專利名稱：數(shù)字視頻復(fù)制保護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護數(shù)字數(shù)據(jù)免于未經(jīng)許可的大量復(fù)制的方法。具體來說，本發(fā)明涉及對被記錄在存儲介質(zhì)—例如光盤上的數(shù)字視頻信號進行復(fù)制保護的方法。
采用了對以數(shù)字方式記錄的音頻和視頻數(shù)據(jù)進行再現(xiàn)的裝置的消費電子產(chǎn)品近來的發(fā)展，已導(dǎo)致了廣大的數(shù)字記錄介質(zhì)的消費市場的相應(yīng)發(fā)展。這種數(shù)字記錄介質(zhì)有許多不同的形式，包括光盤、磁盤、磁光盤、磁帶、盒式磁盤等。許多這些形式的數(shù)字記錄介質(zhì)通常都有售或可出租。此外，消費者還可存取和檢索來自有線系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)等的存儲的數(shù)字音頻和視頻數(shù)據(jù)。
一般來說，預(yù)記錄數(shù)字介質(zhì)包含從原始數(shù)字母記錄中再現(xiàn)的完整的和實際上無錯誤的原始數(shù)據(jù)的復(fù)制品。存儲在預(yù)記錄數(shù)字介質(zhì)上的數(shù)字數(shù)據(jù)可被多次復(fù)制而不會明顯地影響被存儲數(shù)據(jù)的質(zhì)量，這在本領(lǐng)域中是眾所周知的。因此，預(yù)記錄數(shù)字介質(zhì)本身可用作許多數(shù)字數(shù)據(jù)復(fù)制品在其他數(shù)字介質(zhì)上復(fù)制與記錄的模板。
可以容易地進行這種復(fù)制和記錄操作以及所獲得的高質(zhì)量的記錄已助長了生產(chǎn)和散發(fā)假冒預(yù)記錄數(shù)字介質(zhì)的行為。雖然使用消費記錄/再現(xiàn)設(shè)備造成的假冒是少量的，但使用大量生產(chǎn)的記錄設(shè)備已引起了較嚴重的問題。在光盤工業(yè)中，光盤是利用稱為“格式化器”的格式化設(shè)備來批量生產(chǎn)的，它從母記錄中再現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)并將被再現(xiàn)的數(shù)據(jù)記錄在“原始”盤上。根據(jù)該“原始”盤制作沖壓模板、即“壓模”。這樣就產(chǎn)生了“壓?！保缓罂衫闷鋪砩a(chǎn)含有原始數(shù)字數(shù)據(jù)的大量光盤，例如ROM光盤。大量生產(chǎn)的光盤以后將稱為“零售光盤”。
光盤制造商目前難于(如果不是不可能)確定第三方所提供的數(shù)字數(shù)據(jù)的特定母本的真實性或合法權(quán)利。例如，假冒者可以將非法獲得的母記錄、即“原始”盤或“壓?！被蛏踔亮闶酃獗P拿給光盤制造商，要求大量復(fù)制所記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)。由于不能夠驗證假冒者所提供的數(shù)字數(shù)據(jù)的真實性或合法權(quán)利，光盤制造商就可能無意地大量生產(chǎn)了假冒的數(shù)字數(shù)據(jù)的光盤。存在不能夠?qū)⑦@種假冒光盤與經(jīng)正當授權(quán)從合法母記錄中復(fù)制的零售光盤區(qū)分開來的可能性。
本發(fā)明的一個目的是提供在大量復(fù)制數(shù)字記錄之前鑒別該記錄的設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供在大量復(fù)制數(shù)字記錄之前確定該記錄的真實性的格式化設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供禁止大量復(fù)制以零售方式購買的數(shù)字記錄的格式化設(shè)備。
本發(fā)明的還一個目的是將保密數(shù)據(jù)嵌入數(shù)字記錄來防止對該記錄進行大量復(fù)制。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了對記錄在存儲介質(zhì)上的信息信號進行鑒別和大量復(fù)制的格式化設(shè)備。該設(shè)備包括接收信息信號的第一接收裝置和接收密鑰信號的第二接收裝置；分析信息信號以檢測信息信號中的密鑰信號的密鑰信號檢測裝置；將密鑰信號插入到信息信號中以產(chǎn)生被修改的信息信號的密鑰插入裝置；如果在信息信號中沒有檢測到密鑰信號就記錄被修改的信息信號而如果在信息信號中檢測到密鑰信號就禁止記錄被修改的信息信號的記錄裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了對記錄在存儲介質(zhì)上的信息信號進行鑒別和大量復(fù)制的方法。該方法包括以下步驟接收信息信號；接收密鑰信號；分析信息信號以檢測信息信號中的密鑰信號；將密鑰信號插入到信息信號中以產(chǎn)生被修改的信息信號；以及，如果密鑰信號在信息信號中沒有被檢測到就記錄被修改的信息信號，如果密鑰信號在信息信號中被檢測到就禁止被修改的信息信號的記錄。
參看附圖閱讀所示實施例的以下詳細描述將明了本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點，附圖中相同的部分用同一標號來表示。


圖1是本發(fā)明一實施例的復(fù)制保護方法的步驟圖示；圖2A是Video_sequence(視頻_順序)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖2B是extension_and_user_data(擴展_和_用戶_數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖2C是user_data(用戶_數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖2D是group_of_pictures_header(圖象組_標題)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；
