JPH1175166A

JPH1175166A - 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: JPH1175166A
Application number: JP9234695A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Ikeda; 望池田; Akira Ogino; 晃荻野; Hisayoshi Moriwaki; 久芳森脇; Takashi Kobashi; 貴志小橋; Yuji Kimura; 裕司木村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16
Also published as: TW391100B; CN1147057C; US6470137B1; CN1222733A; KR19990023854A; CA2245415A1; EP0899949A1

Abstract

(57)【要約】【課題】映像信号に微小レベルの付加情報を、再生映
像の劣化をできるだけ防止できる態様で重畳する。【解決手段】映像信号の複数画素単位で、微小レベル
の付加情報を重畳する方法であって、複数画素単位内の
重畳レベルパターンが、所定の固定パターンとなるよう
に、複数画素単位内での付加情報の重畳レベルを変え
て、付加情報を映像信号に重畳する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（Ｔａｂ
ｌｅｏｆＣｏｎｔｅｎｔｓ）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
信号を重畳して、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
付加情報信号の重畳方式として、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（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓ
ｅ）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】この場合に、上述のように、映像信号に、
付加情報を重畳する場合に、映像信号から付加情報を除
去するわけではないので、前述もしたように、映像信号
の再生画像に影響を与えることのない微小レベルで、付
加情報を映像信号に重畳する必要がある。しかし、微小
レベルとはいっても、付加情報は検出できるレベルであ
る必要はある。

【００１０】以上のようにして、映像信号とともに複製
防止制御信号を確実に記録装置側に提供することができ
ると共に、この記録装置側において、この複製防止制御
信号を検出し、検出した複製防止制御信号に応じた複製
制御を確実に行うことができる。

【００１１】ところで、映像信号を、特にデジタル信号
として記録する場合には、複数画素単位でブロック化
し、そのブロック単位で圧縮処理を施すようにする。そ
こで、スペクトラム拡散信号を生成する拡散符号の１チ
ップを１ブロックに割り付けて、映像信号にスペクトラ
ム拡散した付加情報を重畳することが考えられる。

【００１２】しかしながら、この場合に、１ブロックに
割り付ける１チップ当たりの重畳レベルを、スペクトラ
ム拡散信号の「０」「１」の値に応じた一定レベルとし
た場合には、ブロック単位で、付加情報の重畳レベルが
変化することになり、ブロック単位の画像の区切りが目
につくおそれがある。

【００１３】この発明は、以上の点にかんがみ、重畳さ
れた付加情報による再生画像の劣化を防止できる重畳方
法および重畳装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【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の発明による映像信号への付加情報の重畳
方法は、映像信号の複数画素単位で、微小レベルの付加
情報を重畳する方法であって、前記複数画素単位内の重
畳レベルパターンが、所定の固定パターンとなるよう
に、前記複数画素単位内での前記付加情報の重畳レベル
を変えて、前記付加情報を前記映像信号に重畳するよう
にしたことを特徴とする。

【００１５】この請求項１の発明によれば、複数画素単
位の重畳レベルが一定ではなく、複数画素毎の区切りが
目立たない固定パターンとすることができる。

【００１６】また、請求項２の発明による映像信号への
付加情報の重畳方法は、付加情報は、映像同期信号に同
期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であって、
前記映像信号の複数画素単位に前記スペクトラム拡散信
号の１チップを割り当てて前記映像信号に重畳する方法
であり、前記複数画素単位内の重畳レベルパターンが、
所定の固定パターンとなるように、前記スペクトラム拡
散信号の前記１チップ当たりの重畳レベルを前記複数画
素単位内において変えて、前記付加情報を前記映像信号
に重畳するようにしたことを特徴とする。

