專利名稱：可分級(jí)視頻比特流的加密/解密方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在可分級(jí)視頻編碼(SVC)中加密，更具體地說，涉及在加密和解密處理期間用于保持可分級(jí)性功能的可分級(jí)視頻加密方法，以及基于可分級(jí)視頻加密方法在可分級(jí)視頻比特流中用于特定比特流的條件訪問控制的方法。
背景技術(shù)：
可分級(jí)視頻編碼(SVC)是新引入的概念，它包括空域可分級(jí)性、時(shí)域可分級(jí)性和質(zhì)量可分級(jí)性。根據(jù)空域可分級(jí)性，將圖像分為具有較低空域分辨率的基本層(例如，標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視)和具有較高空域分辨率的增強(qiáng)層(例如，高清晰度電視)。首先對(duì)基本層編碼，并且對(duì)基本層和增強(qiáng)層的插入分量之間的不同的分量編碼，從而將兩個(gè)編碼的比特流一起發(fā)送。當(dāng)發(fā)送經(jīng)受這種處理的圖像時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視可基于它自己的屏幕質(zhì)量通過對(duì)基本層比特流解碼來顯示用于高清晰度電視的廣播，而高清晰度電視可通過對(duì)兩種比特流解碼來再現(xiàn)高清晰度電視。數(shù)字電視和高清晰度電視可接收數(shù)字電視廣播和高清晰度電視廣播，從而兩者之間具有完全的兼容性。
與空域可分級(jí)性相似，時(shí)域可分級(jí)性和質(zhì)量可分級(jí)性將圖像分為基本層和增強(qiáng)層，并且發(fā)送基本層的編碼的比特流以及基本層和增強(qiáng)層的擴(kuò)展分量之間的不同的分量的編碼的比特流。然而，在時(shí)域可分級(jí)性和質(zhì)量可分級(jí)性的情況下，不同之處在于時(shí)域可分級(jí)性中沿時(shí)間軸(即，屏幕前進(jìn)方向)分為基本層和增強(qiáng)層，質(zhì)量可分級(jí)性基于每個(gè)像素的比特表示中的分辨率分為基本層和增強(qiáng)層。
ITU-T和ISO/IEC的聯(lián)合視頻組(JVT)將當(dāng)基于H.264/MPEG-4AVC發(fā)送視頻時(shí)能夠保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)的SVC方法標(biāo)準(zhǔn)化。這種SVC方法顯示了當(dāng)各種訪問消耗視頻時(shí)較強(qiáng)的適應(yīng)性，這是現(xiàn)有編碼方案不能提供的。
根據(jù)現(xiàn)有的MPEG-4編碼技術(shù)，每當(dāng)有必要使內(nèi)容適應(yīng)不同的終端時(shí)，需要轉(zhuǎn)換代碼處理，并且為使內(nèi)容適應(yīng)不同的終端，還需要非常復(fù)雜的適應(yīng)處理和大容量服務(wù)器。相反，根據(jù)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化的SVC方法，一旦視頻流已經(jīng)編碼，可以通過從編碼的視頻流提取期望的比特流使各種視頻具有不同空間、時(shí)間和質(zhì)量，而不執(zhí)行再編碼處理。
如上所述，這是因?yàn)榫幋a的比特流具有能夠在空間、時(shí)間和質(zhì)量上增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，并且因?yàn)榭赏ㄟ^比特流提取處理容易地創(chuàng)建各種服務(wù)的視頻數(shù)據(jù)。具有這種新結(jié)構(gòu)的比特流需要適合于新結(jié)構(gòu)的視頻加密方案。
運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理和保護(hù)(IPMP)當(dāng)前致力于標(biāo)準(zhǔn)化視頻內(nèi)容保護(hù)的研究，并且已經(jīng)提供了根據(jù)IPMP標(biāo)準(zhǔn)的各種服務(wù)和加密方案。然而，對(duì)可分級(jí)視頻的加密的進(jìn)行的研究?jī)H是最少的。此外，甚至直到現(xiàn)在研究的可分級(jí)視頻加密方案僅支持有限的可分級(jí)因數(shù)，并且不能完全支持空間、時(shí)間和質(zhì)量的多維可分級(jí)性。
因此，在對(duì)支持空間、時(shí)間和質(zhì)量的完全多維可分級(jí)性的可分級(jí)視頻保持全部可分級(jí)性功能的同時(shí)，需要開發(fā)能夠?qū)Χ嗑S可分級(jí)視頻進(jìn)行條件訪問從而基于可分級(jí)性功能對(duì)特定比特流加密和解密的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明至少解決上述發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)中的問題，并且本發(fā)明的目的在于提供一種加密/解密可分級(jí)視頻比特流的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)允許對(duì)比特流進(jìn)行基于可分級(jí)單元的條件訪問。
本發(fā)明的另一目的在于提供用于加密/解密可分級(jí)視頻比特流的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)可在不增加用于編碼和解碼可分級(jí)視頻的編碼器和解碼器的復(fù)雜度的情況下容易地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一目的在于提供用于加密/解密可分級(jí)視頻比特流的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)可適應(yīng)比特流提取處理，所述比特流提取處理是可分級(jí)視頻適應(yīng)轉(zhuǎn)換處理。
本發(fā)明的另一目的在于提供用于加密/解密可分級(jí)視頻比特流的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)可通過對(duì)支持多維可分級(jí)性的可分級(jí)視頻數(shù)據(jù)加密來保護(hù)可分級(jí)內(nèi)容。
為實(shí)現(xiàn)這些和其它目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)中的可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流加密部分，其中，所述SVC比特流加密部分包括SVC比特流創(chuàng)建單元，用于通過使用輸入視頻信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)可分級(jí)性創(chuàng)建與編碼的視頻數(shù)據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)和NAL數(shù)據(jù)的頭，并創(chuàng)建包括NAL數(shù)據(jù)和NAL頭的SVC比特流；NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元，用于從包括在SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)，并從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取可分級(jí)性信息；密鑰輸入單元，用于輸出與可分級(jí)性信息相應(yīng)的加密密鑰；以及數(shù)據(jù)加密單元，用于通過使用加密密鑰對(duì)具有可分級(jí)性信息的NAL數(shù)據(jù)加密，所述可分級(jí)性信息等于基于SVC句法的提取的可分級(jí)性信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)中的可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流解密部分，其中，所述SVC比特流解密部分包括SVC比特流接收單元，用于接收SVC比特流，所述SVC比特流包括與由比特流提取單元提取的可分級(jí)性相應(yīng)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)；密鑰輸入單元，用于提供解密密鑰；數(shù)據(jù)解密單元，用于通過使用解密密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密；以及SVC比特流解碼單元，用于對(duì)包括解密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流解碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流加密的方法，所述方法包括根據(jù)可分級(jí)性將輸入視頻信號(hào)編碼為SVC比特流，所述SVC比特流包括網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)和NAL頭；在包括在SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)中識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)；接收加密密鑰，所述加密密鑰與將被加密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)，并用于對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密；以及基于SVC比特流句法對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密，。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流解密的方法，所述方法包括根據(jù)由比特流提取單元提取的可分級(jí)性接收SVC比特流，所述SVC比特流包括網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)和NAL頭；當(dāng)提取的NAL數(shù)據(jù)包括加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)可分級(jí)性對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密；以及對(duì)解密的NAL數(shù)據(jù)和未解密的NAL數(shù)據(jù)解碼。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)建、加密和發(fā)送SVC比特流的SVC比特流加密部分的結(jié)構(gòu)的框圖；
圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明在SVC比特流加密部分中數(shù)據(jù)加密單元的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明在SVC比特流加密部分通過使用接收的視頻信號(hào)創(chuàng)建SVC比特流的程序的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)建的SVC比特流的結(jié)構(gòu)的示圖。
圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的用于接收并解密SVC比特流的SVC比特流解密部分的結(jié)構(gòu)的框圖；圖4B是示出本發(fā)明在SVC比特流解密部分中的數(shù)據(jù)解密單元的結(jié)構(gòu)的框圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流加密部分中根據(jù)NAL數(shù)據(jù)加密并發(fā)送SVC比特流的程序的流程圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的加密的NAL數(shù)據(jù)的示圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流加密部分中加密NAL數(shù)據(jù)的程序的流程圖；圖8是顯示應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的加密方法的SVC比特流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例的示圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流解密部分中接收并解密加密的NAL數(shù)據(jù)，并輸出解密的NAL數(shù)據(jù)的程序的流程圖；以及圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流解密部分中對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密的程序的詳細(xì)流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)該注意的是在整個(gè)附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相同的部件。在本發(fā)明的下面描述中，當(dāng)合并與此的眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)可能模糊本發(fā)明的主題內(nèi)容時(shí)，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
根據(jù)本發(fā)明，SVC(可分級(jí)視頻編碼)比特流加密部分將輸入視頻信號(hào)編碼為SVC比特流，并且通過使用網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)頭從編碼的SVC比特流識(shí)別與將被加密的可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)。明顯的是將被加密的可分級(jí)性的數(shù)量可以是一個(gè)或更多。通過分配給每個(gè)相應(yīng)可分級(jí)性的加密密鑰對(duì)與將被加密的每個(gè)可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)加密。
各種加密方法可用于加密具有可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)。例如，可使用從將被加密的可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)提取特定值，改變特定值并對(duì)其進(jìn)行加擾的方法。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，創(chuàng)建加擾NAL數(shù)據(jù)的種子值，并通過使用所述種子值對(duì)NAL數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾。SVC比特流加密部分對(duì)已經(jīng)用于加擾的種子值加密，并通過將加密的種子值插入到NAL數(shù)據(jù)而將加密的種子值和SVC比特流一起發(fā)送。通常，通過在一幀中提供相同可分級(jí)性的每個(gè)域使用相同的密鑰對(duì)視頻內(nèi)容加密。然而，如上所述，種子值不用作直接密鑰，而是通過可靠的標(biāo)準(zhǔn)加密方案對(duì)種子值加密，接著將其插入到比特流。從而可以在用相同的密鑰加密的域中使用不同的種子，使得視頻內(nèi)容變得足以抵抗通過預(yù)測(cè)加密數(shù)據(jù)而構(gòu)成的攻擊。
術(shù)語“NAL數(shù)據(jù)”表示包括在SVC視頻流的每一幀中的每個(gè)可分級(jí)性元素的數(shù)據(jù)。當(dāng)可分級(jí)視頻比特流可支持標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視(HDTV)的空域可分級(jí)性時(shí)，可分級(jí)視頻比特流包括用于標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的空域可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)和用于HDTV的空域可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)。
比特流提取單元基于對(duì)SVC比特流解碼的終端的服務(wù)設(shè)置狀態(tài)僅提取與部分可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)SVC比特流解碼的終端僅可使用與標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視級(jí)別的基本層相應(yīng)的可分級(jí)性時(shí)，比特流提取單元僅提取具有與基本層相應(yīng)的可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)SVC比特流解碼的終端可使用與HDTV級(jí)別的所有增強(qiáng)層相應(yīng)的可分級(jí)性時(shí)，比特流提取單元從比特流提取所有NAL數(shù)據(jù)。必須基于NAL數(shù)據(jù)執(zhí)行加密以適應(yīng)比特流提取處理。以基于比特平面編碼的FGS數(shù)據(jù)格式構(gòu)建與質(zhì)量增強(qiáng)層相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)，其中，F(xiàn)GS數(shù)據(jù)格式允許比特流甚至從NAL數(shù)據(jù)的一個(gè)單元被提取。當(dāng)提取具有FGS數(shù)據(jù)格式的質(zhì)量增強(qiáng)層的比特流時(shí)，必須能夠甚至從NAL數(shù)據(jù)的一個(gè)單元提取比特流。
SVC比特流解密部分接收提取的NAL數(shù)據(jù)。SVC比特流解密部分通過使用接收的NAL數(shù)據(jù)的NAL頭檢查加密的NAL數(shù)據(jù)，并對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密。當(dāng)SVC比特流加密部分使用改變與特定可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)的特定值并對(duì)其加擾的加密方法時(shí)，如上所述，SVC比特流解密部分從加密的NAL數(shù)據(jù)提取加密的種子值。SVC比特流解密部分通過使用為加密的種子進(jìn)行解密所分配的密鑰對(duì)加密的種子值解密。當(dāng)加密的NAL數(shù)據(jù)包括多個(gè)可分級(jí)性時(shí)，SVC比特流解密部分提取多個(gè)加密的種子值。為了解密所有加密的種子值，需要與種子值相應(yīng)的多個(gè)解密密鑰。
根據(jù)本發(fā)明，SVC比特流解密部分通過使用提取的種子值對(duì)加擾的NAL數(shù)據(jù)解擾。SVC比特流解密部分對(duì)解擾的SVC比特流解碼。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，用戶終端可僅對(duì)與存儲(chǔ)在其中的解密密鑰相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)解密，使得每個(gè)終端可被限制為接收僅與存儲(chǔ)的解密密鑰相應(yīng)的可分級(jí)性元素的服務(wù)。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)建、加密和發(fā)送SVC比特流的SVC比特流加密部分的結(jié)構(gòu)的框圖。
