光碟和再生方法,再生裝置,及其記錄裝置的製作方法

2023-11-06 23:28:17 3

專利名稱：光碟和再生方法,再生裝置,及其記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過向記錄介質發射會聚光束，然後檢測從記錄介質反射的光來再生記錄到介質的信息的光記錄介質。
背景技術：
光碟，通常是DVD(數字多用/視盤)，現在普遍用於大的數字數據量，包括計算機數據和AV(音頻/視頻)數據。例如存儲兩小時或更長時間高質量食品數據的DVD-ROM盤已廣泛使用。
需要防止把受版權保護的數字材料非法複製到另一個介質的技術，以便確保受版權保護的數字內容的安全分發。
內容加密是防止非法複製的一種現有技術方法(見Nikkei電子，1996年11月18日第13-14頁)。圖33示出普通DVD的數據記錄區。如圖33所示，DVD20的記錄區包括存儲內容的用戶可存取數據區20a，和用戶不能存取的控制數據區20b。現有技術的方法使用三級保密密鑰(題目密鑰，盤密鑰，和主密鑰)對諸如電影之類的壓縮數字內容加密，然後，將加密的內容記錄到用戶可存取的數據區20a。這三種加密密鑰中最重要的是主密鑰，主密鑰只給經許可的DVD設備製造商。需要盤密鑰和題目密鑰對其上的單獨DVD和題目解密，並在使用主密鑰加密之後將盤密鑰和題目密鑰記錄到用戶不能存取的控制數據區20b(引入區)。
該方法使未許可的DVD再生裝置不能對加密的內容解密，從而防止非法大量再生和銷售記錄有受版權保護的未加密數字內容的DVD。
該現有技術的缺陷在於不能防止所謂的盜版編輯。具體地說，當從DVD的所有區對所有的內容，包括控制數據區進行原樣複製時，象任何合法複製的DVD一樣，許可的DVD再生裝置仍能讀取和解密加密的內容。應指出，這種原樣防止在此被稱為「完全複製」。
下面參考圖13描述進行完全複製的方法。
參考圖13，作為源盤的光碟20與作為目標盤的光碟20』的主軸電機的速度是完全同步的，利用再生頭2003再生來自源盤20的數據。然後，再生放大器2004放大再生信號，由數位化器2005數位化，並輸入到PLL(鎖相環)電路2006。PLL 2006 根據輸入信號產生時鐘信號。觸發器2007同步來自數位化器2005的輸出信號，並在由來自PLL的定時信號2010控制的定時將該輸出信號輸出到光調製器2008。光調製器2008從輸入至此的信號產生光調製信號，然後由記錄頭2009將該信號記錄到目標盤20』。
該過程產生了與整個源盤完全相同的複製，包括用戶不可存取的控制數據區20b。因此，不能將該與許可的盤區分開來，並且可解密和播放其內容。
這意味著即使能夠非法生產包含加密內容的DVD，也不能防止非法複製包含與原始DVD相同的加密內容。低成本銷售的這些非法複製品明顯侵犯了這些內容的版權。

發明內容
針對上述問題，本發明的一個目的是提供一種能夠防止對記錄至此的受版權保護的數字內容進行完全相同的複製的光碟。本發明的另一個目的是提供一種用於該光碟的記錄和再生裝置以及記錄和再生方法。
在本發明的第一方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據。在盤上為由主數字數據記錄的單獨內容設置的各存儲相同子數字數據的多個區域。
在本發明的第二方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據。為由主數字數據記錄的單獨內容設置各存儲不同子數字數據的多個區域。
在本發明的第三方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據。為由主數字數據記錄的不同內容設置不同的子數字數據。
在本發明的第四方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據。在與由主數字數據記錄內容的數據區不同的區域中形成子數字數據。
在本發明的第五方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據。在與由主數字數據記錄內容的數據區和記錄控制數據的控制區不同的區域中形成子數字數據。
在本發明的第六方面中，提供一種再生光碟的再生方法，該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和子數字數據，其中子數字數據通過在記錄標記的軌跡方向對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上。該方法包括根據子數字數據構成圖案，將該圖案與預定密鑰信息比較，在未確認圖案與密鑰信息之間的相關性時限制由主數字數據記錄的內容的再生。
在本發明的第七方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，由可光學讀取的記錄標記記錄的子數字數據，和用於提取子數字數據的子數字數據管理信息。
在本發明的第八方面中，提供一種再生光碟的再生裝置。該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，通過在盤的軌跡方向對記錄標記的邊緣位置略微移位的調相記錄的子數字數據，和用於提取子數字數據的子數字數據管理信息。該裝置包括從光碟再生主數字數據的部分，和提取子數字數據的部分。
在本發明的第九方面中，提供一種通過在盤上形成可光學讀取的記錄標記而將主數字數據記錄到光碟的記錄裝置。該裝置包括通過在盤的軌跡方向將記錄標記的邊緣位置移位微小的量的調相來記錄子數字數據的部分。子數字數據記錄部分形成記錄標記，以使記錄標記的邊緣在相位超前或滯後預定較小量的位置與主數字數據對應。子數字數據記錄部分包括用於記錄提取子數字數據所需的子數字數據管理信息的部分。
在本發明的第十方面中，提供一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，通過將特定記錄標記的位置或形狀改變微小量而記錄的子數字數據，由子數字數據對主數字數據加密。
在本發明的第十一方面中，提供一種通過在盤上形成記錄標記而將主數字數據記錄到光碟的記錄裝置。該裝置包括通過把記錄標記邊緣的位置或形狀改變微小量來記錄子數字數據的子數字數據記錄部分，和根據子數字數據對主數字數據加密的主數字數據加密部分。
在本發明的第十二方面中，提供一種從光碟再生數據的再生裝置。該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據和子數字數據，由子數字數據加密的主數字數據。該裝置包括檢測光碟上形成的記錄標記的檢測部分，從與一系列檢測的記錄標記對應的通道信號提取子數字數據的子數字數據提取部分，和根據由提取部分提取的子數字數據對加密的主數字數據解碼的解密部分。
通過參考下面結合附圖所作的描述和權利要求將更前面地理解本發明的其它目的和實現。


圖1描繪了本發明第一實施例中的光碟的區域；圖2是圖1中的鑑別區的放大示意圖；圖3描繪了本發明第一實施例中由子數字數據組成的調相比特；圖4是本發明第一實施例中的光碟再生裝置的方框圖；圖5A示出其中記錄了子數字數據的軌跡；圖5B示出再生圖5A所示的軌跡時相位比較器的輸出信號波形；圖5C示出再生圖5A所示的軌跡時低通濾波器的輸出信號波形；圖5D示出再生圖5A所示的軌跡時幅度檢測器的輸出信號波形；圖6描繪了本發明第一實施例中的另一個光碟的區域；
圖7描繪了本發明第一實施例中的再一個光碟的區域；圖8描繪了本發明第一實施例中的再一個光碟的區域；圖9描繪了記錄到光碟的內容鑑別數據與記錄鑑別數據的鑑別區之間的關係；圖10描繪了在徑向方向移位以記錄子數字數據的調製；圖11描繪了本發明第一實施例中的再一個光碟的區域；圖12描繪了本發明第一實施例中的再一個光碟的區域；圖13是根據現有技術的非法複製產生系統的方框圖；圖14A描繪了光碟的區域；圖14B描繪了調製子數字數據的方法；圖14C描繪了管理信息的內容；圖15是表示根據本發明第二實施例的光碟記錄裝置的方框圖；圖16是表示第二實施例的記錄裝置中的格式化器的詳細配置的方框圖；圖17是表示第二實施例的記錄裝置中的調相器的詳細配置的方框圖；圖18是表示第二實施例的記錄裝置中的子數字數據發生器的詳細配置的方框圖；圖19是表示由第二實施例的記錄裝置形成的凹坑抖動的頻率分布曲線；圖20是第二實施例的記錄裝置中的主信號的定時圖；圖21示出了保密密鑰，偽隨機數序列，和記錄數據之間的關係；圖22是根據本發明第二實施例的記錄裝置中的主信號的定時圖；圖23A示出光碟的區域；圖23B描繪了管理信息的內容；圖24A示出光碟的區域；圖24B描繪了管理信息的內容；圖25是根據本發明第二實施例的光碟再生裝置的方框圖；圖26是表示本發明第二實施例的光碟再生裝置中的時鐘提取部分的詳細配置的方框圖；圖27A是表示時鐘提取部分中相位誤差信號分離器的配置的電路圖；圖27B是用於描繪相位誤差信號分離器的操作的信號的定時圖；圖28是表示根據本發明第二實施例的光碟再生裝置中的再生信號處理器的詳細配置的方框圖；圖29是表示根據本發明第二實施例的光碟再生裝置中的同步檢測器的詳細配置的方框圖；圖30示出根據本發明第二實施例的光碟再生裝置中從積分器輸出的模擬信號波的實例；圖31是表示根據本發明第二實施例的光碟再生裝置中的驗證部分的詳細配置的方框圖；圖32是位移圖案門脈衝的定時圖；圖33描繪了現有技術的光碟的記錄區；圖34描繪了根據本發明第三實施例的光碟中的控制數據區和用戶數據區；圖35是根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置的方框圖；圖36是根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中的主信號的定時圖；圖37是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中的加密部分的詳細配置的方框圖；圖38是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中的格式化器的詳細配置的方框圖；圖39示出了加密密鑰，偽隨機數序列，和記錄數據之間的關係；圖40是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中的偽隨機數發生器的配置的電路圖；圖41是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中調相器的詳細配置的方框圖；圖42示出了具有由根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置形成的比特的DVD的表面；圖43是表示從由根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置形成的凹坑抖動的頻率分布的曲線；圖44是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置的配置的方框圖；圖45是表示根據本發明第三實施例的光碟記錄裝置中的時鐘提取部分的詳細配置的方框圖；圖46A是表示時鐘提取部分中的相位誤差信號分離器的配置的電路圖；圖46B是用於描繪相位誤差信號分離器的操作的信號定時圖；圖47是表示根據本發明第三實施例的光碟再生裝置中的再生信號處理器的詳細配置的方框圖；圖48是表示根據本發明第三實施例的光碟再生裝置中的同步檢測器的配置的電路圖；圖49示出從根據本發明第三實施例的光碟再生裝置中的積分器輸出的模擬信號波的實例；圖50是表示根據本發明第三實施例的光碟再生裝置中的加密密鑰再生電路的詳細配置的方框圖；圖51描繪了在非法產生的啟動信號輸入到光碟再生裝置時的操作；圖52示出了不具有識別合法盤和非法盤的功能的光碟再生裝置；圖53描繪了從外部向光碟再生裝置饋送非法加密密鑰的輸入；圖54示出了加密編碼器的詳細配置；圖55示出了典型的加密方法；圖56描繪了作為布置到每個ECC塊的子數字數據記錄的加密密鑰；圖57是表示根據本發明第四實施例的光碟再生裝置中的加密密鑰再生電路的詳細配置的方框圖；和圖58描繪了作為布置到每個ECC塊的子數字數據記錄的加密密鑰。
具體實施例方式
下面參考附圖描述根據本發明優選實施例的光碟，光碟記錄和再生方法。實施例1
圖1示出根據本發明第一優選實施例的光碟的配置。
如圖1所示，光碟10具有存儲控制數據的控制區12，鑑別區13，和存儲內容的數據區。
在本地調相的參考時鐘的定時將比特序列記錄到鑑別區13。在再生期間檢測該調相的比特序列作為高抖動分量。通過在鑑別區13中組合高抖動部分和正常抖動部分來將盤鑑別數據疊加到高和低抖動分量的時基序列。
具有與時鐘的調相無關的比特序列圖案的正常數據被稱為「主數字數據」，使用調相的比特和未調相的比特的再生性能中的差異獲得的數據在下面被稱為「子數字數據」。在本發明的實施例中用該子數字數據作為盤鑑別數據，但不能用於其它數據。
圖2是圖1中的鑑別區13的放大圖。如圖2所示，軌跡Tr具有在參考時鐘定時記錄的區域R2和R4，以及在調相時鐘定時記錄的區域R1，R3，R5。再生期間在區域R1，R3，R5中檢測高抖動電平。
可以用不同方式確定每個區域R1至R5的長度。例如，可以以扇區單元測量每個區域的長度，並等於一個或多個扇區的長度。作為替換，可以以糾錯塊或軌跡單元測量每個區域的長度，並在長度上等於一個或多個糾錯塊或軌跡。具體地說，每個區域的長度只需要足以啟動再生裝置(播放機)檢測抖動電平的差異。
通過增加在調相時鐘定時記錄的一個區域的長度，即使在鑑別區中存在劃痕或其它缺陷，也可正確地再生鑑別數據。同樣，增加在參考時鐘定時記錄的一個區域的長度，也可降低在被錯誤地檢測為記錄鑑別數據的區域的參考時鐘定時記錄的區域的可能性。
此外，可在調相時鐘定時記錄區域R1，R3，R5中的所有凹坑，或在調相時鐘定時可只記錄一部分凹坑。圖3示出了在記錄3T信號的調相時鐘定時記錄的凹坑的例子。
圖3中的凹坑31至35是3T信號中的凹坑，其中T時鐘周期，垂直行表示時鐘定時。凹坑31是在參考時鐘定時記錄的凹坑。凹坑32是在調相時鐘定時記錄的凹坑，以便具有兩個相對於時基超前的邊緣。凹坑33是在調相時鐘定時記錄的凹坑，以便具有兩個相對於時基滯後的邊緣。凹坑34是在調相時鐘定時記錄的凹坑，以便具有相對於時基的超前開始邊緣和滯後結束邊緣。凹坑35是在調相時鐘定時記錄的凹坑，以便具有相對於時基的滯後開始邊緣和超前結束邊緣。
