JPH044630A - Cryptographic coding device - Google Patents

Cryptographic coding device

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JPH044630A
JPH044630A JP2105258A JP10525890A JPH044630A JP H044630 A JPH044630 A JP H044630A JP 2105258 A JP2105258 A JP 2105258A JP 10525890 A JP10525890 A JP 10525890A JP H044630 A JPH044630 A JP H044630A
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JP
Japan
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bit
encryption
signal
compressor
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP2105258A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Enari
正彦 江成
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH044630A publication Critical patent/JPH044630A/en
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Priority to US09/162,831 priority patent/US6058186A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve degree of the secrecy, to apply low speed processing to a cryptographic section, to make the hardware small and to reduce the cost by extracting only part of a digital signal to be sent and using a cryptographic key so as to cipher the part. CONSTITUTION:A signal conversion means A consists of an A/D converter (A/D) 1 converting a video signal into an 8-bit PCM signal and converts an analog picture and voice signal into a digital signal. A compressor 2 compresses the 8-bit digital signal into a 4-bit code and a distributer 3 extracts only one bit of the MSB (Most Significant Bit) from the 4-bit output of the compressor 2. A cryptographic means C consists of a cryptographic device 4 to cipher the information of only the MSB being an output of the compressor 2 by using a 64-bit key decided between a sender and a receiver in secrecy. A parallel/serial converter (P/S) 5 combines the cryptographic information and the information not ciphered being the output of the compressor 2, applies serial/parallel conversion to the result and a converted 1-bit serial data is sent to the receiver through a transmission line 6.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は暗号化符号化装置、特に、音声や画像信号な
どをデジタル伝送する暗号化符号化装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an encryption encoding device, and particularly to an encryption encoding device for digitally transmitting audio, image signals, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、画像の高精細化が進み、例えば日常口にするテレ
ビ画像もNTSC方式からハイビジョン方式へと移行し
つつある。このような高鯖細化画像をテープ、ディスク
などの記録媒体に記録したり、或いは衛星、光ファイバ
、ケーブルなどを介して遠隔地に送信する場合には、S
/N、シック等の画質劣化要因を考慮すると、アナロク
伝送よりは、デジタル伝送の方が有利である。
In recent years, images have become increasingly high-definition, and for example, television images that we use on a daily basis are shifting from the NTSC system to the high-definition system. When recording such highly refined images on recording media such as tapes and disks, or transmitting them to remote locations via satellites, optical fibers, cables, etc., S
Considering image quality deterioration factors such as /N and sick, digital transmission is more advantageous than analog transmission.

一方、デジタル伝送はテープやディスク等の記録系にお
いては何回タビングを縁り返しても画質劣化を生じない
メリットかある反面、違法複写や複製が大きな社会問題
となる。また、衛星、光ファイバやケーブル等の通信・
放送系においては、料金未納者や外部からの盗視聴か発
生するという問題がある。
On the other hand, while digital transmission has the advantage of not causing image quality deterioration no matter how many times it is tabbed in recording systems such as tapes and disks, illegal copying and duplication pose a major social problem. We also provide communication services such as satellites, optical fibers, and cables.
In the broadcasting system, there is a problem in that people who have not paid their fees or people outside the party are able to watch and listen to the video in secret.

そこで、従来こうしたデジタル伝送では、コンピュータ
等のデータ伝送をする場合は、データを全て暗号化して
送信し、受信側て暗号鍵を用いて解読するという手法か
用いられてきた。
Therefore, in conventional digital transmission, when transmitting data from a computer or the like, a method has been used in which all the data is encrypted before being sent, and the receiving side decrypts it using an encryption key.

次にこれらの暗号化の従来例について、第5図および第
6図を用いて説明する。
Next, conventional examples of these encryption methods will be explained using FIGS. 5 and 6.

図面第5図は1977年1月15日付FIPS公報46
に開示された米国のデータ暗号化規格(Data en
cryption 5tandard;以下DES又は
従来例という)の暗号化のフローを示す流れ図、第6図
は第5図の暗号化の関数を示す図である。
Figure 5 is from FIPS Publication 46 dated January 15, 1977.
The US data encryption standard disclosed in
FIG. 6 is a flowchart showing the encryption flow of the encryption 5 standard (hereinafter referred to as DES or conventional example), and FIG. 6 is a diagram showing the encryption function of FIG.

この従来例のデータ暗号化のアルゴリズムは、前記のよ
うに「データ暗号化規格」として公刊されている。
This conventional data encryption algorithm has been published as the "Data Encryption Standard" as described above.

