CN1774755A - 数字数据存储/再现方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字数据存储方法。对于内容随时间消逝而变化的数字数据，每个预先确定时间T的每个预先确定时距τ被部分加密。在这里加密被这样执行，使得加密部分的时距τ关于时间T的比值和加密部分所占用的时距τ足够小。加密的数字数据被存储。

Description

数字数据存储/再现方法及设备
技术领域
本发明涉及存储数字数据如音频数据等的方法及设备，并且还涉及再现数字数据的方法及设备。
本申请要求2003年4月11日提交的日本专利申请2003-107278号的优先权益，在此引用其全部内容作为参考。
背景技术
随着数字处理和网络技术已前进，已提出了通过广播和网络给用户分配数字音频数据的技术。供这种技术使用的音频设备从日本专利申请公开2003-30018号中的公开内容知道。在该专利文档中所公开的音频服务器中，所分配的音频数据一度存储于内装的硬盘驱动器(HDD)中，并且当需要时取回。并且另一种音频服务器在日本专利申请公开2001-243705号中提出。该专利文档中所公开的设备适合于加密数字音频数据以便存储，并且仅当它通过验证时将加密的数字音频数据解密并输出数据。
在这里注意到因为音频服务器仅能够根据其中所安装的软件工作，将内装的HDD中所存储的数字音频数据拷贝到CD-R(可记录CD)等是不可能的。但是通过从音频服务器中物理上取出内装的HDD并将它连接到个人计算机，将HDD中所存储的数字音频数据拷贝到另外的HDD、CD-R等是可能的。在该情况下，不能保护版权所有者的权益。
由于这个原因，提出了在存储到音频服务器中的内装的HDD之前将所分配的数字音频数据加密。由此，通过将经验证的音频服务器中的加密的数字音频数据解密而再现音乐等以便正常收听是可能的。
但是即使从音频服务器中取出的内装的HDD连接到个人计算机，将加密的数字音频数据解密将是不可能的。结果可以保护数字音频数据的版权。
但是因为大部分家用音频服务器中所使用的CPU(中央处理单元)的处理能力低，不能连续地将数字音频数据解密以便再现。当然，如果有的话，家用服务器中所使用的高能力CPU或解密专用IC(集成电路)可以连续地将加密的数字音频数据解密以便再现。但是在该情况下，这种音频服务器将是昂贵的。
发明内容
因此本发明的目的在于通过提供改进的和新的数字数据存储方法及设备、数据再现方法及设备，以及用于记录数字数据的记录媒介而克服上述相关技术的缺点。
上述目的可以通过提供根据本发明的包括以下步骤的数字数据存储方法来达到：
加密数字数据的一部分；以及
存储加密的数字数据和数字数据的非加密的其余部分。
根据本发明的上述数字数据存储方法还包括将数字数据分成每个为预先确定数据大小的块的步骤，每个数字数据块的一部分被加密成加密的数字数据。
并且上述目的可以通过提供根据本发明的包括以下装置的数据存储设备来达到：
用于加密数字数据的一部分的加密装置；以及
用于存储加密装置所加密的数字数据和数字数据的非加密的其余部分的存储装置。
根据本发明的上述数据存储设备还包括用于将数字数据分成每个为预先确定大小的块的划分装置，加密装置将划分装置所提供的每个数字数据块的一部分加密以便提供加密的数字数据。
并且上述目的可以通过提供其中记录有由加密数字数据的一部分而产生的加密的数字数据和数字数据的非加密的其余部分的数字数据记录媒介来达到。
在上述记录媒介中，记录有由加密每个为预先确定数据大小的每个数字数据块的一部分而产生的加密的数字数据。
并且上述目的可以通过提供根据本发明的包括以下步骤的数据再现方法来达到：
获取包括加密的数字数据和非加密的数字数据的数字数据；
从数字数据中提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密；以及
将解密的数字数据和从数字数据中提取的非加密的数字数据输出为读出数据。
