HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scramble-Vorrichtung, welche von einem
begrenzten Personenkreis für Scramble- und Dekodierungs-Operationen verwendet
werden kann, die erforderlich sind zum Übertragen oder Bewahren digital kodierter
Signale, und insbesondere eine Scramble-Vorrichtung, welche den Grad des
Scramblens entsprechend dem Zweck wirksam steuert.
Beschreibung des Standes der Technik
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Die EP-A-0 469 835 offenbart eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren
zum orthogonalen Transformieren und Quantisieren eingegebener Bilddaten in
Blockeinheiten und nachfolgenden Ausführen einer Bildkompression durch
längenvariables Kodieren der Daten. Insbesondere wird die Steuerung in solch einer
Weise ausgeführt, dass die komprimierte Informationsmenge eine vorbestimmte Menge
erreicht, wenn die längenvariable Kodierung ausgeführt wird. Eine optimale Bild-
Kompression und Expansion werden ausgeführt durch Abtasten von Daten, die
quantifiziert wurden unter Berücksichtigung der Ausgabe-Merkmale einer
Bildausgabeeinheit und menschlicher, visueller Merkmale. Durch Auswählen einer
optimalen Quantisierungstabelle beim Kodieren oder Auswählen optimaler Ergebnisse aus
einer Mehrzahl kodierter Ergebnisse wird die Verwaltung des Bildspeichers
unterstützt und Bild-Kompression und Expansion verwirklichen die Einfachheit von
Bildbearbeitung und eine Behandlung kann ausgeführt werden, während die Bildqualität
beibehalten wird. Weiterhin wird eine Steuerung in solch einer Weise ausgeführt,
dass ein Datenzugriff auf den Bildspeicher einen vorbestimmten Wert erreicht, um
die Kombination von Bildern in dem Bildspeicher zu ermöglichen.
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Eine konventionelle, wirksame Steuerung von Scramblen wird bei einer TV-
Rundfunkübertragung verwendet. Hinsichtlich einer Scramble-Vorrichtung zum
Handhaben eines digitalen Signals ist ein Scramblen für ein Tonsignal beschrieben
in Television Institution Technical Report, Band 15, Nr. 14, S. 1-6.
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Die konventionelle Scramble-Vorrichtung umfasst eine
Exklusiv-OR-Berechnungsanordnung zum Anwenden von Zufallszahlen auf ein eingegebenes Signal; einen
Zufallszahlengenerator zum Erzeugen einer Reihe zufälliger Zahlen durch
Verwenden eines Scramble-Schlüssels; und eine Steuerungsschaltung, angeordnet
zwischen dem Zufallszahlengenerator und der Exklusiv-OR-Berechnungsanordnung
zum Steuern der Zufallszahlen, die auf das eingegebene Signal anzuwenden sind.
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In der Konstruktion der konventionellen Scramble-Vorrichtung führt die Exklusiv-OR-
Berechnungsanordnung eine logische Exklusiv-OR-Verknüpfung des eingegebenen
Signals unter Verwendung einer Reihe von Pseudo-Zufallszahlen aus, erzeugt
durch den Zufallszahlengenerator. Auf diese Weise wird das eingegebene Signal
Bit-invertiert. Die Steuerungsschaltung steuert die Bit-Inversions-Rate des
eingegebenen Signals durch geeignetes Schalten der Anwendung der Zufallszahlen auf die
eingegebenen Signale. Beim Ausführen der Dekodierung führt eine Exklusiv-OR-
Berechnungsanordnung eine logische Exklusiv-OR-Verknüpfung eines
gescrambleten Signals unter Verwendung der durch den Zufallszahlengenerator erzeugten
Zufallszahlen aus. Die von dem Zufallszahlengenerator erzeugte Pseudo-Zufallszahl
wird bestimmt durch den Scramble-Schlüssel und Dekodieren kann nur durch
Personen ausgeführt werden, welche den Scramble-Schlüssel haben.
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In der oben beschriebenen, konventionellen Scramble-Vorrichtung und einer
Vorrichtung zum Wiedergeben des gescrambleten Signals ist, wenn das eingegebene
Signal mit fester Länge kodiert ist, die Position jedes Kodes und die Kodelänge
davon bekannt, wenn ein Datenbit zufällig invertiert wird. Daher wird einen Kode, auf
welchem keine Zufallszahlen angewendet wurden, korrekt wiederhergestellt, und
der Grad, in welchem eine Person, die nicht den Scramble-Schlüssel hat, das
gescramblete Signal wiederherstellen kann, kann durch eine Zufallszahlen-
Anwendungshäufigkeit gesteuert werden.
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Die oben beschriebene, konventionelle Scramble-Vorrichtung hat die folgenden
Probleme: Wenn ein eingegebenes Signal einen Kode variabler Länge enthält, wird
auch ein mit variabler Länge kodierter Abschnitt durch die Scramble-Verarbeitung in
ein Zufalls-Bitmuster umgewandelt. Dies geschieht, weil das Signal auf Zufallsbasis
Bit-invertiert wird. In dem mit variabler Länge kodierten Kode ist die Länge des Kodes
nicht konstant und sämtliche Bitmuster, welche durch die jeweilige Kodelänge
ausgedrückt werden können, existieren nicht in einem Kodebuch. Wenn mehrere
Bits des Kodes invertiert sind, wird der Kode ein unerzeugbarer Kode, da der Kode
in dem Kodebuch nicht vorgesehen ist oder als ein Kode interpretiert wird mit
unterschiedlichen Kodellängen gegenüber dem Ursprungskode. Als ein Ergebnis wird die
Anfangsposition des folgenden Kodes fehlerhaft gefunden und nachfolgende Daten
können nicht wiedergegeben werden.
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Ein weiterer Nachteil der konventionellen Scramble-Vorrichtung ist, dass in dem Fall
der kompressionskodierten Daten die Daten oft mit mehreren Parametern kodiert
werden und der Grad des Einflusses abhängig von einem Parameter unterschiedlich
ist, wenn die Daten Erweiterungs-verarbeitet werden. Wenn die Daten auf
Zufallsbasis gescrambled werden, kann daher eine Steuerung nicht vorteilhaft verwirklicht
werden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scramble-Vorrichtung zum
wirksamen Steuern eines eingegebenen Signals mit einem längenvariablen Kode
anzugeben.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scramble-Vorrichtung
anzugeben zum wirksamen Steuern kompressionskodierter Daten.
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Zum Verwirklichen dieser und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist eine
Scramble-Vorrichtung vorgesehen, mit einer
Umwandlungs-Verarbeitungsanordnung (9), welche
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- individuell wenigstens einen aus einer Anzahl diskreter Kode-Parameter
scrambled, welche in einem Signal kompressionskodierter Daten mit
längenveränderlich kodierten Daten gefunden werden, in solch einer Weise, dass deren
individuelle Datenmenge erhalten bleibt, so dass, wenn sie ohne Descramblen gelesen
werden, sie als gültig in ihren individuellen Formaten aber inkorrekt in ihrem Inhalt
gelesen werden, und
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- in dem Fall, dass mehr als ein Parameter eine Auswahl zwischen den zu
scramblenden Parametern erlaubt, eine Skala eines erweiterten Grades von
Scramble-Schutz bereitstellt.
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Gemäß der obigen Konstruktion ist die Menge der gescrambleten Daten gleich
derjenigen der Ursprungsdaten. Wenn die gescrambleten Daten wiederhergestellt
werden, ohne ein Descramblen auszuführen, wird nur ein umgewandelter Kode mit
einem fehlerhaften Wert wiederhergestellt und alle anderen Kodes sind von der
Umwandlung nicht betroffen. Das heißt, nur ein bestimmter Kode wird fehlerhaft
wiederhergestellt, ohne die Menge der Daten zu ändern.
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Eine Umwandlungs-Anordnung wählt längenveränderliche Kodes, die zu scramblen
sind, enthalten in den Daten, und wandelt jeden der ausgewählten Kodes variabler
Länge in einen Kode um, der in einem Kodebuch vorgesehen ist, mit einer Länge
gleich derjenigen eines ursprünglichen Kodes variabler Länge, und der einen Wert
angibt, der von demjenigen des ursprünglichen Kodes variabler Länge verschieden
ist.
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Gemäß der obigen Konstruktion kann der umgewandelte Kode gelesen werden und
es gibt keinen Einfluss auf andere Kodes.
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Eine vorteilhafte Steuerung kann verwirklicht werden ohne ändern der Datenmenge.
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Ein Kode fester Länge wird aus Kodes variabler Länge und Kodes fester Länge
ausgewählt, die in den Daten enthalten sind, um die ausgewählten Kodes fester
Länge zu scramblen.
