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KR100851016B1 - 스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템 - Google Patents

스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템 Download PDF

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KR100851016B1
KR100851016B1 KR1020060087881A KR20060087881A KR100851016B1 KR 100851016 B1 KR100851016 B1 KR 100851016B1 KR 1020060087881 A KR1020060087881 A KR 1020060087881A KR 20060087881 A KR20060087881 A KR 20060087881A KR 100851016 B1 KR100851016 B1 KR 100851016B1
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KR
South Korea
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frame
line
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signal
units
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KR1020060087881A
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KR20080023828A (ko
Inventor
유영갑
김용대
최종화
김승열
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020060087881A priority Critical patent/KR100851016B1/ko
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Abstract

본 발명은 스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템에 관한 것으로, 특히 스크램블링 장치에 있어서, 랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하기 위한 영상 암호화 수단; 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 라인 치환 수단; 및 상기 랜덤키 값에 따라, 상기 라인 치환 수단으로부터 전달된 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 프레임 순서 믹싱 수단을 포함한다.
스크램블, 디스크램블, 라인 대 라인 치환, 라인 대 라인 역치환, 수직 라인, 수평 라인

Description

스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템{Apparatus for scrambling/descrambling and the system for transceiving using the same}
도 1 은 본 발명에 따른 스크램블링 장치가 적용되는 영상 송신 시스템의 구성 예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 스크램블링 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 스크램블링 장치에서 라인 대 라인 치환하기 위한 영상 프레임을 나타낸 일실시예 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 스크램블링 장치에서 믹싱하기 위한 영상 프레임을 나타낸 일실시예 설명도,
도 5 는 본 발명에 따른 디스크램블링 장치가 적용되는 영상 수신 시스템의 구성 예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 디스크램블링 장치의 일실시예 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 스크램블링 장치(스크램블러) 55 : 디스크램블링 장치(디스크램블러)
121 : 화소 암호화부 122 : 라인 치환부
123 : 프레임 순서 믹싱부 551 : 프레임 순서 디믹싱부
552 : 역라인 치환부 553 : 화소 복호화부
본 발명은 스크램블링/디스크램블링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지적재산이나 의료정보 등 개인 프라이버시와 각종 기밀을 유지해야 하는 영상보호를 위하여, 보안을 강화하여 불법 도시청(盜視聽)을 방지할 수 있는 스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템에 관한 것이다.
인터넷 및 정보통신 기술의 발전으로 다양한 콘텐츠가 개발되어 이용되고 있다. 디지털 정보의 편리성과 제작 및 유통의 용이함으로 디지털 콘텐츠 제작은 더욱더 증가 될 것이다. 그러나, 이러한 디지털 정보는 복제, 변형, 불법 유통, 도시청(盜視聽) 등이 용이하므로 저작권자 및 유통업체의 심각한 피해를 가져오고, 수익창출의 어려움으로 콘텐츠 산업의 심각한 문제가 되고 있다. 또한, 네트워크를 통한 콘텐츠 분배 및 사용에 관한 이용료 지급 절차가 이루어지므로 보안상의 심각한 문제가 나타날 수 있다. 따라서, 무분별한 불법 유통, 도시청(盜視聽) 등을 막고 유통되는 콘텐츠를 관리할 시스템이 필요하다.
이러한 시스템의 일예로 ‘스크램블러(Scrambler)(또는 인코더(Encoder))' 및 ‘디스크램블러(Descrambler)(또는 디코더(Decoder))'가 있다.
연속적인 데이터 패턴을 반복하는 경우 생기는 단일 주파수 성분을 억압함으로써 전송로에서 발생하는 혼변조 현상을 방지하기 위하여 입력 데이터를 임의 부호 계열로 변환하는 회로를 ‘스크램블러(Scrambler)'라고 한다. 이와 같은 스크램블러(Scrambler)의 반대 기능을 가진 회로가 ‘디스크램블러(Descrambler)'이다. 즉, 디스크램블러(Descrambler)는 스크램블러(Scrambler)에 의해 만들어진 임의 부호 계열로부터 원래 데이터를 생성하는 회로를 의미한다.