并且上述目的可以通过提供根据本发明的包括以下装置的数据再现设备来达到：
用于输入包括加密的数字数据和非加密的数字数据的数字数据的输入装置；
用于从输入装置所获取的数字数据中提取加密的数字数据并将所提取的加密的数字数据解密的解密装置；以及
用于提取解密装置所解密的数字数据和从数字数据中提取的非加密的数字数据并合起来将数字数据输出为读出数据的再现装置。
在上述数据再现设备中，数字数据包括每个为预先确定数据大小的每个数字数据块中的加密的数字数据和非加密的数字数据，并且解密装置从预先确定数据大小的每个块中提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密。
并且连同数字数据一起输出装置获取指示加密的数字数据的信息，并且解密装置基于所获取的位置信息提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密。
根据本发明的上述数据再现设备还包括用于将指示加密的数字数据的位置的加密信息解密的第二解密装置，连同数字数据一起输入装置获取加密的位置信息，并且解密装置基于第二解密装置所解密的指示加密的数字数据位置的信息提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密。
本发明的这些目的及其他目的、特性和优点当连同附图一起理解时将从下面实施本发明的最佳方式的详细描述中变得更加明白。
附图说明
图1是根据本发明的音频服务器的框图。
图2A示意地说明要加密的数字音频数据。图2B示意地说明从加密电路提供的数字音频数据，并且图2C示意地说明其加密部分已变成噪声的磁盘音频数据。
图3是根据本发明的CD播放机的框图。
图4示意地说明每个任意时间间隔Ti的每个任意时段τi(i＝1至n)中加密的数字音频数据。
图5显示一个表格，其显示用来加密每个任意时间间隔Ti的每个任意时段τi(i＝1至n)的数字音频数据的任意时间间隔Ti(i＝1至n)和τi。
具体实施方式
本发明将在下面参考附图关于其实施方案详细地描述。
首先，将说明和描述根据本发明的音频服务器。一般地用参考数字30指示的音频服务器其上连接有各种音频信号的源10和音频输出设备20，如图1中所示。
根据本发明的音频服务器30所使用的源10是提供数字数据形式即数字音频数据形式的音频信号的信号源如网络、CD、数字广播调谐器等。输出设备20包括D-A(数字到模拟)转换器、扬声器等(没有显示)。当从音频服务器30的源10提供数字音频数据时，输出设备20将数字音频数据输出为声音。
此外，根据用户所给出的指令，音频服务器30存储源10所提供的数字音频数据或者再现所存储的数字音频数据并将数据输出到输出设备20。由于这个原因，音频服务器30包括微型计算机。
也就是，音频服务器30包括运行各种程序的CPU(中央处理单元)31、ROM(只读存储器)32、工作区RAM(随机存取存储器)33和用户接口34。这些服务器要素通过系统总线39彼此连接。在该实施方案中，ROM32中写入由CPU31运行的各种程序。用户接口34提供有由用户使用的各种操作键(控制键)以及显示音频服务器30的状态等的显示器。
此外，源10通过输入接口35连接到系统总线39，并且系统总线39通过输出接口36连接到输出设备20。并且硬盘驱动器(HDD)38例如在音频服务器30中提供为大容量存储装置，并且它通过HDC(硬盘控制器)37连接到系统总线39。应当注意，HDD38可以是一般个人计算机等中所使用的HDD。
并且系统总线39上连接有加密电路41、解密电路42，以及验证电路43。但是在该实施方案中，加密电路41、解密电路42和验证电路43用软件实现。也就是说，CPU31运行ROM32中的程序以分别实现加密、解密和验证。因此，因为在加密电路41中加密数据以便存储数据和在解密电路42中将加密的数据解密以便提取数据跟数据存储和数据提取并行实施，它们将是CPU31的负荷。应当注意加密电路41通过产生与原始数字数据几乎没有相关性的加密文本数据如随机噪声的方法例如DES(数据加密标准)方法进行数据加密。
