JP4003096B2 - 映像信号への付加情報の重畳方法および重畳装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像信号に重畳したままにおいても、その再生画像にできるだけ影響のないようにするために、微小レベルで付加情報を映像信号に重畳する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルVTRやMD(ミニディスク)記録再生装置などのデジタル情報記録装置が普及しており、さらには、記録機能を備えたDVD(デジタルビデオディスクあるいはデジタルバーサタイルディスク)装置も登場するようになってきている。これらのデジタル情報記録装置においては、主情報信号としてのデジタル映像信号やデジタルオーディオ信号、さらにはコンピュータ等用のデータに付随して、種々の付加情報信号が記録可能とされる。
【0003】
この場合、この付加情報信号はデジタル信号であり、例えばデジタル情報信号のブロック単位のデータに付加されるヘッダ部や、その他のTOC(Tableof Contents)のエリアなど、デジタル情報信号とは領域的に区別されるようなエリアに記録されるものとして、デジタル情報信号に対して付加される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の主情報信号に付加情報を重畳して記録するなどして伝送するシステムの場合、付加情報信号はヘッダ部などのデジタル情報信号に直接的に重畳するのではなく、間接的な部分に付加するようにしている。このため、フィルタリングや改ざんにより、比較的容易に付加情報信号が欠落してしまい、記録装置や再生装置で、必要な付加情報信号を検出することが不可能になる場合を生じる。特に、付加情報信号として、不正な複製を防止するための制御情報や、著作権情報などが付加される場合、このような付加情報信号の欠落のため、当初の目的を達成できない状態を現出しまうことになる。
【0005】
また、上述のような間接的な部分への付加情報信号の付加の場合には、デジタル情報信号をアナログ信号に変換したときには、主情報信号しか得られないため、付加情報信号は欠落してしまうことになる。このことは、付加情報信号として上述のような複製防止制御信号を付加して、不正なデジタル情報信号の複製が防止できるような施策が施されていても、アナログ信号に変換されたときには、もはや複製防止施策は全く意味を成さなくなってしまう状態になることを意味している。
【0006】
以上のような付加情報信号の欠落の問題点およびアナログ信号に変換したときの問題点を解決する付加情報信号の付加方式として、本出願人は、先に、複製防止制御信号などの付加情報信号をスペクトラム拡散し、このスペクトラム拡散した付加情報信号を映像信号に重畳して、映像信号をデジタル記録あるいはアナログ記録する方式を提案している(特願平7−339959号参照)。
【0007】
この方式においては、拡散符号として用いる、例えばPN(Pseudorandom Noise)系列の符号(以下、PN符号という)を十分に早い周期で発生させて、これを付加情報信号に対して掛け合わせることによりスペクトラム拡散し、狭帯域、高レベルの複製防止制御信号などの付加情報信号を、映像信号には影響を与えることのない広帯域、微小レベルの信号に変換させる。そして、このスペクトラム拡散された付加情報信号、すなわち、スペクトラム拡散信号をアナログ映像信号に重畳して記録媒体に記録するようにする。この場合、記録媒体に記録する映像信号は、アナログ、デジタルのどちらでも可能である。
【0008】
この方式においては、複製防止制御信号などの付加情報信号は、映像信号と同一時間、同一周波数内に重畳されるため、例えば違法に複製しようとする者が、重畳された複製防止制御信号を映像信号から取り除くことは難しい。一方、逆スペクトラム拡散することにより重畳された複製防止制御信号などの付加情報信号を検出して、利用することは可能である。
【0009】
ところで、映像信号に付加情報をスペクトラム拡散信号として重畳する場合、付加情報の検出の容易さを考慮して、映像信号の同期信号に同期した拡散符号により付加情報ビットをスペクトラム拡散してスペクトラム拡散信号を生成し、そのスペクトラム拡散信号を映像信号に重畳することが考えられる。このように映像同期信号に同期して拡散符号を発生させると、付加情報を検出するための逆拡散のための拡散符号も、映像信号の同期信号に同期して、発生させるだけで、重畳時の拡散符号と同期した逆拡散用符号を容易に発生させることができるので、検出が容易になる。
【0010】
例えば、映像信号の垂直同期信号に同期した、1フィールド周期の拡散符号を用いて付加情報をスペクトラム拡散することが考えられる。そして、付加情報が複数ビットのときに、付加情報の検出の容易さと、スペクトラム拡散技術の特質を生かして、複数ビットのそれぞれのビット情報を、異なる系列の拡散符号によりスペクトラム拡散することが考えられる。
【0011】
例えば複製防止制御信号として、CGMS(Copy GenerationManagement System)方式と呼ばれているものが良く知られているが、このCGMSの場合、複製防止制御信号は、2ビットの情報であり、[00]……複製制限なし
[10]……第1世代のみ複製許可
[11]……複製禁止
を意味するものとされている。
【0012】
この2ビットの情報を、上述のスペクトラム拡散技術により、映像信号に同期して重畳する場合、上位ビットの情報は第1の系列の拡散符号によりスペクトラム拡散し、下位ビットの情報は第2の系列の拡散符号によりスペクトラム拡散する。そして、これら2系列のスペクトラム拡散信号を映像信号に同時に重畳する。スペクトラム拡散技術においては、映像同期信号に同期した第1および第2の系列の拡散符号により逆拡散することにより、上述のように重ねて重畳されている付加情報の2つのビットの情報の検出ができる。
