JP6268098B2 - 情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、保護されたメディアデータのデコード処理を行う情報処理装置、その制御方法、その制御プログラム、及び当該プログラムを格納する情報記憶媒体に関する。

動画像や音声などを含むメディアデータは、一般的に、データサイズを圧縮する符号化（エンコード）がなされた状態で提供されている。例えば動画像データの場合、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）などの方式で符号化されて提供される。また、これらのメディアデータは、著作権保護などの目的で、ＤＲＭ（Digital Rights Management）技術などにより暗号化された状態で提供されることも多い。以下、このような暗号化されたメディアデータを保護データという。情報処理装置が保護データの再生処理を行う場合、まず保護データに対してデコード処理を行って生データを生成する必要がある。ここで、デコード処理とは、保護データに対する暗号化を解除し、符号化されたデータを復号して元の生データを生成する処理をいう。生データは、動画像又は音声の内容をそのまま表すデータである。動画像の場合、生データは、連続する複数のビットマップ形式のフレーム画像によって構成される。また、音声であれば、アナログの音声信号をサンプリング（量子化）して得られるサンプリングデータ（例えばＰＣＭなど）が生データに該当する。

保護データについては、たとえその再生を許可されているユーザであっても、当該保護データから生成された生データのコピーや改変等を行えてしまうことは好ましくない。しかしながら、一般的に保護データを処理するアプリケーションプログラム（例えばメディアプレイヤー）は、処理過程においてメディアデータの生データを生成することになる。そのため、アプリケーションプログラムの内部処理が漏洩するなどの問題が生じると、生データがユーザに提供されてしまうおそれがある。このような問題を防ぐために、保護データから生データを生成して再生装置（モニタ等）に出力する処理を、オペレーティングシステムの一部としてカーネルレベルで実装することも考えられる。一般にカーネルレベルのシステムプログラムは、アプリケーションプログラムよりもセキュリティ上高い保護がなされ、その内部処理はアプリケーションプログラムから隠蔽されている。そのため、このようなシステムプログラムが生データの生成、出力を行うことで、ユーザが生データを直接操作できないようにすることができる。しかしながら、このような実装によると、アプリケーションプログラムからメディアデータを自由に制御することができなくなるので、機能的な制約が生じたり、機能拡張がし難くなったりするなどの問題がある。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、生データの内容を保護しつつ、アプリケーションプログラムである程度生データの操作が可能な情報処理装置、情報処理方法、当該情報処理方法を実現するプログラム、及び当該プログラムを格納する情報記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る情報処理装置は、暗号化されたメディアデータを取得する取得部と、前記暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データにスクランブル処理を実行してスクランブルデータを生成して出力するデコード部と、前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る情報処理方法は、暗号化されたメディアデータを取得する取得ステップと、前記暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データにスクランブル処理を実行してスクランブルデータを生成して出力するデコードステップと、前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データにスクランブル処理を実行してスクランブルデータを生成して出力するデコード部、及び、前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理部、としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されてよい。

本発明の実施の形態に係る情報処理装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る情報処理装置が実行するスクランブル処理の一例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置１の構成図である。同図に示すように、情報処理装置１は、制御部１１と、記憶部１２と、出力部１３と、を含んで構成されている。また、情報処理装置１は、表示装置２、音声再生装置３、及び操作デバイス４と接続されている。情報処理装置１は、例えば家庭用ゲーム機や携帯型ゲーム機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなどであってよい。

制御部１１は、ＣＰＵ等であって、記憶部１２に格納されたプログラムに従って各種の情報処理を行う。具体的に、制御部１１は、再生対象となる保護データＰＤから生データＲＤを生成する処理を行う。ここで保護データＰＤは、動画像を含んだメディアデータの生データＲＤを符号化、及び暗号化して得られるデータであるものとする。