此外提供验证电路43，仅当输出设备20已通过检查被验证为预置的合法设备时允许输出数字音频数据。
在该系统中，当音频服务器30要存储从源10提供的数字音频数据时，数字音频数据通过输出接口35提供到加密电路41，在那里它将被加密，如图2A至2C所示。
图2A显示提供到加密电路41的数字音频数据，并且图2B显示从加密电路41输出的数字音频数据。如所示，在该情况下仅加密了来自加密电路41的数字音频数据的阴影部分。也就是，加密电路41仅加密每个预先确定时间T中预先确定时段τ这部分(阴影)。在该实施方案中，数值T和τ在ROM32中的程序中制定为加密电路41的一部分。例如，T＝23毫秒并且τi＝1毫秒。
部分加密的数字音频数据通过HDC37写入到HDD38。
另一方面为了使用存储于音频服务器30中的数字音频数据，首先验证电路43验证输出设备20。当作为验证输出设备20的结果输出设备20已验证为合法的输出设备时，所希望的数字音频数据通过HDC37从HDD38中读出并提供到解密电路42，在那里数字音频数据的每个时间间隔T中时段τ的加密部分被解密以便提取原始数字音频数据，并且所提取的数字音频数据通过输出接口36提供到将数据再现为声音的输出设备20。
应当注意如果作为验证输出设备20的结果，输出设备20被验证为不是任何合法的输出设备，那么没有数字音频数据从HDD38中读出。从而，不允许将任何数字音频数据输出到输出设备20。
这样上述音频服务器30可以存储数字音频数据并且当需要时取回数据。在该实施方案中，通过从音频服务器30中物理上取出HDD38并将它连接到个人计算机，将HDD38中所存储的数字音频数据拷贝到另外的HDD、CD-R等并再现数据是可能的。
但是因为如图2B中所示拷贝到其他HDD或CD-R(可记录CD)的数字音频数据的每个时间间隔T中时段τ的部分被加密，并且加密的数字音频数据再现为声音而不在个人计算机中解密，加密部分将输出为噪声N，如图2C中所示。
也就是说，即使HDD38中的数字音频数据拷贝到另外的HDD或CD-R，再现的声音从而包含规则间隔的噪声，这将使得再现任何音乐的任何尝试导致实质上的失败。因此，保护音乐的版权所有者的权益是可能的。
另外因为CPU31在每个时间间隔T的时段τ即整个时段的仅τ/T运行加密电路41中的加密和解密电路42中的解密程序，预置较小比值τ/T和数值τ将导致执行加密和解密的CPU31的减小的负荷。这样，CPU31可以不是任何高能力的CPU。也就是，即使具有小处理能力的CPU31也能够执行加密和解密。这样，任何专用于加密和解密的IC(集成电路)不一定要在音频服务器30中提供。因此，音频服务器30可以用较低成本制造。
图3显示本发明在CD(光盘)和CD播放机中的应用。首先为了制造CD(将数据记录到CD上)，模拟音频信号L和R提供到模拟到数字(A-D)转换器51，在那里它们将转换成数字音频数据，并且数字音频数据提供到加密电路52。并且，指示每个时间间隔T的时段τ的信号从信号发生电路54提供到加密电路52。这样，在加密电路52中，所提供的数字音频数据中每个时间间隔T的时段τ被加密，如图2B中阴影所示。
数字音频数据的加密部分提供到记录电路53，在那里它将被编码以便纠错、EFM(八至十四调制)等，并且EFM信号记录到CD的母盘上。应当注意，此时指示数值T和τ的数据从信号发生电路54提供，由加密电路52加密成加密文本数据，然后提供到记录电路53，在那里指示数值T和τ的加密文本数据将作为副码记录到CD母盘上。这样，其中记录有如图2B中所示部分加密的数字音频数据的CD60基于母盘而形成。
CD60在CD播放机70中播放。更特别地，光学拾取器71从CD60中读出EFM信号，并且所读出的EFM信号提供到DSP(数字信号处理器)72的再现电路721。DSP72运行程序，这些程序执行再现电路721和下一级所提供的解密电路722的功能。并且DSP72上连接有控制CD播放机70的系统操作的微型计算机80。
