JP4588514B2

JP4588514B2 - スクランブル映像配信システムおよび再生装置

Info

Publication number: JP4588514B2
Application number: JP2005103394A
Authority: JP
Inventors: 茂之酒澤; 絵美明堂; 俊昭田中; 勝樹稲村; 真幸橋本
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006287502A

Description

この発明はスクランブル映像配信システムおよび再生装置に関する。

近年、通信回線のブロードバンド化に伴いデジタル映像の配信を行うサービスが急速に普及している。その一方で、デジタル映像は、その映像の所有権を持つ権利者の知らないところで、誰でも品質の劣化なくコピーを行うことができ、さらにはコピーしたデジタル映像を自由に配布できるという問題があった。この問題に対応する方法として、デジタル映像にスクランブルをかけて配信するという方法が取られている。スクランブルというのは、デジタル映像に対して画像データを全く内容が認識できないか、あるいは概要が認識できる程度に品質を劣化させる方式のことであり、スクランブルを解除する方法を知る特定のユーザにのみ本来の映像を視聴可能にすることができる。

このスクランブルを用いたシステムでは、デジタル映像配信装置がスクランブルを解除する時に必要となるスクランブル付随情報を特定の暗号鍵で暗号化した上で送信し、ユーザ側の再生装置は受信した情報を加入契約時に取得した暗号鍵を用いて解読する。解読したスクランブル付随情報に基づいてスクランブルの解除を行うと、再生装置はスクランブル前の本来のデジタル映像を再生することが可能になる。暗号鍵を取得していない再生装置でもデジタル映像の受信および再生は可能であるが、スクランブルを解除することができないため、スクランブルされた状態の映像を再生する。ここで、デジタル映像配信装置が上記スクランブル付随情報を送信する際には、映像データとは別にメタデータとして送信するか、あるいはＭＰＥＧ等の動画像圧縮配信技術においてはデータ構造の特定の領域、すなわちユーザデータ領域等の画像に影響を与えることなく取り出すことの可能な領域、に組み込んで送信するかの方法を用いて実現している。
なお、本出願に関する従来技術の参考文献として、特許文献1が知られている。
特開２００４−１３８９３３号公報

