(57)【要約】【課題】デジタル信号を再生する際、暗号解読のために記録媒体および伝送路へのアクセス数を最小限にし、その読み出し負担を軽減すること、および著作権をより効果的に保護することのできる装置および方法を提供する。【解決手段】記録媒体からデジタル信号とその暗号化に用いた鍵情報を再生し、初回は、再生した鍵情報に基づき暗号鍵を生成しこれを用いて復号化する。２回目以降は、上記鍵情報を初期値として演算を繰り返し順次新たな鍵情報を求め、これに基づき暗号鍵を更新して復号化する。また、記録する映像信号にＩピクチャが含まれているかどうかを解析し、記録媒体内の管理情報領域に記録しておく。特殊再生時は上記管理情報を読み出し、Ｉピクチャのみを再生する。【選択図】　図１
2004048127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して記録媒体に記録および再生するデジタル信号記録再生装置において、
鍵情報を発生する鍵情報発生手段と、
鍵情報を演算して新たな鍵情報を求める演算手段と、
鍵情報を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
上記暗号鍵を用いてデジタル信号を暗号化する暗号化手段と、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録手段と、
上記記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生手段と、
上記暗号鍵を用いて再生したデジタル信号を復号化する復号化手段とを有し、記録開始時には上記鍵情報発生手段により発生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新し、
再生開始時には上記記録媒体から再生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、再生継続時には上記鍵情報の初期値を用いて上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新することを特徴とするデジタル信号記録再生装置。
【請求項２】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して記録媒体に記録するデジタル信号記録装置において、
鍵情報を発生する鍵情報発生手段と、
鍵情報を演算して新たな鍵情報を求める演算手段と、
鍵情報に基づいて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
上記記暗号鍵を用いて上記デジタル信号を暗号化する暗号化手段と、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録手段とを有し、
記録開始時には上記鍵情報発生手段により発生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新することを特徴とするデジタル信号記録装置。
【請求項３】
記録媒体から、所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化されたデジタル信号を再生し、復号化するデジタル信号再生装置において、
上記記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生手段と、
鍵情報を演算して新たな鍵情報を求める演算手段と、
鍵情報に基づいて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
上記暗号鍵を用いて上記デジタル信号を復号化する復号化手段とを有し、
再生開始時には上記記録媒体から再生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、再生継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新することを特徴とするデジタル信号再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のデジタル信号記録再生装置において、
デジタル映像信号を記録する際に前記所定期間にＩピクチャが含まれているかどうかを解析する信号解析手段を有し、
前記記録手段にて前記記録媒体内の管理情報領域に上記解析結果を記録し、
前記再生手段にて上記管理情報領域に記録された解析結果を読み出し、該結果に基づいてＩピクチャのみを再生することで特殊再生を行うことを特徴とするデジタル信号記録再生装置。
【請求項５】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して記録媒体に記録および再生するデジタル信号記録再生方法において、
記録開始時には初期値となる鍵情報を発生し、該鍵情報に基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を暗号化するステップと、
