JP4003096B2

JP4003096B2 - 映像信号への付加情報の重畳方法および重畳装置

Info

Publication number: JP4003096B2
Application number: JP23578797A
Authority: JP
Inventors: 望池田; 晃荻野; 久芳森脇; 貴志小橋; 裕司木村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: KR19990029346A; CA2245433A1; JPH1175169A; US6339449B1; EP0899948A1

Description

【０００１】
【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（ＴａｂｌｅｏｆＣｏｎｔｅｎｔｓ）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（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）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（ＣｏｐｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）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（ＴａｂｌｅＯｆＣｏｎｔｅｎｔｓ）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

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。