用於在視頻信號上疊加附加信息的方法和設備的製作方法
2023-10-10 20:14:14
專利名稱：用於在視頻信號上疊加附加信息的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及以對重現的圖象產生儘可能小的影響的極低的電平在視頻信號上疊加附加信息的方法和設備。
用於記錄數字信息的設備、例如數字VTR和MD(小型磁碟)記錄播放機正得到廣泛的應用，並且還出現了帶有記錄功能的DVD(數字視頻磁碟或數字通用磁碟)設備。
在這些數字信息記錄器中，各種附加信息信號可以與主視頻和音頻信號或計算機數據等一起被記錄。在這種情況下，附加信息信號是記錄在一個與數字信息信號區域不同的區或上的數位訊號，例如增加到每塊數據或TOC(內容表)區域的標題。
在一個附加信息是通過疊加在一常規主視頻信號上發送的系統中，附加信息信號不是直接地疊加在例如標題的數字信息信號上，而是記錄在一間接區域。
附加信息信號因此可以容易地通過濾波或竄改來去除，這樣則記錄和回放設備不再能夠檢測到必需的附加信息信號。
特別地，當增加控制信息和版權資訊作為附加信息信號來防止非法複製時，由於附加信息信號的去除，無法達到其最初的目的。
而且，如果將附加信息信號增加到一個間接區域，當數字信息信號變換到模擬信號時，只能獲得主信息信號，附加信息信號將丟失。
這意味著，即使作為附加信息信號增加一個防複製控制信號，以防止非法複製，當信號變換為模擬信號時，這個方法是完全無效的。
為了解決當信號變換為模擬信號時附加信息信號丟失這個問題，發明人已經提出了一種方法，在這種方法中，在頻譜上擴展附加信息信號，例如防複製信號，然後在數字或模擬記錄期間將在頻譜上擴展的附加信息信號疊加到視頻信號上(美國專利申請No.08/75510)。
在這種方法中，例如，通過以足夠高的速率產生一個PN(偽隨機噪聲)序列的代碼(下文稱作為PN碼)並將其提供給附加信息信號來執行頻譜擴展。從而將附加信息信號例如窄帶、高電平防複製控制信號變換成對視頻信號無影響的寬帶、極低電平信號。
然後，將已經以這種方式進行了頻譜擴展的附加信息信號，即頻譜擴展信號疊加到模擬視頻信號並記錄在記錄媒體上。
記錄在記錄媒體上的視頻信號可以是模擬的，也可以是數字的。
在這種方法中，以與視頻信號相同的計時和頻率來疊加附加信息信號，例如防複製控制信號。因此，對於希望執行非法複製的人來說，從視頻信號中去除疊加的防複製控制信號是很困難的。
然而，通過執行逆擴展，仍然能夠檢測到附加信息信號，例如疊加的防複製控制信號。
考慮到當附加信息作為頻譜擴展信號疊加到視頻信號上時容易被檢測到，可以用一個與視頻信號的同步信號同步的擴展碼對附加信息位進行頻譜擴展，以產生一個頻譜擴展信號，然後將該頻譜擴展信號疊加到視頻信號上。
如果與視頻信號同步產生擴展碼，當要檢測附加信息時，僅僅需要與視頻信號的同步信號同步產生一個用於執行逆擴展的擴展碼。當信號被疊加時，產生與擴展碼同步的逆擴展碼是很簡單的，所以可以很容易地執行檢測。
例如，可以應用一個具有與視頻信號的垂直同步信號同步的場周期的擴展碼對附加信息進行頻譜擴展。
為了在附加信息包含多個位時容易對其進行檢測，並應用頻譜擴展技術的特性，在多個位中的每位的位信息可以由不同的擴展碼序列來進行頻譜擴展。例如，CGMS(複製產生管理系統)是一種公知的防複製控制信號。在CGMS中，防複製控制信號包括兩位信息00允許無限制的複製，10隻允許第一代複製，而11禁止複製。
當用上述頻譜擴展技術與視頻信號同步疊加這兩位信息時，高位信息用第一擴展碼序列進行頻譜擴展，低位信息用第二擴展碼序列進行頻譜擴展，然後將兩序列的頻譜擴展信號同時疊加在視頻信號上。
在頻譜擴展技術中，如上所述疊加的兩位附加信息可以通過執行與圖象同步信號同步的第一和第二擴展碼序列的逆擴展來檢測。
然而，當多個位用不同的擴展碼序列進行頻譜擴展並且都疊加在視頻信號上時，雖然每一個是以極低的電平疊加的，但他們合在一起形成了一個帶有高電平的部分。因此，在該部分中，疊加的附加信息可能影響重現的圖象，導致重現圖象的S/N的降低。
