专利名称：加密装置和解密装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及加密装置和解密装置，它可被有限制的人用于需要传送和保存数字编码信号的加密和解码操作，特别是涉及可有效地按照目的控制加密程度的加密装置和用于重现加密的信号的解密装置，以及包括加密装置和解密装置的加密传输设备。
以往加密的有效控制被用于电视广播。关于用于处理数字信号的加密装置，在Television Institution Technical Report Vol.15,No14,pp1-6中描述了声音信号的加密。
以往的加密装置包括把随机数加到所输入的信号上的异或计算装置；用加密键产生一系列随机数的随机数发生器；以及布置在随机数发生器和异或计算装置之间、用于控制随机数加到所输入的信号上的一个控制电路。
在以往的加密装置的结构中，异或计算装置用由随机数发生器产生的一系列伪随机数来实现输入信号的逻辑异或。这样，输入的信号被位倒置。控制电路通过适当地切换随机数在输入信号上的置入来控制输入信号的位倒置速率。在实行解码时，异或计算装置用由随机数发生器产生的随机数完成加密信号的逻辑异或。由随机数发生器产生的伪随机数由加密键决定，解码只能是拥有加密键的人才能完成。
在上述传统加密装置及重现被加密信号的装置中，当输入的信号已被固定为长度编码时，假使数据的位被随机倒置，则每个码的位置和其码长是知道的。因此，一个还没有被加入随机数的码被正确的重现，并且一个没有加密键的人可以重现被加密信号的程度能由随机数施加率来控制。
上述以往的加密装置有以下问题当输入的信号包含有一个可变长度编码时，甚至可变的长度编码部分也被加密处理变换为随机位模式。这是因为信号是随机位倒置的。在可变长度编码的码中，码长不是常量，可由每个码长来表示的所有位模式在码簿中不存在。当码的某些位被倒置时，此码因为并未在码簿中提供或被判读为和原始码有不同码长的码而变成不可制作的码。结果，下一个码的开始位置被找错，其后的数据不能重现。
以往的加密装置的另一个缺点是在压缩编码数据的情况下，数据常常被用几个参数编码，当数据作扩充处理时不同的参数影响的程度是不同的。因此，在数据被随机地加密时就不能合适地完成控制。
本发明的一个目的是提供一种加密装置，它用于有效地控制包括可变长度编码在内的输入信号，提供一种用于将加密信号恢复到原来信号的解密装置，以及包括加密装置和解密装置的一种加密传输装置。
本发明的另一目的是提供用于有效控制压缩编码数据的加密装置、解密装置、以及包括加密装置和解密装置的加密传输装置。
在实现本发明的这些和其他目的中，加密装置将包括可变长度编码的输入信号码变换成其长度等于原来码长度的可读码。
根据以上结构，加密数据的量等于原数据的量。当加密的数据不经解密就重现时，只有变换过的码以错误值重现而其他码不受变换影响。这就是说，只有特定的码被错误地重现而不改变数据的量。
变换装置选定包括在数据中、要被加密的可变长度编码，将每个选出的可变长度编码变换成在码薄中有提供的、长度等于原来可变长度编码的长度的、表示了和原来可变长度编码的值不同的值的码。
根据以上结构，该变换码可以读出，且对其他码无影响，无需改变数据的量就能实现合适的控制。
从包括在数据中的可变长度编码和固定长度编码中选出固定长度码，以便对选出的固定长度码加密。
根据以上结构，在实现加密后位长不会被错误地读取。也就是说，只有数据被不正确地重现。
变换装置包括编码器和压缩装置，编码器用于将由每个码字表示的原来数据进行编码，将每个编码的码字变换成在码簿中提供的码字，其长度等于原码字的长度，并显示为与原码字不同的意义；压缩装置用于安排及读取被编码的码，从而产生符合规则的数据次序。
根据以上结构，与信号编码同时，加密处理被执行。因此，与那种编码完成后再加密位流的结构比较，第一实施例的装置取消了设置来用于检测要加密的码的检测器，并且能有效地产生加密信号。
按照本发明的加密装置，还可看到下列优点(1)预定编码图像的预测值被编制为具有一错误值。被预测的值对应于图像的不同位置。因此，图像的实物看起来似乎是随机移动。
(2)当数据不经解密就重现时，每一块重现在错误的位置上。所以，它看起来好象数据的安排被改变了。
(3)在DCT的每一块中，图像能通过加密控制在图像数据的频率范围内。被重现的图像轮廓变模糊。此外，由预测编码形成的图像受恶化了的预测值所影响。
(4)图像的DC成分被加密，因而图像的亮度和色调可极大地恶化。此外，在图像的预测编码部分可得到极大的加密效果。进而，在符合MPEG标准的数据的定长码中，可以在其他码不受随机数置入影响的情况下实现加密。
(5)虽然图像本身的质量并未受较大恶化，其亮度和色调的水平被恶化了。此外，在全部图像上数字化水平是不均匀的。当数据，如编码块，对图像的每一部分被变更的情况下，它被变更的每一时刻数字化水平是不连续的。
