JP2001265395A - データ送出装置、データ送出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗号解読が困難で著作権保護などに好適なデ
ータ伝送の実現。 【解決手段】 ΔΣ変調による１ビットデジタルオーデ
ィオデータの送出に際して、ミュート期間に挿入される
ミュートパターン信号も、ΔΣ変調手段を介して出力さ
れるようにし、ミュートパターン信号に相当する部分を
ΔΣ変調手段のアイドリング信号により影響を受けた変
動パターンとしたうえで暗号化を行って送出するように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は暗号化された１ビッ
トデジタルオーディオデータの伝送を行うデータ送出装
置、データ復号方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば著作権保護が必要なデータ、秘密
性の高いデータ、プライバシーにかかる私的データな
ど、外部に漏洩することが好ましくないデータの伝送に
際しては、暗号化処理が行われることが多い。例えば図
５に或る送信装置１０１から受信装置１０２に対してデ
ータを暗号化して伝送するモデルを示す。

【０００３】いま、伝送しようとするデータＤＴが送信
装置１０１に入力されたとすると、送信装置１０１は、
まず暗号化部１１１で暗号化処理を施し、暗号化された
データＤＴｓを生成する。そしてそのデータＤＴｓは送
信部１１２から送信出力される。送信出力されたデータ
ＤＴｓは例えばＩＥＥＥ１３９４バスなどの伝送路１０
３により、受信装置１０２に送られることになる。受信
装置１０２では、伝送路１０３から送信されてきたデー
タＤＴｓを受信部１２１で受信し、復号部１２２で暗号
解読処理を行うことで、元のデータＤＴを得ることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように伝送路１０
３においては暗号化されたデータＤＴｓが送信されるこ
とで、仮に伝送路１０３においてデータＤＴｓが取り出
されたとしても、データＤＴの内容は秘密性が保たれる
ものとなる。しかしながら、例えば著作権保護を目的と
して音楽データ等を図５のようなシステムで伝送する場
合、暗号を解読され、結果として違法なコピーが行われ
るおそれがある。

【０００５】ここで、１ビットデジタルオーディオデー
タを暗号化して伝送する場合について考える。音声信号
をデジタル化する方法としては、ΔΣ変調が知られてい
るが、このΔΣ変調により得られる１ビットディジタル
データは、従来のデジタルオーディオに使われてきたデ
ータのフォーマット（例えばサンプリング周波数４４．
１ＫＨｚ、データ語長１６ビット）に比べて、非常に高
いサンプリング周波数と短いデータ語長（例えばサンプ
リング周波数が４４．１ＫＨｚの６４倍でデータ語長が
１ビット）といった形をしており、広い伝送可能周波数
帯域を特長にしている。また、ΔΣ変調により１ビット
信号であっても、６４倍というオーバーサンプリング周
波数に対して低域であるオーディオ帯域において、高い
ダイナミックレンジをも確保できる。この特徴を生かし
て高音質のレコーダーやデータ伝送に応用することがで
きる。またΔΣ変調された信号は、簡単なアナログロー
パスフィルターを通すことによって、アナログオーディ
オ信号に戻すことができるものである。

【０００６】図５に示したデータＤＴがΔΣ変調による
１ビットデジタルオーディオデータであるとする場合、
その前段では、例えば図６のような回路構成が設けられ
ていることになる。オーディオ信号ＳはΔΣ変調器１３
０に供給され、ΔΣ変調が施されて１ビットオーディオ
データとされてセレクタ１３２のＮ端子に供給される。
一方、ミュートパターン発生器１３１が設けられてお
り、このミュートパターン発生器１３１からのミュート
パターン信号はセレクタ１３２のＭ端子に供給される。
ミュートパターン信号は、例えば９６ｈ（「ｈ」を付し
た数値は１６進表記）のパターン信号とされ、つまり
「１００１０１１０」の１バイト信号である。なおミュ
ートパターン発生器１３１が生成するミュートパターン
信号は、アナログ復調後のアナログ信号が中点電位とな
るものを選定すればよい。また、図７には「９６ｈ」の
場合の周波数成分分布を示しているが、この場合、１／
８ｆｓ、３／８ｆｓとなり、従ってこの周波数を阻止周
波数とするフィルタによれば、９６ｈパターンを除去で
きると共に、いずれにしても可聴帯域外であるため、ミ
ュート信号として好適となる。