【0013】
ところが、このように、複数のビットのそれぞれを、異なる系列の拡散符号によりスペクトラム拡散して映像信号に重ねて重畳するようにした場合には、それぞれを微小レベルで映像信号に重畳したとしても、互いにレベル的に重なる部分が生じることがあり、その部分では、重畳された付加情報が再生映像に影響を与え、再生映像のS/Nを劣化させてしまうおそれがある。
【0014】
そこで、1画面分のすべての領域に重畳するのではなく、例えば画面の左端あるいは右端のように、視聴に邪魔にならないような一部の領域に、複数ビットのそれぞれを異なる系列の拡散符号でスペクトラム拡散した信号を、重ねて重畳するようにすることが考えられる。
【0015】
ところが、画面上の固定的な一部の位置に付加情報ビットのそれぞれのビットのスペクトラム拡散信号を集中させて重畳するようにした場合には、複製防止制御を破る目的で映像信号の垂直同期信号がすげ替えられて、同期タイミング位置がずらされた場合には、付加情報ビットが検出不能になる場合が生じる。特に、CGMSの場合には、複製禁止のときにのみ、下位ビットが「1」になるが、この下位ビットが検出されなくなると、複製防止を有効に行えなくなるおそれがある。
【0016】
すなわち、CGMSの場合、上位ビットは、「1」であっても、複製禁止か、複製許可かは識別できないが、下位ビットが「1」であれば、それは複製禁止を意味することになる。つまり、CGMSの場合、下位ビットが優先度が高い。
【0017】
このため、この優先度の高い情報ビットが検出できずに欠落してしまうと、有効な複製防止制御は不可能になる。
【0018】
この発明は、上述の点にかんがみ、付加情報が複数ビットの場合に、映像信号への影響をできるだけ避けることができると共に、付加情報の重要なビットは、不正な映像信号の改ざん変更処理に対しても、できるだけ欠落しないように映像信号に重畳する方法および装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明の映像信号への付加情報の重畳方法は、
映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルで、複数ビットの付加情報を重畳する方法であって、
前記複数ビットの付加情報を1ビットずつに分離する工程と、
前記分離された前記付加情報の各1ビットを、画面上の異なる領域に分散させて、前記付加情報を映像信号に重畳する工程と
を備え、
前記付加情報の複数ビットのうち、優先度の高いビット情報は、前記映像信号についての変更処理が困難な、画面中央部分に重畳する
ことを特徴とする。
【0020】
この請求項1の発明によれば、複数のビットのそれぞれは、異なる領域に分離されて重畳されるので、映像信号に対する影響が、複数ビットの情報が重ねて映像信号に対して重畳される場合のように、大きくなることがない。
【0022】
また、請求項1の発明においては、付加情報の各情報ビットの優先度に応じて映像信号に重畳する位置が定められるので、優先度の高いビットを、不正な映像信号の改ざん変更処理に対して保護できる位置に重畳することができる。また、優先度の高い重要ビットは、映像信号の改ざん変更処理が困難な位置である画面の水平方向の中央に重畳されるので、重要ビットが欠落する確率は低くなる。
【0023】
請求項2の発明の映像信号への付加情報の重畳方法は、請求項1において、
前記付加情報の複数ビットの各ビットを、前記映像信号に対して特定の分散位置に重畳するようにしたことを特徴とする。
【0024】
この請求項2の発明においては、付加情報の複数ビットは、それぞれ分散されて映像信号に重畳されるので、一部の重要ビットが欠落しても、すべてが欠落することがなく、少なくとも重要ビットは検出可能となる。
【0027】
請求項3の発明の映像信号への付加情報の重畳方法は、
請求項1または請求項2において、付加情報は、映像信号の同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であることを特徴とする。
【0028】
この請求項3の発明においては、付加情報は、スペクトラム拡散されるので、狭帯域の付加情報が広帯域の信号とされて、映像信号と同一時間および同一周波数として重畳されるので、付加情報を映像信号から除去することが困難になる。しかし、付加情報は映像信号の同期信号に同期した拡散符号によりスペクトラム拡散されるので、付加情報の検出時には、逆拡散用符号を映像信号の同期信号に同期させて生成するだけで生成することができ、逆拡散用符号の同期制御のためのサーチ制御が不要になり、付加情報を迅速に検出することができる。
【0029】
請求項4の発明の映像信号への付加情報の重畳方法は、
請求項3において、複数ビットのそれぞれに対して、異なる系列の拡散符号が用いられたものであることを特徴とする。
【0030】
この請求項4の発明においては、重要ビットを検出するときには、当該重要ビットをスペクトラム拡散した拡散符号を用いて逆スペクトラム拡散することにより、検出ができ、重要ビットのみの検出が容易に行える。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による映像信号への付加情報の重畳方法および重畳装置の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
【0032】
[付加情報の重畳方法、装置の第1の実施の形態]
以下に説明する実施の形態は、映像出力装置の例としてのDVD再生装置からのアナログ出力映像信号をDVD記録装置に供給して、複製を行う場合に、その複製の制御を行えるようにするシステムに、この発明を適用した場合である。すなわち、この例は、重畳される付加情報が複製防止制御信号の場合である。
【0033】
