ES2908859T3 - Sistemas y métodos para proteger flujos de bits elementales que incorporan mosaicos codificados independientemente - Google Patents
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Abstract
Un medio legible por máquina no transitorio que contiene instrucciones de procesador, en donde la ejecución de las instrucciones por un procesador provoca que el procesador realice un proceso que comprende: recibir (302) un flujo de bits de vídeo codificado que comprende una pluralidad de fotogramas, comprendiendo cada fotograma una pluralidad de unidades de compresión independientemente codificadas dentro del fotograma, en donde las unidades de compresión son mosaicos dentro de una norma de Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC) y el flujo de bits de vídeo se codifica basándose en la norma HEVC; determinar (402) si hay mosaicos habilitados; determinar (404) la estructura de unidades de NAL (Capa de Abstracción de Red) dentro de un fotograma y/o flujo de bits; determinar (406) la estructura de mosaicos dentro de una unidad de NAL analizando un conjunto de parámetros de instantánea (PPS) de flujo de bits de vídeo de HEVC para identificar la estructura de los mosaicos dentro del flujo de bits de vídeo; seleccionar (408) un número de unidades de NAL; seleccionar (410) un número de mosaicos dentro de cada una de las unidades de NAL seleccionadas; determinar (304) ubicaciones de una pluralidad de mosaicos dentro del flujo de datos de vídeo codificado basándose en la estructura proporcionada por el PPS asociado a un fotograma de vídeo; cifrar (412) al menos una porción de cada uno de los mosaicos seleccionados dentro del fotograma, en donde porciones de los mosaicos se cifran basándose en la estructura de los mosaicos; y generar (310) un flujo de bits de salida que comprende la pluralidad de mosaicos que incluyen las porciones cifradas de los mosaicos.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para proteger flujos de bits elementales que incorporan mosaicos codificados independientemente
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de cifrado y descifrado de información de vídeo. Más específicamente, la presente invención se refiere a métodos y sistemas para generar un flujo protegido de vídeo digital comprimido usando cifrado de fotograma parcial.
Antecedentes
Las técnicas de compresión de vídeo digital existentes son procesos complejos que se basan en diversas técnicas en transformar (es decir, "codificar") una unidad de datos de vídeo sin comprimir a una forma codificada. Tal codificación permite que se usen menos bits en la representación del contenido de los datos de vídeo sin comprimir originales. Los datos codificados resultantes son capaces de ser transformados usando un proceso inverso (es decir, "decodificación") produciendo una unidad de vídeo digital de datos que son o bien visualmente similares o idénticos a los datos originales. Las técnicas modernas de compresión de vídeo digital pueden conseguir niveles muy altos de compresión.
El Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento (MPEG) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) han producido diversas normas internacionales que especifican los algoritmos de compresión y descompresión de vídeo para la codificación de vídeo. Estas normas incluyen MPEG-1, MPEG-2, MPe G-4, H.261, H.264 y la más reciente norma de Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC), que ha mejorado significativamente la eficiencia de compresión en relación con sus predecesoras. En particular, HEVC es capaz de conseguir una tasa de compresión de 2x a una misma calidad subjetiva en comparación con la norma H.264 anterior. Para conseguir estas optimizaciones de compresión, la norma HEVC ha introducido varias herramientas nuevas diseñadas específicamente para el procesamiento paralelo de contenido de vídeo en una arquitectura de procesador de múltiples núcleos. En particular, muchas arquitecturas de teléfono inteligente y tableta disponibles en el mercado utilizan ahora procesadores de múltiples núcleos y, por lo tanto, son capaces de reproducir contenido de HEVC usando sus arquitecturas de múltiples núcleos. Adicionalmente, con el crecimiento de tráfico de vídeo a través de redes, la norma HEVC proporciona ciertas herramientas que alivian parte de los requisitos de ancho de banda para distribuir contenido de calidad alta.
Proteger la distribución de contenido digital de la piratería y otros tipos de distribución ilegal es aún otro problema para los proveedores de contenido. El término Gestión de Derechos Digitales (DRM) se utiliza para describir tecnologías de control de acceso que se usan para controlar el acceso a y/o copiado de contenido digital. Los sistemas DRM habitualmente implican el uso de información criptográfica para controlar el acceso a o proteger una pieza de contenido. La protección de contenido se consigue habitualmente usando información criptográfica tal como (pero sin limitación a) una o más claves de cifrado para cifrar contenido.
En la actualidad existen diversos tipos de esquemas de cifrado que pueden usarse para proteger datos. En el mundo digital, el cifrado se implementa a menudo usando una colección de bits de alguna longitud conocida como una "clave" para ejecutar una transformación predecible en una unidad de datos. Esto produce otra unidad de datos que no puede "leerse" sin el conocimiento de la clave usada para ejecutar la transformación. El proceso de cifrado es únicamente fácilmente reversible en la medida en que esté disponible la clave de cifrado y su parte opuesta (por ejemplo, una clave "pública") para su uso en transformar o "descifrar" los datos cifrados de vuelta a la forma original. Los datos de vídeo se cifran a menudo usando un cifrado de bloques simétrico de acuerdo con, por ejemplo, la Norma de cifrado de Datos (DES) o Norma de cifrado Avanzada (AES). Las técnicas particulares usadas para cifrar contenido digital pueden aún consumir recursos de procesamiento adicionales que necesitan tenerse en cuenta con respecto a la codificación y distribución de contenido a través de una red.
