JPWO2006095742A1 - パケット送信装置 - Google Patents

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Abstract

著作権保護されたコンテンツをIPネットワーク越しに送信可能なパケット送信装置(401)は、入力された非AVデータまたはAVデータより、AVデータの課金情報、再生制御情報、コピー制御情報およびパケット出力制御情報の少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、AVデータを送信する際の条件となる暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理部(403)、入力端子情報、データフォーマット情報および属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、入力されたAVデータを暗号化し、暗号化されたAVデータに対して暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダ、タイムベースの不連続情報を付加して暗号化データを生成する暗号化データ生成部(422)、及び生成された暗号化データに対して、パケットヘッダとタイムベースの不連続点を表す情報とを付加してパケットを生成するパケット化部(406)とを備える。

Description

本発明は、IEEE802.3などのイーサネット(登録商標)(有線LAN)やIEEE802.11などの無線LANなどを用いて、暗号化されたAVストリームをIPパケット化して高品質に送信するパケット送信装置に関し、特にIPネットワーク越しにコンテンツ保護を図りつつ、かつ早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生に適した形態でAVストリームを送信する技術に関する。
近年の通信技術の発展に伴い、効率よくパケットを伝送する様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。その一つとして、従来、一般家庭において、部屋内でデジタル放送チューナやDVHS方式ビデオレコーダー間をIEEE 1394方式デジタルインターフェースで接続し、IEC 61883−4で規定されたMPEG−TS(Moving Picture Experts Group/Transport Stream)信号の伝送が行われている。ここで、放送コンテンツにコピーワンジェネレーション(Copy One Generation)などコンテンツ保護がかかっている場合、コンテンツを不正コピーから保護するため、コンテンツを暗号化して伝送している。
この様にデジタル放送を受信・選局して得られたMPEG−TSなどのAVデータを暗号化して伝送する方式の一例として、DTCP(Digital Transmission Content Protection)方式が規定されている。DTCPは、IEEE1394やUSBなどの伝送メディア上のコンテンツ保護技術である。DTCP方式は、DTLA(Digital Transmission Licencing Administrator)で規格化された方式であり、HYPERLINK“http://www.dtcp.com”http://www.dtcp.com、HYPERLINK“http://www.dtcp.com/data/dtcp#tut.pdf”http://www.dtcp.com/data/dtcp#tut.pdf、HYPERLINK“http://www.dtcp.com/data/wp#spec.pdf”http://www.dtcp.com/data/wp#spec.pdfや、書籍「IEEE1394、AV機器への応用」、高田信司監修、日刊工業新聞社、「第8章、コピープロテクション」、133〜149ページで説明されている。
MPEG−TSについて説明する。トランスポートストリームはトランスポートパケット(TS packet)が複数個集まったものである。TS packetは188byteの固定長パケットで、その長さはATMのセル長との整合性およびリードソロモン符号などの誤り訂正符号化を行なう場合の適用性を考慮して決定されている。TS packetは4byte固定長のパケットヘッダと可変長のアダプテーションフィールド(adaptation field)およびペイロード(payload)で構成される。パケットヘッダにはPID(パケット識別子)や各種のフラグが定義されている。このPIDによりTS packetの種類を識別する。
adaptation_fieldとpayloadは、片方のみが存在する場合と両方が存在する場合があり、その有無はパケットヘッダ内のフラグ(adaptation_field_control)により識別できる。adaptation_fieldは、PCR(Program_Clock_Reference)等の情報伝送およびTS packetを188byte固定長にするためのTS packet内でのスタッフィング機能を持つ。
また、PCRは27MHzのタイムスタンプで、符号化した時の基準時間を復号器のSTCで再現するためにPCRの値が参照される。MPEG−2のTSでは復号器のSTC(System Time Clock)はPCRによるPLL同期機能を持つ。このPLL同期の動作を安定させるためにPCRの送信間隔は最大0.1msである。映像や音声などの個別ストリームが収められたMPEGのPESパケットは同じPID番号を持つ複数のTS packetのpayloadに分割して伝送する。また、PESパケットの先頭は、TS packetの先頭から開始するように構成される。
トランスポートストリームは複数のプログラムを伝送することができるため、ストリームに含まれているプログラムとそのプログラムを構成している映像や音声ストリームなどのプログラムの要素との関係を表すテーブル情報が用いられる。このテーブル情報はPSI(Program Specific Information)と呼ばれ、PAT(Program Association Table)、PMT(Program Map Table)などのテーブルを用いる。PAT、PMTなどのPSIはセクションと呼ばれる単位でTS packetの中のpayloadに配置されて伝送される。
PATにはプログラム番号に対応したPMTのPIDなどが指定されており、PMTには対応するプログラムに含まれる映像、音声、付加データおよびPCRのPIDが記述されるため、PATとPMTを参照することにより、ストリームの中から目的のプログラムを構成するTS packetだけを取り出すことができる。
TSに関する参考文献としては、例えば、CQ出版社、TECH I Vo.4、「画像&音声圧縮技術のすべて(インターネット/ディジタルテレビ、モバイル通信時代の必須技術)」、監修、藤原洋、第6章、「画像や音声を多重化するMPEGシステム」があり、同書にて解説されている。
PSIやSIに関する論理的な階層構造、処理手順の例、選局処理の例に関して、「ディジタル放送受信機における選局技術」、三宅他、三洋電機技報、VOL.36、JUNE 2004、第74号、31ページから44ページにて解説されている。
また、デジタル放送で使用されるアクセス制御方式に関し、スクランブル、関連情報の仕様及びそれに関わる受信機仕様については、ARIB規格、ARIB STD−B25において規定されており、その運用については、ARIB技術資料、ARIB TR−B14およびARIB TR−B15において規定されている。
図1(a)は、DTCP方式を用いたMPEG−TSのIEEE1394での伝送の一例である。DTCP方式では、送信側(パケット送信機器)をソース901、受信側(パケット受信機器)をシンク902と呼び、暗号化したMPEG−TSなどのコンテンツをソース901からネットワーク903を介して、シンク902へ伝送している。図1(b)に、補足情報として、ソース機器およびシンク機器の例を併記する。
図2は、DTCP方式における従来のパケット通信部の概略を説明する図であり、ここでは、図1のソース901が備えるパケット送信部およびシンク902が備えるパケット受信部の両方がパケット送受信部として示されている。まず、DTCP方式に準拠した認証と鍵交換(Authentification and Key Exchange、AKEと略する)が行なわれる。AKE部1001に対して、その認証と鍵交換の設定情報が入力され、この情報がパケット化部1002に伝達され、パケット化部1002において規定のヘッダが付加されたパケット化が行われ、ネットワーク1007に出力される。
ここで、パケット化部1002は、送信条件設定部1003により決定された送信パラメータにより、入力データのパケット化および送信を行なう。受信側では、ネットワーク1007より入力する信号がパケット受信部1004でパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングされ、AKE部1001に入力される。これにより送信側(ソース)のAKE部と、受信側(シンク)のAKE部がネットワーク1007を介してお互いにメッセージの通信ができる。すなわち、DTCP方式の手順に従い、認証と鍵交換を実行する。
送信側(ソース)と、受信側(シンク)で認証と鍵交換が成立すれば、次に、AVデータの伝送を行う。ソースでは、MPEG−TS信号を暗号化部1005に入力して、MPEG−TS信号を暗号化した後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化部1002に入力し、ネットワーク1007に出力する。シンクでは、ネットワーク1007より入力する信号がパケット受信部1004でパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングされ、復号部1006に入力され、復号されMPEG−TS信号が出力される。
次に、図3を用いて上記手順を補足説明する。図3においては、ソースとシンク間はIEEE1394で接続されていると仮定する。まず、ソース側でコンテンツの送信要求が発生する。そして、ソースからシンクへ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。シンクは、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、完全認証もしくは制限付き認証のどちらの認証方式を用いるかを決定し、認証要求をソースに送る。ソースとシンクはDTCP所定の処理により認証鍵の共有を図る。そして、ソースは認証鍵を用いて交換鍵を暗号化してシンクに送り、シンクで交換鍵が復号される。
ソースでは暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化するシード情報を生成し、シンクに送信する。ソースでは、交換鍵とシード情報より暗号化鍵を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化部で暗号化してシンクに送信する。シンクはシード情報を受信し交換鍵とシード情報より復号鍵を復元する。シンクではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。
図4は、図1においてMPEG−TS信号を伝送する場合のIEEE1394アイソクロナスパケットの一例である。このパケットは、4バイト(32ビット)のヘッダ、4バイト(32ビット)のヘッダCRC、224バイトのデータフィールド、4バイト(32ニット)のトレイラによって構成されている。暗号化されて伝送されるのは224バイトのデータフィールドを構成するCIPヘッダとTS信号のうち、TS信号のみで、他のデータは暗号化されない。ここで、DTCP方式固有の情報は、コピー保護情報である2ビットのEMI(Encription Mode Indicator)、およびシード情報のLSBビットであるO/E(Odd/Even)であり、これらは上記32ビットのヘッダ内に存在するため暗号化されずに伝送される。
以上述べたように、従来のDTCP方式に従って、MPEG−TS信号は、IEEE1394に規定される伝送線路を介してコンテンツ保護を図りつつ伝送される。
特開2000−59463号公報
しかしながら、上記従来のDTCP方式は、インターネットの標準プロトコルであるInternet Protocol(IP)を用いて、イーサネット(登録商標)(IEEE802.3)、無線LAN(IEEE802.11)や、その他のIPパケットを伝送可能なネットワーク越しに、従来と同様のコンテンツ保護を図りつつ伝送するための技術を示していない。
とりわけ、サーバのハードディスクなどに蓄積されたコンテンツを、端末からの要求に応じて、コンテンツ保護を図った上で、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を簡単に実現可能な形態で、要求元の端末へ伝送するための有効な技術は、いまだ知られていないのが現状である。
デジタルTVやホームサーバが家庭に急速に普及浸透し、家庭内のデジタルTVやホームサーバによって放送等から取得されたデジタル著作権保護対応のコンテンツを、IPネットワークによって実現されている家庭内LAN越しに、家庭内のパソコン等の様々な機器で視聴したいというニーズが高まっており、ユーザは、そのような視聴の際にも、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生の利便を享受したいと考えるが、従来の技術をもっては、そのようなユーザの期待に応えることができない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、AVコンテンツを、コンテンツ保護を図りつつ、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用してIPネットワーク越しに送信し、とりわけ早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生に適した形態で送信することが可能なパケット送信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るパケット送信装置は、パケット受信装置にパケットデータを送信するパケット送信装置であって、AVデータが入力される端子を示す入力端子情報、前記AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、または、前記AVデータの属性を示す属性情報のうち少なくとも1つの情報を含むAVデータ情報を取得するAVデータ情報取得手段と、前記AVデータ及び非AVデータの入力を受け付けるデータ入力手段と、前記非AVデータまたは前記AVデータより、前記AVデータの課金情報、再生制御情報、または、コピー制御情報、パケットデータ送信許可情報、送信相手のMACアドレス情報のうち少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理手段と、前記入力端子情報、前記データフォーマット情報及び前記属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、前記データ入力手段より入力された前記AVデータの暗号化制御を行い、前記暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダを暗号化制御された前記AVデータに付加することによって暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを生成する暗号化送信データ生成手段と、前記暗号化送信データ生成手段により生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含んだデータに対して、HyperText Transfer Protocol、Transmission Control Protocol、Real−time Transport Protocol、User Datagram Protocol、及びInternet Protocolのうち、1つ以上のプロトコルを組み合わせたパケットヘッダを付加すると共に、前記AVデータにおけるタイムベースの不連続が発生する点にMPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加することによってパケットを生成するパケット化手段と、前記パケット受信装置との間で認証処理を行う認証手段と、前記入力端子情報、前記属性情報及び前記パケット受信装置より指定される送信モードを示す情報の少なくとも1つを用いて、前記パケット送信装置と前記パケット受信装置の間での前記AVデータの伝送プロトコルを決定する伝送プロトコル決定手段と、前記認証処理によって前記パケット受信装置との認証処理が完了した後に、前記伝送プロトコル決定手段によって決定された伝送プロトコルに従って、前記パケット化手段によって生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含むパケットを前記パケット受信装置に伝送する伝送手段とを備える。
また、前記認証手段は、前記パケット送信装置内における前記AVデータのURI情報または拡張URI情報を用いて、前記パケット受信装置との間で前記AVデータのアドレス情報の取得および認証処理を行ってもよい。
また、前記パケット化手段は、HyperText Transfer Protocolによるデータ伝送において、伝送される前記AVデータが通信回線におけるコネクションの張り直しのために分断される箇所には、MPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加しないことが好ましい。
また、前記パケット化手段はHyperText Transfer Protocolレスポンスに挿入するデータ長は、元のデータ長に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分を付加した長さとしてもよく、またその場合に、送信データ中の有効データの開始位置または終了位置に関する情報に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分だけオフセットさせて有効データを取得するためのオフセット情報を伝えてもよい。
なお、本発明は、このようなパケット送信装置として実現できるだけでなく、パケット送信方法として実現したり、パケット送信装置のためのプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なCD−ROMやDVD−RAMなどの記録媒体としても実現できる。
本願発明のパケット送信装置によれば、MPEG−TS信号などのAVストリームを外部から与えられる一定規則による送信条件に従い暗号化モードを決め、さらに暗号化情報ヘッダを付加することを決めることにより、パケット送受信機器間での信号の互換性を確保しながら、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用しながらAVストリームの秘匿性を保つことが可能となる。ここで、ストリームのコピー制御情報(CCI;Copy Control Information)は外部から与えられ、暗号化情報ヘッダを付加するかどうか、および、伝送の暗号化モードなどを決定する。
これにより、MPEG−TS信号などのAVストリームをそのコピー制御情報に従い暗号化モードを決め、暗号化情報ヘッダを付加した後、パケット化して伝送するので、AVコンテンツの著作権者が設定したコピー制御モードを漏れなく正しく継承することができる。よって、トータルなシステムとしてAVコンテンツの著作権保護を図りつつ、パケット送受信機器間での信号の互換性を確保することが可能となる。
しかも、送信されるAVストリームにはタイムベースの不連続点にその旨を表す情報が付加されるので、AVストリームを供給される前記パケット受信装置においてタイムベースの不連続点が明らかとなり、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を滑らかに行うことが可能となる。
図1(a)は従来技術による送受信システムの説明図であり、図1(b)はソース機器およびシンク機器の例を示す図である。 図2は、従来技術におけるパケット送受信部のブロック図である。 図3は、従来技術である1394を用いたDTCP方式によるコンテンツ伝送手順の説明図である。 図4は、従来技術である1394を用いたDTCP方式によるパケット形式の説明図である。 図5は、本発明における送受信システムの説明図である。 図6は、本発明における鍵交換にDTCP方式を適用する場合のコンテンツ伝送手順の説明図である。 図7は、イーサネット(登録商標)を用いる一般家庭に本発明を適用した場合の一例の説明図である。 図8は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図9は、本発明における認証と鍵交換にDTCP方式を適用する場合のコンテンツ伝送手順の説明図である。 図10は、本発明におけるMPEG−TSのイーサネット(登録商標)フレーム構成仕様の例を示す図である。 図11は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図12は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図13は、ピクチャ情報ファイルの構成を示す図である。 図14(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となるAVデータの一例を示す図であり、図14(b)は送信手順の一例を示すシーケンスチャートであり、図14(c)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図15(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となるAVデータの一例を不連続点と共に示す図であり、図15(b)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図16(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となる無効データを含んだAVデータの一例を示す図であり、図16(b)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図17は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。
符号の説明
101 パケット送信機器
102 ルータ
103 パケット受信機器
301、302 ネットワークシステム
303 ルータ
304 スイッチングハブ
305 ネットワーク
401 パケット送受信部
402 TSストリーム識別部
403 送信条件設定管理部
404 DRM設定管理部
405 AKE部
406 パケット化部
407 送信キュー制御部
408 フレーム化部
409 フレーム受信部
410 パケット受信部
411 DRMコンテンツ購入決済部
412 コンテンツメタ情報
413 コンテンツバッファ
414 暗号化部
415 暗号化情報ヘッダ付加部
416 HTTP/RTPヘッダ付加部
417 受信条件設定管理部
418 暗号化データ復号部
419 認証部
420 暗号化鍵交換部
421 認証モード決定部
422 暗号化データ生成部
701 蓄積部
801 データ配列情報生成管理部
901 ソース
902 シンク
903 ネットワーク
1001 AKE部
1002 パケット化部
1003 送信条件設定部
1004 パケット受信部
1005 暗号化部
1006 復号部
1007 ネットワーク
1701 CCIバッファ
7401、8401、17401 パケット送受信部
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態におけるパケット送信装置は、IPネットワーク越しに、パケット受信装置から要求されたAVストリームの部分を前記パケット受信装置へ著作権を保護しつつ送信する装置であり、送信されるAVストリームにおけるタイムベースの不連続点に不連続情報を含めることを特徴とする。
これによって、IPネットワーク越しに著作権を保護されたAVストリームを供給される前記パケット受信装置においてタイムベースの不連続点が明らかとなり、そのAVストリームの滑らかな再生が可能となる。
以下では、本発明のパケット送信装置の特徴を明確にするために、[1]本発明のパケット送信装置を含む通信システムの構成と著作権保護の実現の概要、[2]著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送する構成の詳細、[3]蓄積されているAVストリームの指定部分を送信する構成の詳細、及び[4]指定された部分の送信を効率化する構成の詳細について説明した後、これらの構成との組み合わせにおいて本発明を特徴付けるところの[5]タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細について説明し、最後に[6]コピー制御情報を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例について、この順に説明する。
[1]本発明のパケット送信装置を含む通信システムの構成と著作権保護の実現の概要
最初に、本発明のパケット送信装置を含んで構成される通信システムと著作権保護の実現の概要について説明する。
図5は本発明のパケット送信装置を含んで構成される通信システムの一例である。この通信システムは、パケットを送信するパケット送信機器101と、パケットのルーティングを行うルータ102と、パケットを受信するパケット受信機器103とから構成される。
パケット送信機器101およびパケット受信機器103は、一例として、互いの機能を兼ね備えた対等かつ一対のパケット送受信機器として実現されてもよい。その場合、パケット送信機器101が送信側として機能し、パケット受信機器103が受信側として機能する。そのようなパケット送受信器の、AVストリームを送信する機能に係る部分が、本発明のパケット送信装置の一例である。
パケット送信機器101には、送受信条件の設定情報、認証と鍵交換の設定情報、入力ストリーム(MPEG−TSなどのコンテンツ)が入力され、図6に示されるように、以下の手順1から3に基づき、ルータ102との間で通信を行う。ここで、伝送されるコンテンツの著作権保護は、認証と暗号化を用いたコピー保護に基づいて実現される。
<手順1>送受信パラメータの設定を行なう。
(手順1−1)パケット送受信機器のMAC(Media Access Control)アドレス、IPアドレス、TCP/UDP(User Datagram Protocol)ポート番号等を設定。UPnPなどの自動設定機能を使用することができる。
(手順1−2)送信信号の種別、帯域を設定。QoS(Quality of Service)エージェントとして動作するパケット送信機器101とパケット受信機器103、QoSマネージャとして動作するルータ102との間でIEEE802.1Q(VLAN;Virtual LAN)規格を用いたネットワークの運用に関する設定を実施。
(手順1−3)優先度の設定(IEEE802.1Q/pによる運用)
<手順2>認証と鍵交換:
(手順2−1)認証と鍵交換を行なう。たとえば、DTCP方式を用いることもできる。
<手順3>ストリーム伝送:
(手順3−1)パケット送信機器とパケット受信機器間での暗号化されたストリームコンテンツ(パーシャルMPEG−TS)を伝送する。
なお、上記例ではMPEG−TSを使用しているが、これに限らず本発明で用いる入力コンテンツの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC13818)、MPEG−PS(Program Stream)、MPEG−ES(Elementary Stream)、MPEG−PES(Packetized Elementarty Stream)、DV(IEC61834、IEC61883)、SMPTE(Society of Motion Picture & Television Engineers)314M(DV−based)、SMPTE259M(SDI)、SMPTE305M(SDTI)、SMPTE292M(HD−SDI)、ISO/IEC H.264等で規格化されているストリ−ム、さらには、一般的なAVコンテンツも適用可能である。
さらに、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用できる。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、データ転送速度がコンテンツストリームの通常再生データレートよりも大きくなる条件下において、リアルタイムより高速のコンテンツ伝送も可能となる。
次に、上記手順2の認証と鍵交換に関して補足説明する。図5において、パケット送信機器101とパケット受信機器103間はIPネットワークにより接続されている。まず、パケット送信機器101からパケット受信機器103へコンテンツのコピー保護情報を含んだコンテンツの保護モード情報が送信される。
パケット受信機器103は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、使用する認証方式を決定して認証要求をパケット送信機器101に送る。
これらの処理を通してパケット送信機器101とパケット受信機器103は認証鍵を共有する。
次に、パケット送信機器101は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化してパケット受信機器103に送り、パケット受信機器103で交換鍵が復号される。
パケット送信機器101では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵変更情報を生成し、パケット受信機器103に送信する。
パケット送信機器101では、交換鍵と鍵変更情報より暗号化鍵を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化部で暗号化してパケット受信機器103に送信する。
パケット受信機器103は受信した鍵変更情報を交換鍵より復号鍵を復元する。パケット受信機器103ではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。
このようにして、パケット送信機器101及びパケット受信機器103の間で、コピー制御に基づいてコンテンツの著作権を保護しつつ、そのコンテンツの伝送が行われる。
図7は、本方式をイーサネット(登録商標)によるLANを備える2階建ての家庭に適用した場合の一例である。この家庭は、1階に設置されたルータ303を含むネットワークシステム301と、2階に設置されたスイッチングハブ304を含むネットワークシステム302を備える。ネットワーク305は、ルータ303とスイッチングハブ304を接続するイーサネット(登録商標)ネットワークである。ここで、ネットワークシステムとしてIP(Internet Protocol)のサブネットマスク(Subnet Mask)によって設定されるサブネット(Subnet)がある。家庭内の全てのイーサネット(登録商標)ネットワークの帯域は100Mbpsである。
1階の1階のネットワークシステム301の構成として、ルータ303には、テレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(登録商標)で接続され、また、エアコン、冷蔵庫がECHONETで接続されている。
また、2階では、スイッチングハブ304にテレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(登録商標)で接続され、また、エアコンがECHONETで接続されている。なお、ECHONETは「エコーネットコンソーシアム」(HYPERLINK http://www.echonet.gr.jp/)で開発されている伝送方式である。
なお、この家庭において、例えば、デジタル著作権保護の対象となるコンテンツを放送で受信し、家庭内の各機器(エアコン、DVD、PC、冷蔵庫)にIPパケットで配信するTVが本発明のパケット送信機器101に相当し、各機器がパケット受信機器103に相当する。
図7において、パソコン(PC)、DVDレコーダ、ルータ303およびスイッチングハブ304は、IEEE802.1Q(VLAN)に対応している。すなわち、ルータ303およびスイッチングハブ304において、各ポートのデータレートが全て同じ(例えば100Mbps)場合、特定ポートへ出力されるデータ帯域の合計がそのポートの伝送レートの規格値または実力値を超えない限り、入力ポートへ入力されたデータはルータ(あるいは、スイッチングハブ)内部で失われず全て出力ポートに出力される。
スイッチングハブでは、たとえば8個の入力ポートにデータが同時に入力されても、それぞれのデータの出力ポートが異なっていれば、それぞれのデータはハブ内部のバッファで競合しないでスイッチングされて出力ポートより出力されるため、入力データはパケット落ちすることなく全て出力ポートに出力される。
図7において、家庭内の全てのイーサネット(登録商標)の帯域が100Mbpsであるため、1階と2階間のネットワーク305の帯域も100Mbpsである。1階と2階の複数の機器間で複数のデータが流れる場合、各データに対する帯域制限がない場合、このネットワーク305上を流れるデータのデータレート合計が100Mbpsを超える可能性があり、パーシャルMPEG−TSの映像アプリなどリアルタイム伝送が必要なストリームが途切れる可能性がある。この場合、リアルタイム伝送が必要なストリームが途切れない様にするには、伝送データに対して優先制御が必要である。このような問題は、端末だけでなく、ルータやスイッチングハブにおいて、後述するストリーム伝送やファイル転送の速度制限機構などを導入することにより解決できる。
たとえば、パーシャルMPEG−TSストリームの伝送優先度をファイル転送データの伝送優先度よりも高くすると、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC,TVの間でMPEG−TSを暗号化して、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用してリアルタイムで伝送することが可能となる。