この実施の形態の場合の複製防止制御信号は、前述したCGMSの2ビットの付加情報である。そして、この第1の実施の形態では、このCGMSの2ビットの付加情報は、映像信号の垂直同期信号に同期した拡散符号により、1フィールド毎に、重畳するが、前記2ビットの情報のそれぞれの優先度に応じて、重畳位置を決定するようにする。
【0034】
以下に説明する例においては、CGMSの2ビットの付加情報のうちの優先度の高い下位ビットは、図2において網点を付して示すように、画面上の水平方向の中央位置に重畳し、上位ビットは、画面上の水平方向の左右端側に重畳するようにする。例えば、不正に複製を行おうとする者が、映像信号の垂直同期信号の位相をずらすと、画面の左端部あるいは画面の右端部側の映像信号は、有効映像信号部分と見做されず、その部分に重畳された付加情報は実質的に除去されたことになり、検出が不能になると考えられるが、画面の中央部分であれば、この垂直同期信号の位相ずらしが行われても、上述ような不都合は生じない。
【0035】
このシステムにおいては、DVD再生装置では、アナログ出力映像信号に、スペクトラム拡散した複製防止制御情報を重畳して出力し、DVD記録装置に供給する。そして、DVD記録装置で、DVD再生装置からのアナログ出力映像信号から、これに重畳されているスペクトラム拡散された複製防止制御情報を検出し、その検出出力により、複製制御を行う。この発明による付加情報の重畳方法は、DVD再生装置における付加情報としてのスペクトラム拡散信号の重畳処理に適用されるものである。
【0036】
まず、複製防止制御情報をスペクトラム拡散して重畳するDVD再生装置について説明する。
【0037】
この実施の形態では、2ビットの付加情報である複製防止制御信号を1つの拡散符号でスペクトラム拡散するのではなく、付加情報の上位ビットおよび下位ビットのそれぞれは、異なる系列の拡散符号によりスペクトラム拡散するようにする。
【0038】
なお、以下の実施の形態では、スペクトラム拡散信号は、映像信号のうちの輝度信号Yに重畳され、色信号Cには、重畳しない。色信号Cにもスペクトラム拡散信号を重畳することも勿論可能である。しかし、映像信号の色信号の伝送には、例えば色差信号などの2つの位相軸の成分により行って、これら2軸の位相により色を再現するようにするため、スペクトラム拡散信号を色信号に重畳すると、微小レベルであっても、色相の変化となってしまうので、比較的目立ちやすく、色相変化に影響なくスペクトラム拡散信号を重畳することが困難である。このため、この実施の形態では、輝度信号にのみスペクトラム拡散信号を重畳するものとする。ただし、説明の簡単のため、以下の説明においては、輝度信号Yと色信号Cとを区別することなく、映像信号という表現を用いる。
【0039】
図1において、ディスク100は、デジタル化された映像信号、音声信号が記録され、かつ、付加情報としてCGMSの複製防止制御信号が記録されたもので、この例ではDVDである。複製防止制御信号は、ディスク100の最内外のTOC(Table Of Contents)やディレクトリと呼ばれるトラックエリアに記録されていたり、映像データや音声データが記録されるトラックに、記録エリアを別にして挿入記録されていたりする。以下に説明する例は、後者の場合の例で、映像データを読み出したときに、複製防止制御信号も同時に読み出される場合である。
【0040】
図1に示すように、この例の再生装置は、読み出し部11、復号化部12、D/A変換回路13、重畳部14、複製防止制御信号抽出部15、SS(SSはスペクトラム拡散の略、以下同じ)付加情報発生部16、同期分離部17、PN発生制御部18、重畳レベル設定部19を備えている。
【0041】
読み出し部11は、ディスク100に記録されている情報を再生して得られる信号S1から再生映像信号成分S2を取り出し、これを復号化部12および複製防止制御信号抽出部15に供給する。
【0042】
復号化部12は、再生映像信号成分S2について復号化処理を行い、デジタル映像信号を形成し、これをD/A変換回路13に供給する。D/A変換回路13は、デジタル映像信号をD/A変換して、同期信号を有するアナログ映像信号S3を形成し、これを同期分離部17および重畳部14に供給する。
【0043】
複製防止制御信号抽出部15は、再生映像信号成分S2に付加されている複製防止制御信号S4を抽出し、これをSS付加情報発生部16に供給する。
【0044】
一方、同期分離部17は、アナログ映像信号S3から水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vを抜き出して、これをPN発生制御部18に供給する。
【0045】
PN発生制御部18は、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vを基準信号として用いて、2種のPN符号PNaおよびPNbを発生させる区間を示すPN発生イネーブル信号ENaおよびENbや、PN符号の発生開始タイミングを示すPN符号リセットタイミング信号RE(以下、リセット信号REと略称する)や、PNクロック信号PNCLKを生成する。
【0046】
図3は、この実施の形態のPN発生制御部18の具体構成例を説明するためのブロック図である。図3に示すように、この実施の形態のPN発生制御部18は、PN発生タイミング信号生成部181、PLLからなるPNクロック生成部182、タイミング信号生成部183を備え、PN発生タイミング信号生成部181およびタイミング信号生成部183には、同期分離部17からの水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vが供給され、PNクロック生成部182には同期分離部17からの水平同期信号Hが供給される。
【0047】
