專(zhuān)利名稱(chēng)：加密裝置和解密裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加密裝置和解密裝置，它可被有限制的人用于需要傳送和保存數(shù)字編碼信號(hào)的加密和解碼操作，特別是涉及可有效地按照目的控制加密程度的加密裝置和用于重現(xiàn)加密的信號(hào)的解密裝置，以及包括加密裝置和解密裝置的加密傳輸設(shè)備。
以往加密的有效控制被用于電視廣播。關(guān)于用于處理數(shù)字信號(hào)的加密裝置，在Television Institution Technical Report Vol.15,No14,pp1-6中描述了聲音信號(hào)的加密。
以往的加密裝置包括把隨機(jī)數(shù)加到所輸入的信號(hào)上的異或計(jì)算裝置；用加密鍵產(chǎn)生一系列隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；以及布置在隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和異或計(jì)算裝置之間、用于控制隨機(jī)數(shù)加到所輸入的信號(hào)上的一個(gè)控制電路。
在以往的加密裝置的結(jié)構(gòu)中，異或計(jì)算裝置用由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的一系列偽隨機(jī)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的邏輯異或。這樣，輸入的信號(hào)被位倒置?？刂齐娐吠ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)厍袚Q隨機(jī)數(shù)在輸入信號(hào)上的置入來(lái)控制輸入信號(hào)的位倒置速率。在實(shí)行解碼時(shí)，異或計(jì)算裝置用由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)完成加密信號(hào)的邏輯異或。由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)由加密鍵決定，解碼只能是擁有加密鍵的人才能完成。
在上述傳統(tǒng)加密裝置及重現(xiàn)被加密信號(hào)的裝置中，當(dāng)輸入的信號(hào)已被固定為長(zhǎng)度編碼時(shí)，假使數(shù)據(jù)的位被隨機(jī)倒置，則每個(gè)碼的位置和其碼長(zhǎng)是知道的。因此，一個(gè)還沒(méi)有被加入隨機(jī)數(shù)的碼被正確的重現(xiàn)，并且一個(gè)沒(méi)有加密鍵的人可以重現(xiàn)被加密信號(hào)的程度能由隨機(jī)數(shù)施加率來(lái)控制。
上述以往的加密裝置有以下問(wèn)題當(dāng)輸入的信號(hào)包含有一個(gè)可變長(zhǎng)度編碼時(shí)，甚至可變的長(zhǎng)度編碼部分也被加密處理變換為隨機(jī)位模式。這是因?yàn)樾盘?hào)是隨機(jī)位倒置的。在可變長(zhǎng)度編碼的碼中，碼長(zhǎng)不是常量，可由每個(gè)碼長(zhǎng)來(lái)表示的所有位模式在碼簿中不存在。當(dāng)碼的某些位被倒置時(shí)，此碼因?yàn)椴⑽丛诖a簿中提供或被判讀為和原始碼有不同碼長(zhǎng)的碼而變成不可制作的碼。結(jié)果，下一個(gè)碼的開(kāi)始位置被找錯(cuò)，其后的數(shù)據(jù)不能重現(xiàn)。
以往的加密裝置的另一個(gè)缺點(diǎn)是在壓縮編碼數(shù)據(jù)的情況下，數(shù)據(jù)常常被用幾個(gè)參數(shù)編碼，當(dāng)數(shù)據(jù)作擴(kuò)充處理時(shí)不同的參數(shù)影響的程度是不同的。因此，在數(shù)據(jù)被隨機(jī)地加密時(shí)就不能合適地完成控制。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種加密裝置，它用于有效地控制包括可變長(zhǎng)度編碼在內(nèi)的輸入信號(hào)，提供一種用于將加密信號(hào)恢復(fù)到原來(lái)信號(hào)的解密裝置，以及包括加密裝置和解密裝置的一種加密傳輸裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供用于有效控制壓縮編碼數(shù)據(jù)的加密裝置、解密裝置、以及包括加密裝置和解密裝置的加密傳輸裝置。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些和其他目的中，加密裝置將包括可變長(zhǎng)度編碼的輸入信號(hào)碼變換成其長(zhǎng)度等于原來(lái)碼長(zhǎng)度的可讀碼。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，加密數(shù)據(jù)的量等于原數(shù)據(jù)的量。當(dāng)加密的數(shù)據(jù)不經(jīng)解密就重現(xiàn)時(shí)，只有變換過(guò)的碼以錯(cuò)誤值重現(xiàn)而其他碼不受變換影響。這就是說(shuō)，只有特定的碼被錯(cuò)誤地重現(xiàn)而不改變數(shù)據(jù)的量。
變換裝置選定包括在數(shù)據(jù)中、要被加密的可變長(zhǎng)度編碼，將每個(gè)選出的可變長(zhǎng)度編碼變換成在碼薄中有提供的、長(zhǎng)度等于原來(lái)可變長(zhǎng)度編碼的長(zhǎng)度的、表示了和原來(lái)可變長(zhǎng)度編碼的值不同的值的碼。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，該變換碼可以讀出，且對(duì)其他碼無(wú)影響，無(wú)需改變數(shù)據(jù)的量就能實(shí)現(xiàn)合適的控制。
從包括在數(shù)據(jù)中的可變長(zhǎng)度編碼和固定長(zhǎng)度編碼中選出固定長(zhǎng)度碼，以便對(duì)選出的固定長(zhǎng)度碼加密。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)加密后位長(zhǎng)不會(huì)被錯(cuò)誤地讀取。也就是說(shuō)，只有數(shù)據(jù)被不正確地重現(xiàn)。
變換裝置包括編碼器和壓縮裝置，編碼器用于將由每個(gè)碼字表示的原來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將每個(gè)編碼的碼字變換成在碼簿中提供的碼字，其長(zhǎng)度等于原碼字的長(zhǎng)度，并顯示為與原碼字不同的意義；壓縮裝置用于安排及讀取被編碼的碼，從而產(chǎn)生符合規(guī)則的數(shù)據(jù)次序。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，與信號(hào)編碼同時(shí)，加密處理被執(zhí)行。因此，與那種編碼完成后再加密位流的結(jié)構(gòu)比較，第一實(shí)施例的裝置取消了設(shè)置來(lái)用于檢測(cè)要加密的碼的檢測(cè)器，并且能有效地產(chǎn)生加密信號(hào)。
按照本發(fā)明的加密裝置，還可看到下列優(yōu)點(diǎn)(1)預(yù)定編碼圖像的預(yù)測(cè)值被編制為具有一錯(cuò)誤值。被預(yù)測(cè)的值對(duì)應(yīng)于圖像的不同位置。因此，圖像的實(shí)物看起來(lái)似乎是隨機(jī)移動(dòng)。
(2)當(dāng)數(shù)據(jù)不經(jīng)解密就重現(xiàn)時(shí)，每一塊重現(xiàn)在錯(cuò)誤的位置上。所以，它看起來(lái)好象數(shù)據(jù)的安排被改變了。
(3)在DCT的每一塊中，圖像能通過(guò)加密控制在圖像數(shù)據(jù)的頻率范圍內(nèi)。被重現(xiàn)的圖像輪廓變模糊。此外，由預(yù)測(cè)編碼形成的圖像受惡化了的預(yù)測(cè)值所影響。
(4)圖像的DC成分被加密，因而圖像的亮度和色調(diào)可極大地惡化。此外，在圖像的預(yù)測(cè)編碼部分可得到極大的加密效果。進(jìn)而，在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)的定長(zhǎng)碼中，可以在其他碼不受隨機(jī)數(shù)置入影響的情況下實(shí)現(xiàn)加密。
