TW201622373A - 音頻回傳資料鏈路上之數位內容保護及其相關應用 - Google Patents

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Abstract

於已加密之數據之次訊框前端嵌入一前置碼，其表示於來源裝置中執行更新密鑰，次訊框及後續次訊框係為加密狀態。接收裝置藉由確認/加密協定，以確認來源裝置。接收裝置接收一數據串流，其包含音頻數據。所接收到之音頻數據之至少一部分係為加密狀態，已加密之音頻數據分封化為次訊框。接收裝置嵌入一第一前置碼，作為次訊框之前端導引，以表示依據確認/加密協定，於來源裝置中更新密鑰，以及表示次訊框有效負載及後續次訊框有效負載所含之音頻數據係為加密狀態。接收裝置透過第一數據鏈路，以將封包傳送至來源裝置中。

Description

音頻回傳資料鏈路上之數位內容保護及其相關應用
本發明係關於資料通信，特別地，於回傳資料鏈路上，將更新密鑰(rekey)資訊自來源端傳輸至接收端。
高解析數位內容保護(High-bandwidth Digital Content Protection,HDCP)係保護數位內容於相異介面傳輸之協定，一般而言，HDCP架構包含HDCP來源裝置(如DVD播放器、高解析(高清)DVD播放器、藍光播放器、電腦視訊、電腦硬碟等)、HDCP接收裝置(如接收器、電視、螢幕等)以及音頻裝置(如環繞音場系統)。透過HDCP認證/加密協定(即為HDCP協定)，HDCP來源裝置與HDCP接收裝置相驗證，HDCP來源裝置藉由HDCP協定以加密一資料串流，其包含視訊資料，並將已加密之資料串流傳輸至HDCP接收裝置，亦即，自HDCP來源裝置傳輸至HDCP接收裝置之資料係為加密。
通用常見之架構而言，HDCP來源裝置將視頻數據(video data)傳輸至HDCP接收裝置，同時將與視頻數據相對應之音頻數據傳輸至音頻裝置，以分離HDCP來源裝置和HDCP接收裝置。當HDCP接收裝置或顯示器連接至HDCP來源裝置時，HDCP接收裝置會依據視頻數據產生影像，而音頻裝置會依據音頻數據而產生聲音。
於不同架構中，HDCP接收裝置接收來自外部源(如OTA天線)之數據串流(data stream)，其包含視頻數據和音頻數據，並將所接收到的音頻數據經HDCP來源裝置傳輸至音頻裝置。介於HDCP接收裝置及HDCP來源裝置間的連結(或鏈路)稱為音頻回傳通道(Audio Return Channel,ARC)，當使用ARC時，音頻數據經HDCP來源裝置傳輸至音頻裝置之前，HDCP接收裝置未認證HDCP來源裝置，且HDCP接收裝置未加密音頻數據，因此，ARC所傳輸之高解析度音頻數據未受保護，易遭違法複製。
於已加密之數據之次訊框前端嵌入一前置碼，其表示在來源裝置中執行更新密鑰，以及次訊框及後續次訊框係為加密狀態。接收裝置藉由確認/加密協定，以確認來源裝置。接收裝置接收一數據串流，其中包含音頻數據。所接收到之音頻數據之至少一部分為加密狀態，已加密之音頻數據分封化為次訊框。接收裝置嵌入一第一前置碼，作為次訊框之前端導引，其表示依據確認/加密協定，於來源裝置中執行更新密鑰，以及表示次訊框有效負載及後續次訊框有效負載所含之音頻數據係為加密狀態。接收裝置透過第一數據鏈路，以將封包傳送至來源裝置中。
於一實施例中，音頻數據包含音頻區塊單元，每一音頻區塊包含192個訊框，每一訊框包含兩個次訊框，每一次訊框包含至少一導引和一音頻取樣字元。每一導引包含以下其中之一：第一前置碼、第二前置碼、第三前置碼及第四前置碼，第二前置碼可表示為音頻區塊之前端導引以及對應於後續第一通道之音頻取樣字元，第三前置碼可表示為對應於後續第一通道之音頻取樣字元，第四前置碼可表示為對應於後續第二通道之音頻取樣字元。
於一實施例中，嵌入第一前置碼作為次訊框之導引之步驟包含：將次訊框之第二前置碼取代為次訊框之第一前置碼。
於一實施例中，接收裝置決定音頻數據之某一部分為加密狀態。
於一實施例中，第一數據鏈路係為音頻回傳通道(ARC)，於此實施例中，接收裝置透過第一數據鏈路，以確認來源裝置。
於一實施例中，利用第一數據鏈路及與其分離之一第二數據鏈路，以確認該來源裝置。第二數據鏈路可為顯示數據通道(DDC)。
於一實施例中，確認/加密協定係為高解析數位內容保護(HDCP)協定。
實施例所述之接收裝置包含一接收器、一加密電路及一傳送器。接收器接收含有音頻數據之一數據串流。加密電路耦接於接收器，該加密電路包含一處理器和記憶體，用以執行：利用確認/加密協定，以確認一來源裝置，將所接收到之音頻數據之至少一部分進行加密，將已加密之音頻數據之至少一部分予以分封化為次訊框，嵌入一第一前置碼，調整次訊框，作為次訊框之前端導引，其依據該確認/加密協定，於該來源裝置中執行更新密鑰(rekeying)，以 及加密次訊框有效負載及後續多個次訊框有效負載內所含之音頻數據。傳送器耦接於該加密電路，該傳送器將調整後之次訊框，透過一第一數據鏈路，以傳送至該來源裝置。
本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列圖式及描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，文中不會對一些已熟知之結構或功能或是做細節描述，以避免各種實施例間不必要相關描述之混淆，以下描述中之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。另外，附圖並未描繪實際實施例之每一特徵，所描繪之圖式元件係皆為相對尺寸而非按比例繪製。圖式中相同 之元件符號係代表相同之元件，然而，為清楚說明之目的，於不同圖式中重複出現的元件未必會再標示元件符號。藉由參考下列詳細敘述，將可以更快速地瞭解上述觀點以及本發明之優點，並且藉由下面的描述及附加圖式，更容易了解本發明之精神。
