JPH0723367A - Method for scrambling and its device - Google Patents

Method for scrambling and its device

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Publication number
JPH0723367A
JPH0723367A JP5150056A JP15005693A JPH0723367A JP H0723367 A JPH0723367 A JP H0723367A JP 5150056 A JP5150056 A JP 5150056A JP 15005693 A JP15005693 A JP 15005693A JP H0723367 A JPH0723367 A JP H0723367A
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JP
Japan
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scramble
data
block
inversion
random number
Prior art date
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Application number
JP5150056A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Ibaraki
晋 茨木
Noboru Katsuta
昇 勝田
Seiji Nakamura
誠司 中村
Hironori Murakami
弘規 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0723367A publication Critical patent/JPH0723367A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a scrambling method capable of attaining scramble with high degree of agitation without generating deterioration in a reproduced picture in respect to a scrambling method to be used for a digital communication system following compression processing. CONSTITUTION:A dividing device 11 divides the video data of an inputted frame into scramble blocks each of which includes at least one minimum data unit for compression processing to be executed by a communication system. An inverting device 12 attains scramble by inverting all picture element signals in a scramble block specified by a random number based upon the intermediate value of a dynamic range. Since the correlation of data in the processing unit for executing compression processing by scramble is not destructed, compression efficiency is not changed and a reproduced picture is not deteriorated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル映像信号を、
圧縮処理によりデータ量を圧縮した後で、有線や無線や
蓄積メディアにより送受信あるいは記録再生する通信シ
ステムにおいて、秘密に通信を行うために用いるスクラ
ンブル方法およびスクランブル装置に関する。
The present invention relates to a digital video signal,
The present invention relates to a scramble method and a scramble apparatus used for secretly communicating in a communication system in which data is compressed by a compression process and then transmitted / received or recorded / reproduced by a wired or wireless or storage medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の映像信号を暗号化して通信するス
クランブル方式としては、例えば「暗号と情報セキュリ
ティ」(昭晃堂出版;辻井重男ら編著)の8章に示され
ている。従来例のスクランブル方式には色々な種類があ
る。例えば、最も良く知られているものには、走査線内
信号切換方式や、走査線転移方式や、極性反転方式など
があり、これらの方式が単独、あるいは組み合わせて用
いられている。
2. Description of the Related Art As a conventional scramble system for encrypting and communicating a video signal, for example, it is shown in Chapter 8 of "Cryptography and Information Security" (published by Shokodo Publishing; Shigeo Tsujii et al.). There are various types of conventional scramble systems. For example, the best known methods include an intra-scanning line signal switching system, a scanning line transition system, and a polarity reversal system, and these systems are used alone or in combination.

【0003】図5は従来例のスクランブル方式における
走査線内信号切換方式について具体的に示すもので、複
数のフレームから構成される映像信号の中のある1フレ
ームが処理される時の、処理の概要を示す図である。図
5(a)はスクランブル前の映像信号を、図5(b)は
スクランブル後の映像信号を表す。
FIG. 5 specifically shows a conventional intra-scanning line signal switching system in the scrambling system. It shows the processing when one frame in a video signal composed of a plurality of frames is processed. It is a figure which shows an outline. 5A shows the video signal before scramble, and FIG. 5B shows the video signal after scramble.

【0004】以下に図5を用いてスクランブル処理の概
要を説明する。まず、図5(a)の走査線aに対して乱
数が与えられ、走査線aは図5(a)に示すように、乱
数により指示される位置を境に2つの画素信号の集合A
とBに分けられる。次にAとBが左右入れ換えられ、図
5(b)の走査線aに示すような構成になる。
An outline of the scramble process will be described below with reference to FIG. First, a random number is given to the scanning line a in FIG. 5A, and the scanning line a is, as shown in FIG. 5A, a set A of two pixel signals at a position indicated by the random number.
And B. Next, A and B are left and right interchanged, and the structure shown in the scanning line a in FIG. 5B is obtained.

【0005】同様に、図5(a)の走査線bも、与えら
れた乱数により2つの画素信号の集合CとDに分けら
れ、CとDが左右入れ換えられ、図5(b)の走査線b
に示すような構成になる。ここで、図5においては、走
査線aおよび走査線bに対する処理のみを示している
が、実際には全ての走査線にわたって同様の処理が行わ
れている。
Similarly, the scanning line b in FIG. 5 (a) is also divided into two pixel signal sets C and D by a given random number, and C and D are transposed to the left and right to scan in FIG. 5 (b). Line b
The configuration is as shown in. Here, in FIG. 5, only the processing for the scanning line a and the scanning line b is shown, but the same processing is actually performed for all the scanning lines.

【0006】図6は従来例のスクランブル方式における
走査線転移方式について具体的に示すもので、複数のフ
レームから構成される映像信号の中のある1フレームが
処理される時の、処理の概要を示す図である。図6
(a)はスクランブル前の映像信号を、図6(b)はス
クランブル後の映像信号を表す。以下に図6を用いてス
クランブル処理の概要を説明する。まず、乱数の指示に
より走査線aの位置のデータを走査線dの位置へ、走査
線bの位置のデータを走査線cの位置へ入れ替えること
が指示される。
FIG. 6 specifically shows the scanning line transition method in the scramble method of the conventional example, and shows an outline of processing when one frame in a video signal composed of a plurality of frames is processed. FIG. Figure 6
6A shows a video signal before scramble, and FIG. 6B shows a video signal after scramble. The outline of the scramble process will be described below with reference to FIG. First, a random number is instructed to replace the data at the position of the scanning line a with the position of the scanning line d and the data at the position of the scanning line b with the position of the scanning line c.

