專利名稱：用于疊加和檢測附加信息信號的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到用于檢測附加信息信號的頻譜擴展信號的方法和裝置，這種附加信息信號是頻譜擴展的并被疊加到信息信號比如視頻信號上的。
數(shù)字信息記錄裝置比如數(shù)字VTR和MD(小型盤)記錄和再現(xiàn)裝置現(xiàn)在廣泛地普及了，此外具有記錄功能的DVD(數(shù)字視頻盤或數(shù)字多功能盤)也被開發(fā)了。在該些數(shù)字信息記錄裝置中，各種各樣的附加信息信號能與作為主信息信號的數(shù)字視頻信號，數(shù)字音頻信號，以及計算機的數(shù)據(jù)相關地被記錄。
在這種情況下，附加信息信號是一個數(shù)字信號，并且它將被加到數(shù)字信息信號上作為要記錄在由數(shù)字信息信號局部識別的的信號，比如標題區(qū)域，例如，它以數(shù)字信息信號塊為單元加到這些數(shù)據(jù)上，以及其它TOC(內容表)區(qū)域等。
如上所述，在相關技術的附加信息信號記錄系統(tǒng)中，附加信息信號不直接疊加在該數(shù)字信息信號比如標題區(qū)域中，但是被疊加到一個間接的區(qū)域。因此，通過進行濾波或者變換，附加信息信號能相當容易被去掉，并且有時用記錄裝置或者再現(xiàn)裝置檢測必要的附加信息信號是不可能的。特別是當用以防止不公平的復制的控制信息或者版權信息作為附加信息信號被增加時，由于這種附加信息信號被去掉，在某些情況下，所預定的目標不能達到。
此外，當附加信息信號增加至如上所述的間接的區(qū)域時，如果數(shù)字信息信號轉化成為模擬信號，則只有主信息信號能被獲得，因此附加信息信號被丟失。這意味著，即使在通過作為附加信息信號疊加上述的復制防止控制信號來提供防止數(shù)字信息信號的不公平的復制的措施時，如果附加信息信號轉化成為模擬信號，用于防止復制的措施也不再有效。
作為疊加一附加信息信號去用以解決附加信息被丟失的問題和在轉化成為模擬信號中的問題的一種方法，本發(fā)明的申請人曾建議了一種系統(tǒng)，其中，通過擴展附加信息信號比如復制防止控制信號的頻譜，然后疊加這種頻譜擴展的附加信息信號到視頻信號，該視頻信號作為數(shù)字信號或者模擬信號被記錄(美國專利申請?zhí)?8/75510)。
在這個系統(tǒng)中，用作為擴展碼的PN(偽隨機噪音)系列碼(此后被稱作PN碼)以一個更高的周期產生，然后該碼與附加信息信號相乘，目的是頻譜擴展。進而，該附加信息信號比如一窄帶且高電平的復制防止控制信號被轉化成帶寬且十分低的電平信號。這種頻譜擴展附加信息信號，即是頻譜擴展信號被疊加到模擬視頻信號上，并且然后被記錄到記錄介質。在這種情況下，要記錄到記錄介質的視頻信號可以是模擬信號或者數(shù)字信號。
在這個系統(tǒng)中，由于附加信息信號比如復制防止控制信號以頻譜擴展帶寬且十分低的電平信號疊加到視頻信號上，所以，例如，對于想進行非法復制的人來說，要從視頻信號去掉所疊加的復制防止控制信號是很困難的，它是頻譜擴展帶寬且十分低的電平信號。
同時，通過執(zhí)行反向頻譜擴展，就能檢測和利用附加信息信號比如所疊加的復制防止控制信號。因此，例如，復制防止控制信號與視頻信號一道肯定地能向記錄裝置一側提供，同時在記錄裝置一側，該復制防止控制信號被檢測，并且按照所檢測的復制防止控制信號，復制控制肯定能實現(xiàn)。
由于在再現(xiàn)該信息信號之時疊加到該信息信號比如視頻信號上的附加信息未從主信息信號上被去掉，所以頻譜擴展信號必須疊加，如同上面所解釋的，對于這種低電平的主信息信號而言不會影響信息信號的再現(xiàn)輸出。為了以十分小的電平疊加頻譜擴展信號到主信息信號上，頻譜擴展信號必須有充分大的擴展碼長度。
同時，當反向擴展被要求檢測頻譜擴展信號時，在頻譜擴展過程中與擴展碼同步的擴展碼被產生，而且用于反向擴展的擴展碼與疊加了頻譜擴展信號的主信息信號相乘，以便檢測附加信息信號。
在這種情況下，在相關技術中，通過利用匹配濾波的方法和滑動相關方法，用于反向擴展的擴展碼的同步檢測已經(jīng)實施了，但是，當擴展碼長度大時，如上所述，檢測變得不可能或者花長時間來進行檢測。此外，由于在用于反向擴展的擴展碼的同步檢測之后，為了反向擴展需要進行相乘，在這里也有需要一個長時間的問題。
當要花一個較長時間來檢測頻譜擴展信號時，例如，從視頻信號的再現(xiàn)的操作開始在一個相當長的時間之后，視頻信號的復制控制被執(zhí)行了，進而有效的復制控制不再被執(zhí)行。
考慮到前面的背景，因此本發(fā)明的目標是提供一種用簡化的結構迅速檢測疊加到信息信號上的頻譜擴展信號的方法與裝置。
本發(fā)明建議一種檢測附加信息信號的方法和裝置，利用與包括在主信息信號中的同步信號同步同步地產生的頻譜擴展碼，通過頻譜擴展附加信息信號來產生頻譜擴展的附加數(shù)字信息信號，并且從帶有附加信息的主信息信號中檢測附加數(shù)字信息信號，該附加信息是通過疊加頻譜擴展附加信息信號到主信息信號上而產生的，其中，與同步信號同步的頻譜擴展碼相同的頻譜擴展碼被產生，該同步信號包括在具有附加信息信號的主信息信號中，通過按照每個小塊(chip)值進行增加和減少，與每一個頻譜擴展信號的小塊相應的、具有附加信息的主信息信號的值可被獲得，以作為積累的值，而且通過確定該累積值是否超過正或負的門限值來檢測帶有附加信息的主信息信號上的附加數(shù)字信息信號。
