CN1659872A - 处理一个包括加密信息的数据流的方法和装置 - Google Patents

Abstract

传输加密为视频数据流的一部分的视频信息，从而提供到该视频信息的有条件的访问。视频数据流包括图像帧的、相互交替的第一和第二子集。对于第一子集图像帧的信息是加密的。数据流是传播的(10)，数据流包括那些相互交替的对于加密形式的第一子集的信息和对于至少部分是普通形式的第二子集图像帧的信息。这样允许接收器(12)无需解密的检测未加密的部分，并产生指针信息(124)，将指针信息存储到来加密的部分。以后在接收器中能够使用指针信息，用于特技播放(126)的目的。

Description

处理一个包括加密信息的数据流的方法和装置

本发明涉及一种处理图像信息的方法。

从欧洲专利申请No.1122728中得知，如何传输加密视频信息数据流和如何以加密的形式将这些信息存储在存储介质中。数据流的存储使得能够进行特技播放，例如快速向前重放、倒退重放等。对于特技重放，要求能够访问存储的视频信息的选择部分。

为了支持特技重放，要从视频信息数据流中获取管理信息。管理信息包括指针，指向在特技重放期间必须访问的视频信息的某个位置。例如在MPEG数据流的情况下，包括指向包括I帧(独立于其它帧而进行编码的帧)的位置的指针。当接收到视频信息数据流时，检测相关的位置。然而在信息的加密数据流的情况下，相关位置的检测需要对该数据流进行解密。从而，为了视频信息的数据流的存储而不得不占用解密的计算资源。这样减少这些资源用于其它目的的利用率，例如用于在重放期间解密，并在重放装置中可能最终需要包括附加的计算资源。另外，在存储期间，一个解密密钥必须可用。这是不期望的，例如如果此时需要另一个密钥用于重放信息。

其中，本发明的一个目的是减少所需的计算资源的数量，计算资源用于支持来自于接收到或存储的视频信息数据流的视频信息的特技播放。

其中，本发明的又一个目的是减少计算资源的数量，而又不需要包括在视频信息数据流中附加信息，特别是对于允许特技播放的目的来说。

其中，本发明的另一个目的是能够准备信息，这些信息能够用于例如特技播放等目的，而无需解密。

本发明提出了根据权利要求1的方法。根据本发明，视频信息数据流的多个断续部分是未加密的形式。具体地，用来确定指针所需的那些部分选择地优选为未加密的形式，该指针指向特技播放期间所需的位置。这使记录或重放装置能够检测这些部分的内容，而不需要解密这些数据流。数据流的常用特性用于识别该数据流的相关部分。为此目的，没有新的内容需要加入到数据流。

优选地，包括独立编码视频帧(I帧)的开始部分的信息数据包是未加密的形式。更为优选地，包括I帧的剩余部分的数据包是加密的形式。从而，数据流不能用来获取一个未加密的“滑动显示(slide-show)”。还有在特技播放期间，能够减少重放的等待时间，因为当重放跳到一个指针所指向的数据包时，能够立即开始那个数据包的处理，而无需等待解密。进一步优选地，包括I帧的结尾部分的数据包是未加密的形式。这样能够检测I帧的结尾部分，而无需解密该数据流。

优选地，选择和使用那些至少部分是未加密形式的数据包，来生成一个单独的特技播放数据流。

使用附图，将更为详细的描述根据本发明的方法、系统和装置的这些和其它有益方面。

图1示出了一个用于处理视频数据流的系统；

图2描述了一个视频数据流；

图3示出了一个重放单元。

图1示出了一个用于处理视频数据流的系统。该系统包括相互耦合的发送器装置10和接收器装置12。该耦合例如可以通过电缆网或通过无线传输实现。多个接收器装置12可以并联的耦合到发送器装置10。发送器装置10包括视频数据流源100、加密单元102和级连的发送单元106以及加密控制器104，加密控制器104具有连接到源100的输出端的输入端和连接到加密单元102的控制输入端的输出端。接收装置12包括接收单元120、存储装置122、重放单元126、显示装置128和检测装置124。接收单元120具有耦合到发送器装置10的输入端和耦合到存储装置122的输出端。重放装置126具有连接到存储装置122的输入端和连接到显示装置128的输出端。检测单元124具有耦合到接收单元120的输出端的输入端和连接到重放装置126的输出端。

操作中，源100产生未加密的视频数据的流。该视频数据编码一系列连续的视频帧，例如根据MPEG标准进行编码。用公知的方法将MPEG帧编码为I帧、P帧和B帧。P帧和B帧编码为对其它帧的更新(最终为对I帧的更新，但也做为对其他P帧和B帧的更新)。独立的编码每个I帧，而不做为对其它帧的更新。这些帧包括在信息的多个数据包中。对帧进行编码的信息通常分布在多个数据包。加密单元102加密该视频数据的流的至少部分数据包，并传输该数据流到发送单元106，发送单元106传播该数据流。这些数据包形成了这些加密单元，即每个数据包独立于其它数据包进行加密。加密单元102将信息输入到数据包中，以表明该数据包是否已被加密。

