(57)【要約】【課題】コンテンツデータを符号化した符号化コンテンツが複製された場合に、その符号化コンテンツの復号を防止することが可能なコンテンツの符号化方法および復号化方法を提供する。【解決手段】コンテンツデータを可逆圧縮符号化して可逆圧縮コンテンツを得ると共に、符号化を行ったコンピュータの符号化環境パラメータを読込み、復号化プログラムと共に記録媒体に記録する。コンピュータで復号化プログラムが起動されると（Ｓ１１）、記録媒体から符号化環境パラメータを読込み（Ｓ１２）、コンピュータから復号化環境パラメータを読込む（Ｓ１３）。両環境パラメータを比較して（Ｓ１４）、違法複製の可能性が低い場合には、可逆圧縮コンテンツを復号する（Ｓ１５）。違法複製の可能性が高く、入力したＣＰＵ−ＩＤが一致しない場合は（Ｓ１７）、違法複製であると判断して、可逆圧縮コンテンツの復号を許可しない（Ｓ１９）。【選択図】　図５
2004112658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系軸または空間座標軸上でサンプリングされたサンプル列もしくは画素データで構成される音響信号または映像信号を基本にしたコンテンツデータに対して、情報量を圧縮して符号化コンテンツを作成するための符号化段階と、
前記符号化コンテンツから前記コンテンツデータを復号化するための復号化プログラムを前記符号化コンテンツに追記するための復号化プログラム追加段階と、
前記符号化コンテンツの作成を行ったシステムのシステム環境パラメータである符号化環境パラメータを抽出し、前記符号化コンテンツに追記するための符号化環境パラメータ追加段階と、を備え、
前記復号化プログラムは、コンピュータで復号化処理を行う際に、コンピュータに、当該復号化処理を行うシステムのシステム環境パラメータである復号化環境パラメータを抽出し、前記符号化コンテンツに追記された符号化環境パラメータとの比較に基づいて、前記符号化コンテンツから前記コンテンツデータへの復号化を実行させるためのプログラムであることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記符号化段階は、前記全てのサンプル列もしくは画素データを完全に再現できるような可逆圧縮を行っていることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記復号化プログラムには、前記符号化段階で符号化を行った際の符号化条件パラメータを追記するようにしていることを特徴とするコンテンツのコンテンツの符号化方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記システム環境パラメータとして、符号化処理または復号化処理を行ったコンピュータシステムに導入されているＣＰＵまたはＯＳのシリアル番号、ファイル名称およびファイルが置かれているディレクトリ・パス名称、ファイル作成日時を使用していることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記符号化段階は、さらに、前記コンテンツデータに対して間引き処理を行い、不可逆圧縮を行った簡易符号化コンテンツを作成し、前記符号化コンテンツに追記する処理を行うものであり、
前記復号化プログラムは、さらに、前記復号化環境パラメータと前記符号化環境パラメータとの比較に基づいて、コンピュータに、前記簡易符号化コンテンツの復号化を実行させるためのプログラムであることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記復号化プログラムは、前記復号化環境パラメータと前記符号化環境パラメータとの比較に基づいて、システム環境パラメータの一部を利用者に入力させ、入力されたシステム環境パラメータが前記符号化環境パラメータと一致する場合、前記符号化コンテンツを復号化する処理をコンピュータに実行させるプログラムであることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項７】
請求項６において、
利用者が入力するシステム環境パラメータは、復号化処理を行う際の復号化環境パラメータであり、前記復号化プログラムは、当該入力されたシステム環境パラメータを新たな符号化環境パラメータとして記録する処理をコンピュータに行わせるプログラムであることを特徴とするコンテンツの符号化方法。
【請求項８】
与えられたコンテンツデータに対して、請求項１から請求項７のいずれかからなる構成のコンテンツの符号化方法を施し、得られた符号化データを記録した復号防止機能を有するコンテンツ記録媒体。
【請求項９】
復号化処理を行うシステムのシステム環境パラメータである復号化環境パラメータを抽出する段階と、記録データ内の符号化環境パラメータと復号化環境パラメータの比較を行う段階と、前記比較結果に基づいて、記録データ内の符号化コンテンツからコンテンツデータへの復号化を行う段階と、を有することを特徴とするコンテンツの復号化方法。
【請求項１０】
