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発明の名称 スクランブル装置、デスクランブル装置および信号処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−111646
公開日 平成7年(1995)4月25日
出願番号 特願平5−254181
出願日 平成5年(1993)10月12日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 勝田 昇 / 村上 弘規 / 茨木 晋 / 中村 誠司
要約 目的
本発明は、映像データの再生に際して、その再生者を限定するためのスクランブル装置に関するもので、目的に応じて見え方を制御できるスクランブル装置およびデスクランブル装置を提供することを目的とする。

構成
スクランブル位置検出装置1で原信号中の量子化マトリクスの位置を検出し、量子化マトリクスにのみ乱数発生器4から関数を付加して、スクランブルする。もし、データ中に量子化マトリクスの信号がない場合には、デフォルト値に乱数を加えたデータを埋め込む。再生側では、その逆変換を行ってもとの信号を得る。
特許請求の範囲
【請求項1】MPEG標準に準拠した映像信号中の量子化マトリクスデータの領域中の一部もしくは全部に、映像を再生するための量子化マトリクスの各値とは異なる信号を埋め込む埋め込み手段を具備することを特徴とするスクランブル装置。
【請求項2】入力信号が、少なくとも一部の量子化マトリクス符号を持たないMPEG標準に準拠した信号であって、符号埋め込み手段が、前記信号中に含まれていない量子化マトリクスの信号位置に、少なくとも一部がデフォルト値と異なる値の信号を前記信号中に埋め込む請求項1記載のスクランブル装置。
【請求項3】埋め込み手段が、映像信号中の量子化マトリクス符号の一部もしくは全部を撹拌処理する請求項1記載のスクランブル装置。
【請求項4】MPEG標準に準拠した映像信号中の量子化マトリクス符号の領域中の一部もしくは全部に、その映像を符号化する際に用いた値とは、異なる信号を埋め込んだスクランブル信号を入力信号とし、スクランブル信号中のスクランブル処理され埋め込まれた量子化マトリクスを取り除くもしくは再生に必要な各値に変換処理する逆変換手段を具備する事を特徴とするデスクランブル装置。
【請求項5】直交変換符号化された映像データ中の交流成分を示す係数成分の量子化幅を示す信号を実際の値より小なる値に変換処理する変換手段を具備することを特徴とする信号処理装置。
【請求項6】変換手段が、MPEG標準に準拠した映像信号中に、その映像信号を符号化する際に用いた値よりも、小さい値を示す量子化マトリクス信号を埋め込み処理する請求項5記載の信号処理装置。
【請求項7】直交変換符号化された映像データ中の直交変換された後の各係数成分のうちの直流成分の係数を示す信号の量子化幅を決める信号について、その値を実際の符号化の際に用いたその値より、大きい値に変換処理する変換手段からなる信号処理装置。
【請求項8】MPEG標準に準拠した映像信号中の"intra_dc_precision"信号を撹拌制御する変換手段を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項9】変換手段は、MPEG標準に準拠した映像信号中の"intra_dc_precision"信号をその本来の値より小なる値に変換処理してなる請求項8記載の信号処理装置。
【請求項10】直交変換符号化された映像信号中の符号化された各係数の量子化幅を示す信号を取り除く、もしくは変換処理してデスクランブル処理を行う変換手段を備えたデスクランブル装置。
【請求項11】直交変換符号化された映像信号中の各係数の一部を撹拌処理する撹拌手段と、前記撹拌処理する係数の量子化幅を示す信号を符号化に用いた値より小さい値に変換もしくは埋め込む変換手段とを具備することを特徴とするスクランブル装置。
【請求項12】直交変換符号化された映像信号中のスクランブル処理された各係数をデスクランブル処理する逆変換処理手段と、各係数の量子化幅を正しい値にデスクランブル処理する逆変換手段とを具備することを特徴とするデスクランブル装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル符号化された信号の伝送もしくは保管に際し、信号を撹拌し、復号手順を許可されたものだけに与えることによって、再生できる者を限定する信号撹拌を行うスクランブル装置およびそれを再生するデスクランブル装置に関するものであり、特に、圧縮符号化された映像信号に対して、目的に応じてスクランブルの撹拌の程度を制御する効果制御を行うスクランブル装置、デスクランブル装置および信号処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル信号に対するスクランブル装置およびデスクランブル装置としては、音声信号に対するものが有料の衛星放送等で用いられている。図8は、従来のスクランブル装置およびデスクランブル装置の構成図である。図8において、43,45は乱数発生器、44,46は排他的論理和回路である。