其它調相圖案也是可能的。例如，可在僅調相一個邊緣的時鐘定時記錄凹坑。通過如此在部分調相時鐘定時進行記錄，增加了區域R1，R3，R5中的抖動，並可增加與每個區域中的抖動量對應的盤鑑別數據。最好是設定要加入的實際相位誤差，以便可達到足夠的檢測靈敏度並且不增加再生信號誤差。實現該條件的調相量被認為是時鐘周期的1/8至1/4。
因此，在鑑別區13中存在具有局部高抖動的區域。與其它區域相比，這些區域具有較高的不能被正確再生的可能性。因此，在本實施例中用鑑別區13作為確定該盤是否是被許可盤的專用區。就是說，通過提供與控制區12和數據區14分開的鑑別區13，可正確地播放用於再生該盤的控制區12中記錄的數據，和數據區14中記錄的內容。
此外，通過用鑑別區13作為專用區，盤製造商可以根據需要在鑑別區13中配置主數字數據，例如，將盤鑑別數據插入主數字數據。通過組合主數字數據中的鑑別數據與子數字數據中的鑑別數據，在進行非法複製時，變得需要準確地複製兩組數據，因而使非法盤的生產更困難。
當不需要在寫到鑑別區13中的主數字數據中插入其它特定信息時，可記錄包含具有諸如最短標記之類的高抖動電平並且沒有凹坑的圖案。這樣可以降低時鐘不是調相的區域中的抖動，從而增加不存在時鐘的調相的區域與時鐘被調相的區域之間的動態範圍，並且在即使是在作為光碟或再生頭被弄髒的結果存在抖動整體下降時，也可降低檢測誤差。應該指出，在以希望的圖案形成具有諸如最短標記之類的高抖動的凹坑時，也可不通過對時鐘調相來實現該效果。
在不需要向寫入識別區13的主數字數據中插入其它特定信息時，也可以記錄包含許多同步圖案的圖案。這增加了失去PLL同步的誤差的餘量，增加了能夠進行時鐘的調相的區域，使其能夠準確地檢測子數字數據。
應該指出，在該實施例中將識別區13描述為用於盤識別的專用區，如果在控制區12和數據區14中反覆寫入相同的主數字數據，或如果即使是由糾錯造成抖動增加時也能正確地再生主數字數據識別區13可與控制區12或數據區14重疊，或一部分識別區13可與控制區12或數據區14重疊。這使其能夠增加數據區14的容量。
還可以根據有關識別區13的位置的信息，就是說，識別區13是否是專用區，或是否在控制區12中，或是否在數據區14中，或識別區13的一部分是否與控制區12或數據區14重疊來確定光碟10是否是合法盤。例如，如果識別區13的一部分與控制區12重疊，在播放盤時如果不能從控制區12檢測到子數字數據，則可確定該盤不是合法盤。
可將有關識別區在合法盤上的位置的信息記錄到光碟10的特定區，或可存儲在再生裝置中。該信息可通過付費系統經網絡獲得。可通過存儲所需信息的IC卡，並將其插入再生裝置捕獲該信息。
如果可通過付費系統獲得該信息，可將該信息與專用於再生裝置的其它數據相聯繫。如果將該信息有與專用於再生裝置的數據組合，則可在不同的再生裝置中播放相同的光碟，可從不同的再生裝置收集附加費。
如果該位置信息存儲在盤上的特定位置，可將位置信息記錄到多個這樣的位置。可以保證了可靠地獲得數據。此外，可記錄位置信息作為子數字數據。
圖4是用於檢測作為子數字數據記錄到識別區13的識別數據和確定該盤是否是合法盤的再生裝置的方框圖。如圖4所示，該再生裝置包括再生頭401，再生放大器402，數位化器403，PLL電路404，相位比較器406，幅度檢測器408，低通濾波器409，壓控振蕩器(VCO)410，觸發器411，圖案比較器418，和數位訊號處理器420。下面描述盤識別處理。
再生頭401首先根據上述位置信息再生或播放光碟10的識別區13。然後由再生放大器402放大再生信號，由數位化器403進行數位化，並將數位訊號405輸入到PLL電路404。PLL電路404從信號405產生時鐘信號414。觸發器411根據時鐘信號414的定時同步信號405，並將得到的再生信號412輸入到數位訊號處理器420。
PLL電路404的相位比較器406把從VCO410輸出的時鐘信號414的相位與信號405的相位比較，並輸出信號407。低通濾波器409限制信號407的帶寬並產生信號416。VCO410根據信號416產生再生時鐘信號414。
如果信號405的變化超出PLL電路404的跟蹤操作帶寬，時鐘信號414不跟隨信號405的變化，PLL電路404不從正常時鐘偏移。因此，在時鐘和特定調相區R1，R3，R5中的信號407的信號邊緣之間出現相位誤差，即抖動。
幅度檢測器408整流，平滑，和數位化信號407以輸出信號413。然後可從該信號413的圖案識別該識別數據。
圖5是在再生圖2所示的區域R1至R5時產生的各種信號的定時圖。圖5A示出圖2中的區域R1至R5。圖5B示出再生每個區域時產生的信號407。圖5C示出信號416。圖5D示出信號信號413。
此後，圖案比較器418將信號413的圖案與密鑰數據417的圖案比較，並向數位訊號處理器420輸出得到的信號419。下面進一步描述該密鑰數據417。數位訊號處理器420應用糾錯和解調再生信號412，如果信號413和密鑰數據417的圖案匹配，則輸出正常再生信號421。如果信號413和密鑰數據417的圖案不匹配，由信號419限制信號再生。很顯然，可以以不同方式限制該再生，包括例如，禁止所有信號再生，降低傳送率，以惡化圖象質量，或間斷的再生。
此外，如果等同地施加如圖3所示超前凹坑邊緣諸如32個凹坑的時基的調相和延遲凹坑邊緣諸如33個凹坑的時基的調相，平均相位誤差是0，並且利用調相記錄的凹坑邊緣的PLL跟蹤將更加困難。
在正常數據再生期間，再生時鐘因調相而不跟蹤再生信號變化，因此能夠輸出再生信號，其中已從該再生信號移去閉鎖從數位化器403輸出的信號405觸發器411的結果的抖動。同樣，當使用如圖13所示的裝置非法複製光碟時，移去用作識別數據的抖動作為由觸發器2007同步的結果，從而失去識別數據，並且能夠確定該複製是否是非法複製。
下面描述密鑰數據417，為確定該盤是否是非法盤，在製造光碟時，把密鑰數據與通過時鐘調相記錄的識別數據的特定關係作為正常的二進位數據記錄到盤的識別區13中。再生期間，把密鑰數據與從抖動中的波動檢測的識別數據進行比較，僅當檢測到特定相關時，確定該盤為合法複製。
例如，假設密鑰數據417的圖案為「10101」，從幅度檢測器408輸出的信號413中的高電平和低電平分別是1和0。如果在再生光碟10的識別區13時從1開始的圖案是「10101」，密鑰數據和識別數據則匹配，並且識別光碟10為合法複製。
應指出，可以將合法複製的密鑰數據記錄到光碟1的特定區域，或可將其記錄在再生裝置中，可通過付費系統經網絡獲得。另外，可通過插入再生裝置、存儲有所需信息的IC卡獲得密鑰數據。
如果通過付費系統經網絡獲得密鑰數據，可將該信息與專用於再生裝置的其它數據結合。如果該數據與專用於再生裝置的數據組合，然後在不同的再生裝置中播放相同的光碟，可從不同的再生裝置收取附加費。
如果將密鑰數據存儲到盤的特定區，數據則可記錄到多個位置。這樣確保了可靠地獲得數據。此外，可記錄該密鑰數據作為子數字數據。
在本發明的優選實施例中，在調相的時鐘定時記錄到特定盤區的數據在特定盤區和在基準時鐘定時記錄的盤區之間產生抖動差異，並通過向每個區域中的不同抖動的時基安排傳遞有意義的信息來產生識別數據圖案。然而，圖案長度和配置不限於此，這種情況下可通過在調相的時鐘定時進行記錄來構成識別數據。例如，識別數據可以是僅在一個部分包含高抖動電平的簡單圖案，或是該那些在指示該圖案是識別數據的開始處具有特定圖案，而其餘圖案用虛擬數據填充。
此外，當在本優選實施例中使用圖4所示的再生裝置確定播放的盤是否是合法複製時，可使用不同配置的再生裝置，這種情況下，再生裝置檢測在調相的時鐘定時記錄的區域和在基準時鐘定時記錄的其它區域之間的抖動差異，提取記錄的圖案，將該圖案與密鑰數據比較，並根據比較結果確定該盤是否位合法複製。
例如，如果能夠確定每個標記是否是在調相時鐘定時記錄的標記，可對在調相時鐘定時在一個區域中記錄的標記數量計數。如果計數超過特定閾值，則確定該區域為「1」，如果未超過，則確定該區域為「0」。作為替換，可提供特定選通信號，並對選通信號為高電平期間以調相的時鐘定時記錄的標記數量計數。
此外，如果能夠確定是利用調相的時鐘定時記錄每個標記的前和後邊緣，則可對特定區域中該邊緣的數量計數。如果計數超過特定閾值，則確定該區域為「1」，如果未超過，則確定該區域為「0」。此時，可提供特定選通信號，並可對選通信號為高電平期間利用調相的時鐘定時記錄的邊緣數量計數。
下面參考表格進一步描述上述確定過程。當利用標記邊緣記錄方法記錄以行程長度受限(2，10)調製來調製的數據時，存在著範圍從最短長度為3T到最長長度為11T的標記和空間，其中「T」是基準周期。
表1是調相的邊緣的表。例如，「3S3M」表示3T標記在3T跟隨3T空間的信號中的前邊緣的調相。同樣，「4S4M」表示4T標記在4T跟隨4T空間的信號中的前邊緣的調相。應該指出，標記和空間比6T長的表與用於6T的表相同。標記和空間在表中分別分成四個組，但可使用不同的組。還可以產生只有標記或只有空間的表，來代替標記和空間的組合。
表1

表2示出將閾值插入到表中的值的密鑰數據。在這種情況下，在盤的特定區域中對在調相的時鐘定時記錄的邊緣的數量計數。確定該盤的許可的，例如，如果在3T標記跟隨3T空間的信號中3T標記的前緣的調相(3M3S)計數是10或更大，在6T或更長的標記跟隨5T空間的信號中6T或更長標記的前緣的調相(5M6S)計數是20或更大，在5T空間跟隨4T標記的信號中4T標記的後緣的調相(4M5S)計數是30或更大，在所有其它邊緣的計數小於10表2

應該指出，上面的解釋使用表格作為確定盤許可的密鑰數據，但作為替換，也可用該表作為特定選通信號。這將參考表3描述。
這種情況下，對在3T標記跟隨3T空間的信號中的3T標記的前緣的調相邊緣計數，對在6T或更長標記跟隨5T空間的信號中的6T或更長標記的前緣的調相邊緣計數，對在5T空間跟隨4T標記的信號中的4T標記的後緣的調相邊緣計數，如果這些計數在特定範圍中，則確定該盤作為合法複製是許可。
表3


也可以使用通過在調相的時鐘定時記錄在特定盤區域中的邊緣計數，並在計數值是10或更高時分配「1」，和在計數值小於10時分配「0」獲得的表(例如表3)加擾的數據解擾。
應該指出，如何使用和編譯用於盤許可和解擾的表不限於在此描述的這些內容。
如果可對每個邊緣識別在調相的時鐘定時記錄的每個邊緣的相位超前和滯後，作為替換，可以進一步，例如，對計數超過閾值時的相位超前邊緣的數量計數以確定「1」，或對計數未超過閾值時的相位超前邊緣的數量計數以確定「0」。作為替換，可提供選通信號，以便當該選通信號是高時，對相位超前的邊緣的數量計數，當該選通信號是低時，對相位滯後的邊緣的數量計數。然後，在兩個計數值的總和超過一個閾值時，檢測「1」，總和未超過該閾值時，檢測「0」。
應該進一步指出，在如圖2中所示的區域R1至R5鄰接的識別區13中只有一個區域，但是，很顯然，可有多個這樣的區域。設置多個這樣的區域使得在例如一個這樣的鄰接區域劃傷時，和從愛區域不能正確檢測到識別數據時，通過從另一個鄰接區域檢測識別數據進行盤的許可成為可能。
同樣，在該實施例中，當只有一個設置在盤的內圓周區的識別區13時，可提供多個識別區。設置多個識別區使得在例如一個區域被劃傷時，和從該區域不能正確檢測到識別數據時，通過從另一個識別區檢測識別數據進行盤的許可成為可能。
如圖6所示，例如，如果在盤的內和外圓周部分設置識別區13a和13b，即使一個識別區被劃傷，翹曲，或其它損傷，並且不能檢測識別數據時，通過從其它區域檢測識別數據，則不能確定該盤是否為合法複製。
此外，可將不同的識別數據寫入多個識別區。這種情況下，如果不能檢測所有識別數據或如果不能檢測識別數據的特定數量，則限制再生。此外，提供多個不同的識別數據使設計用於製造非法複製的設備更加困難，從而進一步加強了版權保護。
也可以將多個不同的識別數據記錄的單個識別區，如果不能檢測到所有或特定量的識別數據，則限制再生。以這種方式提供多個不同識別數據也使設計用於製造非法複製的設備更加困難，從而進一步加強了版權保護。
該實施例檢測識別區中的密鑰數據和識別數據之間的相關性，以確定該盤是否是合法複製，如果該盤不是合法複製則限制再生。作為替換，例如，也可以在規則的時間間隔檢測識別區中的密鑰數據和識別數據之間的這種相關性，如果不再確認期待的相關性，則禁止再生。在規則的時間間隔檢測到該相關性的情況下，當提供了多個識別區時，可再生與該再生數據最近的識別區。因此，不必再生預先再生的識別區。
也不必在數據再生前或剛剛在再生開始後檢測密鑰數據與識別區中的識別數據之間的相關性。作為替換，例如，可以在內容再生開始後在特定周期檢測該相關性。
雖然該方法允許即使從非法複製的盤播放一部分內容，該方法在特定時間周期之後仍限制再生，從而保護合法複製的版權，雖然也能夠使用用於播放廣告的預定時間。另外，例如當通過付費系統獲得密鑰數據時，可以提供允許用戶從合法複製觀看一部分內容的系統，以決定是否付費觀看其餘內容。
當將多個內容標題記錄到單個盤時，作為替換，可將每個標題分開地記錄識別數據。這種情況下，也可將未檢測到密鑰數據和識別數據之間的相關性的內容記錄到該盤。
下面參考圖7和圖8進一步描述識別數區在盤上的布置。
參考圖7，將第一內容標題記錄到數據區14a，對應的識別數據記錄到識別區13a。第二標題記錄到數據區14b，對應的識別數據記錄到識別區13b。如上所述，識別區13a和13b可以是專用區，或可完全或部分地與控制區12或數據區14a，14b重疊。如圖7所示，通過在內圓周區查找識別區13a，13b，可以在啟動時再生控制區後來再生識別區，並可立即獲得限制再生所有盤內容的數據。
在圖8中，將第一內容標題記錄到數據區14a，對應的識別數據記錄到識別區13a。第二標題記錄到數據區14b，對應的識別數據記錄到識別區13b。識別區13a和13b可以是專用區，或可完全或部分地與控制區12或數據區14a，14b重疊。如圖8所示，通過查找最接近對應的數據區14a，14b，可以在剛剛播放希望的內容前檢測到對應的識別數據。因此，不需要檢測或存儲不必要的內容識別數據。從而可減少對啟動時間和存儲器的需求。
