WO1998016926A1 - Procede d'enregistrement de donnees dans des supports d'enregistrement, procede et systeme permettant d'acceder a des donnees memorisees dans des supports d'enregistrement - Google Patents

Procede d'enregistrement de donnees dans des supports d'enregistrement, procede et systeme permettant d'acceder a des donnees memorisees dans des supports d'enregistrement Download PDF

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PCT/JP1997/000957
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Kunihiko Miwa
Hiroya Kobayashi
Norishige Morimoto
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International Business Machines Corporation
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    • H04N2005/91335—Television signal processing therefor for scrambling ; for copy protection by adding a copy protection signal to the video signal the copy protection signal being a watermark

Definitions

  • the present invention relates to a method for recording media data on a recording medium, a method for accessing data stored on the recording medium, and a system. It relates to controlling data access based on this management information at the time of access.
  • the CGMSS signal is a 2-bit data that represents the following copy conditions.
  • the 2-bit data can be copied only once at a specified location in the format.
  • copying data if the CGMS signal is detected on the receiving device side and the content is “copy prohibited”. The receiving device stops copying the content.
  • this entry location can be easily specified and its contents can be easily rewritten, The content of this signal can be easily replaced. In other words, it was difficult to effectively prevent illegal copying of content with conventional technology. Therefore, technology that can effectively restrict access to digital content and effectively prevent illegal copying, etc. The development of is desired.
  • a first invention is a method of recording media data on a recording medium, wherein an embedding area for embedding management information for restricting access to the media data is provided in the media data.
  • the step of specifying and referring to an embedding rule in which the content of the data to be embedded is associated with the state of the embedding area, and operating the state of the embedding area in accordance with the management information.
  • This management information may be information for restricting copying of media data, and in this case, the management information may be either prohibition of copying of media data or permission of copying of media data. May be represented by one bit. Also, this management information may be expressed by a plurality of bits indicating either prohibition of copying of media 'data, permission of copying of media' data, or permission of copying only once.
  • a second aspect of the present invention in a method of accessing media and data recorded on a recording medium, access to the media and data from the recording medium is restricted.
  • a step of outputting read-out media data may further include a step of changing the content of the management information in the read media data.
  • a method for accessing media data stored in a recording medium comprising the steps of: reading, from the recording medium, media data in which management information for restricting copying of the data is embedded.
  • the state of the embedded area is determined by referring to the extracted media data and the step of identifying the embedded area in which the management information is embedded, and referring to the extraction rule corresponding to the data content for extracting the state of the embedded area. Extracting the management information in response to the information. If the management information has contents permitting copying of the media, the read media data is output, and the management information is output to the media, If you have content that prohibits overnight copying. You have a tip that prohibits copying of media and data.
  • the fourth invention is directed to a medium 'data access' system which is useful for a recording medium, in which a medium 'data access' is performed from supplied media data.
  • the embedding area in which management information for restricting evening copying is embedded is specified, and the state of the embedding area is determined by referring to the extraction rule corresponding to the content of the data to extract the state of the embedding area.
  • Means for extracting the management information means for generating an access obstruction signal, and when the management information has contents permitting copying of the media data in response to the readout signal and the management information.
  • the system may further include a change unit that changes the content of the management information in the read data. When the condition for copying the media data is changed by accessing the media data, the changing means changes the content of the management information in the read data.
  • this management information is represented as a single bit, indicating whether copying of media data is prohibited or copying of media data is permitted, the management information permits copying of media data. It may be the case that it has contents to do. In this case, it is preferable to further provide control means for controlling the output means to output a signal generated by the read and access hindrance signal in accordance with a state in which the media data is supplied.
  • management information is embedded as additional information in the medium stored in the recording medium.
  • the management information relates to, for example, conditions for reproducing or copying media data, a history of reproduction or copying, and specification of an access device.
  • the system is controlled based on the contents of this management information. Therefore, the copy and playback of the night was prohibited. It is also possible to limit access devices.
  • FIG. 1 is a diagram showing a procedure for recording media ⁇ data on a recording medium.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining data hiding and extraction using PBC.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the PCBC-based lighting when one pixel is a pixel block.
  • FIG. 4 is a diagram showing a procedure for accessing the media data recorded on the recording medium.
  • Figure 5 is a block diagram of the media-de-night access system.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an arrangement state of pictures in MPEG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of a macro block arranged in a B picture.
  • FIG. 8 is a block diagram of a media / data access system in another embodiment.
  • Figure 1 shows the procedure for recording media data on a recording medium.
  • Media and data such as images, voices, and software are recorded on DVD-ROM media according to the following procedure.
  • Media data which is analog data, is converted to digital data by performing an analog / digital conversion process (step 11).
  • the converted digital data is compressed using, for example, a Moving Picture Experts Group (MPEG) (step 12).
  • MPEG Moving Picture Experts Group
  • the compressed data is further encoded and encrypted (step 13), modulated (step 14), and recorded on the DVD-ROM medium.
  • MPEG Moving Picture Experts Group
  • the media data is stored in the DVD-ROM after the management information is embedded in the media.
  • This management information is used to restrict access to the data when the system accesses the media data stored in the DVD-ROM. Based on this management information, the system can use the management information based on this management information. Controlled.
  • management information for managing a copy of media data will be described as an example.
  • each status is represented by the following 2-bit data.
  • Embedding management information in media data is performed, for example, between analog-to-digital conversion (step 11) and MPEG compression (step 12).
  • This embedding can be done by a technique called overnight hiding.
  • pixel block coding Pixel
  • PBC Block Coding
  • PBC data hiding and extraction
  • media data is processed according to a predetermined conversion rule.
  • primary characteristics such as pixel values of two adjacent pixels have a high correlation with each other.
  • adjacent pixels are very similar green and have a close correlation with each other. Therefore, even if these pixels are replaced, it will be almost impossible to visually recognize the replacement. That is, even if pixel values having a high correlation are operated according to a certain rule, visual image quality hardly deteriorates.
  • this algorithm defines an image region having at least one pixel as a pixel block (embedded region), and deliberately determines the characteristics of adjacent pixel blocks based on a certain conversion rule. By manipulating, one bit of data is hidden. The data is expressed as a result of comparing the properties of neighboring pixel blocks. At the time of data extraction, data is extracted in accordance with the extraction rules determined based on the conversion rules.
  • the bit information is expressed by performing a swap operation on the properties (eg, luminance values) of two adjacent pixel blocks according to the following conversion rules.
  • Bit “0” —Pixel 'block (when the characteristic value of PB ⁇ is smaller than the characteristic value of the other (PB 2 ).
  • Bit information is extracted by the following extraction rule corresponding to the above conversion rule. According to the rules, it is extracted by comparing the characteristic values (eg, brightness values) of two adjacent pixel blocks.
  • Fig. 2 is for explaining the data hiding and extraction using PBC.
  • Pixel 'block PB 1 PB 2 may be defined as a set of multiple pixels, for example, 3 x 3 pixels, or one pixel may be defined as one pixel' block Neighboring pixels' blocks have a strong correlation, so even if you swap their positions, you will not feel that the image has deteriorated enough to be visually perceptible ( Fig. 2 (a))
  • Fig. 2 (a) Consider the case where the position of the pixel block in the original image is as shown in Fig. 2 (b).
  • Tsu compares the characteristic values of the click, as a result, the direction of characteristic values of P 8 E is greater than the characteristic value of PB 2.
  • the characteristic value of the pixel block already satisfies the condition of "1" in the above conversion rule. Not done.
  • the data "1" is extracted because the extraction rule specifies that if the characteristic value of P is large, the data is "1".
  • a value relating to the primary characteristic and a value relating to the secondary characteristic of the pixel block (embedded area) can be used.
  • Primary characteristics are direct parameters of pixel values, such as pixel block luminance and chromaticity.
  • the secondary characteristic is obtained by decomposing the primary characteristic, such as a value indicating a statistical property such as an average value and a variance of the parameter.
  • first-order characteristics have a high correlation between two adjacent pixel blocks.
  • the quadratic characteristic can have a high correlation between two blocks that are not adjacent to each other. Therefore, it should be noted that a pixel block targeted for PBC is not necessarily limited to an adjacent block.
  • a characteristic value of a pixel block a luminance value as a primary characteristic and a variance value as a secondary characteristic will be described as an example.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining embedding of 6-bit data into six pixel * blocks using PBC when one pixel is a pixel block.
  • the characteristic value is a variance value
  • the image quality will be greatly degraded, such as the occurrence of stripes on the image. Therefore, it is not preferable to use the pixel value as it is as the characteristic value of the block. Therefore, a method using the variance value of the pixel luminance as the characteristic value is conceivable.
  • the characteristic value of the pixel block is set to this variance d.
  • the embedding of the data using the hiding technique is as follows: First, an embedding area for embedding management information is specified in the media data. Then, a conversion rule is prepared in which the contents of the embedding data are associated with the state (characteristics) of the embedding area, and by referring to this rule, the state (characteristics) of the embedding area is directly determined according to the management information. Operate As a result, management information can be embedded in media data. By directly manipulating the original media and data, management information embedded with the original media and data is embedded. Therefore, since it is difficult to separate and modify only the management information, it is possible to effectively perform the access control of the media / data.
