專(zhuān)利名稱：附加信息信號(hào)疊加和檢測(cè)系統(tǒng)及方法及其方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)頻譜擴(kuò)展DCT(離散余弦變換)處理壓縮的附加信息，用于在例如視頻信號(hào)上疊加和傳輸附加信息以盡可能不影響重放圖象的方法、裝置和系統(tǒng)，以及用于疊加在傳輸它的極小電平上，并從使用的接受側(cè)的接受信號(hào)中檢測(cè)附加信息的方法、裝置和系統(tǒng)，以及用于檢測(cè)疊加的附加信息的裝置。
如數(shù)字VTR和MD(微小盤(pán))記錄和重放裝置的數(shù)字信息記錄裝置已廣泛流行，進(jìn)一步裝有記錄功能的DVD(數(shù)字視盤(pán)或數(shù)字多用途盤(pán))裝置也已進(jìn)入市場(chǎng)。在這些數(shù)字信息記錄裝置中，各種附加信息信號(hào)可在為主要信息信號(hào)的數(shù)字視頻信號(hào)、數(shù)字音頻信號(hào)和用于計(jì)算機(jī)等的其它數(shù)據(jù)之后來(lái)記錄。
這種情況下，這種附加信息信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，并作為一個(gè)將記錄在與數(shù)字信息信號(hào)區(qū)域性區(qū)別的區(qū)域中的信號(hào)附加在數(shù)字信息信號(hào)上，如標(biāo)題部分附加在如塊單元中的數(shù)字信息信號(hào)的數(shù)據(jù)上和用于其他TOC(內(nèi)容表)的一個(gè)區(qū)域。
如上所述，在通過(guò)疊加附加信息至其中記錄的現(xiàn)有主信息信號(hào)上而傳輸?shù)南到y(tǒng)中，附加信息信號(hào)不直接疊加在如標(biāo)題部分的數(shù)字信息信號(hào)上，而安置附加在間接區(qū)域。由此，附加信息信號(hào)通過(guò)濾波或修改較容易去除，因此通過(guò)記錄裝置或重放裝置也許不能檢測(cè)必要的附加信息信號(hào)。尤其，如防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制的控制信息，版權(quán)信息或類(lèi)似物作為附加信息信號(hào)被添加，這種附加信息信號(hào)的去除將引起無(wú)法找到最初目標(biāo)的狀況。
同時(shí)，在附加信息信號(hào)如上所述添加至這種間接區(qū)域的情況下，當(dāng)數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)時(shí)，由于只得到主信息信號(hào)，附加信息信號(hào)將丟失。這意味，盡管通過(guò)如上所述疊加防復(fù)制控制信號(hào)作為附加信息信號(hào)來(lái)采用防止如數(shù)字信號(hào)未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制這種手段，當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)時(shí)，仍發(fā)生防復(fù)制手段無(wú)關(guān)緊要的這種狀況。
作為一種用于能解決丟失的附加信息信號(hào)的問(wèn)題和當(dāng)附加信息信號(hào)如上所述轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)時(shí)的問(wèn)題的附加信息信號(hào)的疊加系統(tǒng)，本發(fā)明人以前提出一種系統(tǒng)，用于頻譜擴(kuò)展如防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息信號(hào)，用于疊加如此頻譜擴(kuò)展的這種附加信息信號(hào)在視頻信號(hào)上以數(shù)字記錄或模擬記錄視頻信號(hào)(US專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/75510)。
在該系統(tǒng)中，如PN(偽隨機(jī)噪音)系列的碼(下文稱為PN碼)用作擴(kuò)展碼，在足夠早期階段產(chǎn)生，將其作用于附加信息信號(hào)而頻譜擴(kuò)展該碼，從而如高電平的窄帶防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)椴挥绊懸曨l信號(hào)的微小電平的寬帶信號(hào)。因此，如此頻譜擴(kuò)展的該附加信息信號(hào)，即，擴(kuò)展頻譜信號(hào)疊加在模擬視頻信號(hào)上，在記錄媒介上記錄。這種情況下，記錄在記錄媒介上的視頻信號(hào)可以是模擬的或數(shù)字的。
在該系統(tǒng)中，如防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息信號(hào)同時(shí)疊加在與視頻信號(hào)相同的頻率內(nèi)，因此，對(duì)例如試圖非法復(fù)制的人而言，難以去除源于視頻信號(hào)的疊加的防復(fù)制控制信號(hào)。另一方面，可通過(guò)檢測(cè)例如反向擴(kuò)展頻譜所疊加的防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息信號(hào)來(lái)應(yīng)用。
由于重放視頻信號(hào)時(shí)，疊加在視頻信號(hào)上的附加信息信號(hào)未從視頻信號(hào)清除，須如上所述在視頻信號(hào)上疊加不影響視頻信號(hào)的重放信號(hào)的微小電平的附加信息。然而，微小電平須是可檢測(cè)附加信息的電平。
如上所述，可以可靠提供防復(fù)制控制信號(hào)和視頻信號(hào)給記錄裝置側(cè)，在該記錄裝置側(cè)，也可檢測(cè)該防復(fù)制控制信號(hào)，用于可靠完成對(duì)應(yīng)檢測(cè)的該防復(fù)制控制信號(hào)的復(fù)制控制。