なお、パーシャルMPEG−TSはMPEG−TSストリームの一種であり、たとえば、ARIB規格、STD−B21に記述されている。また、HTTPプロトコル(IETF規格、RFC2616、RFC1945)の概要、構成、動作に関しては、たとえば、「連載:インターネット・プロトコル詳説(1)、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)〜前編」、WEB資料、http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/netpro01/netpro01.htmlで解説されている。
前述したルータ303、またはスイッチングハブ304における伝送速度制限機構は、データ流入制御により実現できる。すなわち、ルータ(あるいは、スイッチングハブ)の入力データキューにおいて優先度の高いデータと低いデータを比較して、優先度の高いデータを優先して出力することにより実現できる。この優先制御方式に用いるバッファ制御ルールとしては、ラウンドロビン方式、流体フェアスケジューリング方式、重み付けフェアスケジューリング方式自己同期フェアスケジューリング方式WFFQ方式、仮想時計スケジューリング方式、クラス別スケジューリング方式などがある。これらのスケジューリング方式に関する情報は、戸田巌著、「ネットワークQoS技術」、平成13年5月25日(第1版)、オーム社刊の第12章などに記述されている。
地上波放送、衛星放送、CATVやインターネット経由で受信するデジタル放送信号より検出、抽出できるAVコンテンツの属性情報を送信端末と受信端末間でUPnP(Universal Plug and Play)−AVやHTTPなどのデータ交換プロトコルを用いて伝送することにより、送信端末と受信端末間でのAVコンテンツを送信する場合の暗号化モード、コンテンツ属性情報の伝送方法を決めることができる。さらに、暗号化情報ヘッダの付加ルールを決められるため、パケット送受信機器間でのAVストリームの秘匿性を保ちながら信号の互換性を確保することが可能となる。
UPnPやUPnP−AVの標準仕様は、http://upnp.orgで公開されている。http://upnp.orgにおいて、例えば、「MediaServer V 1.0 and MediaRenderer V 1.0」に関して、「MediaServer V 1.0」、「MediaRenderer V 1.0」、「ConnectionManager V 1.0」、「ContentDirectory V 1.0」、「RenderingControl V 1.0」、「AVTransport V 1.0」、「UPnPTM AV Architecture V.83」などの仕様書が公開されている。
また、ネットワークを用いたAVコンテンツの伝送に関して、ネットワーク上でのデータ盗聴を防止し、安全性の高いデータ伝送を実現する。これにより、伝送路にインターネットなど公衆網を使用した場合においても、リアルタイム伝送される優先データ(AVデータコンテンツ)の盗聴、漏洩を防止することができる。また、インターネット等で伝送されるAVデータの販売、課金が可能となり、より高い安全性が要求されるB−B(B to B)、B−C(B to C)におけるコンテンツ販売流通が可能となる。
さらに、送信データよりAVコンテンツを分離してハードウェアで伝送にかかわる処理を行う場合にも、AVコンテンツでない一般のデータパケットは従来通りプロセッサを用いてソフトウェア処理を行える。よって、ソフトウェアの追加により管理情報や制御情報などデータを一般データとして伝送させることができる。一般に、これらAVコンテンツでない一般データの量は優先データであるAVデータに比べて非常に少ないので、マイコンなど安価なマイクロプロセッサで処理することが可能となるので、低コストなシステムを実現することができる。なお、高負荷かつ高伝送レート優先パケットのプロトコル処理にも高価なCPUや大規模メモリを必要としないので、これらの点からも低コストで高機能な装置を提供できる。
また、サーバ型放送のRMPで用いる課金情報などを含むRMPI(Rights Management & Protection Information)で視聴あるいはコピー制限されたコンテンツをRMPに対応していないクライアントにCNM(Copy No More)やCN(Copy Never)で見せることができ、サーバ型放送の普及を加速することができる。
この場合、制御情報に基づいて、AVデータの再生制御、出力制御又はコピー制御を行うための課金情報、コピー制御情報、有効期限情報、有効再生回数情報など取り扱い、生成した情報を認証情報として認証手段に通知する著作権管理手段を用い、著作権管理手段から通知された認証情報に基づいて、前記パケット受信装置との間で認証処理を行うことで、AVデータの前記パケット受信装置における再生制御、出力制御又はコピー制御を行う。
さらに、パケット送信装置は、著作権管理手段による制御の下で、課金情報、再生制御情報又はコピー制御情報に基づいて、パケット受信装置との間で、著作権保護の対象となるコンテンツの購入決済を行うコンテンツ購入決済手段を備える。
[2]著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送する構成の詳細
次に、著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送するための構成の詳細について説明する。
図8は、本実施の形態におけるパケット送受信部401の機能的な構成を示すブロック図である。
このパケット送受信部401は、図5に示されるパケット送信機器101の機能とパケット受信機器103の機能とを兼ね備えたパケット送受信器に用いられ、互いにパケットを送受信可能な一対のパケット送受信部の一方として表現される。このことは、以下に記述する全てのパケット送受信部について同じである。
このパケット送受信部401は、AKEに基づいて設定される暗号化によるパケット送受信を行う装置であり、IPネットワーク越しに著作権を保護しつつAVストリームを伝送するための必須な構成要素として、AKE部405、パケット化部406、送信条件設定管理部403、パケット受信部410、暗号化データ生成部422、HTTP/RTPヘッダ付加部416、暗号化データ復号部418、受信条件設定管理部417、フレーム化部408およびフレーム受信部409を備える。以下、伝送手順に従って、各構成要素の機能を説明すると共に、これらの必須な構成要素以外の構成要素についても適時説明する。
送信条件設定管理部403には非AVデータが入力される。送信条件設定管理部403には、非AVデータとして、たとえば、入力AVデータ(送信データ)が入力される端子を示す入力端子情報、AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、AVデータの属性を示す属性情報を含むAVデータ情報、及び伝送を制御するための情報が入力される。
伝送を制御するための情報は、具体的には、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータなどである。
送信条件設定管理部403は、これらの入力された情報に基づいて、AVデータの伝送にTCP及びUDPの何れを用いるかを決定し、決定されたプロトコルに従って、パケット化部406やフレーム化部408におけるヘッダやペイロードデータなどの生成を制御(パラメータの設定等を)すると共に、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する。
なお、パケット送受信部401におけるAVデータ(送信データ)が入力される端子を示す入力端子情報は、例えば取り扱う信号が、AVデータがMPEG−TS信号の場合、(1)デジタル放送の入力端子(日本の場合、地上デジタル放送、BSデジタル放送、110度広帯域CSデジタル放送に対応するRF入力端子)、(2)IEEE1394 D−I/F、(3)USB−I/F、(4)IP−I/F(Ethernet(登録商標)や無線LANの区別)、(5)アナログ映像音声入力(この場合は、パケット送受信部401内で入力されたアナログ映像音声をMPEG−TS信号に変換する)などを識別する。なお、デジタル放送に関しては、たとえば、映像情報メディア学会誌、Vol.58、no.5、pp.604〜654において解説記事がある。
また、パケット送受信部401におけるAVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報とは、例えば取り扱う信号が、AVデータがパーシャルMPEG−TSの場合、そのパーシャルMPEG−TSのMIME−Typeやメディアフォーマットを表わす。たとえば、送信部(サーバ)や受信部(クライアント)は、各々が取り扱う静止画メディア、音楽メディア、動画メディアに対して、それぞれのメディアフォーマットを定める。たとえば、動画(映像)のメディアフォーマットとしては、MPEG2、MPEG1、MPEG4、WMVなどがある。また、静止画のメディアフォーマットとしては、JPEG、PNG、GIF、TIFFなどがある。さらに、音楽のメディアフォーマットとしては、リニアPCM、AAC、AC3、ATRAC3plus、MP3、WMAなどがある。これらは、たとえば、DLNA(Digital Living Network Alliance;ホームページはwww.dlna.org)でも同様に規定されている。DLNA Guidelineのversion1.0では、サーバ(コンテンツの送信側、DTCPではソース)をDMP(Digital Media Server)、クライアント(コンテンツの受信側、DTCPではシンク)をDMP(Digital Media Player)と呼んでいる。DMSはUPnP−AVのMediaServer(MS)とControlPoint(CP)により構成され、DMPはUPnP−AVのMediaRenderer(MR)とControlPoint(CP)により構成される。UPnP−AVのMS,MR、CPについては、UPnPのホームページ、www.upnp.orgに記載されている。
映像メディアフォーマットの場合には、(1)解像度の区別(SD、HD)、(2)TV方式の区別(アナログではNTSC、PAL,SECAM,デジタルでは米国ATSC、欧州DVB、日本のISDBなどARIB規格に基づく放送方式)、(3)タイムスタンプ形式などの付加情報の有無、などを追加パラメータとして持つ。なお、たとえば映像の場合、MPEG−PSでもMPEG−TSに対してもMIME−Typeは“mpeg/video”であるので、上記の付加情報を用いることにより、よりきめ細かい映像メディアの取り扱い、制御が可能となる。
なお、デジタル放送に関するARIB規格の概要は、たとえば、松下テクニカルジャーナル2004年2月、Vol.50、No.1、7ページから12ページで解説されている。
また、パケット送受信部401におけるAVデータの属性を示す属性情報とは、例えば取り扱う信号がAVデータが日本における地上デジタル放送システムで放送局より放送され、家庭等の受信機で選局されたMPEG−TS信号(正確には、ARIB標準規格、ARIB STD B21、第9章において、シリアルインタフェースの入出力トランスポートストリームとして規定されているパーシャルトランスポート信号(パーシャルTS信号))の場合、その属性情報としては、放送局よりPSI/SI情報として送信される、チャンネル名(放送局名)、チャンネル番号、番組名、番組のジャンル、スケジュールされた放送開始時間、スケジュールされた放送終了時間、番組内容に関する情報、番組の解像度、パレンタルなどの視聴制限情報、コピー制御情報、視聴料金などがある。PSIやSIに関しては、ARIB技術資料、ARIB TR−B14やARIB TR−B15にて規定されている。
AKE部405は、内部に認証部419と暗号化鍵交換部420を具備する。このAKE部405は、認証と鍵交換に関する設定情報(AKE設定情報)を取得し、このAKE設定情報に関連した情報、たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報をパケット化部406に出力する。
認証部419は、パケット送信装置とパケット受信装置が規定の条件を備えていることを検証することによって認証処理を実行する。暗号化鍵交換部420は、認証処理後にパケット送信装置とパケット受信装置とで暗号化鍵を共有し、入力端子情報と、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報より生成する伝送条件とにより、暗号化鍵を更新し、暗号化データ生成部422は、暗号化鍵を用いてAVデータを暗号化する。
HTTP/RTPヘッダ付加部416は、送信条件設定管理部403から送られてくる送信パラメータに従って、AKE部405から送られてくるAKE設定情報に関連した情報をTCP/IPのヘッダとして付加し、パケット化部406に送る。
パケット化部406は、AVデータ及び一般データを別個にキューイングし、AVデータのレイテンシを考慮しつつ、それぞれのデータをフレーム化部408に送る。
なお、認証部419は、パケット送信装置とパケット受信装置との間で認証を実行する認証実行モードと認証を実行しない認証不実行モードとを持ち、暗号化データ生成部422は、認証手段が認証実行モード及び認証不実行モードのいずれであっても、送信条件設定管理部403によって生成された暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダの付加を行うように制御することができる。
この場合、暗号化データ生成部422は、コピー制御情報がコピー制御をする旨を示す場合に、コピー制御情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、コピー制御情報がコピー制御をしない旨を示す場合に、コピー制御情報を前記暗号化情報ヘッダとして付加しないように制御することができる。
さらに、この場合、認証部419は、入力端子情報と、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報より生成する認証条件とにより、パケット受信装置に含まれるパケット送受信部との間で認証を行うこともできる。ここで、パケット送受信部401は、さらに、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報の少なくとも1つとからなる制御認証情報を、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定するURI情報、または、Queryにより拡張されたURI情報により、前記プログラムのリストとして、前記パケット受信装置に通知するアクセス位置通知手段を備える。
また、パケット送信装置はさらに、パケット受信装置からプログラムリストの送信要求を受けると、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報の少なくとも1つとからなる制御認証情報を、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定するURI情報、または、Queryにより拡張されたURI情報により、前記プログラムのリストとして、前記パケット受信装置に通知するアクセス位置通知手段を備える。
また、パケット送信装置はさらに、AVデータの単位プログラムのコピー制御情報がコピー制御を行わない旨を示す場合に、AVデータのデータフォーマット情報を表す第1のMIME−Typeと、AVデータに間欠的に前記暗号化情報ヘッダを付加したデータのデータフォーマット情報を表す第2のMIME−Typeの2つのMIME−Typeを生成し、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定する2つの拡張URI情報を前記パケット受信装置に提示するアクセス位置通知手段を備える。
また、2つの拡張URI情報は、Universal Plug and Play(UPnP)におけるresのURI指定に使用し、前記2つのMIME−Typeは前記resのattributeであるprotocolInfoの第3フィールドに挿入することによりコンテンツの識別を行う。
また、パケット化部406は、送信条件設定管理部403によってAVデータの伝送プロトコルとして、Transmission Control Protocol(TCP)と決定された場合は、TCPコネクションを永続的接続にして前記伝送を行うことを特徴とする場合もある。さらに、前記認証手段は、Digital Transmission Content Protection(DTCP)方式に従って、パケット受信装置と暗号化鍵を共有するための認証と鍵交換を行うことを特徴とする。
パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、レンジリクエストまたはデータ取得コマンドなどによりパケット化を行い、送信側におけるAVデータがMPEGの場合には、MPEGストリームにおけるタイムベース不連続発生情報または連続性情報、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報、或るIピクチャから次のIピクチャの間に存在するPピクチャとBピクチャの各個数または合計個数のうち少なくとも1つの情報を参照して前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報として、AVデータが複数の異なるファーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報より、複数の異なるファーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報または時刻情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報または時刻情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報の参照情報と前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、チャンク伝送方式で前記パケット化を行い、HTTPパケットのペイロード長が前記パケット送信装置で決定された値となるように前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、HTTPパケットのペイロード長が、暗号化情報ヘッダと整数個の前記AVデータを構成するTransport Stream(TS)により構成されるデータの長さ、または、暗号化情報ヘッダと整数個のタイムスタンプつきTSにより構成されるデータの長さとなるように前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPによる伝送として、前記チャンク伝送方式のみならず、レンジリクエスト方式を切り替えて用いてもよい。
その場合、パケット化部406は、HTTPによる伝送として、パケット送信装置の出力がライブ放送の受信信号またはライブ放送の受信チャネルの切り替えまたは蓄積されたプログラム選択時の再生信号の場合には、チャンク伝送を行い、プログラム選択後の蓄積メディアから再生されたプログラムからの再生信号の場合には、レンジリクエストを用いて再生を切替えて行う。
さらに、パケット化部406は、HTTPによる伝送と、伝送データ量のオーバヘッドがより小さいRTPによる伝送を切り替えて前記AVデータを伝送してもよく、これによりきめこまかな再生制御を実現できる。
フレーム化部408は、送信条件設定管理部403から送られてくる送信パラメータに従って、パケット化部406から出力されるIPパケットに対してさらにMACヘッダを付加することで、イーサネット(登録商標)フレームに変換し、送信フレームとしてネットワークに出力する。
受信側では、フレーム受信部409は、ネットワークより入力される信号(フレーム)に対して、MACヘッダを元にフィルタリングして受信し、IPパケットとしてパケット受信部410に渡す。なお、一般のEthernet(登録商標)系においては、機器のMACアドレスはルータのSubnet境界を越えて伝送されないため、送受信機器のMACアドレスを事前に登録しておき、そのMACアドレスによる通信相手の識別を行うことによって、IPパケットの伝送範囲をIPアドレスのSubnet内に収めることができる。
パケット受信部410は、フレーム受信部409から送られてくるIPパケットに対して、IPパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングを行い、AKE部405に出力する。これにより、送信側のAKE部と、受信側のAKE部がネットワークを介して接続されるので、通信プロトコルを介してお互いにメッセージの交換ができる。すなわち、AKE部の設定手順に従い、認証と鍵交換が行われる。
送信側と、受信側で認証と鍵交換が成立すれば、暗号化したAVデータを送信する。
さて、図8に示されるパケット送受信部401における送信処理においては、パーシャルMPEG−TS信号は、TSストリーム識別部402に入力され、前述したストリームの種別が識別された後、コンテンツバッファ413に保持されることによって暗号化タイミングの調整を受けた後に、暗号化データ生成部422に入力される。
暗号化情報ヘッダ付加部415は、コピー制御情報がコピー制御をする旨を示すかコピー制御をしない旨を示すかに関係なく、送信条件設定管理部403によって生成された暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダの付加を行う場合もある。
パーシャルMPEG−TSは、たとえば、日本における地上や衛星やCATVや光ファイバー配信によるデジタル放送をデジタル放送チューナで受信して、選局すると放送局より送られるフルTSから、番組(プログラム)を構成するパーシャルMPEG−TSが抽出される。パーシャルMPEG−TSに多重化されているPSI/SIとしては、PAT、PMT、DIT、SIT(例えば、ARIB規格、STD−B21参照)があり、PATはDTCPデスクリプタを含んでいる。また、DTCPデスクリプタは、アナログコピー制御情報とデジタルコピー制御情報を含んでいる。
たとえば、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第1ループのデジタルコピー制御情報とPMT第2ループのデジタルコピー制御情報が双方とも存在する場合には、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報を優先してその番組のデジタルコピー制御情報とする。またPMT第1ループのデジタルコピー制御情報とPMT第2ループのデジタルコピー制御情報の片方しか存在しない場合には、その存在する片方のデジタルコピー制御情報をその番組のデジタルコピー制御情報とする。
また、外部より入力される情報または、PSI/SIに多重されて送信条件設定管理部403に入力されるパケットデータ送信許可情報の意味が「許可」の場合、パケットが出力される。逆にパケットデータ送信許可情報の意味が、許可の反対の「禁止」の場合には、他のいかなる条件が許可であってもパケットが禁止される。このパケットデータ送信許可情報は、図面には、同じ意味を反対の論理で表したパケット化出力禁止情報として示されている。パケットデータ送信許可情報は、たとえば、パーシャルMPEG−TSのPMT第1ループまたはPMT第2ループにパケットデータ送信許可記述子として挿入する。パケットデータ送信許可記述子は基本的には1ビットでよい。
今、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報がCOG(Copy One Generation、1世代コピーのみ可能)の場合に、暗号化データ生成部422内の暗号化部414は、パーシャルMPEG−TS信号を暗号化する。さらに、暗号化情報ヘッダ付加部415は、AKE部405から送られてくる前述のCOGを表わすEMIおよび、シード情報(1ビット以上の情報)などのAKE情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、パケット化部406に出力する。
また、今、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報がCF(Copy Free、コピー可能)の場合に、暗号化データ生成部422内の暗号化部414は、パーシャルMPEG−TS信号を暗号化しない。さらに、暗号化情報ヘッダ付加部415は、AKE部405から送られてくる前述のCFを表わすEMI(暗号化モード情報)および、シード情報(1ビット以上の情報)などのAKE情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、パケット化部406に出力する。なお、ここで、外部より暗号化情報ヘッダを付加しないように制御される場合には、暗号化情報ヘッダは付加されない。
また、外部より入力さるか、または、PSI/SIに多重されて入力されるパケットデータ送信許可情報が含まれている。たとえば、MPEG−TSのPMTの第1ループまたは第2ループが持っているデジタルコピー制御記述子(たとえば、ARIB TR−B14、第2編、第4編を参照)の中にパケットデータ送信許可情報を含める。この場合、放送局など送信側の設備変更を伴う。
以上のように、暗号化実行の有無および、暗号化情報ヘッダ付加の有無は、パーシャルTSのコピー制御情報と外部入力や内部設定で決まられる条件により一意的に決まるように設定されている。
パケット化部406は、暗号化データ生成部422から出力されるデータに対して、送信条件設定管理部403からの送信条件などのパラメータを用いて、TCP/IPのヘッダを付加し、フレーム化部408に送る。フレーム化部408は、パケット化部406からのIPパケットに対して、802.1Q(VLAN)方式を用いてMACヘッダを付加することでイーサネット(登録商標)フレームに変換し、送信フレームとしてネットワークに出力する。ここで、MACヘッダ内のTCI(Tag Controal Informaition)内のPriority(ユーザ優先度)を高く設定することにより、ネットワーク伝送の優先度を一般のデータよりも高くすることができる。
図10にパーシャルMPEG−TSを暗号化してHTTP/TCP/IP/Ethernet(登録商標)で伝送する場合のEthernet(登録商標)フレームの一例を示す。ここで、パーシャルMPEG−TSパケット(188バイト)には4バイトのタイムスタンプがヘッダとして付加されている。この4バイトのタイムスタンプ27MHzのクロックでサンプリングされたものである。
受信側では、ネットワークより入力される信号がフレーム受信部409でMACヘッダを元にフィルタリングされ、IPパケットとしてパケット受信部410に入力される。パケット受信部410では、パケットヘッダなどの識別によりパケットのフィルタリングが行なわれ、暗号化データ復号部418に入力され、暗号化データ復号部418にて暗号化情報ヘッダを検知、EMI(暗号化モード情報)を抽出して暗号の復号化が行い、暗号を復号化されたパーシャルMPEG−TS信号が出力される。ここで、パーシャルMPEG−TS信号のオリジナルのコピー制御情報はPMT内に存在しているので、コピー制御情報は送信側から受信側へ正しく継承されている。
なお、送信条件設定管理部403には、受信条件設定管理部417を介して、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが入力され、送信条件設定管理部403において、IPパケットのパケット化部406およびイーサネット(登録商標)フレームのフレーム化部408で生成するヘッダおよびペイロードデータが設定される。
次に、図9のプロトコルスタックを用いて上記手順を補足説明する。図9に示されたコンテンツ送信側において、まずコンテンツ送信側からコンテンツ受信側へ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。受信側は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、認証方式を決定し、認証要求をパケット送信機器に送る。次に、乱数を発生させ、この乱数を所定の関数に入力し、交換鍵を作成する。交換鍵の情報を所定の関数に入力し、認証鍵を生成する。受信側でも所定の処理により認証鍵の共有を図る。なお、ここで用いる暗号化情報としては、たとえば、送信側の独自情報(機器ID、機器の認証情報、マックアドレスなど)、秘密鍵、公開鍵、外部から与えられた情報などを1つ以上組み合わせて生成した情報であり、DES方式やAES方式など暗号化強度の強い暗号化方式を用いることにより強固な暗号化が可能である。そして、送信側は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化して受信側に送り、受信側で交換鍵が復号される。また、交換鍵と初期鍵更新情報を所定の関数に入力し、暗号化鍵を生成する。なお、送信側では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵更新報を生成し、受信側に送信する。コンテンツであるMPEG−TSは暗号化鍵により暗号化される。そして暗号化されたMPEG−TSは、AVデータとしてTCP(またはUDP)パケットのペイロードとしてTCPパケットが生成される。さらにこのTCPパケットはIPパケットのデータペイロードとして使用され、IPパケットが生成される。さらにこのIPパケットはMACフレームのペイロードデータとして使用され、イーサネット(登録商標)MACフレームが生成される。なお、MACとしてはイーサネット(登録商標)であるIEEE802.3だけでなく、無線LAN規格のIEEE802.11のMACにも適用できる。
さて、イーサネット(登録商標)MACフレームは、イーサネット(登録商標)上を送信側から受信側へ伝送される。受信側で所定の手順に従って復号鍵を生成する。そして、受信したイーサネット(登録商標)MACフレームからIPパケットがフィルタリングされる。さらにIPパケットからTCP(またはUDP)パケットが抜き出される。そして、TCP(またはUDP)パケットからAVデータが抜き出され、交換鍵と鍵変更情報より復元された復号鍵により、MPEG−TS(コンテンツ)が復号され出力される。
以上のように、本実施の形態によれば、パーシャルMPEG−TS信号などのAVストリームをパケット送信機器で暗号化してIPパケット化してネットワークにより伝送し、IPパケット受信機器で元の信号に復号することが可能である。
なお、図7において、スイッチングハブを用いたネットワークトポロジーを工夫することにより、ストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。たとえば、1階と2階の間のネットワーク305の帯域を、従来の技術で説明した100Mbpsから1Gbpsに拡張することによって、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC、TVの間でMPEG−TSを暗号化してリアルタイムで伝送することができる。たとえば、市販されている100Mbpsのポートを8つ、1Gbpsのポートを1つ持ったスイッチングハブを用い、1階と2階を結ぶネットワーク305に1Gbpsのポートを接続し、残りの8chの100MbpsのポートにTVなどのAV機器を接続する。100Mbpsのポートは8つなので、8つのポートのデータがそれぞれ最大100Mbpsで入力されて1Gbpsのポートに出力されたとしても、100Mbps×8ch=800Mbpsと1Gbpsより小さいため、8つのポートから入力されたデータはスイッチングハブ内部で失われず全て1Gbpsのポートに出力される。よって、1階で発生したデータは全て2階に伝送することが可能である。また、逆に2階で発生したデータも全て1階に伝送することが可能である。以上のように、スイッチングハブを用いる場合、ネットワークトポロジーを工夫することによりストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。
また、図8において、AKE部405は認証モード決定部421を内部に持つ。AKE部405に対してAKE設定情報として、認証用のTCPのポート番号が、管理制御データとして、送信条件設定管理部403に入力される。ここで、認証用のTCPポート情報は、UPnP−AVの仕組みを用いて、コンテンツ毎または放送チャネル毎にアクセス位置を指定するURI、または、Queryにより拡張されたURI情報とにより与える。ここでURIの主データ部にはコンテンツのURI情報、Query部にはそのコンテンツの認証情報をマッピングする。ここで、もし、Query部がなければそのコンテンツの伝送には認証が不必要であり、Query部が存在すればそのコンテンツの伝送には認証が必要である様にモード設定できる。URIとQueryの例は、例えば下記の形式で与えることができる。
<service>://<host>:<port>/<path>/
<filename>.<ext>?AKEPORT=<port2>
ここで、<host>:<port>/<path>/<filename>.<ext>はAVコンテンツのURIとファイル名称を表しており、「?」以下のQuery部における<port2>は認証用ポート番号を表している。ただし、認証用ポートのIPアドレスはAVコンテンツのIPアドレスと同じ場合である。
送信側はこのURIとQueryで認証の実行モード情報を受信側に与える。受信側はWEBブラウザやUPnP−AVのCDS(Content Directory service)を用いて、上記のURIとQuery情報を受け取り、認証モード決定部421が認証モードを決定することができる。
また、パケット送受信部401を、パーシャルMPEG−TSデータなどを蓄積保持するように変形した例を考えることもできる。
図11は、この変形例におけるパケット送受信部7401の構成を示すブロック図である。図11において、パケット送受信部7401は、TSストリーム識別部402に接続された蓄積部701を具備する。この構成によれば、送信条件設定管理部403は、放送と蓄積の両方のソースからAVデータを受け取ることができる。
蓄積部701については後で改めて詳細に説明し、ここでは、送信条件設定管理部403に入力されるAVデータの入力ソース情報として、放送及び蓄積の2種類が考えられることに注意して、説明を進める。
送信条件設定管理部403は、入力されたAVデータの入力ソース情報(放送、蓄積)に対して、必要データを抽出され、暗号化データ生成部422に出力される。そして、暗号化データ生成部422内の暗号化情報ヘッダ付加部415は、送信条件設定管理部403から送られてきた必要データを、以下の様に、暗号化情報ヘッダとして付加する。
