JP2006186515A - デジタル放送記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル放送記録再生装置において、外部蓄積メディア処理時の記録用暗号とデジタル放送処理時再生用復号が同じアルゴリズム方式で使用する場合にも、用途別にそれぞれに暗号・復号処理を施し、冗長回路によりコストアップ要因を招く場合がある。
【解決手段】記録用暗号と再生用復号が競合した場合には、再生用復号を優先し、時分割に処理することで、１つの暗復号エンジンで別用途に使用する場合にも同時に処理できる暗復号処理手段を提供する。また放送とメディアの暗復号処理を一括制御し、同一エンジンを共用する場合には、暗号するタイミングを処理のリアルタイム性の大きい処理から時分割に処理することで、暗号・復号エンジンを２重化することを回避するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル放送受信機に代表されるパケットデータ単位で構成されるトランスポートストリームを受信し処理する際のデスクランブル方法及び、各デジタル蓄積メディア処理においてコンテンツ暗号もしくはコンテンツ復号処理に関するものである。さらに詳述すると、デジタル放送を受信した際のストリームを同時にメディア記録するセキュア処理、デジタル放送を受信しながら、同時にメディアに蓄積されたコンテンツを再生することが可能なデジタル放送受信装置のセキュア処理に関するものである。

近年、デジタル放送が一般的になり、受信したデータをデジタルＶＴＲやハードディスク装置などに記録するという要求もおおきくなっている。また、蓄積するメディアにおいても大容量化、ドライブへのアクセス高速化が進み、同時に複数のコンテンツを記録、再生する用途が多くなっている。ここで、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ２２２．０ ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に準拠したデジタル放送において、受信した複数の番組が多重されているトランスポートストリームから、１つ以上の特定の番組を選択して蓄積メディアに記録する場合について説明する。

トランスポートストリームはトランスポートストリームパケットという固定長のパケットより構成されており、各パケットにはそれぞれパケット識別子であるＰＩＤ（Ｐａｃｋｅｔ ＩＤ）が付与されている。例えば、トランスポートストリームが２つの番組（番組Ａ、番組Ｂ）を多重している場合、番組Ａの映像、番組Ａの音声、番組Ｂの映像、番組Ｂの音声を格納するパケットに対してそれぞれ個別のＰＩＤが割り当てられている。さらに映像や音声を含むパケット以外に、番組の選局に必要な情報を格納したパケット、限定受信のためのユーザ固有の情報を格納するパケットなどがある。

情報の伝送にはセクションという定められたデータ形式が用いられるが、セクション形式のデータも同様にトランスポートストリームパケットに格納されており、それぞれの情報毎にＰＩＤ（パケットＩＤ）が割り当てられている。トランスポートストリームはこれらのパケットを多重することで、複数の番組の多重化を実現している。実際の放送では、さらに多くのＰＩＤが用いられている。

また、トランスポートストリームを構成するパケットにはＣＣ（コンティニュイティカウンタ）というフィールドが含まれている。ＣＣは、各パケットのヘッダ部分に付与されており、同一ＰＩＤのパケットにおいて順次インクリメントされることで各ＰＩＤのパケットの連続性の指標を示すものである。

またこれまでは、視聴者が選択したチャネル視聴料を放送事業者に支払うことで選択したチャネルを視聴することが可能になる受信契約形態を有料コンテンツで行われていたが、無料放送に関しても、こういった契約が取り交わされる予定である。放送からは多数のチャネルが放送されるので、通常は受信契約していないチャネルも放送されている。そこで受信機は、チャネルごとに受信契約の有無を確認して視聴可能なチャネルのみを受信している。こうしたチャネルを選別して受信する技術を限定受信、あるいはコンディショナルアクセス（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ Ａｃｃｅｓｓ：略してＣＡ）と呼んでいる。

また、送信機では、各チャネルで放送すべき番組の映像や音声などのコンテンツを、所定単位毎に異なるスクランブル鍵を用いてスクランブル（ｓｃｒａｍｂｌｅ）を施して、このスクランブル鍵と次の所定単位用のスクランブル鍵とを、ＥＣＭ（Ｅｎｔｉｔｌｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ：共通情報）に含ませ、スクランブルしたコンテンツに付随して順次放送している。ここでＥＣＭは、受信契約した契約者が有する受信機でのみ解釈可能なように暗号化されている。

