CN107211009B - 音频回传数据链路上的数字内容保护 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及在已加密的数据的子帧前端嵌入前置码，其表示在来源装置中执行更新密钥，子帧及后续子帧为加密状态。接收装置由确认/加密协议，以确认来源装置。接收装置接收数据串流，其包含音频数据。所接收到的音频数据的至少一部分为加密状态，已加密的音频数据分封化为子帧。接收装置嵌入第一前置码，作为子帧的前导，以表示依据确认/加密协议，在来源装置中更新密钥，以及表示子帧有效负载及后续子帧有效负载所含的音频数据为加密状态。接收装置通过第一数据链路，将封包传送至来源装置中。

Description

音频回传数据链路上的数字内容保护
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月9日提交的美国临时申请No.62/089，767的权益，该临时申请通过全文引用而结合于此。
技术领域
本发明是关于数据通信，特别是关于在回传数据链路上将更新密钥信息自来源端传输至接收端。
背景技术
高解析数字内容保护(High-bandwidth Digital Content Protection,HDCP)是保护数字内容在相异接口传输的协议，一般而言，HDCP架构包含HDCP来源装置(如DVD播放器、高解析(高清)DVD播放器、蓝光播放器、计算机视讯、计算机硬盘等)、HDCP接收装置(如接收器、电视、屏幕等)以及音频装置(如环绕音场系统)。通过HDCP认证/加密协议(即为HDCP协议)，HDCP来源装置与HDCP接收装置相验证，HDCP来源装置由HDCP协议以加密一数据串流，其包含视讯数据，并将已加密的数据串流传输至HDCP接收装置，自HDCP来源装置传输至HDCP接收装置的数据为加密的数据。
对于通用常见的架构而言，HDCP来源装置将视频数据(video data)传输至HDCP接收装置，同时将与视频数据相对应的音频数据传输至音频装置，以分离HDCP来源装置和HDCP接收装置。当HDCP接收装置或显示器连接至HDCP来源装置时，HDCP接收装置会依据视频数据产生影像，而音频装置会依据音频数据而产生声音。
在不同架构中，HDCP接收装置接收来自外部源(如OTA天线)的数据串流(datastream)，其包含视频数据和音频数据，并将所接收到的音频数据经HDCP来源装置传输至音频装置。介于HDCP接收装置及HDCP来源装置间的链接(或链路)称为音频回传通道(AudioReturn Channel,ARC)，当使用ARC时，音频数据经HDCP来源装置传输至音频装置之前，HDCP接收装置未认证HDCP来源装置，且HDCP接收装置未加密音频数据，因此，ARC所传输的高分辨率音频数据未受保护，易遭受违法复制。
发明内容
实施例涉及在已加密的数据的子帧前端嵌入一前置码，其表示在来源装置中执行更新密钥，以及子帧及后续子帧为加密状态。接收装置由确认和加密协议，以确认来源装置。接收装置接收数据串流，其中包含音频数据。所接收到的音频数据的至少一部分为加密状态，已加密的音频数据分封化为子帧。接收装置嵌入第一前置码，作为子帧的前导，其表示依据确认和加密协议，在来源装置中执行更新密钥，以及表示子帧有效负载及后续子帧有效负载所含的音频数据为加密状态。接收装置通过第一数据链路将封包传送至来源装置中。
在一实施例中，音频数据包含音频区块，每一音频区块包含192个帧，每一帧包含两个子帧，每一子帧包含至少前导和音频采样字符。每一前导包含以下其中之一：第一前置码、第二前置码、第三前置码及第四前置码，第二前置码可表示为音频区块的前导以及对应于后续第一通道的音频采样字符，第三前置码可表示为对应于后续第一通道的音频采样字符，第四前置码可表示为对应于后续第二通道的音频采样字符。
在一实施例中，嵌入第一前置码作为子帧的前导的步骤包含：将子帧的第二前置码取代为子帧的第一前置码。
在一实施例中，接收装置决定音频数据的某一部分为加密状态。
在一实施例中，第一数据链路为音频回传通道(ARC)，在此实施例中，接收装置通过第一数据链路，以确认来源装置。
在一实施例中，接收装置利用第一数据链路及与其分离的第二数据链路，以确认该来源装置。第二数据链路可为显示数据通道(DDC)。
在一实施例中，确认和加密协议为高解析数字内容保护(HDCP)协议。
实施例所述的接收装置包含接收器、加密电路及传送器。接收器接收含有音频数据的数据串流。加密电路耦接于接收器，该加密电路包含处理器和内存，用以执行：利用确认和加密协议，以确认来源装置，将所接收到的音频数据的至少一部分进行加密，将已加密的音频数据的至少一部分予以分封化为子帧，嵌入第一前置码，调整子帧，作为子帧的前导，其依据该确认和加密协议，在该来源装置中执行更新密钥(rekeying)，以及加密子帧有效负载及后续多个子帧有效负载内所含的音频数据。传送器耦接于该加密电路，该传送器将调整后的子帧，通过第一数据链路，以传送至该来源装置。
附图说明
图1是本发明一实施例的系统方块图。
图2是本发明一实施例的来源装置的方块图。
图3是本发明一实施例的接收装置的方块图。
图4是本发明一实施例的音频数据的架构图。
图5A至5C是本发明中音频数据内嵌前置码以表示音频数据的部分为已加密状态的示意图。
图6是本发明一实施例的调整数据串流的步骤流程图。
图7是本发明另一实施例的系统方块图。