記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続記録するデジタル信号を暗号化するステップと、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録ステップと、
上記記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生ステップと、
再生開始時には上記再生した鍵情報を初期値とし、これに基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記再生したデジタル信号を復号化するステップと、
再生継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続再生したデジタル信号を復号化するステップとを有することを特徴とするデジタル信号記録再生方法。
【請求項６】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して記録媒体に記録するデジタル信号記録方法において、
記録開始時には初期値となる鍵情報を発生し、該鍵情報に基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を暗号化するステップと、
記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続記録するデジタル信号を暗号化するステップと、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録ステップとを有することを特徴とするデジタル信号記録方法。
【請求項７】
記録媒体から、所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化されたデジタル信号を再生し、復号化するデジタル信号再生方法において、
上記記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生ステップと、
再生開始時には上記再生した鍵情報を初期値とし、これに基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を復号化するステップと、
再生継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続再生したデジタル信号を復号化するステップとを有することを特徴とするデジタル信号再生方法。
【請求項８】
請求項５に記載のデジタル信号記録再生方法において、
デジタル映像信号を記録する際に前記所定期間にＩピクチャが含まれているかどうかを解析し、
前記録媒体内の管理情報領域に上記解析結果を記録し、
上記管理情報領域に記録された解析結果を読み出し、該結果に基づいてＩピクチャのみを再生することで特殊再生を行うことを特徴とするデジタル信号記録再生方法。
【請求項９】
記録媒体から、所定期間ごとに更新される暗号鍵にて暗号化されたデジタル信号を再生し、復号化するデジタル信号再生方法において、
再生開始時には上記記録媒体から暗号化に用いた鍵情報の付随したデジタル信号を再生し、該再生した鍵情報に基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を復号化するとともに、
再生継続時には上記記録媒体から鍵情報の付随しないデジタル信号を再生し、再生開始時における再生した鍵情報を初期値とし、これを元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続再生したデジタル信号を復号化することを特徴とするデジタル信号再生方法。
【請求項１０】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して伝送路を介して送信および受信するデジタル信号送受信装置において、
鍵情報を発生する鍵情報発生手段と、
鍵情報を演算して新たな鍵情報を求める演算手段と、
鍵情報を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
上記暗号鍵を用いてデジタル信号を暗号化する暗号化手段と、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化用いた鍵情報とを対応させて伝送路に送信する送信手段と、
上記送信手段により送信されたデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を伝送路を介して受信する受信手段と、
上記暗号鍵を用いて受信したデジタル信号を復号化する復号化手段とを有し、送信開始時には上記鍵情報発生手段により発生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、送信継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新し、
受信開始時には上記送信手段により伝送路を介して送信された鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、受信継続時には上記鍵情報の初期値を用いて上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新することを特徴とするデジタル信号送受信装置。