PN発生タイミング信号生成部181は、垂直同期信号V(図4A参照)を基準信号として用いて、図4Bに示すような、スペクトラム拡散に用いる拡散用のPN符号列の繰り返し周期を決める垂直周期のリセット信号REを生成する。この例では、リセット信号REは、垂直同期信号Vの例えば前縁で立ち下がる垂直周期の信号である。
【0048】
PN発生タイミング信号生成部181は、また、この例の場合には、水平同期信号H(図4C参照)を基準信号として、PN発生イネーブル信号ENa(図4D参照)およびENb(図4F参照)を生成する。この例では、PN発生イネーブル信号ENaおよびENbはローアクティブの信号であるが、PN発生イネーブル信号ENaは、水平方向の両端部においてのみローレベルになる信号であり、また、PN発生イネーブル信号ENbは、水平方向の中央部でローレベルになる信号である。
【0049】
PNクロック生成部182は、PLLを用いて、水平同期信号Hに同期し、かつ、ブロックBLの周期のPNクロックPNCLKを生成する。このPNクロックPNCLKは、拡散符号のチップ周期を決めるものである。
【0050】
また、タイミング信号生成部183は、垂直同期信号Vおよび水平同期信号Hに基づいて、図1の装置において用いられる各種のタイミング信号を生成する。
【0051】
そして、PN発生制御部18において生成されたPN発生イネーブル信号ENaおよびENb、PN符号リセット信号REおよびPNクロック信号PNCLKは、SS付加情報発生部16に供給される。
【0052】
図5は、このSS付加情報発生部16の具体的構成例を示すもので、複製防止制御信号分配部161と、2個のPN発生部162、163と、スペクトラム拡散用の乗算部164、165と、スイッチ回路166とを備えている。
【0053】
複製防止信号分配部161は、CGMSの2ビットの情報を上位ビットと下位ビットとに分け、PN符号列PNa、PNbの発生タイミングに同期して、上位ビットは乗算部164に、下位ビットは乗算部165に、それぞれ供給する。このため、複製防止信号分配部161には、イネーブル信号ENaおよびENbが供給される。すなわち、複製防止信号分配部161は、後述するPN符号列PNaの発生区間で上位ビットを乗算部164に供給し、また、後述するPN符号列PNbの発生区間で下位ビットを乗算部165に供給する(図4H参照)。
【0054】
PN発生部162は、これに供給されるリセット信号REと、PNクロックPNCLKと、イネーブル信号ENaとに応じてPN符号列PNaを発生し、発生したPN符号列PNaを乗算部164に供給する。
【0055】
また、PN発生部163は、これに供給されるリセット信号REと、PNクロックPNCLKと、イネーブル信号ENbとに応じてPN符号列PNbを発生し、発生したPN符号列PNbを乗算部165に供給する。
【0056】
すなわち、PN発生部162および163は、リセット信号REにより、この例では、垂直周期でリセットされ、それぞれ予め決められた異なる系列の符号パターンのPN符号列PNa,PNbをその先頭から生成する。そして、PN発生部162および163のそれぞれは、イネーブル信号ENaおよびENbによりPN符号発生可能状態(イネーブル状態)とされるときにのみ、クロック信号PNCLKに応じて、PN符号列PNaおよびPNbをそれぞれ発生する。
【0057】
この例の場合には、前述もしたように、PN発生部162および163は、イネーブル信号ENaおよびENbがローレベルのときに、それぞれPN符号列PNaおよびPNbを発生可能な状態にされるので、PN符号列PNaは、図4Eに示すように、各水平区間の初めと終りの区間で発生し、PN符号列PNbは、図4Gに示すように、各水平区間の中央の区間で発生する。この場合、1垂直区間内では、PN発生部162、163はリセットされないので、前記のそれぞれのPN発生区間では、図4Eおよび図4Gに示すように、それぞれ異なるPN符号例PNa(1),PNa(2),…およびPNb(1),PNb(2),…が生成される。
【0058】
しかし、PN発生部162,163は、リセット信号REにより、垂直区間の先頭でリセットされるので、各垂直区間では、同様にして、PN符号列PNaおよびPNbを発生する。
【0059】
図6は、2個のPN発生部162、163の一方、例えばPN発生部162の構成例を示す図である。この例のPN発生部162は、15段のシフトレジスタを構成する15個のDフリップフロップREG1〜REG15と、このシフトレジスタの適宜のタップ出力を演算するイクスクルーシブオア回路EX−OR1〜EX−OR3とからなっている。そして、図5に示すPN発生部162は、上述したように、イネーブル信号ENa、PNクロック信号PNCLK、PN符号リセットタイミング信号REに基づいて、M系列のPN符号列PNaを発生する。
【0060】
他方のPN発生部163は、例えばイクスクルーシブオア回路EX−OR1〜EX−OR3の入力信号を、図6とは異なるDフリップフロップから供給するようにすることにより、PN符号列PNaとは異なる系列のPN符号列PNbを得るようにすることができる。
【0061】
以上のようにしてPN発生部162から発生したPN符号列PNaは乗算部164に供給され、図4Hに示すように、このPN符号列PNaの発生タイミングと同期して複製防止制御信号分配部161から送られてくる複製防止制御信号の上位ビットが、この乗算部164において、PN符号列PNaによってスペクトラム拡散される。そして、そのスペクトラム拡散信号はスイッチ回路166の一方の入力端aに供給される。
【0062】
同様にして、PN発生部163から発生したPN符号列PNbは乗算部165に供給され、図4Hに示すように、このPN符号列PNbの発生タイミングと同期して複製防止制御信号分配部161から送られてくる複製防止制御信号の下位ビットが、この乗算部165において、PN符号列PNbによってスペクトラム拡散される。そして、そのスペクトラム拡散信号はスイッチ回路166の他方の入力端bに供給される。