  • the PBC is described in detail in a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 8-159330 (internal reference number JA996-6044)).
  • the management information is embedded using the above PBC, and the media data stored in the DVD-ROM is accessed by the following procedure.
  • FIG. 4 is a diagram showing a procedure for accessing media data recorded on a recording medium.
  • the data source is, for example, a storage medium such as DVD-ROM or CD-R, communication such as the Internet, or satellite broadcasting.
  • the supplied data is demodulated (step 41) and decoded (step 42). If the data is MPEG-compressed, decompress it (step 43).
  • Media ⁇ Extract the management information embedded in the data, change the content of the management information if necessary, and embed it in the media data again. And the media '' Digital Night By performing the analog conversion process (step 44), an analog playback signal is obtained.
  • the embedding area in which the management information is embedded is specified from the reading data.
  • the management information is extracted according to the state of the embedding area by referring to the extraction rule corresponding to the data content for extracting the state of the embedding area.
  • the extracted management information is data “0 0”
  • a copy of the media is allowed according to the above rules. If it is "1 1”, this means that copying of media data is prohibited. In this case, the access system is controlled so that copying of the media data is prohibited.
  • Overnight “10” means that the copy of Media Overnight can be copied conditionally (only once).
  • Figure 5 shows access to media data stored in DVD-ROM. It is a block diagram of a system.
  • the DVD-ROM 51 set in the media / data supply section 61 is operated by directly manipulating the media data using the data hiding technique. Encrypted and modulated data with embedded management information is recorded.
  • the data read out from the reader 52 in the media / data supply unit 6 1 constitutes a signal processing system 62, a demodulator 53, a signal decoder 54, and an MPEG decoder. Processed by 5 5. This will give you a decompressed digital file.
  • the management information extractor 56 specifies the embedding area in which the management information is embedded from the decompressed digital data output from the MPEG decoder 55, and extracts the state of the embedding area from the data.
  • the management information is extracted according to the state of the embedding area by referring to the associated extraction rule DZA Comparator 57 in the signal processing system 62 is digitized without the management information.
  • the analog data is converted from analog data to analog output signals (eg, NTSC)
  • the management information changer 58 changes the copy conditions indicated by the management information as necessary as described above.
  • the access disturbing signal (for example, APS of Macrovision Signal etc.) generated by the access disturbing signal generator 60 is analyzed by a switch 59 in the output unit 63 to be analyzed. This switch 59 is controlled by a control signal from the management information extractor 56.
  • the output section 63 outputs an analog reproduced signal or a superimposed signal. Output as analog output signal.
  • the management information extractor 56 controls the control signal to turn off the switch 59. Is output. In this case, the access interference signal is not superimposed on the analog playback signal, The raw signal is output as it is. on the other hand. If the management information prohibits the copying of media and data, the management information extractor 56 outputs a control signal to turn on the switch 59. In this case, a signal is output in which an interference signal generated by the access interference signal generator 60 is superimposed on the analog signal from the 0/8 converter 57.
  • the management information changer 58 changes the management information in the read data to "copy prohibited”, reads the information, and reads it all night. Replace and embed. As a result, subsequent data copying based on the copied data can be effectively prevented.
  • management information is not limited to the information related to copy restrictions, but can be applied to various types of management information that controls the system. It may be information.
  • the reproduction permission information permits the reproduction of media data. If the reproduction of media data is permitted and the reproduction of media data is prohibited, ⁇ Control so that data is not output from the system. In addition, if playback can be performed only once, media ⁇ Data playback is permitted, and embedded playback permission information is set to data “10”. To data "1 1" using data and hiding technology.
  • the management information may also be an expiration date that defines the period during which media data can be reproduced or recorded, authentication information for reproducing media contents, a disc key, a title key, and the like. Both types of information are necessary data for accessing Media Day.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an arrangement state of pictures in MPEG. As shown in this figure, in order to realize bidirectional prediction, MPEG specifies three types of frames: I-pictures, P-pictures, and B-pictures.
  • the I picture is an image that has been intra-coded (intra-coded), and all macroblocks in this picture have been intra-coded (intra-frame predictive coding).
  • P picture is forward between frames It is a picture that has been predictively coded. Some macro blocks in this picture may be intra-coded.
  • a B picture is a plane image that has been bidirectionally predictively coded between frames. Macroblocks in B-pictures are basically coded by forward prediction, backward prediction, or bidirectional prediction, but may include intra-coding.
  • the screen for intra-coding the entire screen is an I-picture.
  • the I-picture and the P-picture are coded in the same order as the moving picture.
  • a B picture encodes a B picture inserted between them after processing an I picture and a P picture.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of a macro block arranged in a B picture.
  • a macroblock is a unit to be encoded. For each macroblock, motion compensation is performed on a 16-pixel x 16-pixel luminance block, and a motion-compensated inter-frame prediction method is performed for each macroblock, and information is compressed based on temporal screen correlation.
  • Macroblocks in a B picture can be classified into the following four types of prediction.
  • Intra macroblock intra-frame predicted macroblock
  • Forward prediction macroblock A macroblock that is forward predictive coded by referring to a past I or P picture (reference frame). Specifically, a 16-pixel x 16-pixel square area that is the most similar in the past reference frame is searched, and the prediction error ( ⁇ ), which is the difference from the square area, and the spatial relative It has information about the position (movement vector).
  • the prediction error ⁇ is expressed as a difference between 16 pixels ⁇ 16 pixels of luminance and chrominance.
  • the criterion for selecting a similar square area is the encoder. Has been entrusted to ⁇ Back prediction macroblock
  • These macroblocks are backward predictive coded by referring to future reference frames in display order. It searches for the most similar area in the future reference frame, and has information on the prediction error ( ⁇ ), which is the difference from that area, and the spatial relative position ⁇ (motion vector).
  • the most similar area in the past reference frame and the most similar area in the future reference frame are searched, and the prediction error (the difference between these two areas and the average (averaged for each pixel)) is calculated. (Mm ⁇ + ⁇ ⁇ ) / 2) and their spatial relative positions (two motion vectors).
  • at least one macroblock to be embedded must be specified in the B picture. This is, for example, from the first line to the third line of the B picture. It may be defined as each existing macroblock (embedded area), or may be the entire macroblock in a certain frame.
  • the algorithm for generating the position sequence can use, for example, the algorithm disclosed in Japanese Patent Application No. 8-159330 (in-house reference number JA9966-1044).
  • 1-bit data is embedded into one macroblock based on the embedding rules for the macroblock specified as the target of embedding processing.
  • This embedding rule associates bit information with the type of macroblock prediction, and includes, for example, the following rules.
  • Backward prediction macroblock (represented by N) For example, consider the case where management information “1 0 1 0” is embedded. This 4-bit data is embedded in order in the four embedding areas (macroblocks) from left to first on the first line shown in Fig. 7. First, since the first data is bit “1”, the prediction type of the leftmost macroblock (first embedding area) is determined to be bidirectional prediction (B) according to the embedding rules.
  • the prediction error in this case is the prediction error that is the difference from the average of the most similar area in the past reference frame and the most similar area in the future reference frame. The next data is bit "0".
  • the prediction type of the second macroblock is either forward prediction (P) or backward prediction macroblock (N).
  • P forward prediction
  • N backward prediction macroblock
  • the prediction error in forward prediction and the prediction error in backward prediction are compared, and a type with a small prediction error is selected.
  • the prediction error of the second macroblock in forward prediction is smaller than that in backward prediction.
  • Forward prediction (P) is selected.
  • a similar procedure is repeatedly applied to the third and fourth embedded regions. That is, the prediction type of the third macroblock from the left is bidirectional prediction (B), and the prediction type of the fourth macroblock is backward prediction (N) because the prediction error in backward prediction is smaller. It is determined.
  • the management information “1100” was embedded in these areas.
  • a method of extracting the management information embedded by the above procedure will be described.
  • information for specifying the macroblock in which the management information is embedded must be provided. This can be given as information from the outside or embedded in the data itself in advance.
  • the position S of the embedding area is standardized or if the algorithm for generating the position sequence is known, the message / de-night can be extracted.
  • the method of extracting message data using the reduced sequence is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 8-159330 described above.
  • the information embedded in the specified embedding area is extracted by referring to the extraction rules based on the type of prediction in the specified embedding area.
  • This extraction rule associates the type of macroblock prediction with bit information. Must be provided as information at the time of extraction.
  • These rules include, for example, the following rules. Note that the correspondence between the prediction type and bit information in this extraction rule corresponds to that of the embedding rule described above.
  • management information "1 0 1 0" is stored in these areas.
  • the prediction type of the macroblock is determined in association with the bit to be embedded. Therefore, it is possible to embed management information in a moving image with almost no effect on the compression efficiency of the moving image and with almost no deterioration in image quality. Moreover, it is very difficult to remove the management information embedded in this way from the moving image. In addition, the amount of information to fill is almost Since there is no dependency, it is possible to embed messages and data efficiently.
  • Japanese patent application Japanese Patent Application No. Hei 8-272721 (in-house serial number JA996-6074)
  • the management information is embedded in the media data by using the data hiding method.