上述したような従来のスクランブル方法は、特定の限られた加入者にのみ提供するようなサービスで使用することを想定しており、そのようなサービスにおいてはスクランブル付随情報を映像データとは別に送信する方法を取ることも可能であった。しかし、スクランブルされた映像そのものがインターネット等を介して流通し、映像の使用量（視聴時間）に応じて課金するような超流通と呼ばれるシステムではスクランブル付随情報を映像データと別に送信する方法は必ずしも最適な方法ではない。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、スクランブルされた映像データにスクランブル付随情報を埋め込んで配信するスクランブル映像配信システムおよび再生装置を提供することにある。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、スクランブル映像の配信を行うスクランブル映像配信装置と、スクランブルにおける暗号化情報を管理する暗号情報管理装置と、前記スクランブル映像を受信して前記スクランブルを解除し再生する再生装置とを備えるスクランブル映像配信システムにおいて、前記スクランブル映像配信装置は、前記スクランブルを解除するためのスクランブル付随情報を前記スクランブル映像に視認可能に重畳する情報重畳手段を備え、前記暗号情報管理装置は、前記情報重畳手段が前記スクランブル付随情報を重畳する前後の差分情報を管理する差分情報管理手段を備え、前記再生装置は、前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報における前記差分情報の所在を表わす情報に基づき前記差分情報管理手段から前記差分情報を取得して、この取得した差分情報に基づいて前記スクランブル付随情報を除去するスクランブル付随情報除去手段と、前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報に基づき前記暗号情報管理装置から前記暗号化情報を取得して、この取得した暗号化情報に基づいて前記スクランブルを解除するスクランブル解除手段と、を備えることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スクランブル映像配信装置は、前記スクランブル映像を構成する画像データを画素の単位で分割し、分割した前記画素に対して色の情報を表す画素値を与えて符号化を行う符号化手段を備え、前記情報重畳手段は、前記画素値を操作することにより前記スクランブル付随情報を前記スクランブル映像に視認可能に重畳することを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スクランブル付随情報は２値の情報であり、前記情報重畳手段は、複数の前記画素で構成される画素ブロックの単位で処理を行い、前記画素ブロックの平均輝度値あるいは平均色差値の何れかの平均画素値に対して、各画素ブロックを強度の異なる２グループの何れかに属するように操作を行う平均画素値操作手段を備えていることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スクランブル付随情報は２値の情報であり、前記符号化手段は、複数の前記画素で構成される画素ブロックの単位で画素値を周波数情報に変換する周波数情報変換手段と、前記周波数情報変換手段で周波数情報に変換した画素値の直流成分に対して、各画素ブロックを強度の異なる２グループの何れかに属するように操作を行う画素値直流成分操作手段を備えていることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載の発明において、前記スクランブル付随情報が、２値のバーコード情報であることを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、請求項３から請求項５までのうちいずれか一項に記載の発明において、前記再生装置が再生する前記スクランブル映像に視認可能に重畳された前記スクランブル付随情報を読み取る２値信号読み取り装置を有し、前記２値信号読み取り装置は、前記再生装置が再生する前記スクランブル映像における局所的な輝度値あるいは色差値の何れかの値を読み取る局所画素値読み取り手段と、前記局所画素値読み取り手段で読み取った値が前記強度の異なる２グループのどちらに属するかを判定する判定手段と、前記判定手段の結果に基づいて前記スクランブル付随情報を復元する情報復元手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、スクランブル映像の配信を行うスクランブル映像配信装置と、スクランブルにおける暗号化情報を管理する暗号情報管理装置と、前記スクランブル映像を受信して前記スクランブルを解除し再生する再生装置とを備えるスクランブル映像配信システムにおける再生装置であって、前記スクランブル映像配信装置が配信した前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブルを解除するためのスクランブル付随情報に基づいて、前記暗号情報管理装置から前記スクランブル付随情報が重畳される前後の差分情報を取得し、この取得した差分情報に基づいて前記スクランブル付随情報を除去するスクランブル付随情報除去手段と、前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報に基づき前記暗号情報管理装置から前記暗号化情報を取得して、この取得した暗号化情報に基づいて前記スクランブルを解除するスクランブル解除手段と、を備えることを特徴としている。

この発明によれば、スクランブルされた映像データの局所的な画素値を操作することで、映像データに重畳してスクランブルを解除するのに必要な情報を送信することができるという効果がある。また、スクランブル状態では分からない映像の情報、例えば映画のタイトルを視覚的に認知できる形で画像表面に示すことができ、それによりスクランブル映像の管理を容易とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかるスクランブル映像配信システムを表す外観図であり、図２はスクランブル映像配信システムを表す構成図である。図1において、映像配信装置（スクランブル映像配信装置）１はデジタル画像やデジタル映像等のコンテンツにスクランブルをかけて配信する装置であり、再生装置２は映像配信装置１から配信されたコンテンツを受信し再生表示するものである。

暗号情報管理装置３は映像配信装置1で行うスクランブルにおける暗号化情報の管理を行う装置であり、同時にユーザからの要求に応答して暗号化情報を提供する装置でもある。スキャナ４は再生装置2の画面に表示される2値情報を読み取るための装置である。ネットワーク5は映像配信装置１、再生装置２、情報管理装置３を接続するネットワークである。

図２において、コンテンツ生成部１０１は配信を行うデジタル画像やデジタル映像等のコンテンツを生成するものである。スクランブル部１０２はコンテンツ生成部１０１で生成されたコンテンツに暗号鍵１０３を用いてスクランブルをかけるものである。２値信号重畳部（情報重畳手段）１０４は、スクランブル部１０２でスクランブルされたコンテンツに対して２値信号を重畳するものである。符号化部１０５は２値信号重畳部１０４で２値信号が重畳されたコンテンツに対して符号化を行うものである。送信部１０６は符号化部１０５で符号化されたコンテンツを送信するものである。

再生装置２の受信部２０１は、映像配信装置１の送信部１０６から送信されたコンテンツを受信するものである。復号化部２０２は符号化されたコンテンツを復号化するものである。２値信号除去部（スクランブル付随情報除去手段）２０３は、復号化部２０２で復号化したコンテンツから重畳されている２値信号を除去するものであり、スクランブル解除部（スクランブル解除手段）２０４は、２値信号除去部２０３で２値信号を取り除いたコンテンツから暗号鍵２０５を用いてスクランブルを解除するものであり、再生部２０６はスクランブル解除部２０４から出力されるコンテンツを再生するものである。

