CN1254150A - 用于控制数字数据的方法与装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及一种相关的装置,它不需要在一个在成本和/或空间方面受到严格限制的驱动器中安装一个附加信息检测器。对于记录控制来说,从数字数据中检出用电子方法嵌入其中的任何附加信息,并且,若这样的附加信息被检出,则使用该附加信息进行数字数据的访问控制。其次,该数字数据被加扰,以便将相同内容记录到一媒体上去。

Description

用于控制数字数据的方法与装置

本发明涉及一种用于版权保护的在诸数据内容中嵌入附加信息(数字水印)的技术，由此一部录像机、一部放像机之类可以检出这样的被嵌入的附加信息，以便用于这些数据内容的记录和重放的控制(管理)。特别是，本发明涉及一种方法和一种装置，它使用数字水印和加扰(或加密)技术，以便控制这些数字内容的记录和重放。

作为对数字数据的版权保护提供最安全和强有力的控制功能的一种方法，有一种使用所味数字水印的数据访问控制方法。数字水印是一种以电子方法将附加信息嵌入到数字数据(内容)中去的技术。这样的附加信息通过数据本身的一种变换而被嵌入。这就是，数字数据和附加信息被合二而一或集成在一起，并且，因此，难以把它们互相分开。在这一方面，日本专利申请第8-273551号公开了一种使用数字水印来进行数据访问控制的现有技术。特别是，在日本专利申请第8-273551号中，在一个诸如DVD那样的驱动器中，安装了一个附加信息检测器(数字水印检测器)，用于从各种MPEG信息流中检出这样的附加信息，并且用于以相同方法进行访问控制。图1表示它的简略的配置。一个机顶盒(STB)110向一部录像机(记录器)120提供各种信号，这些信号可以采取模拟或数字形式。在从STB 110馈送一MPEG信息流的情况下，这个MPEG信息流被直接地送往录像机120中的附加信息检测器。另一方面，若STB 110的输出为模拟形式，则这个模拟输出被送往在一视频驱动卡中的一个MPEG编码器，以便将它转换为数字信号，然后，该数字信号被送往附加信息检测器。这个附加信息检测器检出被嵌入到诸内容中去的任何附加信息和拷贝标记信息，并且根据该信息，对录像机120以及一部重放设备(放像机)130进行一系列的预定控制。作为实例，下列的控制项目将被执行。

在一记录设备中，进行数字水印的检测，并且，以此为基础，执行下列的各种拷贝控制操作(注意：下面的符号“CM”表示一个拷贝标记)。

(1，0)以及没有CM：加上一个CM，并且让信息流通过(授权或允许视频记录)。

(1，0)以及有CM：停止信息流或视频记录。

(1，1)：停止该信息流或视频记录。

(0，0)或没有被检出附加信息：允许视频记录。

在一重放设备中，进行数字水印的检出，并且，以此为基础，执行下列的重放控制操作。

(1，0)以及没有CM：禁止重放。

(1，0)以及有CM：对只读光盘禁止重放，对一张一次写入光盘或一张可写光盘允许重放。

(1，1)：对只读光盘允许重放，对一张一次写入光盘或一张可写光盘禁止重放。

(0，0)或没有被检出的附加信息：允许重放。

如上所述，日本专利授权第8-273551号提供了适用于有关类型的媒体的某些拷贝控制技术以及重放控制技术。然而，根据这个现有方案，有必要在一个驱动器中(即，在一部记录设备或一部重放设备之中)安装附加信息检测器。这是因为，为了保证版权保护，即使录像机120在其成本和/或空间方面存在严格的限制，也必须在录像机120的读出核心部位安装附加信息检测器。同样，有必要从一系列的MPEG信息流中检出一个数字水印，这将不可避免地导致该检出器的尺寸加大。而且，为了知道在重放设备130中当前的内容是拷贝来的，有必要去了解关于有待读出的媒体的类型的信息(例如，只读、一次写入以及可重写)。因此，所需要的是一种能免除上述各种问题的、使用数字水印的新的版权保护方案。

因此，本发明的一个目标就是提供一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及相应的装置，它并不需要在一个在成本和/或空间方面存在严格限制的驱动器中安装一个附加信息检测器。

本发明的另一个目标就是提供一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及相应的装置，它使用一个较小尺寸的附加信息检测器。

本发明的又一个目标就是提供一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及相应的装置，它不需要知道用于重放控制的媒体的类型。

