JPH06303608A

JPH06303608A - スクランブル装置

Info

Publication number: JPH06303608A
Application number: JP8592993A
Authority: JP
Inventors: Noboru Katsuta; 昇勝田; Hironori Murakami; 弘規村上; Seiji Nakamura; 誠司中村; Susumu Ibaraki; 晋茨木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ディジタル符号化された信号の再生者を限定
するために信号撹拌を行うスクランブル装置に関し、特
に可変長符号を含むような圧縮データに対して効果制御
を行えるスクランブル装置を提供することを目的とす
る。【構成】コード検出装置１は、入力ビットがどの情報
であるかを検出し、制御回路２は、そのうち、符号化ブ
ロックパターン信号の場合に、スクランブルの対象符号
として、信号切り換え装置３を排他的論理和装置６また
は、巡回シフト装置５に信号を送るように制御するとと
もに、スクランブルに必要な数の乱数を乱数発生装置４
に出力させ、巡回シフト装置５あるいは排他的論理和装
置６を用いて、符号化ブロックパターン信号をそれが示
すブロックグループ内の符号化されているブロックの数
と等しいフ゛ロックが符号化された場合に表現される符号化
ブロックパターン信号に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル符号化され
た信号の伝送あるいは保管に際し、信号を撹拌し、復号
手順を許可されたものだけに与えることによって、再生
できる者を限定する信号撹拌を行うスクランブル装置で
あり、特に目的に応じてスクランブルの撹拌の程度を制
御する効果制御を行うスクランブル装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル信号に対するスクランブル装
置としては、音声信号に対するスクランブル装置が有料
の衛星放送等で用いられている。図５は、従来のスクラ
ンブル装置の構成図である。

【０００３】図５において、１１は乱数発生装置、１２
は排他的論理和回路である。以上のような従来例の構成
では、入力信号は、乱数発生装置１１内でスクランブル
鍵にしたがって生成される乱数と排他的論理和回路１２
において排他的論理和演算され、乱数状の信号となる。
復号する際には乱数発生装置１１からの乱数をスクラン
ブル信号に再度排他的論理和演算演算を行うことによっ
て復号できるが、乱数発生装置１１で生成される乱数
は、スクランブル鍵によって決定されるため、スクラン
ブル鍵を持つ者のみが復号できる。また、乱数の１と０
の発生比率を制御してやることで信号の撹拌の程度を制
御することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
従来の構成では、撹拌の度合いを制御する際、１と０の
発生比率を制御してもランダムにビットを反転させるた
め、映像信号等を圧縮符号化して伝送する場合には、可
変長符号化されたデータを含むことや各ビットが映像全
体に大きく影響することがあり、信号全体が復号困難に
なったり、画像が思ったより大きく劣化するなどして、
撹拌の度合いを細かく制御できない問題があった。

【０００５】本発明は、前記問題を解決し、圧縮符号化
された信号に対して効果制御を行うことが可能なスクラ
ンブル装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の画素の
データをまとめて１つの符号化ブロックを構成し、さら
に複数の前記符号化ブロックからブロックグループを構
成するデータの階層構造をもつフォーマットで符号化さ
れたディジタル映像信号で、各ブロックグループにその
ブロックグループ内の各ブロックが符号化されているか
どうか示す符号化ブロックパターン信号を含むディジタ
ル映像信号について、符号化ブロックパターン信号を、
その符号化ブロックパターン信号が示すブロックグルー
プ内の符号化されているブロックの数と等しいブロック
が符号化された場合を表現する符号化ブロックパターン
信号に変換する変換手段を備えたものである。

【０００７】

【作用】本発明は前記した構成により、信号を通常の信
号を再生する場合、ブロックグループ内の各ブロックが
符号されているかいないかを判断し、符号化されていな
い部分は、スキップされているものとして、各ブロック
の信号を映像中の正しい位置に再生させる働きをする符
号化ブロックパターン信号をでたらめな値に変換するた
め、各ブロックは、画像中の誤った位置に再生させるこ
とになり、再生画像を部分的に劣化させる効果制御が実
現できる。