SVC比特流的加密部分110包括SVC比特流創(chuàng)建單元100、NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元102、數(shù)據(jù)加密單元104、SVC比特流發(fā)送單元106和密鑰輸入單元108。
當(dāng)接收視頻信號(hào)時(shí)，SVC比特流創(chuàng)建單元100通過基于能夠提供各種可分級(jí)性的SVC方法對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼創(chuàng)建可分級(jí)視頻比特流。稍后將參照?qǐng)D2詳細(xì)描述基于SVC方法的SVC比特流創(chuàng)建單元100的視頻信號(hào)編碼方法。
NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元102提取包括在基于SVC方法編碼的比特流中的NAL數(shù)據(jù)的NAL頭，并且確定相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)是否為將被加密的NAL數(shù)據(jù)。術(shù)語“將被加密的NAL數(shù)據(jù)”表示SVC比特流中具有實(shí)際視頻數(shù)據(jù)信息的NAL單元。當(dāng)相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)是將被加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，從提取的NAL數(shù)據(jù)的NAL頭提取關(guān)于相應(yīng)可分級(jí)性的信息。術(shù)語“關(guān)于相應(yīng)可分級(jí)性的信息”表示關(guān)于在一幀中增強(qiáng)相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的可分級(jí)性的信息。另外，由于將被加密的NAL數(shù)據(jù)不包括參數(shù)信息而包括數(shù)據(jù)信息，所以可通過SVC比特流解密單元402對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)解密。
數(shù)據(jù)加密單元104通過使用由密鑰輸入單元108創(chuàng)建的密鑰對(duì)具有與已經(jīng)從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的可分級(jí)性信息相同的可分級(jí)性信息的NAL數(shù)據(jù)加密，其中，由NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元102識(shí)別所述將被加密的NAL數(shù)據(jù)。在這種情況下，數(shù)據(jù)加密單元104基于SVC比特流句法對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密。密鑰輸入單元108計(jì)算用于可分級(jí)性的加密的密鑰，所述可分級(jí)性將根據(jù)可分級(jí)性被加密，并且將計(jì)算的密鑰提供給數(shù)據(jù)加密單元104。當(dāng)將被加密的可分級(jí)性的數(shù)量大于或等于2時(shí)，創(chuàng)建同等數(shù)量的密鑰。當(dāng)接收創(chuàng)建的密鑰時(shí)，數(shù)據(jù)加密單元104根據(jù)將被加密的可分級(jí)性通過使用每個(gè)相應(yīng)密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密。當(dāng)已經(jīng)對(duì)與特定可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)加密時(shí)，SVC比特流加密部分110根據(jù)可分級(jí)性發(fā)送包括加密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流。
數(shù)據(jù)加密單元104被設(shè)計(jì)為接收將被加密的NAL數(shù)據(jù)，并通過使用從密鑰輸入單元108輸入的加密密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密。在這種情況下，加密方法可包括對(duì)稱加密算法，諸如數(shù)據(jù)加密算法(DES)、先進(jìn)的加密算法(AES)、三重DES、SEED等，或可包括非對(duì)稱加密算法，諸如RSA(Revest ShamirAdleman)，其中加密對(duì)象可包括紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS(精細(xì)粒度可分級(jí)性)值，它們都包括在比特流中。
當(dāng)比特流較大并且需要復(fù)雜的編碼步驟時(shí)，比如視頻內(nèi)容，僅對(duì)部分比特流編碼，從而使編碼步驟的效率不受加密的影響。根據(jù)本發(fā)明，僅改變先前編碼的SVC比特流中的將被加密的部分NAL數(shù)據(jù)，使得通過使用加擾方案對(duì)與將被加密的可分級(jí)性相應(yīng)的部分NAL數(shù)據(jù)加擾。
圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的SVC比特流加密部分110的數(shù)據(jù)加密單元104的結(jié)構(gòu)的框圖。
數(shù)據(jù)加密單元104可包括隨機(jī)值產(chǎn)生模塊152、種子創(chuàng)建模塊154、種子加密模塊156、種子插入模塊158和基于NAL數(shù)據(jù)的加密模塊150。種子創(chuàng)建模塊154創(chuàng)建種子值，所述種子值是能夠改變與將被加密的可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)的特定值的變量。隨機(jī)值產(chǎn)生模塊152通過使用創(chuàng)建的種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值?；贜AL數(shù)據(jù)的加密模塊150通過使用偽隨機(jī)值改變與將被加密的可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)的特定值。因此，基于NAL數(shù)據(jù)的加密模塊150輸出具有噪聲效果的加擾的NAL數(shù)據(jù)。另外，基于NAL數(shù)據(jù)的加密模塊150可按這樣的方式對(duì)具有FGS數(shù)據(jù)的每個(gè)NAL單元加密，即使在比特流提取處理中分離NAL單元，也可對(duì)具有FGS數(shù)據(jù)的NAL單元解密。
術(shù)語“偽隨機(jī)值”表示可將特定值改變?yōu)椴煌档碾S機(jī)值，其中，通過特定種子創(chuàng)建隨機(jī)值。也就是說當(dāng)存在相同的種子時(shí)，可創(chuàng)建相同的隨機(jī)值。
SVC比特流加密部分110的種子加密模塊156以密鑰輸入單元108提供的密鑰對(duì)種子值加密。SVC比特流加密部分110的種子插入模塊158將加密的種子值插入加擾的NAL數(shù)據(jù)。由于將加密應(yīng)用于完全編碼的比特流，因此，本發(fā)明可在不增加編碼復(fù)雜度的情況下容易地實(shí)現(xiàn)。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以發(fā)送對(duì)加密的可分級(jí)性元素具有加擾效果的視頻信號(hào)，甚至對(duì)編碼的比特流沒有單獨(dú)的解碼程序。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流加密部分的SVC比特流創(chuàng)建單元100中通過使用接收的視頻信號(hào)創(chuàng)建SVC比特流的程序的框圖。
當(dāng)接收視頻信號(hào)200時(shí)，SVC比特流創(chuàng)建單元100執(zhí)行二維(2D)抽選210，使得提供空域可分級(jí)性。在這種情況下，根據(jù)將被支持的空域可分級(jí)性的數(shù)量可多次執(zhí)行2D抽選210。通過執(zhí)行等級(jí)的B圖像220構(gòu)建時(shí)域可分級(jí)性，其中，按照空域可分級(jí)性的數(shù)量重復(fù)地構(gòu)建等級(jí)的B圖像220。質(zhì)量可分級(jí)性(空域轉(zhuǎn)換SNR可分級(jí)熵編碼)230基于比特平面通過FGS編碼構(gòu)建殘余值。通過復(fù)用器240將根據(jù)空間、時(shí)間、質(zhì)量編碼的比特流合并為一個(gè)比特流。由于用紋理值和運(yùn)動(dòng)向量值構(gòu)建空域和時(shí)域增強(qiáng)層，并且用SVC中紋理的FGS值構(gòu)建質(zhì)量增強(qiáng)層，所以必須將加密應(yīng)用于所有類型的紋理、運(yùn)動(dòng)向量和FGS數(shù)據(jù)，以保護(hù)全部比特流。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明由SVC比特流創(chuàng)建單元100創(chuàng)建的SVC比特流的結(jié)構(gòu)的示圖。
圖3示出包括空間和質(zhì)量之一的兩個(gè)增強(qiáng)層的編碼的SVC比特流的結(jié)構(gòu)，其中，一個(gè)圖像組(GOP)包括16幀。在圖3中，每個(gè)四邊形表示比特流的NAL數(shù)據(jù)。
