(57)【要約】【課題】記録媒体の違法な複製を防止できる信号変調装置、信号変調方法、信号復調装置、信号復調方法、記録媒体を提供する。【解決手段】ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成する誤り訂正ブロック部（６０）と、ラン長が制限されたランダム信号を発生する特定情報発生部（５０）と、誤り訂正ブロックを変調処理した後、所定の一部をランダム信号で置換して、置換後の信号を記録媒体に記録する書込み制御部（５４）とを具備する。【選択図】　　図２１
2004022104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成する手段と、
誤り訂正ブロックを変調する手段と、
ラン長が制限されたランダム信号を発生する手段と、
前記変調された誤り訂正ブロックの所定の一部を前記ランダム信号に変更する手段と、
前記変更手段の出力を伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項２】
前記変更手段は前記誤り訂正ブロックの一部を前記ランダム信号で置換する手段を具備する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記出力手段は出力信号のラン長を所定のビット数に制限し、
前記ランダム信号発生手段は前記ランダム信号のラン長を前記所定のビット数に制限する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記出力手段は出力信号のラン長を所定のビット数に制限し、
前記ランダム信号発生手段は前記ランダム信号のラン長を前記所定のビット数＋１、あるいは−１に制限する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記誤り訂正信号は積符号である請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記ランダム信号発生手段が発生したランダム信号の誤り訂正信号を発生する手段をさらに具備し、
前記ランダム信号の誤り訂正信号は前記出力手段により伝送媒体に出力、または記録媒体に記録され、前記ランダム信号はそのまま伝送媒体に出力、または記録媒体に記録される請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記ランダム信号はＮビットの信号成分を複数組み合わせてなる請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記信号成分の各々に直流抑圧信号を付加する手段をさらに具備する請求項７に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記ランダム信号発生手段は（Ｎ−Ｍ）ビットのランダム信号を発生し、前記出力手段で生成されないＭビットの所定パターンを加えて、前記Ｎビットの信号成分を生成する請求項８に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記Ｍビットの所定パターンは直流抑圧パターンである請求項９に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記ランダム信号発生手段は、
ランダム信号発生器と、
ラン長制限機能を有し、前記ランダム信号発生器の出力を変換する変換テーブルとを具備する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項１２】
ラン長が制限されたランダム信号を発生する手段と、
前記ランダム信号を鍵としてディジタル信号を暗号化する手段と、
前記暗号化ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成する手段と、
誤り訂正ブロックを変調する手段と、
前記変調手段の出力の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項１３】
ラン長が制限されたランダム信号を発生する手段と、
ディジタルデータをコンテンツ暗号鍵で暗号化する手段と、
コンテンツ暗号鍵を前記ラン長制限されたランダム信号発生器の出力で暗号化する手段と、
暗号化ディジタルデータ及び暗号化されたコンテンツ暗号鍵に誤り訂正符号を付加した後、変調する手段と、
前記出力手段の出力の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項１４】
ディジタルデータを第１暗号鍵を用いて暗号化する第１暗号化手段と、
第１暗号鍵を第２の暗号鍵を用いて暗号化する第２暗号化手段と、
ラン長が制限されたランダム信号を発生する手段と、
前記ランダム信号を復号する手段と、
復号手段の出力を鍵として前記第２暗号化手段の出力を暗号化する第３暗号化手段と、
暗号化ディジタルデータと第３暗号化手段の出力とを合わせて誤り訂正符号を付加した後、変調する手段と、
前記出力手段の出力の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項１５】
ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成するステップと、
誤り訂正ブロックを変調するステップと、
ラン長が制限されたランダム信号を発生するステップと、
前記変調された誤り訂正ブロックの所定の一部を前記ランダム信号に変更するステップと、
前記変更後の信号を伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力ステップと、
を具備する信号処理方法。
【請求項１６】
ラン長が制限されたランダム信号を発生するステップと、
前記ランダム信号を鍵としてディジタル信号を暗号化するステップと、
前記暗号化ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成するステップと、
誤り訂正ブロックを変調するステップと、