暗号情報管理装置３は、スクランブル部１０２で使用するスクランブルパラメータおよび２値信号重畳部１０４で重畳する２値信号を管理するものである。ここで、スクランブルパラメータとはスクランブル部１０２において所定のスクランブルアルゴリズムに基づいて画像を劣化させるときの鍵等を表すものである。なお、暗号鍵１０３と暗号鍵２０５との対応関係は、共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式もしくはその両方を組み合わせたハイブリッド方式等既存の暗号化で使用される方式に準ずるものとする。

次に、上述した第１の実施形態の動作を図1ないし図５を参照して説明する。
図２において、コンテンツ生成部１０１で生成したデジタル映像は、各時刻における画像（以下、フレームと呼ぶ）ごとにデータ処理される。なお、ここでのデータ処理において圧縮は行わないものとする。データ処理は図３(ａ)に示すようにフレーム３０を画素３１に分割し、分割した画素３１それぞれに色の情報を与えて行う。Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒ方式の表現ならば、画素３１に輝度を表すＹ値および色差を表すＣｂ値・Ｃｒ値を与え、ＲＧＢ方式の表現ならば、画素３１に光の三原色である赤を表すＲ値、緑を表すＧ値および青を表すＢ値を与える。

データ処理では、まず初めにスクランブル部１０２でデジタル映像のスクランブルを行う。スクランブルでは、スクランブル対象となる画素を選択する領域パラメータ、選択した領域で暗号化による変換を行う割合および変換する際の変位量を決定するブロック内パラメータ、およびスクランブルで使用する乱数を決定する暗号鍵１０３を用いて暗号化を行い、フレーム３０をスクランブル画像に変換する。また、上記２種類のパラメータは暗号情報管理装置３からの指定に従う。

スクランブルが終了すると、次はスクランブルされたフレーム３０に対して、暗号情報管理装置３から受信した２値信号を、２値信号重畳部１０４で重畳する。例えば、暗号情報管理装置３がインターネット上に接続されているサーバであり、２値信号重畳部１０４ではそのサーバ３にアクセスするためのアドレス（ＵＲＬ）を表す２値信号を重畳する場合を考える。予めサーバでＵＲＬ情報をバーコード情報に変換し、そのバーコードの黒部分を０、白部分を１として２進数、例えば０００１１１０１０００００１１１００に変換する。サーバ３はこのように変換した２進数を２値信号重畳部１０４に対して送信し、２値信号重畳部１０４はこの２進数を受信してデジタル映像に重畳する。

図３（ｂ）はフレーム３０に対して、縦一列に並んだ画素のブロック３２に対して上記の２進数を重畳した図であり、図３（ｂ）上側のグラフは画素ブロックの平均輝度を表したものであり、図３（ｂ）下側の図はブロック内の平均輝度がＴｈを越えている場所を白（１）、平均輝度がＴｈを越えていない場所を黒（０）と表示したものである。例えば、丸で囲んだ画素のブロック３２の平均輝度は図３（ｂ）上側のグラフでＴｈ以下の値であるため、黒（０）に対応し、図３（ｂ）下側の図において画素の集合３３は黒で表示される。

次に、図４を参照して２値信号を重畳する方法を具体的に説明する。図４に示すように、８つの画素が横に１列に並んだフレームを考え、４つの画素を１ブロックとしてブロックごとに２値信号を対応させる。ここでは１ブロック目、つまり左側から４つの画素を白（１）に対応させ、２ブロック目、つまり残りの４つの画素を黒（０）となるように２値信号を重畳する。輝度を８ビットで表現し、輝度の取り得る最大値Ｍａｘを２５５、最小値Ｍｉｎを０、閾値Ｔｈを１２７とする。図４（ａ）において、２値信号重畳前は、１ブロック目の輝度が左から（７７、１５９、１０２、１８５）、２ブロック目の輝度が左から（１４７、１０８、１９、１７２）である。