因此，有人提出通過應用不同的擴展碼序列擴展多個位獲得的頻譜擴展信號不應該疊加到一個屏幕的所有區域，而是疊加在不妨礙屏幕觀察的區域上，例如左邊或右邊。
然而，當從附加信息位獲得的頻譜擴展信號集中到屏幕的一個固定部分時，如果為了使防複製控制信號無效而改變視頻信號的垂直同步信號和同步定時有偏差，則有可能不能檢測到附加信息信號。
特別地，在CGMS的情況下，低位是[1]，而如果未檢測該低位，則不再能夠防止複製。
在CGMS的情況下，即使高位為[1]，也不可能區分是禁止還是允許複製，而如果低位為[1]，則表明禁止複製。
換句話說，在CGMS的情況下，低位具有高的優先權，如果這個高優先權信息位丟失了，則不可能有效地防止複製。
考慮到上述問題，因此本發明旨在提供一種對視頻信號的影響儘可能小地在其上疊加附加信息的重要位(important bit)的方法和設備，並且使得即使當企圖非法修改視頻信號時附加信息也不會丟失。
在本發明的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法和設備中，與視頻信號的同步信號同步地為視頻信號的不同預定部分產生擴展碼序列，包括多個位的附加信息信號的位信息信號由這些擴展碼序列進行頻譜擴展，以產生相應於多個位的頻譜擴展位信息信號，並且將頻譜擴展位信息信號疊加到視頻信號的相應的不同預定部分上。
依據本發明，將頻譜擴展附加信息信號的相對高優先權的位信息信號疊加到視頻信號的高優先權部分，這樣可以保護附加信息中的高優先權信息。
圖1是依據本發明的附加信息疊加設備的一個實施例的方框圖。
圖2是用於說明依據本發明在附加信息疊加方法中的附加信息疊加模式的示意圖。
圖3顯示了圖1中設備的部分結構的一個例子。
圖4A至4I顯示了用於說明依據本發明的疊加附加信息方法的一個實施例的時序圖。
圖5顯示了圖1中設備的部分結構的一個例子。
圖6顯示了圖1中設備的部分結構的一個例子。
圖7A至7D顯示了在信息信號和頻譜擴展信號的疊加電平之間的關係。
圖8顯示了帶有用於檢測用本發明的疊加方法疊加的附加信息的檢測單元的設備的一個例子。
圖9顯示了圖8中設備的部分結構的一個例子。
圖10是用於說明依據本發明的附加信息疊加方法的另一個實施例中的附加信息疊加模式的示意圖。
圖11是用於說明依據本發明的附加信息疊加方法的另一個實施例中的附加信息疊加模式的示意圖。
下面將參考
依據本發明的用於在視頻信號上疊加附加信息的方法和設備的一些最佳形式。
在下面說明的實施例中，本發明運用到一個系統，在該系統中，為了複製將來自圖象輸出設備例如來自一個DVD播放機的模擬輸出視頻信號提供給一個DVD記錄器，並且控制該複製。
換句話說，在這個例子中，要疊加的附加信息是一個防複製控制信號。
在這個實施例中的防複製控制信號就是前述的兩位附加信息。CGMS的兩位附加信息由一個與視頻信號的垂直同步信號同步的擴展碼疊加到每個場中，並且根據這些兩位信息的相應的優先權確定疊加位置。
在下面的說明中，CGMS的兩位附加信息中的具有較高優先權的低位疊加到屏幕上水平方向的中間位置，如圖1的格點所示，而高位疊加到屏幕的水平方向上的左邊或右邊。
例如，如果有人企圖進行非法複製，改變了視頻信號的垂直同步信號的相位，由於在屏幕的左邊或右邊的視頻信號不作為有效視頻信號區域，則疊加在該部分上的附加信息將被有效地去除，因而顯然不可能進行檢測。
然而，如果附加信息是在屏幕的中間部分，即使改變了垂直同步信號的相位，這種不利情況也不會發生。
在該系統中，在DVD播放機中，將已經過頻譜擴展的防複製控制信息疊加到模擬輸出視頻信號上，輸出並提供給DVD記錄器。
在DVD記錄器中，檢測來自DVD播放機的疊加在模擬輸出視頻信號上的頻譜擴展的防複製控制信息，並根據檢測輸出執行複製控制。
依據本發明，將疊加附加信息的方法運用到DVD播放機中的頻譜擴展信號的疊加，該頻譜擴展信號是附加信息信號。
首先說明對防複製控制信息進行頻譜擴展和疊加的DVD播放機。
防複製控制信號是兩位的附加信息，它不是由單個擴展碼擴展的，該信息的高位和低位由不同的擴展碼序列進行頻譜擴展。
在下面的實施例中，將頻譜擴展碼疊加到視頻信號的亮度信號Y上，而不疊加在彩色信號C上。