El documento US 2006/0165232 A1 divulga un método y sistema para cifrar un flujo de datos de vídeo, el flujo de datos de vídeo particionado en unidades basándose en un tipo de datos contenidos dentro de las unidades. Comprendiendo el método: determinar, para cada unidad, el tipo de datos contenidos dentro de la unidad; y cifrar una unidad particular o una porción de la unidad particular basándose en el tipo de datos contenidos dentro de la unidad.
El documento US 2012/0051539 A1 divulga un método de facilitación del transporte de vídeo parcialmente cifrado. El método reempaqueta o de otra manera desconcatena paquetes que transportan el vídeo parcialmente cifrado en paquetes en donde todo el vídeo en cada paquete está o bien cifrado o no cifrado. Los paquetes de vídeo reempaquetados pueden incluir datos que identifican si el paquete está transportando vídeo cifrado o sin cifrar.
Seohyun Jeong et al "Slice-level selective encryption for protecting video data" (Conferencia Internacional sobre Redes de Información 2011 (ICOIN) de IEEE, 26 de enero de 2011) divulga un enfoque de cifrado selectivo más eficiente que explota la propiedad de propagación de error en la norma MPEG2.
El documento US 2003/0159139 A1 divulga un codificador de cifrado selectivo y método de cifrado selectiva dual. El codificador de cifrado selectivo tiene un identificador de paquete que identifica paquetes de al menos un tipo de
paquete especificado, siendo el al menos un tipo de paquete especificado cualquiera de una pluralidad de tipos de paquetes que incluyen paquetes que contienen encabezamientos o paquetes de corte de vídeo que transportan datos que aparecen en un área activa de la imagen. Un duplicador de paquetes duplica los paquetes identificados para producir primeros y segundos conjuntos de los paquetes identificados bajo un primer codificador de cifrado para cifrar el primer conjunto de paquetes identificados bajo un primer método de cifrado. Un cifrador secundario cifra el segundo conjunto de paquetes identificados bajo un segundo método de cifrado.
Sumario de la invención
La invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es un diagrama de sistema de un sistema de codificación y entrega de vídeo.
La Figura 2A ilustra conceptualmente un codificador de contenido configurado para generar parcialmente cifrado. La Figura 2B ilustra conceptualmente un servidor de contenido configurado para gestionar y distribuir contenido parcialmente cifrado.
La Figura 2C ilustra conceptualmente un dispositivo de reproducción configurado para recibir y reproducir contenido parcialmente cifrado.
La Figura 3 ilustra un proceso para contenido parcialmente cifrado.
La Figura 4 ilustra un proceso para contenido parcialmente cifrado de acuerdo con la invención. La Figura 5 ilustra un proceso para decodificar y reproducir contenido parcialmente cifrado.
La Figura 6 ilustra un ejemplo de mosaicos dentro de un fotograma de.
La Figura 7 ilustra un ejemplo de una estructura de sintaxis para mosaicos en un vídeo de HEVC.
Descripción detallada
Como se ha descrito anteriormente, pueden usarse diferentes técnicas para cifrar contenido y cada una puede consumir diferentes cantidades de recursos de procesamiento además de los costes de procesamiento asociados a la técnica de compresión (por ejemplo, H.264 o HEVC) que se utiliza para comprimir o codificar el contenido de vídeo. Por consiguiente, muchas realizaciones de la invención son capaces de conseguir una eficiencia en generar una secuencia de vídeo comprimida protegida que ha cifrado fotogramas cifrando únicamente porciones de un fotograma, en lugar de todo el fotograma. Estas técnicas se denominan generalmente "cifrado de fotograma parcial" ya que cifran únicamente porciones de un fotograma. La una o más porciones que se cifran dentro de un fotograma de vídeo pueden especificarse dentro del fotograma mediante una ubicación de inicio y longitud. A menudo, esta información puede proporcionarse dentro de un encabezamiento asociado al fotograma y usado por un decodificador para ubicar las porciones cifradas del fotograma para descifrado.
En muchos formatos de compresión de vídeo, tales como H.264/MPEG-4 AVC (Codificación de Vídeo Avanzada), existen dependencias dentro de un fotograma y a través de múltiples fotogramas (debido a algoritmos de compresión). Debido a las dependencias, cuando una porción que se cifra no puede descifrarse y, por lo tanto, no puede reproducirse correctamente, tampoco pueden reproducirse otras porciones dentro del fotograma o en otros fotogramas que dependen de la porción cifrada. Por lo tanto, en un flujo de bits codificado de AVC, cifrar los primeros x número de bytes de un fotograma o secuencia de unidades a menudo es suficiente para evitar la decodificación de muchas otras partes del fotograma u otras unidades.