【０００７】セレクタ１３２は制御部１３３によって切
換制御されるが、通常はＮ端子が選択されて１ビットデ
ジタルオーディオデータＤＴが出力される。そして、１
ビットデジタルオーディオデータにおける無音期間は、
Ｍ端子が選択されて、ミュートパターンが出力されるこ
とになる。無音期間とは、例えば曲と曲の間の期間であ
ったり、例えば再生装置によるアクセス期間に相当する
期間、或いはオーディオ信号として一時的に有効なデー
タが入力されていない期間などである。

【０００８】図６のような構成において生成された１ビ
ットデジタルオーディオデータＤＴを図５のような伝送
システムで伝送する場合を考える場合において、図６の
構成からわかるようにオーディオデータの無音部分で
は、データストリーム上で９６ｈパターンが並んでいる
ものとなっている。

【０００９】ここで図５に、破線で示すように、何らか
の手段で伝送路１０３から暗号化されたデータＤＴｓが
取り出されたとする。通常は、データＤＴｓを解析して
も、元のデータＤＴ自体がわからないため、暗号の解読
は困難である。ところが、データＤＴｓにおいて、デー
タＤＴの無音部分に相当する部分を抽出されると、元の
データが９６ｈパターンであること、つまり元のデータ
の内容が明白となっていることから、比較的容易に暗号
が解読され、データＤＴの内容や暗号化アルゴリズムが
知られてしまう危険性がある。もちろん暗号化アルゴリ
ズムが解読されれば、悪意のユーザーによればその後デ
ータＤＴの違法な取り込みが容易に可能となってしま
う。つまり著作権侵害となるような行為を実行可能とし
てしまう。

【００１０】従って、音楽データ等の著作権保護が必要
なデータについて、機器間の伝送、記録媒体への記録の
ための伝送、或いは公衆回線等を用いた音楽配信システ
ムにおける伝送などの広範囲の分野で、上記の危険性が
内包されており、このため違法な暗号解読を防止できる
ような技術が求められている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑みて、伝送される１ビットデジタルオーディオデー
タについて、容易に暗号解読ができないようにする技術
を提供するものである。

【００１２】このため本発明では、データ送出装置とし
て、特定のミュートパターン信号を生成するミュートパ
ターン生成手段と、入力されるオーディオ信号を選択出
力するとともに、上記オーディオ信号のミュート期間に
は、上記ミュートパターン生成手段からのミュートパタ
ーンを選択出力する選択手段と、上記選択手段で選択出
力された信号に対してΔΣ変調を行って１ビットデジタ
ルオーディオデータを生成するΔΣ変調手段と、上記Δ
Σ変調手段から出力される１ビットデジタルオーディオ
データに対して暗号化処理を行う暗号化手段と、上記暗
号化手段により暗号化されたデータを送出する送出手段
と、を備えるようにする。そしてこのデータ送出装置
は、異なる機器間における伝送を行うための送信装置
や、記録媒体に記録を行う記録装置における記録データ
の送出装置などとして実現されるようにする。

【００１３】また本発明のデータ伝送方法は、入力され
るオーディオ信号を選択出力するとともに、上記オーデ
ィオ信号のミュート期間には、特定のミュートパターン
信号を選択出力する選択手順と、上記選択手順で選択出
力された信号に対してΔΣ変調を行って１ビットデジタ
ルオーディオデータを生成するΔΣ変調手順と、上記Δ
Σ変調手順で得られる１ビットデジタルオーディオデー
タに対して暗号化処理を行う暗号化手順と、上記暗号化
手順により暗号化されたデータを送出する送出手順と、
が行われるようにする。

