CN1856050A - 图像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像显示系统中的图像控制设备，该设备仅向需要内容保护的图像数据应用加扰，并且向显示设备通知对哪个或哪些像素进行了加扰。可供替换地，当多个窗口同时显示时，该图像控制设备使用不同的密钥对每个窗口个别地进行加扰，并且向显示设备通知对每一个像素进行了那种加扰。

Description

图像显示系统
技术领域
本发明涉及图像显示系统，更具体地，涉及用于在多图像显示中对图像数据进行加扰处理以保护内容。
背景技术
近年来，在诸如视频记录设备、广播监控器以及电视监视器的AV设备中，已经具有向着数字化和更高分辨率发展的趋势。结果，版权内容的非法拷贝作为一个问题已经被认识到，并且已经开始采用某些种类的保护功能。例如，当从数字广播调谐器或HD视频记录设备向电视监视器输出图像时，使用具有被称为HDMI(高清晰度多媒体接口)的内容保护功能的数字接口(I/F)。进一步地，存在这样的模型：其中图像输入处理单元和显示设备放置在分离的壳体内，并且图像从图像输入处理单元传送到显示设备。在这种模型中，也需要用于图像传送的某些种类的内容保护。
电视监视器显示通过该HDMI输入的图像数据。其他类型的电视监视器接收来自多个源的视频输入，并且能够通过将视频输入缩小到任意尺寸并且在一个屏幕上同时显示它们而执行多窗口显示。日本专利申请公开No.2000-217079讨论了以下情况中的内容保护：其中具有保护的图像和不需要保护的图像在图像输入处理单元被进行多图像合成，并且图像被传送到显示设备。具有保护的图像和不需要保护的图像被进行多图像合成，以便在施加保护之后向显示设备输出合成图像。
然而，在上述情况下，如果不需要保护的图像从其中事先已知图像数据的像素数据值的图像源输入，则可以分析已知图像数据所转换成的数据的类型。因而，可以找出原先具有保护的图像的加扰方法。来自其中事先已知图像数据的像素数据值的图像源的图像例如是来自测试图案产生器的图案图像。一般来说，在设备之间的验证处理中执行充分的加密处理。然而，在需要实时传送大量数据的未压缩图像数据的情况下，复杂的加扰处理是不可能的。因此，通过分析已知图像数据所转换成的数据的类型，可能对已被加扰的图像数据进行非法解扰。
作为一个具体例子，如图3所示，在用户可以任意建立窗口尺寸的系统的情况下，具有保护的图像3(a)稍微缩小(例如大约缩小1％)，并且在图像的后面，设置了斜坡波形的图像3(b)。关于图像3(b)，图像数据的值对于每一个像素增加。因而输出合成图像3(c)。在最先的行中，应用了加扰的图像数据作为地址值而依次增加，并被存储在存储器中。接着，存储器的地址和数据之间的关系变为加扰数据和原始数据之间的关系，从而构成用于解扰的数据表。
如果随后的行中的图像数据参考此数据表被逐个替换，则所有的加扰被释放，并且需要内容保护的图像3(a)的加扰也被释放。即使在加扰方法按几帧的间隔改变的情况下，如果为每个帧准备用于解扰的数据表，也可能解扰被加扰的图像数据。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，仅对需要内容保护的图像数据应用加扰，或者向每个窗口应用不同的加扰。根据该示例性实施例，关于向哪个像素应用何种加扰的信息被分离地传送。作为传送关于应用了加扰的像素的信息的方法，被应用了加扰的矩形区域的对角位置上的坐标信息在消隐期间和控制码一起被传送，或者添加示出用于每一个像素的加扰是否存在的一比特信号。
根据本发明的一个方面，提供一种基于多个视频图像源合成图像并且在显示设备上显示该合成图像的图像控制设备，其包括：输入单元，其被配置成输入被应用了内容保护的第一视频图像源和没有被应用内容保护的第二视频图像源；图像合成单元，其被配置成从第一视频图像源和第二视频图像源产生合成图像数据；加扰处理单元，其被配置成向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理，并且被配置成不向对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理，或者被配置成应用与应用于第一图像数据源的加扰处理不同的加扰处理；以及输出单元，其被配置成输出合成图像数据。
当该图像控制设备重新输出从具有内容保护的图像和不具有内容保护的已知图像进行区域划分合成的图像时，仅向需要内容保护的图像数据应用加扰。加扰被应用于哪个像素的信息被分离地传送到显示设备。或者加扰被个别地应用到每个区域，并且关于哪个加扰密钥被用于哪个像素的信息被分离地传送。因而，可防止已加扰的图像被非法解扰。