本发明的再一个目标就是提供一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及相应的装置，它使用有效地组合在一起的数字水印和加扰技术。

为了完成所述诸目标，用下述方法来进行记录控制。首先，从数字数据中检出用电子方法嵌入其中的任何附加信息，并且，若这样的附加信息被检出，则使用该附加信息进行数字数据的访问控制。其次，该数字数据被加扰，以便将相同内容记录到一张媒体上去。值得注意的是，“用电子方法嵌入的附加信息”一词在本文中意味着这样的附加信息通过其本身数据的一种变换而被嵌入。同样，“访问控制”一词在本文中意味着需要去决定数字数据的拷贝/记录是停止还是继续。依赖于附加信息的内容，“访问控制”一词也含有嵌入控制信息的意思，例如将一个拷贝标记嵌入到数字数据之中。

其次，在重放控制的情况下，已加扰的数字信号被解扰(或被解密)，由此从已解扰的数字数据中检出用电子方法嵌入其中的任何附加信息和拷贝标记。使用这样的被检出的信息来进行数字数据的重放控制。

图6表示一用于记录/拷贝控制的示例性的流程图。在步骤610，例如MPEG信息流那样的数字数据被输入，并且在步骤620，进行用电子方法嵌入的任何附加信息的检出。在步骤630，要确定附加信息是否已被检出，并且若为否，则信息流照常通过。若在步骤630的判断结果为“是”，则在步骤640，要确定附加信息是否(1，1)，并且若为是，则信息流不得通过。与此同时，加扰或视频记录被停止。若附加信息不是(1，1)，则在步骤650，要确定附加信息是否(1，0)，若结果为“是”，则信息流照常通过。若步骤650的结果为“否”，则在步骤660，要确定附加信息是否(0，0)。若这个结果为“是”，则信息流照常通过。否则，这意味着附加信息为(0，1)，它在任何事件中都不可能存在，因此，该附加信息被确定为未定义。然而，代替上述做法，基于一种假设，即，在媒体中由于一个错误的比特变化已经导致这样一种异常情况，或者在嵌入过程中发生了另外的异常情况，也可以禁止该信息流。已通过的信息流随后被加扰，以便将相同的内容记录到一媒体之中。所述的加扰是一种加密方法，它可以是基于一种加密密钥的加扰过程，以便改进稳健性。使用这样一种借助于加密密钥的加扰方法，在没有密钥的情况下就无法对已加扰的数字数据进行解码，并且，因此，就有可能以一种更安全的方式来分配诸数字内容。

图7表示一用于重放控制的示例性的流程图。在步骤710，数字数据被输入，并且在步骤720，进行已加扰的数字数据的解扰(解码)。在步骤730，要确定解码过程是否已经结束，若为是，则流程转到步骤740。若在步骤740的结果为“否”，则要确定是否已经施加了另一种加密技术，例如内容加扰系统(CSS)。这里要注意的是，CSS是一种用于一只读光盘的加扰技术。在步骤760，若结果为“是”，则进行相应的解码过程。否则，当前的重放继续进行。在步骤740，在进行附加信息的检出之后，在步骤750，要确定该检出过程是否已经结束。若结果为“否”，则流程转到步骤760。另一方面，若步骤750的结果为“是”，则流程转到步骤765。在步骤765，要确定已检出的附加信息是否(1，1)或(0，0)或者附加信息缺失。若这个结果为“是”，则重放继续进行。另一方面，若这个结果为“否”，则在步骤770，要确定附加信息是否(1，0)，若这个结果为“否”，则附加信息被认为是未定义。然而，若这个结果为“是”，则流程转到步骤780。在步骤780，要确定是否存在一个拷贝标记，若为是，则重放继续进行。另一方面，若这个结果为“否”，则在步骤790，加上一个拷贝标记，并且重放继续进行。在这种情况下，即，若步骤780的结果为“否”，则反过来重放可以被停止。

偶然地，在数字数据不能正确地被解扰的情况下(即，该数字数据没有被加扰)，它替代地可以用下述方法进行处理。例如，若附加信息为(1，0)并且没有拷贝标记，则该信息流被停止并且其解扰或重放也被停止。同样，若附加信息为(1，1)并且有一个拷贝标记，则该信息流被停止并且其解扰或重放也被停止。还有，若附加信息为(1，1)，则该信息流、它的解扰和/或重放被停止。最后，若附加信息为(1，1)或者完全没有附加信息，则允许重放。