數位音頻數據係自接收裝置經過回傳數據鏈路(例如：音頻回傳通道，ARC)傳輸至來源裝置，於數位音頻數據之某一部分內嵌前置碼，以表示音頻數據是否已加密。接收裝置於正確位置嵌入第一前置碼，作為音頻數據之次訊框之導引，其表示依據認證/加密協定，於來源裝置中執行更新密鑰(rekey)，以及於回傳數據鏈路上，自接收裝置傳送至來源裝置音之頻數據之部分係為加密。倘若於回傳數據鏈路上之部分音頻數據係未加密狀態者，則接收裝置於正確位置嵌入第二前置碼，以作為次訊框之導引。
系統概要
下列所述之實施例中，係以HDCP作為全文HDMI之示例，應當理解，亦得依本文所揭露之原理，廣泛應用於不同於HDCP之認證/加密協定/流程，以及不同於HDMI之傳輸協定/流程。
HDCP協定係於傳送器及接收器之間通訊，傳送器確認接收器是否已被授權來接收加密保護數據，傳送器乃利用HDCP協定以確認接收器。於確認(authentication)後，傳送器利用HDCP協定以加密數據，並將已加密數據傳輸至接收器，接收器利用HDCP協定對已接收到的加密數據執行解密步驟，傳送器會定期發出指示，令接收器更新密鑰(rekey)，更新密鑰(rekey)意旨於傳送器和接收器之間，交換持續通訊之加密密鑰，更新密鑰能使得來自傳送器之已接收之加密數據，持續地被接收器解密。
第一圖係顯示本發明實施例系統100之方塊圖，系統100包含來源裝置102、接收裝置104、音頻數據106和外部源(external source)108。來源裝置102經由雙向之正向數據鏈路(forward data link)112和返向數據鏈路(return data link)114，以與接收裝置104耦接。來源裝置102經音頻數據鏈路116以耦接於視頻裝置106，接收裝置104經視聽(audio/visual,AV)數據鏈路118以耦接於外部源108。
來源裝置102係為數位內容之來源端，而接收裝置104係為重製數位內容之消費裝置。如本文所述，接收裝置104可作為限定版數位內容之來 源，如音頻數據傳送至來源裝置102。來源裝置102包含AV接收器、家庭劇院系統、DVD播放器、高畫質DVD播放器、藍光播放器和電腦硬碟，音頻裝置106包含環繞音場系統(surround sound systems)。
來源裝置102與接收裝置104具有兩種操作模式：第一模式與第二模式。儘管來源裝置102和接收裝置104大多操作其中一種模式，然而，於其他實施例中，來源裝置102和接收裝置104得操作混合模式(hybrid mode)，其來源裝置102接收來自接收裝置104之音頻數據，而來源裝置102傳輸視頻/音頻數據至接收裝置104。於第一模式中，視頻數據自來源裝置102，經正向數據鏈路112傳輸至音頻裝置106；於第二模式中，音頻數據自接收裝置104，經返向數據鏈路114傳輸至音頻裝置106。於第二模式中，接收裝置104將音頻數據傳輸至來源裝置102，以傳送至音頻裝置106。於第二模式中，被傳輸之音頻數據可能為加密狀態，當第二模式中之音頻數據已加密者，音頻數據經音頻數據鏈路116傳輸至音頻裝置106之前，來源裝置102會對已加密之音頻數據進行解密。
於一實施例中，於第二模式中，接收裝置104將自來源裝置102之視頻數據發送至顯示器。於一些實施例中，顯示器為接收裝置104之外部，於其他某些實施例中，接收裝置104包含顯示器。於第二模式中，接收裝置104將來自外部源108之音頻數據發送至來源裝置102。接收裝置104包含接收器、電視機和螢幕，外部源108包含OTA天線、機上盒和儲存裝置。
於一實施例中，正向數據鏈路112及返向數據鏈路114係由HDMI纜線以實現之，於此實施例中，正向數據鏈路112包含單向高速主鏈路(如TMDS鏈路)以及雙向慢速副鏈路(如DDC鏈路)，返向數據鏈路114包含音頻回傳通道(ARC)，單向主鏈路係將來自來源裝置102之數據，傳輸至接收裝置104，於返向數據鏈路114上所傳輸之數據係為數位數據。
於第一模式中，來源裝置102利用正向數據鏈路112之副鏈路上HDCP協定，以確認接收裝置104。來源裝置102根據HDCP協定以加密視頻數據，加密視頻數據目的在於：從來源裝置傳輸至接收裝置時，可避免視頻數據非法盜取或拷貝，來源裝置102將已加密視頻數據，經正向數據鏈路112之主鏈路，傳輸至接收裝置104，接收裝置104接收已加密之視頻數據，並依照HDCP協定對已加密視頻數據進行解密，並顯示之。來源裝置102將音頻數據(與視頻 數據相對應)透過音頻數據鏈路116，以傳輸至音頻裝置106。
於第二模式中，接收裝置104利用HDCP協定，於返向數據鏈路114上確認來源裝置102，接收裝置104接收視聽(audio/video,AV)數據串流，其包含自外部源108經AV數據鏈路118之音頻數據，接收裝置104對音頻數據(對應HDCP協定)進行加密，並將已加密之音頻數據分封化為次訊框。
從接收裝置104傳輸至來源裝置102之音頻數據可為高解析度數位數據，加密音頻數據目的在於：當音頻數據自接收裝置104經返向數據鏈路114傳輸至來源裝置102時，避免音頻數據遭非法盜取和拷貝。具體而言，接收裝置104於已分封化且已加密之音頻數據之次訊框之前端嵌入第一前置碼，以表示次訊框之負載及後續次訊框之負載內所含之音頻數據係加密狀態，以及依據HDCP協定，於來源裝置102上更新密鑰，下文將詳細說明之，並參照第五A-五C圖。
返向數據鏈路114使接收裝置104傳輸數據至來源裝置102，詳言之，由接收裝置104確認來源裝置102之確認數據，透過返向數據鏈路114來傳輸之，返向數據鏈路114更將由接收裝置104傳輸至來源裝置102(如上游upstream)之已加密音頻數據，予以分封化，如前所述，返向數據鏈路可為ARC，於ARC上傳輸之數據係為數位數據(digital data)，返向數據鏈路114未將音頻數據自來源裝置102傳輸至接收裝置104(如下游downstream)。