加密控制器104在由源100产生的数据流中检测包括有独立编码帧的开始部分的数据包，例如在MPEG编码情况下的I帧的数据包。这些独立编码帧在下面一般称为I帧，但应当理解，本发明也能应用到其它类型的数据流，MPEG数据流。优选地，加密控制器104还检测包括这些I帧的结尾部分的数据包。响应于检测，加密控制器104控制加密单元102是否加密了相应的数据包。当一个数据包包括有一个独立编码帧的开始部分时，该数据包没有加密。换句话说，最好对具有视频信息的所有数据包进行加密，最好除了那些包括独立编码帧的结尾部分的数据包以外。

图2示出了一个由发送器装置10产生的视频信息数据流20。该数据流包括连续信息数据包，通过分隔彼此分离的示出。在数据流20中的大多数数据包包括加密信息，但是一些数据包22、24包括未加密信息，第一数据包22包括I帧的开始部分，第二数据包24包括I帧的结尾部分。应当理解，在多个I帧的多个相继的开始部分之间，或在这些帧的多个开始和结尾部分之间，没有固定的距离，因为视频信息通常是压缩的。

接收器装置12接收多个数据包，并将它们存储在存储装置122中。检测单元124检测接收到的多个数据包是否被加密。如果一个数据包没有加密，检测单元124检查该数据包是否包括有一个独立编码帧的开始部分。如果这样的话，检测单元124记录指向数据流中该数据包的信息。这个指向信息可以是以在存储装置122中的存储位置的地址的形式，或以允许寻址以找到该数据包的其它形式。检测单元124可以内部存储该指向信息，但当然，做为替换，该指向信息可以存储在外部，例如在存储装置122中。

通过检验例如MPEG帧的图像标题开始代码，检测单元124可以执行对具有帧的开始和结尾部分的数据包的检测。在MPEG中，图像标题开始代码为00000100(十六进制)。在数据包中使用加扰位，可以执行加密检测。在MPEG中，加扰位值00表示一个未加密的数据包。应当理解，现在以这种方式，那些能够在通用MPEG数据流中能编码到信号加密、帧的开始部分等的信息可以用于简化所选择的帧的开始和结尾部分的检测，而不用解密和不用去除所有的访问保护。即，不必增加附加的位到数据流中，从而简化了帧的开始和结尾部分的检测。原则上，检测单元124通过分析该数据包中的信息，能够执行检测该数据包是否包括了一个I帧的开始部分。当发送器装置10设置了包括有I帧开始部分的数据包的有效载荷单元开始指示器(Payload Unit Start Indicator)位时，通过指示I帧的开始部分，检测可以更为简单。此时，检测单元124甚至不必分析数据包就能检测I帧的开始部分。

在重放期间，重放单元126获取来自于存储器122的数据包，并且如果必要，就解密这些数据包。解密的数据包施加到显示装置128，显示装置128从编码数据包中重新产生视频信息，并显示重新产生的视频信息。当然，该显示装置，或该显示装置的至少一个显示屏幕也可以从外部附加到接收器装置12。

在特技模式重放中，重放单元126选择一种时间模式，其中必须显示编码帧，例如以快速向前的模式或相反的模式每一次跳过若干帧。一旦选择了要显示的一个帧(或一帧数量的那个帧(a frame numberof that frame))，重放单元126就从检测元件124中获取那个帧的指向信息。重放单元126使用获取的指向信息来从存储装置122中选择地获取该帧。

图3示出了重放单元123的一个实施例。重放单元126包括帧选择单元30、解密单元32和多路转换器34。帧选择单元30具有到检测单元124(未示出)的第一接口36，用于发送要求的帧和用于接收返回的指向信息。帧选择单元30具有耦合到第二接口38的输出，用于输出命令以获取由指向信息指向的存储位置处开始的数据包，所述接口38耦合到存储装置122(未示出)。第二接口38的数据包输入端直接的或通过解密单元32，分别耦合到多路转换器34的输入。多路转换器34由选择单元30控制，并且具有耦合到显示装置的输出端(未示出)。

在操作中，帧选择单元30选择将要显示的帧，由于要适合相关的特技模式。帧选择单元30从检测单元中获取指向这些帧的开始和结尾部分的指针信息，并命令存储装置获取连续的数据包，这些数据包开始于该帧的开始部分，结束于该帧的结尾部分。多路转换器34为显示装置提供的获取数据包、直接包括该帧开始部分的数据包、通过解密单元32的后继数据包。因为包括该帧开始部分的数据包不需要解密，所以这个数据包提供给显示装置而没有解密导致的等待时间。对于后继数据包，等待时间并不关键，因为考虑到解密而预先充分的进行了查找。