  • a special emphasis is on controlling the system to manage access to media data based on the information. Therefore, it should be particularly noted that the present invention is not limited to the data hiding method disclosed above, but can be applied to various methods.
  • the management information described above represents three statuses in two bits
  • the embodiment described here is a one-bit management information, and is intended to give the system three statuses in effect. Is what you do.
  • the system according to the present embodiment has a controller 81 that detects the state in which media data is supplied to the system, and controls the output of the system according to the state.
  • the media / data supply device 82 is for supplying a media * device in which management information is embedded to an access * system. For example, an optical system for reading the data from a DVD-ROM. And circuits that take data on the Internet into the system.
  • the management information is represented by 1-bit data indicated by the following information.
  • the data is processed by the signal processing system 83 that performs demodulation, symbol decoding, and DZA conversion.
  • the management information extraction unit 84 identifies the embedding area in which the management information is embedded from the media data processed by the signal processing system 83 and associates the state of the embedding area with the contents of the data to be extracted.
  • the management information is extracted according to the state of the embedding area by referring to the extracted extraction rule.
  • the management information extractor 84 outputs a control signal according to the extracted information. This control signal is for controlling the output device 85, and selectively superimposes the access interference signal generated by the access interference signal generator 86 on the output signal in accordance with the content thereof, and outputs the signal.
  • the controller 81 is connected to the media data supply device 82 and monitors how the media data is supplied to the access system. Then, even if the management information is bit “0”, that is, even if the copying of the media data is permitted, the switch in the output device 85 is turned on according to the result of the supply state, and the superimposition is performed. The output device 85 is controlled so that the output signal is output. In other words, even though the management information itself permits the copying of media data, Evening copying is prohibited.
  • the specific media and data supply states include, for example, "When media and data are taken into the access system via a recording medium, the set recording medium is read-only when copying. Is it rewritable? " The type of recording medium can be easily distinguished in the non-tamperable area (lead-in area) of the recording medium because the system can recognize it in terms of hardware.
  • the controller 81 does not forcibly control the switch when data copying is attempted while data is supplied from a read-only recording medium. Therefore, the access system operates according to the extracted management information, and data can be copied as long as the management information permits copying.
  • the controller 81 turns on the switch regardless of the contents of the management information. Therefore, data cannot be copied from rewritable recording media.
  • the embedded management information can be represented by one bit instead of two bits, there is no need to consider the order of bits, other than the size of the management information.
  • the management information is 2 bits, if the bit arrangement is different between "01" and "10", it is necessary to consider the order in extracting the information. This is not necessary for one bit. Therefore, there is an effect that the extraction accuracy of the management information is significantly improved.
  • the supply status to be monitored may be considered as follows: If the media data is captured via communication, broadcast, etc., whether or not the access system is connected to the network at the time of copying. Can be In this case, if the data is connected to the network at the time of copying, it can be regarded as the original data.
  • the provider distributes the content to the general public.
  • the fax that received the content The system itself has the function of extracting management information embedded in the content and restricting access to the content according to the access conditions defined by the system. Therefore, access to the content by the recipient, particularly illegal copying of the content by the recipient, can be effectively prohibited in the recipient's system.