【請求項１１】
デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して伝送路を介して送信および受信するデジタル信号送受信方法において、
送信開始時には初期値となる鍵情報を発生し、該鍵情報に基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を暗号化するステップと、
送信継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続して送信するデジタル信号を暗号化するステップと、
上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて伝送路に送信する送信ステップと、
上記送信ステップにより送信されたデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を伝送路を介して受信する受信ステップと、
受信開始時には上記受信した鍵情報を初期値とし、これに基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記受信したデジタル信号を復号化するステップと、
受信継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続して受信したデジタル信号を復号化するステップとを有することを特徴とするデジタル信号送受信方法。
【請求項１２】
前記演算手段は線形演算するものであることを特徴とする請求項１または請求項４記載のデジタル信号記録再生装置。
【請求項１３】
前記演算手段は線形演算するものであることを特徴とする請求項２記載のデジタル信号記録装置。
【請求項１４】
前記演算手段は線形演算するものであることを特徴とする請求項３記載のデジタル信号再生装置。
【請求項１５】
前記演算手段は線形演算するものであることを特徴とする請求項１０記載のデジタル信号送受信装置。
【請求項１６】
前記演算ステップは線形演算ステップであることを特徴とする請求項５または請求項８記載のデジタル信号記録再生方法。
【請求項１７】
前記演算ステップは線形演算ステップであることを特徴とする請求項６記載のデジタル信号記録方法。
【請求項１８】
前記演算ステップは線形演算ステップであることを特徴とする請求項７または請求項９記載のデジタル信号再生方法。
【請求項１９】
前記演算ステップは線形演算ステップであることを特徴とする請求項１１記載のデジタル信号送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル信号を記録媒体に記録再生するデジタル信号記録再生装置および方法、またはデジタル信号を送受信するデジタル信号送受信装置及び方法に係り、特にデジタル信号の著作権の保護を実現する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号や音声信号をＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ　ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）方式を用いて高能率にデジタル圧縮符号化し、デジタル放送として伝送し、またこれを受信して記録媒体に記録再生する技術が実用化されている。デジタル信号は繰り返しコピーしても品質の劣化がなく、著作権保護のため例えば暗号化して記録再生する。また圧縮後の映像信号は、Ｉピクチャ（ピクチャ内符号化画像）およびＰ，Ｂピクチャ（ピクチャ間符号化画像）を何枚か一まとめにしたＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ　Ｏｆ　Ｐｉｃｔｕｒｅ）構造となっている。記録媒体に圧縮映像信号を記録し、これから特殊再生（倍速再生、逆再生、タイムサーチなど）する場合、ＧＯＰからＩピクチャのみを読み出して再生する。
【０００３】
暗号鍵を用いて暗号化する技術は、例えば特開平７−２８８７９８号公報に示され、暗号鍵は一定周期で時計情報を基にした乱数により生成され、この暗号鍵によりデジタル信号が暗号化され記録される。
【０００４】
また暗号化したデジタル信号の特殊再生に関する技術は、例えば特開２００１−１０３４４４号公報に示されている。ここでは、パケット内のパケットスタートコード（Ｐａｃｋｅｔ＿Ｓｔａｒｔ＿Ｃｏｄｅ）とストリームＩＤ（Ｓｔｒｅａｍ＿ＩＤ）からＩピクチャの有無を検出し、Ｉピクチャを含むパケットのみを再生することで特殊再生を可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−２８８７９８号公報においては、暗号鍵を一定周期で更新していくため、データの保護は十分なされるものと解される。しかし、鍵情報が時計情報からの乱数によるものであるため、再生時には、上記一定周期でもって鍵情報を逐次記録媒体から読み出さねばならず、記録媒体へのアクセス数が増え、読み出し負担が増大するという課題がある。
【０００６】