ここで、スクランブルを施す際に用いたスクランブル鍵は、デスクランブルを施す際に用いるデスクランブル鍵と同一である。受信機には契約者に対応する識別番号をもった専用のＩＣカードが付属している。ＩＣカードには、ＣＰＵとメモリが内蔵され、限定受信の処理ソフトウェアや契約条件が格納されている。限定受信に関する処理機能は、すべてデジタル化されてＩＣカードに封じ込まれているため、不正視聴は困難であり、高度なセキュリティが提供されている。

こうした処理単位毎にスクランブルされたデジタル放送をデスクランブル（ｄｅｓｃｒａｍｂｌｅ：復号）し、外部の蓄積メディアに記録して再生するデジタル信号受信端末装置として、例えば、特開２００１−１９７３８７号公報が開示されており、図４を用いて説明する。図４は、従来のデジタル放送受信端末装置の構成を示すものである。

図４において、４１ａと４１ｂはチューナ、４２ａと４２ｂは伝送路復号手段、４３ａと４３ｂはトランスポートストリーム（以下ＴＳと略す）の分離／選択手段、４４はスイッチ、４５はデスクランブル／トランスポートストリームの分離選択手段、４６は外部に蓄積された蓄積手段、４８はデジタル圧縮の伸長手段（ＭＰＥＧデコーダ）、４９は表示処理手段、４１０は内蔵された蓄積手段、４１１は外部インターフェース、４１２はバッファメモリ、４２０はＲＯＭメモリ、４２１はＲＡＭメモリ、４２２は制御マイコン、４００ａと４００ｂは高周波入力端子、４０１は音声出力端子、４０２は映像出力端子、４０３は外部インターフェースの入出力端子である。

各手段はそれぞれ制御ライン１０００と接続されており、信号が双方向に流れ、また制御マイコン４２２からの制御信号が各手段に送られ、また各手段から逆方向に送られている。

図４におけるデジタル放送受信端末装置では、デジタル変調信号は入力端子４００ａと４００ｂから入力され、チューナ４１ａとチューナ４１ｂでそれぞれ希望チャネルが選局されて伝送路復号手段４２ａと伝送路復号手段４２ｂに入力される。伝送路復号手段４２ａと伝送路復号手段４２ｂは、複数のトランスポートストリームを復号する。

復号された複数のトランスポートストリームはＴＳ分離／選択手段４３ａとＴＳ分離／選択手段４３ｂに入力され、それぞれ希望する２つのフレームを構成するトランスポートストリームが選択され出力される。１つのトランスポートストリームはスイッチ４４を介してデスクランブル／ＴＳのパケット分離手段４５ａに入手され、スクランブルされている場合は解除してトランスポートストリームのパケットを分離する。トランスポートストリームのパケット分離では、番組情報や希望する番組の圧縮データを選択する。

現在視聴するデータは、ＭＰＥＧでコーダ４８に入力され、他方は蓄積手段４１０入力する。ＭＰＥＧデコーダ４８では映像と音声情報がデジタル伸長され、映像信号と音声信号を出力する。映像信号は表示処理手段４９で映像出力にＯＳＤやグラフィックスを付加した後に映像出力端子４０２に出力する。ＴＳ分離／選択４３ａの他の一方と４３ｂのトランスポートストリーム出力はバッファメモリ４１２を介して蓄積手段４１０に蓄積された後に、希望に応じてスイッチ４４を介してＭＰＥＧデコーダ４８で再生する。外部インターフェース４１１と外部インターフェースの入出力端子４０３は、データの蓄積手段４６との接続に用いる。
特開２００１−１９７３８７号公報

解決しようとする問題点は、上記（特許文献１）では放送のスクランブルデータをデスクランブルし、種々の出力を可能とするものだが、表記外部蓄積手段４６に蓄積を行う際には、蓄積するコンテンツに暗号処理を行う必要がある。その際、デスクランブル回路の逆のスクランブル処理回路が別途必要になる。