【００１７】この請求項２の発明によれば、付加情報は
スペクトラム拡散信号であるので、微小レベルを映像信
号に重畳することが容易である。

【００１８】また、請求項３の発明においては、前記映
像信号は、デジタル信号とされるとともに、前記複数画
素単位でＤＣＴ変換（離散コサイン変換）されて圧縮さ
れるものであり、前記複数画素単位内での前記付加情報
の重畳レベルの変更パターンは、前記複数画素単位のＤ
ＣＴ係数の特定の１個または複数個にのみ含まれる周波
数成分であることを特徴とする。

【００１９】この請求項３の発明によれば、ＤＣＴ変換
が施される複数画素単位で、例えば、特定の１個あるい
は複数個のＡＣ係数に、付加情報成分が重畳される。し
たがって、この特定の１個あるいは複数個のＡＣ係数を
用いて、映像信号を圧縮デコードする前に、付加情報の
検出が可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、この発
明の実施の形態について説明する。以下に説明する実施
の形態は、ＭＰＥＧ２方式などのＤＣＴ変換（離散コサ
イン変換）を用いた圧縮方式により映像信号をデジタル
圧縮し、その圧縮映像信号をネットワークを通じて伝送
する、あるいは記録媒体に記録するなどの方法により伝
送する場合である。

【００２１】この実施の形態においては、図２（Ａ）に
示すように、映像信号は、その１フレーム（あるいは１
フィールド）の１画面分を、例えば水平方向×垂直方向
＝８画素×８画素からなる矩形領域毎のブロックＢＬに
分割し、そのブロックＢＬ単位でＤＣＴ変換して圧縮す
るようにする。そして、付加情報はスペクトラム拡散信
号として、拡散符号の１チップが１ブロックに割り付け
られるようにして、映像信号に重畳する。

【００２２】そして、この実施の形態では、映像信号に
対して、スペクトラム拡散信号の１チップの値が「０」
のときには正のレベルを重畳し、「１」のときには負の
レベルとして、付加情報としてのスペクトラム拡散信号
を映像信号に重畳するものであるが、１チップとして重
畳するレベルを一定ではなく、所定の固定パターンとし
て重畳するものである。

【００２３】なお、この実施の形態は、付加情報として
複製防止制御信号を重畳するものであり、伝送されたデ
ジタル映像信号についての複製防止制御を行うことがで
きるようにする場合である。この複製防止制御信号は、
例えば第１世代の複製のみは許可するなどの世代制限を
内容とするものでもよいし、映像信号の複製の禁止また
は許可を示す信号でもよく、１ビットあるいは数ビット
で構成されるものである。

【００２４】また、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。

【００２５】図１は、この実施の形態の場合の付加情報
の重畳装置部の例を示すブロック図である。

【００２６】入力端子１１を通じて入力されたアナログ
映像信号Ｖｉは、重畳部としてのレベル加算回路１２に
供給されると共に同期分離回路１８に供給される。同期
分離回路１８は、アナログ映像信号Ｖｉから、水平同期
信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖを分離し、分離した水平同
期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖは、タイミング信号発生
部１９に供給する。

【００２７】タイミング信号発生部１９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、映
像信号をデジタル化して圧縮処理を施すためのタイミン
グ信号を生成する。タイミング信号発生部１９は、ま
た、後述するように、スペクトラム拡散信号を生成する
ための拡散符号としてのＰＮ符号を発生させる区間を示
すＰＮ発生イネーブル信号ＥＮ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。

【００２８】レベル加算回路１２には、スペクトラム拡
散（以下、スペクトラム拡散をＳＳと略記することにす
る）複製防止制御信号生成部２２から重畳レベル制御部
２３を通じて、スペクトラム拡散された複製防止制御信
号（ＳＳ複製防止制御信号）が供給される。この場合、
レベル加算回路１２には、前述したように、ＳＳ複製防
止制御信号は、その１チップが「０」のときには正のレ
ベルで加算、「１」のときには負のレベルで加算、つま
り減算されるように供給される。

【００２９】また、後述もするように、１ブロックＢＬ
毎に１チップが割り当てられ、かつ、その１チップの重
畳レベルが所定の固定パターンとされて、複製防止制御
信号がスペクトラム拡散されたスペクトラム拡散信号
が、レベル加算あるいはレベル減算されて、アナログ映
像信号Ｖｉに重畳される。