圖3A是MPEG層結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3B是片(slice)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖3C是宏塊數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖3D是macroblock_modes(宏塊_模式)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖4A、4B和4C是macroblock_type(宏塊_類型)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)圖示；圖5是本發(fā)明某些實施例的編碼器的方框圖；圖6是本發(fā)明某些實施例的格式化器的方框圖；圖7和8是密鑰數(shù)據(jù)插入點選擇方法的步驟圖示；圖9是多位密鑰數(shù)據(jù)的圖示；圖10是本發(fā)明另一實施例的編碼器的方框圖；以及圖11是本發(fā)明另一實施例的格式化器的方框圖；圖1示意性地說明本發(fā)明的復(fù)制保護方法100。根據(jù)該復(fù)制保護方法100，信息的原始源102被以數(shù)字方式進行記錄以產(chǎn)生合法的母帶104和合法的母盤106。該記錄過程可以在廣播電臺、錄音室、視頻再現(xiàn)設(shè)備等處進行。
原始源102可以包括音頻信號、視頻信號、文本數(shù)據(jù)、數(shù)字數(shù)據(jù)等，它們都可被編碼或被壓縮。例如，視頻信號可按照MPEG標準進行處理。合法母帶104最好是磁帶且合法母盤106最好是高密度磁光盤。當然，母帶104和母盤106各可被任何合適的存儲介質(zhì)、例如半導(dǎo)體存儲器、磁盤、光盤等代替。
將合法母帶104或合法母盤106提供給具有格式化器108的光盤制造商]。格式化器108再現(xiàn)合法母帶或母盤的相應(yīng)于原始源的信息的數(shù)字數(shù)據(jù)并把密鑰數(shù)據(jù)插入到被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中。包含了密鑰數(shù)據(jù)的被修改數(shù)字數(shù)據(jù)被記錄在大量的打算作零售的光盤(零售光盤110)上。密鑰數(shù)據(jù)用于區(qū)分記錄在零售光盤110上的數(shù)字數(shù)據(jù)與記錄在合法母帶104或合法母盤106上的數(shù)字數(shù)據(jù)。
消費者可以利用光盤播放機112再現(xiàn)記錄在零售光盤110上的數(shù)字數(shù)據(jù)。被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)可以通過與光盤播放機112連接的顯示器(未示出)顯示給消費者。從零售光盤110再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中包含密鑰數(shù)據(jù)不顯著影響相應(yīng)于原始源信息的數(shù)字數(shù)據(jù)的再現(xiàn)質(zhì)量。最好是將密鑰數(shù)據(jù)插入到相應(yīng)于源信息的數(shù)字數(shù)據(jù)中不導(dǎo)致消費者可察覺的這種數(shù)字數(shù)據(jù)顯示方面的瑕疵。
在假冒者的手中，存儲在零售光盤110上的數(shù)字數(shù)據(jù)可被復(fù)制和被記錄在例如非法母盤114和非法母帶116這樣的非法母盤或母帶上。非法母盤114可以是磁光盤且非法母帶116可以是磁帶。另外，母盤114和母帶116各也可被任何合適的存儲介質(zhì)、例如半導(dǎo)體存儲器、磁盤、光盤等代替。
假冒者然后可以把零售光盤110、非法母盤114或非法母帶116提供給具有格式化器108的光盤制造機，要求大量復(fù)制存儲在其中的數(shù)據(jù)。格式化器108再現(xiàn)假冒者提供的存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)并檢測在被再現(xiàn)數(shù)據(jù)中的密鑰數(shù)據(jù)。密鑰數(shù)據(jù)的存在向光盤制造機表明假冒者提供的存儲介質(zhì)不是其中所存儲的數(shù)據(jù)的授權(quán)母版。于是光盤制造機拒絕為假冒者大量生產(chǎn)含有這種數(shù)據(jù)的光盤。具體來說，一旦在記錄介質(zhì)上檢測到密鑰數(shù)據(jù)，格式化器108本身就可以禁止對存儲在該記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的任何復(fù)制。
相反地，當格式化器108再現(xiàn)其中沒有存儲密鑰數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)、例如合法母帶104或合法母盤106中的數(shù)據(jù)時，格式化器108就沒有檢測到任何密鑰數(shù)據(jù)。密鑰數(shù)據(jù)的不存在向光盤制造機表明該存儲介質(zhì)是其中所存儲的數(shù)據(jù)的授權(quán)母版。但是，光盤制造機不會知道該授權(quán)母版是否由其合法擁有者提供來進行復(fù)制(例如，該合法母版可能已被盜。)光盤制造機可選擇忽略假冒者提供的存儲介質(zhì)上密鑰數(shù)據(jù)的存在而進行復(fù)制存儲在該存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。這種復(fù)制導(dǎo)致了含有數(shù)字數(shù)據(jù)的未經(jīng)許可的復(fù)制品的假冒光盤的生產(chǎn)。
本發(fā)明尤其適合與按照MPEG標準編碼的視頻數(shù)據(jù)有關(guān)的應(yīng)用。圖2A表示按照MPEG標準定義的視頻順序數(shù)據(jù)區(qū)200。
在本發(fā)明的第一實施例中，密鑰數(shù)據(jù)被存儲在為存儲用戶數(shù)據(jù)而定義的數(shù)據(jù)區(qū)中。視頻順序數(shù)據(jù)區(qū)200包括extension_and_user_data(擴展_和_用戶_數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)區(qū)202。圖2B表示包括user_data(用戶_數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)區(qū)204的extension_and_user_data數(shù)據(jù)區(qū)202。圖2C表示可被用來存儲密鑰數(shù)據(jù)的user_data數(shù)據(jù)區(qū)204。在圖2C以及在某些后面的附圖中，對角陰影線用來強調(diào)可以存儲密鑰數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。