根據(jù)本發(fā)明，當信息信號，例如，是視頻信號時，由于擴展碼與視頻同步信號同步，所以用于反向擴展的擴展碼的同步產生控制基本上不再需要。在頻譜擴展信號檢測時，例如，對于每一小塊與視頻同步信號同步的擴展碼，當小塊值為″0″是時，視頻信號的值增加，或者當小塊值是″1″時，視頻信號的值減少。擴展碼是隨機數(shù)，小塊″0″的數(shù)量相等于″1″的小塊的數(shù)量。
由于視頻信號基本上與擴展碼無關，所以對于視頻信號本身，通過如上所述的增加或者減少，增加或者減少的結果值傾向于匯聚至零。另一方面，由于視頻信號的電平擴展按照小塊值是″0″或者″1″而增加或者減少，對于頻譜擴展信號增加或者減少的結果值單純地增加或者減少。因此，被疊加在視頻信號上面的頻譜擴展信號能通過下述方式被檢測，即先確定對增加和減少結果值的預定的門限值，然后檢測超過門限值的電平。
在這種情況下，由于它不要求擴展信號與疊加了頻譜擴展信號的信息信號相乘并且反向擴展被實施，所以該結構能被簡化，同時對頻譜擴展信號的檢測能用軟件實現(xiàn)。
當頻譜擴展信號被疊加到視頻信號上時，例如，以這種方式，即，當小塊值，例如，為″0″時，對視頻信號進行電平增加，或者當小塊值是″1″時，對視頻信號進行電平減少，當附加信息比特是″0″時，按照擴展碼的小塊值，對視頻信號進行電平增加和減少。另一方面，當附加信息比特是″1″時，為了疊加，按照小塊的值對視頻信號進行電平增加或者減少，在該小塊中擴展碼被倒轉。因此，當增加和減少結果值超過正的門限值時，附加信息比特能被檢測為″0″，并且當增加和減少結果值超過負的門限值時，附加信息比特能被檢測為″1″。
通過下面結合附圖對該最佳實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的其它目標和優(yōu)點將變得更清楚，其中
圖1是表示記錄裝置一個例子的方框圖，本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測方法的最佳實施例被應用于該記錄裝置；圖2是解釋將頻譜擴展信號疊加到主信息信號的一個例子的方框圖；圖3是表示產生要被疊加的頻譜擴展信號的部分的一個例子的示意圖；圖4是表示PN碼流產生部分的一個例子的示意圖；圖5是表示在圖5和圖1中所顯示的定時信號產生部分的一個結構例子的示意圖；圖6A至6C表示用于解釋要被疊加的頻譜擴展信號的同步定時的定時圖；圖7A至7D表示了用于解釋主信息信號和頻譜擴展信號疊加電平之間的關系的圖表；圖8是表示在本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測方法的最佳實施例中主操作的流程的流程圖；圖9A至9G是解釋在本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測方法的最佳實施例中主操作的示意圖；圖10是解釋在本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測方法的最佳實施例中主操作的示意圖；圖11是解釋疊加一小塊頻譜擴展信號到多個取樣的示意圖；圖12是解釋疊加一小塊頻譜擴展信號到多個取樣的示意圖；圖13是解釋疊加一小塊頻譜擴展信號到多個取樣的示意圖；圖14A和14B是解釋疊加一小塊頻譜擴展信號到多個取樣的示意圖；圖15A和15B是解釋疊加一小塊頻譜擴展信號到多個取樣的示意圖。
下面將結合附圖解釋本發(fā)明的最佳的實施例。在下面解釋實施例中，本發(fā)明能應用于這樣的系統(tǒng)其中，通過將來自DVD再現(xiàn)裝置的模擬輸出視頻信號作為視頻輸出信號的例子提供到DVD記錄裝置，在復制場合下復制被控制。在這種情況下，所疊加的附加信息是復制防止控制信號。
在這個系統(tǒng)中，頻譜擴展復制防止控制信號被疊加到模擬輸出視頻信號，然后在DVD再現(xiàn)裝置輸出并且該輸出信號被提供到DVD記錄裝置。在DVD記錄裝置中，所疊加的頻譜擴展復制防止控制信號從來自DVD再現(xiàn)裝置的模擬輸出視頻信號中被檢測，同時按照檢測的輸出執(zhí)行復制控制。本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測方法被運用于DVD記錄裝置的頻譜擴展信號檢測部分。
首先，將解釋復制防止控制信息是擴展頻譜并被疊加的DVD再現(xiàn)裝置。
在下列實施例中，頻譜擴展信號被疊加到視頻信號的亮度信號Y，但不疊加到彩色信號C。當然，也可能疊加頻譜擴展信號到彩色信號C。然而，由于視頻信號的彩色信號例如利用色差信號的一對相位軸的單元被發(fā)射，以及彩色是由該兩個相位軸的相位再現(xiàn)，當頻譜擴展信號被疊加到彩色信號時，它表現(xiàn)為色調的變化，即使頻譜擴展信號被疊加在一個十分低的電平中，同時這種變化相當容易被檢測，因此很難疊加頻譜擴展信號而不影響色調的變化。因此，在該實施例中，頻譜擴展信號被僅僅疊加到亮度信號。然而，為了解釋的簡化，視頻信號用于下列的解釋，無須區(qū)別亮度信號Y和彩色信號C。
在圖1中，盤100是記錄介質，其上記錄了數(shù)字視頻信號和音頻信號，并且復制防止控制信號也被作為附加信息記錄。在該實施例中，盤是DVD。有時，復制防止控制信號被記錄到稱為TOC(目錄)的軌跡區(qū)域和盤100的最內圓周的目錄中，或者插入或者記錄在不同的記錄區(qū)域的軌跡中，其中該視頻數(shù)據(jù)與音頻數(shù)據(jù)中已經(jīng)被記錄了。在下面解釋的例子中，復制防止控制信號用后者方法被記錄，其中，當視頻數(shù)據(jù)被讀取時，復制防止控制信號同時被讀取。
復制防止控制信號表明視頻信號復制禁止允許或者復制代數(shù)的的限制，并且為增加的目的插入到視頻數(shù)據(jù)中。盤100被裝載到信息輸出裝置10，而且依據(jù)讀取請求記錄的信號可以被讀取。