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Description

明 細 省 メディア · データを記録媒体に記録する方法， その記録媒体中に記憶さ れたメディア · データのアクセス方法及びシステム
[技術分野]
本発明は， メディア · デ一夕を記録媒体に記録する方法， その記録媒 体中に記憶されたメディア ' データのアクセス方法及びシステムに係り 特に， メディア ■ データ中に管理情報を埋め込み， データ · アクセス時 に， この管理情報に基づいて， データのアクセスを制御することに関す る。
[背景技術]
マルチメディア環境が普及するに従い， D V D (デジタル ， ビデオ ' ディスク） ， D V C (デジタル ' ビデオ ' カメラ） ， ディジタル C S衛 星放送， 及びインターネッ トといったデジタル情報を扱うシステムがま すます一般的になっている。 そして， 大容量のマルチメディア ' データ を髙速に処理 ' 転送できるさまざまな装置の開発も進んでいる。 しかし ながら， これらの装置が今後普及するか否かは， 劇場用映画といった魅 力的なコンテンツを扱うアプリケーションの数量に依存している。 どん なに優れたハード · ウェアが存在しても， 需要者の購買意欲を喚起する ようなコンテンツが数多く配布されなければ， それらの普及は困難であ ろラ。
その際に問題となるのが著作物の保護である。 D V D等は， 劇場用映 画等の配布に十分なハード · ウェア的な仕様を有するにもかかわらず， これらのコンテンツの保護、 特に不法なコピーの問題に関しては. コン テンッの供給者が十分に納得できるような仕様が提供されていない。 デ ジタル . データは， データ内容のコピー， 改変が極めて容易であるにも かかわらず、 それらを防ぐ有効な仕様が提供されていないからである。 それゆえに、 これらの媒体を用いた多数の魅力的なコンテンツの配布を 期待することはできないのが現状である。 事実， このような著作物の保 護に関する問題が解決していないため， D V Cは， カメラ撮り専用機し か発売されていない。 このように， デジタル化された著作物を有効に保 護することがマルチメディアを一層普及させる上で必須であり . そのた めの保護技術の開発や標準化された規格の制定が期待されている。 従来， 音楽等のデジタル · コンテンツのコピーを制限しょうとする試 みの一つとして， D A T (デジタル ， オーディオ ， テープ） における C GM S信号（Copy Generation Management System信号） の採用力 ある。
C GM S信号は， 2 ビッ トのデ一夕で， 以下のようなコピー条件を表し ている。
C GM S信号 複 製 条 件
1 1 コピー禁 止
0 0 コピーの制限なし
1 0 —回だけコピー可能 この方式は， この 2 ビッ トのデ一夕をフォーマツ ト中の所定の場所に そのまま記入している。 データのコピーを行う場合， この C GM S信号 が受信装置側で検出され， その内容が 「コピー禁止」 であれば. 受信装 雷がコンテンツのコピーを中止する。 しかしながら， この記入場所は容 易に特定でき， その内容を書き換えることも容易であるため， 利用者が この信号の内容を容易に害き換えることができる。 つまり， 従来の技術 では. コンテンツの不法なコピーを有効に防止することは困難であった, そこで， デジタル ' コンテンツのアクセスを有効に制限でき， 不法なコ ピー等を有効に防止できるような技術の開発が望まれている。
[発明の開示]
上記問題点に鑑み. 本発明の目的は， データに対するアクセスを制限 し、 デ一夕の不法なコピー等を有効に防止することができるシステムを 提供することである。
かかる目的を達成するために、 第 1 の発明は， メディア ' データを記 録媒体に記録する方法において、 メディア · データに対するアクセスを 制限するための管理情報を埋め込む埋め込み領域を， メディア ' データ 中において特定するステップと， 埋め込むデータの内容を埋め込み領域 の状態に対応づけた埋め込み規則を参照し、 管理情報に応じて， 埋め込 み領域の状態を操作し， それによつて， 管理情報を前記メディア · デ一 夕中に埋め込むステップと， 管理情報が埋め込まれたメディア · データ を記録媒体に記録するステップと
を有するメディア · データを記録媒体に記録する方法を提供する。 この 管理情報は， メディア ' データのコピーを制限するための情報であって もよく、 この場合、 管理情報は、 メディア · データのコピーの禁止、 ま たはメディァ · データのコピーの許可のいずれかを示す、 1 ビッ トで表 現されていてもよい。 また、 この管理情報は、 メディア ' データのコピ 一の禁止、 メディア ' データのコピーの許可、 または一回のみのコピー の許可のいずれかを示す複数のビッ トで表現されていてもよい。
第 2の発明は、 記録媒体に記'ほされたメディア · データのアクセス方 法において， 記録媒体から、 メディア · データに対するアクセスを制限 するための管理情報が埋め込まれたメディァ ， データを読み出すステツ プと. 読み出されたメディア · データから， 管理情報が埋め込まれた埋 め込み領域を特定するステップと， 埋め込み領域の状態を抽出するデ一 夕の内容に対応づけた抽出規則を参照することにより、 埋め込み領域の 状態に応じて， 管理情報を抽出するステップと. 管理情報がメディア · データのアクセスを許可する内容を有する場合にのみ， 読み出されたメ ディア · データを出力するステップとを有するメディア · デ一夕のァク セス方法を提供する。 ここで、 上記のメディア · デ一夕を出力するステ ップは、 読み出されたメディア · データ中の管理情報の内容を変更する ステップをさ らに有していてもよい。
第 3の発明は、 記録媒体に記憶されたメディァ · データのアクセス方 法において， 記録媒体から、 メディア ' データのコピーを制限するため の管理情報が埋め込まれたメディァ ' データを読み出すステップと. 読 み出されたメディア · データから， 管理情報が埋め込まれた埋め込み領 域を特定するステップと， 埋め込み領域の状態を抽出するデータの内容 に対応づけた抽出規則を参照することにより、 埋め込み領域の状態に応 じて， 管理情報を抽出するステップと. 管理情報がメディア ' データの コピーを許可する内容を有する場合に， 読み出されたメディア · デ一夕 を出力すると共に、 管理情報が前記メディァ ， デ一夕のコピーを禁止す る内容を有している場合には. メディア · データのコピーを禁止するス チップとを有するメディア · データのアクセス方法を提供する。 ここで. メディア · データに対するアクセスによりメディア · データのコピーの 条件が変わった場合には、 読み出されたメディア ， データ中の管理情報 の内容を変更するステップをさ らに有することが好ましい。
第 4の発明は、 記録媒体に記慷されたメディア ' データのアクセス ' システムにおいて， 供給されたメディア · データから， メディア ' デ一 夕のコピーを制限するための管理情報が埋め込まれた埋め込み領域を特 定し， 埋め込み領域の状態を抽出するデ一夕の内容に対応づけた抽出規 則を参照することにより、 埋め込み領域の状態に応じて， 管理情報を抽 出する手段と， アクセス妨害信号を発生する手段と， 管理情報がメディ ァ · データのコピーを許可する内容を有する場合に. 読み出し信号を出 力すると共に、 管理情報がメディア ' データのコピーを禁止する内容を 有している場合には， 読み出し信号及びアクセス妨害信号により生成さ れた信号のいずれか一方を選択的に出力する出力手段とを有するメディ ァ · データのアクセス · システムを提供する。 このシステムは、 読み出 しデータ中の管理情報の内容を変更する変更手段をさ らに有していても よい。 また、 メディア ' データがアクセスされることにより， メディア データのコピーの条件が変わった場合において， 変更手段は， 読み出し データ中の前記管理情報の内容を変更する。
この管理情報がメディア · データのコピーの禁止、 またはメディア · データのコピーの許可のいずれかを示す、 1 ビッ トで表現された情報で ある場合には、 管理情報がメディア · データのコピーを許可する内容を 有している場合であってもよい。 この場合、 メディア · データが供給さ れる状態に応じて、 出力手段が読み出し及びアクセス妨害信号により生 成された信号を出力するように制御する制御手段をさ らに設けることが 好ましい。
上記のような構成において、 記録媒体に記憶されたメディア ' デ一夕 中には付加情報として管理情報が埋め込まれている。 この管理情報は， 例えば， メディア ' データの再生またはコピーに関する条件， 再生また はコピーの履歴， アクセス機器の特定などに関するものである。 記録媒 体に記録されたデータにアクセスする際に， システムはこの管理情報の 内容に基づいて制御される。 従って， デ一夕のコピー ' 再生を禁止した り， アクセス機器の限定したりすることが可能である。
[図面の簡単な説明]
第 1図は、 メディア 《 デ一夕を記録媒体に記録する手順を示す図であ る。
第 2図は、 P B Cを用いたデータのハイディ ング及び抽出を説明する ための図である。
第 3図は、 1画素をピクセル · ブロックとした場合の P C Bによるハ イデイ ングを説明するための図である。
第 4図は、 記録媒体に記録されたメディア · デ一夕にアクセスする手 順を示す図である。
第 5図は、 メディア · デ一夕のアクセス · システムのブロック図であ る。
第 6図は、 M P E Gにおけるピクチャの配列状態を説明するための図 である。
第 7図は、 Bピクチャ内に配置されたマクロブロックの状態を示す図 である。
第 8図は、 別の実施例におけるメディア · データのアクセス · システ ムのブロック図である。
主要な構成要素の番号と名称との対応は、 以下の通りである。
5 1 D VD - R OM 5 2 読出し器
5 3 復調器 5 4 暗号復号化器
5 5 M P E G復号器 5 6 管理情報抽出器
5 7 D/Aコンバータ 5 8 管理情報変更器
5 9 スィッチ 6 0 アクセス妨害信号発生器
6 1 メディア ， デ一夕供給部 6 2信号処理系 6 3 出力部
[発明を実施するための最良の形態]
