、本発明では利用されている。この色変化の結果、ビデオ録画装置から再生された画像が劣化する。このため、コピーされたビデオの価値は低下し、このような違法コピーの意欲を阻害する。

特定の用途において、画像全体、あるいは適切な時期に人間の目に条件等色的に変更された３つを超える原色スペクトル（例えば、４色）中に、映像が表示されている。すなわち、この変更は人間の目に知覚されない。画像への変更は観客には気づかれないため、映画、ビデオ、またはその他の示物の価値は低下しない。しかし、この表示物が人間の目とは異なる色彩反応特性を有するカムコーダまたは他のビデオ録画装置でコピーされた場合、この録画から再生成された画像は、煩わしい色の変化を伴って、激しく劣化する。

本発明による技術を実装する多くの方法がある。例えば、この処理を録画時に映像信号に適用することもできるし、あるいは保護されたデジタル媒体の符号化処理の一部として適用することもできるので、この後のデジタル媒体が映画館などに流通され、正当に鑑賞される。他の例では、映写機にほとんど変更を加えることなく、この技術をフィルム映写機またはビデオ映写機からの出力に適用することができる。

本発明による技術は、自己発光表示装置、すなわち、画像を形成する光を生成する表示装置に最も有利に適用される。このような表示装置の例は、画像をスクリーンに映写する映写機、および陰極線管や、バックライト液晶表示装置などの光を生成するビデオモニタである。これら表示装置は、活字媒体などの画像を閲覧することを可能にするために外部照明を使用する必要がある表示とは対照的である。この種の表示装置では、閲覧された画像の分光特性は、画像を照らす光のスペクトルとともに画像自体のスペクトル反射率に依存している。

本発明の追加の態様、利点および特徴については、後述する例示的な実施形態によって記載され、添付図面とともに説明される。

本発明の技術は色知覚の原理を利用している。色知覚は、網膜中の３種類の光受容錐体細胞を励起する可視スペクトル中への放射の結果である。各種の錐体細胞は異なるスペクトル反応で入射光に反応する。その結果、色知覚は本質的に三色表色系である。１９３１年、国際照明委員会（ＣＩＥ）は、人間の観測者との一連の等色実験に基づいて計算された３つの標準等色関数から成る組の定義を行った。等色関数とは、３種類の錐体細胞の平均的なスペクトル反応の線形結合である。図２に示すこれら等色関数ｘ（赤）、ｙ（緑）、ｚ（青）は、どのようにしてスペクトル出力分布が、仮説的な標準的観測者（人間）に対して完全な色空間を定める三刺激値ＸＹＺの組へと変換されうるかを規定している。ＸＹＺ値を計算するために、ある画像のスペクトル出力分布と等色関数の積が積分される。この計算から明らかなように、ＸＹＺ値、さらにすなわち知覚色が同一である結果生じる多くの異なるスペクトル出力分布が存在する。同一の知覚色を生じさせる異なるスペクトル出力分布はメタマーと呼ばれている。条件等色の原理が現在のカラー画像の再生すべての基本となっている。

人間の目と同様に、代表的なカラービデオカメラは入射光を３つのスペクトルバンドへと濾過し、各バンドを２次元アレイの感光素子によって記録する。代表的なビデオカメラのスペクトル感度曲線を図３に示す。多数の設計上の制限に起因して、ビデオカメラ内のセンサは、それらスペクトル感度がＣＩＥ等色関数の単純な線形変換でないという意味において、測色的ではない。この結果、人間の目にとってメタマーであるスペクトル出力分布はビデオカメラセンサにとってはメタマーでないこと、またその逆の可能性もあり、多くの場合メタマーではない。本発明はこの差を利用して、ビデオカメラを使用してビデオまたはフィルム上映物を撮影する時に、可視的な歪みを生成する。

人間とビデオカメラとの間には色知覚に相当な差がある一方、ビデオカメラを用いて録画したことによって結果生じる色歪みは一般に容認され、それほど煩わしくはない。これは主として、観測された色から録画された色への移行が、時間的および空間的に一定であるためである。ビデオまたはフィルム上映物をコピーすることを大幅に抑止するために、カラーシフトを変化させる方法が要求されている。

