JPH09233455A - 画像スクランブル処理システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の暗号化と同程度の強度を持ち、スクラ
ンブル解除装置を有しない受信装置にも容易にスクラン
ブル解除装置を後付けすることが可能で、効果制御を実
現できる画像スクランブル処理システム及び方法を提供
する。 【解決手段】 送信局施設１では、画像符号化器３の直
後にスクランブル装置４を接続して、符号化された入力
画像情報６に対しスクランブルを行い受信者施設８へ送
る。受信者施設８では、画像復号器１１の直前にスクラ
ンブル解除装置１０を接続して、スクランブルマスタ鍵
を用いスクランブルの解除を行う。スクランブル装置４
では、秘匿したい画像成分を抽出して暗号化し、符号化
のシンタックスに適合するようにダミー情報を付加し、
先に暗号化した元の画像成分を、画像復号器１１が無視
する部分に付加することで、効果制御を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有料テレビジョン
放送などの同報型情報を配送する際、有料放送番組など
にスクランブルを施すのに有効な画像スクランブル方法
および処理システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地上波放送、衛星放送、ＣＡＴＶなどの
各放送メディアにおいて有料放送を行う際には、有料と
なる番組に対しては画像や音声にスクランブルを施し、
視聴者はこれを解くスクランブル解除装置を有し、さら
に受信契約を結んで受信料を支払わない限り視聴できな
い仕組みになっている。アナログ伝送系におけるスクラ
ンブル方式としては、ＣＡＴＶシステムで多く採用され
ている同期部分を圧縮してしまう方式や、衛星放送で行
われている走査線を適当なポイントで入れ換えるライン
ローテーションなど多重多様な方式がある。

【０００３】しかし、近年デジタル技術の急速な発展に
より、伝送もデジタルのままで行うデジタルテレビジョ
ン放送が実現しつつある。そのような流れの中でデジタ
ル伝送に適合したスクランブル方式の検討も同時に行わ
れている。このデジタル伝送におけるスクランブル方式
は大きく分けて２つに分類される。一つは伝送の段階で
一律にスクランブルをかける方式で、疑似ランダム信号
を重畳するようなものが主となっている。もう一つは画
像信号や音声信号を圧縮符号化する段階、あるいは圧縮
符号化の後に暗号化する方式である。

【０００４】また、有料放送などの場合、ある程度スク
ランブルの程度を軽くしたり、ある一部分にのみスクラ
ンブルをかけて視聴者の購買意欲を誘うという様なスク
ランブルの効果制御がよく行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ル伝送では映像信号や音声信号は一般に圧縮符号化され
て伝送されるので、伝送の段階で一律にスクランブルを
かける上記従来方式を用いると符号化のシンタックスが
崩れ、シンタックス誤りの際の誤り対策がデコーダによ
って異なることから、意図した効果制御を実現できない
という問題があった。

【０００６】また、圧縮符号化する段階で暗号化を行う
従来方式の場合では、スクランブル解除装置を受信側の
画像復号器などに作り込まなければならず、スクランブ
ル解除装置を有しない利用者端末にスクランブル解除装
置を後付けすることが困難であるという問題があった。

【０００７】さらに、画像信号や音声信号を圧縮符号化
する段階、あるいは圧縮符号化の後に暗号化する従来方
式による効果制御では、ハフマン符号部分の暗号化とし
て、同符号長のハフマン符号に置換するという処理が用
いられ、通常のデータ暗号化に比べ暗号化によるデータ
変換の組み合わせが極端に少なくなり、不正な解読に対
する強度が弱いという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、暗号化部分については通
常の暗号化と同程度の強度を持ち、スクランブル解除装
置を有しない受信装置にも容易にスクランブル解除装置
を後付けすることが可能で、効果制御を実現できる画像
スクランブル処理システムおよび画像スクランブル方法
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像スクランブル処理システムおよび画像
スクランブル方法では、符号化された入力画像情報に対
し、秘匿したい画像成分を抽出して暗号化し、符号化の
シンタックスに適合するようにダミー情報を付加し、先
に暗号化した元の画像成分を、ユーザデータ領域など画
像復号器が無視する部分に付加することにより、画像符
号化のシンタックスに適合するスクランブル手段を備
え、制御手段として前記スクランブル手段の対象となる
各種画像成分を設定し、効果制御を実現することを特徴
とする。

【００１０】本発明では、秘匿したい画像成分を抽出し
て暗号化することで幅広い効果制御を可能とし、画像符
号化のシンタックスに適合するスクランブルを行うこと
で画像復号器は既存のまま用いられるようにして、スク
ランブル解除装置の後付けを容易にし、暗号化の手法と
して通常のデータ暗号化と同様の手段を用いることで不
正解読に対する強度を高くする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
を参照して説明する。図１は、本発明が適用される動画
像スクランブル処理システムのブロック図である。

【００１２】送信局施設１は、送信したい入力画像２、
画像符号化器３、スクランブル装置４、送信側伝送処理
部５を有している。送信局施設１は、まず入力画像２を
画像符号化器３によって圧縮符号化し、次にこの符号化
画像情報６に対してスクランブル装置４によってスクラ
ンブル処理を行う。スクランブル処理の施された符号化
画像情報７は送信側伝送処理部５によって他の情報との
多重化、誤り訂正符号処理などを施され、有線あるいは
無線の伝送路に送出される。

