CZ20002966A3 - Systém pro vysílání a záznam digitálních dat - Google Patents

Abstract

Systém zahrnuje vysílací prostředek (6), upravený pro přípravu a vysílání alespoňjednoho kódovaného řídícího slova, a digitální záznamové zařízení (41) upravené pro příjem a záznam vysílaných kódovaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova na digitální nosič (43). Digitální záznamové zařízení (41) dále obsahuje řídící jednotku (42) přístupu, upravenou pro dekódování řídícího slova a potom pro dekódování digitálních dat během přehrávání. Předkládané řešení je zejména, ale ne výhradně, upraveno pro vysílání kódovaných audio dat pro záznam na přehrávači minidisků.

Description

Předkládaný vynález se týká způsobu a zařízení pro vysílání a záznam kódovaných digitálních dat, například přenášených audio a/nebo vizuálních dat.

Dosavadní stav techniky

Vysílání kódovaných nebo šifrovaných dat je velmi dobře známé v oblasti systémů placené televize, kde kódované ¹⁰ audiovizuální informace jsou přenášeny, například satelitem, k množství účastníků, přičemž každý účastník má v držení dekodér nebo přijímač/dekodér schopný dekódování vysílaného programu pro následné sledování.

V typickém systému podmíněného přístupu pro placenou televizi jsou kódovaná (šifrovaná) digitální data vysílána společně s řídícím slovem pro dekódování těchto digitálních' dat, přičemž řídící slovo samo je kódováno (šifrováno) prostřednictvím prvního klíče a vysíláno v kódované formě ve

2Q zprávě ECM. Kódovaná digitální data a kódované řídící slovo jsou přijímány dekodérem obsahujícím ekvivalent prvního klíče, který je potřebný pro dekódování řídícího slova a potom pro dekódováni vysílaných dat. Obvykle se řídící slovo mění každých 10 až 15 sekund. Předplacený účastník bude přijímat každý měsíc zprávu EMM, obsahující exploatační klíč potřebný pro dekódování kódovaného řídícího slova tak, aby mohl sledovat určitý program.

S nástupem digitálních technologií se kvalita vysílaných dat zvýšila mnohokrát. Určitý problém, spojený s daty v digitální kvalitě, spočívá v jejich snadné reprodukci.

• · « · ···· t · «

• · ·· ·

Kde je dekódovaný program přenášen přes analogovou línku (například linku Peritel) pro sledování a záznam prostřednictvím standardního VCR (videorekordéru) zůstává kvalita ne větší, než bylo spojeno se standardním analogovým kazetovým záznamem. Riziko, že takový záznam může být použit jako matriční páska pro výrobu pirátských kopií tudíž není větší než u standardní v obchodě koupené analogové kazety.

Naproti tomu jakákoliv dekódovaná data přenášená přes přímou digitální linku do jednoho z digitálních záznamových zařízení nové generace (například DVHS rekordér) budou na stejné kvalitě jako původně vysílaný program. Taková data mohou být tudíž reprodukována v jakýchkoliv násobcích bez jakékoliv degradace v kvalitě obrazu nebo zvuku. Existuje tudíž poměrně značné riziko, že dekódovaná data budou využívána jako matriční záznam pro výrobu pirátských kopií, ať již plně digitálních kopií nebo dokonce jednoduchých analogových VHS kopií.

PCT/US97/07981, který reprezentuje nejbližší dokument dosavadního stavu techniky, popisuje systém kontroly copyrightu, ve kterém jsou s přenášeným programem vysílány autorizační zprávy. Přijímač/dekodér provádí rozhodnutí, zda nahraje program nebo ne, na základně těchto zpráv, přičemž program je obvykle zaznamenám v čisté podobě na videokazetu. Systém pracuje paralelně s běžným systémem podmíněného přístupu a ve všech provedeních je vysílaný kódovaný program dekódován dekodéru předtím, než je zaznamenán.

EP 0763936 popisuje další způsob kontroly copyrightu, který opět využívá systém autorizačních zpráv paralelně s běžným systémem podmíněného přístupu. Aby se umožnilo přehrávání kódovaného záznamu po konci předplaceného měsíce • · · · • 4444 4 « • 4 »4 ·· (tedy po následné změněn exploatačního klíče), ukládá systém tuto měsíční zprávu EMM na inteligentní kartu dekodéru. To může vést na značné problémy s paměťovým prostorem na inteligentní kartě.

Cílem předkládaného vynálezu je vytvořit bezpečný systém pro vysílání a záznam dat, umožňující autorizovaný záznam vysílaných digitálních dat při současné minimalizaci rizika vytváření pirátských kopií takových záznamů neautorizovanými třetími osobami a při současném vyhnuté se problémům spojeným se známými systémy.

Podstata vynálezu

Podle předkládaného vynálezu je vytvořen systém pro vysílání a záznam digitálních dat, který zahrnuje vysílací prostředek upravený pro přípravu a vysílání alespoň jednoho řídícího slova kódovaného prvním klíčem společně s digitálními daty kódovanými tímto řídícím slovem, přičemž podstata tohoto systému spočívá v tom, že dále zahrnuje digitální záznamové zařízení upravené pro příjem a záznam vysílaných kódovaných digitálních dat společně s kódovaným řídícím slovem na digitální nosič, přičemž toto digitální záznamové zařízení dále obsahuje řídící jednotku přístupu, upravenou pro dekódování řídícího slova a potom pro dekódování digitálních dat během přehrávání.

Tímto způsobem budou příslušná data zaznamenána v kódované formě, ve které byla vysílána, přímo na digitální nosné médium a může k nim být přistoupeno pouze ve spojení se záznamovým zařízením a přidruženou řídící jednotkou přístupu, což zajišťuje bezpečný systém pro záznam při současném vyhnutí se problémům spojeným se známými postupy.

• · « • ···· » • « * 9 •9 ··«· • · ·· • *

Řídící jednotka přístupu může být trvale integrována v záznamovém zařízení. V některých provedeních lze ale předpokládat, še řídící jednotka přístupu je začleněna do diskrétního modulu, například jako inteligentní karta na SIM kartě, vložitelného do záznamového zařízení pro umožnění dekódování a dešifrování zaznamenaných dat při přehrávání.