从如下参考附图进行的示例性实施例的详细描述中，本发明的其他特征将变得明显。
附图说明
合并入说明书并且组成说明书的一部分的附图阐释了本发明的实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是第一示例性实施例中的图像控制设备的框图。
图2是第一示例性实施例中的显示设备的框图。
图3是第一示例性实施例中的重传送图像的显示例子。
图4是第二示例性实施例中的重传送图像数据的定时图。
图5是第三示例性实施例中的图像控制设备的框图。
图6是第三示例性实施例中的显示设备的框图。
图7是第三示例性实施例中的重传送图像的显示例子。
图8是第四示例性实施例中的图像控制设备的框图。
图9是第四示例性实施例中的重传送图像数据的定时图。
图10是第五示例性实施例中的图像控制设备的框图。
图11是第五示例性实施例中的重传送图像的显示例子和重传送图像数据的定时图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
第一实施例
图1是第一示例性实施例的图像控制设备的框图，且图2是例如通过电缆等与图像控制设备通信的显示设备的框图。
在图1中，从多个视频图像源输入到第一HDMI输入端子10和第二HDMI输入端子20的HDMI信号由分别构成输入部分的第一TMDS(最小化传输差分信号)接收器11和第二TMDS接收器21接收，并且被分离为要输出的图像数据和音频数据。当需要时，图像数据通过第一解密块12和第二解密块22被解扰，并且加扰区域信息被传送给图像控制CPU 40。分组化(packetized)的音频数据由第一TMDS接收器11和第二TMDS接收器21接收并串行化，并且被发送给开关144。在第一分辨率转换块13和第二分辨率转换块23中，由第一解密块12和第二解密块22从加扰释放的图像数据根据来自图像控制CPU 40的指令而经受放大/缩小处理。此后，图像数据经受多图像合成，以产生合成图像数据。在加扰处理单元(加密块)47，合成图像数据根据来自图像控制CPU 40的指令经受加扰处理，并且被输入到TMDS传送器48。进一步地，根据来自图像控制CPU 40的指令，由开关144选择的音频数据也输入到TMDS传送器48。TMDS传送器48对图像数据和音频数据编码，并且从传送输出端子49把输出传送到显示设备。
接着将描述显示设备。在图2中，来自图像控制设备的传送信号被输入到传送输入端子50，并且在作为显示输入单元的TMDS接收器51处被接收。TMDS接收器51向显示CPU 70传送加扰区域信息。解密块52在显示CPU 70的控制下对图像数据进行解扰。显示处理块58将来自解密块52的输出转换成可由显示单元60显示的格式，并将其输出到显示单元60作为重传送图像数据。所接收的音频数据被传送到音频数据解密单元152。来自音频数据解密单元152的输出也经受信号处理以便在音频处理块158中再现音频，并被输出到音频再现部件(未示出)。
考虑从图1的第一HDMI输入端子10和第二HDMI输入端子20输入的HDMI信号。假设只有一个信号，例如从第一HDMI输入端子10输入的信号，被进行了诸如加扰的保护处理。在这种情况下，图像控制CPU 40向加扰处理单元47发出指令。根据该指令，在经受由图像合成单元46进行的多图像合成的显示图像中，加扰仅应用于来自第一HDMI输入端子10的显示部分。同时，图像控制CPU 40用控制码向TMDS传送器48传送指示被应用了加扰的区域的加扰区域信息。此控制码是仅在没有任何有效图像数据的消隐期间可被传送的信号，并且在垂直消隐期间，传递等同于加扰区域的左上和右下的对角像素地址。即，对于每个预定帧通知加扰区域信息。例如，在一帧的开始点(在隔行扫描情况下的一个字段)，可以传送此帧随后的图像数据的加扰区域。在图3中的图像3(c)的情况下，传送左上(即开始点95)的X和Y坐标，以及右下(即结束点96)的X和Y坐标。可供替换地，可以传送开始点95的X和Y坐标，以及从开始点95在水平/垂直两个方向上的像素数目。在本实施例中，通知显示设备用于指定经受加扰处理的区域的加扰区域信息。然而，相反，可以通知显示设备用于指定不经受加扰处理的区域的非加扰区域信息。进一步地，加扰区域信息和非加扰区域信息都可以通知给显示设备。
理所当然地，当加扰被应用于整个屏幕时，传送整个屏幕变为加扰区域的开始点和结束点地址(X，Y)。进一步地，在整个屏幕根本没有被应用加扰的情况下，传送开始点/结束点地址(0，0)。
