JPH07107455A - 圧縮処理された画像信号のスクランブル伸張再生装置及び圧縮処理された画像信号伝送用のスクランブル方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像の相関性を利用して圧縮処理された画像
信号を放送用に伝送する場合に使用して好適なスクラン
ブル装置（方法）を提供する。 【構成】 画像データと共に伝送された再生条件データ
から、伸張再生の許否を判別する判別手段１２と、圧縮
伸張パラメータに基づいて、伝送された画像データを伸
張する画像伸張手段（可変長復号手段１４，逆量子化手
段１５，逆ＤＣＴ１６など）と、判別した伸張再生の許
否に応じて、圧縮伸張パラメータを書換えるスクランブ
ル手段１３とから、伸張再生装置を構成する。伸張再生
の許否に応じて、例えば量子化パラメータを部分的に書
換えて、画像を粗くしてスクランブル画像とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮処理された画像信
号伝送用のスクランブル方法に係り、特にＭＰＥＧ方式
など、画像の相関性を利用して圧縮処理された動画像信
号を放送用に伝送する場合に使用して好適なスクランブ
ル方法及びスクランブル伸張再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】画像信号（映像信号）を有料で放送する
場合では、スクランブル処理することが不可欠である。
テレビジョン学会誌 Vol.46,No4,p387〜p391(1992)に
は、「ＢＳによるスクランブル放送」が詳述されてい
る。ＢＳ放送によるスクランブル放送の概略を説明する
と以下のようになる。デジタル化された映像信号は、映
像スクランブラによって、スクランブルがかけられる。
スクランブルされた映像信号は、スクランブルされた音
声信号，共通情報，個別情報と共に、放送電波で放送さ
れる。一般視聴者が受信した映像信号は、映像デスクラ
ンブラによって、スクランブルが解かれ、デジタル化さ
れた映像信号になる。

【０００３】このような映像スクランブル方法で実用化
されているものとして、ＢＳ放送で使用されている走査
線内切替え方法（ラインローテーション）がある。ライ
ンローテーションでは、その有効画像期間に１８６箇所
の切替え候補点を設け、スクランブル用の鍵を初期値と
して発生されるＰＮ（疑似雑音）信号系列発生ロジック
から、各走査線ごとにランダムに指定される切替え位置
で、画像の入替えを行っている。

【０００４】一方、大容量の画像信号を効率的に伝送す
るために、画像の相関性を利用して圧縮処理された動画
像信号を伝送することが行われつつある。このような動
画像の圧縮方法として、ＭＰＥＧ方式などがある。圧縮
処理された動画像信号の伝送は、特定者間の通信やＣＤ
ＲＯＭを利用したパッケージメディアに利用されつつあ
り、今後は、不特定者間の放送にも利用されることが予
想される。その場合には、当然にスクランブル放送とす
る必要が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＰＥ
Ｇ方式などの圧縮処理された動画像信号をスクランブル
伝送するときに、前述したＢＳ放送用の走査線内切替え
方法（ラインローテーション）を使用すると、以下のよ
うな問題がある。図４（Ａ）のように、スクランブラ
（ラインローテーション）の後段に、エンコーダ（ＭＰ
ＥＧ方式）を設けて、ラインローテーションした画像を
圧縮処理すると、圧縮効率が著しく低下する。これは、
ラインローテーションにより、画像（ラインの画素）の
相関性が低下してしまうからである。また、図４（Ｂ）
のように、スクランブラ（ラインローテーション）の前
段に、エンコーダ（ＭＰＥＧ方式）を設けて、画像を圧
縮処理した信号をラインローテーションすることは不可
能である。これは、ＭＰＥＧ方式などの圧縮処理された
動画像信号では、ラインごとにデータ出力されないから
である。

【０００６】一方、スクランブル時には、ノイズの画面
や画像を全面的に停止させてしまうことも考えられる。
しかし、商業的には、スクランブル画像を見た視聴者が
興味を抱いて、料金を払ってスクランブル画像を解除し
ようとする宣伝的な効果を持たしておいたほうが良い。
といって、複雑なデスクランブラを必要とすると、デコ
ーダがコストアップして、民生用としては不適切であ
る。