以下、このDBS (従来例)について、第5図および
第6図を用いて説明する。
This DBS (conventional example) will be explained below with reference to FIGS. 5 and 6.

先ず、このDESは0.1からなる2元データに対する
ブロック暗号である。DESでは、2元データを64ビ
ツトのブロックにわけ、各ブロックに対し、転置と換字
を繰り返すことにより暗号化を行っている。鍵は64ヒ
ツトであるが、そのうち8ヒツトは誤り検出のための検
査ヒツトであり、56ビツトか有効である。この鍵によ
って、各回の換字か制御される。図面第5図はDESの
暗号化の過程を示している。また、第6図は暗号化の中
心となる関数fK(R>を示している。
First, this DES is a block cipher for binary data consisting of 0.1. In DES, binary data is divided into 64-bit blocks, and each block is encrypted by repeating transposition and substitution. The key has 64 hits, of which 8 are test hits for error detection, and 56 bits are valid. This key controls each substitution. FIG. 5 shows the process of DES encryption. Further, FIG. 6 shows a function fK(R>) which is the center of encryption.

図面第6図において、64ビツトの平文はまず転置され
る。こわは鍵には無関係て固定した転置である。次に6
4ヒツトが左半分り。と右半分Roとにわけられる。そ
の後16段にわたり、という演算が縁り返される。ここ
に、十は各ビットごとのm o d 2の和を表わす。
In Figure 6 of the drawing, the 64-bit plaintext is first transposed. Stiffness is a fixed transposition independent of the key. Next 6
4 people are on the left side. and the right half Ro. After that, the calculation is repeated over 16 stages. Here, 10 represents the sum of m o d 2 for each bit.

また、Ln。Also, Ln.

Rnはそれぞれn段目の演算を終えたときの左半分の3
2ビツトと右半分の32ビツトである。
Rn is the left half of 3 when the nth stage of calculation is completed.
2 bits and the right half 32 bits.

K、、は鍵から第5図の右側に示すようにして構成され
る。第5図において、S I +−”・、S16は1ま
たは2である。また、縮約形転置2aは、人力のうちの
いくつかを除いて転置を行うことである。この場合、入
力の56ビツトのうち8ヒツトが除かれ、出力は48ビ
ツトとなる。縮約形転置は非可逆な変換であり、出力か
ら入力を完全に復元することはできない。これにより、
鍵の推定をより難しいものにしているのである。
K, , is constructed from the key as shown on the right side of FIG. In FIG. 5, S I +-"・, S16 is 1 or 2. Also, contracted transposition 2a is to perform transposition by removing some of the human power. In this case, the input Eight of the 56 bits are removed, resulting in an output of 48 bits.The reduced form transposition is an irreversible transformation, and the input cannot be completely reconstructed from the output.As a result,
This makes guessing the key more difficult.

次に第5図における関数fX(R)について第6図を用
いて説明する。
Next, the function fX(R) in FIG. 5 will be explained using FIG. 6.

図面第6図において、関数fK(R)を作るには、まず
Rに拡大形転置3aを行う。拡大形転置とは人力のいく
つかを重複させて転置を行うことである。この場合、3
2ビツトの人力のうち16ヒツトは出力に重複して現れ
る。つきに、この出力に鍵から構成されたKをビットご
とにmod2で加える。この結果得られる48ビツトを
8個の6ビツトからなる小ブロックに分割し、各6ビツ
トをS、、S2.・・・、S8によりそれぞれ4ヒツト
に変換する。これは、6ビツトを一つの文字とみると換
字の一種と考えることかてきる。たたし、出力は4ビツ
トに圧縮されているから、この変換は非可逆変換である
。したかって、fK(R)は一般には非可逆関数である
。しかし、このことは、前記式(1)の変換か非可逆で
あることを意味するのではない。実際、式(1)は、と
変形できるから、L、、RnからLn−1+R,、が計
算できることがわかる。
In FIG. 6, in order to create the function fK(R), R is first subjected to an extended transposition 3a. Extended form transposition is transposition by duplicating some of the human power. In this case, 3
Of the 2-bit human power, 16 hits appear redundantly in the output. At the same time, K composed of keys is added bit by bit to this output, mod 2. The resulting 48 bits are divided into eight small blocks of 6 bits, and each 6 bit is divided into S, , S2 . . . . each is converted into 4 hits in S8. If you consider 6 bits as one character, you can think of it as a type of substitution. However, since the output is compressed to 4 bits, this conversion is an irreversible conversion. Therefore, fK(R) is generally an irreversible function. However, this does not mean that the transformation of equation (1) is irreversible. In fact, since equation (1) can be transformed as follows, it can be seen that Ln-1+R, , can be calculated from L, , Rn.