(5)雖然圖像本身的質(zhì)量并未受較大惡化，其亮度和色調(diào)的水平被惡化了。此外，在全部圖像上數(shù)字化水平是不均勻的。當(dāng)數(shù)據(jù)，如編碼塊，對(duì)圖像的每一部分被變更的情況下，它被變更的每一時(shí)刻數(shù)字化水平是不連續(xù)的。
提供了一種解密裝量，包括了完成反變換的反變換裝置。這樣，用對(duì)加密信號(hào)解密就能完成重現(xiàn)。
本發(fā)明包括加密裝置和解密裝置。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)可以在許可的發(fā)送人和許可接收人之間正確地傳輸。對(duì)未被許可的接收者，數(shù)據(jù)傳輸能被恰當(dāng)?shù)乜刂啤?br> 解密裝置包括解密解碼裝置，它接收加密信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)變換含有可變長(zhǎng)度編碼的數(shù)據(jù)的全部或部分碼成為不同的碼而得到，每個(gè)不同的碼的長(zhǎng)度等于原來(lái)碼的長(zhǎng)度，并指示與原來(lái)碼的值不同的值；它還實(shí)行解碼處理或者解密處理和解碼處理。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，每個(gè)碼的解密處理和解碼處理通過(guò)一次讀取數(shù)據(jù)來(lái)完成，而以往的裝置中解密處理和解碼處理是各自完成的，即需一個(gè)裝置用于解密處理，一個(gè)裝置用于解碼處理。所以，本發(fā)明提供緊湊的電路。
解密解碼裝置包括用于將輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)碼解碼的解碼器和碼變換裝置，其中，解碼器相似于未被加密信號(hào)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)碼解碼；而碼變換裝置對(duì)加密信號(hào)解密，并將解密信號(hào)變換為和由解碼各碼所產(chǎn)生的一樣的數(shù)據(jù)。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，加密信號(hào)的各碼在解密處理被執(zhí)行之前解碼。此外，各碼變換為原數(shù)據(jù)的值。因而，本發(fā)明解碼裝置可作讀取裝置，而在以往的重現(xiàn)裝置中，需要用于檢測(cè)加密部分的檢測(cè)裝置和重現(xiàn)裝置來(lái)讀取各碼。所以，本發(fā)明提供緊湊的電路。
解密解碼裝置包括用于基于對(duì)包含在輸入數(shù)據(jù)中各碼進(jìn)行的解碼和解碼的結(jié)果來(lái)檢測(cè)加密處理部分的解碼檢測(cè)裝置；和包括用于實(shí)現(xiàn)相反于加密碼處理的變換的反變換裝置，其中解碼檢測(cè)裝置檢測(cè)輸入數(shù)據(jù)的加密部分；反變換裝置將所檢測(cè)部分變換成原始數(shù)據(jù)；變換得的數(shù)據(jù)被輸入到解碼檢測(cè)裝置去，在那里被變換得的數(shù)據(jù)被解碼以得到重現(xiàn)信號(hào)。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，解碼檢測(cè)裝置檢測(cè)加密部分，解密信號(hào)基于檢測(cè)結(jié)果被加到解碼檢測(cè)裝置以使各碼被解碼。這就是，本發(fā)明解碼裝置用作讀取裝置，因此能制出緊湊的電路。進(jìn)一步，相反于變換處理的變換操作在解碼操作實(shí)施之前完成。因而，可提供簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的解密裝置中解密解碼裝置包括用于實(shí)現(xiàn)與加密處理相反的變換的反變換裝置；以及解碼檢測(cè)裝置，它把解除加密的或不曾加密的碼解碼，并按解碼結(jié)果檢測(cè)被輸入的信號(hào)的加密部分，其中反變換裝置對(duì)由解碼檢測(cè)裝置檢測(cè)出來(lái)的加密碼部分進(jìn)行解密。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧用懿糠职唇獯a信號(hào)檢測(cè)，可以提供用于檢測(cè)加密部分的緊湊的電路，因?yàn)榧用懿糠挚砂唇獯a信號(hào)被檢測(cè)出來(lái)，因此，沒(méi)有必要二次參考碼簿。
本發(fā)明的這些和其他目的和特點(diǎn)通過(guò)以下參閱附圖結(jié)合最佳實(shí)施例的描述將變得清楚，這些附圖是

圖1是表示本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的加密裝置和解碼裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是表示符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖象的概要的圖示；圖3是表示符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)宏模塊中一個(gè)模塊結(jié)構(gòu)的解釋性圖示；圖4是表示應(yīng)用于MPEG標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)矢量的碼簿的解釋性圖示；圖5是表示應(yīng)用于MPEG標(biāo)準(zhǔn)的碼模塊模式的碼簿解釋性圖示；圖6是表示應(yīng)用于MPEG標(biāo)準(zhǔn)的DCT(離散余弦變換)系數(shù)分量的碼簿的解釋性圖示；圖7是表示應(yīng)用于H.261的動(dòng)矢量碼簿的解釋性圖示；圖8是表示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的加密裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖9是表示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理器的方框圖；圖10是表示按本發(fā)明第二實(shí)施例用于位倒置裝置中的位倒置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖11是表示本發(fā)明第三實(shí)施例解密裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖12是表示本發(fā)明第四實(shí)施例的解密裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13是表示按本發(fā)明第五實(shí)施例的解密裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖14是表示按本發(fā)明第六實(shí)施例的加密裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖15是表示被用于加密變換的變換表的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的解釋性圖示；在描述本發(fā)明之前，要注意到在所有附圖中同樣的部分標(biāo)以同樣的數(shù)標(biāo)。
圖1表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的加密裝置。
參見(jiàn)圖1，加密裝置包括用于讀取信號(hào)的檢碼器1和5；隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2和6；AND電路3和7；異或電路4和8。為實(shí)行輸入數(shù)據(jù)的變換的變換電路9包括隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2，AND電路3，及異或電路4。反變換電路10包括隨機(jī)數(shù)發(fā)生器6，AND電路7，及異或電路8。
有以上所述結(jié)構(gòu)的加密裝置的運(yùn)行將在下面敘述。輸入信號(hào)是符合MPEG(運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組)標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)。MPEG標(biāo)準(zhǔn)在如ISO/IEC IS11172(1993)，ISO-IEC/JCTI/SC29/WG11No.328:Test Model 3等說(shuō)明書(shū)和草案中有敘述。