送信条件設定管理部403に入力されるAVデータの入力ソース情報(放送、蓄積)としては、たとえば次のケースが考えられる。
(ケース1)AVデータがコピーフリーコンテンツを放送する放送チャネルで受信されるコンテンツである場合。この様な放送チャネルの例としては、たとえば、アナログ放送であるVHF、UHF、またはBSアナログ放送の放送チャネルがある。
(ケース2)AVデータが一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルで受信されるコンテンツの場合。この様な放送チャネルの例としては、たとえば、BSデジタル放送の有料チャネルやCATV放送による有料チャネルがある。この一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルのコピー制御情報は、コピーネバー、コピーワンジェネレーション、およびEPN(Encryption Plus Non−assetion)フラグ付きコピーフリーが放送内容により時々刻々と切り替わるのが特徴である。
ここで、一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルの受信は、放送の配信を行う事業者との間での認証部により正当な受信装置または受信ユーザであることを認証された場合に行われるように制御できる。この認証の例としては、日本のデジタル衛星放送のB−CAS(BS−Conditional Access Systems)カード、または米国のCATV放送で使用されるPODカードなどのセキュリティモジュールによる認証が考えられる。
また、暗号化情報ヘッダの付加制御は、たとえば以下の様に行う。すなわち、コピーフリーコンテンツを放送する放送チャネルを受信した場合には付加しない。また、一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルを受信した場合には付加する。さらに、AVデータが蓄積メディアよりコピーフリータイトルのコンテンツを再生した場合には付加しない。そして、AVデータが蓄積メディアよりコピーフリーでないタイトルのコンテンツを再生した場合には付加する。なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分される場合、HTTPのレスポンスヘッダには、伝送されるデータ長にこの暗号化情報ヘッダの長さだけ増加したContent−Lengthが記述される。
以上のように、暗号化情報ヘッダの付加制御を行うことにより、著作権者が設定したAVコンテンツのCCI(コピー制御情報)をネットワーク伝送においても継承して伝えていくことができる。さらに、送信側と受信側で暗号化情報ヘッダの付加制御のルールを揃えることにより異機種間での動作互換性を確保することができる。
ここで、サーバ型放送のRMPで用いる課金情報などを含むRMPIで視聴あるいはコピー制限されたコンテンツをRMPに対応していないクライアントにCNM(Copy No More)やCN(Copy Never)で見せるための構成について説明する。
DRM設定管理部404は、コンテンツメタ情報412によって表されるコンテンツに関する著作権管理情報に基づいて、AVデータの再生制御、出力制御又はコピー制御を行うための課金情報、コピー制御情報、有効期限情報、有効再生回数情報などを基に、認証情報を生成してAKE部405へ通知する。
AKE部405は、DRM設定管理部404から通知された認証情報に基づいて、前記パケット受信装置との間で認証処理を行うことで、AVデータの前記パケット受信装置における再生制御、出力制御又はコピー制御を行う。
さらに、DRMコンテンツ購入決済部411は、DRM設定管理部404による制御の下で、課金情報、再生制御情報又はコピー制御情報に基づいて、パケット受信装置との間で、著作権保護の対象となるコンテンツの購入決済を行ってもよい。
次に、図8において、送信キュー制御部407、AVデータキュー、および一般データキューの動作について説明する。
AKE部405に対してAKE設定情報が入力され、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが、送信条件設定管理部403からパケット化部406に入力され、パケット化部406においてTCP/IP処理が行われ、一般データキューに入力される。
また、送信側ではMPEG−TS信号が暗号化データ生成部422に入力され、暗号化データ生成部422においてMPEG−TS信号が暗号化された後、この暗号化されたMPEG−TS信号がパケット化部406に入力され、パケット化部406においてTCP/IP処理が行われ、AVデータキューに入力される。
送信キュー制御部407は、AVデータキューと一般データキューにデータが存在する場合、どちらのデータを優先して出力するかの制御を行なう。通常状態では、一般データよりもMPEG−TSなどのコンテンツデータを優先制御して出力する。たとえば、パケット送受信機器間でMPEG−TSを低レイテンシ(低遅延)で伝送する場合には、MPEG−TS用バッファも小さくなるため、オーバーフローが発生しやすい。
送信側でMPEG−TSバッファがオーバーフローしそうになった場合、あるいは、受信側からフィードバックされた情報を参照して受信側のMPEG−TSのバッファがアンダーフローしそうになったことが判明した場合には、MPEG−TSデータを優先出力すべくAVデータキューの優先度を更に適応的に上げることにより、これらバッファ破綻を回避できる。
ただし、受信側機器(リモート機器)の再生、停止などの機器制御応答をより速くするには、一般データキューの優先度を適応的に上げればよいが、これでは前述したMPEG−TSバッファのオーバーフローまたはアンダーフローが発生する可能性がある。
バッファのオーバーフローやアンダーフローを避け、かつ、受信側機器(リモート機器)の再生、停止などの機器制御応答をより速くする別の方法として、機器制御用パケットだけは、AVデータキューおよび一般データキューを経由せずに、直接、フレーム化部408に出力することにより、迅速な制御応答が実現される。あるいは、機器制御用パケットに対して新たなキューを用意する方法により、迅速な制御応答が実現される。なお、受信側の動作は前述したとおりである。
さらに、図8においては、パケット化部406は内部に第1パケット化部および第2パケット化部、パケット受信部410の内部に第1パケット受信部および第2パケット受信部を持つ。この時、AKE部405に対してAKE設定情報が入力され、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが、第1パケット化部に入力され、第1パケット化部においてプロセッサを用いたソフトウェア処理でTCP/IP処理がなされ、一般データキューに入力される。
送信側ではMPEG−TS信号を暗号化データ生成部422に入力し、暗号化データ生成部422においてMPEG−TS信号に暗号化する。その後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化部406に入力され、ハードウェアアクセラレータを用いた処理によりHTTP/TCP/IPの処理を行い、AVデータキューに入力する。送信キュー制御部407は、一般データキューとAVデータキューの双方にデータが存在する場合、前述の場合と同様に、2つのキューからのデータ出力に関して優先制御を行なう。
さて、受信側では、ネットワークより入力される信号がフレーム受信部409でMACヘッダを元にIPパケットがフィルタリングする。ここで、前述の第1パケット化部から出力されたIPパケットが第1パケット受信部に入力し、前述の第2パケット化部から出力したIPパケットを第2パケット受信部に入力する。第1パケット受信部では、プロセッサを用いたソフトウェア処理でTCP/IPの受信処理が行われ、AKE部405または受信条件設定管理部417に出力される。また、第2パケット受信部は、ハードウェアによるアクセラレータを用いた処理によりHTTP/TCP/IPの受信処理を行ない、暗号化データ復号部418に入力する。そして、暗号化データ復号部418において暗号が復号され、MPEG−TSが出力される。
以上により、パケット送受信機器間でMPEG−TS信号を暗号化してリアルタイム伝送が可能となるだけでなく、MPEG−TSの伝送処理専用に使用する第2パケット化部がハードウェアを用いたアクセラレータで構成しているため、本質的にソフトウェア処理に起因する送信パケットの送り残しや受信パケットの取りこぼしが発生しない。これにより、全ての優先データパケットが完全に送信され、リアルタイム性の保証された高品質映像の伝送が可能となる。また、一般データは一時的にバッファ部に蓄積され、優先データ伝送が優先して行なわれる中で間欠的に伝送される。また、データ量の小さい第1パケット化部はマイコンなど安価なプロセッサで処理できる。
さらに、ハードウェア処理により、受信処理においても、イーサネット(登録商標)フレームを受信して、OSI参照モデルにおける3層のIPヘッダ、4層のUDPヘッダを同時に検査することもできる。MPEG−TSパケットと一般データパケットを分離し、MPEG−TSパケットの処理をハードウェアで行うことにより、受信フレームの取りこぼしが発生せず、リアルタイム性が保証された高品質な受信ができる。
パケットの送信タイミング、あるいは、2つの送信データキューからのデータ送信割合を、ソフトウェアではなく、ハードウェアで制御するとクロック単位で完全な送出制御が可能である。これにより全ての優先パケットが完全に送信され、リアルタイム性の保証された高品質の伝送が可能となる。また、出力パケットのシェイピングもクロック単位で正確に行われるため、初段のルータ、またはスイッチングハブでのパケット廃棄の発生確率が非常に少ない高品質な通信が可能となる。
なお、ここまでの説明において、送信条件設定管理部403がAVデータ情報取得手段、送信条件設定管理手段、及び伝送プロトコル決定手段の一例であり、TSストリーム識別部402がデータ入力手段の一例であり、暗号化データ生成部422が暗号化送信データ生成手段の一例であり、HTTP/RTPヘッダ付加部416及びパケット化部406がパケット化手段の一例であり、AKE部405が認証手段の一例であり、フレーム化部408が伝送手段の一例である。
[3]蓄積されているAVストリームの指定部分を送信する構成の詳細
次に、蓄積されているAVストリームの指定部分を送信するための構成の詳細について説明する。
図11は、この説明に用いられるパケット送受信部7401の構成を示すブロック図である。このパケット送受信部7401は、図8に示されたパケット送受信部401の構成に加えて、蓄積部701を備える。以下、前述した事項と同じ事項について説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
このパケット送受信部7401は、TSストリーム識別部402に接続された蓄積部701を具備する。ここで、蓄積部701は、ハードディスクドライブ(HDD)や光ディスク(CDやDVDなど)や半導体ディスク(SDカードメモリなど)である。一例として、このパケット送受信部7401は、ハードディスクや光ディスクなどに蓄積されたパーシャルMPEG−TSデータなどをHTTPのレンジリクエストを用いて伝送する。
このレンジリクエストは、蓄積部701に蓄積されたパーシャルMPEG−TSのファイルの先頭からの距離、たとえばA、B(A,BはA<Bを満足する0以上の整数)でレンジ先頭とレンジ末尾を選んでリクエストされる。通常、一般データに対してA,Bは自由な値を選べるが、MPEG−TSのような映像データをレンジGETする場合、そのGOPやPicture構造に着目すれば、効率のよい伝送ができる。しかしながら、受信側は、送信側の蓄積ファイルのどの部分でGOPを構成しているとか、どの部分がIピクチャであるとかは分からない。
そこで、送信側は受信側よりHTTPのレンジリクエストを受け取ると、そのレンジ先頭とレンジ末尾にそれぞれ最も近いGOPをHTTPレスポンスとして返す。この伝送方法を、ここでは、HTTPアライメントレスポンス法(HTTP AV Alignment Data Unit Response Method;HAR法と略す)と呼ぶことにする。このような伝送モードの選択のトリガとしては、たとえば次の方法がある。
1)送信側(サーバ)と受信側(クライアント)の間でUPnP−AVなどのメカニズムを用いて事前にネゴを行う。
2)HTTPのリクエストヘッダに、HAR法でのレスポンスを期待してHAR法を使用することを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = gop
をHTTPリクエストに挿入する。
HAR法に対応していないサーバは、この指示情報には反応しないが、HAR法に対応しているサーバはこの指示情報に反応して、レンジリクエストされたレンジ先頭にもっとも近いGOP先頭をリクエストされたデータから探し出しレスポンスのレンジ先頭に設定する、また、レンジリクエストされたレンジ末尾にもっとも近いGOP先頭をリクエストされたデータから探し出しレスポンスのレンジ末尾に設定する。そして、サーバはHTTPのレスポンスヘッダにHAR法によるレスポンスであることを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = gop
をHTTPレスポンスに挿入する。
これらの動作によって、クライアントはサーバ内データに対して適当なレンジリクエストしたにもかかわらず、クライアントはHTTPレスポンスに挿入されたMPEG−TSをGOP単位で部分GETできる。
MPEG−TSが連続的に記録されたファイルの場合は、ひとたび、GOP単位のレスポンスを受け取れば、映像を連続フレームで受け取りたい場合に、直前に受け取ったレンジ末尾の値より、次のGOP先頭の位置を容易に計算できる。たとえば、直前に受け取ったレンジ末尾の値1バイト足すことで次のGOP先頭の位置が分かる。
以上のように、この例では、受信側より送信側にHTTPのレンジリクエストによるデータ要求を行う場合に、伝送されるデータブロックの先頭データまたは末尾データを、送信側で管理しているGOPなどのデータブロック単位の先頭データと一致させる。たとえば、データがMPEGの場合には、送信側で管理するデータブロックの単位は、上記の例で説明したGOPだけでなく、Pictureまたは、マクロブロックまたは、ブロックの単位に指定することができる。また、データブロックが送信装置に内蔵されたハードディスク(HDDと略す)やCDやDVD(DVD−R、DVD−RAMなど複数の種類がある)などの光ディスク、SDメモリカードのような半導体ディスクの場合には、これはHDD(たとえば512バイトのLBA単位)やCD(たとえば、2kB単位)やDVDの各記録フォーマットが、論理ブロックの単位とすることもできる。
よって、たとえば、データ(ファイルやストリーム)がMPEGの場合に、受信側より送信側にHTTPのレンジリクエストで要求するデータ範囲がGOP単位やPicture単位とデータ境界が合っていなくても、すなわち、データのアライメントが取れていなくても、サーバ(送信側)の処理としてHTTPレスポンスとして要求されたデータ範囲に近いところにあるGOP単位やPicture単位をレスポンスとして返信できる。そこで、受信側では受信データから効率よくMPEGデコードを行うことができる。
また、MPEG−TSの例として、サーバがBlu−rayディスクレコーダーの場合、PLAYLISTファイルやCLIPINFOファイルを用いて効率よくGOP境界位置やIピクチャ位置を認識して、GOPやIピクチャデータを取り出すことができるので、サーバの動作負荷を下げることができる。また、MPEG−PSの場合にも、サーバがDVD−RAMディスクレコーダーで記録フォーマットがDVD−VR規格に準拠している場合、DVD−VR方式ではIFOファイルと呼ばれている管理ファイルを持っている。よって、サーバ側はこのIFOファイルの管理情報を活用することにより、効率よくGOP境界位置やIピクチャ位置を認識して、GOPやIピクチャデータを取り出すことができるので、サーバの利用効率も上がる。以上のようにPLAYLISTファイルやCLIPINFOファイルやIFOファイルと同様な構造を持ったデータ管理ファイルを活用することにより、サーバは容易に上述のHAR法を使用できる。
この場合、サーバはクライアントから上記HAR法によるレンジリクエスト値を受け取り、自身の持っているIFOファイルと比較して返信するGOPブロックを決定する。以上により、AVコンテンツにDTCP−IPを適用して伝送することが可能となる。
また、蓄積部701に暗号化されたコンテンツを記録しておき(いわゆるDRMデジタル著作権管理による暗号化を適用したコンテンツが対象)、その記録されたコンテンツのリストを呼び出し、ユーザが視聴したいコンテンツ(映画、コンサート、ドラマなど)を選択する場合に暗号を解除するために、たとえば、次の方法を実装することができる。
方法1)ユーザは、ユーザはインターネットや電話回線を通じて、あるいはコンビニエンスストアなどで、暗号化されたコンテンツを復号するための情報を購入する。コンテンツは、ユーザが対象機器を購入した時点で、既に蓄積部701に、たとえば100タイトル分の映画、コンサート、ドラマなどが記録されている場合に有効なである。
方法2)ユーザは、インターネットやCATV、放送を通じて、暗号化されたコンテンツをダウンロードする。さらに、ユーザはインターネットや電話回線を通じて、あるいはコンビニエンスストアなどで、暗号化されたコンテンツを復号するための情報を購入する。
方法3)ユーザがパッケージメディアとしてコンテンツを購入した際に付属しているコンテンツの暗号を復号するための情報を使用する。
[4]指定された部分の送信を効率化する構成の詳細
次に、指定された部分の送信を効率化する構成の詳細について説明する。
図12は、この説明に用いられるパケット送受信部8401の構成を示すブロック図である。このパケット送受信部8401は、図11に示されたパケット送受信部7401の構成に加えて、データ配列情報生成管理部801を備える。以下、前述した事項と同様の事項について説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
このパケット送受信部8401は、TSストリーム識別部402に接続されたデータ配列情報生成管理部801を具備する。なお、蓄積部701は、ハードディスクドライブ(HDD)や光ディスク(CDやDVDなど)や半導体ディスク(SDカードメモリなど)などである。一例として、このパケット送受信部7401は、ハードディスクや光ディスクなどに蓄積されたパーシャルMPEG−TSデータなどをHTTPのレンジリクエストを用いて伝送する。
このHTTPのレンジリクエストおよびレスポンスには、上述したHAR法でIフレームに効率的にアクセスする方法について説明する。ここで、伝送モード選択のトリガとしては、たとえば次の方法がある。
1)送信側(サーバ)と受信側(クライアント)の間でUPnP−AVなどのメカニズムを用いて事前にネゴを行う。
2)HTTPのリクエストヘッダに、HAR法でのレスポンスを期待してHAR法を使用することを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = i−picture : 1
をHTTPリクエストに挿入する。ここで、
har−value = i−picture : n(nは整数)
の動作として、サーバ内のデータ配列情報生成管理部801は、“i−picture”はレンジリクエストされた範囲におけるi−pictureの位置情報を計算、生成する。このレンジリクエストされた範囲におけるi−pictureの位置情報により、蓄積部701はIピクチャデータをn個とばしで抜き出し、クライアントに送る。nの値が“+”の場合は、レンジの最初から末尾方向にi−pictureのみを抜き出しn個とばしでクライアントに送り、いわゆる、順方向のフレーム飛ばしスキップ再生を行う。nの値が“−”の場合は、レンジの末尾から頭方向にi−pictureのみを抜き出しn個とばしでクライアントに送り、いわゆる、逆方向のフレーム飛ばしスキップ再生を行う。
“har−value”を“ = i−picture : n(nは整数)”に拡張することにより、クライアントはサーバ内データに対して適当なレンジリクエストしたにもかかわらず、クライアントはHTTPレスポンスに挿入されたMPEG−TSをIピクチャ単位で部分GETできる。
また、サーバ内HDDに記録されたMPEG−TSの管理情報として、Iフレームの位置と概略サイズに関する情報があれば、その情報を用いてIピクチャを含むデータをクライアントに送ることもできる。以上のように、サーバ内のMPEGファイルのIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを用いて伝送することが可能となる。
なお、HTTPによる伝送をRTPによる伝送を切り替えてAVデータを伝送してもよい。RTPの場合は、RTCPで適当な開始位置を指定すれば、そこにRTPに対応したHAR法を適用することができる。
なお、図13に示すようなピクチャ情報ファイルを用いて、異なるMPEGファイルシステムを採用したシステムに対して、そのファイルにおけるI/P/Bピクチャの位置情報、時刻情報などを共通のピクチャ情報ファイルとして取り扱うことにより、異なるファイルフォーマットを共通のプラットフォーム上で取り扱うことが可能となる。
AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報は、前記AVデータが複数の異なるファーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、前記MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報より、複数の異なるファーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、時刻情報の参照情報とする。これにより、たとえばHDDに、異なる記録フォーマットで記録されているMPEG−TSファイルがあっても、リモート端末からは共通のIまたはPまたはBピクチャの位置情報や時間情報で特定のピクチャに直接アクセスできるという大きなメリットがある。
たとえば、図13に示される一例のように、パーシャルTSを記録したHDDやBDディスクなどから、IまたはPまたはBピクチャの連続性およびファイル内での位置情報などを統一されたフォーマットで表した「ピクチャ情報ファイル」を読み出す。ネットワークを介して離れた場所に存在する端末からは、この統一されたピクチャ情報ファイルをバイト位置や時刻情報(timestamp)で参照することにより、異なるTS記録フォーマットでも各ピクチャ位置をきめ細かに参照することができる。
図13において、“discont”はパーシャルTSの不連続点を示す1ビットのフラグである。たとえば、この値が“0”の時はパーシャルTSは連続であり、“1”の時は不連続を意味する。また、“IPBフラグ”は、2ビットのIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの識別フラグであり、その値が“00”の時はIピクチャ、“01”の時はPピクチャ、“10”の時はBピクチャであることを示す。ここで、Iピクチャの場合は必ず記述が必要で、PまたはBピクチャの場合は、オプションとし、必ずしも記述しなくてもよい。また、“Byte_position”は、Iピクチャ、Pピクチャ、およびBピクチャの先頭のファイルにおけるバイト位置を32bitで示す。さらに、“PB_number”は、或るIピクチャから次のIピクチャまでの間に存在するPピクチャとBピクチャの合計数を5ビットで示す。“Timestamp”は、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの時刻情報で、それぞれのMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャを構成するタイムスタンプ付きTS列の先頭など特定位置のTSのタイムスタンプ値を40ビットに変換して使用する。それぞれのパラメータ、フラグの値の定義は、前記の組合せに限定されない。
以上にように、きめ細かやで綺麗なスロー再生や高速再生などのトリック再生が実現される。なお、このピクチャ情報ファイルはリモート端末からローカル端末内の異なるファーマットで記録されたMPEG−TSファイル内のピクチャ位置を共通のファイル形式で見せることができるフィルタ機能として考えることができる。すなわち、独自のファイル形式でMPEG−TSを記録したAVデータファイルとその関連情報ファイルより、共通のピクチャ情報ファイルを生成することができる。
また、本実施の形態により、AVコンテンツをAKEや暗号処理を実装しない送受信装置による実装の場合にも、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャに効率よくアクセスできるという効果が奏される。
[5]タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細
次に、タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細について説明する。この説明に用いられるパケット送受信部の構成は、前述した図12のパケット送受信部8401と同様の構成である。よって、以下では前述と同様の事項についての説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、たとえば、図14(b)の各ステップで表すことができる。
(ステップ−p1)送信側に存在するMPEGファイルが、DVD−VR仕様におけるIFOファイルや、BD−RE仕様におけるPLAYLISTファイルやCLIPINFファイルなどの補助データファイルを持っているかどうかを、受信側から送信側に問い合わせる。なお、図13に示されるピクチャ情報ファイルも、補助データファイルの一例と考えることもできる。
もし、送信側が補助データファイルを持っていれば、以下のステップ−c1、ステップ−c2で述べる処理が実行される。
(ステップ−p2)もし、送信側にステップ−p1で述べた補助データファイルがなければ、その生成を受信側から送信側に要求する。
送信側がこの要求にこたえられない場合については図示を省略するが、一例として、前述したHAR法を用いて、HTTPによる部分GET(レンジリクエスト)を実行することができる。
送信側がこの要求にこたえられる場合には、HTTPによる部分GET(レンジリクエスト)は、以下のステップ−c1、ステップ−c2で述べる処理が行われる。
(ステップ−c1)送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図14(a)のRange、No.1、No.2、・・・、No.(n)のn個のデータを要求する。
パケット化部406は、この伝送されるデータにおけるタイムベースの不連続点を、例えばデータ配列情報を参照することによって知り、その不連続点に不連続情報を付加する。
この処理の結果、図14(c)に示されるデータが伝送される。この伝送されるデータは、タイムベースの不連続点に、パケット化部406によって付加された不連続情報を含んでいる。一例として、各レンジに含まれるデータが、それぞれのレンジの中では時間的に連続していて、かつ他のレンジとの間で不連続であるとした場合には、No.2からNo.(n)までの各Rangeの先頭に不連続情報が含まれる。
ここで、HTTPプロトコルを用いたレンジリクエストのプロトコルシーケンスにおいて、一つのRangeに対応するデータの伝送途中でTCPコネクションが切断されることによって、データが分割して伝送される場合もある。この場合、元データは時間軸で連続していても、元データの分割である複数のデータブロックはTCPコネクションの確立、切断、確立、切断を繰り返して伝送されることとなる。
この状況において、例えば、従来のパーシャルMPEG−TSに適用されるDVB規格やARIB規格、STD−B21やTR−B14,15に準拠した処理を行ったとすると、データのタイムベースは不連続とみなされ、それぞれのデータブロックの先頭と末尾にDITなどのタイムベースの不連続情報の付加が必要となる。そのため、HTTPレスポンスのヘッダ内のContent−Lengthが、リクエストされた本来のデータのサイズを示す値から、暗号化情報ヘッダの付加分に加えて、タイムベースの不連続情報の付加分だけ増加することになる。
なお、この暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、正味の伝送コンテンツとして扱わなくてよい。本実施の形態では、この暗号化情報ヘッダを正味の伝送コンテンツとして扱わないとして説明する。
本実施の形態では、パーシャルMPEG−TSをHTTPで伝送する場合の新たな仕組みとして、特にタイムベースの不連続点が、例えばデータ配列情報の内容によって、明示されない限りは、パケット化部406は、HTTPのレスポンスの先頭や末尾にDITなど不連続情報を挿入しない新たなアルゴリズムをとる。
ここで、補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造を記述してあるので、Range、No.1、No.2、・・・、No.(n)はそれぞれ、MPEG−TSファイルのGOP単位あるいはIピクチャ単位とすることができ、一般的なMPEGのデコード動作(デコードのアルゴリズムとシーケンスと同等の意味で用いている)に適応した効率的なデータ伝送が実現できる。
以上のように、サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
なお、本実施例ではHTTPを用いたが、HTTPの代わりにRTP用いてもよい。RTPの場合は、受信側がRTCPを用いてMPEGファイルの伝送を制御すればよい。なお、この場合は、HTTPのように伝送サイズの計算が複雑にならないというメリットがある。
ところで、HDDやDVDなどの光ディスクに蓄積されたコンテンツの蓄積フォーマットが異なる場合、クライアント(シンク)は全ての異なるコンテンツのIフレーム位置データを格納したファイルフォーマットを識別しなければならない。フォーマット数が多くなると、多くのファイルフォーマットの解析と識別は受信側にとって大きな負担となる。
そこで、送信側におけるデータ配列情報生成管理部801により、異なるフォーマットのIフレーム位置情報から、統一されたフォーマットで表されたIフレーム位置情報を生成する。これにより、各社のHDD記録フォーマット、DVD−VR方式、あるいはBD方式など異なる蓄積フォーマットであっても、簡単に、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生することが実現される。
このパケット化において、HTTPは受信部からのレンジリクエストまたはデータ取得コマンドを受けて前記AVデータまたは前記暗号化モード情報のうち少なくとも一方を含んだペイロードデータを伝送する。このレンジリクエストまたはデータ取得コマンドは、前記送信側における前記AVデータがMPEGの場合、MPEGストリームにおける不連続発生情報または連続性情報、前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、或るIピクチャから次のIピクチャの間に存在するPピクチャとBピクチャの各個数または合計個数の内、少なくとも1つの情報を参照して実行する。
なお、MPEGストリームにおける不連続発生情報または連続性情報とは、たとえば、ARIB規格、ARIB−TR−B14またはARIB−TR−B14の第2編に記載されているDIT情報であり、これを元に別の論理記述で不連続発生情報または連続性情報を生成することもできる。このストリームの不連続点とは、たとえば、MPEGのパーシャルTSの場合、MPEG−TSストリームのシステムタイムベースの不連続が発生する点、たとえば、PCRが不連続になる点、または、パーシャルTSを構成するパケットの内のどれか1つのトランスポートパケットヘッダのcontinuity_counterの不連続が発生する点をさす。
また、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報は、前記AVデータが複数の異なるフォーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、前記MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報より、複数の異なるファーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、時刻情報の参照情報とする。これにより、たとえばHDDに、異なる記録フォーマットで記録されているMPEG−TSファイルがあっても、リモート端末からは共通のIまたはPまたはBピクチャの位置情報や時間情報で特定のピクチャに直接アクセスできるという大きなメリットがある。
たとえば、図13に一例を示すが、パーシャルTSを記録したHDDやBDディスクなどから、IまたはPまたはBピクチャの連続性およびファイル内での位置情報などを統一されたフォーマットで表したピクチャ情報ファイルを読み出す。ネットワークを介して離れた場所に存在する端末からは、この統一されたピクチャ情報ファイルの内容を、前述したデータ配列情報の一例として取得し、バイト位置や時刻情報(timestamp)で所望のピクチャ位置を参照することにより、異なるTS記録フォーマットでも各ピクチャ位置をきめ細かに参照することができる。
図13において、“discont”はパーシャルTSの不連続点を示す1ビットのフラグである。たとえば、この値が“0”の時はパーシャルTSは連続であり、“1”の時は不連続を意味する。また、“IPBフラグ”は、2ビットのIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの識別フラグであり、その値が“00”の時はIピクチャ、“01”の時はPピクチャ、“10”の時はBピクチャであることを示す。ここで、Iピクチャの場合は必ず記述が必要で、PまたはBピクチャの場合は、オプションとし、必ずしも記述しなくてもよい。また、“Byte_position”は、Iピクチャ、Pピクチャ、およびBピクチャの先頭のファイルにおけるバイト位置を32bitで示す。さらに、“PB_number”は、或るIピクチャから次のIピクチャまでの間に存在するPピクチャとBピクチャの合計数を5ビットで示す。“Timestamp”は、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの時刻情報で、それぞれのMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャを構成するタイムスタンプ付きTS列の先頭など特定位置のTSのタイムスタンプ値を40ビットに変換して使用する。各々のパラメータ、フラグの値の定義は、前記の組合せに限定されない。