於第二模式中，以HDCP協定對自接收裝置104傳輸至來源裝置102之音頻數據進行加密，其會伴隨著下列操作：接收裝置104確認來源裝置102，以及，於來源裝置102更新密鑰。倘若來源裝置102未定期更新密鑰，則會重複出現相同的任意數值，接收裝置104可定期嵌入第一前置碼至次訊框前端，以產生訊號命令來源裝置更新密鑰。相反地，當音頻數據未加密，且來源裝置102未更新密鑰者，第二前置碼會插入或保留於次訊框前端內。
來源裝置之實施例
第二圖係顯示來源裝置102之系統架構圖，以利於將資料串流自接收裝置102導引至音頻裝置106。來源裝置102包含I/O端口(Input/Output port)202/204、內容儲存庫212、HDCP加密引擎214、HDMI傳送器216、回傳通道(return channel,RC)接收器218、HDCP解密引擎220、回傳通道傳送器222和音頻介面裝置224等，在其他諸多元件之間。來源裝置102分別透過I/O端口 202和I/O端口204，各自作為接收裝置104和音頻裝置106之中間介面。來源裝置102可在兩種模式下操作。
於第一模式中，來源裝置102藉由HDCP協定以加密視頻數據。於主正向鏈路上，將已加密之視頻數據傳輸至接收裝置104，而於音頻數據鏈路116上，將音頻數據(與已加密視訊數據相對應)傳送至音頻裝置106。
於第一模式中，I/O端口202於正向數據鏈路112之側邊上，將第一確認數據(first authentication data)傳送至接收裝置104。第一、二確認數據乃為來源裝置102確認接收裝置104之相關數據，再者，I/O端口202於正向數據鏈路上，將第一數據串流(first data stream)傳送至接收裝置104。
於第二模式中，來源裝置102於返向數據鏈路114上，接收來自接收裝置104之音頻數據，以及對已加密之音頻數據(假設為加密狀態時)進行解密，以及，於音頻數據鏈路116上，將已解密之音頻數據傳送至音頻裝置106。
於第二模式中，I/O端口202於返向數據鏈路114上，接收來自第三確認數據(third authentication data)以及將第四確認數據(fourth authentication data)傳送至接收裝置104，第三及四確認數據乃為接收裝置104確認來源裝置102之相關數據。除此之外，I/O端口202於返向數據鏈路114上，接收來自接收裝置104之第二數據串流(second data stream)。第一、二模式中，I/O端口204皆於音頻數據鏈路116上，將第三數據串流傳送至音頻裝置106。
內容儲存庫212所儲存的內容包含視頻數據和音頻數據，於一些實施例中，內容儲存庫212作為光碟讀取器或硬碟；於另一實施例中，內容儲存庫212耦接於來源裝置102之外部資料來源。
內容儲存庫212所接收的內容由HDCP加密引擎214加密及分封化(packetize)，HDCP加密引擎214為邏輯區塊(logic block)，HDCP加密引擎214得由硬體、電腦程式或及其組合以執行之。HDCP加密引擎214包含處理器232A和記憶體234A，記憶體232A為非暫態電腦可讀取儲存媒體，用以儲存指令，而處理器232A執行儲存於記憶體234A內之指令。
於第一模式中，於返向數據鏈路112之側邊上，HDCP加密引擎透過I/O端口202及HDCP協定，建立來源裝置102和接收裝置104間之第一安全鏈路，目的在於確認接收裝置104。確認接收裝置104過程中，於正向數據鏈路112之側邊上，HDCP加密引擎214將第一確認數據傳送至接收裝置104， 以及接收來自接收裝置104之第二確認數據，HDCP加密引擎214藉由第一、二確認數據，以確認接收裝置104。
於第一模式中，HDCP加密引擎214利用HDCP協定以加密來自內容儲存庫212之視頻數據，將已加密之視頻數據予以分封化(packetize)，以及，將已分封化且已加密之視頻數據傳送至HDMI傳送器216。
於第一模式中，於正向數據鏈路112上，HDMI傳送器216透過I/O端口202，將第一確認數據自HDCP加密引擎214傳送至接收裝置104，以及傳送第二確認數據至HDCP加密引擎214。進一步地，於正向數據鏈路112上，HDMI傳送器216透過I/O端口202，將第一數據串流自HDCP加密引擎214傳送至接收裝置104，第一數據串流包含已分封化且已加密之視頻數據。
於第二模式中，RC接收器(回傳通道接收器)218透過I/O端口202，於返向數據鏈路114上，接收來自接收裝置104之第三確認數據，第三確認數據為來源裝置102確認接收裝置104之相關數據。RC接收器218將第三確認數據傳送至HDCP解密引擎220，進一步地，RC接收器218透過I/O端口202，於返向數據連接114上，接收來自接收裝置之第二數據串流，第二數據串流包含已分封化且已加密之音頻數據串流。RC接收器218包含時脈數據復原電路(clock data recovery circuit)，以自第二數據串流中擷取數位數據，如：已分封化且已加密之音頻數據串流。
HDCP解密引擎220為邏輯區塊，其解密數據串流(如第二數據串流)，HDCP解密引擎220可由硬體、電腦程式或及其組合而執行之，HDCP解密引擎220包含處理器232B和記憶體234B，其操作及功能相同於HDCP加密引擎214之處理器232A和記憶體234A，在此不加以贅述。
第二模式中，HDCP解密引擎220透過I/O端口202於返向數據鏈路114上，利用HDCP協定以建立接收裝置104和來源裝置102間之第二安全鏈路，以利於確認接收裝置104。於確認過程中，HDCP解密引擎220接收來自接收裝置104之第三確認數據，以及將第四確認數據傳送至接收裝置104。HDCP解密引擎220藉由第三、四確認數據以驗證接收裝置104。更進一步地，HDCP解密引擎接收第二數據串流，其包含已分封化且已加密之音頻數據串流。
