數字數據存儲/再現方法及設備的製作方法
2023-05-29 06:05:41 3
專利名稱：數字數據存儲/再現方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及存儲數字數據如音頻數據等的方法及設備，並且還涉及再現數字數據的方法及設備。
本申請要求2003年4月11日提交的日本專利申請2003-107278號的優先權益，在此引用其全部內容作為參考。
背景技術：
隨著數字處理和網絡技術已前進，已提出了通過廣播和網絡給用戶分配數字音頻數據的技術。供這種技術使用的音頻設備從日本專利申請公開2003-30018號中的公開內容知道。在該專利文檔中所公開的音頻伺服器中，所分配的音頻數據一度存儲於內裝的硬碟驅動器(HDD)中，並且當需要時取回。並且另一種音頻伺服器在日本專利申請公開2001-243705號中提出。該專利文檔中所公開的設備適合於加密數字音頻數據以便存儲，並且僅當它通過驗證時將加密的數字音頻數據解密並輸出數據。
在這裡注意到因為音頻伺服器僅能夠根據其中所安裝的軟體工作，將內裝的HDD中所存儲的數字音頻數據拷貝到CD-R(可記錄CD)等是不可能的。但是通過從音頻伺服器中物理上取出內裝的HDD並將它連接到個人計算機，將HDD中所存儲的數字音頻數據拷貝到另外的HDD、CD-R等是可能的。在該情況下，不能保護版權所有者的權益。
由於這個原因，提出了在存儲到音頻伺服器中的內裝的HDD之前將所分配的數字音頻數據加密。由此，通過將經驗證的音頻伺服器中的加密的數字音頻數據解密而再現音樂等以便正常收聽是可能的。
但是即使從音頻伺服器中取出的內裝的HDD連接到個人計算機，將加密的數字音頻數據解密將是不可能的。結果可以保護數字音頻數據的版權。
但是因為大部分家用音頻伺服器中所使用的CPU(中央處理單元)的處理能力低，不能連續地將數字音頻數據解密以便再現。當然，如果有的話，家用伺服器中所使用的高能力CPU或解密專用IC(集成電路)可以連續地將加密的數字音頻數據解密以便再現。但是在該情況下，這種音頻伺服器將是昂貴的。
發明內容
因此本發明的目的在於通過提供改進的和新的數字數據存儲方法及設備、數據再現方法及設備，以及用於記錄數字數據的記錄媒介而克服上述相關技術的缺點。
上述目的可以通過提供根據本發明的包括以下步驟的數字數據存儲方法來達到加密數字數據的一部分；以及存儲加密的數字數據和數字數據的非加密的其餘部分。
根據本發明的上述數字數據存儲方法還包括將數字數據分成每個為預先確定數據大小的塊的步驟，每個數字數據塊的一部分被加密成加密的數字數據。
並且上述目的可以通過提供根據本發明的包括以下裝置的數據存儲設備來達到用於加密數字數據的一部分的加密裝置；以及用於存儲加密裝置所加密的數字數據和數字數據的非加密的其餘部分的存儲裝置。
根據本發明的上述數據存儲設備還包括用於將數字數據分成每個為預先確定大小的塊的劃分裝置，加密裝置將劃分裝置所提供的每個數字數據塊的一部分加密以便提供加密的數字數據。
並且上述目的可以通過提供其中記錄有由加密數字數據的一部分而產生的加密的數字數據和數字數據的非加密的其餘部分的數字數據記錄媒介來達到。
在上述記錄媒介中，記錄有由加密每個為預先確定數據大小的每個數字數據塊的一部分而產生的加密的數字數據。
並且上述目的可以通過提供根據本發明的包括以下步驟的數據再現方法來達到獲取包括加密的數字數據和非加密的數字數據的數字數據；從數字數據中提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密；以及將解密的數字數據和從數字數據中提取的非加密的數字數據輸出為讀出數據。
並且上述目的可以通過提供根據本發明的包括以下裝置的數據再現設備來達到用於輸入包括加密的數字數據和非加密的數字數據的數字數據的輸入裝置；用於從輸入裝置所獲取的數字數據中提取加密的數字數據並將所提取的加密的數字數據解密的解密裝置；以及用於提取解密裝置所解密的數字數據和從數字數據中提取的非加密的數字數據併合起來將數字數據輸出為讀出數據的再現裝置。