２値信号を重畳するときには、白（１）と黒（０）とに対応して、以下の２つの変換式を用いる。なお、以下で述べる変換式は、画素３１の表現方法がＹ、Ｃｂ、Ｃｒ方式の場合は輝度を表すＹ値だけに対して、ＲＧＢ方式の場合はＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てに対して用いる。ブロックを構成する画素をｘ［ｉ］（ｉ＝０〜３）、ｘ［ｉ］の最大値をｘＭ、最小値をｘｍと置く。１ブロック目はｘＭ＝１８５、ｘｍ＝７７、２ブロック目はｘＭ＝１７２、ｘｍ＝１９である。白（１）の場合は、数１を用いて変換を行う。

この式の意味は、ｘｍがＴｈを下回っている場合は変更後の最小値がＴｈになるようにブロック全体の輝度値を大きくするというものである。ただし、輝度値の取り得る値はＭａｘで上限があるため、輝度値の変更はブロックの最大値がＭａｘを超えない範囲内で行うものとする。一方、ｘｍがＴｈを上回っている場合には輝度値の変更は行わない。図４の例では数２のようになり、ブロック内の輝度値に等しく５０を加える変換を行う。図４（ｂ）において、変換後の１ブロック目の輝度値は（１２７、２０９、１５２、２３５）となる。

一方、黒（０）の場合は数３を用いて変換を行う。

この式の意味は、ｘＭがＴｈを上回っている場合は変更後の最大値がＴｈになるようにブロック全体の輝度値を小さくするというものである。ただし、輝度値の取り得る値はＭｉｎで下限があるため、輝度値の変更はブロックの最小値がＭｉｎを下回らない範囲内で行うものとする。一方、ｘＭがＴｈを下回っている場合には輝度値の変更は行わない。図４の例では、数４のようになり、ブロック内の輝度値から等しく１９を引く変換を行う。図４（ｂ）において、変換後の２ブロック目の輝度値は（１２８、８９、０、１５３）となる。

２値信号重畳の方法は上記の通りであるが、ここで輝度値に対して変更を加えた数５に示す差分値ｄは再生装置２で２値信号を除去するときに必要となるため、２値信号重畳部１０４は暗号情報装置３にｄの値を送信する。

図４の例では、１ブロック目に対してはｄ＝＋５０、２ブロック目に対してはｄ＝−１９であり、これら差分値ｄの情報を暗号情報装置３に送信する。この例で、１画素に付き１つの２値情報を割り当てず、１ブロックに付き１つの２値情報を割り当てた理由は差分値ｄの総データ量の節約が目的であり、節約の必要がなければ１画素に付き１つの２値情報を割り当てることも可能である。以上でデジタル映像への２値信号重畳が終了し、符号化部１０５へ映像データが出力される。符合化部１０５では、入力した映像データに対して例えば可逆圧縮であるＬＺＨ形式の符号化を行い、符号化したデータを送信部１０６から送信する。

図２において、映像配信装置１の送信部１０６から送信されたデジタル映像を、再生装置２の受信部２０１で受信すると、まず初めに復号化部２０２で例えばＬＺＨ形式の復号化を行う。続いて、重畳されている２値信号の除去を２値信号除去部２０３で行う。２値信号の除去には上記差分値ｄの情報が必要であるが、この時点では差分値ｄを知る手段がないため、２値信号除去部２０３では２値信号の除去を行うことはできない。したがって、この時点では特に何も行わず、スクランブル解除部２０４へ２値信号が重畳されたデジタル映像のデータを出力する。スクランブル解除部２０４では、映像配信装置１のスクランブル部１０２で使用したスクランブルパラメータと、暗号鍵２０５を用いてスクランブルの解除を行う。この時点では、スクランブルパラメータを知る手段がないため、スクランブルの解除は行わずスクランブルされたままのデータを再生部２０６に出力する。

再生部２０６ではデジタル映像の再生を行うが、この時点ではスクランブルされたままの映像である。しかしこの映像には２値信号が重畳されているため、図３（ｂ）下側の図に示すように、再生装置２の画面ではバーコードの白・黒に対応する位置が輝度の変化として判別できる。したがって、バーコードリーダ等のスキャナ４でこの画面を読み取ることで、バーコードで表示されているＵＲＬの情報を取得することができる。ＵＲＬ情報を取得すると、再生装置２は図１のネットワーク５を通して前述のサーバ３（暗号情報管理装置）にアクセスすることが可能になり、サーバ３より差分値ｄおよびスクランブルパラメータを入手する。入手した差分値ｄは２値信号除去部２０３で２値信号の除去に使用し、スクランブルパラメータはスクランブル解除部２０５でスクランブルの解除に使用する。