第二模式中，倘若已分封化且已加密之音頻數據串流之次訊框導引含有第一前置碼者，HDCP解密引擎220將依據HDCP協定以更新密鑰。於 第二模式中，依據HDCP協定，HDCP解密引擎220解密次訊框有效負載內所含之音頻數據，以及解密後續次訊框有效負載之已分封化且已加密之音頻數據串流，HDCP解密引擎220將已解密之音頻數據串流傳送至音頻裝置106。
於第二模式中，RC傳送器222接收來自HDCP解密引擎220之第四確認數據，第四確認數據為接收裝置104確認來源裝置102之相關數據。RC傳送器222透過I/O端口202，於返向數據鏈路114上，將第四確認數據傳送至接收裝置104，RC傳送器222包含類比電路，如序列器(serializer)。
音頻介面裝置224將接收來自HDCP解密引擎220之已解密音頻數據串流，處理所接收到的音頻數據串流，以及，透過I/O端口將第三數據串流傳送至音頻裝置106，而第三數據串流係包含上述已處理之音頻數據串流。處理音頻數據串流之步驟/程序包含：將已解密之音頻數據串流調整為由音頻數據重製格式。
HDCP加密引擎214與HDMI傳送器216可組合為一單一元件。於一實施例中，RC接收器218和RC傳送器222可組合為一單一元件。於一實施例中，來源裝置102包含音頻裝置106。
接收裝置之實施例
第三圖係顯示接收裝置104之系統方塊圖，以利於將第二數據串流自接收裝置104導引至音頻裝置106。接收裝置104可包含I/O端口302、接收器306、HDCP加密引擎314、傳送器322、RC接收器318、HDMI接收器310及HDCP解密引擎320等，在其他諸多元件之間。
接收裝置104可在兩種模式下操作。在第一模式下，接收裝置104於正向數據鏈路112上，接收來自來源裝置102之已加密之視頻數據，解密上述已加密之視頻數據，以及，將已解密之視頻數據傳送至顯示器352。在第二模式中，接收裝置104接收數據串流，其包含音頻數據或音/視頻數據，於返向數據鏈路114上，將音頻數據串流傳送至來源裝置102，倘若於返向數據鏈路上之音頻數據串流將被加密，接收裝置104將執行相關的加密程序，以及，將加密後之音頻數據串流傳送至來源裝置102。
接收裝置104係透過I/O端口302以與來源裝置102接合。於第一模式中，I/O端口302於正向數據鏈路112上，接收來自來源裝置102之第一確認數據，以及，將第二確認數據傳送至來源裝置102。第一、二確認數據為來 源裝置102確認接收裝置104之相關數據；除此之外，I/O端口302於正向數據鏈路112上，接收來自來源裝置102之第一數據串流。於第二模式中，I/O端口302於返向數據鏈路114上，傳送第三確認數據至來源裝置102，以及接收來自來源裝置102之第四確認數據，第三、四確認數據為接收裝置104確認來源裝置102之相關數據；除此之外，I/O端口302於返向數據鏈路114上，傳送第二數據串流至來源裝置102。
於第二模式中，接收器306於AV數據鏈路118上，接收來自外部源108之AV數據串流，AV數據串流包含音頻數據和視頻數據，接收器306將視頻數據串流(視頻數據)傳送至顯示器352，以及，將音頻數據串流(包含音頻數據)傳送至HDCP加密引擎314。
HDCP加密引擎314為邏輯區塊，其可加密及分封化接收自接收器306之音頻數據串流。HDCP加密引擎得由硬體元件、電腦程式或其組合加以實現之。HDCP加密引擎314包含處理器332B和記憶體334B，其操作及功能相同於HDCP加密引擎214之處理器232A和記憶體234A，因此，在此不再加以贅述。
於第二模式中，HDCP加密引擎314於返向數據鏈路114上，透過I/O端口302，利用HDCP協定，以建立接收裝置104和來源裝置102間之第二安全鏈路，以利於確認來源裝置102。於確認過程中，HDCP加密引擎314將第三確認數據傳送至來源裝置102，以及，接收來自來源裝置102之第四確認數據，HDCP加密引擎314藉由第三、四確認數據以確認來源裝置102。
於第二模式中，HDCP加密引擎314利用HDCP協定以加密音頻數據串流，以及將已加密之音頻數據串流分封化為次訊框(sub-frame)。HDCP加密引擎314於次訊框嵌入第一前置碼，調整次訊框，以作為已分封化且已加密之數據之次訊框前端導引，用以表示在來源裝置102內依據HDCP協定更新密鑰，以及表示次訊框有效負載內之音頻數據，與後續預定數目之次訊框有效負載為已加密。於一實施例中，後續次訊框之預設數目為63，下文及第五A-五C圖將詳細說明之HDCP加密引擎314將已分封化且已加密之音頻數據串流傳送至RC傳送器322。
於一實施例中，依據來自外部源108之指示，HDCP加密引擎314決定是否將音頻數據串流某部分加密，倘若音頻數據串流某部分欲被加密， HDCP加密引擎314將依據HDCP協定，以加密音頻數據串流之一部分，以及，將音頻數據串流之已加密部分予以封分化為次訊框。
於第二模式中，RC傳送器322接收來自HDCP加密引擎314之第三確認數據，第三確認數據係為接收裝置104確認來源裝置102之相關數據，RC傳送器322於返向數據鏈路114上，透過I/O端口將第三確認數據傳送至來源裝置102，更進一步地，RC傳送器322透過I/O端口302，將第二數據串流(包含已分封化且已加密之音頻數據串流)傳送至來源裝置102，RC傳送器222包含類比電路，如序列器(serializer)。
第二模式中，RC接收器318於返向數據鏈路114上，透過I/O端口302，接收來自來源裝置102之第四確認數據，第四確認數據係為接收裝置104確認來源裝置102之相關數據。RC接收器318包含時脈數據復原電路(clock data recovery circuit)，以自第二數據串流中擷取數位數據，如：已分封化且已加密之音頻數據串流。
