CN1879414B - 用于视频点播中多条件接入方法的内容的准备 - Google Patents

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Abstract

一种符合本发明特定实施例的在视频点播(VOD)系统中处理内容的方法，其中内容通过第一组包标识符(PID)来识别，该方法包括接收内容，该内容具有通过为所有指定要进行加密的包设置加密标志而标记的包，所述标记的包指定要由第一加密系统进行加密的包。根据选择性加密选择标准在该内容中选择包以产生选定包。复制选定包以产生选定包的复制拷贝，并且使用第二组PID来识别这些复制拷贝。将由第二组PID识别的复制拷贝插入到内容中。清除除了具有第一组PID的选定包之外的内容中的所有加密标志，以使遵循的加密是选择性的。由于其它实施例可以偏离在本摘要中所述的特征，所以本摘要不被认为是限定性的。

Description

用于视频点播中多条件接入方法的内容的准备
相关文献的交叉引用
本申请涉及并要求由Pedlow等人于2003年11月3日提交的、顺序号为60/516,867、题为“Process for Preparing Pre-Encrypted Contentfor Multiple Conditional Access Methods”的美国临时专利申请的优先权权益，其因此作为引用被结合。本申请还涉及下列申请：Unger等人的案号为SNY-R4646.01、顺序号为10/038,217、题为“Critical PacketPartial Encryption”的美国专利申请；Candelore等人的案号为SNY-R4646.02、顺序号为10/038,032、题为“Time Division PartialEncryption”的专利申请；Candelore的案号为SNY-R4646.03、顺序号为10/037,914、题为“Elementary Stream Partial Encryption”的专利申请；Unger等人的案号为SNY-R4646.04、顺序号为10/037,499、题为“Partial Encryption and PID Mapping”的专利申请；以及Unger等人的案号为SNY-R4646.05、顺序号为10/037,498、题为“Decoding andDecrypting of Partially Encrypted Information”的专利申请，以上申请均是在2002年1月2日提交的，并因此作为引用被结合于此。
版权声明
本专利文献的公开部分包含受到版权保护的材料。版权所有人不反对专利文献的精确复制或专利公开，因为它出现在专利商标局的专利文件或记录中，然而在别的方面却无论如何都保留所有的版权。
背景
由索尼发起的PassageTM倡议(initiative)(Passage是索尼电子有限公司的商标)为MSO(多服务运营商)提供了一种在他们现有的传统(legacy)网络上配置非传统头端设备、用户装置和服务的机制。目前在美国，这些网络通常主要由摩托罗拉公司(以前的通用仪器公司)或科学亚特兰大公司提供。这两个公司作为全包系统供应商目前占有了美国有线(cable)系统市场多于99％的份额。所述系统故意采用了排除将非现用(non-incumbent)设备引入到网络中的专有技术和接口。MSO在从模拟有线系统到数字有线系统的转换期间一旦选择了这些供应商之一，那么他们在随着用户基数或服务提供的增长而为附加的设备寻找供应商时就会面临实质上的垄断。
在PassageTM倡议之前，由于现用源和其它源之间存在有意的设备不相容性，所以这种情况的唯一出路是丧失已经由现用供应商进行的相当大的资本投资。在条件接入(CA)系统的领域中，互操作性的一个主要障碍是现代数字有线网中的可寻址用户管理和收入征收资源的核心。
开发了PassageTM技术以允许两个或更多个条件接入系统独立共存于单个公共设备上。与其它解决这一问题的尝试不同，这两个系统利用一个公用传输流来操作，而在这些条件接入系统之间没有任何直接或间接的交互。在这些技术中使用的一些基本过程在上面引用的审理中的专利申请中进行了详细的论述。
以上引用的共同拥有的专利申请及其它描述了与符合PassageTM的某些方面的本文中总体上称作部分加密或选择性加密的方法的各个方面相关的发明。更具体而言，在这些文献中还描述了这样的系统，其中利用两种(或更多种)加密技术对数字内容的特定选择的选定部分进行加密，而保留该内容的其它部分未加密。通过适当选择要被加密的部分，能够对内容有效地加密以供在多个解密系统下使用，而不需要对内容的全部选择进行加密。在一些实施例中，仅花费百分之几的数据开销来使用多个加密系统对内容进行有效的加密。这导致有线或卫星系统能够在单个系统中利用来自多个制造商的机顶盒(STB)或条件接入(CA)接收机的其它实现形式，因此使有线或卫星公司能够自由地取决于竞争结果而向供应商购买机顶盒。
在这些公开的每个中，明文内容是使用主包标识符(PID)识别的。次PID(或影子(shadow)PID)也被分配给节目内容。内容的选定部分是在两个(或更多个)加密系统下加密的，并且加密内容是使用主和次PID(用于每个加密系统的一个PID或一组PID)进行传输的。所谓的传统STB以一种对在主PID下到达的加密包解密并忽略次PID的常规方式来操作。较新的(非传统)STB通过将主和次PID与单个节目联系起来进行操作。具有主PID的包是正常进行解码的，以及具有次PID的包先被解密然后被解码。然后将与这两种PID相关联的包组合在一起，以组成单个节目流。一般而言，与包相关联的PID值被重新映射到单个PID值以用于解码(例如影子PID被重新映射到主PID值或反之亦然)。
对于视频点播(VOD)的应用，由于内容是以与广播模型的情况相反的基于会话的方式分发的，所以使得许多最初为PassageTM建立的规则不适用，在广播模型中它是作为由多个接受者共享的内容的单个实例分发的。由于在基于会话的分发模型中没有同时共享的内容，因此就不再需要向所传输的流添加附加的内容以允许在多条件接入方法的控制下同时解密。代之以，存在为了以支持现用的现有预加密模型的形式来存储内容并且仍然允许添加以支持其它条件接入方法而引起的新难题。用于在VOD服务器中存储之前使用摩托罗拉条件接入系统进行加密的内容的准备是通过使用摩托罗拉供应的被称作OLES(脱机加密系统)的装置。