Zatímco záznamové zařízení může obsahovat prostředek potřebný pro příjem vysílaných digitálních dat, systém může rovněž zahrnovat samostatný přijímač/dekodér upravený pro příjem vysílaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova a pro komunikování těchto informací do záznamového zařízení pro následný záznam.

V tomto provedení může být přijímač/dekodér standardního typu, jak je znám z oblasti digitálního televizního vysílání, a upraven pro příjem přenášených audio a/nebo vizuálních dat (kódovaných nebo v čisté podobě) a rovněž dat vysílaných, například, přes modemovou linku do přiímače/dekodéru. Přijímač/dekodér může být rovněž integrován s dalšími zařízeními, jako je digitální televize,

DVHS rekordér a podobně.

Obecně řečeno může systém fungovat ve dvou možných režimech činnosti; v cyklickém vysílacím režimu a v režimu vysílání na vyžádání. V případě cyklického vysílacího režimu je vysílací prostředek upraven pro opakované vysílání kódovaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova.

V takovém režimu se řídící slovo pro data výhodně kóduje prvním klíčem sdruženým s identitou vysílaných dat. Například v případě, že je v opakujícím se cyklu vysíláno množství úseků hudby, řídící slovo nebo slova potřebná pro • · · • ·♦·· · • « ·♦· · • · · · • · · · · • · 9 · ··♦ ·· ·♦ dekódování dat každého záznamu jsou kódována klíčem specifickým vždy pro určitý úsek hudby. Množství potřebných řídících slov může záviset na délce úseku hudby.

Ekvivalent klíče, potřebný pro dekódování řídícího $ slova, může být komunikován do řídicího prostředku přístupu množstvím způsobů, například jednoduše vysílání v čisté podobě přes telefonní síť nebo podobně. Výhodně je ale první klíč kódován prostřednictvím druhého klíče před komunikováním do řídící jednotky přístupu.

V takovém provedení systém může dále zahrnovat zařízení pro kódování klíče, upravené pro kódování ekvivalentního prvního klíče druhým klíčem před komunikováním do záznamového zařízení, přičemž řídící jednotka přístupu má ekvivalent druhého klíče pro umožnění dekódování prvního 15 klíče a potom dekódování řídícího slova a následně dekódování vysílaných dat.

Zařízení pro kódování klíče může být integrováno s vysílacím prostředkem a přidruženými obvody pro kódování

2o vysílání a podobně. Stejně tak ale může být toto zařízení sdruženo se samostatnou databází a obslužným kanálem (serverem), které obsahují seznam klíčů sdružených s každým řídícím prostředkem přístupu a záznamovým zařízením.

V případě, že systém zahrnuje jednotku přijímače/dekodéru, může být tato jednotka přijímače/dekodéru upravena pro vyžádání prvního klíče ze zařízení pro kódování klíče, přičemž zařízení pro kódování klíče potom vysílá kódovaný první klíč do přijímače/dekodéru pro následné komunikování do záznamového zařízení a řídícího modulu přístupu.

»« « ··· • · · · * ·· ·»· »·

Například může zařízení pro kódování klíče reagovat na žádost přijatou z přijímače/dekodéru přes modemový kanál vrácením informací na tomto kanálu. Alternativně mohou být informace komunikovány do vysílacího prostředku pro následnou komunikaci, například, v přenášeném vysílání.

Shora popisovaná provedení cyklického vysílání byla diskutována zejména ve spojení se systémy, ve kterých je klíč, použitý pro kódování řídícího slova, přímo sdružen s identitou dat, například, určitým úsekem hudby nebo θ vysílaného audiovizuálního programu.

V alternativním provedení je stejný první klíc použit pro kódování řídícího slova nebo slov sdružených s množstvím sad dat. Například všechny programy nebo písně vysílané během určitého časového úseku, jako například během měsíčního 5 předplacení, mohou použít stejný první kódovací klíč pro kódování dat řídícího slova.

Podobně, zatímco první klíč je obvykle vysílán v odezvě na žádost od uživatele, v jednom provedení je první

2Q klíč opakovaně vysílán vysílacím prostředkem ve zprávě kódované druhým klíčem.

Ověření, že uživatel nebo účastník či předplatitel má postačující práva pro přijetí a zaznamenání, například, měsíční hodnoty dat,· může být prováděno před vysíláním. Pouze ti účastníci, kteří již zaplatili potřebné předplatné, budou přijímat klíč pro tento měsíc, kódovaný jejich individualizovaným druhým klíčem a vyslaný vysílacím prostředkem.

Navíc v některých provedeních může řídící modul přístupu dále obsahovat kreditní jednotku pro řízem poctu • « · • ···· · * · ··· · • · a · 9 · • · · · « ·· «·*» ·> » záznamů prováděných rekordérem a/nebo počtu opakování přehrávání záznamu, například, během měsíční hodnoty kreditu. V tomto případě může být počet kreditů komunikován, například, společně s informací prvního klíče, do záznamového 5 zařízení každý měsíc, přičemž každý záznam má za následek snížení kreditu obsaženého v záznamovém zařízení.

Shora uváděná provedení byla diskutována ve spojení s cyklickým režimem vysílání. V alternativním režimu na vyžádání vysílací prostředek reaguje na žádost v reálném čase pro vysílání kódovaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova.

Ačkoliv je složitější na řízení, pokud se týká přijímaných žádostí, může toto provedení vysílání na vyžádání umožnit zjednodušení kódovacího procesu. Přesněji v jednom provedení se řídící slovo přímo kóduje prvním klíčem sdruženým s identitou řídící jednotky přístupu, přičemž řídící jednotka přístupu má ekvivalent tohoto klíče pro umožnění dekódování řídícího slova a následného dekódování dat.

Žádost v reálném čase může být komunikována do vysílacího prostředku prostřednictvím přijímače/dekodéru spojeného se záznamovým zařízením. Alternativně může být tato žádost provedena prostřednictví telefonu, systému minitel a podobně.