さて、式(1)の演算を16回縁り返し、L 、6. 
R、、を求めたら、これを最後にもう一度転置して暗号
化を終る。
Now, repeating the calculation of equation (1) 16 times, L,6.
After finding R, , transpose it one last time to finish the encryption.

次に復号について説明する。Next, decoding will be explained.

復号は、暗号化のほぼ逆の操作を行えばよい。Decryption can be performed by performing almost the opposite operation of encryption.

簡単にいえば、第5図で下から上に進めればよいのであ
る。まず最初に、暗号化の最後の転置の逆の転置を行い
、以下式(2)によりR1−1゜Ln−1を求めていき
、Ro 、Loか得られたら、暗号化の最初の転置の逆
の転置を行えばもとの64ビツトか得られる。
Simply put, all you have to do is proceed from the bottom to the top in Figure 5. First, perform the inverse transposition of the last transposition of encryption, and calculate R1-1゜Ln-1 using the following formula (2). Once Ro and Lo are obtained, the first transposition of encryption is By performing the reverse transposition, the original 64 bits can be obtained.

DESの暗号文を解読するには、これまてのところ、鍵
を一つずつ調へていくという方法以外は知られていない
。いま、一つの鍵について、それか正しい鍵かどうかを
調べるのに1μ秒かかったとしよう。このとき、256
個の鍵全部を調へるには2283年かかる。かなり運が
良くても、数百年は要する。
Until now, there is no known way to decipher DES ciphertext other than by solving the keys one by one. Suppose it takes 1 microsecond to check whether it is the correct key or not. At this time, 256
It would take 2,283 years to find all the keys. Even if you are very lucky, it will take several hundred years.

(発明が解決しようとする課題〕 以上説明したように、従来例においては、ハイビジョン
のような高精細ビデオ画像の場合、単にアナログ画像信
号をA/D変換して送信しようとすると、例えば、ビデ
オ信号の帯域を30MHz以上確保しようとした場合、
標本化定理により、少なくとも60MHz以上のレート
で標本化を行わなければならず、74.25MHz、8
ビツトでA/D変換すると伝送レートは74.25 (
MHz) x8 (bit)= 594 (Mbit 
/ s )となる。そこで伝送容量を節約する為に情報
量を115に圧縮したとしても約120 (Mbit 
/s)の伝送レートとなってしまう。このような膨大な
情報重金てを暗号化して伝送することは暗号化部の高速
処理。
(Problems to be Solved by the Invention) As explained above, in the conventional example, in the case of high-definition video images such as high-definition, if an analog image signal is simply A/D converted and transmitted, If you try to secure a signal band of 30MHz or more,
According to the sampling theorem, sampling must be performed at a rate of at least 60 MHz, 74.25 MHz, 8
When converting bits into A/D, the transmission rate is 74.25 (
MHz) x8 (bit) = 594 (Mbit
/s). Therefore, even if the amount of information is compressed to 115 to save transmission capacity, it will be approximately 120 (Mbit
/s). Encrypting and transmitting such a huge amount of information requires high-speed processing by the encryption unit.

ハードウェアの大きさ、コストの面で非常に困難である
という問題点があった。
The problem was that it was extremely difficult in terms of hardware size and cost.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、符号化方式による符号化データの一部を暗号
鍵て暗号化し、伝送することによって、秘密性を高くし
、暗号化部を低速処理し、ハードウェアを小型化し、コ
ストを低廉化した暗号化符号化装置を提供することを目
的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and by encrypting a part of the encoded data using the encoding method using an encryption key and transmitting it, the secrecy is increased, and the encryption section An object of the present invention is to provide an encryption/encoding device that processes data at low speed, uses smaller hardware, and reduces cost.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

このため、この発明においては、画像・音声信号をアナ
ログ・デジタル変換する信号変換手段と、前記信号変換
手段で変換された画像・音声信号を伝送するデータ伝送
手段と、前記デジタル画像・音声データの一部を暗号鍵
により暗号化する暗号化手段と、を具備して成る暗号化
符号化装置により、前記目的を達成しようとするもので
ある。
Therefore, in the present invention, there is provided a signal converting means for converting an image/audio signal from analog to digital, a data transmitting means for transmitting the image/audio signal converted by the signal converting means, and a data transmitting means for transmitting the image/audio signal converted by the signal converting means. The above objective is achieved by an encryption/encoding device comprising an encryption means for encrypting a part of the information using an encryption key.