當然也可以將其疊加在彩色信號C上。然而，視頻信號的彩色信號是由兩個相位軸分量例如色差信號發送的，並且由這兩個軸的相位重現此色度。因此，如果將頻譜擴展信號疊加到此彩色信號上，即使該疊加信號的電平非常低，也會使色度發生改變，因此該信號相對來說比較明顯。因此在不影響色度的情況下疊加頻譜擴展信號是很困難的。
依據這個實施例，將頻譜擴展信號只疊加在亮度信號上，但為了簡化說明起見，將使用術語「視頻信號」，而對亮度信號Y和彩色信號C不作區分。
在圖2中，與CGSM的防複製控制信號一起將數位化視頻信號和音頻信號記錄在磁碟100上，在這個例子中磁碟100是一個DVD。
CGSM的防複製控制信號可以記錄在磁碟100的最裡面或最外面的被稱作為TOC(內容表)或目錄的磁軌區域上，或者記錄在插在記錄圖象數據和音頻數據的磁軌中的另一個記錄區或上。
下面的例子說明了後一種情況，其中，當讀取圖象數據時，同時也讀出防複製控制信號。
這個例子的播放機包括讀出單元11、解碼單元12、D/A變換電路13、疊加單元14、防複製控制信號提取單元15、SS附加信息產生單元16(SS是頻譜擴展的縮寫，下同)、同步分離單元17、PN產生控制單元18、以及疊加電平設置單元19，如圖2所示。
讀出單元11通過重現記錄在磁碟100上的信息，從獲得的信號S1提取出重現視頻信號分量S2，並將其提供給解碼單元12和防複製控制信號提取單元15。
解碼單元12執行對重現視頻信號分量的解碼，以形成一個數字視頻信號，提供給D/A變換電路13。
D/A變換電路13將數字視頻信號變換為包含一同步信號的模擬視頻信號S3。將該信號提供給同步分離單元17和疊加單元14。
防複製控制信號提取單元15將加到重現的視頻信號分量S2上的防複製控制信號S4提取出來，並將其提供給SS附加信息產生單元16。
同步分離單元17從模擬視頻信號S3中提取出水平同步信號H和垂直同步信號V，並將其提供給PN產生控制單元18。
PN產生控制單元18採用水平同步信號H和垂直同步信號V作為參考信號，產生顯示產生兩種PN碼PNa、PNb的區間的PN產生允許信號ENa、ENb，顯示PN碼產生開始計時的PN碼復位計時信號RE(下文簡寫為復位信號RE)，以及PN時鐘信號PNCLK。
圖3是說明PN產生控制單元18的一個特定例子的方框圖。如圖3所示，依據本發明，PN產生控制單元18包括PN產生計時信號產生單元181、包括一個PLL的PN時鐘產生單元182、以及計時信號產生單元183。
來自同步分離單元17的水平同步信號H和垂直同步信號V提供給PN產生計時信號產生單元181和計時信號產生單元183。來自同步分離單元17的水平同步信號H提供給PN時鐘產生單元182。
PN產生計時信號產生單元181應用垂直同步信號V(圖4A)作為參考，產生一個垂直周期的復位信號RE，如圖4B所示，確定用於頻譜擴展的PN碼序列的重複周期。
在這個例子中，復位信號RE是具有垂直周期的信號，其電平在垂直同步信號V的前邊沿下降。
在這個例子中，PN產生計時信號產生單元181應用水平同步信號H(圖4C)產生PN產生允許信號ENa(圖4D)和ENb(圖4E)。
還在這個例子中，PN產生允許信號ENa、ENb是低有效信號，但PN產生允許信號ENa在水平方向的兩端為低電平，而PN產生允許信號ENb在水平方向的中間為低電平。
PN時鐘產生單元182應用PLL產生一個與水平同步信號H同步、周期為時鐘BL的PN時鐘PNCLK。
該PN時鐘PNCLK確定擴展碼的晶片(chip)周期。
計時信號產生單元183基於垂直同步信號V和水平同步信號H產生在圖1的設備中應用的各種計時信號。
將在PN產生控制單元18中產生的PN產生允許信號ENa、ENb、PN碼復位信號RE和PN時鐘信號PNCLK提供給SS附加信息產生單元16。
圖5顯示了SS附加信息產生單元16的結構的一個具體例子，該單元包括防複製控制信號分配單元161，兩個PN產生單元162、163，用於頻譜擴展的乘法器164、165和開關電路166。
防複製信號分配單元161將CGMS的兩位信息分成高位和低位，與PN碼PNa、PNb的產生計時同步，將高位提供給乘法器164，將低位提供給乘法器165。