【０００８】また、符号化ブロックパターン信号の変換
方法を、ブロックグループ内の符号化されたブロック数
が同じ値になるものに変換させることで、実際にグルー
プブロック内に存在するブロック数と一致させるので、
そのあとのデータの再生に影響しないため、全く見えな
いようにするのではなく、ある程度内容がわかる程度で
見え方が制御できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明の一実施例における
スクランブル装置の構成図を示すものである。

【００１０】図１において、１は、現在入力されている
信号がどの信号の何ビットめを示すかを読み取るコード
検出装置、２は、コード検出装置１での検出結果から入
力信号の現在の符号をスクランブルするかしないかを決
定し、スクランブルのオンオフを制御する制御装置、３
は、入力信号の行う処理を制御装置２からの信号にした
がって切り換える信号切り換え装置、４は、乱数発生装
置、５は、送られてきた信号を乱数発生装置からの信号
にしたがって巡回シフトする巡回シフト装置、６は、排
他的論理和回路である。

【００１１】以上のように構成された本実施例のスクラ
ンブル装置における動作について説明する。まず、入力
信号は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group:国際
標準化機構ＩＳＯと国際電気標準会議ＩＥＣの合同の作
業グループ）標準に準拠した映像信号とする。ＭＰＥＧ
標準については、例えば、”蓄積メディア用動画像符号
化技術”テレビジョン学会誌Vol.45,No.7,pp807-812(19
91)に解説記事があり、また、現在、さらに高画質の符
号化について標準化作業を進めており、これに関して
は、ISO-IEC/JCT1/SC29/WG11 NO328のドラフト等があ
る。

【００１２】以下図２を用いてＭＰＥＧ標準に準拠した
映像信号の概要について説明する。図２に示すように、
データ構造はシーケンス層（レイヤ）からなり、シーケ
ンス層は一つの動画像シーケンス表わし、ヘッダ部分に
は開始コードとしての役割を果たすシーケンス先頭識別
信号をはじめ、各種パラメータとデータを含み、一つ以
上のＧＯＰ（グループオブピクチャー(Group of pictur
e)）、ピクチャー（画像）群の符号化データを含んでい
る。

【００１３】また、ＧＯＰ層は、任意の長さのフレーム
で構成され、ＧＯＰ層の開始コードとしての役割を果た
すＧＯＰの先頭識別信号(Start-code)、一つ以上のピク
チャーの符号化データ等を含んでいる。次に、前述のピ
クチャー層は、ピクチャーの開始コードとしての役割を
果たすピクチャーの先頭識別信号(Start-code)、一つ以
上のスライスの符号化データ等を含んでおり、このスラ
イス層は、一つ以上のマクロブロックの情報を含み、任
意のマクロブロックを含むことができ、スライス層の開
始コードとしての役割を果たすスライスの先頭識別信号
(Start-code)及び、一つ以上のスライスの符号化データ
等を含んでいる。

【００１４】さらにマクロブロックについて説明する。
このマクロブロックは、輝度１６×１６画素と、それに
対応する色差のブロックであり、輝度（Ｙ）、色差（Ｃ
ｂ,Ｃｒ）それぞれでさらに小さい数個の基本符号化処
理単位である８×８画素のブロックで構成される。図３
は、このマクロブロックの構造を示すものである。マク
ロブロック内の各ブロックの数は、図３に示すように、
処理されている信号が、４：２：０の信号の場合、輝度
が４個、色差がそれぞれ１個ずつの計６個のブロックを
最大もち、処理される信号が、４：２：２の信号の場合
には、輝度が４個、色差がそれぞれ２個ずつの計８個、
４：４：４の場合には、輝度が４個、色差がそれぞれ４
個の計１２個のブロックを最大持つ。

【００１５】各ブロックのデータは、図３内の各ブロッ
クに振られている番号順に並べられており、予測符号化
されている場合でその予測誤差を量子化した値が、すべ
て０であるときなど、データを送る必要がない場合に
は、そのブロックをスキップして、マクロブロックを構
成する。すなわち、４：２：１の信号で、２番目のブロ
ックがスキップされる場合には、マクロブロック内のブ
ロックは、１，３，４，５，６の５つのブロックが順に
並べられてマクロブロックを構成する。