雖然這樣能從非法複製的盤播放某些內容，但保護了特定內容的版權。
當從付費系統獲得特定識別數據的密鑰數據時，也可將其提供給再生系統，以允許在用戶決定是否觀看其它各個內容標題前來觀看原始盤上的免費內容。另外，也可設定為獲得對多個標題訪問所付的費用比獲得對每個標題訪問所付的費用低。
作為替換，也可在特定徑向位置或特定地址單元，而不是以特定時間間隔查找識別區，以便當經過識別區時，檢測密鑰數據和識別區中的識別數據之間的相關性，然後在未確認相關性時限制再生。例如，當在光碟上存在多個較短持續時間的標題時，或當製造該光碟以允許隨機存取遊戲時，該技術加強了版權保護。
使用如上所述的識別區進行版權保護不限於單層盤介質。同樣，通過在每層上提供識別區，也可在具有兩層或多層再生層的盤介質中提供版權保護。為各個內容標題提供識別數據對多層盤介質更有效，因為多層盤的容量更大，可向單個盤記錄更多內容。
藉助如上所述的識別區進行版權保護也不限於只讀盤介質。同樣，通過向盤或內容提供識別區，也可將版權保護應用到可記錄的盤介質。
圖9示出內容識別數據與記錄了識別數據的識別區之間的關係的例子。如圖9A所示，當在單個盤上提供包括一個識別區A和另一個識別區B的兩個識別區時，例如，可將內容A的識別數據記錄到諸如圖9B所示的識別區。
例如，為內容A提供識別數據A1時，如圖9B所示，可將識別數據A1存儲在識別區A或識別區B中，或識別區A和B二者中。另外，可將識別數據A1記錄到識別區A中的多個區域(圖9B中為兩個)。
此外，當為內容A提供識別數據A1，A2時，可將兩個識別數據A1，A2記錄到一個識別區(A或B)，或分開在識別區(一個到A，另一個到B)。也可將相同的識別數據記錄到識別區A和識別區B。
很顯然，可以用各種方式將識別數據記錄到識別區。
在該實施例中，針對光碟作為記錄介質的例子進行了上面的描述，但本發明不限於光碟。記錄介質可以包括所謂的CD-ROM，DVD-ROM，CD-R，CD-RW，DVD-RAM，DVD-RW，MD等等。就是說，本發明不僅可應用於記錄到凹凸不平的凹坑，而且可應用於相位改變型的薄膜，磁膜等。本發明可應用於採用不僅使用凹坑，而且可應用於使用相位改變(轉移)或磁化之類只要寫入凹坑(記錄標記)，以便通過抖動調製凹坑位置的記錄方法的其它記錄介質。應該指出，對於記錄裝置，可將與圖15所示相同配置和操作的記錄裝置應用到該實施例。
從上面的描述已知，在本發明的實施例中用在調相的時鐘定時記錄的凹坑作為寫入識別區的識別數據，但用於產生識別數據的方法不限於此，也可使用其它方法。例如，可通過如圖10所示在徑向略微移動該凹坑的調製來產生識別數據。此外，在記錄識別數據時利用多個重疊方法可更有效地防止非法複製。
應該指出，本實施例未考慮以不同的線速度旋轉盤。然而，在提高線速度可能降低信噪(S/N)比時，不能正確地再生與子數字數據重疊的區域中的主數字數據，甚至因為失去PLL同步造成不能再生子數字數據。因此，最好根據用於再生的線速度配置識別區。圖11示出該例子。
在圖11中，識別區13a是用於以第一線速度再生數據區14的識別區。識別區13b是用於以第二線速度再生數據區14的識別區。如果第二線速度比這種情況下的低於線速度快，識別區13b中的相位誤差比識別區13a中的相位誤差少，可以在任何一種線速度正確地檢測識別數據。
因此，通過根據線速度提供多個識別區，即使在以各種不同的線速度再生該內容，並因此減少檢測所需的時間時，不用恢復特定的線速度即可檢測識別區。還應該指出，通過查找線速度比盤的外圓周部分高的識別區可減少電機速度的波動。
還應該指出，記錄到識別區的識別數據可以是以不同線速度記錄的相同識別數據，或以各不相同線速度記錄的不同識別數據。通過根據用於再生的線速度改變識別數據可防止非法的高速再生。此外，當從付費系統獲得識別數據的密鑰數據時，可根據線速度設定付費系統，以便例如在高線速度的付費比在低線速度的付費高。
在考慮再生頭性能中的區別時，也可優選地提供多個識別區。圖12示出了該例子。在圖12中，識別區13a，13b使用相同識別數據，在相位中調製時鐘定時時相位誤差不同。因此，通過提供具有不同相位誤差等級的多個識別區，當再生頭的性能不同時，可在這些識別區之一中正確地檢測識別數據。
利用使用在調相時鐘定時記錄的凹坑產生的數據作為該優選實施例中的盤或識別數據，但本發明不限於此，當該數據用於與盤或內容有關的其它信息時可實現相同的效果。
在本實施例中，通過形成與記錄內容的區域分開的識別區，在內容再生期間可不增加抖動地正確再生該內容。另外，盤製造者可以自由設計識別區中的主數字數據，以便例如也可通過將盤識別數據插入主數字數據來加強版權保護。
此外，通過為單個內容標題提供包含相同識別數據的多個識別區，即使在一個識別區被劃傷或損壞以致不能由此檢測識別數據時，通過從不同識別區檢測該識別數據能夠可靠地檢測該識別數據。
此外，可為單個內容標題提供包含不同識別數據的多個識別區，因此，通過多個識別區使生產非法複製盤更困難。
此外，可為不同內容標題提供不同識別區，並因此可保護各個版權。實施例2(光碟記錄裝置)圖14示出根據本發明第二實施例的光碟(光記錄介質)的配置。如圖14A所示，光碟10具有用戶數據區10a和引入區10b。圖14B示出寫入數據區的子數字數據的調製方法。圖14C示出寫入引入區的管理信息207的內容。管理信息207包括盤管理信息208和子數字數據管理信息209。子數字數據管理信息209包括閾值數據210，子數字數據位置數據212，和子數字數據位移圖案數據213。
下面參考圖14描述操作。通過雷射切割(暴露)通過根據特定的調製規則形成鄰接的凹坑(31)序列在盤製造過程的主圖案產生過程中形成軌跡32。通過在將雷射點在掃描方向移動遇到距離，同時在特定位置或以特定長度切割凹坑，在切割凹坑31時使凹坑31的邊緣超前或滯後。
將邊緣位移調製到對由特定比特表示的信息的再生信號影響不大的範圍，並允許通過累積比特位移來檢測比特。通過略微移動凹坑邊緣位置作為抖動嵌入盤的信號是子數字數據。另一方面，以規則的間隔，利用記錄標記的邊緣位置信息記錄正常記錄的數據(主數字數據)。具有根據本發明的非法複製保護功能的光碟具有讀取預先記錄到該盤的子數字數據所需的子數字數據管理信息，和檢測該子數字數據(保密密鑰)並基於檢測結果確保版權保護的功能。
下面描述根據本發明製造光碟的方法。圖15是表示根據本發明的光碟記錄裝置100a的主要部分的方框圖。
記錄裝置100a是記錄諸如DVD-ROM盤之類的光碟的系統。除了使用可光學讀取的記錄標記記錄該主數字數據外，還具有通過對記錄標記的邊緣調相來將數字水印(下文稱為保密密鑰)作為子數字數據記錄的能力。如圖15所示，記錄裝置100a具有格式化器120，子數字數據發生器121，相位調製器107，記錄通道108，記錄頭109，主軸伺服123，和主軸電機125。
格式化器120是用於控制主數字數據(記錄標記)的調製，指定子數字數據，和記錄子數字數據的控制電路。
圖16是表示格式化器120的詳細配置的方框圖。格式化器120具有調製器102a，初始值存儲器102e，保密密鑰存儲器102f，和子數字數據管理詳細存儲器102d。調製器102a把輸入到記錄裝置100a的記錄標記調製成適合於光碟10的信號。初始值存儲器102e秘密地預存儲子數字數據發生器121產生子數字數據所需的偽隨機數序列的初始值。保密密鑰存儲器102f預存儲保密密鑰。子數字數據管理信息存儲器102d在盤預存儲諸如子數字數據的記錄位置信息之類的管理信息(例如，子數字數據，閾值數據，累積值數據，子數字數據位移圖案信息)。
如圖20的定時圖所示，調製器102a把8比特碼元(字節)單元中的輸入記錄數據轉換成對應的16比特通道代碼A(8到16調製)，然後，施加NRZI轉換以產生通道信號B，並輸出到相位調製器107。
調製器102a輸入記錄數據以及子數字數據管理信息。調製器102a由此產生通道信號B並輸出到相位調製器107。
圖18是表示子數字數據發生器的詳細配置的方框圖。當調製器102a從控制器(圖中未示出)接收到開始記錄保密密鑰的命令時(該操作在下文中被稱為「保密密鑰記錄模式」)，每當輸入記錄數據的一個字節時，它向定時發生器121a輸出指示字節開始的定時信號。
在保密密鑰記錄模式開始時，初始值存儲器102e輸出預先秘密存儲到偽隨機數發生器121b的保密的15比特數據(初始值)。
在保密密鑰記錄模式開始時，保密密鑰存儲器102f在從LSB開始的時間以一個比特的NRZ格式向XOR(「異」門)121c秘密地預先存儲的56-比特保密密鑰。每當調製器102a調製256位元組的記錄數據時，保密密鑰存儲器102f輸出下一個最高比特。換句話說，保密密鑰存儲器102f按比特順序向XOR 121c輸出單個56-比特保密密鑰，作為與記錄數據總共256×256個字節對應的保密密鑰比特序列。
圖21示出保密密鑰，偽隨機數序列，和記錄數據之間的相關性。為了把56-比特保密密鑰記錄到光碟作為數字水印，把56-比特偽隨機數序列用於保密密鑰的每個比特，在1位元組的記錄數據(16-比特通道代碼)中嵌入該偽隨機數序列的每個比特。應指出，用該56-比特保密密鑰的每個比特作為指示對應的256-比特偽隨機數序列是否被邏輯反轉的標誌，下文更詳細地描述。
定時發生器121a(i)根據來自調製器的定時信號向偽隨機數發生器121b輸出與記錄數據的每個字節同步的時鐘信號(字節時鐘)，和(ii)根據該定時信號和來自時鐘振蕩器(圖中未示出)的時鐘信號向偽隨機數發生器121b輸出指示從格式化器102輸出的通道信號B的中心(相位是180度的點)的定時信號。
偽隨機數發生器121b使用來自初始值存儲器102e的初始值作為預設值，來自定時發生器121a的字節時鐘作為移位時鐘來產生每個周期具有215個比特序列的偽隨機數序列(M序列)。
應指出，在該實施例中，用偽隨機數發生器121b產生嵌入到總共256×256個字節記錄數據的偽隨機數序列，即，在保密密鑰記錄模式中為256×56比特的偽隨機數序列。
XOR 121c對來自偽隨機數發生器121b和來自保密密鑰存儲器102f的比特序列執行「異」運算，並向PE調製器121d輸出得到的偽隨機數序列D。換句話說，XOR 121c由選擇地直接向PE調製器121d輸入為56-比特保密密鑰的每個比特產生的偽隨機數序列，或對其進行邏輯反轉，並輸入到PE調製器121d。
PE調製器121d根據來自定時發生器121a的定時信號對來自XOR121c的偽隨機數序列D進行PE轉換，和向調相器107輸出得到的PE調製信號E。結果是，如圖20中的定時圖所示，當來自XOR 121c的偽隨機數序列D是0時，PE調製信號E落在通道信號B的中部，當偽隨機數序列D是1時上升，在相同的隨機值重複時在通道信號邊緣再次反轉。
調相器107根據來自PE調製器121d的PE調製信號E對來自格式化器的通道信號B的邊緣進行調相，以延遲或超前短的恆定時間，和向記錄通道108輸出得到的調製通道信號F。應指出，將該短時間預設到在旁路該調相器(不記錄子數字數據)和在正常的盤讀取器上播放僅記錄主數字數據的正常光碟時觀察到的抖動的頻率分布的標準偏差σ的一半值(σ/2)。
圖17是表示調相器107的詳細配置的方框圖。調相器107具有把輸入信號延遲上述短時間的延遲器107a，2-輸入，1-輸出選擇器107b。當作為控制信號輸入的選通信號是1時，選擇器107b使從格式化器102直接輸入的通道信號B通過。當選通信號是0時，選擇器107b經過延遲器107a使輸入的通道信號通過。
結果是，當選通信號是1時(0或180度)，輸入到調相器107的通道信號B的上升和下降沿的相位超前上面指出的短時間，當選通信號是0時(180或360度)，延遲該短時間。換句話說，根據子數字數據發生器的輸出抖動調製輸入到調相器107的通道信號B，並轉換成調製的通道信號F。
記錄通道產生控制信號並將該控制信號發送到記錄頭109，該控制信號與來自調相器107的調製的通道信號F的輸入/輸出同步地切換發射到光碟的雷射束的通/斷。根據從記錄通道產生的控制信號，記錄頭109通過發射雷射束同時切換雷射束通和斷將記錄標記刻到旋轉光碟10的表面上的螺旋圖案中。結果是，在光碟中形成包括可光學讀取的凹坑和紋間表面的調製的記錄標記。
圖14B示出上面由記錄頭形成凹坑的光碟的記錄表面。利用超前(或延遲)位移等於與在未記錄子數字數據時形成的邊緣位置有關的恆定短時間的相位在凹坑記錄子數字數據的光點的掃描方向中形成兩個邊緣。
圖19是表示針對在記錄子數字數據，即利用抖動調製記錄的調製的記錄標記時形成的凹坑觀察到的抖動的頻率分布的曲線。
曲線A表示僅在選通信號是0時產生的調製記錄標記的邊緣的抖動分布，並且是其中最高頻率是相位在延遲或滯後方向移位該位移的位置X(L)的近似高斯分布。曲線B是僅在選通信號是1時產生的調製記錄標記的邊緣的抖動分布，並且是其中最高頻率是相位在超前或提前方向移位該位移的位置X(H)的近似高斯分布。曲線C表示組合曲線A和B的整個抖動分布。
本發明通過用相同偽隨機數作為記錄該保密密鑰的偽隨機數的同步檢測，使用將曲線C的抖動分布分成曲線A和B的能力。(子數字數據管理信息)下面描述用於管理上述子數字數據的子數字數據管理信息。
子數字數據管理信息是指讀取(提取)子數字數據所需的信息。其包括例如，(1)嵌入子數字數據的盤上的位置(子數字數據位置數據)，(2)讀取子數字數據所需的閾值數據，(3)偽隨機數發生器的初始值，和(4)用於讀取子數字數據的選通信息(子數字數據位移圖案)。子數字數據管理信息放置在盤上的特定位置。這些位置包括(A)引入區或引出區，(B)BCA(脈衝串輸出區)，和(C)用戶數據區。
下面參考圖14描述將子數字數據管理信息記錄到引入區(上面的情況(A))。利用抖動調製將子數字數據記錄到光碟10的用戶數據區10a。將光碟的物理格式，邏輯格式，加擾信息，區碼，和其它信息記錄到位於盤的內圓周的引入區10b。在加載安排內時，總是可檢驗引入區10b和管理數據區(例如CD的TOC區)的組合。
通過在寫入引入區10b的管理信息中把子數字數據管理信息209分開預記錄到盤管理信息208，在加載盤時可立即讀取解釋子數字數據所需的數據。
子數字數據管理信息209包括閾值數據210，子數字數據位置信息212，子數字數據位移圖案213，和偽隨機數發生器的初始值數據。