Vysílací prostředek může být upraven pro vysílání dat do rekordéru přes jakýkoliv počet komunikačních kanálů, například, přes pevnou telekomunikační síť. Vynález je ale zejména využitelný pro přenosové (vzduchem) vysílání primárně audiovizuálních nebo multimediálních digitálních dat, zejména • · ·♦·· • * · • 0 0 0 • · 0 ♦ 0 ♦··· • * • 0 ·

0« · audio dat. Předkládaný vynález může být rovněž použit ve spojení s mnoha typy digitálních záznamových zařízení.

V jednom výhodném provedení je vysílací prostředek upraven pro vysílání digitálních audio dat. V takovém provedení může záznamové zařízení výhodně zahrnovat rekordér na minidisky, upravený pro začlenění řídícího prostředku přístupu, jak bylo popisováno výše.

Předkládaný vynález se rovněž týká záznamového zařízení pro použití v systému, který byl popsán výše, a způsobu vysílání a záznamu kódovaných dat.

Termíny kódovaný a šifrovaný a řídící slovo a klíč mohou být použity v různých částech textu zcela zaměnitelně. Mělo by být zcela zřejmé, že neexistuje zásadní ]_5 rozdíl mezi šifrovanými daty a kódovanými daty nebo mezi řídícím slovem a klíčem. Podobně termín ekvivalentní klíč nebo ekvivalent klíče je použit pro označení klíče upraveného pro dekódování dat kódovaných prvně zmiňovaným klíčem nebo obráceně. Pokud v kontextu nebo z jiných hledisek není specifikováno jinak, není obecný rozdíl mezi klíči sdruženými se symetrickými algoritmy, jako je DES algoritmus, a klíči sdruženými s algoritmy privátního/veřejného klíče, jako je algoritmus RSA.

Termín přijímač/dekodér nebo dekodér používaný v tomto popisu může zahrnovat přijímač pro přijímání bud' kódovaných nebo nekódovaných signálů, například televizních a/nebo rádiových signálů, které mohou být přenášeny nebo vysílány nějakým dalším prostředkem. Tento termín může rovněž zahrnovat dekodér pro dekódování přijímaných signálů.

Provedení takovýchto přijímačů/dekodérů mohou zahrnovat · »

Φ Φ • Φ « Φ ·· Φ

4 * • · · φ Φ • · · ·· ΦΦΦΦ · · • φφφφ • · ♦*· φ dekodér integrální s přijímačem pro dekódování přijímaných signálů, například, v nastavovací řídící skříni (STB)'', nebo takový dekodér, který funguje v kombinaci s fyzicky samostatným přijímačem, nebo takový dekodér, který zahrnuje 5 přídavné funkce, jako je webový prohlížeč, nebo který je integrovaný a jinými zařízeními, jako je videorekordér nebo televize.

Podobně termín digitální záznamové zařízení může označovat jakékoliv vhodné zařízení upravené pro záznam digitálních dat, zejména audio a/nebo vizuálních dat, jako DAT zařízení, DVD rekordér, DVHS rekordér, rekordér na minidisky a podobně.

Zde použitý termín vysílací prostředek zahrnuje jakýkoliv vysílací systém pro vysílání nebo přenos, například, primárně audiovizuálních nebo multimediálních digitálních dat. Ačkoliv je předkládaný vynález zejména využitelný pro přenosový (vzduchem) digitální audio nebo televizní systém, může být tento vynález rovněž použitelný pro pevnou telekomunikační síť pro multimediální internetovské aplikace, pro uzavřený televizní okruh a podobně.

V případě přenosového audio nebo televizního systému může vysílací cesta zahrnovat satelitní, pozemní, kabelové a nebo další médium.

Další obecné a výhodné znaky různých aspektů předkládaného vynálezu budou zřejmé z popisu různých příkladných provedení. V následujícím popisu bude čistě prostřednictvím příkladů podrobněji popsáno množství provedení předkládaného vynálezu ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje celkovou architekturu digitálního televizního systému upravitelného pro použití podle předkládaného vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje prvky přijímače/dekodéru podle obr. 1;

Obr. 3 znázorňuje první provedení vynálezu, zahrnující záznamové zařízení pro záznam vysílaných kódovaných dat;

Obr. 4 znázorňuje zaznamenaná data sdružená s provedením podle obr. 3;

Obr. 5 znázorňuje druhé provedení vynálezu, upravené pro využití principu sérií předplacených j ednotek;

Obr. 6 znázorňuje zaznamenaná data sdružená s provedením podle obr. 5;

Obr. 7 znázorňuje třetí provedení vynálezu, ve kterém jsou data dodávána na vyžádání; a

Obr. 8 znázorňuje zaznamenaná data sdružená s provedením podle obr. 7.

Příklady provedení vynálezu

V provedeních podle obr. 3 až obr. 8 bude předkládaný vynález diskutován ve spojení s přenosovým vysíláním kódovaných dat a jejich následným záznamem. Digitální • I «

* · · · · · • ···· · · · · • * · · · ··· · »· ···· > « · »« ·»« televizní systém a dekodér pro použití v této souvislosti bude níže popsán ve spojení s odkazy na obr. 1 a obr. 2.

Celkový přehled digitálního televizního systému 1 podle předkládaného vynálezu je znázorněn na obr. 1. Předkládaný vynález zahrnuje většinou běžný digitální televizní systém 2, který využívá známý MPEG-2 kompresní systém pro vysílání komprimovaných digitálních signálů. Přesněji MPEG-2 komprimátor J ve vysílacím centru přijímá tok digitálního signálu (obvykle tok video signálů). Komprimátor 2 je spojen s multiplexorem a kodérem 4. prostřednictvím spojení 5..