【０００７】そこで、本発明は、ＭＰＥＧ方式など、画
像の相関性を利用して圧縮処理された動画像信号に使用
可能なスクランブル方法を提供するもので、特に、デス
クランブルを簡易な構成で実現して、民生用のデコーダ
にもコストアップすることなく搭載可能で、しかも、ス
クランブル画像を見た視聴者が興味を抱けるように、ス
クランブル画像の内容がある程度は判別可能なスクラン
ブル方法及びスクランブル伸張再生装置を提供するもの
である。なお、ＭＰＥＧ方式など圧縮処理された動画像
信号のフォーマットには、一般的に権利情報や契約情報
があり、デコーダ側にはこの権利情報や契約情報に対応
したの処理手段がある。本発明は、このデコーダ側の処
理手段を流用改良して、スクランブルを実現したもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、例えば図１に示すように、画像圧縮処理されデジタ
ル化された画像データを伸張する伸張再生装置におい
て、画像データと共に伝送された再生条件データから、
伸張再生の許否を判別する判別手段１２と、画像データ
と共に伝送され、または、予め設定された圧縮伸張パラ
メータに基づいて、伝送された画像データを伸張する画
像伸張手段（可変長復号手段１４，逆量子化手段１５，
逆ＤＣＴ１６など）と、判別した伸張再生の許否に応じ
て、前記圧縮伸張パラメータ（例えば、量子化パラメー
タである量子化マトリクス）を書換えるスクランブル手
段（パラメータを書換え手段）１３とからなることを特
徴とする圧縮処理された画像信号のスクランブル伸張再
生装置を提供するものである。

【０００９】

【作用】上記のように構成された圧縮処理された画像信
号のスクランブル伸張再生装置によれば、伸張再生の許
否に応じて、圧縮伸張パラメータが書換えられて（例え
ば、量子化パラメータが部分的に粗くなるように書換え
られて）、すなわち、圧縮時と異なるパラメータ（量子
化パラメータ）で伸張処理されて、内容がある程度は判
別可能なスクランブル画像が伸張再生される。

【００１０】

【実施例】本発明になる圧縮処理された画像信号のスク
ランブル伸張再生装置及び圧縮処理された画像信号伝送
用のスクランブル方法の一実施例について説明する。図
１はスクランブル伸張再生装置（デコーダ）の構成図、
図２は圧縮装置（エンコーダ）の構成図である。なお、
圧縮伸張方法としては、ＭＰＥＧ方式を例として説明す
る。

【００１１】最初に、図２を参照して圧縮装置（エンコ
ーダ）について説明する。入力された映像信号は、ＭＰ
ＥＧエンコーダによって圧縮処理される。映像信号は入
力フレームバッファ１に記憶された後、動き予測手段２
からの予測画像との差分がとらて予測差分画像とされ
る。この予測差分画像に対して、ＤＣＴ３により、８×
８の２次元ＤＣＴがかけられ、量子化手段４の８×８の
量子化マトリクスによって、ＤＣＴの係数が量子化され
る。量子化された係数はＶＬＣ５によって可変長符号化
される。可変長符号化された画像データはバッファ７に
保持記憶される。

【００１２】そして、エンコーダの出力を一定のビット
レートに保つため、エンコーダは入力画像に応じて適応
的に前記量子化マトリクスを決定する。すなわち、バッ
ファ７の充足度などを参考にして適応量子化決定手段８
が、量子化マトリクスを決定し、各画像は異なる最適な
量子化マトリクスで量子化されて、圧縮される。図３
（Ａ）は、量子化マトリクスの一例を示すものである。
量子化マトリクスは、圧縮された画像データや他の圧縮
パラメータ（フレームの圧縮パターンなど）と共に、画
像信号データとしてエンコーダより出力される。エンコ
ーダより出力された画像信号データは、圧縮された音声
信号データ，共通情報，個別情報とマルチプレックス９
で混合されてビットストリームとされて、放送電波とし
て送信伝送される。

【００１３】ここで、共通情報，個別情報について説明
する。共通情報，個別情報は、伸張再生の許否を示す再
生条件（共通情報としては当該番組が有料であるか無料
であるかの権利情報、個別情報としては個別の契約条件
の情報）を示すデータであり、一般的なスクランブル情
報のように、デスクランブルのための鍵などを含むもの
ではない。本スクランブル方法は、送信側では、単に画
像の圧縮処理をするだけで、前述したラインローテーシ
ョンのようなスクランブル処理を実施していない。