以上にように、本実施の形態によれば、きめ細かやで綺麗なスロー再生や高速再生などのトリック再生が実現される。なお、このピクチャ情報ファイルはリモート端末からローカル端末内の異なるファーマットで記録されたMPEG−TSファイル内のピクチャ位置を共通のファイル形式で見せることができるフィルタ機能として考えることができる。すなわち、独自のファイル形式でMPEG−TSを記録したAVデータファイルとその関連情報ファイルより、共通のピクチャ情報ファイルを生成することができる。
また、本実施の形態により、AVコンテンツをAKEや暗号処理を実装しない送受信装置による実装の場合にも、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャに効率よくアクセスできるという効果がある。
[5.1]タイムベースの不連続情報の取り扱いの具体例
次に、AVストリームの複数の部分を送信する場合のタイムベースの不連続情報の取り扱いに関して、具体的に補足説明する。
図12における蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、基本的には、たとえば、図14(b)の各ステップに従う。
(ステップ−p1)および(ステップ−p2)は、前述と同様である。
(ステップ−c1)において、送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)において、受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図15(a)に示されるRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求する。ここで、補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造とともに、タイムベースの不連続情報(たとえば、DIT)を記述してある。そこで、受信側に伝送されるデータであるRange、No.1、No.2、No.3はそれぞれ、タイムベースの不連続点を含んだMPEG−TSファイル内のGOP単位データブロックあるいは、Iピクチャ単位データブロックとなる。
図15(a)の送信データは、同図中、Range、No.1の右側の矢印で示しているようにRange、No.1の途中にタイムベースの不連続点を含んでいる。また、同図中、Range、No.3の先頭部の右側の矢印で示しているようにRange、No.3の先頭にタイムベースの不連続点を持つ。
この場合に伝送されるデータは図15(b)のように表され、Range No.1の途中にあるタイムベースの不連続点、及びRange No.2、No.3の先頭に、それぞれタイムベースの不連続情報が含まれる。
なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、本説明でも正味の伝送コンテンツとして扱わないものとする。
また、伝送プロトコル(例えばTCP)によって、送信データがコネクションの切断を伴って分割される場合でも、元データが時間的に連続している限りは、分割されたそれぞれの送信データの先頭又は末尾に不連続情報が付加されない点についても前述したとおりである。
以上、一般的なMPEGのデコード動作(MPEGデコードのアルゴリズムまたはシーケンスと同等の意味)に対して効率的なデータ伝送が実現できる。サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
[5.2]無効データの取り扱いの具体例
次に、先頭又は末尾、若しくはその両方に無効データを持つ複数の部分を送信する場合の、その無効データの取り扱いに関して、具体的に補足説明する。
図12における蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、基本的には、たとえば、図14(b)の各ステップに従う。
(ステップ−p1)および(ステップ−p2)は、前述と同様である。
(ステップ−c1)において、送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)において、受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図16(a)のRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求する。ここで、補助データファイルは、記録メディアの論理フォーマット情報をベースとして、その論理フォーマット上にパーシャルMPEG−TSやDVストリームが配置(マッピング)されている。
この配置方法としては、たとえば、BD−RE規格(Blu−ray Disk Rewritable FormatのPart1、Part2、Part3)において規定されているPlayListファイルやClipInformationファイルを参照することにより、BD−RE対応のディスク上へのパーシャルMPEG−TSの配置方法である。PlayListファイルやClipInformationファイルを参照することにより、BD−RE対応のディスク上へのパーシャルMPEG−TSの配置の対応付けについては、たとえば、松下テクニカルジャーナル、2004年10月、34ページから38ページ、「Bru−ray Disk Rewritable Format(2)〜論理規格、著作権保護規格〜」や、日経エレクトロニクス、2003年7月21日号、125〜138ページ、で説明されている。
さて、BD−RE対応ディスクのようにデータ記録用論理セクタ(たとえば、HDDではLBAに相当し、数百から数kバイトに設定される)へのパーシャルMPEG−TSの配置としては、必ずしも論理セクタ先頭と補助データ付きパーシャルMPEG−TS先頭とは一致しない。そこで、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアにより、パーシャルMPEG−TSなどの記録データ位置を表わすことができる。
ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報が、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアで管理されている場合、そのセクタの先頭から記録されている直前の位置までに存在データは不要なデータなデータである。特に編集を行うと、この不要データだけではMPEGデコードができなくなるので、使い道のないゴミデータとなる。
本実施例では、ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報が、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアで管理されている場合、ネットワークを介してクライアントからサーバに対して、このような不要なデータを考慮して、有効データのみに効率的にアクセスして、スムースな特殊再生やその伝送を実現する。
さて、クライアントはサーバに対して、図16(a)に示されたRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求(HTTPのリクエスト)する。ここで、サーバ内の補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造とともに、タイムベースの不連続情報(たとえば、DIT)、および、ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報として論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペア情報などの補助データを記述してあり、クライアントはネットワークを介してサーバ内の補助データを参照する。
これにより、クライアントはサーバ内ディスクのセクタ上に記録されたパーシャルMPEG−TSのGOP,Iピクチャなどの有効データを直接アクセス(HTTPのレンジGETで必要名データをリクエストできる)できる。
図16(a)に示されたRange、No.1、No.2の先頭と末尾には、それぞれ、黒い小さなブロックで表現される不要データが存在する。また、図16(a)の送信データは、Range、No.1の右側の矢印で示しているようにRange、No.1中にタイムベースの不連続点を含んでいる。また、同図中、Range、No.3の先頭部の右側の矢印で示しているようにRange、No.3の先頭にタイムベースの不連続点を持つ。
この場合、受信側に送られるデータはRange、No.1、No.2、No.3それぞれにおいてタイムベースの不連続点を含んだ、無効データを除いた有効データブロックとなる。
受信データは、図16(b)に具体的に示されるように、(c3−1)送信元の無効データを含まないで、かつタイムベースの不連続情報を含んだRange No.1の情報、(c3−2)送信元の無効データを含まないRange No.2の情報、及び(c3−3)タイムベースの不連続情報を先頭に付与されたRange No.3の情報である。
なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、本説明でも正味の伝送コンテンツとして扱わないものとする。
また、伝送プロトコル(例えばTCP)によって、送信データがコネクションの切断を伴って分割される場合でも、元データが時間的に連続している限りは、分割されたそれぞれの送信データの先頭又は末尾に不連続情報が付加されない点についても前述したとおりである。
以上のように、タイムベースの不連続点を含んだ、無効データを除いた有効データブロックをサーバからクライアントに伝送制御することによって、一般的なMPEGのデコード動作(MPEGデコードのアルゴリズムまたはシーケンスと同等の意味)に対して効率的なデータ伝送が実現できる。サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
[6]コピー制御情報を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例
次に、コピー制御情報(CCI)を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例について説明する。本変形例におけるパケット送受信部17401の構成を図17に示す。
図17に示されるパケット送受信部は、図12のパケット送受信部8401と基本的に同様の構成であるが、図17ではCCIバッファ1701を具備し、TSストリーム識別部402から暗号化データ生成部422へ、CCIバッファ1701を含む専用の伝達経路でCCIを伝達する点で異なっている。以下では、前述と同様の事項については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図17において、TSストリーム識別部402からコンテンツバッファ413に出力する信号は、各パーシャルMPEG−TSに4バイトのヘッダが付加されたストリームで、蓄積を想定したヘッダつきパーシャルMPEG−TS(「蓄積型パーシャルMPEG−TS」と呼ぶ)であるとする。ここで、この蓄積を想定したヘッダである4バイト(32ビット)は、2ビットのCCIと30ビットのタイムスタンプにより構成されている。また、2ビットのCCIは蓄積を想定したCCIであり、暗号化しないコピーフリーモード(CF)、暗号化を行うコピーフリーモード(CF/EPN:Encription plus non−Insersion)、コピーノーモアモード(CNM)の3つのモードしかサポートしていない。この場合、コンテンツバッファ413が扱う信号形式は、たとえば、COGモードやコピーネバー(CN)モードのCCIをサポートしていない。
さて、日本の地上デジタル放送のような1世代のみコピー可能(COG)なコンテンツ(2005年2月現在)を、一度、HDDに蓄積して再生する場合は、COGの放送コンテンツは蓄積によりCNMコンテンツになるので、その再生出力を「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式で暗号化データ生成部422に渡して、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式のヘッダのCCIにしたがって正常な暗号化、および暗号化ヘッダの付加ができる。
しかしながら、地上デジタル放送のCOGコンテンツを、蓄積せずに直接、従来形式としての「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式で暗号化データ生成部422に出力すると、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式では新たなモードとしてのCOGモードをサポートしていないために、暗号化データ生成部422に正しいCCIを継承して、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式のヘッダのCCIにしたがって正常な暗号化、および暗号化ヘッダの付加ができない。
そこで、本実施例では、TSストリーム識別部402から暗号化部414および暗号化情報ヘッダ付加部415に対して、正しいCCIを伝えるためにCCIバッファ1701を新たに追加する。
暗号化部414は、CCIバッファ1701、暗号化部414および暗号化ヘッダ付加部415は、COGモードを含むパケット送受信部が使用する全てのCCIを送るサポートする。CCIバッファ1701は、CCIバッファ1701を介して、コンテンツバッファ413のストリーム出力と同期して、暗号化部414および暗号化情報ヘッダ付加部415に対して正しいCCIを伝える。これにより、COGモードを含んだ、コンテンツバッファが扱う信号形式が、たとえば、COGモードのCCIがサポートしていなくても、正しいCCIで暗号化および暗号化ヘッダの付加が可能となる。
以上のように、パケット送受信部17401が従来の形式にしか対応していないため、内部で扱うAVストリームのヘッダが、そのパケット送受信部17401で扱う全てのCCIモードに対応していない場合、パケット送受信部17401が取り扱う全てのCCIモードを取り扱う経路とストリームの暗号化とタイミングを合わせるバッファを具備することにより、従来構成のパケット送受信部でも新たなCCIモードの追加が可能となる。
このCCIモードのサポートは送信側だけでなく、受信側でも送信側同様にCCIモード専用の経路およびバッファを設けることにより、同様の効果を発揮できる。
なお、上述した実施の形態においては、一般のIPネットワークなどパケットの順序性が保証されていない通信網で伝送する場合には、パケットにシーケンス番号を付加して送信し、受信側でシーケンス番号を用いて順序性の保証を行ってもよい。この順序性の保証は、OSIモデルの第4層以上、すなわち、RTPプロトコルやビデオ信号処理などで行なう。
また、送信側から伝送されたAV信号のパケットが、ネットワークでフラグメントされないように対策することができる。すなわち、送信側において、あらかじめアプリケーションレベルの処理で、通信網においてフラグメントされない最大サイズ(MTU)を検査し、それ以下のパケットサイズで伝送すればよい。あるいは、RFCの規格では全ての端末は576バイトのサイズのIPパケットを扱えなければならないと規定されているので、ルータ等の多くのネットワーク機器はこれ以下のIPパケットではフラグメントが起こらない。したがってIPパケットのサイズが576バイト以下となるように、送信側でハードウェア処理されるAV信号のパケットサイズを調整すればよい。なお、送信側でハードウェア処理されるAV信号のパケットにフラグメントが起こらない場合は、受信したパケットがフラグメントされていれば全て一般パケットとして処理すればよい。また、イーサネット(登録商標)のIPパケットの最大値を越えた場合は送信端末でフラグメントしなければ行けないので、優先パケットのフラグメントを起こさせないためにはIPパケットの最大値以下でなければならないことは言うまでもない。
また、通信網においてフラグメントが起こる確率が非常に低い場合は、送信側でハードウェア処理され伝送されたAV信号のパケットのIPヘッダにフラグメント禁止のフラグを立てて伝送することにより、ルータがフラグメントせざるを得ない状態ではIPパケットを廃棄させることにより、受信端末のフラグメント処理負荷を軽減してもよい。この場合、非常に少数のパケットは損失となるが、受信側で誤り訂正あるいは誤り修整を行うことで通信品質を補償することができる。
さらに、上記実施の形態では、通信網プロトコルとしてイーサネット(登録商標)を例としたが、本発明は、この限りではなく、IEEE 802.11a/bなどの無線のプロトコルをもちいることもできる。
また、ビデオ信号処理の例として、MPEG−TSを用いたが、これに限らず本発明で用いる入力データの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC13818)、SMPTE314M(DV−based)、SMPTE259M規格で規定された非圧縮SD方式信号、SMPTE292M規格で規定された非圧縮HD形式、IEC61883規格で規定されたIEEE1394によるDVまたはデジタル放送のMPEG−TSの伝送ストリーム形式、DVB規格A010で規定されたDVB−ASIによるMPEG−TS形式、MPEG−PES,MPEG−ES、MPEG4、ISO/IEC H.264等で規格化されているストリ−ムを含んだあらゆる映像、音声に関するストリームにも適用可能である。映像や音声のデータレートは、CBR(constant bit rate)に限るものではない。さらに、映像や音声だけでなく、一般のリアルタイムデータ、あるいは優先的に送受信を行うデータであればどのようなものでも本発明から排除するものではない。
パケット化部は、AVデータを構成するデータブロックにタイムスタンプを付加し、1つ以上のタイムスタンプ付データブロックをまとめてRTPまたはHTTPのペイロードとしてマッピングすることによって前記パケット化を行える。
また、パケット化手段は、AVデータをMPEG−TSで伝送する場合、各TSパケットにタイムスタンプを付加し、複数のタイムスタンプ付TSパケットをまとめてRTPまたはHTTP上にマッピングする。
また、各TSパケットに付加するタイムスタンプのクロックはMPEGのシステムクロック周波数に等しく、パケット送信装置はさらに、TSパケットを受信し、受信したTSパケットに付加されたタイムスタンプより、MPEG−TSのネットワーク伝送によりProgram Clock Reference(PCR)に付加された伝送ジッターを除去して、MPEGシステムクロックの再生を行うクロック再生手段を備える。
さらに、パケット化手段は、外部入力されたTSに付加されたタイムスタンプの有効ビット数または蓄積メディアから再生されたTSに付加されたタイムスタンプの有効ビット数が各TSパケットに付加するタイムスタンプの有効ビット数と異なる場合に、MPEGストリームのPCRが不連続になりシステムタイムベースの不連続が発生しない時、また、TSのcontinuity_counterの不連続が発生しない時は、前記外部入力されたTSに付加されたタイムスタンプまたは蓄積メディアから再生されたTSに付加されたタイムスタンプと、TSパケットに付加するタイムスタンプとを変えずに載せ変えだけを行ない、ストリームのMPEGのPCRが不連続になりシステムタイムベースの不連続が発生するポイントまたはTSのcontinuity_counterの不連続が発生するときは、不連続の発生点でTSの不連続発生を通知するTSパケットを挿入することで、パケット化を行う。
また、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用可能である。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、一定の条件化でリアルタイムより高速の伝送も可能である。
また、本発明で用いる入力データの適用範囲として、サーバ型放送や各社の異なるDRM方式など一般のDRM対応のAVコンテンツをDTCP−IPを用いて伝送することが可能となる。
また、上記実施の形態において、パケット送受信装置は、Nを2以上の整数とした場合、UDPまたはTCPのN個のポートを用いて、AVデータにより構成されるN個のプログラムを前記N個のポートのそれぞれに割り当てて伝送してもよい。このとき、N個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラムは、それぞれ、ソースに内蔵された放送受信チューナまたは蓄積メディアデバイスをUPnP部のコンテナ形式で表現し、また、放送受信チャネルまたは蓄積プログラムをUPnP部のitem形式で表現し、それぞれのitem(リソースとしてのresとなる)の存在位置をURI、また伝送プロトコルや属性情報をUPnPのprotocolInfoを用いたres表現で表わし、複数プログラムの複数クライアントへの同時伝送など、きめ細かい伝送システムを実現することができる。
また、放送受信の場合、送信側におけるN個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラム(res)のソースからシンクへの伝送ストリームが複数存在する場合に、各々のストリームをUPnPのproperty形式で表わし、特定の伝送ストリームのpropertyのattributeとして、「チューナのコンテナの種別、チューナのコンテナ種別ごとのチューナID、チューナで選局されたチャネルID、伝送ストリームの他クライアントとの共有・横取りに関する利用可否情報、ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはRTPのポート番号、シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、ソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AVのconnectionID」のうち、いずれかを含めることにより、受信側(クライアント、シンク)から送信側(サーバ、ソース)内のチューナのチャネル選局を行なう時に、伝送ストリームのpropertyおよびそのattributeを参照することにより、伝送ストリームに空きあるか無いか、およびどのチューナの、どのチャネルが選局されているかを判別することができる。
たとえば、放送受信の場合のUPnP−AVコンテナ構造として、<root>下に、チューナのコンテナを配置する。コンテナ種別としては、地上デジタル、BSデジタル、110度広帯域CSデジタルなどの放送システム別、各々チューナコンテナを割り当てる。この場合、各チューナコンテナの下にitemとして各放送システムのチャンネルを割り当てる。UPnPのCDSのserchやbrowsコマンドを用いて、受信側から送信側のチューナコンテナ、およびチューナコンテナ内のチャンネルitemを認識することができる。チャンネルとしてのitemは放送局より送信される付属情報を持つ。
同様に、蓄積コンテンツの再生の場合、送信側におけるN個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラムのソースからシンクへの伝送ストリームが複数存在する場合に、UPnPのproperty形式で表わし、特定の伝送ストリームのpropertyのattributeとして、「蓄積メディアデバイスのコンテナの種別、蓄積メディアデバイスのコンテナ種別ごとの蓄積メディアデバイスID、蓄積メディアデバイスで選択されたプログラムID、伝送ストリームの共有を含む利用可否情報、ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはRTPのポート番号、シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、ソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID」のうち、いずれかを含めることにより、シンクがソース内の蓄積メディアデバイスのプログラム選択を行なう時に、伝送ストリームのpropertyおよびそのattributeを参照することにより、伝送ストリームに空きあるか無いか、およびどの蓄積メディアデバイスのどのプログラムが選択されているかなど判別することができる。
たとえば、蓄積・記録デバイスが、ハードディスクドライブ(HDD)、DVD−RAMドライブ、BDドライブの場合のUPnP−AVコンテナ構造として、<root>下に、それぞれのコンテナを配置する。コンテナ種別としては、HDD、DVD−RAMドライブ、BDドライブなどそれぞれにデバイス別のコンテナを割り当てる。この場合、各コンテナの下にitemとして、蓄積・記録コンテンツをたとえばプログラム単位で割り当てる。これにより、UPnPのCDSのserchやbrowsコマンドを用いて、受信側から送信側の蓄積・記録デバイスコンテナ、および蓄積・記録デバイスコンテナ内の蓄積・記録コンテンツをたとえばプログラム単位でitemとして認識することができる。蓄積・記録されているitemは記録時に与えられた付属情報を持つ。
また、送信サーバの放送コンテナに所属するitemをクライアントが受信して蓄積する場合、前記放送システム別のチューナコンテナの属性(地上デジタル、BSデジタル、110度広帯域CSデジタルなどの放送システムを区別する属性)を利用して、放送システム別のpropertyを生成し、蓄積・記録デバイスに蓄積・記録して生成したitemのpropertyとして保存する。これにより、蓄積・記録デバイスのコンテナが放送システム別でなくても、蓄積・記録デバイスから再生したitemのpropertyを見れば、どの放送システムから放送されたコンテンツであるかを識別することができる。
以上により、放送受信の場合でも蓄積コンテンツの再生の場合でも、新たにサーバ接続するクライアントはサーバの使用状況を理解し、より効率的にコンテンツの選択、伝送を行うことができる。
なお、「ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはUDPのポート番号」、および、「シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、またはソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID」の論理対により、UPnP−AV部と、TCPまたはUDPを使用するHTTPまたはRTPを用いるトランスポート部とを論理的に対応づけることにより、CDSやCMS(Connection Manager Service)を用いるUPnP−AVレイヤとHTTP/TCP/IPを取り扱うトランスポートレイヤを論理的に1対1に対応させることができるので、コネクションの確立、コンテンツの選択、コンテンツの伝送、コネクションの切断、存在コネクションの管理などの伝送制御をより簡単に実現することが可能となる。また、HTTPのリクエストメッセージのメッセージヘッダの拡張フィールドや、HTTPのレスポンスメッセージのメッセージヘッダの拡張フィールドにUPnP−AV部のconnectionIDを記述することによりHTTPプロトコルによる伝送制御部とUPnP−AV部と論理的に1対1対応させることができる。
本発明は、地上デジタル放送などを受信して、その選局信号をIPネットワークを介し別室のテレビやパソコンに伝送してリモート視聴を可能にする。また、デジタル放送の受信信号をHDDやDVDディスクに記録し、その再生信号をIPネットワークを介して別室から記録コンテンツのタイトル選択や、特殊再生を行いながら、リモート視聴することを可能とする。特に、デジタル放送やDVDディスクなどコピー制限されたコンテンツをその著作権者によって設定されたコピー制御情報の継承処理するため違法コピーを禁止できる。
【0007】
ケット受信装置に伝送する伝送手段とを備え、前記AVデータが、事前に定めた大きさの複数のデータブロック領域により構成される記録メディアに蓄積され、前記AVデータの記録位置が、前記データブロック領域の識別番号と前記データブロック領域の先頭からのオフセット情報とにより管理される場合に、前記識別番号と前記オフセット情報とにより指定される範囲外に記録されている不要データを除外することにより、前記AVデータのみをパケット化して前記パケット受信装置へ伝送する。
[0025]
また、前記認証手段は、前記パケット送信装置内における前記AVデータのURI情報または拡張URI情報を用いて、前記パケット受信装置との間で前記AVデータのアドレス情報の取得および認証処理を行ってもよい。
[0026]
また、前記パケット化手段は、HyperText Transfer Protocolによるデータ伝送において、伝送される前記AVデータが通信回線におけるコネクションの張り直しのために分断される箇所には、MPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加しないことが好ましい。
[0027]
また、前記パケット化手段はHyperText Transfer Protocolレスポンスに挿入するデータ長は、元のデータ長に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分を付加した長さとしてもよく、またその場合に、送信データ中の有効データの開始位置または終了位置に関する情報に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分だけオフセットさせて有効データを取得するためのオフセット情報を伝えてもよい。
[0028]
なお、本発明は、このようなパケット送信装置として実現できるだけでなく、パケット送信方法として実現したり、パケット送信装置のためのプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なCD−ROMやDVD−RAMなどの記録媒体としても実現できる。
[発明の効果]
[0029]
本願発明のパケット送信装置によれば、MPEG−TS信号などのAVストリームを外部から与えられる一定規則による送信条件に従い暗号化モードを決め、さらに暗号化情報ヘッダを付加することを決めることにより、パケット送受信機器間での信号の互換性を確保しながら、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用しながらAVストリームの秘匿性を保つことが可能となる。ここで、ストリームのコピー制御情報(CCI;Copy Control Information)は外部から与えられ、暗号化情報ヘッダを付加するかどうか、および、伝送の暗号化モードなどを決定する。
[0030]
これにより、MPEG−TS信号などのAVストリームをそのコピー制御情報に従い暗号化モードを決め、暗号化情報ヘッダを付加した後、パケット化して伝送するので、AVコンテンツの著作権者が設定したコピー制御モードを漏れなく正しく継承すること
本発明は、IEEE802.3などのイーサネット(登録商標)(有線LAN)やIEEE802.11などの無線LANなどを用いて、暗号化されたAVストリームをIPパケット化して高品質に送信するパケット送信装置に関し、特にIPネットワーク越しにコンテンツ保護を図りつつ、かつ早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生に適した形態でAVストリームを送信する技術に関する。
近年の通信技術の発展に伴い、効率よくパケットを伝送する様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。その一つとして、従来、一般家庭において、部屋内でデジタル放送チューナやDVHS方式ビデオレコーダー間をIEEE 1394方式デジタルインターフェースで接続し、IEC 61883−4で規定されたMPEG−TS(Moving Picture Experts Group/Transport Stream)信号の伝送が行われている。ここで、放送コンテンツにコピーワンジェネレーション(Copy One Generation)などコンテンツ保護がかかっている場合、コンテンツを不正コピーから保護するため、コンテンツを暗号化して伝送している。
この様にデジタル放送を受信・選局して得られたMPEG−TSなどのAVデータを暗号化して伝送する方式の一例として、DTCP(Digital Transmission Content Protection)方式が規定されている。DTCPは、IEEE1394やUSBなどの伝送メディア上のコンテンツ保護技術である。DTCP方式は、DTLA(Digital Transmission Licencing Administrator)で規格化された方式であり、 HYPERLINK“http://www.dtcp.com” http://www.dtcp.com、 HYPERLINK “http://www.dtcp.com/data/dtcp#tut.pdf” http://www.dtcp.com/data/dtcp#tut.pdf、HYPERLINK “http://www.dtcp.com/data/wp#spec.pdf” http://www.dtcp.com/data/wp#spec.pdfや、書籍「IEEE1394、AV機器への応用」、高田信司監修、日刊工業新聞社、「第8章、コピープロテクション」、133〜149ページで説明されている。
MPEG−TSについて説明する。トランスポートストリームはトランスポートパケット(TS packet)が複数個集まったものである。TS packetは188byteの固定長パケットで、その長さはATMのセル長との整合性およびリードソロモン符号などの誤り訂正符号化を行なう場合の適用性を考慮して決定されている。TS packetは4byte固定長のパケットヘッダと可変長のアダプテーションフィールド(adaptation field)およびペイロード(payload)で構成される。パケットヘッダにはPID(パケット識別子)や各種のフラグが定義されている。このPIDによりTS packetの種類を識別する。