提供了一种解密装置，包括了完成反变换的反变换装置。这样，用对加密信号解密就能完成重现。
本发明包括加密装置和解密装置。
根据以上结构，数据可以在许可的发送人和许可按收人之间正确地传输。对未被许可的接收者，数据传输能被恰当地控制。
解密装置包括解密解码装置，它接收加密信号，该信号通过变换含有可变长度编码的数据的全部或部分码成为不同的码而得到，每个不同的码的长度等于原来码的长度，并指示与原来码的值不同的值；它还实行解码处理或者解密处理和解码处理。
根据以上结构，每个码的解密处理和解码处理通过一次读取数据来完成，而以往的装置中解密处理和解码处理是各自完成的，即需一个装置用于解密处理，一个装置用于解码处理。所以，本发明提供紧凑的电路。
解密解码装置包括用于将输入数据的每个码解码的解码器和码变换装置，其中，解码器相似于未被加密信号对输入数据的每个码解码；而码变换装置对加密信号解密，并将解密信号变换为和由解码各码所产生的一样的数据。
根据以上结构，加密信号的各码在解密处理被执行之前解码。此外，各码变换为原数据的值。因而，本发明解码装置可作读取装置，而在以往的重现装置中，需要用于检测加密部分的检测装置和重现装置来读取各码。所以，本发明提供紧凑的电路。
解密解码装置包括用于基于对包含在输入数据中各码进行的解码和解码的结果来检测加密处理部分的解码检测装置；和包括用于实现相反于加密码处理的变换的反变换装置，其中解码检测装置检测输入数据的加密部分；反变换装置将所检测部分变换成原始数据；变换得的数据被输入到解码检测装置去，在那里被变换得的数据被解码以得到重现信号。
根据以上结构，解码检测装置检测加密部分，解密信号基于检测结果被加到解码检测装置以使各码被解码。这就是，本发明解码装置用作读取装置，因此能制出紧凑的电路。进一步，相反于变换处理的变换操作在解码操作实施之前完成。因而，可提供简单结构。
本发明的解密装置中解密解码装置包括用于实现与加密处理相反的变换的反变换装置；以及解码检测装置，它把解除加密的或不曾加密的码解码，并按解码结果检测被输入的信号的加密部分，其中反变换装置对由解码检测装置检测出来的加密码部分进行解密。
根据以上结构，因为加密部分按解码信号检测，可以提供用于检测加密部分的紧凑的电路，因为加密部分可按解码信号被检测出来，因此，没有必要二次参考码簿。
本发明的这些和其他目的和特点通过以下参阅附图结合最佳实施例的描述将变得清楚，这些附图是
图1是表示本发明第一个实施例的加密装置和解码装置结构的方框图；图2是表示符合MPEG标准的图象的概要的图示；图3是表示符合MPEG标准的数字视频信号宏模块中一个模块结构的解释性图示；图4是表示应用于MPEG标准的动矢量的码簿的解释性图示；图5是表示应用于MPEG标准的码模块模式的码簿解释性图示；图6是表示应用于MPEG标准的DCT(离散余弦变换)系数分量的码簿的解释性图示；图7是表示应用于H.261的动矢量码簿的解释性图示；图8是表示本发明第二个实施例的加密装置结构的方框图；图9是表示本发明第二个实施例的信号处理器的方框图；图10是表示按本发明第二实施例用于位倒置装置中的位倒置结构的方框图；图11是表示本发明第三实施例解密装置结构的方框图；图12是表示本发明第四实施例的解密装置结构的方框图；图13是表示按本发明第五实施例的解密装置结构的方框图；图14是表示按本发明第六实施例的加密装置结构的方框图；图15是表示被用于加密变换的变换表的结构的一个例子的解释性图示；在描述本发明之前，要注意到在所有附图中同样的部分标以同样的数标。
图1表示按照本发明第一实施例的加密装置。
参见图1，加密装置包括用于读取信号的检码器1和5；随机数发生器2和6；AND电路3和7；异或电路4和8。为实行输入数据的变换的变换电路9包括随机数发生器2，AND电路3，及异或电路4。反变换电路10包括随机数发生器6，AND电路7，及异或电路8。
有以上所述结构的加密装置的运行将在下面叙述。输入信号是符合MPEG(运动图像专家组)标准的视频信号。MPEG标准在如ISO/IEC IS11172(1993),ISO-IEC/JCTI/SC29/WG11No.328:Test Model 3等说明书和草案中有叙述。
符合MPEG的视频信号的概要参阅图2描述如下。如图2所示，数据结构包括指示移动图像的序列层。领头部分包括用作起始码的一系列头部识别信号、各种参数和数据、一组或多组画面(GOP)、及画面组(GOP))的编码数据。
含有任意长度的帧的GOP层包括作为GOP层起始码的头部识别信号及一幅或多幅画面的编码数据。画面层包括作为画面起始码的一幅画面的头部识别信号及一或多片的编码数据。片层可以包括一或多个任意的宏模块，用作片层起始码的片层的头识别信号，以及一或多片的编码数据。