【００１４】次に、デコーダ（スクランブル伸張再生装
置）について説明する。図１はデコーダの構成図であ
る。受信された放送電波は、デマルチプレックス１１で
ビットストリームから、画像信号データ，音声信号デー
タ，共通情報，個別情報がそれぞれ分離される。音声信
号データは、音声伸張再生手段（図示せず）により、音
声として再生される。共通情報，個別情報からは、判別
手段１２により、当該番組が有料であるか無料である
か、個別の契約条件などが復調再生される。無料である
場合には無条件で、有料である場合には個別の契約条件
から、伸張再生の許否が判別される。判別手段１２から
は、伸張再生の許否が次段のスクランブル手段１３に送
出されている。

【００１５】一方、画像信号データは、画像データと量
子化マトリクスなどの圧縮パラメートとに分離される。
画像データは、可変長復号手段１４，逆量子化手段１
５，逆ＤＣＴ１６により伸張処理されて、予測差分画像
が復号される。予測差分画像は、動き予測手段１７から
の予測画像と加算されて、元の画像として復号再生され
る。 この時、量子化マトリクス以外の圧縮パラメータ
は、従来の復号装置と同様に、各処理手段にそのまま送
られて、処理パラメータとされる。これに対して、量子
化マトリクスはスクランブル手段１３に送出されて、そ
のパラメータが判別した伸張再生の許否に応じて書換え
られる。書換えられた量子化マトリクスは逆量子化手段
１５に送出されて、逆量子化処理がなされ、スクランブ
ル処理とされる。この量子化マトリクスの書換えによる
スクランブル処理をさらに詳述する。

【００１６】前述した図３（Ａ）は、圧縮時の量子化マ
トリクスの一例を示すものである。そして、従来の復号
装置では、このパラメータとして伝送された量子化マト
リクスがそのまま使用されて、逆量子化されて復号され
る。ところが、本発明のスクランブル伸張再生装置で
は、判別手段１２からの伸張再生の許否に応じて、伝送
された量子化マトリクスを元にして、画像が粗くなるよ
うに量子化マトリクスが書換えられる。

【００１７】（ア）伸張再生の許可がない場合（例え
ば、有料放送で当該視聴者が契約していない場合） 量子化マトリクスの高い周波数の係数が０とされる。
例えば、前述した図３（Ａ）の量子化マトリクスが、同
図（Ｂ）のように書換えられて、逆量子化される。その
結果、復号画像には、高い周波数の成分がなくなり、単
調な粗い画像として再生され、契約していない視聴者に
対しては、スクランブル画面となる。しかし、ＤＣ成分
や、低い周波数の成分は残っているので、スクランブル
画像の内容がある程度は判別可能である。したがって、
契約していない視聴者が興味を抱き、契約者となる宣伝
効果がある。このように、圧縮処理時の圧縮伸張パラメ
ータにもとにして、圧縮伸張パラメータを僅かに（一部
分）書換えれば、スクランブル画像の内容がある程度は
判別可能で、宣伝の効果が得られる。

【００１８】量子化マトリクスのＤＣ成分が０とされ
る。例えば、前述した図３（Ａ）の量子化マトリクス
が、同図（Ｃ）のように書換えられて、逆量子化され
る。その結果、復号画像には、輝度や色調が乱れた画像
として再生され、契約していない視聴者に対しては、ス
クランブル画面となる。

【００１９】（イ）伸張再生の許可がある場合（例え
ば、無料放送や、有料放送で当該視聴者が契約している
場合） 伝送された量子化マトリクスがそのまま使用されて、逆
量子化されて復号される。したがって、スクランブルの
ない画面として、通常通り再生される。

【００２０】以上詳述したようなスクランブル伸張再生
装置によれば、単に圧縮伸張パラメータ（量子化パラメ
ータ）を書換えることで、スクランブル処理しているの
で、スクランブラ（デスクランブラ）を簡易な構成で実
現でき、民生用のデコーダにもコストアップすることな
く搭載可能である。さらに、送信装置側には、スクラン
ブル処理する手段が一切不要である。しかも、スクラン
ブル画像を見た視聴者が興味を抱けるように、スクラン
ブル画像の内容がある程度は判別可能であるので、契約
していない視聴者が興味を抱き、契約者となる宣伝効果
もある。特に、量子化パラメータを書換える場合では、
スクランブル程度が比較的予測できるので、好適であ
る。