記憶部１２は、ＲＡＭ等のメモリ素子を含んで構成され、制御部１１が実行するプログラム、及び当該プログラムが処理対象とするデータを格納する。特に本実施形態では、記憶部１２には、処理対象となる保護データＰＤが格納される。保護データＰＤは、インターネット等の通信ネットワークを介して情報処理装置１に提供されてもよいし、光ディスクやメモリカード等の各種の情報記憶媒体から読み出されて記憶部１２に記憶されてもよい。また、記憶部１２内には、表示装置２の画面に表示される表示画像を描画するためのフレームバッファメモリ１２ａが確保される。

出力部１３は、表示装置２、及び音声再生装置３に対するインタフェースである。具体的に出力部１３は、フレームバッファメモリ１２ａに描画された表示画像を、所定の同期タイミングごとに映像信号に変換して表示装置２に出力する。また、生データＲＤに音声データが含まれる場合、この音声データに基づいて生成される音声信号を音声再生装置３に出力する。表示装置２及び音声再生装置３は、いずれも、メディアデータの再生を行う再生装置の一種である。表示装置２は液晶表示装置などであって、出力部１３が出力する映像信号に応じた動画像を表示する。また、音声再生装置３はスピーカなどであって、出力部１３が出力する音声信号に応じた音声を再生する。

操作デバイス４は、家庭用ゲーム機のコントローラやキーボード等であって、ユーザからの操作入力を受け付けて情報処理装置１に出力する。なお、表示装置２、音声再生装置３、及び操作デバイス４は、いずれも情報処理装置１と一体に構成されてもよい。

以下、情報処理装置１が実現する機能について、図２の機能ブロック図を用いて説明する。図２に示すように、情報処理装置１は、機能的に、アプリケーション実行部２１と、デコード処理部２２と、描画処理部２３と、を含んで構成されている。アプリケーション実行部２１は、制御部１１がアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。デコード処理部２２、及び描画処理部２３は、制御部１１がオペレーティングシステムプログラムに含まれるカーネルレベルのプログラムを実行することにより実現される。これらの機能を実現する各プログラムは、光ディスク等の各種の情報記憶媒体に格納されて情報処理装置１に提供されてもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して情報処理装置１に提供されてもよい。なお、デコード処理部２２及び描画処理部２３が実現する機能は、アプリケーションプログラムからＡＰＩ（Application Program Interface）などによって呼び出され、その内部の処理内容はユーザレベルのアプリケーションプログラムからは隠蔽される。また、デコード処理部２２及び描画処理部２３がその内部処理に使用する一時的なデータを記憶するメモリ空間は、アプリケーション実行部２１から参照できないように保護される。

アプリケーション実行部２１は、メディアプレイヤー等のアプリケーションプログラムを制御部１１が実行することにより実現される。アプリケーション実行部２１は、保護データＰＤを取得し、そのデコード処理をデコード処理部２２に指示する。

デコード処理部２２は、保護データＰＤのデコード処理を行って、生データＲＤを生成する。本実施形態においてデコード処理部２２は、このデコード処理とともに、生データＲＤにスクランブル処理を施して、人間には判別不可能な状態に変換する処理を行う。スクランブル処理は、生データＲＤを可逆的に元のデータと異なるデータに変換する暗号化処理の一種である。以下、スクランブル処理が施された生データＲＤをスクランブルデータＳＤという。スクランブル処理は、生データＲＤを構成する複数のフレーム画像Ｆのそれぞれに対して実行される。以下では、フレーム画像Ｆに対してスクランブル処理を実行した結果得られる画像を、暗号化フレーム画像ＥＦという。デコード処理部２２は、デコード処理の結果得られる生データＲＤ自体は、アプリケーション実行部２１から参照可能なメモリには出力せず、生データＲＤにスクランブル処理を実行して得られるスクランブルデータＳＤを、アプリケーション実行部２１から参照可能なメモリに出力する。なお、スクランブル処理の詳細については後述する。