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Gemäß der obigen Konstruktion wird eine Bitlänge nicht fehlerhaft gelesen,
nachdem das Scramblen ausgeführt ist. Das heißt, nur die Daten werden fehlerhaft
wiedergegeben.
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Die Umwandlungs-Anordnung umfasst einen Kodierer zum Kodieren ursprünglicher
Daten, welche durch jedes Kodewort angezeigt werden, zum Umwandeln des
Kodeworts jedes Kodes in ein Kodewort, welches in dem Kodebuch vorgesehen ist, mit
einer Länge gleich derjenigen des ursprünglichen Kodeworts und eine Signifikanz
anzeigend, die sich von derjenigen des ursprünglichen Kodeworts unterscheidet;
und eine Packungs-Anordnung zum Anordnen und Lesen kodierter Kodes, um somit
eine Datenfolge entsprechend einer Regel zu erzeugen.
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Gemäß der obigen Konstruktion wird gleichzeitig mit einer Signalkodierung eine
Scramble-Verarbeitung ausgeführt. Daher beseitigt die Vorrichtung der ersten
Ausführungsform, verglichen mit einer Konstruktion, in welcher Kodieren ausgeführt
wird und dann ein Bitstrom gescrambled wird, das Vorsehen eines Detektors zum
Erfassen eines zu scramblenden Kodes und kann ein Scramble-Signal effizient
erzeugen.
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Gemäß der Scramble-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden weiterhin die
folgenden Vorteile beobachtet.
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(1) Der Vorhersagewert eines Vorhersage-kodierten Bildes wird zu einem
fehlerhaften Wert gemacht. Der vorhergesagte Wert entspricht einer anderen Positionen des
Bildes. Daher erscheint ein Objekt des Bildes, als bewegte es sich zufällig.
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(2) Wenn Daten wiedergegeben werden, ohne ein Descramblen auszuführen, wird
jeder Block an einer fehlerhaften Position wiedergegeben. Daher erscheint es, als
wäre die Datenanordnung verändert.
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(3) In jedem Block von DCT kann das Bild in dem Frequenzbereich der Bilddaten
durch Scramblen gesteuert werden. Ein wiedergegebenes Bild ist an seinem
äußeren Rand verschwommen. Zusätzlich wird ein durch vorausschauendes Kodieren
gebildetes Bild durch einen verschlechterten vorhergesagten Wert beeinflusst.
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(4) Die DC-Komponente eines Bildes wird gescrambled und somit können Luminanz
und Farbe des Bildes deutlich verschlechtert sein. Zusätzlich kann eine große
Scramble-Wirkung in einem vorausschauend kodierten Abschnitt des Bildes
erhalten werden. Weiterhin kann bei der Kodierung mit fester Länge der Daten konform
zu dem MPEG-Standard Scramblen ausgeführt werden, ohne dass andere Kodes
beeinträchtigt werden, durch Anwenden zufälliger Zahlen.
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(5) Obwohl die Qualität eines Bildes selbst nicht deutlich verschlechtert wird, wird
der Pegel von Luminanz und Farbe des Bildes verschlechtert. Zusätzlich ist der
Quantisierungspegel nicht einheitlich in dem gesamten Bild. In dem Fall von Daten,
wie einem kodierten Block, welcher für jeden Abschnitt des Bildes verändert wird, ist
der Quantisierungspegel, jedes Mal, wenn er aktualisiert wird, diskontinuierlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
deutlich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit ihren bevorzugten
Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Scramble-Vorrichtung
und einer Descramble-Vorrichtung zeigt;
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Fig. 2 eine Ansicht, welche die Darstellung eines Bildes konform mit dem MPEG-
Standard zeigt;
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Fig. 3 eine erläuternde Ansicht, welche die Konstruktion eines Blocks in einem
Makroblock eines digitalen Videosignals konform zu dem MPEG-Standard zeigt;
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Fig. 4 eine erläuternde Ansicht, welche ein im MPEG-Standard verwendetes
Kodebuch eines Bewegungsvektors zeigt;
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Fig. 5 eine erläuternde Ansicht, welche ein Kodebuch eines im MPEG-Standard
verwendeten Kodeblock-Musters zeigt;
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Fig. 6 eine erläuternde Ansicht, welche ein Kodebuch einer im MPEG-Standard
verwendeten Koeffizientenkomponente von DCT (diskrete Kosinustransformation)
zeigt;
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Fig. 7 eine erläuternde Ansicht, welche ein Kodebuch eines in H. 261 verwendeten
Bewegungsvektors zeigt;
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Fig. 8 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Scramble-Anordnung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 9 ein Blockschaltbild, welches einen Signalprozessor gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 10 ein Blockschaltbild, welches eine Bit-Inversions-Einrichtung zeigt,
vorgesehen in einer Bit-Inversions-Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 11 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Descramble-Vorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
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Fig. 12 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Descramble-Vorrichtung
gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
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Fig. 13 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Descramble-Vorrichtung
gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
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Fig. 14 ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion einer Scramble-Vorrichtung
gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt; und
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Fig. 15 eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel der Konstruktion zeigt, in
welcher eine Umwandlungstabelle bei einer Scramble-Umwandlung verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Bevor die Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortschreitet, ist anzumerken,
das gleiche Teile in den beigefügten Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind.
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Fig. 1 zeigt eine Scramble-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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In Fig. 1 umfasst die Scramble-Vorrichtung Kode-Detektoren 1 und 5 zum Lesen
eines Signals; Zufallszahlengeneratoren und 2 und 6; AND-Schaltungen 3 und 7;
und Exklusiv-OR-Schaltungen 4 und 8. Eine Umwandlungsschaltung 9 zum
Ausführen einer Umwandlung eingegebener Daten umfasst den Zufallszahlengenerator 2,
die AND-Schaltung 3 und die Exklusiv-OR-Schaltung 4. Eine umgekehrte
Umwandlungsschaltung 10 umfasst den Zufallszahlengenerator 6, die AND-Schaltung 7 und
die Exklusiv-OR-Schaltung 8.
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Die Operation der Scramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion
wird unten beschrieben. Ein eingegebenes Signal ist ein Videosignal konform mit
dem MPEG-(Moving Picture Expert Group)-Standard. Der MPEG-Standard ist
beschrieben in einer Spezifikation und einem Entwurf wie ISO/IEC IS 11172(1993),
ISO-IEC/JCTI/SC29/WG11 NO328: Test Modell 3.
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Die Darstellung des Videosignals konform mit MPEG wird unten anhand von Fig. 2
beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst die Datenkonstruktion eine Sequenz-
Schicht, welche ein bewegtes Bild anzeigt. Ein Header-Abschnitt enthält ein
Sequenz/Kopf-Unterscheidungssignal, welches als ein Start-Kode dient, verschiedene
Arten von Parametern und Daten, eine oder mehrere Bildgruppen (GOP) und
Kodierungsdaten der Bildgruppen (GOP).
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Die GOP-Schicht mit einem Rahmen beliebiger Länge enthält das Kopf-
Unterscheidungssignal, welches als der Start-Kode der GOP-Schicht dient, und
Kodierungsdaten von einem oder mehreren Bildern. Die Bild-Schicht enthält das Kopf-
Unterscheidungssignal eines Bildes, das als der Start-Kode des Bildes dient, und
Kodierungs-Daten von einer oder mehreren Scheiben. Die Scheiben-Schicht kann
einen oder mehrere beliebige Makroblöcke enthalten, das Kopf-
Unterscheidungssignal der Scheiben-Schicht dient als der Start-Kode der Scheiben-
Schicht, und die Kodierungsdaten von einem oder mehreren Scheiben.
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Der Makroblock wird unten beschrieben. Der Makroblock umfasst einen Block aus
Luminanz 16 · 16 Bildpunkten und einer damit korrespondierenden Chrominanz.