於第一模式中，HDMI接收器310接收來自來源裝置102之第一確認數據，以及將第一確認數據傳送至HDCP解密引擎320。HDMI接收器310於正向數據鏈路112上，透過I/O端口302，將第二確認數據自HDCP解密引擎320傳送至來源裝置102。更進一步地，HDMI接收器310於正向數據鏈路112上，透過I/O端口302，接收來自來源裝置102之第一數據串流(包含已分封化且已加密之視頻數據)，以及，將第一數據串流傳送至HDCP解密引擎320。
HDCP解密引擎320係為邏輯區塊，用以解密數據串流，如第一數據串流，HDCP解密引擎320得由硬體元件、電腦程式或其組合以實現之。HDCP解密引擎320包含處理器332A和記憶體334A，其操作及功能相同於HDCP加密引擎214之處理器232A和記憶體234A，故在此不再加以贅述。
於第一模式中，HDCP解密引擎320於正向數據鏈路112上，透過I/O端口302，利用HDCP協定，建立來源裝置102和接收裝置104間之第一安全鏈路，以利於HDCP解密引擎320確認來源裝置102。於確認過程中，HDCP解密引擎320接收來自來源裝置102之第一確認數據，以及，將來第二確認數據傳送至來源裝置102，HDCP解密引擎320藉由第一、二確認數據，以確認來源裝置102。
HDCP解密引擎320接收第一數據串流，其包含來自來源裝置 102之已分封化且已加密之視頻數據，HDCP解密引擎320藉由HDCP協定，以將已分封化且已加密之視頻數據予以解密，以及，將解密後之視頻數據傳送至顯示器352。
於一實施例中，HDCP解密引擎320和HDMI接收器310可組合為一單一元件。於一實施例中，RC傳送器322和RC接收器318可組合為一單一元件。於一些實施例中，接收裝置104包含顯示器352；而於另一些實施例中，顯示器352係為接收裝置104之外部裝置。
音頻區塊格式之實施例
第四圖係顯示符合國際電工委員會(IEC)之標準60958(2004年，第二版)之規範之音頻數據之區塊402之示意圖，引用其內容作為本文之揭示內容。區塊402包含一組0-191之連續訊框，亦即，區塊402包含192個訊框，每一0-191訊框包含兩個依序次訊框：次訊框(sub frame)0和次訊框1，每一次訊框(也就是，次訊框0，次訊框1)包含同步前導404、輔助數據(AUX)406、音頻取樣字元(audio sample word)408、有效旗標(validity flag)410、使用者數據(user data)412、通道狀態(channel status)414及同位元(parity bit)416，每一次訊框包含位元0-31(即為32位元)。
位元0-3包含同步前導404，位元4-7包含輔助數據(AUX)406，位元8-27包含音頻取樣字元408，位元28包含有效旗標(validity flag)410，位元29包含使用者數據412，位元30包含通道狀態414，位元31包含同位元(parity bit)416，藉此，每一訊框包含64個位元，總言之，每一區塊402包含12,288個位元，倘若數據之傳輸速度為50Mbps者，則區塊402之傳輸速度為0.24576ms。
以IEC30958標準所制定之規範而言，在兩通道操作模式中，連續次訊框0和次訊框1含有兩通道(通道0和通道1)所傳送之取樣(sample)，次訊框0包含來自通道0之取樣，次訊框1包含來自通道1之取樣。
次訊框0和次訊框1之同步前導404提供關於區塊402之同步和驗證資訊，為了於取樣期間內完成同步以及確認可信性，同步前導404會故意地違背雙相標示編碼(biphase mark coding,BMC)原則，以區別同步前導404與其他次訊框(如AUX 406、音頻取樣字元408、有效旗標410、使用者數據412、通道狀態414及同位元416)之不同。
區塊(如區塊402)之訊框0之次訊框0之同步前導404可能包含 不是第一前置碼(Bsync)，就是第二前置碼(B)。第一前置碼“Bsync”表示依據HDCP協定，於來源裝置102中更新密鑰，而訊框0之次訊框0之有效負載及後續次訊框(例如，區塊402訊框0到191之次訊框0及1)之有效負載所含之音頻數據係為加密狀態。進一步地，第一前置碼(Bsync)表示：區塊402之開始，以及後續對應至通道0之音頻取樣字元408。每隔64個區塊，區塊402之訊框0之次訊框0之同步前導404可包含第一前置碼(Bsync)。承上述實施例為例，倘若區塊402以速度0.24576ms傳送者，則區塊402之64個位元之傳輸速度為17.5ms。第二前置碼B表示為區塊402開始，及後續對應至通道0之音頻取樣字元408。
區塊402之後續訊框(如訊框1-191)之次訊框0之同步前導404包含第三前置碼M，其表示後續與通道0相對應之音頻取樣字元408。區塊402之所有訊框0-191之次訊框1內所含之同步前導404包含第四前置碼W，其表示後續與通道1相對應之音頻取樣字元408。
AUX406包含輔助資料，如音頻數據與狀態資訊，音頻取樣字元408為數位音頻取樣之值，以二補數二進制(two’s complement binary form)來表示音頻取樣字元408。
有效旗標410用以表示音頻取樣字元408之數據位元之可信度。舉例而言，有效旗標410若為“0”，則表示音頻取樣字元408之數據位元為可信；有效旗標410為“1”，則為不可信。於一些實施例中，有效旗標亦可進一步表示AUX406之數據位元之可信度與否。有效旗標410係表示使用者資訊。由來源裝置102解密之主數據通道，其相關數據得由通道狀態414表示之。因介面失靈所造成之錯誤，則同位元416將會提供奇數偵測(detection of an odd number)。
上揭闡述IEC60958標準應用於本發明實施例之規範，熟知該項技術領域之通常知識者應當理解，本發明亦得套用其他標準規範。
第五A圖係表示自接收裝置104傳送至來源裝置102之音頻數據串流之資料結構區塊圖。如第五A圖所示，音頻數據串流之區塊502為非加密狀態，區塊504和區塊506為加密狀態，而區塊504在區塊502後傳輸，區塊506在區塊504後傳輸。
