(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報信号を処理するシステムであって、
情報信号にスクランブルをかけるシステム（１）と、
スクランブルのかかった情報信号をデスクランブルする少なくとも一つのシステム（２）と
を備え、上記のスクランブルをかけるシステムは、
情報信号のエントロピー分布を分析するための手段（３，６）と、
情報信号のエントロピー分布に依って、情報信号をスクランブルし、情報信号のエントロピー分布に対応したエントロピー分布を持つ、スクランブルのかかった情報信号を与える手段（５，６，７，９）と、
スクランブルのかかった情報信号を圧縮する手段（１１）と
を備え、上記のデスクランブルするシステム（２）は、
圧縮され、スクランブルのかかった情報信号をデコンプレスする手段（１４）と、
スクランブルのかかった情報信号をデスクランブルし、情報信号を与える手段（１６，１９，２１，２２，２４）と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記スクランブル手段（５，６，７，９）は、
情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つスクランブル信号を生成する手段（５，６，７）と、
スクランブルのかかった情報信号を得るために、スクランブル信号と情報信号を結合する手段（９）と
を備え、上記のデスクランブル手段（１６，１９，２１，２２，２４）は、
スクランブル信号をデスクランブル信号として再生成する手段（１９，２１，２２，２４）と、
情報信号を得るためにデスクランブル信号とスクランブルのかかった情報信号とを結合する手段（１６）と
を備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
上記の分析するための手段（３，６）は、スクランブル制御情報を提供し、
上記生成する手段（５，６，７）は、雑音信号を生成し、スクランブル信号を得るためにスクランブル制御情報によって制御される上記雑音信号を処理する手段（７）を備え、
上記スクランブル制御情報は、デスクランブルするシステム（２）に伝送され、
上記再生成する手段（１９，２１，２２，２４）は、雑音信号を生成し、デスクランブル信号を得るためにスクランブル制御情報によって制御される上記雑音信号を処理する手段（２２，２４）を備える
ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
スクランブル制御情報は、情報信号の一部としてデスクランブルするシステムに伝送されることを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
上記生成手段と再生成手段（５，７；２１，２２，２４）は、
白色雑音生成器（５，２１）と、
上記のスクランブル制御情報によって制御され、情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ雑音を得るための、白色雑音にフィルタをかけるフィルタ手段（７，２２）と
を備えることを特徴とする請求項３あるいは４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項６】
上記生成手段と再生成手段（５，７；２１，２２，２４）は、
狭帯域雑音信号生成器と、
上記のスクランブル制御情報によって制御される狭帯域雑音信号を変調し、情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ雑音を得るための、変調手段と
を備えることを特徴とする請求項３あるいは４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項７】
生成手段（５，７）の雑音生成器は、キーによってシードされる疑似ランダム雑音生成器（５）であり、
上記再生成手段（２１，２２，２４）は、同じキーによってシードされる、対応する疑似ランダム雑音生成器（２１）を備え、
手段（６）は、キーをスクランブをかけるルシステム（１）からデスクランブルするシステム（２）へと安全な方法で伝送するために与えられる
ことを特徴とする請求項５あるいは６のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項８】
スクランブルをかけるシステム（１）は、定期的に新しいキーを生成する手段（６）を備えることを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
上記スクランブルをかけるシステム（１）は、権利ファイルを生成するための手段（６）を備え、
上記伝送手段（６）は、権利ファイルをキーと一緒に、デスクランブルするシステム（２）に伝送する
ことを特徴とする請求項７あるいは８のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１０】
伝送手段（６）は、キーあるいは権利ファイルを情報信号の中に挿入し、このファイルを情報信号の一部として、好ましくは、スクランブル制御情報と共に、伝送することを特徴とする請求項７あるいは８あるいは９のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１１】
上記スクランブルをかけるシステム（１）は、インパルス応答測定信号を情報信号の中に挿入するように適合されており、