Multiplexor 1 přijímá množství dalších vstupních signálů, sestavuje transportní tok a vysílá komprimované digitální signály do vysílače 6, vysílacího centra přes spojení Ί_, které samozřejmě může být představováno velkým množstvím různých forem včetně telekomunikačních linek. Vysílač 6. vysílá elektromagnetické signály přes vzestupné spojení 8. směrem k satelitnímu odpovídací 9., kde jsou tyto signály elektronicky zpracovány a vysílány přes teoretické sestupné spojení 10 do pozemního přijímače 12, běžně ve formě parabolické antény vlastněné nebo pronajímané koncovým uživatelem. Signály přijímané přijímačem 12 jsou vysílány do integrovaného přijímače/dekodéru 13 vlastněného nebo pronajímaného koncovým uživatelem a spojeného s televizním zařízením 14 koncového uživatele. Přijímač/dekodér 13 dekóduje komprimovaný MPEG-2 signál na televizní signál pro televizní zařízení 14.

Jiné transportní kanály pro vysílání dat jsou samozřejmě možné, jako je pozemní přenos, kabelové vysílání, • · * ···♦ * · • v » · « » » ··· · ·· *··· *· · kombinované satelitní/kabelové spojení, telefonní sítě a podobně.

Ve vícekanálovém systému, multiplexor 4, zpracovává audio a video informace přijímané z množství paralelních 5 zdrojů a interaguje s vysílačem .6 pro přenos informace po odpovídajícím počtu kanálů. Vedle audiovizuální informace, mohou být zprávy nebo aplikace nebo jakýkoliv jiný druh digitálních dat zaváděny do některých nebo do všech těchto kanálů, proloženě s vysílanou digitální audio a video informací.

Systém 15 podmíněného přístupu je spojen s multiplexorem £ a přijímačem/dekodérem 13. a je umístěn částečně ve vysílacím centru a částečně v dekodéru. Tento systém umožňuje koncovému uživateli přístup k digitálním televizním vysíláním (přenosům) od jednoho nebo více dodavatelů (poskytovatelů) vysílání. Inteligentní karta, schopná dekódování zpráv týkajících se komerčních nabídek (to jest jeden nebo několik televizních programů, které jsou prodávány dodavatelem vysílání), může být vložena do přijímače/dekodéru 13. S použitím dekodéru 13 a inteligentní karty může koncový uživatel nakupovat komerčně nabízené vysílané události buď v módu předplacení nebo v módu platby za shlédnutí.

Jak bylo zmiňováno výše, programy vysílané systémem jsou kódovány v multiplexoru 4, přičemž podmínky a kódovací klíče, aplikované na daný přenos, jsou určovány systémem 15 podmíněného přístupu. Vysílání kódovaných dat tímto způsobem je velmi dobře známé v oblasti placených TV systémů. Obvykle jsou kódovaná data vysílána společně s řídícím slovem pro dekódování těchto dat, přičemž řídící slovo je samo kódováno ♦ · · • ·· ·· • · • · prostřednictvím tak zvaného exploatačního klíče a vysíláno v kódované formě ve zprávě ECM (opravňovací řídící zpráva).

Kódovaná (šifrovaná) data a kódované (šifrované) řídící slovo jsou potom přijímána dekodérem 13, který má přístup k ekvivalentu exploatačního klíče, který je uložen na' inteligentní kartě vložené do dekodéru, pro dekódování kódované zprávy ECM a kódovaného řídícího slova a potom pro dekódování vysílaných dat. Předplacený účastník bude přijímat, například, v přenášené měsíční EMM (opravňovací ovládací zpráva) exploatační klíč potřebný pro dekódování řídícího slova a tak pro umožnění sledování vysílání.

Interaktivní systém 16, rovněž spojený s multiplexorem 4. a přij ímačem/dekodérem 13 a opět umístěný částečně ve vysílacím centru a částečně v dekodéru, umožňuje koncovému uživateli interagovat s různými aplikacemi přes modemový zpětný kanál 17. Modemový zpětný kanál 17 může být rovněž využit pro komunikace použité v systému 15 podmíněného přístupu. Interaktivní systém 16 může být použit, například, pro umožnění divákovi komunikovat bezprostředně s vysílacím centrem pro požadavek o autorizaci sledování určité události, stažení aplikace a podobně.

Ve spojení s odkazy na obr. 2 budou nyní popsány prvky přij ímače/dekodéru 13, nebo nastavovací řídící skříně (STB), upravitelného pro použití v předkládaném vynálezu.

Prvky znázorněné na tomto obrázku budou popsány ve spojení s funkčními bloky.

Dekodér 13 zahrnuje centrální procesor 20 obsahující přidružené paměťové prvky a upravený pro příjem vstupních dat ze sériového rozhraní 21, paralelního rozhraní 22., modemu 23 • A ♦ *·· * · ·« A

A A A A A • A AAA A AA (spojeného s modemovým zpětným kanálem 17 podle obr. 1) , a přepínacích kontaktů 24 na předním panelu dekodéru.

Dekodér je navíc upraven pro příjem vstupů z infra-červeného dálkového ovladače 25 přes řídící jednotku 26 5 a rovněž má dvě zařízení 27, 28 pro čtení inteligentních karet, která jsou upravena pro čtení bankovních respektive účastnických inteligentních karet 29, 30. Zařízení 28 pro čtení účastnické inteligentní karty zabírá s vloženou účastnickou inteligentní kartou 30 a s jednotkou 29.

podmíněného přístupu pro přivedení potřebného řídícího slova do demultiplexoru/dekodéru 30 pro umožnění dekódování kódovaných přenášených signálů. Dekodér rovněž obsahuje běžný ladič (tuner) 31 a demodulátor 32 pro příjem a demodulaci satelitního vysílání před filtrováním a demultiplexováním 15 prostřednictvím jednotky demultiplexoru/dekodéru 30.

Zpracování dat uvnitř dekodéru je obecně realizováno prostřednictvím centrálního procesoru 20.. Softwarová architektura tohoto centrálního procesoru může odpovídat softwarové architektuře známého dekodéru a nebude zde podrobněji popisována. Tato softwarová architektura může být založena, například, na virtuálním počítači interagujícím přes vrstvu rozhraní s operačním systémem nižší úrovně, který je realizován v hardwarových součástkách dekodéru. Pokud se týká hardwarové architektury, dekodér bude vybaven procesorem, paměťovými prvky, jako je ROM, RAM, FLASH a podobně, jako u známých dekodérů.