Muchas realizaciones pueden utilizar la Norma de Esquema de cifrado Común (CENC) ISO/IEC 23001-7:2012 para cifrado, que es una norma de cifrado de la industria que especifica el cifrado estándar y los métodos de correlación de claves que pueden utilizarse por uno o más sistemas de gestión de derechos digitales y claves (sistemas de DRM) para habilitar el descifrado del mismo archivo usando diferentes sistemas de DRM. El esquema permite cifrar múltiples porciones discontinuas de un fotograma.
Algunos formatos de compresión de vídeo tales como Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC) permiten que porciones de un fotograma se codifiquen y decodifiquen independientemente, sin referencia a o dependencia de información en otras porciones, que habilita el procesamiento paralelo simultáneo de diferentes porciones de un vídeo de fotograma. Una característica de este tipo diseñada para habilitar el procesamiento paralelo es "mosaicos" en HEVC. En particular, pueden usarse mosaicos para codificar y decodificar porciones de un fotograma simultáneamente por diferentes procesadores, dividiendo una instantánea en áreas rectangulares (mosaicos), en donde cada mosaico
consiste en un número de unidades de árbol de codificación (CTU).
Los mosaicos pueden contenerse dentro de una única unidad o corte de NAL (Capa de Abstracción de Red). Las porciones independientemente decodificables similares de un fotograma pueden denominarse, a través de diferentes formatos de codificación, como unidades de compresión (es decir, mosaicos en HEVC). Las unidades de compresión habilitan el paralelismo cuando se decodifica el flujo de bits, ya que pueden procesarse independientemente entre sí. En un flujo codificado de HEVC con mosaicos habilitados, si solamente se cifraron los primeros x bytes de las unidades de NAL de vídeo o fotograma, otras porciones (mosaicos) pueden ser totalmente decodificables sin tener que descifrar la porción o porciones cifradas debido a su independencia de la porción o porciones cifradas.
Por lo tanto, en muchas realizaciones, la seguridad de un flujo de bits codificado que tienen mosaicos puede mejorarse cifrando al menos una porción de múltiples mosaicos dentro de un fotograma para representar más del fotograma irrecuperable sin descifrar las porciones cifradas. En varias realizaciones, puede diseñarse un codificador y/o proceso de codificación para decodificar al menos parte del flujo de bits para determinar dónde se ubican los mosaicos y cifrar porciones de mosaicos. El codificador puede adquirir información con referencia a la estructura y/o ubicación de mosaicos para cifrar información dentro de múltiples mosaicos y proteger más del flujo de bits de ser codificado sin ser descifrado. Métodos para adquirir esta información con respecto a mosaicos (u otras unidades independientemente decodificables) pueden incluir analizar un encabezamiento de unidad de NAL para determinar la ubicación de inicio de uno o más mosaicos. A continuación, se analizan adicionalmente sistemas y métodos para cifrado de fotograma parcial de unidades de compresión.
ARQUITECTURA DE SISTEMA PARA CODIFICACIÓN PARCIAL Y REPRODUCCIÓN DE VÍDEO USANDO CIFRADO DE FOTOGRAMA PARCIAL
Como se ha descrito anteriormente, muchas nuevas normas de compresión proporcionan nuevas herramientas que permiten el procesamiento paralelo (es decir, codificación y decodificación) de contenido de vídeo en arquitecturas de múltiples núcleos. Estas herramientas incluyen, por ejemplo, el uso de "mosaicos" en la norma HEVC, entre otros tipos de unidades de compresión independientemente decodificables similares que pueden utilizarse para particionar un fotograma de contenido de vídeo en unidades decodificables separadas. Como se describirá a lo largo de esta solicitud, unidades de compresión (por ejemplo, mosaicos en HEVC) pueden referirse generalmente a porciones particionadas y/o independientemente decodificables de un único fotograma de vídeo para una norma de codificación dada. Adicionalmente, los "mosaicos" son un tipo de unidad de compresión que se ha introducido dentro de la norma HEVC. Aunque muchos de los ejemplos a continuación describen el cifrado de fotograma parcial de mosaicos basándose en vídeo comprimido de acuerdo con la norma HEVC, el cifrado de fotograma parcial puede usarse para cifrar vídeo que se ha comprimido de acuerdo con cualquier otra norma que usa tipos de unidades de compresión similares para particionar un fotograma de vídeo según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas.
Adicionalmente, para proteger contenido digital que se ha comprimido usando unidades de compresión independientemente decodificables, pueden usarse ciertas técnicas de cifrado que aplican cifrado de fotograma parcial a una o más porciones de las unidades de compresión (es decir, mosaicos) dentro de un fotograma de vídeo. En particular, en las normas más recientes (por ejemplo, HEVC) que se han diseñado para permitir la decodificación independiente de unidades de compresión dentro de un fotograma de vídeo, puede ya ser suficiente para cifrar únicamente una porción de un fotograma de vídeo total (es decir, instantánea de vídeo) basándose en el diseño de norma de compresión que otras porciones tendrían dependencias inter fotograma que requerirían el descifrado correcta del fotograma cifrado. Como se ha descrito anteriormente, dentro de estas normas de compresión más antiguas, debido a las dependencias entre diferentes porciones de un único fotograma de vídeo, cuando una porción que se cifra no puede descifrarse y, por lo tanto, no puede reproducirse correctamente, tampoco pueden reproducirse otras porciones dentro del fotograma o en otros fotogramas que dependen de la porción cifrada. Por lo tanto, cifrado de fotograma parcial puede aplicarse a porciones de una o más unidades de compresión dentro de un fotograma de vídeo. En la Figura 1 se ilustra un sistema para codificar contenido de vídeo usando cifrado de fotograma parcial.