【0063】
スイッチ回路166は、この例ではイネーブル信号ENbにより、1水平区間の左右端の区間では入力端a側に、1水平区間の中央の区間では入力端b側に、それぞれ切り換えられる。この結果、スイッチ回路166からは、図4Iに示すように、各水平区間の画面上左右端側の区間では、CGMSの上位ビットが、PN符号列PNaによりスペクトラム拡散されたスペクトラム拡散信号が得られ、また、各水平区間の画面上の中央区間では、CGMSの重要ビットである下位ビットが、PN符号列PNbによりスペクトラム拡散されたスペクトラム拡散信号が得られる。
【0064】
このスイッチ回路166からのスペクトラム拡散信号PSは、重畳レベル設定部19において、スペクトラム拡散信号の各チップに「0」「1」の値に応じた微小レベルの信号とされ、重畳部14に供給される。すなわち、重畳レベル設定部は、デジタル信号であるスペクトラム拡散信号をアナログ信号に変換するD/A変換動作を行うことになる。
【0065】
なお、この例の場合、重畳レベル設定部19は、スペクトラム拡散された複製防止制御信号のチップの値に応じたアナログレベルであって、SS複製防止制御信号のチップの値が「0」のときには正の微小レベルを、SS複製防止制御信号のチップの値が「1」のときには負の微小レベルを、重畳部14に出力する。
【0066】
重畳部14は、アナログ映像信号S3に対して、上述したようなアナログSS複製防止制御信号を重畳し、出力映像信号Viを形成して、これを出力する。このように重畳部14は、アナログ映像信号S3に対し、PN符号列PSによりスペクトラム拡散された複製防止制御信号であるSS複製防止制御信号を重畳する重畳手段としての機能を有する。
【0067】
図7は、複製防止制御信号と、映像信号との関係をスペクトルで示したものである。複製防止制御信号は、これに含まれる情報量は少なく、低ビットレートの信号であり、図7(a)に示されるように狭帯域の信号である。これにスペクトラム拡散を施すと、図7(b)に示すような広帯域幅の信号となる。このときに、スペクトラム拡散信号レベルは帯域の拡大比に反比例して小さくなる。
【0068】
このスペクトラム拡散信号、すなわち、SS複製防止制御信号を、重畳部14で情報信号に重畳させるのであるが、この場合に、図7(c)に示すように、情報信号としての映像信号のダイナミックレンジより小さいレベルで、SS複製防止制御信号を重畳させるようにする。このように重畳することにより主情報信号の劣化がほとんど生じないようにすることができる。したがって、上述したように、SS複製防止制御信号が重畳された映像信号がモニター受像機に供給されて、映像が再生された場合に、SS複製防止制御信号の影響はほとんどなく、良好な再生映像が得られるものである。
【0069】
一方、後述するように、記録側でSS複製防止制御信号を検出するために、逆スペクトラム拡散を行うと、図7(d)に示すように、SS複製防止制御信号が再び狭帯域の信号として復元される。十分な帯域拡散率を与えることにより、逆拡散後の複製防止制御信号の電力が情報信号を上回り、検出可能となる。
【0070】
この場合、アナログ映像信号に重畳されたSS複製防止制御信号は、アナログ映像信号と同一時間、同一周波数内に重畳されるため、周波数フィルタや単純な情報の置き換えでは削除および修正が不可能である。
【0071】
したがって、映像信号に重畳されたSS複製防止制御信号が取り除かれることがなく、SS複製防止制御信号をモニタ受像機や記録装置などの装置に確実に提供することができる。すなわち、複製防止用信号の改ざんや除去が上述のように困難であるので、不正な複製を確実に防止することができる複製防止制御が可能になる。
【0072】
また、上述の構成においては、垂直同期信号を基準信号とした、垂直周期のPN符号列を用いてスペクトラム拡散を行うようにしたので、このスペクトラム拡散信号を映像信号から検出する場合に必要となる逆スペクトラム拡散用のPN符号列は、映像信号から検出した垂直同期信号に同期した信号に基づき容易に生成することができる。すなわち、例えばスライディング相関器などを用いた逆拡散のためのPN符号の同期制御は不要となる。
【0073】
そして、重要ビットは、映像信号の改ざん変更処理により影響を受けにくい、画面の水平方向の中央部に重畳するようにしたことにより、より効果的に複製防止制御を行うことができるようになる。
【0074】
以上のようにしてSS複製防止制御信号が重畳されたアナログ出力映像信号は、映像を表示するモニタ受像機や、後述する記録装置14に供給される。
【0075】
[付加情報の検出装置]
次に、前述したDVD再生装置からのアナログ映像信号の供給を受けて、映像信号を記録する記録装置について説明する。図8は、このシステムで用いられる映像信号記録装置(以下、単に記録装置という)を説明するための図である。
【0076】
記録装置は、図8に示すように、A/D変換回路21、符号化部22、書き込み部23、スペクトラム拡散されて映像信号に重畳された複製防止制御信号を検出する検出部(以下、SS複製防止制御信号検出部という)24、複製の許可、禁止などの制御を行う複製制御部25、同期分離部26、PN発生制御部27を備えている。また、記録媒体200は、この記録装置により映像信号が書き込まれるDVDである。
【0077】
再生装置から供給されたアナログ映像信号Viは、A/D変換回路21により、デジタル映像信号S21に変換されて、符号化部22、SS複製防止制御信号検出部24、同期分離部26に供給される。
【0078】
符号化部22は、デジタル映像信号S21の供給を受けて、映像同期信号を除去したり、デジタル映像信号をデータ圧縮するなどの符号化処理を行って、記録媒体200へ供給する記録用のデジタル映像信号S22を形成し、書き込み部23に供給する。
【0079】