Luminanz (Y) und Chrominanz (Cb, Cr) sind aus mehreren kleineren Blöcken aus 8
· 8 Bildpunkten gebildet, welche eine fundamentale
Kodierungs-Verarbeitungseinheit sind. Fig. 3 zeigt die Struktur des Makroblocks. Die Anzahl von Blöcken des
Makroblocks ist wie folgt: Wenn ein zu verarbeitendes Signal 4:2:0 ist, ist die
maximale Anzahl von Blöcken 6 (Luminanz: 4, Chrominanz: 2); wenn ein zu
verarbeitendes Signal 4:2:2 ist, ist die maximale Anzahl von Blöcken 8 (Luminanz: 4,
Chrominanz: 4); wenn ein zu verarbeitendes Signal 4:4:4 ist, ist die maximale Anzahl von
Blöcken 12 (Luminanz: 4, Chrominanz: 8). Die Daten jedes Blocks werden in der in
jedem Block angegebenen Reihenfolge angeordnet. Wenn es nicht erforderlich ist,
bei vorausschauender Bildkodierung Daten zu einem Block zu senden, zum
Beispiel, wenn ein durch Quantisieren eines Fehlers durch die vorausschauende
Bildkodierung erhaltener Wert Null ist, wird der Makroblock gebildet durch Überspringen
des Blocks. Das heißt, wenn ein zweiter Block in einem Signal von 4:2:1
übersprungen wird, werden fünf Blöcke 1, 3, 4, 5 und 6 angeordnet, um den Makroblock zu
bilden. Wenn ein n-ter Block kodiert wird, wird der Block bezeichnet mit bn = 1 (n =
1, 2, ...). Wenn der n-te Block nicht kodiert wird, wird der Block angezeigt durch bn =
0. Ein kodiertes Blockmuster in dem Makroblock wird angezeigt durch "kodiertes
Blockmuster". In dem Fall des Signals 4:2:0 wird das Signal ausgedrückt durch eine
binäre Anzahl von 6 Bits kodierter Blockmuster = (b1, b2, b3, b4, b5, b6). Das
kodierte Blockmuster wird in einer variablen Länge von 3 Bits bis 9 Bits abhängig von
der Häufigkeit des Auftretens kodiert. In dem Fall des Signals von 4:2:2 wird das
kodierte Blockmuster ausgedrückt in einer binären Zahl aus 8 Bits aus kodierten
Blockmustern = (b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8) und als ein Kode verwendet. In dem
Fall des Signals von 4:4:4 wird das kodierte Blockmuster ausgedrückt in einer
binären Zahl aus 12 Bits kodierter Blockmuster = (b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10,
b11, b12) und als ein Kode verwendet. Das Signal von 4:4:4 existiert in jedem
Makroblock. Der Makroblock enthält Blocks vom vorausschauenden Typ oder
Kodierungs-Typ und Bewegungsvektoren. Jeder Block enthält die Kodierungsdaten von
jedem diskreten Kosinus-Transformations-(DCT)-Koeffizienten und die meisten
Makroblöcke sind Kodes variabler Länge.
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Der Kode-Detektor 1 weist ein Kodebuch auf, verwendet zum Wiedergeben jedes
Kodes, um den Inhalt sämtlicher Daten einer eingegebenen Bitfolge zu lesen und
somit zu erfassen, welche Informationen ein eingegebenes Bit anzeigt.
Insbesondere erfasst der Kode-Detektor 1 einen Bewegungsvektor, ein kodiertes Blockmuster,
"dct_dc_differential"-Kode, "dct_coeff_first", "dct_coeff_next" und "quantizer_scale"-
Kode als der Scramble-Punkt des eingegebenen Signals (Bit). Der Scramble-Punkt
wird unten beschrieben.
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Der Bewegungsvektor existiert in jedem Makroblock, der Bild-zu-Bild
vorausschauend zu kodieren ist. Fig. 4 ist ein den Bewegungsvektor zeigendes Kodebuch.
Entsprechend dem Kodebuch wird ein die Differenz zwischen einem vorausgehenden
Bewegungsvektor und einem tatsächlichen Bewegungsvektor anzeigendes
Referenzsignal kodiert. Der tatsächliche Bewegungsvektor wird erhalten durch Addieren
eines aus dem Kodebuch gelesenen Wertes zu dem vorausgehenden
Bewegungsvektor.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, sind Kodes an Positionen symmetrisch, bezogen auf 0,
nämlich ein positives Kodewort und ein negatives Kodewort, erhalten durch invertieren
des positiven Kodeworts, voneinander verschieden in wenigstens einem Bit,
während die verbleibenden Bits davon zueinander gleich sind.
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Der Kode-Detektor 1 erfasst das letzte Bit des Bewegungsvektors als einen
Scramble-Punkt, mit Ausnahme des Falles, in welchem der Wert des
Bewegungsvektors Null ist.
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Bezogen auf ein Signal "kodiertes Blockmuster" wird das letzte Bit eines Kodes als
ein Scramble-Punkt erfasst unter der Annahme, das ein zu verarbeitendes Signal
ein Signal von 4:2:0 ist. In dem Fall von "111", "01011", "01010", "01001" und
"01000" wird das letzte Bit eines Kodes nicht descrambled und somit nicht erfasst.
Fig. 5 ist ein Kodebuch eines in dem Fall verwendeten kodierten Blockmusters, in
welchem ein Signal 4:2:0 ist. Wie aus Fig. 5 erkennbar ist, sind, mit Ausnahme,
wenn ein Kode "111" ist, sämtliche Kodes und durch Invertieren des letzten Bit
davon erhaltenen Kodes in dem Kodebuch vorhanden. Die Anzahl von "1" sind gleich
zueinander in sämtlichen Kodes, mit Ausnahme der Kodes von "01011", "01010",
"01001" und "01000", wenn die Werte des kodierten Blockmusters, angezeigt durch
die Kodes, durch eine binäre Zahl ausgedrückt werden. Somit wird ein
eingegebenes Signal umgewandelt in ein Signal mit einer gleichen Kodelänge, mit einer
fehlerhaften dekodierten Position beim Wiedergeben eines Ursprungssignals aus dem
umgewandelten Signal. Wenn zum Beispiel der Kode des kodierten Blockmusters
von "1101" zu "1100" umgewandelt wird, wird ein Signal eines vierten Blocks als ein
Signal eines dritten Blocks wiedergegeben.
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Die Koeffizientenkomponente von DCT wird kodiert unter Verwendung einer
zweidimensionalen Huffman-Kodierung. Das heißt, die Kombination einer
aufeinanderfolgenden Anzahl (Run) von Nullen und einem Wert (Level) mit Ausnahme von 0,
welcher dem Run folgt, wird verwendet, um eine Abtastung entsprechend einem
vorbestimmten Verfahren auszuführen, nachdem eine Quantisierung ausgeführt ist.
Fig. 6 zeigt einen Teil des Kodebuchs. Das Bezugszeichen (s) bezeichnet einen
positiven Kode oder einen negativen Kode des Level. Das heißt, ein positiver Level
bezeichnet 0 und ein negativer Level bezeichnet 1. Entsprechend existiert das
invertierte Kodewort in dem Kodebuch, wenn das letzte Bit eines erfassten Kodeworts
invertiert wird, wobei der Kode des Level davon invertiert ist. Somit erfasst der
Kode-Detektor 1 hinsichtlich der Koeffizientenkomponente von DCT das
zweidimensionale Kodewort des Huffman-Kode als einen Scramble-Punkt.
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Eine Quantisierungs-Skala existiert als ein 5-Bit-Signal an einer Position unmittelbar
nach dem Signal zum Unterscheiden des Kopfes der Scheibe. Die Quantisierungs-
Skala existiert als ein 5-Bit-Signal in dem Makroblock im Verändern der
Quantisierungs-Skala des Makroblocks in der Scheibe. Da sämtliche 5-Bit-Muster dem Wert
der Quantisierungs-Skala entsprechen, mit Ausnahme des Falles, in welchem ein 5-
Bit-Muster nur Nullen aufweist, auch wenn ein 5-Bit-Signal in ein anderes 5-Bit-
Signal umgewandelt wird, wird ein einen unterschiedlichen Wert anzeigendes Signal
erzeugt. Der Kode-Detektor 1 erfasst die Quantisierungs-Skala als einen Scramble-
Punkt, wenn ein gegenwärtig eingegebenes Bit ein Signal der Quantisierungs-Skala
ist.
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Ein in den Kode-Detektor 1 einzugebendes Scramble-Modussignal ist ein 5-Bit-
Signal, das einen Bewegungsvektor anzeigt, ein kodiertes Blockmuster, eine DCT-
Koeffizientenkomponente, eine DC-Komponente des DCT, und, ob die
Quantisierungs-Skala gescrambled ist oder nicht. Wenn jedes Bit "1" ist, ist die
Quantisierungs-Skala gescrambled, weil, wenn jedes Bit "0" ist, die Quantisierungs-Skala
nicht gescrambled ist. Die Kombination des Scramble-Modus wird angezeigt durch
Einstellen einer Mehrzahl von Bits auf "1". Der Kode-Detektor 1 gibt ein Signal aus,
welches die Ausführung von Scramble für die AND-Schaltung 3 und den
Zufallszahlengenerator 2 anweist, wenn ein Scramble-Punkt erfasst ist, wobei das Bit des
Scramble-Anweisungssignals "1" anzeigt.