CPU 40确定要再现哪个音频输入，即，是来自第一HDMI输入端子10还是第二HDMI输入端子20的音频输入，并且相应地控制作为音频选择单元的开关144。来自所选择的音频输入的音频数据与拷贝保护信息一起传送到TMDS传送器48。在分组化之后，音频数据与来自加密块47的图像数据连同控制码一起，通过传送输出端子49被传送到显示设备。
显示设备从图像控制设备接收音频数据、图像数据和控制码。显示CPU 70(图2)向解密块52发出解密指令。解密块52将由控制码指示的两个地址所定界的矩形区域作为加扰区域，并且适当地执行解扰处理。
加扰区域信息的传送可以在每一个垂直期间执行，或者是仅当变化发生时执行。可供替换地，可以周期性地执行传送，例如以128帧的间隔执行传送。
直到此时，已经描述了通过第一HDMI输入端子10和第二HDMI输入端子20输入信号的情况。然而，本发明不限于HDMI输入的视频图像源。本发明还可以应用于以下信号：例如来自具有诸如加扰广播的保护的调谐器的信号以及来自存储在DVD中的封装软件的再现信号。
第二实施例
现在描述第二实施例，第二实施例与第一实施例的不同之处在于向显示设备通知加扰区域信息的方法。图4是示出了从TMDS传送器48输出的合成图像数据的输出定时的定时图。在图4中，附图标记4(a)表示水平同步信号，附图标记4(b)表示使能信号，附图标记4(c)表示图像数据，并且附图标记4(d)表示包括用于传送加扰区域信息的控制码的信号。控制码是表示水平方向上的地址的代码。控制码传送用于每一扫描的扫描行上的像素的加扰开始点和结束点。
可供替换地，对于每一扫描，可以传送加扰开始位置和直到结束位置的像素数目。
在任何一种情况下，对于开始点和结束点，都可以把“0”传送到不需要加扰的扫描行。
第三实施例
根据本发明的第三实施例的图像控制设备的框图和显示设备的框图分别在图5中和图6中示出。
直到第一和第二分辨率转换块13和23中的放大/缩小处理，该图像控制设备中的图像数据的处理与第一和第二实施例中的相同。来自第一和第二分辨率转换块13和23的输出数据在第一系统加密块17和第二系统加密块27经受使用相互独立且不同的编码密钥进行的加扰处理。经受加扰处理的图像数据在图像合成单元46被进行多图像合成，并且被送到TMDS传送器48。
另一方面，来自第一和第二TMDS接收器11和21的音频数据分别在第一音频解码块112和第二音频解码块122进行解扰。解扰的音频数据分别在作为音量调整单元的第一衰减器113和第二衰减器123处根据来自图像控制CPU 40的指令经受音频音量调整。此后，解扰的音频数据在音频混合单元146混合。接着，解扰的音频数据在音频编码器147经受诸如添加拷贝保护信息的音频内容保护处理，并且被送到TMDS传送器48。音频编码器147用作为音频处理单元。TDMS传送器48对此音频数据和合成图像数据连同来自图像控制CPU 40的包括加扰区域信息的控制码进行编码。TDMS传送器48通过传送输出端子49将该数据传送到显示设备。
将通过使用图7的多图像合成例子来描述传送被包括在控制码中的加扰区域信息的方法。与图3相似，图像90和图像92被缩小，并且图像90被合成，以便被放置于顶层(前面层)。在这种情况下，图像92的图像的开始点地址坐标是97，并且此指定方法与第一实施例相同。然而，图像92的结束点地址被放置在图像90的下方。结束点地址坐标98仍然用在这种情况中(即，假设结束点地址坐标98被放置在图像90的上方)。有关当显示图像重叠时图像90被放置在顶层(前面层)的信息连同开始点和结束点地址坐标信息一起被传送。
显示设备包括图6所示的对应于图像数据的解密块52和62。由各自不同的加扰密钥对各个图像数据流加密。显示设备基于加扰区域信息为每个区域切换开关56。
图5中的图像控制CPU 40为第一衰减器113和第二衰减器123指定各自的衰减量。图像控制CPU 40基于窗口尺寸或者该层是顶层还是底层来确定哪个图像输入是主图像，即，是从输入端子10输入的还是从输入端子20输入的输入是主图像。CPU 40选择对应于主图像的音频作为主音频，以及对应于子图像的音频作为副音频。根据图7所示的显示例子，将对应于图像90的音频作为主音频，并且将对应于图像92的音频作为副音频。副音频与主音频混合。副音频音量水平设定得比主音频低。
第四实施例