前記変調後の信号の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力ステップと、
を具備する信号処理方法。
【請求項１７】
ラン長が制限されたランダム信号を発生するステップと、
ディジタルデータをコンテンツ暗号鍵で暗号化するステップと、
コンテンツ暗号鍵を前記ラン長制限されたランダム信号発生器の出力で暗号化するステップと、
暗号化ディジタルデータ及び暗号化されたコンテンツ暗号鍵に誤り訂正符号を付加した後、変調するステップと、
前記変調後の信号の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力ステップと、
を具備する信号処理方法。
【請求項１８】
ディジタルデータを第１暗号鍵を用いて暗号化する第１暗号化ステップと、
第１暗号鍵を第２の暗号鍵を用いて暗号化する第２暗号化ステップと、
ラン長が制限されたランダム信号を発生するステップと、
前記ランダム信号を復号するステップと、
前記復号後の信号を鍵として前記第２暗号化ステップの暗号化出力を暗号化する第３暗号化ステップと、
暗号化ディジタルデータと第３暗号化手段の出力とを合わせて誤り訂正符号を付加した後、変調するステップと、
前記変調後の信号の所定の一部を前記ランダム信号に変更して、伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力ステップと、
を具備する信号処理方法。
【請求項１９】
ラン長が制限されたランダム信号発生器の出力信号を復号鍵により復号して得られた暗号鍵により暗号化され、所定の一部が前記ランダム信号に変更された暗号化変調ディジタルデータを復調する装置において、
暗号化変調ディジタルデータを復調する手段と、
前記復調手段の出力からランダム信号に変更された部分を抽出する手段と、
前記変更部分が抽出された後の暗号化復調ディジタルデータに誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
前記抽出されたランダム信号を復号鍵により復号して得られた復号鍵により前記誤り訂正手段の出力を復号する手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項２０】
ディジタルデータは第１の暗号鍵により暗号化され、第１の暗号鍵は第２の暗号鍵により暗号化され、暗号化された第１の暗号鍵はラン長制限されたランダム信号発生器の出力を復号鍵で復号して得た暗号鍵で多重暗号化し、暗号化ディジタルデータと多重暗号化された第１の暗号鍵に誤り訂正符号が付加され、変調処理した後、所定の一部が前記ラン長制限されたランダム信号に変更された暗号化変調ディジタルデータを復調する装置において、
暗号化変調ディジタルデータを復調する手段と、
前記変調信号からランダム信号に変更された部分を抽出する手段と、
前記変更部分が抽出された後の暗号化復調ディジタルデータに誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
前記ランダム信号を復号鍵による復号して得られた復号鍵と第２の復号鍵で多重暗号化された第１の暗号鍵を復号する手段と、
第１暗号鍵により前記誤り訂正手段の出力を復号する手段と、
を具備する信号処理装置。
【請求項２１】
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、ディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックが構成され、誤り訂正ブロックの所定の一部をラン長が制限されたランダム信号に変更されて変調されたディジタル信号が記録された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にディジタル信号を記録するため、伝送媒体を介してディジタル信号を送信するため、ディジタル信号を再生するため、あるいは伝送媒体を伝送されてきたディジタル信号を受信するための信号処理装置、信号処理方法、及び記憶媒体に関する。
【０００２】
特に、本発明は、著作権保護などの観点から、不正コピー防止処理が必要な記録媒体への記録・再生処理方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、ディジタル革命と称されるように、あらゆる情報がディジタル化され、伝送路、記録媒体を通して配信され、非常に多数の人達が自由にディジタル情報を入手することが出来るようになっている。そのような環境の中で、映像、音楽等、その他のコンピュータが取り扱うことができる関連データのようなディジタル信号を、記録媒体に記録し再生したり、再生専用の情報媒体に情報を転写し再生したり、または伝送路を介して伝送したりする事で、情報伝達、情報蓄積を行っている。
【０００４】
記憶媒体については、映像、音楽等の大量なディジタルデータを記録できる記録媒体であるＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）の規格化がなされ、２時間以上の映画を家庭で自由に見ることが出来るようになった。ＤＶＤは、再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭ、一回だけの記録が出来るＤＶＤ−Ｒ、自由に記録再生が可能なＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の媒体が存在する。
【０００５】
ＤＶＤ−ＲＯＭの応用規格ではＤＶＤ−ｖｉｄｅｏ規格があり、１枚のディスクに映画が完全に記録されている。このようなＤＶＤ−ｖｉｄｅｏディスクの再生や、ディジタル放送の受信により、自由にディジタル信号での情報が入手できる。このような環境では、入手したディジタル信号をハードディスクやＤＶＤ−ＲＡＭ等の記録媒体にコピーすれば、元のディスクと同じディジタル信号を記録された（コピーされた）ディスクを大量に作成できてしまうことになる。
【０００６】