デスクランブルするシステム（２）は、受信したインパルス応答測定信号を元のインパルス応答測定信号と比較して、システムのインパルス応答を決定するように適合されており、
デスクランブルするシステムは、再生成された雑音信号を処理する調整可能なイコライザ（２４）を備え、
イコライザは、システムの伝送機能を形成するように調整されていることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムにおいて使用するための、情報信号にスクランブルをかけるシステム（１）であって、
前記情報信号にスクランブルをかけるシステムが、
情報信号のエントロピー分布を分析して決定する手段（３，６）と、
情報信号のエントロピー分布に依存して、情報信号をスクランブルする手段（５，６，７，９）と
を備え、前記情報信号をスクランブルする手段が、情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つスクランブルのかかった情報信号を与えるように構成される
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
上記の分析手段（３，６）は、スクランブル制御情報を与え、
上記のスクランブル手段（５，６，７，９）は、雑音信号を生成する手段（５，６）と、スクランブル制御情報によって制御される上記の雑音信号を処理し、スクランブル信号を得る手段（７）とを備え、
手段（６）は、スクランブル制御情報をデスクランブルするシステム（２）に伝送するよう準備されている
ことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のシステムにおいて使用するための、スクランブルされた情報信号をデスクランブルするシステム（２）であって、
前記スクランブルされた情報信号をデスクランブルするシステムが、
情報信号を与えるスクランブルされた情報信号をデスクランブルするための手段（１６，１９，２１，２２，２４）を備え、
上記のデスクランブルするための手段は、スクランブル信号をデスクランブル信号として再生成する手段（１９，２１，２２，２４）と、デスクランブル信号を前記スクランブルされた情報信号とを結合して情報信号を得るための手段（１６）とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
上記の再生成する手段（１９，２１，２２，２４）は雑音信号を生成し、上記雑音信号を処理してデスクランブル信号を得る手段（２２，２４）を備えることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
上記再生成する手段（１９，２１，２２，２４）は、白色雑音生成器（２１）とフィルタ手段（２２）とを備え、情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ雑音を得ることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
上記の再生成する手段（１９，２１，２２，２４）は、狭帯域雑音信号生成器と、狭帯域雑音信号を変調する変調手段とを備え、情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ雑音を得ることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
雑音生成器（２１）は、スクランブルをかけるシステム（１）から受信したキーによってシードされる疑似ランダム雑音生成器であることを特徴とする請求項１６あるいは１７記載のシステム。
【請求項１９】
上記雑音信号を処理する上記手段（２２，２４）を制御する制御手段（１９）を備え、
上記制御手段（１９）は、スクランブルをかけるシステムからスクランブル制御情報を受信し、上記処理する手段（２２，２４）は、スクランブル制御情報に応じて制御されて、デスクランブル信号を提供することを特徴とする請求項１５−１８のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２０】
スクランブルされた情報信号は、圧縮され、そしてその後にデコンプレスされると共に、再生成する手段（１９，２１，２２，２４）は、前記スクランブルされた情報信号の圧縮およびデコンプレスを補償するようにデスクランブル信号をイコライズする手段（２４）を備えることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２１】
イコライズ手段（２４）は、上記の制御手段（１９）によって調整され、上記制御手段は、圧縮動作およびデコンプレス動作のインパルス応答を測定し、前記測定されたインパルス応答に従ってイコライズ手段を調整するよう適合されることを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
少なくとも再生成する手段（１９，２１，２２，２４）の一部、特に雑音信号生成器（２１）が、安全装置（２０）例えばスマートカードの中に提供されていることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２３】
安全装置（２０）は、ウォーターマーク信号をデスクランブル信号に加えるように適合されていることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
安全装置（２０）は、圧縮障害信号をデスクランブル信号に加えるように適合されていることを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載のシステム。