現在市販されているほとんどすべての表示システムは、３原色成分を加法的または減法的に組み合わせて映像を形成している。人間の視覚系も同じく三色表色系であるため、所定の知覚色は三原色の単一の一意的な組み合わせによって達成され、結果として所定の三原色表示システムに対して単一の想定可能なスペクトル出力分布が生じる。知覚色を変更せずにスペクトル出力分布を変化させるために、少なくとも一つの追加的な原色成分が必要とされる。４色成分ＲＧＢＰの例を図４に示す。追加的な原色成分によって、人間の目には同一色と知覚されるがビデオカメラには異なる値を生じさせる複数のスペクトル出力分布の作成が可能となる。スペクトル出力分布をメタマーの組全体にわたって時間的および空間的に変化させることによって、ビデオカメラで録画したコピーには、顕著な可視的歪みを作成することができる。

図１は、本発明の例示的な実施形態の一般的な適用例を示し、表示されるビデオ信号は表示される時点で処理される。３原色成分を備えるシステム上への表示を目的としたＲＧＢ値から成る原ビデオ信号１０が、色変換器２０によって処理される。この装置は、４原色成分の比較的に弱いレベルの光を表すＲＧＢＰ値から成る新しいビデオ信号を出力する。所定のＲＢＧ入力値に対するＲＧＢＰ出力値の選択は、制御信号１００によって制御される。このように処理された信号は、単色光源４０、４原色フィルタ（ＲＧＢＰ）を備えた回転カラーホイール５０および単色の空間光変調器６０を使用して、４原色成分を順次表示することによってスクリーン上に映写される。スクリーン上の画像７０は観測者には可視的な障害はないように見えるが、この画像を代表的なビデオカメラ８０で録画すると、結果生じる画像９０には可視的な障害がある。

ＲＧＢＰ信号を生成するためのＲＧＢ処理は、所定の画素に対するＲＧＢＰ値が当初意図されたＲＧＢ値と条件等色的なスペクトル出力分布を生成するように設計されている。これを達成するための一手段を以下説明する。

ＨＤＴＶ用のＣＣＩＲ推奨７０９中に定義されたようなシステム上への表示を目的とした所定のＲＧＢ値に対して、ＸＹＺ座標系中の意図された色は以下の等式のように計算することができる。

図２に示す標準的な観測者に対する等色関数および図４に示す仮説的な４原色表示システムのスペクトル出力分布を利用して、ＲＧＢＰおよびＸＹＺ値を変換するために類似の等式を計算することができる。

ここで、ｘｙｚは等色関数のマトリクスであり、ｒｇｂｐは原色のマトリクスであり、両マトリクスとも３８０〜７８０ｎｍの間で４ｎｍ間隔で指定されている。この等式は以下の等式へと単純化される。

特異値分解を利用して、この等式は以下の等式のように指定することができる。

ここで、ＵおよびＶは直交し、Ｓは特異値のマトリクスで以下の形式を有する。

以下のマトリクスを定義する。

次いで、

である。この等式からわかるように、値ｔ₄ はＸＹＺの値に依存しないため、結果生じるＸＹＺ値に影響を及ぼすことなく変更可能である。したがって、同一のＸＹＺ値を生成するであろうＲＧＢＰ値の組は以下のように定義することができる。

図５および６は、ＲＧＢＰ値がそれぞれ［０．３，０．５，０．８，０］および［０．２６１６，０．５５３５，０．２８４６，１．０］であり、ともに同一のＸＹＺ値［０．４２８５，０．４４６７，０．８３４８］を生成する２つのスペクトル出力分布である。ビデオカメラによって測定されたＲＧＢ値を計算するために、スペクトル出力分布と図３に示すビデオカメラの分光感度関数の積が積分される。ＲＧＢＰ値の所定の組に対して、結果として生じたカメラＲＧＢ値は、それぞれ［０．１８４８，０．４５１１，０．３５１６］および［０．１７６４，０．５９６５，０．３７６９］である。ビデオカメラセンサによって観察されると、明らかに異なる２つの色が存在する。前記結果を用いて制御信号１００は、同一のＸＹＺ反応、それゆえに同一の知覚色を表示上に生成する一組のＲＧＢＰ値全体に対して、色変換器２０から所定のＲＧＢ入力に出力されたＲＧＢＰ値を変化させることができる。