在上述數據再現設備中，數字數據包括每個為預先確定數據大小的每個數字數據塊中的加密的數字數據和非加密的數字數據，並且解密裝置從預先確定數據大小的每個塊中提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密。
並且連同數字數據一起輸出裝置獲取指示加密的數字數據的信息，並且解密裝置基於所獲取的位置信息提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密。
根據本發明的上述數據再現設備還包括用於將指示加密的數字數據的位置的加密信息解密的第二解密裝置，連同數字數據一起輸入裝置獲取加密的位置信息，並且解密裝置基於第二解密裝置所解密的指示加密的數字數據位置的信息提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密。
本發明的這些目的及其他目的、特性和優點當連同附圖一起理解時將從下面實施本發明的最佳方式的詳細描述中變得更加明白。
圖1是根據本發明的音頻伺服器的框圖。
圖2A示意地說明要加密的數字音頻數據。圖2B示意地說明從加密電路提供的數字音頻數據，並且圖2C示意地說明其加密部分已變成噪聲的磁碟音頻數據。
圖3是根據本發明的CD播放機的框圖。
圖4示意地說明每個任意時間間隔Ti的每個任意時段τi(i＝1至n)中加密的數字音頻數據。
圖5顯示一個表格，其顯示用來加密每個任意時間間隔Ti的每個任意時段τi(i＝1至n)的數字音頻數據的任意時間間隔Ti(i＝1至n)和τi。
具體實施例方式
本發明將在下面參考附圖關於其實施方案詳細地描述。
首先，將說明和描述根據本發明的音頻伺服器。一般地用參考數字30指示的音頻伺服器其上連接有各種音頻信號的源10和音頻輸出設備20，如圖1中所示。
根據本發明的音頻伺服器30所使用的源10是提供數字數據形式即數字音頻數據形式的音頻信號的信號源如網絡、CD、數字廣播調諧器等。輸出設備20包括D-A(數字到模擬)轉換器、揚聲器等(沒有顯示)。當從音頻伺服器30的源10提供數字音頻數據時，輸出設備20將數字音頻數據輸出為聲音。
此外，根據用戶所給出的指令，音頻伺服器30存儲源10所提供的數字音頻數據或者再現所存儲的數字音頻數據並將數據輸出到輸出設備20。由於這個原因，音頻伺服器30包括微型計算機。
也就是，音頻伺服器30包括運行各種程序的CPU(中央處理單元)31、ROM(只讀存儲器)32、工作區RAM(隨機存取存儲器)33和用戶接口34。這些伺服器要素通過系統總線39彼此連接。在該實施方案中，ROM32中寫入由CPU31運行的各種程序。用戶接口34提供有由用戶使用的各種操作鍵(控制鍵)以及顯示音頻伺服器30的狀態等的顯示器。
此外，源10通過輸入接口35連接到系統總線39，並且系統總線39通過輸出接口36連接到輸出設備20。並且硬碟驅動器(HDD)38例如在音頻伺服器30中提供為大容量存儲裝置，並且它通過HDC(硬碟控制器)37連接到系統總線39。應當注意，HDD38可以是一般個人計算機等中所使用的HDD。
並且系統總線39上連接有加密電路41、解密電路42，以及驗證電路43。但是在該實施方案中，加密電路41、解密電路42和驗證電路43用軟體實現。也就是說，CPU31運行ROM32中的程序以分別實現加密、解密和驗證。因此，因為在加密電路41中加密數據以便存儲數據和在解密電路42中將加密的數據解密以便提取數據跟數據存儲和數據提取並行實施，它們將是CPU31的負荷。應當注意加密電路41通過產生與原始數字數據幾乎沒有相關性的加密文本數據如隨機噪聲的方法例如DES(數據加密標準)方法進行數據加密。
此外提供驗證電路43，僅當輸出設備20已通過檢查被驗證為預置的合法設備時允許輸出數字音頻數據。
在該系統中，當音頻伺服器30要存儲從源10提供的數字音頻數據時，數字音頻數據通過輸出接口35提供到加密電路41，在那裡它將被加密，如圖2A至2C所示。