【００１６】そして、ｎ番めのブロックを符号化してい
る場合をｂn＝１で表わし、していない場合をｂn＝０
（n=1,2,...)で表し、マクロブロックでの符号化ブロッ
クパターンを"coded block pattern"（以下cbp）とし
て、４：２：０の信号の場合には、cbp＝（ｂ1,ｂ2,ｂ
3,ｂ4,ｂ5,ｂ6）₂の６ビットの２進数で表現し、これを
その出現頻度に応じて、３ビットから９ビットの可変長
符号化されている。

【００１７】４：２：２については、cbp＝（ｂ1,ｂ2,
ｂ3,ｂ4,ｂ5,ｂ6,ｂ7,ｂ8）₂ の８ビットの２進数で表
現し、そのまま符号して用い、４：４：４の場合には、
cbp＝（ｂ1,ｂ2,ｂ3,ｂ4,ｂ5,ｂ6,ｂ7,ｂ8,ｂ9,ｂ10,ｂ
11,ｂ12）₂の１２ビットの２進数として表現し、そのま
ま符号として用い、この信号がマクロブロック毎に存在
する。

【００１８】以上のような構造をもつビット列を入力信
号として、コード検出装置１は、入力信号の全データに
ついて、その内容を読み取るための各コード再生用のコ
ードブック等を備え、現在入力されているビットがどの
情報であるかを検出し、制御回路２に伝送する。制御回
路２では、そのうち、cbp信号を検出した場合に、スク
ランブルの対象の符号として、コード検出装置１からの
信号にしたがって、処理の選択を行い、信号切り換え装
置３を制御するとともに、スクランブルに必要な数の乱
数を乱数発生装置４に出力させる制御信号を送る。以
下、その制御方法を説明する。

【００１９】制御装置２では、通常スクランブルの対象
でない符号を検出している場合、信号切り換え装置３が
入力信号を端子ｃに接続する信号を送り、入力信号にな
にも処理されずに出力信号になるようにする。

【００２０】そして、入力信号中の"coded block patte
rn"信号を検出した場合スクランブルの対象となる符号
として信号切り換え装置３の接続を切り換えるとともに
乱数発生装置４に乱数発生命令を送る。

【００２１】まず、処理している信号が、４：２：０の
場合、信号切り換え装置３内で、入力信号と端子ａが接
続されるように制御信号を送る。そして、乱数発生装置
４に符号長情報と１ビットの乱数発生命令を送る。乱数
発生装置４では、スクランブル鍵をもとに１ビット乱数
を排他的論理和回路６に出力し、これを、符号の最終ビ
ットに付加する。

【００２２】ただし、"111","01011","01010","0100
1","01000”の場合は、スクランブルの対象とせず、入
力信号を信号切り換え装置３内の端子ｃに接続されるこ
とする。図４は、４：２：０の信号の場合に用いられる
cbpのコードブックである。図４より、符号が"111"の場
合を除いて、全ての符号が、その最終ビットを反転した
符号もコードブック内に存在する。また、そうした際の
その符号が示すcbpの値の２進表示した場合の１の数
も、"01011","01010","01001","01000”の場合を除いて
等しくなっている。従って、入力信号は、符号長の全く
等しい信号に変換され、変換された信号を再生する場合
には、その復号される位置が誤って再生される。例え
ば、cbpの符号が、"1101"であったものが、"1100"に変
換された場合には、４番の位置のブロックの信号が３番
の位置のブロックとして再生される。

【００２３】次に、４：２：２あるいは４：４：４の信
号の場合、信号切り換え装置３内の端子ｂに入力信号が
接続されるように制御回路２から制御信号を送る。さら
に、乱数発生装置４に、４ビットの乱数発生命令を送
る。乱数発生装置４では、スクランブル鍵をもとに４ビ
ットの乱数を発生して巡回シフト回路５に伝送する。巡
回シフト装置５では、乱数発生装置からの信号の４ビッ
トの示す回数だけ、cbpの符号を巡回シフトして出力す
る。したがって、４：２：０の場合の時と同様に符号長
が等しく、各ブロックの位置が、間違った位置に変換さ
れることになる。以上のように生成された信号は、もと
の"cbp"の符号の位置にはめ込まれて出力信号となる。