この為、ＤＶＤ−ｖｉｄｅｏでは記録されているディジタル情報には暗号化が施されている。暗号化技術を用いたコピープロテクト方法は、事前に暗号化された情報が記録されるＤＶＤ−ｖｉｄｅｏディスクあるいはＤＶＤ−ＲＯＭディスクで有効に機能している。
【０００７】
この様な情報伝送処理、情報蓄積処理においては、近年、著作権保護の取り扱いが重要になってきた。特に、著作権保護が必要な情報を、通常の記録媒体に記録する場合、著作権者は一つの記録媒体のみへの情報記録を許しているにも関わらず、複数の記録媒体に同じ情報を記録するような不正行為の発生が考えられ、そのような不正防止が不可欠になっている。
【０００８】
以下に、再生専用ＤＶＤディスクに関するＤＶＤ−ｖｉｄｅｏで用いられている著作権保護システムＣＳＳ（Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｓｃｒａｍｂｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）をベースに、その発展形として考えられている記録再生装置での著作権システムの従来技術について説明する。なお、このシステムは記録媒体を伝送媒体に置き換えれば、送受信システムとなる。
【０００９】
ＤＶＤ−ｖｉｄｅｏでは、映像、オーディオ等のディジタル信号は、ＭＰＥＧ方式等で圧縮処理され、更に再生制御信号などが付加され、ディジタルデータストリームにフォーマット化される。このディジタルデータは２Ｋバイト単位のパケットデータにデータセクタ化され、暗号化（データスクランブル）される。その後誤り訂正符号や同期信号等が生成付加され、記録媒体に記録される。
【００１０】
著作権保護システムＣＳＳでは、ディスク作成側でディジタルコンテンツはＣＳＳ方式にて暗号化され、再生専用メディアに記録されている。このようなメディアの再生処理は、一般の専用ＤＶＤプレーヤで再生されるが、暗号化コンテンツはプレーヤの信号処理回路で復号され、ＭＰＥＧデコーダ等で圧縮データが伸張され、ビデオ／オーディオ信号が復元される。一方、パソコンなどのコンピュータ環境での再生処理は、メディアからのディジタルデータは、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生されるが、再生されたディジタルデータはそのままＰＣバス上に載せて転送せずに、先ずＭＰＥＧデコーダモジュールと認証相互確認（バス認証）を行い、正当なデコーダモジュールのみに暗号化されたコンテンツを転送する。
【００１１】
図１は著作権保護システムＣＳＳ方式におけるコンテンツ暗号化の概略図である。三種類の暗号鍵データ、すなわちＣＳＳ管理機構のＣＳＳ鍵発行センターであるＤＶＤＣＣＡ（ＤＶＤ　Ｃｏｐｙ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）が保持するマスタ鍵群と、著作権者などが決めるディスク鍵（ディスク毎に１つ）およびタイトル鍵（タイトル毎に１つ）を階層的に組み合わせて、映像や音楽のディジタルデータを暗号化する。マスタ鍵は、暗号解除用ＬＳＩやソフトウエアＣＳＳモジュールのメーカ毎に異なる暗号鍵データである。ＣＳＳ管理機構は、多数のメーカのマスタ鍵を一括して保持している。ディスク鍵を暗号化するときは、基本的にいずれのマスタ鍵でも復号できるようなディスク鍵セットを作って、ディスクに格納する。こうしておく事で、あるメーカに与えたマスタ鍵の情報が外に漏れたときの被害を最小限に止められる。具体的には、次回のディスク鍵作成時から、漏れたマスタ鍵を除いて暗号化する。これで、一度外に漏れたマスタ鍵を使った復号は出来なくなる。
【００１２】
なお、最近ではＤＶＤ−Ａｕｄｉｏなどに用いられるＣＰＰＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄ　Ｍｅｄｉａ）方式があり、マスタ鍵の代わりにデバイス鍵ＤＶＫが使われている。マスタ鍵がメーカ単位であったのに対して、デバイス鍵ＤＶＫはデバイス単位（個々のセット毎）となり、デバイス鍵ＤＶＫに複数の鍵の組み合わせを用いることで、膨大な数量を実現している。同様に、記録メディア対応の方式として、ＣＰＲＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ　Ｍｅｄｉａ）方式がある。
【００１３】
図２は、図１で作成した暗号化されたコンテンツが記録されているディスクを再生するＤＶＤプレーヤの概略図である。ディスクから暗号化ディスク鍵セットを読み出し、マスタ鍵でディスク鍵を復号する。同様に、ディスクから読み出された暗号化タイトル鍵は、復号されたディスク鍵で復号し、復号されたタイトル鍵を使って、暗号化コンテンツであるスクランブルＡＶデータがデスクランブル処理される。デスクランブルされたコンテンツは、ＭＰＥＧデコーダ等のＡＶデコーダにて、映像信号Ｖ、オーディオ信号Ａが再生される。
【００１４】
図３は、パーソナルコンピュータシステムでのバス認証とコンテンツ復号の概略図である。ＰＣシステムでは、暗号鍵と暗号化コンテンツをそのまま、他の記録デバイスに記録させることによりコピーが可能となり、著作権保護が意味をなさなくなる。そこで、ドライブとＭＰＥＧデコーダモジュールとで相互認証を行い、正しい相手と認証された場合のみ、暗号化ディスク鍵セットと暗号化タイトル鍵が伝送される。その結果、暗号鍵が復号され、スクランブルされたコンテンツはデスクランブル処理され、元のソースデータが復元される。
【００１５】
図４は、記録再生装置での著作権保護システムの概念構成を示す。映像／オーディオコンテンツは、ランダム信号発生器で生成したタイトル鍵ＴＫをキーとして、スクランブル処理（暗号化処理）される。このタイトル鍵ＴＫはディスク鍵ＤＫによって暗号化され、暗号化タイトル鍵Ｅｎｃ−ＴＫとしてディスクに記録される。この時、ディスク鍵ＤＫは、再生専用装置におけるディスク鍵と同様に、メディアからディスク鍵ブロックＤＫＢを読み出し、マスタ鍵ＭＫで復号して得られる鍵信号である。ディスクには予め、多くのマスタ鍵ＭＫによってディスク鍵ＤＫを暗号化したディスク鍵ブロックＤＫＢを記録しておき、そこから記録再生装置に埋め込まれているマスタ鍵ＭＫを使ってディスク鍵ＤＫを復号して、タイトル鍵ＴＫの暗号鍵として利用する。再生側は、図２の処理と同じ処理でコンテンツの復号を行う。