【００１３】送出された信号は受信者施設８によって受
信され、まず受信側伝送処理部９によってスクランブル
処理の施された符号化画像情報７に戻される。次にこの
スクランブル処理の施された符号化画像情報７はスクラ
ンブル解除装置１０に送られる。スクランブル解除装置
１０では、利用者が正当な利用権を有する場合にはスク
ランブルを解除し、それ以外の場合はそのまま出力を行
う。最後に画像復号器１１によってスクランブル解除装
置１０から出力された符号化画像情報１２を復号し、出
力画像１３を得る。これによって正当な利用権を有する
利用者は復号された画像を視聴でき、そうでない利用者
はスクランブル画像を視聴することになる。

【００１４】また、図２も本発明の適用されるスクラン
ブル処理システムのブロック図であるが、受信者施設８
がスクランブル解除装置１０を有していない場合であ
る。

【００１５】図２の場合、送信局施設１による送出まで
は図１のブロック図と同様である。送出された信号は受
信者施設８によって受信され、まず受信伝送処理部９に
よってスクランブル処理の施された符号化画像情報７に
戻される。このスクランブル処理の施された符号化画像
情報７は画像復号器１１に入力され、復号されて出力画
像１３として出力される。これによってスクランブル解
除装置１０を有しない利用者はスクランブル画像を視聴
することになる。

【００１６】本発明の実施形態例ではＭＰＥＧ標準で符
号化された動画像データを入力画像とする例について説
明する。

【００１７】ＭＰＥＧ標準の符号化方式による画像デー
タは、図３のような構造を持っている。ここで動画像の
各フレームまたはフィールドの情報はピクチャスタード
コード（ＰＳＣ）に続くピクチャ層以下に記述される。
各フレームまたはフィールド情報は図４のように、Ｉｎ
ｔｒａ−ｐｉｃｔｕｒｅ（動画像のあるフレーム、ある
いはフィールド全体の情報を待つデータ、以下Ｉピクチ
ャという）、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｐｉｃｔｕｒｅ
（過去のフレームあるいはフィールドとの差分情報から
なるデータ、以下Ｐピクチャという）、Ｂｉｄｉｒｅｃ
ｔｉｏｎａｌｌｙ−ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｐｉｃｔｕ
ｒｅ（過去、および未来のフレームあるいはフィールド
との差分情報からなるデータ、以下Ｂピクチャという）
の３種類のピクチャ形式で符号化される。

【００１８】ＰピクチャおよびＢピクチャでは、図５
（ａ）、（ｂ）に示すように参照画像を指定するための
ｆコードと呼ばれるデータが存在する。ｆコードは参照
画像の位置を指定する情報である。またピクチャはブロ
ックに細分され、ブロック単位でＤＣＴ（離散コサイ
ン）変換が行なわれ、適当な量子化係数で量子化され、
ハフマン符号化される。

【００１９】図６は、本発明の第１の実施形態例におけ
るスクランブル装置を示すブロック図である。この実施
形態例では、入力画像の任意のフレームを間引いて、フ
レームをコマ落としすることにより時間方向の解像度を
制御し、スクランブルを実現する。

【００２０】ただし、間引き対象となるフレーム情報を
単純に暗号化する方法を用いた場合、画像復号器は暗号
化部分を正しく解釈できず、この際の誤り対策が各種の
画像復号器によって様々に異なるので、全ての画像復号
器において送信側が意図したようなスクランブル画像を
表示出来る保証がない。

【００２１】そこで、本実施形態例では、画像符号化の
シンタックスに適合するようにフレーム間引きを行うこ
とで、送信側の意図したスクランブル画像を全ての画像
復号器で表示することを実現する。

【００２２】図６に示すように、符号化画像情報６がス
クランブル装置４に入力され、まずスクランブル制御部
１４に送られる。スクランブル処理指定情報１５によっ
て当該ピクチャの間引きを行わないと指定した場合は、
当該ピクチャのピクチャ層にヘッダ情報として、ユーザ
データスタートコード１６を付加し、それに続いて管理
番号１７と、スクランブル処理を行わないことを表記す
るスクランブルパラメータ１８、また必要があればスク
ランブルセッション鍵１９を生成し、スクランブルセッ
ション鍵１９を、番組毎に定まるスクランブルマスタ鍵
２０で暗号化した暗号化鍵情報２１も、スクランブルパ
ラメータ１８に続いて付加する。暗号化鍵情報２１を送
る場合はスクランブルパラメータ１８の鍵配送フラグを
立てる。またスクランブル指定情報１５によって当該ピ
クチャの間引きを行う場合、同様に当該ピクチャのピク
チャ層にヘッダ情報として、ユーザデータスタートコー
ド１６を付加し、それに続いて間引きを指定するスクラ
ンブルパラメータ１８、また必要があれば暗号化鍵情報
２１を付加し（この場合はスクランブルパラメータ１８
の鍵配送フラグを立てる）、当該ピクチャ情報をピクチ
ャ間引き処理部２２に送る。また、生成したスクランブ
ルセッション鍵１９も同時に送る。各種処理の施された
当該ピクチャ情報は、スクランブル処理に伴うアンダー
フロー・オーバーフローを避けるためにバッファ２３に
蓄積され、伝送速度に応じてスクランブル処理の施され
た符号化画像情報７として、音声等との多重化を行う送
信側伝送処理部５に送られる。