환언하면, 스크램블(Scramble)은 원래의 영상이나 음성을 변환시켜서 그 전파를 수신해도 그 송신내용을 알 수 없게 만드는 것을 말한다. 스크램블을 거는 장치를 스크램블러(Scrambler) 혹은 인코더(Encoder)라고 부르며, 스크램블을 원래대로 바꾸는 장치를 디스크램블러(Descrambler) 혹은 디코더(Decoder)라고 부른다.
특히, 지적재산이나 의료정보 등 개인 프라이버시와 각종 기밀을 유지해야 하는 영상보호를 위해서는, 영상 프레임을 스크램블러(Scrambler)/디스크램블러(Descrambler)가 주로 사용되고 있다. 즉, 영상신호를 라인 로테이션 방식으로 스크램블하는 스크램블러(Scrambler)와 스크램블된 영상신호를 복원하는 디스크램블러(Descrambler)는 TV 방송 시스템 등에서 도시청(盜視聽)을 방지하는데 주로 사용되고 있다.
예를 들어, 유료방송은 계약 가입자에게는 방송프로의 시청을 가능케 하고, 비계약자는 도시청(盜視聽)이 불가능하도록 전기적으로 영상신호를 라인 로테이션 방식으로 스크램블(Scramble)을 걸어서 방송하는 방식으로, 케이블 TV 방송, 위성 방송 등의 유료방송이 실용화되어 있다. 즉, 방송사업자는 시청자와의 계약 조건에 의해 매월 일정요금을 수집하는 대신에 계약 시청자가 정상적으로 방송프로를 디스크램블(Descramble)하여 수신할 수 있도록 하는 한편, 비계약자나 요금 미납자 또는 조건이 다른 시청자에게는 스크램블(Scramble)을 걸어 방송프로의 도시청(盜視聽)을 불가능하게 한다.
하지만, 스크램블러에서 사용되고 있는 라인 로테이션 방식은 고도의 보안을 유지하는데 어려움이 따르며, 커팅 포인트에서의 신호 변조에 따른 화질 저하가 필연적으로 초래된다. 또한, 하드웨어로 만든 스크램블러에 고정된 하나의 키만을 제공하여 스크램블 데이터를 제공하기 때문에, 불법 도시청(盜視聽)자가 스크램블된 데이터를 해독하기만 하면 내용이 그대로 노출되는 문제점 등 도시청(盜視聽)에 따른 근본 문제점들을 해결하기가 용이하지 않다.
즉, 종래의 스크램블 방식은 비밀성이 약하기 때문에 쉽게 해독되어 도시청(盜視聽)되는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지적재산이나 의료정보 등 개인 프라이버시와 각종 기밀을 유지해야 하는 영상보호를 위하여, 보안을 강화하여 불법 도시청(盜視聽)을 방지할 수 있는 스크램블링/디스크램블링 장치 및 그를 이용한 영상 송수신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스크램블링 장치에 있어서, 랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하기 위한 영상 암호화 수단; 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 라인 치환 수단; 및 상기 랜덤키 값에 따라, 상기 라인 치환 수단으로부터 전달된 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 프레임 순서 믹싱 수단을 포함한다.
그리고, 본 발명은, 디스크램블링 장치에 있어서, 복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하기 위한 프레임 순서 디믹싱 수단; 상기 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 역라인 치환 수단; 및 상기 키 값에 따라, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하기 위한 영상 복호화 수단을 포함한다.
한편, 본 발명은, 영상 송신 시스템에 있어서, 랜덤키 값을 생성하기 위한 랜덤키 생성수단; 상기 랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하여, 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 스크램블링 수단; 상기 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 변조하기 위한 변조 수단; 및 상기 변조된 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 전송하기 위한 송신 수단을 포함한다.