El sistema 100 incluye un codificador de contenido 102 configurado para codificar medios de origen en vídeo codificado. El codificador de contenido puede codificar contenido usando una norma de compresión que permite el procesamiento paralelo del contenido (por ejemplo, norma HEVC) generando, por ejemplo, unidades de compresión (por ejemplo, mosaicos) dentro de cada fotograma de vídeo que permiten la codificación/decodificación independiente de porciones de un fotograma sin referencia a otras porciones del fotograma de vídeo. En particular, en varias realizaciones, el codificador de contenido puede codificar el contenido usando la norma HEVC para codificar fotogramas de contenido de vídeo. La norma HEVC también puede generar uno o más mosaicos independientemente decodificables para cada fotograma de vídeo.
Además de codificar fotogramas de vídeo basándose en una norma de compresión (por ejemplo, HEVC), el codificador de contenido 106 puede cifrar adicionalmente porciones del contenido de vídeo para proteger el contenido de la distribución ilegal. Para reducir los costes de tara asociados a cifrar contenido de vídeo, el codificador de contenido 106 codifica el contenido de vídeo usando cifrado de fotograma parcial de modo que se cifra únicamente una porción de una o más unidades de compresión (es decir, mosaicos) dentro de un fotograma de vídeo (en lugar de cifrar todo el fotograma de contenido de vídeo). En algunas realizaciones, el codificador de contenido cifra los x número de bytes
de inicio de cada mosaico dentro de un fotograma de vídeo. Otras realizaciones pueden cifrar diferentes porciones de un mosaico, incluyendo los x bytes ubicados en algún lugar dentro del flujo de bits, los x bytes finales, o cualquier otra combinación de bytes dentro del mosaico según sea apropiado para los requisitos de una aplicación específica. En ciertas realizaciones, el codificador de contenido puede cifrar una misma porción de cada mosaico en un fotograma. En otras realizaciones, el codificador de contenido puede cifrar diferentes porciones de diferentes mosaicos. En varias realizaciones, el codificador de contenido puede cifrar porciones de únicamente ciertos mosaicos (por ejemplo, menos que todos los mosaicos) dentro de un fotograma de vídeo. Como puede apreciarse fácilmente, archivos contenedores que contienen el vídeo cifrado pueden incluir una pista de DRM separada que contiene información con referencia a la ubicación de las porciones cifradas de mosaicos dentro de un fotograma y/o la información criptográfica utilizada para cifrar todas o cada una de las porciones cifradas.
En algunas realizaciones, el codificador de contenido 106 almacena el contenido en un archivo contenedor Matroska (MKV). El contenedor Matroska es un contenedor de medios desarrollado como un proyecto de norma abierta por la organización sin ánimo de lucro Matroska de Aussonne, Francia. El contenedor Matroska se basa en Meta Lenguaje Binario Extensible (EBML), que es un derivado binario del Lenguaje de Marcas Extensible (XML). Muchos dispositivos de electrónica de consumo (CE) soportan la decodificación del contenedor Matroska. En otras realizaciones, puede utilizarse cualquiera de varios formatos de archivo contenedor incluyendo (pero sin limitación a) el formato de archivo contenedor MP4 especificado por el Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento como MPEG-4 Parte 14 según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas.
En algunas realizaciones, después de que el codificador de contenido 106 ha comprimido y/o cifrado una secuencia de vídeo, el codificador de contenido 106 carga el vídeo codificado en el servidor de contenido 102.
Un archivo de vídeo descargable puede incluir uno o más encabezamientos que contienen datos que describen la estructura de las unidades de compresión (por ejemplo, mosaicos en vídeo codificado de HEVC) dentro de fotogramas de vídeo. Los encabezamientos pueden incluir punteros a la ubicación de inicio de uno o más mosaicos. En la invención la ubicación de mosaicos dentro de una secuencia de vídeo HEVC codificada se especifica en una estructura de parámetros de instantánea (PPS) que proporciona información con respecto a la estructura de mosaico dentro de uno o más fotogramas de vídeo. En algunas realizaciones, los mosaicos pueden estar fijos en ciertas ubicaciones dentro de un fotograma mientras que en otras realizaciones, los mosaicos pueden estar en diferentes ubicaciones para diferentes fotogramas de vídeo. Un decodificador en un dispositivo de reproducción puede usar esta información para determinar las porciones de un fotograma que necesitan descifrarse para reproducir el archivo de vídeo.