在記錄視頻信號(hào)尤其作為數(shù)字信號(hào)的情況下，視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞袼貑卧囊粋€(gè)或多個(gè)塊，以塊單元方式經(jīng)受壓縮處理。MPEG2系統(tǒng)等常用作該壓縮技術(shù)。在該MPEG2中，視頻信號(hào)從時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率區(qū)域的DCT因數(shù)并通過(guò)塊單元的DCT處理進(jìn)行壓縮。在重放側(cè)，完成反向DCT處理從而DCT因數(shù)的數(shù)據(jù)返回時(shí)基區(qū)域的數(shù)字視頻信號(hào)。
當(dāng)然，可在伴隨有這種數(shù)據(jù)壓縮而傳送的視頻信號(hào)上疊加如上所述的附加信息頻譜擴(kuò)展。關(guān)于疊加的附加息息，一般認(rèn)為在從DCT因數(shù)返回時(shí)基區(qū)域信號(hào)后檢測(cè)。
然而，在如果附加信息未如上所述預(yù)先返回時(shí)基區(qū)域而不能檢測(cè)附加信息的情況下，會(huì)出現(xiàn)如下麻煩，即使所考慮的附加信息是例如用于防復(fù)制控制的信息且信息內(nèi)容禁止復(fù)制，可復(fù)制DCT因數(shù)階段的壓縮的比特流狀態(tài)的數(shù)字信息。
鑒于上述觀點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，即使用DCT壓縮的信息信號(hào)未恢復(fù)成時(shí)基區(qū)域信號(hào)，也能可靠檢測(cè)疊加的附加信息。
本發(fā)明涉及信息輸出裝置，用于通過(guò)在信息信號(hào)上疊加附加信息輸出帶有附加信息的信息信號(hào)，用于從信息輸出裝置接收帶有附加信息的信息信號(hào)的附加信息疊加與檢測(cè)系統(tǒng)，以從帶有附加信息的信息信號(hào)中檢測(cè)附加信息。信息輸出裝置的特征在于包括第一擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置，用于響應(yīng)包含分成預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)的信息信號(hào)的每一塊，產(chǎn)生具有碼隙段的第一擴(kuò)展代碼信號(hào)；頻譜擴(kuò)展裝置，用于經(jīng)第一擴(kuò)展代碼頻譜擴(kuò)展附加信息信號(hào)以產(chǎn)生擴(kuò)展附加信息信號(hào)；信號(hào)疊加裝置，用于在信息信號(hào)疊加所述擴(kuò)展附加信息信號(hào)以產(chǎn)生帶有附加信息的信息信號(hào)；壓縮裝置，用于離散余弦變換每一塊的帶有附加信息的信息信號(hào)，從而將帶有附加信息的信息信號(hào)由時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域的DCT因數(shù)，并數(shù)據(jù)壓縮帶有附加信息的信息信號(hào)以產(chǎn)生壓縮的信息信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于從壓縮的信息信號(hào)提取DCT因數(shù)的DC分量；第二擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置，用于基于帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生作為第一擴(kuò)展信號(hào)的相同第二擴(kuò)展信號(hào)；和反向頻譜擴(kuò)展裝置，用于使用第二擴(kuò)展代碼來(lái)反向頻譜擴(kuò)展提取的DCT因數(shù)的DC分量，從壓縮的信息信號(hào)檢測(cè)附加信息信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，附加信息頻譜擴(kuò)展當(dāng)其離散余弦變換時(shí)包含在DCT因數(shù)的DC分量中。因此，在附加信息的檢測(cè)側(cè)，可提取DCT因數(shù)，并從通過(guò)反向擴(kuò)展而提取的DCT因數(shù)的DC分量中檢測(cè)附加信息。


圖1A至1C為主要說(shuō)明本發(fā)明附加信息疊加方法的實(shí)施例的示意圖；圖2為表示使用本發(fā)明附加信息疊加和傳送方法的實(shí)施例的附加信息疊加側(cè)的裝置例的方框圖。
圖3為圖1部分裝置的結(jié)構(gòu)例圖。
圖4為圖1部分裝置的結(jié)構(gòu)例圖。
圖5A至5D為說(shuō)明信息信號(hào)與擴(kuò)展頻譜信號(hào)的疊加電平之間的關(guān)系的示意圖；和圖6為表示使用本發(fā)明附加信息疊加和傳送方法的實(shí)施例的附加信息檢測(cè)側(cè)的裝置例的方框圖。
下面，參考附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例。下面描述的實(shí)施例是在如下情況下進(jìn)行視頻信號(hào)由利用DCT的壓縮系統(tǒng)如MPEG2系統(tǒng)數(shù)字壓縮，并且壓縮的視頻信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送或通過(guò)在記錄媒介上記錄之類(lèi)的方法傳送。
在該實(shí)施例中，視頻信號(hào)的一幀(或-域)的一個(gè)屏幕劃分為每個(gè)矩形區(qū)的塊BL，每個(gè)矩形區(qū)的構(gòu)成例如如圖1A所示的水平方向×垂直方向=8像素×8像素，視頻信號(hào)以BL單元經(jīng)受DCT處理而壓縮。因此，附加信息以擴(kuò)展碼的1碼隙作為擴(kuò)展頻譜信號(hào)配置到1塊BL的方式疊加在視頻信號(hào)上。
同時(shí)在該實(shí)施例中，當(dāng)擴(kuò)展頻譜信號(hào)的1碼隙的值相對(duì)視頻信號(hào)為“0”時(shí)，疊加正的恒電平，而為“1”時(shí)，在視頻信號(hào)上疊加一個(gè)作為附加信息的擴(kuò)展頻譜信號(hào)，作為負(fù)的恒電平。作為1碼隙所疊加的電平調(diào)制成微小電平，其上視頻信號(hào)對(duì)重放圖象的影響限于最小。