コンピュータに、復号化処理を行うシステムのシステム環境パラメータである復号化環境パラメータを抽出する段階、記録データ内の符号化環境パラメータと復号化環境パラメータの比較を行う段階、前記比較結果に基づいて、記録データ内の符号化コンテンツからコンテンツデータへの復号化を行う段階を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルデータの複製抑止に関し、特に、映像音響プロダクションにおける素材データの保管、映像音響コンテンツのライブラリ、映像音響コンテンツの販売、特にネットワークを活用した電子商取引、ＤＶＤ等のデジタル記録媒体を用いた映像音響記録再生装置分野、電子カルテや遠隔医療における医用動画像・生体信号の蓄積と伝送等に利用して公的な複製抑止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年デジタル技術の進歩により、貴重なデジタルデータの複製処理が容易に行われるようになってきている。このような複製を防止もしくは抑止するために様々な手法が取り入れられている。複製防止の手法としては、限定された手順で符号化を行う手法等が用いられており、複製抑止の手法としては、コンテンツに電子透かしを挿入しておき、所定の処理を行うことにより、コンテンツの出所を確認する手法等が用いられている。また、コンテンツをネットワークでダウンロードする際に、ユーザのハードディスクにファイルを保存させないしくみについても提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０２２８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記複製防止の手法では、復号化ツールを入手すれば、容易に復号化を行うことができ、また、通常符号化アルゴリズムが開示されているので、復号化ツールを入手できなくても、復号化ツールを開発することができてしまうという問題がある。また、上記複製抑止の手法では、結局複製の防止はできないため、個人使用の場合などの場合は、無限に複製されてしまうという問題がある。また、上記特許文献１に示した手法では、大容量のデータやユーザで加工を許すための素材データなどの場合、ユーザのハードディスクへのファイル保存を禁止することは実用的でないという問題がある。
【０００５】
上記のような点に鑑み、本発明は、コンテンツデータを符号化した符号化コンテンツが複製された場合に、その符号化コンテンツの復号を防止することが可能なコンテンツの符号化方法および復号化方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、時系軸または空間座標軸上でサンプリングされたサンプル列もしくは画素データで構成される音響信号または映像信号を基本にしたコンテンツデータに対して、情報量を圧縮して符号化コンテンツを作成するための符号化段階、前記符号化コンテンツから前記コンテンツデータを復号化するための復号化プログラムを前記符号化コンテンツに追記するための復号化プログラム追加段階、前記符号化コンテンツの作成を行ったシステムのシステム環境パラメータである符号化環境パラメータを抽出し、前記符号化コンテンツに追記するための符号化環境パラメータ追加段階を実行し、前記復号化プログラムは、コンピュータで復号化処理を行う際に、コンピュータに、当該復号化処理を行うシステムのシステム環境パラメータである復号化環境パラメータを抽出し、前記符号化コンテンツに追記された符号化環境パラメータとの比較に基づいて、前記符号化コンテンツから前記コンテンツデータへの復号化を実行させるためのプログラムとしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、コンテンツデータの情報量を圧縮して符号化コンテンツを作成して記録すると共に、この符号化コンテンツからコンテンツデータを復号化するための復号化プログラム、符号化環境パラメータを記録し、復号化時には、復号化プログラムが、復号化環境パラメータと符号化環境パラメータの比較を行って、比較結果に基づいて符号化コンテンツからコンテンツデータへの復号化を行うようにしたので、符号化コンテンツが複製された場合に、その符号化コンテンツの復号化を防止することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（１．符号化システム）
図１は、本発明に用いる符号化システムの構成図である。図１において、１０は符号化システム、１１はＣＰＵ−ＩＤ記憶部、１２は符号化手段、１３はデータ書込み制御手段、３０は原コンテンツデータ、４０は復号化プログラム、１００はアーカイブデータである。
【０００９】
図１において、符号化システム１０は、原コンテンツデータ３０の圧縮符号化を行って圧縮されたコンテンツデータである圧縮コンテンツを作成すると共に、作成した圧縮コンテンツ、復号化プログラム４０、符号化環境パラメータ、符号化条件パラメータを所定の順序でアーカイブデータ１００として記録する機能を有している。符号化システム１０は現実には、汎用のコンピュータにＯＳや本符号化システムとして機能するための専用のプログラムを搭載することで実現される。
【００１０】
ＣＰＵ−ＩＤ記憶部１１は、符号化システム１０として利用されるコンピュータのＣＰＵ−ＩＤを記憶した領域である。符号化手段１２は、原コンテンツデータ３０の圧縮符号化を行う機能を有している。本実施形態では、原コンテンツデータ３０を可逆圧縮して可逆圧縮コンテンツを作成すると共に、原コンテンツデータ３０を不可逆圧縮して不可逆圧縮コンテンツの作成も行う。データ書込み制御手段１３は、圧縮コンテンツ、復号化プログラム４０、符号化環境パラメータ、符号化条件パラメータを所定の順序でアーカイブデータとして記録する機能を有する。アーカイブデータ１００は、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の書換可能型記録媒体に記録される。