En la Figura 2A se ilustra la arquitectura básica de un codificador de contenido 202. El codificador de contenido 202 incluye un procesador 204 en comunicación con una memoria no volátil 208, una memoria volátil 206 y una interfaz de red 214. La memoria no volátil incluye una aplicación de codificador de contenido 210 que configura el procesador para codificar contenido 212. La aplicación de codificador de contenido 210 cifra contenido usando cifrado de fotograma parcial de tal forma que únicamente porciones de una o más unidades de compresión (por ejemplo, mosaicos) se cifran dentro de un fotograma de vídeo, en lugar de todo el fotograma, para reducir la tara asociada al cifrado del vídeo comprimido.
En varias realizaciones, la interfaz de red 214 puede estar en comunicación con el procesador 204, la memoria volátil 206 y/o la memoria no volátil 208. Aunque en la Figura 2A se ilustra un arquitectura de codificador de contenido específica, para implementar codificadores de contenido de acuerdo con realizaciones de la invención puede utilizarse cualquiera de varias arquitecturas, incluyendo arquitecturas en donde la aplicación de codificador de contenido se ubica en disco o alguna otra forma de almacenamiento y se carga en memoria volátil en tiempo de ejecución.
En la Figura 2B se ilustra la arquitectura básica de un servidor de contenido 222. El servidor de contenido 222 incluye un procesador 224 en comunicación con una memoria no volátil 228, una memoria volátil 226 y una interfaz de red 234. La memoria no volátil incluye una aplicación de distribución de contenido 230 que configura el procesador para distribuir contenido 232. La interfaz de red 234 puede estar en comunicación con el procesador 224, la memoria volátil 226 y/o la memoria no volátil 228. Aunque en la Figura 2B se ilustra una arquitectura de servidor de contenido específica, para implementar contenido puede utilizarse cualquiera de varias arquitecturas, incluyendo arquitecturas en donde la aplicación de distribución de contenido se ubica en disco o alguna otra forma de almacenamiento y se carga en memoria volátil en tiempo de ejecución.
En la Figura 2C se ilustra la arquitectura básica de un dispositivo de reproducción. El dispositivo de reproducción 252 incluye un procesador 254 en comunicación con una memoria no volátil 258, una memoria volátil 256 y una interfaz de red 240. La memoria no volátil incluye una aplicación de decodificador 260 que configura el procesador para decodificar contenido 262. La aplicación de decodificador 260 usa información proporcionada dentro del archivo contenedor de vídeo y/o flujo de vídeo para identificar la ubicación de unidades de compresión dentro de un fotograma de vídeo y descifra únicamente ciertas porciones de las unidades de compresión para decodificar el vídeo.
La interfaz de red 264 puede estar en comunicación con el procesador 254, la memoria volátil 256 y/o la memoria no volátil 258. Aunque en la Figura 2C se ilustra una arquitectura de dispositivo de reproducción específica, para implementar la reproducción puede utilizarse cualquiera de varias arquitecturas, incluyendo arquitecturas en donde la
aplicación de decodificador se ubica en disco o alguna otra forma de almacenamiento y se carga en memoria volátil en tiempo de ejecución.
SISTEMAS Y MÉTODOS PARA CIFRADO DE FOTOGRAMA PARCIAL
Como se ha descrito anteriormente, algunos formatos de compresión de vídeo (por ejemplo, HEVC) permiten que porciones de un fotograma (por ejemplo, unidades de compresión o mosaicos) se codifiquen o decodifiquen independientemente, sin referencia a o dependencia de información en otras porciones del fotograma (u otros fotogramas). Estas porciones independientemente decodificables de un fotograma pueden denominarse, a través de diferentes formatos de codificación, como unidades de compresión. Por lo tanto, durante el cifrado de un flujo con unidades de compresión independientes, si solamente los primeros x bytes del fotograma se cifraron, otras porciones (unidades de compresión o mosaicos) pueden ser totalmente decodificables sin tener que descifrar las porciones cifradas de las unidades de compresión debido a su independencia de las unidades de compresión cifradas. Por lo tanto, la seguridad de un flujo de bits codificado que tiene mosaicos (u otras unidades de compresión) puede mejorarse cifrando al menos una porción de múltiples mosaicos dentro de un fotograma para representar más del fotograma irrecuperable sin descifrar las porciones cifradas. En la Figura 3 se ilustra un proceso para cifrado de fotograma parcial de unidades de compresión de un flujo de bits de vídeo de acuerdo con una realización de la invención.
El proceso recibe (en 302) datos de vídeo. En algunas realizaciones, el proceso puede descargar datos de vídeo desde uno o más distribuidores de contenido. En otras realizaciones, el proceso puede difundir datos de vídeo durante la reproducción de vídeo.
El proceso determina (en 304) ubicaciones de una pluralidad de unidades de compresión dentro de los datos de vídeo. Las ubicaciones pueden determinarse basándose en información proporcionada por uno o más encabezamiento o encabezamientos asociados a un fotograma de vídeo. El encabezamiento puede proporcionar información con respecto a la ubicación de inicio de cada unidad de compresión dentro del fotograma.