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Als Reaktion auf das Scramble-Anweisungssignal, welches ein Ein-Bit-Impulssignal
ist, erzeugt der Zufallszahlengenerator 2 eine Ein-Bit-Zufallszahl entsprechend einer
durch einen Scramble-Schlüssel bestimmten Regel und gibt die erzeugte Zufallszahl
zu der AND-Schaltung 3 aus. Wenn das Anweisungssignal aus fünf sequenziellen
Bits erzeugt wird, erzeugt daher der Zufallszahlengenerator 2 auch fünf sequenzielle
Bits aus Zufallszahlen als Reaktion auf die fünf sequenziellen Bits des
Anweisungssignals. Es ist anzumerken, dass der Zufallszahlengenerator 2 Zufallszahlen mit
einer Bit-Häufigkeit gleich der Bit-Häufigkeit des eingegebenen Signals erzeugt.
Somit wird die Scramble-Wirkung in der Exklusiv-OR-Schaltung 4 bei jedem Bit
ausgeführt, während welchem die AND-Schaltung 3 offen gehalten wird durch ein
HIGH-Pegel-Signal, das von der Kode-Erfassungsvorrichtung 1 daran angelegt wird.
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Die AND-Schaltung 3 erlaubt dem Ausgangssignal des Zufallszahlengenerators nur
dann, hindurch zu gelangen, wenn die AND-Schaltung 3 das Scramble-
Anweisungssignal von dem Kode-Detektor 1 empfängt, um es somit zu der
Exklusiv-OR-Schaltung 4 auszugeben, so dass das Ausgangssignal der AND-Schaltung 3
gescrambled wird.
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Die Empfangsseite mit der gleichen Konstruktion wie die Scramble-Vorrichtung
descrambled ein Scramble-Signal. Die Funktion des Kode-Detektors 5 ist identisch
mit derjenigen des Kode-Detektors 1. Als Reaktion auf das Scramble-Modus-Signal
gibt der Detektor 5 das Scramble-Anweisungssignal zu dem Zufallszahlengenerator
6 und der AND-Schaltung 7 aus. In diesem Fall ist, da das Scramble-Signal die
Grammatik von der MPEG unterstützt, auch nachdem das Scramblen ausgeführt ist,
das Scramble-Anweisungssignal in der Lage, das zum Zeitpunkt der Ausführung
des Scramble verwendete Bit anzugeben. Die Funktion des Zufallszahlengenerators
6 ist identisch mit derjenigen des Zufallszahlengenerators 2. Daher erzeugt der
Zufallszahlengenerator 6 als Reaktion auf den Scramble-Schlüssel die gleiche
Zufallszahl, wie die bei der Ausführung des Scramble erzeugte und gibt die erzeugte
Zufallszahl zu der AND-Schaltung 7 aus. Als Reaktion auf das Ausgangssignal der
AND-Schaltung 7 legt die Exklusiv-OR-Schaltung 8 die gleiche Zufallszahl an, wie
die bei der Ausführung des Scramble bei dem Scramble-Signal verwendete. Auf
diese Weise wird eine Descramble-Verarbeitung ausgeführt.
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Wie oben bei der ersten Ausführungsform beschrieben, werden Zufallszahlen zu
dem Scramble-Signal addiert, wobei das letzte Bit des Bewegungsvektor-Signals als
der Scramble-Punkt eingestellt ist. Das Scramblen gemäß der ersten
Ausführungsform beeinträchtigt die Qualität eines Bildes in einem Abschnitt, in welchem sich ein
projiziertes Bild bewegt, in einem hohen Maß. Da das Scramblen in einem Kode-
Blockmuster ausgeführt wird, wird ein Scramble-Bild erhalten mit einer fehlerhaft
positionierten Wiedergabeposition, wenn die Descramble-Verarbeitung nicht
ausgeführt wird. Zusätzlich werden Zufallszahlen zu dem letzten Bit der Huffman-
Kodierung des DCT-Koeffizienten addiert. Als ein Ergebnis werden das positive und
das negative Vorzeichen eines Fehlers bei vorausschauender Kodierung zufällig.
Demnach ist ein mit der Informationen eines detaillierten Abschnittes davon
erhaltenes Bild verschlechtert. Luminanz und Farbe der DC-Komponente der DCT-
Koeffizienten kann stark verschlechtert sein. Der Luminanz-Pegel eines Bildes kann
tatsächlich zufällig gemacht werden entsprechend dem Scramblen der
Quantisierungs-Skala. In der ersten Ausführungsform erfasst der Kode-Detektor 11 eine diese
Scramble-Positionen und die Scramble-Verarbeitung wird durch das Scramble-
Modus-Signal umgeschaltet. Auf diese Weise ist die Scramble-Vorrichtung in der
Lage, sämtliches Scramblen auszuführen und die Kombination jedes Scramblens zu
verwirklichen.
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In der ersten Ausführungsform werden Bilddaten konform mit dem MPEG-Standard
verwendet, es ist aber möglich, nach anderen Verfahren kodierte Daten zu
scramblen, vorausgesetzt, dass ein längenvariabler Kode verwendet wird. Fig. 7
zeigt ein Kodebuch eines in einem vorgeschlagenen Plan H.261 von CCIR
verwendeten Bewegungsvektor-Kodes. Vergleichbar mit der ersten Ausführungsform kann
in dem Fall des Bewegungsvektors von H.261 das letzte Bit des Bewegungsvektors
als ein Scramble-Punkt erfasst werden, mit einer vergleichbaren Wirkung.
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Eine Scramble-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird unten anhand der Fig. 8 bis 10 beschrieben. Fig. 8 zeigt die
Konstruktion der Scramble-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
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In Fig. 8 umfasst die Scramble-Vorrichtung eine Signalverarbeitungsanordnung 11
zum Umwandeln eines Videosignals wie DCT oder einer vorausschauenden
Verarbeitung in einen zu kodierenden Parameter und Quantisieren eines erforderlichen
Videosignals; einen Kodierer 12 zum Kodieren jedes durch die
Signalverarbeitungsanordnung 11 erzeugten Parameters; eine Bit-Inversions-Schaltung 13 zum
Ausführen eines logischen Exklusiv-OR eines zu scramblenden Bits für jeden Parameter
durch Verwenden einer Reihe von Zufallszahlen, erzeugt durch einen
Zufallszahlengenerator 14; und eine Pack-Anordnung 15 zum Anordnen kodierter Daten in
einer vorbestimmten Reihenfolge, um somit die angeordneten Daten als einen
Bitstrom auszugeben.
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Die Operation der Scramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion
wird unten beschrieben. Vergleichbar mit der ersten Ausführungsform erzeugt die
Scramble-Vorrichtung ein Scramble-Signal für ein zu dem MPEG-Standard
konformes Signal. Ein Signal wird in die Signalverarbeitungsanordnung 11 der Scramble-
Vorrichtung eingegeben.
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Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, welches die in der Signalverarbeitungsanordnung 11
auszuführende Verarbeitung zeigt. In Fig. 9 umfasst die
Signalverarbeitungsanordnung 11 einen DCT-Verarbeitungsblock 16; einen Quantisierungs-
Verarbeitungsblock 17; einen umgekehrten Quantisierungs-Verarbeitungsblock 18;
einen umgekehrten DCT-Verarbeitungsblock 19; einen Rahmen-Speicher 20; einen
Bild-zu-Bild-Vorhersage/Nicht-Vorhersage-Block 21; und einen Bewegungs-
Erfassungsblock 22. Bei der Kodierung gemäß dem MPEG-Standard umfasst die
Signalverarbeitungsanordnung 11 drei Rahmen, nämlich einen Intra-kodierten Bild-
(I)-Rahmen zum Ausführen einer Kodierung in einem Rahmen, ein vorausschauend
kodierter Bild-(P)-Rahmen zum Ausführen einer vorausschauenden Vorwärts-
Kodierung basierend auf einem vergangenen Rahmen, und einem bidirektional
vorausschauend kodierten Bild-(B)-Rahmen zum Ausführen einer vorausschauenden
Kodierung in Kombination der vorausschauenden Vorwärts-Kodierung und einer
vorausschauenden Rückwärts-Kodierung basierend auf einem zukünftigen Rahmen.
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In dem (I)-Rahmen wird ein eingegebenes Signal durch den DCT-
Verarbeitungsblock 16 verarbeitet, durch den Quantisierungs-Verarbeitungsblock 17
quantisiert und dann zu dem Kodierer 12 gesendet. In dem (P)-Rahmen wird ein
quantisierter, vergangener Rahmen verarbeitet zur Wiedergabe durch den
Dequantisierungs-Verarbeitungsblock 18 und den umgekehrten DCT-Verarbeitungsblock
19. Wenn das Signal ein Vorhersage-Differenzsignal ist, wird ein vorausschauendes
Signal zu dem Vorhersage-Differenz-Signal addiert. Das durch die Addition
erhaltene Ergebnis wird in dem Rahmen-Speicher 20 gespeichert. Eine Bewegung wird
erfasst durch den Bewegungs-Erfassungsblock 22 basierend auf einem
gegenwärtigen Rahmen. Das vorausschauende Signal wird erzeugt durch den Bild-zu-Bild-
Vorausschau/Nicht-Vorausschau-Block, basierend auf dem Bewegungsvektor und
einem Signal von dem Rahmen-Speicher 20. Ein Referenzwert zwischen dem
vorausschauenden Signal und dem gegenwärtigen Rahmen wird durch den DCT-
Verarbeitungsblock 16 und den Quantisierung-Verarbeitungsblock 17 verarbeitet.
