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JP3487513B2 - 画像音声符号化装置、画像音声復号化装置、画像音声符号復号化システム - Google Patents

画像音声符号化装置、画像音声復号化装置、画像音声符号復号化システム

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Publication number
JP3487513B2
JP3487513B2 JP05438693A JP5438693A JP3487513B2 JP 3487513 B2 JP3487513 B2 JP 3487513B2 JP 05438693 A JP05438693 A JP 05438693A JP 5438693 A JP5438693 A JP 5438693A JP 3487513 B2 JP3487513 B2 JP 3487513B2
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JP
Japan
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audio
video
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JP05438693A
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慶一郎 藤江
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像や音声を符号化、
復号化する画像音声符号復号化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】画像、音声等のデータを多重して同期再
生を行うための方法に、符号化装置及び復号化装置にロ
ーカル時計を備え、符号化する際に画像、音声データに
符号化装置のローカル時計の値を付加し、復号化装置で
は復号化装置ローカル時計とデータに付加された時計の
値を用いてデータの同期をとる方法がある。
【0003】この方法で同期をとるためには、復号化装
置の時計の値を符号化装置の時計の値を合わせる必要が
ある。そのため、符号化装置はデータの初めで時計の初
期値を復号装置に教える必要がある。従来のこれらの装
置間では、この符号化装置内の時計の初期値は、単に復
号化装置の内部時計に初期値を与えるためにだけの目的
で使われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた通り、
従来では画像音声符号化装置から符号化した画像や音声
の信号を画像音声復号化装置に伝送しはじめようとした
時、両者で同期をとるために両者に備えられた内部時計
を合わせる必要が生じる。この場合、画像音声符号化装
置から任意に内部時計の現在時刻の情報を画像音声復号
化装置に伝送して同期をとっていた。つまり、現在時刻
の情報は、両者の同期をとるという情報にしか利用でき
なかった。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、符号化処理と復号化処理との同期を取るための時刻
情報に付加的な情報を持たせ、そして、この時刻情報か
ら同期を取るだけでなく付加的な情報に基づく処理をも
行える画像音声符号復号化システム、及びこのシステム
で用いる画像音声復号化装置及び画像音声符号化装置
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の画像音声符号化装置は、時刻情報を発生さ
せる時刻情報発生部と、入力された画像信号や音声信号
を前記時刻情報発生部からの時刻情報を参照しながら符
号化して符号化信号を生成する符号化部と、前記符号化
部で得られた符号化信号及び前記時刻情報発生部からの
時刻情報を多重化して符号化ビットストリームを生成し
て出力する多重化部とを備え、前記時刻情報発生部は、
時刻情報の初期値として、付加的な情報を含んだ値を発
生させることを特徴とする。また、前述の画像音声符号
化装置において、さらに、前記時刻情報の初期値とその
値の意味とを記憶する記憶部を有し、前記時刻情報発生
部は、前記記憶部を参照して前記意味に対応する値を時