El proceso determina (en 306) una porción de cada unidad de compresión dentro de un fotograma de vídeo a cifrar. En algunas realizaciones, el proceso determina que deberían cifrarse unos x bytes fijos de cada unidad de compresión. En varias realizaciones, el proceso determina diferentes porciones de diferentes unidades de compresión basándose en características de las unidades de compresión. En otras realizaciones, el proceso puede codificar el x número de bytes centrales o últimos en una o más unidades de compresión para un fotograma de vídeo. En ciertas realizaciones, el proceso puede no cifrar ciertos fotogramas de vídeo mientras se cifran únicamente porciones de otros fotogramas de vídeo. Como puede apreciarse fácilmente, las porciones específicas de fotogramas particulares que se cifran y la manera de cifrado habitualmente es dependiente de los requisitos de la aplicación.
El proceso cifra (en 308) las porciones de las unidades de compresión. En algunas realizaciones, el proceso cifra las porciones usando un cifrado de DES y/o AES estándar. Otras realizaciones pueden usar otros mecanismos de cifrado según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas.
El proceso genera (en 310) un flujo de bits de salida que contiene unidades de compresión con porciones que se han cifrado. A continuación, el proceso finaliza.
Aunque en la Figura 3 se describe un proceso específico para cifrar porciones de unidades de compresión, puede utilizarse cualquiera de varios procesos para cifrar porciones de unidades de compresión según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas de acuerdo con realizaciones de la invención.
VISIÓN GENERAL DE LA NORMA HEVC
Como se ha descrito anteriormente, la norma de compresión de vídeo HEVC incluye varias herramientas nuevas diseñadas para la reproducción de contenido de vídeo usando arquitecturas de múltiples núcleos que soportan procesamiento paralelo. Las herramientas incluyen Procesamiento Paralelo de Frente de Onda (WPP) y mosaicos, además de estructuras de corte. Cuando se usan WPP y/o mosaicos, el flujo de bits de vídeo que corresponde a una instantánea puede empaquetarse en subconjuntos independientemente decodificables de flujos de bits. En particular, HEVC incluye mosaicos independientemente decodificables que particionan un fotograma de vídeo en regiones rectangulares de ciertos tamaños. En la Figura 6 se ilustra un ejemplo de mosaicos dentro de un fotograma de vídeo. En particular, la Figura 6 es un diagrama que ilustra un ejemplo de partición uniforme de un fotograma en las dimensiones horizontal y vertical en nueve mosaicos, el mosaico 1 en la esquina superior izquierda hasta el mosaico 9 en la esquina inferior derecha. Cada mosaico incluye una unidad de árbol de codificación.
Los parámetros relacionados con mosaico pueden señalizarse en un conjunto de parámetros de instantánea (PPS) en HEVC. Dentro de una secuencia de vídeo, puede permitirse que diferentes instantáneas usen diferentes PPS. Los parámetros de mosaico pueden cambiar de instantánea a instantánea en la misma secuencia de vídeo. En la mayoría de las aplicaciones de vídeo, es probable que el número de mosaicos y las ubicaciones de los mosaicos se mantengan iguales dentro de una secuencia de vídeo (por ejemplo, una serie de instantáneas), sin embargo, pueden surgir situaciones en donde no solo puede permitirse que cambien las configuraciones de mosaicos de instantánea a
instantánea en la misma secuencia de vídeo, sino que también puede permitirse que cambie el agolpamiento de mosaicos de instantánea a instantánea.
La Figura 7 ilustra un ejemplo de una estructura de sintaxis para mosaicos en Conjunto de Parámetros de Instantánea (PPS) en un vídeo de HEVC. Si se enciende una tiles_enabled_flag, entonces puede señalizarse el número de mosaicos en cada dimensión. Si los mosaicos se dimensionan uniformemente (por ejemplo, si uniform_spacing_flag es 1), entonces no puede señalizarse ninguna información adicional. La anchura y altura de los mosaicos puede señalizarse. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7, num_tile_columns_minus1 y num_tile_rows_minus1 pueden establecerse a 2 y uniform_spacing_flag puede establecerse a 1.
Un codificador puede cambiar cómo se particionan los mosaicos de fotograma a fotograma por el codificador señalizando un nuevo PPS con nuevos parámetros de partición de mosaico. En muchas realizaciones, los mosaicos necesitan permanecer dimensionados de manera igual en comparación entre sí, o el mismo tamaño en comparación con el mismo mosaico en una instancia anterior. En particular, el codificador puede señalizar un nuevo PPS con nuevos parámetros de partición de mosaico que se aplicarían a un nuevo conjunto de uno o más fotogramas.
CIFRADO DE FOTOGRAMA PARCIAL EN HEVC
Como se ha descrito anteriormente, la norma HEVC introduce ciertas herramientas que soportan procesamiento paralelo de nivel alto. En particular, HEVC incluye mosaicos, que permiten que un fotograma se divida en regiones rectangulares, que pueden codificarse y decodificarse, a continuación, independientemente. Un fotograma puede dividirse uniformemente o no uniformemente como mosaicos. Un punto de entrada para cada mosaico puede especificarse en un encabezamiento de corte. Para permitir una cifrado parcial de un archivo de vídeo usando la norma HEVC, la invención cifra parcialmente múltiples mosaicos para cifrar el contenido de vídeo. En la Figura 4 se ilustra un proceso para cifrado parcial de mosaicos de HEVC de acuerdo con la invención.
