JP2002314970A - デジタル画像伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、デジタル画像の伝送装置で暗号技術
を採用した装置において、トランスミッタやレシーバの
みでは、お互いの認証が行えない上に、認証を外部のソ
フトウェアの制御で行うため、セキュリティ上の課題が
大きいという問題と、認証が正しく行えなかった場合
に、その状況を画面に表示するという手段が、トランス
ミッタとレシーバにはないという課題を解決する。ま
た、パソコンなどに使われているRGB信号とコンシュー
マエレクトロニクス製品で使われているYPbPr信号の選
択を容易にし、シンクデバイス側からソースデバイスを
制御するという課題を解決する。 【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、
シリアルインターフェースの制御回路をシンクデバイス
に具備し、受信装置との認証やYPbPr信号の要求やチャ
ンネルの切り替えなどの制御をシンクデバイスが行うこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、デジタル画像信
号を高速伝送するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル画像信号の高速伝送方式の１つ
として、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎ
ｔｅｒｆａｃｅ）の規格がある（以下、この規格を、
「ＤＶＩ規格」、この規格書を「ＤＶＩ規格書」とい
う。）。ＤＶＩ規格書は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｄ
ｗｇ．ｏｒｇ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ．ｈｔｍｌより入手
することができる。本発明において扱う符号化方式は、
ＤＶＩ規格書Ｒｅｖ．１．０の２８・２９ページで定め
られている（以下、この符号化方式を、「ＤＶＩ符号化
方式」という）。このＤＶＩ符号化方式の基となる回路
に関しては、ＵＳＰ第６０２６１２４号の中に記載され
ている。

【０００３】DVIなどのデジタル伝送方式の実用化に伴
い、画像信号の劣化がほとんど起こらないようになり、
不法な再生やコピーから著作物を保護する必要が生じて
きた。このため、映像信号を暗号化する方法として、現
在、HDCP(High-bandwidth Digital Content Protectio
n)と呼ばれる方式が標準になりつつある。

【０００４】ここで、HDCPなどの暗号方式を取り入れた
伝送では、画像信号を送信するソースデバイスと、受信
するシンクデバイスの間で、お互いの認証を行わなけれ
ばならない。従来のHDCPに対応したトランスミッタとレ
シーバは、シリアルデータバスを通じて、外部のソフト
ウェアによって制御されて暗号鍵の通信を行い、認証を
行っていた。そして、外部のソフトウェアが認証結果に
よって、画像信号の送信の可否を判断していた。つま
り、認証結果に問題がない場合に限り、無条件で暗号化
した画像信号を送信し、問題がある場合は画像信号を暗
号化できないため、保護するべき画像が含まれていない
状態で画像を送信していた。

【０００５】図２は、従来の技術によるデジタル画像伝
送装置の典型例をより詳しく示した図である。これま
で、HDCP技術は、パソコンで使用されることが前提とな
っており、パソコンの典型的な構成に、HDCPに対応した
グラフィックアクセラレータ205とトランスミッタ207が
具備されている。パソコンが画像データを暗号化するに
は、トランスミッタ207とモニタ201のレシーバ208の間
で、暗号鍵212,213の通信を行って認証を行わなくては
ならない。そして、トランスミッタ207とレシーバ208
は、暗号化と復号化を開始する。これら一連の制御はHD
CPのダウンストリームと呼ばれ、グラフィックアクセラ
レータ205のHDCP制御回路205aがこれを司る。

【０００６】ここで、パソコンの場合、ワープロ機能や
表計算をしている限り、画像データを暗号化する必要は
なく、暗号化する必要があるときは、DVDドライバー209
を使ってDVDを再生する場合などに限られる。従って、
パソコンは、CPU 202がメモリ203のどのアプリケーショ
ンを起動しているかによって、HDCP機能を動作させ、暗
号化するべきか否かを判断しなくてはならない。そし
て、モニタがHDCPに対応していない場合に暗号化したデ
ータを伝送すると、モニタ画面は砂嵐のような、あたか
も故障したかのような状態になってしまうので、パソコ
ンは、暗号化を行わないで、DVDを再生できない旨の表
示を行うか、コンテンツ作成者が許諾した低い解像度の
画面で再生するといった処理を行わなければならない。