图8是本发明一实施例的计算装置的方块图。
具体实施方式
本发明可利用说明书中的若干较佳实施例及详细叙述与所附图式而得以了解。图式中相同的组件符号是指本发明中的同一组件。然而，应理解为，本发明的所有较佳实施例是仅用以说明而非用以限制申请专利范围。
本发明将以较佳的实施例及观点加以详细叙述。下列图式及描述提供本发明特定的施行细节，以便于彻底了解这些实施例的实行方式。然而该领域的技术人员须了解本发明也可在不具备这些细节的条件下实行。此外，文中不会对一些已熟知的结构或功能做细节描述，以避免各种实施例间不必要的相关描述的混淆，以下描述中的术语将以最广义的合理方式解释，即使其与本发明某特定实施例的细节描述一起使用。另外，附图并未描绘实际实施例的每一特征，所描绘的图式组件皆为相对尺寸而非按比例绘制。图式中相同的组件符号代表相同的组件，然而，为清楚说明，在不同图式中重复出现的组件未必会再标示组件符号。由参考下列详细叙述，将可以更快速地了解上述观点以及本发明的优点，并且由下面的描述及附加图式，更容易了解本发明的精神。
数字音频数据是自接收装置经过回传数据链路(例如：音频回传通道,ARC)传输至来源装置，在数字音频数据的某一部分内嵌前置码，以表示音频数据是否已加密。接收装置在正确位置嵌入第一前置码，作为音频数据的子帧的前导，其表示依据认证/加密协议，在来源装置中执行更新密钥(rekey)，以及在回传数据链路上，自接收装置传送至来源装置的音频数据的部分为加密状态。倘若在回传数据链路上的部分音频数据是未加密状态，则接收装置在正确位置嵌入第二前置码，以作为子帧的前导。
系统概要
下列所述的实施例中，是以HDCP作为全文HDMI的示例，应当理解，也可依据本文所公开的原理，广泛应用于不同于HDCP的认证/加密协议/流程，以及不同于HDMI的传输协议/流程。
HDCP协议是于传送器及接收器之间通信，传送器确认接收器是否已被授权来接收加密保护数据，传送器利用HDCP协议以确认接收器。在确认(authentication)后，传送器利用HDCP协议以加密数据，并将已加密的数据传输至接收器，接收器利用HDCP协议对已接收到的加密数据执行解密步骤，传送器会定期发出指示，使接收器更新密钥(rekey)，更新密钥(rekey)意旨在传送器和接收器之间，交换持续通信的加密密钥，更新密钥能使来自传送器的已接收的加密数据，持续地被接收器解密。
图1是本发明一实施例的系统100的方块图，系统100包含来源装置102、接收装置104、音频装置106和外部源(external source)108。来源装置102经由双向的正向数据链路(forward data link)112和返向数据链路(return data link)114，与接收装置104耦接。来源装置102经音频数据链路116耦接于音频装置106，接收装置104经视听(audio/visual,AV)数据链路118耦接于外部源108。
来源装置102为数字内容的来源端，而接收装置104为重制数字内容的消费装置。如本文所述，接收装置104可作为限定版数字内容的来源，如音频数据传送至来源装置102。来源装置102包含AV接收器、家庭剧院系统、DVD播放器、高画质DVD播放器、蓝光播放器和计算机硬盘，音频装置106包含环绕音场系统(surround sound systems)。
来源装置102与接收装置104具有两种操作模式：第一模式与第二模式。尽管来源装置102和接收装置104大多操作其中一种模式，然而，在其他实施例中，来源装置102和接收装置104可操作混合模式(hybrid mode)，其来源装置102接收来自接收装置104的音频数据，而来源装置102传输视频/音频数据至接收装置104。在第一模式中，视频数据自来源装置102，经正向数据链路112传输至音频装置106；在第二模式中，音频数据自接收装置104，经返向数据链路114传输至音频装置106。在第二模式中，接收装置104将音频数据传输至来源装置102，以传送至音频装置106。在第二模式中，被传输的音频数据可能为加密状态，当第二模式中的音频数据已加密，音频数据经音频数据链路116传输至音频装置106之前，来源装置102会对已加密的音频数据进行解密。
在一实施例中，在第二模式中，接收装置104将自来源装置102的视频数据发送至显示器。在一些实施例中，显示器为接收装置104的外部，在其他某些实施例中，接收装置104包含显示器。在第二模式中，接收装置104将来自外部源108的音频数据发送至来源装置102。接收装置104包含接收器、电视机和屏幕，外部源108包含OTA天线、机顶盒和储存装置。
在一实施例中，正向数据链路112及返向数据链路114是由HDMI缆线实现的，在此实施例中，正向数据链路112包含单向高速主链路(如TMDS链路)以及双向慢速副链路(如DDC链路)，返向数据链路114包含音频回传通道(ARC)，单向主链路是将来自来源装置102的数据，传输至接收装置104，在返向数据链路114上所传输的数据为数字数据。
在第一模式中，来源装置102利用正向数据链路112的副链路上HDCP协议，以确认接收装置104。来源装置102根据HDCP协议以加密视频数据，加密视频数据的目的在于：从来源装置102传输至接收装置104时，可避免视频数据非法盗取或拷贝，来源装置102将已加密视频数据，经正向数据链路112的主链路，传输至接收装置104，接收装置104接收已加密的视频数据，并依照HDCP协议对已加密视频数据进行解密，并显示。来源装置102将音频数据(与视频数据相对应)通过音频数据链路116，以传输至音频装置106。