〔作用〕[Effect]

この発明における暗号化符号化装置は、信号変換手段に
より、画像・音声信号をアナログ・デジタル変換し、暗
号化手段てデジタル画像・音声データの一部を暗号鍵に
より暗号化し、データ伝送手段で伝送する。
The encryption/encoding device of the present invention converts the image/audio signal from analog to digital using the signal conversion means, encrypts a part of the digital image/audio data using the encryption key using the encryption means, and transmits it using the data transmission means. do.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

図面第1図はこの発明の一実施例の暗号化符号化装置の
構成図、第2図はこの実施例における圧縮器の構成図、
第3図は第2図の符号判定型復号回路の構成図、第4図
はこの実施例における復号化装置の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of an encryption/encoding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a compressor in this embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of the sign determination type decoding circuit of FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram of the decoding apparatus in this embodiment.

なお、前記のように第1図は、この発明の暗号化予測符
号化伝送システムの実施例であり、8ビツトのデータを
4ビツトの符号に圧縮し、その4ビット信号のMSB1
ビットのみを取り出し暗号化して伝送する構成図である
As mentioned above, FIG. 1 shows an embodiment of the encrypted predictive coding transmission system of the present invention, in which 8-bit data is compressed into a 4-bit code, and the MSB1 of the 4-bit signal is compressed.
FIG. 2 is a configuration diagram in which only bits are extracted, encrypted, and transmitted.

図面第1図において、Aは信号変換手段であり、ビデオ
信号を8ビツトのPCM信号に変換するA/D変換器(
図中A/D)1より構成され、画像・音声信号をアナロ
グ・デジタル変換する手段である。Bはデータ伝送手段
てあり、テープやディスク等の記録系もしくは衛星、光
ファイバ。
In FIG. 1 of the drawings, A is a signal converting means, which is an A/D converter (
It is a means for converting image/audio signals from analog to digital. B is the data transmission means, such as a recording system such as a tape or disk, a satellite, or an optical fiber.

ケーブル等の通信放送系である伝送路6より構成され、
信号変換手段Aで変換された画像・音声信号を伝送する
手段である。Cは暗号化手段であり、予め送受信者間で
秘密に決めておいた64ビツトの鍵により圧縮器(後述
)出力のMSB(MO5T 51gn1ficant 
Bit)のみの情報を暗号化する暗号化器4で構成され
、前記デジタル画像・音声データの一部を暗号鍵により
暗号化する手段である(詳細後述)。2は8ビツトのデ
ジタル信号を4ビツトの符号に圧縮する圧縮器、3は圧
縮器2の4ビツト出力からMSBのみの1ヒツトを取り
出す分配器、5は上記MSBのみを暗号化した暗号化情
報と上記圧縮量出力のMSBを除く暗号化しない3ヒツ
トの情報を結合し、並直列変換を行う並直列変換器(図
中P/S )である。この並直列変換器5による1ビツ
トの直列データは伝送路6を通して受信側へ送られる。
It is composed of a transmission line 6 which is a communication broadcasting system such as a cable,
This is means for transmitting the image/audio signals converted by the signal converting means A. C is an encryption means that uses a 64-bit key secretly decided between the sender and receiver to encode the MSB (MO5T 51gn1ficant) of the output of the compressor (described later).
It is a means for encrypting a part of the digital image/audio data using an encryption key (details will be described later). 2 is a compressor that compresses an 8-bit digital signal into a 4-bit code, 3 is a distributor that extracts one hit of only the MSB from the 4-bit output of the compressor 2, and 5 is encrypted information that encrypts only the MSB. This is a parallel-to-serial converter (P/S in the figure) which performs parallel-to-serial conversion by combining the unencrypted three-hit information excluding the MSB of the compressed amount output. The 1-bit serial data from the parallel-to-serial converter 5 is sent to the receiving side through a transmission line 6.