刻情報の初期値としてセットすることを特徴としても良
い。また、前記記憶部は、前記時刻情報の初期値とその
値が示す前記符号化ビットストリームの受信側で実行さ
せたい処理の種類とを記憶する記憶部を有することを特
徴としても良い。また、前記多重化部は、前記ビットス
トリームに、前記符号化信号及び前記時刻情報に加え
て、前記時刻情報の初期値に対応する処理において用い
る付加情報も多重化することを特徴としても良い。本発
明の画像音声復号化装置は、画像音声符号化装置から送
信されてきた符号化ビットストリームから時刻情報と符
号化信号とを抽出する分離化部と、前記時刻情報に基づ
いて時刻をセットする時刻情報発生部と、前記時刻情報
の初期値が含んでいる付加的な情報を抽出する情報抽出
部と、前記時刻情報発生部の時刻情報を参照して前記符
号化信号を復号化して画像信号及び音声信号を得る復号
化部とを有する。本発明の画像音声復号化装置は、画像
音声符号化装置から送信されてきた符号化ビットストリ
ームから時刻情報と符号化信号とを抽出する分離化部
と、前記時刻情報の値に時刻をセットして時刻をカウン
トする時刻情報発生部と、前記時刻情報の初期値に応じ
た処理を行う処理部と、前記時刻情報発生部の時刻情報
を参照 して前記符号化信号を復号化して画像信号及び音
声信号を得る復号化部とを有する。また、前記分離化部
は、画像音声符号化装置から送信されてきた符号化ビッ
トストリームから時刻情報と符号化信号と付加情報とを
抽出し、前記処理部は、前記付加情報を用いて前記時刻
情報の初期値の値に対応する処理を行うことを特徴とし
ても良い。本発明の画像音声符号復号化システムは、画
像や音声を符号化し、第1の時刻情報発生部で発生させ
た時刻情報と共に送信する符号化装置と、前記符号化装
置から送信された前記時刻情報に基づいて第2の時刻情
報発生部を調整して、前記符号化した画像や音声を復号
化する復号化装置とを含む画像音声符号復号化システム
において、前記第1の時刻情報発生部は、前記復号化装
置で実行させたい処理の種類とこれに対応する値とを記
憶しておき、時刻情報の初期値として前記復号化装置で
実行させたい処理の種類に対応する値を発生させ、前記
復号化装置は、前記時刻情報の初期値に対応した処理を
実行する処理部とを備える。
【0007】
【作用】画像音声符号化装置は、時刻情報の初期値に含
ませたい付加的な情報を記憶部から選んで、この付加的
な情報に対応する時刻情報の初期値を第1の時刻情報発
生部において発生させ、ビットストリームに乗せて画像
音声復号化装置へ送信する。これを受けた画像音声復号
化装置は、時刻情報に基づいて第2の時刻情報発生部を
調整すると共に、この時刻情報に対応する付加的な情報
に基づいた処理を行う。従って、同期を取るための時刻
情報を、単に同期情報としてだけでなく、画像音声復号
化装置に処理を行わせるための付加的な情報としても同
時に用いることができる。
【0008】
【実施例】以下に、本発明を用いた画像音声符号復号化
システムの一実施例を図面を参照して説明する。図1は
本発明を用いた画像音声符号化装置、図2は画像音声復
号化装置の一構成を表すブロック図である。簡単に言う
と、画像音声符号化装置で符号化された動画像や音声デ
ータは伝送路を通って、または例えばハードディスク、
CD−ROMといった蓄積メディアに蓄積された後、画
像音声復号化装置に入り、動画像や音声に復号化されて
ビットストリームとして出力される。
【0009】本実施例では入力画像や音声と出力動画像
や音声の時間同期をとるために、動画像や音声が画像音
声符号化装置に入る時刻、符号化された画像や音声のデ
ータが画像音声符号化装置を出る時刻を内部時計の値と
して記録し符号化された画像や音声のデータに付加す
る。ここで内部時計は例えば90−kHz、2進数で3
3桁のカウンターになっているものとする。
【0010】画像音声復号化装置は内部時計の情報とし
て送られてきた時刻情報の値を参照しながら復号化、表
示を行う。このときは、画像や音声のデータを送る前
に、最初に画像音声符号化装置の内部時計コントローラ
6の値を時刻情報の初期値t0として画像音声復号化装
置に送り、画像音声符号化装置と画像音声復号化装置の
内部時計の値を合わせる。ここで時刻情報の初期値t0
は、画像音声符号化装置における符号化開始時の内部時
計の値と画像音声復号化装置の復号化開始時の内部時計