그리고, 본 발명은, 영상 수신 시스템에 있어서, 외부로부터 변조된 키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 수신받아, 분리하기 위한 분리 수단; 상기 분리된 키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 각각 복조하기 위한 복조 수단; 사용자의 요청에 따라 상기 복조된 키 값을 제공하기 위한 키 제공 수단; 및 상기 복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하여, 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력하기 위한 디스크램블링 수단을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 스크램블링 장치가 적용되는 영상 송신 시스템의 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스크램블링 장치(스크램블러)(12)가 적용되는 영상 송신(전송) 시스템은, 제어부(제어 컴퓨터)(11), 스크램블링 장치(스크램블러)(12), 변환부(13), 송신부(14)로 구성된다.
이를 구체적으로 살펴보면, 랜덤키 값(이때, 랜덤키 값은 암호화에 사용되는 키 값(암호키 값), 라인 대 라인 치환 방식 및 프레임 배치 순서를 나타냄)을 생성하기 위한 제어부(제어 컴퓨터)(11)와, 랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하여, 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 스크램블링 장치(스크램블러)(12)와, 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 변조하기 위한 변환부(13)와, 변조된 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 전송하기 위한 송신부(14)를 포함한다.
특히, 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에서 라인 대 라인 치환하는 과정을 살펴보면, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 치환하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나눈다.
그리고, 스크램블링 장치(스크램블러)(12)는 수직ㆍ수평 라인 치환되어 전달된 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)한다(프레임 순서 믹싱 기능).
이후, 변환부(13)에서는 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 변조하고, 송신부(14)는 변환부(13)에서 변조된 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 전송 방식을 달리하여 전송하되, 스크램블링된 영상 프레임 신호는 고속으로, 랜덤키 값은 저속으로 전송한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스크램블링 장치(스크램블러)(12)가 적용되는 영상 송신 시스템의 동작을 살펴보면, 우선 방송센터로부터 받은 영상 프레임 신호는 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에서 제어부(제어 컴퓨터)(11)의 키 값(랜덤키 값)을 받아 암호화 및 스크램블링된 프레임 신호로 변환된다. 이때, 제어부(제어 컴퓨터)(11)는 암호키 값 뿐만 아니라, 영상 프레임 신호의 스크램블링 여부도 결정한다. 이후에, 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에 의해 스크램블링된 프레임 신호는 변환부(13)를 통하여 전송을 위한 신호로 변조된다. 이때, 디스크램블링에 필요한 키 값도 변조된다. 이 두 신호는 송신부(14)에서 가입자 컨버터 쪽(도 5의 영상 수신 시스템)으로 전송된다. 이때, 변조된 스크램블 신호의 경우 정보량이 많으므로 고속 전송을, 키 값의 경우에는 정보량이 작으므로 저속 전송을 한다.
특히, 상기 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에서는 프레임 단위의 암호화된 영상을 송출하기 전 일정 프레임을 모아, 모인 모든 프레임을 하나의 큰 프레임으로 만든 다음(M×N 블록화), 그 큰 프레임 안에서 라인 대 라인 치환을 하고, 라인 대 라인 치환된 큰 프레임을 원래 크기로 나눈 다음, 작은 프레임의 순서를 랜덤하게 섞어준다.
그럼, 도 2를 참조하여 상기 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스크램블링 장치(스크램블러)(12)는, 랜덤키 값(이때, 암호화에 사용되는 키 값(암호키 값), 라인 대 라인 치환 방식 및 프레임 배치 순서를 나타냄)에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하기 위한 화소 암호화부(121)와, 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 라인 치환부(122)와, 랜덤키 값에 따라, 라인 치환부(122)로부터 전달된 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 프레임 순서 믹싱부(123)를 포함한다.
여기서, 라인 치환부(122)는, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 치환하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어 프레임 순서 믹싱부(123)로 전달한다.