7は受信データをMSB1ビットとそわ以外の3ビツト
に分配する直並列変換器(図中S/P)、8は暗号化さ
れたMSB1ビットの情報を前記のように予め送受信者
間で秘密に決めておいた64ビツトの鍵により解読する
解読化器、9は上記解読化器8により解読された圧縮情
報のMSB1ヒツトと、上記直並列変換器7により直並
列変換されたMSB以外の受信データ3ビツトを結合し
、正規の圧縮データ4ヒツトに結合する結合器、10は
4ビツトの圧縮データを8ヒツトのPCM信号に伸長す
る復号器、11は8ビットPCMデータをアナログ信号
に変換するD/A変換器である(図中D/A)。
7 is a serial-to-parallel converter (S/P in the figure) that distributes the received data into the MSB 1 bit and 3 bits other than the soft one, and 8 is a serial-to-parallel converter (S/P in the figure) that distributes the encrypted MSB 1 bit information in advance as a secret between the sender and receiver as described above. A decryptor 9 decrypts the compressed information using a predetermined 64-bit key, and 9 receives the MSB 1 hit of the compressed information decrypted by the decryptor 8 and the received data other than the MSB converted from serial to parallel by the serial parallel converter 7. A combiner which combines 3 bits into 4 bits of regular compressed data; 10 a decoder which expands the 4 bits of compressed data into an 8-bit PCM signal; and 11 a D which converts the 8-bit PCM data into an analog signal. /A converter (D/A in the figure).

次にこの実施例の動作についてデータ圧縮および暗号化
手段Cを中心にして第1図ないし第4図を用いて説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 4, focusing on the data compression and encryption means C.

以下の説明においては、圧縮データのMSB1ビットの
−みを暗号化することかなぜ効果的であるかの理由につ
いても記述する。
In the following explanation, the reason why it is effective to encrypt only the MSB 1 bit of compressed data will also be described.

まず、データ圧縮について説明する。画像信号等の情報
量の多い信号を標本化して得たデータを伝送する場合に
用いられる圧縮方式として、例えば差分P CM (P
u1se Code Modulation)方式(以
後D PCMという)か一般によく知られている。
First, data compression will be explained. For example, differential P CM (P
The U1SE Code Modulation (hereinafter referred to as DPCM) method is generally well known.

前記DPCMは、既に符号化された標本点の値から現在
符号化の対象としている標本点の値を予測し、その予測
値と本来の値との差(予測誤差)を符号化する方式てあ
り、画像信号などのように近接する標本点における値同
志の相関が大きい信号に対しては、予測誤差信号の発生
分布の偏り等を考慮して非線形な量子化を行うことによ
り高能率な符号化を行う事ができる。
The DPCM has a method of predicting the value of a sample point that is currently being encoded from the value of a sample point that has already been encoded, and encoding the difference (prediction error) between the predicted value and the original value. For signals such as image signals where the correlation between values at adjacent sample points is large, highly efficient encoding is achieved by performing non-linear quantization in consideration of the bias in the generation distribution of prediction error signals. can be done.

前記のように、第2図は8ヒツトのデータを、4ビツト
の符号に圧縮する圧縮器2(第1図)の構成を示す図で
あり、第3図はこの符号化装置の符号判定型復号回路の
構成を示す図である。また、第4図には復号器10(第
1図)の構成を示している。
As mentioned above, FIG. 2 shows the configuration of the compressor 2 (FIG. 1) that compresses 8-bit data into a 4-bit code, and FIG. 3 shows the code determination type of this encoding device. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a decoding circuit. Further, FIG. 4 shows the configuration of the decoder 10 (FIG. 1).

図面第2図において、入力端子101には8ヒツトの画
像データか入力され、リミッタ108により所定のレン
ジ内、例えば16〜235に制限され、減算回路102
において、予測係数乗算回路103から出力される予測
値との差分値(予測誤差)が算出される。この予測誤差
は、符号多重型量子化回路104に供給される。量子化
回路104においては、正負を示す符号を含む9ビツト
の予測誤差データを、下記第1表に例示する様な、正負
を重ね合わせて同じ符号を割り当てた量子化特性に基づ
き、4ビツトに量子化し、出力端子105より出力する
と共に、符号判定型復号回路106に供給する。
In FIG. 2 of the drawing, eight pieces of image data are input to an input terminal 101, and are limited by a limiter 108 to within a predetermined range, for example, 16 to 235, and are input to a subtraction circuit 102.
In this step, a difference value (prediction error) from the predicted value output from the prediction coefficient multiplication circuit 103 is calculated. This prediction error is supplied to the code multiplexing type quantization circuit 104. The quantization circuit 104 converts the 9-bit prediction error data, which includes signs indicating positive and negative, into 4-bit data based on the quantization characteristic in which the positive and negative values are superimposed and assigned the same sign, as illustrated in Table 1 below. The signal is quantized and outputted from an output terminal 105, and also supplied to a sign judgment type decoding circuit 106.