V případě přijímaných audio a video signálů a jak bude popsáno podrobněji níže, budou MPEG pakety, obsahující tyto signály, demultiplexovány a filtrovány tak, aby předávaly audio a video data v reálném čase a ve formě • 444 · 4

4 4

4· 4444 paketového základního toku (PES) audio a video dat do jednoúčelových audio a video procesorů nebo dekodérů 33 respektive 34. Konvertovaný výstup z audio procesoru 33 přechází do před-zesilovače 35 a potom přes audio výstup přijímače/dekodéru. Konvertovaný výstup z video procesoru 34 přechází přes grafický procesor 36 a PAL/SECAM kodér 37 do video výstupu přijímače/dekodéru.

Grafický procesor 3.6 navíc přijímá grafická data pro zobrazení (jako jsou vytvářené obrazy a podobně) z centrálního procesoru 20 a kombinuje tyto informace s informacemi přijímanými z video procesoru 34 pro vytváření zobrazení na obrazovce, které kombinuje pohybující se obrazy společně s překrývajícím textem nebo dalšími obrazy.

V případě přijímaných teletextových a/nebo títulkovacích dat konverze PES dat v reálném Čase pro vytváření vhodných obrazů může být rovněž zpracovávána jednoúčelovými procesory. V nejběžnéjších systémech je toto ale zpracováváno obecným procesorem 20.

Systém, popisovaný výše ve spojení s obr. 1 a obr. 2, byl diskutován ve vztahu k přenosu a příjmu televizních dat. Jak bude nyní popsáno, systém je stejně tak využitelný pro přenos, například, výhradně audio dat, přičemž dekodér v tomto případě funguje výhradně jako digitální rádiový přijímač. V příkladech různých provedení předkládaného vynálezu, které budou popsány v popisu níže, dekodér funguje většinou jako jednoduchý kanál pro příjem a komunikování dat do záznamového zařízení. Data mohou být rovněž komunikována do záznamového zařízení přes jiné sítě, jako je pevná telekomunikační síť nebo podobně.

• · » ···· · · ···

Zatímco následující popis se soustředí na záznam audio dat, stejné principy mohou být snadno aplikovány na audiovizuální nebo jiná digitální multimediální data vysílaná a přijímaná, například, přes dekodér. Podobně, ačkoliv provedení jsou diskutována zejména ve vztahu k přehrávacímu/nahrávacímu zařízení na minidisky, stejné principy mohu být aplikovány pro DVHS přehrávače, CD ROM zařízení a podobně. Přijímač/dekodér může sám být integrován s takovými záznamovými zařízeními.

Jak je patrné na obr. 3, je dekodér 13 spojen přes sběrnici 40 IEEE 1394 s digitálním záznamovým zařízením 41, jako je přehrávač minidisků, upraveným pro příjem a záznam audio informací přijímaných dekodérem 13. Digitální záznamové zařízení 41 je dále upraveno pro začlenění řídícího modulu 42.

¹³ přístupu, jehož činnost bude podrobněji popsána níže. Řídící modul 42 přístupu odpovídá v mnoha ohledech inteligentní kartě a jednotce 29 podmíněného přístupu, obvykle používané pro dekódování přenášených televizních vysílání. Přesněji kódovaná audio data, zaznamenaná na digitálním záznamovém nosiči ve formě minidisků 43, jsou dekódována prostřednictvím řídícího modulu 42 přístupu a předávána do audio procesoru 44 před případným výstupem do dvojice sluchátek nebo reproduktorů 45.

Vzhledem k omezenému datovému toku audio dat ve srovnání s plně audiovizuálním televizním signálem může být řídící modul 42 přístupu realizován ve formě jednoho čipu obsahujícího všechny prvky potřebné pro příjem kódovaného signálu a vydání čistého signálu, včetně potřebného kódovacího klíče nebo klíčů (viz níže a přidružených dekódovacích obvodů. Tento čip může být integrován uvnitř • · · * · • 9 ···· ·· záznamového zařízení 41 nebo může být proveden v SIM kartě nebo podobně, vložitelné do zdířky v zařízení.

V tomto provedení určitý titul nebo úsek hudby (píseň, sada písní a podobně), dostupný pro záznam, je kódován před vysílání prostřednictvím řídícího slova. Stejným způsobem jako pro televizní vysílání se toto kódování provádí s použitím řídícího slova, které se mění každých 10 až 15 sekund nebo podobně. Každé řídící slovo (a další data, pokud je to žádoucí) je kódováno s použitím kódovacího klíče Kt sdruženého s identitou úseku hudby, například titulem příslušné písně, tak, aby se vytvořila charakteristická zpráva ECM.

Audio data a přidružené zprávy ECM jsou vysílány cyklicky vysílačem 6_. To znamená, že tato data jsou vysílána kontinuálně (nebo alespoň v pravidelných intervalech) do oblasti dekodérů. V případě, že uživatel se rozhodne koupit si tento titul, například zvolením titulu z nabídky dostupných titulů s využitím dálkového ovladače dekodéru, dekodér 13 vysílá zprávu 51 do řídícího systému 15 podmíněného přístupu a šifrovací (kódovací) jednotky 50. Tato zpráva obsahuje informace týkající se titulu úseku hudby, identity záznamového zařízení 41, které bude použito pro záznam dat, a identity dekodéru 13 zákazníka.

Jak bylo popsáno výš, zpráva ECM, obsahující řídící slovo potřebné pro dekódování audio informací, je kódována s použitím klíče sdruženého s titulem úseku hudby. Šifrovací jednotka 50 má ekvivalent klíče Kt, potřebný pro dekódování zprávy ECM, a rovněž klíč Ki sdružený s identitou přehrávače minidísků a přesněji s řídícím modulem 42 přístupu, který obsahuje ekvivalent dekódovacího klíče. Klíč Kt (a další • ♦ · • * · • «·«· • » ··· · ♦ · · · » · * • v « * · » ·* ··«· • * • k * ft ·· « data, pokud je to žádoucí) je kódován prostřednictvím klíče Ki a výsledná zpráva 52 EMM je vyslána přes systém (obslužný kanál) 15 podmíněného přístupu do dekodéru 13.