在本發(fā)明的第二實施例中，密鑰數(shù)據(jù)被存儲在為標題數(shù)據(jù)的存儲而定義的數(shù)據(jù)區(qū)中。視頻順序數(shù)據(jù)區(qū)200包括group_of_pictures_header(圖象組標題)數(shù)據(jù)區(qū)206。圖2D表示包括time_code(時間_代碼)數(shù)據(jù)區(qū)208的group_of_pictures_header數(shù)據(jù)區(qū)206。密鑰數(shù)據(jù)可存儲在time_code數(shù)據(jù)區(qū)208，而相應(yīng)于時間代碼數(shù)據(jù)的信息可存儲在另一數(shù)據(jù)區(qū)中。在一圖象組包括12個視頻數(shù)據(jù)幀的應(yīng)用中，對于每一圖象組，密鑰數(shù)據(jù)最好在time_code數(shù)據(jù)區(qū)208中記錄一次。
在本發(fā)明的第三實施例中，密鑰數(shù)據(jù)被存儲在為量化數(shù)據(jù)的存儲而定義的數(shù)據(jù)區(qū)中。圖3A表示符合MPEG標準的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的層結(jié)構(gòu)300。層結(jié)構(gòu)300包括順序?qū)?02、圖象組(GOP)層304、圖象層306、片層308、宏塊(MB)層310和塊層312。順序?qū)?02包括順序標題數(shù)據(jù)區(qū)(SH)和圖象組數(shù)據(jù)區(qū)(GOP)。
在GOP層304中，每一GOP數(shù)據(jù)區(qū)包括一幀內(nèi)編碼幀(intra-coded frameI幀)、若干預(yù)測編碼圖象(P圖象)和若干雙向預(yù)測編碼圖象(B圖象)。在圖象層306中，各圖象包括若干片數(shù)據(jù)區(qū)314。在片層308中，各片數(shù)據(jù)區(qū)314包括若干宏塊。
在宏塊層310中，各宏塊包括若干象素數(shù)據(jù)塊。例如，亮度數(shù)據(jù)可作為四個象素數(shù)據(jù)塊進行存儲，而色差數(shù)據(jù)(Cb，Cr)可作為一個象素數(shù)據(jù)塊進行存儲。在最佳的量化操作中，各象素數(shù)據(jù)塊按照離散余弦變換(DCT)進行變換，并量化所得到的DCT系數(shù)?？梢詫崿F(xiàn)不同的量化等級，每一量化等級相應(yīng)于特定的量化階梯。
另外，在NTSC兼容的實現(xiàn)中，也如圖3A所示，圖象層306包括源輸入格式(SIF)的屏幕，該屏幕有240行。每行包括352個象素。這些象素被排列為16×16個象素的宏塊。
圖3B表示包括quantiser_scale_code(量化級_代碼)(SQUANT)數(shù)據(jù)區(qū)316的片數(shù)據(jù)區(qū)314。定義SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)316用來存儲各片數(shù)據(jù)區(qū)314的量化等級。但是，SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)316可以不存儲量化等級而存儲密鑰數(shù)據(jù)。量化等級信息可以逐塊地存儲在每一宏塊內(nèi)。
圖3C表示包括macroblock_modes(宏塊_模式)數(shù)據(jù)區(qū)320和quantiser_scale_code(MQUANT)數(shù)據(jù)區(qū)322的宏塊數(shù)據(jù)區(qū)318。量化等級信息可存儲在每一MQUANT數(shù)據(jù)區(qū)322內(nèi)，因此，片內(nèi)的不同的宏塊可以根據(jù)不同的量化等級進行壓縮。
圖3D表示包括macroblock_type(宏塊_類型)數(shù)據(jù)區(qū)400的macroblock_modes數(shù)據(jù)區(qū)320。
macroblock_type數(shù)據(jù)區(qū)400的具體安排依賴于為其一部分的圖象的類型。圖4A表示I幀中的包括macroblock_quant(宏塊_量化)數(shù)據(jù)區(qū)408的macroblock_type數(shù)據(jù)區(qū)402。圖4B表示P幀中的包括macroblock_quant數(shù)據(jù)區(qū)408的macroblock_type數(shù)據(jù)區(qū)404。圖4C表示B幀中的包括macroblock_quant數(shù)據(jù)區(qū)408的macroblock_type數(shù)據(jù)區(qū)406。
當量化等級信息存儲在某一MQUANT數(shù)據(jù)區(qū)322中時，正“1”標記就存儲在相應(yīng)macroblock_modes數(shù)據(jù)區(qū)320的macroblock_type數(shù)據(jù)區(qū)400(例如區(qū)402、區(qū)404、或區(qū)406)的macroblock_quant數(shù)據(jù)區(qū)408內(nèi)。該正“1”標記表示量化等級信息已存儲在相應(yīng)的MQUANT數(shù)據(jù)區(qū)322內(nèi)。
為了替換在SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)316內(nèi)存儲的量化等級信息，相應(yīng)片中的一個或多個宏塊數(shù)據(jù)區(qū)318的MQUANT數(shù)據(jù)區(qū)322可用來存儲該整片或若干組成宏塊的這種量化等級信息。
刪除、重寫或修改所存儲的密鑰數(shù)據(jù)的假冒者會使本發(fā)明的上述第一、第二和第三實施例無效。由于所存儲密鑰數(shù)據(jù)的改變可能不對相關(guān)數(shù)字數(shù)據(jù)、例如原始源信息的再現(xiàn)和顯示產(chǎn)生不利影響，所以可能不能夠?qū)ζ溥M行檢測。