虽然所述的本发明用于下述情况，即帧的开始和结尾部分能够从单独的数据包中的信息内检测出来，但是应当理解，做为替换，开始和结尾部分能够从成对的连续数据包中的信息内检测出来。在这种情况下，这种成对的连续数据包是未解密的形式，优选地依赖于一个单独的数据包是否包括足够的信息去检测一个开始和/或结尾部分。类似的，如果需要，检测单元124使用来自于这种成对数据包的信息。

参照图2所述的数据流20对于具有加密I帧的、单独的特技播放数据流也是非常有用的。为此目的，I帧从标准播放数据流20中选择，用多个空P帧进行扩展，并且连接所得到的特技播放GOP′s。不必加密这些空P帧。

为了得到一个MPEG应允的(compliant)特技播放数据流，不得不对这个特技数据流进行一些改变。首先，不得不清空最后的数据包，在不得不删除来自于下一个P或B帧的可能出现的信息的意义上。此外，不得不改变在标题中的一些信息，例如象显示的时间标记。在那里不得不进行改变的数据包正好是未加密的数据包22、24。从而，因为当构建该特技播放数据流时，不需要解密标准播放数据流，所以现在该特技播放数据流的构建非常简单。

该特技播放数据流可以需要增加PCR时基和增加ECM。这可根据如欧洲专利申请02080633.7(代理人标签PHNL021462)中所给出算法来实施。

这个完整的特技播放数据流随后能够送到装置12，用于解密和解码。因为在存储装置中没有加密操作需要进行，所以没有智能卡或密钥或译码器需要出现在这个存储装置中，这使得它更加独立于提供者和更适于横向市场(horizontal market)。

在对用于指针信息抽取的明码文本数据包22、24和对用于单独的特技数据播放数据流的构建的明码文本数据包的要求中，有微小的差别。在第一中情况下，仅有那些数据包需要是包括图像标题的明码文本。在后一种情况下，在那里需要发生变化的所有数据包是明码文本形式。无需详述不得不改变哪些信息，这通常意味着在GOP(I帧)的开始部分那些数据包必须是包括有信息的明码文本，这些信息开始于直到GOP的开始部分并且包括I帧的图像标题。在该I帧的结尾部分，要求上没有区别。

虽然理论上没有限制GOP开始部分的大小，但是实际中没有多于一个或两个数据包，这意味着仅有数据包22、24需要是明码文本形式，用于构建单独的特技播放数据流。从而通常不需要以未加密形式提供格外的数据包。

Claims (9)

1、一种处理信息的方法，对多个图像帧的视频数据流进行编码，该视频数据流包括图像帧的、相互交替的第一和第二子集，该方法包括：

加密对于第一子集的图像帧的信息；

产生数据流，数据流包括那些相互交替的对于加密形式的第一子集的信息和对于至少部分是普通形式的第二子集的图像帧的信息。

2、如权利要求1所述的方法，其中用于特技播放目的能够访问该数据流的第二子集的选择部分是未加密的形式。

3、如权利要求2所述的方法，其中独立于不同于某个特定帧的其它帧，信息对第二子集的每个特定帧进行编码。

4、如权利要求3所述的方法，其中数据流包括多个数据包、来自于分布到多个数据包的至少一个特定帧的信息、在该多个数据包的第一数据包中包括有特定帧开始部分的未加密形式的信息、加密形式的该多个数据包的后继数据包，后继数据包包括来自于该特定帧的剩余信息的至少部分。

5、如权利要求4所述的方法，其中来自于该特定帧的信息以未加密的形式位于包括有来自该特定帧的信息的多个数据包的最后一个中。

6、如权利要求1所述的方法，包括

选择对于第二子集的图像帧的信息，和

生成一个单独的特技播放数据流，包括所选择的帧。

7、一种接收和重放装置(12)，用于接收包括数据包的数据流，该数据包具有信息，该信息以加密的形式部分地编码图像帧的数据流，所述装置包括：

接收单元(120)，用于接收数据包；

存储单元(122)，用于存储接收单元接收到的数据包；

检测单元(124)，用于为每个特定数据包检测数据包是否是未加密的形式，和根据特定数据包是未加密形式的检测存储指向该特定数据包的指针；

获取单元(126)，用于在该指针的控制下控制选择性获取来自存储单元的该特定数据包。

8、如权利要求7所述的接收和重放装置(12)，其中检测单元(124)设置成处理来自数据包、以未加密的形式接收到的信息，从而确定该数据包是否包括一帧的开始或结尾部分，根据所述的确定存储该指针。

9、一种发送器装置(10)，设置成执行权利要求1的方法。

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