图8示出了本发明的第四实施例的图像控制设备的框图。在图8中，与图1和5中的电路块等同的电路块具有相同的附图标记。与第一、第二和第三实施例的差异在于向显示设备传送的方法采用了LVDS(低电压差分信号)传送。TMDS在使能期间仅传送图像数据，并且在消隐期间仅传送控制码或音频数据。然而，LVDS没有这种限制。图9示出了由LVDS传送到显示设备的合成图像数据的输出定时图。在图9中，附图标记9(a)表示水平同步信号，附图标记9(b)表示使能信号，且附图标记9(c)表示合成图像数据。如附图标记9(c)所示，指定加扰区域信息的代码97叠加于通常在视频技术领域中定义的水平图像消隐期间的图像数据上而被传送。
与第二实施例相似，代码97仅指示水平方向上的地址，并且对于每一行扫描，传送该行中的加扰开始点和结束点。也是在此情况下，将“0”传送到没有必要进行加扰的行中的开始点和结束点。
第五实施例
图10是根据第五实施例的图像控制设备的框图。与图1、5和8中所示出的部件具有相同功能的部件具有相同的附图标记。与第一、第二、第三和第四实施例的不同在于添加了OSD(屏幕视控(On-Screen Display))产生器35。
OSD产生器基于图像控制CPU 40的指令，为图像合成单元46产生屏幕显示特征信号。图像合成器46添加加扰信号以使得能够确定是否应该向每个像素应用加扰，并且将加扰信号输出到加扰处理单元47。加扰处理单元47基于加扰信号为每个像素执行加扰处理。经受了此加扰处理的合成图像数据从LVDS传送器481，连同作为水平/垂直同步信号和加扰区域信息的加扰信号一起被输出到显示设备。即，加扰区域信息包括关于是否将加扰处理应用到每个像素的确定信息。将加扰区域信息连同每个像素的图像数据值一起通知给显示设备。
显示图像和信号定时之间的关系示于图11。合成显示图像包括不需要内容保护的图像区域91，需要内容保护的图像区域90以及叠加的OSD 93。在显示图像上由虚线100所示的行上的像素中，水平同步信号、使能信号以及加扰信号分别在11(a)到11(c)所示的时刻输入。类似地，在虚线200所示的行上的像素中，水平同步信号、使能信号以及加扰信号分别在11(d)到11(f)所示的时刻输入。
在如虚线100所示的不需要加扰的行上的像素中，如11(c)所示，不向任何像素应用加扰处理。另一方面，如虚线200所示，当该行上的像素需要加扰处理时，指示加扰处理是否存在的信息被包括在加扰区域信息中的像素单元中，如11(f)所示。
在11(f)中，附图标记t1表示有效图像范围开始的定时，附图标记t2表示从不需要加扰的图像切换到需要加扰的图像的定时，附图标记t3到t4表示等同于OSD显示部分的定时，附图标记t5表示有效图像范围终止的定时。以这种方式，在需要加扰处理的从t2到t5的期间，仅对于不叠加OSD的像素，加扰信号变为“H”，应用加扰处理。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，应该理解，本发明不被限制于所公开的示例性实施例。应当为以下权利要求的保护范围给予最宽的解释，从而包含所有修改、等同构造和功能。
本申请要求2005年4月6日申请的日本专利申请No.2005-109894的优先权，在此引入该申请的全文作为参考。

Claims (16)

1.一种用于基于多个视频图像源合成图像并在显示设备上显示该合成图像的图像控制设备，该图像控制设备包括：
输入单元，其被配置成输入具有内容保护的第一视频图像源和不具有内容保护的第二视频图像源；
图像合成单元，其被配置成从第一视频图像源和第二视频图像源产生合成图像数据；
加扰处理单元，其被配置成向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理，并且被配置成不向对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理；以及
输出单元，其被配置成输出该合成图像数据。
2.一种显示设备，其基于从多个视频图像源产生的合成图像数据显示图像，该设备包括：
显示输入单元，其被配置成输入合成图像数据；以及
显示单元，其被配置成显示该合成图像；
其中该合成图像数据从经受加扰处理的第一视频图像源和不经受加扰处理的第二视频图像源产生，
其中对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据经受解扰处理，以及
其中对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据不经受解扰处理。
3.根据权利要求1所述的图像控制设备，其中该图像控制设备包括加扰区域信息传送单元，其被配置成向显示设备传送用于指定要经受加扰处理的区域的加扰区域信息和用于指定不经受加扰处理的区域的非加扰区域信息中至少之一。