【００１４】即ち本発明では、１ビットデジタルオーデ
ィオデータにおいて無音期間に挿入されるミュートパタ
ーン信号も、ΔΣ変調手段を介して出力されるようにし
ている。この場合、ΔΣ変調手段の出力においてミュー
トパターン信号に相当する部分は、例えば９６ｈ等の特
定のミュートパターンの連続した状態とはならず、ΔΣ
変調手段のアイドリング信号により影響を受けた変動パ
ターンとなる。従って、元のオーディオ信号におけるミ
ュート期間として内容が明確な部分が存在しても、その
部分が不明確な状態となるようにした上で暗号化される
こととなるため、暗号アルゴリズムの解読は非常に困難
なものとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を次の
順に説明する。 １．送信装置に本発明を採用する例 ２．記録装置に本発明を採用する例

【００１６】１．送信装置に本発明を採用する例 本発明のデータ送出装置（データ送出方法）を送信装置
に採用する実施の形態を説明する。図１は、例えば上述
した図５のような伝送システムにおいて、受信装置側に
対して１ビットデジタルオーディオデータを送信できる
送信装置１のブロック図である。

【００１７】上述のように１ビットデジタルオーディオ
データとは、通常のＣＤ（CompactDisc）におけるオー
ディオデータよりも高品位なデータとして開発されたも
のであり、サンプリング周波数を例えばＣＤ方式におけ
る４４．１ＫＨｚの１６倍という非常に高いサンプリン
グ周波数である２．８４２ＭＨｚとしてΔΣ変調された
１ビットデータのことである。周波数帯域はＤＣ成分〜
１００ＫＨｚの広範囲とされ、ダイナミックレンジはオ
ーディオ帯域全体で１２０（ｄＢ）を実現できるデータ
形式である。

【００１８】図示するように送信装置１は、ミュートパ
ターン発生器１０、セレクタ１１、ΔΣ変調器１２、暗
号化部１３、送信部１４が設けられる。ミュートパター
ン発生器１０は、特定のミュートパターン信号を発生さ
せる。上述したように特定のミュートパターン信号と
は、例えば９６ｈパターンである。なお、ミュートパタ
ーン信号としては「９３ｈ」「５５ｈ」なども考えられ
る。ミュートパターン信号は、可聴帯域外の周波数成分
を持つパターンであって、かつ、アナログ復調後のアナ
ログ信号が中点電位となるものを選定すればよい。ミュ
ートパターン発生器１０からのミュートパターン信号は
セレクタ１１のＭ端子に供給される。

【００１９】セレクタ１１のＮ端子にはオーディオ信号
Ｓが供給されている。セレクタ１１はは制御部１５によ
って切換制御されるが、通常はＮ端子が選択されてオー
ディオ信号ＳがΔΣ変調器１２に供給されるようになさ
れる。一方、オーディオ信号Ｓの無音期間（ミュートす
べき期間）は、Ｍ端子が選択されて、ミュートパターン
信号をΔΣ変調器１２に供給する。

【００２０】ΔΣ変調器１２は、供給されたオーディオ
信号に対してΔΣ変調を行って１ビットデジタルオーデ
ィオデータＤＴを生成する。ΔΣ変調器１２は、例えば
図２のように構成されている。図２において入力端子２
１は、セレクタ１１から供給される信号の入力端を示
す。入力端子２１から入力される信号は加算器２２を介
して積分器２３に供給される。この積分器２３からの信
号が比較器２４に供給され、入力端子２１からの入力信
号の中点電位と比較されて１サンプル期間ごとに１ビッ
ト量子化処理されることで、出力端子２７から１ビット
デジタルオーディオデータとして出力される。この量子
化処理データである１ビットデジタルオーディオデータ
はまた、１サンプル遅延器２５に供給されて１サンプル
期間分遅延される。この遅延データが１ビットのＤ／Ａ
変換器２６でアナログ信号に変換されて加算器２２に供
給されて、入力端子２１からの上記入力信号に加算され
る。

【００２１】このようにしてΔΣ変調器１２から出力さ
れる１ビットデジタルオーディオデータＤＴは、暗号化
部１３で所定の暗号アルゴリズムでの暗号化処理が施こ
される。そして暗号化部１３で暗号化されたデータＤＴ
ｓが送信部１４により図示しない伝送路に送出される。