【００１１】
（２．符号化処理の流れ）
続いて、図１に示した符号化システムを利用したアーカイブデータの作成手順について説明する。図２は、アーカイブデータ作成の概要を示すフローチャートである。まず、原コンテンツデータ３０の圧縮符号化を行って、圧縮コンテンツの作成を行う（ステップＳ１）。具体的には、符号化手段１２が原コンテンツデータを読込んで、圧縮符号化を行い、圧縮コンテンツの作成を行う。本実施形態では、上述のように１つの原コンテンツデータ３０に対して、可逆圧縮および不可逆圧縮を行って可逆圧縮コンテンツおよび不可逆圧縮コンテンツを作成する。圧縮符号化を行う際、その符号化条件は、アーカイブデータの利用用途等により異なることになる。そのため、符号化手段１２は、設定された符号化条件パラメータに基づいて、圧縮符号化を行うことになる。符号化条件パラメータは、符号化システム１０に接続されたキーボード・マウス等の入力機器から対話的に入力させるようにしても良いし、ハードディスク等の外部記憶装置から読込むようにしても良い。作成された圧縮コンテンツは、データ書込み制御手段１３によりアーカイブデータ１００の一部として記録される。また、符号化条件パラメータの記録も行う。
【００１２】
次に、復号化プログラム４０の追記処理を行う（ステップＳ２）。具体的には、データ書込み制御手段１３が復号化プログラム４０を読み込んで、圧縮符号化により得られた圧縮コンテンツに付加して、アーカイブデータ１００の一部として記録する。さらに、この際、符号化条件パラメータの追記処理も行う。続いて、符号化環境パラメータの追記処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、まず、データ書込み制御手段１３がＣＰＵ−ＩＤ記憶部１１よりＣＰＵ−ＩＤを抽出し、さらに、アーカイブファイルの記録先である記録媒体内のアーカイブファイルのパス名（ディレクトリ名＋ファイル名）、およびアーカイブファイルの作成日時を符号化環境パラメータとして記録する。
【００１３】
（３．アーカイブデータの構成）
ここで、符号化システム１０により作成されたアーカイブファイル１００の構成を図３に示す。図３に示すように、アーカイブファイル１００は、復号化プログラム４０、符号化環境パラメータ５０、符号化条件パラメータ６０、可逆圧縮コンテンツ７０、不可逆圧縮コンテンツ８０により構成される。
【００１４】
（４．復号化システム）
次に、アーカイブデータの復号化について説明する。図４は、復号化システムを示す構成図である。図４において、２０は復号化システム、２１はＣＰＵ−ＩＤ記憶部、２２は環境パラメータ判定手段、２３は復号化手段、３１は簡易コンテンツデータである。
【００１５】
図４において、復号化システム２０は、アーカイブデータ１００から復号化プログラム４０を読み込み、復号化プログラム４０を実行することにより、復号化システムとして機能するものであり、復号化プログラム４０に従ってコンピュータが、環境パラメータ判定手段２２、復号化手段２３としての処理を実行することになる。すなわち、復号化システム２０は、現実には、汎用のコンピュータで、復号化プログラム４０を実行することにより、初めて復号化システム２０として機能することになる。そのため、符号化システム１０として機能したコンピュータを復号化システム２０として利用することも可能である。
【００１６】
ＣＰＵ−ＩＤ記憶部２１は、復号化システム２０として利用されるコンピュータのＣＰＵ−ＩＤを記憶した領域である。環境パラメータ判定手段２２は、アーカイブデータ１００から読み込んだ符号化環境パラメータと復号化環境パラメータを比較判定する機能を有している。復号化手段２３は、アーカイブデータ１００に記録された圧縮コンテンツを読込んで復号する機能を有している。復号化手段２３では、環境パラメータ判定手段２２による比較結果が一致した場合には可逆圧縮コンテンツ７０の復号を行い、一致しない場合には不可逆圧縮コンテンツ７１の復号を行う。環境パラメータ判定手段２２および復号化手段２３は実際には、復号化プログラム４０がコンピュータに実行させることにより実現される。
【００１７】
（５．復号化処理および復号防止処理の流れ）
続いて、復号化処理および復号防止処理の手順について説明する。図５は、復号化処理および複製防止処理の概要を示すフローチャートである。まず、コンピュータに接続されたＣＤ−Ｒ読取装置に、アーカイブファイルを記録したＣＤ−Ｒをセットして、コンピュータに認識させる。続いて、ＣＤ−Ｒ上のアーカイブファイルを起動する（ステップＳ１１）。すると、コンピュータはアーカイブファイルを開いて復号化プログラム４０を読み飛ばして、次の符号化環境パラメータ５０を読込む（ステップＳ１２）。続いて、復号化しようとしているシステムの環境パラメータである復号化環境パラメータを読込む（ステップＳ１３）。本実施形態で利用する復号化環境パラメータは、復号化システムのＣＰＵ−ＩＤ、読み込むアーカイブファイルのパス名、およびアーカイブファイルの作成日時である。続いて、読込んだ符号化環境パラメータと復号化環境パラメータの比較を行う（ステップＳ１４）。本実施形態では、システム環境パラメータとして、作成日時、ファイル／パス名、ＣＰＵ−ＩＤを採用しているので、これらを比較して正当であると判断される場合には、可逆圧縮コンテンツ７０の復号を許可し、違法複製であると判断される場合には、パスワードを入力させる。ここで、ステップＳ１４における判断の基準となるディシジョンテーブルを図６に示す。図６の例では、作成日時、ファイル／パス名、ＣＰＵ−ＩＤの組合せによる判断基準を▲１▼〜▲６▼の６パターンについて示している。