SVC比特流中的最低空域被建立為基本層300并被解碼，空域增強(qiáng)層320用在空域的增強(qiáng)上。當(dāng)空域被增強(qiáng)時(shí)，時(shí)域也被增強(qiáng)，其中，通過等級(jí)的B圖像實(shí)現(xiàn)時(shí)域。每個(gè)NAL數(shù)據(jù)包括其NAL頭中的temporal_layer，并且圖3中的每個(gè)四邊形號(hào)表示temporal_layer號(hào)。通過使用GOP中的temporal_layer#0的NAL數(shù)據(jù)和下一GOP中的temporal_layer#0的NAL數(shù)據(jù)創(chuàng)建GOP中的temporal_layer#1的NAL數(shù)據(jù)。通過使用temporal_layer#0的NAL數(shù)據(jù)和temporal_layer#1的NAL數(shù)據(jù)創(chuàng)建temporal_layer#2的NAL數(shù)據(jù)。基于GOP中的幀號(hào)確定temporal_layer號(hào)。通過上述方法創(chuàng)建時(shí)域可分級(jí)性。
當(dāng)對(duì)所有NAL數(shù)據(jù)解碼時(shí)，對(duì)具有可由原始視頻信號(hào)200提供的最大幀速率的視頻信號(hào)解碼。另外，當(dāng)去除作為最大temporal_layer號(hào)的temporal_layer#N的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，可以在原始視頻信號(hào)的時(shí)域內(nèi)獲得具有一半所述幀速率的視頻信號(hào)的比特流。當(dāng)去除temporal_layer#N和temporal_layer#N-1的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，可以獲得可從所述比特流對(duì)具有四分之一原始視頻信號(hào)幀速率的視頻信號(hào)解碼的比特流。通過這種方式可以獲得具有不同幀速率的各種視頻信號(hào)。
參照?qǐng)D3，假設(shè)原始視頻信號(hào)是支持30幀/秒的比特流，通過去除temporal_layer#4的NAL數(shù)據(jù)獲得15幀/秒的視頻信號(hào)，通過去除temporal_layer#4和temporal_layer#3的NAL數(shù)據(jù)獲得7.5幀/秒的視頻信號(hào)，從而可以提供時(shí)域可分級(jí)性。一旦質(zhì)量域被增強(qiáng)為質(zhì)量增強(qiáng)層310和基本層300的空域，則接著增強(qiáng)的空域被增強(qiáng)為質(zhì)量增強(qiáng)層330。每當(dāng)空域被增強(qiáng)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的增強(qiáng)。每個(gè)增強(qiáng)層根據(jù)編碼器的參數(shù)可包括一個(gè)或多個(gè)層，并且通過NAL數(shù)據(jù)構(gòu)建這種基本層和增強(qiáng)層。這種NAL數(shù)據(jù)單元可容易地適應(yīng)比特流提取處理中對(duì)幀單元的視頻信號(hào)解碼。
圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的用于接收并解密SVC比特流的SVC比特流解密部分的結(jié)構(gòu)的框圖。
比特流提取單元400根據(jù)已經(jīng)在解碼SVC比特流的終端中預(yù)設(shè)的服務(wù)設(shè)置狀態(tài)僅提取所需的NAL數(shù)據(jù)，并將提取的NAL數(shù)據(jù)輸入到SVC比特流解密部分402。
SVC比特流解密部分402包括SVC比特流接收單元404，用于接收SVC比特流；數(shù)據(jù)解密單元406，當(dāng)存在加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，用于對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密；SVC比特流解碼單元408，對(duì)包括解密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流解碼；密鑰輸入單元410，用于提供解密NAL數(shù)據(jù)所需的解密密鑰。
當(dāng)SVC比特流接收單元404接收由比特流提取單元400提取的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)解密單元406通過使用與可分級(jí)性相應(yīng)的解密密鑰對(duì)接收的NAL數(shù)據(jù)解密。數(shù)據(jù)解密單元406從密鑰輸入單元410接收與可分級(jí)性相應(yīng)的解密密鑰。當(dāng)允許用戶使用特定可分級(jí)性服務(wù)時(shí)，可將這種解密密鑰提供給用戶。
數(shù)據(jù)解密單元406基于包括在比特流中的可分級(jí)性以預(yù)設(shè)順序執(zhí)行解密操作。這是因?yàn)橐赃@樣的方式對(duì)具有可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)彼此相關(guān)地進(jìn)行編碼，在所述方式中，可分級(jí)比特流在具有基于基本層增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)的同時(shí)，包括基本層和增強(qiáng)層。因此，數(shù)據(jù)解密單元406以基于從NAL頭提取的可分級(jí)性信息進(jìn)行解碼所需的順序?qū)AL數(shù)據(jù)解密。在程序中通過解密算法執(zhí)行這種處理，在所述程序中，將NAL數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)解密單元406?；谶@種關(guān)系的NAL數(shù)據(jù)的加密和解密可通過在實(shí)時(shí)解碼器中對(duì)解密的NAL數(shù)據(jù)首先解碼減少解碼的延時(shí)。
當(dāng)已經(jīng)通過數(shù)據(jù)解密單元406對(duì)加密的NAL解密時(shí)，SVC比特流解碼單元408對(duì)包括解密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流解碼，并輸出解碼的SVC比特流。當(dāng)接收到包括加密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流時(shí)，如果用戶終端不具有與加密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)的解密密鑰，則通過SVC比特流解碼單元408對(duì)SVC比特流的加密的NAL數(shù)據(jù)解碼。
然而，當(dāng)通過使用如上所述的預(yù)設(shè)密鑰對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密時(shí)，存在必須單獨(dú)并連續(xù)地對(duì)SVC比特流的一部分解碼的問題。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)使用加擾方法，使得解碼程序簡(jiǎn)單化。
圖4B是示出本發(fā)明在SVC比特流解密部分402中的數(shù)據(jù)解密單元406的結(jié)構(gòu)的框圖，其提供了上述問題的解決方法。
SVC比特流解密部分402還包括種子提取模塊450、種子解密模塊454、隨機(jī)值產(chǎn)生模塊456和NAL數(shù)據(jù)解密模塊452。種子提取模塊450檢查從SVC比特流接收單元404接收的NAL數(shù)據(jù)是否為加密的NAL數(shù)據(jù)。當(dāng)接收的NAL數(shù)據(jù)是加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，種子提取模塊450從加密的NAL數(shù)據(jù)提取加密的種子值。種子解密模塊454對(duì)加密的種子值解密。在這種情況下，從密鑰輸入單元410輸入到種子解密模塊454的密鑰被用作解密種子值的解密密鑰。
密鑰輸入單元410根據(jù)已經(jīng)允許用戶終端訪問的可分級(jí)性存儲(chǔ)多個(gè)解密密鑰。計(jì)算并創(chuàng)建根據(jù)每個(gè)可分級(jí)性解密所需的密鑰的數(shù)量，并將其輸入到種子解密模塊454。多個(gè)解密密鑰與不同的可分級(jí)性相應(yīng)，并且每個(gè)解密密鑰被用于解密其相應(yīng)可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)SVC比特流加密系統(tǒng)采用改變SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)的特定值的加擾方案時(shí)，由密鑰輸入單元410提供的密鑰被用作恢復(fù)改變的特定值的密鑰。如上所述，可將用于可分級(jí)性的加擾應(yīng)用于兩個(gè)或多個(gè)可分級(jí)性元素。當(dāng)加擾的可分級(jí)性的數(shù)量大于或等于2時(shí)，需要相等數(shù)量的種子值，以恢復(fù)所有可分級(jí)性。因此，解密加密的種子值所需的密鑰的數(shù)量也大于或等于2。
如果密鑰輸入單元410不存儲(chǔ)與種子值相應(yīng)的所有密鑰，則由于密鑰沒有存儲(chǔ)在密鑰輸入單元410中，所以不能解密種子值。在這種情況下，向用戶提供可分級(jí)視頻，所述可分級(jí)視頻在保持與未解密的種子值相應(yīng)的可分級(jí)性元素的噪聲分量的條件下被解碼。
當(dāng)已經(jīng)解密種子值時(shí)，隨機(jī)值產(chǎn)生模塊456根據(jù)在SVC比特流解密部分解密的種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值。當(dāng)已經(jīng)產(chǎn)生偽隨機(jī)值時(shí)，NAL數(shù)據(jù)解密模塊452通過使用偽隨機(jī)值將改變的加擾的NAL數(shù)據(jù)的特定值恢復(fù)成原始特定值。當(dāng)已經(jīng)恢復(fù)所述特定值時(shí)，加擾的NAL數(shù)據(jù)的噪聲分量消失，從而恢復(fù)具有原始可分級(jí)性元素的NAL數(shù)據(jù)，并通過SVC比特流解碼單元408對(duì)恢復(fù)的NAL數(shù)據(jù)解碼。