符合MPEG的視頻信號(hào)的概要參閱圖2描述如下。如圖2所示，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括指示移動(dòng)圖像的序列層。領(lǐng)頭部分包括用作起始碼的一系列頭部識(shí)別信號(hào)、各種參數(shù)和數(shù)據(jù)、一組或多組畫(huà)面(GOP)、及畫(huà)面組(GOP))的編碼數(shù)據(jù)。
含有任意長(zhǎng)度的幀的GOP層包括作為GOP層起始碼的頭部識(shí)別信號(hào)及一幅或多幅畫(huà)面的編碼數(shù)據(jù)。畫(huà)面層包括作為畫(huà)面起始碼的一幅畫(huà)面的頭部識(shí)別信號(hào)及一或多片的編碼數(shù)據(jù)。片層可以包括一或多個(gè)任意的宏模塊，用作片層起始碼的片層的頭識(shí)別信號(hào)，以及一或多片的編碼數(shù)據(jù)。
宏模塊在下面敘述。宏模塊包括16×16圖象亮度模塊5及與其相應(yīng)的色調(diào)。亮度(Y)和色調(diào)(Cb,Cr)由幾塊較小的8×8圖素模塊構(gòu)成，它是基本的編碼處理單元。圖3表示宏模塊結(jié)構(gòu)。宏模塊的模塊數(shù)如下當(dāng)被處理信號(hào)是4∶2∶0，最大模塊數(shù)是6(亮度4，色調(diào)2)；當(dāng)被處理信號(hào)是4∶2∶2，最大模塊數(shù)是8(亮度4，色調(diào)4)；當(dāng)被處理信號(hào)是4∶4∶4，最大模塊是12(亮度4，色調(diào)8)。每模塊的數(shù)據(jù)安排成在各模塊中給出的次序。當(dāng)沒(méi)有必要的預(yù)測(cè)圖像編碼送數(shù)據(jù)到模塊去時(shí)，例如，由預(yù)測(cè)圖像編碼對(duì)一個(gè)誤差進(jìn)行數(shù)字化獲得的值全是零時(shí)，宏模塊用跳過(guò)模塊來(lái)構(gòu)成。這就是，當(dāng)?shù)诙K在信號(hào)4∶2∶1信號(hào)中被跳過(guò)時(shí)，1,3,4,5和6五塊模塊安排形成宏模塊。在第n模塊被編碼時(shí)，模塊用bn=1(n=1,2,……)來(lái)表示。當(dāng)?shù)趎模塊不編碼，模塊用bn=0來(lái)表示。宏模塊中編了碼的模塊的模式叫“編碼模塊模式”。在4∶2∶0信號(hào)的情況下，信號(hào)表示為編碼模塊模式的6位二進(jìn)制制數(shù)=(B1,b2,b3,b4,b5,b6)。編碼模式模式以從3比特到9比特的變長(zhǎng)度編碼，視出現(xiàn)頻率而定。在4∶2∶2信號(hào)的情況下，信號(hào)表示為編碼模塊模式的8位進(jìn)制數(shù)=(b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8)z，并用作為一個(gè)碼。在信號(hào)為4∶4∶4情況下，編碼模塊模式表示為編碼模塊模式的12位二進(jìn)制數(shù)=(b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11,b12)2并用作一個(gè)碼。4∶4∶4的信號(hào)存在于每一個(gè)宏模塊。宏模塊包括預(yù)測(cè)型或編碼型模塊及動(dòng)矢量。每個(gè)模塊包括每個(gè)離散余弦變移(DCT)系數(shù)的編碼數(shù)據(jù)，多數(shù)宏模塊是變長(zhǎng)度碼。
檢碼器1有碼簿用來(lái)重現(xiàn)每個(gè)碼，以便讀取輸入的位流的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而檢出輸入的指示了什么信息，特別是，檢碼器1的檢出動(dòng)矢量，編碼模塊模式，“dct-dc-differential”(離散余弦變換的直流分量的差信號(hào))碼，“dct-coef-fist”,“det-coef-next”，及“quantizer-Scale”(數(shù)字化標(biāo)度)碼為輸入信號(hào)(比特)的加密點(diǎn)。加密點(diǎn)在下面講。
動(dòng)矢量存在于每一宏模塊中被幀一幀預(yù)編碼。圖4是示出動(dòng)矢量的碼簿。根據(jù)碼簿，指示先前的動(dòng)矢量和現(xiàn)行動(dòng)矢量間差異的差信號(hào)被編碼。現(xiàn)行動(dòng)矢量是用從碼簿讀得的值加到在先前的動(dòng)矢量上得到的。
如圖4所示，在與0對(duì)稱(chēng)的位置上的各碼，即，正碼字和用轉(zhuǎn)換正碼字得到的負(fù)碼字在最后一位是相互不同的，而其余位是互相相等的。
檢碼器1檢出動(dòng)矢量最后一位為加密點(diǎn)，除了動(dòng)矢量值為零的情況以外。
考慮到“編碼模塊模式”的信號(hào)，假設(shè)要處理的信號(hào)是4∶2∶0信號(hào)碼的最后一位被檢出作為加密點(diǎn)，在“111”,“01011”,“01010”,“01001”，和“01000”的情況下，碼的最后一位沒(méi)有加密，因而沒(méi)被檢出。圖5是信號(hào)為4∶2∶0情況里用的編碼模塊模式的碼簿。從圖5可以清楚，除了碼是“111”以外，所有的碼及用變其最后一位得到的碼都存在于碼簿中。當(dāng)由各碼指示的編碼模塊模式的值以二進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，除了“01011”,“01010”,“01001”及“01000”碼以外所有的碼都等于數(shù)“1”。從而，輸入信號(hào)被變換到一種碼長(zhǎng)與其相等的信號(hào)，其中在從被變換的信號(hào)重現(xiàn)為原來(lái)的信號(hào)中解碼位置是不正確的。例如，當(dāng)編碼模塊模式的碼是從“1101”變換到“1100”時(shí)，第四模塊的信號(hào)重現(xiàn)為第三模塊的信號(hào)。
DTC的系數(shù)分量用三維Huffman編碼法編碼。就是說(shuō)，在數(shù)字化完成之后，連續(xù)個(gè)(運(yùn)行run)零及跟隨在運(yùn)行之后一個(gè)不是零的值(電平level)的組合被用來(lái)根據(jù)預(yù)定的方法執(zhí)行掃描。圖6表示一部分碼簿。符號(hào)(S)表示電平的正碼或負(fù)碼。即，正電平標(biāo)0而負(fù)電平標(biāo)1。因此，當(dāng)一個(gè)被檢出的碼字最后一位被變換時(shí)，所變換的碼字在碼簿中存在，但其電平碼也被倒置。所以，關(guān)于DCT的系數(shù)分量，檢碼器1檢出Huffman碼的二維碼字作為加密點(diǎn)。
數(shù)字化標(biāo)度在用作識(shí)別片頭的信號(hào)緊后面位置上作為一個(gè)5位的信號(hào)而存在。在改變片中宏模塊的數(shù)字化標(biāo)度時(shí)，該數(shù)字化標(biāo)度作為5位信號(hào)存在于宏模塊中。由于所有的5位模式在除了某個(gè)5位模式全部是零的情況外，對(duì)應(yīng)于數(shù)字化標(biāo)度的值，即使一個(gè)5位的信號(hào)被變換成任何一個(gè)別的5位信號(hào)，指示不同值的信號(hào)還是被產(chǎn)生。檢碼器1在當(dāng)時(shí)輸入的位是數(shù)字化標(biāo)度的信號(hào)時(shí)檢出數(shù)字化標(biāo)度為加密點(diǎn)。
加到檢碼器1去的加密模式信號(hào)是一個(gè)5位信號(hào)，它指示動(dòng)矢量、編碼模塊模式、DCT系數(shù)分量、DCT的DC分量，以及數(shù)字化標(biāo)度是否被加密了。當(dāng)每一位是“1”時(shí)，數(shù)字化標(biāo)度被加密，而當(dāng)每位是“0”，數(shù)字化標(biāo)度沒(méi)被加密。加密模式的組合是用設(shè)定多個(gè)位為“1”來(lái)指示的。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)加密點(diǎn)時(shí)，檢碼器1輸出一個(gè)指示要執(zhí)行加密的信號(hào)，加到AND電路3和隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2去，其加密指示信號(hào)的位指示“1”。