【００２１】なお、量子化パラメータの書換えとして
は、実施例のように量子化マトリクスの成分を部分的に
０とする方法に限られず、量子化マトリクスの成分の全
体に一定値（例えば、１／３など）を乗じたものを利用
しても良い。また、量子化パラメータは、画像データと
共に伝送されたものでも、または、予め設定された（圧
縮フォーマットとして固定された）もののいずれでも良
い。

【００２２】また、伸張再生の許否だけてなく、スクラ
ンブルのレベル（程度）を伝送し、それに応じて、書換
えるパラメータの範囲を増減させても良い。例えば、歌
番組では、音声にスクランブルをかけ、画像には程度の
低いスクランブルをかける。反対に、映画番組では、音
声にスクランブルをかけずに、画像には程度の高いスク
ランブルをかける。

【００２３】また、スクランブル伸張再生装置側で、よ
り高いレベルにスクランブルレベルを入力設定できるよ
うにしても良い。すなわち、大人向けの番組では、教育
的な見地から設置場所に応じて、より高いレベルにスク
ランブルできるようにしても良い。

【００２４】なお、書換える圧縮伸張パラメータは、量
子化パラメータに限られず、他のパラメータを書換えて
も良い。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明になる圧縮
処理された画像信号のスクランブル伸張再生装置（及び
圧縮処理された画像信号伝送用のスクランブル方法）に
よれば、ＭＰＥＧ方式など、画像の相関性を利用して圧
縮処理された画像信号のスクランブルとして使用可能で
ある。

【００２６】さらに、伸張再生装置を簡易な構成で実現
でき、民生用のデコーダにもコストアップすることなく
搭載可能である。しかも、スクランブル画像の内容があ
る程度は判別可能なので、スクランブル画像を見た視聴
者が興味を抱く宣伝効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる圧縮処理された画像信号のスクラ
ンブル伸張再生装置（デコーダ）の一実施例を示す構成
図である。

【図２】圧縮装置（エンコーダ）の構成図である。

【図３】（Ａ）は量子化マトリクスの一例を示すもの
で、（Ｂ）及び（Ｃ）は量子化マトリクスの書換え例を
示すものである。

【図４】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１２ 判別手段 １３ スクランブル手段（パラメータを書換え手段） １４ 可変長復号手段 １５ 逆量子化手段 １６ 逆ＤＣＴ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像圧縮処理されデジタル化された画像デ
   ータを伸張する伸張再生装置において、 画像データと共に伝送された再生条件データから、伸張
   再生の許否を判別する判別手段と、 画像データと共に伝送され、または、予め設定された圧
   縮伸張パラメータに基づいて、伝送された画像データを
   伸張する画像伸張手段と、 判別した伸張再生の許否に応じて、前記圧縮伸張パラメ
   ータを書換えるスクランブル手段とからなることを特徴
   とする圧縮処理された画像信号のスクランブル伸張再生
   装置。
2. 【請求項２】スクランブル手段は、圧縮処理時の圧縮伸
   張パラメータをもとにして、圧縮伸張パラメータの一部
   分を書換えるように構成したことを特徴とする請求項１
   に記載の圧縮処理された画像信号のスクランブル伸張再
   生装置。
3. 【請求項３】スクランブル手段は、判別または入力され
   たスクランブルレベルに応じて、圧縮伸張パラメータを
   段階的に書換えるように構成したことを特徴とする請求
   項１に記載の圧縮処理された画像信号のスクランブル伸
   張再生装置。
4. 【請求項４】圧縮伸張パラメータは量子化パラメータで
   あることを特徴とする請求項１に記載の圧縮処理された
   画像信号のスクランブル伸張再生装置。
5. 【請求項５】画像圧縮処理され量子化された画像データ
   を、伸張再生の許否を示す再生条件と共に伝送するスク
   ランブル伝送方法において、 デジタル圧縮伸張処理の量子化パラメータを、伸張再生
   の許否を示す再生条件に応じて書換えて、伝送された画
   像データを伸張するようにしたことを特徴とする圧縮処
   理された画像信号伝送用のスクランブル方法。