【0007】次に、走査線aのデータをA、走査線bの
データをBとすると、スクランブル処理により、図6
(b)に示すように、走査線cのデータがBに、走査線
dのデータがAになる。ここで、図6においては、走査
線aおよび走査線bのデータに対する処理のみを示して
いるが、実際には全ての走査線にわたって同様の処理が
行われている。
Next, assuming that the data of the scanning line a is A and the data of the scanning line b is B, the scrambling process shown in FIG.
As shown in (b), the data of the scanning line c becomes B and the data of the scanning line d becomes A. Here, in FIG. 6, only the process for the data of the scanning line a and the scanning line b is shown, but the same process is actually performed for all the scanning lines.

【0008】極性反転方式は、ベースバンドの状態の信
号を、ある基準レベルを中心にして反転する方法であ
り、ライン単位やフレーム単位で乱数の指示によってラ
ンダムに反転処理が行われる。
The polarity inversion method is a method of inverting a signal in the baseband state around a certain reference level, and inversion processing is performed randomly in line units or frame units by random number instructions.

【0009】また、従来のデジタル信号を暗号化して通
信する時に行われる暗号化方式は、乱数(以下、PNと
呼ぶ)加算方式で行われていた。デジタル音声信号の乱
数加算の暗号化は、例えば前述の「暗号と情報セキュリ
ティ」のp.178からp.179に紹介されている。乱数加算方
式とは、乱数とデジタル信号をビットごとの排他的論理
和した結果を暗号後の出力とする方式である。
A conventional random number (hereinafter referred to as PN) addition method has been used as an encryption method for encryption and communication of digital signals. Encryption of random number addition of digital audio signals is introduced, for example, in the above-mentioned “Cryptography and Information Security” p.178 to p.179. The random number addition method is a method in which the result of exclusive OR of a random number and a digital signal for each bit is output after encryption.

【0010】また、デジタル映像信号を近傍画素間の相
関を減らす圧縮処理によりデータ量の圧縮を行い、伝送
路を伝送するデジタル通信システムの例は、特願平5ー
37691号(出願人:松下電器産業株式会社、平成5
年2月17日出願)や、日経エレクトロニクス511号
(1990年10月15日号)の特集「画像の高能率符
号化が一本化」(p.115〜p.142)などに示さ
れている。
An example of a digital communication system for compressing the data amount of a digital video signal by a compression process for reducing the correlation between neighboring pixels and transmitting the data through a transmission line is disclosed in Japanese Patent Application No. 5-37691 (Applicant: Matsushita). Denki Sangyo Co., Ltd., Heisei 5
(February 17, 1998) and the special feature "High efficiency coding of images are unified" (p.115-p.142) of Nikkei Electronics 511 (October 15, 1990). There is.

【0011】図7に、この従来例のデジタル通信システ
ムにおける圧縮装置の構成を示す。図7において、71
は分割装置、72は変換装置、73はビット割当装置で
ある。以下に、図7に示した圧縮装置の動作を説明す
る。
FIG. 7 shows the configuration of a compression device in this conventional digital communication system. In FIG. 7, 71
Is a dividing device, 72 is a converting device, and 73 is a bit allocating device. The operation of the compression device shown in FIG. 7 will be described below.

【0012】まず、分割装置71は入力映像データを8
画素×8走査線からなるDCTブロックに分割して出力
する。次に、変換装置72は分割装置71より出力され
たDCTブロックをDCT(離散コサイン変換)による
データ変換を行うことにより周波数成分に変換し、変換
データとして出力する。次にビット割当装置73は、変
換装置72より出力された変換データの各周波数成分に
適当なビットを割り当て、圧縮データとして出力する。
この時、ビット割当装置73においてビットを割り当て
るときに、交流成分へのビットの割当を減らすことによ
り圧縮を実現している。
First, the dividing device 71 converts the input video data into 8
The data is divided into DCT blocks composed of pixels × 8 scanning lines and output. Next, the conversion device 72 converts the DCT block output from the division device 71 into a frequency component by performing data conversion by DCT (discrete cosine transform), and outputs it as conversion data. Next, the bit allocation device 73 allocates an appropriate bit to each frequency component of the converted data output from the conversion device 72, and outputs it as compressed data.
At this time, when bits are allocated in the bit allocation device 73, compression is realized by reducing the allocation of bits to AC components.

【0013】以下に、圧縮処理の原理について説明す
る。圧縮処理は、映像データ中の近傍の画素信号間の相
関の高さを利用して、伝送データ量を減らすことを実現
している。ここでは、各DCTブロック内では画素信号
間の相関が高く、周波数成分に変換するとそのほとんど
が直流成分および低周波成分になるという性質を利用し
ている。すなわち、周波数成分に変換した後に、各周波
数成分のデータのうち直流成分は多くのビットを与え、
交流成分は高周波成分ほど与えるビットを減らすことに
より、圧縮を実現する。
The principle of compression processing will be described below. The compression process realizes the reduction of the amount of transmission data by utilizing the high correlation between neighboring pixel signals in the video data. Here, the property that the correlation between pixel signals is high in each DCT block and most of them become a DC component and a low frequency component when converted into a frequency component is used. That is, after conversion into frequency components, the DC component of the data of each frequency component gives many bits,
The AC component realizes compression by reducing the bits given to the higher frequency components.