【０００７】しかしながら、このような判断や処理は、
グラフィックアクセラレータ205で行うことができず、
グラフィックアクセラレータ205内蔵のHDCP制御回路205
aとメモリに記憶されたOS 203aなどソフトウェアとの連
携で行わなくてはならない。つまり、CPU202は、起動さ
れたアプリケーション203cによって、保護すべきコンテ
ンツをモニタ201に表示する場合で、暗号化が必要であ
ると判断すると、グラフィックドライバ203bを使ってグ
ラフィックアクセラレータ205のHDCP制御回路204aを制
御し、アプリケーション203cとHDCP制御回路204aとの間
で認証を行う。この操作を行う理由は、HDCPの制御を無
条件でアプリケーションに伝えられるとしたら、暗号化
を行わずにコンテンツを表示する不法なアプリケーショ
ンを作成できてしまうからである。このようなソフトウ
ェアとハードウェアとの認証などの制御は、HDCPアップ
ストリームと呼ばれ、この規格を提唱している米国イン
テル社と守秘契約を結ぶことによって明らかにされる。
従って、グラフィックアクセラレータ205のHDCP制御回
路205aは、ダウンストリームのみならず、アップストリ
ームの暗号化制御も行わなくてはならない。

【０００８】アプリケーション203cの認証が完了し、モ
ニタ201のレシーバ208とパソコン200のトランスミッタ2
07の認証も完了すると、グラフィックアクセラレータ20
5は、CPU202の制御により、制御ロジックチップ204,210
を通して転送されてきたDVD209のデータを演算し、モニ
タ201に表示するべき画像データをグラフィックメモリ2
06に生成し、トランスミッタ207に送信する。一方、何
らかの認証が完了しなかった場合は、DVD209から演算し
たデータをそのままトランスミッタ207に送信すること
をやめて、グラフィックドライバ203bやOS 203aの責任
の元、保護する必要のない画像に加工してトランスミッ
タ207に画像データを送信しなくてはならない。

【０００９】以上のように、従来の方法では、トランス
ミッタやレシーバのみでは、お互いの認証が行えない上
に、認証を外部のハードウェアやソフトウェアの制御で
行うため、セキュリティ上の課題が大きいという問題が
あった。さらに、認証が正しく行えなかった場合に、そ
の状況を画面に表示するという手段が、トランスミッタ
とレシーバにはなく、外部のハードウェアやソフトウェ
アでデータを生成しなくてはならなかった。また、HDCP
アップストリームを必要とする場合、ソフトウェアとハ
ードウェア間の認証に使う暗号鍵211を必要とし、鍵の
管理を厳重に行わなくてはならないという問題も存在し
た。

【００１０】一方、DVIとHDCPの技術は、パソコンの画
像出力のみならず、デジタルテレビのセットトップボッ
クスなどコンシューマエレクトロニクス製品の出力にも
応用されようとしている。しかし、パソコンの画像信号
は一般的にRGBが用いられているのに対し、コンシュー
マエレクトロニクス製品ではYPbPrと呼ばれる画像信号
が用いられていて、それぞれに互換性がない。したがっ
て、ソースデバイスの得意としている画像信号がどちら
で、シンクデバイスの得意としている画像信号がどちら
であるかの確認をとる手段が、現状、存在しないという
問題があった。また、デジタルテレビなどは、チャンネ
ル操作などのリモコンの受光部はセットトップボックス
ではなく、デジタルテレビのシンクデバイス側にあっ
て、シンクデバイスからソースデバイスを制御したいに
もかかわらず、従来のDVIではその方法がないという問
題もあった。これは、DVIの規格に要求されているDDC
が、I2Cに準拠したシリアルインターフェースを用いて
いるが、複数の制御デバイス（マスタ）を許しておら
ず、パソコンのシステムでは制御デバイスがソースデバ
イス側に存在するのが常識であることが理由であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、デジタル画
像の伝送装置で暗号技術を採用した装置において、トラ
ンスミッタやレシーバのみでは、お互いの認証が行えな
い上に、認証を外部のソフトウェアの制御で行うため、
セキュリティ上の課題が大きいという問題と、認証が正
しく行えなかった場合に、その状況を画面に表示すると
いう手段が、トランスミッタとレシーバにはないという
問題を解決する。また、パソコンなどに使われているRG
B信号とコンシューマエレクトロニクス製品で使われて
いるYPbPr信号の選択を容易にし、シンクデバイス側か
らソースデバイスを制御するという課題を解決する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シリアルインターフェースの制御回路を
シンクデバイスに具備し、受信装置との認証やYPbPr信
号の要求やチャンネルの切り替えなどの制御をシンクデ
バイスが行うことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。