第  1  表 第1表に示す量子化特性は、−219〜219の値をと
る予測誤差に対して、過去の復号値を用いて正負の判定
を行い、代表値を一つ選択できるテーブルの一例であり
、正負の各量子化ステップを1つずつ計2つの量子化ス
テップに4ビツトの符号を1つ付与することにより、5
ビツト相当の量子化ステップ数による符号化を実現てき
るものである。
Table 1 The quantization characteristics shown in Table 1 are an example of a table that uses past decoded values to determine whether the prediction error is positive or negative and selects one representative value for prediction errors that take values between -219 and 219. By assigning one 4-bit sign to each of the positive and negative quantization steps, 5 is obtained.
This enables encoding with a number of quantization steps equivalent to bits.

このテーブルは、同一符号に割り当てる正負の2つの分
割領域が、制限されている復号値のタイナミック・レン
ジ(例えば220)に相当するレベル差を持つように設
定されており、領域下端を量子化代表値とするアンダー
シュート型となっているために、正負の代表値による復
号結果は220のレベル差を持ち、常に一方しかタイナ
ミック・レンジ(“0〜219”)内に入らない。これ
により後述する様に差分値の正負の判定が可能となる。
This table is set so that the two divided regions, positive and negative, assigned to the same code have a level difference corresponding to the limited dynamic range of decoded values (for example, 220), and the lower end of the region is set as the quantization representative. Since it is an undershoot type, the decoding results based on the positive and negative representative values have a level difference of 220, and only one of them always falls within the dynamic range ("0 to 219"). This makes it possible to determine whether the difference value is positive or negative, as will be described later.

また、画像信号の場合0近辺の差分値か重要てあり、非
線形特性の重ね合わせを実現する為に、正負とも中央て
折り返した対称構造となっているものである。
In addition, in the case of image signals, a difference value near 0 is important, and in order to realize superposition of nonlinear characteristics, both positive and negative signals have a symmetrical structure folded back at the center.

符号判定型復号回路106(第2図)では、予測係数乗
算回路103の出力である予測値を用いて、前記量子化
回路104の出力する符号の復号を行い、復号値を遅延
回路107に供給する。復号値は遅延回路107で所定
期間(例えば1サンプル期間分)遅延された後、予測係
数回路103で予測係数を乗ぜられ予測値として前記減
算回路102、および前記符号判定型復号回路106に
供給する。
The code determination type decoding circuit 106 (FIG. 2) decodes the code output from the quantization circuit 104 using the predicted value that is the output of the prediction coefficient multiplication circuit 103, and supplies the decoded value to the delay circuit 107. do. After the decoded value is delayed by a predetermined period (for example, one sample period) in a delay circuit 107, it is multiplied by a prediction coefficient in a prediction coefficient circuit 103 and is supplied as a prediction value to the subtraction circuit 102 and the sign judgment type decoding circuit 106. .

ここで、第2図の符号判定型復号回路106の動作を第
3図を用いて説明する。図面第3図において、端子20
1には符号多重化された量子化回路104から出力され
た4ビツトの符号が入力され、+側代表値設定回路20
2及び、−側代表値設定回路203に供給される。回路
202゜203それぞれの出力である正負の代表値は、
加算回路205.206のそれぞれにおいて、端子20
4より供給される予測値に各々加算され、正負の復号値
として選択回路207に供給される。
Here, the operation of the sign determination type decoding circuit 106 shown in FIG. 2 will be explained using FIG. 3. In Figure 3 of the drawing, terminal 20
The 4-bit code output from the code-multiplexed quantization circuit 104 is input to 1, and the + side representative value setting circuit 20
2 and the − side representative value setting circuit 203. The typical positive and negative output values of the circuits 202 and 203 are as follows:
In each of the adder circuits 205 and 206, the terminal 20
4 are respectively added to the predicted values supplied from 4, and are supplied to the selection circuit 207 as positive and negative decoded values.

代表値設定回路202,203それぞれの出力は常に“
220”のレベル差を保っているため、選択回路207
に供給される正負の復号値は常に一方が8ヒツト(“0
〜255”)の中の制限されたダイナミック・レンジ″
16〜235”から外れている。よって、正負の復号値
でレンジ内にある方を選択すれば、符号多重化された人
力より、正しい復号値が得られる。このため、+側加算
回路205より出力される復号値データのレベルを比較
器209てしきい値“236”と比較し、その出力信号
によって選択回路207を制御して正負の復号値を選択
し、端子208より出力する。
The outputs of the representative value setting circuits 202 and 203 are always “
Since the level difference of 220" is maintained, the selection circuit 207
The positive and negative decoded values supplied to the
Limited dynamic range of ~255”)
16 to 235". Therefore, if you select the positive or negative decoded value that is within the range, the correct decoded value can be obtained from code multiplexed manually. Therefore, the + side addition circuit 205 The level of the output decoded value data is compared with a threshold value "236" by the comparator 209, and the output signal controls the selection circuit 207 to select a positive or negative decoded value and output it from the terminal 208.