宏模块在下面叙述。宏模块包括16×16图象亮度模块5及与其相应的色调。亮度(Y)和色调(Cb,Cr)由几块较小的8×8图素模块构成，它是基本的编码处理单元。图3表示宏模块结构。宏模块的模块数如下当被处理信号是4∶2∶0，最大模块数是6(亮度4，色调2)；当被处理信号是4∶2∶2，最大模块数是8(亮度4，色调4)；当被处理信号是4∶4∶4，最大模块是12(亮度4，色调8)。每模块的数据安排成在各模块中给出的次序。当没有必要的预测图像编码送数据到模块去时，例如，由预测图像编码对一个误差进行数字化获得的值全是零时，宏模块用跳过模块来构成。这就是，当第二模块在信号4∶2∶1信号中被跳过时，1,3,4,5和6五块模块安排形成宏模块。在第n模块被编码时，模块用bn=1(n=1,2,……)来表示。当第n模块不编码，模块用bn=0来表示。宏模块中编了码的模块的模式叫“编码模块模式”。在4∶2∶0信号的情况下，信号表示为编码模块模式的6位二进制制数=(B1,b2,b3,b4,b5,b6)。编码模式模式以从3比特到9比特的变长度编码，视出现频率而定。在4∶2∶2信号的情况下，信号表示为编码模块模式的8位进制数=(b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8)z，并用作为一个码。在信号为4∶4∶4情况下，编码模块模式表示为编码模块模式的12位二进制数=(b1，b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11,b12)2并用作一个码。4∶4∶4的信号存在于每一个宏模块。宏模块包括预测型或编码型模块及动矢量。每个模块包括每个离散余弦变移(DCT)系数的编码数据，多数宏模块是变长度码。
检码器1有码簿用来重现每个码，以便读取输入的位流的全部数据内容，从而检出输入的指示了什么信息，特别是，检码器1的检出动矢量，编码模块模式，“dct-dc-differential”(离散余弦变换的直流分量的差信号)码，“dct-coef-fist”,“det-coef-next'’，及“quantizer-Scale”(数字化标度)码为输入信号(比特)的加密点。加密点在下面讲。
动矢量存在于每一宏模块中被帧一帧预编码。图4是示出动矢量的码簿。根据码簿，指示先前的动矢量和现行动矢量间差异的差信号被编码。现行动矢量是用从码簿读得的值加到在先前的动矢量上得到的。
如图4所示，在与0对称的位置上的各码，即，正码字和用转换正码字得到的负码字在最后一位是相互不同的，而其余位是互相相等的。
检码器1检出动矢量最后一位为加密点，除了动矢量值为零的情况以外。
考虑到“编码模块模式”的信号，假设要处理的信号是4∶2∶0信号码的最后一位被检出作为加密点，在“111”,“01011”,“01010”，“01001”，和“01000”的情况下，码的最后一位没有加密，因而没被检出。图5是信号为4∶2∶0情况里用的编码模块模式的码簿。从图5可以清楚，除了码是“111”以外，所有的码及用变其最后一位得到的码都存在于码簿中。当由各码指示的编码模块模式的值以二进制数表示时，除了“01011”,“01010”,“01001”，及“01000”码以外所有的码都等于数“1”。从而，输入信号被变换到一种码长与其相等的信号，其中在从被变换的信号重现为原来的信号中解码位置是不正确的。例如，当编码模块模式的码是从“1101”变换到“1100”时，第四模块的信号重现为第三模块的信号。
DTC的系数分量用三维Huffman编码法编码。就是说，在数字化完成之后，连续个(运行run)零及跟随在运行之后一个不是零的值(电平level)的组合被用来根据预定的方法执行扫描。图6表示一部分码簿。符号(S)表示电平的正码或负码。即，正电平标0而负电平标1。因此，当一个被检出的码字最后一位被变换时，所变换的码字在码簿中存在，但其电平码也被倒置。所以，关于DCT的系数分量，检码器1检出Huffman码的二维码字作为加密点。
数字化标度在用作识别片头的信号紧后面位置上作为一个5位的信号而存在。在改变片中宏模块的数字化标度时，该数字化标度作为5位信号存在于宏模块中。由于所有的5位模式在除了某个5位模式全部是零的情况外，对应于数字化标度的值，即使一个5位的信号被变换成任何一个别的5位信号，指示不同值的信号还是被产生。检码器1在当时输入的位是数字化标度的信号时检出数字化标度为加密点。
加到检码器1去的加密模式信号是一个5位信号，它指示动矢量、编码模块模式、DCT系数分量、DCT的DC分量，以及数字化标度是否被加密了。当每一位是“1”时，数字化标度被加密，而当每位是“0”，数字化标度没被加密。加密模式的组合是用设定多个位为“1”来指示的。当检测到一个加密点时，检码器1输出一个指示要执行加密的信号，加到AND电路3和随机数发生器2去，其加密指示信号的位指示“1”。