再现电路721以和记录电路53互逆的方式工作，也就是它进行EFM信号的解调和纠错。再现电路721提取数字音频数据的加密部分和加密的副码，并将数字音频数据提供到解密电路722。并且再现电路721所提取的副码提供到微型计算机80。当CD60已预先通过验证时，关于初始值T和τ的数据被解密、提取并提供到解密电路722。
然后解密电路722使用数值T和τ将数字音频数据的加密部分解密成初始数字音频数据。这样解密的数字音频数据提供到D-A(数字到模拟)转换器73，在那里它将进行变成初始模拟音频信号L和R的D-A转换。
这样，上述CD60可以在已通过验证的CD播放机70中正常地播放。但是如果CD60在没有通过验证的任何CD播放机中播放，那么从CD60中读出的数字音频数据的加密部分将再现为声音而不解密，因此加密部分将输出为噪声。因此如果CD60在没有通过验证的任何CD播放机中播放，CD播放将导致实质上的失败，从而保护数据版权所有者的权益是可能的。
因为DSP72仅对于整个时段的τ/T在解密电路722中实施解密，预置较小比值τ/T和数值τ将减小执行解密时DSP72的负荷。这样，DSP72可以不是任何高能力的处理器。即使具有小的处理能力的DSP72也可以执行加密和解密。这样，任何专用于加密和解密的IC(集成电路)可以不在CD播放机70中提供。因此CD播放机70能够以较低成本制造。
此外，CD60的合法用户可以备份CD60，因为可以通过将它拷贝到CD-R等来播放CD60。
应当注意音频服务器30或CD播放机70可以用任意方法验证，或者加密部分的解密许可可以用任意方法获得。虽然在上文中已描述数字音频数据的每个时间间隔T的每个时段τ的部分被加密，但可以对每个任意时间间隔Ti的每个任意时段τi(i＝1至n)部分地加密(如阴影所示)数字音频数据，如图4中所示。特别地，作为音乐的数字音频数据可以通过将时间间隔Ti分成几十个小节线并且给时段τi指定深或低的声音点而有效地加密。
在上面的情况中，数值Ti和τi可以用例如图5中所示的表格形式制定并存储于图1中所示的音频服务器30中的ROM32中。可选地，可以沿着图3中所示的CD播放机70的子轨道记录表格。
并且虽然已在上文中描述了数值T和τ(或者Ti和τi)存储于图1中所示的音频服务器30中的ROM32中，数值T和τ可以从图3中所示的CD60的源10提供。在该情况下，数值T和τ可以被加密，并且加密的数值T和τ被解密以便当音频服务器30通过验证时用来将数字音频数据的加密部分解密。
并且虽然本发明已在上面关于数字音频数据而描述，音频服务器30也与数字数据如数字视频信号和活动图像兼容，只要数据随着时间消逝连续地变化。并且可以使用非易失性存储器代替HDD38。
在前文中，本发明已参考附图关于作为例子的其某些优选实施方案详细地描述。但是本领域技术人员应当明白本发明不局限于实施方案，而是可以用各种方式修改、换一种形式构造或者以各种其他形式实施，而不背离附加权利要求术中所陈述和定义的本发明的范围和本质。
工业可利用性
如在前文中已描述的，因为根据本发明数字数据被部分地加密并且即使当存储有数字数据的HDD在另外的个人计算机中使用时数字数据的加密部分被读出为噪声，数字数据实际上不能正常地再现，从而保护数字数据的版权所有者的权益是可能的。
通过预置数字数据的较小部分进行加密，处理能力不高的CPU也可以用来再现数字数据，任何专用于数据解密的IC不是必需的，从而可以用减小的成本制造设备。

Claims (23)

1.一种数字数据存储方法，包括步骤：
加密数字数据的一部分；以及
存储数字数据的加密部分和数字数据的非加密的其余部分。
2.根据权利要求1的方法，其中与数字数据相比要加密的数据部分在大小上足够小。
3.根据权利要求1的方法，还包括将数字数据分成每个为预先确定数据大小的块的步骤，每个数字数据块的一部分被加密以便提供加密的数字数据。