화소 암호화부(121)는 영상 프레임 신호를 암호화한다. 이때, 암호화는 일 영상 프레임씩 이루어지며, 제어부(제어 컴퓨터)(11)로부터 랜덤키 값을 받아 이를 바탕으로 암호화한다. 여기서, 암호화 방법으로는 DES, AES, ARIA, 스트림 암호 등 관리 시스템을 고려하여 선택적으로 사용한다. 그에 따라 제어부(제어 컴퓨터)(11)에서 제공되는 랜덤키 값도 결정된다.
이후, 암호화된 프레임 신호는 라인 치환부(122)에서 제어부(제어 컴퓨터)(11)로부터 받은 랜덤키 값에 의해 라인별로 치환된다. 이후에, 치환된 프레임들은 프레임 순서 믹싱부(123)에서 라인 치환부(122)와 마찬가지로 랜덤키 값을 이용하여 믹싱된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 암호화된 프레임들은 일정한 프레임 개수로 이루어져 라인 치환부(122)에서 프레임 라인별 수직ㆍ수평 치환한다. 이때, 수직ㆍ수평 치환에 이용되는 랜덤키 값은 제어부(제어 컴퓨터)(11)에서 제공된다. 그리고, 프레임 순서 믹싱부(123)에 사용되는 랜덤키 값(제어부(제어 컴퓨터)(11)에서 제공됨)은 랜덤하게 위치된 프레임의 순서를 나타낸다. 따라서, 라인 치환부(122)에서 치환된 프레임들은 프레임 순서 믹싱부(123)를 통해 위치된 순서에 따라 뒤섞이게 된다.
즉, 화소 암호화부(121)를 통해 각각의 암호화된 프레임은 라인 치환부(122)에서 도 3에 도시된 바와 같이 가로, 세로 일정한 개수로 나열된 다음, 랜덤키 값에 의해 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인별로 랜덤 치환된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 라인 치환부(122)는 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 치환하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어 프레임 순서 믹싱부(123)로 전달한다.
이후에, 각각의 암호화 및 라인 치환된 N개의 프레임은 도 4에 도시된 바와 같이 프레임 순서 믹싱부(123)에서 N개의 랜덤키 값에 의해 결정된 위치에 따라 프레임들이 뒤섞여 위치하게 된다.
이와 같이, 영상 송신 시스템에서는 암호화에 사용되는 키 값 및 프레임의 순서를 섞는 순번을 생성하고(암호키 값 생성), 생성된 키 값들에 의해 프레임별로 암호화하고 라인 치환 및 믹싱하는 스크램블링 장치(스크램블러)(12)에 의해 스크램블된 영상 신호를 제공한다. 이후에, 영상 송신 시스템으로부터 수신된 키 데이터와 스크램블된 신호는 영상 수신 시스템에서 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)를 통해 수신된 키 값들에 의해 디스크램블됨으로써 원래의 영상을 제공한다.
그럼, 도 5를 참조하여 본 발명에 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)가 적용되는 영상 수신 시스템에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 영상 수신 시스템은, 수신부(51), 분기기(52), 영상 복조부(53), 키 복조부(54), 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55), 중앙처리부(56), 리모콘 수신부(57)로 구성된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 수신부(51)를 통해 외부로부터 변조된 키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 수신받아, 이를 분리하기 위한 분기기(52)와, 분리된 키 값(이때, 복호화에 사용되는 키 값(복호키 값), 라인 대 라인 역치환 방식 및 프레임 재배치 순서를 나타냄)과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 각각 복조하기 위한 영상 복조부(53) 및 키 복조부(54)와, 리모콘 수신부(57)를 통한 사용자의 요청에 따라 복조된 키 값을 제공하기 위한 중앙처리부(56)와, 복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하여, 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력하기 위한 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)를 포함한다.