【００２２】このような送信装置１においては、オーデ
ィオ信号ＳがΔΣ変調器１２ににより１ビットデジタル
オーディオデータとされ、その１ビットデジタルオーデ
ィオデータが暗号化されて送信されることになるが、図
１の構成からわかるように、オーディオ信号のミュート
期間に挿入されるミュートパターン信号、例えば９６ｈ
パターンについても、ΔΣ変調器１２を介して出力され
ることになる。ΔΣ変調器１２においては、アナログ復
調後のアナログ信号が中点電位となるミュートパターン
信号が入力されている期間は、アイドリング信号として
変動パターンが出力されることになる。そしてさらに可
聴帯域外の周波数成分を持つミュートパターン信号の入
力期間は、ΔΣ変調器１２から出力されるアイドリング
信号の周波数特性は例えば図３のようになり、実際には
可聴帯域外において周波数成分は変動するものとなる。

【００２３】つまり、ΔΣ変調されたミュートパターン
信号は、あくまでもオーディオ信号としての無音（２０
ＫＨｚ以下の可聴帯域での周波数成分はゼロ）であると
ともに、常に変動するパターンとなる。このため送信さ
れたデータＤＴｓが伝送路上で何らかの手段で取り出さ
れたとしても、暗号解読は非常に困難なものとなる。即
ち、上述したようにデータＤＴｓにおいて元の内容が明
白な部分（無音部分）が抽出されると暗号化アルゴリズ
ムが解読されるおそれがあるが、本例の場合、データＤ
Ｔｓは、ミュートパターン信号部分はアイドリング信号
の影響を受けた変動パターンとされた上で暗号化された
ものであり、つまり固定パターンが連続する部分がなく
された状態で暗号化されている。従ってデータＤＴｓか
ら、無音部分に相当するデータ部分を抽出することは困
難となり、この点で暗号解読は困難となる。また、仮に
データＤＴｓにおいて、元の１ビットデジタルオーディ
オデータとしての無音部分が抽出されたとしても、デー
タＤＴｓはアイドリング信号による変動パターンを含め
た上で暗号化されているため、データＤＴｓの解析処理
において、データＤＴｓ上では暗号化アルゴリズムによ
るデータ要素とアイドリング信号による変動データ要素
を区別することはできず、従って、暗号化アルゴリズム
を解析することはほぼ不可能である。

【００２４】以上のことから、本例によれば伝送路に送
信出力するデータについて暗号解読は非常に困難なもの
となり、従って、著作権保護を要するデータの伝送など
に非常に好適なものとなる。また送信装置１側ではミュ
ートパターン信号をΔΣ変調器１２に入力するようにす
るのみでよく、従前に比べて装置構成が複雑化するもの
ではない。従って各種の機器への導入は容易なものとな
る。なお、アイドリング信号の周波数成分は可聴帯域外
であるため、受信装置側では特別な処理は必要なく、例
えば図５に示したように受信し、復号することで１ビッ
トデジタルオーディオデータを取りだし、さらにオーデ
ィオ信号に復調することができる。

【００２５】２．記録装置に本発明を採用する例 続いて、本発明のデータ送出装置（データ送出方法）を
記録装置に採用する実施の形態を説明する。記録装置は
記録媒体に対するデータ送出装置となる。

【００２６】図４は所定の記録媒体（メディア）６に対
してデータＤＴを記録できる記録装置である。図示する
ように記録装置４は、入力されてくるデータＤＴに対す
る記録処理系として、ミュートパターン発生器４０、セ
レクタ４１、ΔΣ変調器４２、暗号化部４３、エンコー
ド及び記録ドライブ部４４、記録ヘッド（又はインター
フェース）４５が設けられる。ミュートパターン発生器
４０、セレクタ４１、ΔΣ変調器４２、暗号化部４３に
ついては、上記送信装置の例におけるミュートパターン
発生器１０、セレクタ１１、ΔΣ変調器１２、暗号化部
１３と同様の構成及び動作であり、説明を省略する。