Komunikování identity dekodéru 13 do obslužného 5 kanálu 15 podmíněného přístupu není potřebné při procesu kódování/dekódování, ale může být využito při případném vyúčtování zákazníkovi jeho nákupu úseku hudby.

Zpráva EMM a data určená k záznamu (jak jsou stahována dekodérem z MPEG přenášeného toku) jsou vysílána přes sběrnici 40 IEEE 1394 do přehrávače/záznamového zařízení mínidísků. Jak by mělo být zcela zřejmé, zpráva EMM, data určená pro záznam a přidružená zpráva ECM jsou všechny vysílány v kódované nebo šifrované formě na sběrnici 40 a jsou nečitelné pro jakéhokoliv třetího účastníka, který nemá 15 klíče Kt, Ki.

Data, vysílaná do přehrávače 41 mínidísků, jsou potom kombinována ve směšovací 47 a zaznamenána na mínidísků 43 ve formě znázorněné na obr. 4. Jak je patrné, každý záznam

2o zahrnuje záhlaví 60, obsahující obecnou informaci týkající se záznamu, EMM úsek 61, obsahující zprávu EMM, a jeden nebo více úseků 62, obsahujících segmenty kódovaných audio dat, z nichž každý je sdružen se zprávou ECM, obsahující řídící slovo potřebné pro dekódování dat.

jak bylo zmiňováno výše, v tomto provedení je úsek hudby, určený k záznamu, vysílán kontinuálně ve vysílacím cyklu. Aby bylo umožněno dekodéru 13 začít stahování úseku hudby v kterémkoliv okamžiku, jakmile již byl zvolen uživatelem, může přehrávač 41 minidisků být přídavně vybaven pamětí 46 vyrovnávacího typu. Jednotlivé segmenty, tvořící » · ···* **· úsek hudby, mohou být stahovány v jakémkoliv pořadí (například začínajíc od prostředního úseku) a potom přeuspořádány ve správném pořadí pro záznam na minidisk 43 společně s EMM zprávou, jak je znázorněno na obr. 4.

Při přehrávání záznamu bude řídící modul přístupu dekódovat zprávu EMM s použitím svého ekvivalentu klíče Ki a tím získá ekvivalent klíče Kt sdruženého s kódováním zpráv ECM. Každá zpráva ECM je potom dekódována s ekvivalentem klíče Kt pro získání řídícího slova potřebného pro dekódování tohoto segmentu audio dat.

Algoritmy, použité pro generování klíčů Kt, Kí a jejich ekvivalentů, mohou odpovídat jakémukoliv známému symetrickému algoritmu, jako je například algoritmus DES. Alternativně mohou být v některých případech použity dvojice veřejného/privátního klíče, jak je známo z RSA algoritmu.

Jak je zmiňováno výše, vzhledem k relativně nízké datové rychlosti sdružené s audio informacemi mohou být všechny tyto operace, včetně samotného dekódování, prováděny uvnitř jednoho čipu. Alternativně určité operace nebo část procesu může být prováděna odděleně. Například řídící modul přístupu může jednoduše přivádět tok dekódovaných řídících slov ve spojení s kódovanými audio daty do samostatné dekódovací jednotky.

Použití řídícího slova měnícího se každých 10 až 15 sekund je koncept známý z oblasti televizních přenosů. V předkládaném případě a za předpokladu, že průměrná délka kódovaného úseku hudby bude pouze 3 až 4 minuty, může být tato struktura zjednodušena, například tak, že se užije pouze jedno řídící slovo a zpráva ECM pro jakýkoli daný úsek hudby.

··· · t ··· • * * *·<ι t * ·*

Je dokonce možné si představit situaci, ve které je použití zprávy EMM vypuštěno, a obslužný kanál 15 podmíněného přístupu vysílá v čisté formě klíč Kt potřebný pro dekódování daného úseku hudby v odezvě na žádost z dekodéru. Ze zjevných důvodů by ale bezpečnost takového systému byla extrémně nízká, protože všechny informace potřebné pro dekódování úseku hudby by byly přítomné v čisté podobě ve vysílání nebo v záznamu na minidisku 43, takže takové provedení by odolávalo pouze té nejzákladnější úrovni podvodů.

Jak bylo popsáno, zpráva EMM je vyžadována prostřednictvím příkazu z dekodéru 13 do obslužného kanálu 15 a jednotky 50 a je vracena prostřednictvím stejného modemového kanálu. Jak by mělo být zcela zřejmé, mohou být použity jiné komunikační kanály. Například uživatel může vysílat příkaz žádající zprávu EMM přes telefon nebo systémem Minitel, a zpráva EMM může být generována a vysílána, například, v MPEG toku přes satelitní spojení.

Provedení podle obr. 3 a obr. 4 je založeno na principu sdružení klíče Kt s určitou sadou dat nebo s úsekem hudby a na komunikování tohoto klíče, například, ve specifické zprávě EMM generované v odezvě na žádost. Obr. 5 a obr. 6 znázorňují alternativní provedení, opět využívající cyklické vysílání audio dat, které je ale založeno na principu předplacení společně s použitím množstvím předem stanovených kreditů.

V tomto provedení spojení mezi dekodérem 13 obslužným kanálem 15 a jednotkou 50 není znázorněno, protože přehrávač 41 rainidisků přijímá (po připojení k dekodéru 13) pravidelně vysílanou zprávu EMM obsahující exploatační klíč Ke, potřebný pro dekódování příslušných měsíčních zpráv ECM (to jest zpráv • * · • φφφ φ φ • ΦΦ φ ♦ φ φ φ φ φφφ* » φ φ φ φ φφ φφφφ φφ «

ECM sdružených se všemi úseky vysílanými během daného měsíce), společně s počtem kreditů. Pokud jsou nevyužity, kredity vysílané se zprávami EMM mohou být převáděny z jednoho měsíce do následujícího.

V alternativním provedení mohu být kredity stahovány do dekodéru nebo přehrávače prostřednictvím modemu, telefonu nebo systému Minitel, nebo dokonce přímo s použitím zařízení elektronické peněženky na bázi čipu, jako je inteligentní karta pro doplnění kreditů.