如在圖2中所示，這個例子的DVD再現(xiàn)裝置10被提供有讀出部分11，解碼部分12,D/A轉化器13，疊加部分14，復制防止控制信號提取部分15，SS(SS是頻譜擴展的縮寫)信號產生部分16,D/A轉化器17和定時信號產生部分18。
讀出部分11通過再現(xiàn)在盤100中所記錄的信息所獲得的信號S1中提取一數(shù)字再現(xiàn)的視頻信號成分S2，然后向解碼部分12與復制防止控制信號提取部分15提供該數(shù)字再現(xiàn)的視頻信號成分S2。
解碼部分12對數(shù)字再現(xiàn)的視頻信號成分S2執(zhí)行解碼過程，然后向D/A轉化器13提供該信號以從其中獲得包括垂直同步信號與水平同步信號的模擬視頻信號S3。這個模擬視頻信號S3也被提供到疊加部分14和定時信號產生部分18。
復制防止控制信號提取部分15從由讀出部分11提取的再現(xiàn)的視頻信號成分S2的信息數(shù)據(jù)流中提取復制防止控制信號S4，然后向SS信號產生部分16提供該信號S4。
SS信號產生部分16產生PN碼流，同時利用該PN碼流頻譜擴展復制防止控制信號S4。
圖3顯示該實施例的SS信號產生部分16的結構例子。如在圖3中所示，SS信號產生部分16被提供有復制防止控制信號產生部分161,PN碼流產生部分162和異或(EXOR)門163。
時鐘信號CLK、來自復制防止控制信號提取部分15的復制防止控制信號S4和定時信號T1提供到復制防止控制信號流產生部分161。在這種情況下，定時信號T1表明復制防止控制信號S4的每個比特的分割定時。此外，在該第一實施例中，時鐘信號CLK是與再現(xiàn)的數(shù)字信號同步的時鐘信號。
復制防止控制信號流產生部分161通過輸出復制防止控制信號S4產生復制防止控制信號流FS，象在每個比特中的所預定的時鐘數(shù)量那樣多，然后向EXOR門163提供該信號流。在這個例子的情況下，例如，對于每個垂直周期的部分，指令復制的禁止或者允許的一個或兩個比特的一低比特復制防止控制信號流FS被產生。
時鐘信號CLK，啟動信號EN和初始化信號(復位信號)被提供到PN碼流產生部分162。啟動信號EN把PN碼流產生部分162設置到工作狀態(tài)。當被打開DVD再現(xiàn)裝置的電源時，該信號被產生，然后被提供到PN碼流產生部分162。此外，復位信號RE產生從開端起具有預定碼模式的PN碼流，按照啟動信號EN,PN碼流產生部分162被設置到工作準備狀態(tài)。
從開端起，為每一個復位信號的提供定時RE,PN碼流產生部分162產生PN碼流，并且與時鐘信號CLK同步地產生PN碼流PS。提供所產生的PN碼流PS到EXOR門。
圖4顯示PN碼流產生部分162的結構例子。這個例子的PN碼流產生部分162是由形成15級的移位寄存器的15個觸發(fā)器1至15以及用于計算這些移位寄存器的適當輸出抽頭的EXOR門EX-OR1至EX-OR5組成的。在復位信號RE，時鐘信號CLK和啟動信號EN基礎上，如在圖8中所顯示的PN碼流產生部分162產生，如上所述，M系列PN碼流PS。
EXOR門163利用從PN碼流產生部分162來的PN碼流PS對復制防止控制信號流FS進行頻譜的擴展。從該EXOR門163，可獲得作為頻譜擴展復制防止控制信號的頻譜擴展信號SS。
在這個例子的情況下，從定時信號產生部分18提供時鐘信號CLK和復位信號RE。該定時信號產生部分18產生與從模擬視頻信號S3檢測的視頻同步信號的定時同步定時信號，該模擬視頻信號來自于D/A轉化器13，并且也可由參考定時檢測部分181,PLL電路182和同步定時信號產生部分183組成，例如在圖5中顯示的。
參考定時檢測部分181從模擬視頻信號S3中提取垂直同步信號VD(參見圖6A)，在這個例子中，作為參考定時信號，然后向PLL電路182與同步定時信號產生部分183提供該信號VD。
PLL電路182產生與垂直同步信號VD的定時同步的時鐘信號CLK。在這個例子的情況下，該時鐘信號CLK是與數(shù)字視頻信號S2的象素取樣同步的象素時鐘，同時向復制防止控制信號提取部分15和SS信號產生部分16提供該信號，如在圖5中所示，同時也向視頻定時信號產生部分183提供。
基于與垂直同步信號VD的定時同步的信號和時鐘信號CLK，同步定時信號產生部分183產生一擴展的同步定時信號TM(參見圖6B)，并且提供這個擴展同步定時信號TM到SS信號產生部分16的PN碼流產生部分162，以作為復位信號RE。同步定時信號產生部分183也向必要的部分提供其它各種的必要的定時信號。
從如上所述的SS信號產生部分16所獲得的頻譜擴展信號SS提供到D/A轉化器17，，然后作為模擬SS信號S6被提供到疊加部分14。在這個例子的情況下，當頻譜擴展信號SS為″0″時D/A轉化器17該把模擬SS信號S6改變成為預定的正向的十分低的電平，或者當信號SS是″1″時，改變成預定的負的十分低的電平。
疊加部分14從D/A轉化器13接收模擬視頻信號S3并從D/A轉化器17接收模擬SS信號S6，以形成已疊加了模擬SS信號S6的模擬視頻信號S7，作為輸出。疊加了模擬SS信號S6的模擬視頻信號S7提供到為顯示圖象的監(jiān)控器接收機，以及用以向記錄介質記錄視頻信號的記錄裝置。
圖7A至7D利用頻譜顯示了頻譜擴展信號和視頻信號之間的關系。該頻譜擴展附加信息信號包括少量的信息，并且具有低的比特速率。該信號是一窄帶信號，如在圖7A中所顯示的。當該信號受到頻譜擴展時，它變化成為帶寬信號，如在圖7B中顯示的。在這種情況下，頻譜擴展信號的電平以與頻帶的擴展比相反的比例變小。