【請求項２５】
スクランブルされた情報信号とデスクランブル情報信号はディジタル信号であり、スクランブル信号とデスクランブル信号とをアナログ信号に変換する手段が備えられており、結合手段（１６）は明瞭なアナロク情報信号を得るためにアナログ信号を結合することを特徴とする請求項１４〜２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記情報信号が音声信号を含み、
前記システムが、
各々が音声信号を受信する入力と、帯域幅に対応して音声信号の強度を信号で知らせる出力とを持つ第１の複数の第１の狭帯域フィルタ（２６）と、
音声信号のエントロピー分布を分析する狭帯域フィルタの出力信号を受信するプロセッサ（６）であり、上記のプロセッサはスクランブル制御信号を供給するプロセッサと、
出力を持つ疑似ランダム信号生成器（５）と、
第１の複数の第１の狭帯域フィルタに対応すると共に、各々がランダム信号生成器（５）の出力に接続される入力とイネーブル入力と利得制御入力とを持つ第２の複数の第２の狭帯域フィルタ（２７）と、
を備え、
上記のプロセッサ（６）は、第２のフィルタのイネーブル入力と利得制御入力に接続され、
第２のフィルタの出力信号は、音声信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ雑音信号を得るために結合され、
雑音信号は、スクランブルされた音声信号を得るために音声信号と結合される
ことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項２７】
前記スクランブルされた情報信号がスクランブルされた音声信号を含み、
上記の処理する手段（２２，２４）は、各々が雑音信号を受信する入力と、スクランブル制御情報に対応して制御手段（１９）によって与えられるイネーブルおよび利得制御信号を受信する入力と、フィルタの出力がデスクランブル信号を与えるように結合される出力とを持つ、第３の複数の狭帯域フィルタ（２９）を備える
ことを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２８】
前記情報信号が静止画を含み、
画像情報は、ブロックに分割され、各ブロックは、一組の係数を得るために変更され、分析手段（３，６）は、変更された画像情報のエントロピー分布を分析し、スクランブル制御情報を提供し、
生成手段（５，６，７）は、２次元空間で雑音を生成し、
処理手段（７）は、スクランブル信号として、フィルタ済みの雑音信号を提供する
ことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項２９】
基準フレームは、静止画として処理され、
次のフレームは、基準フレームとの差分を決定し、差分を変換することにより圧縮され、
基準フレームで使用されるスクランブル信号は、次のフレームにおいて再使用され、
好ましくは、変換された差分信号は、適切に処分されたスクランブル信号と共にスクランブルされる
ことを特徴とする請求項２８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報信号にスクランブルをかけるためのシステムと、スクランブルのかかった情報信号を解読するための少なくとも一つのシステムを備えた、情報信号を処理するためのシステムに関する。本発明は、さらに、情報信号にスクランブルをかけるためのシステムと、スクランブルのかかった情報信号をデスクランブルするためのシステムと、これらのシステムの応用とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のよく知られたシステムにおいては、明瞭な情報信号は、圧縮されて、その圧縮された情報信号は、不法コピーに対して情報信号を守るためにスクランブルがかけられる。明瞭な情報信号を得るために、スクランブルのかかった圧縮情報信号は、最初にデスクランブルされ、その後に伸張される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際に使われる、明瞭な情報信号がスクランブルと圧縮をかけないで与えられるシステムにおいては、不法者が、圧縮されたままでスクランブルがはずされた情報信号をコピーするのは比較的容易である。このような方法で、情報信号の明瞭で圧縮されたコピーは、不法者によって利用可能となる。これは、既知のシステムの重大な欠点である。
【０００４】
本発明は、上述した種類の改良型システムを提供することを目指し、ここで情報信号のコピーに対する保護は、著しく向上する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、情報信号を処理するためのシステムは、改良され、情報信号にスクランブルをかけるためのシステムと、スクランブルのかかった情報信号を解読するための少なくとも一つのシステムを備え、上記スクランブルシステム（scrambling system）は、情報信号のエントロピー分布（entropy distribution）を分析する手段と、情報信号のエントロピー分布に対応したエントロピー分布を持つスクランブルのかかった情報信号を提供するために、情報信号のエントロピー分布に依存した情報信号にスクランブルをかける手段と、スクランブルのかかった情報信号を圧縮する手段とを備え、上記のスクランブルを外すシステムは、圧縮とスクランブルのかかった情報信号を伸張するための手段と、情報信号を提供するためのスクランブルのかかった情報信号をスクランブルをはずす手段とを備えている。