【0014】複数の映像信号を同じ圧縮処理で圧縮する
場合、その映像信号の性質により圧縮できる度合いが変
わってくる。すなわち、画素信号間の相関が高いDCT
ブロックに対しては、変換データの高周波成分が小さく
なるので、圧縮処理の結果、少ないビットでデータを表
すことができる。このように圧縮処理によって、少ない
ビットでデータを表すことができることを圧縮効率が高
いという。
When a plurality of video signals are compressed by the same compression processing, the degree to which they can be compressed depends on the nature of the video signals. That is, the DCT having a high correlation between pixel signals
As for the block, the high frequency component of the converted data becomes small, and as a result of the compression processing, the data can be represented by a small number of bits. The fact that the data can be represented with a small number of bits by the compression process is called high compression efficiency.

【0015】逆に、画素信号間の相関が低いDCTブロ
ックに対しては、変換データの高周波成分が大きくな
り、圧縮処理の結果、データを表すのに多くのビットが
必要となる。このように圧縮処理によって、データを表
すのに多くのビットが必要となることを圧縮効率が低い
という。
On the contrary, for a DCT block in which the correlation between pixel signals is low, the high frequency component of the converted data becomes large, and as a result of the compression process, many bits are required to represent the data. The compression process requires a large number of bits to represent the data, which means that the compression efficiency is low.

【0016】圧縮後のデータが、容量が決められた伝送
路で伝送される場合を考えると、圧縮効率が高いDCT
ブロックでは、少ないビットでデータを表せるため、ビ
ットを切り捨てることなく、あるいは少ないビットを切
り捨てるだけで伝送路を伝送することができる。従っ
て、圧縮・伸張した後の画像と原画との差は少ない。し
かし、圧縮効率の低いDCTブロックでは、データを表
すのに多くのビットを必要とするので、容量を決められ
ている伝送路を伝送するためには、圧縮効率の高いDC
Tブロックよりも多くのデータを表すビットを切り捨て
る必要がある。このため、圧縮・伸張した後の画像は原
画と比べて劣化する。
Considering the case where the compressed data is transmitted through a transmission line having a fixed capacity, a DCT having a high compression efficiency.
Since data can be represented by a small number of bits in a block, the transmission path can be transmitted without discarding bits or by discarding only a few bits. Therefore, the difference between the image after compression / expansion and the original image is small. However, since a DCT block with low compression efficiency requires many bits to represent data, a DCT block with high compression efficiency is required to transmit on a transmission line having a determined capacity.
Bits representing more data than T blocks need to be truncated. Therefore, the image after being compressed and expanded is deteriorated as compared with the original image.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の走査線内切換方式や走査線転移方式や走査線単
位の極性反転方式によるスクランブル方式や、従来の暗
号化方式では、圧縮処理をともなうデジタル通信システ
ムに適用した場合に、圧縮処理を考慮にいれずにスクラ
ンブルすると、再生画像がスクランブル処理とデスクラ
ンブル処理により劣化するという課題があった。その理
由を以下に示す。
However, in the conventional scanning line switching system, scanning line transition system, scrambling system by scanning line unit polarity reversal system, and in the conventional encryption system, the digital data with compression processing is used. When applied to a communication system, if scrambling is performed without taking the compression processing into consideration, there is a problem that a reproduced image is deteriorated by the scrambling processing and the descramble processing. The reason is shown below.

【0018】従来のスクランブル方式で、従来例に示し
たDCTによる圧縮処理を行うデジタル通信システムで
伝送される前の映像信号に対して、スクランブルを行っ
た場合、スクランブル後の映像信号におけるDCTブロ
ック内での相関は、スクランブルする前の映像信号と比
べて低くなる。例えば、従来例の走査線内信号切換方式
でスクランブルが行われる場合を考えると、走査線内信
号切換方式では、走査線ごとに乱数により切断点を選ぶ
ので、走査線間の相関はスクランブルによって壊され、
各DCTブロック内の縦方向の相関が壊れる。また、切
断点を含むDCTブロック内においては、横方向の相関
も壊れる。
In the conventional scramble method, when scrambling is performed on the video signal before being transmitted in the digital communication system for performing the compression processing by DCT shown in the conventional example, in the DCT block in the scrambled video signal. The correlation at is lower than that of the video signal before scrambling. For example, considering the case where scrambling is performed by the scanning line signal switching method of the conventional example, in the scanning line signal switching method, since the cutting point is selected by a random number for each scanning line, the correlation between scanning lines is destroyed by scrambling. Is
The vertical correlation within each DCT block is broken. Further, in the DCT block including the cut point, the correlation in the horizontal direction is also broken.