【００１８】
図６の▲１▼に示すように、作成日時、ファイル／パス名、ＣＰＵ−ＩＤが一致する場合、符号化したのと同一のコンピュータで、オリジナルのアーカイブファイルを利用していると想定されるので、正当と判断する。図６の▲２▼に示すように、作成日時・ＣＰＵ−ＩＤが一致し、ファイル／パス名が不一致な場合、著作権者がファイル名を変更しただけだと想定されるので、正当と判断する。通常、コンピュータのＯＳのファイルシステムは、ハードディスク、ＣＤ−Ｒ等、データの書き換えが可能な外部記憶装置内のファイル名を書き換える場合、そのファイルの作成日時については変更しない。そのため、▲２▼の場合は、著作権者がファイル名を変更しただけであると判断するのである。図６の▲３▼に示すように、ＣＰＵ−ＩＤが一致し、作成日時が不一致な場合、著作権者自身が複製をしたと想定されるので、正当複製と判断する。作成日時が不一致であるということは、アーカイブファイルが複製された場合を意味している。ＯＳのファイルシステムは、ファイルの複製が行われた場合、複製により新たに得られたファイルの作成日時を、その複製時とする。これにより、符号化パラメータに記録されている作成日時と、アーカイブファイルの作成日時とが異なることになる。
【００１９】
図６の▲４▼に示すように、作成日時およびファイル／パス名が一致してＣＰＵ−ＩＤが不一致の場合、符号化時のコンピュータとは異なるコンピュータでオリジナルのアーカイブファイルを利用していると想定されるので、正当と判断する。▲４▼では、作成日時およびファイル／パス名が一致しているので、オリジナルのアーカイブファイルを利用していると想定される。そのため、符号化時と異なるコンピュータで復号処理されるとしても、複製は行われていないと判断する。図６の▲５▼に示すように、作成日時だけが一致して、ファイル／パス名およびＣＰＵ−ＩＤが不一致の場合、符号化時のコンピュータとは異なるコンピュータでファイル名が変更されたアーカイブファイルを利用していると想定される。この場合、作成日時だけが一致しているので、アーカイブファイルの複製は行われていないと想定され、正当と判断される。図６の▲６▼に示すように、作成日時およびＣＰＵ−ＩＤが不一致の場合、符号化時のコンピュータとは異なるコンピュータで複製されたアーカイブファイルを利用していると想定されるので、違法複製と判断される。
【００２０】
ステップＳ１４において、正当であると判断された場合、すなわち、図６に示したディシジョンテーブルで▲１▼〜▲５▼のパターンであると判定された場合、復号化手段２３は、可逆圧縮コンテンツ７０の復号化処理を行う（ステップＳ１５）。具体的には、符号化条件パラメータ６０および可逆圧縮コンテンツ７０を読み込んだ後、符号化条件パラメータ６０を利用して可逆圧縮コンテンツ７０の復号化を行っていく。一方、違法複製であると判断された場合、すなわち、図６に示したディシジョンテーブルで▲６▼のパターンであると判定された場合、ＣＰＵ−ＩＤの入力を行わせる（ステップＳ１６）。ここでは、ＣＰＵ−ＩＤをパスワードとして入力させることになる。ＣＰＵ−ＩＤは、キーボード等の入力機器により入力される。続いて、入力されたＣＰＵ−ＩＤと、符号化環境パラメータ５０内のＣＰＵ−ＩＤとの比較を行う（ステップＳ１７）。比較の結果、ＣＰＵ−ＩＤが一致する場合には、符号化環境パラメータ５０内のＣＰＵ−ＩＤを復号化環境パラメータのＣＰＵ−ＩＤで書き換える処理を行った後（ステップＳ１８）、可逆圧縮コンテンツ７０の復号化処理を行う。一方、ステップＳ１７においてＣＰＵ−ＩＤが不一致の場合、不可逆圧縮コンテンツ７１の復号再生処理を行う（ステップＳ１９）。具体的には、コンピュータが、アーカイブファイル１００内の符号化条件パラメータ６０および可逆圧縮コンテンツ７０を読み飛ばして、不可逆圧縮コンテンツ７１を読込んだ後、復号再生処理を行う。
【００２１】
ここで、図６に示したディシジョンテーブルを用いた復号の許可の類型を整理すると、以下のようになる。パターン▲１▼から▲３▼のように、作成されたアーカイブファイルを、符号化したコンピュータで復号しようとする場合は、復号が許可される。また、パターン▲４▼、▲５▼のように、作成されたアーカイブファイルを、符号化したコンピュータと異なるコンピュータで復号しようとした場合であっても、アーカイブファイルの複製が行われていなければ、復号が許可される。つまり、パターン▲４▼、▲５▼のように、アーカイブファイルの作成日時が、符号化環境パラメータ内の作成日時と一致していれば、複製が行われていない（すなわちオリジナルのアーカイブファイル）と判断できるので、復号を許可するのである。パターン▲６▼に示すように符号化したコンピュータと異なるコンピュータで復号し、アーカイブファイルの複製が行われている場合は、違法コピーであると判断され、復号が許可されない。
【００２２】