這種頻譜擴展信號被疊加到疊加部分14中的視頻信號。在這種情況下，如在圖7C中顯示的，頻譜擴展信號被疊加在比信息信號比如視頻信號的動態(tài)范圍更低的電平中。由于頻譜擴展信號將被疊加，如上所述，信息信號比如視頻信號幾乎不被惡化。因此，當疊加了頻譜擴展信號的視頻信號被提供到監(jiān)控器接收機，同時圖象被再現(xiàn)時，圖象幾乎不受頻譜擴展信號的影響，而且可再現(xiàn)好的圖象。
然而，如同將要解釋的，當進行反向頻譜擴展以檢測所疊加的頻譜擴展信號時，頻譜擴展信號被再一次恢復成狹帶信號，如在圖7D中顯示的。由于給出了足夠的頻帶擴展系數(shù)，在反向擴展超過信息信號之后，附加信息信號的電源，保證了足夠的檢測。
在這種情況下，由于被疊加到信息信號比如視頻信號的附加信息信號以與信息信號比如視頻信號相同的時間和相同的頻率疊加，附加信息信號不能通過使用濾波器或者信息的簡單代替而容易被刪除或者糾正。
因此，通過為記錄目的疊加必要的附加信息信號到視頻信號上，附加信息信號比如復制防止控制信號如上所述肯定能伴隨視頻信號一起發(fā)射。此外，與信息信號比如視頻信號比較中，當在信號功率中頻譜擴展的附加信息信號疊加到信息信號時，如在上面解釋的實施例中所解釋的，信息信號的惡化能被最大限度地減少。
因此，例如，當復制防止控制信號作為附加信息信號疊加到信息信號比如視頻信號上時，由于復制防止信號的變更和去除是困難的，如上所述，該復制防止控制肯定能夠防止不公平的復制的。
此外，在上面解釋的結構中，由于利用被定義為參考信號的垂直同步信號的垂直周期的PN碼流來進行頻譜擴展，基于與從視頻信號檢測到的垂直同步信號同步的信號，就能容易產生用于反向頻譜擴展的PN碼，從視頻信號中檢測頻譜擴展信號要求該碼。即，用于反向擴展的PN碼的同步控制的利用，例如，滑動的相關器就不再需要了。如上所述，反向擴展的PN碼流能容易被產生，反向頻譜擴展能迅速完成，而且頻譜擴展和疊并加到視頻信號上的附加信息信號比如復制防止控制信號能被迅速檢測。
其次，本發(fā)明的頻譜擴展信號檢測裝置的一最佳的實施例將被解釋，其中其上被疊加了來自DVD再現(xiàn)裝置的頻譜擴展信號的模擬視頻信號S7被接收，同時該信號被加到該DVD裝置，用以記錄該信息。
圖1顯示該實施例的DVD裝置的結構的例子，并且提供有A/D轉化器21，一解碼部分22，寫入部分23，定時信號產生部分24,SS信號檢測部分25，以及為控制復制的允許/禁止的寫控制部分26。此外，記錄介質27在這個例子中是視頻信號被寫入的DVD。
從DVD再現(xiàn)裝置來的模擬視頻信號S7由A/D轉化電路21被轉化成為數(shù)字信號，并且作為數(shù)字視頻信號S21然后提供到解碼部分22。解碼部分22接收數(shù)字視頻信號S21以執(zhí)行解碼過程比如視頻同步信號的去除和數(shù)字視頻信號的數(shù)據(jù)壓縮以便為了記錄而形成數(shù)字視頻信號S22。該數(shù)字視頻信號S22然后被提供到寫入部分23。
寫入部分23被控制，如同稍后所解釋的，允許復制時，寫控制部分26將從解碼部分22來的數(shù)字視頻信號寫入到記錄介質27，當復制被禁止時，不將數(shù)字視頻信號寫入到記錄介質27。
頻譜擴展信號被檢測，解釋如下。提供輸入模擬視頻信號S7到定時信號產生部分24。在垂直同步信號VD基礎上，該定時信號產生部分24具有與在圖5中所示的定時信號產生部分18相同的結構，以便從輸入模擬視頻信號S7提取垂直同步信號VD并且產生時鐘信號CLK和PN碼產生同步定時信號TM。該些時鐘信號CLK和同步定時信號TM送到SS信號檢測部分25。
SS信號檢測部分25是由反向擴展部分251和PN碼產生部分252組成的。PN碼產生部分252具有類似于在圖3中所示的PN碼產生部分162的結構，以便形成在圖2中所顯示的SS信號產生部分16。該PN碼產生部分162從定時信號產生部分24接收時鐘信號CLK和同步定時信號TM，以產生PN碼流PS，然后向反向擴展部分251提供該PN碼流PS。當視頻同步的信號的抖動成分被忽略時，從產生部分252來的PN碼的PN碼流PS成為與來自DVD再現(xiàn)裝置的PN碼產生部分162的PN碼流同步的PN碼，如上面解釋的。
通過獲得在PN碼產生部分252的中所產生的PN碼流PS與疊加了來自A/D轉化器21的頻譜擴展信號的數(shù)字視頻信號之間的相互關系，反向擴展部分251檢測頻譜擴展的信號。
圖8是在反向擴展部分251中顯示頻譜擴展的信號檢測過程的流程圖。在這個例子中，由于頻譜擴展信號與垂直同步信號同步，這個檢測過程對每個垂直部分(場)都實行。
首先，初始化在步驟100是進行。其次，在步驟101，來自A/D轉化器21的的數(shù)字視頻信號S21的象素值被獲得，作為輸入取樣值Di。其次，在步驟102，與有關象素相應的PN-碼流PS的碼值PSi將被獲得。其次，在步驟103，確定PN碼值PSi是″0″或者″1″。
當PN碼值PSi是″0″時，輸入取樣值Di在步驟104增加到前面的增加/減少值∑i上。此外，當PN碼值Si是″1″時，在步驟105從前面的增加/減少值∑i中減去輸入取樣值Di。
在步驟106，跟隨步驟104或者步驟105，它確定增加/減少值∑i是否超過預定門限值th。當增加/減少值∑i超過門限值th時，過程跳躍到步驟107，設置I=i+1。此后，回到步驟101，對于下一個輸入取樣值Di計算PN碼值PSi的相互關系，如上所述，同時其結果增加至增加/減少值∑i。
在步驟106中，當增加/減少值∑i被確定超過門限值th時，在假定頻譜擴展信號被檢測的情況下，為了數(shù)據(jù)的確定，過程進入到步驟109。即，頻譜擴展附加信息比特確定它是否″0″或者″1″，然后輸出它。提供這種所確定的輸出到寫入控制部分26。