附图简述
通过参考以下结合附图的详细描述可以最好地理解说明结构和操作方法的特定说明性实施例以及目的和优点，其中：
图1是明文视频VOD系统的框图。
图2是说明支持VOD系统中特技模式操作的I帧数据的存储的图。
图3是使用单个(传统)加密系统的预加密VOD系统的框图。
图4是描绘符合本发明特定实施例的混合的合成VOD系统结构的框图。
图5描绘符合本发明特定实施例的混合的合成VOD系统中的内容流。
图6由图6A和图6B组成，它是描绘符合本发明特定实施例的过程的流程图。
图7是描绘符合本发明特定实施例的包加标志操作的一个实施例的简化流程图。
图8是符合本发明特定实施例的选择性加密处理器的框图。
简称、缩写和定义
ASI-异步串行接口
CA-条件接入
CASID-条件接入系统标识符
CPE-用户屋内设备
DHEI-数字头端扩展接口
ECM-授权控制信息
EPG-电子节目指南
GOP-图像组(MPEG)
MPEG-运动图像专家组
MSO-多系统运营商
OLES-脱机加密系统
OSEP-脱机选择性加密处理器
PAT-节目分配表
PID-包标识符
PMT-节目映射表
POP-PassageTM脱机处理器
PCR-节目时钟基准
PSI-节目特定信息
QAM-正交调幅
RAID-独立磁盘冗余阵列
RAM-随机存取存储器
SAN-存储区域网络
VOD-视频点播
关键(critical)包-一个包或一组包，其在被加密时如果未被合适解密就会使视频图像的一部分很难或不可能被观看，或者其如果未被合适解密就会使音频的一部分很难或不可能被听到。术语“关键”不应该被解释为绝对术语，因为有可能攻击(hack)基本流以克服“关键包”的加密，但是当受到正常解码时，不能完全或合适地解码这样一个“关键包”就会阻止节目内容的正常观看或收听。
选择性加密(或部分加密)-仅对基本流的一部分进行加密以便使该流很难或不可能被使用(即观看或听到)。
双选择性加密-在两个分离的加密系统下对内容的单个选择的部分进行加密。
PassageTM-索尼电子有限公司的商标，用于各种单个和多个选择性加密系统、装置和过程。
特技模式-重放数字内容的操作模式，用于模拟与在录像磁带系统中相同的快进、倒带(rewind)、暂停、中止(停止)、慢动作等操作。
如在此所用的术语“一”或“一个”被定义为一个或多于一个。如在此所用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。如在此所用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多个。如在此所用的术语“包含”和/或“具有”被定义为包括(即开放式语言)。如在此所用的术语“耦合”被定义为连接，尽管不一定是直接地，并且不一定是机械地。如在此所用的术语“程序”被定义为一个被设计成用于在计算机系统上执行的指令序列。“程序”或“计算机程序”可以包含被设计成用于在计算机系统上执行的可执行应用程序、小程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或其它指令序列中的子例程、函数、过程、对象方法、对象实现。
术语“加扰”和“加密”及其变化在此可被同义地使用。而且，术语“电视节目”和类似术语可以在普通会话的意义上进行解释，以及含义是该术语指的是能够在电视机或类似监视装置上显示的A/V内容的任何片段。如在此所用的术语“存储”指的是将数据放入存储介质中以及保持在存储介质中存储的数据的动作。在此经常使用术语“视频”来不仅包含真实的可视信息，而且还在会话意义上(例如“磁带录像机”)既包含视频信号又包含相关的音频和数据。如在此使用的术语“传统”指的是用于现有有线和卫星系统的现有技术。在此所公开的VOD的示例性实施例可以被电视机顶盒(STB)解码，但是预期这种技术不久将被结合在所有类型的电视接收机中，而不管是单独地或者与记录和/或重放设备或条件接入(CA)解密模块一起放置在分离的外壳中还是在电视机本身中。术语PID一般可以理解为是指单个PID或一组PID，并且类似地，一组PID可以仅包括单个PID。
详细说明
虽然本发明可以有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出了特定的实施例，并且在此将详细描述这些特定实施例，同时要理解当前公开的这些实施例应被认为是原理的实例，而不是打算将本发明限制于所示出和所描述的特定实施例。在下面的描述中，相同的参考数字用来描述附图的几个视图中相同、相似或相应的部分。
明文VOD结构
决定一个特定的VOD结构是在给出状态方程的解的条件下自变量和因变量二者的复杂集合之间相互作用的结果。作为由MSO选择的结果，直接固定了一些变量。其它的变量受到诸如现有的现用系统、位置、尺寸、可用资本和ROI要求之类的因素的约束。
如图1所示，通用VOD系统10包含下列单元/资源的一些或全部：内容聚合和资产管理14、内容分发(SAN)18、视频服务器模块22、会话管理26、交易(transaction)管理30、记帐系统34、EPG服务器或VOD目录服务器38、传输路由器/交换机结构(路由矩阵)42、流加密装置(未在该图中示出)、以及QAM调制器/上变频器和其它边缘资源46。为了最终在电视机或其它监视装置54上进行观看和收听，这个VOD系统10提供对例如50的用户终端的程控。
在操作中，从各种源接收内容，所述源包括但不限于通过一个或多个碟形卫星天线58接收到的卫星广播。在14处聚合内容，并在EPG服务器或VOD目录服务器38处按目录分类。内容然后在18处被分发给一个或多个视频服务器22。当用户订购了一个VOD选择时，一个消息从用户终端(例如STB)50被发送到会话管理器26。会话管理器26通知交易管理器30以确保记帐系统34适当地发挥作用。会话管理器26从一组VOD服务器中选择一个在其上具有所请求的内容并具有到达为用户服务的节点的信号路径的VOD服务器。会话管理器也能使路由矩阵42适当地路由所选定的视频内容通过正确的边缘资源46以传送到用户终端50。