根據(jù)加密指示信號(hào)(它是一個(gè)一位脈沖信號(hào))，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2按照由加密鍵決定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)一位隨機(jī)數(shù)，并輸出所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)到AND電路3去。因此，當(dāng)五個(gè)順序的位的指示信號(hào)被產(chǎn)生時(shí)，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2也按照指示信號(hào)的5個(gè)順序位產(chǎn)生5個(gè)順序位隨機(jī)數(shù)。注意到隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2以和輸入信號(hào)的比特速率相等的比特速率產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。因此，作用于異或電路4的加密逐位地實(shí)行，期間AND電路3被從檢碼裝置1來(lái)的加于其上的高電平信號(hào)保持打開(kāi)。
AND電路3允許隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2的輸出只在AND電路3接收到來(lái)自檢碼器1的加密指示信號(hào)時(shí)通過(guò)，并將它輸出到異或電路4使AND電路3的輸出被加密。
具有和加密裝置同樣結(jié)構(gòu)的接收側(cè)將加密信號(hào)解密。檢碼器5的功能和檢碼器1的功能一樣。根據(jù)加密模式信號(hào)，檢碼器5輸出加密指示信號(hào)到隨機(jī)數(shù)發(fā)生器6和AND電路7去。此時(shí)，由于加密信號(hào)即便在加密執(zhí)行之后仍保留MPEG的語(yǔ)法，加密指示信號(hào)能指出在執(zhí)行加密時(shí)使用的位。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器6的功能和隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2的功能一樣。所以，根據(jù)加密鍵，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器6產(chǎn)生和在執(zhí)行加密時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)一樣的隨機(jī)數(shù)，將所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)輸出到AND電路7。根據(jù)AND電路7的輸出，異或電路8將和在執(zhí)行加密時(shí)使用的同樣的隨機(jī)數(shù)加到加密信號(hào)上。這樣，解密過(guò)程被執(zhí)行。
如上所述，在第一實(shí)施例中，隨機(jī)數(shù)加到加密信號(hào)上，并將動(dòng)矢量信號(hào)的最后一位設(shè)定為加密點(diǎn)。按照第一實(shí)施例的加密有效地惡化了圖像中一部分的質(zhì)量。其中，所放映的圖像移動(dòng)了一大段。由于加密在碼模塊模式上實(shí)行，在不經(jīng)過(guò)解密時(shí)所得到的加密圖像的重現(xiàn)位置是錯(cuò)誤的。此外，隨機(jī)數(shù)被加到DCT系數(shù)的Huffman碼的最后一位上。結(jié)果，誤差的正符號(hào)和負(fù)符號(hào)在預(yù)測(cè)編碼中變得隨機(jī)。所以，得到的影象是其細(xì)部信息被扭變了的。DCT系數(shù)的DC分量的亮度和色調(diào)可能被大大惡化。影像的亮度水平因?yàn)閿?shù)字化標(biāo)度加密之故可被有效地做得是隨機(jī)的，在第一實(shí)施例中，檢碼器1檢出全部這些加密位置，加密處理用加密模式信號(hào)加以開(kāi)閉。這樣，加密裝置能執(zhí)行所有加密并實(shí)現(xiàn)每個(gè)加密的組合。
在第一實(shí)施例中，使用符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)，但是，當(dāng)采用變長(zhǎng)度碼時(shí)，也可以采用其它方法來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)編碼。圖7表示了在CCIR的H.261建議草案中使用的動(dòng)矢量碼的碼簿。相似于第一實(shí)施例，在H.261的動(dòng)矢量情況下，動(dòng)矢量最后一位可以被檢出為具有類(lèi)似效果的加密點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的加密裝置參閱圖8到10敘述如下。圖8表示按第二實(shí)施例的加密裝置的結(jié)構(gòu)。
參閱圖8，加密裝置包括用來(lái)將諸如DCT這種視頻信號(hào)或預(yù)定的處理過(guò)程變換為要編碼的參數(shù)以及將必須的視頻信號(hào)數(shù)字化的信號(hào)處理裝置11；用來(lái)把由信號(hào)處理裝置11產(chǎn)生的每個(gè)參數(shù)進(jìn)行編碼的編碼器12；用來(lái)利用由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器14產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)對(duì)每個(gè)參數(shù)對(duì)要被加密的位實(shí)行異或邏輯的位變換電路13；及用來(lái)把編了碼的數(shù)據(jù)按預(yù)定的次序安排起來(lái)，再輸出安排好的數(shù)據(jù)作為位流的壓縮裝置15。
有以上敘述的結(jié)構(gòu)的加密裝置的運(yùn)行在下面敘述。類(lèi)似于第一實(shí)施例，加密裝置對(duì)符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)產(chǎn)生加密信號(hào)。信號(hào)被輸入加密裝置的信號(hào)處理裝置11中。
圖9是在信號(hào)處理裝置11中要執(zhí)行的處理過(guò)程之方框圖。參閱圖9，信號(hào)處理裝置11包括DCT處理方框16；數(shù)字化處理方框17；反數(shù)字化處理方框18；反DCT處理方框19；幀存儲(chǔ)器20；幀一幀預(yù)測(cè)/非預(yù)測(cè)方框21；及運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方框22。在按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)的編碼法中，信號(hào)處理單元11包括三個(gè)幀，即用來(lái)實(shí)行在幀內(nèi)編碼的內(nèi)部編碼畫(huà)面(I)幀，用來(lái)基于上一幀實(shí)現(xiàn)向前預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)編碼畫(huà)面(P)幀，以及用來(lái)基于將來(lái)幀執(zhí)行結(jié)合向前預(yù)測(cè)編碼和向后預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)編碼的雙向預(yù)測(cè)編碼畫(huà)面(B)幀。
對(duì)(I)幀，輸入信號(hào)由DCT處理方框16處理，由數(shù)字化處理方框17數(shù)字化，然后送到編碼器12中。在(P)幀，被數(shù)字化的上一幀被反數(shù)字化處理方框18和反DCT處理方框19處理以用來(lái)重現(xiàn)。若信號(hào)是一個(gè)預(yù)測(cè)差信號(hào)，一預(yù)測(cè)信號(hào)被加到預(yù)測(cè)差信號(hào)上。加后所得的結(jié)果被存儲(chǔ)入幀存儲(chǔ)器20。由運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方框22以現(xiàn)時(shí)的幀為基礎(chǔ)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。由幀一幀預(yù)測(cè)/非預(yù)測(cè)方框21基于動(dòng)矢量和幀存儲(chǔ)器20的信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測(cè)信號(hào)。在預(yù)測(cè)信號(hào)和現(xiàn)時(shí)的幀之間的差值由DCT處理方框16和數(shù)字化處理方框17來(lái)處理。