【００２３】図７に、ピクチャ間引き処理部２２の詳細
を示す。スクランブル制御部１４から間引き対象ピクチ
ャ情報として送られてきたピクチャ情報は、まずダミー
ピクチャ情報作成部２４に送られる。図８に示すよう
に、ダミーピクチャ情報２５はピクチャスタートコード
２６、各種ピクチャ情報、ユーザデータスタートコード
１６、スクランブルパラメータ１８、（間引き対象ピク
チャに暗号化鍵情報がある場合には暗号化鍵情報２１
も）からなる。各種ピクチャ情報およびユーザデータス
タートコード１６以下は、基本的に間引き対象ピクチャ
情報のものをそのままコピーする。ただし、間引き対象
ピクチャがＩピクチャの場合、フルペルフォワードベク
トルは任意、フォワードｆコードは直前のピクチャを指
定するように値を設定する。また、間引き対象ピクチャ
がＢピクチャの場合、フルペルバックワードベクトル、
バックワードｆコードは削除する。また、間引き対象ピ
クチャがＩまたはＢピクチャの場合、ピクチャコーディ
ングタイプをＰピクチャに変更する。

【００２４】間引き対象ピクチャ情報は、ダミーピクチ
ャ情報作成部２４に送られると同時にピクチャ情報暗号
化部２７にも送られる。ピクチャ情報暗号化部２７は、
送られてくる間引き対象ピクチャ情報をピクチャスター
トコード２６から次のピクチャのピクチャスタートコー
ド２６が現れるまで、スクランブルセッション鍵１９を
用いて暗号化する。ただし暗号化の際に、暗号化データ
の中にＭＰＥＧで用いられる各種ヘッダコードが現れな
いように、連続してビット０が２２個現れた場合はマー
カービットとしてその次にビット１を挿入する。

【００２５】ダミーピクチャ情報２５に続いて暗号化デ
ータを、ダミースライス情報付加部２８に送る。ダミー
スライス情報付加部２８は、暗号化データがなくなるま
では送られてきたデータをそのままスタッフィングビッ
ト削除部２９に送る。暗号化データがなくなった時点で
ダミースライス情報３０を続けて付加し、スタッフィン
グビット削除部２９に送る。

【００２６】ダミースライス情報３０は、図９に示すよ
うに、スライススタートコード（ＳＳＣ）、各種スライ
ス情報、マクロブロックアドレスインクリメント＝１、
マクロブロックタイプ＝動き補償あり符号化不要、動き
ベクトル＝（０，０）、マクロブロックアドレスインク
リメント＝２１（ＭＰＥＧ１で入力画像がＳＩＦ（Ｓｏ
ｕｒｃｅ Ｉｎｐｕｔ Ｆｏｒｍａｔの場合）、マクロ
ブロックタイプ＝動き補償あり符号化不要、動きベクト
ル＝（０，０）、…（ＭＰＥＧ１で入力画像がＳＩＦの
場合、上記ビット列を１５回繰り返す））からなる。ま
た各種スライス情報の値は任意である。

【００２７】上記ピクチャ間引き処理によってピクチャ
を１枚間引く毎に、約１，０００ビット程度データが増
加する。増加分を相殺するために入力画像情報である符
号化画像情報６の中のスタッフィングビット（アンダー
フローを防ぐために挿入されるダミービット）をスタッ
フィングビット削除部２９で、増加分だけ削除し、バッ
ファ２３に送る。

【００２８】バッファ２３では送られてきたピクチャを
伝送速度に応じて送信側伝送処理部５に送る。以上で１
ピクチャ分の間引き処理が終了する。

【００２９】このように間引き処理を行うことにより、
図１０のイメージ図に示すように符号化画像情報６のピ
クチャ構造が変化する。このスクランブルの施された符
号化画像情報７をそのまま画像復号器１１で再生する
と、図１０の白抜き文字で示したＰピクチャ（差分な
し）の部分はその前のピクチャと同じ絵が表示され続け
るので動画像のコマ落としが実現でき、時間方向から得
られる情報量が制限される。また、間引き対象となるピ
クチャは、１）任意のＢピクチャ、２）全てのＢピクチ
ャと任意のＰピクチャ、３）全てのＰ、Ｂピクチャと任
意のＩピクチャ、を選ぶことができ、幅広い効果制御が
実現できる。

【００３０】次に、図１１にスクランブル解除装置１０
について示す。スクランブル解除装置１０は受信側伝送
処理部９から送られてくるスクランブル処理の施された
符号化画像情報７を受け取り、まず解除処理判定部３１
において対象となるピクチャのピクチャ層のユーザデー
タスタートコード１６を検出し、続く管理番号１７とス
クランブルパラメータ１８を読み取る。読み取った管理
番号１７に対応するスクランブルマスタ鍵２０を利用者
が有していない場合、あるいはスクランブルパラメータ
１８に間引き処理指定が書かれていない場合、符号化画
像情報をそのまま画像復号器１１に送る。管理番号１７
に対応するスクランブルマスタ鍵２０を利用者が有して
いて、かつ当該ピクチャが間引き処理のなされたピクチ
ャである場合、当該ピクチャを間引き処理解除対象ピク
チャとして間引き解除処理部３２に送る。