【0019】前記したように、画素信号間の相関が壊さ
れたDCTブロックでは、圧縮処理後にデータを表すの
に多くのビットが必要となるので、データの切り捨てが
行われ、圧縮の伸張後の再生画像が原画と比べて劣化す
る。このため、従来例のスクランブル方式で、従来例に
示したDCTによる圧縮処理を行うデジタル通信システ
ムで伝送される前の映像信号に対して、スクランブルを
行った場合、その再生画像は原画と比べて劣化する。
As described above, in the DCT block in which the correlation between the pixel signals is destroyed, many bits are required to represent the data after the compression process, so the data is truncated and the data after the compression expansion is compressed. The reproduced image deteriorates compared to the original image. Therefore, in the scramble method of the conventional example, when the video signal before being transmitted in the digital communication system that performs the DCT compression processing shown in the conventional example is scrambled, the reproduced image is compared with the original image. to degrade.

【0020】また、前記した従来例の暗号化方式は、デ
ジタルデータを完全に乱数化する。従って、従来の暗号
化方式で、従来例に示したDCTによる圧縮処理を行う
デジタル通信システムで伝送される前の映像信号に対し
て、暗号化を行った場合、暗号化後の映像信号における
DCTブロック内での相関は、暗号化する前の映像信号
と比べて低くなるので、圧縮処理の圧縮効率が低下し、
再生画像が劣化する。
Further, the above-mentioned conventional encryption method completely digitizes digital data. Therefore, in the conventional encryption method, when the video signal before being transmitted in the digital communication system which performs the compression process by the DCT shown in the conventional example is encrypted, the DCT in the encrypted video signal Since the correlation within the block is lower than that of the video signal before encryption, the compression efficiency of the compression process decreases,
The reproduced image deteriorates.

【0021】また、前記したフレーム単位の極性反転方
式によるスクランブル方式では、十分な安全性が得られ
ないという課題があった。この理由を以下に示す。
Further, the scrambling method based on the polarity reversal method on a frame-by-frame basis has a problem that sufficient safety cannot be obtained. The reason for this is shown below.

【0022】フレーム単位の極性反転方式では、乱数の
指示によりフレーム単位でランダムに反転処理するの
で、各フレームでは反転するか、反転しないかの1ビッ
トの乱数しか必要としない。したがって、容易にスクラ
ンブル前の画像を推測することができ、安全性が十分で
はない。
In the polarity reversal method on a frame-by-frame basis, since inversion processing is carried out randomly on a frame-by-frame basis according to an instruction of a random number, each frame requires only a 1-bit random number which is inverted or not inverted. Therefore, the image before scramble can be easily estimated, and the safety is not sufficient.

【0023】本発明はかかる点に鑑み、圧縮処理を伴う
デジタル通信システムに用いる場合に、再生画像に劣化
を生じず、かつ十分な安全性を得られるスクランブルを
実現できるスクランブル方法及びスクランブル装置を提
供することを目的とする。
In view of the above points, the present invention provides a scramble method and a scramble device which can realize a scramble that does not cause deterioration in a reproduced image and can obtain sufficient safety when used in a digital communication system involving compression processing. The purpose is to do.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は1フレームのデ
ジタル映像データを処理の対象とし、前記1フレームの
デジタル映像データを圧縮処理の最小のデータ単位を1
つ以上含むスクランブルブロックに分割し、乱数の指示
により前記スクランブルブロックを反転スクランブルブ
ロックと非反転スクランブルブロックに分け、前記反転
スクランブルブロック内の全ての画素信号の値をダイナ
ミックレンジの中間値を中心にしてレベル反転する。
According to the present invention, one frame of digital video data is processed, and the one frame of digital video data is compressed by a minimum data unit.
Divide into scramble blocks containing one or more, divide the scramble block into an inversion scramble block and a non-inversion scramble block by the instruction of a random number, and center all the pixel signal values in the inversion scramble block around the intermediate value of the dynamic range Invert the level.

【0025】[0025]

【作用】本発明は前記した構成により、反転スクランブ
ルブロックについては、スクランブルによって反転処理
が行われ、元の画像と異なった性質を持つことになる。
スクランブルが行われた後の1フレームのデジタル映像
データの中には、反転スクランブルブロックと非反転ス
クランブルブロックがランダムに混在することになるの
で、全体として非常に視聴しづらい映像となる。
According to the present invention, due to the above-mentioned structure, the inversion scramble block is subjected to the inversion process by scrambling, and has a property different from that of the original image.
Inverted scrambled blocks and non-inverted scrambled blocks are randomly mixed in one frame of digital image data after scrambled, so that the image becomes very difficult to view as a whole.

【0026】さらに、反転スクランブルブロックと、非
反転スクランブルブロックは、乱数により選ばれている
ので、乱数を知らない者にとっては解読が困難となり、
十分な安全性が得られる。
Further, since the inversion scramble block and the non-inversion scramble block are selected by random numbers, it becomes difficult for anyone who does not know the random numbers to decrypt them.
Sufficient safety can be obtained.

【0027】また、反転が行われたスクランブルブロッ
クは、その中の全ての画素信号が反転されるので、画素
信号間の差については正負が逆転するだけである。した
がって、スクランブルブロックに含まれるそれぞれの圧
縮処理の最小のデータ単位内の画素信号間の相関はスク
ランブル前とスクランブル後で変化しない。これによ
り、再生画像に劣化が生じないスクランブルを実現でき
る。
Further, since all pixel signals in the scrambled block which has been inverted are inverted, the difference between the pixel signals is only reversed in sign. Therefore, the correlation between the pixel signals in the minimum data unit of each compression process included in the scramble block does not change before and after scramble. This makes it possible to realize scrambling in which the reproduced image does not deteriorate.