在(B)幀中，現(xiàn)時(shí)的幀不僅基于由(P)幀使用的上一幀而且基于下一幀來(lái)預(yù)測(cè)。然后，二個(gè)預(yù)測(cè)被同步從產(chǎn)生預(yù)測(cè)幀以實(shí)行類(lèi)似于(P)幀的預(yù)測(cè)編碼。再，信號(hào)處理裝置11輸出到編碼器12一些數(shù)據(jù)，它們對(duì)使定用于評(píng)價(jià)數(shù)字化系數(shù)分量和數(shù)字化、動(dòng)矢量、預(yù)測(cè)編碼及類(lèi)似東西是否必需是很有必要的。編碼器12包括用于對(duì)數(shù)據(jù)編碼的編碼模塊和位變換電路13。每個(gè)數(shù)據(jù)被輸入到相應(yīng)的編碼模塊中進(jìn)行編碼，每個(gè)以按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)的次序被編碼的數(shù)據(jù)被送到壓縮裝置15。位變換電路13被提供于對(duì)要加密的數(shù)據(jù)編碼的編碼模塊中。
位變換電路13如圖10所示，為在每個(gè)對(duì)要加密的數(shù)據(jù)編碼的編碼模塊上所提供的分支電路組成。
參見(jiàn)圖10，數(shù)標(biāo)23到33標(biāo)注異或電路。數(shù)標(biāo)34到44標(biāo)注AND電路。從每個(gè)編碼模塊到壓縮裝置15傳輸數(shù)據(jù)的總線包括32位。異或電路23到33用32位中的下面11位，使從隨機(jī)數(shù)發(fā)生器12輸出的信號(hào)rn0到rn10可以加到位變換電路13。要加密的數(shù)據(jù)包括動(dòng)矢量、DCT系數(shù)的Huffman編碼，屬于DCT的DC分量的差信號(hào)的“dct-dc-differenfial”信號(hào)，和數(shù)字化標(biāo)度。從編碼模塊送來(lái)的數(shù)據(jù)順次地被加到從下面的位開(kāi)始的總線上。從隨機(jī)數(shù)發(fā)生器14輸出的信號(hào)被AND電路34到44對(duì)每一位進(jìn)行控制并且輸入饋向它們的Cont0到Cont10。
在動(dòng)矢量的編碼模塊情況中，只有對(duì)應(yīng)于最后位的那個(gè)位的Cont0信號(hào)是“1”。在產(chǎn)生DCT系數(shù)的Huffman碼的編碼模塊情況下，在實(shí)行加密時(shí)只有Cont0到Cont10中Cont0的信號(hào)是“1”而其他信號(hào)是“0”。
在“dct-dc-differenfia1”信號(hào)的情況中，和“dct-dc-differ-ential”信號(hào)的位長(zhǎng)一樣的位數(shù)是“1”且基于指示碼長(zhǎng)、存在于“dct-dc-differential”信號(hào)緊跟前的碼的解碼結(jié)果來(lái)操作Con-t0到Cont10的開(kāi)閉。在數(shù)字化標(biāo)度的編碼模塊中，Cont0到Con-t4是“1”。所以，要加密的碼由被隨機(jī)數(shù)發(fā)生器14產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)所換位。隨機(jī)數(shù)這樣加到加密信號(hào)上使由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器14產(chǎn)生的次序等于在位流變換中隨機(jī)數(shù)已經(jīng)被加上去的碼出現(xiàn)的次序。Cont0到Cont10被用基于加密模式對(duì)每個(gè)編碼模塊尋找Cont0到Cont10來(lái)輸入。
每一個(gè)如以上加密的碼在編碼器12控制之下被送到壓縮裝置15。收縮裝置15將各碼以符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)碼序互相連接起來(lái)，再以位流輸出這些被連接起來(lái)的碼。
如上所述，在第一實(shí)施例中加密處理和信號(hào)編碼同時(shí)被執(zhí)行。因此，和那種先編碼再加密位流的結(jié)構(gòu)相比較，第一實(shí)施例裝置取消了設(shè)置用于檢測(cè)要加密的碼的檢測(cè)器且能有效地產(chǎn)生加密信號(hào)。
在第二實(shí)施例中，編碼方框里，加密處理和信號(hào)編碼同時(shí)執(zhí)行。但是假如有少數(shù)模式，例如，要被加密的動(dòng)矢量，用來(lái)對(duì)加密數(shù)據(jù)編碼的表和用來(lái)對(duì)不加密數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的表可以被準(zhǔn)備好。這種情況下，由使用隨機(jī)數(shù)可以選擇控制。
按本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置在下面參閱示出其結(jié)構(gòu)的圖11來(lái)敘述。根據(jù)第二實(shí)施例的加密裝置產(chǎn)生的加密信號(hào)被輸入到解密裝置，解密裝置包括用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)的各碼進(jìn)行解碼的解碼器45；用來(lái)將解碼數(shù)據(jù)變換為正確的重現(xiàn)信號(hào)的變換處理器46；緩沖存儲(chǔ)器47；用來(lái)控制緩沖存儲(chǔ)器47的輸出和用區(qū)分信號(hào)種類(lèi)及選擇適于解碼的表來(lái)控制解碼器45的控制電路48；用來(lái)按加密鍵產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的和按其輸出控制變換處理器46的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49；以及圖像重現(xiàn)裝置50。
有上述結(jié)構(gòu)的解密裝置的運(yùn)行在下面敘述。緩沖存儲(chǔ)器47按照控制電路48的信號(hào)把輸入到它那里的信號(hào)輸出到解碼器45去。包含有用于對(duì)視頻信號(hào)的每個(gè)碼解碼的解碼處理部分和碼簿表的解碼器45根據(jù)從控制電路48傳送來(lái)的表上的選定信號(hào)更換碼表的內(nèi)容并且參考碼簿表對(duì)接收的信號(hào)解碼，再將解碼的值輸出到控制電路48和變換處理器46，還輸出一碼長(zhǎng)信號(hào)給控制電路48。根據(jù)來(lái)自解碼器45的解碼值和碼長(zhǎng)信號(hào)，控制電路48輸出解了碼的碼長(zhǎng)信號(hào)給緩沖存儲(chǔ)器47并由解碼碼長(zhǎng)信號(hào)的位數(shù)移動(dòng)解碼碼長(zhǎng)信號(hào)使得讓解碼器45接收信號(hào)。此外，控制電路48根據(jù)符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的一系列信號(hào)的規(guī)則以及所得到的解碼結(jié)果來(lái)識(shí)別將輸入給它的信號(hào)，再將選出的指示要由解碼器45解碼的碼輸出到緩沖器47。這樣，控制電路48進(jìn)行控制使正確的表能被用于解碼。還有，控制電路48輸出解碼信號(hào)的信息給變換處理器46。根據(jù)控制電路48的輸出和加密模式信號(hào)，變換處理器識(shí)別是否數(shù)據(jù)應(yīng)被加密。變換處理器46根據(jù)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49的輸出，使用加密鍵實(shí)行對(duì)要加密的碼的變換，再把結(jié)果輸出給圖像重現(xiàn)裝置50。假如被變換處理器46收到的數(shù)據(jù)不應(yīng)被加密，變換處理器46不經(jīng)解碼就將它輸出給圖像重現(xiàn)裝置50。關(guān)于在變換處理器46內(nèi)要實(shí)行的動(dòng)矢量的處理過(guò)程，當(dāng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49的輸出是1時(shí)，解碼值X被變換為-X，如圖4的碼簿所示。當(dāng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49的輸出是0時(shí)，處理就不進(jìn)行。關(guān)于DCT系數(shù)的二維Huffman碼的處理，當(dāng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49的輸出是1時(shí)，解碼電平值的碼被變換。當(dāng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器49的輸出是0時(shí)，處理就不進(jìn)行。對(duì)“dct-dc-differential”信號(hào)和數(shù)字化標(biāo)度的情況下，隨機(jī)數(shù)被加到全部各位。這樣，根據(jù)被解碼和解密的數(shù)據(jù)，影象重現(xiàn)裝置50重現(xiàn)影象。