在這方面，該實(shí)施例疊加作為附加信息的一個(gè)防復(fù)制控制信號(hào)，情況為設(shè)計(jì)成能完成傳送的數(shù)字視頻信號(hào)上防復(fù)制控制。該防復(fù)制控制信號(hào)可具有有限次數(shù)的內(nèi)容，例如，只允許第一次的復(fù)制，可以是指示禁止或許可視頻信號(hào)的復(fù)制的信號(hào)。其由一個(gè)比特或幾個(gè)比特組成。
同時(shí)，在下列實(shí)施例中，擴(kuò)展頻譜信號(hào)疊加在視頻信號(hào)的亮度信號(hào)Y上，而不疊加在彩色信號(hào)C上。當(dāng)然，也可在彩色亮度C上疊加擴(kuò)展頻譜信號(hào)。然而，由于在傳送視頻信號(hào)的彩色信號(hào)方面，如色差信號(hào)等的二相軸分量通過(guò)這二軸的相用于重放彩色，當(dāng)擴(kuò)展頻譜信號(hào)疊加在彩色信號(hào)上，即使對(duì)微小電平色調(diào)也改變。因此，彩色相對(duì)變化明顯，難以不影響色調(diào)改變而疊加擴(kuò)展頻譜信號(hào)。由此，在該實(shí)施例中，擴(kuò)展頻譜信號(hào)只疊加在亮度信號(hào)上。為描述簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以下描述中使用“視頻信號(hào)”的措詞而不甄別亮度信號(hào)Y與彩色信號(hào)C。
圖2為表示根據(jù)該實(shí)施例的附加信息疊加裝置的例子的方框圖。
輸入的模擬視頻信號(hào)Vi通過(guò)A-D轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，供給圖象12有效區(qū)域的存入單元，并在清除同步信號(hào)部分之后供給塊劃分單元13。
在塊劃分單元13中，如圖1A所示，數(shù)字視頻信號(hào)分成水平方向×垂直方向=8像素×8像素的塊BL單元。該塊劃分單元13的塊單元的數(shù)據(jù)供給附加信息疊加單元14。因此，如下所述，由擴(kuò)展頻譜信號(hào)組成的附加信息供給該疊加單元14，并疊加，從而擴(kuò)展頻譜信號(hào)的1碼隙恰好配置給塊單元的數(shù)據(jù)。
源于疊加單元14的附加信息疊加在其上的數(shù)字視頻信號(hào)供給DCT處理單元15。在該DCT處理單元15中，塊BL單元的數(shù)據(jù)經(jīng)受DCT操作處理以將時(shí)基區(qū)域信號(hào)變換成頻率區(qū)域的DCT因數(shù)(參見(jiàn)圖1B和1C)。
源于DCT處理單元15的運(yùn)算處理結(jié)果供給量化單元16以量化。源于量化單元16的輸出經(jīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路18供給DCT處理單元15以完成運(yùn)動(dòng)分量的DCT操作。即，在稱為Ⅰ圖象的幀內(nèi)，DCT運(yùn)算處理在幀內(nèi)完成，但在如B圖象和P圖象的幀間，采用幀前與幀后之間的差別，差別作為數(shù)據(jù)傳送。為使差別盡可能小，檢測(cè)幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量，也傳送運(yùn)動(dòng)分量。
源于量化單元16的輸出為利用可變長(zhǎng)度編碼單元17的Huffman碼編碼的可變長(zhǎng)度，作為輸出信號(hào)Dv輸出以傳送，用于例如記錄等。
附加信息如下產(chǎn)生和疊加。即，輸入模擬視頻信號(hào)Vi供給同步分離單元21。該同步分離單元21從模擬視頻信號(hào)Vi分離水平同步信號(hào)H和垂直同步信號(hào)V，水平同步信號(hào)H和垂直同步信號(hào)V因此被分離，供給定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22。
定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22利用水平同步信號(hào)H和垂直同步信號(hào)V作為參比信號(hào)，數(shù)字化視頻信號(hào)以產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)用于壓縮處理。如后所述，定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22也產(chǎn)生PN-產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)EN、PN碼復(fù)位定時(shí)信號(hào)RE、或PN時(shí)鐘信號(hào)PNCLK。PN-產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)EN表示用于產(chǎn)生作為發(fā)生擴(kuò)展頻譜信號(hào)的擴(kuò)展碼的PN碼；PN碼復(fù)位定時(shí)信號(hào)RE(下文簡(jiǎn)稱復(fù)位信號(hào)RE)表示PN碼的發(fā)生起動(dòng)定時(shí)。
圖3為解釋根據(jù)該實(shí)施例的定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22的方框圖。如圖3所示，該實(shí)施例的定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22包括PN-產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元221、由PLL組成的PN時(shí)鐘產(chǎn)生單元222、和定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元223，從而源于同步分離單元18的水平同步信號(hào)H和垂直同步信號(hào)V供給PN-產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元221和定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元223，源于同步分離單元18的水平同步信號(hào)H供給PN時(shí)鐘產(chǎn)生單元222。