子數字數據位置信息212記錄徑向位置，扇區，或在盤上記錄子數字數據的區域。閾值信息210和初始值214是光碟驅動器再生(提取)子數字數據所需的。
參考圖22更全面地描述子數字數據位移圖案213。利用PE調製信號E調製通道代碼A並作為調製的記錄標記G記錄。然而，可用子數字數據位移圖案產生選通信號J。當選通信號J為高電平時，調製和記錄調製的標記，而在選通信號J為低電平時，不調製並記錄調製的標記。應指出，抖動調製根據選通信號開啟/關閉。
子數字數據位移圖案確定是否通或斷抖動調製。例如，為利用(8-16)調製記錄3T標記，關閉抖動調製，而當記錄標記在其它行程中時，抖動調製開啟。
在8-16調製中，3T標記是最短行程，和向記錄/再生信號提高最差的S/N比。因此，在記錄3T標記時，通過關閉抖動調製，不惡化主數字數據中3T標記的信號質量。另外，由於未嵌入子數字數據，可降低檢測子數字數據時的檢測誤差。
登記的可以是除去3T中的抖動調製的子數字數據位移圖案，和類似地，受熱幹擾和內部碼元幹擾很大影響的短標記和空間。因此，在讀取子數字數據時，可以以良好的質量再生(提取)子數字數據。
在把子數字數據管理信息的內容針對光碟上的不同內容標題分成多個區時，可將子數字數據和子數字數據管理信息分開並記錄到每個區域。此外，雖然在本實施例中將子數字數據管理信息記錄到引入區，很顯然，可將其記錄在引出區。
此外，可記錄子數字數據管理信息作為BCA(脈衝串輸出區)。下面將參考圖23描述記錄子數字數據管理信息作為BCA(上面的情況(B))。
圖23A示出子數字數據管理信息記錄到BCA的情況。應指出，在位於光碟10的內圓周部分的特定區域中發現BCA。
在完成盤的生產過程後，加入BCA 10c作為利用YAG雷射或其它高能雷射寫入的代碼。該代碼如圖23A所示以內側到外側的圓周方向寫入條形圖案中，並且在形成的部分中反射率較低。
以與加到常規盤管理信息相同的方式把子數字數據管理記錄到BCA。
這種情況下，由於象引入區一樣，加載盤時讀取BCA，因此可迅速讀取解釋子數字數據所需的信息。
此外，雖然如上所述將子數字數據管理信息記錄到引入區或BCA，作為替換，可將其記錄到用戶數據區的專用區。
下面參考圖24描述把子數字數據管理信息記錄到用戶數據區(上面的情況(C))。
圖24是子數字數據管理信息記錄的用戶數據區的光碟的示意圖。光碟10的用戶數據區10a存儲用戶數據和管理信息二者。把記錄子數字數據管理信息的管理信息247寫入設置在用戶數據和用戶數據之間的特定區域。管理信息247包括盤管理信息248和子數字數據管理信息249。應指出，可省略盤管理信息。
子數字數據管理信息249包括閾值信息250，子數字數據位置信息252，子數字數據位移圖案253，和偽隨機數發生器的初始值254。子數字數據位置信息252記錄徑向位置，扇區，或在盤上記錄子數字數據的區域。該閾值信息250和初始值254是光碟驅動器再生(提取)子數字數據所必需的。
為了識別子數字數據管理信息249是在用戶數據區中的特定位置，可把指示徑向位置，記錄區，或定位子數字數據管理信息的盤上的其它位置寫入引入區，引出區，或BCA。此外，作為替換，可將子數字數據管理信息249寫到遇到恆定徑向位置或區域。這種情況下，光碟再生驅動器在非易失性存儲器中存儲子數字數據管理信息的盤位置。
通過在用戶數據區放置子數字數據管理信息249可改善子數字數據的安全性。也可以將子數字數據管理信息249分配到用戶數據區中的多個位置。
例如，通過針對每個區域或標題分開記錄子數字數據管理信息，更容易確保各個內容和標題的版權。由於應用戶數據區的存儲容量明顯大於引入區，引出區，或BCA的存儲容量，用戶數據區還可提供存儲大量子數字數據管理信息項的優點。(光碟再生裝置)下面描述用於播放記錄了如上所述的保密密鑰的光碟的系統。
圖25是根據本發明的光碟再生裝置1201的主要部分的方框圖。應指出，圖25所示的主信號H和I的波形與圖20的定時圖中所示的相同。
該再生裝置1201是與上述記錄裝置100a對應的光碟再生裝置。除了根據光碟上的記錄標記的位置再生主數字數據，再生裝置1201還具有檢測在數據再生期間遵守的嵌入記錄標記抖動中的子數字數據(保密密鑰)，和根據檢測的保密密鑰保護主數字數據的版權的功能。再生裝置1201具有再生頭1211，再生通道1212，再生信號處理器1213，時鐘提取部分1214，同步檢測器1215，驗證部分1216，和偽隨機數發生器1217。
再生頭1211是光拾取器。它在旋轉光碟上的記錄標記上發射聚焦的光束，產生指示調製的記錄標記G的邊緣位置的模擬讀取信號，和輸出到再生通道1212。再生通道1212把來自再生頭1211的模擬讀取信號轉換成數字讀取信號，並輸出到再生信號處理器1213和時鐘提取部分1214。
根據來自再生通道1212的讀取信號，時鐘提取部分1214提取並產生4個時鐘信號，即，(i)與通道代碼的比特同步的通道比特時鐘，(ii)參考通道比特時鐘指示讀取信號的超前分量的超前相位誤差信號H，(iii)類似地指示滯後分量的滯後相位誤差信號I，和(iv)與讀取信號中的(字節單元)記錄數據同步的字節時鐘。這四個時鐘信號分別提供到(i)再生信號處理器1213，(ii)同步檢測器1215，(iii)同步檢測器1215，(iv)再生信號處理器1213，同步檢測器1215，和偽隨機數發生器1217。
圖26是表示時鐘提取部分1214的詳細配置的方框圖。時鐘提取部分1214包括PLL電路，4-比特計數器1214d，同步信號檢測器1214e，和相位誤差信號分離1214f。PLL電路包括相位比較器1214a，環路濾波器1214b，和VCO(壓控振蕩器)1214c。
相位比較器1214a包括計數器，「異」門，觸發器等。根據作為來自VCO 1214c的反饋輸入的通道比特時鐘和來自再生通道1212的讀取信號，相位比較器1214a計算讀取的信號的上升和下降沿和最靠近該讀取信號邊緣的通道比特時鐘的上升沿之間的相位誤差。計算結果作為相位誤差信號輸出到環路濾波器1214b和相位誤差信號分離器1214f。
環路濾波器1214b是平滑來自相位比較器1214a的相位誤差信號，並將其轉換成直流電壓信號的低通濾波器。VCO 1214c是產生頻率與來自環路濾波器1214b的電壓信號對應的通道比特時鐘的壓控振蕩器。
同步信號檢測器1214e檢測讀取的信號中包含的同步圖案，並將其作為復位信號輸出到4-比特計數器1214d，4-比特計數器1214d是對來自VCO 1214c的通道比特時鐘施加1/16分頻的計數器，並由來自同步信號檢測器1214e的復位信號復位。就是說，4-比特計數器1214d輸出與讀取的信號中的記錄數據(字節單元)同步的字節時鐘。
相位誤差信號分離器1214f把來自相位比較器1214a的相位誤差信號分成超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I，並輸出到同步檢測器1215。
圖27A是表示相位誤差信號分離器1214f的詳細配置的示意電路圖。相位誤差信號分離器1214f包括兩個倒相器1330a，1330b，和兩個「與」門1330c和1330d。圖27B是用於描述圖27A所示的相位誤差信號分離器1214f的操作的信號的定時圖。如圖27B所示，超前相位誤差分量和滯後相位誤差分量包括在從相位比較器1214a輸出的相位誤差信號中。由於與通道比特時鐘同步地分開這些相位誤差信號H和I，從「與」門1330c輸出的信號(超前相位誤差信號H)波形僅示出了超前相位誤差信號分量，從「與」門1330d輸出的信號(滯後相位誤差信號I)波形僅示出了滯後相位誤差信號分量。
再生信號處理器1213解調來自再生通道1212的讀取信號，對子數字數據檢測進行控制，並根據檢測結果工作以提供版權保護。
圖28是表示再生信號處理器1213的詳細配置的方框圖。再生信號處理器1213包括解調器1213a，輸出門1213b，初始值存儲器1213c，和位移圖案選通發生器1213d。
解調器1213a是與記錄裝置100a的調製器102a對應的解調電路。解調器1213a與來自時鐘提取部分1214的通道比特時鐘同步地對來自再生通道1212的讀取信號取樣。接下來，解調器1213a與來自時鐘提取部分1214的字節時鐘同步地把(16-8調製)通道代碼A轉換成與每個通道代碼對應的8-比特記錄數據，並將記錄數據流輸出到輸出門1213b。
輸出門電路1213b是用於版權保護的緩衝門電路。僅在輸入來自驗證部分1216的啟動信號(通知已確認將有效保密密鑰記錄到光碟)時，輸出門電路1213b外部通過來自解調器1213a的記錄數據流作為再生信號。
初始值存儲器1213c是用於存儲來自子數字數據管理信息讀取的偽隨機數發生器的初始值214(15-比特初始值)的寄存器。當從控制器(圖中未示出)接收到指示保密密鑰讀取(下文稱之為「保密密鑰讀取模式」)的開始的信號，初始值存儲器1213c向偽隨機數發生器1217輸出該初始值。
根據讀取光碟10上的子數字數據管理信息209中的子數字數據位移圖案213的結果，位移圖案選通發生器1213d根據從解調器1213a解調的通道代碼A的數據流中的特定標記的長度和空間來產生選通信號。
圖32是位移圖案門電路的定時圖。下面參考圖32描述在8-16調製中從4T區分的3T行程和更長行程的情況。
如圖32所示，在通道代碼A的行程是3T時，選通信號J輸出低電平，在行程是4T或更長時，輸出高電平。應該指出，雖然該實例描述了從4T或更長行程分出3T，類似地，能夠從5T或更長行程分出4T和更短的行程，從6T或更長行程分出5T和更短的行程，等等。該信息寫入子數字數據位移圖案。
偽隨機數發生器1217具有與光碟再生裝置100a的偽隨機數發生器121b相同的功能。來自存儲從偽隨機數發生器初始值214讀取的初始值的初始值存儲器102e的初始值作為預設值，偽隨機數發生器初始值214寫入光碟，使用從時鐘提取部分1214輸入的字節時鐘作為移位時鐘，偽隨機數發生器1217產生每個周期具有215個比特序列的偽隨機數序列(M序列)。用盤讀取器1201中的偽隨機數發生器1217產生256×56比特的偽隨機數序列。
同步檢測器1215檢測來自偽隨機數發生器1217的偽隨機數序列，從時鐘提取部分1214輸出的超前和滯後相位誤差信號H和I之間的相關性，並向驗證部分1216輸出每個偽隨機數(1比特)的結果(正相關，負相關，或無相關)。
圖29示出了同步檢測器1215的詳細配置。同步檢測器1215包括PE調製器1215a，選擇器1215b，積分器1215c，閾值估算器1215d，和8-比特計數器1215e。
PE調製器1215a具有與光碟再生裝置100a的定時發生器121a和PE調製器121d有關的功能。根據來自時鐘提取部分1214的字節時鐘，PE調製器1215a向來自偽隨機數發生器1217的偽隨機數序列施加PE調製，並將該結果作為選擇控制信號輸出到選擇器1215b。就是說，PE調製器1215a向來自偽隨機數發生器1217的偽隨機數序列施加PE調製，並將該結果作為選擇控制信號輸出到選擇器1215b。具體地說，當來自偽隨機數發生器1217的偽隨機數是0時，PE調製器1215a向選擇器1215b輸出在再生讀取信號中的每個記錄數據字節的中部下降，在偽隨機數是1時上升，和在相同的偽隨機數重複時在每個記錄數據字的邊界再次反轉的信號波。
選擇器1215b是具有2-輸入，1-輸出的選擇器。當來自PE調製器1215a的控制信號是1時，選擇器1215b把來自時鐘提取部分1214的超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I分別傳送到積分器1215c的正和負輸入端；當控制信號是0時，分別傳送跨越積分器1215c的正和負輸入端的信號H和I。
8-比特計數器1215e是向來自時鐘提取部分1214的字節時鐘施加1/256分頻的計數器。該結果作為復位信號輸出到積分器1215c，閾值估算器1215d，和驗證部分1216。因此，每當偽隨機數發生器1217輸出256-比特隨機數序列時，該復位信號輸出一個復位脈衝。
積分器1215c是具有差分輸入和雙極輸出的模擬積分器。積分器1215c對輸入到正輸入端以存儲的脈衝區求和，對輸入到負輸入端以存儲的脈衝區相減，和向閾值估算器1215d輸出與總存儲區對應的模擬信號。如果在此期間從8-比特計數器施加復位信號。積分器1215c從零重新開始。
結果是，在來自PE調製器1215a的PE調製信號是1時，來自積分器1215c的輸出波指示超前相位誤差信號H中的脈衝的相加累積區和滯後相位誤差信號I中的脈衝的相減累積區的總累積區。當PE調製是0時，該輸出波指示超前相位誤差信號H中的脈衝的相減累積區和滯後相位誤差信號I中的脈衝的相加累積區的總累積區。
因此，當其中僅當PE調製信號到1時在超前相位誤差信號H中出現脈衝，僅當PE調製信號到0時在滯後相位誤差信號I中出現脈衝，正相關繼續時，積分器1215c的輸出波是具有正斜率的斜坡波。反之，當其中僅當PE調製信號到1時在滯後相位誤差信號I中出現脈衝，僅當PE調製信號到0時在超前相位誤差信號H中出現脈衝，負相關繼續時，積分器1215c的輸出波是具有負斜率的斜坡波。當正或負相關性都不存在時，就是說，當脈衝在超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I中隨機出現，而與PE調製信號無關時，由於這些誤差信號中的兩個脈衝的頻率實質上相等，來自積分器1215c的輸出波近似保持在零電平。
閾值估算器1215d是比較器，或用於確定找到來自積分器1215c的模擬信號的三個電壓範圍的其它設備。這些電壓範圍由從光碟上的子數字數據管理信息讀取的預設的正閾值電壓和負閾值電壓定義。
圖30描述了閾值估算器1215d的操作，並示出從積分器1215c輸入到閾值估算器1215d的模擬信號波。在從8-比特計數器11215e施加復位信號的時刻(具體地說，剛剛在此之前)，閾值估算器1215d(i)向驗證部分1216輸出NRZ格式碼元流，當來自積分器1215c的信號電壓大於正閾值時，該碼元流為1，當小於負閾值時，該碼元流為0。閾值估算器1215d，(ii)當來自積分器1215c的信號電壓處在這些閾值之間世紀，向驗證部分1216發送指示該狀態的篡改信號。