差分値ｄを入手すると、２値信号除去部２０３で２値信号の除去を行うことが可能になるが、除去の方法は重畳したときとは逆の演算（数６）をそれぞれのブロックごとに行う。

一方、スクランブルパラメータを入手したことによりスクランブル解除部２０４でスクランブルの解除を行うことが可能になる。スクランブルの解除では、スクランブルパラメータおよび暗号鍵２０６を用いてスクランブル部１０２で暗号化による変換したデータを基のデータに復元する。２値信号の除去およびスクランブルの解除が終了すると、その後に再生される映像はコンテンツ生成部１０１で生成した本来の映像である。

第１の実施形態では、２値信号として１次元のバーコード情報を選択したが、図５（ａ）のように２次元のＱＲコードを選択することも可能である。また、２次元の２値信号を埋め込むことで、視覚的な情報を埋め込むことも可能である。例えば、図５（ｂ）のように黒（０）に対応する部分が暗号情報管理装置３のインターネット上のアドレス（ＵＲＬ）に対応させることも可能である。

続いて、図６ないし図９を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図6は第2の実施形態にかかるスクランブル映像配信装置を表す構成図である。図6において、映像配信装置（スクランブル映像配信装置）５はデジタル画像やデジタル映像等のコンテンツにスクランブルをかけて配信する装置であり、再生装置６は映像配信装置５から配信されたコンテンツを受信し、再生表示するものである。暗号情報管理装置７は映像配信装置５で行うスクランブルにおける暗号化情報の管理を行う装置であり、同時にユーザからの要求に応答して暗号化情報を提供する装置でもある。

コンテンツ生成部５０１は、配信を行うデジタル画像やデジタル映像等のコンテンツを生成するものである。ＭＰＥＧ符号化部５０２は、生成したコンテンツに対してＭＰＥＧ方式の符号化を行うものである。スクランブル部５０３は、ＭＰＥＧ符号化を行ったコンテンツに対して暗号鍵５０４を用いてスクランブルをかけるものである。２値信号重畳部（情報重畳手段）５０５はスクランブルされたコンテンツに２値信号を重畳するものである。送信部５０６は２値信号を重畳したコンテンツを送信するものである。

再生装置６の受信部６０１は、映像配信装置５の送信部５０６から送信されたコンテンツを受信するものである。２値信号除去部（スクランブル付随情報除去手段）６０２は受信部６０１で受信したコンテンツから重畳されている２値信号を除去するものである。スクランブル解除部（スクランブル解除手段）６０３は２値信号除去部６０２で２値信号を取り除いたコンテンツから暗号鍵６０４を用いてスクランブルを解除するものであり、ＭＰＥＧ復号化部６０５はＭＰＥＧ方式の復号化を行うものである。再生部６０６は、ＭＰＥＧ復号化部６０５で復号化されたコンテンツを再生するものである。

次に上述した第２の実施形態の動作を、図６ないし図９を参照して説明する。図７はＭＰＥＧ符号化部５０２から２値信号重畳部５０５までのデータ処理を表したフローチャートである。

データ処理を開始すると、ＭＰＥＧ符号化部５０２では図８に示すように各フレーム８０を８ｘ８の単位で画素８１のブロック８２に分割し、以降はこのブロック単位でデータ処理を行う（図７のステップＳ７０１）。また、ＭＰＥＧでは符号化を行う順序はフレーム８０の時間軸上の順序とは一致しておらず、図９に示すように連続した８枚のフレームに対して符号化を行う場合、時間軸上は図９の左側から右側に向かって進んでいくが、符号化の順序は単独のフレームのみで符号化を行うフレーム内符号化画像（Ｉ画像）が最初で、続いてＩ画像を予測として符号化を行うフレーム間順方向予測符号化画像（Ｐ画像）、最後にＩ画像やＰ画像などを過去および未来からの双方向の予測として符号化を行う双方向予測符号化画像（Ｂ画像）という順序になる。