また前記特開２００１−１０３４４４号公報においては、Ｉピクチャの有無を検出するためのパケットスタートコードとストリームＩＤは暗号化されずに記録されており、著作権保護の点からは十分とは言えない。
【０００７】
本発明の目的は、暗号解読のために記録媒体若しくは伝送路へのアクセス数を最小限にし、その読み出し、送受信の負担を軽減すること、および著作権を効果的にかつ容易に保護することのできるデジタル信号記録再生装置、送受信装置およびその方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のデジタル信号記録再生装置は、デジタル信号を所定期間ごとに区分して異なる暗号鍵にて暗号化して記録媒体に記録および再生する装置であって、鍵情報を発生する鍵情報発生手段と、鍵情報を演算して新たな鍵情報を求める演算手段と、鍵情報に基づいて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、上記暗号鍵を用いてデジタル信号を暗号化する暗号化手段と、上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録手段と、記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生手段と、上記暗号鍵を用いて再生したデジタル信号を復号化する復号化手段とを有する構成とした。記録開始時には上記鍵情報発生手段により発生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新し、これらの暗号鍵でデジタル信号を暗号化して記録する。再生開始時には上記記録媒体から再生した鍵情報を初期値として暗号鍵を生成し、再生継続時には上記鍵情報の初期値を元に上記演算手段により求めた新たな鍵情報にて新たな暗号鍵を生成することを繰り返して暗号鍵を順次更新し、これらの暗号鍵で再生したデジタル信号を復号化する。
【０００９】
また、デジタル映像信号を記録する際に前記所定期間にＩピクチャが含まれているかどうかを解析する信号解析手段を有し、前記記録手段にて前記記録媒体内の管理情報領域に上記解析結果を記録し、前記再生手段にて上記管理情報領域に記録された解析結果を読み出し、該結果に基づいてＩピクチャのみを再生することで特殊再生を行うようにした。
【００１０】
また、本発明のデジタル信号記録再生方法は、記録開始時には初期値となる鍵情報を発生し、該鍵情報に基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記デジタル信号を暗号化するステップと、記録継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続記録するデジタル信号を暗号化するステップと、上記暗号化されたデジタル信号と暗号化に用いた鍵情報とを対応させて記録媒体に記録する記録ステップとを有する。一方、記録媒体からデジタル信号と該デジタル信号の暗号化に用いた鍵情報を再生する再生ステップと、再生開始時には上記再生した鍵情報を初期値とし、これに基づき暗号鍵を生成し、該暗号鍵を用いて上記再生したデジタル信号を復号化するステップと、再生継続時には上記鍵情報の初期値を元に演算を繰り返して順次新たな鍵情報を求め、該鍵情報に基づき暗号鍵を順次更新し、該暗号鍵を用いて継続再生したデジタル信号を復号化するステップとを有する。
【００１１】
また、デジタル映像信号を記録する際に前記所定期間にＩピクチャが含まれているかどうかを解析し、前記録媒体内の管理情報領域に上記解析結果を記録し、上記管理情報領域に記録された解析結果を読み出し、該結果に基づいてＩピクチャのみを再生することで特殊再生を行うようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明する。
図１は、本発明によるデジタル信号記録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。デジタル信号は入力端子１から入力し、暗号化回路２で暗号化されるとともに信号解析回路９で解析される。暗号化されたデジタル信号は、記録回路３を介し記録媒体１１に記録される。記録媒体１１から再生されたデジタル信号は再生回路４を経て、復号化回路５にて復号化され、出力端子６から出力される。記録媒体１１は例えばハードディスクであって、暗号化されたデジタル信号とともに暗号化に用いた鍵情報を記録する。記憶部７は例えばフラッシュメモリであり、信号処理内容を記憶する。制御回路８は例えばマイクロプロセッサ等であって、暗号復号処理や記録再生処理の制御を行う。ここで、デジタル信号記録再生装置１０は、記録部と再生部が一体の構成となっているが、これらを分離した構成としても構わない。
【００１３】