同期分離部26は、符号化処理される前のデジタル映像信号S21から、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vを抜き出し、これをPN発生制御部27に供給する。
【0080】
この実施の形態において、記録装置のPN発生制御部27は、図3を用いて前述した再生装置のPN発生制御部18と同様に構成されたものである。このため、ここでは、PN発生制御部27は、図3に示した構成を有するものとして説明する。
【0081】
PN発生制御部27のPN発生タイミング信号生成部181は、垂直同期信号Vを基準信号として用い、前述した再生装置に対応して、スペクトラム逆拡散に用いる逆拡散用のPN符号列PNaおよびPNbのリセットタイミングを提供するPN符号リセットタイミング信号RE(以下、単にリセット信号REという)を生成すると共に、水平同期信号Hを基準信号として用いて、前述した再生装置でのイネーブル信号に対応するイネーブル信号ENa、ENbを生成する。ここで生成されるリセット信号REは、前述した再生装置のPN発生制御部18において生成されるPN符号リセットタイミング信号REと同様の信号であり、映像信号の垂直区間の開始位置に対応するタイミングを提供する。
【0082】
PN発生制御部27のPNクロック生成部182は、水平同期信号Hに同期するPNクロック信号PNCLKを生成する。このクロック信号PNCLKは、前述の再生装置において用いられたクロック信号PNCLKに対応する信号である。また、PN発生制御部27のタイミング信号生成部183は、水平同期信号Hに基づいて各種のタイミング信号を生成する。
【0083】
PN発生制御部27において生成されたリセット信号RE、イネーブル信号ENa,ENb、クロック信号PNCLKは、PN発生部28に供給される。また、PN発生制御部27からのイネーブル信号ENa,ENbおよびクロック信号PNCLKは、SS複製防止制御信号検出部24に供給される。
【0084】
このSS複製防止制御信号検出部24は、図9に示すような構成を有する。すなわち、SS複製防止制御信号検出部24は、前述した再生装置のSS付加情報発生部16の2個のPN発生部162、163とそれぞれ同一の構成を備え、同一のPN符号列PNa,PNbをそれぞれ発生する2個のPN発生部241,242と、スイッチ回路243と、逆拡散用の乗算部244と、ビット判別部245とを備える。
【0085】
そして、各PN発生部241、242には、前述の場合と同様にして、PN発生制御部27からのリセット信号RE、PNクロック信号PNCLKと、イネーブル信号ENa,ENbが、図示のように供給される。これにより、PN発生部241、242のそれぞれからは、SS付加情報発生部16で発生された拡散用のPN符号列と同期するPN符号列PNa,PNbが、それぞれ発生し、それらが、スイッチ回路243を通じて乗算部244に供給される。
【0086】
スイッチ回路243は、例えばイネーブル信号ENbにより、各水平区間の画面上、左右端の区間では入力端a(PNa側)に、また、各水平区間の中央の区間では入力端b(PNb側)に、それぞれ切り換えられる。これにより、スイッチ回路243からは、SS付加情報発生部16で用いられたPN符号列とまったく同期したPN符号列が、乗算部244に供給されることになる。
【0087】
したがって、乗算部244では、逆拡散が行われて、複製防止制御信号の各ビットが復元される。この乗算部244の出力信号は、ビット判別部245に供給され、水平方向の左右端と中央部に分散されている2ビットの付加情報から、CGMSの2ビットの複製防止制御信号S24を判別する。そして、判別されて得られた複製防止制御信号S24は、複製制御部25に供給される。
【0088】
複製制御部25は、複製防止制御信号S24をデコードして、記録装置に供給された映像信号は、複製が禁止されたものか、複製が許可されているものかを判別する。そして、その判別結果に基づいて、書き込み制御信号S25を生成し、これを書き込み部23に供給することにより、映像信号S22の書き込みの許可、禁止などの複製防止制御を行う。
【0089】
書き込み部23は、書き込み制御信号S25が書き込みを許可するものである場合に、映像信号S22の記録媒体200への書き込みを行ない、書き込み制御信号S25が書き込みを禁止するものである場合には、映像信号S22を記録媒体200に書き込まないようにする。
【0090】
このように、この実施の形態の記録装置は、SS複製防止制御信号が重畳された映像信号に対し、複製防止制御信号のスペクトラム拡散に用いられたPN符号列PSと同じPN符号列を用いて逆スペクトラム拡散を行って映像信号に重畳された複製防止制御信号を取り出す。
【0091】
この場合、2ビットの付加情報は、ビットの優先度に応じて分散されていると共に、優先度の高いビットは、映像信号の改ざん変更に対して影響されない位置、上述の例では、水平方向の中央部に重畳されるので、もしも、映像信号が改ざんされた場合であっても、重要ビットは欠落することなく残る。この場合に、映像信号の垂直同期信号に対して、PN符号の同期がずれる場合があり、逆拡散用のPN符号の同期制御が必要になるが、この同期制御も、高々、最長でも1水平区間分でよいため、少なくとも重要ビットは確実に検出することができる。
【0092】
そして、上述の実施の形態では、各情報ビット毎に、異なる系列のPN符号を用いたので、各情報ビット毎の検出も、各情報ビット毎に映像信号に対する重畳位置が定められていることから、可能である。
【0093】
[映像信号に対する複数ビットの付加情報の重畳位置の第2の実施の形態]
上述した第1の実施の形態では、複数ビットの付加情報は分散配置するとは言っても、重要ビットは、画面の水平方向の中央部に集中させるようにした。しかし、このように重要ビットを集中させる必要はない。この第2の実施の形態は、複数の付加情報ビットを、均等に分散した場合である。
【0094】