【００１４】

【実施例】図1は、この発明の第一の実施形態に係るデ
ジタル画像伝送装置を模式的に描いたブロック図であ
る。本実施例のデジタル伝送装置は、ソースデバイスで
あるセットトップボックス101とシンクデバイスである
デジタルテレビ102で構成されている。セットトップボ
ックス101は、画像信号再生装置102と画像信号送信回路
103、暗号鍵を保存しているEEPROM104を具備している。
一方、デジタルテレビ102は、画像信号受信回路105とシ
ステム制御回路107を具備していて、システム制御回路1
07は、フラッシュメモリを内蔵していて、そのメモリに
暗号鍵107aとEDID 107bを記憶している。システム制御
回路107は、フラッシュメモリを内蔵していないタイプ
のものでもかまわず、この場合は外付けのEEPROMなどを
用いて、暗号鍵107aとEDID 107bを記憶してもよい。そ
して、画像信号送信回路103は、画像処理回路103aと画
像信号選択回路103b、暗号化回路103c、物理層回路104d
を具備している。一方、画像信号受信回路105は、物理
層回路105a、復号化回路105bを具備している。

【００１５】本実施例において、セットトップボックス
100は、電源が投入されると、まず、暗号化を行わない
状態で、画像信号を出力する。ただし、このときは、暗
号化を行っていないので、保護すべきコンテンツをその
まま出力することができないから、画像処理回路103aで
低解像度に変換した信号を画像信号選択回路103bで選択
する。画像処理回路103aでの処理は、ノイズを混入させ
る方法でもよいし、暗号化ができないため画像を表示で
きない旨の出力に切り替える方法でもよい。また、画像
処理回路103aの出力信号は、解像度VGAのRGB形式であ
る。このことにより、従来のパソコン用モニタでもセッ
トトップボックス100の出力を表示することが可能にし
ている。本実施例では、画像信号選択回路103bの後段に
暗号化回路103cを接続しているが、暗号化回路103cの後
段に画像信号選択回路103bを接続してもよいことは、容
易に理解できるであろう。

【００１６】一方、デジタルテレビ101は、まず、DVIケ
ーブル108のDDC電源108aの状態を調べて、ソースデバイ
スが接続され、電源が投入されていることを確認する。
また、システム制御回路は、暗号化回路105bに暗号鍵10
7aを送信する。なお、この送信は、DVIケーブル106に接
続されていない信号線を使って、送信するので盗聴され
る恐れはない。ソースデバイスから電源が投入されてい
ない場合は、画像信号が入力されていないことを表示し
て、DVIケーブルが接続されることを待つ。もちろん、D
VIケーブル以外に接続する端子を持っている場合は、そ
れらの端子の入力信号を表示してもよい。DVIケーブル1
08が接続されていると判断すると、デジタルテレビは、
SDA信号線108ｃとSCL信号線108dの状態を調べて、シン
クデバイスにシリアルインターフェースの制御デバイス
が存在するか否かを調べる。これは、従来、SDA信号線1
08cとSCL信号線108dは、通信が行われていない場合、制
御デバイスがプルアップしていることを応用して検知す
る。つまり、デジタルテレビにパソコンなどのソースデ
バイスが接続されていれば、デジタルテレビがプルアッ
プしない限り、SDA信号線108cとSCL信号線108dは、接地
レベルにあるはずである。もしも、ソースデバイスにシ
リアルインターフェースの制御デバイスがあると判断さ
れた場合は、従来のパソコンモニタと同様の動作をデジ
タルテレビは行う。すなわち、シリアルインターフェー
スの制御の主導権をソースデバイスに渡し、システム制
御回路107は、あたかもEDIDを記憶したEEPROMのように
振る舞う。そして、この場合はRGB信号が入力されてい
ると判断して、画像信号処理回路105cによりRGB信号をY
PbPr信号に変換した信号を画像信号選択回路115dは選択
する。