設定閾值以便在應用根據本發明的抖動調製時，積分器1215c的輸出電壓可靠地(即可能性極高)超過閾值電壓，但在不應用抖動調製時，輸出電壓不超過該閾值(可能性極低)。在記錄期間(調相器中延遲電路的延遲)根據例如抖動調製，輸入到積分器1215c的字節數(256)，每個字節的平均邊緣計數值，或自然(隨機出現)抖動分布中的標準偏差來確定特定值。
從閾值估算器1215d輸出的代碼序列表示出了在每個256-比特偽隨機數觀察到的相關性的極性(正或負)中的變化。該極性變化是與指示對於每個256-比特的偽隨機數序列，是不進行邏輯反轉由抖動調製記錄該偽隨機數序列，還是在邏輯反轉之後記錄偽隨機數序列的比特序列對應的信息。
驗證部分1216根據來自同步檢測器1215的碼元流和篡改信號證明當前被讀取的光碟是否是由合法光碟再生裝置100a記錄的。僅當該結果為肯定時，驗證部分1216向再生信號處理器1213發送指示該狀態的啟動信號。
圖31是驗證部分1216的詳細配置的方框圖。驗證部分1216包括保密密鑰存儲器1216a，移位寄存器1216b，識別比較器1216c，和輸出鎖存器1216d。
保密密鑰存儲器1216a是用於預存與光碟再生裝置100a的保密密鑰存儲器102f相同的56-比特保密密鑰的寄存器。移位寄存器1216b是使用來自時鐘提取部分1214的復位信號作為移位時鐘用於移位和存儲來自同步檢測器1215的代碼序列的56-級(比特)移位寄存器。
在56-比特代碼序列剛剛被輸入到移位寄存器1216b之後，識別比較器1216c確定碼元序列是否與保密密鑰存儲器1216a中存儲的56-比特保密密鑰完全匹配，以便將該結果傳送到輸出鎖存器1216d。
僅在未從同步檢測器1215接收到篡改信號並且識別比較器1216c報告完全密鑰匹配時，輸出鎖存器1216d向再生信號處理器1213輸出啟動信號。就是說，僅當確認在從偽隨機數發生器1217輸入到同步檢測器1215的256-比特偽隨機數序列與讀取的信號中包含的相位誤差信號之間，正或負相關性連續存在56次(針對256×56比特偽隨機數序列)，並且在相關性的極性變化與存儲到保密密鑰存儲器1216a的56-比特保密密鑰之間存在完全匹配時，驗證部分1216向再生信號處理器1213輸出啟動信號。
在保密密鑰讀取模式結束時，當從驗證部分1216向再生信號處理器1213輸出啟動信號，再生信號處理器1213確定處理的盤是具有由邏輯光碟再生裝置100a嵌入的保密密鑰的介質。然後，再生信號處理器1213外部輸出通過解調來自再生通道1212的讀取信號獲得的再生信號。如果未從驗證部分1216向再生信號處理器1213輸出啟動信號，則確定該光碟不是具有由邏輯光碟再生裝置100a嵌入的保密密鑰的介質，再生信號處理器1213不外部地輸出再生信號，從而保護版權。
因此，能夠防止從不能確認嵌入的保密密鑰的光碟非法地讀取記錄數據。結果是，即使對包含保密密鑰的邏輯光碟進行完全複製來生產新光碟，禁止由該盤讀取器1201播放光碟，除非也複製了由抖動調製嵌入的保密密鑰，因此能夠保護版權。
上面根據本發明的優選實施例描述了存儲抖動調製數據的記錄介質和用於該記錄介質的記錄和再生裝置，但很顯然，本發明不限於此。
例如，在該實施例中把根據單個56-比特保密密鑰邏輯反轉的256×56比特偽隨機數序列嵌入到連續的56位元組的記錄數據。然而，本發明不限於這些數量。例如，也可以把在多個區域中從1，2，或更多種類的初始值開始的多個偽隨機數序列嵌入到特定盤區中的記錄數據，或嵌入與ECC塊，扇區，幀，或其它物理記錄結構有關的字節數量。
此外，在該實施例中，確認光碟是合法複製的條件是在每256位元組中相位誤差信號和偽隨機數序列之間的正或負相關連續出現56次，但也可以減少到50次或多於56次。如圖19所示，由於抖動分布具有特定擴展，存在著最好是利用脈衝數或用於估算的抖動調製確定的容線，根據估算標準估算有意義的關係的情況。
此外，在保密密鑰與從同步檢測器輸出的代碼序列之間的一致性小於或等於特定值時，該實施例限制主數字數據的再生。然而，也可以簡單地把同步檢測器積分的相位誤差信號與特定的閾值比較，而不是使用保密密鑰，在超過該閾值時，確定與偽隨機數序列的強相關性，從而限制再生。因此，使用更簡單的配置可實現在某個程度進行版權保護。
此外，本實施例通過在相位誤差信號的同步檢測期間模擬積分超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I的脈衝區來估算相關性。然而，為簡化該電路，在加和減脈衝計數時，可以用簡單計數的數位技術來代替。
本發明應用到寫入光碟的用戶數據區10a的記錄數據的抖動調製可應用到引入區，引出區，和BCA。也可與根據現有技術的內容加密組合。例如，在把存儲的盤密鑰和標題密鑰記錄到控制數據區時，通過應用根據本發明的抖動調製，不改變利用常規內容加密記錄的內容(數字數據)可加強版權保護，以阻止盜版製造者生產的非法複製。
此外，該實施例的盤驅動器1201僅當驗證光碟上的嵌入保密密鑰出現時才輸出解調的再生信號，但本發明不限於以這種方式使用驗證結果。例如，如果不能確認光碟的有效性，可用驗證結果允許僅再生記錄到光碟的特定區的標題數據。
此外，在該實施例中，用作子數字數據的保密密鑰存儲到光碟再生裝置100a和盤讀取器1201，但也可以藉助用戶命令或與外部設備的安全通信覆蓋保密密鑰。作為替換，例如，可以向盤預記錄加密作為子數字數據管理信息。
已使用作為例子的光碟記錄介質描述了本實施例，但本發明不限於此，而是可應用於CD-ROM，DVD-ROM，CD-R，CD-RW，DVD-RAW，DVD-RW，磁光和其它此類介質。就是說，本發明可應用於不僅在凹凸的凹坑，而且在相位改變膜或磁膜上記錄數據的盤。在利用抖動調製寫入凹坑(記錄標記)位置的情況下，本發明可應用於使用除凹坑和紋間表面格式外的各種記錄方法的介質，包括相位轉移(相位改變)和磁化。應該指出，圖15所示的再生裝置的配置和操作可用於該實施例。
根據本發明的抖動調製用於嵌入到光碟的隱藏子數字數據，本發明不限於該隱藏應用。例如，可以用於可記錄不同類型的數字數據以便將它們分開再生的應用，從而在非加密的應用中改善記錄密度。該應用的例子是把音頻信息(子數字數據)疊加到視頻信息(主數字數據)，以寫入記錄介質。
根據本發明的該實施例，以難於讀取的子數字數據的方式把子數字數據嵌入光碟中的主數字數據。因此，在基於記錄標記出現簡單地複製光碟時，不複製子數字數據，使其能夠在複製的源盤和得到的其複製之間進行區分。這樣使其能夠防止通過簡單地在光碟上直接複製受版權保護的數字資料侵犯版權。
此外，通過把子數字數據管理信息預記錄到光碟，可以很容易地把不同的主機密鑰分配給每個盤，以便即使暴露了一個密鑰，而對其它驅動器沒有影響。
還可以分配子數字數據管理信息，以使用於該閾值信息和子數字數據的位置信息在每個盤中不同，通過對包含命令閾值信息或子數字數據的位置信息的子數字數據加密，可進一步增強該信息的安全性。
也可以把子數字數據的隨機數序列的初始值作為子數字數據管理信息預記錄到光碟。這使其能夠針對每個盤改變隨機數序列的初始值，並進一步改善數據安全性。通過改變偽隨機數序列，可以在不影響其它盤的版權保護的情況下改善安全性，即使把單個保密密鑰用於多個盤。
在累積特定長度的隨機數序列的超前或滯後記錄標記和根據累積的值是大於還是小於預定閾值產生子數字數據時，可預記錄該閾值作為子數字數據管理信息。因此，通過按盤來改變該閾值可以改善數據安全性。另外，當在多個盤上使用單個保密密鑰時，通過改變該閾值，可以在不影響其它盤的版權保護的情況下改善數據安全性。
作為替換，可預記錄子數字數據位置信息作為子數字數據管理信息，通過按盤自由地改變盤上的子數字數據的位置可改善數據安全性。此外，當在多個盤上使用一個保密密鑰時，通過改變子數字數據的位置，在不影響其它盤的版權保護的情況下可改善數據安全性。
在根據記錄標記長度切換調相的通開啟和關閉時也可記錄子數字數據。這可用來防止調相在再生信號中產生低S/N比的長度的記錄標記惡化信號質量。另外，由於未在具有較差S/N比的長度的記錄標記中嵌入子數字數據，可減少子數字數據的檢測誤差和可靠地再生(提取)子數字數據。
可預記錄確定調相通/斷狀態的記錄標記長度信息作為子數字數據管理信息。因此，可按盤自由地改變調相的記錄標記的長度，和改善數據安全性。此外，當在多個盤上使用一個保密密鑰時，通過改變確定是否開啟或關閉調相的記錄標記長度，可在不影響其它盤的版權保護的情況下改善數據安全性。
可把子數字數據管理信息預記錄到光碟的控制數據區。因此，在加載該盤時，可讀取子數字數據管理信息，並可快速提取子數字數據。
另外，可把子數字數據管理信息預記錄到光碟的用戶數據區。這使其能夠子數字數據和對應的子數字數據管理信息分配到用戶數據區中的多個區域。例如，通過按區和內容標題分開放置子數字數據和子數字數據管理信息，可容易地針對每個內容標題改變版權保護。此外，由於用戶數據區的存儲容量明顯大於引入區，引出區，或BCA的容量，可提供許多子數字數據管理信息項。此外，可把子數字數據管理信息預記錄到光碟BCA。對於記錄到引入區，能夠在加載盤時讀取子數字數據管理信息，和快速讀取解釋子數字數據所需的信息。
對於根據本發明該實施例的光碟再生裝置，由於把基於隨機數序列的抖動調製應用到記錄標記邊緣位置，使得對子數字數據解密也很困難，可按盤自由地改變提取子數字數據所需的信息(閾值和位置信息)，從而進一步改善數據安全性。通過按盤改變子數字數據管理信息的內容，在不影響其它盤的版權保護的情況下也可改善數據安全性，即使在多個盤上使用一個保密密鑰。
此外，通過記錄使用抖動調製的保密密鑰而在雷射點掃描軌跡的方向略微移位記錄標記邊緣(軌跡方向中端部的兩個邊緣)，不具備讀取以抖動嵌入的數據的能力的正常盤讀取器不能讀取該保密密鑰。
這意味著即使使用正常的盤讀取器讀取記錄了保密密鑰的光碟上的所有內容，和把讀取的內容直接記錄到另一個光碟，只能複製主數字數據而不複製以抖動嵌入記錄的子數字數據(保密密鑰)。因此，能夠從非法複製的光碟區分出原始光碟。因此，通過提供具有僅允許再生包含保密密鑰的光碟的機構的盤再生裝置，可避免通過分發盜版編輯的侵犯版權。實施例3
在本發明的該實施例中，把用於加密主數字數據的加密密鑰作為子數字數據記錄到光碟的特定區域。(光碟)圖34示出根據本發明該實施例的DVD10。當用戶數據包括n個內容標題(標題1，標題2，...，標題n)，用與標題對應的加密密鑰加密每個標題。加密密鑰的總數是n，等於內容的總數。把這些加密密鑰(加密密鑰1，加密密鑰2，...，加密密鑰n)作為子數字數據記錄到控制數據區中的特定區。使用在軌跡方向把記錄標記邊緣移位微小量的相位調製來記錄該子數字數據。加密密鑰1是對內容1加密的密鑰，加密密鑰ID和內容標題ID同樣針對其它加密密鑰2，3，...，n相關。
用於記錄該子數字數據的主數字數據是虛擬數據(即數據本身無含義)。一個子數字數據項的長度是56比特，一比特的子數字數據重疊記錄到主數字數據的256位元組塊。這意味著使用14,336位元組的主數字數據記錄一個子數字數據項。連續地記錄n個子數字數據項。
這意味著，即使使用正常的盤讀取器讀取了包含所記錄的加密密鑰的DVD的所用內容並記錄到另一個DVD，僅複製了原始主數字數據，而未複製以抖動嵌入記錄的子數字數據(加密密鑰)。因此，該盤讀取器不能對非法複製的DVD上加密的主數字數據解密。從而避免通過銷售盜版DVD侵犯版權。
此外，通過把加密密鑰記錄到控制數據區，具有在加載盤時讀取該加密密鑰功能的合法DVD盤讀取器可存取該盤的內容，但沒有該功能的非法盤讀取器不能對加密的主數字數據解密。從而避免通過銷售用於盜版DVD的盤讀取器來侵犯版權。
此外，當用戶數據包含多個內容標題，並且用針對每個內容標題不同的加密密鑰加密記錄內容標題時，即使讀取一個加密密鑰並解密對應的內容標題，也不能對所以內容解密。有力地確保了用戶數據的安全性。
用戶數據內容也可包含未加密的內容標題。加密的內容也可某些未加密的數據。這在希望記錄預覽電影標題，合作PR內容，產品廣告，和其它這類信息作為未加密內容是非常有用的。
也可用兩個或多個加密密鑰對單個年標題加密。這能夠使密鑰在例如產品ID或電子貨幣組合中被排它地使用。(光碟記錄器)圖35是表示根據本發明的光碟再生裝置的主要部分。圖35中的信號B，D，E，F的波形如圖36中的定時所示。
該再生裝置100是用於通過形成可光學讀取的記錄標記來記錄主數字數據的系統。再生裝置100是具有根據加密密鑰對主數字數據加密的功能，和通過在軌跡的方向略微移位記錄標記邊緣的相位調製來記錄該加密密鑰作為子數字數據的功能的DVD-ROM再生裝置。再生裝置100具有記錄通道108，記錄頭109，用於加密主數字數據的加密部分101，格式化器102，偽隨機數發生器104，定時發生器103，XOR門105，PE(相位編碼)調製器106，和調相器107。
在記錄內容時，加密部分101使用加密密鑰對主數字數據加密，並把加密的數據傳送到格式化器102。在記錄加密密鑰時，加密部分101輸出加密密鑰，並把未加密主數字數據的數據記錄到格式化器102。
圖37是表示加密部分101的詳細配置的方框圖。加密部分101具有加密密鑰選擇器101a，加密編碼器101b，和數據選擇器101c。加密密鑰選擇器101a保持多個加密密鑰並選擇與該內容對應的加密密鑰L。加密編碼器101b使用加密密鑰L對輸入到再生裝置的記錄數據J加密。在加密啟動信號是1時，數據選擇器101c選擇加密的數據K，在加密啟動信號是0時，選擇未加密的記錄數據J。
首先描述把加密密鑰記錄到控制數據區中的特定位置的操作。加密密鑰選擇器101a內部存儲n個加密密鑰。當加密密鑰選擇器101a接收到開始記錄第i個內容標題(內容ID＝i，i＝1，2，...，n)的加密密鑰的命令(該操作在下文被稱為「加密密鑰記錄模式」)，來自控制器(圖中未示出)的識別內容ID＝i的內容ID信號時，加密密鑰選擇器101a選擇加密密鑰i並輸出格式化器102。
此時，數據選擇器101c從控制器(圖中未示出)接收加密啟動信號0，選擇未加密的記錄數據，輸出該記錄數據到格式化器102。格式化器102控制對主數字數據(記錄數據)的調製，規定子數字數據，和記錄子數字數據。