在第二模式中，接收装置104利用HDCP协议，在返向数据链路114上确认来源装置102，接收装置104接收视听(audio/video,AV)数据串流，其包含自外部源108经视听数据链路118的音频数据，接收装置104对音频数据(对应HDCP协议)进行加密，并将已加密的音频数据分封化为子帧。
从接收装置104传输至来源装置102的音频数据可为高分辨率数字数据，加密音频数据的目的在于：当音频数据自接收装置104经返向数据链路114传输至来源装置102时，避免音频数据遭非法盗取和拷贝。具体而言，接收装置104在已分封化且已加密的音频数据的子帧的前端嵌入第一前置码，以表示子帧的负载及后续子帧的负载内所含的音频数据是加密状态，以及依据HDCP协议，在来源装置102上更新密钥，下文将详细说明，并参照图5A至5C所示。
返向数据链路114使接收装置104传输数据至来源装置102，详言之，由接收装置104确认来源装置102的确认数据，通过返向数据链路114来传输，返向数据链路114还将由接收装置104传输至来源装置102(如上游upstream)的已加密音频数据，予以分封化，如前所述，返向数据链路114可为ARC，在ARC上传输的数据为数字数据(digital data)，返向数据链路114未将音频数据自来源装置102传输至接收装置104(如下游downstream)。
在第二模式中，以HDCP协议对自接收装置104传输至来源装置102的音频数据进行加密，其会伴随着下列操作：接收装置104确认来源装置102，以及，在来源装置102更新密钥。倘若来源装置102未定期更新密钥，则会重复出现相同的任意数值，接收装置104可定期嵌入第一前置码至子帧前端，以产生信号命令来源装置更新密钥。相反地，当音频数据未加密，且来源装置102未更新密钥，第二前置码会插入或保留在子帧前端内。
来源装置的实施例：
图2为来源装置102的系统架构图，以便于将数据串流自接收装置104导引至音频装置106。来源装置102包含I/O端口(Input/Output port)202/204、内容储存库212、HDCP加密引擎214、HDMI传送器216、回传通道(return channel,RC)接收器218、HDCP解密引擎220、回传通道传送器222和音频接口装置224等，在其他诸多组件之间。来源装置102分别通过I/O端口202和I/O端口204，各自作为接收装置104和音频装置106的中间接口。来源装置102可在两种模式下操作。
在第一模式中，来源装置102由HDCP协议以加密视频数据。在主正向链路上，将已加密的视频数据传输至接收装置104，而在音频数据链路116上，将音频数据(与已加密视讯数据相对应)传送至音频装置106。
在第一模式中，I/O端口202在正向数据链路112的侧边上，将第一确认数据(firstauthentication data)传送至接收装置104。第一、二确认数据为来源装置102确认接收装置104的相关数据，再者，I/O端口202在正向数据链路112上，将第一数据串流(first datastream)传送至接收装置104。
在第二模式中，来源装置102在返向数据链路114上，接收来自接收装置104的音频数据，以及对已加密的音频数据(假设为加密状态时)进行解密，以及，在音频数据链路116上，将已解密的音频数据传送至音频装置106。
在第二模式中，I/O端口202在返向数据链路114上，接收来自第三确认数据(thirdauthentication data)以及将第四确认数据(fourth authentication data)传送至接收装置104，第三及第四确认数据为接收装置104确认来源装置102的相关数据。除此之外，I/O端口202在返向数据链路114上，接收来自接收装置104的第二数据串流(second datastream)。第一、二模式中，I/O端口204皆在音频数据链路116上，将第三数据串流传送至音频装置106。
内容储存库212所储存的内容包含视频数据和音频数据，在一些实施例中，内容储存库212作为光盘读取器或硬盘；在另一实施例中，内容储存库212耦接于来源装置102的外部数据源。
内容储存库212所接收的内容由HDCP加密引擎214加密及分封化(packetize)，HDCP加密引擎214为逻辑区块(logic block)，HDCP加密引擎214可由硬件、计算机程序或及其组合执行。HDCP加密引擎214包含处理器232A和内存234A，内存234A为非瞬时计算机可读取储存媒体，用以储存指令，而处理器232A执行储存在内存234A内的指令。
在第一模式中，在返向数据链路114的侧边上，HDCP加密引擎214通过I/O端口202及HDCP协议，建立来源装置102和接收装置104间的第一安全链路，目的在于确认接收装置104。确认接收装置104过程中，在正向数据链路112的侧边上，HDCP加密引擎214将第一确认数据传送至接收装置104，以及接收来自接收装置104的第二确认数据，HDCP加密引擎214由第一、二确认数据，以确认接收装置104。