一実施形態において、ＲＧＢＰ値は経時的に変化して、録画された画像中に時間的な色変調を生成する。この生成は、色歪みの変化を遅らせるＲＧＢＰメタマーの組全体にわたるゆっくりした変化であっても、あるいは録画された画像中に点滅またはちらつきを発生させる顕著に異なったスペクトル出力分布を有する２つのメタマー間の迅速な遷移であってもよい。別の実施形態では、ＲＧＢＰ値を空間的に可変して、録画された画像中に任意形状の可視的な障害を生成する。この形状は、画像上の録画された画像が不正にコピーされたものであること、あるいは場合によっては上映の時間および場所を示すテキストを録画画像上に形成するよう選択してもよい。

保護された画像を作成するために使用可能な多数の種類の表示システムが存在する。ここで説明している特定の技術を実施するために、表示画像が上映に関連する空間および時間にわたって、４つ以上の原色成分を含んでいることのみを必要とする。一実施形態では、レーザなどの各単色光源から３原色成分の異なる２組が作成可能であり、選択された原色の組は時間的に変化させることができる。別の実施形態では、写真用フィルムを４色以上の原色成分を含有するように変更可能であり、この選択はフィルム現像処理中に変化させることができる。このことによって、本発明を伝統的なフィルム映写機に適用することが可能である。

本発明の種々の態様を例示的な実施形態に関して説明してきたが、本発明が添付の特許請求の範囲の全範囲において保護される権利を有することが理解されよう。

本発明の一実施形態を概略的に示す。 人間の目の色彩錐体細胞の色彩反応を示す。 ビデオカメラの代表的な色彩反応を示す。 本願発明で使用される４色表示装置によって生成されたスペクトルの例を示す。 図６の曲線に対して人間の目に条件等色的な画像のスペクトル出力分布曲線である。 図５の曲線に対して人間の目に条件等色的な画像のスペクトル出力分布曲線である。

Claims (22)