圖5是示出在SVC比特流加密部分中根據(jù)NAL數(shù)據(jù)加密SVC比特流并發(fā)送加密的SVC比特流的程序的流程圖。
參照?qǐng)D5，當(dāng)輸入視頻信號(hào)200時(shí)，SVC比特流加密部分110接收原始視頻信號(hào)200(步驟500)。在步驟502中，SVC比特流加密部分110根據(jù)可分級(jí)性將已經(jīng)由NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元102接收的視頻信號(hào)編碼為包括NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流。
在步驟504，SVC比特流加密部分110通過檢查包括在編碼的SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)。SVC比特流加密部分110從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取可分級(jí)性信息。在步驟506，SVC比特流加密部分110計(jì)算將被加密的可分級(jí)性的數(shù)量，并根據(jù)將被加密的可分級(jí)性創(chuàng)建加密密鑰。在步驟508，SVC比特流加密部分110通過使用根據(jù)NAL數(shù)據(jù)的可分級(jí)性創(chuàng)建的密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密。在這種情況下，SVC比特流加密部分110基于SVC比特流句法對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流加密部分中通過不同的密鑰加密的NAL數(shù)據(jù)的示圖。
根據(jù)可分級(jí)性通過不同的密鑰對(duì)加密的比特流的NAL數(shù)據(jù)分別加密。因此，當(dāng)解密具有特定可分級(jí)性的視頻時(shí)，需要特定密鑰的組合。
圖6顯示NAL數(shù)據(jù)的概念示圖，識(shí)別所述NAL數(shù)據(jù)，從而提供可分級(jí)性并通過使用多個(gè)密鑰對(duì)其進(jìn)行加密。使用的多個(gè)密鑰被表示為“key(space，time，and quality)”，其為數(shù)學(xué)函數(shù)，從而表示關(guān)于在加密中使用的實(shí)際可分級(jí)性的信息。所述“key(space，time，and quality)”與從NAL頭中指定的“defendency_id(space)”、“temporal_layer(time)”和“quality_level(quality)”提取的值相同，其中，所述值表示由NAL數(shù)據(jù)提供的可分級(jí)性。
對(duì)于當(dāng)對(duì)一幀解碼時(shí)使用的具有可分級(jí)性的所有NAL數(shù)據(jù)，用不同的密鑰對(duì)提供不同可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)加密，用相同的密鑰對(duì)提供相同可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)加密。視頻內(nèi)容包括一組幀，并且逐個(gè)增強(qiáng)每一幀以增強(qiáng)視頻內(nèi)容的可分級(jí)性。由于以在一幀中提供空間、時(shí)間和質(zhì)量的多層可分級(jí)性的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這種可分級(jí)性增強(qiáng)，所以必須用不同的密鑰對(duì)幀單元中分配給增強(qiáng)層的所有NAL數(shù)據(jù)加密。結(jié)果，當(dāng)執(zhí)行解密時(shí)，可以對(duì)每個(gè)可分級(jí)性提供逐個(gè)的增強(qiáng)功能。
參照?qǐng)D6，在SVC方法中提供的空域、時(shí)域和質(zhì)量可分級(jí)性中的每個(gè)都存在兩層。也就是說，第i幀、第(i+1)幀和第(i+2)幀中的每個(gè)都包括空間1、空間0、質(zhì)量1、質(zhì)量0、時(shí)間1和時(shí)間0的可分級(jí)性層。從而，一個(gè)視頻幀總共包括六個(gè)可分級(jí)性層。這意味著可將一幀構(gòu)建為具有六個(gè)NAL數(shù)據(jù)的元素的視頻流，所述六個(gè)NAL數(shù)據(jù)的元素具有不同的空間、時(shí)間和質(zhì)量特性。
在圖6中，為了對(duì)視頻流加密從而提供理想的可分級(jí)性，加密六個(gè)NAL數(shù)據(jù)的元素需要六個(gè)密鑰。對(duì)于在幀單元中提供相同可分級(jí)性的多個(gè)NAL數(shù)據(jù)，通過使用相同密鑰重復(fù)執(zhí)行加密。參照?qǐng)D六的上述描述僅是加密的示例，密鑰和將被加密的NAL數(shù)據(jù)的數(shù)量可根據(jù)將被加密的可分級(jí)性的數(shù)量改變。
為了對(duì)以上述方式加密的SVC比特流解密，去除除了具有所需級(jí)別的比特流之外的比特流。與用戶要求的級(jí)別相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)存在于可對(duì)一個(gè)幀進(jìn)行解碼的范圍內(nèi)，從而可以僅用用戶具有的密鑰對(duì)一幀解碼。由于這個(gè)原因，經(jīng)受比特流提取處理的加密的比特流需要全部密鑰之中幾個(gè)密鑰的結(jié)合，從而對(duì)與提供特定的可分級(jí)性需要的可分級(jí)性相同的加密的比特流解密。因此，可對(duì)于特定可分級(jí)性構(gòu)建條件訪問控制。
表1顯示如圖6所示構(gòu)建的NAL數(shù)據(jù)的單元加密可通過適合密鑰的結(jié)合來提供用于時(shí)間、空間和質(zhì)量的所有可分級(jí)性，所述所有可分級(jí)性已經(jīng)由初始SVC比特流提供。例如，當(dāng)想要訪問空間0、質(zhì)量0和時(shí)間0的可分級(jí)性時(shí)，用戶需要key(0，0，0)，當(dāng)想要用于空間的增強(qiáng)時(shí)，用戶需要key(0，0，1)和key(1，1，0)。
表1

表2顯示當(dāng)基于表1所示的訪問條件各種密鑰用于訪問特定視頻時(shí)，可訪問和不可訪問的情況，其中，由CIF(空間1)、30fps(時(shí)間1)和FGS(質(zhì)量1)構(gòu)建所述特定視頻。應(yīng)該注意必須包括訪問條件所需的所有密鑰以訪問特定視頻。當(dāng)不能訪問特定視頻時(shí)，不對(duì)相應(yīng)可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，從而NAL數(shù)據(jù)被解碼為噪聲圖像。
表2

由SVC比特流提供的基于可分級(jí)性的數(shù)量所需的加密密鑰的數(shù)量和每個(gè)可分級(jí)性的層數(shù)可表示為等式(1)Keytotal=Σn=0N-1nq*nt---(1)]]>用于SVC比特流的NAL數(shù)據(jù)的密鑰的數(shù)量是基于可分級(jí)性的數(shù)量和每個(gè)可分級(jí)性的層數(shù)。因此，所需加密密鑰的數(shù)量是基于可分級(jí)性的數(shù)量和每個(gè)可分級(jí)性的層數(shù)，所述加密密鑰用在初始編碼上。當(dāng)假設(shè)SVC比特流具有N個(gè)空域、基于N個(gè)空域的Nq個(gè)質(zhì)量、和基于N個(gè)空域的Nt個(gè)時(shí)域，通過等式(1)可獲得用于加密可分級(jí)視頻的加密密鑰的總數(shù)“KEYtotal”。另外，如表1和表2所示，可通過特定密鑰的結(jié)合或分離獲得密鑰。如表1和表2所示，盡管僅使用兩個(gè)密鑰“0”和“1”，但是可以僅通過結(jié)合并分配所述兩個(gè)密鑰來提供訪問控制服務(wù)，所述訪問控制服務(wù)給出對(duì)各種可分級(jí)性的訪問。
如上所述，在步驟508中加密相應(yīng)可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)的方法可以是改變編碼的SVC比特流中的相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的特定值的加擾方法。步驟508可以是改變編碼的SVC比特流中的相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的特定值的處理。關(guān)于這種情況，將參照?qǐng)D7和圖8詳細(xì)描述僅改變相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的特定值并對(duì)其加擾的程序。
在步驟508之后，SVC比特流加密部分110將SVC比特流發(fā)送到比特流提取單元400(步驟510)，所述SVC比特流包括加密的可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)和未加密的可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流加密部分中改變NAL數(shù)據(jù)的特定值，并對(duì)其加擾的程序的流程圖，圖8是顯示應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的加密方法的SVC比特流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例的示圖。