在第一模式中，HDCP加密引擎214利用HDCP协议以加密来自内容储存库212的视频数据，将已加密的视频数据予以分封化(packetize)，以及，将已分封化且已加密的视频数据传送至HDMI传送器216。
在第一模式中，在正向数据链路112上，HDMI传送器216通过I/O端口202，将第一确认数据自HDCP加密引擎214传送至接收装置104，以及传送第二确认数据至HDCP加密引擎214。进一步地，在正向数据链路112上，HDMI传送器216通过I/O端口202，将第一数据串流自HDCP加密引擎214传送至接收装置104，第一数据串流包含已分封化且已加密的视频数据。
在第二模式中，回传通道接收器218通过I/O端口202，在返向数据链路114上，接收来自接收装置104的第三确认数据，第三确认数据为来源装置102确认接收装置104的相关数据。回传通道接收器218将第三确认数据传送至HDCP解密引擎220，进一步地，回传通道接收器218通过I/O端口202，在返向数据连接114上，接收来自接收装置104的第二数据串流，第二数据串流包含已分封化且已加密的音频数据串流。回传通道接收器218包含频率数据复原电路(clock data recovery circuit)，以自第二数据串流中撷取数字数据，如：已分封化且已加密的音频数据串流。
HDCP解密引擎220为逻辑区块，其解密数据串流(如第二数据串流)，HDCP解密引擎220可由硬件、计算机程序或其组合而执行，HDCP解密引擎220包含处理器232B和内存234B，其操作及功能相同于HDCP加密引擎214的处理器232A和内存234A，在此不加以赘述。
第二模式中，HDCP解密引擎220通过I/O端口202在返向数据链路114上，利用HDCP协议以建立接收装置104和来源装置102间的第二安全链路，以便于确认接收装置104，在确认过程中，HDCP解密引擎220接收来自接收装置104的第三确认数据，以及将第四确认数据传送至接收装置104。HDCP解密引擎220由第三、四确认数据以验证接收装置104。更进一步地，HDCP解密引擎220接收第二数据串流，其包含已分封化且已加密的音频数据串流。
第二模式中，倘若已分封化且已加密的音频数据串流的子帧前导含有第一前置码，HDCP解密引擎220将依据HDCP协议以更新密钥。在第二模式中，依据HDCP协议，HDCP解密引擎220解密子帧有效负载内所含的音频数据，以及解密后续子帧有效负载的已分封化且已加密的音频数据串流，HDCP解密引擎220将已解密的音频数据串流传送至音频装置106。
在第二模式中，回传通道传送器222接收来自HDCP解密引擎220的第四确认数据，第四确认数据为接收装置104确认来源装置102的相关数据。回传通道传送器222通过I/O端口202，在返向数据链路114上，将第四确认数据传送至接收装置104，回传通道传送器222包含模拟电路，如序列器(serializer)。
音频接口装置224将接收来自HDCP解密引擎220的已解密音频数据串流，处理所接收到的音频数据串流，以及，通过I/O端口202将第三数据串流传送至音频装置106，而第三数据串流是包含上述已处理的音频数据串流。处理音频数据串流的步骤/程序包含：将已解密的音频数据串流调整为由音频数据重制格式。
HDCP加密引擎214与HDMI传送器216可组合为一单一组件。在一实施例中，回传通道接收器218和回传通道传送器222可组合为一单一组件。在一实施例中，来源装置102包含音频装置106。接收装置的实施例：
图3是接收装置104的系统方块图，以便于将第二数据串流自接收装置104导引至音频装置106。接收装置104可包含I/O端口302、接收器306、HDCP加密引擎314、回传通道传送器322、回传通道接收器318、HDMI接收器310及HDCP解密引擎320等，在其他诸多组件之间。
接收装置104可在两种模式下操作。在第一模式下，接收装置104在正向数据链路112上，接收来自来源装置102的已加密的视频数据，解密上述已加密的视频数据，以及，将已解密的视频数据传送至显示器352。在第二模式中，接收装置104接收数据串流，其包含音频数据或音/视频数据，在返向数据链路114上，将音频数据串流传送至来源装置102，倘若在返向数据链路114上的音频数据串流将被加密，接收装置104将执行相关的加密程序，以及，将加密后的音频数据串流传送至来源装置102。
接收装置104通过I/O端口302与来源装置102接合。在第一模式中，I/O端口302在正向数据链路112上，接收来自来源装置102的第一确认数据，以及，将第二确认数据传送至来源装置102。第一、二确认数据为来源装置102确认接收装置104的相关数据；除此之外，I/O端口302在正向数据链路112上，接收来自来源装置102的第一数据串流。在第二模式中，I/O端口302在返向数据链路114上，传送第三确认数据至来源装置102，以及接收来自来源装置102的第四确认数据，第三、四确认数据为接收装置104确认来源装置102的相关数据；除此之外，I/O端口302在返向数据链路114上，传送第二数据串流至来源装置102。
在第二模式中，接收器306在视听数据链路118上，接收来自外部源108的AV数据串流，AV数据串流包含音频数据和视频数据，接收器306将视频数据串流(视频数据)传送至显示器352，以及，将音频数据串流(包含音频数据)传送至HDCP加密引擎314。