信号解析回路９は、入力されたデジタル信号を解析し、ＴＳパケット内にＩピクチャが含まれているかどうか解析を行う。すなわち、ここで入力するデジタル信号は、図９に示すパケット形式の信号とし、ＴＳパケットにＩピクチャが格納されているか判断するものである。図１０は、図９のＴＳパケット内のペイロード内に含まれるピクチャヘッダ部分を詳細に示したものである。Ｉピクチャの検出方法の例としては、図１０に示すピクチャスタートコードを検出した後に、さらにＩ，Ｐ，Ｂピクチャを識別するピクチャコーディングタイプ（３ビット）を検出する。Ｉピクチャを示す“００１”であったらＩピクチャ開始フラグとして、割込み信号を制御回路８に送る。制御回路８は前記割込み信号により、図９に示す受信中のＴＳパケットにＩピクチャが格納されているか判断できる。さらに次のピクチャスタートコードを検出し、ピクチャコーディングタイプが“００１”以外となった（Ｉピクチャ以外のピクチャが開始した）場合に、制御回路８にＩピクチャ終了割込み信号を送ることでＩピクチャが終了したことを知らせる。この処理により、特殊再生時に必要となるＩピクチャの格納パケットを特定することが可能となる。ここでは、ピクチャスタートコードとピクチャコーディングタイプからＩピクチャの格納されているＴＳパケットを検出したが、Ｉピクチャを検出する方法については他の方法でも構わない。
【００１４】
図２は、図１における暗号化回路２の内部構成を示す図である。入力端子２０１に入力したデジタル信号は、暗号器２０８で暗号化され、出力端子２１０から出力する。鍵情報発生器２０２は一例として乱数などを発生し、これを鍵情報として鍵生成器２０７は鍵を生成し、この鍵を用いて暗号器２０８はデジタル信号を暗号化する。暗号化に用いた鍵情報は出力端子２０９から出力する。鍵情報の初期値は、鍵情報発生器２０２の発生した鍵情報を用いるが、２回目以降は、初期値を元に線形演算器２０５により線形演算して得られる鍵情報を用いて暗号化する。線形演算器２０５は、入力した鍵情報に例えば定数を加算するような線形演算処理を施すものである。繰り返し演算のため、レジスタ２０４には、まず鍵情報の初期値が保持され、引続き線形演算された値でこれを更新していく。セレクタ２０３，２０６は、鍵情報を繰り返し演算するための信号切替えを行う。
【００１５】
図３は、図１における復号化回路５の内部構成を示す図である。記録媒体１１からの再生された信号のうち、入力端子５０１には暗号化されたデジタル信号が入力し、復号器５０８にて復号化され、出力端子５０９に出力する。一方入力端子５０２には記録媒体１１から再生された鍵情報が入力する。これを再生用の鍵情報として鍵生成器５０７は再生鍵を生成し、この鍵を用いて復号器５０８はデジタル信号を復号化する。鍵情報の初期値は、入力端子５０２に入力した鍵情報を用いるが、２回目以降は、初期値を元に線形演算器５０５により線形演算して得られる鍵情報を用いて復号化する。線形演算器５０５は、暗号化に用いた線形演算器２０５と同様の線形演算を行うものとする。繰り返し演算のための、レジスタ５０４、セレクタ５０３，５０６の動作は暗号化の場合と同様である。なお線形演算器２０５、５０５として、非線形演算を含む一般の演算器を用いても実施できる。
【００１６】
図４は、デジタル信号を記録媒体１１に記録する際の記録形式の一例を示す図である。記録媒体１１には、データを管理する管理情報領域１０１と、暗号化されたデジタル信号を記録するデータ領域１０２と、Ｉピクチャ格納ファイルを示したＧＯＰ管理情報領域１０３を設ける。管理情報領域１０１には、さらに、暗号化されたデジタル信号（以下暗号データ）のファイル番号を記録するファイル番号領域１０４と、暗号化時に使用した鍵情報を格納する鍵情報領域１０５と、暗号データが格納されているデータ領域１０２のアドレスを示すアドレス領域１０６を設ける。つまり、管理情報を参照すれば、ファイル番号と鍵情報とアドレスの対応がわかり、このアドレスから対応する暗号データにアクセスできる。記録するファイルが更新されるごとに、管理情報領域１０１とデータ領域１０２の情報が追加されていく。一方ＧＯＰ管理情報領域１０３には、前記信号解析回路９で判別されたＩピクチャが格納されたＴＳパケットのファイル番号のみが随時格納されていく。
【００１７】
図５は、本発明において入出力する信号（ＴＳパケット）とその暗号化復号化の過程を示す図であり、通常再生の場合を示す。（ａ）は入力されたＴＳパケット、（ｂ）は生成した鍵情報、（ｃ）は暗号化に用いた鍵、（ｄ）は記録媒体に記録された鍵情報（ここでは暗号化している）、（ｅ）は記録媒体に記録された暗号データである。（ｆ）は記録媒体から再生した鍵情報（復号化後）、（ｇ）は復号化に用いる鍵、（ｈ）は復号化し出力するＴＳパケットである。
【００１８】
図５においては、１ファイルが３個のパケットからなり、１ファイル（すなわち３個のパケット）毎に鍵を更新し暗号化する場合を示す。鍵情報は初期値をαとし、その後は定数３だけ加算する線形演算にて、α＋３、α＋６、・・・と順次更新する場合である。また、ここでは記録媒体１１に記録する鍵情報は暗号化しているが、鍵から鍵情報を求めることは困難であるため、暗号化しなくともよい（以下の説明も同じ）。
【００１９】
図７は、記録媒体１１にデジタル信号を暗号化して記録する場合のフローチャートを示す。まず制御回路８は、記録制御に遷移し（Ｓ１００）、記録回路３を介して、記録媒体１１に記録するための管理情報領域１０１とデータ領域１０２と、ＧＯＰ管理領域１０３を設定する（Ｓ１０１）。次に鍵情報発生器２０２にて、鍵情報となる乱数などを発生する（Ｓ１０２）。
【００２０】