フレーム間の相関関係を利用して符号化を行うのは、全てのフレームを独立して符号化を行うよりも情報量を圧縮することが可能になるからである。いくつかのフレームを１つのグループとし、そのグループ内の情報以外を使わずに符号化を行う時、このようなグループをＧＯＰ（ＧｒｏｕｐｏｆＰｉｃｔｕｒｅｓ）と呼ぶ。ＭＰＥＧによる符号化は、前述した８ｘ８のブロックの単位だけではなく、このＧＯＰの単位でも行われる。

８ｘ８のブロック８２内の画素８１は、それぞれＹ、Ｃｂ、Ｃｒ方式の３種類の値、輝度を表すＹ値、色差を表すＣｂ値・Ｃｒ値が割り当てられる。ここで割り当てられた値は空間軸上の値であり、上記ＧＯＰで最初に行うＩ画像では、次にこの３種類の値全てを周波数軸上の値に変換する（図７のステップＳ７０２）。ＭＰＥＧで変換に用いるのは２次元離散コサイン変換（２次元ＤＣＴ）と呼ばれるものであり、変換後の係数をＤＣＴ係数と呼ぶ。ＤＣＴ係数は、直流成分（ＤＣ成分）と交流成分（ＡＣ成分）とに分けられる。

続いて、このＤＣＴ係数をある規定値で量子化を行う（ステップＳ７０３）。量子化で用いる規定値は、全ＤＣＴ係数に対して一定である必要はなく、ＤＣＴ係数ごとに異なる値を用いる場合が多い。この場合、ＤＣＴ係数と規定値との対応関係は表（量子化テーブル）で管理され、以降の２次元ＤＣＴおよび２次元逆離散コサイン変換（２次元ＩＤＣＴ）では同じ量子化テーブルを用いて量子化および逆量子化を行う。なお、量子化ではＡＣ成分の高周波側に対応する係数を０にすることで情報量の圧縮を行う。

量子化が終了すると、２つの手順に分岐し、その一方では量子化後のＤＣＴ係数に対して同じ量子化テーブルを用いて逆量子化を行う（ステップＳ７０４）。続いて、２次元ＩＤＣＴを行い、空間軸上のＹ値、Ｃｂ値、Ｃｒ値に復元する（ステップＳ７０５）。ただし、ここで求められるＹ値、Ｃｂ値、Ｃｒ値は、ステップＳ７０３の量子化で圧縮した高周波側の情報は含まれないため、ステップＳ７０１での値とは異なる。２次元ＩＤＣＴで求めた値は、次のＰ画像の２次元ＤＣＴを行う際の予測として用いる（ステップＳ７０６）。

分岐したもう一方では、次にスクランブル部５０３で暗号鍵５０４を用いてスクランブルを行う（ステップＳ７０７）。スクランブルが終了すると、２値信号重畳部５０５でスクランブル後のＤＣＴ係数に対して２値信号の重畳を行う。ＤＣＴ係数のうちＤＣ係数は８ｘ８の画素８１の集合であるブロック８２の平均値を表し、１ブロックのＤＣ係数に対して１つの２値信号を割り当てることが可能である。ただし、各ブロックのＤＣＴ係数は周辺ブロックとの相関を利用して符号化を行ったものであり、実際に再生装置６で表示するときの輝度（あるいは色差）に所定の２値信号を重畳するには、復号化した状態でのＤＣ係数に重畳する必要がある。

上述の事情を考慮して、２値信号重畳部５０５では、まずスクランブルされたＭＰＥＧデータに対して、そのＤＣＴ係数を取得するための部分復号化を行い、２値信号を重畳するブロックのＤＣ係数値を取り出す（ステップＳ７０８）。次に、取り出したＤＣ係数値が所定の値となるように数１または数３を用いて変換する（ステップＳ７０９）。数５に示した、２値信号重畳によるＤＣ係数の差分値ｄは暗号情報管理装置７に送信する。最後に２値信号重畳後のＤＣＴ係数にたいして再び符号化を行い（ステップＳ７１０）、Ｉ画像の符号化が終了する。