如上所述，正常的不加密的重現(xiàn)裝置的控制電路有檢測(cè)加密處理部分的功能而解密處理由重現(xiàn)部分來(lái)完成。和以往的裝置其解密處理部分和數(shù)據(jù)重現(xiàn)部分都要求碼簿來(lái)讀數(shù)據(jù)的變長(zhǎng)碼不一樣，本發(fā)明裝置重現(xiàn)部分的解碼器45能夠進(jìn)行解密處理及讀數(shù)據(jù)的變長(zhǎng)碼。所以，解密處理可以由緊湊的電路來(lái)執(zhí)行。
按照本發(fā)明第四實(shí)施例的解密裝置在下面參閱圖12來(lái)敘述。解密裝置包括用來(lái)暫時(shí)貯存輸入信號(hào)的緩沖存儲(chǔ)器51；用由處理好的位數(shù)移動(dòng)接收信號(hào)再輸出其結(jié)果到異或電路57的移位器52；用來(lái)產(chǎn)生一系列和加密時(shí)使用的一樣的隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器53；用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)每個(gè)碼進(jìn)行解碼的解碼器54；用來(lái)根據(jù)由解碼器54解碼的值去控制各裝置的控制電路55；圖像重現(xiàn)裝置56；以及異或電路57。
有以上敘述的結(jié)構(gòu)的解碼裝置的運(yùn)行在下面敘述。輸入信號(hào)和第三實(shí)施例中的一樣。輸入信號(hào)貯存在緩存器51中，它在每次收到從移位器52來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)時(shí)就輸出預(yù)定的位數(shù)給移位器52。移位器52根據(jù)從控制電路55送來(lái)的指令將輸入信號(hào)移位，并和接著要在其頭部解碼的位同時(shí)輸出固定的一些位到異或電路57。當(dāng)貯存在移位器52中的位的數(shù)目變成少于預(yù)定的位時(shí)，移位器52輸出請(qǐng)求信號(hào)給緩沖存儲(chǔ)器51。移位器52的輸出不經(jīng)處理地通過(guò)異或電路57并輸入到解碼器54。解碼器54包括解碼處理部分和碼簿。就是說(shuō)，解碼器54用適當(dāng)?shù)剡x擇輸入碼簿以及以控制電路55送來(lái)的選定信號(hào)為基礎(chǔ)的解碼過(guò)程來(lái)進(jìn)行解碼處理，再輸出解碼值和碼長(zhǎng)給控制電路55。此外，解碼器54輸出要被加密的一個(gè)碼的位信息給控制電路55?？刂齐娐?5在被解碼的碼是未被加密的時(shí)候輸出解碼值給圖像重現(xiàn)裝置56，并輸出一指令給移位器52用于解碼的碼的碼長(zhǎng)移動(dòng)。若被解碼的碼是加了密的，控制電路55根據(jù)解碼器54輸出的信號(hào)送一控制信號(hào)給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器53使得異或電路57使用由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器53產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)執(zhí)行異或邏輯。這時(shí)，控制電路55并不送移位信號(hào)給移位器52，結(jié)果從移位器52再一次送出同一信號(hào)。從移位器52再次輸出的信號(hào)被異或電路57解密，被解碼器54正確地解碼，并輸紿控制電路55?？刂齐娐?5傳送正確地解碼的信號(hào)給圖像重現(xiàn)裝置56和送指令給移位器52用于對(duì)解了碼的信號(hào)的碼長(zhǎng)移動(dòng)。圖像重現(xiàn)裝置56根據(jù)由控制電路55所加的解碼值執(zhí)行諸如反DCT這樣的信號(hào)處理。
如上所述，在第四實(shí)施例中，解碼器54對(duì)包括在輸入的加密信號(hào)中的每一個(gè)碼解碼，控制電路55根據(jù)由解碼器54產(chǎn)生的結(jié)果檢測(cè)加密部分。當(dāng)收到檢測(cè)結(jié)果時(shí)，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器53和異或電路57釋放加密碼，然后解碼器54再一次對(duì)接收到的碼解碼。這樣，加密信號(hào)被解密。因此解碼的數(shù)目和碼簿的數(shù)目較少，此外，解密處理在每個(gè)碼解碼之前執(zhí)行。所以，第四實(shí)施例的裝置執(zhí)行解密處理比第三實(shí)施例快。
按照本發(fā)明第五實(shí)施例的解密裝置在下面參閱圖13來(lái)描述。解密裝置包括用于暫時(shí)貯存輸入信號(hào)的緩存器58；用于由所處理的位數(shù)來(lái)移動(dòng)接收的信號(hào)，再輸出其結(jié)果給異或電路57的移位器59；用來(lái)產(chǎn)生一系列和在加密時(shí)的一樣的隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60；用來(lái)通過(guò)使用由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)實(shí)行邏輯異或的異或電路61；用于重現(xiàn)符號(hào)位的符號(hào)位處理器62；用于對(duì)輸入信號(hào)的每一個(gè)碼進(jìn)行解碼的解碼器64；用于根據(jù)輸入的信號(hào)控制各裝置并輸出解碼結(jié)果的控制電路55；以及用于根據(jù)解碼結(jié)果重現(xiàn)圖像的圖像重現(xiàn)裝置65。
有以上所述結(jié)構(gòu)的解密裝置的運(yùn)行在下面敘述。輸入的信號(hào)和第三實(shí)施例的一樣。輸入的信號(hào)貯存在緩存器58中，它每當(dāng)收到來(lái)自移位器59的請(qǐng)求信號(hào)時(shí)就輸出一預(yù)定的位數(shù)給移位器59。移位器59根據(jù)從控制電路64送來(lái)的指令移動(dòng)輸入的信號(hào)并和接著要在其頭部解碼的位同時(shí)輸出固定位到異或電路61。當(dāng)貯存在移位器59中位的數(shù)目變得少于預(yù)定的位時(shí)，移位器59輸出請(qǐng)求信號(hào)給緩存器58。根據(jù)解碼值和指示由解碼器63所提供的碼的碼長(zhǎng)的信號(hào)，控制電路64輸出指令給移位器59，結(jié)果由移位器59處理的位長(zhǎng)被移位。此外，根據(jù)由解碼器63供給的信號(hào)，控制電路64檢出加密部分，再控制隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60和符號(hào)位處理器62。由控制電路64實(shí)行的控制方法在下面敘述。關(guān)于“dct-dc-differential”信號(hào)，根據(jù)指出在“dct-dc-differential”信號(hào)緊前面碼長(zhǎng)的“dct-dc-size-luminanec”(離散余弦變換的直流分量-大小-亮度)信號(hào)或“dct-dc-size-chrominance”(離散余弦變換的直流分量-大小-色度)信號(hào)的解碼信息，控制電路64輸出信號(hào)給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60，從而使得異或電路61根據(jù)指示需要被解碼的位的解碼信息依次對(duì)要從移位器59輸出的一系列信號(hào)的頭部的一個(gè)信號(hào)開(kāi)始進(jìn)行信號(hào)的邏輯異或。關(guān)于數(shù)字化標(biāo)度，當(dāng)識(shí)別出定長(zhǎng)碼的各位被依次解碼且數(shù)字化標(biāo)度隨后被輸入，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60被控制，從而使隨機(jī)數(shù)加入到后五位的邏輯異成的計(jì)算中。關(guān)于DCT的系數(shù)分量，解碼器63帶有碼簿，用于先于符號(hào)位恢復(fù)位模式的信息。指示位模式信息的解碼信號(hào)被送到控制電路64去?？