入力したＴＳパケットが記録すべきパケットであるか、初回のパケットであるかを判定する（Ｓ１０３）。初回であれば、発生した前記鍵情報をαとし、レジスタ２０４に一時保持する（Ｓ１０５）。次に鍵情報αをもとに記録鍵Ｋｅｙ０を演算する（Ｓ１０６）。鍵の演算手段としては、例えば、ハッシュ関数を用いることができる。前記記録鍵Ｋｅｙ０を暗号器２０８に設定し（Ｓ１０７）、これをトリガとして、記録開始時のＴＳパケットＴＳ０は暗号化されＥｎｃ（ＴＳ０）として、記録回路３により、記録媒体１１の所定の領域に記録する（Ｓ１０９）。鍵情報αについても、暗号器２０８にて暗号化を行ったＥｎｃ（α）として（Ｓ１０８）、記録回路３にて指定された鍵情報領域１０５に記録する（Ｓ１０９）。
【００２１】
暗号化したＴＳパケットの数をカウントして、１つの鍵情報にて暗号化するＴＳパケットが指定した数に達するまで、同一の記録鍵Ｋｅｙ０で暗合を続ける（Ｓ１１０）。図５の例では、１つの鍵情報にて暗号化するＴＳパケット数は３であるため、次に受信したＴＳ１及びＴＳ２もＫｅｙ０にて暗号化し記録媒体１１に記録する。
【００２２】
そして、３個目のＴＳパケットであるＴＳ２の記録が終わった時点で、記録終了が設定されていた場合は記録モードを終了する（Ｓ１１２）。ここで続けて記録する場合は（Ｓ１１１）、鍵情報の更新に移る（Ｓ１０４）。レジスタに保持されている前回の鍵情報αに対して、線形演算を施す。このとき線形処理としては、受信したパケット数と鍵情報の変化が対応するように設定する。図５の例では、前記鍵情報αに３を加算したα＋３が更新された鍵情報となる。この更新された鍵情報α＋３を、同じくレジスタに保持し（Ｓ１０５）、鍵を演算して（Ｓ１０６）、新規の記録鍵であるＫｅｙ１を、暗号器２０８に設定する（Ｓ１０７）。Ｋｅｙ１で暗号化したＴＳ３と、鍵情報α＋３を暗号化したＥｎｃ（α＋３）を、記録媒体１１の所定領域に記録する。ＴＳ４、ＴＳ５についても同じくＫｅｙ１で暗号化して記録する。
【００２３】
さらに、ＴＳ６以降の記録を継続する場合は、保持されている鍵情報α＋３を線形演算したα＋６で鍵Ｋｅｙ２を設定し、暗号化と記録を行う。
【００２４】
これと同時に信号解析回路９で、入力されたＴＳパケットについて、Ｉピクチャが含まれているかを検出し、ＧＯＰ領域にＩピクチャの含まれているファイル番号を記録する。図５中の例では、ＴＳパケット１、１０、１８、２８にＩピクチャが格納されており、ＧＯＰ領域１０３にファイル番号０、３、６、９が記録される。
【００２５】
上記処理を繰り返すことにより、記録媒体１１にＴＳパケットを暗号化し記録される。またＧＯＰ管理情報には、信号解析回路９により検出されたＩピクチャを含んだＴＳパケットのＴＳ１０、１８、２８に対応したファイル番号Ｆｉｌｅ３、６、９が記録される。
【００２６】
次に図８は、記録媒体１１に記録されたデジタル信号を再生し復号化する場合のフローチャートを示す。制御回路８は、再生制御に遷移し（Ｓ２００）、再生回路４を介して、記録媒体１１の管理情報領域１０１からに再生するファイル番号１０４を検索し、これに対応した暗号化された鍵情報Ｅｎｃ（α）及びデータ先頭アドレスを読み出す（Ｓ２０１）。暗号化された鍵情報Ｅｎｃ（α）を復号器５０８により復号化し、鍵情報αを得る（Ｓ２０２）。次に復号化するＴＳパケットが再生する最初のパケットであるか判定する（Ｓ２０３）。最初の場合は、前記再生した鍵情報をαとし、レジスタ５０４に一時保持する（Ｓ２０５）。次に鍵情報αをもとに再生鍵を演算し、記録時と同じＫｅｙ０が得られる（Ｓ２０６）。当然のことながら鍵の演算手段としては、記録時と同じハッシュ関数を用いる。前記再生鍵Ｋｅｙ０を復号化回路５に設定（Ｓ２０７）したことをトリガとして、記録媒体１１から暗号化されたＴＳパケットであるＥｎｃ（ＴＳ０）が供給され、復号化されたＴＳパケットであるＴＳ０として、出力端子６から出力される。ここで暗号時と同じく、復号化したＴＳパケットの数をカウントして、１つの鍵情報にて復号化するＴＳパケットが指定した数に達するまで、同一の再生鍵Ｋｅｙ０で復号を続ける（Ｓ２１０）。図５の例における１つの鍵情報にて復号化するＴＳパケット数は３であるため、次に到来したＴＳ１及びＴＳ２もＫｅｙ０にて復号化され出力端子６から再生される。
【００２７】
そして、３個目のＴＳパケットであるＴＳ２の再生が終わった時点で、再生終了が設定されていた場合は再生モードを終了する（Ｓ２１２）。ここで続けて再生する場合は（Ｓ２１１）、鍵情報の更新に移る（Ｓ２０４）。前回の鍵情報αがレジスタに保持されているため、鍵情報αに対して線形演算を施す。このとき線形処理としては、記録時と同じ処理に設定する。図５の例では、前記鍵情報αに３を加算したα＋３が更新された鍵情報となる。この更新された鍵情報α＋３を、同じくレジスタに保持し（Ｓ２０５）、鍵を演算して（Ｓ２０６）、新規の再生鍵であるＫｅｙ１を、復号化回路５に設定し（Ｓ２０７）、さらに鍵情報α＋３を復号化したα＋３を、Ｋｅｙ１で復号化したＴＳ３として出力端子６より出力する。ＴＳ４、ＴＳ５についても同じくＫｅｙ１で復号化を行う。さらに、ＴＳ５が再生された後、再生終了が設定されていない場合は、保持している更新された鍵情報α＋３を線形演算したα＋６で鍵Ｋｅｙ２を演算し、再生復号化を行う。上記処理を繰り返すことにより、記録媒体１１に暗号化して記録されたＴＳパケットを再生復号化できる。