【0028】[0028]

【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方法を実現するスクランブル装置
の構成図を示すものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a scrambler for realizing a scramble method according to a first embodiment of the present invention.

【0029】図1において、11は1フレームのデジタ
ル映像データを入力データとし、前記入力データを圧縮
処理の最小のデータ単位を1つ以上含むスクランブルブ
ロックに分割して出力する分割装置、12は分割装置1
1より出力される前記スクランブルブロックと乱数を入
力とし、乱数により指示される前記スクランブルブロッ
ク内の全ての画素信号の値をダイナミックレンジの中間
値を中心にしてレベル反転した結果を出力し、乱数によ
り指示されないスクランブルブロックはそのまま出力す
る反転装置、13は反転装置12より出力されるスクラ
ンブルブロックを入力し、分割装置11における処理と
は逆の手段でスクランブルブロックを並び換えてデジタ
ル映像データを作り、出力データとして出力する合成装
置である。
In FIG. 1, reference numeral 11 is a division device for dividing one frame of digital video data as input data and dividing the input data into scramble blocks containing at least one minimum data unit for compression processing, and outputting the divided scramble blocks. Device 1
The scramble block and the random number output from 1 are input, and the result of level inversion of the values of all the pixel signals in the scramble block indicated by the random number around the intermediate value of the dynamic range is output, An inversion device that directly outputs scrambled blocks that are not instructed, 13 inputs the scrambled blocks output from the inversion device 12, rearranges the scrambled blocks by means reverse to the processing in the dividing device 11, creates digital video data, and outputs it. It is a synthesizer that outputs as data.

【0030】以上のように構成された本実施例のスクラ
ンブル装置において、以下その動作を説明する。まず、
分割装置11は、1フレームのデジタル映像データを入
力データとして入力し、入力した入力データを分割し、
スクランブルブロックとして出力する。このときの分割
装置11は、入力データを図6に示した圧縮処理におけ
る圧縮処理の最小単位であるDCTブロックをスクラン
ブルブロックとする。
The operation of the scrambler according to this embodiment having the above-mentioned structure will be described below. First,
The dividing device 11 inputs one frame of digital video data as input data, divides the input data that has been input,
Output as a scramble block. At this time, the dividing device 11 uses the DCT block, which is the minimum unit of the compression processing in the compression processing shown in FIG. 6, as the scramble block for the input data.

【0031】次に反転装置12はスクランブルブロック
とスクランブルブロックに対応した乱数を入力し、乱数
の指示によって反転を行うか、反転を行わないかを決定
し、反転を行わない場合には、入力したスクランブルブ
ロックをそのまま出力し、反転を行う場合には、スクラ
ンブルブロック内の全ての画素信号を反転処理した後の
スクランブルブロックを出力する。ここで、画素信号の
反転処理の例を図2に示す。
Next, the reversing device 12 inputs a scramble block and a random number corresponding to the scramble block, determines whether to invert or not to invert according to the instruction of the random number, and when it does not invert, inputs it. When the scramble block is output as it is and inverted, all the pixel signals in the scramble block are inverted, and then the scramble block is output. Here, an example of pixel signal inversion processing is shown in FIG.

【0032】図2(a)はダイナミックレンジが100
から011で、3ビットの符号付き2の補数表示の整数
で表された画素信号の反転の様子を示している。また、
図2(b)はダイナミックレンジが000から111
で、3ビットの符号無し整数で表された画素信号の反転
の様子を示している。このように、反転処理とは、画素
信号の最大レベルと最小レベルの中間値を基準値に選
び、各画素レベルをその基準値を中心に折り返す処理の
ことである。
FIG. 2A shows a dynamic range of 100.
011 indicates the inversion of the pixel signal represented by a 3-bit signed 2's complement integer. Also,
FIG. 2B shows a dynamic range of 000 to 111.
2 shows the inversion of the pixel signal represented by a 3-bit unsigned integer. As described above, the inversion process is a process of selecting an intermediate value between the maximum level and the minimum level of the pixel signal as the reference value and folding each pixel level around the reference value.

【0033】次に、合成装置13は、反転装置12より
出力されるスクランブルブロックを入力し、分割装置1
1における処理とは逆の手段でスクランブルブロックを
並び換えてデジタル映像データを作り、出力データとし
て出力する。
Next, the synthesizing device 13 inputs the scramble block output from the inverting device 12, and the dividing device 1
The scramble blocks are rearranged by the means reverse to the processing in 1 to make digital video data and output as output data.

【0034】第1の実施例におけるデスクランブル装置
は図1に示した第1の実施例におけるスクランブル装置
と同様の構成で、分割装置11と、反転装置12と合成
装置13から構成される。
The descrambling device according to the first embodiment has the same structure as the scrambling device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and comprises a dividing device 11, an inverting device 12 and a synthesizing device 13.

【0035】以上のように構成された第1の実施例にお
けるデスクランブル装置の動作を説明する。分割装置1
1および合成装置13については、第1の実施例のスク
ランブル装置における分割装置11および合成装置13
と全く同様の動作なので、ここでは反転装置12の動作
のみを以下に示す。
The operation of the descrambling device in the first embodiment configured as described above will be described. Divider 1
1 and the synthesizing device 13, the dividing device 11 and the synthesizing device 13 in the scrambling device of the first embodiment.
Since the operation is exactly the same as the above, only the operation of the reversing device 12 is shown below.