HDCP加密引擎314为逻辑区块，其可加密及分封化接收自接收器306的音频数据串流。HDCP加密引擎314可由硬件组件、计算机程序或其组合加以实现。HDCP加密引擎314包含处理器332B和内存334B，其操作及功能相同于HDCP加密引擎214的处理器232A和内存234A，因此，在此不再加以赘述。
在第二模式中，HDCP加密引擎314在返向数据链路114上，通过I/O端口302，利用HDCP协议，以建立接收装置104和来源装置102间的第二安全链路，以便于确认来源装置102。在确认过程中，HDCP加密引擎314将第三确认数据传送至来源装置102，以及，接收来自来源装置102的第四确认数据，HDCP加密引擎314由第三、四确认数据以确认来源装置102。
在第二模式中，HDCP加密引擎314利用HDCP协议以加密音频数据串流，以及将已加密的音频数据串流分封化为子帧(sub-frame)。HDCP加密引擎314在子帧嵌入第一前置码，调整子帧，以作为已分封化且已加密的数据的子帧前导，用以表示在来源装置102内依据HDCP协议更新密钥，以及表示子帧有效负载内的音频数据，与后续预定数目的子帧有效负载为已加密状态。在一实施例中，后续子帧的预设数目为63，下文及图5A至5C所示将详细说明HDCP加密引擎314将已分封化且已加密的音频数据串流传送至回传通道传送器322。
在一实施例中，依据来自外部源108的指示，HDCP加密引擎314决定是否将音频数据串流某部分加密，倘若音频数据串流某部分需要被加密，HDCP加密引擎314将依据HDCP协议，加密音频数据串流的一部分，以及，将音频数据串流的已加密部分予以封分化为子帧。
在第二模式中，回传通道传送器322接收来自HDCP加密引擎314的第三确认数据，第三确认数据为接收装置104确认来源装置102的相关数据，回传通道传送器322在返向数据链路114上，通过I/O端口302将第三确认数据传送至来源装置102，更进一步地，回传通道传送器322通过I/O端口302，将第二数据串流(包含已分封化且已加密的音频数据串流)传送至来源装置102，回传通道传送器322包含模拟电路，如序列器(serializer)。
第二模式中，回传通道接收器318在返向数据链路114上，通过I/O端口302，接收来自来源装置102的第四确认数据，第四确认数据为接收装置104确认来源装置102的相关数据。回传通道接收器318包含频率数据复原电路(clock data recovery circuit)，以自第二数据串流中撷取数字数据，如：已分封化且已加密的音频数据串流。
在第一模式中，HDMI接收器310接收来自来源装置102的第一确认数据，以及将第一确认数据传送至HDCP解密引擎320。HDMI接收器310在正向数据链路112上，通过I/O端口302，将第二确认数据自HDCP解密引擎320传送至来源装置102。更进一步地，HDMI接收器310在正向数据链路112上，通过I/O端口302，接收来自来源装置102的第一数据串流(包含已分封化且已加密的视频数据)，以及，将第一数据串流传送至HDCP解密引擎320。
HDCP解密引擎320为逻辑区块，用以解密数据串流，如第一数据串流，HDCP解密引擎320可由硬件组件、计算机程序或其组合以实现。HDCP解密引擎320包含处理器332A和内存334A，其操作及功能相同于HDCP加密引擎214的处理器232A和内存234A，故在此不再加以赘述。
在第一模式中，HDCP解密引擎320在正向数据链路112上，通过I/O端口302，利用HDCP协议，建立来源装置102和接收装置104间的第一安全链路，以便于HDCP解密引擎320确认来源装置102。在确认过程中，HDCP解密引擎320接收来自来源装置102的第一确认数据，以及，将来第二确认数据传送至来源装置102，HDCP解密引擎320由第一、二确认数据，以确认来源装置102。
HDCP解密引擎320接收第一数据串流，其包含来自来源装置102的已分封化且已加密的视频数据，HDCP解密引擎320由HDCP协议，将已分封化且已加密的视频数据予以解密，以及，将解密后的视频数据传送至显示器352。
在一实施例中，HDCP解密引擎320和HDMI接收器310可组合为一单一组件。在一实施例中，回传通道传送器322和回传通道接收器318可组合为一单一组件。在一些实施例中，接收装置104包含显示器352；而在另一些实施例中，显示器352为接收装置104的外部装置。
音频区块格式的实施例：
图4所示是符合国际电工委员会(IEC)标准60958(2004年，第二版)的规范的音频数据的区块402的示意图，引用其内容作为本文的公开内容。区块402包含一组0-191的连续帧，区块402包含192个帧，每一0-191帧包含两个依序子帧：子帧(sub frame)0和子帧1，每一子帧(也就是，子帧0，子帧1)包含同步前导404、辅助数据(AUX)406、音频采样字符(audiosample word)408、有效旗标(validity flag)410、用户数据(user data)412、通道状态(channel status)414及同位(parity bit)416，每一子帧包含位0-31(即为32位)。
位0-3包含同步前导404，位4-7包含辅助数据(AUX)406，位8-27包含音频采样字符408，位28包含有效旗标(validity flag)410，位29包含用户数据412，位30包含通道状态414，位31包含同位(parity bit)416，由此，每一帧包含64个位，总言之，每一区块402包含12,288个位，倘若数据的传输速度为50Mbps者，则区块402的传输速度为0.24576ms。