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In dem (B)-Rahmen wird der gegenwärtige Rahmen nicht nur basierend auf dem
durch den (P)-Rahmen verwendeten vergangenen Rahmen sondern auch auf dem
zukünftigen Rahmen vorhergesagt. Dann werden beide Vorhersagen synthetisiert,
um einen vorausschauenden Rahmen zu erzeugen, um eine vorausschauende
Kodierung vergleichbar mit dem (P)-Rahmen auszuführen. Somit gibt die
Signalverarbeitungsanordnung 11 zu dem Kodierer 12 Daten aus, die erforderlich sind zum
Bestimmen, ob es erforderlich ist, die Gewichtung quantisierter
Koeffizientenkomponenten und Quantisierung, Bewegungsvektor, vorausschauende Kodierung und
Ähnliches auszuführen. Der Kodierer 12 umfasst Kodierungsblöcke zum Kodieren
von Daten und die Bit-Inversions-Schaltung 13. Jeder Datenwert wird zum Kodieren
in einen entsprechenden Kodierungs-Block eingegeben und jeder in der auf dem
MPEG-Standard basierenden Reihenfolge kodierte Datenwert wird zu der Pack-
Anordnung 15 übertragen. Die Bit-Inversions-Schaltung 13 ist vorgesehen für einen
Kodierungsblock, welcher zu scramblende Daten kodiert.
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Die Bit-Inversions-Schaltung 13 ist aus einer Teilschaltung, gezeigt in Fig. 10,
gebildet, vorgesehen bei jedem Kodierungsblock, dessen Kodedaten zu scramblen
sind.
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In Fig. 10 bezeichnen die Bezugszeichen 23 bis 33 Exklusiv-OR-Schaltungen. Die
Bezugszeichen 34 bis 44 bezeichnen AND-Schaltungen. Ein Bus zum Übertragen
von Daten von jedem Kodierungsblock zu der Pack-Anordnung 15 umfasst 32 Bits.
Die Exklusiv-OR-Schaltungen 23 bis 33 sind in den unteren 11 Bits der 32 Bits
vorgesehen, so dass ein Signal rn0 bis rn10, ausgegeben von dem
Zufallszahlengenerator 12, an die Bit-Inversions-Schaltung 13 angelegt werden kann. Zu scramblende
Daten enthalten einen Bewegungsvektor, Huffman-Kodierung von DCT-
Koeffizienten, ein "dct_dc_differential"-Signal, welches ein Differenzsignal der DC-
Komponenten von DCT ist, und eine Quantisierungs-Skala. Von dem
Kodierungsblock gesendete Daten werden an den Bus sequenziell von einem niedrigeren Bit
angelegt. Ein von dem Zufallszahlengenerator 14 ausgegebenes Signal wird für
jedes Bit durch die AND-Schaltungen 34 bis 44 gesteuert und die Eingangssignale
cont0 bis cont10 dorthin geliefert.
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In dem Fall eines Kodierungsblocks eines Bewegungsvektors ist nur ein cont0-
Signal eines Bits entsprechend dem letzte Bit "1". In dem Fall eines
Kodierungsblocks, welcher einen Huffman-Kode oder DCT-Koeffizienten erzeugt, ist nur ein
Signal von conto von cont0 bis cont10 "1" und andere Signale beim Ausführen des
Scramblen sind "0".
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In dem Fall eines Signals von "dct_dc_differential" ist die Bitanzahl ebenso wie die
Bitlänge des Signals "dct_dc_differential" "1" und basiert auf einem dekodierten
Ergebnis eines Kodes, der eine Kodelänge anzeigt, existierend unmittelbar vor dem
Signal "dct_dc_differential", wobei ein Umschalten von cont0 bis cont10 ausgeführt
wird. In einem Kodierungsblock der Quantisierungs-Skala sind cont0 bis cont4 "1".
Daher wird ein zu scramblender Kode Bit-invertiert durch eine durch den
Zufallszahlengenerator 14 erzeugt Zufallszahl. Eine Zufallszahl wird zu dem Scramble-Signal
in solch einer Weise addiert, dass die von dem Zufallszahlengenerator 14 erzeugte
Reihenfolge gleich der Reihenfolge des Auftretens eines Kodes ist, zu welchem die
Zufallszahlen in einer Bitstrom-Umwandlung addiert wurden. Cont0 bis cont10
werden eingegeben durch Finden von cont0 bis cont10 für jeden Kodierungsblock
basierend auf dem Scramble-Modus.
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Jeder wie oben descramblete Kode wird unter der Steuerung des Kodierers 12 zu
der Pack-Anordnung 15 gesendet. Die Pack-Anordnung 15 verbindet die Kodes
miteinander in der Reihenfolge des Kodes konform zu dem MPEG-Standard um
somit die verbundenen Kodes als einen Bitstrom auszugeben.
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Wie oben beschrieben, wird in der zweiten Ausführungsform gleichzeitig mit einer
Signalkodierung eine Scramble-Verarbeitung ausgeführt. Verglichen mit einer
Konstruktion, bei welcher eine Kodierung ausgeführt wird und dann ein Bitstrom
descrambled wird, beseitigt die Vorrichtung der ersten Ausführungsform daher die
Bereitstellung
eines Detektors zum Erfassen eines zu scramblenden Kodes und kann
ein Scramble-Signal effizient erzeugen.
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In der zweiten Ausführungsform wird in dem Kodierungsblock gleichzeitig mit einer
Signalkodierung eine Scramble-Verarbeitung ausgeführt. Wenn dort aber kleine
Anzahlen von Mustern sind, zum Beispiel zu scramblende Bewegungsvektoren,
kann eine Tabelle zum Kodieren gescrambleter Daten und eine Tabelle zum
Kodieren nicht gescrambleter Daten vorbereitet werden. In diesem Fall kann eine
selektive Steuerung unter Verwendung einer Zufallszahlen ausgeführt werden.
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Eine Descramble-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird unten
anhand von Fig. 11 beschrieben, welche die Konstruktion davon zeigt. Das durch die
Scramble-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform erzeugte Scramble-
Signal wird in die Descramble-Vorrichtung eingegeben. Die Descramble-Vorrichtung
umfasst einen Dekodierer 45 zum Dekodieren jedes Kodes eines eingegebenen
Signals; einen Umwandlungsprozessor 46 zum Umwandeln dekodierter Daten in ein
korrektes Wiedergabesignal; einen Puffer 47; eine Steuerungsschaltung 48 zum
Steuern eines Ausgangs des Puffers 47 und zum Steuern des Dekodierers 45 durch
Unterscheiden der Art eines Signals und Auswählen einer zum Dekodieren
geeigneten Tabelle; einen Zufallszahlengenerator 49 zum Erzeugen von Zufallszahlen
basierend auf dem Scramble-Schlüssel und Steuern des Umwandlungs-Prozessors 46
basierend auf dem Ausgangssignal davon; und eine Bild-Wiedergabeanordnung 50.