PN-產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元221利用垂直同步信號(hào)V作為參比信號(hào)以產(chǎn)生垂直期的復(fù)位信號(hào)RE，用于確定擴(kuò)展頻譜所用的擴(kuò)展PN代碼序列的循環(huán)周期。PN-產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元221也產(chǎn)生PN-產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)EN。
PN時(shí)鐘產(chǎn)生單元222與水平同步信號(hào)H同步并利用PLL電路產(chǎn)生具有塊周期的PN時(shí)鐘PNCLK。更準(zhǔn)確地說(shuō)，PN時(shí)鐘PNCLK是1塊BL的每一數(shù)據(jù)的周期時(shí)鐘信號(hào)、或在該例中為8×8=64像素的周期。該P(yáng)N時(shí)鐘PNCLK用于確定擴(kuò)展碼的碼隙周期。
同時(shí)，定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元223產(chǎn)生不同的定時(shí)信號(hào)，用于數(shù)字化視頻信號(hào)和基于水平同步信號(hào)H和垂直同步信號(hào)V的如上圖2所述的裝置的壓縮處理。源于定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元223的定時(shí)信號(hào)包含相素單元的時(shí)鐘。
源于定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元22的PN-產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)EN、復(fù)位信號(hào)RE和PN時(shí)鐘PNCLK供給PN產(chǎn)生單元23。
PN產(chǎn)生單元23對(duì)應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)PNCLK、起動(dòng)信號(hào)EN和復(fù)位信號(hào)RE產(chǎn)生PN碼。更準(zhǔn)確地說(shuō)，PN產(chǎn)生單元23經(jīng)復(fù)位信號(hào)RE產(chǎn)生、或在該例子中經(jīng)垂直期復(fù)位產(chǎn)生來(lái)自其磁頭的預(yù)置代碼圖象的PN代碼系列PS。PN產(chǎn)生單元23只在經(jīng)起動(dòng)信號(hào)EN處在PN代碼起動(dòng)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)PNCLK的PN代碼系列PS。
圖4是表示PN產(chǎn)生單元23的結(jié)構(gòu)例子圖。該例子的PN產(chǎn)生單元23由構(gòu)成15級(jí)移位寄存器的15片D觸發(fā)器REG1至REG15和用于操作該移位寄存器的適當(dāng)分支輸出的“異”電路EX-OR1至EX-OR3而構(gòu)成。圖4所示的PN產(chǎn)生單元23如上所述基于起信號(hào)EN、PN時(shí)鐘信號(hào)PNCLK和PN碼復(fù)位定信號(hào)RE產(chǎn)生M系列的PN碼序列PS。
如此從PN產(chǎn)生單元23得到的PN碼序列PS供給SS(在該說(shuō)明書(shū)中，SS是擴(kuò)展頻譜的簡(jiǎn)稱。下文使用同一說(shuō)明)附加信息發(fā)生單元24。SS附加信息發(fā)生單元24包括用于將上述防復(fù)制控制信號(hào)乘以從完成擴(kuò)展頻譜的PN產(chǎn)生單元23得到的PN碼序列PS的一個(gè)乘法單元，并產(chǎn)生作為SS附加信息的SS防復(fù)制控制信號(hào)。在這種情況下，供給SS附加信息產(chǎn)生單元24或由該產(chǎn)生單元24產(chǎn)生的防復(fù)制控制信號(hào)適于至少在每一塊BL具有相同的信息比特內(nèi)容。
因此，SS附加信息產(chǎn)生單元24經(jīng)疊加電平設(shè)定單元25將所產(chǎn)生的SS防復(fù)制控制信號(hào)供給疊加單元14。
在這種情況下，當(dāng)SS防復(fù)制控制信號(hào)的碼隙值為“0”時(shí)疊加電平設(shè)定單元25輸出正的恒定微小電平；為“1”時(shí)輸出負(fù)的恒定微小電平，它是對(duì)應(yīng)SS防復(fù)制控制信號(hào)的碼隙值的數(shù)字電平。換句話說(shuō)，如圖1B交叉陰影所示，對(duì)應(yīng)碼隙值的信號(hào)在1塊BL內(nèi)均勻疊加在所有像素上。
因此，當(dāng)來(lái)自疊加單元14的信號(hào)經(jīng)受DCT處理時(shí)，如圖1C所示所有疊加的擴(kuò)展頻譜信號(hào)的附加信息分量集中在為DCT因數(shù)的DC分量的因數(shù)DC上。
鑒于作為附加信息的疊加的SS防復(fù)制控制信號(hào)，如后所述，可通過(guò)取出DCT因數(shù)的DC部分，即，只取出因數(shù)DC和在反向DCT處理之前DCT因數(shù)數(shù)據(jù)狀態(tài)下完成反向擴(kuò)展頻譜，從視頻信號(hào)來(lái)檢測(cè)。
在所傳送的視頻數(shù)據(jù)中，由于已解碼時(shí)SS防復(fù)制控制信號(hào)包含在反向DCT操作期間的因數(shù)DC中，該SS防復(fù)制控制信號(hào)基本不受損害地疊加在視頻信號(hào)上，返回其初始狀態(tài)。在高頻分量的情況下，由于壓縮可能消失，但DC分量的因數(shù)DC的確包含在壓縮信號(hào)中。因此，可可靠傳送SS防復(fù)制控制信號(hào)并可靠完成復(fù)制控制。