以IEC30958标准所制定的规范而言，在两通道操作模式中，连续子帧0和子帧1含有两通道(通道0和通道1)所传送的采样(sample)，子帧0包含来自通道0的采样，子帧1包含来自通道1的采样。
子帧0和子帧1的同步前导404提供关于区块402的同步和验证信息，为了在采样期间内完成同步以及确认可信性，同步前导404会特意地违背双相标示编码(biphase markcoding,BMC)原则，以区别同步前导404与其他子帧(如AUX 406、音频采样字符408、有效旗标410、用户数据412、通道状态414及同位416)的不同。
区块(如区块402)的帧0的子帧0的同步前导404可能包含不是第一前置码(Bsync)，就是第二前置码(B)。第一前置码(Bsync)表示依据HDCP协议，在来源装置102中更新密钥，而帧0的子帧0的有效负载及后续子帧(例如，区块402帧0到191的子帧0及1)的有效负载所含的音频数据为加密状态。进一步地，第一前置码(Bsync)表示：区块402的开始，以及后续对应至通道0的音频采样字符408。每隔64个区块，区块402的帧0的子帧0的同步前导404可包含第一前置码(Bsync)。承上述实施例，倘若区块402以速度0.24576ms传送，则区块402的64个位的传输速度为17.5ms。第二前置码(B)表示为区块402开始，及后续对应至通道0的音频采样字符408。
区块402的后续帧(如帧1-191)的子帧0的同步前导404包含第三前置码(M)，其表示后续与通道0相对应的音频采样字符408。区块402的所有帧0-191的子帧1内所含的同步前导404包含第四前置码(W)，其表示后续与通道1相对应的音频采样字符408。
AUX辅助数据406包含辅助数据，如音频数据与状态信息，音频采样字符408为数字音频采样的值，以二补码二进制(two’s complement binary form)来表示音频采样字符408。
有效旗标410用以表示音频采样字符408的数据位的可信度。举例而言，有效旗标410若为“0”，则表示音频采样字符408的数据位为可信；有效旗标410为“1”，则为不可信。在一些实施例中，有效旗标也可进一步表示AUX辅助数据406的数据位的可信度与否。有效旗标410表示用户信息。由来源装置102解密的主数据通道，其相关数据可由通道状态414表示。因接口失灵所造成的错误，则同位416将会提供奇数侦测(detection of an oddnumber)。
以上阐述了IEC60958标准应用于本发明实施例的规范，熟知该项技术领域的通常知识者应当理解，本发明也可套用其他标准规范。
图5A是表示本发明自接收装置104传送至来源装置102的音频数据串流的数据结构区块图。如图5A所示，音频数据串流的区块502为非加密状态，区块504和区块506为加密状态，而区块504在区块502后传输，区块506在区块504后传输。
HDCP加密引擎314决定音频数据串流某部分为不加密状态，举例而言，参阅图5A、5B所示，区块502为不加密状态，HDCP加密引擎314未对音频数据串流的部分进行加密，且未将音频数据串流分封化为区块502。HDCP加密引擎314决定加密音频数据串流的部分，举例而言，如图5A、5B所示，区块504为加密状态，区块504包含音频数据串流的64个区块(如传输速度为15.7ms的音频数据串流)，加密部分可包含比64个区块更多或更少的音频数据串流，HDCP加密引擎314对音频数据的部分进行加密，且将音频数据串流分封化为区块504。HDCP加密引擎314嵌入第一前置码(Bsync)，以作为区块504的帧0的子帧0的导引，第一前置码(Bsync)表示：依据HDCP协议，在来源装置102中更新密钥，以及64个区块(如区块504)包含已加密数据。在一实施例中，区块0的帧0的子帧0包含第二前置码(B)，在此实施例中，加密引擎314以第一前置码(Bsync)取代第二前置码(B)，区块1-63的帧0的子帧0包含第二前置码，在63个帧后，HDCP加密引擎314决定是否加密后续音频数据串流的部分。
在一实施例中，HDCP加密引擎314决定加密后续音频数据串流的部分，举例而言，图5A中的后续部分为区块506，HDCP加密引擎314对后续音频数据串流的部分进行加密、分封化为区块506、以及嵌入第一前置码(Bsync)作为导引。
在另一实施例中，HDCP加密引擎314决定后续音频数据串流的部分为非加密状态，举例而言，图5B中的后续部分区块508为非加密状态，在此实施例中，HDCP加密引擎314未对后续音频数据串流的部分进行加密，也不进行分封化。
HDCP加密引擎314决定音频数据串流第一部分为加密状态，第二部分为非加密状态，第三部分为加密状态，第四部分为非加密状态，以图5C所示为例，区块512为第一部分，区块514为第二部分，区块516为第三部分，区块518为第四部份。在一实施例中，区块512和区块516如同图5A和5B所示的区块504，而区块514和区块518如同图5B所示的区块508。图5C所示的区块514包含两个区块，可以包含更多或更少区块，区块518也可包含更多或更少区块。因此，HDCP加密引擎314可不对第二部分(区块514)和第四部份(区块518)进行加密，而区块514和区块518包含任一区块。