【００２４】以上のように本実施例によれば、４：２：
０の信号の場合に"01011","01010","01001","01000”の
符号を例外として処理しないことで、残りの符号につい
てその最終ビットに乱数を付加するという簡易な処理で
符号長が変わらず含まれるブロックの数が変わらないよ
うな符号に変換する処理を実現できる。

【００２５】また、４：４：２や４：４：４の信号の場
合についても、巡回シフト処理としているので符号中の
１の数が変わらず非常に簡単な処理で実現でき、実用性
が高い。また、ＭＰＥＧ標準の符号化方法が予測符号化
を用いているため、再生される信号は、単にブロックの
位置が移動するだけでなく、予測値の上に誤った予測誤
差信号が加算されることになり、単なるブロックの入れ
替えよりも効果的な撹拌効果が生まれる。

【００２６】なお、本実施例において、変換の処理を
４：４：０の信号については、最終ビットを反転する処
理としたが、符号長を変えず、また、ブロックの数が変
化しない条件を満たす変換であれば、他の変換手段であ
ってもよい。また、４：２：２および４：４：４の信号
の場合でも、変換処理を巡回シフトとしたが、符号中の
１の数を変化させない変換であれば、ほかの変換手段で
あってもよい。また、入力信号についても、本実施例で
は、ＭＰＥＧに準拠した映像信号としたが、それ以外の
信号であっても、符号化ブロックパターンに相当するの
符号を含むような信号であれば、同様な考え方で実現で
きることはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号化ブロックパターン信号を、その符号化ブロックパ
ターン信号が示すブロックグループ内の符号化されてい
るブロックの数と等しいブロックが符号化された場合に
表現される符号化ブロックパターン信号に変換すること
で、他のデータを読み取り可能なまま、ブロックの復号
位置を誤った位置に再生させるため、全く見えないよう
にするのではなく、ある程度内容がわかる程度で見え方
が制御できるスクランブル装置を提供することができ、
その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるスクランブル装
置の構成図

【図２】ＭＰＥＧ標準に準拠したディジタル映像信号の
概要図

【図３】ＭＰＥＧ標準に準拠したディジタル映像信号中
のマクロブロック内のブロックの構成を示す説明図

【図４】ＭＰＥＧ標準で用いられているＤＣＴ係数符号
化用コードブックの説明図

【図５】従来のスクランブル装置の構成図

【符号の説明】

１コード検出装置２制御回路３信号切り換え装置４乱数発生装置５巡回シフト装置６排他的論理和装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茨木晋大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素のデータをまとめて１つの符号
化ブロックを構成し、さらに複数の前記符号化ブロック
からブロックグループを構成するデータの階層構造をも
つフォーマットで符号化されたディジタル映像信号で、
各ブロックグループにそのブロックグループ内の各ブロ
ックが符号化されているかどうか示す符号化ブロックパ
ターン信号を含むディジタル映像信号について、符号化
ブロックパターン信号を、その符号化ブロックパターン
信号が示すブロックグループ内の符号化されているブロ
ックの数と等しいブロックが符号化された場合を表現す
る符号化ブロックパターン信号に変換する変換手段を備
えたことを特徴とするスクランブル装置。
【請求項２】映像信号がＭＰＥＧ標準に準拠した映像信
号であって、変換手段が、その信号中の"coded block p
attern"を表現している符号に対して、その符号の表す"
coded block pattern"を２進数表現した場合の１の数と
等しい１の数をもつ２進数で表される"coded block pat
tern"を符号化した場合の符号に変換する変換手段を備
えたことを特徴とするスクランブル装置。
【請求項３】変換手段が、処理している信号が４：２：
０の映像信号である場合に"coded block pattern"を表
現している符号をコードブック内にある符号長の等しい
別の符号に変換する変換手段であることを特徴とする請
求項２記載のスクランブル装置。
【請求項４】変換手段が、処理している信号が４：２：
２あるいは４：４：４の映像信号である場合に、"coded
block pattern"の符号語中の１の数と等しい１の数を
もつ符号語に変換する変換手段であることを特徴とする
請求項２記載のスクランブル装置。