【００３０】そして、このスペクトラム拡散された複製
防止制御信号が重畳された映像信号がＡ／Ｄ変換器１３
でデジタル信号に変換された後、ブロック分割部１４に
供給されて、図２Ａに示すように、水平×垂直＝８画素
×８画素のブロックＢＬ単位に分割される。そして、こ
のブロック分割部１４からのブロック単位のデータがＤ
ＣＴ処理部１５に供給される。このＤＣＴ処理部１５で
は、タイミング信号発生部１８からのタイミング信号に
より、映像信号をブロックＢＬ単位に分割し、ＤＣＴ演
算処理を行う。

【００３１】ＤＣＴ処理部１４からの演算処理結果は、
量子化部１６に供給されて量子化される。なお、図示し
なかったが、量子化部１６の出力は、動き補償回路を介
してＤＣＴ処理部１５に供給されて、動き成分のＤＣＴ
演算が行われる。

【００３２】量子化部１６の出力は、可変長符号化部１
７でハフマン符号を用いた可変長符号化が行われて、例
えば記録などの伝送のために出力される。

【００３３】図３は、この実施の形態のタイミング信号
発生部１９を説明するためのブロック図である。この図
３に示すように、この実施の形態のタイミング信号発生
部１９は、ＰＮ発生タイミング信号生成部１９１、ＰＬ
ＬからなるＰＮクロック生成部１９２、タイミング信号
生成部１９３を備え、ＰＮ発生タイミング信号生成部１
９１およびタイミング信号生成部１９３には、同期分離
部１８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１９２には同期分離部１８
からの水平同期信号Ｈが供給される。

【００３４】ＰＮ発生タイミング信号生成部１９１は、
垂直同期信号Ｖを基準信号として用いて、図４（Ａ）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Ｒ
Ｅ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。

【００３５】ＰＮ発生タイミング信号生成部１９１は、
また、この例の場合には、水平同期信号Ｈ（図４（Ｂ）
参照）を基準信号として、ＰＮ発生イネーブル信号ＥＮ
を生成する。この例では、ＰＮ発生イネーブル信号ＥＮ
は、ブロックＢＬの垂直方向のライン数Ｎ、この例では
Ｎ＝８水平区間毎の１水平区間だけＰＮ発生部２０から
ＰＮ符号を発生させるようにする信号として生成される
（図４（Ｄ）参照）。図４（Ｄ）に示すように、このＰ
Ｎ発生イネーブル信号ＥＮはローアクティブである。

【００３６】ＰＮクロック生成部１９２は、ＰＬＬ回路
を用いて、水平同期信号Ｈに同期し、かつ、ブロックＢ
Ｌの周期のＰＮクロックＰＮＣＬＫ（図４（Ｃ）参照）
を生成する。すなわち、ＰＮクロックＰＮＣＬＫは、１
ブロックＢＬの水平方向の画素数の周期、この例では、
８画素周期のクロック信号である。このＰＮクロックＰ
ＮＣＬＫは、拡散符号のチップ周期を決めるものであ
る。

【００３７】また、タイミング信号生成部１９３は、垂
直同期信号Ｖおよび水平同期信号Ｈに基づいて、前述し
たように、この図１の装置において、映像信号のデジタ
ル化および圧縮処理で用いられる各種のタイミング信号
を生成する。このタイミング信号生成部１９３からのタ
イミング信号には画素単位のクロックを含む。

【００３８】タイミング信号発生部１９からのＰＮ発生
イネーブル信号ＥＮおよびリセット信号ＲＥ並びにＰＮ
クロックＰＮＣＬＫは、ＰＮ発生部２０に供給される。

【００３９】ＰＮ発生部２０は、クロック信号ＰＮＣＬ
Ｋと、イネーブル信号ＥＮと、リセット信号ＲＥとに応
じてＰＮ符号を発生する。すなわち、ＰＮ発生部２０
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、予め決められた符号パターンのＰＮ符号
列ＰＳをその先頭から生成する。そして、ＰＮ発生部２
０は、イネーブル信号ＥＮ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ＰＳを発生する。