Stejně tak, ačkoliv je žádoucí z bezpečnostních důvodů mít měnící se měsíční exploatační klíč Ke, může tento klíč odpovídat alternativně předem stanovené pevné hodnotě známé všem přehrávačům. V takovém provedení potom nebude potřebné vysílání měsíční EMM zprávy.

V případě měsíčně se měnícího exploatačního klíče Ke je tento klíč Ke kódován prostřednictvím klíče Ki, sdruženého s určitým přehrávačem 41. pro vytvoření zprávy EMM. Po připojení k dekodéru 13 je EMM zpráva pro tento měsíc a sdružená s přehrávačem 41 zaznamenána na minidisku 43 společně se zprávami ECM, týkajícími se zvoleného úseku hudby a dat. To je patrné na obr. 6, kde je znázorněna EMM zpráva 63, zaznamenaná v tomto provedení, a úseky 62 dat a přidružených zpráv ECM.

Vysílání zprávy EMM přidělené určitému přehrávači bude samozřejmě záviset na uživateli, který provedl potřebné kroky pro nákup práv pro stažení dat pro záznam. To může být zpracováno, například, v účastnickém předplatitelském systému typu, který byl popsán ve spojení s odkazy na obr. 1 a obr.

2, kde systém 15 podmíněného přístupu spravuje seznam i r · · * » ···· • ·♦·· · fc · * * » t » • · »·· » * * ·* · ·· ·«·· ·· ··, předplatitelů (účastníků) nebo přesněji seznam dekodérů s povolením pro příjem určitých přenášených programů.

Při přehrávání záznamu řídící modul 42 přístupu dekóduje EMM zprávu s použitím svého ekvivalentního klíče Ki, získává tak klíč Ke sdružený se zprávou ECM pro záznamy v tomto měsíci a potom dekóduje jednotlivé zprávy ECM pro získání řídícího slova pro dekódování každého segmentu.

Protože lze předpokládat, že během daného měsíce bude vysíláno mnoho titulů nebo úseků hudby a že uživatel nemůže ¹⁰ mít neomezená práva pro záznam všech titulů, může být potřebné použít kreditní systém pro monitorování počtu záznamů, které mohou být provedeny a/nebo počtu kolikrát jeden nebo každý záznam může být přehrán. Jak bylo uvedeno výše, to může mít formu počtu kreditů, uloženého v přehrávači a snižovaného pokaždé, když přehrávač zaznamená úsek hudby zahrnující kódovaná data, zprávy ECM a zprávu EMM na disk. Navíc nebo alternativně mohou být kredity snižovány pokaždé, když je záznam přehráván.

2o Vedle kreditního systému mohou být rovněž vytvořeny prostředky pro ověření, že přehrávač má práva pro přístup k určitému záznamu, protože všechny záznamy pro tento měsíc pro tento dekodér budou míst stejné EMM záhlaví. Ačkoliv přítomnost EMM záhlaví na záznamu by obvykle znamenala, že přehrávač zaplatil za tento záznam, může být možný podvod.

Například je možné předpokládat, že uživatel zaznamená kódovaná data, zprávy ECM a zprávu EMM v jednom platném a předplaceném záznamu a potom oddělí a připojí EMM záhlaví ke všem dalším záznamům pro tento měsíc provedeným bez autorizace a jednoduše zahrnujících kódovaná data a • » · » · · * 1 * ···· » 9 * · 9 9 I • ♦ » · 9 »4 •·· * ♦ · ···· 99 • •9 zprávy ECM. Protože exploatační klíč je konstantní během tohoto měsíce, bude stejné EMM záhlaví fungovat (alespoň pro tento přehrávač) pro všechny záznamy během daného měsíce. Tento problém bude mnohem výraznější v případě neměnícího se konstantního exploatačního klíče.

Pro překonání tohoto potenciálního problému, může být záznamové zařízení 41 upraveno pro záznam do řídícího modulu 42 přístupu dalších informací týkajících se jednotlivého záznamu, který byl nakoupen, například dat titulu nebo podobně. Tato data mohou rovněž být obsažena v jedné nebo ve více zprávách ECM, vysílaných s úsekem hudby. S použitím paměti EEPROM o velikosti 4000 bytů může řídící modul 42 přístupu uložit informace týkající se až 1000 záznamů a prostřednictvím porovnání titulu v seznamu s titulem obsaženým ve zprávě ECM na záznamu rozhoduje při přehrávání, zda záznam byl učiněn platně.

Informace o ceně za úsek hudby nebo program může být rovněž začleněna ve zprávě ECM. Opět tato informace může být použita řídícím modulem 42 přístupu pro správu počtu záznamů, které mohou být provedeny daným uživatelem. Alternativně nebo navíc může kreditní systém pracovat při přehrávání záznamů.

Ačkoliv provedení podle obr. 5 a obr. 6 odstraňuje potřebu generovat v reálném čase specifickou zprávu EMM v odezvě na žádost uživatele, mohou se požadavky na paměťový prostor řídícího modulu 42 přístupu podstatně zvyšovat, pokud je v přehrávači ukládán detailní seznam nakoupených záznamů,

V alternativním provedení by tato informace mohla být ukládána a spravována uvnitř dekodéru 13. Pokud tomu tak je, mohou být použity dvě sady klíčů; jedna pro kódování/dekódování vysílání zpráv EMM z vysílače 6 do * ···· · • 9 •99 9 ··· • * t t # • * · * * » » · · · · ·* 9999 99 dekodéru 13. a jedna pro opětovné kódování zpráv EMM pro následné směrování do a dekódování v záznamovém zařízení 41.

Ve spojeni s odkazy na obr. 7 a obr. 8 bude nyní popsáno jednodušší provedení předkládaného vynálezu. V tomto provedení uživatel, který se přeje stáhnout a zaznamenat úsek hudby, vysílá žádost obsahující ID přehrávače minidisků, titul úseku hudby a ID dekodéru do obslužného kanálu 15. Tato žádost může být provedena, například, přes modem 23 dekodéru

13. Stejně tak tato žádost může být vyslána s využitím telefonu 48 nebo systému minitel 49.

Oproti předcházejícím provedením není úsek hudby přenášen cyklicky, ale namísto toho je přenášen pouze v odezvě na instrukci z obslužného kanálu 15 do vysílače 6.