【０００６】
本発明は、スクランブルのかかった情報信号のエントロピー分布は、元の情報信号と大きく変わらないという、スクランブルのかかった情報信号の既存の圧縮技術を使用することができるという洞察に基づいている。エントロピー分布を決定する情報信号を分析することにより、スクランブルは、エントロピー分布が殆ど変化しないように実行される。スクランブルのかかった信号の中の情報は、普通完全には隠されることは無いが、スクランブルのかかった信号の品質は、スクランブルをはずさずに使用することができないようなものであろう。
【０００７】
本発明は、さらに、同じ原則で動作するスクランブルをかけたりはずしたりするシステムと、それらのシステムの応用とを提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、本発明の異なるシステムのいくつかの実施形態が図解される図面を参照しつつ説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本発明による情報信号を処理するためのシステムの第１実施形態のブロック図を示している。
図３と図４は、音声信号にスクランブルをかけたりはずしたりするのに使用される、本発明の一実施形態のブロック図を示している。
図５は、インターネット上の音声分布のための本発明のシステムの応用を示している。
図６は、インターネット上の情報の放送のための本発明のシステムの応用を示している。
図７は、ＤＶＤプレーヤーにおける本発明の応用を示している。
【００１０】
図１と図２を参照すると、除法信号を処理するシステムが示されており、そのシステムは、情報信号をスクランブルするシステム１（図１）と、スクランブルのかかった情報信号のスクランブルをはずすためのシステム２（図２）を備えている。一つのデスクランブルシステムを図２に示したが、システムは、その種の多くのデスクランブルシステムを含むことができる。スクランブルシステム１は、入力４から圧縮される情報信号を受信する、分析器あるいは分析のための手段３を備える。分析器３は、情報信号を分析してこの信号のエントロピー分布を決定する。例えば、音声信号の場合には、分析器３は、以降に記述する多くの狭帯域フィルタを含むことができる。スクランブルシステム１は、さらに、雑音信号を生成するための生成手段５を備えている。この実施形態において、記述された生成手段は、白色雑音生成器として作られており、例えば、疑似ランダム雑音生成器である。この雑音生成器５は、制御ユニット６からのキーを受信する。制御ユニット６は、分析器３からのエントロピー分布上の情報を受信し、スクランブル制御情報を、雑音生成器５から雑音出力信号を受信するプロセッサ７へ供給する。入力４で受信される情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つ出力８上で、プロセッサ７が雑音信号を提供する方法によって、スクランブル制御情報は、プロセッサ７を制御する。情報信号は、この情報信号をスクランブラー９での出力８での処理済み雑音信号と組み合わせてスクランブルされる。スクランブラー９には、簡単な加算あるいは減算処理が含まれる。
【００１１】
スクランブラー９は、出力１０上の、スクランブルのかかった情報信号を圧縮機１１に提供する。圧縮機１１は、適切な圧縮アルゴリズムに従って動作し、出力１２上に、圧縮されスクランブルのかかった情報信号を提供することができる。スクランブルのかかった圧縮された情報信号は、例えばインターネット上のように、テープまたはＣＤのような適切な媒体上に記憶するか放送する既知の方法によって、デスクランブルシステ２へと伝送することができる。
【００１２】
記載されたスクランブルシステム１には、スクランブラー９のスクランブルのかかった出力信号には、入力４上で受信された情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布があるという利点を示す。この方法において、情報信号のエントロピー分布は、明瞭な情報信号を圧縮することのできる全ての圧縮アルゴリズムが、実質的に同じ効果を持つスクランブルのかかった情報信号に圧縮をかけるように、スクランブル処理によって変更はされない。
【００１３】
制御ユニット６は、出力１３にキーと権利（entitle）ファイルを与え、そのファイルは、それ自体既知の適切なスクランブルアルゴリズムを使用して、スクランブルをかけることができる。キーと権利ファイルをスクランブルするために、デスクランブルシステム２の専用キーが使用されるのが好ましい。キーと権利ファイルは、色々な適切な方法で、デスクランブルシステム２へ伝送することができる。
伝送手段６は、例えば、キーあるいは権利ファイルを情報信号の中に挿入し、このファイルを情報信号の一部として、好ましくは、スクランブル制御情報と共に、伝送することができる。
【００１４】
デスクランブルシステム２は、デスクランブルシステム２の入力１５からの圧縮されたスクランブルのかかった情報信号を受信するデコンプレッサ（decompressor）を備える。デコンプレッサ１４は、いくつかの適切なデコンプレッションのアルゴリズムに従って動作することができる。一つのシステム内において、同じ圧縮／デコンプレッションのアルゴリズムが使用されるであろう。デコンプレッサ１４からのデコンプレスされた出力は、デスクランブルシステム２の出力１７上の明瞭な情報信号を提供するデスクランブラーに与えられる。デスクランブラー１６は、入力１８上のデスクランブル信号を受信し、このデスクランブル信号を提供するためにデスクランブルシステム２が以下の装置と共に提供される。