圖5表示記錄原始源信息102以產(chǎn)生例如合法母盤106這樣的母記錄的編碼器500，它是與上述三個實施例的密鑰數(shù)據(jù)編碼方法兼容的。編碼器500包括幀存儲器502、加法電路504和518、DCT電路506、量化電路508、可變長編碼(VLC)電路510、運動矢量檢測電路512、預(yù)測存儲器514、運動補償電路516、解量化電路520、以及逆離散余弦變換(IDCT)電路522。
各個幀存儲器502和預(yù)測存儲器514是普通存儲器器件，例如半導(dǎo)體存儲器、磁帶、磁盤等。加法電路504是利用加、減法等組合信號的信號組合器。加法電路518是利用加法等組合信號的信號組合器。DCT電路506是按照離散余弦變換方法變換數(shù)據(jù)的離散余弦變換電路。量化電路508是利用量化方法壓縮數(shù)據(jù)的量化器?？勺冮L編碼電路510是對數(shù)據(jù)進行可變長編碼的編碼器。
運動矢量檢測電路512是確定數(shù)據(jù)中的運動矢量的處理電路。運動補償電路516是對數(shù)據(jù)進行運動補償?shù)奶幚黼娐?。解量化電?20是對量化數(shù)據(jù)進行解量化的解量化器。逆離散余弦變換電路(IDCT)522是按照逆離散余弦變換方法處理數(shù)據(jù)的變換電路。
原始源信息102—例如數(shù)字視頻信號被提供給幀存儲器502。存儲器502存儲原始源信息102并將原始源信息102提供給加法電路504和運動矢量檢測電路512。加法電路504將原始源信息和預(yù)測存儲器514提供的運動補償信息進行組合并將所得到的組合信息提供給DCT電路506。最好是加法電路504從原始源信息中減去運動補償信息。具體來說，在原始源信息包括I幀的場合中，加法電路504直接將該I幀傳送給DCT電路506。在原始源信息包括P幀或B幀的場合中，加法電路從該幀中減去預(yù)測存儲器514提供的運動補償信息并將差數(shù)據(jù)提供給DCT電路506。
運動矢量檢測電路512處理原始源信息102以確定運動矢量信息。運動矢量信息被提供給運動補償電路516。
DCT電路506變換電路504提供的信號來產(chǎn)生被提供給量化電路508的DCT系數(shù)數(shù)據(jù)。最好是DCT電路506將各宏塊中的每一數(shù)據(jù)塊變換成為DCT系數(shù)Coeff[u][v]。關(guān)于DCT處理的進一步細節(jié)將結(jié)合圖7的討論來給出。量化電路508量化DCT系數(shù)數(shù)據(jù)以產(chǎn)生提供給VLC電路510和解量化電路520的量化數(shù)據(jù)。最好是量化電路508將DCT系數(shù)Coeff[u][v]變換成為量化等級QF[u][v]。量化等級QF[u][v]如圖8所描述的那樣被“之”字形掃描。
解量化電路520解量化量化數(shù)據(jù)以產(chǎn)生提供給IDCT電路522的非量化數(shù)據(jù)。IDCT電路522變換該非量化數(shù)據(jù)以產(chǎn)生提供給加法電路518的數(shù)字數(shù)據(jù)。加法電路518將該數(shù)字數(shù)據(jù)與預(yù)測存儲器514提供的運動補償信息進行組合以恢復(fù)原始源信息并將所恢復(fù)的原始源信息提供給運動補償電路516。
運動補償電路516根據(jù)運動矢量檢測電路512提供的運動矢量信息處理所恢復(fù)的原始源信息以產(chǎn)生運動補償信息，例如運動預(yù)測圖象。運動補償信息被存儲在預(yù)測存儲器514中，以便提供給加法電路504和518。
VLC電路510編碼量化電路508提供的量化數(shù)據(jù)以產(chǎn)生將要被記錄在母存儲介質(zhì)、例如合法母盤或合法母帶上的可變長編碼數(shù)據(jù)。根據(jù)第一實施例，VLC電路510把user_data數(shù)據(jù)區(qū)插入可變長編碼數(shù)據(jù)中。根據(jù)第二實施例，VLC510把time_code數(shù)據(jù)區(qū)插入可變長編碼數(shù)據(jù)中。根據(jù)第三實施例，VLC 510把SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)插入可變長編碼數(shù)據(jù)中。
圖6表示用于大量復(fù)制從編碼器500產(chǎn)生的母記錄中再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)的格式化器600。格式化器600包括密鑰存儲器602、可變長譯碼器追蹤器604、密鑰插入電路606、記錄裝置608、檢測電路612、控制電路614和顯示裝置616。
密鑰存儲器602是普通存儲器器件，例如半導(dǎo)體存儲器、磁帶、磁盤等?？勺冮L譯碼器(VLD)追蹤器604是搜索數(shù)字化數(shù)據(jù)流中的某些數(shù)據(jù)以便檢測數(shù)據(jù)的某一部分的電路。密鑰插入電路606是將數(shù)據(jù)寫入數(shù)字化數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)插入電路。
記錄裝置608是將數(shù)字數(shù)據(jù)記錄在例如光盤、磁光盤、磁帶、磁盤、半導(dǎo)體存儲器等這樣的存儲介質(zhì)上的普通記錄裝置。檢測電路612是識別在數(shù)據(jù)的某一部分中存在或不存在密鑰數(shù)據(jù)的電路?？刂齐娐?14是控制處理器裝置，例如微處理器，用來控制顯示和記錄裝置的操作。顯示裝置616是向用戶顯示預(yù)定的可視圖象、例如文本的顯示器。
從母記錄再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給VLD追蹤器604。VLD追蹤器604將被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路606并分析該被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)，以便確定由地址信息所表示的、插入到該被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中的某些數(shù)據(jù)區(qū)，例如可存儲密鑰數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。在本發(fā)明的第一實施中，VLD追蹤器604檢測被再現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)中的user_data數(shù)據(jù)區(qū)并將關(guān)于被檢測user_data數(shù)據(jù)區(qū)的位置的位置信息提供給密鑰插入電路606。