【0003】以上のような従来例の構成では、入力信号は、乱数発生装置43内でスクランブル鍵にしたがって生成される乱数と排他的論理和回路44において排他的論理和演算され、乱数状のスクランブル信号となる。復号する際には乱数発生器43と同じ乱数を生成する乱数発生装置45からの乱数をスクランブル信号に排他的論理和回路46内で排他的論理和演算演算を行うことによって復号できるが、乱数発生装置43および45で生成される乱数は、スクランブル鍵によって決定されるため、再生側では、スクランブルする際と同じスクランブル鍵を持つ者のみが復号できる。また、効果制御は、乱数発生器43が生成する乱数の1と0の発生比率を制御してやることで信号の撹拌の程度を制御することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した従来の構成では、撹拌の度合いを制御する際、1と0の発生比率を制御してもランダムにビットを反転させるため、MPEG標準に準拠した映像信号のように圧縮符号化された映像信号をスクランブルした場合には、可変長符号化されたデータを含むことや各ビットが映像全体に大きく影響することがあり、信号全体が復号困難になったり、画像が思ったより大きく劣化するなどして、撹拌の度合いを細かく制御できない問題があった。
【0005】本発明は、前記問題を解決し、圧縮符号化された信号に対して効果制御を行うことが可能なスクランブル装置、デスクランブル装置および再生画像に特別な効果を生み出す信号処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、第1の発明は、MPEG標準に準拠した映像信号中の量子化マトリクスデータの領域中の一部もしくは全部に、映像を再生するための量子化マトリクスの各値とは、異なる信号を埋め込む埋め込み手段を具備するものである。
【0007】第2の発明は、MPEG標準に準拠した映像信号中の量子化マトリクス符号の領域中の一部もしくは全部に、その映像を符号化する際に用いた値とは、異なる信号を埋め込んだスクランブル信号を入力信号とし、スクランブル信号中のスクランブル処理され埋め込まれた量子化マトリクスを取り除くもしくは再生に必要な各値に変換処理する手段を具備するものである。
【0008】第3の発明は、直交変換符号化された映像データ中の交流成分を示す係数成分の量子化幅を示す信号を実際の値より小なる値に変換処理する変換手段を具備するものである。
【0009】第4の発明は、直交変換符号化された映像データ中の直交変換された後の各係数成分のうちの直流成分の係数を示す信号の量子化幅を決める信号について、その値が実際の符号化の際に用いたその値より、大きい値に変換処理する変換手段を具備するものである。
【0010】第5の発明は、MPEG標準に準拠した映像信号中の"intra_dc_precision"信号を撹拌制御する変換手段を具備するものである。
【0011】第6の発明は、直交変換符号化された映像信号中の符号化された各係数の量子化幅を示す信号を取り除くもしくは、変換処理してデスクランブル処理を行う変換手段を具備するものである。
【0012】第7の発明は、直交変換符号化された映像信号中の各係数の一部を撹拌処理する撹拌手段と前記撹拌処理する係数の量子化幅を示す信号を符号化に用いた値より小さい値に変換もしくは埋め込む変換手段を具備するものである。
【0013】第8の発明は、直交変換符号化された映像信号中のスクランブル処理された各係数をデスクランブル処理する逆変換処理手段と各係数の量子化幅を正しい値にデスクランブル処理する手段を具備するものである。
【0014】
【作用】第1の発明は前記した構成により、"intra_quantizer_matrix"および"non_intra_quantizer_matrix"といった量子化マトリクス情報を誤った値で埋め込むので、デスクランブル処理しないままこれを再生すると、量子化マトリクスの値を誤って再生処理を行わせる。量子化マトリクスは、各周波数成分の量子化幅を決めているものであり、これを誤まると、再生時に逆量子化する際に各周波数毎に誤ったレベルで再生してしまう。したがって、映っている内容は、わかるが再生レベルがでたらめな再生信号ができるスクランブル装置が実現できる。
【0015】また、第2の発明は、前記した構成により第1の発明のデスクランブル装置が実現できる。
【0016】また、第3の発明は、前記した構成により、直交変換符号化された映像データ中の交流成分を示す係数成分の量子化幅を示す信号を実際の値より小なる値に変換処理するので、そのまま通常の再生処理を行った場合、再生映像では、交流成分が与える影響が減少し、直流成分の影響が支配的となる。したがって、モザイク状の信号とすることができ、交流成分の量子化幅を制御することにより、通常の映像からモザイク状の映像までその見え方を制御できる。