圖2A顯示提供到加密電路41的數字音頻數據，並且圖2B顯示從加密電路41輸出的數字音頻數據。如所示，在該情況下僅加密了來自加密電路41的數字音頻數據的陰影部分。也就是，加密電路41僅加密每個預先確定時間T中預先確定時段τ這部分(陰影)。在該實施方案中，數值T和τ在ROM32中的程序中制定為加密電路41的一部分。例如，T＝23毫秒並且τi＝1毫秒。
部分加密的數字音頻數據通過HDC37寫入到HDD38。
另一方面為了使用存儲於音頻伺服器30中的數字音頻數據，首先驗證電路43驗證輸出設備20。當作為驗證輸出設備20的結果輸出設備20已驗證為合法的輸出設備時，所希望的數字音頻數據通過HDC37從HDD38中讀出並提供到解密電路42，在那裡數字音頻數據的每個時間間隔T中時段τ的加密部分被解密以便提取原始數字音頻數據，並且所提取的數字音頻數據通過輸出接口36提供到將數據再現為聲音的輸出設備20。
應當注意如果作為驗證輸出設備20的結果，輸出設備20被驗證為不是任何合法的輸出設備，那麼沒有數字音頻數據從HDD38中讀出。從而，不允許將任何數字音頻數據輸出到輸出設備20。
這樣上述音頻伺服器30可以存儲數字音頻數據並且當需要時取回數據。在該實施方案中，通過從音頻伺服器30中物理上取出HDD38並將它連接到個人計算機，將HDD38中所存儲的數字音頻數據拷貝到另外的HDD、CD-R等並再現數據是可能的。
但是因為如圖2B中所示拷貝到其他HDD或CD-R(可記錄CD)的數字音頻數據的每個時間間隔T中時段τ的部分被加密，並且加密的數字音頻數據再現為聲音而不在個人計算機中解密，加密部分將輸出為噪聲N，如圖2C中所示。
也就是說，即使HDD38中的數字音頻數據拷貝到另外的HDD或CD-R，再現的聲音從而包含規則間隔的噪聲，這將使得再現任何音樂的任何嘗試導致實質上的失敗。因此，保護音樂的版權所有者的權益是可能的。
另外因為CPU31在每個時間間隔T的時段τ即整個時段的僅τ/T運行加密電路41中的加密和解密電路42中的解密程序，預置較小比值τ/T和數值τ將導致執行加密和解密的CPU31的減小的負荷。這樣，CPU31可以不是任何高能力的CPU。也就是，即使具有小處理能力的CPU31也能夠執行加密和解密。這樣，任何專用於加密和解密的IC(集成電路)不一定要在音頻伺服器30中提供。因此，音頻伺服器30可以用較低成本製造。
圖3顯示本發明在CD(光碟)和CD播放機中的應用。首先為了製造CD(將數據記錄到CD上)，模擬音頻信號L和R提供到模擬到數字(A-D)轉換器51，在那裡它們將轉換成數字音頻數據，並且數字音頻數據提供到加密電路52。並且，指示每個時間間隔T的時段τ的信號從信號發生電路54提供到加密電路52。這樣，在加密電路52中，所提供的數字音頻數據中每個時間間隔T的時段τ被加密，如圖2B中陰影所示。
數字音頻數據的加密部分提供到記錄電路53，在那裡它將被編碼以便糾錯、EFM(八至十四調製)等，並且EFM信號記錄到CD的母盤上。應當注意，此時指示數值T和τ的數據從信號發生電路54提供，由加密電路52加密成加密文本數據，然後提供到記錄電路53，在那裡指示數值T和τ的加密文本數據將作為副碼記錄到CD母盤上。這樣，其中記錄有如圖2B中所示部分加密的數字音頻數據的CD60基於母盤而形成。
CD60在CD播放機70中播放。更特別地，光學拾取器71從CD60中讀出EFM信號，並且所讀出的EFM信號提供到DSP(數位訊號處理器)72的再現電路721。DSP72運行程序，這些程序執行再現電路721和下一級所提供的解密電路722的功能。並且DSP72上連接有控制CD播放機70的系統操作的微型計算機80。
再現電路721以和記錄電路53互逆的方式工作，也就是它進行EFM信號的解調和糾錯。再現電路721提取數字音頻數據的加密部分和加密的副碼，並將數字音頻數據提供到解密電路722。並且再現電路721所提取的副碼提供到微型計算機80。當CD60已預先通過驗證時，關於初始值T和τ的數據被解密、提取並提供到解密電路722。
