JP3965722B2 - Mpegストリームデータのスクランブル装置及びスクランブル方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、MPEG規格に基づいて符号化されたMPEGストリームデータを不正使用から保護するための装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、デジタルビデオディスク(DVD)やデジタルビデオ放送(DVB)など、MPEG技術を用いた製品やサービスが普及しつつあり、これらの製品やサービスで使用される映像作品には、多くの場合、著作権が発生している。
そこで、上記映像作品を著作権者の許諾なき複製や使用から、いかに保護するかという問題が浮上している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題を解決する手法として、MPEGストリームデータの総てを暗号化することが考えられるが、動画をコンテンツとするMPEGストリームデータのデータは大容量であるため、暗号化および暗号解読を行うCPUの処理負荷が大きくなるという問題がある。
特に、カラオケ装置などで背景映像を再生するDVDプレーヤでは、1曲に付き多く(たとえば、8個)の背景映像を連続再生するため、暗号解読のためのCPUの処理負荷が大きくなると、DVDから背景映像データを読出して再生する処理速度が遅くなるという問題がある。
【0004】
そこで、本発明は、MPEGストリームデータを再生する装置の負担を増大させることなく、MPEGストリームデータを不正使用から保護できる装置および方法の実現を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、パケットデータと、このパケットデータの前に付されたパケットヘッダとを有するパケットの複数を1GOP単位とするMPEGストリームデータのスクランブル装置であって、前記パケットヘッダの一部と、前記パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとを暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にするスクランブル手段が備えられたことを特徴とするMPEGストリームデータのスクランブル装置という技術的手段を採用する。
【0006】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のMPEGストリームデータのスクランブル装置において、前記パケットヘッダは、パケットのスタートコードを示すパケットスタートコード、ストリームを識別するデータを示すストリームIDデータおよびパケットの長さを示すパケットレングスデータを有し、前記パケットヘッダの一部は、前記パケットスタートコードの一部であるという技術的手段を採用する。
【0007】
【0008】
【0009】
請求項3に記載の発明では、パケットデータと、このパケットデータの前に付されたパケットヘッダとを有するパケットの複数を1GOP単位とするMPEGストリームデータのスクランブル方法であって、前記パケットヘッダの一部と、前記パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとを暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にすることを特徴とするMPEGストリームデータのスクランブル方法という技術的手段を採用する。
【0010】
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載のMPEGストリームデータのデスクランブル方法において、前記パケットヘッダは、パケットのスタートコードを示すパケットスタートコード、ストリームを識別するデータを示すストリームIDデータおよびパケットの長さを示すパケットレングスデータを有し、前記パケットヘッダの一部は、前記パケットスタートコードの一部であるという技術的手段を採用する。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】
請求項1ないし請求項4に記載の発明によれば、パケットヘッダの一部と、前記パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとを暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にする。
つまり、パケットヘッダの一部を暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にするため、MPEGストリームデータを再生する側が、上記暗号化された所定部分を解読してデスクランブルする手段を有さなければ、MPEGストリームデータを正常に再生することができない。
これにより、MPEGストリームデータを不正な再生から保護できる。
また、暗号化する部分は、パケットヘッダの一部と、パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとのみであり、MPEGストリームデータの総てを暗号化しないため、MPEGストリームデータを供給する側および再生する側双方のCPUの処理負荷を軽減することができる。