第 1図は， メディア · データを記録媒体に記録する手順を示す図であ る。 画像、 音声， ソフ トウェア等のメディア ， データは、 以下の手順に 従って、 D VD— R OMメディア中に記録される。 アナログ . データで あるメディア · データは、 アナログ /デジタル変換処理を行いデジタル データに変換される （ステップ 1 1 ) 。 この変換されたデジタル · デ一 夕は、 例えば M P E G (Moving Picture Experts Group)を用いて圧縮さ れる （ステップ 1 2 ) 。 この圧縮されたデータは、 さ らに、 符号、 暗号 化され （ステップ 1 3 ) 、 変調することにより （ステップ 1 4 ) , D V D— R OMメディアに記録される。
本実施例において， メディア · データは. 管理情報をメディア ' デ一 夕中に埋め込んだ上で、 D VD— R OMに記憶される。 この管理情報は. システムが D VD— R OMに記慷されたメディア · データにアクセスす る際に， このデータに対するアクセスを制限するためのものであり、 こ の管理情報に基づいて、 システムが制御される。 本実施例において、 メ ディア · データのコピーを管理するための管理情報を例に説明する。 例 えば、 管理情報は、 それぞれのステータスを、 以下のような 2 ビッ トの データで表現する。
(管理情報）
ス テ ー タ ス データの内容
複 製 禁 止
コピーの制限なし 0 0
—回だけコピー可能 1 0 メディア · データに対する管理情報の埋め込みは、 例えば、 アナログ デジタル変換 （ステップ 1 1 ) と M P E G圧縮 （ステップ 1 2 ) との間 で行われる。 この埋め込みは、 デ一夕 · ハイディングと呼ばれる技術に より行うことができる。 ここでは、 一例として、 隠べいの対象となる管 理情報をあるメディア ， データ中に埋め込む方法及び逆に埋め込まれた デ一夕を抽出する方法であるピクセル · ブロック · コーディング（P i xe l B l ock Cod i ng) (以下、 P B Cという） について説明する。
P B Cを用いた場合、 データのハイディ ング及び抽出において、 メデ ィァ · データは、 予め定められている変換規則に従って処理される。 一 般的に、 ある画像において、 隣接した 2つの画素の画素値等の 1次特性 は互いに高い相関関係を有している。 例えば、 画像の一部に 「森」 の部 分が存在するとき、 隣接した画素は極めて類似した緑であり、 互いに髙 い相関を有している。 従って、 これらの画素を入れ替えたとしても、 視 覚的にこの入れ替えを認識することは殆どできないであろう。 すなわち, 高い相関を有する画素値をある規則に従って操作しても、 視覚的な画質 の劣化は殆ど生じないのである。
この性質に鑑みて、 本アルゴリズムは、 少なく とも 1つの画素を有す る画像領域をピクセル · ブロック （埋め込み領域） として定義し、 ある 変換規則に基づき、 意図的に隣接したピクセル · ブロックの特性を操作 することで、 1 ビッ トのデ一夕を隠ぺいする。 データは、 隣接するピク セル · ブロックの特性の比較結果で表現される。 また、 デ一夕の抽出時 には、 この変換規則に基づき決定される抽出規則に従って、 データを抽 出する。
ビッ ト情報は、 隣接した 2つのピクセル · ブロックの特性 （例えば、 輝度値） を以下の変換規則に従って入れ替え操作を行うことで表現され る
(変換規則）
ビッ ト" 1 " ： —方のピクセル ' ブロック （ P B^ の特性値が他方 (P BJ の特性値より大きい場合
ビッ ト" 0 " ： —方のピクセル ' ブロック （P B^ の特性値が他方 (P B2) の特性値より小さい場合 また、 ビッ ト情報は、 上記の変換規則に対応した以下のような抽出規 則に従って、 隣接した 2つのピクセル · ブロックの特性値 （例えば、 輝 度値） を比較することにより抽出される。
(抽出規則）
—方のピクセル ' ブロック （P B^ の特性値が他方 （P BJ の特性値 より大きい場合 ： ビッ ト" 1 "
—方のピクセル . ブロック （P B^ の特性値が他方 （P B。） の特性値 より小さい場合 ： ビッ ト" 0 " 第 2図は、 P B Cを用いたデータのハイディ ング及び抽出を説明する ための図である。 ピクセル ' ブロック P B1 P B2は例えば 3 X 3画素 のように複数の画素の集合として定義してもよいし、 1面素を 1 ピクセ ル ' ブロックと定義することも可能である。 隣接するピクセル ' ブロッ クは髙い相関を有しているので、 それらの位置の入れ替え操作を行って も、 画像が視覚的に認識できる程度に劣化したとは感じることはないで あろう （第 2図 （ a ) ) 。 オリジナル画像におけるピクセル · ブロック の位置が同図 （b) である場合を考える。 まず、 二つのピクセル ' プロ ックの特性値を比較し、 その結果、 P 8ェの特性値の方が P B 2の特性値 よりも大きいとする。 オリジナルにデータ" 1 " を隠べいする場合、 ピ クセル · ブロックの特性値が、 上記の変換規則におけるデ一夕" 1 " の 条件を既に満たしているので、 これらのブロックの特性値の入れ替え行 われない。 一方、 デ一夕を抽出する際は、 P の特性値が大きい場合 はデータ" 1 " であると抽出規則が定めているので、 データ" 1 " が抽 出される。
また、 オリジナルにデータ" 0 " を隠ぺいする場合、 オリジナルにお けるピクセル · ブロックの特性値の関係が、 変換規則におけるデータ" 0 " の条件を満たさないので、 ピクセル ' ブロックの特性値を入れ替え る。 しかしながら、 この入れ替えは視覚的には認識できない。 抽出時は. 抽出規則に従って、 これらのブロックの特性値の関係からデ一夕" 0 " が抽出される。
特性値は、 上記のような輝度値の他にも、 ピクセル · ブロック （埋め 込み領域） の 1次特性に関する値及び 2次特性に関する値を用いること できる。 1次特性は、 ピクセル · ブロックの輝度や色度のように画素値 の直接的なパラメータである。 また、 2次特性は、 前記パラメータの平 均値や分散といった統計的な性質を示す値のように、 1次特性をを分解 することで得られる。 一般に、 1次特性は隣接する 2つのピクセル · ブ ロックにおいて高い相関関係を有している。 これに対して、 2次特性は 隣接しない離れた二つのブロックにおいて高い相関関係を有し得る。 従 つて、 P B Cの対象となるピクセル · ブロックは、 必ずしも隣接するブ ロックに限定されない点に留意されたい。 以下、 ピクセル · ブロックの 特性値として、 1次特性である輝度値を、 また 2次特性である分散値を 例に説明する。
まず、 ピクセル · ブロックの特性値を輝度値とする場合について説明 する。 1画素をピクセル ' ブロックに対応付けた場合、 このブロックの 特性値として、 画素の輝度値をそのまま使うことができる。 自然面像で は、 大抵の場合、 隣接する画素の相関は非常に髙いため、 それらを入れ 換えても大きな画質の劣化にはならない。 第 3図は、 1画素をピクセル ブロックとした場合、 P B Cを用いて 6 ビッ トのデータを 6つのピクセ ル * ブロック中への埋め込みを説明するための図である。
次に、 特性値を分散値とする場合について説明する。 n x m画素でピ クセル ， ブロックを構成するような場合、 ピクセルの輝度値をブロック 間で入れ替えると、 画像上に縞模様が生じるなど、 画質に大きな劣化が 生じる。 従って、 ピクセル値をそのまま、 ブロックの特性値として使う ことは好ましくない。 そこで、 ピクセル輝度の分散値を特性値として用 いる方法が考えられる。
ピクセル ， ブロックの輝度値の性質を、 平均値 hと分散値 dとに分解 したとき、 隣接するピクセル · ブロックで、 平均値 hはそのままで分散 値 dのみを入れ換えたとしても、 画質に与える影響は少ない。 そこで、 この性質を生かして、 ピクセル . ブロックの特性値をこの分散値 dとし. これを変換規則に従って入れ替えることで、 データを隠べいすることが 可能となる。
第 2図 （ c ) のように、 ピクセル ' ブロック が、 平均値 h i、 分 散値 01〗を有し、 ブロック P B 2が平均値 h 2、 分散値 d nを有する場合を 考える。 ビッ ト" 1 " を隠ぺいする場合、 d i dゥなので、 変換規則に おけるビッ ト" 1 " の条件を満たさない。 そこで、 両ピクセル ' ブロッ クの分散値 dのみを入れ替える。 これは、 二つのピクセル ' ブロック間 において、 その平均値 hは変更せずに、 分布の山の形だけ交換すること に相当する。
このように、 デ一夕 . ハイディング技術を用いたデ一夕の埋め込みは, まず、 管理情報を埋め込む埋め込み領域を， 前記メディア · データ中に おいて特定する。 そして、 埋め込むデ一夕の内容を埋め込み領域の状態 (特性） に対応づけた変換規則を用意しておき、 この規則を参照し、 管 理情報に応じて， 埋め込み領域の状態 （特性） を直接的に操作する。 そ れによって， 管理情報をメディア ■ データ中に埋め込むことができる。 原メディア · データを直接的に操作することにより、 原メディア · デ一 夕と一体化した管理情報の埋め込みを行っている。 従って、 管理情報の みの分離， 改変が困難なので、 メディア · デ一夕のアクセス管理を有効 に行うことができる。 なお、 P B Cに関しては、 日本国の特許出願 （特 願平 8— 1 5 9 3 3 0号 （社内整理番号 J A 9 9 6 — 0 4 4) ) におい て詳述されている。
上記の P B Cを用いて管理情報が埋め込まれ、 D VD— R OM中に記 憶されたメディア · デ一夕は、 以下の手順によりアクセスされる。 まず. D VD— R OMからデータを読み出す。 この読み出しデ一夕は、 第 1図 で説明したように、 管理情報が埋め込まれたメディア · デ一夕を MP E G圧縮し （ステップ 1 1 ) 、 符号、 暗号化 （ステップ 1 2 ) 後に変調さ れた （ステップ 1 4 ) 信号である。
第 4図は、 記録媒体に記録されたメディ 7 · データにアクセスする手 順を示す図である。 まず、 情報が埋め込まれたメディア · デ一夕がァク セス · システムに供給される。 データの供給元は、 例えば、 D VD— R OMや C D— Rといった記憶媒体、 インタ一ネッ ト等の通信、 或いは衛 星放送などである。 供給されたデータは復調され （ステップ 4 1 ) 、 復 号される （ステップ 4 2 ) 。 データが M P E G圧縮されている場合には, これを解凍する （ステップ 4 3 ) 。 メディア · データ中に埋め込まれた 管理情報を抽出し、 必要ならば、 管理情報の内容を変更して、 メディア データに再度埋め込む。 そして、 メディア ' デ一夕をデジタル アナ口 グ変換処理 （ステップ 4 4) を施すことにより、 アナログ再生信号が得 られる。