圖5A至5D表示如上所述疊加微小電平的擴(kuò)展信號(hào)與頻譜的視頻信號(hào)之間關(guān)系。如圖5A所示，附加信息頻譜擴(kuò)展具有包含其中的少量信息，是低比特率的信號(hào)，為窄帶信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)擴(kuò)展頻譜時(shí)，變成如圖5B所示的寬帶寬信號(hào)。此時(shí)，擴(kuò)展頻譜信號(hào)電平以與帶寬的放大率成反比的關(guān)系變小。
該擴(kuò)展頻譜信號(hào)通過(guò)疊加單元14疊加在視頻信號(hào)上。這種情況下，擴(kuò)展頻譜信號(hào)與如圖5C所示視頻信號(hào)的信息信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍相比疊加較低電平。以此方式疊加，幾乎可防止如視頻信號(hào)的信息信號(hào)被損壞。因此，擴(kuò)展頻譜信號(hào)疊加在其上的視頻信號(hào)供給監(jiān)視器以重放圖象，能得到幾乎不受擴(kuò)展頻譜信號(hào)影響的良好重放圖象。
然而，如后所述，當(dāng)為檢測(cè)疊加的擴(kuò)展頻譜信號(hào)而完成反向擴(kuò)展頻譜時(shí)，擴(kuò)展頻譜信號(hào)又作為窄帶信號(hào)如圖5D所示復(fù)位。通過(guò)提供足夠的帶寬擴(kuò)展率，反向擴(kuò)展之后附加信息信號(hào)的電功率超過(guò)信息信號(hào)使檢測(cè)可實(shí)行。
這種情況下，由于疊加在如視頻信號(hào)的信息信號(hào)上的附加信息信號(hào)在與例如視頻信號(hào)的信息信號(hào)相同的頻率范圍內(nèi)同時(shí)疊加，通過(guò)用頻率濾波器或簡(jiǎn)單信息替代不可能刪除和修改。
因此，通過(guò)在用于記錄的視頻信號(hào)或類(lèi)似物上疊加必要的附加信息信號(hào)，可繼視頻信號(hào)或類(lèi)似物之后可靠地傳送如上所述的防復(fù)制控制信號(hào)。此外，在以比如視頻信號(hào)的信息信號(hào)要低的信號(hào)功率進(jìn)行頻譜擴(kuò)展的附加信息信號(hào)疊加在信息信號(hào)上，如上述實(shí)施例的情況下，可使信息信號(hào)的損壞最小化。
例如，當(dāng)防復(fù)制信號(hào)疊加在作為附加信息信號(hào)的視頻信號(hào)上，如上所述難以竄改或刪除防復(fù)制信號(hào)，因此，能可靠地防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制的防復(fù)制控制可實(shí)行。
由于上述的結(jié)構(gòu)中，利用帶有垂直同步信號(hào)的垂直域PN代碼序列充當(dāng)參考信號(hào)來(lái)完成擴(kuò)展頻譜，用于在從視頻信號(hào)中檢測(cè)該擴(kuò)展頻譜的情況下必需的反向擴(kuò)展頻譜的PN代碼序列基于與從視頻信號(hào)檢測(cè)的垂直同步信號(hào)同步的信號(hào)可容易地得到。換句話說(shuō)，反向擴(kuò)展的PN代碼的同步控制無(wú)須使用例如滑動(dòng)校正裝置等。由于反向擴(kuò)展的PN代碼序列能如此輕易產(chǎn)生，此反向擴(kuò)展頻譜快速完成，反向擴(kuò)展頻譜快速完成，快速完成擴(kuò)展頻譜，可檢測(cè)例如疊加在視頻信號(hào)擴(kuò)展頻譜的防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息信號(hào)。
在這一方面，圖1A至1C的例子中，安置SS防復(fù)制控制信號(hào)疊加在數(shù)字視頻信號(hào)上，當(dāng)然，也可以以響應(yīng)對(duì)應(yīng)塊BL單元數(shù)據(jù)的多個(gè)像素的擴(kuò)展頻譜信號(hào)的1碼隙的方式在A-D轉(zhuǎn)換之前疊加在模擬視頻信號(hào)上。
圖6表示從壓縮的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)中檢測(cè)作為附加信息的防復(fù)制控制信號(hào)的裝置實(shí)施例，SS附加信息如上所述疊加在壓縮的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)上。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，壓縮的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)Dv供給可變長(zhǎng)度編碼單元31以編碼，并供給反向量化單元32。在該反向量化單元32中，數(shù)據(jù)反向量化，從而返回DCT因數(shù)構(gòu)成的比特流數(shù)據(jù)。源于該反向量化單元32的數(shù)據(jù)供給DC分量提取單元33以提取作為DCT因數(shù)的DC分量的因數(shù)DC。
該因數(shù)DC供給加法器34，用于通過(guò)積分幀間的差提取校正數(shù)據(jù)。來(lái)自該加法器34的輸出信號(hào)暫時(shí)儲(chǔ)存在DC分量存儲(chǔ)器35。DC分量存儲(chǔ)器35具有塊單元中1幀的存儲(chǔ)區(qū)，每一塊單元的存儲(chǔ)區(qū)被源于加法器34的相應(yīng)塊的新輸出更新。來(lái)自該DC分量存儲(chǔ)器35的每一塊的DC分量輸出供給切換電路36的一輸入端。同時(shí)，“0”作為DC分量供給切換電路36的另一輸入端。