の値が同じであればどのような値でもよい。本発明で
は、この様な時刻合わせができるばかりでなくこの時刻
情報の初期値t0に付加的な情報を含ませることを特徴
としている。
【0011】上述した内容について図1、図2を用いて
以下に説明する。まず、図1に示されている通り、外部
から画像信号がディジタル信号変換部1に入力され、外
部から音声信号がディジタル信号変換部3に入力され
る。ディジタル信号変換部1,3には、内部時計コント
ローラ6から現在の時刻情報が入力されて、画像信号や
音声信号が時刻情報と共にディジタル信号に変換され
る。変換されたディジタル信号は、それぞれ符号化部
2,4に入力され、内部時計コントローラ6の時刻情報
と共に符号化され、多重化部5に入力される。
【0012】多重化部5に入力された符号化された画像
信号や音声信号は、内部時計コントローラ6の現在の時
刻情報と共に多重化されて出力される。この出力された
多重化された信号は、例えば伝送路を介して図2に示さ
れている画像音声復号化装置に入力される。この入力さ
れた信号は、システム復号部11で復号処理され、多重
化された信号中にある時刻情報がとり出され、内部時計
コントローラ14に入力される。入力された時刻情報に
基づいて内部時計コントローラ14では、時計を調整し
て画像音声符号化装置との同期をとる。一方、システム
復号部11では、多重化された信号の中から抽出した
像信号の符号化データを復号化部12に出力し、音声信
の符号化データを復号化部13に出力する復号化部
12、13に入力された画像信号や音声信号は、復号化
部12、13でそれぞれ復号化処理されて外部に出力さ
れる。この時、調整された内部時計コントローラ14か
らの時刻情報に基づいて同期をとり、出力されることに
なっている。以上説明してきたように図1、2に示され
た画像音声符号復号化装置は、両者にそれぞれ備えられ
ている内部時計コントローラ6、14を内部時計コント
ローラ6から発生された時刻情報に従って合せるように
している。本発明は更に、符号化した画像信号や音声信
号を画像音声符号化装置から伝送する前に、最初に基準
となる時刻情報を画像音声復号化装置に伝送する。この
時に、この時刻情報は画像音声符号化及び復号化装置間
での同期をとるための情報であるから現在の時刻でなく
とも、任意の時刻を設定して伝送することができる。こ
の点を応用して、内部時計コントローラ6、14の内部
共通に、メモリ等の記憶部を設けておき、この時刻情報
に応じて、つまり例えば「10:00」や「11:0
0」等の時刻に対応させて、このシステム内の種々の処
理内容を場合分けして付加的な情報として記憶させてお
く。そして、符号化した画像や音声を伝送し始める前
に、画像音声符号化装置は、画像音声復号化装置に伝え
たい種々の処理内容選択してそれに対応する時刻情報
を内部時計コントローラ6内の記憶部から読み出すと共
に、内部時計コントローラ6をこの時刻情報に合せる。
読み出された時刻情報は、画像音声復号化装置に伝送さ
れ、内部時計コントローラ14に入力される。内部時計
コントローラ14では内部の時計をこの時刻情報に従っ
て合せて、これに対応するシステム内の種々の処理内容
を内部時計コントローラ14内の記憶部から読み出す。
この様に、時刻情報を用いることによって読み出した処
理内容に従って、データ等の処理が行える。
【0013】従来の例では画像音声復号化装置は図3の
従来例のように時刻情報の初期値t0を読み込む21の
処理を行った後、時刻情報の初期値t0を内部時計にセ
ットする22の処理を行ってから画像音声の復号を行
う。本実施例では図3の本発明のように初期時刻の初期
値t0を読み込む23の処理を行った後、時刻情報の初
期値t0を内部時計にセットする24の処理を行い、時
刻情報の初期値t0に含まれる付加的な情報Iを読み出
す25の処理を行ってから画像音声の復号を行う。
【0014】本実施例では、データのビットストリーム
は例えば図4のフォーマットとし、32ビットのスター
トコード31に続き時刻情報の初期値32を表すために
33ビット使うものとする。また、通常の復号では付加
情報34は無視されるものとする。
【0015】従来は例えば時刻情報の初期値t0をビッ
ト表示で t0=000000000000000000001001110010111 (1) のように単に内部時計の値として送るだけである。