【００４０】この例の場合には、前述もしたように、Ｐ
Ｎ発生部２０は、イネーブル信号ＥＮがローレベルのと
きにＰＮ符号を発生可能な状態にされるので、図４
（Ｄ）に示すように、１ブロックの垂直方向の８水平区
間のうちの先頭の１水平区間でＰＮ符号発生状態とな
り、クロックＰＮＣＬＫの１クロックごとに１チップの
割合でＰＮ符号を発生する。この場合、１垂直区間内で
は、ＰＮ発生部２０はリセットされないので、前記のＰ
Ｎ発生水平区間では、図４（Ｅ）に示すように、それぞ
れ異なるＰＮ符号例ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３、…
が生成される。

【００４１】しかし、ＰＮ発生部２０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、同じように、各ブロックＢＬの先頭の１
水平区間で、それぞれ異なるＰＮ符号例ＰＮ１１，ＰＮ
１２，ＰＮ１３、…が生成されることになる。なお、こ
れらリセット信号ＥＮ、クロック信号ＰＮＣＬＫおよび
イネーブル信号ＥＮは、ブロック化タイミング信号に同
期していることは言うまでもない。

【００４２】図５は、ＰＮ発生部２０の構成例を示す図
である。この例のＰＮ発生部２０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−ＯＲ５とからなっている。そして、図５に示すＰ
Ｎ発生部２０は、上述したように、イネーブル信号Ｅ
Ｎ、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ＰＳ
を発生する。

【００４３】こうして得られたＰＮ発生部２０からのＰ
Ｎ符号列ＰＳは、ＰＮ反復部２１に供給され、また、図
示は省略したが、タイミング信号発生部１９からのイネ
ーブル信号ＥＮおよびクロックＰＮＣＬＫも、このＰＮ
反復部２１に供給される。

【００４４】図６は、このＰＮ反復部２１の構成例であ
る。すなわち、このＰＮ反復部２１は、スイッチ回路２
１１と、１水平区間内に入るＰＮ符号のチップ数分の段
数を有するシフトレジスタ２１２とで構成される。そし
て、スイッチ回路２１１の一方の入力端側に前記ＰＮ符
号列ＰＳが供給され、他方の入力端側に、シフトレジス
タ２１２の出力が供給される。

【００４５】このスイッチ回路２１１の切り換え信号と
してイネーブル信号ＥＮが供給されており、イネーブル
信号ＥＮがローレベルでＰＮ符号列ＰＳが発生する区間
では、スイッチ回路２１１は一方の入力端側（ＰＮ符号
列ＰＳ側）に、イネーブル信号ＥＮがハイレベルである
ＰＮ符号列ＰＳが発生していない区間では、スイッチ回
路２１１は他方の入力端（シフトレジスタ２１２の出力
側）に、それぞれ切り換えられる。そして、クロックＰ
ＮＣＬＫは、シフトレジスタ２１２にシフトクロックと
して供給される。

【００４６】したがって、ＰＮ発生部２０で、各ブロッ
クＢＬ内の先頭の水平区間で発生したＰＮ符号列ＰＮ１
１，ＰＮ１２，ＰＮ１３…からなるＰＮ符号列ＰＳは、
スイッチ回路２１１を通じてシフトレジスタ２１２にそ
れぞれ転送される。そして、各ブロックＢＬ内の残りの
水平区間では、ＰＮ発生部２０からのＰＮ符号列ＰＳは
途絶えるが、スイッチ回路２１１がシフトレジスタの出
力側に切り替わるので、シフトレジスタ２１２は、前の
水平区間で取り込んだ１水平区間分のＰＮ符号列ＰＮ１
１，ＰＮ１２，ＰＮ１３…を、それぞれ反復して出力す
る。