【００１５】
図２に示されるように、制御ユニット１９が、与えられ、キーと権利ファイルを受信し、スクランブルシステム１からの制御情報をスクランブルする。キーと権利ファイルは、耐タンパ（tamper）性がある例えばスマートカードのような安全な装置２０に伝送される。安全装置２０は、白色雑音を生成する雑音生成器２１を備える。雑音生成器２１は、疑似ランダム信号生成器５に対応する疑似ランダム信号生成器として作られる。スクランブルシステム１から受信されるキーは、この雑音生成器２１に対する種子（seed）として使用される。この方法において、生成器２１の出力雑音信号は、生成器５の出力雑音信号に対応する。生成器２１の出力雑音信号は、スクランブルシステム１から受信されるスクランブル制御情報により制御されるプロセッサ２２に与えられて、プロセッサ７の処理済み雑音出力信号に対応し、従って明瞭な情報信号のエントロピー分布に対応するエントロピー分布を持つように、出力２３上で、処理済み雑音信号を与えるための雑音出力信号を処理する。
【００１６】
図２に示される実施形態において、出力２３上の処理済み雑音信号は、さらにイコライザ２４の中で処理され、圧縮とデコンプレッション処理によって起きるスクランブルされた情報の中の全ての変更を補う。圧縮とデコンプレッション処理による全ての変更は、またスクランブルされた情報信号に含まれるスクランブル信号に影響し、プロセッサ２２によって与えられる処理済みの雑音信号は、これらの変更を補うべきである。この方法において、デスクランブル処理は改良される。このようにして得られたデスクランブル信号は、明瞭な情報信号を与えるデスクランブラー１６内のデコンプレッサ１４からのデコンプレスされた出力と組み合わせられる。
【００１７】
上述の実施形態においてと以降のそれぞれにおいて、圧縮機１１とデコンプレッサ１４は、スクランブルシステムとデスクランブルシステムにそれぞれ含まれるが、圧縮とデコンプレッションは別々の装置あるいは段階に置いて実行することができるということを明記されたい。
【００１８】
先述のデスクランブルシステム２は、民生用電気装置あるいはＰＣの一部であることが多い。デスクランブルシステム２は、デコンプレスされた明瞭な信号のみが、民生用装置あるいはＰＣで使用可能であるという利点を持つ。圧縮ファイルの不法配付には、例えばそのファイルが記憶されたりネットワークを通じて再配布される前に再圧縮が必要となる。大きな利点として、さらに雑音生成器２１が安全装置２０の中に含まれることと、高帯域幅の雑音信号が出力信号として与えられることがある。これによって、この雑音信号を再配布することは、雑音生成器２１の種子として使用されるキーの再配布と比較して、非常に困難となる。
【００１９】
実施形態によれば、情報信号の不法コピーに対する保護は、雑音生成器２１の出力にウォーターマーク（watermark）信号を加えるように適合させたプロセッサ２５を安全装置２０に与えることで、より向上させることができる。ウォーターマーク信号は、疑似ランダムシークエンスを識別シークエンスを組み合わせることによって得ることができる。これらのシークエンスを生成するのに必要な全ての部分は、プロセッサ２５に備わっていると考えられる。ウォーターマーク信号は、このウォーターマークが出力１７上の明瞭な情報信号の一部となるように、デスクランブラー１６に与えられるデスクランブル信号の一部となる。もし、出力信号が、再圧縮されると、この再圧縮された信号は、不法なコピーあるいは再配分に使うことができ、この目的に使われる安全装置２０は、ウォーターマーク信号によって追跡することができる。ウォーターマーク信号を加えることができる方法に関して、ここに参照として組み入れられる、同じ出願人の同時係属中の出願を参照する。
【００２０】
コピーに対するさらなる保護は、安全装置２０のプロセッサ２５を用いて、圧縮障害信号を雑音生成器２１の出力に加えることにより得ることができる。この圧縮障害信号は、デスクランブラー１６によって使用されるデスクランブル信号の一部であり、出力１７上の情報信号へと、この方法によって挿入される。圧縮障害信号は、例えば、雑音を、情報信号の品質に影響しない情報信号へ挿入する。しかし、これによって圧縮アルゴリズムに著しい影響を与え、効果的に情報信号を圧縮する。
【００２１】
ディジタル情報信号の場合には、さらに不法コピーに対する保護が以下のように追加される。デスクランブルシステム２は、デコンプレスされているが依然スクランブルのかかっている信号をディジタルからアナログに変換する手段が与えられる。さらに、デスクランブル信号をディジタルからアナログにへんかんするための手段が与えられる。こうして、得られるアナログのスクランブルされた信号と、デスクランブルされた信号は、デスクランブラー１６の中で組み合わされて、明瞭なアナログ情報信号を得る。
【００２２】