由於此目的，將允許信號ENa、ENb提供給防複製信號分配單元161。防複製信號分配單元161在下文將要說明的PN碼序列PNa的產生區間內將高位提供給乘法器164，在下文將要說明的PN碼序列PNb的產生區間內將低位提供給乘法器165(圖4H)。
PN產生單元162根據提供給它的復位信號RE、PN時鐘PNCLK和允許信號ENa產生PN碼序列PNa。產生的PN碼序列PNa提供給乘法器164。
PN產生單元163根據提供給它的復位信號RE、PN時鐘PNCLK和允許信號ENb產生PN碼序列PNb。產生的PN碼序列PNb提供給乘法器165。
即，在這個例子中，PN產生單元162、163由復位信號RE在垂直周期內復位，並產生不同的預定序列的PN碼PNa、PNb。
由於PN允許信號ENa、ENb，只有在PN碼產生允許狀態下PN產生單元162、163才根據時鐘信號PNCLK產生PN碼序列PNa、PNb。
在這個例子中，如上所述，當允許信號ENa、ENb為低電平時，允許PN產生單元162、163產生PN碼序列PNa、PNb。PN碼序列PNa在水平區間的開始和結束區域產生，如圖4E所示，而PN碼序列PNb在水平區間的中間區域產生，如圖4G所示。
在這種情況下，由於PN產生單元162、163不是在一個垂直區間內復位，所以在PN產生區間產生不同的PN碼序列PNa(1),PNa(2),…和PNb(1),PNb(2),…，如圖4E和4G所示。
但是，在一個垂直區間的開始PN產生單元162,163由復位信號RE復位，所以在每個垂直區間都產生PN碼序列PNa,PNb。
圖6顯示了PN產生單元162,163中的一個，例如PN產生單元162的結構圖。
這個例子的PN產生單元162包括15個D觸發器REG1-REG15，這些觸發器形成了一個15級移位寄存器，還包括異或電路EX-OR1-EX-OR3，用於計算這個移位寄存器的合適的分支(tap)輸出。
如上所述，圖5中所示的PN產生單元162基於允許信號ENa、PN時鐘信號PNCLK和PN碼復位計時信號RE產生PN碼PNa。
另一個PN產生單元163通過從與圖6中不同的D觸發器向異或電路EX-OR1-EX-OR3提供輸入信號，產生與PN碼序列PNa不同的PN碼序列PNb。
如上所述，PN產生單元162產生的PN碼序列PNa提供給乘法器164。在該乘法器164中，從防複製控制信號分配單元161與該PN碼序列PNa的產生計時同步地發送出的防複製控制信號的高位由PN碼序列PNa進行頻譜擴展，如圖4H所示。
將該頻譜擴展信號提供給開關電路166的一個輸入端a。
相似地，PN產生單元163產生的PN碼序列PNb提供給乘法器165。在該乘法器165中，從防複製控制信號分配單元161與該PN碼序列PNb的產生計時同步地發送出的防複製控制信號的高位由PN碼序列PNb進行頻譜擴展，如圖4H所示。
將該頻譜擴展信號提供給開關電路166的一個輸入端b。
在這個例子中，開關166由允許信號ENb控制，在一個水平區間的左邊和右邊區域變換到輸入端a，在一個水平區間的中間區域變換到輸入端b。
結果，在每個水平區間內屏幕的左邊和右邊區域中，從開關電路166，在每個水平區間內屏幕的左邊和右邊，獲得其中CGMS的高位由PN碼序列PNa擴展的頻譜擴展信號，在每個水平區間內屏幕的中間區域，獲得其中CGMS的低位由PN碼序列PNb擴展的頻譜擴展信號，其中CGMS的低位為重要位。
在疊加電平設置單元19中，來自該開關電路166的頻譜擴展信號PS是一個依賴於頻譜擴展信號的晶片(chip)值「0」、「1」的電平非常低的信號，將該頻譜擴展信號PS提供給疊加單元14。
特別地，疊加電平設置單元19執行D/A變換，通過該變換將數字的頻譜擴展信號變換為模擬信號。
在這個例子的情況下，疊加電平設置單元19根據頻譜擴展的防複製控制信號的晶片值向疊加單元14輸出一個模擬電平，即，當SS防複製控制信號的晶片值為「0」時輸出一個正的極低電平，當SS防複製控制信號的晶片值為「1」時輸出一個負的極低電平。