響應(yīng)關(guān)于是否為包含在可變長(zhǎng)度編碼單元31的輸入數(shù)字壓縮數(shù)據(jù)的標(biāo)題信息內(nèi)的幀內(nèi)或幀間的信息，該切換電路36切換控制每一幀。更準(zhǔn)確地說(shuō)，當(dāng)解壓的數(shù)據(jù)為幀內(nèi)的數(shù)據(jù)，即在Ⅰ圖象，切換電路36切換至“0”側(cè)。這是因?yàn)榇藭r(shí)每一塊BL的數(shù)據(jù)是在幀范圍內(nèi)完成的數(shù)據(jù)，是在上述幀范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，不是幀前與幀后之間的差。
另一方面，當(dāng)解壓的數(shù)據(jù)為幀間的數(shù)據(jù)，切換電路36切換至DC分量存儲(chǔ)器35側(cè)，每一塊的差累積在存儲(chǔ)器35中，差加到下一幀的數(shù)據(jù)，復(fù)位校正數(shù)據(jù)。
如上所述，復(fù)位的DCT因數(shù)的DC分量供給反向擴(kuò)展單元37。另一方面，在疊加側(cè)與PN代碼同步的PN代碼序列供給該反向擴(kuò)展單元37，完成該反向擴(kuò)展以檢測(cè)疊加在DCT因數(shù)的DC分量上的附加信息。如此檢測(cè)的附加信息供給附加信息確定單元38，確定附加信息的比特。
如下與疊加側(cè)同步產(chǎn)生反向擴(kuò)展的PN代碼序列。更準(zhǔn)確地說(shuō)，壓縮視頻信號(hào)數(shù)據(jù)Dv供給同步定時(shí)提取單元41以產(chǎn)生同步定時(shí)信號(hào)。該同步定時(shí)信號(hào)包含塊同步定時(shí)信號(hào)和幀單元數(shù)據(jù)的同步定時(shí)信號(hào)。源于該同步定時(shí)提取單元41的同步定時(shí)信號(hào)供給定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元42，產(chǎn)生用于解壓的如時(shí)鐘的定時(shí)信號(hào)和產(chǎn)生反向擴(kuò)展頻譜的擴(kuò)展代碼的定時(shí)信號(hào)。
反向擴(kuò)展的擴(kuò)展代碼由PN產(chǎn)生單元43產(chǎn)生。該P(yáng)N產(chǎn)生單元43具有與如上所述圖4的PN產(chǎn)生單元十分相似的結(jié)構(gòu)。定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生單元42產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)RE、起動(dòng)信號(hào)EN和時(shí)鐘信號(hào)PNCLK，這些信號(hào)基于同步定時(shí)提取單元41的同步定時(shí)信號(hào)與用于SS附加信息的疊加側(cè)的定時(shí)信號(hào)同步，并供給PN產(chǎn)生單元43。
因而，與疊加側(cè)的PN代碼序列同步的PN代碼序列由PN產(chǎn)生單元43產(chǎn)生。通過(guò)來(lái)自該P(yáng)N產(chǎn)生單元43的PN代碼序列，從反向擴(kuò)展單元37的加法器34的輸出信號(hào)中檢測(cè)附加信息。
在該實(shí)施例中，通過(guò)作為已如上所述檢測(cè)和確定的附加信息的防復(fù)制控制信號(hào)，可檢測(cè)比特流級(jí)的數(shù)字壓縮視頻數(shù)據(jù)是否被復(fù)制。如果例如禁止復(fù)制，可消除緩沖器中所俘獲的比特流數(shù)據(jù)而不讀出它。
如果需要的只是檢測(cè)如防復(fù)制控制信號(hào)的附加信息，就不需要反向DCT處理單元，因此，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化附加信息檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)及低價(jià)格。
例如，DVD重放裝置或DVD記錄和重放裝置具有用于將MPEG2壓縮的視頻信號(hào)恢復(fù)為時(shí)基區(qū)域信號(hào)的MPEG解碼器，因此，通過(guò)反向BCT處理當(dāng)然可將壓縮的視頻信號(hào)恢復(fù)為時(shí)基區(qū)域的視頻信號(hào)，然后用反向擴(kuò)展檢測(cè)附加信息。
然而，在DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器的情況下，不提供MPEG解碼器，但MPEG解碼在與該DVD-ROM相連的個(gè)人計(jì)算機(jī)等中完成。這種情況下，如MPEG解碼之前能防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制，可有效地控制防復(fù)制。
如DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器裝備如上述圖6的附加信息檢測(cè)裝置，盡管不使用如MPEG解碼器的昂貴裝置，可以在裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)之前以相對(duì)較低的價(jià)格完成例如比特流數(shù)據(jù)級(jí)的防復(fù)制的控制處理。
同時(shí)，即使圖6的裝置象在DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器等與個(gè)人計(jì)算機(jī)等之間的適配器那樣連接，也能得到相同的操作效果。
在上面描述中，結(jié)構(gòu)如此布置使得通過(guò)垂直域的PN代碼序列可完成擴(kuò)展頻譜，由于幀間的差提供加法器34和DC分量存儲(chǔ)器35，垂直域的PN代碼序列以對(duì)應(yīng)一差的幀周期而反向，附加信息是用于疊加的頻譜擴(kuò)展，從而可省略加法器34和DC分量存儲(chǔ)器35。
在上述的描述中，SS附加信息以一碼隙對(duì)應(yīng)一塊的方式疊加在視頻信號(hào)上，但它可為超過(guò)一塊的多個(gè)塊的每一塊配置一碼隙并疊加，從而例如具有四塊的宏塊對(duì)應(yīng)一碼隙。