【００１６】
図５は、記録再生装置の概略構成のブロック図である。一般の民生機器環境での専用レコーダでは、不正なコピーはあまり考えられないが、パーソナルコンピュータ環境ではドライブで読み出されたデータを他の記録媒体にコピーする事は容易に可能である。パーソナルコンピュータ環境では、記録媒体は周辺機器としてシステムが構成されており、図５におけるドライブは、一般にデータの内容に関知せず記録再生動作を行なう為、著作権を保護するには、再生専用システムである図３で示したバス認証を用いる必要がある。記録側では、暗号鍵であるタイトル鍵ＴＫは、デバイス鍵ＤＫで暗号化され、暗号化タイトル鍵Ｅｎｃ−ＴＫとなっているが、このＥｎｋ−ＴＫを記録ドライブに転送する時は、バス認証処理によって転送する必要がある。他の処理は、ＣＳＳにおける各処理と略同様の処理が行われる。
【００１７】
上述した暗号化技術を用いたコピープロテクト方法は、暗号化データが予め記録されているＤＶＤ−ｖｉｄｅｏディスクあるいはＤＶＤ−ＲＯＭディスクでは有効に機能している。しかし、ユーザが新規に情報を記録できるＤＶＤ−ＲＡＭ等の場合、次のような問題が生じる。
【００１８】
（１）一般ユーザが利用する記録装置では、強力で安価な暗号化装置の導入は難しい。
【００１９】
（２）暗号鍵の管理が難しい。
【００２０】
（３）情報記録装置側で、暗号化、復号が行われる様になっている場合、コピープロテクトしたい情報のコピーも容易に行われてしまう可能性が高い。
【００２１】
（４）暗号化されたコンテンツや暗号鍵を丸ごとコピーすれば、正規の装置で再生出来る違法ディスクが出来てしまう（秘匿領域が無い場合）。
【００２２】
（５）オーディオ信号を扱う場合、多数のファイル（楽曲）単位で扱う事になり、ファイル単位で管理する要求に対して著作権保護能力を維持する事が難しい。
【００２３】
以上から、ディジタルディジタル信号のコピープロテクトは、従来の暗号化技術をそのまま有効に機能させることが難しい。暗号化された記録情報を再生する場合、再生処理で復号処理が施されるので、復号後のディジタル信号の取り扱いによっては、違法コピーの可能性は残ったままである。特に、暗号に関する情報や暗号鍵を「丸ごとコピー」する事で、大量の複製記録媒体を作成できてしまう可能性もある。
【００２４】
ＤＶＤの様に、再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭや、記録再生系のＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭ等、各種メディアが存在すると、記録媒体に記録されているディジタル信号が、元のオリジナル信号か、違法コピーされたディジタル信号かの区別が難しくなる。この問題は、他の記録媒体においても同様に発生する。
【００２５】
この為、著作権保護の観点から見れば、ディジタル信号の暗号化で、正しいシステムのみが復号できるように構成する事と合わせて、再生側の入り口で、入力されたディジタル信号が、オリジナルなディジタル信号か、不法コピーされた信号かを確認し、一般のユーザが処理できない領域で保護システムの一部を組み込めば、著作権保護の能力を大幅に向上させることが出来る。
【００２６】
図６は、「丸ごとコピー」による違法コピーの経路を図示したものである。一般にコンピュータ環境で用いられる記録再生ドライブでは、ＣＰＵからの指示で情報を記録／再生する事が目的である為、メディアに記録されたコンテンツの内容（情報の内容や情報に対する制御コードなど）は判断されない為、読み出されたデータはオープンになる。そこで、再生ドライブで読み出された全てのデータを記録ドライブにフィードバックして、読み出された順に別の記録媒体に記録すれば、同一の情報を記録した記録媒体が多数作成できてしまう。
【００２７】
このような実情に鑑みて、記録媒体に記録或いは伝送媒体に伝送された信号がオリジナルのディジタル信号であるか又はコピーされたディジタル信号であるかを特定でき、さらに不法なコピーがなされているときには再生不能にしたり、伝送を阻止可能な信号記録方法及び装置、信号再生方法及び装置、信号送信方法及び装置、信号受信方法及び装置、並びに記録媒体が特開平９−１２８８９０号で提案されている。この提案の特徴は、誤り訂正符号が付加された情報データブロックの訂正符号の一部を特定情報で置換し、記録、再生時の誤り訂正処理前に訂正符号の一部領域に記録された特定情報を抽出し、不正コピー等の防止制御をするものである。
【００２８】
図７は上記提案の図１であり、不正コピー等を防止する為の識別情報である特定情報をセクタデータの一部と置換した状態を説明する図である。１４８バイト×１４行のセクタデータに誤り訂正符号Ｃ１（８バイト）とＣ２（１４バイト）を行方向に付加配置し、誤り訂正符号が付加された１７０バイト×１４行の誤り訂正ブロック（セクタデータ）を構成する。ここで、誤り訂正符号Ｃ２の一部を不正コピーを検出する為の識別情報である特定の情報で置換する。置換によって識別情報が付加された後、データ領域のデータ、訂正符号、識別情報は変調される。なお、メインデータ、訂正符号、識別情報で構成される各行は８５バイトづつ２つのフレームに分割され、夫々のフレームの先頭に２バイトのフレームシンクが付加されている。このような信号処理後に記録媒体に記録される。
【００２９】
再生装置は復調後のデータを誤り訂正処理する前に所定の一部のデータ（特定情報）を抜き取る。このような方式を採用する事で、誤り訂正後のデータを丸ごとコピーしても、特定情報は誤り訂正処理によって消えてしまう為、元の記録媒体と同じ状態のコピーが不可能であり、違法なコピー処理を防止できる。
【００３０】