アプリケーション実行部２１は、デコード処理部２２によって生成されたスクランブルデータＳＤを用いて、さらに生データＲＤを再生するための処理を行う。例えばアプリケーション実行部２１は、生データＲＤに含まれるフレーム画像Ｆをそのまま表示装置２の画面に表示させるのではなく、３Ｄ空間上に配置されたオブジェクトにテクスチャとして貼り付ける場合がある。この場合アプリケーション実行部２１は、３Ｄ空間内へのオブジェクトの配置処理を行って、フレーム画像Ｆの画面上における表示位置や表示態様を決定する。このときアプリケーション実行部２１は、実際にフレーム画像Ｆの３Ｄ空間内における描画処理を行う必要はなく、実際の描画処理は後述する描画処理部２３に実行させる。アプリケーション実行部２１は、必要な処理を行った後、描画処理部２３に対してスクランブルデータＳＤの再生処理を指示する。

描画処理部２３は、アプリケーション実行部２１から再生処理の指示を受け付けると、まずスクランブルデータＳＤに対してデスクランブル処理を実行し、元の生データＲＤを再生成する。そして、生データＲＤを構成するフレーム画像Ｆの描画処理を行って、表示装置２の画面に表示させる表示画像をフレームバッファメモリ１２ａに書き込む。このフレームバッファメモリ１２ａに書き込まれた表示画像が、映像信号に変換されて表示装置２の画面に表示される。これにより、ユーザは保護データＰＤに含まれている動画像を観覧できる。描画処理部２３が生成した生データＲＤは、直接出力部１３を介して表示装置２に出力されるため、アプリケーションプログラムは画像処理部２３が生成した生データＲＤにはアクセスできない。

以下、スクランブル処理の詳細について説明する。デコード処理部２２は、生データＲＤに含まれるフレーム画像Ｆのそれぞれに対して、以下の処理を実行する。すなわち、デコード処理部２２は、所定の乱数発生関数を用いて疑似乱数列を生成する。そして、この疑似乱数列に含まれる乱数を順に用いて、処理対象のフレーム画像Ｆをピクセル単位で暗号化する。

乱数発生関数を用いて疑似乱数列を生成する際には、ランダムシードを入力する必要がある。本実施形態では、このランダムシードＲとして、第１シードＲ１及び第２シードＲ２の２つのシードの組み合わせを用いることにする。第１シードＲ１は、予め情報処理装置１内に用意されている固定の数値である。第１シードＲ１は、アプリケーションプログラムからは隠蔽され、秘密情報として管理される。第１シードＲ１が秘密として管理されていれば、ユーザレベルのアプリケーションプログラムからはスクランブル処理に使用されるランダムシードを知ることができないので、スクランブルデータＳＤの解読を行うことができない。

第２シードＲ２は、処理対象となるフレーム画像Ｆの属性情報に応じた数値である。第２シードＲ２は、処理対象となるフレーム画像Ｆごとに異なる数値となることが望ましい。こうすれば、フレーム画像ＦごとにランダムシードＲを変化させることができ、同じランダムシードを使い続ける場合と比較して、スクランブル処理の内容を解析させにくくすることができる。フレーム画像の属性情報は、例えばフレーム画像Ｆのタイムスタンプであってよい。このタイムスタンプは、動画像内において当該フレーム画像Ｆが表示されるべきタイミングを示す情報（例えば表示タイミングが開始から何ｍｓ後かを示す情報）である。あるいは、フレーム画像Ｆの属性情報は、当該フレーム画像Ｆが動画像内において何番目のフレーム画像なのかを示すフレーム番号であってもよい。また、当該フレーム画像Ｆの画像データから演算によって得られるハッシュ値であってもよい。