특히, 상기 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)에서는, 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 랜덤 순서의 역으로 배치하고, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 역치환(역순으로 라인 치환)하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)가 적용되는 영상 수신 시스템의 동작을 살펴보면, 먼저 영상 송신 시스템(도 2 참조)의 송신부(14)로부터 전송된 두 신호(스크램블링된 영상 프레임 신호, 키 값)를 수신부(51)에서 수신받아, 이 두 신호는 분기기(52)를 거쳐 분리된다. 이때, 분리되는 신호는 변조된 영상 프레임 신호(스크램블 신호) 및 키 값 신호이며, 변조된 영상 프레임 신호는 영상 복조부(53)로, 변조된 키 값 신호는 키 복조부(54)로 입력된다.
이후, 영상 복조부(53) 및 키 복조부(54)에서는 변조된 두 신호를 원래의 신호로 복조한다.
다음으로, 영상 복조부(53)를 거쳐 나온 스크램블링된 프레임 신호는 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)를 거쳐 영상 프레임 신호로 복원되어, 가입자는 영상 서비스를 받아볼 수 있다. 이때, 키 복조부(21)를 거쳐 나온 키 값 신호는 중앙처리부(56)로 입력되고, 중앙처리부에서는(56) 컨버터 동작에 따른 여러 가지 기능을 수행하는데, 이때의 동작 기능은 리모콘 수신부(57)에 의해 통제된다.
즉, 리모콘 수신부(57)로부터 영상 신호 요청이 발생할 경우, 중앙처리부(56)가 입력된 키 값을 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)로 제공하여, 키 값들은 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)에서 프레임 순서 디믹싱, 라인 대 라인 역치환 및 복호화하는데 사용된다.
따라서, 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)에서는, 중앙처리부(56)로부터 제공되는 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 랜덤 순서의 역으로 배치하고, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 역치환(역순으로 라인 치환)하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력할 수 있는 것이다.
그럼, 도 6을 참조하여 상기 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크램블링 장치(디스크램블러)(55)는, 복조된 키 값(여기서, 키 값은 복호화에 사용되는 키 값(복호키 값), 라인 대 라인 역치환 방식 및 프레임 재배치 순서를 나타냄)에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하기 위한 프레임 순서 디믹싱부(551)와, 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 역라인 치환부(552)와, 키 값에 따라, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하기 위한 화소 복호화부(553)를 포함한다.
여기서, 프레임 순서 디믹싱부(551)는, 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 랜덤 순서의 역으로 배치한다. 즉, 프레임 순서 디믹싱부(551)는 스크 램블된 영상 신호를 중앙처리부(56)로부터 받은 키 값을 이용하여 프레임 순서를 디믹싱한다. 이때, 프레임의 디믹싱 순서는 키 값의 역순으로 시행된다.
특히, 역라인 치환부(552)는, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 역치환(역순으로 라인 치환)하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어 화소 복호화부(553)로 전달한다.
이와 같이, 프레임 순서 디믹싱된 신호는 역라인 치환부(552)에서 키 값에 의해 역순으로 라인 치환되고, 역치환된 스크램블 영상 신호는 화소 복호화부(553)에서 한 프레임씩 복호화되어 원래의 영상 프레임 신호로 출력된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기와 같은 본 발명의 스크램블링/디스크램블링 장치에 따르면, 비밀성이 약하기 때문에 쉽게 해독되어 도시청(盜視聽)의 염려가 상존하던 종래 스크램블 방식에 비해, 보다 안정적으로 영상 데이터에 대한 보안 작업을 수행할 수 있도록 한다는 장점이 있다.
또한, 신호 변조로 인한 화질 저하 등의 문제를 방지할 수 있게 됨으로써, 보다 고품질의 영상 데이터를 제공 가능하도록 한다는 등의 다양한 추가적인 장점도 있다.