しかし、この提案によっても、図８に示すようなコピー処理を行うと、特定情報が消滅しないので、違法コピーが実現できてしまう。即ち、誤り訂正処理前の復調データを記録側に送って、誤り訂正符号を付加せずに、直接変調部に送って記録する方法には、上記提案では対応できない。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の信号変調装置には、復調側で復調信号をそのまま他の媒体へ記録するという違法な「丸ごとコピー」に対して有効な防止策がなかった。
【００３２】
本発明の目的は、記録媒体の違法な複製を防止できる信号処理装置、信号処理方法、記憶媒体を提供することである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【００３４】
本発明の信号処理装置はディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成し変調処理する手段と、ラン長が制限されたランダム信号を発生する手段と、変調された誤り訂正ブロックの所定の一部をランダム信号に変更する手段と、変更手段の出力を伝送媒体に出力、または記録媒体に記録する出力手段とを具備するものである。
【００３５】
本発明の信号処理方法はディジタル信号に誤り訂正信号を付加して誤り訂正ブロックを構成し変調処理し、ラン長が制限されたランダム信号を発生し、変調処理された誤り訂正ブロックの所定の一部をランダム信号に変更し、変更後の信号を伝送媒体に出力、または記録媒体に記録するものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による信号記録再生／伝送のための変調／復調装置／方法の実施形態を説明する。
【００３７】
第１実施形態
第１実施形態の詳細を説明する為に必要なデータの基本構造をＤＶＤを例にとって説明する。
【００３８】
ディジタルデータは、２Ｋバイト単位のパケットデータにデータセクタ化され１６セクタ単位で誤り訂正処理の為に誤り訂正コード（ＥＣＣ）ブロック化される。
【００３９】
図９は、ＤＶＤ規格での誤り訂正ブロック（ＥＣＣブロック）の構成を示す。１９２行×１７２バイト（１７２列）の各行に１０バイト（１０列）の誤り訂正内符号ＰＩが、各列に１６バイト（１６行）の誤り訂正外符号ＰＯが付加され、全体で２０８（＝１９２＋１６）行×１８２（＝１７２＋１０）列のＥＣＣブロックを構成している。
【００４０】
ここで、１６行（１６バイト）の外符号ＰＯは、図１０に示すように、１２行毎（各セクタ）に１行（バイト）ずつが分散配置（インターリーブ）される。図１０はインターリーブにより、１３（＝１２＋１）列×１８２（＝１７２＋１０）列の１６組の記録セクタを構成した状態を示す。このような外符号ＰＯのインターリーブ処理による分散配置で、各セクタが同じファーマットを取る事ができ、記録システムを容易に構成できる。
【００４１】
図１１には、外符号ＰＯがインターリーブされた後の各セクタのうち１つのセクタの構成を取り出して示す。これを記録セクタと言う。外符号ＰＯの一部（１行）が、図１０に示したセクタ（１２行）に付加されているので１２行＋１行となっている。
【００４２】
図１２は図１１の記録セクタを記録する時の、各シンボルを変調器に通して変調し、また同期信号を付加して記録信号とした物理セクタを示している。一行は２フレームに分割され、各フレームの先頭に３２チャネルビットの同期信号が付加される。データシンボルは図１３で示す変換テーブルを有する変調器を通して、８ビットの各シンボルは１６チャネルビットに変換され、１フレームが３２チャネルビットの同期信号と１４５６チャネルビットのチャネルビット信号で構成される。
【００４３】
図１３はＤＶＤ規格で用いられている変調テーブルの一部を示している。信号記録再生では、記録媒体の構造や特性から、最短マーク長に制限がある。また、記録信号読み出しのクロックはセルフクロックが用いられる事で、最長マーク長に制限を加える必要がある。このため、記録信号のラン長制限を加えている。ＤＶＤでは、メインデータは３〜１１チャネルビット長に収まるようにラン長制限がされる。
【００４４】
本実施形態は、記録媒体に記憶するデータの所定の一部（誤り訂正符号に限らず、メインデータ部も含む）を不正コピーを検出する為の識別情報である特定情報で置換、あるいは一部に特定情報を加算する。置換、あるいは加算によって特定情報が付加された後、変調され、記録媒体に記録される。
【００４５】
本明細書で説明している特定情報が置換された方式では、復調後のデータを誤り訂正処理する前に所定場所のデータを抜き取り、検出する。特定情報が加算された方式では、メインデータの誤り訂正処理で検出された誤りパターンが特定情報となるので、訂正処理後のデータから特定情報を抜き取り、検出する。
【００４６】
そして、図８に示すような誤り訂正処理を行う前の違法コピー防止の為、本実施形態では、特定情報を記録する時に使う変調パターンは、一部がメインデータの変調パターンでは使われていないパターンを使う。このため、再生時、メインデータ用の復調器を通すと、特定情報が不定のデータとなり、図８のような違法コピーが実現できない。
【００４７】
この概念を図１４に示す。特定情報（信号パターンＳ）は、第２変調器でパターンＱとして第１の記録媒体に記録される。再生処理では、第１復調器はパターンＱは変調規則に無いパターンであるため、復調データは不定となる。不定データを記録ドライブに送って（一旦、バッファメモリに格納される）第１変調器で変調して第２の記録媒体に記録しても、第１の記録媒体に記録した記録パターンＱは再現できない。
【００４８】
なお、特定情報を記録する時に使う変調パターンは、メインデータを記録するときに使う変調パターンに使われていないものであることと、直流成分を抑圧するパターンを持つことが望ましい。図１３におけるＤＶＤ規格での変調テーブルにおいて、ｓｔａｔｅ１〜４があるのは、変調されたシンボルを接続した時、最短ラン長や最長ラン長制限の違反が出ないように選択する為にある。
【００４９】