【００１７】デジタルテレビ101が、ソースデバイスに
シリアルインターフェースの制御デバイスが存在しない
と判断した場合、すなわち、相手がパソコンなどと異な
り、セットトップボックスのようなコンシューマエレク
トロニクス製品であると判断した場合は、システム制御
回路107がシリアルインターフェースの制御デバイスと
しての動作を開始する。まず、セットトップボックス10
0の暗号化回路103aと、デジタルテレビ101の復号化回路
105bと、公開暗号鍵と乱数の通信を行い、それぞれに演
算を行わせ、その結果からHDCPの認証を行う。HDCPの認
証においては、シンクデバイスの暗号鍵がブラックリス
トに載っていないかどうかの確認が要求されているが、
これは、画像再生装置102で行ってもよいし、暗号化回
路103cで行ってもよい。認証が無事完了したら、暗号化
と復号化の開始を指示し、セットトップボックスの画像
信号選択回路103bに画像信号再生回路102の出力信号を
選択して出力するように指示する。デジタルテレビ側で
は、YPbPr信号が入力されるものと判断して、画像信号
処理回路105cは動作させず、画像信号選択回路105dは復
号化回路105bの出力をそのまま出力する。

【００１８】このようなシステム構成では、システム制
御回路107により、デジタルテレビ101側からセットトッ
プボックス100に対して、表示するテレビのチャンネル
変更をDVIケーブル108を通じて行うことが可能になるこ
とは自明である。

【００１９】一方、図３は、本発明の第二の実施形態に
係るデジタル画像伝送装置を模式的に描いたブロック図
である。本実施例のセットトップボックス301には、暗
号化制御回路303eが画像信号送信回路303に具備されて
いる。ここで、暗号化制御回路303eと、デジタルテレビ
302のシステム制御回路307は、ともにマルチマスタに対
応したシリアルインターフェース制御回路であって、制
御デバイスが同じシリアルインターフェースに複数存在
しても、お互いに譲り合って、システムを制御できると
いう特徴を持っている。すなわち、HDCPの暗号化を行う
場合は、暗号化制御回路303aがシリアルインターフェー
スの主導権をとって、暗号化回路303cと復号化回路305b
を制御し、チャンネルの制御などを行う場合は、システ
ム制御回路307がシリアルインターフェースの主導権を
とってセットトップボックス300を制御する。本実施例
においては、セットトップボックス300が、パソコンモ
ニタでHDCPに対応したモニタに接続した場合でも、デジ
タルテレビに接続した場合と同様に暗号化を制御して、
RGB信号に変換した画像信号を送信できるという効果が
ある。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デジタル画像の伝送装置で暗号技術を採用した装置にお
いて、トランスミッタやレシーバのみでは、お互いの認
証が行えない上に、認証を外部のソフトウェアの制御で
行うため、セキュリティ上の課題が大きいという問題
と、認証が正しく行えなかった場合に、その状況を画面
に表示するという手段が、トランスミッタとレシーバに
はないという問題を解決する。また、RGB信号とYPbPr信
号の選択を従来の互換性を含めて行うという課題を解決
する。この効果は、特にデジタルテレビ用のセットトッ
プボックスのように、伝送する画像を原則として暗号化
しなくてはならない伝送装置において、CPUなどが不要
になるためきわめて有用であり、部品点数を減らして製
造コストが安くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係るデジタル画像伝
送装置を模式的に描いたブロック図である。