【００２８】
このように本実施例によれば、暗号鍵情報を線形演算により更新していくため、再生時、鍵が更新されるごとに鍵情報を記録媒体から逐次読み出す必要がなく、よって記録媒体へのアクセス数減少につながり、読み出し負担を軽減することができる。
【００２９】
なお、本実施例では暗号鍵情報を簡単のために線形演算にて更新することとしたが、非線形関数を含む一般の関数式にて演算して更新することでも実施でき、同様の効果が得られる。
【００３０】
図６は、本発明において入出力する信号（ＴＳパケット）とその暗号化復号化の過程を示す図であり、特殊再生の場合を示す。すなわち、記録媒体１１から、Ｉピクチャを含むＴＳパケット群のみを再生する場合である。（ａ）から（ｅ）までは、図５と同じであるが、（ｆ）再生した鍵情報、（ｇ）復号化に用いる鍵、（ｈ）出力するＴＳパケットは、Ｉピクチャを含むＴＳパケット群のみである。
【００３１】
図８のフローチャートを用いて、特殊再生時の流れを説明する。通常再生時と同じ処理については説明を省略する。制御回路８は、特殊再生制御に遷移し（Ｓ２００）、再生回路４を介して、記録媒体１１のＧＯＰ管理情報１０３から、Ｉピクチャの格納されたファイル番号０を読み出し、また管理情報領域１０１からこのファイル番号０に対応した暗号化された鍵情報Ｅｎｃ（α）及びデータ先頭アドレスを読み出す（Ｓ２０１）。暗号化された鍵情報Ｅｎｃ（α）を復号器５０８により復号化し、鍵情報αを得る（Ｓ２０２）。次に前記鍵情報αをレジスタ５０４に一時保持する（Ｓ２０５）。鍵情報αから再生鍵Ｋｅｙ０を生成し、復号化したＴＳパケットであるＴＳ０として、出力端子６から出力する。続いて同一鍵でＴＳ１，ＴＳ２の再生復号化を行う。
【００３２】
そして、最後のＴＳパケットであるＴＳ２の再生が終わった時点で、再生終了が設定されていた場合は再生モードを終了する（Ｓ２１２）。ここで続けて特殊再生する場合は（Ｓ２１１）、鍵情報の更新に移る（Ｓ２０４）。
【００３３】
ＧＯＰ管理情報から、次にＩピクチャが格納されているファイル番号を検索し、この例ではファイル番号３が検索される。前回の鍵情報αがレジスタに保持されているため、鍵情報αに対して、線形演算を施す。このとき記録時の線形処理としては、
α＋３×ファイル番号
であるから、ファイル番号の差分である３を代入することで、暗号化して記録されているα＋９の値を、記録媒体から読み出さずとも特定できる。この更新された鍵情報α＋９を、同じくレジスタに保持し（Ｓ２０５）、鍵を演算して（Ｓ２０６）、新規の再生鍵であるＫｅｙ３を、復号化回路５に設定し（Ｓ２０７）、さらに鍵情報α＋９で復号化したＴＳ９として出力端子６より出力する。ＴＳ１０、ＴＳ１１についても同じくＫｅｙ３で復号化を行う。
【００３４】
さらに、ＴＳ１１が再生された後、再生終了が設定されていない場合は、再度ＧＯＰ管理情報からファイル番号６、９を読出し、その鍵情報を更新した鍵情報で鍵を演算し、復号再生を行う。上記処理を繰り返すことにより、記録媒体１１に暗号化して記録されたＴＳパケットについてＩピクチャのみを復号化でき特殊再生を行うことができる。ここでは、Ｉピクチャの全てを抜き出して再生する構成としたが、例えばＩピクチャについて４枚おきに再生しても構わない。
【００３５】
このように本実施例によれば、特殊再生に用いるＩピクチャの情報をＧＯＰ管理情報として登録しておくので、再生されたデータがＩピクチャであるか否かを逐次識別する必要がなく、ピクチャスタートコードとピクチャコーディングタイプを再度検出する検出回路が不要となり、回路の簡易化が図れ、より効率的に特殊再生を行うことができる。また、記録媒体に記録するデータ全体を暗号化しているので、より効果的に著作権を保護することができる。
【００３６】
図１１は、入力されるＴＳパケットが複数の番組である場合において、記録媒体１１に記録したファイル管理情報及びデータの一実施例である。ここでは、一定周期にて鍵情報を更新するだけでなく、鍵情報の初期値を番組ごとに付け替えている。管理情報に、記録するＴＳパケットのファイル番号をＡとして登録し、初回は鍵情報発生器２０２で鍵情報Ｘを発生し、鍵情報Ｘを元に鍵生成回路２０５にて生成した暗号鍵で、ＴＳパケットを暗号化した暗号化データＤＡＴＡ＿Ｘ０をアドレス領域４０２が示すアドレスのデータ領域４０３から記録される。同時に鍵情報も鍵情報領域４０１にＸと記録する。鍵情報の更新時は、鍵情報Ｘが線形演算器２０３で、鍵情報Ｘに１加算したＸ＋１を更新した鍵情報として、鍵生成回路２０５にて暗号鍵を生成し、ＴＳパケットを暗号化し、暗号化データＤＡＴＡ＿Ｘ１と鍵情報Ｘ＋１が記録される。このようにして、ｎ番目の更新時には、鍵情報はＸ＋ｎとなり、そのときの暗号化データＤＡＴＡ＿Ｘｎと共に記録媒体１１に記録される。同様に別のファイルについても、それぞれファイルＢ、Ｃごとに初回は鍵情報を発生し、以降の更新タイミングで線形演算器２０３にて更新した鍵情報にて暗号化される。これと同時に入力されるＴＳパケットについて、信号解析回路９にて、Ｉピクチャを随時検出し、ＴＳパケット内にＩピクチャを含んでいた場合は、制御回路８に割込み信号で通知し、ＧＯＰ管理情報４０４に記録していく。この例では、ファイル番号Ａ１、Ａ４、Ａ７、Ａ１０にＩピクチャが格納されていたことを示す。