El proceso determina (en 402) si se habilitan mosaicos. En muchas realizaciones, cuando se habilitan mosaicos, un flujo de bits puede contener desplazamientos de punto de entrada que indican la posición de inicio de cada partición de instantánea que es necesaria para que cada núcleo acceda inmediatamente a la división.
El proceso determina (en 404) la estructura de unidades de NAL dentro de un fotograma y/o flujo de bits.
El proceso determina (en 406) la estructura de mosaicos dentro de una unidad de NAL. En algunas realizaciones, el proceso analiza un encabezamiento de NAL para determinar las ubicaciones de inicio de cada mosaico dentro de un fotograma de vídeo. En algunas realizaciones, los mosaicos de HEVC pueden particionar una instantánea en regiones rectangulares de ciertos tamaños. La estructura de parámetros para mosaicos se especifica en un Conjunto de Parámetros de Instantánea (PPS), información de usabilidad de vídeo (VUI) y/o un mensaje de información de perfeccionamiento complementaria (SEI), en HEVC. En la Figura 7 se ilustra un ejemplo de un PPS en HEVC. Si se enciende una tiles_enabled_flag, entonces puede señalizarse el número de mosaicos en cada dimensión. En algunas realizaciones, si los mosaicos se dimensionan uniformemente (por ejemplo, si uniform_spacing_flag es 1), entonces no puede señalizarse ninguna información adicional. El PPS también puede señalizar la anchura y altura de mosaicos.
El proceso selecciona (en 408) un número de unidades de NAL. En algunas realizaciones, el proceso puede seleccionar todas las unidades de NAL. En ciertas realizaciones, el proceso puede seleccionar una o más unidades de NAL.
El proceso selecciona (en 410) un número de mosaicos dentro de cada una de las unidades de NAL seleccionadas. En algunas realizaciones, un codificador puede cambiar cómo se particionan los mosaicos de instantánea a instantánea por el codificador señalizando un nuevo PPS con nuevos parámetros de partición de mosaico. La Figura 7 ilustra un ejemplo de señalización de mosaicos en un PPS. En algunas realizaciones, los mosaicos pueden ser de diferentes tamaños en comparación entre sí, o diferentes tamaños en comparación con el mismo mosaico en una instancia anterior. En algunas realizaciones, el codificador puede señalizar un nuevo PPS con nuevos parámetros de partición de mosaico para cada nueva instantánea, o cuando las particiones de mosaico cambian de una instantánea anterior.
El proceso cifra al menos una porción de los mosaicos seleccionados. En algunas realizaciones, el proceso puede cifrar los primeros x número de bytes, x bytes finales o algún x número de bytes que se encuentran dentro de una cierta porción del flujo de bits del mosaico. En varias realizaciones, el proceso puede cifrar un número de bloques dentro del mosaico. Otras realizaciones pueden cifrar otras porciones de un mosaico según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas. En muchas realizaciones, el proceso cifra las porciones de mosaicos usando un formato de cifrado común (CENC) que usa una especificación común con respecto a cómo cifrar flujos de bits. El CENC especifica el cifrado estándar de la industria y los métodos de correlación de claves que pueden usarse por sistemas de DRM para habilitar el descifrado de archivos. El esquema opera definiendo un formato común para los metadatos relacionados con cifrado necesarios para descifrar flujos protegidos. El esquema deja los detalles de correlaciones de derechos, adquisición y almacenamiento de claves, reglas de cumplimiento con d Rm , entre diversas otras consideraciones, hasta el sistema de DMR que soporta el esquema de CENC. Adicionalmente, en muchas
realizaciones, puede almacenarse información de cifrado dentro de los contenedores MKV.
A continuación, el proceso finaliza. Aunque en la Figura 4 se describe un proceso específico para cifrar una porción de mosaicos en un contenido de vídeo de HEVC, puede utilizarse cualquiera de varios procesos para cifrar porciones de mosaicos según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas de acuerdo con realizaciones de la invención.
DECODIFICACIÓN DE VÍDEO PARCIALMENTE CIFRADO
En la Figura 5 se ilustra un proceso para decodificar vídeo parcialmente cifrado.
El proceso recibe (en 502) datos de vídeo cifrados. El proceso puede descargar, difundir y/o difundir para descargar contenido de vídeo desde un proveedor de contenido. Los datos de vídeo pueden almacenarse en un disco u obtenerse por cualquier otro mecanismo según sea apropiado para los requisitos de aplicaciones específicas.
El proceso determina (en 504) las ubicaciones de una pluralidad de unidades de compresión (por ejemplo, mosaicos en HEVC) dentro de los datos de vídeo. En algunas realizaciones, las ubicaciones de los mosaicos pueden fijarse dentro de uno o más fotogramas de vídeo. En otras realizaciones, las ubicaciones de mosaicos pueden cambiar entre fotogramas, o conjuntos de fotogramas. La ubicación de mosaicos puede determinarse basándose en información contenida dentro de un PPS que corresponde a un fotograma. En particular, el proceso puede analizar el PPS para identificar los bytes particulares dentro de un mosaico que se han cifrado.