Claims (14)

  1. 스크램블링 장치에 있어서,
    랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하기 위한 영상 암호화 수단;
    프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 라인 치환 수단; 및
    상기 랜덤키 값에 따라, 상기 라인 치환 수단으로부터 전달된 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 프레임 순서 믹싱 수단을 포함하되,
    상기 랜덤키 값은, 암호화에 사용되는 키 값(암호키 값), 라인 대 라인 치환 방식 및 프레임 배치 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는 스크램블링 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 치환 수단은,
    소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 치환하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어 상기 프레임 순서 믹싱 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 스크램블링 장치.
  4. 디스크램블링 장치에 있어서,
    복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하기 위한 프레임 순서 디믹싱 수단;
    상기 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누기 위한 역라인 치환 수단; 및
    상기 키 값에 따라, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하기 위한 영상 복호화 수단을 포함하되,
    상기 키 값은, 복호화에 사용되는 키 값(복호키 값), 라인 대 라인 역치환 방식 및 프레임 재배치 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는 디스크램블링 장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프레임 순서 디믹싱 수단은,
    상기 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 랜덤 순서의 역으로 배치하는 것을 특징으로 하는 디스크램블링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 역라인 치환 수단은,
    소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 역치환(역순으로 라인 치환)하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어 상기 영상 복호화 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 디스크램블링 장치.
  8. 영상 송신 시스템에 있어서,
    랜덤키 값을 생성하기 위한 랜덤키 생성수단;
    상기 랜덤키 값에 따라, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 암호화하여, 프레임 단위로 암호화된 영상 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 랜덤하게 라인 대 라인 치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 각 프레임의 순서를 랜덤하게 배치(뒤섞음)하기 위한 스크램블링 수단;
    상기 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 변조하기 위한 변조 수단; 및
    상기 변조된 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 전송하기 위한 송신 수단을 포함하되,
    상기 랜덤키 값은, 암호화에 사용되는 키 값(암호키 값), 라인 대 라인 치환 방식 및 프레임 배치 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 송신 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스크램블링 수단에서 라인 대 라인 치환하는 과정은,
    소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 랜덤키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 치환하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누는 것을 특징으로 하는 영상 송신 시스템.
  11. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 송신 수단은,
    상기 변조된 랜덤키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 전송 방식을 달리하여 전송하되, 상기 스크램블링된 영상 프레임 신호는 고속으로, 상기 랜덤키 값은 저속으로 전송하는 것을 특징으로 하는 영상 송신 시스템.
  12. 영상 수신 시스템에 있어서,
    외부로부터 변조된 키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 수신받아, 분리하기 위한 분리 수단;
    상기 분리된 키 값과 스크램블링된 영상 프레임 신호를 각각 복조하기 위한 복조 수단;
    사용자의 요청에 따라 상기 복조된 키 값을 제공하기 위한 키 제공 수단; 및
    상기 복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 배치하여, 배치된 영상 프레임 신호를 행렬 배열하여 블록화하고, 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직ㆍ수평 라인을 라인 대 라인 역치환한 후, 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력하기 위한 디스크램블링 수단을 포함하되,
    상기 복조된 키 값은, 복호화에 사용되는 키 값(복호키 값), 라인 대 라인 역치환 방식 및 프레임 재배치 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 수신 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스크램블링 수단은,
    상기 복조된 키 값에 따라, 스크램블링된 영상 프레임 신호를 랜덤 순서의 역으로 배치하고, 소정 프레임을 모아 행으로 M(여기서, M은 자연수임)개를 배치하고, 동일한 행을 N(여기서, N은 자연수임)개의 열로 배치한 프레임을 1개의 큰 프레임으로 만들고(M×N 블록화), 상기 키 값에 따라 블록 단위로 배열된 각 프레임의 수직라인과 수평라인을 각각 라인 대 라인으로 역치환(역순으로 라인 치환)하여 혼합된 신호를 원래 프레임 크기로 나누어, 역치환된 영상 프레임 신호를 프레임 단위로 복호화하여 원래의 영상 프레임 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 영상 수신 시스템.
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