1. 少なくとも３色成分の値により個別に表される映像を処理する方法であって、
   人間の目には条件等色的であるが、人間の目の分光感度とは異なる分光感度を有するビデオカメラには条件等色的でないように前記映像の少なくとも３色成分の値を変更することによって前記映像の修正バージョンを生成するステップと、
   前記映像の修正バージョンを表示するステップと、を含み、
   前記映像の修正バージョンがビデオカメラによりコピーしたものである表示画像は人間の目には変化が認められる程度に再現されることにより抑止され、前記映像の修正バージョンの表示画像は人間の目には変化が認められないものである方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記映像の修正バージョンを表示するステップは、録画画像からの画像を表示するステップを含み、
   前記映像の少なくとも３色成分の値を変更することは、録画中に行われる方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   前記映像の少なくとも３色成分の値を変更することは、前記少なくとも３色成分の値を映像全体にわたって空間的に変化させることを含む方法。
4. 請求項１記載の方法において、
   前記映像の少なくとも３色成分の値を変更することは、前記少なくとも３色成分の値を時間的に変化させることを含む方法。
5. 請求項１記載の方法において、
   前記映像の少なくとも３色成分の値を変更することは、前記少なくとも３色成分の値を映像全体にわたって空間的に変化させることと、前記少なくとも３色成分の値を時間的に変化させることの両方を含む方法。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の方法において、
   人間の目には条件等色的であるように前記映像の修正バージョンを生成するステップは、前記少なくとも３色成分に加えて少なくとも１つの色成分により前記映像を表すステップをさらに含み、前記映像の修正バージョンは少なくとも４色成分により表される方法。
7. 請求項１〜５のいずれか記載の方法において、
   ビデオカメラを用いて前記表示された映像を録画し、前記映像のコピーからの再生像は、人間の目には変化が認められるものである方法。
8. ３色成分の値により個別に表される映像を処理する方法であって、
   前記映像がその後に少なくとも４色成分の値により個別に表されるように、別の色成分の使用を追加するステップと、
   前記映像を当初表していた３色成分の値のスペクトル出力分布では条件等色的であるスペクトル出力分布において結果として生じた前記少なくとも４色成分の値を選択するステップと、
   前記少なくとも４色成分の値により表される前記映像を表示するステップであって、前記表示された映像は人間の目には知覚されないものであり、それは他の１色成分の付加と４色成分の少なくとも１つの値の選択とによりなされるものであるステップと、
   を含む方法。
9. 請求項８記載の方法において、
   前記映像を表示するステップは、録画画像からの画像を表示するステップを含み、
   前記少なくとも４色成分の値を選択するステップは、録画中に行われる方法。
10. 請求項８記載の方法において、
    前記少なくとも４色成分の値を選択するステップは、前記少なくとも４色成分の値を映像全体にわたって空間的に変化させるステップを含む方法。
11. 請求項８記載の方法において、
    前記少なくとも４色成分の値を選択するステップは、前記少なくとも４色成分の値を時間的に変化させるステップを含む方法。
12. 請求項８記載の方法において、
    前記少なくとも４色成分の値を選択するステップは、前記少なくとも４色成分の値を映像全体にわたって空間的に変化させるステップと、前記少なくとも４色成分の値を時間的に変化させるステップの両方を含む方法。
13. ３色成分により表される映像を表示するシステムであって、
    前記映像の３色成分の値とともに少なくとも１つの別の色成分の値を選択して、３色を越える修正された映像の結果生じるスペクトル分布が人間の目には条件等色的であるようにする電子プロセッサと、
    前記修正された映像をスクリーン上に表示し、それによって前記映像の色彩が人間の目には変化がないように知覚されるが、前記表示された映像のコピーである修正済の映像は人間の目に変化が認められるものである表示装置。
14. 請求項１３記載のシステムにおいて、
    前記映像の３色成分は、複数の光源から作製されるシステム。
15. 請求項１３記載のシステムにおいて、
    前記映像の３色成分は、連続して作製されるシステム。
16. 請求項１３記載のシステムにおいて、
    画像記憶装置をさらに備え、前記修正された映像を前記電子プロセッサから記憶し、かつ前記表示装置から検索するシステム。
17. 請求項１６記載のシステムにおいて、
    前記画像記憶装置は、デジタルメモリを含むシステム。
18. 請求項１６記載のシステムにおいて、
    前記画像記憶装置は、写真フィルムを含むシステム。
19. 請求項１３記載のシステムにおいて、
    人間の目の分光感度関数とは異なる分光感度関数を有し、かつ表示された映像を記録するために用いることによって、人間の目には変化が認められる、可視的な映像から録画されたコピーを生成する録画装置をさらに備えるシステム。
20. コピー防止用に表示画像のスペクトルを変更する方法により、３色成分により当初表されていた複数の映像の物理的媒体上に録画された媒体であって、
    ３色成分を越える所定数の値により個別の録画された画像の色彩が表され、
    人間の目によって見られるときに前記物理的媒体からの画像の再生によって変化が認められないように前記画像の色成分の所定数の値が選択され、
    前記色成分の所定数よりも少ない値によって表される前記画像の再生のコピーにおける人間の目には知覚可能である色彩の変化がある前記画像の再生を特徴とする録画された媒体。
21. 請求項２０記載の録画された媒体において、
    前記３色成分を越える所定数は４に等しく、このような変更は前記３色成分の値により表される前記画像の再生のコピーにおける色彩の変化として人間の目には知覚可能である録画された媒体。
22. 請求項２０記載の録画された媒体において、
    前記物理的媒体は、写真映画用フィルムを含む録画された媒体。

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