根据加密指示信号(它是一个一位脉冲信号)，随机数发生器2按照由加密键决定的规则产生一个一位随机数，并输出所产生的随机数到AND电路3去。因此，当五个顺序的位的指示信号被产生时，随机数发生器2也按照指示信号的5个顺序位产生5个顺序位随机数。注意到随机数发生器2以和输入信号的比特速率相等的比特速率产生随机数。因此，作用于异或电路4的加密逐位地实行，期间AND电路3被从检码装置1来的加于其上的高电平信号保持打开。
AND电路3允许随机数发生器2的输出只在AND电路3接收到来自检码器1的加密指示信号时通过，并将它输出到异或电路4使AND电路3的输出被加密。
具有和加密装置同样结构的接收侧将加密信号解密。检码器5的功能和检码器1的功能一样。根据加密模式信号，检码器5输出加密指示信号到随机数发生器6和AND电路7去。此时，由于加密信号即便在加密执行之后仍保留MPEG的语法，加密指示信号能指出在执行加密时使用的位。随机数发生器6的功能和随机数发生器2的功能一样。所以，根据加密键，随机数发生器6产生和在执行加密时产生的随机数一样的随机数，将所产生的随机数输出到AND电路7。根据AND电路7的输出，异或电路8将和在执行加密时使用的同样的随机数加到加密信号上。这样，解密过程被执行。
如上所述，在第一实施例中，随机数加到加密信号上，并将动矢量信号的最后一位设定为加密点。按照第一实施例的加密有效地恶化了图像中一部分的质量。其中，所放映的图像移动了一大段。由于加密在码模块模式上实行，在不经过解密时所得到的加密图像的重现位置是错误的。此外，随机数被加到DCT系数的Huffman码的最后一位上。结果，误差的正符号和负符号在预测编码中变得随机。所以，得到的影象是其细部信息被扭变了的。DCT系数的DC分量的亮度和色调可能被大大恶化。影像的亮度水平因为数字化标度加密之故可被有效地做得是随机的，在第一实施例中，检码器1检出全部这些加密位置，加密处理用加密模式信号加以开闭。这样，加密装置能执行所有加密并实现每个加密的组合。
在第一实施例中，使用符合MPEG标准的图像数据，但是，当采用变长度码时，也可以采用其它方法来对数据编码。图7表示了在CCIR的H.261建议草案中使用的动矢量码的码簿。相似于第一实施例，在H.261的动矢量情况下，动矢量最后一位可以被检出为具有类似效果的加密点。
根据本发明第二实施例的加密装置参阅图8到10叙述如下。图8表示按第二实施例的加密装置的结构。
参阅图8，加密装置包括用来将诸如DCT这种视频信号或预定的处理过程变换为要编码的参数以及将必须的视频信号数字化的信号处理装置11；用来把由信号处理装置11产生的每个参数进行编码的编码器12；用来利用由随机数发生器14产生的一系列随机数对每个参数对要被加密的位实行异或逻辑的位变换电路13；及用来把编了码的数据按预定的次序安排起来，再输出安排好的数据作为位流的压缩装置15。
有以上叙述的结构的加密装置的运行在下面叙述。类似于第一实施例，加密装置对符合MPEG标准的信号产生加密信号。信号被输入加密装置的信号处理装置11中。
图9是在信号处理装置11中要执行的处理过程之方框图。参阅图9，信号处理装置11包括DCT处理方框16；数字化处理方框17；反数字化处理方框18；反DCT处理方框19；帧存储器20；帧一帧预测/非预测方框21；及运动检测方框22。在按照MPEG标准的编码法中，信号处理单元11包括三个帧，即用来实行在帧内编码的内部编码画面(I)帧，用来基于上一帧实现向前预测编码的预测编码画面(P)帧，以及用来基于将来帧执行结合向前预测编码和向后预测编码的预测编码的双向预测编码画面(B)帧。
对(I)帧，输入信号由DCT处理方框16处理，由数字化处理方框17数字化，然后送到编码器12中。在(P)帧，被数字化的上一帧被反数字化处理方框18和反DCT处理方框19处理以用来重现。若信号是一个预测差信号，一预测信号被加到预测差信号上。加后所得的结果被存储入帧存储器20。由运动检测方框22以现时的帧为基础检测运动。由帧一帧预测/非预测方框21基于动矢量和帧存储器20的信号产生预测信号。在预测信号和现时的帧之间的差值由DCT处理方框16和数字化处理方框17来处理。
在(B)帧中，现时的帧不仅基于由(P)帧使用的上一帧而且基于下一帧来预测。然后，二个预测被同步从产生预测帧以实行类似于(P)帧的预测编码。再，信号处理装置11输出到编码器12一些数据，它们对使定用于评价数字化系数分量和数字化、动矢量、预测编码及类似东西是否必需是很有必要的。编码器12包括用于对数据编码的编码模块和位变换电路13。每个数据被输入到相应的编码模块中进行编码，每个以按照MPEG标准的次序被编码的数据被送到压缩装置15。位变换电路13被提供于对要加密的数据编码的编码模块中。