【0036】反転装置12は、スクランブルブロックを
入力し、各スクランブルブロックに対して、第1の実施
例におけるスクランブル装置の反転装置12で用いられ
たのと同じ乱数を用いて、第1の実施例におけるスクラ
ンブル装置の反転装置12における処理と同じ処理を行
う。
The inversion device 12 inputs the scramble block and uses the same random number as that used in the inversion device 12 of the scramble device in the first embodiment for each scramble block in the first embodiment. The same process as the process in the reversing device 12 of the scrambler in FIG.

【0037】以上のように本実施例によれば、前記した
構成により、乱数により指示されるスクランブルブロッ
クについて、スクランブルブロック内の全ての画素信号
を反転することによりスクランブルを実現している。こ
れにより、同じフレームの中に反転が行われたスクラン
ブルブロックと、反転が行われていないスクランブルブ
ロックが混在するので、全体として非常に視聴しづらい
映像となり、試聴する価値が無くなる。さらに、反転が
行われるスクランブルブロックは、乱数により選ばれて
おり、1つのフレームの中で反転が行われているスクラ
ンブルブロックと反転が行われていないスクランブルブ
ロックが混在することとなるので、乱数を知らない者に
とっては解読が困難となり、十分な安全性が得られる。
As described above, according to the present embodiment, with respect to the scramble block designated by the random number, the scramble is realized by inverting all the pixel signals in the scramble block by the above-mentioned configuration. As a result, scrambled blocks that have been inverted and scrambled blocks that have not been inverted are mixed in the same frame, so that the video as a whole is very difficult to view and worth listening. Further, the scrambled block to be inverted is selected by a random number, and the scrambled block that has been inverted and the scrambled block that has not been inverted are mixed in one frame. For those who do not know, it is difficult to decipher and sufficient security can be obtained.

【0038】また、反転が行われたスクランブルブロッ
クは、その中の全ての画素信号が反転されるので、反転
が行われたスクランブルブロック内の画素信号間の差分
値については正負が逆転するだけである。したがって、
スクランブルブロック内の画素信号間の相関はスクラン
ブル前とスクランブル後で変化しない。すなわち、DC
Tなどのデータ変換を行ったときに、変換データの交流
成分には全く変化が生じない。したがって、本実施例の
スクランブル装置によりスクランブルされた後の映像デ
ータを、圧縮処理したときにもその圧縮効率は低下しな
いので、スクランブルされた後の映像データを圧縮し、
圧縮の伸張をし、デスクランブルしたときの再生画像
は、スクランブルを行わないときと比べて劣化が生じな
い。
Further, in the scrambled block which has been inverted, all the pixel signals therein are inverted, and therefore the difference value between the pixel signals in the scrambled block which has been inverted is simply reversed. is there. Therefore,
The correlation between the pixel signals in the scramble block does not change before and after scrambling. That is, DC
When data such as T is converted, the AC component of the converted data does not change at all. Therefore, since the compression efficiency of the video data after being scrambled by the scrambler of the present embodiment is not reduced, the video data after being scrambled is compressed.
The reproduced image when compressed and decompressed and descrambled does not deteriorate as compared to when the image is not scrambled.

【0039】なお、第1の実施例における反転装置12
は、図4に示したような構成の反転装置で実現できる。
図4において、41は排他的論理和装置、42はスイッ
チ装置である。
Incidentally, the reversing device 12 in the first embodiment.
Can be realized by the reversing device having the configuration shown in FIG.
In FIG. 4, 41 is an exclusive OR device, and 42 is a switch device.

【0040】以下に図4に示した反転装置の動作を以下
に説明する。スイッチ装置42は乱数の制御により、反
転を行わない場合と行う場合を決定し、反転を行わない
場合には0を制御信号として出力し、反転を行わない場
合には1を制御信号として出力する。排他的論理和装置
41は、スクランブルブロックとスイッチ42より出力
される制御信号を入力し、スクランブルブロックの全て
のビットに制御信号を排他的論理和した結果をスクラン
ブルされたスクランブルブロックとして出力する。
The operation of the reversing device shown in FIG. 4 will be described below. The switch device 42 determines whether or not to perform the inversion by controlling the random number, outputs 0 as the control signal when the inversion is not performed, and outputs 1 as the control signal when the inversion is not performed. . The exclusive OR device 41 inputs the control signal output from the scramble block and the switch 42, and outputs the result of the exclusive OR of the control signal to all the bits of the scramble block as a scrambled scramble block.

【0041】以上のように、図4に示した反転装置によ
れば、図2に示した第1の実施例のスクランブル装置の
反転装置における反転処理を実現できる。
As described above, according to the inverting device shown in FIG. 4, the inverting process in the inverting device of the scrambler of the first embodiment shown in FIG. 2 can be realized.