【００３１】図１２に間引き解除処理部３２について示
す。間引き解除処理部３２では、鍵配送フラグ判定部３
３で間引き解除対象ピクチャのスクランブルパラメータ
１８の鍵配送フラグが立っている場合は、それに続き暗
号化鍵情報２１を読み出し、スクランブルマスタ鍵２０
で復号し、新しいスクランブルセッション鍵１９を得
る。新しいスクランブルセッション鍵１９が配送されな
い場合は、直前の処理をもちいたスクランブルセッショ
ン鍵１９を再び用いる。

【００３２】元々のピクチャを暗号化した暗号化ピクチ
ャ情報を暗号化ピクチャ復号部３４でスクランブルセッ
ション鍵１９を用い復号する。復号したピクチャ情報は
次々に画像復号器１１へと送られ、元々の正しいピクチ
ャとして再生される。

【００３３】本実施形態例によるスクランブル処理を簡
単にまとめると、図１３のイメージ図に示すようにな
る。暗号化された元々のピクチャデータはダミーピクチ
ャ情報２５が先頭に付加されることによって、ユーザデ
ータとして無視される。またダミーピクチャ情報２５と
ダミースライス情報３０によって差分なしのＰピクチャ
として画像復号器１１によって解釈されるので、図１０
に示したようにピクチャの間引きが実現できる。またス
クランブル解除に際しては４バイトで表されるピクチャ
スタートコード２６、ユーザデータスタートコード１６
を監視するだけで、ＭＰＥＧのシンタックスのうちハフ
マン符号を解釈する必要がないので高速処理が可能で、
スクランブル解除装置１０を簡易な構成で実現できる。
さらに利用者が既存の画像復号器１１の前にスクランブ
ル解除装置１０を接続することによりスクランブルシス
テムを実現できる。また暗号化の手法については通常の
データ暗号化と同じであるので、ハフマン符号の暗号化
として同長符号に置き換えるといった従来の方法よりも
より安全性が高い。

【００３４】次に、本発明を用いたスクランブル装置の
第２の実施形態例について図１４に示す。この実施形態
例では、フレーム内である任意ブロックの輝度／色差の
周波数成分を、任意の周波数までに制限して表示するこ
とで、画像の空間方向の解像度を制御し、効果制御を実
現するものである。

【００３５】画像符号化器３で符号化された符号化画像
情報６はスクランブル装置４に入力される。スクランブ
ル装置４内のスクランブル制御部３５で各ピクチャ毎
に、スクランブル処理指定情報１５に基づいて当該ピク
チャにスクランブル処理を施すか否かを判定し、スクラ
ンブル処理を施さない場合は当該ピクチャのピクチャ層
にヘッダ情報として、ユーザデータスタートコード１
６、管理番号１７、スクランブル処理を施さないことを
表記したスクランブルパラメータ１８を付加し、バッフ
ァ３６に送る。スクランブル処理を施す場合は、当該ピ
クチャのピクチャ層にヘッダ情報として、ユーザデータ
スタートコード１６、管理番号１７、スクランブル処理
の内容を表記したスクランブルパラメータ１８を付加
し、スクランブル処理部３７に送る。いずれの場合も、
必要に応じてスクランブルパラメータ１８の鍵配送フラ
グを立てて、スクランブルセッション鍵１９を生成し、
スクランブルセッション鍵１９をスクランブルマスタ鍵
２０で暗号化した暗号化鍵情報２１を続けて付加する。
また生成した新しいスクランブルセッション鍵１９を周
波数抜き取り処理部３７に送る。

【００３６】図１５に周波数成分抜き取り処理部３７の
詳細を、図１６にその内部の構文解釈・抜き取り処理部
３８の詳細を示す。スクランブル制御部３５から送られ
てきたスクランブル対象ピクチャは周波数成分抜き取り
処理部３７の中の構文解釈・抜き取り処理部３８に入力
される。構文解釈・抜き取り処理部３８（図１６）はス
クランブルパラメータ１８を読み出し、それに続くスラ
イス層以下を構文解釈する。解釈した際にスクランブル
パラメータ１８と照らし合せて抜き取り対象周波数成分
３９を見つけた場合、当該周波数成分をスクランブル対
象ピクチャのビット列から抜き取る。またその際にブロ
ックの切れ目を示すためのダミーＥＯＢ（エンド オブ
ブロック）４０を付加する。

【００３７】図１７に示すように、ＣＢＰ（コーデット
ブロック パターン）はＭＰＥＧビデオビットストリ
ームのマクロブロック層のパラメータの１つで、マクロ
ブロック中のどのブロックが周波数成分を持つかを表す
６ビット値をハフマン符号化したものである。