デコード処理部２２がスクランブル処理に使用する暗号化方式は、入力データと出力データのデータサイズが同じになるものである必要がある。このような暗号化方式により、フレーム画像Ｆを構成するピクセル単位で暗号化を行えば、生成される暗号化フレーム画像ＥＦは、生データＲＤに含まれるフレーム画像Ｆと同じくビットマップ形式の画像データとなる。しかしながら、各ピクセルのデータが暗号化されているので、暗号化フレーム画像ＥＦは元のフレーム画像Ｆとは全く異なる、人の目から見て内容の判別できない画像となる。このような暗号化方式としては、例えば疑似乱数と画素データの排他的論理和を演算する方法がある。また、ＲＣ４やＲＣ６などの暗号化アルゴリズムを用いてもよい。

以下、フレーム画像Ｆに対するスクランブル処理の流れを図３のフロー図を用いて説明する。まずデコード処理部２２は、処理対象となるフレーム画像Ｆを取得する（Ｓ１）。続いて、Ｓ１で取得したフレーム画像Ｆの属性情報から第２シードＲ２を決定する（Ｓ２）。さらに、Ｓ２で決定された第２シードＲ２を予め用意されている第１シードＲ１と組み合わせてランダムシードＲを決定する（Ｓ３）。

次にデコード処理部２２は、Ｓ３で決定されたランダムシードＲを乱数発生関数に入力して、疑似乱数を生成する（Ｓ４）。そして、フレーム画像Ｆ内の処理対象となる画素データを、Ｓ４で生成した疑似乱数を用いて暗号化する（Ｓ５）。

その後、デコード処理部２２は、フレーム画像Ｆに含まれる全ての画素について暗号化処理を行ったか否か判定する（Ｓ６）。未処理の画素があれば、Ｓ４に戻って新たな疑似乱数を生成し、未処理の画素に対して暗号化を行う。こうして、同じランダムシードＲを用いて順に生成された疑似乱数がフレーム画像Ｆ内の各画素に適用され、暗号化が行われる。全ての画素について暗号化が行われると、暗号化フレーム画像ＥＦが完成するので、処理を終了し、次のフレーム画像Ｆに対して同様の処理を実行する。このときには、処理対象のフレーム画像Ｆが変わっているので、ランダムシードＲも前回とは異なる値になる。

描画処理部２３は、スクランブル処理に用いられた暗号化方式を逆に適用して、暗号化フレーム画像ＥＦから元のフレーム画像Ｆを生成する。このとき、スクランブル処理に用いられたランダムシードＲと全く同じランダムシードＲを使用し、かつ、スクランブル処理の際と同じ乱数発生関数を用いることにより、描画処理部２３は、スクランブル処理に用いられたのと全く同じ疑似乱数列を得ることができる。この疑似乱数列を用いることにより、描画処理部２３は、デスクランブル処理を行って元のフレーム画像Ｆを生成することができる。なお、ランダムシードＲに含まれる第１シードＲ１は予め情報処理装置１内に格納されているので、描画処理部２３はデコード処理部２２と同様に第１シードＲ１を取得できる。第２シードＲ２がフレーム画像Ｆのタイムスタンプやフレーム番号の場合、描画処理部２３はデコード処理部２２と同様にして第２シードＲ２も取得できる。あるいは、デコード処理部２２は、フレーム画像Ｆのスクランブル処理に使用した第２シードＲ２を、生成した暗号化フレーム画像ＥＦに添付して出力してもよい。描画処理部２３は、デコード処理部２２が暗号化フレーム画像ＥＦに添付した第２シードＲ２を取得することで、スクランブル処理に使用されたランダムシードＲを取得することができる。特に第２シードＲ２としてハッシュ値を用いる場合、暗号化フレーム画像ＥＦから元のフレーム画像Ｆに対するハッシュ値を再生成することは困難なので、このような方式を採用する必要がある。