疊加單元14將上面提到的模擬SS防複製控制信號疊加到模擬視頻信號S3上，以便形成輸出的一個輸出視頻信號Vi。
因此，疊加單元14具有疊加裝置的功能，將SS防複製控制信號疊加到模擬視頻信號S3上，其中SS防複製控制信號是由PN碼序列PS進行了頻譜擴展的防複製控制信號。
圖7A和7B顯示了在頻譜上防複製控制信號和視頻信號之間的關係。
防複製控制信號是只包含小量信息的低比特速率信號，而且是窄帶信號，如圖7A所示。
在進行了頻譜擴展之後，該信號變成了寬帶信號，如圖7B所示。
頻譜擴展信號的電平以帶寬擴展比率的反比下降。
該頻譜擴展信號，即SS防複製信號，由疊加單元14疊加在信息信號上，並且在該處理中，SS防複製信號以比作為信息信號的視頻信號的動態範圍還小的電平進行疊加，如圖7C所示。
從而，幾乎可以完全防止由於此疊加而造成的主信息信號的惡化。
因此，當將疊加了SS防複製控制信號的視頻信號提供給監視器並重現該視頻信號時，SS防複製控制信號幾乎沒有影響，可以獲得良好的重現圖象。
另一方面，當在記錄端執行逆頻譜擴展以檢測SS防複製控制信號時，如下所述，SS防複製控制信號恢復為一窄帶信號，如圖7D所示。
通過提供一個足夠大的帶寬擴展因子，經過逆擴展的防複製信號的功率超過信息信號的功率，因此可以檢測到該防複製信號。
由於疊加在模擬視頻信號上的SS防複製控制信號具有與模擬視頻信號相同的計時和頻率，所以不可能通過頻率濾波或簡單的信息替代進行刪除或修改。
從而，疊加在視頻信號上的SS防複製控制信號不能被去除，因此必定能提供給監視器和記錄器。
因此，竄改或去除防複製信號是很困難的，這樣一定可以防止非法複製防複製控制。
此外，根據上述結構，應用具有垂直周期的PN碼序列基於垂直同步信號執行頻譜擴展。因此，基於與從視頻信號檢測出的垂直同步信號同步的信號，可以容易地產生用於從視頻信號中檢測出該頻譜擴展信號所需的逆頻譜擴展的PN碼序列。
即，不必應用例如滑動相關設備執行用於逆擴展的PN碼的同步控制。
此外，通過使疊加的重要位處於不會受竄改視頻信號太大影響的屏幕的水平方向上的中間區域，更有效地執行防複製控制。
然後將疊加了SS防複製控制信息的模擬輸出視頻信號提供到在記錄器14上顯示圖象的監視器，這在下面將進行說明。
接著，下面將說明從前述的DVD播放機接收模擬視頻信號並記錄的記錄器。
圖8是說明在該系統中使用的視頻信號記錄器(下文簡稱為「記錄器」)的示意圖。
如圖8所示，記錄器包括A/D變換電路21，編碼器22，寫單元23，用於檢測已經經過頻譜擴展併疊加在視頻信號上的防複製信號的檢測單元24(下文指SS防複製控制信號檢測單元)，允許或禁止複製的複製控制單元25，同步分離單元26，以及PN產生控制單元27。
記錄媒體200是由該記錄器在其上寫視頻信號的DVD。
播放機提供的模擬視頻信號Vi由A/D變換電路21變換成數字視頻信號S21，並提供給編碼單元22、SS防複製控制信號檢測單元24和同步分離單元26。
編碼單元22接收數字視頻信號S21，去除圖象同步信號，並執行在數字視頻信號上的處理，例如數據壓縮，以形成用於在記錄媒體200上記錄的數字視頻信號S22，將其提供給寫單元23。
在解碼之前，同步分離單元26從數字視頻信號S21提取出水平同步信號H和垂直同步信號V，並將結果提供給PN產生控制單元27。
記錄器的PN產生控制單元27具有與參考圖3說明的播放機的PN產生控制單元18相同的結構。
因此，這裡假定PN產生控制單元27具有與圖3所示相同的結構來進行說明。
PN產生控制單元27的PN產生計時信號產生單元181通過應用垂直同步信號V作為參考信號，產生對應於上述播放機為逆頻譜擴展提供PN碼序列PNa、PNb的復位計時的PN碼復位計時信號RE(下文簡稱為復位信號RE)，並通過應用水平同步信號H作為參考信號，產生對應於播放機中的允許信號的允許信號FNa、ENb。
這裡產生的復位信號RE與在上述的播放機的PN產生控制單元18中產生的PN碼復位計時信號RE相同。該信號提供了對應於視頻信號的垂直區間內的起始位置的計時。
PN產生控制單元27的PN時鐘產生單元182產生與水平同步信號H同步的PN時鐘信號PNCLK。該時鐘信號PNCLK是一個對應於上述的播放機中使用的時鐘信號PNCLK的信號。