【0015】
そして、そのようなMPEGストリームデータを保護するための、より一層具体化した技術的手段は、請求項2および請求項4に記載するように、上記パケットヘッダが、パケットのスタートコードを示すパケットスタートコード、ストリームを識別するデータを示すストリームIDデータおよびパケットの長さを示すパケットレングスデータを有する場合に、上記パケットスタートコードの一部を暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にすることにある。
つまり、パケットヘッダの中の重要なデータをスクランブル状態にすることにより、MPEGストリームデータの不正使用からの保護を厚くすることができる。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のMPEGストリームデータのスクランブル、デスクランブルのための装置および方法の一実施形態について図を参照して説明する。
まず、本発明のMPEGストリームデータのスクランブル装置(以下、スクランブル装置と称する)および方法(以下、スクランブル方法と称する)の一実施形態について図を参照して説明する。
図1は、本実施形態のスクランブル装置の主要構成をブロックで示す説明図である。
【0020】
スクランブル装置10には、外部から入力されたアナログのビデオ信号を入力してPESパケット化するエンコード回路20が備えられている。このエンコード回路20には、外部から入力されたアナログのビデオ信号をエンコードしてデジタルデータ列に変換するビデオエンコーダ21と、このビデオエンコーダ21によりデジタルデータ列に変換されたビデオ信号をMPEG2規格にしたがってパケット化されたMPEGストリームデータに変換するパケッタイザ22とが備えられている。
【0021】
このパケッタイザ22には、ビデオエンコーダ21から出力されたビデオ信号をパケット化するとともに、所定のデータを暗号化するなどの処理を行うCPU23が備えられており、このCPU23には、暗号化のための暗号コード、暗号化プログラムおよびパケット化のためのプログラムなどが記憶されたROM24と、このROM24から読出された暗号コードやプログラムなどを一時記憶するRAM25とが接続されている。
【0022】
パケッタイザ22から出力されたMPEGストリームデータは、入力インターフェース30に入力され、このインターフェース30から出力されたMPEGストリームデータは、バス32を介してバッファメモリ18に転送され、一時記憶される。バス32には、CPU23への暗号化指令の出力、バッファメモリ18に対するデータ出力指令などを行うCPU12と、このCPU12により実行されるプログラムなどが記憶されたROM14と、このROM14から読出されたプログラムなどを一時記憶するRAM16とが接続されている。
【0023】
バッファメモリ18は、CPU12からのデータ出力指令に応じて、記憶しているMPEGストリームデータを出力インターフェース34を介してMPEG記録装置40へ出力する。そして、このMPEG記録装置40により、MPEGストリームデータが記憶されたDVD(Digital Video Disc)61AなどのMPEGデータ記憶媒体が作成される。
【0024】
次に、MPEGストリームデータの主要構成について、それをブロックで示す図2を参照して説明する。
MPEGストリームデータは、パック単位で構成されており、先頭のパックの前には、パックヘッダが付されている。パックヘッダは、図示しないが、パックの開始を示すパックスタートコード、MPEG1と識別するための2ビットのデータ「10」、SCR(System Clock Reference)、スタッフィング長、スタッフィング・バイトなどから構成される。1つのパックは、複数のPES(Program Elementary Stream)から構成されており、1つのPESは、MPEG2のビデオデータを示すパケットデータと、このパケットデータの前に付されたパケットヘッダとから構成される。
【0025】
パケットヘッダは、パケットの開始を示すパケットスタートコード、他のMPEGストリームデータと識別するためのストリームID、パケットの長さを示すPESパケット長、MPEG1と識別するための2ビットのデータ「10」、PES制御、PESヘッダの長さを示すPESヘッダ長、データ出力のタイミングを制御するPTS(Presentation Time Stamp)およびDTS(Decording Time Stamp)などから構成される。PES制御は、データとしての重要度を示すプライオリティ、著作権、伝送ビットエラー検出を示すCRCフラグ付加情報、およびその他の情報から構成される。
また、複数のパケットデータにより1つのGOP(Group Of Picture)が構成されており、各GOPの先頭のパケットデータの前には、他のGOPと識別するための4バイトのシーケンスヘッダが付されている。そして、複数のGOPによりES(Elementary Stream)が構成される。