在本發(fā)明的第二實施例中，VLD追蹤器604檢測被再現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)中的time_code數(shù)據(jù)區(qū)并將關(guān)于被檢測time_code數(shù)據(jù)區(qū)的位置的位置信息提供給密鑰插入電路606。在本發(fā)明的第三實施例中，VLD追蹤器604檢測被再現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)中的SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)并將關(guān)于被檢測SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)的位置的位置信息提供給密鑰插入電路606。VLD追蹤器604還可任意地提取存儲在被檢測數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)、對這種數(shù)據(jù)進行可變長譯碼并將被譯碼的提取出的數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路606。
VLD追蹤器604提取在被尋址的存儲單元處的數(shù)據(jù)并將所提取的數(shù)據(jù)提供給檢測電路612。檢測電路612分析被提取的數(shù)據(jù)來判斷密鑰數(shù)據(jù)的存在或不存在。該判斷的結(jié)果提供給控制電路614。具體來說，檢測電路612可以讀出一部分被提取的數(shù)據(jù)并將讀出的數(shù)據(jù)提供給控制電路614。
控制電路614根據(jù)檢測電路612獲得的檢測結(jié)果控制顯示裝置616的操作和記錄裝置608的操作。由于密鑰數(shù)據(jù)可由若干檢測結(jié)果來表示，所以控制電路614可對檢測電路612的若干檢測結(jié)果進行收集和一起進行分析以確定密鑰數(shù)據(jù)的存在或不存在。密鑰存儲器602將基準密鑰數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路606和控制電路614。
最好是控制電路614將檢測電路612提供的檢測結(jié)果與基準密鑰數(shù)據(jù)進行比較。如果基準密鑰數(shù)據(jù)相應(yīng)于檢測結(jié)果，則檢測到了密鑰數(shù)據(jù)；否則，就沒有檢測到密鑰數(shù)據(jù)。如果沒有檢測到密鑰數(shù)據(jù)，控制電路614就控制顯示裝置616來顯示預(yù)定的顯示，該預(yù)定的顯示向用戶指出沒有密鑰數(shù)據(jù)被檢測到，例如向用戶指出所再現(xiàn)的數(shù)據(jù)是從合法母版再現(xiàn)的，并控制記錄裝置608來記錄所再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)。如果檢測到密鑰數(shù)據(jù)，控制電路614就控制顯示裝置616來顯示預(yù)定的顯示，該預(yù)定的顯示向用戶指出密鑰數(shù)據(jù)已被檢測到，并控制記錄裝置608來禁止記錄所再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)。
密鑰插入電路606在由VLD追蹤器604提供的位置信息所指出的位置上將密鑰數(shù)據(jù)插入或?qū)懭氲剿佻F(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中。例如，可將密鑰數(shù)據(jù)寫入到user_data數(shù)據(jù)區(qū)、time_code數(shù)據(jù)區(qū)、SQUANT數(shù)據(jù)區(qū)等。或者密鑰插入電路606可將密鑰數(shù)據(jù)插入或?qū)懭氲奖蛔g碼的提取出的數(shù)據(jù)中、對這種數(shù)據(jù)進行可變長編碼并將這種數(shù)據(jù)插入到被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中。
密鑰插入電路606將修改的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給記錄裝置608。在控制電路614的控制下，記錄裝置608可以將修改的數(shù)字數(shù)據(jù)記錄在原始存儲介質(zhì)上、例如在光盤610上，或者禁止這種記錄。根據(jù)該原始存儲介質(zhì)可以產(chǎn)生大量生產(chǎn)含有修改的數(shù)字數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)所用的壓模。這樣一來就產(chǎn)生了其中記錄了密鑰數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)、例如光盤。
根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，密鑰數(shù)據(jù)被存儲在用于存儲相應(yīng)于原始源信息的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。例如，密鑰數(shù)據(jù)可存儲在用于存儲視頻數(shù)據(jù)、例如象素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)中。更具體地說，密鑰數(shù)據(jù)可被編碼成為定長碼并被存儲在用于存儲象素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)中。
圖7和8表示本發(fā)明的密鑰數(shù)據(jù)插入點的選擇。如圖所示，在包含“N”個圖象的一組圖象中可以選擇一單個B幀作為密鑰數(shù)據(jù)的接收體。當然可以選擇其它幀來容納密鑰數(shù)據(jù)；但是，最好是B幀存儲這種數(shù)據(jù)以便將用密鑰數(shù)據(jù)取代視頻數(shù)據(jù)造成的誤差減至最小。在所選擇幀的某些片中，選擇若干宏塊來接收密鑰數(shù)據(jù)。(已將選擇的宏塊畫成了黑矩形。)再在選擇的宏塊中選擇一個塊來接收密鑰數(shù)據(jù)。