【0016】ここで一例としてこのデータに他の情報I
として認識番号をつける場合に、符号化装置がt0をこ
の認識番号にする。例えば 認識番号=3629 (2) とするなら、t0の値を数(2)にする。ビット表示す
れば t0=000000000000000000000111000101101 (3) となる。画像音声復号化装置では図3の22の処理に続
いて23の処理を行いt0から他の情報Iとして数
(2)を得る。
【0017】また、別の例としてこのデータに文字列の
記号を付ける場合には、符号化装置が文字列を数値化し
その値を時刻情報の初期値t0にする。例えば 記号=“AZ19” (4) とするなら時刻情報の初期値t0に文字列(4)をアス
キーコードにした 415a3139(16進数表示) (5) をt0に用いる。t0をビット表示すれば t0=001000001010110100011000100111001 (6) となる。画像音声復号化装置では図3の23、24、2
5の処理を行い内部時計に時刻情報の初期値t0をセッ
トし文字列(4)を得る。上記2列のような処理が加え
られていることを知らない画像音声復号化装置は時刻情
報の初期値t0を単なる時刻情報の初期値としてのみ扱
うので数(2)や文字列(4)は得られない。しかし以
降の復号を行うことはできる。
【0018】また別の例として、図4の付加情報34
(例えば字幕など)が例えばRSA暗号によって暗号化
されている場合を挙げる。RSA暗号は、以下の手順に
より暗号化、解読を行う。RSA暗号は、鍵として正の
整数nと正の整数rを用いる。nは2つの素子p、qに
よって式(7)によって作られる。
【0019】n=pq (7) 次にrを式(8)の値と互いに素に選ぶ。 (p−1)(q−1) (8) 平文aは式(9)で暗号化する。
【0020】 b ar (mod n) (9) これが、暗号化の手順である。ここで式(9)のmod
nとは、nで割った余りという意味である(以下同
様)。
【0021】解読の手順は以下の通りである。解読のた
めにはまずnが式(7)のようにpとqの積であること
を知っている必要がある。このpとq、それにrを用い
て復号のためのsを以下の手順で求める。初めに式(1
0)、(11)を満たす整数u、v、x、yを求める。
【0022】 ur+v(p−1)=1 (10) xr+y(q−1)=1 (11) ここで式(10)、式(11)の差をとると式(12)
となる。
【0023】 (u−x)r=−v(p−1)+y(q−1) (12) 式(12)の左辺は(p−1)と(q−1)の最大公約
数dで割り切れる。rは(p−1)、(q−1)と素に
選んだので、(u−x)がdの倍数になる。従って整数
w、tをとって式(13)となる。
【0024】 u−x=w(p−1)+t(q−1) (13) 式(13)を変形して式(14)とする。 u−w(p−1)=x+t(q−1) (14) そして式(14)の値をsとする。sは必要ならば(p
−1)と(q−1)の最小公倍数で還元する。
【0025】式(14)の左辺にrをかけて式(10)
を代入すると rs=ru+rw(p−1)=1−(rw+v)(p−1) 1 (mod p−1) (15) 同様に式(14)の右辺にrをかけて式(11)を代入
すると rs=rx+rt(q−1)=1+(rt−y)(q−1) 1 (mod q−1) (16) となる。暗号文は式(9)だから、
【0026】
【数1】
【0027】
【数2】 となる。すなわちnとrからsを求めれば、暗号文bを
解読して平文aが得られる。また、暗号文作成者が
(9)式の代わりに
【0028】
【数3】 として暗号を作成すれば、復号者は式(17)、式(1
8)からnとrだけを用いて(pとqを知らなくても)
【0029】
【数4】 を得ることができる。式(21)の操作は、sが作れる
符号化装置、すなわちpとqを知っている画像音声符号
化装置にしかできないので、デジタル署名と言われてい
る。
【0030】本実施例ではこの鍵nと鍵rのうちnは
nがどのpとqからなるかを含めてあらかじめ画像音声
復号化装置に知らされており、鍵rは画像音声符号化装
置側で時刻情報の初期値t0として画像音声符号化装置
から画像音声復号化装置に送られる。画像音声復号化装
置の内部時計コントローラ14は図3の23、24、2
の処理から鍵rを取得し、あらかじめ知らされている