刂齐娐?4檢出下一位為符號(hào)位并讓符號(hào)位處理器62操作，傳輸控制信號(hào)給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60，傳輸隨機(jī)數(shù)給符號(hào)位處理器62。只有當(dāng)隨機(jī)數(shù)是“1”時(shí)，符號(hào)位處理器62將符號(hào)位反過(guò)來(lái)，再將此反過(guò)來(lái)的符號(hào)位輸出到解碼器63。解碼器63根據(jù)符號(hào)位和解碼部分的值產(chǎn)生解碼信號(hào)，再將產(chǎn)生的解碼信號(hào)輸出到控制電路64。在動(dòng)矢量情況下，其中有指示表示于圖4中的動(dòng)矢量值的碼的符號(hào)位的模式的碼簿被除去了。解碼器63進(jìn)行解碼，再送解碼值和碼長(zhǎng)給控制電路64?？刂齐娐?4決定下一位為符號(hào)位置讓符號(hào)位處理器62運(yùn)行且送控制信號(hào)給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60。符號(hào)位處理器62只有在隨機(jī)數(shù)是“1”時(shí)才將符號(hào)位反轉(zhuǎn)，再把結(jié)果輸給解碼器63。然后，控制電路64輸出一控制信號(hào)給移位器59使隨后的擴(kuò)展碼被輸給解碼器63。根據(jù)解碼值和符號(hào)位的擴(kuò)展碼，解碼器63產(chǎn)生一正確的解碼信號(hào)，再把解碼信號(hào)輸出給控制電路64。正確的解碼值被傳送給圖像重現(xiàn)裝置65。控制電路64允許解碼器63相似于第一實(shí)施例那樣選擇碼簿。
如上所述，基于由解碼器63解碼的先前碼，控制電路64檢出要處理的碼的加密部分，釋放加密碼，以及由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器60、異或電路61、符號(hào)位處理器62完成重現(xiàn)。結(jié)果，在解碼器63中只有一個(gè)供讀變長(zhǎng)碼的碼簿是所需要的。因而，類(lèi)似于第一和第三實(shí)施例，使用的電路是緊湊的。此外，不像第四實(shí)施例那樣，不需要二次參考碼簿，因此，可實(shí)現(xiàn)高速處理。進(jìn)而，由于在解碼器63中使用的碼簿不要求符號(hào)位，沒(méi)有必要提供大量存儲(chǔ)器。
按照本發(fā)明第六實(shí)施例的加密裝置在下面參閱圖14來(lái)敘述。此加密裝置包括用于把輸入信號(hào)彼此區(qū)分開(kāi)來(lái)并讀出信號(hào)的位數(shù)的檢碼器66；用于根據(jù)由檢碼器66檢出的結(jié)果確定是否輸入信號(hào)的現(xiàn)時(shí)的碼是加密的，并控制加密的“開(kāi)”(ON)或“閉”(OFF)；用于按照控制電路67的輸出對(duì)輸入信號(hào)彼此間作開(kāi)閉操作的信號(hào)換接裝置68；隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69；用于按照隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69的輸出實(shí)行周期移位的周期移位器70；以及異或電路71。
有上述結(jié)構(gòu)的加密裝置的運(yùn)行在下面敘述。檢碼器66有用于讀出輸入信號(hào)的所有數(shù)據(jù)的內(nèi)容、及檢出由一個(gè)輸入位指出的信息、再輸出此信息到控制電路67的碼重現(xiàn)碼簿。當(dāng)編碼模塊模式信號(hào)被檢出時(shí)，控制電路67選擇如按照由檢碼器66供給的信號(hào)對(duì)碼進(jìn)行加密那樣的處理過(guò)程，并控制信號(hào)換接裝置68，再輸出一個(gè)指示加密所必需的隨機(jī)數(shù)的輸出的控制信號(hào)給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69。由控制電路67實(shí)行的方法在下面敘述。
當(dāng)檢出了一未加密的碼時(shí)，控制電路67讓信號(hào)換接裝置68輸出一個(gè)信號(hào)，它指示輸入信號(hào)接到端子(C)，輸入信號(hào)不經(jīng)處理從信號(hào)換接裝置68輸出。當(dāng)輸入信號(hào)的“編碼模塊模式”信號(hào)被檢出時(shí)，控制電路67送出一指令；“編碼模塊模式”信號(hào)以另外的端子連接到信號(hào)換接裝置68以便加密信號(hào)，再輸出指令給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69結(jié)果隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。當(dāng)被處理的信號(hào)是4∶2∶0，控制電路67輸出控制信號(hào)給信號(hào)換接裝置68使輸入信號(hào)接到端子(a)。然后，控制電路67輸出信號(hào)的碼長(zhǎng)信息及一產(chǎn)生一位隨機(jī)數(shù)的指令給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69。根據(jù)控制電路67的輸出，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69利用加密鍵輸出一位隨機(jī)數(shù)給異或電路71使該一位隨機(jī)數(shù)被加到碼的最后位上。在“111”,“01011”,“01010”，“01001”，和“01000”情況下，碼不加密，而且輸入信號(hào)和信號(hào)換接裝置68的端子(c)連接。當(dāng)被處理的信號(hào)是4∶2∶2或4∶4∶4，控制電路67輸出控制信號(hào)給信號(hào)換接裝置68使輸入信號(hào)接到信號(hào)換接裝置68的端(b)，此外，控制電路67輸出指令給隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69使隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69發(fā)生一四位隨機(jī)數(shù)。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69處用加密鍵產(chǎn)生器位隨機(jī)數(shù)，再將此四位隨機(jī)數(shù)送給周期移位器70。周期移位四70由從隨機(jī)數(shù)發(fā)生器69輸出的信號(hào)指示的次數(shù)周期性地將編碼模塊模式的碼移位，再輸出其結(jié)果。類(lèi)似于“4∶2∶0”信號(hào)，碼長(zhǎng)等于原來(lái)碼的碼長(zhǎng)，每個(gè)模塊的位置被變換為錯(cuò)誤的位置。象上面那樣產(chǎn)生的信號(hào)被插入原來(lái)的“編碼模塊模式”的碼位置中，并從加密裝置輸出。
如上所述，“111”,“01011”,“01010”,“01001”，和“01000”各碼在“4∶2∶0”信號(hào)的情況是不處理的。對(duì)一碼變化來(lái)說(shuō)，隨機(jī)數(shù)以這樣的方式被加到其余碼的最后一位上，使加密信號(hào)的碼長(zhǎng)等于不加密信號(hào)的碼長(zhǎng)而模塊數(shù)保持不變。周期移位器70周期地對(duì)在信號(hào)4∶2∶2或4∶4∶4的情況的編碼模塊模式的碼移位。從而，碼中數(shù)“1”保持不變，因此信號(hào)處理可以很容易完成。由于預(yù)測(cè)編碼在MPEG標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法中使用，模塊位置在重現(xiàn)信號(hào)中被移動(dòng)了，預(yù)測(cè)錯(cuò)信號(hào)被加到預(yù)測(cè)值上，因而，加密處理可以有效地實(shí)行。
在第六實(shí)施例中，當(dāng)一部分可變長(zhǎng)度碼字是位變換了時(shí)，隨機(jī)數(shù)被加到和在碼簿中提供的碼字相對(duì)應(yīng)的位上。但在不改變碼長(zhǎng)將一個(gè)碼字變換為一個(gè)碼字中，不僅變換表可被用來(lái)以一個(gè)不同的碼字來(lái)代替整個(gè)碼字，而且任何其他方法也可以用。圖15示出一個(gè)當(dāng)使用了一個(gè)變換表的裝置的結(jié)構(gòu)的例子。此裝置包括變換表72，AND電路73和74；異或電路75；NOT電路76；隨機(jī)數(shù)發(fā)生器77。在此結(jié)構(gòu)中，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器77被控于決定一個(gè)輸入信號(hào)已被轉(zhuǎn)換為加密信號(hào)還是未處理。