ここで、この実施例における符号判定動作について具体
例を挙げて説明する。今、予測値か“100”、現人力
値か“150”である場合を考える。予測誤差は−+5
0”であるから、符号多重型量子化回路104において
は、第1表に示されるように4ビツトの量子化値データ
として5”が出力される。符号判定型復号回路106に
おいては、+側復号値データは“136”、−側復号値
データは“−84”となるため適正ダイナミック・レン
ジ内である“136”が復号値として選択される。同様
に現人力値が“50”で、予測誤差が“−50”である
場合、量子化回路104の出力は“11”となる。この
場合、+側復号値データは“284”、−側復号値デー
タは“64”となるため適正ダイナミック・レンジ内で
ある“64”が選択される。
Here, the code determination operation in this embodiment will be explained using a specific example. Now, consider the case where the predicted value is "100" and the current human power value is "150". Prediction error is -+5
0'', the code multiplexing type quantization circuit 104 outputs 5'' as 4-bit quantized value data as shown in Table 1. In the sign judgment type decoding circuit 106, the + side decoded value data is "136" and the - side decoded value data is "-84", so "136" within the appropriate dynamic range is selected as the decoded value. Similarly, when the current human power value is "50" and the prediction error is "-50", the output of the quantization circuit 104 is "11". In this case, since the + side decoded value data is "284" and the - side decoded value data is "64", "64", which is within the appropriate dynamic range, is selected.

次に第1図に示した圧縮器2で符号化され伝送された符
号を復号する復号器10について、第4図を用いて説明
する。
Next, the decoder 10 that decodes the code encoded and transmitted by the compressor 2 shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 4.

図面第4図において、前記符号化装置(圧縮器)により
符号化された4ビツトの符号は、入力端子301に入力
され、+側代表値設定回路302及び、−側代表値設定
回路303に供給される。前記回路302,303それ
ぞれの出力である正負の代表値は、加算回路304,3
05それぞれにおいて、予測係数乗算回路309より供
給される予測値に各々加算され、正側負側の復号値とし
て選択回路306に供給される。代表値設定回路302
.303それぞれの出力は、前記符号の特性により常に
“256”のレベル差を保っているため、選択回路30
6に供給される正負の復号値は常に一方が制限されたダ
イナミック・レンジ“16〜235”から外打ている。
In FIG. 4 of the drawing, a 4-bit code encoded by the encoding device (compressor) is input to an input terminal 301 and is supplied to a + side representative value setting circuit 302 and a − side representative value setting circuit 303. be done. The positive and negative representative values that are the outputs of the circuits 302 and 303, respectively, are added to the adder circuits 304 and 3.
05, respectively, are added to the predicted values supplied from the prediction coefficient multiplication circuit 309, and are supplied to the selection circuit 306 as positive and negative decoded values. Representative value setting circuit 302
.. Since the respective outputs of 303 always maintain a level difference of "256" due to the characteristics of the codes, the selection circuit 30
One of the positive and negative decoded values supplied to 6 is always outside the limited dynamic range "16-235".

よって、正負の復号値でレンジ内にある方を選択すれば
、前記符号の正しい復号値か得られる。このため、+側
加算回路304より出力される復号値を比較器310で
しきい値“236”と比較し、その出力によって選択回
路306を制御して正負の復号値の一方を選択し、8ビ
ツトの復号値を出力端子307より出力する。また、こ
の復号値は遅延回路308に供給され、1サンプル期間
遅延されて、予測係数乗算回路309に送出される。予
測係数乗算回路309では、遅延された復号値に予測係
数を乗して予測値を算出し、後の入力される符号の復号
を行うために加算回路304,305それぞれに供給す
る。以上のような構成により復号器か実現できる。
Therefore, by selecting the positive or negative decoded value within the range, the correct decoded value of the code can be obtained. Therefore, the decoded value outputted from the + side adder circuit 304 is compared with the threshold value "236" by the comparator 310, and the selection circuit 306 is controlled by the output to select one of the positive and negative decoded values. The decoded value of the bit is output from the output terminal 307. Further, this decoded value is supplied to a delay circuit 308, delayed by one sample period, and sent to a prediction coefficient multiplication circuit 309. The prediction coefficient multiplication circuit 309 calculates a predicted value by multiplying the delayed decoded value by the prediction coefficient, and supplies the predicted value to each of the addition circuits 304 and 305 for decoding the later input code. A decoder can be realized with the above configuration.