adaptation_fieldとpayloadは、片方のみが存在する場合と両方が存在する場合があり、その有無はパケットヘッダ内のフラグ(adaptation_field_control)により識別できる。adaptation_fieldは、PCR(Program_Clock_Reference)等の情報伝送およびTS packetを188byte固定長にするためのTS packet内でのスタッフィング機能を持つ。
また、PCRは27MHzのタイムスタンプで、符号化した時の基準時間を復号器のSTCで再現するためにPCRの値が参照される。MPEG−2のTSでは復号器のSTC(System Time Clock)はPCRによるPLL同期機能を持つ。このPLL同期の動作を安定させるためにPCRの送信間隔は最大0.1msである。映像や音声などの個別ストリームが収められたMPEGのPESパケットは同じPID番号を持つ複数のTS packetのpayloadに分割して伝送する。また、PESパケットの先頭は、TS packetの先頭から開始するように構成される。
トランスポートストリームは複数のプログラムを伝送することができるため、ストリームに含まれているプログラムとそのプログラムを構成している映像や音声ストリームなどのプログラムの要素との関係を表すテーブル情報が用いられる。このテーブル情報はPSI(Program Specific Information)と呼ばれ、PAT(Program Association Table)、PMT(Program Map Table)などのテーブルを用いる。PAT、PMTなどのPSIはセクションと呼ばれる単位でTS packetの中のpayloadに配置されて伝送される。
PATにはプログラム番号に対応したPMTのPIDなどが指定されており、PMTには対応するプログラムに含まれる映像、音声、付加データおよびPCRのPIDが記述されるため、PATとPMTを参照することにより、ストリームの中から目的のプログラムを構成するTS packetだけを取り出すことができる。
TSに関する参考文献としては、例えば、CQ出版社、TECH I Vo.4、「画像&音声圧縮技術のすべて(インターネット/ディジタルテレビ、モバイル通信時代の必須技術)」、監修、藤原洋、第6章、「画像や音声を多重化するMPEGシステム」があり、同書にて解説されている。
PSIやSIに関する論理的な階層構造、処理手順の例、選局処理の例に関して、「ディジタル放送受信機における選局技術」、三宅他、三洋電機技報、VOL.36、JUNE 2004、第74号、31ページから44ページにて解説されている。
また、デジタル放送で使用されるアクセス制御方式に関し、スクランブル、関連情報の仕様及びそれに関わる受信機仕様については、ARIB規格、ARIB STD−B25において規定されており、その運用については、ARIB技術資料、ARIB TR−B14およびARIB TR−B15において規定されている。
図1(a)は、DTCP方式を用いたMPEG―TSのIEEE1394での伝送の一例である。DTCP方式では、送信側(パケット送信機器)をソース901、受信側(パケット受信機器)をシンク902と呼び、暗号化したMPEG−TSなどのコンテンツをソース901からネットワーク903を介して、シンク902へ伝送している。図1(b)に、補足情報として、ソース機器およびシンク機器の例を併記する。
図2は、DTCP方式における従来のパケット通信部の概略を説明する図であり、ここでは、図1のソース901が備えるパケット送信部およびシンク902が備えるパケット受信部の両方がパケット送受信部として示されている。まず、DTCP方式に準拠した認証と鍵交換(Authentification and Key Exchange、AKEと略する)が行なわれる。AKE部1001に対して、その認証と鍵交換の設定情報が入力され、この情報がパケット化部1002に伝達され、パケット化部1002において規定のヘッダが付加されたパケット化が行われ、ネットワーク1007に出力される。
ここで、パケット化部1002は、送信条件設定部1003により決定された送信パラメータにより、入力データのパケット化および送信を行なう。受信側では、ネットワーク1007より入力する信号がパケット受信部1004でパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングされ、AKE部1001に入力される。これにより送信側(ソース)のAKE部と、受信側(シンク)のAKE部がネットワーク1007を介してお互いにメッセージの通信ができる。すなわち、DTCP方式の手順に従い、認証と鍵交換を実行する。
送信側(ソース)と、受信側(シンク)で認証と鍵交換が成立すれば、次に、AVデータの伝送を行う。ソースでは、MPEG−TS信号を暗号化部1005に入力して、MPEG−TS信号を暗号化した後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化部1002に入力し、ネットワーク1007に出力する。シンクでは、ネットワーク1007より入力する信号がパケット受信部1004でパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングされ、復号部1006に入力され、復号されMPEG−TS信号が出力される。
次に、図3を用いて上記手順を補足説明する。図3においては、ソースとシンク間はIEEE1394で接続されていると仮定する。まず、ソース側でコンテンツの送信要求が発生する。そして、ソースからシンクへ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。シンクは、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、完全認証もしくは制限付き認証のどちらの認証方式を用いるかを決定し、認証要求をソースに送る。ソースとシンクはDTCP所定の処理により認証鍵の共有を図る。そして、ソースは認証鍵を用いて交換鍵を暗号化してシンクに送り、シンクで交換鍵が復号される。
ソースでは暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化するシード情報を生成し、シンクに送信する。ソースでは、交換鍵とシード情報より暗号化鍵を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化部で暗号化してシンクに送信する。シンクはシード情報を受信し交換鍵とシード情報より復号鍵を復元する。シンクではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。
図4は、図1においてMPEG−TS信号を伝送する場合のIEEE1394アイソクロナスパケットの一例である。このパケットは、4バイト(32ビット)のヘッダ、4バイト(32ビット)のヘッダCRC、224バイトのデータフィールド、4バイト(32ニット)のトレイラによって構成されている。暗号化されて伝送されるのは224バイトのデータフィールドを構成するCIPヘッダとTS信号のうち、TS信号のみで、他のデータは暗号化されない。ここで、DTCP方式固有の情報は、コピー保護情報である2ビットのEMI(Encription Mode Indicator)、およびシード情報のLSBビットであるO/E(Odd/Even)であり、これらは上記32ビットのヘッダ内に存在するため暗号化されずに伝送される。
以上述べたように、従来のDTCP方式に従って、MPEG−TS信号は、IEEE1394に規定される伝送線路を介してコンテンツ保護を図りつつ伝送される。
特開2000−59463号公報
しかしながら、上記従来のDTCP方式は、インターネットの標準プロトコルであるInternet Protocol(IP)を用いて、イーサネット(登録商標)(IEEE802.3)、無線LAN(IEEE802.11)や、その他のIPパケットを伝送可能なネットワーク越しに、従来と同様のコンテンツ保護を図りつつ伝送するための技術を示していない。
とりわけ、サーバのハードディスクなどに蓄積されたコンテンツを、端末からの要求に応じて、コンテンツ保護を図った上で、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を簡単に実現可能な形態で、要求元の端末へ伝送するための有効な技術は、いまだ知られていないのが現状である。
デジタルTVやホームサーバが家庭に急速に普及浸透し、家庭内のデジタルTVやホームサーバによって放送等から取得されたデジタル著作権保護対応のコンテンツを、IPネットワークによって実現されている家庭内LAN越しに、家庭内のパソコン等の様々な機器で視聴したいというニーズが高まっており、ユーザは、そのような視聴の際にも、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生の利便を享受したいと考えるが、従来の技術をもっては、そのようなユーザの期待に応えることができない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、AVコンテンツを、コンテンツ保護を図りつつ、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用してIPネットワーク越しに送信し、とりわけ早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生に適した形態で送信することが可能なパケット送信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るパケット送信装置は、パケット受信装置にパケットデータを送信するパケット送信装置であって、AVデータが入力される端子を示す入力端子情報、前記AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、または、前記AVデータの属性を示す属性情報のうち少なくとも1つの情報を含むAVデータ情報を取得するAVデータ情報取得手段と、前記AVデータ及び非AVデータの入力を受け付けるデータ入力手段と、前記非AVデータまたは前記AVデータより、前記AVデータの課金情報、再生制御情報、または、コピー制御情報、パケットデータ送信許可情報、送信相手のMACアドレス情報のうち少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理手段と、前記入力端子情報、前記データフォーマット情報及び前記属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、前記データ入力手段より入力された前記AVデータの暗号化制御を行い、前記暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダを暗号化制御された前記AVデータに付加することによって暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを生成する暗号化送信データ生成手段と、前記暗号化送信データ生成手段により生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含んだデータに対して、HyperText Transfer Protocol、Transmission Control Protocol、Real−time Transport Protocol、User Datagram Protocol、及びInternet Protocolのうち、1つ以上のプロトコルを組み合わせたパケットヘッダを付加すると共に、前記AVデータにおけるタイムベースの不連続が発生する点にMPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加することによってパケットを生成するパケット化手段と、前記パケット受信装置との間で認証処理を行う認証手段と、前記入力端子情報、前記属性情報及び前記パケット受信装置より指定される送信モードを示す情報の少なくとも1つを用いて、前記パケット送信装置と前記パケット受信装置の間での前記AVデータの伝送プロトコルを決定する伝送プロトコル決定手段と、前記認証処理によって前記パケット受信装置との認証処理が完了した後に、前記伝送プロトコル決定手段によって決定された伝送プロトコルに従って、前記パケット化手段によって生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含むパケットを前記パケット受信装置に伝送する伝送手段とを備え、前記AVデータが、事前に定めた大きさの複数のデータブロック領域により構成される記録メディアに蓄積され、前記AVデータの記録位置が、前記データブロック領域の識別番号と前記データブロック領域の先頭からのオフセット情報とにより管理される場合に、前記識別番号と前記オフセット情報とにより指定される範囲外に記録されている不要データを除外することにより、前記AVデータのみをパケット化して前記パケット受信装置へ伝送する。
また、前記認証手段は、前記パケット送信装置内における前記AVデータのURI情報または拡張URI情報を用いて、前記パケット受信装置との間で前記AVデータのアドレス情報の取得および認証処理を行ってもよい。
また、前記パケット化手段は、HyperText Transfer Protocolによるデータ伝送において、伝送される前記AVデータが通信回線におけるコネクションの張り直しのために分断される箇所には、MPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加しないことが好ましい。
また、前記パケット化手段はHyperText Transfer Protocolレスポンスに挿入するデータ長は、元のデータ長に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分を付加した長さとしてもよく、またその場合に、送信データ中の有効データの開始位置または終了位置に関する情報に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分だけオフセットさせて有効データを取得するためのオフセット情報を伝えてもよい。
なお、本発明は、このようなパケット送信装置として実現できるだけでなく、パケット送信方法として実現したり、パケット送信装置のためのプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なCD−ROMやDVD−RAMなどの記録媒体としても実現できる。
本願発明のパケット送信装置によれば、MPEG−TS信号などのAVストリームを外部から与えられる一定規則による送信条件に従い暗号化モードを決め、さらに暗号化情報ヘッダを付加することを決めることにより、パケット送受信機器間での信号の互換性を確保しながら、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用しながらAVストリームの秘匿性を保つことが可能となる。ここで、ストリームのコピー制御情報(CCI;Copy Control Information)は外部から与えられ、暗号化情報ヘッダを付加するかどうか、および、伝送の暗号化モードなどを決定する。
これにより、MPEG−TS信号などのAVストリームをそのコピー制御情報に従い暗号化モードを決め、暗号化情報ヘッダを付加した後、パケット化して伝送するので、AVコンテンツの著作権者が設定したコピー制御モードを漏れなく正しく継承することができる。よって、トータルなシステムとしてAVコンテンツの著作権保護を図りつつ、パケット送受信機器間での信号の互換性を確保することが可能となる。
しかも、送信されるAVストリームにはタイムベースの不連続点にその旨を表す情報が付加されるので、AVストリームを供給される前記パケット受信装置においてタイムベースの不連続点が明らかとなり、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を滑らかに行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態におけるパケット送信装置は、IPネットワーク越しに、パケット受信装置から要求されたAVストリームの部分を前記パケット受信装置へ著作権を保護しつつ送信する装置であり、送信されるAVストリームにおけるタイムベースの不連続点に不連続情報を含めることを特徴とする。
これによって、IPネットワーク越しに著作権を保護されたAVストリームを供給される前記パケット受信装置においてタイムベースの不連続点が明らかとなり、そのAVストリームの滑らかな再生が可能となる。
以下では、本発明のパケット送信装置の特徴を明確にするために、[1]本発明のパケット送信装置を含む通信システムの構成と著作権保護の実現の概要、[2]著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送する構成の詳細、[3]蓄積されているAVストリームの指定部分を送信する構成の詳細、及び[4]指定された部分の送信を効率化する構成の詳細について説明した後、これらの構成との組み合わせにおいて本発明を特徴付けるところの[5]タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細について説明し、最後に[6]コピー制御情報を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例について、この順に説明する。
[1]本発明のパケット送信装置を含む通信システムの構成と著作権保護の実現の概要
最初に、本発明のパケット送信装置を含んで構成される通信システムと著作権保護の実現の概要について説明する。
図5は本発明のパケット送信装置を含んで構成される通信システムの一例である。この通信システムは、パケットを送信するパケット送信機器101と、パケットのルーティングを行うルータ102と、パケットを受信するパケット受信機器103とから構成される。
パケット送信機器101およびパケット受信機器103は、一例として、互いの機能を兼ね備えた対等かつ一対のパケット送受信機器として実現されてもよい。その場合、パケット送信機器101が送信側として機能し、パケット受信機器103が受信側として機能する。そのようなパケット送受信器の、AVストリームを送信する機能に係る部分が、本発明のパケット送信装置の一例である。
パケット送信機器101には、送受信条件の設定情報、認証と鍵交換の設定情報、入力ストリーム(MPEG−TSなどのコンテンツ)が入力され、図6に示されるように、以下の手順1から3に基づき、ルータ102との間で通信を行う。ここで、伝送されるコンテンツの著作権保護は、認証と暗号化を用いたコピー保護に基づいて実現される。
<手順1>送受信パラメータの設定を行なう。
(手順1−1)パケット送受信機器のMAC(Media Access Control)アドレス、IPアドレス、TCP/UDP(User Datagram Protocol)ポート番号等を設定。UPnPなどの自動設定機能を使用することができる。
(手順1−2)送信信号の種別、帯域を設定。QoS(Quality of Service)エージェントとして動作するパケット送信機器101とパケット受信機器103、QoSマネージャとして動作するルータ102との間でIEEE802.1Q(VLAN;Virtual LAN)規格を用いたネットワークの運用に関する設定を実施。
(手順1−3)優先度の設定(IEEE802.1Q/pによる運用)
<手順2>認証と鍵交換:
(手順2−1)認証と鍵交換を行なう。たとえば、DTCP方式を用いることもできる。
<手順3>ストリーム伝送:
(手順3−1)パケット送信機器とパケット受信機器間での暗号化されたストリームコンテンツ(パーシャルMPEG−TS)を伝送する。
なお、上記例ではMPEG−TSを使用しているが、これに限らず本発明で用いる入力コンテンツの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC13818)、MPEG−PS(Program Stream)、MPEG−ES(Elementary Stream)、MPEG−PES(Packetized Elementarty Stream)、DV(IEC61834、IEC61883)、SMPTE(Society of Motion Picture & Television Engineers) 314M(DV−based)、SMPTE259M(SDI)、SMPTE305M(SDTI)、SMPTE292M(HD−SDI)、ISO/IEC H.264等で規格化されているストリーム、さらには、一般的なAVコンテンツも適用可能である。
さらに、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用できる。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、データ転送速度がコンテンツストリームの通常再生データレートよりも大きくなる条件下において、リアルタイムより高速のコンテンツ伝送も可能となる。
次に、上記手順2の認証と鍵交換に関して補足説明する。図5において、パケット送信機器101とパケット受信機器103間はIPネットワークにより接続されている。まず、パケット送信機器101からパケット受信機器103へコンテンツのコピー保護情報を含んだコンテンツの保護モード情報が送信される。
パケット受信機器103は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、使用する認証方式を決定して認証要求をパケット送信機器101に送る。
これらの処理を通してパケット送信機器101とパケット受信機器103は認証鍵を共有する。
次に、パケット送信機器101は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化してパケット受信機器103に送り、パケット受信機器103で交換鍵が復号される。
パケット送信機器101では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵変更情報を生成し、パケット受信機器103に送信する。
パケット送信機器101では、交換鍵と鍵変更情報より暗号化鍵を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化部で暗号化してパケット受信機器103に送信する。
パケット受信機器103は受信した鍵変更情報を交換鍵より復号鍵を復元する。パケット受信機器103ではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。
このようにして、パケット送信機器101及びパケット受信機器103の間で、コピー制御に基づいてコンテンツの著作権を保護しつつ、そのコンテンツの伝送が行われる。
図7は、本方式をイーサネット(登録商標)によるLANを備える2階建ての家庭に適用した場合の一例である。この家庭は、1階に設置されたルータ303を含むネットワークシステム301と、2階に設置されたスイッチングハブ304を含むネットワークシステム302を備える。ネットワーク305は、ルータ303とスイッチングハブ304を接続するイーサネット(登録商標)ネットワークである。ここで、ネットワークシステムとしてIP(Internet Protocol)のサブネットマスク(Subnet Mask)によって設定されるサブネット(Subnet)がある。家庭内の全てのイーサネット(登録商標)ネットワークの帯域は100Mbpsである。
1階の1階のネットワークシステム301の構成として、ルータ303には、テレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(登録商標)で接続され、また、エアコン、冷蔵庫がECHONETで接続されている。
また、2階では、スイッチングハブ304にテレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(登録商標)で接続され、また、エアコンがECHONETで接続されている。なお、ECHONETは「エコーネットコンソーシアム」(HYPERLINK http://www.echonet.gr.jp/)で開発されている伝送方式である。
なお、この家庭において、例えば、デジタル著作権保護の対象となるコンテンツを放送で受信し、家庭内の各機器(エアコン、DVD、PC、冷蔵庫)にIPパケットで配信するTVが本発明のパケット送信機器101に相当し、各機器がパケット受信機器103に相当する。
図7において、パソコン(PC)、DVDレコーダ、ルータ303およびスイッチングハブ304は、IEEE802.1Q(VLAN)に対応している。すなわち、ルータ303およびスイッチングハブ304において、各ポートのデータレートが全て同じ(例えば100Mbps)場合、特定ポートへ出力されるデータ帯域の合計がそのポートの伝送レートの規格値または実力値を超えない限り、入力ポートへ入力されたデータはルータ(あるいは、スイッチングハブ)内部で失われず全て出力ポートに出力される。
スイッチングハブでは、たとえば8個の入力ポートにデータが同時に入力されても、それぞれのデータの出力ポートが異なっていれば、それぞれのデータはハブ内部のバッファで競合しないでスイッチングされて出力ポートより出力されるため、入力データはパケット落ちすることなく全て出力ポートに出力される。
図7において、家庭内の全てのイーサネット(登録商標)の帯域が100Mbpsであるため、1階と2階間のネットワーク305の帯域も100Mbpsである。1階と2階の複数の機器間で複数のデータが流れる場合、各データに対する帯域制限がない場合、このネットワーク305上を流れるデータのデータレート合計が100Mbpsを超える可能性があり、パーシャルMPEG−TSの映像アプリなどリアルタイム伝送が必要なストリームが途切れる可能性がある。この場合、リアルタイム伝送が必要なストリームが途切れない様にするには、伝送データに対して優先制御が必要である。このような問題は、端末だけでなく、ルータやスイッチングハブにおいて、後述するストリーム伝送やファイル転送の速度制限機構などを導入することにより解決できる。
たとえば、パーシャルMPEG−TSストリームの伝送優先度をファイル転送データの伝送優先度よりも高くすると、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC,TVの間でMPEG−TSを暗号化して、HTTPプロトコルやRTPプロトコルなどを利用してリアルタイムで伝送することが可能となる。
なお、パーシャルMPEG−TSはMPEG−TSストリームの一種であり、たとえば、ARIB規格、STD−B21に記述されている。また、HTTPプロトコル(IETF規格、RFC2616、RFC1945)の概要、構成、動作に関しては、たとえば、「連載:インターネット・プロトコル詳説(1)、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)〜前編」、WEB資料、http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/netpro01/netpro01.htmlで解説されている。
前述したルータ303、またはスイッチングハブ304における伝送速度制限機構は、データ流入制御により実現できる。すなわち、ルータ(あるいは、スイッチングハブ)の入力データキューにおいて優先度の高いデータと低いデータを比較して、優先度の高いデータを優先して出力することにより実現できる。この優先制御方式に用いるバッファ制御ルールとしては、ラウンドロビン方式、流体フェアスケジューリング方式、重み付けフェアスケジューリング方式自己同期フェアスケジューリング方式WFFQ方式、仮想時計スケジューリング方式、クラス別スケジューリング方式などがある。これらのスケジューリング方式に関する情報は、戸田巌著、「ネットワークQoS技術」、平成13年5月25日(第1版)、オーム社刊の第12章などに記述されている。
地上波放送、衛星放送、CATVやインターネット経由で受信するデジタル放送信号より検出、抽出できるAVコンテンツの属性情報を送信端末と受信端末間でUPnP(Universal Plug and Play)−AVやHTTPなどのデータ交換プロトコルを用いて伝送することにより、送信端末と受信端末間でのAVコンテンツを送信する場合の暗号化モード、コンテンツ属性情報の伝送方法を決めることができる。さらに、暗号化情報ヘッダの付加ルールを決められるため、パケット送受信機器間でのAVストリームの秘匿性を保ちながら信号の互換性を確保することが可能となる。
UPnPやUPnP−AVの標準仕様は、http://upnp.orgで公開されている。http://upnp.orgにおいて、例えば、「MediaServer V 1.0 and MediaRenderer V 1.0」に関して、「MediaServer V 1.0」、「MediaRenderer V 1.0」、「ConnectionManager V 1.0」、「ContentDirectory V 1.0」、「RenderingControl V 1.0」、「AVTransport V 1.0」、「UPnPTM AV Architecture V .83」などの仕様書が公開されている。
また、ネットワークを用いたAVコンテンツの伝送に関して、ネットワーク上でのデータ盗聴を防止し、安全性の高いデータ伝送を実現する。これにより、伝送路にインターネットなど公衆網を使用した場合においても、リアルタイム伝送される優先データ(AVデータコンテンツ)の盗聴、漏洩を防止することができる。また、インターネット等で伝送されるAVデータの販売、課金が可能となり、より高い安全性が要求されるB−B(B to B)、B−C(B to C)におけるコンテンツ販売流通が可能となる。
さらに、送信データよりAVコンテンツを分離してハードウェアで伝送にかかわる処理を行う場合にも、AVコンテンツでない一般のデータパケットは従来通りプロセッサを用いてソフトウェア処理を行える。よって、ソフトウェアの追加により管理情報や制御情報などデータを一般データとして伝送させることができる。一般に、これらAVコンテンツでない一般データの量は優先データであるAVデータに比べて非常に少ないので、マイコンなど安価なマイクロプロセッサで処理することが可能となるので、低コストなシステムを実現することができる。なお、高負荷かつ高伝送レート優先パケットのプロトコル処理にも高価なCPUや大規模メモリを必要としないので、これらの点からも低コストで高機能な装置を提供できる。
また、サーバ型放送のRMPで用いる課金情報などを含むRMPI(Rights Management & Protection Information)で視聴あるいはコピー制限されたコンテンツをRMPに対応していないクライアントにCNM(Copy No More)やCN(Copy Never)で見せることができ、サーバ型放送の普及を加速することができる。
この場合、制御情報に基づいて、AVデータの再生制御、出力制御又はコピー制御を行うための課金情報、コピー制御情報、有効期限情報、有効再生回数情報など取り扱い、生成した情報を認証情報として認証手段に通知する著作権管理手段を用い、著作権管理手段から通知された認証情報に基づいて、前記パケット受信装置との間で認証処理を行うことで、AVデータの前記パケット受信装置における再生制御、出力制御又はコピー制御を行う。
さらに、パケット送信装置は、著作権管理手段による制御の下で、課金情報、再生制御情報又はコピー制御情報に基づいて、パケット受信装置との間で、著作権保護の対象となるコンテンツの購入決済を行うコンテンツ購入決済手段を備える。
[2]著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送する構成の詳細
次に、著作権保護しつつIPネットワーク越しにAVストリームを伝送するための構成の詳細について説明する。
図8は、本実施の形態におけるパケット送受信部401の機能的な構成を示すブロック図である。
このパケット送受信部401は、図5に示されるパケット送信機器101の機能とパケット受信機器103の機能とを兼ね備えたパケット送受信器に用いられ、互いにパケットを送受信可能な一対のパケット送受信部の一方として表現される。このことは、以下に記述する全てのパケット送受信部について同じである。
このパケット送受信部401は、AKEに基づいて設定される暗号化によるパケット送受信を行う装置であり、IPネットワーク越しに著作権を保護しつつAVストリームを伝送するための必須な構成要素として、AKE部405、パケット化部406、送信条件設定管理部403、パケット受信部410、暗号化データ生成部422、HTTP/RTPヘッダ付加部416、暗号化データ復号部418、受信条件設定管理部417、フレーム化部408およびフレーム受信部409を備える。以下、伝送手順に従って、各構成要素の機能を説明すると共に、これらの必須な構成要素以外の構成要素についても適時説明する。
送信条件設定管理部403には非AVデータが入力される。送信条件設定管理部403には、非AVデータとして、たとえば、入力AVデータ(送信データ)が入力される端子を示す入力端子情報、AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、AVデータの属性を示す属性情報を含むAVデータ情報、及び伝送を制御するための情報が入力される。
伝送を制御するための情報は、具体的には、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータなどである。
送信条件設定管理部403は、これらの入力された情報に基づいて、AVデータの伝送にTCP及びUDPの何れを用いるかを決定し、決定されたプロトコルに従って、パケット化部406やフレーム化部408におけるヘッダやペイロードデータなどの生成を制御(パラメータの設定等を)すると共に、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する。
なお、パケット送受信部401におけるAVデータ(送信データ)が入力される端子を示す入力端子情報は、例えば取り扱う信号が、AVデータがMPEG−TS信号の場合、(1)デジタル放送の入力端子(日本の場合、地上デジタル放送、BSデジタル放送、110度広帯域CSデジタル放送に対応するRF入力端子)、(2)IEEE1394 D−I/F、(3)USB−I/F、(4)IP−I/F(Ethernet(登録商標)や無線LANの区別)、(5)アナログ映像音声入力(この場合は、パケット送受信部401内で入力されたアナログ映像音声をMPEG−TS信号に変換する)などを識別する。なお、デジタル放送に関しては、たとえば、映像情報メディア学会誌、Vol.58、no.5、pp.604〜654において解説記事がある。