図１５は、本実施形態によって特定情報が埋めこまれた物理セクタの構成を示す。特定情報はディジタルデータの暗号化に用いられる暗号鍵であってもよい。特定情報の埋め込みは、特定情報を埋め込む場所が予め決まっている場合と、埋め込む場所は不定であり、メインデータ中に格納場所情報を挿入する場合がある。
【００５０】
図１６は、本実施形態の物理セクタの周辺フレームを拡大して示す図である。メインデータの各シンボル（８ビット）は変調器で１６チャネルビットに変換されている。図１６における、Ａ、Ｂ、Ｃ、…が１６チャネルビットデータのメインデータである。特定情報ＣＰ０、ＣＰ１、ＣＰ２、…は１６チャネルビットの分割は不要であるため、４８チャネルビット単位での情報となっている。
【００５１】
図１７〜図２０に本実施形態による特定情報生成の具体例を示す。
【００５２】
図１７は特定情報ＣＰ０、ＣＰ１、ＣＰ２、…の生成装置の具体的なブロック図である。生成装置は、２４ビットのランダム信号発生器（帰還形ビットシフトレジスタ）２０にラン長制限回路を加えたものである。ランダム信号発生器２０は、レジスタｒ０〜ｒ２３の２４ビットシフトレジスタである。ｒ０出力とｒ１出力はノアゲートＮＯ１に、ｒ０出力とｒ１出力とｒ２出力はノアゲートＮＯ２に、ｒ３出力とｒ４出力とｒ５出力とｒ６出力はノアゲートＮＯ３に、ｒ７出力とｒ８出力とｒ９出力とｒ１０出力はノアゲートＮＯ４に供給される。ｒ２出力とｒ２３出力はエクスクルーシブオアＥＸ１に供給される。ノアゲートＮＯ１とエクスクルーシブオアＥＸ１の出力はナンドゲートＮＡ２に供給される。ノアゲートＮＯ２、ＮＯ３、ＮＯ４の出力はナンドゲートＮＡ１に供給される。ナンドゲートＮＡ１、ＮＡ２の出力がナンドゲートＮＡ３を介してｒ０入力に供給され、帰還形の２４ビットのシフトレジスタからなるランダムジェネレータが構成される。
【００５３】
ｒ１６出力〜ｒ２３出力が８ビットレジスタ２２に一旦セットされてから、４つの８ビットレジスタ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、ラン長検出器２６にセットされる。８ビットレジスタ２２、２４にはセットクロック制御部２８が接続される。レジスタ２２のデータがレジスタ２４ａ〜２４ｄに順次プリセットされ、３２ビットのランダム信号データが得られる。
【００５４】
合成器３２で、この３２ビットランダム信号データにＤＳＶ制御ＲＯＭ３０（図１８）から選択的に読み出された１６ビットのデータを付け加えて、４８ビットの特定情報（ＣＰ）記録信号を生成する。特定情報記録信号はＮＲＺＩ変調（入力されるデータの“１”の位置で極性を反転させる変調方式）器３４で変調される。
【００５５】
図１８に示すように、ＤＳＶ制御ＲＯＭ３０のデータは６種類あり、その中から選択されたものが合成器３２で３２ビットランダム信号データに加えられる。その選択は、ラン長検出器２６で検出され、ラン長レジスタ３８にセットされている３２ビットランダム信号データのＬＳＢ側にある”１”までの距離、及び一組前の特定情報記録信号のＭＳＢ側の“１”までの距離とともに、特定情報記録信号がＮＲＺＩ変調された信号を、ＤＳＶ検出器３６で“１”をプラスカウントし、“０”をマイナスかウントする事で検出された直流成分を示すＤＳＶ検出信号によって行われる。ＤＳＶ制御ＲＯＭ３０のデータは、図１８に示すようにラン長＝１２チャネルビットが含まれている為（メインデータの記録信号のラン長は３〜１１チャネルビット長に収まるようにラン長制限がされている）、これを２３ビットのランダム信号データに加算することによって、図１６のＣＰ０、ＣＰ１、ＣＰ２、…はメインデータ用復調器を通すと、図１４に示すように不定領域部分が発生し、図８のような違法コピーを行っても、元の特定情報信号と同じコピー品は作成できない事になる。尚、ＤＶＤでは同期信号がラン長１４チャネルビットを使っているので、ＤＳＶ制御ＲＯＭ３０がラン長が１２チャネルビットの信号を含んでいても、再生回路側での信号処理の性能に影響する事は無い。
【００５６】
このような動作によって、ＤＳＶ制御ＲＯＭデータをランダム信号データに加える事で、特定情報記録信号の条件である
１．メインデータ用変調器同様の「チャネルシンボルデータ間接続におけるラン長制限」、「直流成分抑圧」
２．「メインデータ用変調器で使われていない変調パターンの挿入」
が実現される。
【００５７】
ＤＶＤにおけるメインデータ用変調テーブル（図１３にその一部分を示す）は、（２５６×１６×４）＋（８８×１６×４）ビットのＲＯＭが使われており、これと同様な考え方で上記２つの条件を満たす特定情報用の変調器を構成しようとすると、非常に複雑となるが、図１７に示したようなランダム信号発生器にラン長制限回路を加えた構成は容易な構成で同じ効果が実現できる。
【００５８】
図１９は図１７により生成された特定情報ＣＰ０、ＣＰ１、ＣＰ２、…の信号配置例を示す。
【００５９】
図２０は本実施形態によって、図１２で示した物理セクタに特定情報ＣＰが埋めこまれた時の全体のデータ構成を示したものである。特定情報はメインデータの一部を置換して埋め込んでいる為、特定情報そのものにディフェクト等でエラーが発生した場合その復元が必要である。対応方法としてはいろいろと考えられる。一つの方法としては、多重に記録しておき同一性で検出することも考えられるが、特定情報用誤り訂正符号を付加する方法が一般的である。
【００６０】
本実施形態では、特定情報記録信号を直接生成するが、特定情報用誤り訂正符号の生成は同じ方法が不可能な為、誤り訂正符号のみはメインデータ用変調器を用いて変調して記録すれば良い。特定情報用誤り訂正符号は、メインデータ用復調器で復調した時に不定にする必要は無いので、メインデータ変復調処理を利用できる。図２０はその時の特定情報信号ＣＰと特定情報用誤り訂正符号ＣＰ−ＰＩ、ＣＰ−ＰＯの関係を示したものである。
【００６１】