その場合には、上記構成の場合、蓄積手段４６の前にスクランブル処理手段が必要になり、受信機は多種の暗号エンジンを常備する必要がある。

また上記の構成の場合、スクランブル手段を蓄積手段４６の前に構成すると、使用する形態によっては、デスクランブルとスクランブル手段の両方で同じ暗号エンジンを使用する場合も多々あり、２重に回路が必要となり、コスト単価増大の主要因となる。

本発明は、上記課題を鑑み、放送受信時のデスクランブル処理と、蓄積メディアへの記録時のコンテンツ暗号、メディアへ記録したコンテンツ再生時のコンテンツ復号処理を実現する暗復号手段を具備し、放送とメディアの暗復号処理を一括制御し、同一エンジンを共用する場合には、暗号するタイミングを処理のリアルタイム性の大きい処理から時分割に処理することで、暗号・復号エンジンを２重化することを回避するものである。

本発明は、例えばチューナから入力したトランスポートパケットを受信してデスクランブルするデスクランブル手段と、デスクランブルしたトランスポートストリームパケットをメディア記録する際のコンテンツ保護用のスクランブル手段、および、暗号化されたメディアに記録したコンテンツを再生する際に再度デスクランブルするデスクランブル手段、を１つの暗復号手段で実現できるため、同一の処理を２重、３重で具備することを回避し、回路冗長性によるコスト増加を回避できる。

本発明の具体的な実施の形態について以下に示す。

（実施の形態１）
図１は、本発明のデジタル放送受信機７００の構成図であって、１ａ，１ｂはチューナ、２ａと２ｂは伝送路復号手段、３ａ，３ｂは２ａ，２ｂから復号、生成されたＴＳパケットデータを受信するＴＳ入力部、４は複数の入力手段から処理するパケットデータを取り出すＳＷ、５はＴＳから必要なＴＳのみを抽出するＴＳ分離選択部、３５は３ａ，３ｂ及び１１から入力されたデータを復号（デスクランブル）及び外部Ｉ／Ｆを介して外部蓄積に蓄積する際に施す暗号（スクランブル）を行う、暗復号部（デスクランブル＆スクランブル）、８はデジタル圧縮の伸長手段（ＭＰＥＧデコーダ）、９は表示処理手段、１１は外部インターフェース、１２は複数のデータ入力手段に対して、時分割にバッファリングするバッファメモリ、２０は各部の制御を行う命令を搭載したＲＯＭメモリ、２１はＲＡＭメモリ、２２は制御マイコン、１００ａと１００ｂは高周波入力端子、２０１は音声出力端子、２０２は映像出力端子、３００は外部インターフェースの入出力端子である。また制御ライン１０００により各手段が電気的に接続され、信号が双方向に送られている。

図１を用いて本発明の放送入力を受信して処理する方法及び、外部入力Ｉ／Ｆから事前に録画したコンテンツ（番組データ）を受信して処理する方法を説明する。

デジタル放送受信機７００では、屋外ユニットからのデジタル変調信号が入力端子１００ａと入力端子１００ｂから入力され、チューナ１ａとチューナ１ｂでそれぞれ希望チャネルが選局されると、伝送路復号手段２ａと伝送路復号手段２ｂに入力される。

伝送路復号手段２ａと伝送路復号手段２ｂでは、デジタル放送の種類より決まるデジタル復調・誤り訂正等から構成され、デジタル変調信号から構成された複数のトランスポートストリームを１８８バイト単位パケット化したトランスポートストリームパケット（以下、ＴＳと示す）が選択され出力される。

トランスポートストリームはそれぞれトランスポートストリームパケット入力部３ａ、トランスポートストリームパケット入力部３ｂに入力され、そこで同期確立、ＴＳのエラー判定が行われる。正常のＴＳはそれぞれバッファ１２に蓄えられる。バッファ１２に蓄えられると、命令ＲＯＭ２０の命令により処理が始められる。命令ＲＯＭ２０の動作を図２に示す。命令ＲＯＭ２０では、到着したパケット順に処理が行われるが、ここでは、１つのパケットを順次処理するまでを説明する。