图1说明用于进行数据的访问控制的一种现有方案。

图2概略说明本发明用于进行数字数据的记录与重放的一种装置。

图3概略说明本发明用于进行数字数据的记录与重放的一种装置。

图4说明受到禁止处理的信号的诸路径以及在现有方案中的一媒体。

图5说明一组受到禁止处理的信号的诸路径以及一张根据本发明的方案的媒体。

图6是一针对记录/拷贝控制的示例性的流程图。

图7是一针对重放控制的示例性的流程图。

图8是一方框图，说明用于数字水印和加扰的装置的更详细的配置。

图9是一方框图，说明用于解扰和检出附加信息的装置的更详细的配置。

现在，参照诸附图，对本发明的一个实施例加以说明。图2和3表示本发明用于进行数字数据的记录/重放的诸装置的简略配置。其中图2表示将本发明应用于一视频驱动卡，该卡主要地以这样一种方式用于一部个人计算机，使得一卡独立于一个驱动器之外，图3表示将本发明以这样一种方式用于作为家用电器的代表的一数字录像机(记录器)以及一数字放像机(重放器)，使得一块卡跟一个驱动器被集成在一起。

在图2中，有两个不同的信号流被涉及。那就是，在第一信号流中，被输入到一个机顶盒STB 210的信号从STB 210的一个模拟输出端馈送到一记录器220的一视频驱动卡。而在第二信号流中，附加信息的检出，拷贝标记的添加以及加扰都在STB 210中进行，并且已加扰的数字数据被直接地馈送到记录器220的一个驱动器。当一模拟信号被输入到视频驱动卡时，它被一个MPEG编码器转换为一数字数据，使得附加信息的检出、拷贝标记的添加以及加扰被依次地执行。如此加扰的数字数据被记录器220记录到一媒体上。然后该媒体被传递到重放器230以便重放。要注意的是，本文所描述的记录器220以及重放器230都是独立的设备，但是它们可以被配置为一部单独的设备。后面一种方案比前面一种更通用。被传递到重放器230的媒体要经受读出操作。随后，从该媒体读出的数字数据被输入到一视频驱动卡，使得它的解扰、附加信息的检出以及一个拷贝标记的添加(如果需要的话)被依次地执行。最后，由一个MPEG解码器对该数字数据进行解码。

在图3中，有两个不同的信号流被涉及。那就是，在第一信号流中，被输入到一个机顶盒STB 310的信号从STB 310的一个模拟输出端馈送到一记录器320。而在第二信号流中，附加信息的检出，拷贝标记的添加以及加扰都在STB 310中进行，并且已加扰的数字数据被直接地馈送到记录器320的一个驱动器。当一模拟信号被输入到记录器320时，它被一个MPEG编码器转换为一数字数据，使得附加信息的检出、拷贝标记的添加以及加扰被依次地执行。如此加扰的数字数据被一记录设备记录到一媒体上。然后该媒体被传递到一重放器330以便重放。要注意的是，本文所描述的记录器320以及重放器330都是独立的设备，但是它们可以被配置为一单独的设备。后面一种方案比前面一种更通用。被传递到重放器330的媒体要经受读出操作。随后，从该媒体读出的数字数据被输入到一视频驱动卡，使得它的解扰、附加信息的检出以及一个拷贝标记的添加(如果需要的话)被依次地执行。最后，由一个MPEG解码器对该数字数据进行解码。

图8是一方框图，它表示适用于数字水印和加扰的记录器320或机顶盒的更详细的配置。方框810是一个输入控制电路方框，用于接收一MPEG流，并将该MPEG流送往一个信息流转换电路以及一个MPEG语法分析电路。方框820是MPEG语法分析电路方框，用于从MPEG流中抽取下一阶段所需的那些部分。方框830是一个宏块缓冲存储器，用于存储为嵌入控制信息所需的至少一个宏块。方框840是一个代码数量比较电路方框，用于计算和比较在一个巨块中的代码长度。方框850是一个代码转换电路，用于转换准备用于嵌入控制信号的代码。方框860是一个代码量调整电路方框，用于在转换之前调整一代码的长度使之符合于它的数值，并且将其结果形成一嵌入转换表。方框870是一个流转换电路方框，由于它是基于附加信息的检出结果，所以它被用于MPEG流的停止/转换/通过控制。方框880是一个累加存储器，用于积累由MPEG语法分析电路导出的离散余弦变换(DCT)诸因子乘以加权因子后的数值。方框890是一加权因子的表格，用于跟在已输入的MPEG图像中所包含的附加信息进行相关。方框892是一个统计学处理电路方框，用于对存储在累加存储器中的诸数值进行统计学处理。方框897是一个检出结果确定电路方框，用于确定来自它的前级的已嵌入的附加信息的一个数值，并且用于向流转换电路发出一指示。方框896是一个加扰电路方框，它用一记录设备进行认证，并对被发现含有附加信息的信息流进行加扰。