圖38是表示格式化器102的詳細配置的方框圖。格式化器102具有調製器102a，初始值存儲器102b，保密密鑰存儲器102f，和加密密鑰存儲器102c。調製器102a把輸入到再生裝置100的記錄數據調製成適合於DVD10的信號(通道信號B)。初始值存儲器102b秘密地預存儲由偽隨機數發生器104產生的偽隨機數序列的初始值。加密密鑰存儲器102c存儲從加密部分輸入的56-比特加密密鑰。
如圖36的定時圖所示，調製器102a把8-比特代碼(字節)單元中的輸入記錄數據轉換成16-比特通道代碼A(8-16轉換)，然後施加NRZI轉換以產生通道信號B，並輸出到調相器107。當加密密鑰記錄模式開始時，每當輸入一個字節的記錄數據時，調製器102a向定時發生器103輸出指示一個字節開始的定時信號。
當加密密鑰記錄模式開始時，初始值存儲器102b向偽隨機數發生器104輸出預記錄的15-比特初始值。
當加密密鑰記錄模式開始時，加密密鑰存儲器102c把從加密部分輸入的56-比特的加密密鑰一次一個比特以NRZ格式從LSB輸出到XOR門105。每當調製器102a調製256位元組的記錄數據時，加密密鑰存儲器102c輸出下一個最高的比特。換句話說，加密密鑰存儲器102c把單個56-比特的加密密鑰按比特序列輸出到XOR 102c作為與總共256×56位元組的記錄數據對應的加密密鑰比特序列。
圖39示出了加密密鑰，偽隨機數序列，和記錄數據之間的相關性。為了把56-比特的加密密鑰記錄到盤作為數字水印，把256-比特的偽隨機數序列用於加密密鑰的每個比特，該偽隨機數序列的每個比特嵌入記錄數據(16通道代碼)的1個字節中。應指出，用該56-比特加密密鑰的每個比特作為指示對應的256-比特偽隨機數序列是否是被邏輯反轉的標誌，下面更詳細地描述。
定時發生器103(i)根據來自調製器102a的定時信號與記錄數據的每個字節同步地輸出向偽隨機數發生器104時鐘信號(字節時鐘)，和(ii)根據該定時信號和來自時鐘振蕩器(圖中未示出)的時鐘信號，把從格式化器106輸出的通道信號B的中心(180度相位點)輸出到PE調相器106。
偽隨機數發生器104使用來自初始值存儲器102b的預設初始值和來自定時發生器103的字節時鐘作為移位時鐘來產生每個周期具有215個比特序列的偽隨機數序列(M序列)。
圖40是表示偽隨機數發生器104的詳細配置的電路圖。偽隨機數發生器104包括用於存儲來自初始值存儲器102b的初始值的15-比特預設初始值寄存器104a，15級(比特)移位寄存器104b，和用於對來自移位寄存器104b中的MSB(第14比特)和第10比特進行「異」運算的XOR門104。
當在預設初始值寄存器104a中設定來自初始值存儲器102b的初始值時，在格式化器102發送選通信號之後把初始值寫到移位寄存器104b。與來自定時發生器103的字節時鐘同步，把存儲到移位寄存器104b的15-比特值向左移位一列，然後反回來自XOR門104c的輸出，並存儲到移位寄存器104b的LSB(第0比特)。這樣在移位寄存器104b的MSB產生每個字節具有一個比特的新隨機數，把該新的隨機數發送到XOR門105作為偽隨機數序列。
在該實施例中用偽隨機數發生器104產生在加密密鑰記錄模式中嵌入256×56位元組的記錄數據中的256×56比特偽隨機數序列。
XOR門105對來自偽隨機數發生器104的偽隨機數序列和加密密鑰存儲器102c的比特序列進行「異」運算，並向PE調製器106輸出得到的偽隨機數序列D。就是說，根據56-比特的加密密鑰的每個比特直接或在256比特的偽隨機數序列邏輯反轉之後，XOR門105有選擇地把偽隨機數發生器104產生的256比特偽隨機數序列提供到PE調製器106。
根據來自定時發生器103的定時信號，PE調製器106向來自XOR門105的偽隨機數序列D施加PE(相位編碼)調製，和向調相器107輸出得到的PE調製信號E。結果是，如圖36中的定時圖所示，當來自XOR門105的偽隨機數序列D是0時，PE調製信號E在通道信號B的中部下降，當偽隨機數D是1時上升，並在相同隨機數重複時再次反轉通道信號B的邊界。
根據來自PE調製器106的PE調製信號E，調相器107進行相位調製，以使來自格式化器102的通道信號B的邊緣超前或滯後較短時間，並向記錄通道108輸出得到的調製通道信號F。應指出，把該較短時間預設到在正常再生裝置上播放通過旁路該調相器107(未記錄子數字數據)僅記錄主數字數據的正常DVD時觀察到的抖動的頻率分布的標準偏差(σ)的一半值(σ/2)。
圖41是表示調相器107的詳細配置的方框圖。調相器107具有把輸入信號延遲少數較短時間的延遲裝置107a，和具有兩個輸入和一個輸出的選擇器107b。當作為控制信號輸入的PE調製信號E是1時，選擇器107傳送直接從格式化器102輸入的通道信號B。當PE調製信號E是0時，選擇器107通過延遲裝置107a傳送輸入的通道信號。
結果是，輸入到調相器107的通道信號B的上升和下降邊緣的相位(在相對時間關係上)當PE調製信號E是0(0到180度)時超前上面提到的較短時間，當PE調製信號E是0(180到360度)滯後該較短時間。換句話說，根據偽隨機數序列D利用抖動來調製輸入到調相器107的通道信號B，並轉換成調製的通道信號F，如圖36所示。
記錄通道108產生與來自調相器107的調製通道信號F同步地切換發射到DVD10的雷射束通/斷的控制信號，並把控制信號發送到記錄頭109。根據來自記錄通道108的控制信號，記錄頭109通過發射雷射束，同時切換雷射束的通和斷來把記錄標記刻到旋轉DVD 10的表面上的螺旋圖案中。結果是，在DVD中形成包括可光學讀取的凹凸的凹坑的調製的記錄標記G。
圖42示出上面具有由記錄頭109形成的凹坑的DVD上的記錄膜的表面。利用超前(或延遲)與在加密密鑰記錄模式中未形成的凹坑的邊緣位置有關的恆定短時間對應的位移量的相位形成在加密密鑰記錄模式中形成的凹坑的兩個邊緣(在光點的掃描方向)。
圖43是表示針對在加密密鑰記錄模式中形成的凹坑，即利用抖動調製記錄的調製的記錄標記G觀察到的抖動的頻率分布的曲線。
曲線A表示僅在PE調製信號是0時產生的調製記錄標記G的邊緣的抖動分布，並且是其中最高頻率是相位在滯後方向移位該位移量的位置X(L)的近似高斯分布。曲線B是僅在PE調製信號是1時產生的調製記錄標記G的邊緣的抖動分布，並且是其中最高頻率是相位在超前方向移位該位移量的位置X(H)的近似高斯分布。曲線C表示組合曲線A和B的整個抖動分布。
本發明利用了使用與記錄該加密密鑰使用的相同的偽隨機數序列進行同步檢測時可將曲線C的抖動分布分成曲線A和B的事實。
使用上述子數字數據記錄方法記錄加密密鑰1。該操作針對加密密鑰1至n繼續，以便連續將n個加密密鑰記錄到記錄區中的特定區域。
下面以加密和記錄第i個內容標題(內容ID＝i，i＝1，2，...，n)為例來描述內容加密和記錄操作。當從控制器(圖中未示出)接收到開始加密和記錄內容標題i的主數字數據，(下文稱該操作為「主數字數據加密和記錄模式」)，識別內容ID＝i的內容ID信號時，加密密鑰選擇器101a選擇加密密鑰i並輸出到加密編碼器101b。
加密編碼器101b把加密密鑰i的值加到8比特的輸入記錄數據，並輸出到數據選擇器101c。例如，當加密密鑰i是1時，把1加到8比特記錄數據。
當數據選擇器101c從控制器(圖中未示出)接收到加密期待信號1時，選擇該加密數據並輸出到格式化器102。然後，使用加密密鑰i對該記錄數據加密。
調製器102a把8-比特碼元(字節)單元中的輸入加密數據轉換成16-比特通道代碼A(8-16轉換)，然後施加NRZI轉換以產生通道信號B，並輸出到調相器107。調相器107向記錄通道輸出未調相的通道信號B。
根據加密密鑰i加密記錄數據並記錄。針對內容1至n重複該操作，利用為每個內容標題更新的加密密鑰加密內容數據並記錄。
這意味著，即使使用正常的再生裝置讀取記錄了加密密鑰的DVD上的所有內容，並把讀取的內容直接記錄到另一個DVD，僅複製主數字數據，而未複製以抖動記錄嵌入的子數字數據(加密密鑰)。因此，再生裝置不能從非法複製的DVD解密和播放加密的主數字數據。從而避免了通過銷售盜版編輯來侵犯版權。(光碟再生裝置)下面描述再生裝置對利用如上所述的加密密鑰記錄的DVD的操作。
圖44是根據本發明的光碟再生裝置300的主要部分的方框圖。
再生裝置300是與上述DVD再生裝置100對應的DVD再生裝置。除了根據DVD上的記錄標記的位置再生主數字數據的功能外，再生裝置300還具有檢測在數據再生期間觀察到的記錄標記的抖動中嵌入的子數字數據(加密密鑰)，和根據檢測的加密密鑰對加密的主數字數據解密的功能。
再生裝置300具有再生頭302，再生通道303，再生信號處理器304，時鐘提取部分305，同步檢測器307，加密密鑰再生電路308，和偽隨機數發生器1217。
再生頭302是光拾取器。它在旋轉DVD上的記錄標記上發射聚焦的光束，產生指示記錄標記的邊緣位置的模擬讀取信號，和輸出到再生通道303。再生通道303通過波形均衡和整形把來自再生頭302的模擬讀取信號轉換成數字讀取信號，並輸出到再生信號處理器304和時鐘提取部分305。
根據來自再生通道303的讀取信號，時鐘提取部分305提取並產生4個時鐘信號，即，(i)與通道代碼的比特同步的通道比特時鐘，(ii)參考通道比特時鐘僅指示讀取信號的超前分量的超前相位誤差信號H，(iii)類似地僅指示滯後分量的滯後相位誤差信號I，和(iv)與讀取信號中的(字節單元)記錄數據同步的字節時鐘。然後，時鐘提取部分305把每個時鐘信號分別輸出到(i)再生信號處理器304，(ii)同步檢測器307，(iii)同步檢測器307，(iv)再生信號處理器304，同步檢測器307，和偽隨機數發生器306。
圖45是表示時鐘提取部分305的詳細配置的方框圖。時鐘提取部分305包括PLL電路，4-比特計數器305d，同步信號檢測器305e，和相位誤差信號分離器305f。PLL電路包括相位比較器305a，環路濾波器305b，和VCO(壓控振蕩器)305c。
相位比較器305a包括例如計數器，「異」門，或觸發器。根據作為來自VCO 305c的反饋輸入的通道比特時鐘和來自再生通道303的讀取信號，相位比較器305a計算讀取的信號的上升和下降沿和最靠近該讀取信號邊緣的通道比特時鐘的上升沿之間的相位誤差。計算結果作為相位誤差信號輸出到環路濾波器305b和相位誤差信號分離器305f。
環路濾波器305b是平滑來自相位比較器305a的相位誤差信號，並將其轉換成直流電壓信號的低通濾波器。VCO 305c產生頻率與來自環路濾波器305b的電壓信號對應的通道比特時鐘。
同步信號檢測器305e檢測讀取的信號中包含的同步圖案，並將其作為復位信號輸出到4-比特計數器305d，4-比特計數器305d是對來自VCO305c的通道比特時鐘施加1/16分頻的計數器，並由來自同步信號檢測器305e的復位信號復位。就是說，4-比特計數器305d輸出與讀取的信號中的記錄數據(字節單元)同步的字節時鐘。
相位誤差信號分離器305f把來自相位比較器305a的相位誤差信號分成超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I，並輸出到同步檢測器307。
圖46A是表示相位誤差信號分離器305f的詳細配置的示意電路圖。相位誤差信號分離器305f包括兩個倒相器350a，350b，和兩個「與」門350c和350d。圖46B是用於描述圖46A所示的相位誤差信號分離器305f的操作的信號的定時圖。
如圖46B所示，超前相位誤差分量和滯後相位誤差分量包括在從相位比較器305a輸出的相位誤差信號中。由於與通道比特時鐘同步地分開這些相位誤差信號H和I，從「與」門350c輸出的信號(超前相位誤差信號H)波形僅示出了超前相位誤差信號分量，從「與」門350d輸出的信號(滯後相位誤差信號I)波形僅示出了滯後相位誤差信號分量。
再生信號處理器304是解調來自再生通道303的讀取信號，控制子數字數據的檢測，並根據檢測結果提供版權保護的電路。另外，當再生內容時，再生信號處理器304根據加密密鑰讀取操作期間讀取的加密密鑰對解調的信號解碼，並輸出解碼的信號作為再生信號。在讀出該加密密鑰時，輸出該解調信號作為再生信號。
圖47是表示再生信號處理器304的詳細配置的方框圖。再生信號處理器304包括解調器304a，解碼器304b，數據選擇器304c，和初始值存儲器304c。
下面描述讀取記錄到控制數據區中的特定區域的子數字數據(加密密鑰)。如上所述，當用戶包含n個內容項時，n個加密密鑰作為子數字數據嵌入控制數據區的特定部分。
將盤插入驅動器後，加密密鑰再生電路308在引入操作期間從控制數據區中的特定區讀取加密密鑰，並把n個加密密鑰存儲到加密密鑰再生電路308。
當從控制器(圖中未示出)接收到表明開始從控制數據區的特定區讀取加密密鑰(下文稱該操作為「加密密鑰讀取模式」)的通知時，再生信號處理器304把初始值存儲器304d中存儲的初始值輸出到偽隨機數發生器306。
偽隨機數發生器306具有與光碟記錄裝置100的偽隨機數發生器104相同的功能。偽隨機數發生器306使用來自初始值存儲器304d的初始值作為預設值，來自時鐘提取部分305的字節時鐘作為移位時鐘，產生每個周期具有215個比特序列的偽隨機數序列(M序列)。在再生裝置300中，使用偽隨機數發生器306產生256×56比特偽隨機數序列。
同步檢測器307是檢測來自偽隨機數發生器306的偽隨機數序列，從時鐘提取部分305輸出的超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I之間的相關性，並向加密密鑰再生電路308傳送每個偽隨機數(1比特)的檢測結果(正相關/負相關/無相關)的電路。
圖48示出了同步檢測器307的詳細配置。同步檢測器307包括PE調製器307a，選擇器307b，積分器307c，閾值估算器307d，和8-比特計數器307e。
PE調製器307a是具有與記錄裝置100的定時發生器103a和PE調製器106的響應功能對應功能的調製器。根據來自時鐘提取部分305的字節時鐘，PE調製器307a對來自偽隨機數發生器307的偽隨機數序列進行PE調製，並將該結果作為選擇控制信號輸出到選擇器307b。具體地說，當來自偽隨機數發生器306的偽隨機數是0時，PE調製器1215a向選擇器1215b輸出在再生讀取信號中的每個記錄數據字節的中部下降，在偽隨機數是1時上升，和在相同的偽隨機數重複時在每個記錄數據字節的邊緣再次反轉的信號波。