【0017】また、第4の発明は、前記した構成により、直交変換符号化された映像データ中の直交変換された後の各係数成分のうちの直流成分の係数を示す信号の量子化幅を決める信号について、その値が実際の符号化の際に用いたその値より、大きい値に変換処理されるので、通常の再生処理を行った場合、直流成分の映像に与える影響が、支配的となり、疑似的に交流成分の信号が欠けた映像効果実現できる。
【0018】特に、量子化幅を大きく設定して、直流成分の変化幅によって、各画素成分を表現するビット数以上の信号となる場合は、再生側のクランプ処理によって、交流成分の値に関係なく各画素を示す上限値もしくは下限値に値が固定される場合が多くなり、交流成分の影響をより効果的除去できる。
【0019】また、第5の発明は、前記した構成により、MPEG標準に準拠した映像信号の直流成分の量子化幅を示す信号をでたらめな値にすることができ、直流成分を強調したり、もしくは影響を少なくしたすることでき、また、"intra_dc_precision"信号は、固定長符号であるため、でたらめな値にしても他の符号を読み取る際に影響も与えず、スクランブルの効果制御が行える。
【0020】また、第6の発明は、前記した構成により、第3、第4および第5の発明による装置によって生成された信号をもとの正しい映像に再生できるデスクランブル装置が実現できる。
【0021】また、第7の発明は、撹拌処理される係数成分の量子化幅を本来の値より小さくするため、デスクランブル処理なしに、その信号を再生した場合、スクランブルによってでたらめな値になった信号の画像に与える影響が小さくなるため、撹拌処理において、デスクランブル処理なしに再生した場合にそのでたらめな信号画像に大きく影響するように撹拌処理したとしても、その影響を低減でき、ある程度内容が見える効果制御を行いながら、解読が困難な秘匿度の高いスクランブル信号を生成できる。
【0022】また、第8の発明は、第7の発明のスクランブル装置で生成されたスクランブル信号を正しく再生できるデスクランブル装置を実現できる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例におけるスクランブル装置およびデスクランブル装置の構成図を示すものである。
【0024】図1において、1,7スクランブルする位置を検出するスクランブル位置検出装置、2,11は、データを一時記憶し、適切なタイミングで出力するバッファ、3は、量子化マトリクスのデフォルト値を記憶したデフォルト値記憶レジスタ、4,8は、乱数発生器、5は、バッファ2とデフォルト値記憶レジスタのどちらから出力させるかを選択するスイッチ、6,9は、排他的論理和回路、10は、量子化マトリクスの値が、デフォルト値と一致する場合を検出するデフォルト値検出装置である。
【0025】以上のように構成されたこの実施例のスクランブル装置およびデスクランブル装置において、以下その動作を説明する。原信号は、MPEG(Moving PictureExpert Group:国際標準化機構ISOと国際電気標準会議IECの合同の作業グループ)標準に準拠した映像信号である。MPEG標準については、たとえば、ISO/IEC IS 11172(1993),ISO-IEC/JCT1/SC29/WG11 NO328:Test Model3などの規格書およびドラフトがある。
【0026】以下図2を用いてMPEG標準に準拠した映像信号の概要について説明する。図2に示すように、データ構造はシーケンス層(レイヤ)からなり、シーケンス層は一つの動画像シーケンス表わし、ヘッダ部分にはシーケンス開始コードをはじめ、各種パラメータとデータを含み、一つ以上のGOP(グループオブピクチャー(Group of picture))、ピクチャー(画像)群の符号化データを含んでいる。
【0027】また、GOP層は、任意の長さのフレームで構成され、GOPの開始コード(Start-code)を含むヘッダー部分と、一つ以上のピクチャーの符号化データ等を含んでいる。次に、前述のピクチャー層は、ピクチャーの開始コード(Start-code)を含むヘッダー部分と、一つ以上のスライスの符号化データ等を含んでおり、このスライス層は、スライスの開始コード(Start-code)を含んだヘッダー部と、一つ以上のマクロブロックの符号化データを含み、任意のマクロブロックを含むことができる。
【0028】さらにマクロブロックについて説明すると、このマクロブロックは、16×16画素の領域のデータであり、基本符号化処理単位である8×8画素のブロックが輝度4つと、その領域に存在する色差を示すいくつかの8×8画素ブロックからなり、これらの大半は、可変長符号である。