以上説明した本実施形態に係る情報処理装置１によれば、生データＲＤ自体はデコード処理部２２及び描画処理部２３によってカーネルレベルで生成され、アプリケーションプログラムからは隠蔽される。そのため、アプリケーションプログラムが生データＲＤをコピーしたり改変したりすることは困難になっている。一方で、デコード処理部２２はデコード処理の結果としてスクランブル処理がされたスクランブルデータＳＤを一旦出力する。このスクランブルデータＳＤは生データＲＤと同じデータ形式なので、従来のアプリケーションプログラムが生データＲＤを取り扱うのと同様に、本実施形態におけるアプリケーション実行部２１はスクランブルデータＳＤを取り扱うことができる。そのため、既存のアプリケーションプログラムを大きく改変することなく、本実施形態におけるアプリケーション実行部２１を実現することができる。また、アプリケーション実行部２１は、描画処理部２３に対して、暗号化フレーム画像ＥＦとともに当該画像に対する各種の編集指示を出力してもよい。このような編集指示の具体例としては、画像の拡大、縮小、及び回転や、３Ｄオブジェクトに画像を貼り付けるテクスチャマッピングの指示などが挙げられる。このような指示を受け付けた描画処理部２３は、デスクランブル処理を行って暗号化フレーム画像ＥＦから元のフレーム画像Ｆを生成した後、生成したフレーム画像Ｆに対して指示された画像処理を実行する。これによりアプリケーション実行部２１は、描画処理部２３が実現する画像描画機能により可能な範囲で、フレーム画像Ｆに対して各種の加工を行った状態で生データＲＤの内容を表示装置２に表示させることができる。

なお、本発明は以上説明したものに限られない。例えば以上の説明では保護データＰＤは動画像を含むデータであって、デコード処理部２２は動画像の生データＲＤに含まれるフレーム画像Ｆに対してスクランブル処理を実行することとした。しかしながら、処理対象となる保護データＰＤは音声を含むデータであることとし、デコード処理部２２は生データＲＤに含まれる音声データに対してスクランブル処理を実行してもよい。この場合にも、フレーム画像の場合と同様にして、デコード処理部２２は、乱数発生関数によって生成された疑似乱数を用いて所定のデータ処理単位ごとに暗号化を行い、スクランブルデータＳＤを生成する。このようにして生成されたスクランブルデータＳＤは、データ形式としては音声の生データＲＤと同じになるが、人がそのまま聞いても意味をなさない音声になる。

また、例えばアプリケーションプログラムがミップマップなどの技術によって生成されるテクスチャ画像を利用する場合、以下のような処理を実行すればよい。すなわち、デコード処理部２２がデコード処理を実行する際に、アプリケーション実行部２１からの要求に応じて、生データＲＤに含まれるフレーム画像Ｆに基づいてテクスチャ画像を生成し、このテクスチャ画像に対してスクランブル処理を実行する。こうして生成された暗号化テクスチャ画像がデコード処理部２２から出力され、アプリケーション実行部２１によって参照される。アプリケーション実行部２１が参照する暗号化テクスチャ画像はスクランブル処理されたものなので、ユーザが見たとしてもその内容を判別できない。その後アプリケーション実行部２１は、描画処理部２３に対して、暗号化テクスチャ画像の貼り付け位置の位置座標などのパラメータを指定して、表示装置２の画面に表示する表示画像の描画指示を行う。この描画指示を受けて描画処理部２３は、まず暗号化テクスチャ画像に対してデスクランブル処理を実行し、元のテクスチャ画像を生成する。そして、アプリケーション実行部２１が指定するパラメータに従って生成したテクスチャ画像を３Ｄオブジェクトにマッピングするなどして、３Ｄ空間の様子を示す表示画像をフレームバッファメモリ１２ａに描画するレンダリング処理を実行する。これにより、元の生データＲＤに含まれる動画像の内容がテクスチャとして貼り付けられた表示画像が表示装置２に表示される。このように、デコード処理とスクランブル処理の間にフレーム画像Ｆからテクスチャ画像を生成する処理を追加することにより、フレーム画像Ｆがテクスチャ画像に変換される場合であっても、その内容をユーザレベルのアプリケーションプログラムから隠蔽することができる。