這種頻譜擴展信號檢測方法將參考圖9A至9G和圖10來解釋。
當在疊加的操作中來自PN碼產生部分162的PN碼流是″0110…″時，如果附加信息比特是″0″，如在圖9A的左側顯示的，頻譜擴展信號SS變得與″0110…″相等，如在圖9B的左側顯示的。此外，當附加信息比特是″1″時，如在圖9A的右側顯示的，頻譜擴展信號SS被倒轉以便成為″1001…″，如在圖9B的右側顯示的。
如上所述，頻譜擴展信號SS的模擬轉化信號S6被疊加到模擬視頻信號(亮度信號)上，以這樣的一種方式，即當頻譜擴展信號值為″0″時，正電平被疊加，或者當該值是″1″時，負電平被疊加。因此，當用于疊加的低的電平被定義為1時(十進制數(shù))之時，為了簡化對于數(shù)字值電平，所疊加的頻譜擴展信號的成分在圖9F中被表明。對于十進制數(shù)，將要疊加的低電平不限制于1，并且可以是2至10。
同時，從SS信號檢測部分25的PN碼產生部分252來的PN碼流PS在圖9C中顯示了。在這種情況下，由于從A/D轉化器21來的數(shù)字信號S21中的視頻成分沒有與PN碼流PS的任何相關性或者有一種小的相關性，包括在增加/減少值∑i中的視頻成分的相關性將要匯聚至零，如在圖10中由曲線Vi被表明的。
即，例如，當視頻成分的數(shù)字值電平(十進制數(shù))是如圖9D中所表明的，通過在步驟102至105中的運算操作，有關的視頻成分的增加/減少值∑i逐漸變小，如在圖9E中所示的。
同時，關于在數(shù)字信號S21(圖9F)中所包括的頻譜擴展信號成分，如在圖9G中顯示的，當附加信息比特為″0″時，增加/減少值∑i在正的方向上逐漸變大，當附加信息比特是″1″時，它在負的方向上逐漸變大，因此，當附加信息比特為″0″時，例如，如同圖10的曲線Pi一樣的增加/減少值∑i增長。因此，與視頻成分的增加/減少值組合的值如圖10的曲線Mix所示那樣而變化。因此，當增加/減少值∑i超過門限值th時，預定的正門限值th事先被設置，頻譜擴展附加信息比特″0″將被檢測。附加信息比特″0″的檢測相等于PN碼流本身的檢測，作為頻譜擴展信號。
如上所述，當增加/減少值∑i超過門限值th，預定的負門限值th被預置，頻譜擴展附加信息比特″1″將被檢測。
因此，在上面所解釋的圖8的流程圖中，增加/減少值∑i和門限值th的比較過程與于上面所解釋的正門限值和負門限值之間的比較是相同的。在步驟108中的數(shù)據(jù)確定確定附加信息比特是″0″或者″1″，取決于門限值值被超過的確定。
按照如上所述檢測的復制防止控制信號的數(shù)據(jù)內容，寫控制部分26控制寫入部分23。即，如果由所檢測的復制防止控制信號指令的內容意味著復制的禁止，寫控制部分26控制寫入部分23，這樣數(shù)字視頻信號不寫入到記錄介質27。
即使是在多個比特的附加信息疊加到一垂直部分情況中，附加信息比特能被檢測。此外，也可能的是，通過定義圖8的流程圖的過程為PN碼流檢測過程，然后用來自A/D轉化器21的數(shù)字信號S21乘以檢測的PN碼流，多個比特的附加信息反向擴展能執(zhí)行。
在上面的解釋中，為用于檢測頻譜擴展信號的增加和減少，數(shù)字值的增加和減少被實行，但是在A/D轉化之前通過模擬信號S7對電容器的充電放電然后按照PN碼流的小塊的值對該電容器進行充電和放電，這種增加和減少也能被實施。
在上述例子中，依據(jù)擴展的碼小塊值″0″,″1″，疊加的電平被設置到正或者負值，但是也可能以這種方式疊加附加信號，即1是零電平，其它的是正或者負電平。在這種情況下，本發(fā)明當然能被應用。
在上面的解釋中，一小塊擴展碼被指定給視頻信號的每個象素取樣，同時頻譜擴展信號疊加到視頻信號。然而，也可能的是在多個象素取樣的單元中分配一小塊擴展碼，而替代每個象素取樣。
對于多個象素取樣，在水平線或者垂直方向中的一維區(qū)域的多個象素取樣可以被利用，或者在水平線或者垂直方向中的兩維區(qū)域的多個的象素取樣可以被利用。
當一小塊擴展碼被指定在多個象素取樣的單元中而且頻譜擴展信號被疊加到視頻信號時，當頻譜擴展的信號被檢測時，這種多個象素取樣的平均值用于擴展碼的每個小塊的增加和減少。即，相關象素取樣的總數(shù)按照擴展碼的小塊值而增加或者減少。當這種總數(shù)被利用時，關于多個象素取樣區(qū)域的視頻信息與擴展碼之間的忠實相關性能被獲得。
此外，當一小塊擴展碼被指定在多個象素取樣的單元并且頻譜擴展信號被疊加到視頻信號時，當頻譜擴展的信號被檢測時，在多個取樣中間的典型值能用于每小塊擴展碼的增加和減少。
例如，如在圖11中顯示的，當頻譜擴展的信號疊加到每塊BL的每小塊PN碼時，對于一幀的圖象，塊BL是由水平方向中的象素數(shù)n2和垂直方向上的象素數(shù)n2構成的，在一塊BL中的四個象素的網(wǎng)狀位置的一個象素被定義為每一塊BL的典型象素而且該位置的象素值按照擴展碼的小塊值而增加或者減少。在圖11中，Pr表示一個象素，在視頻信號的情況下，在有限的區(qū)域中的象素信息一般地有強烈的相互關系。因此，即使所有多個象素取樣不被利用，在相關象素取樣區(qū)域中的擴展碼的視頻成分之間的相互關系能被檢測。當這樣一種典型的值被利用時，增加或者減少次數(shù)能被設置得低于象素的數(shù)量，因此檢測的速度能被提高。
當許多象素包括在與一小塊擴展碼相應的塊BL中時，值得提倡的是多個象素位置被選擇為典型的值，同時在相關象素位置利用多個象素值的總數(shù)，增加或者減少在檢測頻譜擴展信號的時間被實施。例如，當一塊BL包括64(8×8)象素時，如在圖12所示，在表示為網(wǎng)狀位置處利用典型象素的總數(shù)，增加或者減少被實施。