【００３８】図１８に示すように、スクランブル対象ピ
クチャがＰピクチャまたはＢピクチャの場合、周波数成
分抜き取り処理によって元々のＣＢＰのままだと不都合
が生じる場合、ダミーのＤＣＴ 直流成分（ラン０，レ
ベル＋１あるいは−１，２進表現で１０または１１）４
１を抜き取り後のデータに適合するように、ダミーのＤ
ＣＴ 直流成分４１を、抜き取り後データの該当箇所
（元々ＤＣＴ係数が存在したが、抜き取りによってＤＣ
Ｔ係数が全くなくなったブロック）に挿入する。抜き取
られた周波数成分３９はマクロブロック単位にダミーＥ
ＯＢ４０とともに暗号化処理部４２に送られる。

【００３９】暗号化処理部４２ではマクロブロック中の
抜き取られた周波数成分３９、ダミーＥＯＢ４０の順に
並べてスクランブルセッション鍵１９を用いて暗号化を
行う。ただし暗号化の際に、暗号化データの中にＭＰＥ
Ｇで用いられる各種ヘッダコードが現れないように、連
続してビット０が２２個現れた場合はマーカービットと
してその次にビット１を挿入する。暗号化処理部４２は
暗号化されたデータをスタッフィングビット削除部４３
に送る。

【００４０】構文解釈・抜き取り処理部３８において周
波数成分を抜き取られたスクランブル対象ピクチャは周
波数成分抜き取り後ピクチャ用バッファ４４に送られ
る。

【００４１】周波数成分抜き取り後ピクチャ用バッファ
４４では、まずピクチャ層のデータだけ、暗号化処理部
４２で暗号化されたデータより先にスタッフィングビッ
ト削除部４３に送り出し、残りのスライス層以下、暗号
化処理部４２で１ピクチャ分の暗号化処理が終了し暗号
化されたデータがスタッフィングビット削除部４３に送
られるまで蓄えられる。暗号化データが全てスタッフィ
ングビット削除部４３に送られた後、周波数成分抜き取
り後ピクチャ用バッファ４４に蓄えられていた残りのデ
ータがスタッフィングビット削除部４３に送られる。

【００４２】スタッフィングビット削除部４３では暗号
化処理によるピクチャデータ増加分をスタッフィングビ
ットを削除することで相殺し、ピクチャデータをバッフ
ァ３６に送る。

【００４３】バッファ３６では送られてきたピクチャデ
ータを伝送速度に応じて送信側伝送処理部５に送る。

【００４４】上記スクランブル処理によって、図１９
（ａ）のようにピクチャデータの構造が変化する。スク
ランブル処理の施されたピクチャは輝度／色差の高周波
成分が削除され、低周波成分のみで構成されるようにな
るので、図１９（ｂ）のようにぼやけた画像に変化し、
画像の空間方向の解像度が低下する。またスクランブル
パラメータ１８によって、輝度／色差の直流成分のみの
画像から全く処理を施さない画像まで任意にスクランブ
ルの程度を制御でき、幅広い効果制御を実現できる。

【００４５】次に、図２０に本実施形態例におけるスク
ランブル解除装置１０について示す。スクランブル解除
装置１０は受信側伝送処理部９から送られてくるスクラ
ンブル処理の施された符号化画像情報を受け取り、まず
解除処理判定部４５において対象とするピクチャのピク
チャ層のユーザデータスタートコード１６を検出し、続
く管理番号１７とスクランブルパラメータ１８を読み取
る。読み取った管理番号１７に対応するスクランブルマ
スタ鍵２０を利用者が有していない場合、あるいはスク
ランブルパラメータ１８にスクランブル処理指定が書か
れていない場合、スクランブル処理の施された符号化画
像情報７をそのままバッファ４６に送る。管理番号１７
に対応するスクランブルマスタ鍵２０を利用者が有して
いて、かつ当該ピクチャがスクランブル処理のなされた
ピクチャである場合は、当該ピクチャをスクランブル解
除対象ピクチャとして周波数成分復元部４７に送る。

【００４６】周波数成分復元部４７の詳細を図２１に示
す。周波数成分復元部４７では、まず鍵配送フラグ判定
部４８において、スクランブル解除対象ピクチャのスク
ランブルパラメータ１８の鍵配送フラグが立っている場
合はそれに続く暗号化鍵情報２１を読み出し、スクラン
ブルマスタ鍵２０で復号し、新しいスクランブルセッシ
ョン鍵１９を得て、暗号化ピクチャ復号部４９に送る。
新しいスクランブルセッション鍵１９が配送されない場
合、暗号化ピクチャ復号部４９は直前の処理に用いたス
クランブルセッション鍵１９を再び用いる。

【００４７】周波数成分復元部４７内の暗号化ピクチャ
復号部４９の詳細を図２２に示す。まず暗号復号部５０
で、スクランブル解除対象ピクチャのピクチャ層のユー
ザデータスタートコード１６以下に付加されている暗号
化情報をスクランブルセッション鍵１９を鍵として復号
する。復号したデータは復号データ用バッファ５１に一
旦蓄えられる。