メディア ' デ一夕から管理情報を抽出するために、 上記の P B Cの抽 出プロセスを利用する。 まず、 読み出しデ一夕から， 管理情報が埋め込 まれた埋め込み領域を特定する。 次に、 埋め込み領域の状態を抽出する データの内容に対応づけた抽出規則を参照することにより、 埋め込み領 域の状態に応じて， 管理情報を抽出する。 ここで、 抽出された管理情報 がデータ 「 0 0」 ならば， 上述の規則に従って、 メディア ' デ一夕のコ ピーを認める。 また、 デ一夕 「 1 1」 ならば、 これはメディア ' データ のコピーを禁止を意味している。 この場合， メディア ' データのコピー を禁止するようにアクセス ' システムを制御する。 デ一夕 「 1 0」 は、 メディア · デ一夕のコピーを条件付き （一回だけ） コピー可能を意味し ている。 これが意味することは、 オリジナルの D V D— R OM中のメデ ィァ · データに基づいた複製物の生成は認めるが、 この複製物に基づい たさ らなるコピーは禁止するということである。 この場合， メディア ' データのコピーを一回だけ認めるようにアクセス · システムを制御し， コピーされたメディア · データをソースにして， さ らにメディア · デ一 夕がコピーすることを防止する必要がある。 オリジナルからの複製物に 基づいたそれ以降のコピーを禁止することが重要であるから， オリジナ ルのコピー時に、 オリジナルのメディア · データ中に埋め込まれた管理 情報が示すコピー条件を、 データ 「 1 0」 （一回だけコピー可能） から データ 「 1 1」 （コピー禁止） に害き換えた上で， 出力信号として出力 する。 この出力信号としてのメディア ' データ中には， 「コピー禁止」 という条件を示す管理情報が埋め込まれているので. このコピー · デ一 夕に基づいた更なるコピーはできない。
第 5図は、 D VD— R OMに記憶されたメディア · データのアクセス システムのブロック図である。 メディ ア · デ一夕供給部 6 1 にセッ トさ れた D VD— R OM 5 1 には， 上述のように、 データ · ハイディ ング技 術を用いて、 メディア · データを直接操作することにより管理情報が埋 め込まれた暗号化及び変調されたデータが記億されている。 メディア · データ供給部 6 1中の読み出し器 5 2から読み出されたデ一夕は、 信号 処理系 6 2を構成する、 復調器 5 3、 喑号復号化器 5 4 , 及び M P E G 復号化器 5 5により処理される。 これにより、 解凍されたデジタル ' デ 一夕が得られる。
管理情報抽出器 5 6は、 M P E G復号化器 5 5の出力である解凍され たデジタル " データから， 管理情報が埋め込まれた埋め込み領域を特定 すると共に、 埋め込み領域の状態を抽出するデータの内容に対応づけた 抽出規則を参照することにより、 埋め込み領域の状態に応じて， 管理情 報を抽出する。 信号処理系 6 2中の DZAコンパ一夕 5 7は、 管理情報 が除かれたデジタル化されているメディア · データをアナログ変換して. アナログ再生信号 （例えば、 NT S C) を出力する。 管理情報変更器 5 8は、 上述のように必要に応じて、 管理情報が示すコピー条件を変更す るためのものである。 また、 アクセス妨害信号発生器 6 0により生成さ れたアクセス妨害信号 （例えば、 Macrovision Signal等の A P S ) は、 出力部 6 3中のスィッチ 5 9により、 アナログ再生信号と選択的に重畳 される。 このスィッチ 5 9は、 管理情報抽出器 5 6からの制御信号によ つて制御されている。 出力部 6 3は、 アナログ再生信号または重畳され た信号を、 アナログ出力信号として出力する。
このシステムにおいて、 管理情報抽出器 5 6 により抽出された管理情 報が、 メディア · データのコピーを認めている場合には， 管理情報抽出 器 5 6はスィッチ 5 9をオフにするような制御信号を出力する。 この場 合、 アクセス妨害信号は、 アナログ再生信号に重畳されず、 アナログ再 生信号がそのまま出力される。 一方。 管理情報がメディア · データのコ ピーを禁止している場合には， 管理情報抽出器 5 6はスィ ッチ 5 9をォ ンにするような制御信号を出力する。 この場合、 0 /八コンバ一タ 5 7 からのアナログ信号にアクセス妨害信号発生器 6 0が発生する妨害信号 が重畳した信号を出力する。 アクセス妨害信号が重畳されている信号に 基づいて、 映像をモニタ一上に映し出そうとした場合、 モニターの特性 上、 妨害信号の影饗を受けることなく、 正常な映像をモニタ一上に映し 出すことができる。 しかしながら、 アナログ入力端子を有するデジタル V T Rを用いて、 この映像を記録しょうとした場合、 妨害信号の影響を 受け、 正常な映像を記録することはできない。 従って、 妨害信号が重畳 された信号から、 映像を再生することはできても、 それをデジタル化し て記録することはできないため、 メディア · データのコピーを有効に防 止することができる。
なお、 管理情報が、 「一回のみコピー許可」 である場合， 管理情報変 更器 5 8は、 読み出しデータ中の管理情報を 「コピー禁止」 に変更し、 その情報を読み出しデ一夕中に置き換えて埋め込む。 これにより、 コピ 一されたデータに基づいたそれ以降のデータコピーを有効に防止するこ とができる。
さ らに、 管理情報は、 コピーの制限に関する情報に限定されるもので はなく、 システムを制御するようなさまざまな管理情報についても適用 できるのは当然であり、 例えば、 以下のような再生許可情報であっても よい。
(再生許可情報）
ス テ ー タ ス データの内容
再 生 禁 止 1 1 再生の制限なし 0 0
—回だけ再生可能 1 0 再生許可情報がメディァ · データの再生を認めている場合には. メデ ィァ · データの再生を認め， メディア · データの再生を禁止している場 合には， メディア · データをシステムから出力しないような制御を行う, さ らに、 一回だけ再生可能な場合には、 メディア · データの再生を認め るともに、 埋め込まれている再生許可情報をデータ 「 1 0」 からデータ 「 1 1」 に、 データ ， ハイディング技術を用いて変更する。 管理情報は. その他にも、 メディア · デ一夕を再生または記録できる期間を定めた使 用期限や、 媒体コンテンツ再生のための認証情報、 ディスクキーやタイ トルキーなどであってもよい。 いずれの情報もメディア · デ一夕にァク セスする際に必要となるデータである。
上述した実施例は、 P B Cに関するものであつたが、 その他のデータ ハイディ ング技術を第 2の実施例として説明する。 なお、 この実施例で は、 管理情報の埋め込みは、 M P E G符号化時に行われ、 その抽出は M P E G復号時において行われる点が上述の実施例と相違している点にも 留意されたい。 M P E Gでは， 過去再生画像からの前方予測と. 未来再 生画像からの後方予測と， 前方予測及び後方予測の両方を用いた両方向 予測が用いられている。 第 6図は M P E Gにおけるピクチャの配列状態 を説明するための図である。 この図のように， 両方向予測を実現するた めに， M P E Gでは， フレームに I ピクチャ， Pピクチャ， 及び Bピク チヤという 3つのタイプを規定している。
ここで， I ピクチャはフレーム内符号化 （イン トラ符号化） された画 像であり， このピクチャ内のすべてのマクロブロックは. イントラ符号 化 （フレーム内予測符号化） されている。 Pピクチャはフレーム間前方 予測符号化された画像であるが. このピクチャ内の一部のマクロブロッ クはイン トラ符号化されている場合もある。 また. Bピクチャはフレー ム間両方向予測符号化された面像である。 Bピクチャ内のマクロブロッ クは， 基本的に， 前方予測， 後方予測， または両方向予測により符号化 されているが， イン トラ符号化を含む場合もある。 画面の全てをイント ラ符号化する画面が I ピクチャであり . I ピクチャ及び Pピクチャは原 動画像と同じ順序で符号化される。 これに対して， Bピクチャは. I ピ クチャ及び Pピクチャを処理した後に. これらの間に挿入される Bピク チヤを符号化する。
管理情報を埋め込む埋め込み領域は. Bピクチャのマクロブロックで あり， 1つのマクロブロックに対して 1 ビッ トの情報を埋め込むことが できる。 従って. メッセージ · デ一夕が多ビッ トである場合には， それ に応じた数のマクロブロックに対して埋め込み処理を行う必要がある。 第 7図は， Bピクチャ内に配置されたマクロブロックの状態を示す図で ある。 マクロブロックは符号化される単位である。 各マクロブロックに ついて， 1 6画素 X 1 6画素の輝度ブロックに対する動き補償を行い， マクロブロック単位の動き補償フレーム間予測方式とし， 時間的画面相 関に基づく情報圧縮を行う。
Bピクチャ内のマクロブロックは， 予測のタイプとして， 次の 4つに 分類できる。
. イントラ · マクロブロック （フレーム内予測マクロブロック） フレーム間予測を行わず， その画面自身の情報だけで符号化されるマ クロブロックである。
• 前方予測マクロプロック 過去の I ピクチャまたは Pピクチャ （参照フレーム） を参照すること により， 前方予測符号化されるマクロブロックである。 具体的には， 過 去の参照フレーム中で最も似ている 1 6画素 X 1 6画素の正方形の領域 を探し， その正方形の領域との差分である予測誤差 （Δ Ρ ) 及び空間的 な相対位懂 （動きベク トル） に関する情報を有している。 ここで予測誤 差 Δ Ρは， 1 6画素 X 1 6画素分の輝度， 色差の差分として表現される, なお， 似ている正方形の領域を， どのような基準で選択するかは符号化 器に任されている。 · 後方予測マクロブロック
表示順で未来の参照フレームを参照することにより， 後方予測符号化 されるマクロブロックである。 未来の参照フレーム中で最も似ている領 域を探し， その領域との差分である予測誤差 （Δ Ν ) 及び空間的な相対 位镢 （動きベク トル） に関する情報を有している。
• 両方向予測マクロブロック