図３と図４は、音声信号をスクランブルしたりデスクランブルしたりするのに一般的に上述した、本発明のシステムの実例を示している。図３は、実施形態に示され、ディジタル音声信号上で適用されるスクランブルシステムを示している。しかし、システムは、アナログ音声信号のために同じ方法で実行される。スクランブルシステム１は、図１に示されるシステムの分析器３に対応する複数であるｎ個の狭帯域フィルタ２６を備えている。狭帯域フィルタ２６の各々は、それぞれの帯域内の信号強度上の情報を制御ユニット６に供給する。雑音生成器５は、出力信号をさらなる複数ｎ個の狭帯域フィールド２７に与え、ここでは制御ユニット６は、狭帯域２６に対応するフィルタのみをイネーブルし、その出力は音声信号中の信号強度を示す。帯域フィルタ２７の各々の利得は、雑音出力信号強度が、音声信号の対応する帯域内の信号強度に対応するように、制御ユニットによって調整される。帯域フィルタ２７の出力は、合計されて、ブロック２８で示されるスクランブル信号を与える。スクランブル信号は、スクランブラー９内の音声信号と組み合わされて、スクランブラー９の出力は圧縮機１１によって圧縮される。
【００２３】
デスクランブルシステム２は、図４に部分的に示されるのみであるが、狭帯域フィルタ２７に対応する複数の狭帯域フィルタ２９を備えている。雑音生成器２１は、スクランブルシステムの雑音生成器５に対応し、スクランブルシステム１から受信したキーによってシード（seed）される。制御ユニット１９は、制御ユニット６からのスクランブル制御情報を受信し、制御ユニット６によりイネーブルされるフィルタ２７のように、デスクランブルシステム２内の同じフィルタ２９をイネーブルする。イネーブルされたフィルタ２９の利得は、それに従って調整される。この方法によって、デスクランブル信号は、ブロック３０によって示されるフィルタ２９の出力を結合することにより作られる。音声信号のためのデスクランブルシステム２は、さらに強く、図１に示されるシステムに対応する。
【００２４】
図１に示されるシステムは、また、静止画あるいはビデオ信号にも使用することができる。静止画の場合、例えばＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムを使用することができる。このアルゴリズムによると、画像は、８×８画素のブロックに分割される。離散コサイン変換（ＤＣＴ）が、各ブロックに実行される。ＤＣＴの結果、互いに完全に直交する１組の係数が生まれる。分析器３を係数のＤＣＴの組のエントロピー分布を分析するのに適合させることができる。さらに、生成器５は、雑音が２次元空間で作られ、分析器３により与えられる情報が係数のＤＣＴの組にある重要な係数に対応する信号強度を持った雑音を選るのに１組のフィルタを調整するのに使用されるように適合させられる。その後、こうして得られたスクランブル信号は、係数のＤＣＴの組と組み合わせられ、その後も、スクランブル信号をＪＰＥＧアルゴリズムを圧縮するのに使用することができる。デスクランブルシステムは、圧縮されたスクランブル信号をデスクランブルしデコンプレスする方法に対応して動作する。
【００２５】
ビデオの符号化の典型的な例では、静止画が基本として利用される。基準フレームは、例えば、よく知られたＭＰＥＧ２圧縮アルゴリズムのの中のＩフレームのような静止画圧縮法を用いて符号化される。この基準フレームのスクランブルとデスクランブルは、静止画に関して上述したのと同じように発生する。連続するフレームは、基準フレームとして、前のフレームを用いて圧縮される。ＭＰＥＧ２圧縮アルゴリズムでは、次のフレームのブロックは、基準フレームと比較され、最適なものを与える基準フレームのいずれかの部分が基準ブロックとして使用される。そして差分が符号化される。ベクトルは、符号化されたブロックに関する基準ブロックの位置を示すように定義される。２つのフレームの差分は、計算されて、ＤＣＴが差分上で実行され、ＤＣＴ係数が圧縮される。
【００２６】
本発明によれば、雑音が、第１フレームもしくは基準フレームの全てあるいは複数のブロックに加えられ、この雑音は、差分符号化が元のまま残るように、その先のフレームへと伝搬される必要がある。これは、デスクランブルシステム側では、デスクランブル信号として使用される雑音は、その先のブロックでデスクランブル信号として再使用される必要があるということである。さらに、スクランブルとデスクランブルは、雑音を差分ＤＣＴ情報に加えることにより次のブロック上で実行することができ、そこで、例示されたように、加えられた雑音が差分ＤＣＴ情報と同じエントロピー分布を持っていなければならない。
【００２７】
ＪＰＥＧおよびＭＰＥＧアルゴリズムおよびＤＣＴは、例としてのみ挙げられたのであり、そのような例に限定されるものとして説明されるべきではないということを理解されたい。
【００２８】
制御ユニット６によって与えられるスクランブル制御情報は、分離されたファイルとしてデスクランブルシステム２に伝送することができることに注意したい。別の好ましい例として、スクランブル制御情報は、ヘッダの種類あるいはそれに似たものとして情報信号に組み込まれ、ここで、スクランブル制御情報は変調されて、この信号を同じ周波数帯の中に情報信号として持ってくるようになる。
【００２９】
上述した実施形態において、イコライザ２４は、圧縮とデコンプレッションの効果を補償するのに使用される。このことにより、このイコライザは、実際には情報信号が受ける処理用の伝送機能を繰り返す。状況によって、この処理のインパルス応答を測定することによって伝送機能を決定するのは複雑なこともある。本発明の前述のシステムにおいて、この問題は情報信号の最初にインパルスを持つことにより解決する。インパルスには、スクランブルがかかっておらず、情報信号と同じ圧縮段階とデコンプレッションの段階とを受ける。制御ユニット１９は、こうして得られた圧縮とデコンプレスのためのインパルス応答を使用して、イコライザ２４により与えられる伝送機能を作る。他には、当の周波数帯域を網羅するサイン波のシークエンスが、情報信号の中に含まれる。繰り返すと、制御ユニット１９は、このシステムのインパルス応答を決定するために受信されたサイン波の減衰と位相ずれを測定することができる。