【００４７】以上のようにして、この例の場合には、Ｐ
Ｎ反復部２１では、ＰＮ発生部２０で、各ブロックにお
いて、８水平区間のうちの１水平区間で発生したＰＮ符
号列が、それぞれ後続する次の水平区間で繰り返され
て、図４（Ｆ）に示すように、各ブロックＢＬにおい
て、前記１水平区間単位のＰＮ符号列ＰＮ１１，ＰＮ１
２，ＰＮ１３…が８水平区間で連続する状態のＰＮ符号
列ＰＳｒが生成される。すなわち、１ブロックにＰＮ符
号列ＰＳの１チップが割り当てられるものとなる。この
ＰＮ反復部２１からのＰＮ符号列ＰＳｒは、ＳＳ複製防
止制御信号生成部２２に供給される。

【００４８】ＳＳ複製防止制御信号生成部２２は、これ
に供給される複製防止制御信号と、ＰＮ反復部２１から
のＰＮ符号列とを乗算してスペクトラム拡散する乗算部
を備え、ＳＳ複製防止制御信号を生成する。この場合、
このＳＳ複製防止制御信号生成部２２に供給される複製
防止制御信号は、少なくとも、各１ブロックＢＬ内にお
いては、同じ情報ビット内容となるようにされている。

【００４９】そして、ＳＳ複製防止制御信号生成部２２
は、生成したＳＳ複製防止制御信号を、重畳レベル制御
部２３を通じてレベル加算回路１２に供給する。

【００５０】この場合、重畳レベル制御部２３は、ＳＳ
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、「１」のときには負の微
小レベルを、出力するものであるが、この正および負の
微小レベルは前述もしたように、一定レベルではなく、
１ブロック内で所定の固定パターンとなるような変化を
有するものである。

【００５１】この実施の形態では、１ブロック当たりの
重畳レベルパターンが、図２（Ｂ）および図７に示すよ
うなものとなるように、重畳レベル制御部２３は、制御
する。この重畳レベルパターンは、図２（Ｃ）に示すよ
うに、ＤＣＴ変換したときに、ＤＣ係数位置を原点位置
（０、０）としたときに、（２、２）の位置になる係数
ＡＣ４にのみ含まれる周波数成分となる。

【００５２】したがって、付加情報として重畳されたＳ
Ｓ複製防止制御信号は、逆ＤＣＴ変換する前のＤＣＴ係
数のデータの状態で、係数ＡＣ４のみを取り出して、逆
スペクトラム拡散することで映像信号から検出すること
が可能になる。

【００５３】この実施の形態の場合、重畳レベル制御部
２３では、１ブロック当たりの重畳レベルは、図７に示
すようになる。すなわち、図７において、（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），
（ｈ）のそれぞれに示すレベル変化は、図７に示すブロ
ックの各ラインａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの各画
素ごとに重畳するレベルの変化を示すものである。

【００５４】重畳レベル制御部２３は、これに供給され
るタイミング信号発生部１９からの画素クロックを含む
タイミング信号と、ＰＮ反復部２１からの反復タイミン
グ信号を受けて、各ラインａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，
ｇ，ｈに対応して、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示す重畳レベルを各
画素ごとに設定して重畳レベルを定めるようにする。

【００５５】なお、図７は、正のレベルとして重畳する
場合の重畳レベルのパターンであるが、負のレベルとし
て重畳する場合には、重畳レベル方向が負となる同様の
パターンが用いられ、その周波数成分は、ＤＣＴ係数Ａ
Ｃ４にのみ含まれるものである。

【００５６】以上のようにしてＳＳ複製防止制御信号生
成部２２から得られるスペクトラム拡散信号は、重畳レ
ベル制御部２３で、ブロックＢＬ単位で、図２または図
７に示すような固定重畳パターンとなるように制御され
て、加算部１２に供給され、映像信号Ｖｉに加減算（輝
度信号レベルに加減算）されて、重畳される。