【0029】また、量子化マトリクス信号は、シーケンスヘッダー内にあり、シーケンス開始コードの後、63ビットめに"load_intra_quantizer_matrix"という"intra_quantizer_matrix"の有無を示す1ビットの信号があり、それが1の場合のみイントラピクチャーで用いる量子化マトリクスとして、"intra_quantizer_matrix"が、それぞれの係数成分に対して8ビット計8×64ビット(512ビット)の信号として存在し、その後、"load_non_intra_quantizer_matrix"という"non_intra_quantizer_matrix"の有無を示す1ビットの信号があり、それが1の場合にのみイントラピクチャー以外で用いる量子化マトリクスとして"non_intra_quantizer_matrix"が、同様に8×64ビット(512ビット)の信号として存在する。
【0030】以上の原信号に対して、以下に動作を説明する。原信号は、スクランブル位置検出装置1およびバッファ2に送られる。バッファ2では、スクランブル位置検出装置1からの制御信号からの出力制御信号に従って原信号をスイッチ5に送り出す。量子化マトリクスに関する信号以外の原信号では、バッファ2への制御信号は、通常出力命令が維持され、スイッチ5,排他的論理和回路6を介してなにも処理されずに出力される。
【0031】量子化マトリクスに関係する信号に関しては、以下の処理となる。スクランブル位置検出装置1は、原信号中のシーケンス開始コードを検出し、そこから64ビット後の"load_intra_quantizer_matrix"を読み取り、値が1の場合は、それ以後の原信号をバッファ2より出力されるように、バッファ2に対する出力信号を維持し、スイッチ5へは、バッファ2の端子側と接続する制御信号を送るとともに、乱数発生器4へは、乱数出力信号を送る。
【0032】乱数発生器4では、乱数出力信号を受け取ると、512ビットの乱数列を発生し、"load_intra_quantizer_matrix"後の"intra_quantizer_matrix"信号に順に、排他的論理和回路6を介して加算する。また、"load_intra_quantizer_matrix"の値が0である場合、原信号には、"intra_quantizer_matrix"が存在しないので、スクランブル位置検出装置1は、バッファ2からの出力を停止する信号を送りバッファ2からの出力を一時停止するとともに、デフォルト値記憶レジスタ3に出力命令を送り512ビットの"intra_quantizer_matrix"のデフォルト値を出力させるとともに、スイッチ5にデフォルト値記憶レジスタ3の端子側と接続するように制御信号を送る。さらに、乱数発生器4へは、乱数出力信号を送るとともに、"load_intra_quantizer_matrix"が0であったことを示す信号を送る。
【0033】乱数発生器4では信号を受け取ると、"load_intra_quantizer_matrix"を示すビットがビット反転されるように1を排他的論理和回路6に送るとともに512ビットの乱数列を発生し、"load_intra_quantizer_matrix"後の"intra_quantizer_matrix"信号に順に、排他的論理和回路6を介して加算する。512ビットのデータが出力された後は、再び通常状態に戻り、バッファ2からの出力が再開し、乱数発生器は、0を出力して、原信号は、何も処理されずに出力される。
【0034】次にスクランブル位置検出装置1が"load_non_intra_quantizer_matrix"を読み取り、値が1場合は、それ以後の信号をバッファ2より出力されるように、バッファ2に対する出力信号を維持し、スイッチ5へは、バッファ2の端子側と接続する制御信号を送るとともに、乱数発生器4へは、乱数出力信号を送る。乱数発生器4では、乱数出力信号を受け取ると、512ビットの乱数列を発生し、"load_non_intra_quantizer_matrix"後の"non_intra_quantizer_matrix"信号に順に、排他的論理和回路6を介して、加算する。
【0035】また、"load_non_intra_quantizer_matrix"の値が0である場合、原信号には、"non_intra_quantizer_matrix"が存在しないので、スクランブル位置検出装置1は、バッファ2からの出力を停止する信号を送りバッファ2からの出力を一時停止するとともに、デフォルト値記憶レジスタ3に出力命令を送り512ビットの"non_intra_quantizer_matrix"のデフォルト値を出力させるとともに、スイッチ5にデフォルト値記憶レジスタ3の端子側と接続するように制御信号を送る。さらに、乱数発生器4へは、乱数出力信号を送るとともに"load_intra_quantizer_matrix"が0であったことを示す信号を送る。
【0036】乱数発生器4では、信号を受け取ると、"load_non_intra_quantizer_matrix"を示すビットがビット反転されるように、1を排他的論理和回路6に送るとともに512ビットの乱数列を発生し、"load_non_intra_quantizer_matrix"後の"non_intra_quantizer_matrix"信号に順に、排他的論理和回路6を介して加算する。512ビットのデータが出力された後は、再び通常状態に戻り、バッファ2からの出力が再開し、乱数発生器4は、0を出力して、原信号は、何も処理されずに出力される。