參照?qǐng)D7，當(dāng)采用改變編碼的SVC比特流中的相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的特定值的方法以對(duì)相應(yīng)可分級(jí)性的NAL數(shù)據(jù)加密時(shí)，SVC比特流加密部分進(jìn)行步驟700，其中，SVC比特流加密部分的種子創(chuàng)建模塊154創(chuàng)建與提取的可分級(jí)性相應(yīng)的種子值。明顯的是將被加密的可分級(jí)性的數(shù)量可以大于或等于2。在這種情況下，提取相同數(shù)量的一些可分級(jí)性信息，因此也創(chuàng)建兩個(gè)或多個(gè)種子值。
在步驟702，SVC比特流加密部分110的隨機(jī)值產(chǎn)生模塊152通過使用由種子創(chuàng)建模塊154創(chuàng)建的每個(gè)種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值。在步驟704，SVC比特流加密部分110從編碼的SVC比特流提取紋理值，并提取紋理值的符號(hào)值。
根據(jù)提出的SVC比特流加擾方案可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)創(chuàng)建SVC比特流時(shí)，可在相應(yīng)比特流經(jīng)受CABAC(基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼)處理之前分別提取紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS值的符號(hào)值。因此，根據(jù)基于本發(fā)明的SVC比特流加密系統(tǒng)，對(duì)紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS值的符號(hào)值都進(jìn)行加密。
參照?qǐng)D8所示的SVC比特流句法，在相應(yīng)比特流經(jīng)受CABAC處理之前，符號(hào)值“coeff_Sign-flag[i]”802和紋理值“coeff_abs_level_minusl[i]”800分別包括在所述比特流中，這意味著可單獨(dú)提取符號(hào)值。
在步驟706，SVC比特流加密部分110通過使用產(chǎn)生的偽隨機(jī)值使紋理值的符號(hào)值802反向，從而在圖像中具有噪聲效果。使用符號(hào)值802的原因是當(dāng)使符號(hào)值802反向時(shí)，可以通過僅改變一個(gè)比特值將相應(yīng)紋理值改變?yōu)橥耆煌闹?，換句話說，因?yàn)槊總€(gè)符號(hào)值產(chǎn)生的影響比比特流中的其它任何比特的影響大，所以使用符號(hào)值。因此，通過僅使將被加密的可分級(jí)性NAL數(shù)據(jù)的紋理值中的一個(gè)比特值的符號(hào)反向，本發(fā)明的SVC比特流加密系統(tǒng)可具有滿意的噪聲效果，甚至可以不需要復(fù)雜的編碼和解碼處理。
在步驟708，SVC比特流加密部分通過使用預(yù)設(shè)加密密鑰對(duì)相應(yīng)種子值加密。根據(jù)可分級(jí)性以不同值設(shè)置加密密鑰，從而所述加密密鑰與相應(yīng)于每個(gè)可分級(jí)性的每個(gè)種子值相應(yīng)。SVC比特流加密部分將加密的種子值插入到加密的可分級(jí)性NAL數(shù)據(jù)。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的在SVC比特流解密部分中接收和解密加密的NAL數(shù)據(jù)，并輸出解密的NAL數(shù)據(jù)的程序的流程圖。
在步驟900，SVC比特流解密部分402從SVC比特流加密部分110接收SVC比特流。在步驟902，SVC比特流解密部分402從接收的SVC比特流僅提取根據(jù)服務(wù)設(shè)置狀態(tài)(即，根據(jù)基于可由SVC比特流解密部分402提供的可分級(jí)性確定的服務(wù)級(jí)別)所需的NAL數(shù)據(jù)。
在步驟904，SVC比特流解密部分402檢查接收的SVC比特流是否包括加密的NAL數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^檢查包括在SVC比特流中每個(gè)NAL數(shù)據(jù)的NAL頭來確定接收的SVC比特流中是否存在加密的NAL數(shù)據(jù)。
當(dāng)在接收的SVC中不存在加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，SVC比特流解密部分402不改變地輸出通過SVC比特流接收單元404接收的NAL數(shù)據(jù)(步驟910)。當(dāng)在步驟902確定在接收的SVC中存在加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，SVC比特流解密部分402檢查與加密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)的可分級(jí)性信息(步驟906)。在步驟908，SVC比特流解密部分402通過使用密鑰輸入單元410提供的解密密鑰對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密。SVC比特流解密部分402的SVC比特流解碼單元408對(duì)包括解密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流解碼。解密的NAL數(shù)據(jù)與通過對(duì)具有由SVC比特流加密部分110中的NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元102識(shí)別的數(shù)據(jù)信息的NAL數(shù)據(jù)加密獲得的數(shù)據(jù)相應(yīng)。盡管因?yàn)樵谟脩艚K端中不存在對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密所需的密鑰，所以存在未解密的NAL數(shù)據(jù)，但是因?yàn)镹AL數(shù)據(jù)具有與句法匹配的數(shù)據(jù)信息，所以可執(zhí)行解碼操作。SVC比特流解密部分通過使用根據(jù)可分級(jí)性而不同地設(shè)置的密鑰僅對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密，從而，可以限制用戶終端通過可分級(jí)性訪問可分級(jí)視頻，其中，所述NAL數(shù)據(jù)是已經(jīng)允許用戶終端訪問的數(shù)據(jù)。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的在通過SVC比特流解密部分接收的SVC比特流中通過恢復(fù)相應(yīng)NAL數(shù)據(jù)的特定值來對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密的程序的詳細(xì)流程圖。
當(dāng)在步驟908確定通過改變NAL數(shù)據(jù)的特定值的方式對(duì)SVC比特流的相應(yīng)可分級(jí)性NAL數(shù)據(jù)加密時(shí)，SVC比特流解密部分進(jìn)行到步驟1000，其中，SVC比特流解密部分的種子提取模塊450從加密的NAL數(shù)據(jù)提取加密的種子值。在步驟1002，SVC比特流解密部分402通過使用在密鑰輸入單元410中預(yù)存儲(chǔ)的密鑰對(duì)加密的種子值解密。
在步驟1004，SVC比特流解密部分402將解密的種子值輸入到隨機(jī)值產(chǎn)生模塊456，從而創(chuàng)建與種子值相應(yīng)的偽隨機(jī)值。
在步驟1006，SVC比特流解密部分402從編碼的SVC比特流提取紋理值、運(yùn)動(dòng)值和FGS值。在步驟1008，SVC比特流解密部分402通過使用偽隨機(jī)值恢復(fù)已經(jīng)反向的符號(hào)值，并執(zhí)行加擾處理。因此，本發(fā)明具有對(duì)編碼的可分級(jí)視頻的加密的可分級(jí)性進(jìn)行加擾的效果，甚至不使用單獨(dú)的加密密鑰執(zhí)行解碼處理。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的加密方法，甚至在對(duì)通過SVC編碼的比特流被加密之后還保持可分級(jí)性功能，加密的比特流在不解密的情況下適應(yīng)比特流提取處理，這是SVC的特殊的適應(yīng)轉(zhuǎn)換處理，并且，可以對(duì)SVC比特流提供的所有數(shù)據(jù)類型加密。
另外，根據(jù)本發(fā)明，不管由SVC比特流提供的用于空間、時(shí)間和質(zhì)量的可分級(jí)性的數(shù)量，提供用于加密的至少一個(gè)或多個(gè)不同的密鑰，從而可以限制用戶訪問未認(rèn)可的可分級(jí)比特流的可分級(jí)性，因此具有能夠通過可分級(jí)性保護(hù)可分級(jí)視頻內(nèi)容的效果。
盡管已經(jīng)參照其特定的優(yōu)選示例性實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。具體地，盡管已經(jīng)在使紋理值、運(yùn)動(dòng)值和FGS值的符號(hào)值反向以執(zhí)行加擾操作的情況下描述了本發(fā)明，但是這只是本發(fā)明的最明顯的效果的示例，本發(fā)明的范圍不由這個(gè)實(shí)施例限制。也就是說，明顯的是，如果改變某一比特可引起更大的加擾效果，則除了紋理值、運(yùn)動(dòng)值和FGS值的符號(hào)值之外，可用所述某一比特來代替所述符號(hào)值。另外，盡管已經(jīng)對(duì)僅改變符號(hào)值的情況描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是明顯的是，可通過改變除了符號(hào)值之外的某一值實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍不限于上述實(shí)施例，而是由權(quán)利要求及其等同物來限定。