図10は、この第2の実施の形態の場合の複数ビットの付加情報の重畳位置の実施例である。この例も、前述したCGMSの2ビットの付加情報を映像信号に重畳する場合で、図10に示すように、1画面の領域を複数の矩形領域に分割区分けして、上位および下位の情報ビットを、その各矩形領域に交互に、重畳して、各ビット毎の重畳領域のパターンが、いわゆる市松模様となるようにする。図の例の場合、網点を付した矩形領域には、下位ビットをスペクトラム拡散したスペクトラム拡散信号が重畳される。
【0095】
この第2の実施の形態の場合も、上位ビットと、下位ビットとは、異なる系列のPN符号、例えば前述のPN符号列PNaと、PNbとを用いて、それぞれスペクトラム拡散して、前述の第1の実施の形態の場合と同様にして、重畳するSS付加情報信号を得ることができる。すなわち、PN符号列PNaと、PNbとを発生する2個のPN発生部に対するイネーブル信号ENaおよびENbを、それぞれ、図10のパターンとなるように、垂直同期信号Vおよび水平同期信号Hに基づいて生成することにより、前述の第1の実施の形態の場合と、ほぼ同様にして、映像信号に重畳するSS付加情報信号を発生させることができる。
【0096】
この第2の実施の形態の場合、各矩形の分散領域には、それぞれの1つのスペクトラム拡散信号のみが重畳されるので、複数ビットの付加情報であっても、映像信号の再生画像に影響を与えない微小レベルでの重畳が容易にできるものである。
【0097】
そして、この第2の実施の形態の場合には、情報ビットが画面上に広く分散されるため、画面情報の一部が欠落するような改ざん変更が映像信号に加えられた場合にも、それぞれの情報ビットが残存することになり、付加情報を確実に検出することが可能になる。
【0098】
この場合に、例えば重要ビットについて、その分散パターンに応じて、その重要ビット用の拡散符号を発生させることにより、重要ビットのみを逆拡散して検出することも可能である。
【0099】
[映像信号に対する複数ビットの付加情報の重畳位置の第3の実施の形態]
図11は、この第3の実施の形態の場合の複数ビットの付加情報の重畳位置の実施例である。この第3の実施の形態も、前述したCGMSの2ビットの付加情報を映像信号に重畳する場合で、図11に示すように、1画面の領域を水平方向に2分割して区分けし、上位ビットを右半分の領域に、下位ビットを、網点を付して示すように左半分の領域に、それぞれ分離するようにして、CGMSの2ビットを映像信号に重畳する。
【0100】
この第3の実施の形態の場合も、上位ビットと、下位ビットとは、異なる系列のPN符号、例えば前述のPN符号列PNaと、PNbとを用いて、それぞれスペクトラム拡散して、前述の第1の実施の形態の場合と同様にして、重畳するSS付加情報信号を得ることができる。すなわち、PN符号列PNaと、PNbとを発生する2個のPN発生部に対するイネーブル信号ENaおよびENbを、それぞれ、水平方向の前半と後半とでローレベル(アクティブ)になるように、垂直同期信号Vおよび水平同期信号Hに基づいて生成することにより、前述の第1の実施の形態の場合と、ほぼ同様にして、映像信号に重畳するSS付加情報信号を発生させることができる。
【0101】
この第3の実施の形態の場合も、左半分の領域と右半分の領域には、それぞれの1つのスペクトラム拡散信号のみが重畳されるので、複数ビットの付加情報であっても、映像信号の再生画像に影響を与えない微小レベルでの重畳が容易にできるものである。
【0102】
また、この第3の実施の形態の場合は、左側の重要ビットのみを、その領域に対応してそのビット拡散用の拡散符号を発生させて逆拡散することにより、重要ビットのみの検出が容易に行える。
【0103】
[変形例]
以上の実施の形態では、1画面の領域を分割して、複数ビットの付加情報の各1ビットの情報を、分散配置して、映像信号に重畳するようにしたが、スペクトラム拡散のための拡散符号のリセット周期を1垂直周期ではなく、複数垂直周期として、空間方向に複数ビットの付加情報を分散配置するように重畳してもよい。
【0104】
例えば、映像信号の各フィールドには1ビットの情報を重畳するようにする共に、一つ置きのフィールドに、あるいは複数フィールド置きの1フィールドに重要ビットの情報を重畳するようにすることもできる。この場合には、複数フィールド単位のリセット信号REが必要となるが、例えばタイムコードなどの情報を映像信号に重畳しておくことにより、そのリセット信号REは容易に生成することができる。なお、この場合に、1ビットの情報を1フィールドではなく、複数フィールドに渡って重畳するようにしても勿論よい。
【0105】
また、拡散符号のリセット周期は、1水平周期または複数水平周期であってもよい。その場合には、その1水平周期または複数水平周期の単位で、付加情報の複数ビットの各ビットを分散したり、優先度に応じて重畳位置を定めるようにするものである。
【0106】
また、上述の第1実施の形態と、第2の実施の形態とを組み合わせた形態とすることもできる。すなわち、付加情報の複数ビットのそれぞれを、映像信号の分散位置において重畳すると共に、重要情報は、できるだけ、映像信号の改ざん変更の影響がない位置に分散配置するようにする。
【0107】
なお、上述の例では、拡散符号のチップの「0」「1」に応じて、重畳レベルを正、負に設定するようにしたが、一方が零レベルで、他方が正または負のレベルとして重畳するようにしてもよい。
【0108】
また、上述の説明では、スペクトラム拡散して重畳する付加情報信号は、複製防止制御信号の場合であったが、この付加情報信号としては、複製防止制御信号に限らず、例えばデジタル映像信号に関連する情報、例えば各フィールドを識別するためのタイムコード情報、著作権情報などとすることもできる。著作権情報としては、例えば当該記録装置を特定する装置番号を用いることができる。この装置番号がデジタル映像信号Viに重畳して記録されていれば、複製された履歴を追跡することが容易にできるものである。