【0037】以上の処理によって、原信号は、量子化マトリクスがある場合には、その値に乱数を排他的論理和演算して加算したでたらめな値とし、量子化マトリクスがない場合は、デフォルト値に乱数を排他的論理和演算して加算したでたらめな値とするスクランブル信号が得られる。デスクランブル装置側では、スクランブル位置検出装置7で"intra_quantizer_matrix"および"non_intra_quantizer_matrix"を検出し、乱数発生器8に乱数出力信号を送る。
【0038】乱数発生器8は、スクランブルする際に用いた乱数発生器4が発生する乱数と同じ系列を生成する乱数発生器であり、スクランブル位置検出回路7からの信号を受け取ると以後512ビットについて、乱数を生成し、排他的論理和回路9を介して、加算する。乱数を加算された信号は、バッファ11に送られるとともにデフォルト値検出装置10へも送られる。
【0039】デフォルト値検出装置10は、スクランブル位置検出装置7から、量子化マトリクスを示すビットが現れたことを示す信号を受け取り、以後512ビットの信号をデフォルト値と比較し、もし、デフォルト値と一致すれば、バッファ11にデフォルト値一致信号を送る。
【0040】デフォルト値一致信号を受け取るとバッファ11は、量子化マトリクスに相当するビットを内部で破棄するとともに、"load_intra_quantizer_matrix"および"load_non_intra_quantizer_matrix"の各ビットをビット反転処理する。そして、出力としては、一定のビットレートで出力できるように予め、データを蓄えた後、順に再生信号として出力する。
【0041】以上のようにこの実施例によれば、原信号中に量子化マトリクス信号がない場合に、そのデフォルト値に乱数を加えたものを信号中に埋め込み、再生側が、同じ乱数を用いてそれを復号した際に、デフォルト値と一致するかを確認することで、原信号中での量子化マトリクスの有無が判定でき、もともとは量子化マトリクスがなかった場合には、その信号を削除してやることができるため、原信号とデスクランブル処理の終わった再生信号は、一致するため、その後に続いて処理されると考えられる伸張処理で、ビット長などの変化による機器の誤動作を防ぐことができる。
【0042】なお、本実施例おいては、"intra_quantizer_matrix"および"non_intra_quantizer_matrix"の両方をスクランブルしているが、どちらか一方のだけをスクランブルしてもよい。また、原信号として、MPEG1(ISO/IEC IS 11172(1993))に準拠した信号を取り扱ったが、現在標準化作業中のMPEG2以降の標準化を行っている映像信号についても、量子化マトリクスが存在するならば、同様に用いることができることはいうまでもない。
【0043】図3は、本発明第2の実施例における信号変換装置およびそのデスクランブル装置である。図3において、12は、原信号中の量子化マトリクス信号を挿入できる位置を検出する量子化マトリクス挿入位置検出装置、13は、原信号を一時記憶し、量子化マトリクス挿入位置検出装置12からの制御信号にしたがって出力するバッファ、14は、原信号中に埋め込むダミー信号を生成するダミー信号生成装置、15は、出力する信号をバッファ13もしくは、ダミー信号生成装置14のどちらかを選択出力するスイッチ、16は、量子化マトリクス挿入位置検出装置17からの制御信号にしたがってスクランブル信号を一時記憶し、一定レートで出力するバッファ、17は、スクランブル信号中のダミーの量子化マトリクス信号が挿入されている位置を検出する量子化マトリクス挿入位置検出装置、18は排他的論理和回路である。
【0044】以上のように構成されたこの実施例の信号変換装置およびデスクランブル装置において、以下その動作を説明する。原信号は、MPEG標準に準拠した映像信号であるとし、量子化マトリクスは、デフォルト値を用いて符号化されており、映像信号中にはないものとする。量子化マトリクス挿入位置検出装置12は、原信号中のデータを読み取り、量子化マトリクスを埋め込む位置として、"load_intra_quantizer_matrix"および"load_non_intra_quantizer_matrix"を検出し、検出信号をバッファ13、ダミー信号生成装置14およびスイッチ15へ送る。バッファ13は、入力データを一時蓄えた後、信号を出力し、量子化マトリクス挿入位置検出装置12からの制御信号を受けたときのみ、検出位置のビット以降のデータを出力する際に、512ビット分の時間出力を停止する。ダミー信号発生装置では、量子化マトリクス位置検出装置12からの制御信号を受け取ると、量子化マトリクスをロードするかしないかを示す"load_intra_quantizer_matrix"および"load_non_intra_quantizer_matrix"信号として、1を出力するとともにデフォルト値より、小さく設定した設定値に基づき、8ビットの信号を連続して64個出力する。