El proceso determina (en 506) si se cifran unidades de compresión y descifra las unidades de compresión cifradas. En algunas realizaciones, el proceso puede obtener una clave de descifrado para descifrar el contenido cifrado. La clave de descifrado puede obtenerse basándose en autorizaciones recibidas desde un servicio de DRM asociado al contenido.
El proceso decodifica (en 508) las unidades de compresión. El proceso decodifica el contenido basándose en la norma de compresión particular usada para codificar el vídeo (por ejemplo, vídeo de HEVC).
El proceso genera (en 510) vídeo decodificado de salida para su reproducción. A continuación, el proceso finaliza.
Claims (4)
1. Un medio legible por máquina no transitorio que contiene instrucciones de procesador, en donde la ejecución de las instrucciones por un procesador provoca que el procesador realice un proceso que comprende:
recibir (302) un flujo de bits de vídeo codificado que comprende una pluralidad de fotogramas, comprendiendo cada fotograma una pluralidad de unidades de compresión independientemente codificadas dentro del fotograma, en donde las unidades de compresión son mosaicos dentro de una norma de Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC) y el flujo de bits de vídeo se codifica basándose en la norma HEVC;
determinar (402) si hay mosaicos habilitados;
determinar (404) la estructura de unidades de NAL (Capa de Abstracción de Red) dentro de un fotograma y/o flujo de bits;
determinar (406) la estructura de mosaicos dentro de una unidad de NAL analizando un conjunto de parámetros de instantánea (PPS) de flujo de bits de vídeo de HEVC para identificar la estructura de los mosaicos dentro del flujo de bits de vídeo;
seleccionar (408) un número de unidades de NAL;
seleccionar (410) un número de mosaicos dentro de cada una de las unidades de NAL seleccionadas;
determinar (304) ubicaciones de una pluralidad de mosaicos dentro del flujo de datos de vídeo codificado basándose en la estructura proporcionada por el PPS asociado a un fotograma de vídeo; cifrar (412) al menos una porción de cada uno de los mosaicos seleccionados dentro del fotograma, en donde porciones de los mosaicos se cifran basándose en la estructura de los mosaicos; y
generar (310) un flujo de bits de salida que comprende la pluralidad de mosaicos que incluyen las porciones cifradas de los mosaicos.
2. El medio legible por máquina no transitorio de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente cifrar una porción de cada mosaico en un fotograma de vídeo, en donde la porción se selecciona preferentemente a partir del grupo que consiste en i) unos primeros N bytes del mosaico, ii) unos últimos N bytes del mosaico, iii) una porción central de N bytes dentro del mosaico y iv) un patrón de N bytes dentro del mosaico.
3. Un codificador de contenido (102, 106, 202) que comprende:
un procesador (204) configurado para comunicarse con una memoria (208), en donde una memoria (208) contiene una aplicación de codificador (210);
en donde la aplicación de codificador (210) dirige el procesador (204) para:
recibir (302) un flujo de bits de vídeo codificado que comprende una pluralidad de fotogramas, comprendiendo cada fotograma una pluralidad de unidades de compresión independientemente codificadas dentro del fotograma;
en donde las unidades de compresión son mosaicos dentro de una norma de Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC) y el flujo de bits de vídeo se codifica basándose en la norma HEVC;
determinar (402) si hay mosaicos habilitados;
determinar (404) la estructura de unidades de NAL (Capa de Abstracción de Red) dentro de un fotograma y/o flujo de bits;
determinar (406) la estructura de mosaicos dentro de una unidad de NAL analizando un conjunto de parámetros de instantánea (PPS) de flujo de bits de vídeo de HEVC para identificar la estructura de los mosaicos dentro del flujo de bits de vídeo;
seleccionar (408) un número de unidades de NAL; seleccionar (410) un número de mosaicos dentro de cada una de las unidades de NAL seleccionadas;
determinar (304) ubicaciones de una pluralidad de mosaicos dentro del flujo de datos de vídeo codificado basándose en la estructura proporcionada por el PPS asociado a un fotograma de vídeo;
cifrar (412) al menos una porción de cada uno de los mosaicos seleccionados dentro del fotograma de vídeo, en donde porciones de los mosaicos se cifran basándose en la estructura de los mosaicos; y
generar (310) un flujo de bits de salida que comprende la pluralidad de mosaicos que incluyen las porciones cifradas de los mosaicos.
4. El codificador de contenido de la reivindicación 3, en donde la aplicación de codificador adicionalmente dirige el procesador para cifrar una porción de cada mosaico en un fotograma de vídeo, en donde la porción se selecciona preferentemente a partir del grupo que consiste en i) unos primeros N bytes del mosaico, ii) unos últimos N bytes del mosaico, iii) una porción central de N bytes dentro del mosaico y iv) un patrón de N bytes dentro del mosaico.
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