图9是一方框图，它表示适用于对附加信息进行解扰和检出的重放器330的更详细的配置。方框910是一个解扰电路方框，它用一重放设备对被输入的数字信号进行认证，并用于对数字信号进行解扰。方框920是一个输入控制电路方框，用于接收MPEG流，并将该MPEG流送往一个流控制电路以及一个MPEG语法分析电路。方框930是一个MPEG语法分析电路，用于从MPEG流中抽取为下一阶段所需的那些部分。方框940是一个累加存储器，用于积累由MPEG语法分析电路所导出的离散余弦变换诸因子乘以诸加权因子后所得的那些数值。方框950是一诸加权因子的表格，用于跟在已输入的MPEG图像中所包含的附加信息进行相关运算。方框960是一个统计学处理电路方框，用于对存储在累加存储器中的诸数值进行统计学处理。方框970是一个检出结果确定电路方框，用于确定来自它的前级的已嵌入的附加信息的一个值，并且用于向流控制电路发出一指示。方框980是一个流控制电路，它基于附加信息的检出结果，对MPEG信息流进行停止/通过控制。

图4表示受到禁止处理的信号的诸路径，以及在现有方案中只允许进行第一代拷贝的一媒体。在一相符的设备(一符合于现有方案的设备)中，一个相符的信息源(一个符合于现有方案的信息源)410在一记录器420和/或重放器430中被顺利地处理，但在一记录器440中不能进行进一步的记录。但是，要注意到，在这一方面，在这样一种跟不相符的设备相结合的操作中，有可能进行一次非法的记录/重放操作。借助于实例来说明，若在一部不相符的设备中，相符的信息源410以数字方式被输入到一记录器450，则在一重放器460中，不仅有可能进行它的数字记录，而且还可能进行重放。而且，若在相符设备中的一重放器430的一个数字输出被输入到在不相符设备中的一记录器470，则照常进行记录将成为可能。

图5表示受到禁止处理的信号的诸路径，以及在现有方案中只允许进行第一代拷贝的一媒体。在一相符的设备(一符合于现有方案的设备)中，一个相符的信息源(一个符合于现有方案的信息源)510在一记录器520和/或重放器530中被顺利地处理，但在一记录器540中不能进行进一步的记录。在这里，简要地考虑一下跟一部不相符的设备相结合的操作。首先，即使打算以数字方式将相符的信息源510输入到不相符设备中的一记录器550，这样的输入将被禁止，并且，因此，将无法进行它的数字记录。同样，要将相符设备中的重放器530的一个数字输出信号输入到在不相符设备中的一记录器570，这也可能受到禁止。

还有，正如重放控制的另一个实施例那样，对于诸如CSS那样的只读光盘的那些已加扰的各种内容来说，在CSS被成功地解扰的条件下，它的重放才被允许。特别是若CSS被成功地解扰，则有可能避免任何数字水印的检出。反过来说，若CSS被成功地解扰，则在附加信息(1，1)被检出的条件下，有可能允许重放。而且，通过增加一个方案，该方案允许利用最接近地被检出的数字水印信息和/或附加信息作为一个密钥，或者使用在初步解扰之后被检出的这样的数字水印信息来进行后继的解扰，就有可能增强加扰的保护功能，并且使数字水印的检出成为强制性的。为了保护已加扰的数字数据的拷贝，通过使用这种带有一个密码密钥的加扰方法，即使在完成拷贝以后，仍有可能阻止其重放。而且，对于那些不必受到版权保护的内容，也有可能避免加扰和/或将附加信息嵌入其中，以及避免类似地以这样一种方式施加解扰，使得凡是要在例如电视机那样的显示单元中进行显示的任何信息都得加扰或检出附加信息，这并没有背离本发明的精神实质。