pとqから式(10)〜(14)を用いて内部コントロ
ーラ14がsを作成する。そのsを用いて式(19)を
用いて暗号を解読して付加情報34を得る。
【0031】例えば、付加情報34が文字列で “hello world!” (22) とする。これをアスキーコードに直すと16進数表示で 68656c6c6f2077666f726c6421 (23) となる。これを例えば3桁ごとのブロックに区切りブロ
ックごとに暗号化する。この例では n=4891(24) p=67 (25) q=73 (26) r=13 (27) とする。数(23)を3桁ごとに区切り式(9)の演算
を行うと、暗号として16進数表示で 07f312410fb10cd809d801930fb1030c (28) を得る。ここで数(24)は16進数で131bなので
暗号化されたものの中には16進数で4桁になるものも
ある。そこで数(28)は1ブロック16進数で4桁と
している。そして、符号化装置は付加的な情報Iである
時刻情報の初期値t0に数(27)の値を用いる。ビッ
ト表示すれば t0=000000000000000000000000000001011 (29) となる。
【0032】付加情報34が暗号化されていること、
rの値が時刻情報の初期値t0として書かれているこ
と、nの値が4891で67と73の積であること、
を知っている画像音声復号化装置は式(10)〜(1
4)を用いてsを求め、式(19)より解読すれば、再
び数(23)を得、付加情報34として(28)を読み
込んで文字列(22)を得ることができる。鍵nの値を
知らない画像音声復号化装置が、鍵nの値を知っていて
もpとqの値を知らない画像音声復号化装置は、付加情
34が暗号化されていることを知っていても付加情報
34を得ることができない。通常の再生時には付加情報
34は無視され、時刻情報の初期値t0は図3の21、
22の処理がされ、通常再生のみが行われる。
【0033】また数(24)〜(27)を用いてデジタ
ル署名をする例を考える。いま時刻情報の初期値t0の
うち上位16ビットでr、下位17ビットで式(20)
のbを扱うものとする。bは数(23)を3桁ごとに区
切った数を2進数表示したときの下2桁の数の最初の2
56ブロック(256ブロックない場合は全ブロック)
の和をaとして式(20)の処理を行ったものとする。
本実施例で数(23)に上記の処理を行うと a=11 (30) となるのでこれに式(14)を行えば b=421 (31) が得られる。これを用いて時刻情報の初期値t0はビッ
ト表示で t0=00000000000010110000110100101 (32) とする。
【0034】画像音声復号化装置は図3の23,24、
25の処理を行い数(27)、(31)を得る。これを
用いて式(21)から数(30)を得る。上記付加情報
34を得る実施例の処理を行い数(29)得た後に、
数(23)を3桁ごとに区切った数を2進数表示したと
きの下2桁の数の最初の256ブロック(256ブロッ
クない場合は全ブロック)の和を計算し、これが数(3
0)と一致すればこのデータがpとqを知っている人か
らのデータであることが分かる。もちろん、時刻情報の
初期値t0を数(29)のようにrだけとし、付加情報
34の中にディジタル署名をすることも可能である。
【0035】
【発明の効果】以上詳述してきたように本発明によれ
ば、画像や音声の符号化データに含まれる時刻情報のう
ち、時刻情報の初期値に時刻情報以外の付加的な情報を
含ませて、復号化装置側で付加的な情報を用いた処理を
実行させることが可能である。また、この付加的な情報
を理解できない復号化装置であっても、時刻情報を受け
取って画像や音声を復号化することは可能であるので
々の機器に柔軟に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示した図。
【図2】 本発明と従来例の画像音声復号化装置側の内
部時計コントローラの動作の対比を示した図。
【図3】 本発明と従来例の動作の対比を示した図。
【図4】 本発明のビットストリームの一フォーマット
を示した図。
【符号の説明】
1、3…ディジタル信号変換部 2、4…符号化部 5
…多重化部 6,14…内部時計コントローラ 11…システム復号
部 12、13…復号化部