同時(shí)，也可通過(guò)在一方向水平方向或垂直方向，為多個(gè)像素構(gòu)成的每一塊配置一碼隙來(lái)疊加；或在兩個(gè)方向上水平和垂直方向，為多個(gè)塊的每一塊而非多個(gè)像素構(gòu)成的一塊配置一碼隙來(lái)疊加。
同時(shí)，擴(kuò)展頻譜的擴(kuò)展碼的復(fù)位域可以是多個(gè)垂直域而不是一個(gè)垂直域。而且，擴(kuò)展碼的復(fù)位域可以是一個(gè)水平域或多個(gè)水平域。
此外，在上述例子中，結(jié)構(gòu)如此安置使得疊加電平根據(jù)擴(kuò)展碼的碼隙是否為“0”或“1”設(shè)定為正或負(fù)，但可在“0”電平上疊加一種而在正或負(fù)電平上疊加另一種，在這種情況下，如上所述使正或負(fù)電平為該固定圖象的疊加電平圖象，從而可應(yīng)用本發(fā)明。
此外，在上面描述中，作為頻譜擴(kuò)展并疊加的附加信息信號(hào)是防復(fù)制控制信號(hào)，但該附加信息信號(hào)并不限定于此防復(fù)制控制信號(hào)，但也可使用用于區(qū)分如每一域的有關(guān)信息，例如，數(shù)字視頻信號(hào)、時(shí)間代碼信息、版權(quán)信息等。作為版權(quán)信息，可使用用于指定如該記錄裝置的裝置號(hào)。如果該裝置號(hào)已疊加在數(shù)字視頻信號(hào)Vi并記錄，可容易地跟蹤復(fù)制經(jīng)歷。
此外，在上面描述中，已描述了擴(kuò)展頻譜疊加在模擬視頻信號(hào)上的情況，當(dāng)然可疊加擴(kuò)展頻譜信號(hào)在數(shù)字視頻信號(hào)上，在這種情況下，顯然本發(fā)明適用。
此外，在上面描述中，附加信息比特經(jīng)PN碼頻譜擴(kuò)展，當(dāng)然本發(fā)明可應(yīng)用在通過(guò)疊加響應(yīng)附加信息比特的不同序列的PN代碼及檢測(cè)那些PN代碼來(lái)檢測(cè)擴(kuò)展頻譜信號(hào)的情況。
此外，例如，當(dāng)假定疊加PN代碼，“1”，或不疊加時(shí)，“0”分別被傳送，PN代碼自身作為擴(kuò)展頻譜信號(hào)疊加在視頻信號(hào)上，可適用本發(fā)明。
此外，擴(kuò)展代碼并不限定于PN代碼，顯然可以使用例如金色碼的其它代碼。
此外，在上面描述中，描述的情況可以是應(yīng)用于記錄和重放系統(tǒng)，當(dāng)附加信息疊加在用于經(jīng)不同的傳送媒介如無(wú)線電波、電纜和紅外線傳送的視頻信號(hào)上時(shí)，也可應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．附加信息信號(hào)疊加和檢測(cè)系統(tǒng)，具有信息輸出裝置，用于通過(guò)在信息信號(hào)上疊加附加信息輸出帶有附加信息的信息信號(hào)，用于從所述的信息輸出裝置接n收所述的帶有附加信息的信息信號(hào)，以便從所述的帶有附加信息的所述信息信號(hào)中檢測(cè)所述附加信息，所述的信息輸出裝置，包括第一擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置，用于對(duì)應(yīng)包含分成預(yù)定數(shù)量的每數(shù)據(jù)的信息信號(hào)的每一塊，產(chǎn)生具有碼隙段的第一擴(kuò)展信號(hào)；頻譜擴(kuò)展裝置，用于通過(guò)所述的第一擴(kuò)展代碼頻譜擴(kuò)展附加信息信號(hào)，以產(chǎn)生擴(kuò)展附加信息信號(hào)；信號(hào)疊加裝置，用于在所述信息信號(hào)上疊加所述擴(kuò)展附加信息信號(hào)，以產(chǎn)生帶有附加信息的信息信號(hào)；壓縮裝置，用于離散余弦變換每一所述塊的帶有附加信息的所述信息信號(hào)，從而將所述帶有附加信息的信息信號(hào)由時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域的DCT因數(shù)，并數(shù)據(jù)壓縮所述帶有附加信息的信息信號(hào)，以產(chǎn)生壓縮的信息信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于從所述的壓縮的信息信號(hào)中提取所述的DCT因數(shù)的DC分量；第二擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置，用于基于所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生作為所述第一擴(kuò)展信號(hào)的相同第二擴(kuò)展信號(hào)；和反向頻譜擴(kuò)展裝置，用于使用所述第二擴(kuò)展代碼來(lái)反向頻譜擴(kuò)展所述提取的DCT因數(shù)的DC分量，從所述的壓縮的信息信號(hào)檢測(cè)所述附加信息信號(hào)。
2．如權(quán)利要求1所述的附加信息信號(hào)疊加和檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述信息信號(hào)是視頻信號(hào)，所述第一和第二擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置與所述視頻信號(hào)的同步信號(hào)同步分別產(chǎn)生所述第一和第二擴(kuò)展代碼。
3．附加信息信號(hào)的疊加和檢測(cè)方法，包括以下步驟對(duì)應(yīng)包含分成預(yù)定數(shù)量的每數(shù)據(jù)的信息信號(hào)的每一塊，產(chǎn)生具有碼隙段的第一擴(kuò)展代碼信號(hào)；通過(guò)所述的第一擴(kuò)展代碼頻譜擴(kuò)展附加信息信號(hào)以產(chǎn)生擴(kuò)展附加信息信號(hào)；在所述信息信號(hào)上疊加所述擴(kuò)展附加信息信號(hào)，以產(chǎn)生帶有附加信息的信息信號(hào)離散余弦變換每一所述塊的帶有附加信息的所述信息信號(hào)，從而將所述帶有附加信息的信息信號(hào)由時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域的DCT因數(shù)，并數(shù)據(jù)壓縮所述帶有附加信息的信息信號(hào)以產(chǎn)生壓縮的信息信號(hào)；從所述的壓縮的信息信號(hào)中提取所述的DCT因數(shù)的DC分量；基于所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生作為所述第一擴(kuò)展信號(hào)的相同第二擴(kuò)展信號(hào)；和使用所述第二擴(kuò)展代碼來(lái)反向頻譜擴(kuò)展所述提取的DCT因數(shù)的DC分量，從所述的壓縮的信息信號(hào)中檢測(cè)所述附加信息信號(hào)。