此外，PN產生控制單元27的計時信號產生單元183基於水平同步信號H產生各種計時信號。
在PN產生控制單元27中產生的復位信號RE、允許信號ENa、ENb和時鐘信號PNCLK提供給PN產生單元28。
來自PN產生控制單元27的允許信號ENa、ENb和時鐘信號PNCLK提供給SS防複製控制信號檢測單元24。
該SS防複製控制信號檢測單元24具有如圖9所示的結構。
特別地，SS防複製控制信號檢測單元24具有與播放機的SS附加信息產生單元16中的兩個PN產生單元162、163分別相同的結構。它包括兩個分別產生相同的PN碼序列PNa、PNb的PN產生單元241、242，開關電路243，逆擴展乘法器244，以及位區別電路245。
在上述情況下，如圖所示，將來自PN產生控制單元27的復位信號RE、PN時鐘信號PNCLK和允許信號ENa、ENb提供給PN產生單元241、242。
結果，由PN產生單元241、242分別產生與在SS附加信息產生單元16中產生的用於擴展的PN碼序列同步的PN碼序列PNa、PNb，並通過開關電路243提供給乘法器244。
開關電路243由允許信號ENb控制，在每個水平區間內屏幕的左邊和右邊區域中變換到輸入端a(PNa端)，在每個水平區間內屏幕的中間區域中變換到輸入端b(PNb端)。
結果，由開關電路243將與在SS附加信息產生單元16中應用的PN碼序列完全同步的PN碼序列提供到乘法器244。
在乘法器244中，執行逆頻譜擴展，並恢復防複製控制信號的兩位。
將該乘法器244的輸出信號提供到位區別單元245。從而從在水平方向的左邊和右邊與中間區域之間分散的兩位附加信息中區分出CGMS的兩位防複製控制信號S24。
將這樣獲得的防複製控制信號S24提供給防複製單元25。
防複製單元25對防複製控制信號S24進行解碼，並確定是允許還是禁止對提供給記錄器的視頻信號的複製。
基於該區別結果，產生一個寫控制信號S25，並提供給寫單元23，以便允許或禁止寫入視頻信號S22。
當寫控制信號S25允許寫入時，寫單元23在記錄媒體200上寫入視頻信號S22，而當寫控制信號S25禁止寫入時，寫單元23不在記錄媒體200上寫入視頻信號S22。
因此，該實施例中的記錄設備通過使用與頻譜擴展所用PN碼序列PS相同的碼序列，在已經疊加了SS防複製控制信號的視頻信號上執行逆頻譜擴展，提取出疊加在圖象信號上的防複製控制信號。
在這種情況下，根據位的優先權將兩位附加信息分散，具有較高優先權的位疊加在不受改視頻信號影響的位置上(在上面的例子中，在水平方向的中間)。因此，即使出現了竄改視頻信號的情況，也不會丟失重要位。
PN碼的同步也許會相對於視頻信號的垂直同步信號偏移，所以需要用於逆擴展的PN碼的同步控制，但是由於該同步控制最多只需要一個水平區間，因此必定可以檢測出重要位。
此外，在上面的實施例中，由於每個信息位採用了不同的PN碼序列，所以為每一位確定在視頻信號上的疊加位置，因而可以檢測出每一位。
根據上述的第一實施例，雖然分散了多位附加信息，而重要位聚集在屏幕的水平方向的中間，但並不是必須將重要位以這種方式聚集起來。
根據第二個實施例，平均地分散多位附加信息。
圖10顯示了根據第二實施例疊加多位附加信息的情況。在這種情況下，當CGMS的兩位附加信息疊加到視頻信號上時，屏幕區域也分成多個方格，高信息位和低信息位交替地疊加在這些方格上，以形成方格狀圖形。在此圖中，包括頻譜擴展的低位的頻譜擴展信號疊加在帶有格點的方格中。
在這個第二實施例中，也是分別採用不用的PN碼序列例如前述的PN碼序列PNa,PNb對高位和低位進行頻譜擴展，以便以與前述第一實施例相同的方式獲得疊加的SS附加信息信號。
通過基於提供到分別產生PN碼序列PNa,PNb的PN發生器的垂直同步信號V和水平同步信號H產生允許信號ENa,ENb，以與第一實施例本質上相同的方式產生疊加在視頻信號上的SS防複製控制信號，以獲得圖10中的圖形。由於在每個方格分散區域上只疊加一個頻譜擴展信號，即使有多位附加信息，也很容易以非常低的電平疊加該信號，而不會影響來自視頻信號的重現圖象。