此外，當通過數(shù)字壓縮，記錄或者傳輸視頻信號時，在多個象素的單元中，如上所述，數(shù)字視頻數(shù)據(jù)一般地被劃分成塊BL，以便執(zhí)行壓縮過程。然而，當DCT變換(離散余弦變換)用作為數(shù)據(jù)壓縮時，利用DCT系數(shù)，能完成上面解釋的為頻譜擴展信號的檢測的增加或減少。
即，例如，在MPEG系統(tǒng)壓縮的情況下，一幀的視頻數(shù)據(jù)以塊BL為單元被劃分，該塊BL例如由8×8=64象素構成的，如在圖13所顯示的，而且DCT轉化以塊為單元執(zhí)行。把時域的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉化成為頻域的數(shù)據(jù)，以產生如圖所示的DCT系數(shù)以便從這個DCT系數(shù)產生可變長度碼。
對于將要壓縮的視頻數(shù)據(jù)而言，小塊擴展碼被指定在塊BL的單元中，同時頻譜擴展信號被疊加。在這種情況下，在疊加的時間內一小塊碼被保持在恒定的電平上。在這種情況下，由于頻譜擴展信號變成在塊BL中的直流成分，頻譜擴展信號成分包括在直流系數(shù)中，這種系數(shù)是直流系數(shù)的直流成分的系數(shù)。
因此，在這種情況下，在壓縮的視頻信號數(shù)據(jù)完美地被解碼之前，以DCT系數(shù)的程度，利用這個直流系數(shù)，頻譜擴展信號能被檢測。即，直流系數(shù)從所壓縮的數(shù)據(jù)被提取，而該值的增加或者減少按照擴展碼的小塊值進行。進而，頻譜擴展信號能以與上面所解釋的那一種相同的方式被檢測。在這種情況下，對于所謂的碼流的連續(xù)數(shù)據(jù)的DCT系數(shù)，頻譜擴展信號能被檢測。
當通過以塊BL為單元保持一小塊擴展碼到恒定的電平上來疊加頻譜擴展信號時，可以確保在再現(xiàn)的視頻圖象上可以見到每塊的頻譜擴展信號的的疊加電平。
考慮到該點，例如，疊加的電平是隨逐個擴展碼的小塊而改變，這樣在圖14A中所顯示的視頻模式能被獲得。當塊BL用DCT變換方法轉化時，如在圖14B中顯示的，圖14A的模式在DCT系數(shù)的(2,2)的位置僅僅包括在AC系數(shù)AC4中。
因此，在這種情況下，在壓縮的視頻信號數(shù)據(jù)完美地被解碼之前，在DCT系數(shù)的級中，利用系數(shù)AC4，頻譜擴展信號能被檢測。即，系數(shù)AC4從所壓縮的數(shù)據(jù)中被提取，而且按照擴展碼的小塊值，該值被增加或者減少。進而，頻譜擴展信號能以與上面所解釋的那一種相同的方式被檢測。
作為視頻模式，它不會使得在再現(xiàn)的視頻圖象上的每塊中的疊加電平變化明顯化，在圖15A中和圖15B3中所示的模式可以被利用。在這種情況下，由于頻譜擴展信號成分被包括在多個DCT系數(shù)中，該DCT系數(shù)用來為上述的頻譜擴展信號的檢測而執(zhí)行增加或者減少。作為利用多個DCT系數(shù)的方法，可以按需要來使用利用典型的點的方法或者利用平均值的方法。
在上面的解釋中，頻譜擴展和疊加的附加信息信號是復制防止控制信號，但是這種附加信息信號不限制于復制防止控制信號，但是也能應用到，例如，與數(shù)字視頻信號有關的信息；例如，用以確定每場和版權信息的時間碼信息。作為版權信息，例如，用以確定有關記錄裝置的裝置號也能被利用。當該裝置號疊加到數(shù)字視頻信號Vi并被記錄時，復制的歷史能容易被追蹤。
此外，在上面的解釋中，頻譜擴展信號被疊加到模擬視頻信號上，但在這種情況下，把頻譜擴展信號疊加到數(shù)字視頻信號當然也是可能的，本發(fā)明當然能應用。
此外，由于頻譜擴展信號的同步信號與視頻信號同步，水平同步信號可以被用來替代垂直同步信號。此外，頻譜擴展信號的同步周期不限制于一個垂直周期或者一個水平周期，而是被運用于多個垂直同步周期和多個水平線的同步周期。
進而，疊加了頻譜擴展信號的主要信息信號不限制于視頻信號，而可以是伴隨有同步信號的任何信號。例如，包括具有恒定周期的同步定時信號的數(shù)字信號可被認為是本發(fā)明的主要信息信號的目標。
比外，在上面的解釋中，本發(fā)明被運用了于記錄和再現(xiàn)的系統(tǒng)，但是本發(fā)明也能運用于用以在接收的側從接收的信息信號中檢測頻譜擴展信號的系統(tǒng)，其中頻譜擴展信號疊加到主要信息信號，然后利用各種各樣的傳輸媒介，比如電磁波、電纜以及紅外光束等等來發(fā)射。
在上面的解釋中，此外，附加信息比特是由PN碼擴展的頻譜，但是本發(fā)明能運用于這樣的系統(tǒng)，其中不同系列的PN碼被疊加到附加信息比特上，同時通過檢測這些PN碼頻譜擴展信號被檢測。
本發(fā)明也能應用于在這種情況中檢測有關的PN碼，即確定″1″或者″0″被分別傳輸，例如，當PN碼被疊加或不疊加，而PN碼本身作為頻譜擴展信號被疊加到主要信息信號之時。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，被疊加到主要信息信號上的頻譜擴展信號能以簡化的結構迅速地被檢測。
權利要求
1，一種疊加和檢測附加信息信號的方法，包括步驟產生與包括在主信息信號中的同步信號同步的第一頻譜擴展信號；通過利用所述第一頻譜擴展碼對所述數(shù)字信息信號進行頻譜擴展而產生頻譜擴展的附加信息信號；通過將所述頻譜擴展附加信息信號疊加到所述主信息信號上而產生具有附加信息的主信息信號；產生與包括在具有附加信息的所述主信息信號中的同步信號同步的所述第一頻譜擴展碼相同的第二頻譜擴展碼；對應于所述第二頻譜擴展信號的每個小塊，按照每個小塊的值，通過對具有附加信息的所述輸出信息信號進行增加或減少，而獲得累積值；和通過確定所述累積值是超過正或負閾值之一來檢測在所述具有附加信息的主信息信號中的所述附加數(shù)據(jù)信息信號。