【００３０】
一実施例において、上記デスクランブルシステム１は、インパルス応答測定信号を情報信号の中に挿入するように適合されており、デスクランブルシステム２は、受信したインパルス応答測定信号を元のインパルス応答測定信号と比較して、システムのインパルス応答を決定するように適合されており、デスクランブルシステムは、再生成された雑音信号を処理する調整可能なイコライザ２４を備え、イコライザは、システムの伝送機能を形成するように調整されている。
これらの例から、情報信号に対する既知の信号を加えることにより、制御ユニット１９はインパルス応答を測定し、イコライザが伝送機能を作るようにイコライザ２４を調整することができ、これによりデスクランブルシステム内の再生成されたスクランブル信号は、スクランブルシステム内のスクランブル信号に対応することがわかる。
【００３１】
同じ技術を、静止画とビデオ信号用のシステムの場合に使用することができる。静止画の場合は、黒のバンド（black band）が画像の片側に加えられる。黒のバンドの一つのブロックにおいて、インパルスがブロックの中央に挿入される。インパルス応答は、制御ユニットで、挿入しようとするインパルスが対応する画素の周囲の画素を調べることにより決定することができる。ビデオの場合、静止画と同じ技術を使用することができる。他の選択として、黒フレームをフレームのシークエンスに挿入することができる。この黒フレームの中央に、インパルスを置くこともできる。制御ユニットは、インパルス画素の周囲の黒フレームの画素を調べて、インパルス応答を決定することができる。
【００３２】
例として、前述の発明のシステムのいくつかの応用例が図５，４，５に示される。
【００３３】
図５は、音声信号をインターネット上で運ぶ応用例を示している。この時点でインターネットからＭＰ３音声ファイルをダウンロードすることは既に可能であるが、ソフトウェア産業は、利用可能なＭＰ３音声ファイルを作ることには積極的でなく、というのも圧縮された形式では、音声信号の海賊行為もとるに足らないものであり、インターネットを配付の手段として使って広く用いられている。例えば、誰かが合法的にＭＰ３音声トラックを買って同じものをＥメールを使って配付することはできる。圧縮された音声ファイルが暗号化されていても、内容を暗号を戻す海賊ソフトウェアプログラムが利用可能になり、さらに後の配付のために明瞭な圧縮ファイルを蓄えることが可能となる。ＭＰ３あるいは他の圧縮音声ファイルを使う際のこれらの欠点は、本発明のシステムを図５に示す応用例で使用することによって克服することができる。
【００３４】
一人だけの消費者用ＰＣ３１が図５に示されているが、ＰＣは、このシステムにいくつあってもよく、そこでは、各ＰＣは、図１の一つのデスクランブルシステム２に対応することを理解されたい。必要なデコンプレス用とデスクランブル用のソフトウェアがＰＣ３１上に導入されたと仮定する。このソフトウェアは、例えば、インターネットからダウンロードすることができる。ＰＣ３１を使用する消費者は、一つあるいは二つ以上の特定の音声ファイルを買うのにウェブサイトを訪れることができる。そのウェブサイトは、ウェブサーバー３２と音声ファイルサーバー３３上を走っており、キーと権利サーバー３４および請求システム３５がウェブサーバー３２に接続されている。ウェブサーバー３２と、音声ファイルサーバー３３と、キーと権利サーバー３４は、共同でスクランブルシステム１を与える。図５に示す実施形態において、請求システムが使用されており、これは必要ではないのだが、システムは請求システムが無い実施形態でも使用可能であり、ここで消費者は、他の方法で請求されるか、ダウンロードした音声ファイルに対して全く請求されないかである。
【００３５】
消費者が選択の結果、適切な方法で購入を決定した時、圧縮スクランブルがされた音声ファイルおよびキーと権利ファイルが、消費者のＰＣ３に伝送される。音声ファイルは、ハードディスク上あるいはＰＣ３１に接続される他の記憶媒体上に記憶される。権利とキーのファイルは、ＰＣ３１に接続される安全装置２０にロードされる。キーと権利ファイルは、例えば、対応する消費者の安全装置２０に特有のキーを用いて暗号化される。消費者は、すぐに、安全装置がＰＣに接続されている限り、音声ファイルに応答することができる。
【００３６】
もし、この消費者が圧縮された音声ファイルとキーおよび権利ファイルを配付しようとすると、音声ファイルはやはりスクランブルがかけられ、この特定の消費者の安全装置２０に特定なキーと権利ファイルは、他のいずれかの安全装置によって拒否されるであろう。
【００３７】
消費者に与えられた権利には、異なる権利が含まれていて、例えば、一度のみ再生、ある決められた時間だけ再生、あるいは試し聞き自由のようなものである。さらに、権利ファイルの中の可能性は、安全装置間で安全手順を使って権利とキーを交換することができる“匿名の所有権”であってよい。権利は、１台の安全装置のみが一度に権利とキーを持つことができるようなものである。さらに、グループでの所有権の権利を持つことが可能である。この場合、消費者は、この消費者によって所有される多くの音声プレーヤー上で音声ファイルを再生することが許されるであろう。
【００３８】