また、パケット送受信部401におけるAVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報とは、例えば取り扱う信号が、AVデータがパーシャルMPEG−TSの場合、そのパーシャルMPEG−TSのMIME−Typeやメディアフォーマットを表わす。たとえば、送信部(サーバ)や受信部(クライアント)は、各々が取り扱う静止画メディア、音楽メディア、動画メディアに対して、それぞれのメディアフォーマットを定める。たとえば、動画(映像)のメディアフォーマットとしては、MPEG2、MPEG1、MPEG4、WMVなどがある。また、静止画のメディアフォーマットとしては、JPEG、PNG、GIF、TIFFなどがある。さらに、音楽のメディアフォーマットとしては、リニアPCM、AAC、AC3、ATRAC3plus、MP3、WMAなどがある。これらは、たとえば、DLNA(Digital Living Network Alliance; ホームページはwww.dlna.org)でも同様に規定されている。DLNA Guidelineのversion1.0では、サーバ(コンテンツの送信側、DTCPではソース)をDMP(Digital Media Server)、クライアント(コンテンツの受信側、DTCPではシンク)をDMP(Digital Media Player)と呼んでいる。DMSはUPnP−AVのMediaServer(MS)とControlPoint(CP)により構成され、DMPはUPnP−AVのMediaRenderer(MR)とControlPoint(CP)により構成される。UPnP−AVのMS,MR、CPについては、UPnPのホームページ、www.upnp.orgに記載されている。
映像メディアフォーマットの場合には、(1)解像度の区別(SD、HD)、(2)TV方式の区別(アナログではNTSC、PAL,SECAM,デジタルでは米国ATSC、欧州DVB、日本のISDBなどARIB規格に基づく放送方式)、(3)タイムスタンプ形式などの付加情報の有無、などを追加パラメータとして持つ。なお、たとえば映像の場合、MPEG−PSでもMPEG−TSに対してもMIME−Typeは“mpeg/video”であるので、上記の付加情報を用いることにより、よりきめ細かい映像メディアの取り扱い、制御が可能となる。
なお、デジタル放送に関するARIB規格の概要は、たとえば、松下テクニカルジャーナル2004年2月、Vol.50、No.1、7ページから12ページで解説されている。
また、パケット送受信部401におけるAVデータの属性を示す属性情報とは、例えば取り扱う信号がAVデータが日本における地上デジタル放送システムで放送局より放送され、家庭等の受信機で選局されたMPEG−TS信号(正確には、ARIB標準規格、ARIB STD B21、第9章において、シリアルインタフェースの入出力トランスポートストリームとして規定されているパーシャルトランスポート信号(パーシャルTS信号))の場合、その属性情報としては、放送局よりPSI/SI情報として送信される、チャンネル名(放送局名)、チャンネル番号、番組名、番組のジャンル、スケジュールされた放送開始時間、スケジュールされた放送終了時間、番組内容に関する情報、番組の解像度、パレンタルなどの視聴制限情報、コピー制御情報、視聴料金などがある。PSIやSIに関しては、ARIB技術資料、ARIB TR−B14やARIB TR−B15にて規定されている。
AKE部405は、内部に認証部419と暗号化鍵交換部420を具備する。このAKE部405は、認証と鍵交換に関する設定情報(AKE設定情報)を取得し、このAKE設定情報に関連した情報、たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報をパケット化部406に出力する。
認証部419は、パケット送信装置とパケット受信装置が規定の条件を備えていることを検証することによって認証処理を実行する。暗号化鍵交換部420は、認証処理後にパケット送信装置とパケット受信装置とで暗号化鍵を共有し、入力端子情報と、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報より生成する伝送条件とにより、暗号化鍵を更新し、暗号化データ生成部422は、暗号化鍵を用いてAVデータを暗号化する。
HTTP/RTPヘッダ付加部416は、送信条件設定管理部403から送られてくる送信パラメータに従って、AKE部405から送られてくるAKE設定情報に関連した情報をTCP/IPのヘッダとして付加し、パケット化部406に送る。
パケット化部406は、AVデータ及び一般データを別個にキューイングし、AVデータのレイテンシを考慮しつつ、それぞれのデータをフレーム化部408に送る。
なお、認証部419は、パケット送信装置とパケット受信装置との間で認証を実行する認証実行モードと認証を実行しない認証不実行モードとを持ち、暗号化データ生成部422は、認証手段が認証実行モード及び認証不実行モードのいずれであっても、送信条件設定管理部403によって生成された暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダの付加を行うように制御することができる。
この場合、暗号化データ生成部422は、コピー制御情報がコピー制御をする旨を示す場合に、コピー制御情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、コピー制御情報がコピー制御をしない旨を示す場合に、コピー制御情報を前記暗号化情報ヘッダとして付加しないように制御することができる。
さらに、この場合、認証部419は、入力端子情報と、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報より生成する認証条件とにより、パケット受信装置に含まれるパケット送受信部との間で認証を行うこともできる。ここで、パケット送受信部401は、さらに、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報の少なくとも1つとからなる制御認証情報を、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定するURI情報、または、Queryにより拡張されたURI情報により、前記プログラムのリストとして、前記パケット受信装置に通知するアクセス位置通知手段を備える。
また、パケット送信装置はさらに、パケット受信装置からプログラムリストの送信要求を受けると、データフォーマット情報と、属性情報と、課金情報、コピー制御情報、有効期限情報及び有効再生回数情報の少なくとも1つとからなる制御認証情報を、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定するURI情報、または、Queryにより拡張されたURI情報により、前記プログラムのリストとして、前記パケット受信装置に通知するアクセス位置通知手段を備える。
また、パケット送信装置はさらに、AVデータの単位プログラムのコピー制御情報がコピー制御を行わない旨を示す場合に、AVデータのデータフォーマット情報を表す第1のMIME−Typeと、AVデータに間欠的に前記暗号化情報ヘッダを付加したデータのデータフォーマット情報を表す第2のMIME−Typeの2つのMIME−Typeを生成し、AVデータのプログラム単位毎にアクセス位置を指定する2つの拡張URI情報を前記パケット受信装置に提示するアクセス位置通知手段を備える。
また、2つの拡張URI情報は、Universal Plug and Play(UPnP)におけるresのURI指定に使用し、前記2つのMIME−Typeは前記resのattributeであるprotocolInfoの第3フィールドに挿入することによりコンテンツの識別を行う。
また、パケット化部406は、送信条件設定管理部403によってAVデータの伝送プロトコルとして、Transmission Control Protocol(TCP)と決定された場合は、TCPコネクションを永続的接続にして前記伝送を行うことを特徴とする場合もある。さらに、前記認証手段は、Digital Transmission Content Protection(DTCP)方式に従って、パケット受信装置と暗号化鍵を共有するための認証と鍵交換を行うことを特徴とする。
パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、レンジリクエストまたはデータ取得コマンドなどによりパケット化を行い、送信側におけるAVデータがMPEGの場合には、MPEGストリームにおけるタイムベース不連続発生情報または連続性情報、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報、或るIピクチャから次のIピクチャの間に存在するPピクチャとBピクチャの各個数または合計個数のうち少なくとも1つの情報を参照して前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報として、AVデータが複数の異なるフォーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報より、複数の異なるフォーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報または時刻情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報または時刻情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報または時刻情報の参照情報と前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、チャンク伝送方式で前記パケット化を行い、HTTPパケットのペイロード長が前記パケット送信装置で決定された値となるように前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPに従ったパケット化を行う場合は、HTTPパケットのペイロード長が、暗号化情報ヘッダと整数個の前記AVデータを構成するTransport Stream(TS)により構成されるデータの長さ、または、暗号化情報ヘッダと整数個のタイムスタンプつきTSにより構成されるデータの長さとなるように前記パケット化を行う。
また、パケット化部406は、HTTPによる伝送として、前記チャンク伝送方式のみならず、レンジリクエスト方式を切り替えて用いてもよい。
その場合、パケット化部406は、HTTPによる伝送として、パケット送信装置の出力がライブ放送の受信信号またはライブ放送の受信チャネルの切り替えまたは蓄積されたプログラム選択時の再生信号の場合には、チャンク伝送を行い、プログラム選択後の蓄積メディアから再生されたプログラムからの再生信号の場合には、レンジリクエストを用いて再生を切替えて行う。
さらに、パケット化部406は、HTTPによる伝送と、伝送データ量のオーバヘッドがより小さいRTPによる伝送を切り替えて前記AVデータを伝送してもよく、これによりきめこまかな再生制御を実現できる。
フレーム化部408は、送信条件設定管理部403から送られてくる送信パラメータに従って、パケット化部406から出力されるIPパケットに対してさらにMACヘッダを付加することで、イーサネット(登録商標)フレームに変換し、送信フレームとしてネットワークに出力する。
受信側では、フレーム受信部409は、ネットワークより入力される信号(フレーム)に対して、MACヘッダを元にフィルタリングして受信し、IPパケットとしてパケット受信部410に渡す。なお、一般のEthernet(登録商標)系においては、機器のMACアドレスはルータのSubnet境界を越えて伝送されないため、送受信機器のMACアドレスを事前に登録しておき、そのMACアドレスによる通信相手の識別を行うことによって、IPパケットの伝送範囲をIPアドレスのSubnet内に収めることができる。
パケット受信部410は、フレーム受信部409から送られてくるIPパケットに対して、IPパケットヘッダなどの識別によりフィルタリングを行い、AKE部405に出力する。これにより、送信側のAKE部と、受信側のAKE部がネットワークを介して接続されるので、通信プロトコルを介してお互いにメッセージの交換ができる。すなわち、AKE部の設定手順に従い、認証と鍵交換が行われる。
送信側と、受信側で認証と鍵交換が成立すれば、暗号化したAVデータを送信する。
さて、図8に示されるパケット送受信部401における送信処理においては、パーシャルMPEG−TS信号は、TSストリーム識別部402に入力され、前述したストリームの種別が識別された後、コンテンツバッファ413に保持されることによって暗号化タイミングの調整を受けた後に、暗号化データ生成部422に入力される。
暗号化情報ヘッダ付加部415は、コピー制御情報がコピー制御をする旨を示すかコピー制御をしない旨を示すかに関係なく、送信条件設定管理部403によって生成された暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダの付加を行う場合もある。
パーシャルMPEG−TSは、たとえば、日本における地上や衛星やCATVや光ファイバー配信によるデジタル放送をデジタル放送チューナで受信して、選局すると放送局より送られるフルTSから、番組(プログラム)を構成するパーシャルMPEG−TSが抽出される。パーシャルMPEG−TSに多重化されているPSI/SIとしては、PAT、PMT、DIT、SIT(例えば、ARIB規格、STD−B21参照)があり、PATはDTCPデスクリプタを含んでいる。また、DTCPデスクリプタは、アナログコピー制御情報とデジタルコピー制御情報を含んでいる。
たとえば、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第1ループのデジタルコピー制御情報とPMT第2ループのデジタルコピー制御情報が双方とも存在する場合には、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報を優先してその番組のデジタルコピー制御情報とする。またPMT第1ループのデジタルコピー制御情報とPMT第2ループのデジタルコピー制御情報の片方しか存在しない場合には、その存在する片方のデジタルコピー制御情報をその番組のデジタルコピー制御情報とする。
また、外部より入力される情報または、PSI/SIに多重されて送信条件設定管理部403に入力されるパケットデータ送信許可情報の意味が「許可」の場合、パケットが出力される。逆にパケットデータ送信許可情報の意味が、許可の反対の「禁止」の場合には、他のいかなる条件が許可であってもパケットが禁止される。このパケットデータ送信許可情報は、図面には、同じ意味を反対の論理で表したパケット化出力禁止情報として示されている。パケットデータ送信許可情報は、たとえば、パーシャルMPEG−TSのPMT第1ループまたはPMT第2ループにパケットデータ送信許可記述子として挿入する。パケットデータ送信許可記述子は基本的には1ビットでよい。
今、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報がCOG(Copy One Generation、1世代コピーのみ可能)の場合に、暗号化データ生成部422内の暗号化部414は、パーシャルMPEG−TS信号を暗号化する。さらに、暗号化情報ヘッダ付加部415は、AKE部405から送られてくる前述のCOGを表わすEMIおよび、シード情報(1ビット以上の情報)などのAKE情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、パケット化部406に出力する。
また、今、あるチャンネルのある番組のデジタルコピー制御情報において、PMT第2ループのデジタルコピー制御情報がCF(Copy Free、コピー可能)の場合に、暗号化データ生成部422内の暗号化部414は、パーシャルMPEG−TS信号を暗号化しない。さらに、暗号化情報ヘッダ付加部415は、AKE部405から送られてくる前述のCFを表わすEMI(暗号化モード情報)および、シード情報(1ビット以上の情報)などのAKE情報を暗号化情報ヘッダとして付加し、パケット化部406に出力する。なお、ここで、外部より暗号化情報ヘッダを付加しないように制御される場合には、暗号化情報ヘッダは付加されない。
また、外部より入力さるか、または、PSI/SIに多重されて入力されるパケットデータ送信許可情報が含まれている。たとえば、MPEG−TSのPMTの第1ループまたは第2ループが持っているデジタルコピー制御記述子(たとえば、ARIB TR−B14、第2編、第4編を参照)の中にパケットデータ送信許可情報を含める。この場合、放送局など送信側の設備変更を伴う。
以上のように、暗号化実行の有無および、暗号化情報ヘッダ付加の有無は、パーシャルTSのコピー制御情報と外部入力や内部設定で決まられる条件により一意的に決まるように設定されている。
パケット化部406は、暗号化データ生成部422から出力されるデータに対して、送信条件設定管理部403からの送信条件などのパラメータを用いて、TCP/IPのヘッダを付加し、フレーム化部408に送る。フレーム化部408は、パケット化部406からのIPパケットに対して、802.1Q(VLAN)方式を用いてMACヘッダを付加することでイーサネット(登録商標)フレームに変換し、送信フレームとしてネットワークに出力する。ここで、MACヘッダ内のTCI(Tag Controal Informaition)内のPriority(ユーザ優先度)を高く設定することにより、ネットワーク伝送の優先度を一般のデータよりも高くすることができる。
図10にパーシャルMPEG−TSを暗号化してHTTP/TCP/IP/Ethernet(登録商標)で伝送する場合のEthernet(登録商標)フレームの一例を示す。ここで、パーシャルMPEG−TSパケット(188バイト)には4バイトのタイムスタンプがヘッダとして付加されている。この4バイトのタイムスタンプ27MHzのクロックでサンプリングされたものである。
受信側では、ネットワークより入力される信号がフレーム受信部409でMACヘッダを元にフィルタリングされ、IPパケットとしてパケット受信部410に入力される。パケット受信部410では、パケットヘッダなどの識別によりパケットのフィルタリングが行なわれ、暗号化データ復号部418に入力され、暗号化データ復号部418にて暗号化情報ヘッダを検知、EMI(暗号化モード情報)を抽出して暗号の復号化が行い、暗号を復号化されたパーシャルMPEG−TS信号が出力される。ここで、パーシャルMPEG−TS信号のオリジナルのコピー制御情報はPMT内に存在しているので、コピー制御情報は送信側から受信側へ正しく継承されている。
なお、送信条件設定管理部403には、受信条件設定管理部417を介して、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが入力され、送信条件設定管理部403において、IPパケットのパケット化部406およびイーサネット(登録商標)フレームのフレーム化部408で生成するヘッダおよびペイロードデータが設定される。
次に、図9のプロトコルスタックを用いて上記手順を補足説明する。図9に示されたコンテンツ送信側において、まずコンテンツ送信側からコンテンツ受信側へ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。受信側は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、認証方式を決定し、認証要求をパケット送信機器に送る。次に、乱数を発生させ、この乱数を所定の関数に入力し、交換鍵を作成する。交換鍵の情報を所定の関数に入力し、認証鍵を生成する。受信側でも所定の処理により認証鍵の共有を図る。なお、ここで用いる暗号化情報としては、たとえば、送信側の独自情報(機器ID、機器の認証情報、マックアドレスなど)、秘密鍵、公開鍵、外部から与えられた情報などを1つ以上組み合わせて生成した情報であり、DES方式やAES方式など暗号化強度の強い暗号化方式を用いることにより強固な暗号化が可能である。そして、送信側は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化して受信側に送り、受信側で交換鍵が復号される。また、交換鍵と初期鍵更新情報を所定の関数に入力し、暗号化鍵を生成する。なお、送信側では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵更新報を生成し、受信側に送信する。コンテンツであるMPEG−TSは暗号化鍵により暗号化される。そして暗号化されたMPEG−TSは、AVデータとしてTCP(またはUDP)パケットのペイロードとしてTCPパケットが生成される。さらにこのTCPパケットはIPパケットのデータペイロードとして使用され、IPパケットが生成される。さらにこのIPパケットはMACフレームのペイロードデータとして使用され、イーサネット(登録商標)MACフレームが生成される。なお、MACとしてはイーサネット(登録商標)であるIEEE802.3だけでなく、無線LAN規格のIEEE802.11のMACにも適用できる。
さて、イーサネット(登録商標)MACフレームは、イーサネット(登録商標)上を送信側から受信側へ伝送される。受信側で所定の手順に従って復号鍵を生成する。そして、受信したイーサネット(登録商標)MACフレームからIPパケットがフィルタリングされる。さらにIPパケットからTCP(またはUDP)パケットが抜き出される。そして、TCP(またはUDP)パケットからAVデータが抜き出され、交換鍵と鍵変更情報より復元された復号鍵により、MPEG−TS(コンテンツ)が復号され出力される。
以上のように、本実施の形態によれば、パーシャルMPEG−TS信号などのAVストリームをパケット送信機器で暗号化してIPパケット化してネットワークにより伝送し、IPパケット受信機器で元の信号に復号することが可能である。
なお、図7において、スイッチングハブを用いたネットワークトポロジーを工夫することにより、ストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。たとえば、1階と2階の間のネットワーク305の帯域を、従来の技術で説明した100Mbpsから1Gbpsに拡張することによって、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC、TVの間でMPEG−TSを暗号化してリアルタイムで伝送することができる。たとえば、市販されている100Mbpsのポートを8つ、1Gbpsのポートを1つ持ったスイッチングハブを用い、1階と2階を結ぶネットワーク305に1Gbpsのポートを接続し、残りの8chの100MbpsのポートにTVなどのAV機器を接続する。100Mbpsのポートは8つなので、8つのポートのデータがそれぞれ最大100Mbpsで入力されて1Gbpsのポートに出力されたとしても、100Mbps×8ch=800Mbpsと1Gbpsより小さいため、8つのポートから入力されたデータはスイッチングハブ内部で失われず全て1Gbpsのポートに出力される。よって、1階で発生したデータは全て2階に伝送することが可能である。また、逆に2階で発生したデータも全て1階に伝送することが可能である。以上のように、スイッチングハブを用いる場合、ネットワークトポロジーを工夫することによりストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。
また、図8において、AKE部405は認証モード決定部421を内部に持つ。AKE部405に対してAKE設定情報として、認証用のTCPのポート番号が、管理制御データとして、送信条件設定管理部403に入力される。ここで、認証用のTCPポート情報は、UPnP−AVの仕組みを用いて、コンテンツ毎または放送チャネル毎にアクセス位置を指定するURI、または、Queryにより拡張されたURI情報とにより与える。ここでURIの主データ部にはコンテンツのURI情報、Query部にはそのコンテンツの認証情報をマッピングする。ここで、もし、Query部がなければそのコンテンツの伝送には認証が不必要であり、Query部が存在すればそのコンテンツの伝送には認証が必要である様にモード設定できる。URIとQueryの例は、例えば下記の形式で与えることができる。
<service>://<host>:<port>/<path>/
<filename>.<ext>?AKEPORT=<port2>
ここで、<host>:<port>/<path>/<filename>.<ext>はAVコンテンツのURIとファイル名称を表しており、「?」以下のQuery部における<port2>は認証用ポート番号を表している。ただし、認証用ポートのIPアドレスはAVコンテンツのIPアドレスと同じ場合である。
送信側はこのURIとQueryで認証の実行モード情報を受信側に与える。受信側はWEBブラウザやUPnP−AVのCDS(Content Directory service)を用いて、上記のURIとQuery情報を受け取り、認証モード決定部421が認証モードを決定することができる。
また、パケット送受信部401を、パーシャルMPEG−TSデータなどを蓄積保持するように変形した例を考えることもできる。
図11は、この変形例におけるパケット送受信部7401の構成を示すブロック図である。図11において、パケット送受信部7401は、TSストリーム識別部402に接続された蓄積部701を具備する。この構成によれば、送信条件設定管理部403は、放送と蓄積の両方のソースからAVデータを受け取ることができる。
蓄積部701については後で改めて詳細に説明し、ここでは、送信条件設定管理部403に入力されるAVデータの入力ソース情報として、放送及び蓄積の2種類が考えられることに注意して、説明を進める。
送信条件設定管理部403は、入力されたAVデータの入力ソース情報(放送、蓄積)に対して、必要データを抽出され、暗号化データ生成部422に出力される。そして、暗号化データ生成部422内の暗号化情報ヘッダ付加部415は、送信条件設定管理部403から送られてきた必要データを、以下の様に、暗号化情報ヘッダとして付加する。
送信条件設定管理部403に入力されるAVデータの入力ソース情報(放送、蓄積)としては、たとえば次のケースが考えられる。
(ケース1)AVデータがコピーフリーコンテンツを放送する放送チャネルで受信されるコンテンツである場合。この様な放送チャネルの例としては、たとえば、アナログ放送であるVHF、UHF、またはBSアナログ放送の放送チャネルがある。
(ケース2)AVデータが一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルで受信されるコンテンツの場合。この様な放送チャネルの例としては、たとえば、BSデジタル放送の有料チャネルやCATV放送による有料チャネルがある。この一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルのコピー制御情報は、コピーネバー、コピーワンジェネレーション、およびEPN(Encryption Plus Non−assetion)フラグ付きコピーフリーが放送内容により時々刻々と切り替わるのが特徴である。
ここで、一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルの受信は、放送の配信を行う事業者との間での認証部により正当な受信装置または受信ユーザであることを認証された場合に行われるように制御できる。この認証の例としては、日本のデジタル衛星放送のB−CAS(BS−Conditional Access Systems)カード、または米国のCATV放送で使用されるPODカードなどのセキュリティモジュールによる認証が考えられる。
また、暗号化情報ヘッダの付加制御は、たとえば以下の様に行う。すなわち、コピーフリーコンテンツを放送する放送チャネルを受信した場合には付加しない。また、一定期間でもコピーフリーでないコンテンツを放送する放送チャネルを受信した場合には付加する。さらに、AVデータが蓄積メディアよりコピーフリータイトルのコンテンツを再生した場合には付加しない。そして、AVデータが蓄積メディアよりコピーフリーでないタイトルのコンテンツを再生した場合には付加する。なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分される場合、HTTPのレスポンスヘッダには、伝送されるデータ長にこの暗号化情報ヘッダの長さだけ増加したContent−Lengthが記述される。
以上のように、暗号化情報ヘッダの付加制御を行うことにより、著作権者が設定したAVコンテンツのCCI(コピー制御情報)をネットワーク伝送においても継承して伝えていくことができる。さらに、送信側と受信側で暗号化情報ヘッダの付加制御のルールを揃えることにより異機種間での動作互換性を確保することができる。
ここで、サーバ型放送のRMPで用いる課金情報などを含むRMPIで視聴あるいはコピー制限されたコンテンツをRMPに対応していないクライアントにCNM(Copy No More)やCN(Copy Never)で見せるための構成について説明する。
DRM設定管理部404は、コンテンツメタ情報412によって表されるコンテンツに関する著作権管理情報に基づいて、AVデータの再生制御、出力制御又はコピー制御を行うための課金情報、コピー制御情報、有効期限情報、有効再生回数情報などを基に、認証情報を生成してAKE部405へ通知する。
AKE部405は、DRM設定管理部404から通知された認証情報に基づいて、前記パケット受信装置との間で認証処理を行うことで、AVデータの前記パケット受信装置における再生制御、出力制御又はコピー制御を行う。
さらに、DRMコンテンツ購入決済部411は、DRM設定管理部404による制御の下で、課金情報、再生制御情報又はコピー制御情報に基づいて、パケット受信装置との間で、著作権保護の対象となるコンテンツの購入決済を行ってもよい。
次に、図8において、送信キュー制御部407、AVデータキュー、および一般データキューの動作について説明する。
AKE部405に対してAKE設定情報が入力され、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが、送信条件設定管理部403からパケット化部406に入力され、パケット化部406においてTCP/IP処理が行われ、一般データキューに入力される。
また、送信側ではMPEG−TS信号が暗号化データ生成部422に入力され、暗号化データ生成部422においてMPEG−TS信号が暗号化された後、この暗号化されたMPEG−TS信号がパケット化部406に入力され、パケット化部406においてTCP/IP処理が行われ、AVデータキューに入力される。
送信キュー制御部407は、AVデータキューと一般データキューにデータが存在する場合、どちらのデータを優先して出力するかの制御を行なう。通常状態では、一般データよりもMPEG−TSなどのコンテンツデータを優先制御して出力する。たとえば、パケット送受信機器間でMPEG−TSを低レイテンシ(低遅延)で伝送する場合には、MPEG−TS用バッファも小さくなるため、オーバーフローが発生しやすい。
送信側でMPEG−TSバッファがオーバーフローしそうになった場合、あるいは、受信側からフィードバックされた情報を参照して受信側のMPEG−TSのバッファがアンダーフローしそうになったことが判明した場合には、MPEG−TSデータを優先出力すべくAVデータキューの優先度を更に適応的に上げることにより、これらバッファ破綻を回避できる。
ただし、受信側機器(リモート機器)の再生、停止などの機器制御応答をより速くするには、一般データキューの優先度を適応的に上げればよいが、これでは前述したMPEG−TSバッファのオーバーフローまたはアンダーフローが発生する可能性がある。
バッファのオーバーフローやアンダーフローを避け、かつ、受信側機器(リモート機器)の再生、停止などの機器制御応答をより速くする別の方法として、機器制御用パケットだけは、AVデータキューおよび一般データキューを経由せずに、直接、フレーム化部408に出力することにより、迅速な制御応答が実現される。あるいは、機器制御用パケットに対して新たなキューを用意する方法により、迅速な制御応答が実現される。なお、受信側の動作は前述したとおりである。
さらに、図8においては、パケット化部406は内部に第1パケット化部および第2パケット化部、パケット受信部410の内部に第1パケット受信部および第2パケット受信部を持つ。この時、AKE部405に対してAKE設定情報が入力され、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信部(ローカル)と受信部(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが、第1パケット化部に入力され、第1パケット化部においてプロセッサを用いたソフトウェア処理でTCP/IP処理がなされ、一般データキューに入力される。
送信側ではMPEG−TS信号を暗号化データ生成部422に入力し、暗号化データ生成部422においてMPEG−TS信号に暗号化する。その後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化部406に入力され、ハードウェアアクセラレータを用いた処理によりHTTP/TCP/IPの処理を行い、AVデータキューに入力する。送信キュー制御部407は、一般データキューとAVデータキューの双方にデータが存在する場合、前述の場合と同様に、2つのキューからのデータ出力に関して優先制御を行なう。
さて、受信側では、ネットワークより入力される信号がフレーム受信部409でMACヘッダを元にIPパケットがフィルタリングする。ここで、前述の第1パケット化部から出力されたIPパケットが第1パケット受信部に入力し、前述の第2パケット化部から出力したIPパケットを第2パケット受信部に入力する。第1パケット受信部では、プロセッサを用いたソフトウェア処理でTCP/IPの受信処理が行われ、AKE部405または受信条件設定管理部417に出力される。また、第2パケット受信部は、ハードウェアによるアクセラレータを用いた処理によりHTTP/TCP/IPの受信処理を行ない、暗号化データ復号部418に入力する。そして、暗号化データ復号部418において暗号が復号され、MPEG−TSが出力される。