選擇器307b是各具有2個輸入和1個輸出的兩個選擇器。當來自PE調製器307a的控制信號是1時，選擇器307b把來自時鐘提取部分305的超前相位誤差信號H和I分別傳送到積分器307c的正和負輸入端。當控制信號是0時，分別傳送跨越積分器307c的正和負輸入端的信號H和I。
8-比特計數器307e是向來自時鐘提取部分305的字節時鐘施加1/256分頻的計數器。該分頻結果作為復位信號輸出到積分器307c，閾值估算器307d，和加密密鑰再生電路308。因此，每當偽隨機數發生器306輸出256-比特隨機數序列時，該復位信號輸出一個復位脈衝。
積分器307c是差分輸入和雙極輸出的模擬積分器。與相加和累積輸入到正輸入端的脈衝區類似，積分器307c相減和累積輸入到負輸入端的脈衝區，向閾值估算器307d輸出與總累積區對應的模擬信號。如果在此期間從8-比特計數器施加復位信號。積分器307c從零重新開始。
結果是，在來自PE調製器307a的PE調製信號是1時，來自積分器307c的輸出波指示超前相位誤差信號H中的脈衝的相加累積區和滯後相位誤差信號I中的脈衝的相減累積區的總累積區。當PE調製是0時，該輸出波指示超前相位誤差信號H中的脈衝的相減累積區和滯後相位誤差信號I中的脈衝的相加累積區的總累積區。
因此，當正相關繼續時，積分器307c的輸出波是具有正斜率的斜坡波(當正相關連續時，在PE調製信號到1時僅在超前相位誤差信號H中出現脈衝，當PE調製信號到0時僅在滯後相位誤差信號I中出現脈衝)。反之，在負相關繼續時(當負相關連續時，在PE調製信號到1時僅在滯後相位誤差信號I中出現脈衝，在PE調製信號到0時僅在超前相位誤差信號H中出現脈衝)，積分器307c的輸出波是具有負斜率的斜坡波。當正或負相關性都不存在時，就是說，當脈衝在相位誤差信號H和I中隨機出現，而與PE調製信號無關時，由於這些誤差信號中的兩個脈衝的頻率實質上相等，來自積分器307c的輸出波保持在近似零的值。
閾值估算器307d是比較器，或用於確定找到來自積分器307c的模擬信號的三個預定電壓範圍的其它設備。
圖49描述了閾值估算器307d的操作，並示出從積分器307c輸入到閾值估算器307d的模擬信號波。在從8-比特計數器307e施加復位信號的時刻(具體地說，剛剛在此之前)，閾值估算器307d向加密密鑰再生電路308輸出NRZ格式的代碼序列，當來自積分器307c的信號電壓大於正閾值時，該代碼序列為1，當小於負閾值時，該代碼序列為0。
設定閾值以便在應用根據本發明的抖動調製時，積分器307c的輸出電壓可靠地(即可能性極高)超過閾值電壓，但在不應用抖動調製時，積分器307c的輸出電壓不超過該閾值(即可能性極低)。在記錄期間(調相器107中延遲電路107a的延遲)根據例如抖動調製，輸入到積分器307c的字節數(256)，每個字節的平均邊緣計數值，或自然(隨機出現)抖動分布中的標準偏差來確定特定值。
從閾值估算器307d輸出的代碼序列表示出了在每個256-比特偽隨機數觀察到的相關性的極性(正或負)中的變化。該極性變化是與指示對於每個256-比特的偽隨機數序列，是不進行邏輯反轉由抖動調製記錄該偽隨機數序列，還是在邏輯反轉之後記錄偽隨機數序列的比特序列對應的信息。
加密密鑰再生電路308根據來自同步檢測器307的代碼序列讀取用於加密內容的加密密鑰，並在加密密鑰選擇器中存儲多個加密密鑰。
圖50是加密密鑰再生電路308的詳細配置的方框圖。加密密鑰再生電路308包括移位寄存器308a，計數器308b，加密密鑰選擇器308c，和加密密鑰存儲器308d。
移位寄存器308a是使用來自同步檢測器307的復位信號作為移位時鐘來移位和存儲來自同步檢測器307的代碼序列56-級(比特)移位寄存器。在56-比特代碼序列剛剛輸入到移位寄存器308a之後，計數器308b向加密密鑰選擇器308c輸出加載脈衝。加密密鑰選擇器308c由此接收移位寄存器的值。
在從計數器308b接收加載脈衝的同時，加密密鑰選擇器308c從控制器(圖中未示出)識別當前第i個加密密鑰的加密密鑰ID信號，並把從移位寄存器輸入的值存儲到存儲與加密密鑰ID對應的加密密鑰的位置。
針對加密密鑰1至n重複該操作，以便從控制數據區讀取n個加密密鑰並存儲到加密密鑰選擇器308c。
下面使用解密和再生第i個內容標題(內容ID＝i，i＝1，2，...，n)為例來描述基於加密密鑰的內容解密和再生操作。當加密密鑰選擇器308c接收到開始解密和再生內容標題i的主數字數據的命令(該操作在下文被稱為「主數字數據解密和再生模式」)，來自控制器(圖中未示出)的識別內容ID＝i的內容ID信號時，加密密鑰選擇器308c選擇加密密鑰i，把加密密鑰存儲到加密密鑰存儲器308d，並把加密密鑰輸出到再生信號處理器304。
解調器304a對應光碟再生裝置100的調製器102a。解調器304a與來自時鐘提取部分305的通道比特時鐘同步地取樣來自再生通道的讀取信號，並解調成代碼序列A，進行8-16調製，以便與來自時鐘提取部分305的字節時鐘同步地把通道代碼A轉換成與每個通道代碼對應的8-比特記錄數據，並把記錄數據流發送到解密解碼器304b和數據選擇器304c。
解密解碼器304b從8-比特記錄數據P減去加密密鑰i的值Q，並向數據選擇器304c輸出解碼的數據R。例如，加密密鑰i是1，則從8-比特記錄數據P減1。數據選擇器304c選擇用於輸出的解碼數據R作為再生信號。從而根據加密密鑰i解碼讀取的信號。
因此，由於不能對加密的記錄數據解密，能夠防止從不能從其讀取加密密鑰的DVD非法再生記錄數據。結果是，即使通過對包含加密密鑰的合法DVD進行完全複製來生產新DVD，除非還複製了由抖動調製嵌入的加密密鑰，由於再生設備不能對主數字數據解密，可保護DVD上記錄的內容的版權。
常規DVD加密方法記錄該盤並把標題密鑰記錄到該盤作為數據，使其能夠非法讀取該密鑰。然而，本發明的方法通過抖動調製嵌入了加密密鑰，從而加密密鑰檢測更加困難。這改善了加密密鑰安全性和保密性。
另外，現有技術的再生方法使用估算電路來區分合法盤和非法複製，和僅向再生信號處理器發送啟動信號，以便在識別該盤為合法盤時能夠再生。然而，通過改進電路以便向再生信號處理器輸出非法啟動信號，很容易使如圖51所示的該現有技術方法失效。
然而，利用該實施例的方法，光碟再生裝置必須讀取與從記錄到數據控制區的子數字數據再生的內容對應的加密密鑰，並解密利用該加密密鑰加密的主數字數據。這意味著，即使如上所述改進該再生裝置，由於再生裝置不能解密被加密的主數字數據，可保護該盤內容的版權。
此外，上面藉助估算電路向再生信號處理器發送啟動信號以啟動數據再生的方法不能通過沒有圖52所示的該估算功能的光碟再生裝置來防止再生非法盤的複製品。
利用本發明的本實施例，光碟再生裝置必須讀取與從記錄到數據控制區的子數字數據再生的內容對應的加密密鑰，並利用該加密密鑰對加密的主數字數據解密。因此，沒有用於檢測子數字數據的功能的光碟再生裝置不能對加密的主數字數據解密，因而不能保護版權。
此外，即使如圖53所示從外部設備或軟體輸入非法的加密密鑰，以從合法盤讀取數據，必須針對所有內容解密加密密鑰。這明顯增加了加密密鑰解密過程中所涉及的工作，使有效地進行數據讀取更加困難。
上面描述了根據本發明的使用子數字數據加密和解密主數字數據的數據記錄介質以及記錄和再生裝置，很顯然，本發明不限於此，而是可以以多種方式改變。
例如，在該實施例中，根據單個56-比特加密密鑰邏輯反轉的256×56比特偽隨機數序列被嵌入到256×56連續字節的記錄數據。然而，本發明不限於這些數值。例如，也可以把多個區域中從多(1，2，或更多)種初始值開始多個偽隨機數序列，或與ECC塊，扇區，幀，或其它物理記錄結構有關的字節數嵌入特定盤數據中的記錄數據。
此外，該實施例中的用戶數據包括多個內容項，利用該內容特定加密密鑰加密每個內容項，但本發明不限於此。例如，可把用戶數據分成多個記錄數據單元，每個記錄數據單元包含特定數量的記錄數據字節或與軌跡，ECC塊，扇區，或該盤的其它物理記錄結構有關的特定區中的記錄數據。然後，利用專用於該記錄數據單元的加密密鑰加密每個記錄數據。隨著加密密鑰數量的增加，進一步增強了用戶數據的安全性。
本發明的該實施例針對每個內容項使用一個加密密鑰，並分開對每個比如項加密，但本發明不限於此。例如，可將一個加密密鑰用於多個記錄數據單元，從而減少主數字數據記錄加密密鑰的數量。
該實施例按升序把加密密鑰1至n記錄到控制數據區的特定部分，但本發明不限於此。例如，可對記錄加密密鑰的順序加擾，或根據特定規則確定該順序。
該實施例利用在軌跡的方向移位微小量的記錄標記邊緣記錄加密密鑰作為調相的子數字數據，但本發明不限於此。例如，使用通過在徑向方向把記錄標記位移微小距離來記錄子數字數據的各種其它方法，或使用信號幅度，跟蹤誤差信號，聚焦誤差信號，非對稱性，調製因數，或向凹坑形狀或信號傳遞微小改變的其它技術。
此外，該實施例把用於產生偽隨機數序列的初始值秘密地存儲到光碟再生裝置100的格式化器102和盤讀取器300的再生信號處理器304，但本發明不限於此。例如，光碟再生裝置可把用於記錄子數字數據的初始值記錄到DVD的控制數據區。當把盤加載到光碟再生裝置時，讀取器在引入操作期間從控制數據區讀取該初始值，並把該初始值存儲到初始值存儲器。
不限於把初始值記錄到控制數據區作為初始值，而是可記錄到用戶數據區的特定部分。通過為每個記錄數據單元定義多個初始值和定義偽隨機數序列可進一步增強用戶數據的安全性。
本實施例的加密編碼器加密密鑰值加到8-比特塊中的輸入記錄數據，但本發明不限於該加密方法。
如圖55所示，例如，設La為加密密鑰低位8比特的值，Lb為9至16位的值，Lc為17至24位的值。此後，加密編碼器可把La加到記錄數據J的8比特以獲得加密的數據Ka。然後，從來自Ka的低位的Lb定義的比特位置開始，邏輯反轉由Lc指示的比特的數量以輸出加密的數據K。
此外，如圖56所示，可利用現有技術的DVD加密技術中的盤密鑰和標題密鑰加密主機密鑰，可進一步使用子數字數據加密密鑰加密該加密的主機密鑰，並可使用得到的密鑰加擾該內容。此外，通過記錄加密密鑰作為子數字數據，本發明的方法可應用於利用加密密鑰加擾記錄數據的所有加密方法。
該實施例把用作子數字數據的保密密鑰預先存儲到光碟再生裝置100，但可響應用戶命令或與外部設備安全通信來寫入該保密密鑰。
此外，已參考DVD-ROM介質描述了該實施例，但本發明不限於此，而是可應用於CD-ROM，DVD-RAM，和其它介質。此外，在略微改變記錄標記的形狀或位置時寫入凹坑(記錄標記)的情況下，本發明可用於使用除用於數據記錄的凹坑和紋間表面信息外的各種記錄方法的介質，包括相位轉移(相位改變)和磁化。實施例4
在本發明的該實施例中，把用於加密主數字數據的加密密鑰作為子數字數據重疊地記錄到加密的主數字數據。(光碟)圖56示出了根據本發明該實施例如何由光碟中的塊來提供加密密鑰。利用用於該塊的加密密鑰對光碟的每個ECC塊在中的用戶數據加密。用於加密每個塊的加密密鑰作為子數字數據重疊地記錄到ECC塊中的記錄數據。從每個ECC塊的開始把加密密鑰作為子數字數據重疊地記錄到主數字數據的前14,336個字節(256位元組×56-比特加密密鑰。
這導致了用於加密特點ECC塊的加密密鑰重疊到該ECC塊中的記錄數據作為子數字數據。當合法DVD再生裝置具有用於從ECC塊讀取信號的始端讀取加密密鑰的功能時，它能夠讀取加密的主數字數據，沒有該功能的非法再生裝置不能對加密的主數字數據解密。因此，可避免通過銷售非法DVD再生裝置來侵犯版權。(光碟記錄裝置)本發明該實施例中的光碟再生裝置的配置與圖35所示的相同。下面描述把子數字數據重疊到主數字數據時加密和記錄主數字數據的操作。
為記錄ECC塊i(i＝1至n)，加密密鑰選擇器101a從控制器(圖中未示出)接收開始主數字數據加密和記錄模式，加密密鑰記錄模式的信號，和指示ECC塊i的內容ID信號，然後把加密密鑰i發送到加密編碼器101b。
如上面實施例3所描述的，加密編碼器101b利用加密密鑰i對ECC塊i的記錄數據J加密，並把加密的數據輸出到數據選擇器101c。數據選擇器101c向格式化器102發送加密的數據。格式化器102的調製器102a執行8-16調製以轉換加密的數據，並向調相器107輸出通道信號B。
使用實施例3中描述的相同的子數字數據記錄方法，把加密密鑰重疊記錄到通道信號B。格式化器102向偽隨機數發生器104初始值，向XOR門105輸出加密密鑰i。偽隨機數發生器104根據輸入至此的初始值和字節時鐘來向XOR門105輸出偽隨機數序列。XOR門105根據輸入的偽隨機數序列向PE調製器106輸出偽隨機數序列。PE調製器106執行PE調製，以便根據來自定時發生器103的定時信號轉換來自XOR門105的偽隨機數序列D，並把得到的PE調製信號E輸出到PE調製器106。
PE調製器107執行相位調製以便根據來自PE調製器106的PE調製信號E略微延遲或超前來自格式化器102的通道信號B的邊緣，和向記錄通道108輸出調製的通道信號F。
記錄通道108與來自調相器107的調製通道信號F的1/0同步地產生開啟/關閉發射到DVD 10的雷射束的控制信號，並把控制信號發送到記錄頭109。記錄頭109根據來自記錄通道108的控制信號，通過在切換雷射束通和斷時發射雷射束來把記錄標記刻到旋轉DVD 10的表面上的螺旋圖案。結果是，在DVD 10中形成了由可光學讀取的凹坑和紋間表面組成的調製的記錄標記G。
作為該操作的結果，把加密密鑰i作為子數字數據重疊記錄通道信號B，該子數字數據等同於在ECC塊始端的256×56位元組的加密數據。
這意味著，即使使用正常的盤讀取器讀取記錄了加密密鑰的DVD上的所有內容，並把讀取的內容直接記錄到另一個DVD，僅能複製主數字數據，而不能複製以抖動嵌入記錄的子數字數據(加密密鑰)。因此，盤讀取器不能從非法複製的DVD解密和播放加密的主數字數據。從而避免了通過銷售盜版編輯而侵犯版權。