位变换电路13如图10所示，为在每个对要加密的数据编码的编码模块上所提供的分支电路组成。
参见图10，数标23到33标注异或电路。数标34到44标注AND电路。从每个编码模块到压缩装置15传输数据的总线包括32位。异或电路23到33用32位中的下面11位，使从随机数发生器12输出的信号rn0到rn10可以加到位变换电路13。要加密的数据包括动矢量、DCT系数的Huffman编码，属于DCT的DC分量的差信号的“dct-dc-differenfial”信号，和数字化标度。从编码模块送来的数据顺次地被加到从下面的位开始的总线上。从随机数发生器14输出的信号被AND电路34到44对每一位进行控制并且输入馈向它们的Cont0到Cont10。
在动矢量的编码模块情况中，只有对应于最后位的那个位的Cont0信号是“1”。在产生DCT系数的Huffman码的编码模块情况下，在实行加密时只有Cont0到Cont10中Cont0的信号是“1”而其他信号是“0”。
在“dct-dc-differenfial”信号的情况中，和“dct-dc-differ-ential”信号的位长一样的位数是“1”且基于指示码长、存在于“dct-dc-differential”信号紧跟前的码的解码结果来操作Con-t0到Cont10的开闭。在数字化标度的编码模块中，Cont0到Con-t4是“1”。所以，要加密的码由被随机数发生器14产生的随机数所换位。随机数这样加到加密信号上使由随机数发生器14产生的次序等于在位流变换中随机数已经被加上去的码出现的次序。Cont0到Cont10被用基于加密模式对每个编码模块寻找Cont0到Cont10来输入。
每一个如以上加密的码在编码器12控制之下被送到压缩装置15。收缩装置15将各码以符合MPEG标准码序互相连接起来，再以位流输出这些被连接起来的码。
如上所述，在第一实施例中加密处理和信号编码同时被执行。因此，和那种先编码再加密位流的结构相比较，第一实施例装置取消了设置用于检测要加密的码的检测器且能有效地产生加密信号。
在第二实施例中，编码方框里，加密处理和信号编码同时执行。但是假如有少数模式，例如，要被加密的动矢量，用来对加密数据编码的表和用来对不加密数据进行编码的表可以被准备好。这种情况下，由使用随机数可以选择控制。
按本发明第三实施例的装置在下面参阅示出其结构的图11来叙述。根据第二实施例的加密装置产生的加密信号被输入到解密装置，解密装置包括用来对输入信号的各码进行解码的解码器45；用来将解码数据变换为正确的重现信号的变换处理器46；缓冲存储器47；用来控制缓冲存储器47的输出和用区分信号种类及选择适于解码的表来控制解码器45的控制电路48；用来按加密键产生随机数的和按其输出控制变换处理器46的随机数发生器49；以及图像重现装置50。
有上述结构的解密装置的运行在下面叙述。缓冲存储器47按照控制电路48的信号把输入到它那里的信号输出到解码器45去。包含有用于对视频信号的每个码解码的解码处理部分和码簿表的解码器45根据从控制电路48传送来的表上的选定信号更换码表的内容并且参考码簿表对接收的信号解码，再将解码的值输出到控制电路48和变换处理器46，还输出一码长信号给控制电路48。根据来自解码器45的解码值和码长信号，控制电路48输出解了码的码长信号给缓冲存诸器47并由解码码长信号的位数移动解码码长信号使得让解码器45接收信号。此外，控制电路48根据符合MPEG标准的一系列信号的规则以及所得到的解码结果来识别将输入给它的信号，再将选出的指示要由解码器45解码的码输出到缓冲器47。这样，控制电路48进行控制使正确的表能被用于解码。还有，控制电路48输出解码信号的信息给变换处理器46。根据控制电路49的输出和加密模式信号，变换处理器识别是否数据应被加密。变换处理器46根据随机数发生器49的输出，使用加密键实行对要加密的码的变换，再把结果输出给图像重现装置50。假如被变换处理器46收到的数据不应被加密，变换处理器46不经解码就将它输出给图像重现装置50。关于在变换处理器46内要实行的动矢量的处理过程，当随机数发生器49的输出是1时，解码值X被变换为-X，如图4的码簿所示。当随机数发生器49的输出是0时，处理就不进行。关于DCT系数的二维Huffman码的处理，当随机数发生器49的输出是1时，解码电平值的码被变换。当随机数发生器49的输出是0时，处理就不进行。对“dct-dc-differential”信号和数字化标度的情况下，随机数被加到全部各位。这样，根据被解码和解密的数据，影象重现装置50重现影象。