HDCP加密引擎314決定音頻數據串流某部分為不加密狀態，舉例而言，參閱第五A-五B圖，區塊502為不加密狀態，HDCP加密引擎314未 對音頻數據串流之部分進行加密，且未將音頻數據串流分封化為區塊502。HDCP加密引擎314決定加密音頻數據串流之部分，舉例而言，如第五A-五B圖所示，區塊504為加密狀態，區塊504包含音頻數據串流之64個區塊(如傳輸速度為15.7ms之音頻數據串流)，加密部分可包含比64個區塊更多或更少之音頻數據串流，HDCP加密引擎314對音頻數據之部分進行加密，且將音頻數據串流分封化為區塊504。HDCP加密引擎314嵌入第一前置碼Bsync，以作為區塊504之訊框0之次訊框0之導引，第一前置碼Bsync表示：依據HDCP協定，於來源裝置102中更新密鑰，以及64個區塊(如區塊504)包含已加密數據。於一實施例中，區塊0之訊框0之次訊框0包含第二前置碼B，於此實施例中，加密引擎314以第一前置碼Bsync取代第二前置碼B，區塊1-63之訊框0之次訊框0包含第二前置碼，於63個訊框後，HDCP加密引擎314決定是否加密後續音頻數據串流之部分。
於一實施例中，HDCP加密引擎314決定加密後續音頻數據串流之部分，舉例而言，第五A圖中之後續部分為區塊506，HDCP加密引擎314對後續音頻數據串流之部分進行加密、分封化為區塊506、以及嵌入第一前置碼Bsync作為導引。
於另一實施例中，HDCP加密引擎314決定後續音頻數據串流之部分為非加密狀態，舉例而言，第五B圖中之後續部分區塊508為非加密狀態，於此實施例中，HDCP加密引擎314未對後續音頻數據串流之部分進行加密，亦不進行分封化。
HDCP加密引擎314決定音頻數據串流第一部分為加密狀態，第二部分為非加密狀態，第三部分為加密狀態，第四部分為非加密狀態，以第五C圖為例，區塊512為第一部分，區塊514為第二部分，區塊516為第三部分，區塊518為第四部份。於一實施例中，區塊512和區塊516如同第五A和五B圖之區塊504，而區塊514和區塊518如同第五B圖之區塊508。第五C圖之區塊514包含兩個區塊，可以包含更多或更少區塊，區塊518亦可包含更多或更少區塊。因此，HDCP加密引擎314可不對第二部分(區塊514)和第四部份(區塊518)進行加密，而區塊514和區塊518包含任一區塊。
調整數據串流之流程
第六圖係顯示調整數據串流(自接收裝置104至來源裝置102)之 流程圖。步驟602(authentication)：接收裝置104鑑別確認來源裝置102，具體而言，步驟602係於返向數據鏈路114上，利用HDCP協定，HDCP加密引擎314鑑別確認來源裝置102。
步驟604(receive)：於AV數據鏈路118上，接收器306用以接收來自外部源108之AV數據串流，AV數據串流包含音頻數據和視頻數據，接收器306將音頻數據串流(包含音頻數據)傳輸至HDCP加密引擎。
步驟606(encrypt)：藉由HDCP協定，HDCP加密引擎314對音頻數據之至少一部分進行加密步驟。步驟608(packetize)：HDCP加密引擎314對已加密之音頻數據串流，予以分封化為區塊(包含次訊框)。舉例而言，HDCP加密引擎314分封化音頻數據串流，致使已分封化之音頻數據串流包含音頻區塊單元，每一音頻區塊包含192個訊框，每一訊框包含兩個次訊框，每一次訊框包含至少一前端導引及一音頻取樣字元。
步驟610(modify)：HDCP加密引擎314嵌入第一前置碼作為次訊框之前端導引，調整訊框，以表示於來源裝置102中更新密鑰，以及表示次訊框有效負載以及後續次訊框有效負載之音頻數據之至少一部分係為加密狀態。於一實施例中，步驟610藉由嵌入第一前置碼作為次訊框前端導引，調整次訊框之步驟更包含：以第一前置碼取代第二前置碼。
步驟612(transmit)：已調整且已分封化之加密音頻數據串流透過HDCP加密引擎314傳輸至RC傳送器322，接續，於返向數據鏈路114上，將第二數據串流(包含已調整且已分封化之加密音頻數據)傳輸至來源裝置102。
本發明不限於第六圖顯示一連串步驟之實施例，得實際需求而有所更動或潤飾。舉例而言：承前述步驟604接收AV數據串流(包含音頻數據)係發生於步驟602接收裝置確認來源裝置之步驟後，除此之外，步驟604接收數據串流亦可於步驟602前執行。同樣地，步驟608分封化音頻數據步驟係發生於步驟606加密音頻數據步驟後，除此之外，步驟608分封化音頻數據步驟亦可於步驟606前執行。
本文所述之電路得執行特定功能、I/O端口，一些電路得由可編程處理器以執行之，而可編程處理器係由媒體(非暫態電腦可讀取媒體)、混和功能邏輯、配置邏輯(如field可編程gate array邏輯)及其組合之一連串指令而操控之。舉例而言，所揭示之加密電路可由可編程處理器及混和功能邏輯已執行之， 例如加密邏輯之某一部分。
替代附加實施例
第七圖係根據另一實施例顯示系統700之方塊圖，系統700包含來源裝置102、接收裝置104、音頻裝置106及外部源108。來源裝置102和接收裝置104經正向數據鏈路112和返向數據鏈路714以相互耦接，不同於第一圖之返向數據鏈路114，第七圖之返向數據鏈路714為單向鏈路(unidirectional link)，其將來自接收裝置104之數據傳送至來源裝置102。於此實施例中，來源裝置102之HDCP加密引擎314於返向數據鏈路714及正向數據鏈路112側邊上，透過I/O端口302，以確認來源裝置102。於確認過程中，HDCP加密引擎314於返向數據鏈路714上，將第三確認數據傳送至來源裝置102上，以及於正向數據鏈路側邊上，接收來自來源裝置102之第四確認數據。