信息位廣泛地散布在屏幕上，因此即使通過竄改修改了屏幕信息，從而可能導致部分信息丟失，但信息位仍能保留，從而必定可以提取出附加信息。
而且，根據重要位的分散模式，通過產生重要位的擴展碼，可以只對例如重要位進行逆擴展和檢測。
圖11顯示了根據第三實施例的多位的疊加位置。依據第三實施例，當前述的兩位CGMS附加信息疊加在視頻信號上時，屏幕在水平方向上分成兩個部分，如圖11所示，高位指定在右半邊，低位指定在由格點所示的左半邊。
在這個第三實施例中，高位和低位分別由例如前述的PN碼序列PNa,PNb進行頻譜擴展，以便與在前述的第一實施例的情況一樣，獲得疊加的SS附加信息信號。
通過基於提供到分別產生PN碼序列PNa,PNb的PN發生器的垂直同步信號V和水平同步信號H產生允許信號ENa,ENb，以與第一實施例本質上相同的方式產生疊加在視頻信號上的SS防複製控制信號，這樣則在水平方向上的第一半和第二半是低電平。
在這個第三實施例中，由於在屏幕的左半邊和右半邊分別只疊加了一個頻譜擴展信號，即使有多位附加信息，也很容易以非常低的電平疊加該信號，而不會影響來自視頻信號的重現圖象。
根據該第三實施例，通過產生對應於重要位所處的左邊區域的位擴展碼並在這些位上執行逆擴展，使得只有重要位可以被檢測到。
根據上述實施例，將一個屏幕進行劃分，將多位附加信息的一位指定到每個劃分出的區域，併疊加在視頻信號上。然而，頻譜擴展碼的復位周期可以不是一個垂直周期，而是多個垂直周期，並且多位附加信息在空間方向上分散和分布。
例如，重要信息位可以被指定到視頻信號的每個場，每隔一場，或多個場中的一個場。
在這種情況下，需要在各個場單元中的復位信號RE，但通過在視頻信號上疊加時間碼或類似信號可以很容易地產生該復位信號RE。
當然，一位信息可以不是疊加在一個場中，而是在多個場中。
擴展碼的復位周期可以是一個水平周期或多個水平周期。在這個情況下，多位附加信息分散在一個水平周期或多個水平周期的各個單元，並且根據優先權確定他們的疊加位置。
此外，本發明也可以採取前述的第一和第二實施例的組合形式。
即，多位附加信息的每一位疊加在視頻信號的分散位置上，而重要信息疊加在不受竄改視頻信號影響的位置上。
在前述的實施例中，根據擴展碼的晶片的「0」或「1」，將疊加電平設置為正或負，但也可以一個電平為0電平，另一個電平為正或負。
此外，在前述的說明中，被頻譜擴展併疊加在視頻信號上的附加信息信號是一個防複製控制信號，但附加信息並不僅限於防複製控制信號，例如，也可以是關於數字視頻信號的信息或者是用於識別每一場的時間碼或版權資訊等。
例如，可以應用指定記錄設備的序列號作為版權資訊。
如果將該序列號疊加並記錄在數字視頻信號Vi上，則很容易追蹤複製歷史。
此外，應該理解，附加信息並不限於兩位，也可以為三位或更多位。
在前述說明中，頻譜擴展信號疊加在一模擬視頻信號上，但當然也可以疊加在數字視頻信號上，在這種情況下仍然可以應用本發明。
此外，通過指定當附加信息位的值為「1」時，疊加對應於該位的序列的PN碼，當附加信息位為「0」時，不進行疊加，從而有可能在視頻信號上疊加頻譜擴展信號。
此外，在上面的說明中，通過對每一位應用不同的PN碼序列，對附加信息位進行頻譜擴展，但也可以對所有位用一個共用擴展碼。
而且，擴展碼並不限於PN碼，也可以是其他碼，例如金色碼。
此外，本發明也可以運用到這種情況，不是對附加信息進行頻譜擴展和疊加，而是在視頻信號上以非常低的電平疊加相應於每一位的信號，而不影響重現圖象。
此外，在前述說明中，本發明運用到一個記錄和回放系統，但也可以運用到如下情況，附加信息疊加在視頻信號上，並通過各中媒體發送，例如無線電波、電纜或紅外輻射波。
權利要求
1.一種在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於與視頻信號的同步信號同步地為所述視頻信號的不同預定部分產生擴展碼序列，利用所述擴展碼序列對包括多個位的所述附加信息信號的位信息信號進行頻譜擴展，以產生相應於所述多個位的頻譜擴展位信息信號，以及將所述頻譜擴展位信息信號疊加在所述視頻信號的所述相應的不同預定部分上。