如上所述，正常的不加密的重现装置的控制电路有检测加密处理部分的功能而解密处理由重现部分来完成。和以往的装置其解密处理部分和数据重现部分都要求码簿来读数据的变长码不一样，本发明装置重现部分的解码器45能够进行解密处理及读数据的变长码。所以，解密处理可以由紧凑的电路来执行。
按照本发明第四实施例的解密装置在下面参阅图12来叙述。解密装置包括用来暂时贮存输入信号的缓冲存储器51；用由处理好的位数移动接收信号再输出其结果到异或电路57的移位器52；用来产生一系列和加密时使用的一样的随机数的随机数发生器53；用来对输入信号每个码进行解码的解码器54；用来根据由解码器54解码的值去控制各装置的控制电路55；图像重现装置56；以及异或电路57。
有以上叙述的结构的解码装置的运行在下面叙述。输入信号和第三实施例中的一样。输入信号贮存在缓存器51中，它在每次收到从移位器52来的请求信号时就输出预定的位数给移位器52。移位器52根据从控制电路55送来的指令将输入信号移位，并和接着要在其头部解码的位同时输出固定的一些位到异或电路57。当贮存在移位器52中的位的数目变成少于预定的位时，移位器52输出请求信号给缓冲存储器51。移位器52的输出不经处理地通过异或电路57并输入到解码器54。解码器54包括解码处理部分和码簿。就是说，解码器54用适当地选择输入码簿以及以控制电路55送来的选定信号为基础的解码过程来进行解码处理，再输出解码值和码长给控制电路55。此外，解码器54输出要被加密的一个码的位信息给控制电路55。控制电路55在被解码的码是未被加密的时候输出解码值给图像重现装置56，并输出一指令给移位器52用于解码的码的码长移动。若被解码的码是加了密的，控制电路55根据解码器54输出的信号送一控制信号给随机数发生器53使得异或电路57使用由随机数发生器53产生的一系列随机数执行异或逻辑。这时，控制电路55并不送移位信号给移位器52，结果从移位器52再一次送出同一信号。从移位器52再次输出的信号被异或电路57解密，被解码器54正确地解码，并输给控制电路55。控制电路55传送正确地解码的信号给图像重现装置56和送指令给移位器52用于对解了码的信号的码长移动。图像重现装置56根据由控制电路55所加的解码值执行诸如反DCT这样的信号处理。
如上所述，在第四实施例中，解码器54对包括在输入的加密信号中的每一个码解码，控制电路55根据由解码器54产生的结果检测加密部分。当收到检测结果时，随机数发生器53和异或电路57释放加密码，然后解码器54再一次对接收到的码解码。这样，加密信号被解密。因此解码的数目和码簿的数目较少，此外，解密处理在每个码解码之前执行。所以，第四实施例的装置执行解密处理比第三实施例快。
按照本发明第五实施例的解密装置在下面参阅图13来描述。解密装置包括用于暂时贮存输入信号的缓存器58；用于由所处理的位数来移动接收的信号，再输出其结果给异或电路57的移位器59；用来产生一系列和在加密时的一样的随机数的随机数发生器60；用来通过使用由随机数发生器60产生的一系列随机数实行逻辑异或的异或电路61；用于重现符号位的符号位处理器62；用于对输入信号的每一个码进行解码的解码器64；用于根据输入的信号控制各装置并输出解码结果的控制电路55；以及用于根据解码结果重现图像的图像重现装置65。
有以上所述结构的解密装置的运行在下面叙述。输入的信号和第三实施例的一样。输入的信号贮存在缓存器58中，它每当收到来自移位器59的请求信号时就输出一预定的位数给移位器59。移位器59根据从控制电路64送来的指令移动输入的信号并和接着要在其头部解码的位同时输出固定位到异或电路61。当贮存在移位器59中位的数目变得少于预定的位时，移位器59输出请求信号给缓存器58。根据解码值和指示由解码器63所提供的码的码长的信号，控制电路64输出指令给移位器59，结果由移位器59处理的位长被移位。此外，根据由解码器63供给的信号，控制电路64检出加密部分，再控制随机数发生器60和符号位处理器62。由控制电路64实行的控制方法在下面叙述。关于“dct-dc-differential”信号，根据指出在“dct-dc-differential”信号紧前面码长的“dct-dc-size-luminanec”(离散余弦变换的直流分量-大小-亮度)信号或“dct-dc-size-chrominance”(离散余弦变换的直流分量-大小-色度)信号的解码信息，控制电路64输出信号给随机数发生器60，从而使得异或电路61根据指示需要被解码的位的解码信息依次对要从移位器59输出的一系列信号的头部的一个信号开始进行信号的逻辑异或。关于数字化标度，当识别出定长码的各位被依次解码且数字化标度随后被输入，随机数发生器60被控制，从而使随机数加入到后五位的逻辑异成的计算中。关于DCT的系数分量，解码器63带有码簿，用于先于符号位恢复位模式的信息。