2，按照權利要求1的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，按照所述附加數(shù)字信息信號的值，通過反向或不反向所述頻譜擴展碼的每個小塊值來產生所述頻譜擴展附加信息信號。
3，按照權利要求1的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，按照所述頻譜擴展附加信息信號，將正或負模擬信號疊加給所述主信息信號來產生所述具有附加信息的主信息信號。
4，按照權利要求1的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，所述主信息信號是視頻信號，而且所述第一和第二頻譜擴展碼與所述視頻信號的同步信號同步地產生。
5，按照權利要求4的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用從與所述每個小塊對應的多個所述象素中選擇的一個或多個象素來實施按照每個小塊值對具有附加信息的主信息信號的值進行增加和減少。
6，按照權利要求4的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用與所述每個小塊對應的多個所述象素的平均值來實施按照每個小塊值對具有附加信息的主信息信號的值進行增加和減少。
7，按照權利要求4的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，所述視頻信號是數(shù)字信號并在由多個象素組成的每個塊中由DCT(離散余弦)變換壓縮，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述塊對應，并且利用與所述每個小塊對應的所述塊的一個或多個DCT系數(shù)來實施對具有附加信息的主信息信號進行增加和減少。
8，按照權利要求1的疊加和檢測附加信息信號的方法，其中，所述附加數(shù)字信息信號是用于控制所述主信息信號復制到記錄介質的允許和禁止的復制控制信號。
9，一種檢測附加信息信號的方法，利用與包括在主信息信號中的同步信號同步產生的頻譜擴展碼，通過對附加數(shù)字信息信號進行頻譜擴展來產生頻譜擴展的附加信息信號，并從具有附加信息的主信息信號中檢測所述附加數(shù)字信息信號，所述主信息信號是通過疊加所述頻譜擴展的附加信息信號到所述主信息信號上而產生的，包括步驟產生與包括在具有附加信息的所述主信息信號中的同步信號同步的所述頻譜擴展碼相同的頻譜擴展碼；按照所述每個小塊的值，用與所述頻譜擴展信號的各小片對應的附加信息來增加或減少所述輸出信息信號的值，從而獲得累積值；和通過確定所述累積值是否超過正或負閾值之一來檢測在所述具有附加信息的主信息信號中的所述附加數(shù)字信息信號。
10，按照權利要求9的檢測附加信息信號的方法，其中，所述主信息信號是視頻信號并且所述頻譜擴展碼與所述視頻信號的同步信號同步地產生。
11，按照權利要求10的檢測附加信息信號的方法，其中，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用從與所述每個小塊對應的多個所述象素中選擇的一個或多個象素來實施按照每個小塊值對具有附加信息的主信息信號的值進行增加和減少。
12，按照權利要求10的檢測附加信息信號的方法，其中，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用與所述每個小塊對應的多個所述象素的平均值來實施按照每個小塊值對具有附加信息的主信息信號的值進行增加和減少。
13，按照權利要求10的檢測附加信息信號的方法，其中，所述視頻信號是數(shù)字信號并在由多個象素組成的每個塊中由DCT(離散余弦)變換壓縮，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述塊對應，并且利用與所述每個小塊對應的所述塊的一個或多個DCT系數(shù)來實施對具有附加信息主信息信號進行增加和減少。
14，按照權利要求10的檢測附加信息信號的方法，其中，所述附加數(shù)字信息信號是用于控制所述主信息信號復制到記錄介質的允許和禁止的復制控制信號。
15，一種疊加和檢測附加信息信號的裝置，包括第一擴展碼產生裝置，用于產生與包括在主信息信號中的同步信號同步的第一頻譜擴展碼；頻譜擴展裝置，用于通過用所述第一頻譜擴展碼對所述數(shù)字信息信號進行頻譜擴展而產生頻譜擴展的附加信息信號；信號疊加裝置，用于通過將所述頻譜擴展附加信息信號疊加到所述主信息信號上而產生具有附加信息的主信息信號；第二擴展碼產生裝置，用于產生與所述第一頻譜擴展碼相同的第二頻譜擴展碼，所述第一頻譜擴展碼與包括在具有附加信息的所述主信息信號中的同步信號同步；累積裝置，對應于所述第二頻譜擴展信號的每個小塊，按照每個小塊的值，通過對具有附加信息的所述輸出信息信號進行增加或減少，而獲得累積值；和信號比較裝置，通過確定所述累積值是超過正或負閾值之一來檢測在所述具有附加信息的主信息信號中的所述附加數(shù)據(jù)信息信號。
16，按照權利要求15的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，所述頻譜擴展裝置按照所述附加數(shù)字信息信號的值，通過反向或不反向所述頻譜擴展碼的每個小塊值來產生所述頻譜擴展附加信息信號。