特技模式
VOD的已成为“标志”特征的一个方面是支持“特技模式”。这些是由会话客户机(client)调用的模仿传统VCR或DVD播放机并且包括快进、倒带、暂停、中止(停止)、慢动作等的操作模式。迄今为止，特技模式是通过创建包含如图2所示的原始内容的子集(子文件)的多个文件来实现的。内容通常被存储在一组RAID驱动器70中。内容的特定选择作为一个整体被存储在RAID驱动器70内的文件74中。一组用于倒带和快进特技模式的子文件(分别为文件78和80)包含以允许连续重放来实现倒带和快进效果的方式安排的I帧。典型地，这些子文件仅包含I帧，因为I帧包含独立完整的图像(参见ISO/IEC13818-2，6.1.1.7节)。I帧比B或P帧大一些，并且它们典型地表示在一个给定视频选择中大约多达21％的数据。
从原始内容中提取的仅包含I帧的文件提供了使重放加速的能力，因为典型的GOP(图像组)结构在大约10到20个帧中仅有一个帧来作为I帧。如果I帧文件以正常速度(每33mS 1帧)播放，那么对于观看者而言，画面看起来将是速度为大约10x到20x的序列，尽管实际的数据速率与原始内容相同。如果I帧序列在文件中是颠倒的，则运动将呈现为后退。这是用于实现快进和倒带特技模式的方法。
通过将与原始内容文件中的I帧匹配的索引数附加到在相关子文件78和80中存储的复制I帧上，提供了一种允许从正常速度的向前播放立即转换到快进或倒带的方法。在操作中，视频服务器播放所选择的内容文件，并且一旦用户选择特技模式(或反之亦然)，服务器就记录最近的I帧的索引值，然后打开合适的相关子文件78或80，并移动到子文件中具有相同的相应索引的I帧。视频服务器同等地对待所有流内容(主文件或子文件)，并总是通过如所示的多路复用器和缓冲器84以相同的恒定位速率将MPEG包加在输出传输流上。正是通过这种方法在时隙的基于会话的系统上典型地实现了特技模式，而没有附加的动态位速率问题的妨碍。
遗憾的是，使用这样的多个子文件导致存储空间效率低。正如将看到的，这些低效率在利用多加密的系统中可能得到增加。
VOD节目特定信息
除了产生会话A/V内容之外，VOD视频服务器22的功能就是创建相关的会话专用PSI(节目特定信息)。由于PSI是极端动态的，所以该信息背离了广播模型。每当新的会话开始或结束时，PAT和从属PMT的内容就发生变化。在广播领域中，PSI很少变化，因为PSI表仅反映传输多路复用的结构，而不是其中携带的实际A/V内容。
VOD视频服务器22动态地将新的会话分配给在输出传输多路复用流中的现有可用“时隙”。该时隙用MPEG节目号表示，并且在很多情况下，该传输流(TSID)和节目号的组合在服务层上确定一个唯一的会话和作为结果发生的路由。边缘资源46通常不是动态配置的。通过预先配置的TSID/输入端口的静态分配和映射到装置中的特定QAM资源的节目号来确定从在一个特定输入端口上出现的内容到在输出端处特定的QAM载波的路由。与此相同的映射信息也被加载在VOD系统中，使得一旦特定用户终端50请求并被批准了会话，就能够确定出路由矩阵42的解，以找出为请求者服务的适当VOD服务器22和QAM传输器46。除了找出到请求的用户终端50的第一可能路径的较简单的静态解之外，这个解还考虑到了动态问题，例如所请求的资源被装载在哪些服务器22上和服务器加载/可用时隙。
除了求解路由矩阵42并向该会话提供适合于沿着预定路径前进的PID和PSI之外，还将同一信息的元素(节目ID和QAM频率)传送给用户房屋处的用户终端50中的会话客户机，以使所请求的流能够被正确接收并呈现给用户。
明文VOD分发
最简单的VOD分发系统的实现方式或许就是明文VOD分发系统，即如图1所示的不包含加密的系统。虽然没有对那些可能被认为是娱乐媒体最有价值特性即当前故事片等提供任何保护，但是明文VOD避免了许多现用的有线系统供应商到目前为止还没有充分解决的问题和引入第二种可选CA系统甚至更加复杂的问题。以下讨论了在VOD环境中提供选择性或完全加密的各种方案。在整个讨论中，通过各种实施例传送一个示例VOD电影来说明利用所公开的各种系统获得的相对存储效率是有益的。在整个文件中将使用的一个VOD电影的现实世界的例子具有以下属性：
压缩视频数据率：        3Mbit/S
电影长度：              120分钟(2小时)
I帧开销：               17％
用于电影的单个明文
(未加密的)拷贝的
视频部分的总存储量：    3.618G字节
预加密VOD分发
例如图3所示的系统100的预加密VOD系统在结构上可以类似于明文VOD分发系统。二者之间的一个不同在于，在预加密系统上，在将内容存储到VOD系统中之前要对该内容进行预处理，以提供在存储和分发阶段期间的内容保护。该预处理可以在预加密器104中执行。通过将预先加密的内容存储在视频服务器22中来实现数据安全。虽然明文VOD系统包含在服务器22上的直接可视的MPEG或其它压缩的A/V内容，但是预加密模型以仅使用适当授权的用户终端50可解密的形式来存储此相同的内容。
预加密过程可以在对VOD系统100进行配置的时候由MSO执行，这在加载到用于将内容传播到MSO系统中的所有视频服务器的存储区域网络(SAN)之前。可替代地，加密可以在由MSO收到内容之前在外部服务部门、内容聚合器处或由分发者或演播室执行。在这种情况下，从理论上讲，内容在分发阶段、存储阶段和传输到用户以在授权的装置上显示的整个过程中是安全的。在将内容分发给MSO之前使用预加密可能增加了与内容分发分离的授权分发的复杂性，所述授权分发用于安装在VOD交易管理器30上以允许骨干的真正用户解密所购买的内容。出于本文件的目的，如果内容被直接存储在VOD视频服务器中或者被间接存储在VOD视频服务器(即可由VOD视频服务器接入)中，则将认为内容是存储在VOD视频服务器中。
分离存储预加密