在第六實(shí)施例中，符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)被輸入到裝置中，但包括可變長(zhǎng)度字如壓縮圖像數(shù)據(jù)或聲音信號(hào)等的數(shù)據(jù)可被操作。按照本發(fā)明，不僅加密的參數(shù)，而且包括可變長(zhǎng)度字的數(shù)據(jù)可被加密而不增加其碼長(zhǎng)。由于標(biāo)準(zhǔn)化的操作已經(jīng)被連續(xù)地實(shí)行，加密可以以在標(biāo)準(zhǔn)化的MPEG1和MPEG2中的類(lèi)似方法完成，盡管MPEG標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)明書(shū)可在一些范圍內(nèi)變更。雖然可變長(zhǎng)度編碼的數(shù)據(jù)可能在將來(lái)的MPEG標(biāo)準(zhǔn)中被變更，但加密可以注意到每個(gè)參數(shù)來(lái)實(shí)行。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例并參閱附圖進(jìn)行了描述，注意到各種改變和修正對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯然的。這些改變和修止被理解為包括在本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍之內(nèi)，除非它們與此不同。
權(quán)利要求
1．一種解密裝置，其特征是包括解密解碼裝置，它接收加密信號(hào)，該信號(hào)由變換包含可變長(zhǎng)度編碼的數(shù)據(jù)的一部分或全部碼成為一種不同的碼來(lái)得到，該碼的長(zhǎng)度等于原來(lái)碼的長(zhǎng)度，且指出和原來(lái)碼的值不同的值；它還實(shí)施解碼處理或解密處理和解碼處理。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的解密裝置，其特征是它接收加密信號(hào)，該信號(hào)由變換壓縮圖像數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)參數(shù)或全部碼來(lái)獲得，它們對(duì)重現(xiàn)為不同的碼是必需的，這些碼中每一個(gè)其長(zhǎng)度等于原來(lái)碼的長(zhǎng)度、并且指示與原來(lái)碼的值不同的值。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的解密裝置，其特征是其中解密碼裝置包括用于對(duì)每個(gè)輸入數(shù)據(jù)的碼進(jìn)行解碼的解碼器及碼變換裝置，其中解碼器對(duì)輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)碼類(lèi)似于未加密的信號(hào)進(jìn)行解碼；而碼變換裝置對(duì)加密的信號(hào)解密并將解密信號(hào)變換成和由對(duì)每個(gè)碼解碼所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一樣的數(shù)據(jù)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的解密裝置，其特征是它接收加密信號(hào)，該信號(hào)由對(duì)以下的至少其中一種參數(shù)的可變長(zhǎng)度編碼最后一位進(jìn)行位變換來(lái)得到一種參數(shù)代表包括在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)中的動(dòng)矢量，另一種參數(shù)代表DCT的系數(shù)分量，其中碼變換裝置當(dāng)解碼器已把加密的碼解碼時(shí)將解碼的值從負(fù)變成正及相反。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的解密裝置，其特征是其中解密解碼裝置包括解碼檢測(cè)裝置，用于把輸入數(shù)據(jù)的每一個(gè)碼解碼及用于根據(jù)解碼結(jié)果檢出加密處理部分，還包括反變換裝置，用于進(jìn)行相反于加密處理的變換，其中解碼檢測(cè)裝置檢測(cè)輸入數(shù)據(jù)的加密部分，反變換裝置將被檢出部分變換成原來(lái)的數(shù)據(jù)；被變換的數(shù)據(jù)被輸入解碼檢測(cè)裝置，在那里被變換的數(shù)據(jù)被解碼以得到重現(xiàn)信號(hào)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的解密裝置，其特征是它接收由對(duì)以下的至少其中一種參數(shù)的可變長(zhǎng)度編碼的最后一位進(jìn)行變換而得到的數(shù)據(jù)，一種參數(shù)代表包括在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)中的運(yùn)動(dòng)矢量，另一種參數(shù)代表DCT的系數(shù)分量，其中當(dāng)解碼器已把加密的碼解碼時(shí)，碼檢測(cè)裝置檢出最后一位為加密位。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的解密裝置，其特征是其中解密解碼裝置包括反應(yīng)換裝置，用于實(shí)行相反于加密處理的變換；以及解碼檢測(cè)裝置，它對(duì)已解除加密或未被加密的碼解碼并根據(jù)解碼結(jié)果檢出被輸入信號(hào)的加密部分，其中反變換裝置將由解碼檢測(cè)裝置檢出的加密部分解密。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的解密裝置，其特征是它接收加密信號(hào)，由對(duì)以下的至少其中一種參數(shù)的可變長(zhǎng)度編碼的最后一位進(jìn)行位變換來(lái)得到，一種參數(shù)代表包括在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的影象數(shù)據(jù)中的運(yùn)動(dòng)矢量，另一種參數(shù)代表DCT的系數(shù)分量，其中當(dāng)解碼檢測(cè)裝置對(duì)加密碼解碼時(shí)，解碼器對(duì)除了碼的最后一位的碼模式解碼，解碼檢測(cè)裝置檢出其后的一位為加密位。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的解密裝置，其特征是它接收由加密包括在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)中的“dct-dc-differential”碼得到的數(shù)據(jù)，其中當(dāng)解碼檢測(cè)裝置對(duì)“dct-dc-differential luminance”及“dct-dc-size-chrominance”進(jìn)行解碼時(shí)，由解碼結(jié)果指示的在碼長(zhǎng)中排列的其次的位被檢出作為加密部分。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的解密裝置，其特征是它接收由加密包括在符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)中的“quantier-scale”碼得到的數(shù)據(jù)，其中在解碼檢測(cè)裝置對(duì)關(guān)于片起始碼或宏模塊型碼的碼解碼后得到的、指示“quantier-scale”的五個(gè)位被檢測(cè)為加密信號(hào)。
全文摘要
用于對(duì)包括變長(zhǎng)碼的數(shù)據(jù)加密的加密裝置和用于對(duì)加密信號(hào)解密的解密裝置,以及包括了加密裝置和解密裝置的加密傳輸裝置。一種專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)碼被變換為具有長(zhǎng)度等于原來(lái)的碼的長(zhǎng)度的可讀的碼。
文檔編號(hào)H04N7/167GK1208293SQ9811477
公開(kāi)日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月21日
發(fā)明者勝田升, 村上弘規(guī), 茨木晉, 中村誠(chéng)司, 秋山利秀, 竹野浩司 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社