【0045】スイッチ15では、通常バッファ13側に接続されており、量子化マトリクス位置検出装置12からの制御信号をもとに"load_intra_quantizer_matrix"および"load_non_intra_quantizer_matrix"信号の位置とその後のバッファ13の出力停止期間である513ビットの間、ダミー信号発生装置がスクランブル信号として出力されるように接続を行う。
【0046】再生側では、量子化マトリクス位置検出装置17が"load_intra_quantizer_matrix"および"load_non_intra_quantizer_matrix"信号を検出し、排他的論理和回路18に1を出力して、そのビットを反転させるとともに、その後に続くダミーの512ビットの信号期間中バッファ16に制御信号を送り、バッファ16への入力を停止させる。バッファ16は、入力されたデータを一定レートで出力し、再生信号を得る。
【0047】以上のように本実施例によれば、たとえば、量子化マトリクスの0行0列成分以外の成分をすべて1にしてやると、高周波成分の係数は、映像にほとんど影響しなくなり、直流成分の影響が支配的となって、ブロックを基本単位とするモザイク状の映像信号が再生されるようになるスクランブル効果制御が実現できる。
【0048】なお、本実施例では、原信号として、MPEG1に準拠して、量子化マトリクスは、デフォルト値が用いられた映像データとしたが、MPEG2に準拠した信号であっても同様に考えられるし、また、現在標準化作業中であるが、MPEG2においては、ピクチャー単位で量子化マトリクスを設定できる規約が検討されており、そのような場合には、デフォルト値以外の値を用いて符号化された場合の信号であっても設定値が記述された後の次のピクチャー内で、ダミーの量子化マトリクス信号を埋め込むことで、それ以降ダミーの量子化マロトリクスを用いて再生されるため、それ以降のデータについては実施例と同様の効果が実現できる。また、量子化マトリクスについて、輝度と色差信号のそれぞれに設定する場合も同様の方法で実現できる。
【0049】図4は、本発明第3の実施例における信号変換装置およびそれを含むスクランブル装置とその再生装置であるデスクランブル装置の構成図である。図4において、19、22は、スクランブルする位置を検出するスクランブル位置検出装置、20、23は、排他的論理和回路、21、24は、乱数発生装置である。
【0050】以上のように構成された本実施例の信号処理装置において、以下その動作を説明する。入力される原信号は、MPEG2に準拠した映像信号とする。原信号中で"intra_dc_precision"信号は、ピクチャー層の拡張コード中に2ビットの信号として存在し、量子化幅との関係は、"00"が量子化幅8、"01"が4、"10"が2、"11"が1に対応している。原信号に対して、スクランブル位置検出装置19は、ピクチャー層中の拡張コード内の"intra_dc_precision"信号を検出し、乱数発生装置21へその検出信号を送る。乱数発生装置21では、検出信号を受け取るとスクランブル鍵をもとに生成される2ビットの乱数を出力し、原信号中の"intra_dc_precision"信号に排他的論理和回路20を介して、乱数を排他的論理和処理する。
【0051】再生側では、スクランブル位置検出装置22が、"intra_dc_precision"信号を検出し、乱数発生装置24へその検出信号を送る。乱数発生装置24では、乱数発生装置21と同じ乱数を生成するため、乱数発生装置21へ入力されたスクランブル装置へ入力されたのと等しいスクランブル鍵が与えられている。スクランブル鍵の共有については、同じ伝送路中に割り込ませて伝送しても良いし、別の伝送路を利用して伝送してもよい。乱数発生器24は、検出信号を受け取るとスクランブル鍵をもとに生成される2ビットの乱数を出力し、スクランブル信号中の"intra_dc_precision"信号に排他的論理和回路23を介して、乱数を排他的論理和処理し、再生信号を得る。
【0052】以上のように、本実施例によれば、DCT係数の直流成分を示す信号の量子化幅を示す信号をでたらめにできるので、ピクチャー単位で直流成分のレベルが誤った映像が再生される効果が実現できる。
【0053】図5は、本発明第4の実施例の信号処理装置の構成図である。図5において、25は、"intra_dc_precision"信号を検出する"intra_dc_precision"検出装置、26は、論理積回路である。