【００５７】このような重畳パターンとしたことによ
り、１ブロック当たりの重畳レベルを、チップの値の
「０」「１」に応じて、正の一定レベル、負の一定レベ
ルとした場合に比べて、ブロック間の区切り部分でのレ
ベル差を１／２にすることが可能であり、それだけ、重
畳レベルのブロック毎の区切りが目立つことが軽減され
る。

【００５８】こうして伝送された、あるいは記録された
圧縮された映像データは、復号化を行ったときには、逆
ＤＣＴ演算の際に、比較的低周波数成分である係数ＡＣ
４にＳＳ複製防止制御信号が含まれるため、このＳＳ複
製防止制御信号は映像信号にほぼ劣化なく重畳されて復
元される。したがって、ＳＳ複製防止制御信号は確実に
伝送され、複製制御が確実に実施される。

【００５９】また、前述したように、復号化するとき
に、逆ＤＣＴ前の段階で、係数ＡＣ４をの成分のみを抽
出し、その中からスペクトラム拡散された複製防止制御
信号を検出することができるので、複製防止制御を確実
に行うことができる。

【００６０】また、係数ＡＣ４を用いて重畳された付加
情報を検出することができることは、ビットストリーム
の状態の信号について付加情報を検出することができる
ことを意味しており、複製のためのメモリへの取り込み
などを防止することも可能になる。しかも、そのとき
に、付加情報を検出するための回路は、逆ＤＣＴ回路部
を含む必要がないので、簡単な構成のものでよいという
効果もある。

【００６１】図８は、スペクトラム拡散信号と、映像信
号との関係をスペクトルで示したものである。スペクト
ラム拡散される付加情報信号は、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８（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８（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。

【００６２】このスペクトラム拡散信号を、加算部１２
で映像信号に重畳させるのであるが、この場合に、図８
（ｃ）に示すように、映像信号などの情報信号のダイナ
ミックレンジより小さいレベルで、スペクトラム拡散信
号を重畳させる。このように重畳することにより映像信
号などの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、スペクトラム拡散信号が重
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、スペクトラム拡散信号の影響はほ
とんどなく、良好な再生映像が得られるものである。

【００６３】しかし、後述するように、重畳されたスペ
クトラム拡散信号を検出するために、スペクトラム逆拡
散を行うと、図８（ｄ）に示すように、スペクトラム拡
散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、逆拡散後の付加情報信号
の電力が情報信号を上回り、検出可能となる。

【００６４】この場合、映像信号等の情報信号に重畳さ
れた付加情報信号は、映像信号等の情報信号と同一時
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。

【００６５】したがって、必要な付加情報信号を映像信
号等に重畳して記録することにより、映像信号等に付随
して、上述のような複製防止制御信号のような付加情報
信号を確実に伝送することができる。しかも、上述の実
施の形態のように、映像信号などの情報信号に比べて低
い信号電力でスペクトラム拡散された付加情報信号を情
報信号に重畳するようにした場合には、情報信号の劣化
を最小にすることができる。

【００６６】したがって、付加情報信号として、例えば
複製防止用信号を映像信号に重畳した場合には、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。

【００６７】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。このように、容易に逆拡散用のＰＮ符号列を
生成することができるので、逆スペクトラム拡散を迅速
に実行し、迅速にスペクトラム拡散されて映像信号に重
畳されている複製防止制御信号などの付加情報信号を検
出することができる。

【００６８】なお、図１の例では、ＳＳ複製防止制御信
号は、アナログ映像信号に重畳するようにしたが、Ａ／
Ｄ変換した後、あるいはブロック分割した後のデジタル
映像信号に重畳することも、もちろん可能である。

【００６９】［重畳パターンの他の実施例］重畳レベル
制御部２３で行う重畳レベルパターンとしては、図２お
よび図７を用いて説明したパターンに限らず、その他種
々の固定パターンが可能である。