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Die Operation der Scramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion
wird unten beschrieben. Der Puffer 47 gibt ein darin eingegebenes Signal zu dem
Dekodierer 45 entsprechend einem Signal der Steuerungsschaltung 48 aus. Der
Dekodierer 45 mit einer Dekodierungs-Verarbeitungssektion zum Dekodieren jedes
Kodes eines Videosignals und einer Kodebuch-Tabelle verändert den Inhalt der
Kodetabelle gemäß einem von der Steuerungsschaltung 48 übertragenen Tabellen-
Auswahlsignal und dekodiert ein empfangenes Signal anhand der Kodebuch-
Tabelle, um somit den dekodierten Wert zu der Steuerungsschaltung 48 und dem
Umwandlungs-Prozessor 46 auszugeben und ein Kodelängen-Signal zu der
Steuerungsschaltung 48 auszugeben. Als Reaktion auf den dekodierten Wert und das
Kodelängen-Signal, ausgegeben von dem Dekodierer 45, gibt die
Steuerungsschaltung 48 ein dekodiertes Kodelängen-Signal zu dem Puffer 47 aus und verschiebt
das dekodierte Kodelängen-Signal um die Bitanzahl des dekodierten Kodelängen-
Signals, um dem Dekodierer 45 zu erlauben, ein Signal zu empfangen. Zusätzlich
erkennt die Steuerungsschaltung 48 ein Signal, welches darin eingegeben wird,
basierend auf der Regel einer Reihe von Signalen konform mit dem MPEG-
Standard ebenso wie ein erhaltenes, dekodiertes Ergebnis, um somit ein
Auswahlsignal auszugeben, welches einen durch den Dekodierer 45 zu dekodierenden Kode
dem Dekodierer 47 anzeigt. Auf diese Weise führt die Steuerungsschaltung 48 eine
Steuerung derart aus, dass eine korrekte Tabelle bei der Dekodierung verwendet
werden kann. Zusätzlich gibt die Steuerungsschaltung 48 die Information eines
dekodierten Signals zu dem Umwandlungs-Prozessor 46 aus. Als Reaktion auf das
Ausgangssignal der Steuerungsschaltung 48 und das Scramble-Modus-Signal
unterscheidet der Umwandlungs-Prozessor 46, ob Daten gescrambled werden sollen
oder nicht. Der Umwandlungs-Prozessor 46 führt eine Umwandlung eines zu
scramblenden Kodes als Reaktion auf das Ausgangssignal des
Zufallszahlengenerators 49 durch Verwenden des Scramble-Schlüssels aus, um somit das Ergebnis
zu der Bild-Wiedergabeanordnung 50 auszugeben. Wenn durch den Umwandlungs-
Prozessor 46 empfangene Daten nicht gescrambled werden sollen, gibt sie der
Umwandlungs-Prozessor 46 zu der Bild-Wiedergabeanordnung 50 aus, ohne sie zu
dekodieren. Hinsichtlich der Verarbeitung eines Bewegungsvektors, die in dem
Umwandlungs-Prozessor 46 auszuführen ist, wird, wenn 1 das Ausgangssignal des
Zufallszahlengenerators 49 ist, ein dekodierter Wert von x in -x invertiert, wie in dem
Kodebuch in Fig. 4 gezeigt. Wenn 0 das Ausgangssignal des
Zufallszahlengenerators 49 ist, wird eine Verarbeitung nicht ausgeführt. Hinsichtlich der Verarbeitung
eines zweidimensionalen Huffman-Kodes von DCT-Koeffizienten wird, wenn 1 das
Ausgangssignal des Zufallszahlengenerators 49 ist, der Kode eines Wertes eines
dekodierten Pegels invertiert. Wenn 0 das Ausgangssignal des
Zufallszahlengenerators 49 ist, wird eine Verarbeitung nicht ausgeführt. In dem Fall eines
"dct_dc_differential"-Signals und der Quantisierungs-Skala wird eine Zufallszahl auf
alle Bits angewendet. Auf diese Weise gibt die Bild-Wiedergabevorrichtung 50
basierend auf dekodierten und descrambleten Daten ein Bild wieder.
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Wie oben beschrieben, hat die Steuerungsschaltung einer nicht gescrambleten,
normalen Wiedergabeanordnung eine Funktion, die gescramblete Verarbeitungs-
Sektion zu erfassen und die Descramble-Verarbeitung wird durch die
Wiedergabesektion ausgeführt. Anders als bei der konventionellen Vorrichtung, bei welcher die
Descramble-Verarbeitungs-Sektion und Daten-Wiedergabesektion beide ein
Kodebuch zum Lesen von Daten mit einem Kode variabler Länge benötigen, ist der
Dekodierer 45 der Wiedergabesektion der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der
Lage, eine Descramble-Verarbeitung und das Lesen der Daten des Kodes variabler.
Länge auszuführen. Daher kann die Descramble-Verarbeitung durch eine kompakte
Schaltung ausgeführt werden.
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Eine Descramble-Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform wird unten
anhand von Fig. 12 beschrieben. Die Descramble-Vorrichtung umfasst einen Puffer
51 zum vorübergehenden Speichern eines eingegebenen Signals; eine
Schiebereinrichtung 52 zum Verschieben des empfangenen Signals um die verarbeitete Anzahl
von Bits, um somit das Ergebnis zu einer Exklusiv-OR-Schaltung 57 auszugeben;
einen Zufallszahlengenerator 53 zum Erzeugen einer Reihe von Zufallszahlen
identisch mit den beim Scramblen verwendeten; eine Steuerungsschaltung 55 zum
Steuern der entsprechenden Anordnungen basierend auf einem von dem
Dekodierer 54 dekodierten Wert; eine Bildwiedergabeanordnung 56; und die Exklusiv-OR-
Schaltung 57.
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Die Operation der Descramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen
Konstruktion wird unten beschrieben. Ein eingegebenes Signal ist das gleiche wie dasjenige
der dritten Ausführungsform. Das eingegebene Signal wird in dem Puffer 51
gespeichert, welcher eine vorbestimmte Anzahl von Bits zu der Verschiebeeinrichtung 52
jedesmal dann ausgibt, wenn der Puffer 51 ein Anforderungssignal von der
Verschiebeeinrichtung 52 empfängt. Die Verschiebeeinrichtung 52 verschiebt das
eingegebene Signal gemäß einer von der Steuerungsschaltung 55 gesendeten
Anweisungen und gibt konstante Bits parallel zu einem als nächsten zu dekodierenden Bit
am Kopf davon zu der Exklusiv-OR-Schaltung 57 aus. Wenn die Anzahl der in der
Verschiebeeinrichtung 52 gespeicherten Bits geringer wird als ein vorbestimmtes
Bit, gibt die Verschiebeeinrichtung 52 ein Anforderungssignal zu dem Puffer 51 aus.
Das Ausgangssignal der Verschiebeeinrichtung 52 durchläuft die Exklusiv-OR-
Schaltung 57, ohne verarbeitet und in den Dekodierer 54 eingegeben zu werden.
Der Dekodierer 54 umfasst eine Dekodierungs-Verarbeitungssektion und ein
Kodebuch. Das heißt, der Dekodierer 54 führt eine Dekodierung durch geeignetes
Auswählen eines eingegebenen Kodebuchs und eine Dekodierungsverarbeitung
basierend auf einem von der Steuerungsschaltung 55 gesendeten Auswahlsignal aus, um
somit einen dekodierten Wert und eine Kodelänge zu der Steuerungsschaltung 55
auszugeben. Zusätzlich gibt der Dekodierer 54 die Bildinformation eines zu
scramblenden Kodes zu der Steuerungsschaltung 55 aus. Die Steuerungsschaltung
55 gibt einen dekodierten Wert zu der Bild-Wiedergabeanordnung 56 aus, wenn der
dekodierte Kode nicht zu scramblen ist, und gibt eine Anweisung für die
Verschiebung der Kodelänge des dekodierten Kodes zu der Verschiebeeinrichtung 52 aus.
Wenn ein dekodierter Kode zu scramblen ist, sendet die Steuerungsschaltung 55
ein Steuerungssignal zu dem Zufallszahlengenerator 53 als Reaktion auf das von
dem Dekodierer 54 ausgegebene Signal, so dass die Exklusiv-OR-Schaltung 57
eine logische Exklusiv-OR-Verknüpfung ausführt durch Verwenden einer Reihe von
durch den Zufallszahlengenerator 53 erzeugten Zufallszahlen. Zu diesem Zeitpunkt
sendet die Steuerungsschaltung 55 nicht ein Verschiebesignal zu der
Verschiebeeinrichtung 52, so dass das gleiche Signal erneut von der Verschiebeeinrichtung
des 52 ausgegeben wird. Das erneut von der Verschiebeeinrichtung 52
ausgegebene Signal wird durch die Exklusiv-OR-Schaltung 57 descrambled, von dem
Dekodierer 54 korrekt dekodiert und zu der Steuerungsschaltung 55 ausgegeben. Die
Steuerungsschaltung 55 sendet ein korrekt dekodiertes Signal zu der Bild-
Wiedergabeanordnung 56 und eine Anweisung zum Verschieben der Kodelänge
des dekodierten Signals zu der Verschiebeeinrichtung 52. Die Bild-
Wiedergabeanordnung 56 führt eine Signalverarbeitung, wie eine inverse DCT,
basierend auf einem von der Steuerungsschaltung 55 gelieferten, dekodierten Wert
aus.
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Wie oben in der vierten Ausführungsform beschrieben, dekodiert der Dekodierer 54
jeden in einem eingegebenen Scramble-Signal enthaltenen Kode und die
Steuerungsschaltung 55 erfasst einen gescrambleten Abschnitt basierend auf dem durch
den Dekodierer 54 erzeugten Ergebnis. Nach Empfang des erfassten Ergebnis
geben der Zufallszahlengenerator 53 und die Exklusiv-OR-Schaltung 57 das
Scramblen frei und dann dekodiert der Dekodierer 54 den empfangenen Kode
erneut. Auf diese Weise wird das Scramble-Signal descrambled. Entsprechend sind
die Anzahl von Dekodierungen und diejenigen von Kodebüchern klein und
zusätzlich wird eine Descramble-Verarbeitung ausgeführt, bevor jeder Kode dekodiert
wird. Somit führt die Vorrichtung der vierten Ausführungsform die Descramble-
Verarbeitung schneller als diejenige der dritten Ausführungsform aus.