Claims (7)

1. ユーザレベルで実行されるアプリケーションプログラムにより、暗号化されたメディアデータを取得する取得部と、
   その内部処理が前記アプリケーションプログラムからは隠蔽されるカーネルレベルのプログラムにより、前記暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データに、元のデータと同じデータ形式の異なるデータにピクセル単位で変換する暗号化であるスクランブル処理を実行して、前記アプリケーションプログラムから参照可能であり当該アプリケーションプログラムで行われる前記生データを取り扱うのと同様に取り扱う処理に当該アプリケーションプログラムにより解読されることなく用いられるデータであるスクランブルデータを生成するデコード部と、
   前記カーネルレベルのプログラムにより、前記スクランブルデータを復号化するデスクランブル処理を実行して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理部と、
   を含むことを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   前記デコード部は、所定の乱数発生関数にランダムシードを入力して乱数を生成し、当該生成した乱数を用いて前記スクランブル処理を実行し、
   前記再生処理部は、前記スクランブル処理に用いられたランダムシードを前記所定の乱数発生関数に入力して乱数を生成し、当該生成した乱数を用いて前記デスクランブル処理を実行する
   ことを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項２に記載の情報処理装置において、
   前記生データは複数のフレーム画像から構成される動画像のデータであって、
   前記デコード部は、前記複数のフレーム画像のそれぞれを処理対象として、当該処理対象のフレーム画像の属性情報に応じた値を含むランダムシードを用いて、当該処理対象のフレーム画像のスクランブル処理を実行する
   ことを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項３に記載の情報処理装置において、
   前記ランダムシードは、前記処理対象のフレーム画像の属性情報に応じた値と、予め情報処理装置内に格納された固定値と、の組み合わせである
   ことを特徴とする情報処理装置。
5. ユーザレベルで実行されるアプリケーションプログラムにより、暗号化されたメディアデータを取得する取得ステップと、
   その内部処理が前記アプリケーションプログラムからは隠蔽されるカーネルレベルのプログラムにより、前記暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データに、元のデータと同じデータ形式の異なるデータにピクセル単位で変換する暗号化であるスクランブル処理を実行して、前記アプリケーションプログラムから参照可能であり当該アプリケーションプログラムで行われる前記生データを取り扱うのと同様に取り扱う処理に当該アプリケーションプログラムにより解読されることなく用いられるデータであるスクランブルデータを生成して出力するデコードステップと、
   前記カーネルレベルのプログラムにより、前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理ステップと、
   を含むことを特徴とする情報処理方法。
6. その内部処理がユーザレベルで実行されるアプリケーションプログラムからは隠蔽されるカーネルレベルのプログラムであって、
   暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データに、元のデータと同じデータ形式の異なるデータにピクセル単位で変換する暗号化であるスクランブル処理を実行して、前記アプリケーションプログラムから参照可能であり当該アプリケーションプログラムで行われる前記生データを取り扱うのと同様に取り扱う処理に、当該アプリケーションプログラムにより解読されることなく用いられるデータであるスクランブルデータを生成して出力するデコード部、及び、
   前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力する再生処理部、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
7. その内部処理がユーザレベルで実行されるアプリケーションプログラムからは隠蔽されるカーネルレベルのプログラムであって、
   暗号化されたメディアデータをデコードして生データを生成し、当該生データに、元のデータと同じデータ形式の異なるデータにピクセル単位で変換する暗号化であるスクランブル処理を実行して、前記アプリケーションプログラムから参照可能であり当該アプリケーションプログラムで行われる前記生データを取り扱うのと同様に取り扱う処理に、当該アプリケーションプログラムにより解読されることなく用いられるデータであるスクランブルデータを生成して出力するステップと、
   前記スクランブルデータを復号化して前記生データを生成し、再生装置に対して出力するステップと、
   をコンピュータに実行させる命令を含むプログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体。

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