さらに、MPEGストリームデータは、暗号解読コード、映像の作成者、作成年月日などのデータを管理する管理ファイルを有する。
【0026】
次に、上記構成のMPEGストリームデータの一部を暗号化するために実行されるスクランブル方法たるCPU23の処理内容について図3および図4を参照して説明する。
図3は、CPU23の処理内容を示すフローチャートである。図4(A)は、暗号化するデータと、暗号化するために用いられる暗号コードおよび暗号化されたデータをそれぞれ16進数で示す説明図であり、同図(B)は、暗号化のための演算内容を示す説明図である。
【0027】
なお、ここでは、パケットスタートコードは「00 00 01h」の3バイトであり、ストリームIDは「E0h」の1バイトであり、PESパケット長は「45 67h」の2バイトであり、シーケンスヘッダは「00 00 01 B3」の4バイトであるとし、パケットスタートコードの3バイト目の「01h」からシーケンスヘッダの4バイト目の「B3」までの計8バイトを暗号化する場合を代表に説明する。また、暗号化に用いる暗号コードは、図4(A)に示すように、「89 AB CD EF F1 E1 D1 C1」の8バイトとする。
【0028】
まず、CPU23は、パックヘッダの先頭のパックスタートコードを検索し(ステップ10)、続いてパケットのスタートコードを検索する(ステップ12)。続いて、指定されたパケットのデータへアクセスし、そのデータを暗号コードを用いて暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にする(ステップ14)。
つまり、パケットスタートコードの3バイト目の「01h」、ストリームIDの「E0h」、PESパケット長の「45 67h」およびシーケンスヘッダの「00 00 01 B3」へアクセスし、これらのデータを暗号化コード「89 AB CD EF F1 E1 D1 C1」を用いて暗号化する。
【0029】
この暗号化は、図4(B)に示すように、暗号化するデータおよび暗号コードの排他論理和(EXOR)を演算することにより行う。この演算により暗号化されたデータは、図4(A)に示すように、「88 4B 88 88 F1 E1 D0 72」となり、この暗号化されたデータが暗号化される前のデータに代えて用いられる。
つまり、パケットスタートコードの3バイト目の「01h」に代えて「88」が、ストリームIDの「E0h」に代えて「4B」が、PESパケット長の「45 67h」に代えて「88 88」が、シーケンスヘッダの「00 00 01 B3」に代えて「F1 E1 D0 72」がそれぞれ用いられる。
【0030】
そして、CPU23は、パック内の最後のパケットであるかを判定し(ステップ16)、最後のパケットでない場合は(ステップ16:No)、次のパケットへアクセスし(ステップ18)、上記ステップ12およびステップ14を実行して暗号化を行う。CPU23は、最後のパケットの暗号化を終了すると(ステップ16:Yes)、ステップ20へ進み、暗号化を行ったパックが最後のパックか否かを判定し(ステップ20)、最後のパックでない場合は(ステップ20:No)、次のパックへアクセスし(ステップ22)、そのパック内のパケットに対して暗号化を行う(ステップ12〜ステップ18)。
【0031】
以上のように、本実施形態のスクランブル装置および方法によれば、MPEGストリームデータの一部のデータのみを暗号化し、MPEGストリームデータの総てを暗号化しないため、暗号化のためのCPU23の処理負荷を軽減することができる。しかも、パケットスタートコードの3バイト目、ストリームIDおよびPESパケット長という重要なデータを暗号化してスクランブル状態にすることができるため、MPEGストリームデータを不正使用から厚く保護できる。
【0032】
次に、本発明のMPEGストリームデータのデスクランブル装置(以下、デスクランブル装置と称する)および方法(以下、デスクランブル方法と称する)の一実施形態について図を参照して説明する。
まず、デスクランブル装置の主要構成について図5を参照して説明する。
なお、ここでは、デスクランブル装置として、デスクランブル装置を備えたDVD(Digital Video Disc)プレーヤ、特にカラオケ装置で背景映像の再生に用いるものを代表に説明する。
【0033】
DVDプレーヤ60には、背景映像を示す背景映像データ(MPEGストリームデータ)がファイル形式で記憶されたDVD61Aから背景映像データを読出すDVDドライブ61と、同じく背景映像データがファイル形式で記憶されたDVD62Aから背景映像データを読出すDVDドライブ62とが内蔵されている。両DVDドライブ61、62には、図示しないディスク回転用のモータ、モータ駆動回路、ディスク面に光線を照射してディスクに記憶された背景映像データを読取る読取ヘッドなどがそれぞれ設けられている。
【0034】
また、DVDプレーヤ60には、DVD61A、62Aから読出された背景映像データを一時記憶するバッファメモリ65と、バッファメモリ65から出力される背景映像データを入力してアナログの映像信号に変換するMPEGデコーダ回路66とが内蔵されている。