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Eine Descramble-Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform wird unten
anhand von Fig. 13 beschrieben. Die Descramble-Vorrichtung umfasst einen Puffer
58 zum vorübergehenden Speichern eines eingegebenen Signals; eine
Verschiebeeinrichtung 59 zum Verschieben des empfangenen Signals um die verarbeitete
Anzahl von Bits, um somit das Ergebnis zu einer Exklusiv-OR-Schaltung 57
auszugeben; einen Zufallszahlengenerator 60 zum Erzeugen einer Reihe von
Zufallszahlen identisch mit denjenigen beim Scramblen; die Exklusiv-OR-Schaltung 61
zum Ausführen eines logischen Exklusiv-OR durch Verwenden einer Reihe von
durch den Zufallszahlengenerator 60 erzeugten Zufallszahlen; einen Vorzeichenbit-
Prozessor 62 zum Wiedergeben eines Vorzeichenbits; einen Dekodierer 64 zum
Dekodieren jedes Kodes eines eingegebenen Signals; eine Steuerungsschaltung 55
zum Steuern der entsprechenden Anordnungen basierend auf eingegebenen
Signalen und Ausgeben eines dekodierten Ergebnis; und eine Bild-Wiedergabeanordnung
65 zum Wiedergeben eines Bildes basierend auf dem Ergebnis der Dekodierung.
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Die Operation der Descramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen
Konstruktion wird unten beschrieben. Ein eingegebenes Signal ist das gleiche wie dasjenige
der dritten Ausführungsform. Das eingegebene Signal wird in dem Puffer 58
gespeichert, welcher eine vorbestimmte Anzahl von Bits zu der Verschiebeeinrichtung 59
jedesmal dann ausgibt, wenn der Puffer 51 ein Anforderungssignal von der
Verschiebeeinrichtung 59 empfängt. Die Verschiebeeinrichtung 59 verschiebt das
eingegebene Signal gemäß einer von der Steuerungsschaltung 64 gesendeten
Anweisung und gibt konstante Bits parallel mit einem als nächsten zu dekodierenden Bit
am Kopf davon zu der Exklusiv-OR-Schaltung 61 aus. Wenn die in der
Verschiebeeinrichtung 59 gespeicherte Anzahl von Bits geringer wird als ein vorbestimmtes Bit,
gibt die Verschiebeeinrichtung 59 ein Anforderungssignal zu dem Puffer 58 aus.
Basierend auf einem dekodierten Wert und einem durch den Dekodierer 63
gelieferten, die Kodelänge davon anzeigenden Signal gibt die Steuerungsschaltung 64 eine
Anweisung zu der Verschiebeeinrichtung 59 aus, so dass die von der
Verschiebeeinrichtung 59 verarbeitete Bitlänge verschoben wird. Zusätzlich erfasst die
Steuerungsschaltung 64 basierend auf einem von dem Dekodierer 63 gelieferten Signal
einen descrambleten Abschnitt um somit den Zufallszahlengenerator 60 und den
Vorzeichenbit-Prozessor 62 zu steuern. Das von der Steuerungsschaltung 64
auszuführende Steuerungsverfahren wird unten beschrieben. Hinsichtlich des
"dct_dc_differential"-Signals gibt die Steuerungsschaltung 64 basierend auf der
Dekodierungsinformation
des "dct_dc_size_Luminanz"-Signals oder des
"dct_dc_size_Chrominanz"-Signals, welche eine Kodelänge unmittelbar vor dem
"dct_dc_differential"-Signal anzeigen, ein Signal zu dem Zufallszahlengenerator 60
aus, so dass die Exklusiv-OR-Schaltung 61 eine logische Exklusiv-OR-Verknüpfung
der Signale sequenziell von einem Signal am Kopf einer Reihe von Signalen
ausführt, die von der Verschiebeeinrichtung 59 gemäß der Dekodierungsinformation
auszugeben sind, welche Bits anzeigt, die zu dekodieren erforderlich ist. Hinsichtlich
der Quantisierungs-Skala wird der Zufallszahlengenerator 60 so gesteuert, dass die
Zufallszahlen auf die Berechnung der logischen Exklusiv-OR-Verknüpfung der
nächsten fünf Bits angewendet werden, wenn erkannt wird, dass Bits eines Kodes
fester Länge sequenziell dekodiert werden und die Quantisierungs-Skala als
Nächstes eingegeben wird. Hinsichtlich der Koeffizientenkomponente der DCT wird der
Dekodierer 63 versehen mit einem Kodebuch zum Wiederherstellen der
Informationen von Bitmustern vor einem Vorzeichenbit. Dass die Informationen von
Bitmustern anzeigende Dekodierungssignal wird zu der Steuerungsschaltung 64 gesendet.
Die Steuerungsschaltung 64 erfasst das nächste Eins-Bit als ein Vorzeichenbit und
erlaubt dem Vorzeichenbit-Prozessor 62, zu arbeiten, und überträgt ein
Steuerungssignal zu dem Zufallszahlengenerator 60 und sendet Zufallszahlen zu dem
Vorzeichenbit-Prozessor 62. Nur wenn die Zufallszahl "1" ist, invertiert der Vorzeichenbit-
Prozessor 62 das Vorzeichenbit, um somit das invertierte Vorzeichenbit zu dem
Dekodierer 63 auszugeben. Der Dekodierer 63 erzeugt ein Dekodierungssignal
basierend auf dem Vorzeichenbit und dem Wert eines dekodierten Abschnitts, um
somit das erzeugte Dekodierungssignal zu der Steuerungsschaltung 64 auszugeben.
In dem Fall des Bewegungsvektors ist in dem Dekodierer 63 ein Kodebuch mit
Mustern vorgesehen, in welchen das Vorzeichenbit des den Wert eines in Fig. 4
gezeigten Bewegungsvektors anzeigenden Kodes ausgeschlossen wird. Der
Dekodierer 63 dekodiert Kodes, um somit die dekodierten Werte und die Kodelängen zu der
Steuerungsschaltung 64 zu senden. Die Steuerungsschaltung 64 bestimmt das
folgende eine Bit als ein Vorzeichenbit und erlaubt dem Vorzeichenbit-Prozessor 62,
zu arbeiten, und sendet ein Steuerungssignal zu dem Zufallszahlengenerator 60.
Der Zufallszahlengenerator 60 sendet Zufallszahlen zu dem Vorzeichenbit-
Prozessor 62. Der Vorzeichenbit-Prozessor 62 invertiert ein Vorzeichenbit nur, wenn
die Zufallszahl "1" ist, um somit das Ergebnis zu dem Dekodierer 63 auszugeben.
Dann gibt die Steuerungsschaltung 64 ein Steuerungssignal zu der
Verschiebeeinrichtung 59 aus, so dass ein nachfolgender Erweiterungskode in den Dekodierer 63
eingegeben wird. Basierend auf dem dekodierten Wert und dem Erweiterungskode
des Vorzeichenbits erzeugt der Dekodierer 63 einen korrektes Dekodierungssignal,
um somit das Dekodierungssignal zu der Steuerungsschaltung 64 auszugeben. Der
korrekt dekodierte Wert wird zu der Bildwiedergabeanordnung 65 übertragen. Die
Steuerungsschaltung 64 erlaubt dem Dekodierer 63, das Kodebuch vergleichbar mit
der ersten Ausführungsform auszuwählen.
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Wie oben beschrieben, erfasst die Steuerungsschaltung 64 basierend auf einem
von dem Dekodierer 63 vorher dekodierten Kode einen gescrambleten Abschnitt
eines zu verarbeitenden Kodes und das Scramblen wird freigegeben und eine
Wiedergabe wird ausgeführt durch den Zufallszahlengenerator 60, die Exklusiv-OR-
Schaltung 61, den Vorzeichenbit-Prozessor 62. Als ein Ergebnis wird nur ein
Kodebuch zum Lesen eines Kodes variabler Länge in dem Dekodierer 63 benötigt. Somit
wird vergleichbar mit der ersten und dritten Ausführungsform eine kompakte
Schaltung verwendet. Zusätzlich kann, da es außer in der vierten Ausführungsform nicht
erforderlich ist, das Kodebuch zweifach zu verwenden, eine Hochgeschwindigkeits-
Verarbeitung verwirklicht werden. Da weiterhin das in dem Dekodierer 63
verwendete Kodebuch nicht ein Vorzeichenbit benötigt, ist es nicht erforderlich, eine große
Anzahl von Speicher zu speichern.