调整数据串流的流程：
图6是本发明调整数据串流(自接收装置104至来源装置102)的流程图。步骤602(authentication)：接收装置104鉴别确认来源装置102，具体而言，步骤602是在返向数据链路114上，利用HDCP协议，HDCP加密引擎314鉴别确认来源装置102。
步骤604(receive)：在视听数据链路118上，接收器306用以接收来自外部源108的AV数据串流，AV数据串流包含音频数据和视频数据，接收器306将音频数据串流(包含音频数据)传输至HDCP加密引擎。
步骤606(encrypt)：由HDCP协议，HDCP加密引擎314对音频数据的至少一部分进行加密步骤。步骤608(packetize)：HDCP加密引擎314对已加密的音频数据串流，予以分封化为区块(包含子帧)。举例而言，HDCP加密引擎314分封化音频数据串流，致使已分封化的音频数据串流包含音频区块，每一音频区块包含192个帧，每一帧包含两个子帧，每一子帧包含至少一前导及一音频采样字符。
步骤610(modify)：HDCP加密引擎314嵌入第一前置码作为子帧的前导，调整帧，以表示在来源装置102中更新密钥，以及表示子帧有效负载以及后续子帧有效负载的音频数据的至少一部分为加密状态。在一实施例中，步骤610由嵌入第一前置码作为子帧前导，调整子帧的步骤还包含：以第一前置码取代第二前置码。
步骤612(transmit)：已调整且已分封化的加密音频数据串流通过HDCP加密引擎314传输至回传通道传送器322，在返向数据链路114上，将第二数据串流(包含已调整且已分封化的加密音频数据)传输至来源装置102。
本发明不限于图6显示的一连串步骤的实施例，可因实际需求而有所变动或润饰。举例而言：承前述步骤604接收AV数据串流(包含音频数据)是发生在步骤602接收装置确认来源装置的步骤后，除此之外，步骤604接收数据串流也可在步骤602前执行。同样地，步骤608分封化音频数据步骤是发生在步骤606加密音频数据步骤后，除此之外，步骤608分封化音频数据步骤也可在步骤606前执行。
本文所述的电路可执行特定功能、I/O端口，一些电路可由可编程处理器执行，而可编程处理器是由媒体(非瞬时计算机可读取媒体)、混和功能逻辑、配置逻辑(如field可编程gate array逻辑)及其组合之一的连串指令而操控。举例而言，所公开的加密电路可由可编程处理器及混和功能逻辑已执行，例如加密逻辑的某一部分。
替代附加实施例：
图7所示是根据另一实施例显示系统700的方块图，系统700包含来源装置102、接收装置104、音频装置106及外部源108。来源装置102和接收装置104经正向数据链路112和返向数据链路714以相互耦接，不同于图1所示的返向数据链路114，图7所示的返向数据链路714为单向链路(unidirectional link)，其将来自接收装置104的数据传送至来源装置102。在此实施例中，来源装置102的HDCP加密引擎314在返向数据链路714及正向数据链路112侧边上，通过I/O端口302，以确认来源装置102。在确认过程中，HDCP加密引擎314在返向数据链路714上，将第三确认数据传送至来源装置102上，以及在正向数据链路侧边上，接收来自来源装置102的第四确认数据。
图8是本发明计算装置800的方块图，其用以执行与HDCP加密引擎214、314及HDCP解密引擎220、320的相关操作。计算装置800包含处理器812、输入模块816、输出模块820、内存(或记忆模块)826及用以将前述组件耦接的总线827，在其他诸多组件之间。处理器812执行储存于内存826的指令，输入模块816包含用以接收用户的输入设备，如键盘和点击设备(如鼠标和触控屏幕)，输出模块820包含显示设备，或与显示设备通信的接口装置。
内存826为非瞬时计算机可读取储存媒体，其包含数据库830、电子设计自动化(electronic design automation,EDA)程序834及集成电路(IC)设计836，在其他诸多组件之间。数据库830包含不同电路组件的数据，如HDCP加密引擎214、314与HDCP解密引擎220、320。电子设计自动化程序834包含用以设计集成电路(IC)的软件程序，如电路布局与绕线工具(place and route tools)、综合工具(synthesis tools)及验证工具(verificationtools)。由电子设计自动化程序834所设计的过程，可储存于集成电路(IC)设计836内，集成电路(IC)设计836为全操作电路或部分大型IC电路，集成电路(IC)设计836包含下列的数字表示(digital representation)：一或多个回传通道接收器218、来源装置102和HDCP加密引擎314的HDCP解密引擎220和回传通道传送器222、接收装置104的回传通道接收器318和回传通道传送器322。
本文所述的原则涵盖其他不同于MHL及/或HDCP的协议，举例而言，相似的实施例可采用HDMI 2.0的HDCP以实现。
在不脱离本发明精神与范围下，上述装置/组件及其相关方法可允许变动或润饰。应当理解的是，先前所述的说明及其附图仅用以解释，而非限制本发明的范围。下述申请专利范围广泛涵盖本文所述的通用和特定技术特征，以及本发明探讨方法和系统的陈述应落入在申请专利范围中，不受相异语言而有所影响。