【0042】なお、第1の実施例におけるスクランブル
装置では、ダイナミックレンジが表現できる全ての数値
である画素信号をスクランブルする場合について示して
いるが、処理の対象とする画素信号のダイナミックレン
ジが、第1の実施例で示したダイナミックレンジよりも
小さい場合でも、反転装置12が入力した分割ブロック
の画素信号を、ダイナミックレンジの中間値を境に反転
処理するような構成にすれば、同様にスクランブルする
事が可能で、同様の効果が得られる。
In the scrambler according to the first embodiment, the pixel signal which is all the numerical values that can express the dynamic range is scrambled. However, the dynamic range of the pixel signal to be processed is Even if it is smaller than the dynamic range shown in the first embodiment, if the pixel signal of the divided block input by the inverting device 12 is inverted at the intermediate value of the dynamic range, it is similarly scrambled. Things can be done with the same effect.

【0043】なお、第1の実施例におけるスクランブル
装置では、3ビットで表されている画素信号をスクラン
ブルする場合について示しているが、4ビットで表され
ている画素信号をスクランブルする場合でも、図3に示
したような同様の反転処理により実現でき、同様の効果
が得られる。ここで、図3(a)はダイナミックレンジ
が1000から0111で、4ビットの符号付き2の補
数表示の整数で表された画素信号の反転の様子を示して
いる。また、図3(b)はダイナミックレンジが000
0から1111で、4ビットの符号無し整数で表された
画素信号の反転の様子を示している。
In the scrambler of the first embodiment, the case where the pixel signal represented by 3 bits is scrambled is shown, but the case where the pixel signal represented by 4 bits is scrambled is also shown. This can be realized by the similar inversion processing as shown in 3, and the same effect can be obtained. Here, FIG. 3A shows a state of inversion of a pixel signal represented by a 4-bit signed 2's complement integer with a dynamic range of 1000 to 0111. In addition, FIG. 3B shows that the dynamic range is 000.
0 to 1111 shows the inversion of the pixel signal represented by a 4-bit unsigned integer.

【0044】なお、第1の実施例におけるスクランブル
装置では、3ビットで表されている画素信号をスクラン
ブルする場合について示しているが、任意の正の整数n
ビットで表されている画素信号をスクランブルする場合
でも同様の反転処理により、同様の効果が得られる。
In the scrambler of the first embodiment, the case where the pixel signal represented by 3 bits is scrambled is shown, but an arbitrary positive integer n
Even when scrambling a pixel signal represented by bits, the same effect can be obtained by the same inversion processing.

【0045】なお、第1の実施例のスクランブル装置に
おいて、DCTブロックをスクランブルブロックとして
いるが、複数個のDCTブロックをまとめてスクランブ
ルブロックとするような構成にしても同様の効果が得ら
れる。
Although the DCT block is a scramble block in the scrambler of the first embodiment, the same effect can be obtained even if a plurality of DCT blocks are combined into a scramble block.

【0046】なお、第1の実施例のスクランブル装置に
おいて、図6に示した圧縮処理を行う従来例のデジタル
通信システムに適応するために、DCTブロックをスク
ランブルブロックとする構成としているが、他の圧縮処
理を行うデジタル通信システムに適応する場合には、適
用するデジタル通信システムで行われる圧縮処理の最小
のデータ単位を一つ以上まとめたものをスクランブルブ
ロックにするような構成にすれば、同様の効果が得られ
る。
In the scramble apparatus of the first embodiment, the DCT block is a scramble block in order to adapt to the conventional digital communication system for performing the compression processing shown in FIG. In the case of applying to a digital communication system that performs compression processing, if the configuration is such that one or more minimum data units of the compression processing performed in the applied digital communication system are combined into a scramble block, the same result is obtained. The effect is obtained.

【0047】なお、第1の実施例のスクランブル装置に
おける分割装置11は、入力映像信号をDCTブロック
に分割する処理を行っている。また、図7に示した従来
例の通信システムにおける分割装置71においても同様
の処理を行っているので、第1の実施例における分割装
置11を従来例の通信システムにおける分割装置71と
共有化するような構成にすれば、第1の実施例のスクラ
ンブル装置における分割装置11が必要なくなり、さら
に同様の効果が得られる。
The dividing device 11 in the scrambler of the first embodiment performs a process of dividing the input video signal into DCT blocks. Further, since the same processing is performed in the dividing device 71 in the communication system of the conventional example shown in FIG. 7, the dividing device 11 in the first embodiment is shared with the dividing device 71 in the communication system of the conventional example. With such a configuration, the dividing device 11 in the scrambler of the first embodiment is not needed, and the same effect can be obtained.

【0048】尚、第1の実施例のスクランブル装置にお
ける反転装置12では、乱数により指示されるスクラン
ブルブロックについて反転処理を行っているが、固定の
数列により指示されるスクランブルブロックについて反
転処理を行うような構成にすれば、安全性は少し劣る
が、圧縮処理を伴うデジタル通信システムに用いる場合
に、再生画像に劣化が生じないスクランブル方式を容易
に実現できる。さらに、この場合には、デスクランブル
装置に乱数を送る必要が無くなる。
Although the inversion device 12 in the scrambler of the first embodiment performs the inversion process on the scramble block indicated by the random number, it performs the inversion process on the scramble block indicated by the fixed sequence. With such a configuration, although the security is slightly inferior, when used in a digital communication system involving compression processing, it is possible to easily realize a scramble system in which a reproduced image does not deteriorate. Furthermore, in this case, it is not necessary to send a random number to the descrambler.