指示位模式信息的解码信号被送到控制电路64去。控制电路64检出下一位为符号位并让符号位处理器62操作，传输控制信号给随机数发生器60，传输随机数给符号位处理器62。只有当随机数是“1”时，符号位处理器62将符号位反过来，再将此反过来的符号位输出到解码器63。解码器63根据符号位和解码部分的值产生解码信号，再将产生的解码信号输出到控制电路64。在动矢量情况下，其中有指示表示于图4中的动矢量值的码的符号位的模式的码簿被除去了。解码器63进行解码，再送解码值和码长给控制电路64。控制电路64决定下一位为符号位置让符号位处理器62运行且送控制信号给随机数发生器60。符号位处理器62只有在随机数是“1”时才将符号位反转，再把结果输给解码器63。然后，控制电路64输出一控制信号给移位器59使随后的扩展码被输给解码器63。根据解码值和符号位的扩展码，解码器63产生一正确的解码信号，再把解码信号输出给控制电路64。正确的解码值被传送给图像重现装置65。控制电路64允许解码器63相似于第一实施例那样选择码簿。
如上所述，基于由解码器63解码的先前码，控制电路64检出要处理的码的加密部分，释放加密码，以及由随机数发生器60、异或电路61、符号位处理器62完成重现。结果，在解码器63中只有一个供读变长码的码簿是所需要的。因而，类似于第一和第三实施例，使用的电路是紧凑的。此外，不像第四实施例那样，不需要二次参考码簿，因此，可实现高速处理。进而，由于在解码器63中使用的码簿不要求符号位，没有必要提供大量存储器。
按照本发明第六实施例的加密装置在下面参阅图14来叙述。此加密装置包括用于把输入信号彼此区分开来并读出信号的位数的检码器66；用于根据由检码器66检出的结果确定是否输入信号的现时的码是加密的，并控制加密的“开”(ON)或“闭”(OFF)；用于按照控制电路67的输出对输入信号彼此间作开闭操作的信号换接装置68；随机数发生器69；用于按照随机数发生器69的输出实行周期移位的周期移位器70；以及异或电路71。
有上述结构的加密装置的运行在下面叙述。检码器66有用于读出输入信号的所有数据的内容、及检出由一个输入位指出的信息、再输出此信息到控制电路67的码重现码簿。当编码模块模式信号被检出时，控制电路67选择如按照由检码器66供给的信号对码进行加密那样的处理过程，并控制信号换接装置68，再输出一个指示加密所必需的随机数的输出的控制信号给随机数发生器69。由控制电路67实行的方法在下面叙述。
当检出了一未加密的码时，控制电路67让信号换接装置68输出一个信号，它指示输入信号接到端子(C)，输入信号不经处理从信号换接装置68输出。当输入信号的“编码模块模式”信号被检出时，控制电路67送出一指令；“编码模块模式”信号以另外的端子连接到信号换接装置68以便加密信号，再输出指令给随机数发生器69结果随机数发生器69产生随机数。当被处理的信号是4∶2∶0，控制电路67输出控制信号给信号换接装置68使输入信号接到端子(a)。然后，控制电路67输出信号的码长信息及一产生一位随机数的指令给随机数发生器69。根据控制电路67的输出，随机数发生器69利用加密键输出一位随机数给异或电路71使该一位随机数被加到码的最后位上。在“111”,“01011”,“01010”,“01001”，和“01000”情况下，码不加密，而且输入信号和信号换接装置68的端子(c)连接。当被处理的信号是4∶2∶2或4∶4∶4，控制电路67输出控制信号给信号换接装置68使输入信号接到信号换接装置68的端(b)，此外，控制电路67输出指令给随机数发生器69使随机数发生器69发生一四位随机数。随机数发生器69处用加密键产生器位随机数，再将此四位随机数送给周期移位器70。周期移位四70由从随机数发生器69输出的信号指示的次数周期性地将编码模块模式的码移位，再输出其结果。类似于“4∶2∶0”信号，码长等于原来码的码长，每个模块的位置被变换为错误的位置。象上面那样产生的信号被插入原来的“编码模块模式”的码位置中，并从加密装置输出。
如上所述，“111”,“01011”,“01010”,“01001”，和“01000”各码在“4∶2∶0”信号的情况是不处理的。对一码变化来说，随机数以这样的方式被加到其余码的最后一位上，使加密信号的码长等于不加密信号的码长而模块数保持不变。周期移位器70周期地对在信号4∶2∶2或4∶4∶4的情况的编码模块模式的码移位。从而，码中数“1”保持不变，因此信号处理可以很容易完成。由于预测编码在MPEG标准的编码方法中使用，模块位置在重现信号中被移动了，预测错信号被加到预测值上，因而，加密处理可以有效地实行。