最好由8×8象素陣列構(gòu)成的被選擇塊被進行離散余弦變換以產(chǎn)生圖8所示的DCT系數(shù)Coeff[u][v]。DCT系數(shù)Coeff[u][v]被量化以產(chǎn)生量化等級QF[u][v]。量化等級QF[u][v]被“之”字形掃描(掃描
至掃描[63])，從包括直流分量的量化等級開始，到包括更高頻率分量的量化等級結(jié)束。選擇相應(yīng)于最高頻率分量的量化等級QF[7][7]—即掃描[63]作為插入密鑰數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。
為了將密鑰數(shù)據(jù)插入選擇的數(shù)據(jù)區(qū)，最好這樣修改存儲在選擇的數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值，即這種數(shù)值的次最低有效位等于邏輯“1”。密鑰數(shù)據(jù)的這種插入可以利用邏輯“或”操作—例如QF[7][7]＝QF[7][7]“或”2來實現(xiàn)。最好利用存儲在選擇的數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值的最低有效位來實際存儲密鑰數(shù)據(jù)。
此外，位于選擇的數(shù)據(jù)區(qū)QF[7][7]—掃描[63]中的數(shù)據(jù)被編碼成為換碼代碼(escape code)。將該數(shù)據(jù)編碼成為換碼代碼保證了該數(shù)據(jù)將被包括在定長碼(FLC)的塊內(nèi)。如圖所示，換碼代碼作為最好包括6位Escape_code(換碼代碼)數(shù)據(jù)區(qū)、6位RUN(游程)數(shù)據(jù)區(qū)和12位Level(等級)數(shù)據(jù)區(qū)的定長碼來形成。存儲在Escape_code數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值把碼字識別為換碼代碼。存儲在RUN數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值表示具有某一值—例如零的量化系數(shù)的數(shù)目。存儲在Level數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值表示非零量化系數(shù)的值。
由于MPEG標準只要求存儲在換碼代碼的Level數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值不等于零，所以密鑰數(shù)據(jù)的插入與符合該標準的換碼編碼兼容。通過將Level數(shù)據(jù)區(qū)中的次最低有效位設(shè)定為邏輯零值，則存儲在Level數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)值將總是非零的。此外，由于僅Level數(shù)據(jù)區(qū)的兩個最低有效位被用于密鑰數(shù)據(jù)的存儲，所以在相應(yīng)圖象的顯示中所產(chǎn)生的誤差，一般來說對于普通收視者是覺察不到的。
根據(jù)上述方法，一個視頻數(shù)據(jù)塊中的某一數(shù)據(jù)區(qū)的最低有效位被用來存儲密鑰數(shù)據(jù)。為了插入由多位代碼組成的密鑰數(shù)據(jù)，可以用多個視頻數(shù)據(jù)塊來存儲多位代碼的各個位。當然各個塊可以來自相同的或不同的數(shù)據(jù)片、數(shù)據(jù)幀等。圖9表示構(gòu)成了“n”位密鑰數(shù)據(jù)的分別從“n”個塊得到的n個單個位的鏈接。
圖10表示用于記錄原始源信息102來產(chǎn)生合法母版—例如合法母盤106的編碼器1000，該編碼器與上述第四實施例的密鑰數(shù)據(jù)編碼方法相容。編碼器1000包括幀存儲器502、加法電路504和518、DCT電路506、量化電路508、運動矢量檢測電路512、預(yù)測存儲器514、運動補償電路516、解量化電路520和逆離散余弦變換(IDCT)電路522，它們具有與上述相應(yīng)編號的部件相同的結(jié)構(gòu)和功能。編碼器1000還包括模式ROM(pattern ROM)1002、邏輯“或”電路1004和VLC電路1006。
模式ROM 1002是普通存儲器，例如半導(dǎo)體存儲器等，用來存儲地址信息?；蛘呖梢杂每勺兊刂沸畔⒃?、例如地址計算器件、隨機存取存儲器等來代替模式ROM 1002來提供不同的地址信息。邏輯“或”電路1004是將信號的某些部分修改成為具有特定的內(nèi)容—例如邏輯“1”的電路。VLC電路1006是按照可變長編碼方法編碼量化數(shù)據(jù)的可變長編碼裝置。
幀存儲器502、加法電路504、DCT電路506和量化電路508對原始源信息102的處理如上所述。但在編碼器1000中，量化電路508將量化數(shù)據(jù)提供給“或”電路1004。模式ROM 1002將關(guān)于量化數(shù)據(jù)的某一部分的地址信息提供給“或”電路1004和VLC電路1006。最好是模式ROM 1002提供確定量化數(shù)據(jù)的某一塊或某些塊的信息。
根據(jù)模式ROM 1002提供的地址信息，“或”電路1004修改由量化電路508提供的量化數(shù)據(jù)的某一部分以便于密鑰數(shù)據(jù)的存儲。最好是“或”電路1004修改模式ROM 1002指定的塊中的最后碼字的次最低有效位，例如掃描[63]的QF[7][7]。該次最低有效位最好被修改成為具有等于邏輯“1”的值。被修改的量化數(shù)據(jù)提供給VLC電路1006和解量化電路520。
VLC電路1006編碼由“或”電路1004提供的被修改量化數(shù)據(jù)來產(chǎn)生將要被記錄在母存儲介質(zhì)—例如合法當母盤或合法母帶上的可變長編碼數(shù)據(jù)。最好是VLC電路1006根據(jù)模式ROM 1002提供的地址信息將“或”電路1004提供的量化數(shù)據(jù)的某一部分—例如模式ROM 1002指定的塊的掃描[63]的QF[7][7]—編碼成為ESCAPE(換碼)代碼。ESCAPE代碼的結(jié)構(gòu)是如圖8所示的Escape_code+RUN+Level。
按照以上結(jié)合編碼器500的描述的操作方法實現(xiàn)解量化電路520、IDCT電路522、加法電路518和運動補償電路516對被修改的量化數(shù)據(jù)的處理以及運動矢量檢測電路512對運動矢量的處理和預(yù)測存儲器514對運動補償信息的存儲。