第一の処理で到着したデータ順（バッファの到着順を管理する方法は図示せず）に、ＳＷ４を介し、ＴＳ分離選択器５にデータを出力する。ＴＳ分離選択器５は受信機で必要なＴＳのＰＩＤ（パケットＩＤ）のみを抽出する。ＴＳ分離選択されたＴＳは暗復号部３５に転送される。

第二の処理でＴＳ分離選択されたＴＳに対し、暗復号部３５ではスクランブルされているかを判定し、スクランブルされている場合は、復号に必要な鍵を設定して、復号（デスクランブル）処理を行う。

第三の処理で、上記第二の処理で、デスクランブル処理を行ったＴＳについて、「視聴指示の有無」と「記録処理の有無」の判定を行う。視聴処理がある場合には、ＭＰＥＧデコーダ８に転送する。現在視聴するデータのみＭＰＥＧデコーダ８に受信され、ＭＰＥＧデコーダ８では映像と音声情報がデジタル伸長され、映像信号と音声信号を出力する。

映像信号は表示処理手段９で映像出力にＯＳＤやグラフィックスを重畳した後に、映像出力端子２０２に出力する。

記録処理の有無がある場合には、デスクランブル処理したＴＳを準備、該当するＰＩＤのデータ毎に区別して、ＲＡＭ２１に展開する。

第四の処理で、第三の処理でＲＡＭ２１に展開したＴＳを外部蓄積するための暗号化処理を行う。命令ＲＯＭ２０では、外部Ｉ／Ｆで接続するデバイスに応じ、暗号アルゴリズムを選択し、ＲＡＭ２１からデスクランブルされたＴＳを再度で暗復号部３５に入力する。
暗復号部３５は、外部Ｉ／Ｆで接続するデバイスに応じた暗号を施し、再度ＲＡＭ２１に展開する。

第五の処理で、暗号化され展開されたＴＳデータを外部Ｉ／Ｆ１１を介して、外部Ｉ／Ｆ端子８００に出力される。外部Ｉ／Ｆ端子８００から出力されたデータは、そのまま外部蓄積メディアに記録される。

以上が、放送受信、リアルタイム再生、記録時の処理の流れである。

次に、予め外部蓄積メディアに記録したコンテンツ（番組）を視聴する処理について説明する。

外部蓄積８００に蓄積させた番組コンテンツは、接続デバイス毎に異なる暗号が施されている。命令ＲＯＭ２０から蓄積データの視聴が指示されると、所定の手続き（図示せず）にてメディアと受信機の相互確認が施されると、外部蓄積データが外部Ｉ／Ｆを介して、ＲＡＭ２１に入力される。

ＲＡＭ２１に展開されたデータは暗復号部３５に入力される。暗復号部３５では、メディア毎に規定されている暗号アルゴリズムを復号化して、ＭＰＥＧデコーダ８に出力する。ＭＰＥＧデコーダ８での処理以降は上記、放送入力、リアルタイム視聴と同様の処理で、映像出力、音声出力を行い、リアルタイムに視聴する。

なお、本説明において、放送受信して視聴する場合と、メディアコンテンツを視聴する場合を分けて説明しているが、放送受信して外部蓄積に記録を行い、メディアコンテンツからの視聴を同時に行うことも可能である。

なお、本発明の構成では、ＭＰＥＧデコーダ８、表示装置９をそれぞれ１系統のみ記載しているが、ＭＰＥＧデコーダ８、表示装置９をそれぞれ２系統以上の複数化することで、放送受信、視聴、外部蓄積記録処理と、蓄積メディアの視聴を同時に実現することも容易に類推できる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１は、放送受信して視聴する場合に用いる復号処理と、放送受信して外部蓄積に記録する場合の暗号処理が異なる場合について説明したが、２つの暗号復号の処理が同じアルゴリズムを適用する場合に暗号と復号を時分割に行う方法について、説明する。構成図と図の説明は実施の形態１と同様なので省略する。