【0054】以上のように構成された本実施例の信号処理装置について、以下その動作を説明する。原信号が入力されると、"intra_dc_precision"検出装置25は、"intra_dc_precision"信号を検出する。通常、"intra_dc_precision"検出装置25は、論理積回路26に、"1"を送っており、"intra_dc_precision"信号の期間中のみ"0"を出力する。したがって、出力信号は、つねに"intra_dc_precision"信号が0に固定された値となる。正しく再生させる場合には、予め正しい"intra_dc_precision"信号を共有しておき、その値を用いて再生すればよい。
【0055】以上のように、本実施例よれば、"intra_dc_precision"信号を最低値の"00"に固定的に変換することで、"intra_dc_precision"を"00"以外にして、符号化された信号に対して、DCT係数の直流成分の量子化幅を常に、実際に符号化したときのそれより大きな値になり、直流成分の値が、強調された映像が再生されるような効果が実現できる。
【0056】図6は、本発明の第5の実施例におけるスクランブル装置およびデスクランブル装置の構成図である。図6において、27は、第2の実施例におけるスクランブル装置と同じ処理を行う量子化マトリクス挿入装置、28,31は、スクランブルする位置を検出するスクランブル位置検出装置、29,32は、乱数発生装置、30,34は、排他的論理和回路、33は、第2の実施例のデスクランブル装置と同様の処理を行う量子化マトリクス除去装置である。
【0057】以上のように構成された本実施例のスクランブル装置およびデスクランブル装置について以下その動作を説明する。原信号は、量子化マトリクス挿入装置27で第2の実施例の場合と同様に、交流成分の量子化幅を実際に符号化した時の値より小さい値に設定した量子化マトリクス信号を挿入される。次に、スクランブル位置検出装置28で、信号中のDCTの交流成分を示す"dct_coeff"信号を検出し、その符号ビットに相当するビットをスクランブル位置として検出し、検出信号を乱数発生装置29へ送る。
【0058】乱数発生装置29は、スクランブル鍵によって決定される。乱数列を生成し、それを、スクランブル位置検出装置28からの検出信号が受け取る毎に1ビットずつ排他的論理和回路30へ出力する。ただし、検出信号がない場合には、0を出力する。排他的論理和回路30では、量子化マトリクス挿入装置27からの出力に乱数発生装置からの出力を排他的論理和演算する。したがって、スクランブル信号としては、交流成分の量子化幅が、実際の値より小さい値を示す量子化マトリクス信号と、DCT係数の各成分の符号がランダムに変換された信号が得られる。
【0059】再生側では、スクランブル位置検出装置31が、スクランブル位置検出装置28と同様にスクランブル信号中のDCTの交流成分を示す"dct_coeff"信号を検出し、その符号ビットに相当するビットをスクランブル位置として検出し、検出信号を乱数発生装置32へ送る。乱数発生装置32は、スクランブル鍵によって決定される。乱数列を生成し、それを、スクランブル位置検出装置31からの検出信号が受け取る毎に1ビットずつ排他的論理和回路34へ出力する。ただし、検出信号がない場合には、0を出力する。
【0060】また、スクランブル鍵は、スクランブルした際のものと同じものを予め共有され、入力される。従って、排他的論理和回路34では、スクランブル信号に、スクランブルされた時と同じ位置に、スクランブルされる時と同じ乱数が、排他的論理和演算される。そして、この信号について、量子化マトリクス除去装置33内で、第2の実施例と同様の処理が行われ、再生信号が得られる。
【0061】以上のように本実施例によれば、スクランブル信号をデスクランブル処理しないでそのまま再生した場合DCT係数の交流成分は、その符号ビットをランダムに撹拌処理されてるが、量子化幅が実際の値より小さいので、再生画像での影響もちいさくなるので、再生される映像の効果としては、第2の実施例に近い効果が生まれる。
【0062】したがって、不正に解読を試みるものが、量子化マトリクスが、挿入されていることに気づきこれを正常な値にしたとしても、その結果、符号ビットを完全に乱数化した交流成分の影響が現れるため、新たな撹拌による画像の効果が現れ解読を困難にできる。すなわち、十分にスクランブルすることによって、スクランブル画像に大きく影響してしまう信号の量子化幅を実際の値より小さくすることで、画像の壊れ具合を少なめに保ったまま解読に対する高い安全性を実現できるスクランブル装置が提供できる。
【0063】図7は、本発明の第6の実施例のスクランブル装置およびデスクランブル装置の構成図である。図7において、35,39は、コード検出装置、36,40は、乱数発生装置、37は、論理和回路、38,41,42は、排他的論理和回路である。
【0064】以上のように構成されたスクランブル装置とデスクランブル装置について、以下その動作を説明する。原信号は、MPEG標準に準拠した信号であるとする。コード検出回路35は、原信号の各符号を読み取り、"intra_dc_precision"信号を検出した際には、検出信号を論理和回路37へ出力する。ただし、検出信号は、"1"を2ビット期間出力するものであり、その他の場合は、"0"を出力する。