以上により、パケット送受信機器間でMPEG−TS信号を暗号化してリアルタイム伝送が可能となるだけでなく、MPEG−TSの伝送処理専用に使用する第2パケット化部がハードウェアを用いたアクセラレータで構成しているため、本質的にソフトウェア処理に起因する送信パケットの送り残しや受信パケットの取りこぼしが発生しない。これにより、全ての優先データパケットが完全に送信され、リアルタイム性の保証された高品質映像の伝送が可能となる。また、一般データは一時的にバッファ部に蓄積され、優先データ伝送が優先して行なわれる中で間欠的に伝送される。また、データ量の小さい第1パケット化部はマイコンなど安価なプロセッサで処理できる。
さらに、ハードウェア処理により、受信処理においても、イーサネット(登録商標)フレームを受信して、OSI参照モデルにおける3層のIPヘッダ、4層のUDPヘッダを同時に検査することもできる。MPEG−TSパケットと一般データパケットを分離し、MPEG−TSパケットの処理をハードウェアで行うことにより、受信フレームの取りこぼしが発生せず、リアルタイム性が保証された高品質な受信ができる。
パケットの送信タイミング、あるいは、2つの送信データキューからのデータ送信割合を、ソフトウェアではなく、ハードウェアで制御するとクロック単位で完全な送出制御が可能である。これにより全ての優先パケットが完全に送信され、リアルタイム性の保証された高品質の伝送が可能となる。また、出力パケットのシェイピングもクロック単位で正確に行われるため、初段のルータ、またはスイッチングハブでのパケット廃棄の発生確率が非常に少ない高品質な通信が可能となる。
なお、ここまでの説明において、送信条件設定管理部403がAVデータ情報取得手段、送信条件設定管理手段、及び伝送プロトコル決定手段の一例であり、TSストリーム識別部402がデータ入力手段の一例であり、暗号化データ生成部422が暗号化送信データ生成手段の一例であり、HTTP/RTPヘッダ付加部416及びパケット化部406がパケット化手段の一例であり、AKE部405が認証手段の一例であり、フレーム化部408が伝送手段の一例である。
[3]蓄積されているAVストリームの指定部分を送信する構成の詳細
次に、蓄積されているAVストリームの指定部分を送信するための構成の詳細について説明する。
図11は、この説明に用いられるパケット送受信部7401の構成を示すブロック図である。このパケット送受信部7401は、図8に示されたパケット送受信部401の構成に加えて、蓄積部701を備える。以下、前述した事項と同じ事項について説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
このパケット送受信部7401は、TSストリーム識別部402に接続された蓄積部701を具備する。ここで、蓄積部701は、ハードディスクドライブ(HDD)や光ディスク(CDやDVDなど)や半導体ディスク(SDカードメモリなど)である。一例として、このパケット送受信部7401は、ハードディスクや光ディスクなどに蓄積されたパーシャルMPEG−TSデータなどをHTTPのレンジリクエストを用いて伝送する。
このレンジリクエストは、蓄積部701に蓄積されたパーシャルMPEG−TSのファイルの先頭からの距離、たとえばA、B(A,BはA<Bを満足する0以上の整数)でレンジ先頭とレンジ末尾を選んでリクエストされる。通常、一般データに対してA,Bは自由な値を選べるが、MPEG−TSのような映像データをレンジGETする場合、そのGOPやPicture構造に着目すれば、効率のよい伝送ができる。しかしながら、受信側は、送信側の蓄積ファイルのどの部分でGOPを構成しているとか、どの部分がIピクチャであるとかは分からない。
そこで、送信側は受信側よりHTTPのレンジリクエストを受け取ると、そのレンジ先頭とレンジ末尾にそれぞれ最も近いGOPをHTTPレスポンスとして返す。この伝送方法を、ここでは、HTTPアライメントレスポンス法(HTTP AV Alignment Data Unit Response Method;HAR法と略す)と呼ぶことにする。このような伝送モードの選択のトリガとしては、たとえば次の方法がある。
1)送信側(サーバ)と受信側(クライアント)の間でUPnP−AVなどのメカニズムを用いて事前にネゴを行う。
2)HTTPのリクエストヘッダに、HAR法でのレスポンスを期待してHAR法を使用することを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = gop
をHTTPリクエストに挿入する。
HAR法に対応していないサーバは、この指示情報には反応しないが、HAR法に対応しているサーバはこの指示情報に反応して、レンジリクエストされたレンジ先頭にもっとも近いGOP先頭をリクエストされたデータから探し出しレスポンスのレンジ先頭に設定する、また、レンジリクエストされたレンジ末尾にもっとも近いGOP先頭をリクエストされたデータから探し出しレスポンスのレンジ末尾に設定する。そして、サーバはHTTPのレスポンスヘッダにHAR法によるレスポンスであることを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = gop
をHTTPレスポンスに挿入する。
これらの動作によって、クライアントはサーバ内データに対して適当なレンジリクエストしたにもかかわらず、クライアントはHTTPレスポンスに挿入されたMPEG−TSをGOP単位で部分GETできる。
MPEG−TSが連続的に記録されたファイルの場合は、ひとたび、GOP単位のレスポンスを受け取れば、映像を連続フレームで受け取りたい場合に、直前に受け取ったレンジ末尾の値より、次のGOP先頭の位置を容易に計算できる。たとえば、直前に受け取ったレンジ末尾の値1バイト足すことで次のGOP先頭の位置が分かる。
以上のように、この例では、受信側より送信側にHTTPのレンジリクエストによるデータ要求を行う場合に、伝送されるデータブロックの先頭データまたは末尾データを、送信側で管理しているGOPなどのデータブロック単位の先頭データと一致させる。たとえば、データがMPEGの場合には、送信側で管理するデータブロックの単位は、上記の例で説明したGOPだけでなく、Pictureまたは、マクロブロックまたは、ブロックの単位に指定することができる。また、データブロックが送信装置に内蔵されたハードディスク(HDDと略す)やCDやDVD(DVD−R、DVD−RAMなど複数の種類がある)などの光ディスク、SDメモリカードのような半導体ディスクの場合には、これはHDD(たとえば512バイトのLBA単位)やCD(たとえば、2kB単位)やDVDの各記録フォーマットが、論理ブロックの単位とすることもできる。
よって、たとえば、データ(ファイルやストリーム)がMPEGの場合に、受信側より送信側にHTTPのレンジリクエストで要求するデータ範囲がGOP単位やPicture単位とデータ境界が合っていなくても、すなわち、データのアライメントが取れていなくても、サーバ(送信側)の処理としてHTTPレスポンスとして要求されたデータ範囲に近いところにあるGOP単位やPicture単位をレスポンスとして返信できる。そこで、受信側では受信データから効率よくMPEGデコードを行うことができる。
また、MPEG−TSの例として、サーバがBlu−rayディスクレコーダーの場合、PLAYLISTファイルやCLIPINFOファイルを用いて効率よくGOP境界位置やIピクチャ位置を認識して、GOPやIピクチャデータを取り出すことができるので、サーバの動作負荷を下げることができる。また、MPEG−PSの場合にも、サーバがDVD−RAMディスクレコーダーで記録フォーマットがDVD−VR規格に準拠している場合、DVD−VR方式ではIFOファイルと呼ばれている管理ファイルを持っている。よって、サーバ側はこのIFOファイルの管理情報を活用することにより、効率よくGOP境界位置やIピクチャ位置を認識して、GOPやIピクチャデータを取り出すことができるので、サーバの利用効率も上がる。以上のようにPLAYLISTファイルやCLIPINFOファイルやIFOファイルと同様な構造を持ったデータ管理ファイルを活用することにより、サーバは容易に上述のHAR法を使用できる。
この場合、サーバはクライアントから上記HAR法によるレンジリクエスト値を受け取り、自身の持っているIFOファイルと比較して返信するGOPブロックを決定する。以上により、AVコンテンツにDTCP−IPを適用して伝送することが可能となる。
また、蓄積部701に暗号化されたコンテンツを記録しておき(いわゆるDRMデジタル著作権管理による暗号化を適用したコンテンツが対象)、その記録されたコンテンツのリストを呼び出し、ユーザが視聴したいコンテンツ(映画、コンサート、ドラマなど)を選択する場合に暗号を解除するために、たとえば、次の方法を実装することができる。
方法1)ユーザは、ユーザはインターネットや電話回線を通じて、あるいはコンビニエンスストアなどで、暗号化されたコンテンツを復号するための情報を購入する。コンテンツは、ユーザが対象機器を購入した時点で、既に蓄積部701に、たとえば100タイトル分の映画、コンサート、ドラマなどが記録されている場合に有効なである。
方法2)ユーザは、インターネットやCATV、放送を通じて、暗号化されたコンテンツをダウンロードする。さらに、ユーザはインターネットや電話回線を通じて、あるいはコンビニエンスストアなどで、暗号化されたコンテンツを復号するための情報を購入する。
方法3)ユーザがパッケージメディアとしてコンテンツを購入した際に付属しているコンテンツの暗号を復号するための情報を使用する。
[4]指定された部分の送信を効率化する構成の詳細
次に、指定された部分の送信を効率化する構成の詳細について説明する。
図12は、この説明に用いられるパケット送受信部8401の構成を示すブロック図である。このパケット送受信部8401は、図11に示されたパケット送受信部7401の構成に加えて、データ配列情報生成管理部801を備える。以下、前述した事項と同様の事項について説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
このパケット送受信部8401は、TSストリーム識別部402に接続されたデータ配列情報生成管理部801を具備する。なお、蓄積部701は、ハードディスクドライブ(HDD)や光ディスク(CDやDVDなど)や半導体ディスク(SDカードメモリなど)などである。一例として、このパケット送受信部7401は、ハードディスクや光ディスクなどに蓄積されたパーシャルMPEG−TSデータなどをHTTPのレンジリクエストを用いて伝送する。
このHTTPのレンジリクエストおよびレスポンスには、上述したHAR法でIフレームに効率的にアクセスする方法について説明する。ここで、伝送モード選択のトリガとしては、たとえば次の方法がある。
1)送信側(サーバ)と受信側(クライアント)の間でUPnP−AVなどのメカニズムを用いて事前にネゴを行う。
2)HTTPのリクエストヘッダに、HAR法でのレスポンスを期待してHAR法を使用することを表す文字列などの指示情報を挿入する。たとえば、
har−value = i−picture : 1
をHTTPリクエストに挿入する。ここで、
har−value = i−picture : n (nは整数)
の動作として、サーバ内のデータ配列情報生成管理部801は、“i−picture”はレンジリクエストされた範囲におけるi−pictureの位置情報を計算、生成する。このレンジリクエストされた範囲におけるi−pictureの位置情報により、蓄積部701はIピクチャデータをn個とばしで抜き出し、クライアントに送る。nの値が“+”の場合は、レンジの最初から末尾方向にi−pictureのみを抜き出しn個とばしでクライアントに送り、いわゆる、順方向のフレーム飛ばしスキップ再生を行う。nの値が“−”の場合は、レンジの末尾から頭方向にi−pictureのみを抜き出しn個とばしでクライアントに送り、いわゆる、逆方向のフレーム飛ばしスキップ再生を行う。
“har−value”を“ = i−picture : n (nは整数)”に拡張することにより、クライアントはサーバ内データに対して適当なレンジリクエストしたにもかかわらず、クライアントはHTTPレスポンスに挿入されたMPEG−TSをIピクチャ単位で部分GETできる。
また、サーバ内HDDに記録されたMPEG−TSの管理情報として、Iフレームの位置と概略サイズに関する情報があれば、その情報を用いてIピクチャを含むデータをクライアントに送ることもできる。以上のように、サーバ内のMPEGファイルのIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを用いて伝送することが可能となる。
なお、HTTPによる伝送をRTPによる伝送を切り替えてAVデータを伝送してもよい。RTPの場合は、RTCPで適当な開始位置を指定すれば、そこにRTPに対応したHAR法を適用することができる。
なお、図13に示すようなピクチャ情報ファイルを用いて、異なるMPEGファイルシステムを採用したシステムに対して、そのファイルにおけるI/P/Bピクチャの位置情報、時刻情報などを共通のピクチャ情報ファイルとして取り扱うことにより、異なるファイルフォーマットを共通のプラットフォーム上で取り扱うことが可能となる。
AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報は、前記AVデータが複数の異なるフォーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、前記MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報より、複数の異なるフォーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、時刻情報の参照情報とする。これにより、たとえばHDDに、異なる記録フォーマットで記録されているMPEG−TSファイルがあっても、リモート端末からは共通のIまたはPまたはBピクチャの位置情報や時間情報で特定のピクチャに直接アクセスできるという大きなメリットがある。
たとえば、図13に示される一例のように、パーシャルTSを記録したHDDやBDディスクなどから、IまたはPまたはBピクチャの連続性およびファイル内での位置情報などを統一されたフォーマットで表した「ピクチャ情報ファイル」を読み出す。ネットワークを介して離れた場所に存在する端末からは、この統一されたピクチャ情報ファイルをバイト位置や時刻情報(timestamp)で参照することにより、異なるTS記録フォーマットでも各ピクチャ位置をきめ細かに参照することができる。
図13において、“discont”はパーシャルTSの不連続点を示す1ビットのフラグである。たとえば、この値が“0”の時はパーシャルTSは連続であり、“1”の時は不連続を意味する。また、“IPBフラグ”は、2ビットのIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの識別フラグであり、その値が“00”の時はIピクチャ、“01”の時はPピクチャ、“10”の時はBピクチャであることを示す。ここで、Iピクチャの場合は必ず記述が必要で、PまたはBピクチャの場合は、オプションとし、必ずしも記述しなくてもよい。また、“Byte_position”は、Iピクチャ、Pピクチャ、およびBピクチャの先頭のファイルにおけるバイト位置を32bitで示す。さらに、“PB_number”は、或るIピクチャから次のIピクチャまでの間に存在するPピクチャとBピクチャの合計数を5ビットで示す。“Timestamp”は、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの時刻情報で、それぞれのMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャを構成するタイムスタンプ付きTS列の先頭など特定位置のTSのタイムスタンプ値を40ビットに変換して使用する。それぞれのパラメータ、フラグの値の定義は、前記の組合せに限定されない。
以上にように、きめ細かやで綺麗なスロー再生や高速再生などのトリック再生が実現される。なお、このピクチャ情報ファイルはリモート端末からローカル端末内の異なるフォーマットで記録されたMPEG−TSファイル内のピクチャ位置を共通のファイル形式で見せることができるフィルタ機能として考えることができる。すなわち、独自のファイル形式でMPEG−TSを記録したAVデータファイルとその関連情報ファイルより、共通のピクチャ情報ファイルを生成することができる。
また、本実施の形態により、AVコンテンツをAKEや暗号処理を実装しない送受信装置による実装の場合にも、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャに効率よくアクセスできるという効果が奏される。
[5]タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細
次に、タイムベースの不連続情報を伝送する構成の詳細について説明する。この説明に用いられるパケット送受信部の構成は、前述した図12のパケット送受信部8401と同様の構成である。よって、以下では前述と同様の事項についての説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、たとえば、図14(b)の各ステップで表すことができる。
(ステップ−p1)送信側に存在するMPEGファイルが、DVD−VR仕様におけるIFOファイルや、BD−RE仕様におけるPLAYLISTファイルやCLIPINFファイルなどの補助データファイルを持っているかどうかを、受信側から送信側に問い合わせる。なお、図13に示されるピクチャ情報ファイルも、補助データファイルの一例と考えることもできる。
もし、送信側が補助データファイルを持っていれば、以下のステップ−c1、ステップ−c2で述べる処理が実行される。
(ステップ−p2)もし、送信側にステップ−p1で述べた補助データファイルがなければ、その生成を受信側から送信側に要求する。
送信側がこの要求にこたえられない場合については図示を省略するが、一例として、前述したHAR法を用いて、HTTPによる部分GET(レンジリクエスト)を実行することができる。
送信側がこの要求にこたえられる場合には、HTTPによる部分GET(レンジリクエスト)は、以下のステップ−c1、ステップ−c2で述べる処理が行われる。
(ステップ−c1)送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図14(a)のRange、No.1、No.2、・・・、No.(n)のn個のデータを要求する。
パケット化部406は、この伝送されるデータにおけるタイムベースの不連続点を、例えばデータ配列情報を参照することによって知り、その不連続点に不連続情報を付加する。
この処理の結果、図14(c)に示されるデータが伝送される。この伝送されるデータは、タイムベースの不連続点に、パケット化部406によって付加された不連続情報を含んでいる。一例として、各レンジに含まれるデータが、それぞれのレンジの中では時間的に連続していて、かつ他のレンジとの間で不連続であるとした場合には、No.2からNo.(n)までの各Rangeの先頭に不連続情報が含まれる。
ここで、HTTPプロトコルを用いたレンジリクエストのプロトコルシーケンスにおいて、一つのRangeに対応するデータの伝送途中でTCPコネクションが切断されることによって、データが分割して伝送される場合もある。この場合、元データは時間軸で連続していても、元データの分割である複数のデータブロックはTCPコネクションの確立、切断、確立、切断を繰り返して伝送されることとなる。
この状況において、例えば、従来のパーシャルMPEG−TSに適用されるDVB規格やARIB規格、STD−B21やTR−B14,15に準拠した処理を行ったとすると、データのタイムベースは不連続とみなされ、それぞれのデータブロックの先頭と末尾にDITなどのタイムベースの不連続情報の付加が必要となる。そのため、HTTPレスポンスのヘッダ内のContent−Lengthが、リクエストされた本来のデータのサイズを示す値から、暗号化情報ヘッダの付加分に加えて、タイムベースの不連続情報の付加分だけ増加することになる。
なお、この暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、正味の伝送コンテンツとして扱わなくてよい。本実施の形態では、この暗号化情報ヘッダを正味の伝送コンテンツとして扱わないとして説明する。
本実施の形態では、パーシャルMPEG−TSをHTTPで伝送する場合の新たな仕組みとして、特にタイムベースの不連続点が、例えばデータ配列情報の内容によって、明示されない限りは、パケット化部406は、HTTPのレスポンスの先頭や末尾にDITなど不連続情報を挿入しない新たなアルゴリズムをとる。
ここで、補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造を記述してあるので、Range、No.1、No.2、・・・、No.(n)はそれぞれ、MPEG−TSファイルのGOP単位あるいはIピクチャ単位とすることができ、一般的なMPEGのデコード動作(デコードのアルゴリズムとシーケンスと同等の意味で用いている)に適応した効率的なデータ伝送が実現できる。
以上のように、サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
なお、本実施例ではHTTPを用いたが、HTTPの代わりにRTP用いてもよい。RTPの場合は、受信側がRTCPを用いてMPEGファイルの伝送を制御すればよい。なお、この場合は、HTTPのように伝送サイズの計算が複雑にならないというメリットがある。
ところで、HDDやDVDなどの光ディスクに蓄積されたコンテンツの蓄積フォーマットが異なる場合、クライアント(シンク)は全ての異なるコンテンツのIフレーム位置データを格納したファイルフォーマットを識別しなければならない。フォーマット数が多くなると、多くのファイルフォーマットの解析と識別は受信側にとって大きな負担となる。
そこで、送信側におけるデータ配列情報生成管理部801により、異なるフォーマットのIフレーム位置情報から、統一されたフォーマットで表されたIフレーム位置情報を生成する。これにより、各社のHDD記録フォーマット、DVD−VR方式、あるいはBD方式など異なる蓄積フォーマットであっても、簡単に、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生することが実現される。
このパケット化において、HTTPは受信部からのレンジリクエストまたはデータ取得コマンドを受けて前記AVデータまたは前記暗号化モード情報のうち少なくとも一方を含んだペイロードデータを伝送する。このレンジリクエストまたはデータ取得コマンドは、前記送信側における前記AVデータがMPEGの場合、MPEGストリームにおける不連続発生情報または連続性情報、前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、或るIピクチャから次のIピクチャの間に存在するPピクチャとBピクチャの各個数または合計個数の内、少なくとも1つの情報を参照して実行する。
なお、MPEGストリームにおける不連続発生情報または連続性情報とは、たとえば、ARIB規格、ARIB−TR−B14またはARIB−TR−B14の第2編に記載されているDIT情報であり、これを元に別の論理記述で不連続発生情報または連続性情報を生成することもできる。このストリームの不連続点とは、たとえば、MPEGのパーシャルTSの場合、MPEG−TSストリームのシステムタイムベースの不連続が発生する点、たとえば、PCRが不連続になる点、または、パーシャルTSを構成するパケットの内のどれか1つのトランスポートパケットヘッダのcontinuity_counterの不連続が発生する点をさす。
また、AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報は、前記AVデータが複数の異なるフォーマットであった場合にもオリジナルに持っている複数のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、前記MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの時刻情報より、複数の異なるフォーマット間で共通なIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を生成し、この共通のIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャ位置情報を用いて前記AVデータのファイル内におけるMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャの位置情報、時刻情報の参照情報とする。これにより、たとえばHDDに、異なる記録フォーマットで記録されているMPEG−TSファイルがあっても、リモート端末からは共通のIまたはPまたはBピクチャの位置情報や時間情報で特定のピクチャに直接アクセスできるという大きなメリットがある。
たとえば、図13に一例を示すが、パーシャルTSを記録したHDDやBDディスクなどから、IまたはPまたはBピクチャの連続性およびファイル内での位置情報などを統一されたフォーマットで表したピクチャ情報ファイルを読み出す。ネットワークを介して離れた場所に存在する端末からは、この統一されたピクチャ情報ファイルの内容を、前述したデータ配列情報の一例として取得し、バイト位置や時刻情報(timestamp)で所望のピクチャ位置を参照することにより、異なるTS記録フォーマットでも各ピクチャ位置をきめ細かに参照することができる。
図13において、“discont”はパーシャルTSの不連続点を示す1ビットのフラグである。たとえば、この値が“0”の時はパーシャルTSは連続であり、“1”の時は不連続を意味する。また、“IPBフラグ”は、2ビットのIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの識別フラグであり、その値が“00”の時はIピクチャ、“01”の時はPピクチャ、“10”の時はBピクチャであることを示す。ここで、Iピクチャの場合は必ず記述が必要で、PまたはBピクチャの場合は、オプションとし、必ずしも記述しなくてもよい。また、“Byte_position”は、Iピクチャ、Pピクチャ、およびBピクチャの先頭のファイルにおけるバイト位置を32bitで示す。さらに、“PB_number”は、或るIピクチャから次のIピクチャまでの間に存在するPピクチャとBピクチャの合計数を5ビットで示す。“Timestamp”は、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの時刻情報で、それぞれのMPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャを構成するタイムスタンプ付きTS列の先頭など特定位置のTSのタイムスタンプ値を40ビットに変換して使用する。各々のパラメータ、フラグの値の定義は、前記の組合せに限定されない。
以上のように、本実施の形態によれば、きめ細かやで綺麗なスロー再生や高速再生などのトリック再生が実現される。なお、このピクチャ情報ファイルはリモート端末からローカル端末内の異なるフォーマットで記録されたMPEG−TSファイル内のピクチャ位置を共通のファイル形式で見せることができるフィルタ機能として考えることができる。すなわち、独自のファイル形式でMPEG−TSを記録したAVデータファイルとその関連情報ファイルより、共通のピクチャ情報ファイルを生成することができる。
また、本実施の形態により、AVコンテンツをAKEや暗号処理を実装しない送受信装置による実装の場合にも、MPEGのIピクチャまたはPピクチャまたはBピクチャに効率よくアクセスできるという効果がある。
[5.1]タイムベースの不連続情報の取り扱いの具体例
次に、AVストリームの複数の部分を送信する場合のタイムベースの不連続情報の取り扱いに関して、具体的に補足説明する。
図12における蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、基本的には、たとえば、図14(b)の各ステップに従う。
(ステップ−p1)および(ステップ−p2)は、前述と同様である。
(ステップ−c1)において、送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)において、受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図15(a)に示されるRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求する。ここで、補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造とともに、タイムベースの不連続情報(たとえば、DIT)を記述してある。そこで、受信側に伝送されるデータであるRange、No.1、No.2、No.3はそれぞれ、タイムベースの不連続点を含んだMPEG−TSファイル内のGOP単位データブロックあるいは、Iピクチャ単位データブロックとなる。
図15(a)の送信データは、同図中、Range、No.1の右側の矢印で示しているようにRange、No.1の途中にタイムベースの不連続点を含んでいる。また、同図中、Range、No.3の先頭部の右側の矢印で示しているようにRange、No.3の先頭にタイムベースの不連続点を持つ。
この場合に伝送されるデータは図15(b)のように表され、Range No.1の途中にあるタイムベースの不連続点、及びRange No.2、No.3の先頭に、それぞれタイムベースの不連続情報が含まれる。
なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、本説明でも正味の伝送コンテンツとして扱わないものとする。
また、伝送プロトコル(例えばTCP)によって、送信データがコネクションの切断を伴って分割される場合でも、元データが時間的に連続している限りは、分割されたそれぞれの送信データの先頭又は末尾に不連続情報が付加されない点についても前述したとおりである。
以上、一般的なMPEGのデコード動作(MPEGデコードのアルゴリズムまたはシーケンスと同等の意味)に対して効率的なデータ伝送が実現できる。サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
[5.2]無効データの取り扱いの具体例
次に、先頭又は末尾、若しくはその両方に無効データを持つ複数の部分を送信する場合の、その無効データの取り扱いに関して、具体的に補足説明する。
図12における蓄積部701を用いて、ハードディスクに蓄積されたMPEGファイル(一般的なAVコンテンツなら何でもよい。)の複数の断片部分をHTTPプロトコルにより送信側から受信側へ伝送する場合について説明する。HTTPプロトコルの伝送シーケンスは、基本的には、たとえば、図14(b)の各ステップに従う。
(ステップ−p1)および(ステップ−p2)は、前述と同様である。
(ステップ−c1)において、送信側は、受信側から要求された補助データファイルを受信側に送る。
(ステップ−c2)において、受信側は、送信側より受け取った補助ファイルを参照してMPEGファイルの1以上の部分よりVOB単位、Iピクチャ単位で、MPEGデータを要求する。たとえば、受信側は図16(a)のRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求する。ここで、補助データファイルは、記録メディアの論理フォーマット情報をベースとして、その論理フォーマット上にパーシャルMPEG−TSやDVストリームが配置(マッピング)されている。
この配置方法としては、たとえば、BD−RE規格(Blu−ray Disk Rewritable FormatのPart1、Part2、Part3)において規定されているPlayListファイルやClipInformationファイルを参照することにより、BD−RE対応のディスク上へのパーシャルMPEG−TSの配置方法である。PlayListファイルやClipInformationファイルを参照することにより、BD−RE対応のディスク上へのパーシャルMPEG−TSの配置の対応付けについては、たとえば、松下テクニカルジャーナル、2004年10月、34ページから38ページ、「Bru−ray Disk Rewritable Format(2)〜論理規格、著作権保護規格〜」や、日経エレクトロニクス、2003年7月21日号、125〜138ページ、で説明されている。
さて、BD−RE対応ディスクのようにデータ記録用論理セクタ(たとえば、HDDではLBAに相当し、数百から数kバイトに設定される)へのパーシャルMPEG−TSの配置としては、必ずしも論理セクタ先頭と補助データ付きパーシャルMPEG−TS先頭とは一致しない。そこで、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアにより、パーシャルMPEG−TSなどの記録データ位置を表わすことができる。
ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報が、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアで管理されている場合、そのセクタの先頭から記録されている直前の位置までに存在データは不要なデータなデータである。特に編集を行うと、この不要データだけではMPEGデコードができなくなるので、使い道のないゴミデータとなる。
本実施例では、ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報が、論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペアで管理されている場合、ネットワークを介してクライアントからサーバに対して、このような不要なデータを考慮して、有効データのみに効率的にアクセスして、スムースな特殊再生やその伝送を実現する。
さて、クライアントはサーバに対して、図16(a)に示されたRange、No.1、No.2、No.3の3つのデータを要求(HTTPのリクエスト)する。ここで、サーバ内の補助データファイルには、MPEG−TSのGOP単位あるいはIピクチャ単位でのデータ構造とともに、タイムベースの不連続情報(たとえば、DIT)、および、ディスク上に記録されたパーシャルMPEG−TSの位置情報として論理セクタ番号とその論理セクタ内の先頭からのオフセット(位置)情報のペア情報などの補助データを記述してあり、クライアントはネットワークを介してサーバ内の補助データを参照する。