図２１は、図１７の特定情報生成部が組み込まれた記録再生システムの全体構成を示す図である。映像Ｖ、オーディオＡのディジタル信号は、ＡＶエンコーダ４８でＭＰＥＧ方式等で圧縮処理される。図１７に示すラン長制限機能がついたランダム信号発生器（Ｓ−ＲＮＧ）５０から生成された特定情報記録信号は、バス認証部５２を通してドライブ側に送られ、誤り訂正処理部（ＥＣＣ）５３で誤り訂正符号が付加され、図２０に示されたように特定情報記録信号は直接書き込み制御部５４に特定情報記録信号用誤り訂正符号は変調器６２に供給され、変調処理されて書き込み制御部５４に供給される。
【００６２】
一方、特定情報記録信号は、図２のコンテンツ復号のタイトル鍵復号処理までを用いて、特定情報記録信号を暗号化タイトル鍵と見なして、復号部５６にてマスタ鍵ＭＫ及びディスク鍵セットＤＫＢを使ってタイトル鍵ＴＫを生成（復号）し、コンテンツスクランブル部５８でＡＶエンコーダ４８から出力されたコンテンツを暗号化（スクランブル処理）する。すなわち、ランダム信号発生器５０で生成された特定情報信号は、暗号化されたタイトル鍵の記録信号：Ｅｎｃ−ＴＫと見なすことになる。暗号化コンテンツＥｎｃ−Ｃｏｎｔｅｎｔｓは誤り訂正処理部（ＥＣＣ）６０で誤り訂正符号が付加され、変調器６２に供給され、変調処理された後書き込み制御部５４に送られる。書き込み制御部５４では図１５に示すようにメインデータの一部を特定情報に変更し、記録媒体に情報を書き込む。尚、図１７におけるＮＲＺＩ変調器３４は、書き込み制御部に内蔵しているものとし、図２１での変調器６２は、シンボルデータをチャネルビット信号に変換する処理機能として全体を説明してある。
【００６３】
再生側では、読み取り制御部６４の出力は、メインデータと誤り訂正符号を含まない特定情報に分離され、誤り訂正符号を含まない特定情報は特定情報誤り訂正処理部６７に供給される。メインデータと特定情報の誤り訂正符号は復調器６６に供給され、復調されたデータはメインデータと特定情報用誤り訂正符号とに分離される。メインデータは誤り訂正処理部６８で誤り訂正処理が施され暗号化コンテンツＥｎｃ−Ｃｏｎｔｅｎｔｓが再生され、デスクランブル部７４に供給される。特定情報（暗号化タイトル鍵Ｅｎｃ−ＴＫ）と特定情報用誤り訂正符号は誤り訂正処理部６７にて誤り訂正処理されバス認証部７０を介してデコーダモジュール側に送られ、復号部７２で、記録側と同様にマスタ鍵ＭＫとディスク鍵セットＤＫＢを用いて、復号鍵ＴＫが復号され、図２の処理を用いてコンテンツが復号される。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、所定のブロックのディジタル信号に誤り訂正符号を付加し、変調して記録媒体に記録する時、ラン長制限されたランダム信号発生器の出力信号を、特定情報として上記訂正符号が付加されたディジタル信号の一部と置換して記録媒体に記録する。
【００６５】
このため、特定情報用の変調器が不要になる。
【００６６】
特定情報の記録信号のラン長をメインデータの変調チャネルビットに近いラン長と同じとすれば、再生処理系が特別の性能を持たせる事が不要になる。
【００６７】
特定情報の記録信号のラン長をメインデータのディジタル信号の変調器のラン長制限より、＋１或いは−１とする事で、訂正符号が付加されたディジタル信号を再生する復調器では特定情報が不定となり、不正な複写を防止する事が容易になる。
【００６８】
特定情報信号にも誤り訂正符号を付加すると、ディフェクト等によって特定情報が破壊された時にも正しく検出することができる。
【００６９】
特定情報は複数の特定情報が組で構成される。これは複数のコンテンツで構成されるディジタル信号の場合、コンテンツの著作権保護等は、各コンテンツ毎に暗号化して処理しており、暗号鍵などに利用される特定情報は、所定の単位の信号が組みになって記録される。１つの記録媒体に多くのファイルを記録し、夫々独立して、不正コピーを管理したい場合は、多くの特定情報が要求される。その結果、特定情報を埋め込むブロックは集合させた方が効率良いので、複数の特定情報を組みとして集中して、特定の場所に埋め込んでいる。
【００７０】
特定情報には記録時に直流成分を抑圧するために、直流抑圧信号が付加される。
【００７１】
ランダム信号発生器で作成したランダム信号に、メインデータの変調器で生成されない特殊パターンを付け加えて、特定情報とするので、再生処理で、復調前の特定情報をメインデータ用の復調器で復調しても、不定になるので、ビットバイビットの不正コピーを防止出来る。
【００７２】
ビットバイビットの不正コピー防止は、一部のコンテンツ暗号鍵が、外部に出力されないようにする事で、防止能力を大幅に向上できる。この為、ディジタル信号に裏側に電子透かし的な処理で埋め込む方式が多く提案されているが、埋め込む信号の記録信号も、メインデータの変調処理と同様に、直流抑圧特性を向上させておく事が必要である。この二つの機能を持った信号をランダム信号に付加することで、簡単な構成で実現可能である。
【００７３】
記録される特定情報を、コンテンツ暗号化の暗号鍵として利用することもできる。上述した説明では、コンテンツ暗号化はＡＶモジュールで行い、暗号鍵の秘匿性を向上させる為にドライブ側で多重暗号化を行っている。しかし、簡単なシステムとして、ＡＶモジュールやドライブが分離されないようなシステムがあった場合には、秘匿情報を特定可能な特定情報をコンテンツ暗号化の鍵に利用すれば、システムが簡単となる。
【００７４】
特定情報を暗号化コンテンツ暗号鍵とすることにより、コンテンツ復号前のコンテンツ暗号鍵の違法コピーを防止する能力が向上する。
【００７５】
コンピュータ環境に用いられている記録再生ドライブと情報の編集などが容易なパーソナルコンピュータによるシステムにおいても、著作権保護が求めている情報が記録されている記録媒体の複製防止等のために、秘匿な特定情報を電子透かし的な方法で記録再生できる。埋め込む場所は訂正符号領域にかかわらず、データ領域でも構わない。この結果、ビットバイビットでのコピー防止が可能である。
【００７６】
第２実施形態