4.根据权利要求3所述的图像控制设备，其中要经受加扰处理的区域是矩形的，并且该加扰区域信息包括该矩形的两个对角顶点的坐标。
5.根据权利要求3所述的图像控制设备，其中当改变显示布局时，通知新的加扰区域信息。
6.根据权利要求3所述的图像控制设备，其中对于所选帧通知加扰区域信息。
7.根据权利要求3所述的图像控制设备，其中加扰区域信息包括确定是否对每个像素应用加扰处理的信息，并且所述信息连同每个像素的图像数据值一起被通知。
8.根据权利要求7所述的图像控制设备，进一步包括屏幕视控(OSD)产生器，它将像素数据提供给显示单元而不进行加扰。
9.根据权利要求1所述的图像控制设备，进一步包括：
音频选择单元，其被配置成从第一和第二视频图像源中选择伴随主视频图像源的音频数据，以及
音频处理单元，其被配置成将拷贝保护处理应用于所选择的音频数据。
10.根据权利要求1所述的图像控制设备，进一步包括：
音频混合单元，其被配置成将第一和第二视频图像源中的伴随辅助图像源的音频数据与伴随主视频图像源的音频数据按预定或选定的比率混合；
音频处理单元，其被配置成将拷贝保护处理应用于混合音频数据；以及
音频音量调整单元，其被配置成改变混合音频数据的比率。
11.根据权利要求9所述的图像控制设备，其中基于显示部分的面积来选择主视频图像源。
12.根据权利要求9所述的图像控制设备，其中基于最上面的显示部分来选择主视频图像源。
13.一种图像显示系统，它包含输出从多个视频图像源产生的合成图像数据的图像控制设备，以及显示基于该合成图像数据的图像的显示设备，其中该图像控制设备包括：
输入单元，其被配置成输入被应用了内容保护的第一视频图像源和未被应用内容保护的第二视频图像源；
图像合成单元，其被配置成从第一视频图像源和第二视频图像源产生合成图像数据；
加扰处理单元，其被配置成向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理，并且不向对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理；以及
输出单元，其被配置成输出合成图像数据，
其中该显示设备包括：
显示输入单元，其被配置成输入该合成图像数据；以及
显示单元，其被配置成向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用解扰处理，并且显示合成图像。
14.一种图像控制设备，其基于多个视频图像源合成图像并在显示设备上显示该合成图像，该图像控制设备包括：
输入单元，其被配置成输入被应用了内容保护的第一视频图像源和未被应用内容保护的第二视频图像源；
图像合成单元，其被配置成从第一视频图像源和第二视频图像源产生合成图像数据；
加扰处理单元，其被配置成向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用第一加扰处理，并且向对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用与第一加扰处理不同的第二加扰处理；以及
输出单元，其被配置成输出合成图像数据。
15.一种显示设备，用于显示基于从多个视频图像源产生的合成图像数据的图像，该设备包括：
显示输入单元，其被配置成输入合成图像数据；以及
显示单元，其被配置成显示合成图像，
其中合成图像数据从经受第一加扰处理的第一视频图像源和经受第二加扰处理的第二视频图像源产生；以及
其中将第一解扰处理应用于对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据，并且将第二解扰处理应用于对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据。
16.一种用于图像控制设备的控制方法，该设备基于多个视频图像源合成图像并在显示设备上显示该合成图像，该方法包括如下步骤：
输入具有内容保护的第一视频图像源和不具有内容保护的第二视频图像源；
从第一视频图像源和第二视频图像源产生合成图像数据；
向对应于基于第一视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理；
不向对应于基于第二视频图像源的合成图像的显示部分的合成图像数据应用加扰处理；以及
输出合成图像数据。
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