さらに、DVDプレーヤ60には、DVD61A、DVD62Aから背景映像データを読出す際にスクランブル化されたデータをデスクランブルするための処理などを行うCPU64を有する制御回路63が備えられており、CPU64には、CPU64により実行されるデスクランブル処理のためのプログラムなどが記憶されたROM68と、このROM68から読出されたプログラム、DVD61A、DVD62Aに記憶されている管理ファイルから読出された暗号解読コードなどを一時記憶するRAM67とが接続されている。
なお、DVDドライブ61,62、制御回路63、CPU64、RAM67およびROM68が、本発明のデスクランブル装置に相当する。
【0035】
次に、DVD61AおよびDVD62Aから読出されたMPEGストリームデータの暗号化されたデータを解読するために実行されるデスクランブル方法たるCPU64の処理内容について、それを示す図6のフローチャートを参照して説明する。
なお、DVD61AおよびDVD62Aには、上記スクランブル装置10および方法によりスクランブル化されたMPEGストリームデータが記憶されているものとする。
【0036】
まず、CPU64は、DVD61AおよびDVD62Aから読出されたMPEGストリームデータが、暗号化されたデータを有するMPEGストリームデータであるかを判定し(ステップ30)、暗号化されたデータを有するMPEGストリームデータである場合は(ステップ30:Yes)、RAM67から暗号解読コードを読込む(ステップ32)。
【0037】
続いて、CPU64は、MPEGストリームデータを構成するパックのパックヘッダのパックスタートコードを検索し(ステップ34)、続いてパケットのスタートコードを検索する(ステップ36)。続いて、暗号化されたデータへアクセスし(ステップ38)、そのデータを暗号解読コードを用いて解読し、正常にシステムデコードできるデスクランブル状態にする(ステップ38)。
つまり、パケットスタートコードの暗号化された3バイト目の「88」、暗号化されたストリームIDの「4B」、暗号化されたPESパケット長の「88 88」および暗号化されたシーケンスヘッダの「F1 E1 D0 72」へアクセスし、これらのデータを暗号解読コード「89 AB CD EF F1 E1 D1 C1」を用いて解読する。
【0038】
この解読は、図4(B)に示すように、暗号化されたデータおよび暗号解読コードの排他論理和(EXOR)を演算することにより行う。この演算により暗号化されたデータは、図4(A)に示すように、「01h E0h 45 67h 00 00 01 B3h」となり、暗号化される前のデータに復元される そして、CPU64は、パック内の最後のパケットであるかを判定し(ステップ40)、最後のパケットでない場合は(ステップ40:No)、次のパケットへアクセスし(ステップ42)、上記ステップ36およびステップ38を実行して暗号の解読を行う。CPU64は、最後のパケットの暗号化を終了すると(ステップ40:Yes)、ステップ44へ進み、解読を行ったパックが最後のパックか否かを判定し(ステップ44)、最後のパックでない場合は(ステップ44:No)、次のパックへアクセスし(ステップ46)、そのパック内のパケットに対して暗号の解読を行う(ステップ34〜ステップ42)。
【0039】
以上のように、本実施形態のデスクランブル装置および方法によれば、上記スクランブル装置10および方法によりスクランブル化されたMPEGストリームデータをデスクランブルして再生することができる。しかも、暗号を解読するデータ量が少ないため、暗号解読のためのCPU64の処理負荷を軽減することができる。
なお、上記実施形態では、パケットスタートコードの3バイト目、ストリームID、PESパケット長およびシーケンスヘッダを暗号化し、それら暗号化されたデータを解読する場合を説明したが、暗号化および解読するデータは、それらに限定されるものではない。
【0040】
ところで、DVDの中には、再生される映像を見る角度を変えて表示するマルチアングル再生や、複数のストーリーを選択的に再生するマルチストーリー再生を行うことができる仕様のものがある。これらのDVDには、各映像ファイルごとに、図7にブロックで示す構成のナビゲーションパックが付されている。このナビゲーションパックは、上記再生を実現するためのデータを管理しているものであり、パックヘッダ、システムヘッダおよびパディングヘッダなどから構成される。
【0041】
システムヘッダは、4バイトのシステムヘッダスタートコード、2バイトのヘッダ長、上記再生を実現するための各種データから構成される。
そこで、たとえば、システムヘッダスタートコードの2バイト目、3バイト目およびヘッダ長の計4バイトを上記スクランブル装置および方法を用いて暗号化することにより、ナビゲーションパックを有する仕様のDVDを不正使用から保護することができる。この場合も、暗号化するデータ量は、わずか4バイトであるため、暗号化する側および暗号解読する側双方のCPUの処理負荷を軽減できる。
【0042】