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Eine Scramble-Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird unten anhand von Fig. 14 beschrieben. Die Scramble-Vorrichtung
umfasst einen Kode-Detektor 66 zum Unterscheiden eingegebener Signale
voneinander und Lesen der Bitanzahl eines Signals; eine Steuerungsschaltung 67 zum
Bestimmen, ob der gegenwärtige Kode eines eingegebenen Signals descrambled
ist oder nicht, basierend auf dem von dem Kode-Detektor 66 erfassten Ergebnis und
AN- und AUS-Schalten des Scramblens; eine Signal-Umschaltanordnung 68 zum
Umschalten von Verarbeitungen eingegebener Signale voneinander basierend auf
dem Ausgangssignal der Steuerungsschaltung 67; eine Zufallszahlengenerator 69;
eine zyklische Verschiebeeinrichtung 70 zum Ausführen einer zyklischen
Verschiebung gemäß dem Ausgangssignal des Zufallszahlengenerators 69; und eine
Exklusiv-OR-Schaltung 71.
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Die Operation der Scramble-Vorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion
wird unten beschrieben. Der Kode-Detektor 66 hat ein Kode-Wiedergabe-Kodebuch
zum Lesen der Inhalte sämtlicher Daten eingegebener Signale und Erfassen der
durch ein eingegebenes Bit angezeigten Informationen, um somit die Informationen
zu der Steuerungsschaltung 67 auszugeben. Wenn das kodierte Blockmustersignal
erfasst wird, wählt die Steuerungsschaltung 67 eine Verarbeitung als einen zu
scramblenden Kode gemäß einem von dem Kode-Detektor 66 gelieferten Signal
aus und steuert die Signal-Umschaltanordnung 68, um somit ein Steuerungssignal,
das die Ausgabe einer zum Scramblen erforderlichen Zufallszahl anzeigt, zu dem
Zufallszahlengenerator 69 auszugeben. Das durch die Steuerungsschaltung 67
auszuführende Verfahren wird unten beschrieben.
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Wenn ein nicht zu scramblender Kode erfasst wird, erlaubt die Steuerungsschaltung
67 der Signal-Umschaltanordnung 68, ein Signal auszugeben, das anzeigt, dass ein
eingegebenes Signal an einen Anschluss (c) angelegt ist, und das eingegebene
Signal wird von der Signal-Umschaltanordnung 68 ausgegeben, ohne verarbeitet zu
werden. Wenn ein "kodiertes Blockmuster"-Signal aus eingegebenen Signalen
erfasst wird, sendet die Steuerungsschaltung 67 eine Anweisung, dass das "kodierte
Blockmuster"-Signal an einen anderen Anschluss angelegt wird, zu der Signal-
Umschaltanordnung 68, um das gescramblete Signal zu Scramblen, um somit eine
Anweisung zu dem Zufallszahlengenerator 69 auszugeben, so dass der
Zufallszahlengenerator 69 Zufallszahlen erzeugt. Wenn ein zu verarbeitendes Signal 4:2:0 ist,
gibt die Steuerungsschaltung 67 ein Steuerungssignal zu der Signal-
Umschaltanordnung 68 aus, so dass das eingegebene Signal an den Anschluss (a)
angelegt wird. Dann gibt die Steuerungsschaltung 67 die Information der Kodelänge
des Signals und eine Anweisung zum Erzeugen einer Zufallszahl von 1 Bit zu dem
Zufallszahlengenerator 69 aus. Als Reaktion auf das Ausgangssignal der
Steuerungsschaltung 67 gibt der Zufallszahlengenerator 69 die Zufallszahl von 1 Bit zu
der Exklusiv-OR-Schaltung 71 aus durch Verwenden des Scramble-Schlüssels, so
dass die Zufallszahl von 1 Bit auf das letzte Bit des Kodes angewendet wird. In dem
Fall von "111 ", "01011 ", "01010", "01001" und "01000" wird der Kode nicht
gescrambled und das eingegebene Signal wird an den Anschluss (c) der Signal-
Umschaltanordnung 68 angelegt. Wenn ein zu verarbeitendes Signal 4:2:2 oder
4:4:4 ist, gibt die Steuerungsschaltung 67 ein Steuerungssignal zu der Signal-
Umschaltanordnung 68 aus, so dass das eingegebene Signal an den Anschluss (b)
der Signal-Umschaltanordnung 68 angelegt wird, und zusätzlich gibt die
Steuerungsschaltung 67 eine Anweisung zu dem Zufallszahlengenerator 69 aus, so dass
der Zufallszahlengenerator 69 eine Zufallszahl aus vier Bits erzeugt. Der
Zufallszahlengenerator 69 erzeugt die Zufallszahl aus vier Bits unter Verwendung des
Scramble-Schlüssels, um somit die Zufallszahl aus vier Bits zu der zyklischen
Verschiebeeinrichtung 70 zu übertragen. Die zyklische Verschiebeeinrichtung 70
verschiebt den Kode des kodierten Blockmusters zyklisch um die Anzahl von Malen,
die durch das von dem Zufallszahlengenerator 69 ausgegebene Signal angezeigt
wird, um somit das Ergebnis auszugeben. Vergleichbar mit dem Signal 4:2:0 ist die
Länge des Kodes gleich derjenigen eines ursprünglichen Kodes und die Position
jedes Blocks wird in eine fehlerhafte Position umgewandelt. Das wie oben erzeugte
Signal wird in die Kode-Position des ursprünglichen "kodierten Blockmusters"
eingeführt und von der Scramble-Vorrichtung ausgegeben.
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Wie oben beschrieben, werden die Kodes "111", "01011", "01010", "01001" und
"01000" im Fall des Signals von 4:2:0 nicht verarbeitet. Zufallszahlen werden auf
das letzte Bit der verbleibenden Kodes angewendet für eine Kodeänderung in solch
einer Weise, dass die Kodelänge eines gescrambleten Signals gleich derjenigen
eines nicht gescrambleten Signals ist und die Anzahl der Blöcke unverändert bleibt.
Die zyklische Verschiebeeinrichtung 70 verschiebt zyklisch den Kode des kodierten
Blockmusters in dem Fall des Signals 4:2:2 oder 4:4:4. Somit bleibt die Anzahl von
"1" in dem Kode unverändert und daher kann eine Signalverarbeitung leicht
verwirklicht werden. Da die vorausschauende Kodierung bei dem Kodierungsverfahren des
MPEG-Standard verwendet wird, wird die Position eines Blocks in einem
wiedergegebenen Signal bewegt und ein vorausschauendes Fehlersignal wird zu einem
vorhergesagten Wert addiert. Daher kann eine Scramble-Verarbeitung effektiv
ausgeführt werden.
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In der sechsten Ausführungsform werden, wenn ein Teil eines Kodeworts variabler
Länge Bit-invertiert wird, Zufallszahlen auf ein Bit angewendet, welches einem in
dem Kodebuch vorgesehenen Kodewort entspricht. Beim Umwandeln eines
Kodeworts in ein Kodewort ohne ändern der Kodelänge kann aber nicht nur die
Umwandlungstabelle verwendet werden, um das gesamte Kodewort durch ein anderes
Kodewort zu ersetzen, sondern jede andere Einrichtung kann verwendet werden. Fig.
15 zeigt ein Beispiel der Konstruktion einer Vorrichtung, wenn eine
Umwandlungstabelle verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst eine Umwandlungstabelle 72; AND-
Schaltungen 73 und 74; eine Exklusiv-OR-Schaltung 75; eine NOT-Schaltung 76;
einen Zufallszahlengenerator 77. Bei dieser Konstruktion wird der
Zufallszahlengenerator 77 gesteuert beim Bestimmen, ob ein eingegebenes Signal in ein Scramble-
Signal umgewandelt oder nicht verarbeitet wird.
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In der sechsten Ausführungsform werden mit dem MPEG-Standard konforme Daten
in die Vorrichtung eingegeben, aber Daten mit einem Wort variabler Länge, wie
Kompressions-Bilddaten oder ein Tonsignal, können gehandhabt werden. Gemäß
der vorliegenden Erfindung kann nicht nur ein gescrambleter Parameter sondern
auch Daten mit einem Kodewort variabler Länge gescrambled werden, ohne die
Kodelänge davon zu erhöhen. Da eine standardisierte Operation fortlaufend
ausgeführt wurde, kann Scramblen in einem vergleichbaren Verfahren im standardisierten
MPEG 1 und MPEG 2 verwirklicht werden, obwohl die Spezifikation des MPEG-
Standard in gewissem Ausmaß verändert werden kann. Obwohl Daten eines Kodes
variabler Länge im MPEG-Standard in Zukunft verändert werden können, kann
Scramblen unter Beachtung jedes Parameters ausgeführt werden.