ここで、第1表からもわかるように、伝送しようとする
4ビツトの圧縮データは画像データの差分値の代表値を
与えるコードであるためにこのうちの1ビツトでも不明
である場合、画像の復号は全く不可能となる。
Here, as can be seen from Table 1, the 4-bit compressed data to be transmitted is a code that gives the representative value of the difference value of the image data, so if even one bit of this is unknown, the image Decryption becomes completely impossible.

そこでこの圧縮データの1ビツトのみに例えばDES 
(従来例)等の鍵で暗号化することにより、画像伝送の
秘密性を保つことができる。
Therefore, for example, DES
By encrypting with a key such as (conventional example), the confidentiality of image transmission can be maintained.

前記実施例においては、差分PCM (DPCM)方式
を例にとり、圧縮データのMSB1ビットのみ暗号化す
ることを説明したが、差分PCM方式の圧縮データのM
SB1ビット以外のビットを暗号化してもよい。また、
全ての画素について行わなくても数画素毎の圧縮データ
のいずれか1ビツトあるいは数ビットについてのみ暗号
化してもよい。また、差分PCM方式以外の圧縮方式あ
るいは圧縮しないPCM伝送のMSB1ビットについて
も適用でき、画像のみてなく音声データについても全く
同様にこの発明の適用が可能である。
In the above embodiment, the differential PCM (DPCM) method was taken as an example, and it was explained that only the MSB 1 bit of the compressed data is encrypted.
Bits other than the SB1 bit may be encrypted. Also,
It is not necessary to encrypt all pixels, but only one bit or several bits of compressed data for every few pixels may be encrypted. Furthermore, the present invention can be applied to compression methods other than the differential PCM method or to the MSB 1 bit of uncompressed PCM transmission, and the present invention can be applied to not only image data but also audio data in exactly the same way.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、伝送しようとするデジタル信号の
ある一部のみを抽出し、その一部を暗号鍵で暗号化する
ことにより、秘密性を高くし、暗号化部を低速処理し、
ハードウェアを小型化してコストの低廉化を実現した暗
号化符号化装置を提供することが可能となった。
As explained above, by extracting only a certain part of the digital signal to be transmitted and encrypting that part with an encryption key, secrecy is increased, the encryption part is processed at a lower speed,
It has become possible to provide an encryption/encoding device that has downsized hardware and reduced costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の暗号化符号化装置の構成
図、第2図はこの実施例における圧縮器の構成図、第3
図は第2図の符号判定型復号回路の構成図、第4図はこ
の実施例における復号化装置の構成図、第5図は従来例
の暗号化のフローを示す流九図、第6図は第5図の暗号
化の関数を示す図である。 A・・・・・・信号変換手段 B −−−−−−データ伝送手段 C−−−−−・暗号化手段 1・・・・−A / D 2・・・・・・圧縮器 4・・・・・・暗号化器 5・・・−P / S 6・・・・−・伝送路 7・・・・・・S/P 8−−−−−・解読化器 10−・・・・・復号器 11・・・・・・D/A なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram of an encryption encoding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a compressor in this embodiment, and FIG.
The figure is a block diagram of the code determination type decoding circuit shown in Figure 2, Figure 4 is a block diagram of the decoding device in this embodiment, Figure 5 is a flowchart showing the flow of encryption in the conventional example, and Figure 6 is a diagram showing the encryption function of FIG. 5; A...Signal conversion means B-----Data transmission means C-----Encryption means 1...-A/D 2...Compressor 4. ...Encryptor 5...-P/S 6...Transmission line 7...S/P 8--Decoder 10-- . . . Decoder 11 . . . D/A Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 画像・音声信号をアナログ・デジタル変換する信号変換
手段と、 前記信号変換手段で変換された画像・音声信号を伝送す
るデータ伝送手段と、 前記デジタル画像・音声データの一部を暗号鍵により暗
号化する暗号化手段と、 を具備して成ることを特徴とする暗号化符号化装置。
[Scope of Claims] Signal conversion means for converting image/audio signals from analog to digital; data transmission means for transmitting the image/audio signals converted by the signal conversion means; and a portion of the digital image/audio data. An encryption/encoding device characterized by comprising: an encryption means for encrypting with an encryption key;
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US08/870,461 US5852663A (en) 1990-04-23 1997-06-06 Information signal transmission system
US09/162,831 US6058186A (en) 1990-04-23 1998-09-29 Information signal transmission system

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