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】付加的な情報を生成する生成部と、 時刻情報の初期値として、前記付加的な情報に対応する
    値を発生させる 時刻情報発生部と、 入力された画像信号や音声信号を前記時刻情報発生部か
    らの時刻情報を参照しながら符号化して符号化信号を生
    成する符号化部と、 前記符号化部で得られた符号化信号及び前記時刻情報発
    生部からの時刻情報を多重化して符号化ビットストリー
    ムを生成して出力する多重化部と、 を備える画像音声符号化装置。
  2. 【請求項2】時刻情報の初期値とその値が持つ付加的な
    情報とを記憶する記憶部と、 付加的な情報を選択する選択部と、 前記記憶部を参照して、前記選択部で選択された付加的
    な情報に対応する値を、時刻情報の初期値として発生さ
    せる 時刻情報発生部と、 入力された画像信号や音声信号を前記時刻情報発生部か
    らの時刻情報を参照しながら符号化して符号化信号を生
    成する符号化部と、 前記符号化部で得られた符号化信号及び前記時刻情報発
    生部からの時刻情報を多重化して符号化ビットストリー
    ムを生成して出力する多重化部と、 を備える画像音声符号化装置。
  3. 【請求項3】前記記憶部は、 前記時刻情報の初期値とその値が示す前記符号化ビット
    ストリームの受信側で実行させたい処理の種類とを記憶
    する記憶部を有することを特徴とする請求項記載の画
    像音声符号化装置。
  4. 【請求項4】前記多重化部は、 前記ビットストリームに、前記符号化信号及び前記時刻
    情報に加えて、前記時刻情報の初期値に対応する処理に
    おいて用いる付加情報も多重化することを特徴とする請
    求項3記載の画像音声符号化装置。
  5. 【請求項5】画像音声符号化装置から送信されてきた符
    号化ビットストリームから時刻情報と符号化信号とを抽
    出する分離化部と、 前記時刻情報に基づいて時刻をセットする時刻情報発生
    部と、 前記時刻情報の初期値が含んでいる付加的な情報を抽出
    する情報抽出部と、 前記時刻情報発生部の時刻情報を参照して前記符号化信
    号を復号化して画像信号及び音声信号を得る復号化部と
    を有する画像音声復号化装置。
  6. 【請求項6】画像音声符号化装置から送信されてきた符
    号化ビットストリームから時刻情報と符号化信号とを抽
    出する分離化部と、 前記時刻情報の値に時刻をセットして時刻をカウントす
    る時刻情報発生部と、前記時刻情報の初期値と実行すべき処理内容とを対応付
    けて記憶する記憶部と、 前記時刻情報の初期値に対応付けられた処理を行う処理
    部と、 前記時刻情報発生部の時刻情報を参照して前記符号化信
    号を復号化して画像信号及び音声信号を得る復号化部
    と、 を有する画像音声復号化装置。
  7. 【請求項7】前記分離化部は、 画像音声符号化装置から送信されてきた符号化ビットス
    トリームから時刻情報と符号化信号と付加情報とを抽出
    し、前記記憶部は、 前記時刻情報の初期値と前記付加情報を用いて実行する
    処理内容とを対応付けて記憶し、 前記処理部は、 前記付加情報を用いて前記時刻情報の初期値の値に
    応付けられた処理を行うことを特徴とする請求項6記載
    の画像音声復号化装置。
  8. 【請求項8】画像や音声を符号化し、第1の時刻情報発
    生部で発生させた時刻情報と共に送信する符号化装置
    と、 前記符号化装置から送信された前記時刻情報に基づいて
    第2の時刻情報発生部を調整して、前記符号化した画像
    や音声を復号化する復号化装置とを含む画像音声符号復
    号化システムにおいて、 前記第1の時刻情報発生部は、 前記復号化装置で実行させたい処理の種類とこれに対応
    する値とを記憶しておき、時刻情報の初期値として前記
    復号化装置で実行させたい処理の種類に対応する値を発
    生させ、 前記復号化装置は、 前記時刻情報の初期値に対応した処理を実行する処理部
    とを備えることを特徴とする画像音声符号復号化システ
    ム。
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