図３は放送受信時のＴＳ入力とＲＡＭ２１から暗復号部３５へ入力データが供給されるタイミングが同時になる場合とそのときの暗復号部３５の処理タイミングを明示した図である。

図３において、放送入力は、１ａまたは１ｂから入力されたてバッファ１２からＳＷ４を介して順次取り出されたデータ入力タイミングを示している。ＲＡＭ系入力は、外部蓄積６から入力されてＲＡＭ２１に展開された外部蓄積メディアのデータに対しＲＡＭ２１からの入力タイミングを示している。

暗復号部処理は、上記放送入力とＲＡＭ系入力からの処理タイミング順を示している。ここでは、（実施の形態１）で説明した処理のうち、簡略化の為に、高周波入力端子１００ａにてデジタル放送を受信して視聴し、外部蓄積６から外部Ｉ／Ｆを介して、同じく視聴する場合について説明する。処理の流れについては、（実施の形態１）で説明した流れと同じであるので省略する。

図３において、デジタル放送を受信したＴＳを本発明のデジタル放送受信機７００に到着した順にＴＳ＿Ａ１，ＴＳ＿Ａ２とする。また外部蓄積６から本発明のデジタル放送受信機に７００に入力される順にＴＳ＿Ｂ１，ＴＳ＿Ｂ２とする。また放送入力は放送コンテンツ保護の為に、アルゴリズムＩで暗号化され、ＲＡＭ系入力に展開されているデータもアルゴリズムＩで暗号化されて、デスクランブルするためには同じアルゴリズムＩが必要となる場合とする。暗復号部３５はアルゴリズムＩを１系統搭載されている。

暗復号部３５に入力されるタイミングは放送入力と、ＲＡＭ系入力はそれぞれ独立に処理されるため、暗復号部３５には、図３に示す、同時に暗復号部３５に復号処理要求が来る場合がありうる。暗復号部３５は、放送のリアルタイム視聴の処理と蓄えられるバッファ量から放送入力の復号処理を優先する。

ＴＳ＿Ａ１とＴＳ＿Ｂ１が競合するタイミング（図３左側）では、暗復号部３５は放送入力からの復号処理を開始し、放送入力からのＴＳ＿Ａ１は終わるまでＲＡＭ系入力の復号要求を拒否し、ＲＡＭ２１に蓄積しておく。放送入力からのＴＳ＿Ａ１に対して復号が終了すると、ＲＡＭ２１に蓄えている暗号文を入力し、復号化を行う。

次にＴＳ＿Ａ２とＴＳ＿Ｂ２が競合するタイミング（図３右側）に示すように、ＲＡＭ系入力が先に入力されてから放送入力のＴＳ＿Ａ２が入力された場合は、先にＴＳ＿Ｂ２の復号処理が初めに処理され、ＴＳ＿Ａ２からの復号処理要求が発生した時点で、一旦ＴＳ＿Ｂ２の復号処理を止め、途中結果を保持する（保持するバッファは図示せず）。その後、ＴＳ＿Ａ２の復号処理を行い、
終了後、ＴＳ＿Ｂ２の途中結果を復号アルゴリズム処理の初期値に再ロードを行い、ＴＳ＿Ｂ２の復号処理を再開する。

以上のように１つの暗復号アルゴリズムを複数から要求されている場合でも、処理優先度を決め時分割処理することで、それぞれに意図した暗復号アルゴリズムで処理することが可能となる。

なお、簡略化の為記載していないが、放送受信時の復号処理と、放送受信時の記録用暗号処理と、蓄積メディアからの視聴用の復号処理が重複された場合にも、バッファリングできる蓄積の処理優先度を放送受信の処理より下げることで、同様に処理できる。

なお、暗復号処理の競合を避ける別の構成として従来は、放送入力の復号処理と外部蓄積Ｉ／Ｆからの復号処理が競合するのを排他的に行うため、外部Ｉ／Ｆ１１部分に外部蓄積コンテンツを復号する処理部を設けることが考えられるが、この場合、この実施の形態２のようなアルゴリズムが共通の場合には、それぞれに復号アルゴリズム処理部を搭載することになり、回路を２重に持っておく必要がある。本発明はその際の回路冗長性を回避でき、コストメリットを削減することが可能である。