【００２７】このような記録装置４０では、メディア６
に記録すべき信号として入力されたオーディオ信号Ｓが
ΔΣ変調器１２ににより１ビットデジタルオーディオデ
ータとされ、その１ビットデジタルオーディオデータが
暗号化されることになるが、図４の構成からわかるよう
に、ミュートパターン発生器４０で発生され、オーディ
オ信号のミュート期間に挿入されるミュートパターン信
号、例えば９６ｈパターンについても、ΔΣ変調器４２
を介して出力されることになる。そしてΔΣ変調器４２
においては、ミュートパターン信号が入力されている期
間は、アイドリング信号として図３のように可聴帯域外
の周波数成分を持つ変動パターンが出力される。

【００２８】ΔΣ変調器４２の出力である１ビットデジ
タルオーディオデータＤＴは暗号化部４２に供給され、
暗号化処理が施される。そして暗号化されたデータＤＴ
ｓは、送出部４３に供給され、送出部４３からエンコー
ド及び記録ドライブ部４４に送出される。エンコード及
び記録ドライブ部４４は、供給されたデータＤＴｓに対
して、記録を行うメディア６の記録フォーマット、変調
方式に応じてエラー訂正符号の付加や各種エンコード処
理を行い、記録ドライブ信号を生成する。その記録ドラ
イブ信号は記録ヘッド４５に供給されて記録ヘッド４５
によりメディア６へのデータ書込が行われる。例えばメ
ディア６が光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディス
ク、磁気テープなどであれば、記録ドライブ信号に応じ
て光学ヘッド又は磁気ヘッドが駆動されて記録が実行さ
れる。また、メディア６がフラッシュメモリなどによる
メモリカードのような形態であれば、インターフェース
４５によりメディア６に対して書込アクセスが行われる
ことになる。

【００２９】記録装置４が以上のように構成されること
で、メディア６に記録されるデータは、無音期間の部分
についてもΔΣ変調器４２のアイドリング信号によって
影響を受けた変動パターンとされたうえで暗号化が施さ
れ、その暗号化データＤＴｓがエンコードされたもので
ある。つまり例えば元のオーディオ信号についてのミュ
ート期間においても、その期間に相当する部分は固定の
ミュートパターンではなく変動パターンとされたうえで
暗号化されたデータがエンコードされている。従ってメ
ディア６に記録されたデータをデコードしても、ミュー
ト期間に相当するデータ部分を抽出することは困難とな
り、この点で暗号解読は困難となる。さらにミュート期
間に相当する部分が抽出され、データＤＴ（つまり固定
のミュートパターン）とＤＴｓが比較解析されたとして
も、データＤＴｓは、ミュートパターンが変動パターン
とされたうえで暗号化されているため、データＤＴｓの
解析処理において、データＤＴｓ上では暗号化アルゴリ
ズムによるデータ要素と変動パターンによるデータ要素
を区別することはできず、従って、暗号化アルゴリズム
を解析することはほぼ不可能である。

【００３０】つまりこのような記録装置によれば、メデ
ィア６に記録されるデータについて暗号解読は非常に困
難なものとなり、従って、著作権保護を要するデータの
記録などに非常に好適なものとなる。また、上述した送
信装置１の場合と同様に、記録装置４として構成がさほ
ど複雑化することもなく、導入は容易である。なお、ア
イドリング信号の周波数成分は可聴帯域外であるため、
メディア６からデータを再生する再生装置側では特別な
処理は必要なく、メディア６から読み出したデータにつ
いて上記エンコード処理に対するデコード、上記暗号化
処理に対する暗号解読を行って１ビットデジタルオーデ
ィオデータＤＴを得、そのデータＤＴに対するフィルタ
リングを行うことでオーディオ信号Ｓを復調することが
できる。

【００３１】なお、図４は記録装置として示したが、再
生回路部を付加して記録再生装置とすることはもちろん
可能である。また、記録装置４（又は記録再生装置）と
しては、必ずしも暗号化データＤＴｓを得るまでの構
成、即ちミュートパターン発生器４０〜暗号化部４３ま
でのブロックを設けなくてもよい。例えば伝送路を介し
て図１のような送信装置１から伝送されてきたデータを
記録する記録装置を考えると、その送信装置１から記録
装置に伝送されてくるデータは、既にミュート期間が変
動パターンとされた暗号化データＤＴｓとなっている。
従ってその場合、記録装置は単にそのデータＤＴｓをエ
ンコードしてメディアに記録すればよい。例えば音楽等
の配信システムなどを想定すると、このような形態が好
適なものとなる。