Claims (21)

1.一种接收装置，包含：
接收器，被配置为接收包括音频数据的数据串流；
加密电路，耦接于所述接收器，所述加密电路被配置为：
利用确认和加密协议确认来源装置，
将所接收到的所述音频数据的至少一部分进行加密，
将包括所述至少一部分的已加密的所述音频数据予以分封化为子帧，以及
通过嵌入第一前置码作为一个子帧的前导来调整所述子帧，以指示要在所述来源装置中依据所述确认和加密协议来更新密钥，所述第一前置码还指示在所述一个子帧的有效负载以及后续多个子帧的有效负载内的所述音频数据的所述至少一部分已被加密；以及
传送器，耦接于所述加密电路，所述传送器被配置为将已调整的所述子帧，通过第一数据链路传送至所述来源装置。
2.如权利要求1所述的接收装置，其中所述音频数据包含数个音频区块，每一音频区块包含192个帧，每一帧包含2个子帧，以及每一子帧包含至少前导和音频采样字符。
3.如权利要求2所述的接收装置，其中所述前导包含以下之一：
所述第一前置码；
第二前置码，指示音频区块的开始，以及指示后续是对应于第一通道的音频采样字符；
第三前置码，指示后续是对应于所述第一通道的音频采样字符；以及
第四前置码，指示后续是对应于第二通道的音频采样字符。
4.如权利要求3所述的接收装置，其中所述第一前置码还指示音频区块的开始，以及指示后续是对应于所述第一通道的音频采样字符。
5.如权利要求3所述的接收装置，其中所述加密电路通过用所述第一前置码取代所述子帧的前导的第二前置码来嵌入所述第一前置码作为所述子帧的所述前导。
6.如权利要求1所述的接收装置，其中所述加密电路还被配置为决定要被加密的所述音频数据的所述部分。
7.如权利要求1所述的接收装置，其中所述第一数据链路为音频回传通道(ARC)。
8.如权利要求7所述的接收装置，其中通过所述第一数据链路来确认所述来源装置。
9.如权利要求1所述的接收装置，其中使用所述第一数据链路以及与所述第一数据链路分离的第二数据链路来确认所述来源装置。
10.如权利要求9所述的接收装置，其中所述第二数据链路为显示数据通道(DDC)，并且所述确认和加密协议为高解析数字内容保护(HDCP)协议。
11.一种保护数字内容的方法，包含：
接收装置理由确认和加密协议来确认来源装置；
在所述接收装置处接收包括音频数据的数据串流；
将所接收到的所述音频数据的至少一部分进行加密；
将包括所述至少一部分的已加密的所述音频数据予以分封化为子帧；
通过嵌入第一前置码作为一个子帧的前导来调整所述子帧，以指示要在所述来源装置中依据所述确认和加密协议来更新密钥，并且指示在所述一个子帧的有效负载以及后续多个子帧的有效负载内的所述音频数据的所述至少一部分已被加密；以及
将已调整的所述子帧通过第一数据链路，自所述接收装置传输至所述来源装置。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述音频数据包含数个音频区块，每一音频区块包含192个帧，每一帧包含2个子帧，以及每一子帧包含至少前导和音频采样字符。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述前导包含以下之一：
所述第一前置码，
第二前置码，指示音频区块的开始，以及指示后续是对应于第一通道的音频采样字符，
第三前置码，指示后续是对应于所述第一通道的音频采样字符，以及
第四前置码，指示后续是对应于第二通道的音频采样字符。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一前置码还指示音频区块的开始，以及指示后续是对应于所述第一通道的音频采样字符。
15.如权利要求13所述的方法，其中嵌入所述第一前置码作为所述子帧的所述前导包含：用所述第一前置码取代所述子帧的前导的第二前置码。
16.如权利要求11所述的方法，还包含：决定要被加密的所述音频数据的所述部分。
17.如权利要求11所述的方法，其中所述第一数据链路为音频回传通道(ARC)。
18.如权利要求17所述的方法，其中由所述接收装置对所述来源装置的确认是通过所述第一数据链路来执行的。
19.如权利要求11所述的方法，其中由所述接收装置对所述来源装置的确认是通过所述第一数据链路以及与所述第一数据链路分离的第二数据链路来执行的。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述第二数据链路为显示数据通道(DDC)，并且所述确认和加密协议为高解析数字内容保护(HDCP)协议。
21.一种非瞬时计算机可读取储存媒体，用以在接收装置中储存可执行计算机指令，所述指令在由处理器执行时使所述处理器：
由接收装置利用确认和加密协议确认来源装置；
接收包括音频数据的数据串流；
将所接收到的所述音频数据的至少一部分进行加密；
将包括所述至少一部分的已加密的所述音频数据予以分封化为子帧；
通过嵌入第一前置码作为一个子帧的前导来调整所述子帧，以指示要在所述来源装置中依据所述确认和加密协议来更新密钥，并且指示在所述一个子帧的有效负载以及后续多个子帧的有效负载内的所述音频数据的所述至少一部分已被加密；以及
将已调整的所述子帧通过第一数据链路，自所述接收装置传输至所述来源装置。
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