【0109】
また、付加情報は2ビットに限らず、3ビット以上であっても、勿論よいことはいうまでもない。
【0110】
また、上述の説明では、アナログ映像信号にスペクトラム拡散信号を重畳する場合として説明したが、デジタル映像信号にスペクトラム拡散信号を重畳するようにすることも、もちろん可能であり、その場合にも、この発明は適用できることは言うまでもない。
【0111】
また、付加情報ビットの値が例えば「1」のときには、そのビットに対応する系列のPN符号を重畳し、付加情報ビットが「0」の場合には、そのビットに対応する系列のPN符号を重畳しない、というように定めて、映像信号にスペクトラム拡散信号を重畳することも可能である。
【0112】
また、上述の説明では、付加情報ビットを、各ビット毎に異なる系列のPN符号を用いてスペクトラム拡散するようにしたが、拡散符号は、共通の一つの系列のものを用いることも、勿論できる。
【0113】
また、拡散符号としては、PN符号に限られるものではなく、ゴールド符号など、その他の符号を用いることもできることは言うまでもない。
【0114】
また、付加情報は、スペクトラム拡散して重畳するのではなく、再生映像に影響がない程度に微小なレベルで、各ビットに対応した信号を、映像信号に重畳する場合であって、この発明は適用可能である。
【0115】
また、以上の説明では、記録再生システムに適用した場合について説明したが、映像信号に付加情報を重畳して、種々の伝送媒体、例えば電波、ケーブル、赤外線などにより、伝送する場合にも適用可能である。
【0116】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数ビットからなる付加情報について、各ビットの優先度に応じて、映像信号に対する重畳位置を定めるようにしたので、重要ビットを、映像信号が不正に改ざん変更されても、確実に検出することが可能になる。
【0117】
また、複数ビットからなる付加情報について、各ビットを分散して、映像信号に重畳するようにしたので、重要ビットがすべて欠落してしまうようなことはなく、映像信号が不正に改ざん変更されても、少なくとも、重要ビットを、確実に検出するすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による付加情報の重畳装置の実施の形態が適用された装置の例を示すブロック図である。
【図2】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態における付加情報の重畳パターンを説明するため図である。
【図3】図1の装置の一部の構成例を示す図である。
【図4】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態の動作の説明のためのタイムチャートである。
【図5】図1の装置の一部の構成例を示す図である。
【図6】図1の装置の一部の構成例を示す図である。
【図7】情報信号と、スペクトラム拡散信号の重畳レベルとの関係を説明するための図である。
【図8】この発明による重畳方法により重畳した付加情報の検出部を備えた装置の一例を示す図である。
【図9】図8の装置の一部の構成例を示す図である。
【図10】この発明による付加情報の重畳方法の他の実施の形態における付加情報の重畳パターンの他の例を説明するため図である。
【図11】この発明による付加情報の重畳方法の他の実施の形態における付加情報の重畳パターンの他の例を説明するため図である。
【符号の説明】
11…読み出し部、12…復号化部、13…D/A変換器、14…重畳部、15…複製防止制御信号抽出部、16…SS付加情報生成部、17…同期分離部、18…PN発生制御部、19…重畳レベル設定部
Claims (5)
- 映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルで、複数ビットの付加情報を重畳する方法であって、
前記複数ビットの付加情報を1ビットずつに分離する工程と、
前記分離された前記付加情報の各1ビットを、画面上の異なる領域に分散させて、前記付加情報を映像信号に重畳する工程と
を備え、
前記付加情報の複数ビットのうち、優先度の高いビット情報は、前記映像信号についての変更処理が困難な、画面の水平方向の中央に重畳する
ことを特徴とする映像信号への付加情報の重畳方法。 - 請求項1に記載の映像信号への付加情報の重畳方法において、
前記付加情報の複数ビットの各ビットを、前記映像信号に対して特定の分散位置に重畳するようにしたことを特徴とする映像信号への付加情報の重畳方法。 - 前記付加情報は、前記映像信号の同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の映像信号への付加情報の重畳方法。
- 請求項3に記載の映像信号への付加情報の重畳方法において、
前記付加情報は、複数ビットの各1ビットのそれぞれに対して、異なる系列の拡散符号が用いられたものであることを特徴とする映像信号への付加情報の重畳方法。 - 映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルで、複数ビットの付加情報を重畳する装置であって、
前記複数ビットの付加情報を1ビットずつに分離する分離手段と、
前記分離手段からの前記付加情報の各1ビットを、画面上の異なる領域に分散させて、前記付加情報を映像信号に重畳する重畳手段と、
を備え、
前記重畳手段では、前記付加情報の複数ビットのうち、優先度の高いビット情報は、前記映像信号についての変更処理が困難な、画面の水平方向の中央に重畳する
ことを特徴とする映像信号への付加情報の重畳装置。
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