【００３２】以上、実施の形態を説明してきたが、本発
明はさらに多様な構成例が考えられ、また送信装置、記
録装置などの形態で多種多様な機器に導入できるもので
ある。また、送信装置としての形態をとる場合におい
て、伝送路は例えばＩＥＥＥ１３９４規格又はその他の
規格による有線の形態でもよいし、衛星通信、無線電話
通信、赤外線伝送などの無線伝送形態であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、本発明に
よれば、１ビットデジタルオーディオデータの送出に際
して、ミュート期間に挿入されるミュートパターン信号
も、ΔΣ変調手段を介して出力されるようにしているた
め、ミュートパターン信号に相当する部分は、例えば９
６ｈ等の特定のミュートパターンの連続した状態とはな
らず、ΔΣ変調手段のアイドリング信号により影響を受
けた変動パターンとなる。そしてそのようなΔΣ変調手
段の出力が暗号化されて送出される。従って、元のオー
ディオ信号におけるミュート期間として内容が明確な部
分が存在しても、その部分が不明確な状態となるように
した上で暗号化されることとなるため、暗号アルゴリズ
ムの解読は非常に困難なものとなるという効果があり、
著作権保護を要するデータの伝送や記録に好適なものと
なる。また、送出装置としての構成の複雑化を招くもの
ではなく、各種機器への導入も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の送信装置のブロック図で
ある。

【図２】実施の形態のΔΣ変調器のブロック図である。

【図３】実施の形態のΔΣ変調器のミュート期間出力の
周波数特性の説明図である。

【図４】実施の形態の記録装置のブロック図である。

【図５】従来の伝送システムの説明図である。

【図６】従来の１ビットデジタルオーディオデータへの
ミュートパターン挿入系のブロック図である。

【図７】ミュートパターン信号の説明図である。

【符号の説明】

１ 送信装置、４ 記録装置、６ メディア、１０，４
０ ミュートパターン発生器、１１，４１ セレクタ、
１２，４２ ΔΣ変調器、１３，４３ 暗号化部、１４
送信部、１５，４６ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D045 DA03 5J064 AA00 BA03 BB02 BC02 BD02 5J104 AA01 AA41 NA07 NA21 9A001 EE02 EE03 HH15 JJ19 KZ62 LL03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定のミュートパターン信号を生成する
   ミュートパターン生成手段と、 入力されるオーディオ信号を選択出力するとともに、上
   記オーディオ信号のミュート期間には、上記ミュートパ
   ターン生成手段からのミュートパターンを選択出力する
   選択手段と、 上記選択手段で選択出力された信号に対してΔΣ変調を
   行って１ビットデジタルオーディオデータを生成するΔ
   Σ変調手段と、 上記ΔΣ変調手段から出力される１ビットデジタルオー
   ディオデータに対して暗号化処理を行う暗号化手段と、 上記暗号化手段により暗号化されたデータを送出する送
   出手段と、 を備えたことを特徴とするデータ送出装置。
2. 【請求項２】 上記送出手段は、有線又は無線で接続さ
   れた他の機器に対して上記暗号化されたデータを送出す
   ることを特徴とする請求項１に記載のデータ送出装置。
3. 【請求項３】 上記送出手段は、上記暗号化されたデー
   タを記録媒体に記録するデータとして送出することを特
   徴とする請求項１に記載のデータ送出装置。
4. 【請求項４】入力されるオーディオ信号を選択出力する
   とともに、上記オーディオ信号のミュート期間には、特
   定のミュートパターン信号を選択出力する選択手順と、 上記選択手順で選択出力された信号に対してΔΣ変調を
   行って１ビットデジタルオーディオデータを生成するΔ
   Σ変調手順と、 上記ΔΣ変調手順で得られる１ビットデジタルオーディ
   オデータに対して暗号化処理を行う暗号化手順と、 上記暗号化手順により暗号化されたデータを送出する送
   出手順と、 が行われることを特徴とするデータ送出方法。