然後解密電路722使用數值T和τ將數字音頻數據的加密部分解密成初始數字音頻數據。這樣解密的數字音頻數據提供到D-A(數字到模擬)轉換器73，在那裡它將進行變成初始模擬音頻信號L和R的D-A轉換。
這樣，上述CD60可以在已通過驗證的CD播放機70中正常地播放。但是如果CD60在沒有通過驗證的任何CD播放機中播放，那麼從CD60中讀出的數字音頻數據的加密部分將再現為聲音而不解密，因此加密部分將輸出為噪聲。因此如果CD60在沒有通過驗證的任何CD播放機中播放，CD播放將導致實質上的失敗，從而保護數據版權所有者的權益是可能的。
因為DSP72僅對於整個時段的τ/T在解密電路722中實施解密，預置較小比值τ/T和數值τ將減小執行解密時DSP72的負荷。這樣，DSP72可以不是任何高能力的處理器。即使具有小的處理能力的DSP72也可以執行加密和解密。這樣，任何專用於加密和解密的IC(集成電路)可以不在CD播放機70中提供。因此CD播放機70能夠以較低成本製造。
此外，CD60的合法用戶可以備份CD60，因為可以通過將它拷貝到CD-R等來播放CD60。
應當注意音頻伺服器30或CD播放機70可以用任意方法驗證，或者加密部分的解密許可可以用任意方法獲得。雖然在上文中已描述數字音頻數據的每個時間間隔T的每個時段τ的部分被加密，但可以對每個任意時間間隔Ti的每個任意時段τi(i＝1至n)部分地加密(如陰影所示)數字音頻數據，如圖4中所示。特別地，作為音樂的數字音頻數據可以通過將時間間隔Ti分成幾十個小節線並且給時段τi指定深或低的聲音點而有效地加密。
在上面的情況中，數值Ti和τi可以用例如圖5中所示的表格形式制定並存儲於圖1中所示的音頻伺服器30中的ROM32中。可選地，可以沿著圖3中所示的CD播放機70的子軌道記錄表格。
並且雖然已在上文中描述了數值T和τ(或者Ti和τi)存儲於圖1中所示的音頻伺服器30中的ROM32中，數值T和τ可以從圖3中所示的CD60的源10提供。在該情況下，數值T和τ可以被加密，並且加密的數值T和τ被解密以便當音頻伺服器30通過驗證時用來將數字音頻數據的加密部分解密。
並且雖然本發明已在上面關於數字音頻數據而描述，音頻伺服器30也與數字數據如數字視頻信號和活動圖像兼容，只要數據隨著時間消逝連續地變化。並且可以使用非易失性存儲器代替HDD38。
在前文中，本發明已參考附圖關於作為例子的其某些優選實施方案詳細地描述。但是本領域技術人員應當明白本發明不局限於實施方案，而是可以用各種方式修改、換一種形式構造或者以各種其他形式實施，而不背離附加權利要求術中所陳述和定義的本發明的範圍和本質。
工業可利用性如在前文中已描述的，因為根據本發明數字數據被部分地加密並且即使當存儲有數字數據的HDD在另外的個人計算機中使用時數字數據的加密部分被讀出為噪聲，數字數據實際上不能正常地再現，從而保護數字數據的版權所有者的權益是可能的。
通過預置數字數據的較小部分進行加密，處理能力不高的CPU也可以用來再現數字數據，任何專用於數據解密的IC不是必需的，從而可以用減小的成本製造設備。
權利要求
1.一種數字數據存儲方法，包括步驟加密數字數據的一部分；以及存儲數字數據的加密部分和數字數據的非加密的其餘部分。
2.根據權利要求1的方法，其中與數字數據相比要加密的數據部分在大小上足夠小。
3.根據權利要求1的方法，還包括將數字數據分成每個為預先確定數據大小的塊的步驟，每個數字數據塊的一部分被加密以便提供加密的數字數據。
4.根據權利要求1的方法，其中指示加密的數字數據的位置的信息連同加密的數字數據和非加密的數字數據一起存儲。
5.根據權利要求4的方法，其中指示數字數據的位置的信息被加密；以及加密的位置信息連同加密的數字數據和非加密的數字數據一起存儲。
6.一種數據存儲設備，包括用於加密數字數據的一部分的加密裝置；以及用於存儲加密裝置所加密的數字數據和數字數據的非加密的其餘部分的存儲裝置。