Vysílač kóduje data před vysíláním prostřednictvím měnícího se řídícího slova a kóduje každé řídící slovo (a další data, pokud je to žádoucí, klíčem Ki sdruženým s ID přehrávače nebo, přesněji, s řídícím modulem 42 přístupu pro vytvoření zprávy ECM specifické pro uživatele, Jako předtím je ID dekodéru použito pouze pro účely vyúčtování s uživatelem.

V tomto provedení jsou informace určené k záznamu na minidisk 43 podstatně omezeny, jak je znázorněno na obr, 8, a zahrnují jednoduše záhlaví 60 a série ECM zpráv 64. Při přehrávání záznamu řídící modul 42 přístupu využívá svůj ekvivalent klíče Ki pro dekódování každé zprávy ECM a pro získání řídícího slova potřebného pro dekódování každého datového úseku sdruženého se zprávou ECM.

Claims (22)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Systém pro vysílání a záznam digitálních dat, který zahrnuje vysílací prostředek upravený pro přípravu a vysílání alespoň jednoho řídícího slova kódovaného prvním klíčem společně s digitálními daty kódovanými tímto řídícím slovem, vyznačující se tím, že dále zahrnuje digitální záznamové zařízení upravené pro příjem a záznam vysílaných kódovaných digitálních dat společně s kódovaným řídícím slovem na digitální nosič, přičemž toto digitální záznamové zařízení dále obsahuje řídící jednotku přístupu, upravenou pro dekódování řídícího slova a potom pro dekódování digitálních dat během přehrávání.
2. 2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící jednotka přístupu je začleněna v diskrétním modulu vložitelném do záznamového zařízení pro umožnění dekódování a dešifrování zaznamenaných dat při přehrávání.
3. 3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje samostatný přijímač/dekodér upravený pro příjem vysílaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova a pro komunikování těchto informací do záznamového zařízení pro následný záznam.
4. 4. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vysílací prostředek je upraven pro opakované vysílání kódovaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova.
5. 5. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídící slovo pro data je kódováno • 0 0 • 00·· • 0

   0·0 · • · * I · · • · · 0 0 0 0 ··· 000 ·· ···· ·· ·· prostřednictvím prvního klíče sdruženého s identitou vysílaných dat.
6. 6. Systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že první klíč je kódován prostřednictvím druhého klíče před

   5 _ , komunikováním do řidiči jednotky přístupu.
7. 7. Systém podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že dále zahrnuje zařízení pro kódování klíče, upravené pro kódování ekvivalentu prvního klíče prostřednictvím druhého ]_q klíče před komunikováním do záznamového zařízení, přičemž řídící jednotka přístupu má ekvivalent druhého klíče pro umožněné dekódování prvního klíče a potom dekódování řídícího slova a následně dekódování vysílaných dat.
8. 8. Systém podle nároku 7, vyznačující se tím, že dále

   1 5 zahrnuje jednotku přijimače/dekodéru, upravenou pro vyžádám prvního klíče ze zařízení pro kódování klíče, přičemž zařízení pro kódování klíče potom komunikuje kódovaný první klíč do přijimače/dekodéru pro následné komunikování do záznamového zařízení a řídícího modulu přístupu.
9. 9. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídící modul přístupu zahrnuje kreditní jednotku pro řízení počtu záznamů prováděných rekordérem.

   25
10. 10. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídící modul přístupu zahrnuje kreditní jednotku pro řízení počtu kolikrát je záznam přehráván.
11. 11. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že stejný první klíč je použit pro • · * · * *♦·* · · • * · • · · • · · • * · »» ···· kódování řídícího slova nebo slov sdružených s množstvím sad dat.
12. 12. Systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že první klíč je opakovaně vysílán vysílacím prostředkem ve zprávě kódované prostřednictvím druhého klíče.
13. 13. Systém podle nároku 12, vyznačující se tím, že zpráva, vyslaná vysílacím prostředkem a obsahující kódovaný první klíč, rovněž obsahuje kreditní informaci určenou pro kreditní jednotku uvnitř řídícího modulu přístupu.
14. 14. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vysílací prostředek reaguje na žádost v reálném čase pro vyslání kódovaných digitálních dat a kódovaného řídícího slova.
15. 15. Systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že řídící slovo je přímo kódováno prostřednictvím prvního klíče sdruženého s identitou řídící jednotky přístupu, přičemž řídící jednotka přístupu má ekvivalent tohoto klíče pro umožnění dekódování řídícího slova a následné dekódování dat.
16. 16. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vysílací prostředek je upraven pro vysílání audio dat.
17. 17. Systém podle nároku 16, vyznačující se tím, že záznamové zařízení zahrnuje rekordér pro minidisky, upravený pro začlenění řídícího prostředku přístupu.
18. 18. Záznamové zařízení pro použití v systému definovaném v kterémkoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je upraveno pro záznam kódovaných dat a přidruženého řídícího • · ·♦·· e

    ·· • · • 4 • · •· 8444 slova a zahrnuje řídící prostředek přístupu, upravený pro dekódování zaznamenaného řídícího slova a dekódování zaznamenaných kódovaných dat při přehrávání.
19. 19. Způsob vysílání a záznamu digitálních dat, vyznačující se tím, že vysílací prostředek připravuje a vysílá digitální data společně s alespoň jedním řídícím slovem, vysílaná kódovaná data a kódované řídící slovo se zaznamenávají digitálním záznamovým zařízení, přičemž toto digitální záznamové zařízení zahrnuje řídící prostředek přístupu působící pro dekódování řídícího slova a potom pro dekódování digitálních dat během přehrávání.
20. 20. Systém pro vysílání a záznam digitálních dat v podstatě podle zde uvedeného popisu.
21. 21. Záznamové zařízení v podstatě podle zde uvedeného popisu.
22. 22. Způsob vysílání a záznamu digitálních dat v podstatě podle zde uvedeného popisu.