【0049】尚、第1の実施例のスクランブル装置にお
ける入力データは、1フレームのデジタル映像信号であ
るとしているが、複数のフレームのデジタル映像信号を
処理の対象とする場合には、1フレームのデジタル映像
信号を繰り返し処理すれば、同様にスクランブルできる
ことは言うまでもない。
The input data in the scrambler of the first embodiment is supposed to be a digital video signal of one frame, but when digital video signals of a plurality of frames are to be processed, one frame of digital video signal is processed. It goes without saying that if the digital video signal is repeatedly processed, it can be similarly scrambled.

【0050】なお、第1の実施例のスクランブル装置に
おける入力データは、1フレームのデジタル映像信号で
あるとしているが、フィールドごとに圧縮処理が行われ
ているようなデジタル通信システムに適用する場合に
は、1フィールドのデジタル映像信号を入力データとし
て処理すれば、同様の効果が得られる。
The input data in the scrambler of the first embodiment is assumed to be one frame of digital video signal, but when applied to a digital communication system in which compression processing is performed for each field. The same effect can be obtained by processing a 1-field digital video signal as input data.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧縮処理を伴うデジタル通信システムに用いる場合に、
再生画像に劣化を生じず、十分な安全性を得られるスク
ランブル方式を実現でき、その実用的効果は大きい。
As described above, according to the present invention,
When used in a digital communication system with compression processing,
It is possible to realize a scramble method that does not cause deterioration in a reproduced image and can obtain sufficient safety, and its practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例におけるスクランブル装
置の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a scramble device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例におけるスクランブル装置の反転
処理の概要を示す図
FIG. 2 is a diagram showing an outline of an inversion process of a scrambler in the first embodiment.

【図3】第1の実施例におけるスクランブル装置の反転
処理の概要を示す図
FIG. 3 is a diagram showing an outline of an inversion process of a scrambler in the first embodiment.

【図4】本発明の第1の実施例におけるスクランブル装
置の反転装置のブロック図
FIG. 4 is a block diagram of an inversion device of the scrambler in the first embodiment of the present invention.

【図5】従来の走査線内信号切り替え方式による処理の
概要を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an outline of processing by a conventional scanning line signal switching method.

【図6】従来の走査線入れ替え方式による処理の概要を
示す図
FIG. 6 is a diagram showing an outline of processing by a conventional scanning line replacement method.

【図7】従来のデジタル通信システムにおける圧縮処理
部分の構成を示すブロック図
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a compression processing part in a conventional digital communication system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 分割装置 12 反転装置 13 合成装置 41 排他的論理和装置 42 スイッチ装置 11 splitting device 12 inverting device 13 combining device 41 exclusive OR device 42 switch device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04L 9/10 9/12 (72)発明者 村上 弘規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H04L 9/10 9/12 (72) Inventor Hironori Murakami 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Within the corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1フレームのデジタル映像データを処理の
対象とし、前記1フレームのデジタル映像データを圧縮
処理の最小のデータ単位を1つ以上含むスクランブルブ
ロックに分割し、乱数の指示により前記スクランブルブ
ロックを反転スクランブルブロックと非反転スクランブ
ルブロックに分け、前記反転スクランブルブロック内の
全ての画素信号の値をダイナミックレンジの中間値を中
心にしてレベル反転することを特徴とするスクランブル
方法。
1. A digital video data of one frame is processed, and the digital video data of one frame is divided into scramble blocks including one or more minimum data units of compression processing, and the scramble block is specified by a random number. Is divided into an inversion scramble block and a non-inversion scramble block, and the values of all pixel signals in the inversion scramble block are level-inverted around an intermediate value of the dynamic range.
【請求項2】1フレームのデジタル映像データを入力デ
ータとし、前記入力データを圧縮処理の最小のデータ単
位を1つ以上含むスクランブルブロックに分割して出力
する分割装置と、前記分割装置より出力される前記スク
ランブルブロックと乱数を入力とし、乱数により指示さ
れる前記スクランブルブロック内の全ての画素信号の値
をダイナミックレンジの中間値を中心にしてレベル反転
した結果を出力し、乱数により指示されないスクランブ
ルブロックはそのまま出力する信号反転装置とからなる
スクランブル装置。
2. A dividing device for dividing one frame of digital video data as input data and dividing the input data into scramble blocks containing at least one minimum data unit for compression processing, and outputting the divided data. The scramble block which is not designated by the random number, which is the input of the scramble block and the random number, outputs the result of level inversion of the values of all the pixel signals in the scramble block designated by the random number around the intermediate value of the dynamic range. Is a scrambler that consists of a signal inverting device that outputs as is.
JP5150056A 1993-04-09 1993-06-22 Method for scrambling and its device Pending JPH0723367A (en)

Priority Applications (4)

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JP5150056A JPH0723367A (en) 1993-06-22 1993-06-22 Method for scrambling and its device
EP94105449A EP0619677A3 (en) 1993-04-09 1994-04-08 System for scrambling a digital video signal.
KR1019940007321A KR0184313B1 (en) 1993-04-09 1994-04-08 System for scrambling a digital video signal
US08/225,330 US5546461A (en) 1993-04-09 1994-04-08 Scramble system for use in digital video signal recording and reproducing system or transmission and receiving system, comprising scramble apparatus and descramble apparatus

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