2.如權利要求1所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於所述附加信息信號的所述多個位具有不同的優先權，並且相應於高優先權位的所述頻譜擴展位信息信號疊加在所述視頻信號的高優先權部分上。
3.如權利要求2所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於相應於所述附加信息信號的多個位的高優先權位的所述頻譜擴展位信息信號疊加在相當於所述視頻信號的圖像中部的部分上。
4.如權利要求1所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於所述附加信息信號的所述多個位具有不同的優先權，並且相應於所述附加信息信號的多個位的高優先權位的所述頻譜擴展位信息信號疊加在所述視頻信號的一個圖像的分離部分上。
5.如權利要求1所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於為所述視頻信號的不同預定部分產生的所述擴展碼序列包括不同的擴展碼序列。
6.如權利要求1所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的方法，其特徵在於所述附加信息信號是用於控制所述視頻信號在一個記錄媒體上的複製的防複製控制信號。
7.一種用於在視頻信號上疊加附加信息信號的設備，包括與視頻信號的同步信號同步地為所述視頻信號的不同預定部分產生擴展碼序列的裝置；利用所述擴展碼序列對包括多個位的所述附加信息信號的位信息信號進行頻譜擴展、以產生相應於所述多個位的頻譜擴展位信息信號的裝置；以及用於將所述頻譜擴展位信息信號疊加在所述視頻信號的所述相應的不同預定部分上的裝置。
8.如權利要求7所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的裝置，其特徵在於所述附加信息信號的所述多個位具有不同的優先權，並且所述頻譜擴展信號產生裝置應用擴展碼序列，所述擴展碼序列是通過將所述多個位的相對高優先權位指定到所述視頻信號的不同預定部分的相應的相對高優先權部分來產生的。
9.如權利要求8所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的裝置，其特徵在於所述視頻信號的不同預定部分的相對高優先權部分是相當於所述視頻信號的圖像中部的部分。
10.如權利要求7所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的裝置，其特徵在於所述附加信息信號的所述多個位具有不同的優先權，並且所述頻譜擴展信號產生裝置應用擴展碼序列，所述擴展碼序列是通過將所述多位的相對高優先權位指定到所述視頻信號的一個圖像的分離部分來產生的。
11.如權利要求7所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的裝置，其特徵在於所述頻譜擴展信號產生裝置相應於所述視頻信號的不同預定部分產生包括不同的擴展碼序列的擴展碼。
12.如權利要求7所述的在視頻信號上疊加附加信息信號的裝置，其特徵在於所述附加信息信號是用於控制所述視頻信號在一個記錄媒體上的複製的防複製控制信號。
全文摘要
以極低的電平把附加信息信號疊加在視頻信號上,使之不會在重現圖像上顯現出來。為視頻信號的不同預定部分產生頻譜擴展碼序列。利用擴展碼對包括多個位的附加信息信號的位信息信號進行頻譜擴展,以產生相應於多個位的頻譜擴展位信息信號。頻譜擴展位信息信號疊加在相應的視頻信號的不同預定部分上。由於頻譜擴展的附加信息信號的高優先權位信息信號疊加在視頻信號的高優先權部分,所以即使改變了視頻信號,也可以保護在附加信息中的高優先權信息。
文檔編號H04J13/02GK1222734SQ98119939
公開日1999年7月14日 申請日期1998年8月31日 優先權日1998年8月31日
發明者池田望, 荻野晃, 森脅久芳, 小橋貴志, 木村裕司 申請人:索尼公司