分离存储机制在物理上可以类似于明文VOD分发系统的结构。内容被完全(100％)加密，并且针对每种不同的由MSO支持的条件接入格式存储一个完整影片的单独拷贝。系统的组织和结构是这样的，即当用户启动在服务器上的会话时，用于包含CA格式的选定内容的流文件被集合(spool)并被传送，所述CA格式适合于在用户房屋处配置的请求会话的特定设备。该方法提供了低系统复杂度的加密VOD系统，但是也许会受到其它预加密技术所共有的一些相同问题的影响。此外，引起了非常严重的存储负担(相同电影的一个或多个加密复制拷贝)。
如果涉及上述的示例电影的情形，那么在明文VOD状态下使用3.618GB存储量的同一电影在使用支持两个不同CA系统的分离的预加密的情况下将需要额外的7.236GB进行存储。
对由VOD系统采用的方法进行的改变用于创建动态PSI数据，以实现这种支持多个CA系统的结构。使VOD系统会话管理器知道哪种条件接入方法适合由一个特定用户请求的会话。该信息又被传送给针对会话而被选作源的视频服务器，以使能为会话创建包括条件接入专用数据的合适的PSI。视频服务器知道用于在服务器上存储的每个节目的条件接入资源(ECM)，并且这些资源能被动态地分配在唯一的PID和相应的音频和视频数据的PID上。除了表示为A/V分配的PID之外，为每个特定会话产生的PSI还表示合适的CASID，其对每个条件接入系统供应商和为与会话相关的ECM分配的PID是唯一的。
合成存储预加密
合成存储本质上是选择性加密流在视频服务器上的存储，所述选择性加密流例如是PassageTM处理流，其包含用于多个(两个或更多个)独立条件接入系统的先前加密的“关键包”(即双选择性加密)。该流可以与以上引用的审理中的专利申请所述的选择性加密广播流的处理相同地进行准备，只是结果得到的传输流被记录到硬盘或其它合适的计算机可读存储介质上，而不是被直接发送到QAM调制器来进行向请求用户的HFC分发。如同其它的预加密模型一样，内容能够由在VOD系统配置时的MSO、第三方服务部门或者由演播室本身(后两种情况在由MSO接收内容之前)进行加密，或者被其它实体加密或在其它实体的控制下进行加密。
在这个实施例中，内容存储中小的附加开销(典型的是2％-10％，其表示被多次加密的“关键包”)被用来换取对多个独立的CA格式的支持而不用复制整个流。除了前面提及的并且是其它预加密技术所共有的那些之外，不利方面还有准备的选择性加密流易于被包含传输再多路复用功能的下游设备所破坏，该功能未被专门设计成保持应用到流的选择性加密过程的完整性。
如果涉及上述的示例电影的情形，那么在明文VOD状态下使用3.618GB存储的相同电影在使用支持两个不同的具有2％的关键包“密度”的CA系统的合成存储预加密的情况下将需要大约3.690GB来进行存储。
为了创建动态PSI数据而对由VOD系统采用的方法进行的某些改变能够用于实现该结构。使VOD系统会话管理器知道哪种条件接入方法适合于由一个特定用户请求的会话。该信息又被传送给针对会话而被选作源的视频服务器，以使能为会话创建包括条件接入专用数据的合适的PSI。视频服务器知道用于在服务器上存储的每个节目的条件接入资源(ECM)，并且这些能被动态地分配在唯一的PID和相应的音频和视频数据的PID上。除了表示为A/V分配的PID之外，为每个特定会话产生的PSI还能表示合适的CASID，其对每个条件接入系统供应商和为与会话相关的ECM分配的PID是唯一的。
同样，视频服务器以上文引用的专利申请所述的方式为用于每个会话的各个音频和视频成分流相关的影子包分配另一组PID。该信息可以被包括在由非传统客户机请求的会话中发送的PSI中。总之，八个不同的PID和相应的数据资源由用于每个会话的服务器动态地分配和管理：PAT(一个所有会话所共有的表，但对每个会话被修改)，PMT，原始视频，原始音频，影子视频，影子音频，传统ECM和可选ECM。这些实体中的六个可以被存储在嵌入流中，并使用为每个会话重新映射的动态PID。
考虑使用那种装置以及在VOD视频服务器上存储之前执行“关键”包的传统加密的问题。如果传统装置被专门地设计成处理预定加载到VOD视频服务器中的内容，那么在它的输入端就不会接受选择性的加密流。专用于VOD服务器的内容格式通常使用一个包含了用于一个音频和一个视频流的单个PAT入口、单个PMT入口和服务成分的单个节目传输多路复用。添加在合成的选择性加密传输流的影子包可证明在某些情况下对传统VOD预加密装置是成问题的。更有可能的是，一个装置或过程(由于没有实时要求，所以一个在PC或UNIX服务器上运行的脱机过程可能就足够了)对在通过传统预加密器之前的候选流进行处理，并且接着后加密协调以仅提取加密的“关键”包来插入到VOD视频服务器22中。用于执行这种选择性加密处理的操作的与如在上面引用的专利申请中所述的相同或相似的算法和技术可以适合脱机工作的VOD应用。
VOD服务器22也可被修改成允许引入具有多个与PassageTM传输唯一相关的服务元素(原始视频，原始音频，影子视频，影子音频)。目前的视频服务器通常仅允许每个分别有一个原始视频和音频。表示PassageTM处理的A/V内容的数据的四位字节应该优选地作为VOD视频服务器22上的不可分割的一组被管理。
如果在边缘资源处影子包从服务传统客户的会话中的合成流中被除去，那么可获得一些额外的带宽效率。类似地，在特定实施例中，边缘资源如果知道选择性加密，就可以重新插入在存储的流中嵌入的影子包来代替在原始节目PID上的传统加密包。这些改进对于在单个传输上支持多个条件接入系统而言不会产生运输(carriage)开销。
混合的合成存储预加密
为了支持其它的条件接入方法，可以将附加的处理步骤添加到VOD系统。如果一个附加过程在一个分立的装置中进行例示，那么它通常是以在VOD视频服务器和预加密处理器之间插入的中间装置的形式，例如脱机加密系统(OLES)。(本发明不应该被解释成限于使用摩托罗拉的OLES，而是可以不受限制地用于任何具有等价功能单元的系统中。)另外，该过程可以作为对将传送到预加密处理器之前的内容进行作用的中间过程、任务或应用而被内置在VOD服务器(或另一处理器)中。这个已被命名为PassageTM脱机处理器(POP)的中间物是脱机选择性加密处理器(OSEP)，其执行要被加密的关键包的确定。对于加密系统而不是索尼的PassageTM系统，术语POP应该被理解为任何执行类似或等价功能的OSEP处理器或过程。