つまり、図に示したディシジョンテーブルでは、複製したアーカイブファイルを符号化時と異なるコンピュータで復号しようとした場合に、復号防止機能が働いて復号させないことになる。ただし、これでは、販売目的で正当な権利者がアーカイブファイルの複製物を作成して、不特定多数の者に販売した場合に、その購入者が自身のコンピュータで利用できないことになる。そのため、販売時に、そのアーカイブファイルと共に、販売者にパスワード（ここでは、ＣＰＵ−ＩＤ）を伝えるのである。アーカイブファイルの購入者は、入手したパスワードの入力を行うことにより符号化データの復号が可能となる。ただし、購入者がこのアーカイブファイルを複製して新たな複製物を作成した場合、このアーカイブファイルを、複製に利用したコンピュータ以外で利用することはできない。なぜなら、複製したアーカイブファイルは、符号化環境パラメータ内ＣＰＵ−ＩＤが、最初に復号に利用したコンピュータのＣＰＵ−ＩＤに変更されているため、復号にはパスワードとしてそのＣＰＵ−ＩＤを入力することが必要になるが、ＣＰＵ−ＩＤは通常、一般のユーザには知り得ないものであるためである。そのため、複製物は正当な購入者が復号したコンピュータだけでしか使用できず、複製物の拡散が防止される。
【００２３】
（６．符号化および復号化する可逆圧縮コンテンツの具体例）
次に、符号化手段１２が行うコンテンツの可逆圧縮復号化の具体例について説明する。ここでは、コンテンツとして１秒間に複数フレーム（静止画像）を有し、各フレームがＲ、Ｇ、Ｂの３色の輝度値を有するデジタル映像信号を用いる。なお、本実施形態では、１秒間に３０フレーム、各画素の各色に８ビットが割り当てられているものとして説明する。
【００２４】
（６．１．可逆圧縮の流れ）
このようなデジタル映像信号は、色信号間の差分演算が行われる。ここで、色信号間の差分演算の様子を図７を用いて説明する。図７（ａ）は、デジタル映像信号を模式的に示したものである。図示のように映像信号は１フレームがＲＧＢの３プレーンで構成されている。図７（ａ）に示したような映像信号の各フレームに対して、プレーン間の差分演算を行うことになる。具体的には、Ｇプレーンを基準として、ＲプレーンとＧプレーンの同一座標の画素データの差分演算を行い、その値をＲプレーンの各画素の新たな値とし、ＢプレーンとＧプレーンの同一座標の画素データの差分演算を行い、その値をＢプレーンの各画素の新たな値とするのである。ここで、Ｇプレーンを基準とするのは、輝度信号はＧを主体としており、Ｒ−Ｇ、Ｂ−Ｇの色差信号の空間分解能はＧ信号に対して１／２程度になるためである。すなわち、Ｒ、Ｂの２プレーンを差分信号にすると、隣接画素間の輝度差が小さくなり、後述する符号化の際の予測誤差が小さくなる。この結果、各フレームは、図７（ｂ）に示すような状態となる。なお、入力されるデジタル映像信号がＹ・Ｐｂ・Ｐｒのように、輝度信号であるＹ信号と、色差信号であるＰｂ、Ｐｒの形式で入力される場合は、色信号間の演算処理を行わず、直接後述するフレーム間差分の演算処理を行う。
【００２５】
次に、色信号間演算されたデジタル映像信号に対して、隣接するフレーム間の差分演算を行う。具体的には、各フレーム間の各プレーン同士で同一座標の画素同士の差分演算を行い、その値を後続するフレームの各画素の新たな値とする処理を行う。この場合、時間的に先頭である開始フレームだけは差分演算が行われない。この結果、図７（ｂ）に示したデジタル映像信号は、図７（ｃ）に示すような状態になる。すなわち、フレームＦ１は、フレーム間の差分演算処理による変化はないが、フレームＦ２の各プレーンには、フレームＦ１とフレームＦ２の差分値が与えられ、フレームＦｎの各プレーンには、フレームＦｎ−１とフレームＦｎの差分値が与えられる。ただし、映像においてシーンが変わる場合は、照明や自然光等も変化し、輝度値も大きく変化することになる。このような場合、差分演算を行っても差分後の値はむしろ大きくなり、データ量の圧縮に寄与しない。そこで、本実施形態では、更新されたフレームの各画素の値が更新前のフレームの各画素の値に比べ、所定のレベル以上に増大する場合、フレームを更新前のフレームに戻す処理を行っている。その結果、映像信号中には開始フレームが複数存在することになる。
【００２６】
続いて、符号化手段１２は、各フレームの各プレーンに対して、信号平坦部の処理を行う。信号平坦部とは、信号レベルが均一な値になっている箇所をいうが、コンピュータグラフィックス映像等を除き、均一な値として信号レベルの最小値「０」または信号レベルの最大値（例えば２５５）が通常候補になる。実写映像では、一般にこのような箇所はまれであるが、照明が全暗になりＡ／Ｄ変換器入力が零校正レベル以下であったり（カメラの校正により全暗時にはカメラ信号出力が負値になる場合もある）、映像が逆光照明になってＡ／Ｄ変換器が飽和したりすると、このような箇所が生じる。信号レベルが「０」および信号レベルが最大値のいずれであっても、信号平坦部は、同一の信号レベルが所定の領域（所定の画素数）連続して記録される。このため、この部分は圧縮し易いデータになっている。具体的には、信号平坦部となる矩形領域の左上点、右下点の画素座標（ｘ，ｙ）と画素データの値（Ｇプレーンの場合は輝度値、Ｒ−Ｇプレーン、Ｂ−Ｇプレーンの場合は差分値）を平坦部情報として各フレームの各プレーンと分離して記録する。各フレームの各プレーンからは、信号平坦部が削除される。