ＭＰＥＧではＹ値、Ｃｂ値、Ｃｒ値の３種類のＤＣＴ係数が存在し、どの値に２値信号を重畳するかで様々な方式が考えられる。例えば、輝度を表すＹ値に対して２値信号の重畳を行った場合、第１の実施形態と同じように再生装置２の画面上で明度の差として２値信号を取り出すことができる。あるいは、色差信号Ｃｂ値・Ｃｒ値に対して２値信号の重畳を行う場合は、例えば以下のようにすると、１に対応する領域と０に対応する領域とで色の違いを視覚的に際立たせることが可能である。１に対応する領域の場合は、Ｃｂ値を数１の変換式でＴｈ以上の値にし、逆にＣｒ値は数３の変換式でＴｈ以下の値にする。０に対応する領域の場合は、Ｃｂ値を数３の変換式でＴｈ以下の値にし、逆にＣｒ値は数１の変換式でＴｈ以上の値にする。この方法では、Ｃｒ値とＣｂ値とでそれぞれ独立に２値信号を与えることも可能であり、合計で倍の２ｂｉｔの情報を持つことも可能である。その他に、数１・数３の変換式は用いず、２値信号の０に対応する場合のみＣｂ値とＣｒ値との値を入れ替えるという方法も可能である。

Ｉ画像の符号化が終了すると、続いてＰ画像、Ｂ画像の順番にデータ処理を行うが、Ｉ画像の処理と異なる点は先に処理を行った他の画像を予測として使用し、他の画像との差分に対して２次元ＤＣＴを行うという点にある。量子化を行うステップＳ７０３以降の処理はＩ画像と同じである。このようにして、１つのＧＯＰに対する符号化までのデータ処理が全て終了すると、次のＧＯＰに対してステップＳ７０１〜ステップＳ７１０のデータ処理を行い、以降この作業を繰り返していく。

図７のフローチャートでＭＰＥＧ符号化された映像データを受信する再生装置６では、ＭＰＥＧ方式の復号化を行う。復号化の過程は、ＭＰＥＧ方式であることを除いては第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。２値信号が重畳された映像からスキャナで情報を読み取り、その情報をもとに暗号情報管理装置７から必要な情報を取得する方法も第１の実施形態と同じである。

以上、この発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、スクランブル方式やその方式で用いる暗号化の方法、画像もしくは映像の表現方法や圧縮方法には関係なく本発明を適用することが可能である。また、スクランブルを解除するという限定された目的のためだけではなく、デジタル映像のデータに何らかの付加情報を埋め込む手段として活用することも可能である。

この発明は、スクランブル映像の配信を行うシステムや、デジタル映像等のコンテンツに付加情報を加えて配信するシステムに用いて好適である。

この発明の第１の実施形態にかかるスクランブル映像配信システムの概略図である。この発明の第１の実施形態にかかるスクランブル映像配信システムの構成図である。２値信号として１次元のバーコード情報を重畳した時の画面を表すイメージ図である。２値信号の重畳方法を示したグラフである。２値信号として情報を重畳した時の画面を表すイメージ図である。この発明の第２の実施形態にかかるスクランブル映像配信システムの構成図である。ＭＰＥＧ形式の映像データに２値信号を重畳するときの手順を示すフローチャートである。ＭＰＥＧ形式でのデータ処理を示した模式図である。ＭＰＥＧ形式で動画像の符号化を行う順序を示した模式図である。

符号の説明

１、５ … 映像配信装置（スクランブル映像配信装置）
２、６ … 再生装置
３、７ … 暗号情報管理装置（サーバ）
４ … スキャナ
３０、８０ … フレーム
３１、８１ … 画素
３２、８２ … 画素ブロック
１０１ … コンテンツ生成部
１０２ … スクランブル部
１０３ … 暗号鍵
１０４ … ２値信号重畳部（情報重畳手段）
１０５ … 符号化部
１０６ … 送信部
２０１ … 受信部
２０２ … 復号化部
２０３ … ２値信号除去部（スクランブル付随情報除去手段）
２０４ … スクランブル解除部（スクランブル解除手段）
２０５ … 暗号鍵
２０６ … 再生部
５０１ … コンテンツ生成部
５０２ … ＭＰＥＧ符号化部
５０３ … スクランブル部
５０４ … 暗号鍵
５０５ … ２値信号重畳部（情報重畳手段）
５０６ … 送信部
６０１ … 受信部
６０２ … ２値信号除去部（スクランブル付随情報解除部）
６０３ … スクランブル解除部（スクランブル解除手段）
６０４ … 暗号鍵
６０５ … ＭＰＥＧ復号化部
６０６ … 再生部