目标VOD系统采用了通过使用在此称作的混合的合成存储结构进行的预加密。混合的合成存储是上述的合成存储概念的变形，但结合了用于执行附加的可选条件接入加密的基于会话的加密的元素。在这种情况下，如图4的系统130所示，传统“关键”包根据许多选择标准可以包括大约2-10％的总内容，它由使用用于管理该过程的选择性加密技术的传统条件接入系统104进行预加密。在选择性加密处理器134中管理选择性加密。保留位于先前未使用的PID上的“关键”包的复制拷贝未加密。这后一方面背离了上述的合成存储情况。未加密的非关键包、原始服务PID上的传统加密“关键”包和可选服务PID上的未加密的“关键”包的复制拷贝的合成流作为单个流被存储在视频服务器22上。
因此，在本情况下，存储的内容可以被视作具有三个不同的部分：A)未加密的内容；B)根据选择性加密选择标准所选择和加密的内容；以及C)根据选择标准所选择的内容的复制，但是以未加密的形式进行存储。未加密的内容(A)表示根据选择标准未被选择的内容。因此，正如稍后将看到的，由未加密的内容(A)加上(B)或(C)可以组成一组完整的内容。
在对用户会话进行重放时，如果会话被预定用于传统STB(由用户终端50表示)，那么遵循上述的用于预加密内容的范例而不采取任何特别的行动。在会话管理器26的控制下操作的路由矩阵138处，通过能够使用可选条件接入系统144执行加密的会话加密装置142来路由该流，但是会话管理器26并没有提供该装置对流的元素执行加密，并且将其没有进一步修改地直接发送给请求的用户。(可替代地，可以绕过可选CA系统144。)为了保持输出流的安全性和减少用于传统会话的会话带宽，流通过插分(add/drop)再多路复用器148进行处理，并且可选服务PID上的明文“关键”内容(上述的C)被从输出传输中除去。结果，仅仅选择性加密的数据流被提供作为输出(即内容得到了保护)。然后输出流在路由矩阵152处被路由到合适的边缘资源46以传送到用户终端50。在一个实施例中，使用可选条件接入系统执行加密的会话加密装置142还包含插分多路复用器的能力。在考虑到本教导时，本领域的熟练技术人员还将会想到其它变化。
另一方面，如果会话被预定用于非传统STB(也正如在该说明中由用户终端50表示的)，那么通过能使用可选条件接入系统执行加密的会话加密装置142来路由该流，并且使用如由会话管理器所提供的可选条件接入系统144对仅在可选服务PID(先前在明文中)上的“关键”包(上述的C)进行加密。如果需要减少由传输所消耗的带宽，那么可以使流通过插分多路复用器148以除去冗余的加密包(上述的B)。
如果边缘装置知道选择性加密，那么通过重新插入现在加密的嵌入在存储的流中的影子包来代替原始节目PID上的传统加密包，从而除去传统加密包，可以为这些非传统会话获得一些额外的带宽效率。这种改进对于在单个传输上支持多个条件接入系统而言不会产生运输开销。
在特定实施例中，预处理器可以用来执行要被加载到视频服务器上的内容的选择性加密。修改的文件协议可以用来允许视频服务器输入和关联这些文件。预处理器或视频服务器能被设计成执行编索引。能用一个可选例子来执行在VOD视频服务器22本身内所有的选择性加密预处理(例如PID映射和包复制)。这可以通过修改VOD视频服务器22的应用程序以增加一个预处理器任务来实现，所述预处理器任务作为一个在为预加密准备内容的过程期间由VOD视频服务器22调用的可独立执行的任务。
可以对由VOD系统采用的方法进行改变以用于创建动态PSI数据，从而实现这种结构。使VOD系统会话管理器26知道哪种条件接入方法适合于由一个特定用户请求的会话。该信息可以又被传送给针对会话而被选作源的VOD视频服务器22，以使能为会话创建包括条件接入专用数据的合适的PSI。VOD视频服务器22知道用于在服务器上存储的每个节目的条件接入资源(ECM)，并且可以将这些动态地分配在唯一PID以及用于相应音频和视频数据的PID上。除了表示为A/V分配的PID之外，为每个特定会话产生的PSI还能表示合适的CASID，其对每个条件接入系统供应商和为与会话相关的ECM分配的PID是唯一的。
同样，VOD视频服务器22为与用于每个会话的各个音频和视频成分流相关的影子包动态地分配PID。该信息被包括在由非传统客户机请求的会话中发送的PSI中。就象在先前部分讨论的更一般的合成存储结构中一样，视频服务器管理多个资源和PID。混合拓扑将唯一实体从八个减少一个到七个：在存储的合成流中不需要可选ECM PID或数据资源。该信息稍后将被加在下游装置中，所述下游装置为那些预定在非传统客户机上进行解码的会话提供可选条件接入加密。
在对用户会话进行重放时，如果会话被预定用于传统STB，那么遵循用于预加密内容的现有范例而不采取任何特别的行动。通过能够使用可选条件接入系统执行加密的装置对流进行路由，但是会话管理器并没有提供该装置对流的元素执行加密，并且将其直接发送给请求的用户。为了保持输出流的安全性和减少用于传统会话的会话带宽，流通过插分再多路复用器进行处理，并且可选服务PID上的明文“关键”内容被从输出传输中除去。使用可选条件接入系统执行加密的装置还有可能包含插分再多路复用器的能力。
图5描绘了一种能被用于如上所述的混合的合成存储VOD系统的存储机制。在该方案中，在主内容文件74中存储的正常速度的内容与图2的不同之处在于，该内容不仅包含一个以未加密形式的正常速度内容的完整拷贝(由主和影子PID识别)，而且包括在预加密处理过程304中在传统加密系统下选择性加密(例如由OLES预加密)的一组包。此外，可以使用单独的文件398来存储与内容相关的ECM数据。如前所述，快进I帧可以被存储在80处，而快退(倒带)帧可以被存储在78处。
当从用户终端接收到将视频内容的选择传输到用户终端的请求时，VOD系统确定用户终端能对在第一加密系统下还是在第二加密系统下加密的内容进行解密。如果用户终端能对在第一加密系统(例如传统加密系统)下的加密的内容进行解密，则将已在第一加密系统下预加密的内容的选择路由到用户终端。未加密内容可以在插分多路复用器148处被除去，并且该内容不受干扰地通过加密装置142。然而，如果用户终端能对在第二加密系统(例如新的加密系统)下加密的内容进行解密，那么预加密包在插分多路复用器148处被除去，并且内容的选择在其通过第二加密系统时在第二加密系统下进行加密，然后将加密的内容的选择路由到用户终端。