過去及び未来の参照フレームを参照することにより， 両方向予測符号 化されるマクロブロックである。 過去の参照フレーム中で最も似ている 領域及び未来の参照フレーム中で最も似ている領域を探し， これら 2つ の領域との平均 （画素ごとに平均される） との差分である予測誤差 （ （ 厶 Ν + Δ Ρ ) / 2 ) 及びそれらとの空間的な相対位置 （ 2つの動きべク トル） に関する情報を有している。 メッセージ ， データを埋め込むために， まず， 埋め込み処理を施す少 なく とも 1つのマクロブロックを， Bピクチャ中で特定しなければなら ない。 これは， 例えば. Bピクチャの 1 ライン目から 3 ライン目までに 存在するそれぞれのマクロブロック （埋め込み領域） として定義しても よく， あるフレーム中のマクロブロック全体としてもよい。 このように フォーマツ トとして予め定義しておく他に. 位置系列を生成するァルゴ リズムを用いて決定することもできる。 なお. 位置系列の生成アルゴリ ズムは. 例えば， 特願平 8 - 1 5 9 3 3 0号 （社内整理番号 J A 9 9 6 一 0 4 4 ) に開示されているアルゴリズムを用いることができる。 次に, 埋め込み処理の対象として特定されたマクロブロックに対して， 埋め込 み規則に基づいて， 1つのマクロブロックに対して， 1 ビッ トのデータ を埋め込んでいく。 この埋め込み規則は， ビッ ト情報をマクロブロック の予測のタイプに対応づけたものであり， 例えば， 以下のような規則が 挙げられる。
(埋め込み規則）
埋め込むビッ ト情報 マクロブロックのフレーム間予測のタイプ ビッ 卜" 1 " 両方向予測マクロブロック （Bで表す） ビッ 卜" 0 " 前方予測 （Pで表す） . または
後方予測マクロブロック （Nで表す） 例えば. 管理情報 「 1 0 1 0」 を埋め込む場合を考える。 この 4ビッ トのデータを， 第 7図に示す 1 ライン目の左 1番目から 4番目までの 4 つの埋め込み領域 （マクロブロック） に順番に埋め込む。 まず. 最初の データは， ビッ ト" 1 " なので， 埋め込み規則に従って， 一番左のマク ロブロック （第 1の埋め込み領域） の予測タイプは両方向予測 （B ) と 決定される。 この場合の予測誤差は， 過去の参照フレーム中で最も似て いる領域及び未来の参照フレーム中で最も似ている領域との平均との差 分である予測誤差となる。 次のデータは， ビッ ト" 0 " である。 従って, 埋め込み規則に従うと， 2番目のマクロブロック （第 2の埋め込み領域） の予測タイプは， 前方予測 （P ) または後方予測マクロブロック （N ) のいずれか一方である。 この場合， 画像の品質劣化を抑制するために， 前方予測における予測誤差と後方予測における予測誤差とを比較して， 予測誤差が小さいタイプを選択する。 第 3図の例では， 2番目のマクロ ブロックは， 前方予測における予測誤差の方が後方予測のそれよりも小 さかったため. 前方予測 （P ) が選択されている。 同様な手順を第 3及 び第 4の埋め込み領域に繰り返し適用する。 すなわち， 左から 3番目の マクロブロックの予測タイプは， 両方向予測 （B ) となり， 4番目のマ クロブロックの予測タイプは， 後方予測における予測誤差の方が小さい ために， 後方予測 （N ) と決定される。 このようにして， 第 1から第 4 の埋め込み領域のフレーム間予測のタイプをそれぞれ 「B P B N ] とす ることにより， 管理情報 「 1 0 1 0」 がこれらの領域中に埋め込まれた。 以下では、 上記の手順により埋め込まれた管理情報を抽出する方法に ついて説明する。 管理情報を抽出する場合， まず， 管理情報が埋め込ま れているマクロブロックを特定するための情報が与えられていなければ ならない。 これは， 情報として外部から与えられる場合や， データ自身 中に予め埋め込んでおく ことも可能である。 その他にも， 埋め込み領域 の位 Sが標準化されている場合や， 位置系列を生成するアルゴリズムを 知っていれば， メッセージ · デ一夕を抽出することができる。 なお， 位 還系列を用いたメッセージ · デ一夕の抽出方法に関しては. 例えば， 上 記の特願平 8— 1 5 9 3 3 0号に開示されている。
次に， 特定された埋め込み領域における予測のタイプから， 抽出規則 を参照して. そこに埋め込まれている情報を抽出する。 この抽出規則は， マクロブロックの予測のタイプをビッ ト情報に対応づけたものであり， 抽出の際に情報として与えられていなければならない。 この規則は， 例 えば， 以下のような規則が挙げられる。 なお， この抽出規則における予 測タイプとビッ ト情報との対応づけは， 上述の埋め込み規則のそれと対 応している点に留意されたい。
(抽出規則）
マクロブロックのフレーム間予測のタイプ 抽出されるビッ ト情報 両方向予測マクロブロック （B ) ビッ 卜" 1 " 前方予測.（Pで表す） ， または ビッ 卜" 0 " 後方予測マクロブロック 第 7図のように管理情報が埋め込まれている場合について説明する。 前提として， 管理情報は同図の 1 ライン目の左 1番目から 4番目までの マクロブロックに埋め込まれていることは既知であるものとする。 一番 左のマクロブロックの予測タイプは両方向予測 （B ) であるから， 抽出 規則を参照して， ビッ ト" 1 " が抽出される。 2番目のマクロブロック の予測タイプは. 前方予測 （P ) であるから， 抽出規則に従って， ビッ ト" 0 " が抽出される。 同様な手順を他のマクロブロックについても繰 り返し適用することにより， 順次， ビッ ト" 1 " , " 0 " が抽出される, その結果， 管理情報 「 1 0 1 0」 がこれらの領域中から抽出される。 本実施例によれば. 動画像の符号化する際に. マクロブロックの予測 タイプと埋め込むビッ トとを関連づけて決定している。 従って， 動面像 の圧縮効率にほとんど影響を与えることなく， また画質の劣化がほとん ど生じることなく， 動画像中に管理情報を埋め込むことができる。 さ ら に， このようにして埋め込まれた管理情報を動面像中から除去すること は非常に困難である。 さ らに， 埋める情報量は， 面像の内容にほとんど 依存することないので， 効率的にメッセージ · データを埋め込むことが 可能である。 なお， この実施例については. 日本国の特許出願 （特願平 8 — 2 7 2 7 2 1号 （社内整理番号 J A 9 9 6 — 0 7 4 ) ) に詳細に開 示されている。
以上の説明からわかるように， 本発明は、 メディア · データ中に管理 情報を， データ · ハイディング方法を用いて埋め込み、 メディア ■ デ一 夕のアクセス時 （再生 · 記録時等） に、 この管理情報に基づいて、 メデ ィァ · データのアクセスを管理するためにシステムの制御を行う点に特 徽がある。 従って、 本発明は、 上記に開示したようなデータ · ハイディ ング方法に限定されることはなく、 さまざまは方法に対して適用が可能 である点に特に留意されたい。
最後に、 第 8図に示したメディア · データのアクセス · システムにつ いて説明する。 上述した管理情報は、 2 ビッ トで 3つのステータスを表 現したものであるが、 ここで述べる実施例は、 1 ビッ トの管理情報で、 実 ¾的に 3つのステータスをシステムに与えようとするものである。 そ のために、 本実施例のシステムは、 メディア ' データがどのような状態 でシステムに供給されているのかを検出し、 状態に応じてシステムの出 力を制御する制御器 8 1 を有する点に特徴がある。 メディア · データ供 給器 8 2は、 管理情報が埋め込まれたメディァ * デ一夕をァクセス * シ ステムに供給するためのものであり、 例えば、 D VD— R OMからデ一 夕を読み出す光学系や、 インターネッ ト上のデータをシステムに取り込 む回路などが挙げられる。 ここで、 管理情報は、 以下の情報をそれぞれ が示す 1 ビッ 卜のデータで表現されている。
(管理情報）
ス テ ー タ ス データの内容 複 製 禁 止 1
複 製 許 可 0 メディア · データ供給器 8 2から供給されたメディア * デ一夕は、 復 調、 喑号復合化、 D Z A変換等を行う信号処理系 8 3で処理される。 管 理情報抽出部 8 4は、 信号処理系 8 3 により処理され得られたメディア データから、 管理情報が埋め込まれた埋め込み領域を特定すると共に， 埋め込み領域の状態を抽出するデータの内容に対応づけた抽出規則を参 照することにより、 埋め込み領域の状態に応じて， 前記管理情報を抽出 する。 管理情報抽出器 8 4は、 抽出された情報に応じて、 制御信号を出 力する。 この制御信号は、 出力器 8 5を制御するためのものであり、 そ の内容に応じて、 選択的にアクセス妨害信号発生器 8 6 により生成され たアクセス妨害信号を出力信号に重畳して出力する。 すなわち、 管理情 報がビッ ト" 0 " (コピー許可） の場合には， 出力器 8 5中のスィッチ をオフにしてメディア · デ一夕を出力する。 一方、 管理情報がビッ ト'' 1 " (コピー禁止） の場合には， スィッチをオンにして、 メディア ' デ 一夕にアクセス妨害信号を重畳して出力する。 なお、 この点については. 第 5図のシステムの構成要素の動作とほぼ同様なのでこれ以上詳しくは 説明しない。
制御器 8 1 は、 メディア · デ一夕供給器 8 2 に接続されていて、 メデ ィァ . データがどのような状態でアクセス · システムに供給されている かをモニタリングしている。 そして、 管理情報がビッ ト" 0 " 、 すなわ ち、 メディア ' データのコピー許可の場合であっても、 この供給状態の 結果に応じて、 出力器 8 5中のスィッチをオンにして、 重畳された信号 が出力されるように出力器 8 5を制御する。 つまり、 管理情報自身がメ ディア · データのコピーを許可しているにもかかわらず、 強制的にデ一 夕のコピーを禁止しているのである。
具体的なメディア ， データの供給状態は、 例えば、 「メディア ， デ一 夕が記録媒体を介してアクセス · システムに取り込まれる場合、 コピー 時に、 セッ トされている記録媒体が、 リー ド ' オンリー、 書き換え可能 のどちらであるか」 をモニタリングする。 記録媒体のタイプは、 記録媒 体の改ざん不可能な領域 （リード · イン · エリア） において、 システム がハード的に認識できるようになっているので、 容易に区別できる。 デ —夕がリード · オンリ一な記録媒体から供給されている状態でデータの コピーを実行しょうとした場合、 制御器 8 1 はスィッチを強制的に制御 することはない。 従って、 抽出された管理情報どおりに、 アクセス · シ ステムは動作し、 管理情報がコピーを許可する限りはデータをコピーす ることができる。 一方、 デ一夕が害き換え可能な記録媒体から供給され ている状態でデータのコピーしようとした場合には、 管理情報の内容に かかわらず、 制御器 8 1 はスィッチをオンにする。 従って、 害き換え可 能な記録媒体からはデータのコピーすることはできない。