【００４８】次に、スクランブル解除対象ピクチャのス
ライス層以下が構文解釈・データ挿入部５２に送られ
る。構文解釈・データ挿入部５２はスクランブル解除対
象ピクチャの構文を解釈し、ブロック層を見つけた時
に、復号データ用バッファ５１から抜き取られた周波数
成分３９を取り出しスクランブル解除対象ピクチャの当
該ブロックに挿入する。抜き取られた周波数成分３９の
挿入は復号データ用バッファ５１から取り出したデータ
がダミーＥＯＢ４０になるまで続ける。スクランブル解
除対象ピクチャのブロック層にダミーのＤＣＴ 直流成
分４１がある場合はこれを削除する。

【００４９】上記のようにして１ブロック分の挿入処理
を行い、これらを１ピクチャの間繰り返して、スクラン
ブル解除処理が終了する。この処理をまとめると図２３
のようになる。なお、スクランブル解除処理中のデータ
は順次バッファ４６に送られる。

【００５０】バッファ４６は、伝送速度に応じて蓄えら
れたピクチャデータを画像復号器１１に送る。必要に応
じてスタッフィングビットを挿入する。

【００５１】上記実施形態例では受信側のスクランブル
解除装置１０の構成が従来方式程度複雑になるが、暗号
化方法として通常のデータ暗号化と同様の方法を用いる
ことから、ハフマン符号部分の暗号化として、同長のハ
フマン符号に置き換えるといった従来方式よりも不正解
読に対する強度が強い。

【００５２】さらに上記の二つの実施形態例は組み合わ
せて同時に用いることも可能である。図２４に本発明の
第３の実施形態例として先に挙げた２つの実施形態例を
組み合わせたスクランブル処理装置を示す。

【００５３】画像符号化器３で符号化された符号化画像
情報６は、スクランブル装置４に入力される。スクラン
ブル装置４内のスクランブル制御部５３で各ピクチャ毎
に、スクランブル処理指定情報１５に基づいて当該ピク
チャにスクランブル処理を施すか否かを判定し、スクラ
ンブル処理を施さない場合は当該ピクチャのピクチャ層
にヘッダ情報として、ユーザデータスタートコード１
６、管理番号１７、スクランブル処理を施さないことを
表記したスクランブルパラメータ１８を付加しバッファ
５４に送る。スクランブル処理を施す場合は、当該ピク
チャのピクチャ層にヘッダ情報として、ユーザデータス
タートコード１６、管理番号１７、スクランブル処理の
内容を表記したスクランブルパラメータ１８を付加す
る。いずれの場合も、必要に応じてスクランブルパラメ
ータ１８の鍵配送フラグを立てて、スクランブルセッシ
ョン鍵１９を生成し、スクランブルセッション鍵１９を
スクランブルマスタ鍵２０で暗号化した暗号化鍵情報２
１を続けて付加する。２種類あるスクランブル処理のう
ち、ピクチャ間引き処理を施す場合はピクチャ間引き処
理部２２に、周波数成分抜き取り処理を施す場合は周波
数抜き取り処理部３７にスクランブル対象ピクチャとス
クランブルセッション鍵１９を送る。

【００５４】ピクチャ間引き処理２２、周波数成分抜き
取り処理部３７はそれぞれ図７、図１５に示したものと
同じである。それぞれの処理後、処理されたピクチャは
バッファ５４に送られる。バッファ５４は送られてきた
ピクチャデータを伝送速度に応じて送信側伝送処理部５
に送る。

【００５５】次に、本実施形態例におけるスクランブル
解除装置１０について図２５に示す。スクランブル解除
装置１０は受信側伝送処理部９から送られてきたスクラ
ンブル処理の施された符号化画像情報７を入力とし、ま
ず解除処理判定部５５において対象とするピクチャのピ
クチャ層のユーザデータスタートコード１６を検出し、
続く管理番号１７とスクランブルパラメータ１８を読み
取る。読み取った管理番号１７に対応するスクランブル
マスタ鍵２０を利用者が有していない場合、あるいはス
クランブルパラメータ１８にスクランブル処理指定が書
かれていない場合、スクランブル処理の施された符号化
画像情報７をそのままバッファ５６に送る。管理番号１
７に対応するスクランブルマスタ鍵２０を利用者が有し
ていて、かつ当該ピクチャが間引き処理のなされたピク
チャである場合は、当該ピクチャを間引き解除対象ピク
チャとして間引き解除処理部３２に送る。管理番号１７
に対応するスクランブルマスタ鍵２０を利用者が有して
いて、かつ当該ピクチャが周波数抜き取り処理のなされ
たピクチャである場合は、当該ピクチャを周波数成分復
元処理対象ピクチャとして周波数成分復元部４８に送
る。

【００５６】間引き解除処理部３２、周波数成分復元部
４８は図１２、図２１に示したものと同じである。それ
ぞれの処理後、処理されたピクチャはバッファ５６に送
られる。バッファ５６は送られてきたピクチャデータを
画像復号器１１に送る。

【００５７】以上のような処理で符号化画像情報６の各
ピクチャは、処理なし、間引き処理、周波数成分抜き取
りのいずれかの処理を施される。このスクランブル処理
を施された符号化画像情報７は、時間方向および空間方
向の解像度が低下している。またスクランブルパラメー
タ１８の設定で第１の実施形態例、第２の実施形態例よ
りさらに幅広い効果制御可能となる。