预加密处理
下面描述如图6所绘的过程的一个实施例，图6由图6A和图6B组成，该过程用于准备预加密的内容，并将其存储在VOD服务器上以用于分发。其它实施例也是可能的。该过程开始于200，之后在204处从聚合或分发系统接收内容。在208处，内容被传送到视频服务器22，在那里它被处理以在210处识别要用在特技模式中的包。在214处，使用原始内容的一个子组(I帧)来创建正向特技模式内容文件。类似地，在214处，使用原始内容的一个子组(以反向顺序的I帧)来创建反向特技模式内容文件。
在218处，创建将在主内容中的I帧位置与在正向特技内容文件中的I帧位置联系起来的正向索引表，并且创建将在主内容中的I帧位置与在反向特技内容文件中的I帧位置联系起来的反向索引表。在222处，在主文件中使用包transport_scrambling_control位作为标志来以正常方式标记用于传统加密的包。设置标志指定要被加密的包，而明文标志指定不进行加密的包。可以跳过I帧之后的选定包，以允许对平滑特技模式转换恢复的动态替换。在226处，主内容文件被传送(例如通过FTP即文件传输协议)到OSEP(例如POP)以进行预处理(或等价地在VOD服务器上或其它处理器上调用OSEP过程以开始文件处理)。在230处，当OSEP接收(或访问)主内容文件和特技模式索引表时，它开始进行支持选择性加密过程的处理。
在232处插入影子PAT和影子PMT，以识别在音频和视频基本流上用于选择性加密(例如PassageTM)影子包的影子PID。基于任何合适的选择标准(例如在前面引用的专利申请中所述的)，在236处针对包含这些“关键”数据或结构的包来解析该流。当遇到它们时，使用具有被设置成明文(即没有指定要进行加密)的transport_scrambling_control位的外部定义的PID值来插入该包的复制拷贝。在240处，如果必要的话，在包含自适应字段的包中调整PCR计数值，以反映附加包的插入。而且，如果插入了包，那么可以除掉随后遇到的空包以补偿所插入的包，并将PCR计数恢复到原始值。
在244处，修改特技模式索引表以补偿主内容文件中插入/删除的包。在248处，除了在包含检测到的关键数据或结构的原始视频和音频PID上的那些包之外的所有包上的transport_scrambling_control位被清除(clear)。就是说，在248后，只有具有指定为满足针对“关键”数据或结构的选择标准的原始PID值的包将保持标记有设置加密标志。所有其它加密标志被清除。然后在252处，OSEP将更新的特技模式表发送(例如通过FTP)到VOD服务器(或等价地在视频服务器上运行的OSEP过程关闭)。然后在256处将主内容文件发送(例如通过FTP)给OLES以进行传统加密。在260处，VOD服务器轮询OLES是否完成传统加密过程。当完成该过程时，在264处将主内容和ECM文件发送(例如通过FTP)到VOD服务器，并且在270处该过程返回。
因此，一种在视频点播(VOD)系统中处理内容的方法，其中内容是通过第一组包标识符(PID)来识别的，包括：识别在特技播放模式下使用的内容的包；创建正向和反向特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表；通过为所有指定要进行加密的包设置加密标志来标记要由第一加密系统进行加密的内容中的包；根据选择性加密选择标准来选择内容中的包以产生选定包；复制选定包以产生选定包的复制拷贝；使用第二组PID来识别复制拷贝；产生识别第二组PID的节目关联表(PAT)和节目映射表(PMT)；将通过第二组PID识别的包的复制拷贝插入到内容中；以及清除内容中除了具有第一组PID的选定包之外的所有加密标志。
为了更清楚地解释为用于加密的包加标志的过程，在图7中给出了简化的流程图，它在300处开始。在304处，VOD服务器使用传统加密标志以正常方式来标记包，以指定完全加密。这产生了包的集合，其中大多数包被指定为要进行加密(除了例如与定时相关的那些和用于保证特技播放模式中的平滑转换的那些)。在308处，然后OSEP使用选择性加密方案并且基于选择性加密选择标准来从该内容(其在此处还是明文和未加密的)中选择用于加密的包。然后对选定包进行复制，并且将影子PID值分配给包的复制拷贝。
在312处，OSEP运行来确保除了满足以下标准的那些之外的所有加密标志被清除：1)根据选择性加密选择标准所选择的包，以及2)具有原始组的PID的包(即不是复制的包)。为满足这两个标准的包设置加密标志。在316处，然后传统加密系统(例如OLES)对具有设置加密标志的包进行加密以产生选择性传统加密的内容。该内容仍然具有加密包的复制(由影子PID识别)，其是未加密的。
在320处，由于需要支持VOD的内容请求，所以可以将内容存储在VOD服务器(或在别处)中以用于以后进行检索。这样，如果请求来自传统加密兼容装置，那么可以将内容除去复制拷贝并且对其进行传输。然而，如果在328处请求是从使用第二加密系统的装置接收的，则在传输之前除掉(或不除掉)传统加密包，并且具有影子PID的包在第二加密系统下进行加密。通过使用任何可用的加密算法在会话的基础上对具有影子PID的包进行加密，能够类似地支持第三、第四等加密系统。该过程在334处返回。
因此，一种符合本发明特定实施例的在视频点播(VOD)系统中处理内容的方法，其中该内容通过第一组包标识符(PID)来识别，该方法包括接收内容，该内容具有通过为所有指定要进行加密的包设置加密标志而标记的包，所述标记的包指定要由第一加密系统进行加密的包。在该内容中根据选择性加密选择标准来选择包以产生选定包。复制选定包以产生原始包的复制拷贝，并且使用第二组PID来识别这些包。将通过第二组PID来识别的原始包的复制拷贝插入到内容中。除了具有第一组PID的选定包之外，清除在内容中所有的加密标志，因此要遵循的加密是选择性的。