これを模式的に示すと図８（ａ）に示すようになる。図８（ａ）において、網掛けで示した部分は信号平坦部を示す。このような処理により、信号平坦部はフレームの各プレーンから削除される。ただし、復号時に元通りに復元するために、削除された信号平坦部は、図８（ｂ）に示すような形式で記録しておく。信号平坦部情報は、信号平坦部ごとに、左上点の画素座標（ｘ，ｙ）、右下点の画素座標（ｘ，ｙ）と画素データの値で記録される。本実施形態では、各プレーンの各画素には８ビットが割り当てられているので、画素データが０または２５５の場合に信号平坦部を形成し易くなる。ただし、ここでは、信号平坦部を無条件には処理しない。ここでは、データの圧縮を目的としているため、各プレーンからの削減分よりも平坦部情報が大きくなると意味がないからである。したがって、平坦部が所定以上の大きさになる場合に限り平坦部情報を作成して各プレーンから削除するのである。
【００２７】
上記のようにして、各プレーン間（色信号間）の差分算出処理、各フレーム間の差分算出処理、信号平坦部の符号化処理が行われたら、次に、符号化手段１２は、各画素データの上位ビットと下位ビットの分離を行う。ここでは、撮影映像をデジタル化する際に、各色について量子化ビット数８で量子化している。そのため、デジタルデータは各プレーンの各画素について８ビットが割り当てられている。この場合、ここでは、上位ビット６ビットと、下位ビット２ビットに分離する。この分離は、基本的に、Ａ／Ｄ変換機等、映像信号をデジタル化する際に用いる回路の熱雑音等に起因する量子化雑音（アナログからデジタル数値に変換する際の端数のゆらぎ成分）を分離するために行う。そのため、量子化雑音であると考えられる下位ビットを分離するのである。下位ビットとして、どの程度分離するかは、撮影環境や利用した回路の特性によっても変化するが、通常量子化ビット数の１／４程度とすることが望ましい。したがって、ここでは、８ビットの１／４にあたる２ビットを下位ビットとして分離しているのである。
【００２８】
ここで、符号化手段１２によるデータ分離の様子を図９に模式的に示す。図９において、Ｈは上位ビットデータを示し、Ｌは下位ビットデータを示す。図９（ａ）は分離前の画素データである。画素データは、図９（ｂ）に示す上位ビットデータと図９（ｃ）に示す下位ビットデータに分離されることになる。このようにして分離された画素データは、以降別々に処理されることになる。
【００２９】
（６．２．上位ビットの符号化）
上位ビットデータについては、近傍の２つの画素を基に各画素の予測値と予測誤差を算出した後、予測誤差に置きかえられた各ビットデータを可変長に変換する。ここで、予測誤差の算出手法について、図１０を用いて説明する。ここでは、走査線方向（ｘ軸方向）に予測を行う場合を想定して、上位ビット値が図１０（ａ）に示すような状態である場合を考えてみる。図１０（ａ）において、横軸はプレーン上のｘ軸座標、縦軸は上位ビット値Ｇ（ｘ）である。また、各座標値における線分は、各座標における画素の上位ビット値Ｇ（ｘ）の値を示している。このような状態で、座標（ｘ，ｙ）の画素における予測誤差Ｅ（ｘ）を算出する場合、直前の画素ｘ−１における上位ビット値Ｇ（ｘ−１）および２つ前の画素ｘ−２における上位ビット値Ｇ（ｘ−２）を利用して以下の〔数式１〕により算出する。
【００３０】
〔数式１〕
Ｅ（ｘ）＝Ｇ（ｘ）−２×Ｇ（ｘ−１）＋Ｇ（ｘ−２）−Ｅ（ｘ−１）／２
【００３１】
上記〔数式１〕において、「２×Ｇ（ｘ−１）−Ｇ（ｘ−２）」は直前の２つの画素の上位ビット値に基づく線形予測成分である。算出された線形予測成分、および、直前の画素において算出された予測誤差「Ｅ（ｘ−１）／２」（誤差フィードバック成分）を用いて座標ｘにおける予測誤差Ｅ（ｘ）を算出する。全画素について、予測誤差の算出を行い、画素データの上位ビット値の代わりに予測誤差が記録される。
【００３２】
これを図１０（ａ）に示した画素データの上位ビット値を基に説明する。まず、誤差フィードバック成分を加えない状態で各予測誤差Ｅｏ（ｘ）を算出する。図１０（ｂ）に示すように、画素ｘの予測誤差Ｅｏ（ｘ）を算出する場合、直前の画素ｘ−１における上位ビット値Ｇ（ｘ−１）および２つ前の画素ｘ−２における上位ビット値Ｇ（ｘ−２）を結ぶ予測線が座標ｘでとる値と、座標ｘにおける上位ビット値Ｇ（ｘ）の差分（図中太点線で示す）に基づいて予測誤差Ｅｏ（ｘ）が算出される。画素ｘ＋１以降も同様に行って予測誤差Ｅｏ（ｘ＋１）を算出する。算出された予測誤差Ｅｏ（ｘ）は、図１０（ｃ）に示すようになる。図１０（ａ）と図１０（ｃ）を比較するとわかるように値が変動する範囲が大きく狭まり、データ圧縮に都合が良くなる。続いて、〔数式１〕に基づいて予測誤差Ｅｏ（ｘ）に対して直前の画素ｘ−１における補正が加わった予測誤差Ｅ（ｘ−１）の５０％を減算させて、誤差フィードバック処理を加えた結果が図１０（ｄ）である。図１０（ｃ）と比べると、画素ｘ＋１およびｘ＋２における予測誤差の低減が顕著である。逆に画素ｘ＋３およびｘ＋４では予測誤差が増大しているが、平均的には予測誤差が低減し、図１０（ａ）と比較すると値が変動する範囲が更に狭まり、データ圧縮効果が向上する。
【００３３】