4.根据权利要求1的方法，其中指示加密的数字数据的位置的信息连同加密的数字数据和非加密的数字数据一起存储。
5.根据权利要求4的方法，其中：
指示数字数据的位置的信息被加密；以及
加密的位置信息连同加密的数字数据和非加密的数字数据一起存储。
6.一种数据存储设备，包括：
用于加密数字数据的一部分的加密装置；以及
用于存储加密装置所加密的数字数据和数字数据的非加密的其余部分的存储装置。
7.根据权利要求6的设备，其中与数字数据相比加密装置所加密的数据部分在大小上足够小。
8.根据权利要求6的设备，还包括用于将数字数据分成每个为预先确定数据大小的块的划分装置，每个数字数据块的一部分被加密以便提供加密的数字数据。
9.根据权利要求6的设备，其中连同加密的数字数据和非加密的数字数据一起存储装置存储指示加密的数字数据的位置的信息。
10.根据权利要求9的设备，还包括用于加密指示加密的数字数据的位置的信息以便提供加密的位置信息的第二加密装置，第二加密装置所提供加密的位置信息连同加密的数字和非加密的数字数据一起存储。
11.一种数字数据记录媒介，其中记录有由加密数字数据的一部分而产生的加密的数字数据和数字数据的非加密的其余部分。
12.根据权利要求11的媒介，其中与数字数据相比数字数据的加密部分在大小上足够小。
13.根据权利要求11的媒介，其中：
数字数据被分成每个为预先确定数据大小的块；以及
由加密每个数字数据块的一部分而产生的数字数据被记录。
14.根据权利要求11的媒介，其中指示加密的数字数据的位置的信息连同加密的数字数据和非加密的数字数据一起被记录。
15.根据权利要求14的媒介，其中：
指示加密的数字数据的位置的信息被加密；以及
加密的位置信息连同加密的数字数据和非加密的数字数据一起被存储。
16.一种数据再现方法，包括步骤：
获取包括加密的数字数据和非加密的数字数据的数字数据；
从数字数据中提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密；以及
将解密的数字数据和从数字数据中提取的非加密的数字数据输出为读出数据。
17.根据权利要求16的方法，其中：
数字数据包括具有预先确定数据大小的每个块中的加密的数字数据和非加密的数字数据；以及
加密的数字数据从具有预先确定数据大小的每个块中提取，并且所提取的加密的数字数据被解密。
18.根据权利要求16的方法，其中：
指示加密的数字数据的信息连同数字数据一起被获取；以及
加密的数字数据基于所获取的位置信息被提取并解密。
19.根据权利要求18的方法，其中：
指示加密的数字数据的位置的信息被加密；
加密的位置信息连同数字数据一起被获取；
加密的位置信息被解密；以及
加密的数字数据基于指示加密的数字数据的位置的解密信息被提取并解密。
20.一种数据再现设备，包括：
用于输入包括加密的数字数据和非加密的数字数据的数字数据的输入装置；
用于从输入装置所提供的数字数据中提取加密的数字数据并将所提取的加密的数字数据解密的解密装置；以及
用于将解密装置所解密的数字数据和从数字数据中提取的非加密的数字数据输出为读出数据的再现装置。
21.根据权利要求20的设备，其中：
数字数据包括具有预先确定数据大小的每个块中的加密的数字数据和非加密的数字数据；以及
解密装置从具有预先确定数据大小的每个块中提取加密的数字数据并将所提取的加密的数字数据解密。
22.根据权利要求20的设备，其中：
连同数字数据一起输入装置获取指示加密的数字数据的位置的信息；以及
解密装置基于所提取的位置信息提取加密的数字数据并将所提取的加密的数字数据解密。
23.根据权利要求22的设备，还包括用于将指示加密的数字数据的位置的加密信息解密的第二解密装置，
连同数字数据一起输入装置获取加密的位置信息；以及
解密装置基于第二解密装置所解密的、指示加密的数字数据的位置的信息提取加密的数字数据并将加密的数字数据解密。
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