圖11表示用于大量復(fù)制從編碼器1000產(chǎn)生的母記錄中再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)的格式化器1100。格式化器1100包括密鑰存儲器602、記錄裝置608、控制電路614和顯示裝置616，它們具有與以上相應(yīng)編號的部件相同的結(jié)構(gòu)和功能。格式化器1100還包括可變長譯碼器(VLD)追蹤器1102、模式ROM1104、密鑰插入電路1106和檢測電路1108。
可變長譯碼器(VLD)追蹤器1102是用于搜索數(shù)字化數(shù)據(jù)流中的某些數(shù)據(jù)以便檢測數(shù)據(jù)的某一部分的電路。模式ROM 1104是普通存儲器，例如半導(dǎo)體存儲器等，用于存儲地址信息。模式ROM 1104最好存儲與模式ROM1002中所存儲的地址信息相同的地址信息。或者可以用可變地址信息源、例如地址計算器件、隨機存取存儲器等代替模式ROM 1104來提供不同的地址信息。密鑰插入電路1106是將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)字化數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)插入電路。檢測電路1108是確認在數(shù)據(jù)的某一部分中存在或不存在密鑰數(shù)據(jù)的電路。
從母記錄再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)和由模式ROM 1104提供的地址信息提供給VLD追蹤器1102。VLD追蹤器1102將再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路1106并分析該再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)，以便確定由地址信息所表示的、插入到該再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中的某些數(shù)據(jù)區(qū)—例如可存儲密鑰數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)的位置。模式ROM 1104提供的地址信息最好與位于由地址信息所表示的某一數(shù)據(jù)塊的掃描[63]中的QF[7][7]處的數(shù)據(jù)的位置有關(guān)。
VLD追蹤器1102檢測位于地址信息所表示的數(shù)據(jù)塊的掃描[63]中的QF[7][7]處的數(shù)據(jù)，并將關(guān)于被檢測的數(shù)據(jù)區(qū)的位置的位置信息提供給密鑰插入電路1106。VLD追蹤器1102還可任意地提取存儲在被檢測數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)、對這種數(shù)據(jù)進行可變長譯碼，并將被譯碼的提取出的數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路1106。VLD追蹤器1102提取位于所尋址存儲單元處的數(shù)據(jù)并將所提取的數(shù)據(jù)提供給檢測電路1108。
檢測電路1108分析所提取的數(shù)據(jù)來確定密鑰數(shù)據(jù)的存在或不存在。最好是檢測電路1108判斷所提取數(shù)據(jù)的掃描[63]的QF[7][7]的次最低有效位是否是邏輯“1”。該判斷結(jié)果或者僅是所提取數(shù)據(jù)的值被提供給控制電路614。
密鑰存儲器602將基準密鑰數(shù)據(jù)提供給密鑰插入電路1106和控制電路614。密鑰插入電路1106在由VLD追蹤器1102提供的位置信息所指出的位置處將密鑰數(shù)據(jù)插入或?qū)懭氲剿佻F(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中。例如，可將密鑰數(shù)據(jù)寫入到某一塊的掃描[63]的QF[7][7]中。密鑰插入電路1106可任意地將密鑰數(shù)據(jù)插入或?qū)懭氲奖蛔g碼的提取出的數(shù)據(jù)中、對這種數(shù)據(jù)進行可變長編碼并將這種數(shù)據(jù)插入到被再現(xiàn)的數(shù)字數(shù)據(jù)中。密鑰插入電路1106將修改的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給記錄裝置608。
控制電路614、記錄裝置608和顯示裝置616按照相應(yīng)于以上對于格式化器600所描述的方式進行工作。在這種方式中，密鑰數(shù)據(jù)被插入到用于存儲原始源信息—例如視頻信號、音頻信號、文本數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)區(qū)中。將密鑰數(shù)據(jù)插入這種數(shù)據(jù)區(qū)阻止了檢測、消除或修改這種數(shù)據(jù)。
上述每一實施例都符合MPEG標準。還有，通過在格式化器中采用密鑰數(shù)據(jù)插入裝置，各實施例與可以在數(shù)據(jù)編碼處理—例如母記錄產(chǎn)生期間插入保密數(shù)據(jù)的裝置相比具有更強的保密功能。此外，由于格式化裝置往往較昂貴，因此沒有編碼裝置那么普遍被使用，所以利用本發(fā)明在生產(chǎn)的格式化階段而不是在生產(chǎn)的編碼階段實施數(shù)據(jù)復(fù)制的權(quán)利將會更加成功。