此外，已參考DVD-ROM介質描述了該實施例，但本發明不限於此，而是可應用於CD-ROM，DVD-RAM，和其它介質。此外，在略微改變記錄標記的形狀或位置時可寫入凹坑(記錄標記)的情況下，本發明可應用於使用除用於數據記錄的凹坑和紋間表面信息外的各種記錄方法的介質，包括相位轉移(相位改變)和磁化。圖35所示的記錄裝置可應用於該實施例，以具有相同的操作和配置。(光碟再生裝置)根據本發明該實施例的光碟再生裝置的配置與圖44所示的相同。如圖57所示加密密鑰再生電路的內部配置。
下面參考解密和再生再生記錄ECC塊i(i＝1至n)來描述提取重疊到主數字數據的子數字數據時該再生裝置解密和再生主數字數據的操作。
當再生信號發生器304從控制器(圖中未示出)接收通知開始「加密密鑰讀取模式」和「內容解密和再生模式」，和識別ECC塊i的內容ID信號，解調器304a對從再生通道輸入的讀取信號應用16-8解調，並把解調信號P輸出到解碼器304b和數據選擇器304c。再生信號處理器304還向偽隨機數發生器306輸出存儲到初始值存儲器304d的初始值。偽隨機數發生器306根據該初始值產生偽隨機數序列(M序列)。
同步檢測器307檢測來自偽隨機數發生器306的偽隨機數序列與從時鐘提取部分305輸出的超前相位誤差信號H和滯後相位誤差信號I之間的相關性，並向加密密鑰再生電路800輸出每個偽隨機數(1比特)的結果(正相關，負相關，無相關)。
加密密鑰再生電路800根據輸入的復位信號和代碼序列讀取該加密密鑰。移位寄存器800a是使用來自時鐘提取部分305的復位信號作為移位時鐘來移位和存儲來自同步檢測器307的代碼序列的56-比特(56級)移位寄存器。在56-比特代碼序列剛剛輸入到移位寄存器800a後，計數器800b向加密密鑰存儲器800c輸出加載脈衝/加密密鑰存儲器800c此時存儲來自移位寄存器800a的值/在剛剛存儲加密密鑰i後，加密密鑰存儲器800c向再生信號處理器304輸出加密密鑰i。
解密解碼器304b從由再生通道303輸入的8-比特解調信號數據減去由加密密鑰存儲器800c輸入的加密密鑰i的值，並輸出到數據選擇器304c。例如，如果加密密鑰i是1，從8-比特記錄數據減1。數據選擇器304c選擇解密編碼器304b的輸出作為再生信號。從而根據加密密鑰i解密該解調信號。
除了上面第一實施例的優點外，本發明的該第四實施例記錄用於加密重疊到每個ECC塊的加密數據的每個ECC塊的加密密鑰。因此，當再生該數據以再生每個ECC塊時，需要讀取嵌入主數字數據中的加密密鑰，並對加密的數據解密。因此，能夠在沒有加密密鑰解密功能的情況下防止從DVD非法讀取數據。
此外，即使從外部設備或軟體把非法加密密鑰輸入到來自合法複製的讀取數據。必須針對每個ECC塊解密該加密密鑰。這明顯增加了加密密鑰解密過程中所涉及的工作，並有效地使讀取數據更困難。
本實施例使用專用於每個塊的加密密鑰對該塊加密，但本發明不限於此。例如，可將用戶數據分成多個記錄數據單元，每個記錄數據單元包含與軌跡，ECC塊，扇區，或盤的其它物理記錄結構有關的特定區中的特定數量的記錄數據字節或記錄數據。利用專用於該記錄數據單元的加密密鑰對每個記錄數據單元加密。隨著加密密鑰數量的增加進一步增強了用戶數據的安全性。
此外，該實施例把特定數據塊的加密密鑰記錄到該塊中的記錄數據流，但本發明不限於此。例如，如圖58所示，可以與記錄數據的前一個單元的記錄數據重疊記錄用於記錄數據的特定單元的加密密鑰。當連續再生短暫連續的記錄數據單元時，由於在再生前一個單元時預先讀取了再生該數據所需的加密密鑰，該方法立即啟動要再生的希望的記錄數據單元(即不需等待讀取該加密密鑰)。因此，能夠記錄用於加密記錄數據的特定單元的加密密鑰，與不同單元的記錄數據中的記錄數據重疊。
在根據本發明第三和第四實施例的光碟中，加密密鑰以使其難以讀取的方式作為子數字數據嵌入到主數字數據。因此，在根據記錄標記的出現簡單地複製光碟時，不複製該加密密鑰。從而可防止解密該加密的主數字數據，防止了通過準確地複製光碟上的數字內容侵犯版權。
此外，利用抖動調製嵌入加密密鑰使在根據本發明第三和第四實施例的光碟中解密該加密密鑰更加困難。
此外，由於使用不能讀取加密密鑰的光碟不能對加密的記錄數據解密，根據本發明的第三和第四實施例，可利用光碟防止非法讀取記錄的數據。因此，即使完全複製包含該加密密鑰的光碟，除非也複製利用抖動調製嵌入的加密密鑰，否則不能解密光碟複製品上加密的主數字數據，因而可保護版權。
本發明以難以進行讀取的方式把讀取盤內容所需的密鑰作為子數字數據嵌入主數字數據。因此，在根據記錄標記出現簡單地複製光碟時，未記錄子數字數據。這防止在光碟上對受版權保護的數字年的完全非法複製，並防止了解密主數字數據。結果是，本發明能夠防止通過在光碟上完全複製受版權保護的數字內容來侵犯版權。
已經描述了本發明，很顯然，可以以多種方式改變本發明。這些改變不脫離本發明的精神和範圍，很顯然，對於本領域技術人員來說，所有這些改變包括在下面權利要求的範圍中。
權利要求
1.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中在盤上為由主數字數據記錄的單個內容設置的各存儲相同子數字數據的多個區域。
2.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中為由主數字數據記錄的單個內容設置各存儲不同子數字數據的多個區域。
3.根據權利要求1或2所述的光碟，其中該多個區域配置在預定的徑向位置單元。
4.根據權利要求1或2所述的光碟，其中該多個區域配置在預定的地址單元。
5.根據權利要求1或2所述的光碟，其中該位移量在每個區域中不同。
6.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中為由主數字數據記錄的不同內容設置不同的子數字數據。
7.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中在與由主數字數據記錄內容的數據區不同的區域中形成子數字數據。
8.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中在與由主數字數據記錄內容的數據區和記錄控制數據的控制區不同的區域中形成子數字數據。
9.根據權利要求1，2，6，7或8所述的光碟，其中子數字數據是用於確定該盤或內容是否合法的信息。
10.根據權利要求1，2，6，7或8所述的光碟，進一步存儲與根據子數字數據形成的圖案具有相關性的圖案。
11.根據權利要求1，2，6，7或8所述的光碟，進一步存儲指示在何處形成子數字數據的信息。
12.一種再生光碟的再生方法，該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和子數字數據，子數字數據通過在記錄標記的軌跡方向對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上，該方法包括根據子數字數據構成圖案；將該圖案與預定密鑰信息比較；和在未確認圖案與密鑰信息之間的相關性時限制由主數字數據記錄的內容的再生。
13.根據權利要求12所述的再生方法，其中以特定的再生時間間隔再生子數字數據。
14.根據權利要求12所述的再生方法，其中通過網絡獲得密鑰信息。
15.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；由可光學讀取的記錄標記記錄的子數字數據；和用於提取子數字數據的子數字數據管理信息。
16.根據權利要求15所述的光碟，其中通過使記錄標記邊緣在記錄標記的軌跡方向位移微小量的相位調製來記錄子數字數據，從而在相位從用於僅記錄主數字數據的記錄標記的邊緣位置超前或滯後預定微小量的位置形成記錄標記邊緣。
17.根據權利要求15所述的光碟，其中子數字數據公裡信息包括隨機數序列的初始值。
18.根據權利要求15所述的光碟，其中根據累積值是否在預定範圍內來產生子數字數據，通過累積超前或滯後隨機數序列特定長度的記錄標記邊緣來獲得該累積值，在子數字數據管理信息中存儲該閾值。
19.根據權利要求15所述的光碟，其中子數字數據管理信息包括子數字數據的位置信息。
20.根據權利要求15所述的光碟，其中通過根據記錄標記長度開啟和關閉相位調製來記錄子數字數據。
21.根據權利要求15所述的光碟，其中子數字數據管理信息包括確定是否開啟或關閉相位調製的記錄標記的長度信息。
22.根據權利要求15所述的光碟，其中將子數字數據管理信息記錄到為在光碟上存儲控制數據而提供的數據區。
23.根據權利要求15所述的光碟，其中將子數字數據管理信息記錄到為在光碟上存儲用戶數據而提供的數據區。
24.根據權利要求15所述的光碟，其中將子數字數據管理信息預記錄到光碟的脈衝串刻錄區。
25.一種再生光碟的再生裝置，該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，通過在盤的軌跡方略微移位記錄標記的邊緣位置的相位調製記錄的子數字數據，和用於提取子數字數據的子數字數據管理信息，該裝置包括從光碟再生主數字數據的部分；和提取子數字數據的部分。
26.根據權利要求25所述的再生裝置，其中子數字數據提取部分根據從光碟上的子數字數據管理信息讀取的信息來提取子數字數據。
27.一種通過在盤上形成可光學讀取的記錄標記而將主數字數據記錄到光碟的記錄裝置，該裝置包括通過在盤的軌跡方向將記錄標記的邊緣位置移位微小量的相位調製來記錄子數字數據的部分，其中子數字數據記錄部分形成記錄標記，以使記錄標記的邊緣在相位超前或滯後預定較小量的位置與主數字數據對應，和其中子數字數據記錄部分包括用於記錄提取子數字數據所需的子數字數據管理信息的部分。
28.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過將特定記錄標記的位置或形狀改變微小量而記錄的子數字數據，其中由子數字數據對主數字數據加密。
29.根據權利要求28所述的光碟，其中使用一組特定的記錄數據作為一個單元，把主數字數據分成多個記錄數據組，其中用與每組特定的記錄數據對應的子數字數據對記錄數據組加密。
30.根據權利要求28所述的光碟，其中將子數字數據記錄到記錄加密的主數字數據的區域。
31.根據權利要求28所述的光碟，其中將子數字數據記錄到與記錄加密的主數字數據的區域不同的區域。
32.根據權利要求28所述的光碟，其中將主數字數據按內容單元分成多個記錄數據組。
33.根據權利要求28所述的光碟，其中將主數字數據按徑向位置單元分成多個記錄數據組。
34.根據權利要求28所述的光碟，其中將主數字數據按軌跡單元分成多個記錄數據組。
35.根據權利要求28所述的光碟，其中將主數字數據按ECC塊單元分成多個記錄數據組。
36.根據權利要求28所述的光碟，其中將主數字數據按扇區單元分成多個記錄數據組。
37.根據權利要求28所述的光碟，其中由主數字數據構成的多個記錄數據組包括一組未加密的記錄數據。
38.根據權利要求28所述的光碟，其中加密的記錄數據組中的記錄數據包括部分未加密的記錄數據。
39.根據權利要求28所述的光碟，其中存在至少兩個用於對一個記錄數據組加密的子數字數據。
40.一種通過在光碟上形成記錄標記而將主數字數據記錄到光碟的記錄裝置，該裝置包括通過把記錄標記邊緣的位置或形狀改變微小量來記錄子數字數據的子數字數據記錄部分；和根據子數字數據對主數字數據加密的主數字數據加密部分。
41.根據權利要求40所述的記錄裝置，其中子數字數據記錄部分通過把記錄標記的位置在盤的軌跡方向位移微小量的相位調製來記錄子數字數據。
42.根據權利要求41所述的記錄裝置，其中子數字數據記錄部分在記錄加密的主數字數據的區域中記錄子數字數據。
43.根據權利要求41所述的記錄裝置，其中子數字數據記錄裝置在與記錄加密的主數字數據的區域不同的區域中記錄子數字數據。
44.一種從光碟再生數據的再生裝置，該光碟存儲由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據，和子數字數據，由子數字數據加密的主數字數據，和其中該裝置包括檢測光碟上形成的記錄標記的檢測部分；從與一系列檢測的記錄標記對應的通道信號提取子數字數據的子數字數據提取部分；和根據由提取部分提取的子數字數據對加密的主數字數據解碼的解密部分。
45.根據權利要求44所述的再生裝置，其中子數字數據提取部分包括從與該序列檢測的記錄標記對應的通道信號提取同步的通道比特時鐘的時鐘提取部分，和子數字數據提取部分根據通道信號和通道比特時鐘之間的相位差來提取子數字數據。
46.根據權利要求44所述的再生裝置，其中子數字數據提取部分從與記錄加密的主數字數據的區域中的該序列記錄標記對應的通道信號提取子數字數據。
47.根據權利要求44所述的再生裝置，其中子數字數據提取部分從與記錄加密的主數字數據的區域不同的區域中的該序列記錄標記對應的通道信號提取子數字數據。
48.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中根據再生的線速度設置記錄子數字數據的多個區域。
49.根據權利要求48所述的光碟，進一步包括不同的子數字數據。
50.一種光碟，包括由可光學讀取的記錄標記記錄的主數字數據；和通過對記錄標記的位置或形狀略微移位而與主數字數據重疊並記錄到盤上的子數字數據，其中設置記錄子數字數據的多個區域，每個子數字數據區具有相同的子數字數據和不同的微小位移量。
全文摘要
一種光碟，為防止非法複製記錄有受版權保護的數字內容的許可盤而提供的從光碟再生和/或向光碟記錄數據的方法和裝置。光碟10具有存儲控制數據的控制區12，存儲主數字數據(內容)的數據區14，存儲專用於主數字數據的子數字數據的識別區13。在局部調相的時鐘定時記錄子數字數據作為凹坑序列。當記錄盤識別數據作為子數字數據時，把存儲到再生裝置的密鑰信息與在從光碟10再生內容時從識別區13中的抖動波動檢測的識別數據(子數字數據)比較。如果確認特定的相關性，則識別該盤為合法複製的盤並允許再生。因此可防止非法複製。
文檔編號G11B19/12GK1466750SQ01816151
公開日2004年1月7日 申請日期2001年9月21日 優先權日2000年9月22日
發明者東海林衛, 中村敦史, 史, 石田隆, 通, 旬, 石橋廣通, 司, 宮下晴旬, 千賀久司, 枝, 高橋裡枝 申請人:松下電器產業株式會社