—般的に、 著名なまたは重要なコンテンツの不正なコピーや改ざんを 防止しょうとする場合、 コンテンツの供給元は、 それを R O Mに記億し て配布する。 従って、 供給状態が R O M形式であるということは、 その データは複製物ではないオリジナルであると見なせる。 一方、 データが R A Mで供給されている場合、 そのデ一夕は R O M中に記慷されたオリ ジナルのデータを既にこの R A M中にコピーした複製物であると見なせ る場合が大半である。 従って、 R O Mに記憶されたデ一夕はオリジナル と見なし、 かつ R A M中のそれは複製物であると見なす限り、 このよう な機能をシステム中に設けることにより、 複製物のさ らなるコピー、 す なわち不法なコピーを有効に防止することができる。 その結果、 「コピ —許可の有無」 という 2つのステータスしか示すことができない 1 ビッ トの管理情報であっても、 メディア · データがオリジナルなものか否か を、 その供給状態によりシステムが判断するので、 「一回だけコピー許 可」 という第 3のステータスを、 システムに実質的に与えることができ る。
埋め込まれる管理情報が 2 ビッ トではなく 1 ビッ 卜で表現できること により、 管理情報の大きさの問題以上に、 ビッ トの並びの順序を考慮す る必要がなくなる。 管理情報が 2 ビッ トの時、 ビッ トの並びが" 0 1 " と" 1 0 " とでは情報の内容が異なる場合には、 情報の抽出においてそ の順序を考盧する必要があつたが、 1 ビッ トならばこれが必要がない。 従って、 管理情報の抽出精度が格段に向上するという効果がある。 モニタリングすべき供給状態は、 上記の例以外にも、 「メディア · デ —夕が通信、 放送等を介して取り込まれる場合、 コピー時に、 アクセス システムがネッ トワークに接続されているか否か」 が考えられる。 この 場合、 コピー時に、 データがネッ トワークに接続されていれば、 オリジ ナルのデータと見なすことができる。 しかし、 コピー時に、 ネッ トヮー クに接続されていなければ、 ネッ トワーク以外の場所 （例えば、 自己の システム中の R O Mなど） に記慷された複製物のコピーであると見なせ る。 従って、 ネッ トワークを介したコピーにおいては、 それがネッ トヮ —クに接続されていることを条件にコピーを認めればよい。 さ らに、 メ ディア . データが供給されている時間のモニタリングを含めて、 さまざ まな方法が考えられる。
[産業上の利用可能性]
このように、 供給しょうとするコンテンツに対する受け手のアクセス 条件を、 管理情報としてコンテンツ自身の中に埋め込んだ上で、 供給者 はコンテンツを一般に向けて配布する。 コンテンツを受け取ったァクセ ス ■ システムは、 コンテンツ中に埋め込まれている管理情報を抽出する と共に、 それが定めるアクセス条件に従って、 コンテンツのアクセスを 制限する機能をシステム自身が有している。 従って、 受け手によるコン テンッのアクセス、 特に受け手によるコンテンツの不法なコピー、 を受 け手のシステムにおいて効果的に禁止することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . メディア · データを記録媒体に記録する方法において、
メディア · デ一夕に対するアクセスを制限するための管理情報を埋め 込む埋め込み領域を， 前記メディア · データ中において特定するステツ プと，
埋め込むデータの内容を前記埋め込み領域の状態に対応づけた埋め込 み規則を参照し、 前記管理情報に応じて， 前記埋め込み領域の状態を操 作し， それによつて， 前記管理情報を前記メディア · データ中に埋め込 むステップと，
前記管理情報が埋め込まれたメディァ · データを前記記録媒体に記録 するステップと
を有することを特徴とするメディア · データを記録媒体に記録する方法,
2 . 前記管理情報は， 前記メディア · デ一夕のコピーを制限するための 情報であることを特徴とする請求項 1 に記載されたメディア ' デ一夕を 記録媒体に記録する方法。
3 . 前記管理情報は、 メディア ' データのコピーの禁止、 またはメディ ァ . デ一夕のコピーの許可のいずれかを示す、 1 ビッ トで表現された情 報であることを特徴とする請求項 2に記載されたメディア · データを記 録媒体に記録する方法。
4 . 前記管理情報は、 メディア ' データのコピーの禁止、 メディア ' デ 一夕のコピーの許可、 または一回のみのコピーの許可のいずれかを示す 複数のビッ トで表現された情報であることを特徵とする請求項 2に記載 されたメディア · デ一夕を記録媒体に記録する方法。
5 . 記録媒体に記憶されたメディァ · データのアクセス方法において， 前記記録媒体から、 メディア ， データに対するアクセスを制限するた めの管理情報が埋め込まれたメディア · データを読み出すステップと， 前記読み出されたメディア ， データから， 前記管理情報が埋め込まれ た埋め込み領域を特定するステップと，
前記埋め込み領域の状態を抽出するデータの内容に対応づけた抽出規 則を参照することにより、 前記埋め込み領域の状態に応じて， 前記管理 情報を抽出するステップと，
前記管理情報がメディア · データのアクセスを許可する内容を有する 場合にのみ， 前記読み出されたメディア ， データを出力するステップと を有することを特徴とするメディア · データのアクセス方法。
6 . 上記メディア · データを出力するステップは、 前記読み出されたメ ディア · データ中の前記管理情報の内容を変更するステップを有するこ とを特徴とする請求項 5 に記載のメディア · データのアクセス方法。
7 . 記録媒体に記憶されたメディァ · デ一夕のアクセス方法において. 前記記録媒体から、 メディア · データのコピーを制限するための管理 情報が埋め込まれたメディア · デ一夕を読み出すステップと，
前記読み出されたメディア ' データから， 前記管理情報が埋め込まれ た埋め込み領域を特定するステップと，
前記埋め込み領域の状態を抽出するデータの内容に対応づけた抽出規 則を参照することにより、 前記埋め込み領域の状態に応じて. 前記管理 情報を抽出するステップと，
前記管理情報がメディァ · データのコピーを許可する内容を有する場 合に， 前記読み出されたメディア · データを出力すると共に、 前記管理 情報が前記メディア · データのコピーを禁止する内容を有している場合 には， 前記メディア ' データのコピーを禁止するステップと
を有することを特徵とするメディア ' デ一夕のアクセス方法。
8 . 前記管理情報は、 メディア ' データのコピーの禁止、 またはメディ ァ · デ一夕のコピーの許可のいずれかを示す、 1 ビッ トで表現された情 報であることを特徴とする請求項 7 に記載されたメディア · データを記 録媒体に記録する方法。
9 . 前記管理情報は、 メディア · デ一夕のコピーの禁止、 メディア 《 デ —夕のコピーの許可、 または一回のみのコピーの許可のいずれかを示す 複数のビッ トで表現された情報であることを特徵とする請求項 7 に記載 されたメディア · データを記録媒体に記録する方法。
1 0 . 前記メディア · デ一夕に対するアクセスによりメディア · データ のコピーの条件が変わった場合には、 前記読み出されたメディア · デ一 夕中の前記管理情報の内容を変更するステップをさ らに有することを特 徴とする請求項 7 に記載されたメディア · データのアクセス方法。
1 1 . 記録媒体に記憶されたメディァ · デ一夕のアクセス · システムに おいて，
供給されたメディア · データから， 前記メディア ， データのコピーを 制限するための管理情報が埋め込まれた埋め込み領域を特定し， 前記埋 め込み領域の状態を抽出するデータの内容に対応づけた抽出規則を参照 することにより、 前記埋め込み領域の状態に応じて， 前記管理情報を抽 出する手段と，
アクセス妨害信号を発生する手段と，
前記管理情報がメディア · データのコピーを許可する内容を有する場 合に， 前記読み出し信号を出力すると共に、 前記管理情報が前記メディ ァ · データのコピーを禁止する内容を有している場合には， 前記読み出 し信号及び前記アクセス妨害信号により生成された信号のいずれか一方 を選択的に出力する出力手段と
を有することを特徴とするメディア · データのアクセス · システム。
1 2 . 前記読み出しデータ中の前記管理情報の内容を変更する変更手段 をさ らに有することを特徴とする請求項 1 1 に記載されたメディア ， デ —夕のアクセス · システム。
1 3 . メディア · データがアクセスされることにより， メディア · デ一 夕のコピーの条件が変わった場合， 上記変更手段は， 前記読み出しデ一 夕中の前記管理情報の内容を変更することを特徴とする請求項 1 2 に記 載されたメディア · デ一夕のアクセス · システム。
1 4 . 前記管理情報は、 メディア · データのコピーの禁止、 またはメデ ィァ · データのコピーの許可のいずれかを示す、 1 ビッ トで表現された 情報であることを特徴とする請求項 1 1 に記載されたメディア ' データ のアクセス · システム。
1 5 . 前記管理情報は. 前記メディア · データの再生を管理するための 再生許可情報であって，
前記再生許可情報が前記メディァ · データの再生を認めている場合に は， 上記出力手段は前記読み出し信号を出力し， 前記再生許可情報が前 記メディア · データの再生を禁止している場合には前記読み出し信号の 出力を停止するか、 または前記読み出し信号及び前記アクセス妨害信号 により生成された信号を出力することを特徴とする請求項 1 1 に記載さ れたメディア · データのアクセス · システム。
1 6 . 前記管理情報が前記メディァ · データのコピーを許可する内容を 有する場合であっても、 メディア · データが供給される状態に応じて、 前記出力手段が前記読み出し及び前記アクセス妨害信号により生成され た信号を出力するように制御する制御手段をさ らに有することを特徴と する請求項 1 4に記載されたメディア · データのアクセス · システム。
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