ところで、上記各実施形態では、暗号化対象データと暗号コードとの排他論理和を演算し、その演算されたデータを暗号化対象データに代えて用いる暗号化方法、ならびに、暗号解読対象データと暗号解読コードとの排他論理和を演算し、その演算されたデータを暗号化されたデータに代えることにより復元する方法を説明したが、上記排他論理和に代えて論理和(OR)、論理積(AND)を用いたり、異なるデータと入れ替えるなどの方法を用いることもできる。
また、暗号化されたデータがMPEGストリームデータごとに異なるように暗号化を行い、それぞれ異なる暗号解読を行うようにすることもできる。これによれば、MPEGストリームデータを不正使用からより一層厚く保護できる。
【0043】
また、上記各実施形態では、MPEGデータ記憶媒体を用いるシステムを代表に説明したが、VOD(Vide On Demand)サーバー、デジタル放送、インターネットなどにも本発明を適用することができる。さらに、デスクランブル装置としてDVDプレーヤを代表に説明したが、CD−ROMプレーヤその他のMPEGデータ再生装置にも適用することもできる。また、上記各実施形態では、暗号解読コードがMPEGデータ記憶媒体から読出されて提供される場合を代表に説明したが、暗号解読コードをICカードなどに記憶させ、そのICカードに記憶された暗号解読コードを読取る手段(暗号解読コード読取手段)をMPEGデータ再生装置に設ける構成を採ることもできる。
さらに、MPEGストリームデータを通信回線を介して受信し再生する装置に備えられたデスクランブル装置にあっては、暗号解読コードを上記通信回線を介して上記装置へ送信する構成を採ることもできる。また、暗号解読コードをデスクランブル装置内のROMなどに予め記憶されておくこともできる。
【0044】
ところで、CPU23により実行されるステップ10からステップ22が、本発明のMPEGストリームデータのスクランブル装置および方法として機能し、CPU64により実行されるステップ30からステップ46が、本発明のMPEGストリームデータのデスクランブル装置および方法として機能する。
【0045】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、MPEGストリームデータを再生する装置の負担を増大させることなく、MPEGストリームデータを不正使用から保護できる装置および方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明実施形態のスクランブル装置の主要構成をブロックで示す説明図である。
【図2】 MPEGストリームデータの主要構成をブロックで示す説明図である。
【図3】 CPU23の処理内容を示すフローチャートである。
【図4】 (A)は、暗号化するデータと、暗号化するために用いられる暗号コードおよび暗号化されたデータをそれぞれ16進数で示す説明図であり、(B)は、暗号化のための演算内容を示す説明図である。
【図5】 本発明実施形態のデスクランブル装置を備えたDVDプレーヤの主要構成をブロックで示す説明図である。
【図6】 CPU64の処理内容を示す説明図である。
【図7】 ナビゲーションパックの構成をブロックで示す説明図である。
【符号の説明】
10 スクランブル装置
23,64 CPU
40 MPEG記録装置
60 DVDプレーヤ
61A,62A DVD
Claims (4)
- パケットデータと、このパケットデータの前に付されたパケットヘッダとを有するパケットの複数を1GOP単位とするMPEGストリームデータのスクランブル装置であって、
前記パケットヘッダの一部と、前記パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとを暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にするスクランブル手段が備えられたことを特徴とするMPEGストリームデータのスクランブル装置。 - 前記パケットヘッダは、パケットのスタートコードを示すパケットスタートコード、ストリームを識別するデータを示すストリームIDデータおよびパケットの長さを示すパケットレングスデータを有し、
前記パケットヘッダの一部は、前記パケットスタートコードの一部であることを特徴とする請求項1に記載のMPEGストリームデータのスクランブル装置。 - パケットデータと、このパケットデータの前に付されたパケットヘッダとを有するパケットの複数を1GOP単位とするMPEGストリームデータのスクランブル方法であって、
前記パケットヘッダの一部と、前記パケットデータの先頭を構成するシーケンスヘッダとを暗号化し、そのままでは正常なシステムデコードができないスクランブル状態にすることを特徴とするMPEGストリームデータのスクランブル方法。 - 前記パケットヘッダは、パケットのスタートコードを示すパケットスタートコード、ストリームを識別するデータを示すストリームIDデータおよびパケットの長さを示すパケットレングスデータを有し、
前記パケットヘッダの一部は、前記パケットスタートコードの一部であることを特徴とする請求項3に記載のMPEGストリームデータのスクランブル方法。
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