【0065】したがって、論理和回路37では、"intra_dc_precision"信号の信号のときのみオール"1"を出力し、その他の場合には、原信号をそのまま通過させる。コード検出回路35では、また、"dct_dc_differential"信号を検出し、その信号のビット期間内乱数発生装置36へ検出信号を出力する。
【0066】乱数発生装置36では、スクランブル鍵によって決定される乱数列を生成し、それをコード検出回路からの検出信号が入力されている時のみ、原信号のビットレートと等しいレートで出力する。ただし、検出信号がない状態では、"0"を出力する。従って、排他的論理和回路38では、原信号中の"dct_dc_differential"信号部分に乱数が排他的論理和演算で加えられ、スクランブル信号となる。
【0067】再生側では、コード検出装置39は、スクランブル信号中の各コードを読み取り、"intra_dc_precision"信号を検出した際には、検出信号を排他的論理和回路38へ与えられた量子化値を全ビット反転した信号を出力する。したがって、排他的論理和回路41では、オール"1"に変換された"intra_dc_precision"信号値がコード検出装置39に与えられた量子化値に変換される。
【0068】量子化値については、スクランブル鍵と同様、再生側に予め伝送するものとする。コード検出装置39は、さらに、"dct_dc_differential"信号を検出し、その信号のビット期間内乱数発生装置40へ検出信号を出力する。乱数発生装置40では、スクランブル鍵によって決定される乱数列を生成し、それをコード検出装置39からの検出信号が入力されている時のみ、原信号のビットレートと等しいレートで出力する。ただし、検出信号がない状態では、"0"を出力する。したがって、排他的論理和回路42では、スクランブル信号中の"dct_dc_differential"信号部分にスクランブルしたときと同じ乱数が排他的論理和演算で加えられ、正しくもとの信号に再生される。
【0069】以上のように、本実施例によれば、DCT係数の直流成分に乱数を付加することで安全性の高いスクランブル処理を実現するとともに、その信号の量子化幅を実際の値よりも小さくすることで、撹拌による画像への影響を押さえ、解読に対する安全性と、撹拌処理したデータの影響が少なく、より見やすいスクランブル効果制御を同時に実現できるスクランブル装置が提供できる。
【0070】なお、本実施例においては、MPEG標準の映像信号を原信号であるものをスクランブルの対象としたが、それ以外の信号であっても、スクランブルする信号の量子化幅を意図的に十分小さくすることで、スクランブルによるスクランブル画像への影響を押さえことができ、安全性と、効果制御の両方を満たしたスクランブル信号が生成できる。
【0071】また、本実施例においては、映像信号中の他の信号については撹拌の対象としていないが、他の信号を撹拌する効果との組み合わせることにより効果的なスクランブル効果制御が行える。
【0072】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、量子化マトリクス情報を誤った値で埋め込むので、デスクランブル処理しないままこれを再生すると、量子化マトリクスの値を誤って再生処理を行わせることができ、再生が許されていないものが再生すると映っている内容はわかるが、再生レベルがでたらめな信号に再生されるスクランブル効果をもったスクランブル装置およびそのデスクランブル装置が実現できる。
【0073】また、量子化マトリクスは、シーケンスヘッダー上にあり、その位置を検出するのに、データ中の大半を占める可変長符化された信号を読み取る必要がなく、他のパラメータを選択してスクランブルするよりも、検出装置が簡単なものとなり、スクランブル装置の装置規模を小さくできる。
【0074】また、DCT係数中の直流成分の量子化幅を示す信号をスクランブルすることにより、直流成分がでたらめな再生画像となる効果が生まれる。また、更に、交流成分の量子化幅を、実際の符号化の際に使ったものよりも小さくすることで、交流成分の影響が小さくなり、モザイク状の効果が実現できる。
【0075】また、逆に直流成分の量子化幅を符号化された場合より大きい値にすることで、スクランブル画像への影響を直流成分の値が支配的となり、モザイク状の映像効果が得られる。
【0076】また、撹拌処理を施したDCT係数成分についてのその量子化幅を実際の値よりも小さい信号に設定することで、撹拌による画像への影響を小さくすることができ、効果制御と解読対する安全性の両方を満たすスクランブル装置が提供でき、その実用的効果は大きい。




 

 


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