第八圖係顯示計算裝置800之方塊圖，其用以執行與HDCP加密引擎214、314及HDCP解密引擎220、320之相關操作。計算裝置800包含處理器812、輸入模組816、輸出模組820、記憶體(或記憶模組)826及用以將前述元件耦接之匯流排827，在其他諸多元件之間。處理器812執行儲存於記憶體826之指令，輸入模組816包含用以接收使用者之輸入裝置，如鍵盤和點擊設備(如滑鼠和觸控螢幕)，輸出模組820包含顯示裝置，或與顯示裝置通訊之介面裝置，記憶體826為非暫態電腦可讀取儲存媒體，其包含資料庫830、電子設計自動化(electronic design automation,EDA)程式834及積體電路(IC)設計836，在其他諸多元件之間。資料庫830包含不同電路元件之數據，如HDCP加密引擎214、314與HDCP解密引擎220、320。EDA程式834包含用以設計IC之軟體程式，如電路布局與繞線工具(place and route tools)、綜合工具(synthesis tools)及驗證工具(verification tools)。由EDA程式834所設計之過程，可儲存於IC設計836內，IC設計836係為全操作電路或部分大型IC電路，IC設計836包含下列之數位表示(digital representation)：一或多個接收器218、來源裝置102和HDCP加密引擎314之HDCP解密引擎220和RC傳送器222、接收裝置104之RC接收器3185和RC傳送器322。
本文所述之原則涵蓋其他不同於MHL及/或HDCP之協定，舉例而言，相似之實施例得採用HDMI 2.0之HDCP以實現之。
在不脫離本發明精神與範圍下，上述裝置/元件及其相關方法得允許更動或潤飾。應當理解的是，先前所述之說明及其附圖僅用以解釋，而非限制本發明之範圍。下述申請專利範圍廣泛涵蓋本文所述之通用和特定技術特徵，以及本發明探討方法和系統之陳述應落入於申請專利範圍中，不受相異語言而有所影響。
100‧‧‧系統
102‧‧‧來源裝置
104‧‧‧接收裝置
106‧‧‧音頻裝置
108‧‧‧外部源
112‧‧‧正向數據鏈路
114‧‧‧返向數據鏈路
116‧‧‧音頻數據鏈路
118‧‧‧AV數據鏈路
202‧‧‧I/O端口
204‧‧‧I/O端口
212‧‧‧內容儲存庫
214‧‧‧HDCP加密引擎
216‧‧‧HDMI傳送器
218‧‧‧RC接收器
220‧‧‧HDCP解密引擎
222‧‧‧RC傳送器
224‧‧‧音頻介面裝置
232A‧‧‧處理器
234A‧‧‧記憶體
232B‧‧‧處理器
234B‧‧‧記憶體
302‧‧‧I/O端口
310‧‧‧HDMI接收器
320‧‧‧HDCP加密引擎
306‧‧‧接收器
314‧‧‧HDCP加密引擎
318‧‧‧RC接收器
332A‧‧‧處理器
334A‧‧‧記憶體
322‧‧‧傳送器
334B‧‧‧記憶體
402‧‧‧區塊
404‧‧‧同步前導
406‧‧‧輔助數據
408‧‧‧音頻取樣字元
410‧‧‧有效旗標
412‧‧‧使用者數據
414‧‧‧通道狀態
416‧‧‧同位元
502‧‧‧區塊
504‧‧‧區塊
506‧‧‧區塊
508‧‧‧區塊
512‧‧‧區塊
514‧‧‧區塊
516‧‧‧區塊
518‧‧‧區塊
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟
608‧‧‧步驟
610‧‧‧步驟
612‧‧‧步驟
714‧‧‧返向數據鏈路
800‧‧‧計算裝置
812‧‧‧處理器
816‧‧‧輸入模組
820‧‧‧輸出模組
826‧‧‧記憶體
827‧‧‧匯流排
830‧‧‧資料庫
836‧‧‧IC設計
332B‧‧‧處理器
700‧‧‧系統
834‧‧‧EDA程式
本發明可利用說明書中之若干較佳實施例及詳細敘述與後附圖式而得以瞭解。圖式中相同之元件符號係指本發明中之同一元件。然而，應理解者為，本發明之所有較佳實施例係僅用以說明而非用以限制申請專利範圍。
第一圖係顯示本發明實施例之系統方塊圖，該系統包含來源裝置、接收裝置、音頻裝置以及外部源。
第二圖係顯示本發明實施例之來源裝置之方塊圖。
第三圖係顯示本發明實施例之接收裝置之方塊圖。
第四圖係顯示本發明實施例音頻數據之架構圖。
第五A-五C圖係顯示音頻數據內嵌前置碼(preamble code)，以表示音頻數據之部分係為已加密。
第六圖係依據本發明實施例顯示調整數據串流之步驟流程圖，該數據串流係來自於接收裝置，已調整之數據串流表示次訊框(sub-frame)及其後續次訊框已為加密。
第七圖係顯示本發明另一實施例之系統方塊圖，該系統包含來源裝置、接收裝置、音頻裝置以及外部源。
第八圖係顯示本發明實施例計算裝置之方塊圖，該計算裝置執行來源裝置和接收裝置之功能。
100‧‧‧系統
102‧‧‧來源裝置
104‧‧‧接收裝置
106‧‧‧音頻裝置
108‧‧‧外部源
112‧‧‧正向數據鏈路
114‧‧‧返向數據鏈路
116‧‧‧音頻數據鏈路
118‧‧‧AV數據鏈路

Claims (21)

  1. 一種於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，以保護數位內容，該裝置包含：一接收器，配置用以接收含有一音頻數據之一數據串流；一加密電路，耦接於該接收器，該加密電路配置用以：利用確認/加密協定，以確認一來源裝置，將所接收到之該音頻數據之至少一部分進行加密，將已加密之該音頻數據之至少一部分予以分封化為次訊框，嵌入一第一前置碼，調整該次訊框，作為該次訊框之一前端導引，以表示依據該確認/加密協定，於該來源裝置中更新密鑰(rekeying)，該次訊框有效負載及後續多個次訊框有效負載內所含之該音頻數據之至少一部分已為加密；以及一傳送器，耦接於該加密電路，該傳送器將已調整之該次訊框，透過一第一數據鏈路，以傳送至該來源裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該音頻數據包含複數個音頻區塊單元，每一音頻區塊包含192個訊框，每一訊框包含2個次訊框，以及每一次訊框包含至少一前端導引(preamble)和一音頻取樣字元(audio sample word)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該前端導引包含：該第一前置碼；一第二前置碼，其表示音頻區塊之前端，及對應於後續一第一通道之一音頻取樣字元；一第三前置碼，表示對應於後續該第一通道之一音頻取樣字元；以及一第四前置碼，表示對應於後續一第二通道之一音頻取樣字元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該第一前置碼更表示一音頻區塊之前端導引，及對應於後續該第一通道之一音頻取樣字元。