Claims

スクランブル映像の配信を行うスクランブル映像配信装置と、スクランブルにおける暗号化情報を管理する暗号情報管理装置と、前記スクランブル映像を受信して前記スクランブルを解除し再生する再生装置とを備えるスクランブル映像配信システムにおいて、
前記スクランブル映像配信装置は、
前記スクランブルを解除するためのスクランブル付随情報を前記スクランブル映像に視認可能に重畳する情報重畳手段を備え、
前記暗号情報管理装置は、
前記情報重畳手段が前記スクランブル付随情報を重畳する前後の差分情報を管理する差分情報管理手段を備え、
前記再生装置は、
前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報における前記差分情報の所在を表わす情報に基づき前記差分情報管理手段から前記差分情報を取得して、この取得した差分情報に基づいて前記スクランブル付随情報を除去するスクランブル付随情報除去手段と、
前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報に基づき前記暗号情報管理装置から前記暗号化情報を取得して、この取得した暗号化情報に基づいて前記スクランブルを解除するスクランブル解除手段と、
を備えることを特徴とするスクランブル映像配信システム。
前記スクランブル映像配信装置は、
前記スクランブル映像を構成する画像データを画素の単位で分割し、分割した前記画素に対して色の情報を表す画素値を与えて符号化を行う符号化手段を備え、
前記情報重畳手段は、
前記画素値を操作することにより前記スクランブル付随情報を前記スクランブル映像に視認可能に重畳する
ことを特徴とする請求項１に記載のスクランブル映像配信システム。
前記スクランブル付随情報は２値の情報であり、
前記情報重畳手段は、
複数の前記画素で構成される画素ブロックの単位で処理を行い、前記画素ブロックの平均輝度値あるいは平均色差値の何れかの平均画素値に対して、各画素ブロックを強度の異なる２グループの何れかに属するように操作を行う平均画素値操作手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のスクランブル映像配信システム。
前記スクランブル付随情報は２値の情報であり、
前記符号化手段は、
複数の前記画素で構成される画素ブロックの単位で画素値を周波数情報に変換する周波数情報変換手段と、
前記周波数情報変換手段で周波数情報に変換した画素値の直流成分に対して、各画素ブロックを強度の異なる２グループの何れかに属するように操作を行う画素値直流成分操作手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のスクランブル映像配信システム。
前記スクランブル付随情報が、２値のバーコード情報であることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載のスクランブル映像配信システム。
前記再生装置が再生する前記スクランブル映像に視認可能に重畳された前記スクランブル付随情報を読み取る２値信号読み取り装置を有し、
前記２値信号読み取り装置は、
前記再生装置が再生する前記スクランブル映像における局所的な輝度値あるいは色差値の何れかの値を読み取る局所画素値読み取り手段と、
前記局所画素値読み取り手段で読み取った値が前記強度の異なる２グループのどちらに属するかを判定する判定手段と、
前記判定手段の結果に基づいて前記スクランブル付随情報を復元する情報復元手段と、
を備えることを特徴とする請求項３から請求項５までのうちいずれか一項に記載のスクランブル映像配信システム。
スクランブル映像の配信を行うスクランブル映像配信装置と、スクランブルにおける暗号化情報を管理する暗号情報管理装置と、前記スクランブル映像を受信して前記スクランブルを解除し再生する再生装置とを備えるスクランブル映像配信システムにおける再生装置であって、
前記スクランブル映像配信装置が配信した前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブルを解除するためのスクランブル付随情報に基づいて、前記暗号情報管理装置から前記スクランブル付随情報が重畳される前後の差分情報を取得し、この取得した差分情報に基づいて前記スクランブル付随情報を除去するスクランブル付随情報除去手段と、
前記スクランブル映像に重畳された状態で視認される前記スクランブル付随情報に基づき前記暗号情報管理装置から前記暗号化情報を取得して、この取得した暗号化情報に基づいて前記スクランブルを解除するスクランブル解除手段と、
を備えることを特徴とする再生装置。