在第六实施例中，当一部分可变长度码字是位变换了时，随机数被加到和在码簿中提供的码字相对应的位上。但在不改变码长将一个码字变换为一个码字中，不仅变换表可被用来以一个不同的码字来代替整个码字，而且任何其他方法也可以用。图15示出一个当使用了一个变换表的装置的结构的例子。此装置包括变换表72，AND电路73和74；异或电路75；NOT电路76；随机数发生器77。在此结构中，随机数发生器77被控于决定一个输入信号已被转换为加密信号还是未处理。
在第六实施例中，符合MPEG标准的数据被输入到装置中，但包括可变长度字如压缩图像数据或声音信号等的数据可被操作。按照本发明，不仅加密的参数，而且包括可变长度字的数据可被加密而不增加其码长。由于标准化的操作已经被连续地实行，加密可以以在标准化的MPEG 1和MPEG2中的类似方法完成，尽管MPEG标准的说明书可在一些范围内变更。虽然可变长度编码的数据可能在将来的MPEG标准中被变更，但加密可以注意到每个参数来实行。
虽然本发明已经结合优选实施例并参阅附图进行了描述，注意到各种改变和修正对本领域的技术人员来说是显然的。这些改变和修止被理解为包括在本发明由所附的权利要求书所限定的范围之内，除非它们与此不同。
权利要求
1．一种加密传输装置，其特征在于包括用于把含有可变长度编码的数据加密的加密装置及用于把由加密装置产生的加密信号恢复成不加密的信号的解密装置，其中加密装置包括用于变换含有可变长度编码的数据的一部分或全部码成为其每个码长等于原来码的码长、且指示和原来码的值不同的值可读码的变换装置；而解密装置实行相反于由加密装置实行的变换的变换。
2．一种加密装置，其特征在于包括变换装置，它用于选定含有可变长度编码的数据的一部分或全部码，及变换每一个选定的码成为可读的码，该码具有的码长等于原来码的码长并指出不同于原来码的值的值。
3．根据权利要求2的加密装置，其特征是其中变换装置选定含于数据内要加密的可变长度编码，并将所选定的每个可变长度编码变换成为在码薄中有提供的、其长度等于原来可变长度编码码长，并指示与原来可变长度编码的值不同的值的码。
4．根据权利要求3的加密装置，其特征是其中变换装置包括变换表，它用于将每个可变长度编码的码字变换为在码薄中提供的、其码长和原来码字的码长相等的码字。
5．根据权利要求3的加密装置，其特征是其中变换装置包括位变换装置，它用于将可变长度编码的位以如下方式变换，从而被变换的位的码在码薄中是可读的。
6．根据权利要求5的加密装置，其特征是其中位变换装置变换指示由可变长度编码指出的正值和负值的可变长度编码的符号位。
7．根据权利要求3的加密装置，其特征是其中变换装置变换含有变长度编码数据的压缩图像数据的每个码的可变长度编码成为在码薄中提供的码，它有和原来可变长度编码的码长相等的码长，并指示和原来可变长度编码的值不同的值。
8．根据权利要求2的加密装置，其特征是其中从包含在数据中的可变长度编码和定长码中选出定长码，以便对选定的定长码加密。
9．根据权利要求8的加密装置，其特征是其中含有变长度编码数据的压缩图像数据的每个码的定长码被加密。
10．根据权利要求8的加密装置，其特征是其中变换装置包括随机数发生器的异或装置，从而通过应用一系列随机数据对要加密的码进行逻辑异或。
11．根据权利要求2的加密装置，其特征是其中变换装置包括变换编码器，用于对由每个码字指示的原数据进行编码，将每个码的码字变换成在码薄中提供的、有和原码字的长度相等的长度、并指示和原码字的值不同的值的码字，还包括压缩装置，用来安排和读取编码码的码，再产生地符合规则的数据序列。
12．一种解密装置，其特征在于包括反变换装置，用于根据输入的数据将加密码反应换成原来的码，该输入数据由变换含有可变长度编码的数据的的一部分或全部的码成为可读的码而得到，该每个可读的码有长度等于原来码的长度并指示和原来的码的值不同的值。
13．根据权利要求12的解密装置，其特征是其中输入数据是加密的信号，从包括在数据中要被加密的可变长度编码中选择得到，且变换所选择的可变长度编码中的每一个码成为在码薄中提供的、有长度等于原来可变长度编码长度、且指示和原来可变长度编码的值不同值的码；而反变换装置读取输入数据的每个码，将每个加密的码变换为原来的码。
14．根据权利要求12的解密装置，其特征是其中输入数据是加密的信号，由对包括可变长度编码的数据的定长码的一部分或全部加密而得到；反变换装置读取输入数据的每个码并将每个加密码变换成原来的码。
全文摘要
用于对包括变长码的数据加密的加密装置和用于对加密信号解密的解密装置,以及包括了加密装置和解密装置的加密传输装置。一种专门的数据码被变换为具有长度等于原来的码的长度的可读的码。
文档编号H04N7/167GK1208292SQ9811477
公开日1999年2月17日 申请日期1998年6月12日 优先权日1992年7月21日
发明者胜田升, 村上弘规, 茨木晋, 中村诚司, 秋山利秀, 竹野浩司 申请人:松下电器产业株式会社