【図２】従来の技術を模式的に描いたブロック図であ
る。

【図３】本発明の第二の実施形態に係るデジタル画像伝
送装置を模式的に描いたブロック図である。

【符号の説明】

100,300 … セットトップボックス 101,301 … デジタルテレビ 102,302 … 画像再生回路 103,303 … デジタル画像送信回路 103a,303a … 画像処理回路 103b,303b … 画像信号選択回路 103c,303c … 暗号化回路 103d,303d … 物理層回路 303e … 暗号化制御回路 104,304 … 暗号鍵保存EEPROM 105,305 … デジタル画像受信回路 107,307 … システム制御回路 107a,307a … システム制御回路のフラッシュメモリに
記憶された暗号鍵 107b,307b … システム制御回路のフラッシュメモリに
記憶されたEDID 108,308 … DVIケーブル 200 … パソコン 201 … モニタ 202 … CPU 203 … メモリ 203a … メモリに記憶されたOS 203b … メモリに記憶されたグラフィックドライバ 203c … メモリに記憶されたアプリケーション 204,210 … 制御ロジックLSI 205 … グラフィックアクセラレータ 205a … HDCP制御回路 206 … グラフィックメモリ 207 … HDCPトランスミッタ 207a … 暗号化回路 207b … 物理層回路 208 … HDCPレシーバ 208a … 物理層回路 208b … 復号化回路 209 … DVDドライバ 211 … BIOSとアップストリーム暗号鍵を保存したメモ
リ 212,213 … HDCP暗号鍵を保存したメモリ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル画像信号を受信する物理層回路
   と、前記デジタル画像信号が暗号化されている場合に復
   号する復号化回路と、システム制御回路を具備してい
   て、前記システム制御回路は、前記復号化回路と画像送
   信装置の暗号化回路を制御することを特徴とする画像受
   信機。
2. 【請求項２】 前記システム制御回路は、シリアル・イ
   ンタフェース・マスタ回路を具備していることを特徴と
   する請求項１記載の画像受信機
3. 【請求項３】 画像送信装置から電力が供給される第一
   の端子と、通信を行う第二の端子とを少なくとも具備し
   ていて、前記システム制御回路は、前記第一の端子から
   電力を供給されているときに前記第二の端子の状態を検
   出する回路を具備していて、前記第二の端子の状態によ
   り、前記シリアル・インタフェース・マスタ回路を動作
   させることを特徴とする請求項２記載の画像受信機。
4. 【請求項４】 シリアル・インタフェース・スレーブ回
   路を具備しており、前記第二の端子がプルアップされて
   いない状態の時は前記シリアル・インタフェース・マス
   タ回路が動作し、前記第二の端子がプルアップされてい
   ない状態の時は、前記シリアル・インタフェース・スレ
   ーブ回路が動作することを特徴とする請求項３記載の画
   像受信機。
5. 【請求項５】 前記シリアル・インタフェース・マスタ
   回路は、マルチ・マスタ機能を有していることを特徴と
   する請求項２乃至４記載の画像受信機。
6. 【請求項６】 前記暗号化は、HDCPの従ったものである
   ことを特徴とする請求項１乃至５記載の画像受信機。
7. 【請求項７】 前記物理層回路は、DVIの規格に従った
   画像伝送を行うことを特徴とする請求項１乃至６記載の
   画像受信機。
8. 【請求項８】 画像再生回路と、半導体集積回路と物理
   層回路とを具備していて、前記半導体集積回路は、画像
   再生回路の信号を入力する端子と、デジタル信号を処理
   する画像処理回路と、前記入力端子から得られる信号と
   前記画像処理回路の出力信号を選択する選択回路と、暗
   号化回路とを具備していて、前記暗号化回路は、前記選
   択回路と前記暗号化回路と復号化回路の動作を制御する
   回路であって、暗号化が正常に行われているときには前
   記入力端子から得られる信号を前記選択回路に選択さ
   せ、暗号化が行われていないときには前記信号発生回路
   の出力信号を前記選択回路が選択させることを特徴とす
   る画像送信機。
9. 【請求項９】 画像再生回路と、半導体集積回路と具備
   していて、前記半導体集積回路は、画像再生回路の信号
   を入力する端子と、デジタル信号を処理する画像処理回
   路と、前記入力端子から得られる信号と前記画像処理回
   路の出力信号を選択する選択回路と、暗号化回路と物理
   層回路とを具備していて、前記暗号化回路は、前記選択
   回路と前記暗号化回路と復号化回路の動作を制御する回
   路であって、暗号化が正常に行われているときには前記
   入力端子から得られる信号を前記選択回路に選択させ、
   暗号化が行われていないときには前記信号発生回路の出
   力信号を前記選択回路が選択させることを特徴とする画
   像送信機。
10. 【請求項１０】 前記画像再生回路は、輝度色差信号を
    出力することを出力することを特徴とする請求項８乃至
    ９記載の画像送信機。
11. 【請求項１１】 前記画像処理回路は、RGB信号を出力
    することを特徴とする請求項８乃至１０記載の画像送信
    機
12. 【請求項１２】 前記暗号化回路は、マルチ・マスタ機
    能を有するシリアル・インタフェース・マスタ回路を具
    備していることを特徴とする請求項８乃至１１記載の画
    像送信機。
13. 【請求項１３】 前記暗号化は、HDCPの従ったものであ
    ることを特徴とする請求項８乃至１２記載の画像送信
    機。
14. 【請求項１４】 前記物理層回路は、DVIの規格に従っ
    た画像伝送を行うことを特徴とする請求項８乃至１４記
    載の画像送信機。