図２２は、図１７の特定情報生成部が組み込まれた他の記録再生システムの全体構成を示す図である。ランダム信号発生器８０で発生されたコンテンツの暗号鍵ＴＫはコンテンツスクランブル部５８でコンテンツの暗号化に使わる。さらに、暗号鍵ＴＫは暗号化部８１でマスタ鍵ＭＫ、ディスク鍵セットＤＫＢを用いて暗号化され、暗号化暗号鍵Ｅｎｃ−ＴＫが生成され、バス認証回路５２を通してドライブ側に送られる。ドライブ側では、ラン長制限機能がついたランダム信号発生器（Ｓ−ＲＮＧ）５０で特定情報記録信号Ｅｎｃ−ＭＭが生成され、図１５のようにメインデータの一部に置換されてディスクに記録される。特定情報記録信号Ｅｎｃ−ＭＭは復号部８４で公開鍵であるＧＳ信号で復号され、ＭＭ信号が生成され、暗号化部８２で暗号化暗号鍵Ｅｎｃ−ＴＫがさらに暗号化され、暗号化暗号化暗号鍵Ｅｎｃ２−ＴＫ信号としてメインデータとして記録される。
【００７７】
再生側では、特定情報記録信号Ｅｎｃ−ＭＭは記録側と同様に、復号部８８で公開鍵ＧＳ信号で復号してＭＭ信号が生成される。メインデータから復調、誤り訂正された暗号化暗号化暗号鍵Ｅｎｃ２−ＴＫ信号が復号部９０でＭＭ信号により復号され、暗号化暗号鍵Ｅｎｃ−ＴＫ信号が生成される。暗号化暗号鍵Ｅｎｃ−ＴＫ信号はバス認証回路７０を通してデコーダモジュールに送られ、図２１に示した第１実施形態と同様に復号され、暗号鍵ＴＫが得られ、暗号化コンテンツが復号される。
【００７８】
第２実施形態によれば、特定情報を用いたビットバイビットコピー等が防止できる処理システムがドライブ内のみで行われる為、ＰＣシステム等で発生の可能性がある外部での改竄が出来ない為、著作権保護能力を大幅に高めることが可能になる。
【００７９】
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、上述の説明では、特定情報はラン長が制限されたランダム信号発生器で生成したが、Ｍ系列信号発生器のような一般のランダム信号発生器と、このランダム信号をメインデータの記録のために使われる変調器を用いてコード変換テーブルによってラン長制限信号とするとともに、この変換テーブルにメインデータ用変調器では使われていないパターンを追加組み込むことにより生成してもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オーディオ／映像信号やパーソナルコンピュータアプリケーションソフトなどのディジタル信号を暗号化し、所定のデータ量を単位にして誤り訂正符号を付加し、伝送、送信、記録媒体への記録等を行う場合、秘匿な特定情報をメインデータに重ねてデータブロックを構成し、ディジタル信号の再生処理において著作権保護を再生処理の初期領域で対応する為、従来困難であった違法な「丸ごとコピー」の防止が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の著作権保護システムのコンテンツ暗号化を示す図。
【図２】図１で暗号化されたコンテンツを再生するＤＶＤプレーヤの概略図。
【図３】図１で暗号化されたコンテンツを再生するパーソナルコンピュータの概略図。
【図４】記録再生装置における著作権保護システムの概念図。
【図５】記録再生装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】違法コピーの概念を示す図。
【図７】図６の違法コピーを防止する特定情報をデータに埋め込んだデータの構造を示す図。
【図８】図７のデータでも防止できない違法コピーの概念を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に関するＤＶＤ規格の誤り訂正ブロックのデータ構造を示す図。
【図１０】図９の誤り訂正ブロックを行インターリーブした結果を示す図。
【図１１】図１０の１記録セクタの構造を示す図。
【図１２】図１１の記録セクタを記録する際の物理セクタ構造を示す図。
【図１３】ＤＶＤ規格で用いられている変調器用の変調テーブルを示す図。
【図１４】本実施形態により特定情報の違法コピーを防止する原理を示す図。
【図１５】本発明の一実施形態において特定情報が埋め込まれた物理セクタ構造を示す図。
【図１６】図１５の物理セクタの拡大図。
【図１７】本実施形態の特定情報生成部のブロック図。
【図１８】図１７のＤＳＶ制御ＲＯＭのデータを示す図。
【図１９】特定情報のフォーマットを示す図。
【図２０】図１５に示した一実施形態の物理セクタの詳細なデータ構造を示す図。
【図２１】本実施形態による信号記録再生システムの全体のブロック図。
【図２２】本発明の他の実施形態による信号記録再生システム全体のブロック図。
【符号の説明】
２０…２４ビットシフトレジスタ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…８ビットレジスタ
３０…ＤＳＶ制御ＲＯＭ
３６…ＤＳＶ検出器
【図１】
2004022104.tif 000003
【図２】
2004022104.tif 000004
【図３】
2004022104.tif 000005
【図４】
2004022104.tif 000006
【図５】
2004022104.tif 000007
【図６】
2004022104.tif 000008
【図７】
2004022104.tif 000009
【図８】
2004022104.tif 000010
【図９】
2004022104.tif 000011
【図１０】
2004022104.tif 000012
【図１１】
2004022104.tif 000013
【図１２】
2004022104.tif 000014
【図１３】
2004022104.tif 000015
【図１４】
2004022104.tif 000016
【図１５】
2004022104.tif 000017
【図１６】
2004022104.tif 000018
【図１７】
2004022104.tif 000019
【図１８】
2004022104.tif 000020
【図１９】
2004022104.tif 000021
【図２０】
2004022104.tif 000022
【図２１】
2004022104.tif 000023
【図２２】
2004022104.tif 000024