デジタル放送の記録再生を実現する受信機において、放送局からのスクランブル処理と、蓄積メディアへの記録、蓄積メディアからの再生において、必須となる暗復号のアルゴリズムを処理方式によらず、１つの回路で構成することが可能となり、低廉なデジタル放送記録再生装置を提供可能である。

本発明のデジタル放送記録再生装置の構成例を示したブロック図 本発明のデジタル放送記録再生装置のＴＳ処理を示した処理フローチャート 本発明のデジタル放送記録再生装置の暗復号部の調停・暗復号タイミングを示す図 従来のデジタル放送記録再生装置の構成を示す図

符号の説明

１ａ チューナ
１ｂ チューナ
２ａ 伝送路復号
２ｂ 伝送路復号
３ａ ＴＳ入力部
３ｂ ＴＳ入力部
４ スイッチ
５ ＴＳ分離選択部
６ 外部蓄積
８ ＭＰＥＧデコーダ
９ 表示装置
１１ 外部Ｉ／Ｆ
１２ バッファ
２０ ＲＯＭ
２１ ＲＡＭ
２２ 制御マイコン
１００ａ 高周波入力端子
１００ｂ 高周波入力端子
２０１ 音声出力端子
２０２ 映像出力端子
７００ デジタル放送記録再生装置
８００ 外部インターフェース端子
４１ａ チューナ
４１ｂ チューナ
４２ａ 伝送路復号
４２ｂ 伝送路復号
４３ａ ＴＳ分離選択
４３ｂ ＴＳ分離選択
４４ スイッチ
４５ デスクランブル／ＴＳデコード
４６ 外部蓄積手段
４８ ＭＰＥＧデコーダ
４９ 表示装置
４１０ 蓄積手段
４１１ 外部Ｉ／Ｆ
４１２ バッファ
４２０ ＲＯＭ
４２１ ＲＡＭ
４２２ 制御マイコン
４００ａ 高周波入力端子
４００ｂ 高周波入力端子
４０１ 音声出力端子
４０２ 映像出力端子
４０３ 外部インターフェース端子

Claims (3)

1. デジタル放送を受信する少なくとも１つ以上のチューナと、デジタル復調、誤り訂正を行う少なくとも１つ以上の伝送路復号手段と、伝送路復号されたトランスポートストリームパケットを受信して同期検出、伝送時のエラー検出や到着時のパケット落ちエラー検出を行う少なくとも１つ以上のＴＳ入力部と、入力されたトランスポートストリームパケットを蓄えるバッファと、蓄えたバッファから受信順序を判断して読み出すスイッチ回路と、記録／再生に必要なパケットを分離選択するＴＳ分離選択部と、デジタル圧縮された映像及び音声を伸長するＭＰＥＧデコーダと、伸長された映像データとＯＳＤやグラフィックス映像を付加する表示装置と、前記トランスポートストリームパケットを外部入力及び出力する外部インターフェースと、前記外部インターフェースからのデータを蓄積する外部蓄積手段と、前記トランスポートストリームパケットの処理制御を行う命令ＲＯＭと、データを一時退避、蓄積するＲＡＭと、デジタル放送記録再生装置を制御する制御マイコンと、放送及び蓄積メディアへの転送時に定められた鍵によりスクランブル及びデスクランブルする暗復号処理手段を具備したことを特徴とするデジタル放送記録再生装置。
2. 上記デジタル放送記録再生装置に搭載される暗復号処理手段は、放送からの暗号データを復号する復号アルゴリズム及び、蓄積メディアへの記録時の暗号アルゴリズム及び、蓄積メディアからの再生時の復号アルゴリズムをそれぞれ暗号、復号することを特徴とするデジタル放送記録再生装置。
3. 上記デジタル放送記録再生装置に搭載される暗復号処理手段は、放送からの暗号データ及び、外部蓄積メディアへの記録データ及び、外部蓄積メディアからの再生データの少なくとも２つ以上のデータが同時に暗号手段に転送された場合に、コンテンツの優先順位により、時分割に制御することを特徴とするデジタル放送記録再生装置。

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