上記のようにして予測誤差の算出が行われるが、図１０の例では、画像のｘ軸方向すなわち走査線方向に従って予測を行った。ここでは、予測精度をさらに高めるため、複数の方向のうち、予測誤差の算出に最も適した方向を選定する処理を行っている。ここでは、図１１（ａ）に示すような走査線方向、副走査線方向、対角線方向の３方向のうち、いずれが最適であるかを選定することになる。具体的には、画素（ｘ，ｙ）の予測誤差を求めるための方向を決定する場合、まず、走査線方向の直前の画素（ｘ−１，ｙ）のさらに直前の２画素による予測誤差Ｅｈ（ｘ−１，ｙ）、副走査線方向の直前の画素（ｘ，ｙ−１）のさらに直前の２画素による予測誤差Ｅｖ（ｘ，ｙ−１）、対角線方向の直前の画素（ｘ−１，ｙ−１）のさらに直前の２画素による予測誤差Ｅｄ（ｘ−１，ｙ−１）を求める。なお、走査線方向の予測誤差Ｅｈ（ｘ，ｙ）、副走査線方向の予測誤差Ｅｖ（ｘ，ｙ）、対角線方向の予測誤差Ｅｄ（ｘ，ｙ）はそれぞれ以下の〔数式２〕〜〔数式４〕で算出される。
【００３４】
〔数式２〕
Ｅｈ（ｘ，ｙ）＝Ｇ（ｘ，ｙ）−２×Ｇ（ｘ−１，ｙ）＋Ｇ（ｘ−２，ｙ）−Ｅ（ｘ−１，ｙ）／２
【００３５】
〔数式３〕
Ｅｖ（ｘ，ｙ）＝Ｇ（ｘ，ｙ）−２×Ｇ（ｘ，ｙ−１）＋Ｇ（ｘ，ｙ−２）−Ｅ（ｘ，ｙ−１）／２
【００３６】
〔数式４〕
Ｅｄ（ｘ，ｙ）＝Ｇ（ｘ，ｙ）−２×Ｇ（ｘ−１，ｙ−１）＋Ｇ（ｘ−２，ｙ−２）−Ｅ（ｘ−１，ｙ−１）／２
【００３７】
そして、予測誤差が最小となる画素の方向を画素（ｘ，ｙ）の予測方向とする。例えば、Ｅｈ（ｘ−１，ｙ）、Ｅｖ（ｘ，ｙ−１）、Ｅｄ（ｘ−１，ｙ−１）のうち、Ｅｖ（ｘ，ｙ−１）が最小であった場合、副走査線方向について予測誤差を求めることになる。すなわち、画素（ｘ，ｙ）の予測誤差は、上記〔数式３〕に従って画素（ｘ，ｙ−１）、画素（ｘ，ｙ−２）の値を利用して、Ｅｖ（ｘ，ｙ）として算出される。同様にして全フレーム、全プレーンの全画素について、同様の処理を行って各画素の値を予測誤差値に置き換えていく。
【００３８】
なお、プレーン上の各画素データの中には、一括して信号平坦部領域として処理されて、各画素として符号化されないものがある。そのような画素については、予測誤差の算出は行わないが、信号平坦部に属さない画素の予測誤差の算出のために利用される。例えば、図１１（ｂ）に示すようなプレーンにおいて、信号平坦部に属さない画素Ａの予測誤差を求めるにあたって、対角線方向が最適であると判断されたとする。この場合、信号平坦部に属する画素Ｂ、画素Ｃの画素データ（上位ビット）および予測誤差が必要になる。このような場合、画素Ｂ、画素Ｃの基のデータを利用して画素Ａの予測誤差の算出を行う。
【００３９】
次に、予測誤差値で記録された上位ビットデータをより少ないデータ量で表現するために、ビット構成の変換を行う。まず、ビット構成の変換を行うために利用するルックアップテーブルの作成を行う。具体的には、まず全フレーム、全プレーンについて、各画素データのヒストグラムを算出する。予測誤差に置きかえられたことにより、画素データは正負の値をとるが、ここでは、その絶対値ごとにヒストグラムを算出する。その結果、出現頻度の高い画素値から順に、少ないビット数のビットパターンを割り当てていく。この際、割り当てるビットパターンには規則が有り、最上位ビットは必ず「１」とし、「０１」のビットパターンを含むビットパターンは禁止する。したがって、ビットパターンの最小値は１ビットの「１」となる。図１２（ｃ）に作成されたルックアップテーブルの一例を示す。
【００４０】
上記のようにして作成されたルックアップテーブルを用いて、６ビット固定長の連続する上位ビットデータを、可変長のビットパターンに変換していく。可変長になるため、変換後の各データの区切りを区別する必要が生じる。そのため、本実施形態では、各データ間に１ビットのセパレータビット「０」を挿入する。なお、ルックアップテーブルにおいて、「０１」を含むビットパターンを禁止するのは、セパレータビット「０」とそれに続くビットデータの最上位ビット「１」で構成される「０１」パターンでデータ間の区切りを判断するようにしているためで、ビットデータ中に「０１」パターンが存在すると区切りと誤判断してしまうためである。また、ルックアップテーブルにおいては、上位固定長ビットデータがとる値の絶対値で変換するため、正負の値を記録する必要が生じる。このため、ビットデータと重複しない値をもつ正負反転データを挿入する。例えば、正負反転データ以前の可変長ビットが正である場合は、それ以降の可変長ビットは負であるとして認識されることになる。図１２（ａ）（ｂ）に、可変ビット長符号化手段５３によるデータ変換の様子を模式的に示す。図１２（ａ）（ｂ）はいずれも画素データの上位ビット部分に対応しており、図１２（ａ）は固定長の上位ビットデータが連続して記録されている様子を示している。図１２（ａ）に示したような上位ビットデータは、図１２（ｃ）に示したルックアップテーブルを用いて図１２（ｂ）に示すように変換されることになる。
【００４１】
（６．３．下位ビットの符号化）
一方、下位ビットデータについては、分離された下位２ビットのデータを連続に配置していく。
【００４２】
（６．４．可逆圧縮コンテンツの記録）
以上のようにして得られた可逆圧縮コンテンツは、図１３に示すようになる。すなわち、上位可変長ビットデータ、下位固定長ビットデータ、ルックアップテーブル、フレーム構造情報、信号平坦部情報、色信号間情報となる。
【００４３】
（６．５．復号化）