雖然在此已詳細描述了本發(fā)明的示范性實施例以及它們的改進，但應(yīng)當認識到本發(fā)明不限于這些具體的實施例和改進，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對此實現(xiàn)的其它改進和變化沒有超出所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍也不違背本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.鑒別并大量復(fù)制記錄在存儲介質(zhì)上的信息信號的格式化設(shè)備，所述設(shè)備包括接收所述信息信號的第一接收裝置；接收密鑰信號的第二接收裝置；密鑰信號檢測裝置，與所述第一接收裝置和所述第二接收裝置連接，用來分析所述信息信號以檢測在所述信息信號中的所述密鑰信號；密鑰插入裝置，與所述第一接收裝置和所述第二接收裝置連接，用來將所述密鑰信號插入到所述信息信號以產(chǎn)生被修改的信息信號；以及記錄裝置，與所述密鑰信號檢測裝置和所述密鑰插入裝置連接，其作用是如果在所述信息信號中沒有檢測到所述密鑰信號就記錄所述被修改的信息信號，如果在所述信息信號中檢測到所述密鑰信號就禁止記錄所述被修改的信息信號。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第一接收裝置從合法母記錄和零售記錄之一接收所述信息信號。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第二接收裝置包括存儲所述密鑰信號的密鑰存儲器裝置。
4.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第二接收裝置包括產(chǎn)生所述密鑰信號的密鑰信號產(chǎn)生裝置。
5.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰信號檢測裝置讀出并譯碼所述信息信號。
6.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰信號檢測裝置包括處理所述信息信號的處理裝置。
7.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰信號檢測裝置包括提取所述信息信號的一部分的提取裝置。
8.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到在所述信息信號中的定長碼中。
9.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到在所述信息信號中的用于用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域中。
10.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到在所述信息信號中的用于時間代碼數(shù)據(jù)的區(qū)域中。
11.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到在所述信息信號中的用于SQUANT數(shù)據(jù)的區(qū)域中。
12.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的用于代表了視頻信號的高頻分量的數(shù)據(jù)的區(qū)域中。
13.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述密鑰插入裝置將所述密鑰信號插入到在所述信息信號中的QF[7][7]數(shù)據(jù)區(qū)中。
14.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述記錄裝置包括記錄壓模的裝置。
15.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述記錄裝置包括大量生產(chǎn)許多光盤的裝置。
16.鑒別和大量復(fù)制被記錄在存儲介質(zhì)上的信息信號的方法，所述方法包括以下步驟接收所述信息信號；接收密鑰信號；分析所述信息信號以檢測在所述信息信號中的所述密鑰信號；將所述密鑰信號插入到所述信息信號中以產(chǎn)生被修改的信息信號；如果在所述信息信號中沒有檢測到所述密鑰信號就記錄所述被修改的信息信號；以及如果在所述信息信號中檢測到所述密鑰信號就禁止記錄所述被修改的信息信號。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中所述接收所述信息信號的步驟包括從合法母記錄和零售記錄之一接收所述信息信號。
18.如權(quán)利要求16的方法，其中所述接收密鑰信號的步驟包括從密鑰存儲器檢索所述密鑰信號的步驟。
19.如權(quán)利要求16的方法，其中所述接收密鑰信號的步驟包括產(chǎn)生所述密鑰信號的步驟。
20.如權(quán)利要求16的方法，其中所述分析步驟包括以下步驟讀出所述信息信號；以及譯碼所述信息信號。
21.如權(quán)利要求16的方法，其中所述分析步驟包括處理所述信息信號的步驟。
22.如權(quán)利要求16的方法，其中所述分析步驟包括提取所述信息信號的一部分的步驟。
23.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的定長碼中的步驟。
24.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的用于用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域中的步驟。
25.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的用于時間代碼數(shù)據(jù)的區(qū)域中的步驟。
26.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的用于SQUANT數(shù)據(jù)的區(qū)域中的步驟。
27.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的用于代表了視頻信號的高頻分量的數(shù)據(jù)的區(qū)域中的步驟。
28.如權(quán)利要求16的方法，其中所述插入步驟包括將所述密鑰信號插入到所述信息信號中的QF[7][7]數(shù)據(jù)區(qū)中去的步驟。
29.如權(quán)利要求16的方法，其中所述記錄步驟包括記錄壓模的步驟。
30.如權(quán)利要求16的方法，其中所述記錄步驟包括大量生產(chǎn)許多光盤的步驟。
全文摘要
一種格式化設(shè)備，它通過分析信息信號以檢測信息信號中的保密信號的存在或不存在，將保密信號插入到信息信號中去以及僅當沒有檢測到保密信號時才記錄修改信號來在大量復(fù)制信息信號之前對其進行鑒別。
文檔編號H04N7/24GK1152170SQ9612244
公開日1997年6月18日 申請日期1996年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月1日
發(fā)明者田原勝己, 小柳秀樹, 矢崎陽一, 藤波靖 申請人:索尼公司