これにより、クライアントはサーバ内ディスクのセクタ上に記録されたパーシャルMPEG−TSのGOP,Iピクチャなどの有効データを直接アクセス(HTTPのレンジGETで必要名データをリクエストできる)できる。
図16(a)に示されたRange、No.1、No.2の先頭と末尾には、それぞれ、黒い小さなブロックで表現される不要データが存在する。また、図16(a)の送信データは、Range、No.1の右側の矢印で示しているようにRange、No.1中にタイムベースの不連続点を含んでいる。また、同図中、Range、No.3の先頭部の右側の矢印で示しているようにRange、No.3の先頭にタイムベースの不連続点を持つ。
この場合、受信側に送られるデータはRange、No.1、No.2、No.3それぞれにおいてタイムベースの不連続点を含んだ、無効データを除いた有効データブロックとなる。
受信データは、図16(b)に具体的に示されるように、(c3−1)送信元の無効データを含まないで、かつタイムベースの不連続情報を含んだRange No.1の情報、(c3−2)送信元の無効データを含まないRange No.2の情報、及び(c3−3)タイムベースの不連続情報を先頭に付与されたRange No.3の情報である。
なお、送信側における暗号化情報ヘッダの付加分はパケット受信部で削除されるので、本説明でも正味の伝送コンテンツとして扱わないものとする。
また、伝送プロトコル(例えばTCP)によって、送信データがコネクションの切断を伴って分割される場合でも、元データが時間的に連続している限りは、分割されたそれぞれの送信データの先頭又は末尾に不連続情報が付加されない点についても前述したとおりである。
以上のように、タイムベースの不連続点を含んだ、無効データを除いた有効データブロックをサーバからクライアントに伝送制御することによって、一般的なMPEGのデコード動作(MPEGデコードのアルゴリズムまたはシーケンスと同等の意味)に対して効率的なデータ伝送が実現できる。サーバ内のMPEGファイルのGOP構造やIフレーム位置情報を活用することにより、早送り、巻き戻し、スロー再生などの特殊再生を効率よく実現できる。そこで、一般に、DRM対応AVコンテンツをDTCP−IPを適用して効率よく伝送することが可能となる。
[6]コピー制御情報を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例
次に、コピー制御情報(CCI)を専用の伝達経路を用いて伝達する変形例について説明する。本変形例におけるパケット送受信部17401の構成を図17に示す。
図17に示されるパケット送受信部は、図12のパケット送受信部8401と基本的に同様の構成であるが、図17ではCCIバッファ1701を具備し、TSストリーム識別部402から暗号化データ生成部422へ、CCIバッファ1701を含む専用の伝達経路でCCIを伝達する点で異なっている。以下では、前述と同様の事項については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図17において、TSストリーム識別部402からコンテンツバッファ413に出力する信号は、各パーシャルMPEG−TSに4バイトのヘッダが付加されたストリームで、蓄積を想定したヘッダつきパーシャルMPEG−TS(「蓄積型パーシャルMPEG−TS」と呼ぶ)であるとする。ここで、この蓄積を想定したヘッダである4バイト(32ビット)は、2ビットのCCIと30ビットのタイムスタンプにより構成されている。また、2ビットのCCIは蓄積を想定したCCIであり、暗号化しないコピーフリーモード(CF)、暗号化を行うコピーフリーモード(CF/EPN:Encription plus non−Insersion)、コピーノーモアモード(CNM)の3つのモードしかサポートしていない。この場合、コンテンツバッファ413が扱う信号形式は、たとえば、COGモードやコピーネバー(CN)モードのCCIをサポートしていない。
さて、日本の地上デジタル放送のような1世代のみコピー可能(COG)なコンテンツ(2005年2月現在)を、一度、HDDに蓄積して再生する場合は、COGの放送コンテンツは蓄積によりCNMコンテンツになるので、その再生出力を「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式で暗号化データ生成部422に渡して、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式のヘッダのCCIにしたがって正常な暗号化、および暗号化ヘッダの付加ができる。
しかしながら、地上デジタル放送のCOGコンテンツを、蓄積せずに直接、従来形式としての「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式で暗号化データ生成部422に出力すると、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式では新たなモードとしてのCOGモードをサポートしていないために、暗号化データ生成部422に正しいCCIを継承して、「蓄積型パーシャルMPEG−TS」形式のヘッダのCCIにしたがって正常な暗号化、および暗号化ヘッダの付加ができない。
そこで、本実施例では、TSストリーム識別部402から暗号化部414および暗号化情報ヘッダ付加部415に対して、正しいCCIを伝えるためにCCIバッファ1701を新たに追加する。
暗号化部414は、CCIバッファ1701、暗号化部414および暗号化ヘッダ付加部415は、COGモードを含むパケット送受信部が使用する全てのCCIを送るサポートする。CCIバッファ1701は、CCIバッファ1701を介して、コンテンツバッファ413のストリーム出力と同期して、暗号化部414および暗号化情報ヘッダ付加部415に対して正しいCCIを伝える。これにより、COGモードを含んだ、コンテンツバッファが扱う信号形式が、たとえば、COGモードのCCIがサポートしていなくても、正しいCCIで暗号化および暗号化ヘッダの付加が可能となる。
以上のように、パケット送受信部17401が従来の形式にしか対応していないため、内部で扱うAVストリームのヘッダが、そのパケット送受信部17401で扱う全てのCCIモードに対応していない場合、パケット送受信部17401が取り扱う全てのCCIモードを取り扱う経路とストリームの暗号化とタイミングを合わせるバッファを具備することにより、従来構成のパケット送受信部でも新たなCCIモードの追加が可能となる。
このCCIモードのサポートは送信側だけでなく、受信側でも送信側同様にCCIモード専用の経路およびバッファを設けることにより、同様の効果を発揮できる。
なお、上述した実施の形態においては、一般のIPネットワークなどパケットの順序性が保証されていない通信網で伝送する場合には、パケットにシーケンス番号を付加して送信し、受信側でシーケンス番号を用いて順序性の保証を行ってもよい。この順序性の保証は、OSIモデルの第4層以上、すなわち、RTPプロトコルやビデオ信号処理などで行なう。
また、送信側から伝送されたAV信号のパケットが、ネットワークでフラグメントされないように対策することができる。すなわち、送信側において、あらかじめアプリケーションレベルの処理で、通信網においてフラグメントされない最大サイズ(MTU)を検査し、それ以下のパケットサイズで伝送すればよい。あるいは、RFCの規格では全ての端末は576バイトのサイズのIPパケットを扱えなければならないと規定されているので、ルータ等の多くのネットワーク機器はこれ以下のIPパケットではフラグメントが起こらない。したがってIPパケットのサイズが576バイト以下となるように、送信側でハードウェア処理されるAV信号のパケットサイズを調整すればよい。なお、送信側でハードウェア処理されるAV信号のパケットにフラグメントが起こらない場合は、受信したパケットがフラグメントされていれば全て一般パケットとして処理すればよい。また、イーサネット(登録商標)のIPパケットの最大値を越えた場合は送信端末でフラグメントしなければ行けないので、優先パケットのフラグメントを起こさせないためにはIPパケットの最大値以下でなければならないことは言うまでもない。
また、通信網においてフラグメントが起こる確率が非常に低い場合は、送信側でハードウェア処理され伝送されたAV信号のパケットのIPヘッダにフラグメント禁止のフラグを立てて伝送することにより、ルータがフラグメントせざるを得ない状態ではIPパケットを廃棄させることにより、受信端末のフラグメント処理負荷を軽減してもよい。この場合、非常に少数のパケットは損失となるが、受信側で誤り訂正あるいは誤り修整を行うことで通信品質を補償することができる。
さらに、上記実施の形態では、通信網プロトコルとしてイーサネット(登録商標)を例としたが、本発明は、この限りではなく、IEEE 802.11a/bなどの無線のプロトコルをもちいることもできる。
また、ビデオ信号処理の例として、MPEG−TSを用いたが、これに限らず本発明で用いる入力データの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC13818)、SMPTE314M(DV−based)、SMPTE259M規格で規定された非圧縮SD方式信号、SMPTE292M規格で規定された非圧縮HD形式、IEC61883規格で規定されたIEEE1394によるDVまたはデジタル放送のMPEG−TSの伝送ストリーム形式、DVB規格A010で規定されたDVB−ASIによるMPEG−TS形式、MPEG−PES,MPEG−ES、MPEG4、ISO/IEC H.264等で規格化されているストリームを含んだあらゆる映像、音声に関するストリームにも適用可能である。映像や音声のデータレートは、CBR(constant bit rate)に限るものではない。さらに、映像や音声だけでなく、一般のリアルタイムデータ、あるいは優先的に送受信を行うデータであればどのようなものでも本発明から排除するものではない。
パケット化部は、AVデータを構成するデータブロックにタイムスタンプを付加し、1つ以上のタイムスタンプ付データブロックをまとめてRTPまたはHTTPのペイロードとしてマッピングすることによって前記パケット化を行える。
また、パケット化手段は、AVデータをMPEG−TSで伝送する場合、各TSパケットにタイムスタンプを付加し、複数のタイムスタンプ付TSパケットをまとめてRTPまたはHTTP上にマッピングする。
また、各TSパケットに付加するタイムスタンプのクロックはMPEGのシステムクロック周波数に等しく、パケット送信装置はさらに、TSパケットを受信し、受信したTSパケットに付加されたタイムスタンプより、MPEG−TSのネットワーク伝送によりProgram Clock Reference(PCR)に付加された伝送ジッターを除去して、MPEGシステムクロックの再生を行うクロック再生手段を備える。
さらに、パケット化手段は、外部入力されたTSに付加されたタイムスタンプの有効ビット数または蓄積メディアから再生されたTSに付加されたタイムスタンプの有効ビット数が各TSパケットに付加するタイムスタンプの有効ビット数と異なる場合に、MPEGストリームのPCRが不連続になりシステムタイムベースの不連続が発生しない時、また、TSのcontinuity_counterの不連続が発生しない時は、前記外部入力されたTSに付加されたタイムスタンプまたは蓄積メディアから再生されたTSに付加されたタイムスタンプと、TSパケットに付加するタイムスタンプとを変えずに載せ変えだけを行ない、ストリームのMPEGのPCRが不連続になりシステムタイムベースの不連続が発生するポイントまたはTSのcontinuity_counterの不連続が発生するときは、不連続の発生点でTSの不連続発生を通知するTSパケットを挿入することで、パケット化を行う。
また、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用可能である。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、一定の条件化でリアルタイムより高速の伝送も可能である。
また、本発明で用いる入力データの適用範囲として、サーバ型放送や各社の異なるDRM方式など一般のDRM対応のAVコンテンツをDTCP−IPを用いて伝送することが可能となる。
また、上記実施の形態において、パケット送受信装置は、Nを2以上の整数とした場合、UDPまたはTCPのN個のポートを用いて、AVデータにより構成されるN個のプログラムを前記N個のポートのそれぞれに割り当てて伝送してもよい。このとき、N個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラムは、それぞれ、ソースに内蔵された放送受信チューナまたは蓄積メディアデバイスをUPnP部のコンテナ形式で表現し、また、放送受信チャネルまたは蓄積プログラムをUPnP部のitem形式で表現し、それぞれのitem(リソースとしてのresとなる)の存在位置をURI、また伝送プロトコルや属性情報をUPnPのprotocolInfoを用いたres表現で表わし、複数プログラムの複数クライアントへの同時伝送など、きめ細かい伝送システムを実現することができる。
また、放送受信の場合、送信側におけるN個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラム(res)のソースからシンクへの伝送ストリームが複数存在する場合に、各々のストリームをUPnPのproperty形式で表わし、特定の伝送ストリームのpropertyのattributeとして、「チューナのコンテナの種別、チューナのコンテナ種別ごとのチューナID、チューナで選局されたチャネルID、伝送ストリームの他クライアントとの共有・横取りに関する利用可否情報、ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはRTPのポート番号、シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、ソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AVのconnectionID」のうち、いずれかを含めることにより、受信側(クライアント、シンク)から送信側(サーバ、ソース)内のチューナのチャネル選局を行なう時に、伝送ストリームのpropertyおよびそのattributeを参照することにより、伝送ストリームに空きあるか無いか、およびどのチューナの、どのチャネルが選局されているかを判別することができる。
たとえば、放送受信の場合のUPnP−AVコンテナ構造として、<root>下に、チューナのコンテナを配置する。コンテナ種別としては、地上デジタル、BSデジタル、110度広帯域CSデジタルなどの放送システム別、各々チューナコンテナを割り当てる。この場合、各チューナコンテナの下にitemとして各放送システムのチャンネルを割り当てる。UPnPのCDSのserchやbrowsコマンドを用いて、受信側から送信側のチューナコンテナ、およびチューナコンテナ内のチャンネルitemを認識することができる。チャンネルとしてのitemは放送局より送信される付属情報を持つ。
同様に、蓄積コンテンツの再生の場合、送信側におけるN個のポートのそれぞれに割り当てるN個のプログラムのソースからシンクへの伝送ストリームが複数存在する場合に、UPnPのproperty形式で表わし、特定の伝送ストリームのpropertyのattributeとして、「蓄積メディアデバイスのコンテナの種別、蓄積メディアデバイスのコンテナ種別ごとの蓄積メディアデバイスID、蓄積メディアデバイスで選択されたプログラムID、伝送ストリームの共有を含む利用可否情報、ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはRTPのポート番号、シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、ソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID」のうち、いずれかを含めることにより、シンクがソース内の蓄積メディアデバイスのプログラム選択を行なう時に、伝送ストリームのpropertyおよびそのattributeを参照することにより、伝送ストリームに空きあるか無いか、およびどの蓄積メディアデバイスのどのプログラムが選択されているかなど判別することができる。
たとえば、蓄積・記録デバイスが、ハードディスクドライブ(HDD)、DVD−RAMドライブ、BDドライブの場合のUPnP−AVコンテナ構造として、<root>下に、それぞれのコンテナを配置する。コンテナ種別としては、HDD、DVD−RAMドライブ、BDドライブなどそれぞれにデバイス別のコンテナを割り当てる。この場合、各コンテナの下にitemとして、蓄積・記録コンテンツをたとえばプログラム単位で割り当てる。これにより、UPnPのCDSのserchやbrowsコマンドを用いて、受信側から送信側の蓄積・記録デバイスコンテナ、および蓄積・記録デバイスコンテナ内の蓄積・記録コンテンツをたとえばプログラム単位でitemとして認識することができる。蓄積・記録されているitemは記録時に与えられた付属情報を持つ。
また、送信サーバの放送コンテナに所属するitemをクライアントが受信して蓄積する場合、前記放送システム別のチューナコンテナの属性(地上デジタル、BSデジタル、110度広帯域CSデジタルなどの放送システムを区別する属性)を利用して、放送システム別のpropertyを生成し、蓄積・記録デバイスに蓄積・記録して生成したitemのpropertyとして保存する。これにより、蓄積・記録デバイスのコンテナが放送システム別でなくても、蓄積・記録デバイスから再生したitemのpropertyを見れば、どの放送システムから放送されたコンテンツであるかを識別することができる。
以上により、放送受信の場合でも蓄積コンテンツの再生の場合でも、新たにサーバ接続するクライアントはサーバの使用状況を理解し、より効率的にコンテンツの選択、伝送を行うことができる。
なお、「ストリームを伝送するトランスポート層が使用するTCPまたはUDPのポート番号」、および、「シンクにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがソースにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID、またはソースにおけるUPnP−AV部のConnectionManagerがシンクにおけるConnectionManagerに対してitemに関する論理的接続に関連して設定するUPnP−AV部のconnectionID」の論理対により、UPnP−AV部と、TCPまたはUDPを使用するHTTPまたはRTPを用いるトランスポート部とを論理的に対応づけることにより、CDSやCMS(Connection Manager Service)を用いるUPnP−AVレイヤとHTTP/TCP/IPを取り扱うトランスポートレイヤを論理的に1対1に対応させることができるので、コネクションの確立、コンテンツの選択、コンテンツの伝送、コネクションの切断、存在コネクションの管理などの伝送制御をより簡単に実現することが可能となる。また、HTTPのリクエストメッセージのメッセージヘッダの拡張フィールドや、HTTPのレスポンスメッセージのメッセージヘッダの拡張フィールドにUPnP−AV部のconnectionIDを記述することによりHTTPプロトコルによる伝送制御部とUPnP−AV部と論理的に1対1対応させることができる。
本発明は、地上デジタル放送などを受信して、その選局信号をIPネットワークを介し別室のテレビやパソコンに伝送してリモート視聴を可能にする。また、デジタル放送の受信信号をHDDやDVDディスクに記録し、その再生信号をIPネットワークを介して別室から記録コンテンツのタイトル選択や、特殊再生を行いながら、リモート視聴することを可能とする。特に、デジタル放送やDVDディスクなどコピー制限されたコンテンツをその著作権者によって設定されたコピー制御情報の継承処理するため違法コピーを禁止できる。
図1(a)は従来技術による送受信システムの説明図であり、図1(b)はソース機器およびシンク機器の例を示す図である。 図2は、従来技術におけるパケット送受信部のブロック図である。 図3は、従来技術である1394を用いたDTCP方式によるコンテンツ伝送手順の説明図である。 図4は、従来技術である1394を用いたDTCP方式によるパケット形式の説明図である。 図5は、本発明における送受信システムの説明図である。 図6は、本発明における鍵交換にDTCP方式を適用する場合のコンテンツ伝送手順の説明図である。 図7は、イーサネット(登録商標)を用いる一般家庭に本発明を適用した場合の一例の説明図である。 図8は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図9は、本発明における認証と鍵交換にDTCP方式を適用する場合のコンテンツ伝送手順の説明図である。 図10は、本発明におけるMPEG−TSのイーサネット(登録商標)フレーム構成仕様の例を示す図である。 図11は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図12は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。 図13は、ピクチャ情報ファイルの構成を示す図である。 図14(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となるAVデータの一例を示す図であり、図14(b)は送信手順の一例を示すシーケンスチャートであり、図14(c)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図15(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となるAVデータの一例を不連続点と共に示す図であり、図15(b)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図16(a)は本発明におけるHTTPによるパケット送信の対象となる無効データを含んだAVデータの一例を示す図であり、図16(b)は伝送されるデータの一例を示す図である。 図17は、本発明におけるパケット送受信部のブロック図である。
符号の説明
101 パケット送信機器
102 ルータ
103 パケット受信機器
301、302 ネットワークシステム
303 ルータ
304 スイッチングハブ
305 ネットワーク
401 パケット送受信部
402 TSストリーム識別部
403 送信条件設定管理部
404 DRM設定管理部
405 AKE部
406 パケット化部
407 送信キュー制御部
408 フレーム化部
409 フレーム受信部
410 パケット受信部
411 DRMコンテンツ購入決済部
412 コンテンツメタ情報
413 コンテンツバッファ
414 暗号化部
415 暗号化情報ヘッダ付加部
416 HTTP/RTPヘッダ付加部
417 受信条件設定管理部
418 暗号化データ復号部
419 認証部
420 暗号化鍵交換部
421 認証モード決定部
422 暗号化データ生成部
701 蓄積部
801 データ配列情報生成管理部
901 ソース
902 シンク
903 ネットワーク
1001 AKE部
1002 パケット化部
1003 送信条件設定部
1004 パケット受信部
1005 暗号化部
1006 復号部
1007 ネットワーク
1701 CCIバッファ
7401、8401、17401 パケット送受信部

Claims (7)

  1. パケット受信装置にパケットデータを送信するパケット送信装置であって、
    AVデータが入力される端子を示す入力端子情報、前記AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、または、前記AVデータの属性を示す属性情報のうち少なくとも1つの情報を含むAVデータ情報を取得するAVデータ情報取得手段と、
    前記AVデータ及び非AVデータの入力を受け付けるデータ入力手段と、
    前記非AVデータまたは前記AVデータより、前記AVデータの課金情報、再生制御情報、または、コピー制御情報、パケットデータ送信許可情報、送信相手のMACアドレス情報のうち少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理手段と、
    前記入力端子情報、前記データフォーマット情報及び前記属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、前記データ入力手段より入力された前記AVデータの暗号化制御を行い、前記暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダを暗号化制御された前記AVデータに付加することによって暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを生成する暗号化送信データ生成手段と、
    前記暗号化送信データ生成手段により生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含んだデータに対して、HyperText Transfer Protocol、Transmission Control Protocol、Real−time Transport Protocol、User Datagram Protocol、及びInternet Protocolのうち、1つ以上のプロトコルを組み合わせたパケットヘッダを付加すると共に、前記AVデータにおけるタイムベースの不連続が発生する点にMPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加することによってパケットを生成するパケット化手段と、
    前記パケット受信装置との間で認証処理を行う認証手段と、
    前記入力端子情報、前記属性情報及び前記パケット受信装置より指定される送信モードを示す情報の少なくとも1つを用いて、前記パケット送信装置と前記パケット受信装置の間での前記AVデータの伝送プロトコルを決定する伝送プロトコル決定手段と、
    前記認証処理によって前記パケット受信装置との認証処理が完了した後に、前記伝送プロトコル決定手段によって決定された伝送プロトコルに従って、前記パケット化手段によって生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含むパケットを前記パケット受信装置に伝送する伝送手段と
    を備えることを特徴とするパケット送信装置。
  2. 前記認証手段は、前記パケット送信装置内における前記AVデータのURI情報または拡張URI情報を用いて、前記パケット受信装置との間で前記AVデータのアドレス情報の取得および認証処理を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載のパケット送信装置。
  3. 前記パケット化手段は、HyperText Transfer Protocolによるデータ伝送において、伝送される前記AVデータが通信回線におけるコネクションの張り直しのために分断される箇所には、MPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加しない
    ことを特徴とする請求項1に記載のパケット送信装置。
  4. 前記パケット化手段はHyperText Transfer Protocolレスポンスに挿入するデータ長は、元のデータ長に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分を付加した長さとする
    ことを特徴とする請求項1に記載のパケット送信装置。
  5. 前記パケット化手段はHyperText Transfer Protocolレスポンスに挿入するデータ長として、元のデータ長に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分を付加した長さをレスポンスとして送信する場合、送信データ中の有効データの開始位置または終了位置に関する情報に前記タイムベースの不連続を表す情報の長さ分だけオフセットさせて有効データを取得するためのオフセット情報を伝える
    ことを特徴とする請求項4に記載のパケット送信装置。
  6. パケット受信装置にパケットデータを送信するパケット送信方法であって、
    AVデータが入力される端子を示す入力端子情報、前記AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、または、前記AVデータの属性を示す属性情報のうち少なくとも1つの情報を含むAVデータ情報を取得するAVデータ情報取得ステップと、
    前記AVデータ及び非AVデータの入力を受け付けるデータ入力ステップと、
    前記非AVデータまたは前記AVデータより、前記AVデータの課金情報、再生制御情報、または、コピー制御情報、パケットデータ送信許可情報、送信相手のMACアドレス情報のうち少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理ステップと、
    前記入力端子情報、前記データフォーマット情報及び前記属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、前記データ入力手段より入力された前記AVデータの暗号化制御を行い、前記暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダを暗号化制御された前記AVデータに付加することによって暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを生成する暗号化送信データ生成ステップと、
    前記暗号化送信データ生成手段により生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含んだデータに対して、HyperText Transfer Protocol、Transmission Control Protocol、Real−time Transport Protocol、User Datagram Protocol、及びInternet Protocolのうち、1つ以上のプロトコルを組み合わせたパケットヘッダを付加すると共に、前記AVデータにおけるタイムベースの不連続が発生する点にMPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加することによってパケットを生成するパケット化ステップと、
    前記パケット受信装置との間で認証処理を行う認証ステップと、
    前記入力端子情報、前記属性情報及び前記パケット受信装置より指定される送信モードを示す情報の少なくとも1つを用いて、前記パケット送信装置と前記パケット受信装置の間での前記AVデータの伝送プロトコルを決定する伝送プロトコル決定ステップと、
    前記認証処理によって前記パケット受信装置との認証処理が完了した後に、前記伝送プロトコル決定ステップで決定された伝送プロトコルに従って、前記パケット化手段によって生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含むパケットを前記パケット受信装置に伝送する伝送ステップと
    を含むことを特徴とするパケット送信方法。
  7. パケット受信装置にパケットデータを送信するためのコンピュータ実行可能なプログラムであって、
    AVデータが入力される端子を示す入力端子情報、前記AVデータのデータフォーマットを示すデータフォーマット情報、または、前記AVデータの属性を示す属性情報のうち少なくとも1つの情報を含むAVデータ情報を取得するAVデータ情報取得ステップと、
    前記AVデータ及び非AVデータの入力を受け付けるデータ入力ステップと、
    前記非AVデータまたは前記AVデータより、前記AVデータの課金情報、再生制御情報、または、コピー制御情報、パケットデータ送信許可情報、送信相手のMACアドレス情報のうち少なくとも1つの情報を抽出し、抽出した情報から、前記AVデータを送信する際の暗号化モードを示す暗号化モード情報を生成する送信条件設定管理ステップと、
    前記入力端子情報、前記データフォーマット情報及び前記属性情報を組み合わせて決定される送信条件に基づいて、前記データ入力手段より入力された前記AVデータの暗号化制御を行い、前記暗号化モード情報に基づく暗号化情報ヘッダを暗号化制御された前記AVデータに付加することによって暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを生成する暗号化送信データ生成ステップと、
    前記暗号化送信データ生成手段により生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含んだデータに対して、HyperText Transfer Protocol、Transmission Control Protocol、Real−time Transport Protocol、User Datagram Protocol、及びInternet Protocolのうち、1つ以上のプロトコルを組み合わせたパケットヘッダを付加すると共に、前記AVデータにおけるタイムベースの不連続が発生する点にMPEGストリームのシステムタイムベースの不連続を表す情報を付加することによってパケットを生成するパケット化ステップと、
    前記パケット受信装置との間で認証処理を行う認証ステップと、
    前記入力端子情報、前記属性情報及び前記パケット受信装置より指定される送信モードを示す情報の少なくとも1つを用いて、前記パケット送信装置と前記パケット受信装置の間での前記AVデータの伝送プロトコルを決定する伝送プロトコル決定ステップと、
    前記認証処理によって前記パケット受信装置との認証処理が完了した後に、前記伝送プロトコル決定ステップで決定された伝送プロトコルに従って、前記パケット化手段によって生成された暗号化情報ヘッダ付き被暗号化制御送信データを含むパケットを前記パケット受信装置に伝送する伝送ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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