【００３７】
図１２は、本発明のデジタル記録再生装置をセットトップボックス（ＳＴＢ）に適用した一実施例である。同一機能のブロックに対しては、同一符号を付与してその説明を省略する。
【００３８】
チューナ部３００は、記録を行うプログラムが多重化されている１トランスポンダ周波数を選択し、この選択された１トランスポンダ内のビットストリームを復調部３０１に出力する。復調部３０１は、入力されたビットストリームの復調及び誤り訂正を行い、ＴＳに変換し、これをフィルタリング部３０２に出力する。フィルタリング部３０２は、入力されたＴＳより１プログラムのオーディオとビデオのＰＥＳパケットを分離化し、デジタル記録再生装置１０の入力端子１に供給する。デジタル記録再生装置１０は、暗号化して記録媒体１１に記録する。
【００３９】
再生時には、デジタル記録再生装置１０で復号化されたＴＳパケットが、出力端子６から供給される。タイミング調整部３０４は、再生出力の時刻管理情報であるプレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）に基き出力タイミングを調整してデータを送出する。タイミング調整部３０４の出力はＡ／Ｖデコーダ３０５に供給され、入力されたオーディオとビデオのＰＥＳパケットデータをデコードする。ビデオデータはデジタルエンコーダ３０６に、オーディオデータはオーディオＤＡＣ３０７にそれぞれ出力する。デジタルエンコーダ３０６は、Ａ／Ｖデコーダ３０５から受け取ったビデオデータをテレビ出力信号に変換し、出力端子３０８を介して外部に出力する。オーディオＤＡＣ３０７は、Ａ／Ｖデコーダ３０５から受け取ったオーディオデータをアナログ信号に変換し、出力端子３０９を介して外部に出力する。上記セットトップボックス（ＳＴＢ）においても、通常記録再生だけでなく、特殊再生することができる。
【００４０】
上記実施例は記録媒体としてハードディスクを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限定せず、光ディスク、磁気テープ、半導体メモリ等を用いた場合にも適用できる。
【００４１】
また、上記実施例ではＭＰＥＧ方式による画像圧縮技術を用いて、Ｉピクチャのみを再生することで特殊再生を行う場合を述べたが、本発明は他の方式において、必要な種類の画像だけを記録媒体から選択再生するような特殊再生を実現する場合にも適用できる。
【００４２】
また、上記実施例はデジタル信号を記録再生する場合について述べたが、本発明はこれに限定せず、デジタル信号を暗号化し伝送路を介して送受信する送信装置、受信装置およびその方法にも適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明によれば、暗号化したデジタル信号を記録媒体に記録再生し、また伝送路を介して送受信する際、より効果的にかつ容易に著作権を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタル信号記録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における暗号化回路２の内部構成を示す図である。
【図３】図１における復号化回路５の内部構成を示す図である。
【図４】本発明の装置により記録された記録媒体の記録形式の一例を示す図である。
【図５】本発明において入出力する信号とその暗号化復号化の過程（通常再生）を示す図である。
【図６】本発明において入出力する信号とその暗号化復号化の過程（特殊再生）を示す図である。
【図７】本発明によりデジタル信号を暗号化して記録する場合のフローチャートを示す。
【図８】本発明により記録されたデジタル信号を再生し復号化する場合のフローチャートを示す。
【図９】入力するデジタル信号の形式を示す図である。
【図１０】入力するデジタル信号のヘッダ部分を示す図である。
【図１１】本発明の装置により記録された記録媒体の記録形式の他の例で、入力されるＴＳパケットが複数の番組である場合を示す図である。
【図１２】本発明のデジタル記録再生装置をセットトップボックス（ＳＴＢ）に適用した一実施例である。
【符号の説明】
２…暗号化回路、３…記録回路、４…再生回路、５…復号化回路、７、１１…記録媒体、８…制御回路、９…信号解析回路、１０…デジタル信号記録再生装置、１０１…管理情報領域、１０２、２０３…データ領域、１０３、２０４…ＧＯＰ管理領域、１０４、２００…ファイル番号領域、１０５、２０１…鍵情報領域、１０６、２０２…アドレス領域、２０２…鍵情報発生器、２０３、２０６、５０３、５０６…セレクタ、２０５、５０５…線形演算器、２０７、５０７…鍵生成器、２０８…暗号器、５０８…復号器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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