在图8中以功能框图的形式描绘了图4的选择性加密处理器134的一个示例的实施例。在该实施例中，由创建正向和反向特技播放文件以及正向和反向特技播放索引表的特技播放处理器402接收内容。这些表格和文件然后被发送到定时校正器406，在该定时校正器中，基于在别处执行的包的复制拷贝的插入对定时进行校正。该内容也被提供给包选择器410，其基于选择性加密选择标准416来选择用于加密的包。
选定包在包复制器420处被复制，并且在420处当它们被插入到内容中时，PID产生器424提供分配给包的复制拷贝的一组新的PID。然后在加密标志管理器430处为所有根据选择标准所选择的具有原始PID的包(即非复制包)设置加密标志。430的输出然后被发送到定时校正器406，其通过删除空包并调整在包含自适应字段的包中的节目时钟基准(PCR)以说明(account for)复制包的插入来校正定时。定时校正器406然后提供处理的内容和特技播放文件以及索引作为输出。PID产生器424还为产生新的PMT和PAT表格的PMT/PAT产生器434提供了用于选定包的复制拷贝的新PID，从而使得选定包的复制拷贝在VOD系统中得到识别。也提供这些新的PMT和PAT表作为输出。当然，该功能框图能在程控的处理器中作为过程来实现，以及可以以许多方式来重新安排而不偏离符合本发明的实施例。
因此，一种符合特定实施例的视频点播(VOD)系统具有VOD服务器，其接收内容，并且通过为所有被指定要进行加密的包设置加密标志来标记在内容中要被第一加密系统加密的包。选择性加密处理器对内容进行处理以用于存储在VOD服务器上，其中该内容通过第一组包标识符(PID)来识别。选择性加密处理器具有包选择器，其根据选择性加密选择标准在内容中选择包以产生选定包。选择性加密处理器还具有包复制器，其复制选定包以产生原始包的拷贝，并且当复制包被插入内容中时使用第二组PID来识别这些拷贝。
选择性加密处理器还具有加密标志管理器，其清除除了具有第一组PID的选定包之外的内容中的所有加密标志。选择性加密处理器还可具有特技播放文件处理器，其识别在特技播放模式中使用的内容的包，并且创建正向和反向特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表。选择性加密处理器还可具有定时校正器，其修改正向和反向特技模式索引表以说明包的复制拷贝的插入，并且进一步删除空包和调整在包含自适应字段的包中的节目时钟基准(PCR)以说明包的复制拷贝的插入。选择性加密处理器还可具有PMT/PAT产生器，其产生识别第二组PID的节目关联表(PAT)和节目映射表(PMT)。
根据符合本发明的特定实施例，用于实现VOD系统的特定功能块可以利用例如通用计算机之类的程控处理器来实现。这种功能块的例子是视频服务器22和选择性加密处理器134。然而，由于可以利用诸如专用硬件和/或专用处理器之类的硬件部件等价物来实现其它实施例，所以本发明不限于这种示例性的实施例。类似地，通用计算机、基于微处理器的计算机、微控制器、光学计算机、模拟计算机、专用处理器、专用电路和/或专用硬连线逻辑可被用于构建可选等价实施例。
在此所述的特定实施例被或可被利用执行程序指令的程控处理器来实现，该程序指令以流程图的形式在上面被概括地描述，其能被存储在任何合适的电子或计算机可读存储介质上和/或能通过任何合适的电子通信介质进行传输。然而，本领域熟练技术人员在考虑本教导后将认识到，上述过程在不偏离本发明实施例的情况下能以许多变化和以许多合适的编程语言来实现。例如，在不偏离本发明特定实施例的情况下，执行的某些操作的顺序通常可以进行改变，可以添加附加的操作或者可以删除操作。在不偏离本发明的特定实施例的情况下，可以增加和/或增强错误捕获，以及可以对用户接口和信息显示进行改变。这种变化被预料到并被认为是等价的。
本领域熟练技术人员在考虑上述教导后将认识到，用于实现上述特定实施例的节目操作和过程以及相关数据在不偏离本发明的特定实施例的情况下可以利用磁盘存储器以及例如只读存储器(ROM)装置、随机存取存储器(RAM)装置、网络存储器装置、光学存储元件、磁存储元件、磁光存储元件、闪速存储器、磁心存储器和/或其它等价的易失和非易失的存储技术的其它形式存储器来实现。这样的可选存储装置应该被认为是等价的。
虽然已经描述了特定说明性的实施例，但是显然根据前面的描述，许多可选方案、修改、变更和变化对本领域熟练技术人员来说将变得显而易见。

Claims (35)

1.一种在视频点播系统中预处理内容的方法，其中该内容利用第一组包标识符来识别，该方法包括：
接收内容，该内容包括具有指定要由第一加密系统进行加密的包的标记的包，所述要加密的包通过为指定要进行加密的所有包设置加密标志来标记；
根据选择性加密选择标准在该内容中选择包，以产生选定包；
复制选定包，以产生原始包的复制拷贝；
使用第二组包标识符来识别所述复制拷贝；
将利用第二组包标识符识别的原始包的复制拷贝插入到该内容中；
除了具有第一组包标识符的选定包之外，清除该内容中的所有加密标志；
识别在特技播放模式中使用的内容的包；和
创建一个特技模式内容文件，以及创建正向和反向特技模式索引表。
2.根据权利要求1所述的方法，其中加密标志是使用transport scrambling control数据位来编码的。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括修改正向和反向特技模式索引表，以说明复制拷贝的插入。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在特技播放模式中使用的内容的包包括帧内编码帧。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在视频点播服务器上存储该特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括产生识别第二组包标识符的节目关联表和节目映射表。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在视频点播服务器上存储节目关联表、节目映射表以及该内容。