もし、ＰＣ３１のユーザが誰か他の人にデコンプレスされた音声ファイルのコピーを送ったら、その音声ファイルを再圧縮することが必要となるであろう。これは、コピーを作るための時間と労力が著しく増大し、上述した安全装置２０の実施形態を用いて、ウォーターマーク信号がデスクランブル信号に加えられ、コピーが、音声ファイルをデスクランブルするのに使われる安全装置２０までなぞられる。さらに、また圧縮妨害信号がデスクランブル信号に加えられる場合に、新しいコピーの品質は、不法配付を防ぐよう著しく減少するであろう。
【００３９】
図６によれば、インターネット上の放送に対して、図１のシステムの応用例が示される。同じ原則が放送ネットワークの他の種類にも使用され得るということには、注意されたい。
【００４０】
図６に示すシステムにおいて、もし、ＰＣ３１が特定の放送信号に同調されれば、キーと権利ファイルは、キーと権利ファイルのサーバー３４からＰＣ３１まで放送され、キーと権利ファイルは、安全装置２０の中までロードされる。安全装置２０は、圧縮されスクランブルのかけられ、ビデオファイルサーバー３６から受信されたビデオファイルに同期したデスクランブル信号を生成し、このファイは、リアルタイムで与えられるか、あるいは適当な記憶媒体上に記憶される。
【００４１】
デスクランブル信号を生成するために使用されるキーは、決して明瞭にはならないということは重要である。安全装置２０で与えられる雑音信号は、大きな帯域幅があり、デコンプレスされたデータのそれに似ており、これは上述したとおりである。海賊行為によるデスクランブル信号の再放送は、すべてデスクランブル信号に加えられたウォーターマーク信号によって、対応する安全装置２０までたどることができる。この方法で、海賊行為は、速やかにたどって安全装置２０は、ディスエーブルすることができる。明瞭な圧縮された形式で与えられないので、ビデオのコンテントを再放送することも可能ではない。再放送は、圧縮妨害信号を加えることにより妨害されるであろうコンテントを再圧縮することが必要であり、再放送信号は、ウォーターマーク信号によってたどることができる。
【００４２】
図７によって、ビデオディスクあるいはＤＶＤの不法コピーを防ぐ、図１のシステムの応用例を示している。同じ原理を、音声ＣＤの不法コピーを防ぐのに使用することができる。
【００４３】
特に、ＤＶＤに関して、ソフトウェア産業は、ビデオのコンテントの保護に関係がある。コピー保護の現在の機構は、非常に弱く、特にＤＶＤプレーヤーをＰＣと組み合わせた時にそうである。基本的に、全ての従来からの機構は、プレーヤーが有効にタンパー（tamper）に対して耐性があるかに依存している。実際問題として、ＤＶＤプレーヤーは、タンパーに対して耐性が無い。現在のコピー保護機構の欠点は、本発明のシステムを応用することで解決することができ、例えば、図７に示す応用例がそれである。
【００４４】
ＤＶＤプレーヤー３６は、プレーヤー３６が安全装置２０と組み合わせられるように作られている。ＤＶＤプレーヤー３６と安全装置２０とは、一緒になって、デスクランブルシステム２を提供する。消費者が新しいＤＶＤを買うと、消費者は、安全装置の製造番号を販売個所３７に提供する。販売個所３７は、認可センター３８に接触し、このセンター３８は、ＤＶＤプレーヤーに伝送されて安全装置２０に記憶されるキーと権利ファイルを生成する。ＤＶＤは、圧縮されてスクランブルのかかった形式のビデオ情報を含んでいる。一旦、キーと権利ファイルが、安全装置２０にダウンロードされると、コンテントの再生は、上述したように可能となる。図７の例に従って、キーと権利ファイルは、インターネット上をダウンロードされる。勿論、キーと権利ファイルを何か適切な方法でプレーヤー３６に伝送することは、例えば、モデム接続あるいはフロッピディスクあるいはそれに似たものを経由して可能である。ＤＶＤファイルおよびキーと権利ファイルは、上述したようにスクランブルシステム１を使用して提供される。
【００４５】
本発明は、様々な応用例で使用することができる、改良されたコピー保護を提供することは明らかであろう。先述した実施形態においてと、図面とにおいて、本誌ステムの別々の部分が説明され、示されたが、先述のシステムは、ＰＣあるいは他のマイクロプロセッサを元にしたシステムによって、適切なアプリケーションプログラムと組み合わせて実現可能であることは、明らかであろう。
【００４６】
本発明は、以下の請求の範囲の視野内で多くの方法に発展可能な上述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による情報信号を処理するためのシステムの第１実施形態のブロック図である。
【図２】  本発明による情報信号を処理するためのシステムの第１実施形態のブロック図である。
【図３】  音声信号にスクランブルをかけたりはずしたりするのに使用される、本発明の一実施形態のブロック図である。
【図４】  音声信号にスクランブルをかけたりはずしたりするのに使用される、本発明の一実施形態のブロック図である。
【図５】  インターネット上の音声分布のための本発明のシステムの応用を示す図である。
【図６】  インターネット上の情報の放送のための本発明のシステムの応用を示す図である。
【図７】  ＤＶＤプレーヤーにおける本発明の応用を示す図である。
【符号の説明】
１…システム
３…分析器
４…入力
５…雑音生成器
６…制御ユニット
７…プロセッサ
８，１０，１２，１３…出力
９…スクランブラー
１１…圧縮機
【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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