根据本发明，提供了一种用于控制数据拷贝或重放的方法以及一种有效地使用数字水印与加扰技术相结合的相关的装置，其结果是，不需要在成本和/或空间方面都受到严格限制的驱动器中安装一个附加信息检测器。还有，它有可能避免一个相符的信息源在一个不相符的设备的一部记录器和/或一部重放器中分别地进行数字记录和/或数字重放。

Claims (18)

1.一种用于将数字数据记录到一媒体中去的方法，包括下列诸步骤：

(a)从数字数据中检出用电子方法嵌入其中的任何附加信息；

(b)若所述附加信息被检出，则使用所述附加信息对数字数据进行访问控制；

(c)对数字数据进行加扰；以及

(d)将已加扰的数字数据记录到一媒体中去。

2.如权利要求1所述方法，其中所述步骤(b)包括一个确定数字数据的拷贝/记录是否有待停止或继续的步骤。

3.如权利要求2所述方法，其中所述步骤(b)还包括一个根据所述附加信息的一个内容将一个拷贝标记嵌入到数字数据中去的步骤。

4.一种对记录在一媒体上的数字数据进行重放控制的方法，包括下列诸步骤：

(a)对已加扰的数字数据进行解扰；

(b)从数字数据中检出用数字方法嵌入其中的任何附加信息和拷贝标记；以及

(c)使用所述附加信息和拷贝标记，进行数字数据的重放控制。

5.如权利要求1或4所述方法，其中所述用电子方法嵌入的附加信息包括通过该数据本身的转换而被嵌入的这样的附加信息。

6.一用于生成数字数据的视频驱动卡，包括：

(a)一个编码器，用于接收模拟数据并输出数字数据；

(b)用于检出任何附加信息的装置；

(c)用于根据所述附加信息，将一个拷贝标记添加到所述附加信息中去的装置；以及

(d)用所述附加信息对数字数据进行加扰的装置。

7.如权利要求6所述的视频驱动卡，其中所述数字数据是一MPEG流，并且其中所述编码器是一个MPEG编码器。

8.一用于对数字数据进行解码的视频驱动卡，包括：

(a)对已加扰的数字数据进行解扰的装置；

(b)从数字数据中检出用数字方法嵌入其中的任何附加信息和拷贝标记的装置；以及

(c)使用所述附加信息和拷贝标记，进行数字数据的重放控制的装置。

9.如权利要求8所述的视频驱动卡，其中所述数字数据是MPEG流，并且其中所述装置(c)包括用于确定是否进行MPEG流的输出并输出所需的MPEG流的装置。

10.如权利要求6或8所述的视频驱动卡，其中所述用电子方法嵌入的附加信息包括通过该数据本身的转换而被嵌入的这样的附加信息。

11.如权利要求9所述的视频驱动卡，其中所述装置(c)还包括用于根据所述附加信息和拷贝标记，将一个拷贝标记添加到数字数据中去并用于输出该数字数据的装置。

12.一用于将数字数据记录到一媒体中去的记录器，包括：

(a)一个编码器，用于接收模拟数据，并输出数字数据；

(b)用于检出任何附加信息的装置；

(c)用于根据所述附加信息，将一个拷贝标记添加到所述附加信息中去的装置；以及

(d)用于对数字数据进行加扰的装置。

(e)用于将已加扰的数字数据记录到一媒体中去的装置。

13.如权利要求12所述的记录器，其中所述数字数据是一MPEG流，并且其中所述编码器是一个MPEG编码器。

14.如权利要求12所述的记录器，其中所述用电子方法嵌入的附加信息包括通过该数据本身的转换而被嵌入的这样的附加信息。

15.一用于将记录在一媒体上的数字数据进行重放的重放器，包括：

(a)用于从媒体中读出数字数据的装置；

(b)对数字数据进行解扰的装置；

(c)从数字数据中检出用数字方法嵌入其中的任何附加信息和拷贝标记的装置；以及

(d)使用所述附加信息和拷贝标记，进行数字数据的重放控制的装置。

16.如权利要求15所述的重放器，其中所述数字数据是一MPEG流，并且其中所述装置(d)包括用于确定是否进行MPEG流的输出并用于输出所需的MPEG流的装置。

17.如权利要求15所述的重放器，其中所述用电子方法嵌入的附加信息包括通过该数据本身的转换而被嵌入的这样的附加信息。

18.如权利要求16所述的重放器，其中所述装置(d)还包括用于根据所述附加信息和拷贝标记，将一个拷贝标记添加到数字数据中去的装置，以及用于输出该数字数据的装置。

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