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在视频点播服务器上存储该特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表、节目关联表、节目映射表以及该内容。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括使用第一加密系统对具有加密标志设置的包进行加密。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在第一加密系统下的加密是在脱机加密系统中执行的。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在视频点播服务器上存储正向和反向特技模式文件、正向和反向特技模式索引表、节目关联表、节目映射表以及该内容。
12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括使用第二加密系统对复制拷贝进行加密。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用第一加密系统对具有加密标志设置的包进行加密。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在第一加密系统下的加密是在脱机加密系统中执行的。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用第二加密系统对复制拷贝进行加密。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调整在包含自适应字段的包中的节目时钟基准，以说明复制拷贝的插入。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括删除空包，以补偿复制拷贝的插入。
18.根据权利要求1所述的方法，其中选择、复制、识别、插入和清除功能是在脱机选择性加密处理器中执行的。
19.根据权利要求6所述的方法，其中所述包是在视频点播服务器中进行标记的。
20.一种在视频点播系统中预处理内容的方法，其中该内容是利用第一组包标识符来识别的，该方法包括：
识别在特技播放模式中使用的内容的包；
创建一个特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表；
通过为指定要进行加密的所有包设置加密标志来标记该内容中要利用第一加密系统进行加密的包；
根据选择性加密选择标准在该内容中选择包，以产生选定包；
复制选定包，以产生选定的原始包的复制拷贝；
使用第二组包标识符来识别复制拷贝；
产生识别第二组包标识符的节目关联表和节目映射表；
将利用第二组包标识符识别的复制拷贝插入到该内容中；和
除了具有第一组包标识符的选定包之外，清除该内容中的所有加密标志。
21.根据权利要求20所述的方法，其中加密标志是使用transport scrambling control数据位来编码的。
22.根据权利要求20所述的方法，进一步包括使用第一加密系统对具有加密标志设置的包进行加密。
23.根据权利要求22所述的方法，其中在第一加密系统下的加密是在脱机加密系统中执行的。
24.根据权利要求22所述的方法，进一步包括在视频点播服务器上存储该特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表、节目关联表、节目映射表以及该内容。
25.根据权利要求20所述的方法，进一步包括在存储之前修改正向和反向特技模式索引表、删除空包和调整在包含自适应字段的包中的节目时钟基准，以说明复制拷贝的插入。
26.根据权利要求24所述的方法，进一步包括从视频点播服务器中检索存储的内容，并使用第二加密系统对复制拷贝进行加密。
27.一种视频点播系统，包括：
选择性加密处理器，其接收内容，该内容包含被标记为利用第一加密系统进行加密的包，所述包是通过为被标记用于加密的所有包设置加密标志来标记的；
该选择性加密处理器处理该内容，以便存储在视频点播服务器上，其中该内容是利用第一组包标识符来识别的，该选择性加密处理器包括：
包选择器，其根据选择性加密选择标准在该内容中选择包，以产生选定包；
包复制器，其复制选定包，以产生选定包的复制拷贝，并且在将复制包插入到该内容中时使用第二组包标识符来识别这些复制拷贝；
加密标志管理器，其清除除了具有第一组包标识符的选定包之外的该内容中的所有加密标志；和
特技播放文件处理器，其识别在特技播放模式中使用的内容的包，并且创建一个特技模式内容文件以及正向和反向特技模式索引表。
28.根据权利要求27所述的视频点播系统，其中加密标志是使用transport_scrambling_control数据位来编码的。
29.根据权利要求27所述的视频点播系统，进一步包括定时校正器，其修改正向和反向特技模式索引表，以说明复制拷贝的插入。
30.根据权利要求29所述的视频点播系统，其中定时校正器还删除空包和调整在包含自适应字段的包中的节目时钟基准，以说明复制拷贝的插入。
31.根据权利要求27所述的视频点播系统，进一步包括节目映射表/节目关联表产生器，其产生识别第二组包标识符的节目关联表和节目映射表。
32.根据权利要求27所述的视频点播系统，进一步包括脱机加密系统，其在第一加密系统下对具有设置加密标志的包进行加密。
33.根据权利要求32所述的视频点播系统，进一步包括基于会话的加密器，其使用第二加密系统对复制拷贝进行加密。
34.根据权利要求33所述的视频点播系统，进一步包括插/分再多路复用器，其根据目标接收机的解密能力来删除选定包或复制拷贝。
35.根据权利要求27所述的视频点播系统，其中所述视频点播服务器存储该特技模式内容文件、正向和反向特技模式索引表、节目关联表、节目映射表以及该内容。
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