【００５８】以上３つの実施形態例のいづれかも、各ピ
クチャごとにスクランブル処理の指定が行えるので、画
像内容に適したスクランブル処理方法、スクランブルの
程度を選択することが可能である。

【００５９】具体的な利用形態を図２６に示す。送信局
１はスクランブル解除装置１０を持つ利用者、持たない
利用者のどちらにも、同一なスクランブル画像情報を送
信する。あらかじめ利用契約を結んでスクランブル鍵２
０を有する利用者はスクランブル画像情報を解除して正
しく再生出来るが、スクランブル解除装置１０を有しな
い利用者、あるいはスクランブル解除装置１０を有して
いても、スクランブルマスタ鍵２０を持たない利用者は
スクランブル画像しか観ることができない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、比
較的簡素な構成でデジタル伝送におけるスクランブルの
効果制御が可能になり、またスクランブル解除装置を既
存の画像復号器に容易に接続することが可能なので、内
容がある程度理解できるが視聴し続けるには不十分なレ
ベルにスクランブルの効果を設定すれば、有料放送およ
びスクランブル解除装置の購買促進に有効となる。

【００６１】また、暗号化に通常のデータ暗号化方法を
用いているので、従来の方法よりも高い安全性を持ち、
放送以外にもＣＤ−ＲＯＭなどの蓄積媒体を用いた情報
流通において、画像情報の暗号化方法として用いれば、
安全性と宣伝効果の２つのメリットをもつこととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における画像スクランブルシステムのブ
ロック図である。

【図２】本発明における画像スクランブルシステムのブ
ロック図である。

【図３】ＭＰＥＧ標準による符号化画像情報の構造を示
す図である。

【図４】ＭＰＥＧ標準におけるピクチャの種類を示す図
である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、ＭＰＥＧ標準におけるｆコ
ードを説明する図である。

【図６】本発明の第１の実施形態例を示すスクランブル
装置のブロック図である。

【図７】上記第１の実施形態例におけるスクランブル装
置内のピクチャ間引き処理部の詳細を示す図である。

【図８】上記第１の実施形態例のスクランブル処理に用
いるダミーピクチャ情報を示す図である。

【図９】上記発明の第１の実施形態例のスクランブル処
理に用いるダミースライス情報を示す図である。

【図１０】上記第１の実施形態例のスクランブルの効果
を説明するイメージ図である。

【図１１】上記第１の実施形態例のスクランブル解除装
置を示すブロック図である。

【図１２】上記第１の実施形態例のスクランブル解除装
置内の間引き解除処理部の詳細を示す図である。

【図１３】上記第１の実施形態例のスクランブル処理／
スクランブル解除処理のイメージを示す図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態例におけるスクラン
ブル装置を示すブロック図である。