次に、符号化された可逆圧縮コンテンツの復号化について説明する。まず、復号化手段２３が、図１３に示したような可逆圧縮コンテンツを読み込む。読み込んだデータのうち、まず、ルックアップテーブルを参照することにより、上位可変長ビットデータから、固定長の上位固定長ビットデータすなわち線形予測誤差Ｅ（ｘ，ｙ）を復元し、〔数式１〕の左辺の項と右辺第１項を交換した式に基づいて、６ビット固定長の上位ビットデータＧ（ｘ，ｙ）を順次復元してゆく。また、下位固定長ビットデータから、２ビット固定長の下位ビットデータを復元してゆく。続いて、上位固定長ビットデータと下位ビットデータを統合する。具体的には、上位ビットデータから６ビットを抽出し、下位ビットデータから２ビットを抽出して順次統合する処理を行う。
【００４４】
この時点で、各プレーンの画素データは、各画素が８ビットで表現された形式となっている。復号化手段２３は、図８（ｂ）に示したような信号平坦部情報を用いて、所定の位置に信号平坦部を挿入し、全画素が値を持つプレーンに復元される。この時点で各フレーム、プレーンは図７（ｃ）に示したような状態となっている。さらに、フレーム構造情報を用いてどのフレームが先頭フレームであるか、また、各フレームはどのフレームと差分演算されたものであるかを認識し、元のフレームを復元していく。この結果、図７（ｂ）に示すようなフレームが復元される。最後に、色信号間情報を用いて、どの色信号が元のままであるか、どの色信号がどの色信号との差分情報となっているかを認識して、色信号を復元する。これにより、アナログ信号をデジタル化した状態のデジタル映像信号がデータの欠落無く復元される。
【００４５】
（７．変形例）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、原コンテンツデータを可逆圧縮コンテンツと不可逆圧縮コンテンツを作成し、可逆圧縮コンテンツを視聴用とし、不可逆圧縮コンテンツを不正複製者に対する警告のために利用したが、視聴用の符号化コンテンツとしては、利用者が問題なく視聴できるものであれば、必ずしも可逆圧縮にする必要はない。
【００４６】
また、上記実施形態では、ＣＰＵ−ＩＤを入力しても一致しない場合に、警告用として不可逆圧縮コンテンツを復号再生するようにしているが、必ずしも不可逆圧縮コンテンツを復号再生する必要はなく。符号化コンテンツの復号ができないようにするだけでも良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、コンテンツデータに対して、情報量を圧縮して符号化コンテンツを作成し、この符号化コンテンツからコンテンツデータを復号化するための復号化プログラムを符号化コンテンツに追記し、符号化コンテンツの作成を行ったシステムのシステム環境パラメータである符号化環境パラメータを抽出し、符号化コンテンツに追記するようにし、復号化プログラムは、コンピュータで復号化処理を行う際に、コンピュータに、復号化処理を行うシステムのシステム環境パラメータである復号化環境パラメータを抽出し、符号化コンテンツに追記された符号化環境パラメータとの比較に基づいて、符号化コンテンツからコンテンツデータへの復号化を実行させるためのプログラムとしたので、符号化コンテンツが複製された場合に、その符号化コンテンツの復号化を防止することが可能となるという効果を奏する。結果として、コンテンツの複製作業を抑止する効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる符号化システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る符号化方法の概要を示すフローチャートである。
【図３】符号化により得られるアーカイブデータの構成を示す図である。
【図４】本発明で用いる復号化システムの機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る復号化方法の概要を示すフローチャートである。
【図６】本発明で用いるディシジョンテーブルを示す図である。
【図７】色信号間の演算およびフレーム間の差分演算の様子を示す図である。
【図８】信号平坦部の処理の様子を示す図である。
【図９】上位ビットと下位ビットへのデータ分離の様子を示す図である。
【図１０】予測誤差算出処理の様子を示す図である。
【図１１】予測誤差算出処理を行う際の各画素の位置関係を示す図である。
【図１２】可変ビット長へのデータ変換の様子を示す図である。
【図１３】符号化手段１２により得られる可逆圧縮コンテンツを示す図である。
【符号の説明】
１０・・・符号化システム
１１、２１・・・ＣＰＵ−ＩＤ記憶部
１２・・・符号化手段
１３・・・データ書込み制御手段
２０・・・復号化システム
２２・・・環境パラメータ判定手段
２３・・・復号化手段
３０・・・原コンテンツデータ
３１・・・簡易コンテンツデータ
４０・・・復号化プログラム
５０・・・符号化環境パラメータ
６０・・・符号化条件パラメータ
７０・・・可逆圧縮コンテンツ
７１・・・不可逆圧縮コンテンツ
１００・・・アーカイブデータ
【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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【図１３】
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