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中加密電路嵌入該第一前置碼作為該次訊框之該前端導引，藉由至少將該第一前置碼取代該次訊框之前端導引之一第二前置碼。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該加密電路更進一步配置以決定加密該音頻數據之部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該第一數據鏈路為音頻回傳通道(ARC)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該接收裝置透過該第一數據鏈路，以確認該來源裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中藉由該第一數據鏈路及與其分離之一第二數據鏈路，以確認該來源裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之於音頻回傳資料鏈路上之接收裝置，其中該第二數據鏈路係為顯示數據通道(DDC)，以及確認/加密協定係為高解析數位內容保護(HDCP)協定。
  11. 一種於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，該方法包含：一接收裝置藉由一確認/加密協定，以確認一來源裝置；於該接收裝置中，接收含有一音頻數據之一數據串流；將所接收到的該音頻數據之至少一部分進行加密；將已加密之該音頻數據之至少一部分予以分封化為次訊框；嵌入一第一前置碼，調整該次訊框，作為該次訊框之一前端導引，以表示依據該確認/加密協定，於該來源裝置中更新密鑰，以及加密該次訊框有效負 載及後續次訊框有效負載所含之該音頻數據之至少一部分；以及將已調整後之該次訊框透過一第一數據鏈路，自該接收裝置傳輸至該來源裝置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該音頻數據包含複數個音頻區塊單元，每一音頻區塊包含192個訊框，每一訊框包含2個次訊框，以及每一次訊框包含至少一前端導引和一音頻取樣字元。
  13. 如申請專利範圍第12項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該前端導引包含：該第一前置碼，一第二前置碼，表示音頻區塊之前端，以及對應於後續一第一通道之一音頻取樣字元，一第三前置碼，表示對應於後續該第一通道之一音頻取樣字元，以及一第四前置碼，表示對應於後續一第二通道之一音頻取樣字元。
  14. 如申請專利範圍第13項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該第一前置碼更表示一音頻區塊之前端導引，及對應於後續該第一通道之一音頻取樣字元。
  15. 如申請專利範圍第13項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該加密電路嵌入該第一前置碼作為該次訊框之該前端導引，更包含：將該第一前置碼取代一第二前置碼。
  16. 如申請專利範圍第11項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，更包含：決定加密該音頻數據之部分。
  17. 如申請專利範圍第11項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該第一數據鏈路為音頻回傳通道(ARC)。
  18. 如申請專利範圍第17項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該接收裝置透過該第一數據鏈路，以確認該來源裝置。
  19. 如申請專利範圍第11項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中利用該第一數據鏈路及與其分離之一第二數據鏈路，以確認該來源裝置。
  20. 如申請專利範圍第19項所述於音頻回傳資料鏈路上保護數位內容之方法，其中該第二數據鏈路係為顯示數據通道(DDC)，以及確認/加密協定係為高解析數位內容保護(HDCP)協定。
  21. 一種非暫態電腦可讀取儲存媒體，用以儲存可執行電腦指令，該指令係由一處理器以執行：一接收裝置利用確認/加密協定，以確認一來源裝置；接收含有一音頻數據之一數據串流；將所接收到的該音頻數據之至少一部分進行加密；將已加密之該音頻數據之至少一部分，予以分封化為次訊框；嵌入一第一前置碼，調整該次訊框，作為該次訊框之一前端導引，以表示依據該確認/加密協定，於該來源裝置中更新密鑰，以及該次訊框有效負載及後續次訊框有效負載所含之該音頻數據之至少一部分已為加密；以及將已調整後之該次訊框透過一第一數據鏈路，自該接收裝置傳輸至該來源裝置。
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