7.根據權利要求6的設備，其中與數字數據相比加密裝置所加密的數據部分在大小上足夠小。
8.根據權利要求6的設備，還包括用於將數字數據分成每個為預先確定數據大小的塊的劃分裝置，每個數字數據塊的一部分被加密以便提供加密的數字數據。
9.根據權利要求6的設備，其中連同加密的數字數據和非加密的數字數據一起存儲裝置存儲指示加密的數字數據的位置的信息。
10.根據權利要求9的設備，還包括用於加密指示加密的數字數據的位置的信息以便提供加密的位置信息的第二加密裝置，第二加密裝置所提供加密的位置信息連同加密的數字和非加密的數字數據一起存儲。
11.一種數字數據記錄媒介，其中記錄有由加密數字數據的一部分而產生的加密的數字數據和數字數據的非加密的其餘部分。
12.根據權利要求11的媒介，其中與數字數據相比數字數據的加密部分在大小上足夠小。
13.根據權利要求11的媒介，其中數字數據被分成每個為預先確定數據大小的塊；以及由加密每個數字數據塊的一部分而產生的數字數據被記錄。
14.根據權利要求11的媒介，其中指示加密的數字數據的位置的信息連同加密的數字數據和非加密的數字數據一起被記錄。
15.根據權利要求14的媒介，其中指示加密的數字數據的位置的信息被加密；以及加密的位置信息連同加密的數字數據和非加密的數字數據一起被存儲。
16.一種數據再現方法，包括步驟獲取包括加密的數字數據和非加密的數字數據的數字數據；從數字數據中提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密；以及將解密的數字數據和從數字數據中提取的非加密的數字數據輸出為讀出數據。
17.根據權利要求16的方法，其中數字數據包括具有預先確定數據大小的每個塊中的加密的數字數據和非加密的數字數據；以及加密的數字數據從具有預先確定數據大小的每個塊中提取，並且所提取的加密的數字數據被解密。
18.根據權利要求16的方法，其中指示加密的數字數據的信息連同數字數據一起被獲取；以及加密的數字數據基於所獲取的位置信息被提取並解密。
19.根據權利要求18的方法，其中指示加密的數字數據的位置的信息被加密；加密的位置信息連同數字數據一起被獲取；加密的位置信息被解密；以及加密的數字數據基於指示加密的數字數據的位置的解密信息被提取並解密。
20.一種數據再現設備，包括用於輸入包括加密的數字數據和非加密的數字數據的數字數據的輸入裝置；用於從輸入裝置所提供的數字數據中提取加密的數字數據並將所提取的加密的數字數據解密的解密裝置；以及用於將解密裝置所解密的數字數據和從數字數據中提取的非加密的數字數據輸出為讀出數據的再現裝置。
21.根據權利要求20的設備，其中數字數據包括具有預先確定數據大小的每個塊中的加密的數字數據和非加密的數字數據；以及解密裝置從具有預先確定數據大小的每個塊中提取加密的數字數據並將所提取的加密的數字數據解密。
22.根據權利要求20的設備，其中連同數字數據一起輸入裝置獲取指示加密的數字數據的位置的信息；以及解密裝置基於所提取的位置信息提取加密的數字數據並將所提取的加密的數字數據解密。
23.根據權利要求22的設備，還包括用於將指示加密的數字數據的位置的加密信息解密的第二解密裝置，連同數字數據一起輸入裝置獲取加密的位置信息；以及解密裝置基於第二解密裝置所解密的、指示加密的數字數據的位置的信息提取加密的數字數據並將加密的數字數據解密。
全文摘要
本發明公開了一種數字數據存儲方法。對於內容隨時間消逝而變化的數字數據，每個預先確定時間T的每個預先確定時距τ被部分加密。在這裡加密被這樣執行，使得加密部分的時距τ關於時間T的比值和加密部分所佔用的時距τ足夠小。加密的數字數據被存儲。
文檔編號G11B20/12GK1774755SQ200480009749
公開日2006年5月17日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年4月11日
發明者小池隆, 巖津健, 木村學 申請人:索尼株式會社