【図１５】上記第２の実施形態例におけるスクランブル
装置内の周波数成分抜き取り処理部の詳細を示す図であ
る。

【図１６】上記第２の実施形態例におけるスクランブル
装置内の構文解釈・抜き取り処理部の詳細を示す図であ
る。

【図１７】（ａ）、（ｂ）はＭＰＥＧ標準におけるＣＢ
Ｐを説明する図である。

【図１８】上記第２の実施形態例のスクランブル処理の
イメージ図である。

【図１９】（ａ）、（ｂ）は上記第２の実施形態例のス
クランブル処理のイメージ図である。

【図２０】上記第２の実施形態例におけるスクランブル
解除装置を示すブロック図である。

【図２１】上記第２の実施形態例におけるスクランブル
解除装置内の周波数復元部の詳細を示す図である。

【図２２】上記第２の実施形態例におけるスクランブル
解除装置内の暗号化ピクチャ復号部の詳細を示す図であ
る。

【図２３】上記第２の実施形態例のスクランブル解除処
理のイメージ図である。

【図２４】本発明の第３の実施形態例におけるスクラン
ブル装置を示すブロック図である。

【図２５】上記第３の実施形態例におけるスクランブル
解除装置を示すブロック図である。

【図２６】本発明を用いた具体的なスクランブルシステ
ムの利用イメージを示す図である。

【符号の説明】

１…送信局施設 ２…入力画像 ３…画像符号化器 ４…スクランブル装置 ５…送信側伝送処理部 ６…符号化画像情報 ７…スクランブル処理の施された符号化画像情報 ８…受信者施設 ９…受信側伝送処理部 １０…スクランブル解除装置 １１…画像復号器 １２…スクランブル解除装置から出力された符号化画像
情報 １３…出力画像 １４…スクランブル制御部 １５…スクランブル処理指定情報 １６…ユーザデータスタートコード １７…管理番号 １８…スクランブルパラメータ １９…スクランブルセクション鍵 ２０…スクランブルマスタ鍵 ２１…暗号化鍵情報 ２２…ピクチャ間引き処理部 ２３…バッファ ２４…ダミーピクチャ情報作成部 ２５…ダミーピクチャ情報 ２６…ピクチャスタートコード ２７…ピクチャ情報暗号化部 ２８…ダミースライス情報付加部 ２９…スタッフィングビット削除部 ３０…ダミースライス情報 ３１…解除処理判定部 ３２…間引き解除処理部 ３３…鍵配送フラグ判定部 ３４…暗号化ピクチャ復号部 ３５…スクランブル制御部 ３６…バッファ ３７…周波数成分抜き取り処理部 ３８…構文解釈・抜き取り処理部 ３９…抜き取られた周波数成分 ４０…ダミーＥＯＢ ４１…ダミーのＤＣＴ：直流成分 ４２…暗号化処理部 ４３…スタッフィングビット削除部 ４４…周波数成分抜き取り後ピクチャ用バッファ ４５…解除処理判定部 ４６…バッファ ４７…周波数成分復元部 ４８…鍵配送フラグ判定部 ４９…暗号化ピクチャ復号部 ５０…暗号復号部 ５１…復号データ用バッファ ５２…構文解除・データ挿入部 ５３…スクランブル制御部 ５４…バッファ ５５…解除処理判定部 ５６…バッファ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側において、画像符号化器の直後
   に、符号化された画像情報を入力画像としてデジタル画
   像のスクランブルを行うスクランブル装置を接続し、 受信側において、画像復号器の直前に、前記デジタル画
   像のスクランブルを解除可能とするスクランブル解除装
   置を接続することを特徴とする画像スクランブル処理シ
   ステム。
2. 【請求項２】 画像復号器によって画像情報として正し
   く解釈されうるように、符号化された画像情報を入力画
   像として、スクランブル処理後のデータが画像符号化の
   シンタックスに適合したスクランブルを行うことを特徴
   とする画像スクランブル方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 画像符号化のシンタックスに適合しつつ、表示される画
   像の解像度を制御することによってスクランブルを行う
   ことを特徴とする画像スクランブル方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 入力画像の任意のフレームを間引くことにより、画像の
   時間方向の解像度を段階的に制御することを特徴とする
   画像スクランブル方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 入力画像の輝度、色差の周波数成分を取り除くことによ
   り、画像の空間方向の解像度を段階的に制御することを
   特徴とする画像スクランブル方法。
6. 【請求項６】 請求項３記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 入力画像の任意のフレームを間引くことと、輝度、色差
   の周波数成分を取り除くことを組み合わせて制御するこ
   とにより、画像の時間および空間方向の解像度を段階的
   に制御することを特徴とする画像スクランブル方法。
7. 【請求項７】 請求項４または請求項６記載の画像スク
   ランブル方法において、 入力画像が圧縮符号化画像情報である場合に、任意のフ
   レームを参照画像との差分無しのフレームに変換するこ
   とにより、フレームの間引きを実現することを特徴とす
   る画像スクランブル方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 フレーム間予測フレームであることを指定するヘッダ情
   報と、参照画像との差分無しを表す情報とを付加するこ
   とにより、任意のフレームを参照画像との差分無しのフ
   レームに変換する、 ことを特徴とする画像スクランブル方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の画像スクランブル方法に
   おいて、 任意のフレームを参照画像との差分無しのフレームに変
   換する際に、元のフレーム情報を暗号化し、画像復号器
   において無視される領域に、スクランブル制御情報およ
   びスクランブルマスタ鍵で暗号化されたスクランブル解
   除のためのセッション鍵とともに、多重化して伝送する
   ことを特徴とする画像スクランブル方法。
10. 【請求項１０】 請求項５または請求項６記載の画像ス
    クランブル方法において、 輝度、色差の周波数成分をどの程度取り除くかを指定す
    ることにより、画像から得られる情報量を段階的に制御
    することを特徴とする画像スクランブル方法。
11. 【請求項１１】 請求項５または請求項６記載の画像ス
    クランブル方法において、 画像から周波数成分を取り除く際に、画像符号化のシン
    タックスに適合するようにダミー情報を付加することを
    特徴とする画像スクランブル方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の画像スクランブル方
    法において、 画像から周波数成分を取り除く際に、取り除いた周波数
    成分を暗号化し、画像復号器において無視される領域
    に、スクランブル制御情報およびスクランブルマスタ鍵
    で暗号化されたスクランブル解除のためのセッション鍵
    とともに、多重化して伝送することを特徴とする画像ス
    クランブル方法。
13. 【請求項１３】 請求項６記載の画像スクランブル方法
    において、 間引きの対象となる元のフレーム情報または取り除いた
    周波数成分を暗号化し、画像復号器において無視される
    領域に、スクランブル制御情報およびスクランブルマス
    タ鍵で暗号化されたスクランブル解除のためのセッショ
    ン鍵とともに、多重化して伝送することを特徴とする画
    像スクランブル方法。
14. 【請求項１４】 請求項９または請求項１２または請求
    項１３記載の画像スクランブル方法において、 暗号化情報を多重化して伝送する方法として、暗号化情
    報をヘッダ情報として多重化して伝送することを特徴と
    する画像スクランブル方法。
15. 【請求項１５】 請求項９または請求項１２または請求
    項１３記載の画像スクランブル方法において、 暗号化したデータの中に画像符号化のシンタックスにお
    ける制御コードが現れた際に、画像復号器がこの部分を
    制御コードと誤認識しないようにマーカービットを挿入
    することを特徴とする画像スクランブル方法。