17，按照權利要求15的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，所述頻譜擴展裝置按照所述頻譜擴展附加信息信號的值，將低電平的正或負模擬信號疊加到所述主信息信號來產生所述具有附加信息的主信息信號。
18，按照權利要求15的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，所述主信息信號是視頻信號，而且所述第一和第二頻譜擴展碼產生裝置分別產生與所述視頻信號的同步信號同步的第一和第二頻譜擴展碼。
19，按照權利要求18的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，由所述第一和第二擴展碼產生裝置產生的所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用從與所述每個小塊對應的多個所述象素中選擇的一個或多個象素來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
20，按照權利要求18的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，由所述第一和第二擴展碼產生裝置產生的所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用與所述每個小塊對應的多個所述象素的平均值來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
21，按照權利要求18的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，所述視頻信號是數(shù)字信號并在由多個象素組成的每個塊中由DCT(離散余弦)變換壓縮，由所述第一和第二擴展碼產生裝置產生的所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述塊對應，并且利用與所述每個小塊對應的所述塊的一個或多個DCT系數(shù)來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
22，按照權利要求15的疊加和檢測附加信息信號的裝置，其中，所述附加數(shù)字信息信號是用于控制所述主信息信號復制到記錄介質的允許和禁止的復制控制信號。
23，一種檢測附加信息信號的裝置，利用與包括在主信息信號中的同步信號同步產生的頻譜擴展碼，通過對附加數(shù)字信息信號進行頻譜擴展來產生頻譜擴展的附加信息信號，并從具有附加信息的主信息信號中檢測所述附加數(shù)字信息信號，所述主信息信號是通過疊加所述頻譜擴展的附加信息信號到所述主信息信號上而產生的，包括擴展碼產生裝置，產生與包括在具有附加信息的所述主信息信號中的同步信號同步的所述頻譜擴展碼相同的頻譜擴展碼；累積裝置，按照所述每個小塊的值，用與所述頻譜擴展信號的各小片對應的附加信息來增加或減少所述輸出信息信號的值，從而獲得累積值；和信號比較裝置，通過確定所述累積值是否超過正或負閾值來檢測在所述具有附加信息的主信息信號中的所述附加數(shù)字信息信號。
24，按照權利要求23的檢測附加信息信號的裝置，其中，所述主信息信號是視頻信號并且所述擴展碼產生裝置產生與所述視頻信號的同步信號同步的所述頻譜擴展碼。
25，按照權利要求24的檢測附加信息信號的裝置，其中，由所述擴展碼產生裝置產生的所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用從與所述每個小塊對應的多個所述象素中選擇的一個或多個象素來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
26，按照權利要求24的檢測附加信息信號的裝置，其中，由所述擴展碼產生裝置產生的所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述視頻信號的多個象素對應，并且利用與所述每個小塊對應的多個所述象素的平均值來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
27，按照權利要求24的檢測附加信息信號的裝置，其中，所述視頻信號是數(shù)字信號并在由多個象素組成的每個塊中由DCT(離散余弦)變換壓縮，所述頻譜擴展碼的每個小塊與所述塊對應，并且利用與所述每個小塊對應的所述塊的一個或多個DCT系數(shù)來實施所述累積裝置對主信息信號的值進行增加和減少。
28，按照權利要求24的檢測附加信息信號的裝置，其中，所述附加數(shù)字信息信號是用于控制所述主信息信號復制到記錄介質的允許和禁止的復制控制信號。
全文摘要
由與伴隨到信息信號的同步信號同步的擴展碼擴頻的頻譜擴展信號被疊加到該信息信號上,然后被發(fā)射,然后利用擴展碼來檢測頻譜擴展信號以便與來自該信息信號的同步信號同步的檢測,頻譜擴展的信號被疊加到該信息信號上。疊加了頻譜擴展信號的信息信號的值按照相關擴展碼的小塊值以擴展碼的每個小塊被增加或減少。通過確定增加/減少值是否超過預定閾值來檢測頻譜擴展信號。
文檔編號H04N7/08GK1213913SQ9811984
公開日1999年4月14日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權日1997年8月29日
發(fā)明者池田望, 荻野晃, 杉田武弘, 臼居隆志 申請人:索尼公司