權(quán)利要求
1.一種可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)，包括可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流加密部分，用于對(duì)可分級(jí)視頻比特流加密；比特流提取單元，用于從SVC比特流提取特定可分級(jí)性的網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)；以及SVC比特流解密部分，用于對(duì)從SVC比特流加密部分發(fā)送的可分級(jí)視頻比特流解密，所述SVC比特流加密部分包括SVC比特流創(chuàng)建單元，用于通過使用輸入視頻信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)可分級(jí)性創(chuàng)建NAL數(shù)據(jù)和NAL數(shù)據(jù)的頭，并創(chuàng)建包括NAL數(shù)據(jù)和NAL頭的SVC比特流；NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元，用于從包括在SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)，并從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取可分級(jí)性信息；密鑰輸入單元，用于輸出與可分級(jí)性信息相應(yīng)的加密密鑰；以及數(shù)據(jù)加密單元，用于通過使用加密密鑰對(duì)具有可分級(jí)性信息的NAL數(shù)據(jù)加密，所述可分級(jí)性信息與基于SVC句法的提取的可分級(jí)性信息相同。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元通過使用包括在SVC比特流中NAL數(shù)據(jù)的NAL頭信息來識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述NAL數(shù)據(jù)識(shí)別單元從NAL頭提取可分級(jí)性信息。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)加密單元包括種子創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建種子值，所述種子值與可分級(jí)性信息相應(yīng)，并用于對(duì)與由可分級(jí)性信息指定的可分級(jí)性相應(yīng)的NAL數(shù)據(jù)加密；加密模塊，用于通過使用創(chuàng)建的種子值對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密；以及種子加密模塊，用于通過使用加密密鑰對(duì)創(chuàng)建的種子值加密，并將加密的種子值插入到加密的NAL數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述加密模塊包括隨機(jī)值產(chǎn)生器，用于從種子創(chuàng)建模塊接收創(chuàng)建的種子值，并根據(jù)種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；以及基于NAL數(shù)據(jù)的加密器，用于從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值，并基于根據(jù)種子值產(chǎn)生的偽隨機(jī)值改變提取的值。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，可分級(jí)性信息的數(shù)量至少為2。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述密鑰輸入單元計(jì)算與每條可分級(jí)性信息相應(yīng)的加密密鑰的數(shù)量，并當(dāng)可分級(jí)性信息的數(shù)量至少為2時(shí)提供所述加密密鑰，并且數(shù)據(jù)加密單元通過使用加密密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密，所述NAL數(shù)據(jù)具有與以基于SVC句法的NAL數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的可分級(jí)性信息相同的可分級(jí)性信息。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)加密單元包括種子創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建與每條可分級(jí)性信息相應(yīng)的種子值；加密模塊，用于通過使用創(chuàng)建的種子值根據(jù)每條可分級(jí)性信息對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密；以及種子加密模塊，用于通過使用每個(gè)加密密鑰對(duì)創(chuàng)建的種子值加密，并將加密的種子值插入到加密的NAL數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述加密模塊包括隨機(jī)值產(chǎn)生器，用于從種子創(chuàng)建模塊接收創(chuàng)建的種子值，并根據(jù)種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；以及基于NAL數(shù)據(jù)的加密器，用于從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值，并通過使用偽隨機(jī)值改變特定值，所述特定值與每條可分級(jí)性信息相應(yīng)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述基于NAL數(shù)據(jù)的加密器基于NAL數(shù)據(jù)對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密，從而，在加密之前或之后保持可分級(jí)性的同時(shí)，可將NAL數(shù)據(jù)應(yīng)用于比特流提取處理。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述基于NAL數(shù)據(jù)的加密器對(duì)NAL數(shù)據(jù)加密，從而，即使當(dāng)NAL數(shù)據(jù)在比特流提取處理中分離時(shí)，也可對(duì)具有FGS數(shù)據(jù)的NAL數(shù)據(jù)解密。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
14.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，通過下式獲得加密密鑰的數(shù)量Keytotal=Σn=0N-1nq*nt,]]>其中，N表示空域可分級(jí)性的數(shù)量，Nq表示基于N個(gè)空域可分級(jí)性的質(zhì)量可分級(jí)性的數(shù)量，Nt表示基于N個(gè)空域可分級(jí)性的時(shí)域可分級(jí)性的數(shù)量。
15.一種可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)，包括可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流加密部分，用于對(duì)可分級(jí)視頻比特流加密；比特流提取單元，用于從SVC比特流提取特定可分級(jí)性的網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)；以及SVC比特流解密部分，用于對(duì)從SVC比特流加密部分發(fā)送的可分級(jí)視頻比特流解密，所述SVC比特流解密部分包括SVC比特流接收單元，用于接收SVC比特流，所述SVC比特流包括與由比特流提取單元提取的可分級(jí)性相應(yīng)的多個(gè)NAL數(shù)據(jù)；密鑰輸入單元，用于提供解密密鑰；數(shù)據(jù)解密單元，用于通過使用解密密鑰對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密；以及SVC比特流解碼單元，用于對(duì)包括解密的NAL數(shù)據(jù)的SVC比特流解碼。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)解密單元基于可分級(jí)性之間的關(guān)系以與解碼順序相同的順序?qū)哂胁煌煞旨?jí)性的NAL數(shù)據(jù)解密。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，盡管因?yàn)椴淮嬖谒行枰拿荑€，所以不能對(duì)加密的SVC比特流完全地解密，但是數(shù)據(jù)解密單元能夠?qū)VC比特流解碼。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)解密單元包括種子提取模塊，用于確定提取的NAL數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被加密，并且當(dāng)NAL數(shù)據(jù)被加密時(shí)，提取加密的種子值以對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密；密鑰輸入模塊，用于輸出解密密鑰以對(duì)加密的種子值解密；種子解密模塊，用于通過使用從密鑰輸入模塊輸入的解密密鑰對(duì)加密的種子值解密；以及解密模塊，用于接收解密的種子，并通過使用解密的種子對(duì)NAL數(shù)據(jù)解密。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述解密模塊包括隨機(jī)值產(chǎn)生器，用于接收種子值，并根據(jù)種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；以及NAL數(shù)據(jù)解密器，用于從加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值，并基于偽隨機(jī)值恢復(fù)提取的值。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