4．如權(quán)利要求1所述的附加信息信號(hào)的疊加和檢測(cè)方法，其中所述信息信號(hào)是視頻信號(hào)，所述的第一和第二擴(kuò)展代碼與所述視頻信號(hào)的同步信號(hào)同步產(chǎn)生。
5．附加信息信號(hào)的檢測(cè)方法，包括如下步驟對(duì)應(yīng)包含分成預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)的信息信號(hào)的每一塊，產(chǎn)生具有碼隙段的擴(kuò)展代碼信號(hào)；通過(guò)所述的擴(kuò)展代碼頻譜擴(kuò)展附加信息信號(hào)，以產(chǎn)生擴(kuò)展附加信息信號(hào)；在所述信息信號(hào)上疊加所述擴(kuò)展附加信息信號(hào)，以產(chǎn)生帶有附加信息的信息信號(hào)；離散余弦變換每一所述塊的帶有附加信息的信息信號(hào)，從而將所述帶有附加信息的信息信號(hào)由時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域的DCT因數(shù)，從數(shù)據(jù)壓縮所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生的壓縮信息信號(hào)中檢測(cè)附加信息，還包括步驟從所述的壓縮的信息信號(hào)中提取所述的DCT因數(shù)的DC分量；基于所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生作為所述擴(kuò)展信號(hào)的相同擴(kuò)展信號(hào)；和使用所述擴(kuò)展代碼來(lái)反向頻譜擴(kuò)展所述提取的DCT因數(shù)的DC分量，從所述的壓縮的信息信號(hào)中檢測(cè)所述附加信息信號(hào)。
6．如權(quán)利要求5所述的附加信息信號(hào)的疊加和檢測(cè)方法，其中所述信息信號(hào)是視頻信號(hào)，所述擴(kuò)展代碼與所述視頻信號(hào)的同步信號(hào)同步產(chǎn)生。
7．附加信息信號(hào)的檢測(cè)裝置，用于對(duì)應(yīng)包含分成預(yù)定數(shù)量的每數(shù)據(jù)的信息信號(hào)的每一塊，產(chǎn)生具有碼隙段的擴(kuò)展代碼信號(hào)；經(jīng)所述的擴(kuò)展代碼頻譜擴(kuò)展附加信息信號(hào)以產(chǎn)生擴(kuò)展附加信息信號(hào)；在所述信息信號(hào)上疊加所述擴(kuò)展附加信息信號(hào)以產(chǎn)生帶有附加信息的信息信號(hào)；離散余弦變換每一所述塊的帶有附加信息的信息信號(hào)，從而將所述帶有附加信息的信息信號(hào)由時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域的DCT因數(shù)，從通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生的壓縮信息信號(hào)中檢測(cè)附加信息，包括信號(hào)提取裝置，從所述的壓縮的信息信號(hào)中提取所述的DCT因數(shù)的DC分量；擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置，基于所述帶有附加信息的信息信號(hào)產(chǎn)生作為所述擴(kuò)展信號(hào)的相同擴(kuò)展信號(hào)；和反向頻譜擴(kuò)展裝置，使用所述擴(kuò)展代碼來(lái)反向頻譜擴(kuò)展所述提取的DCT因數(shù)的DC分量，從所述的壓縮的信息信號(hào)中檢測(cè)所述附加信息信號(hào)。
8．如權(quán)利要求7所述的附加信息信號(hào)疊加和檢測(cè)裝置，其中所述信息信號(hào)是視頻信號(hào)，所述擴(kuò)展代碼產(chǎn)生裝置與所述視頻信號(hào)的同步信號(hào)同步分別產(chǎn)生所述擴(kuò)展代碼。
全文摘要
視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)的每一預(yù)定單元量的一個(gè)或多個(gè)塊,在該塊單元完成DCT處理,為數(shù)據(jù)壓縮將視頻信號(hào)從時(shí)基區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻率域的DCT因數(shù)。鑒于擴(kuò)展頻譜信號(hào)組成的附加信息,擴(kuò)展頻譜信號(hào)的1碼隙配給視頻信號(hào)的每一塊或每個(gè)塊,對(duì)應(yīng)傳送的碼隙值附加信息以恒定電平疊加在視頻信號(hào)上。接受傳送的擴(kuò)展頻譜信號(hào)組成的附加信息疊加其上的視頻信號(hào),并根據(jù)該接收的信號(hào)提取DCT因數(shù)的DC分量。完成提取的DCT因數(shù)的DC分量反向擴(kuò)展處理以檢測(cè)附加信息。
文檔編號(hào)H04N9/804GK1219047SQ9811988
公開(kāi)日1999年6月9日 申請(qǐng)日期1998年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月1日
發(fā)明者森脅久芳, 小橋貴志, 木村裕司, 荻野晃, 池田望 申請(qǐng)人:索尼公司