21.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述SVC比特流接收單元接收具有不同可分級(jí)性的至少兩個(gè)加密的NAL數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述密鑰輸入模塊提供解密密鑰，使得對(duì)每個(gè)加密的NAL數(shù)據(jù)解密，并且數(shù)據(jù)解密單元通過使用解密密鑰對(duì)每個(gè)NAL數(shù)據(jù)解密。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)解密單元包括種子解密模塊，用于通過使用解密密鑰對(duì)加密的種子值解密；以及解密模塊，用于通過使用解密的種子值基于至少兩個(gè)提取的加密的可分級(jí)性對(duì)每個(gè)NAL數(shù)據(jù)解密。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)解密單元包括隨機(jī)值產(chǎn)生器，用于從種子解密模塊接收解密的種子值，并根據(jù)所述種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；以及NAL數(shù)據(jù)解密器，用于從至少兩個(gè)加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值，并通過使用偽隨機(jī)值恢復(fù)特定值。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
26.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述密鑰輸入單元基于下式計(jì)算解密密鑰的數(shù)量Keytotal=Σn=0N-1nq*nt,]]>其中，N表示空域可分級(jí)性的數(shù)量，Nq表示基于N個(gè)空域可分級(jí)性的質(zhì)量可分級(jí)性的數(shù)量，Nt表示基于N個(gè)空域可分級(jí)性的時(shí)域可分級(jí)性的數(shù)量。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)部分NAL數(shù)據(jù)沒有被解密時(shí)，所述SVC比特流解碼單元在解碼操作期間添加噪聲，從而根據(jù)與未解密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)的可分級(jí)性的數(shù)量改變?cè)肼暤某潭取?br> 28.一種由在可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)中的SVC比特流加密部分對(duì)可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流加密的方法，所述SVC比特流加密部分用于對(duì)可分級(jí)視頻比特流加密；比特流提取單元用于從SVC比特流提取特定可分級(jí)性的網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)；以及解密部分用于對(duì)從SVC比特流加密部分發(fā)送的可分級(jí)視頻比特流解密，所述方法包括步驟根據(jù)可分級(jí)性將輸入視頻信號(hào)編碼為SVC比特流，所述SVC比特流包括NAL數(shù)據(jù)和NAL頭；在包括在SVC比特流中的NAL數(shù)據(jù)中識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)；接收加密密鑰，所述加密密鑰與將被加密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)，并用于對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密；以及基于SVC比特流句法對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，在NAL數(shù)據(jù)識(shí)別步驟中，通過使用NAL頭來識(shí)別將被加密的NAL數(shù)據(jù)，并從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取可分級(jí)性信息。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，加密步驟包括創(chuàng)建與可分級(jí)性信息相應(yīng)的種子值；根據(jù)創(chuàng)建的種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值；通過使用偽隨機(jī)值改變提取的特定值來對(duì)將被加密的NAL數(shù)據(jù)加密；以及通過使用加密密鑰對(duì)相應(yīng)可分級(jí)性的種子值加密。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
32.一種由在可分級(jí)視頻比特流加密/解密系統(tǒng)中的SVC比特流解密部分對(duì)可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流解密的方法，所述系統(tǒng)包括SVC比特流加密部分，用于對(duì)可分級(jí)視頻比特流加密；比特流提取單元，用于從SVC比特流提取需要的特定可分級(jí)性的網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)；以及SVC比特流解密部分，用于對(duì)從SVC比特流加密部分發(fā)送的可分級(jí)視頻比特流解密，所述方法包括步驟根據(jù)由比特流提取單元提取的可分級(jí)性接收SVC比特流，所述SVC比特流包括NAL數(shù)據(jù)和NAL頭；當(dāng)提取的NAL數(shù)據(jù)包括加密的NAL數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)可分級(jí)性對(duì)加密的NAL數(shù)據(jù)解密；以及對(duì)解密的NAL數(shù)據(jù)和未解密的NAL數(shù)據(jù)解碼。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，在解密步驟中，根據(jù)可分級(jí)性以與SVC比特流的解碼順序相同的順序?qū)哂胁煌煞旨?jí)性的NAL數(shù)據(jù)解密。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，解密步驟包括從加密的NAL數(shù)據(jù)提取與加密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)的可分級(jí)性的種子值；當(dāng)種子值已經(jīng)被加密時(shí)，通過使用預(yù)分配的解密密鑰對(duì)種子值解密；根據(jù)解密的種子值產(chǎn)生偽隨機(jī)值；根據(jù)可分級(jí)性從加密的NAL數(shù)據(jù)提取特定值；基于每個(gè)相應(yīng)可分級(jí)性通過使用根據(jù)種子值產(chǎn)生的偽隨機(jī)值恢復(fù)提取的特定值；以及恢復(fù)加密的NAL數(shù)據(jù)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述特定值包括從將被加密的NAL數(shù)據(jù)提取的紋理值、運(yùn)動(dòng)向量值和FGS數(shù)據(jù)值的符號(hào)值。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，在解碼步驟中，當(dāng)部分NAL數(shù)據(jù)沒有被解密時(shí)添加噪聲，從而根據(jù)與未解密的NAL數(shù)據(jù)相應(yīng)的可分級(jí)性的數(shù)量改變?cè)肼暤某潭取?br> 全文摘要
公開了一種作為下一代編碼技術(shù)的可分級(jí)視頻編碼(SVC)比特流的加密系統(tǒng)和方法。所述加密方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL)數(shù)據(jù)加密，其中，對(duì)SVC編碼之后創(chuàng)建的比特流根據(jù)空間、時(shí)間和質(zhì)量的多維可分級(jí)性來識(shí)別所述NAL數(shù)據(jù)，因而甚至在加密之后提供空間、時(shí)間和質(zhì)量的多維可分級(jí)性功能，從而甚至在加密之后的比特流提取處理中也保持可分級(jí)性。根據(jù)這種可分級(jí)加密方法，在比特流提取處理中去除加密的比特流的特定部分，并且基于訪問特定可分級(jí)性的密鑰的結(jié)合限制用戶訪問比特流。因此，可以保護(hù)可分級(jí)視頻內(nèi)容，并基于可分級(jí)性訪問視頻內(nèi)容。
文檔編號(hào)H04N7/167GK1992879SQ200610148510
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者魯勇滿, 元容根, 裴泰眠 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 韓國(guó)情報(bào)通信大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)