【００７０】例えば、図９（Ａ）に示すように、１ブロ
ックＢＬを４分割して、その斜め方向に並ぶ２つずつの
分割領域を互いに異なるレベルとするようにすることも
できる。この場合には、レベル変化による明暗のパター
ンは、画面全体でいわゆる市松模様となり、ブロック単
位の区切り部分の重畳レベル変化パターンを目立たなく
することができる。

【００７１】なお、この図９（Ａ）のパターンの場合に
は、ＤＣＴ係数の複数個のＡＣ係数に分散される周波数
成分となるが、それらの複数個のＡＣ係数を用いて、上
述と同様にして、逆ＤＣＴ変換する前に、映像信号に重
畳された付加情報を検出することが可能である。

【００７２】また、図９（Ｂ）の例は、ブロック単位の
区切りを、さらに軽減できるように、矩形ブロックＢＬ
の周囲の画素の重畳レベルは、すべてのブロックで共通
になるようにすると共に、この周囲の画素から、ブロッ
クの中央の画素に向かってレベルを徐々に変えるように
した重畳レベルパターンである。

【００７３】この図９（Ｂ）のパターンの場合にも、Ｄ
ＣＴ係数の複数個のＡＣ係数に分散される周波数成分と
なるが、それらの複数個のＡＣ係数を用いて、上述と同
様にして、逆ＤＣＴ変換する前に、映像信号に重畳され
た付加情報を検出することが可能である。

【００７４】［変形例］以上の説明では、ＳＳ付加情報
は、１ブロックに１チップを対応させて映像信号に重畳
するようにしたが、１ブロック以上のブロック、例えば
４ブロック分であるマクロブロックが１チップに対応す
るように重畳してもよい。

【００７５】また、水平および垂直の両方向の複数画素
からなるブロックではなく、水平方向または垂直方向の
一方向の複数画素からなるブロックに１チップを割り当
てて重畳するようにすることもできる。

【００７６】また、スペクトラム拡散のための拡散符号
のリセット周期は、１垂直周期ではなく、複数垂直周期
であってもよい。さらに、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。

【００７７】また、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く、その場合には
正または負のレベルについて上述したような固定パター
ンの重畳レベルパターンとすることにより、この発明は
適用可能である。

【００７８】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Ｖ
ｉ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。

【００７９】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。

【００８０】また、上述の説明では、付加情報ビットを
ＰＮ符号によりスペクトラム拡散するようにしたが、付
加情報ビットに応じて系列の異なるＰＮ符号を重畳し、
それらのＰＮ符号を検出することにより、スペクトラム
拡散信号を検出する場合にももちろん適用できる。

【００８１】また、例えば、ＰＮ符号を重畳した場合に
は「１」、重畳しない場合には「０」をそれぞれ伝送し
たものとすると言うように定めて、スペクトラム拡散信
号としてＰＮ符号そのものを映像信号に重畳する場合に
も、この発明は適用可能である。

【００８２】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。

【００８３】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
なレベルで重畳する場合であって、１画素あるいは複数
画素単位で重畳するときに、この発明は適用可能であ
る。

【００８４】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。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、映像信号の複数画素単位で微小レベルの付加情報を
重畳する場合に、できるだけ再生映像に重畳パターンが
目立たないように重畳することができると共に、付加情
報の検出を容易にすることができる。

【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
態の主要な説明のための図である。

【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】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形
態における重畳パターンの一例を示す図である。

【図８】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９】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形
態における重畳パターンの他の例を示す図である。

【符号の説明】

１２…加算器、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…ブロック分
割部、１５…ＤＣＴ変換部、１６…量子化部、１７…可
変長符号化部、１８…同期分離部、１９…タイミング信
号発生部、２０…ＰＮ発生部、２１…ＰＮ反復部、２２
…スペクトラム拡散複製防止制御信号生成部、２３…重
畳レベル制御部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 5/92 Ｈ０４Ｎ 7/133 Ｚ 7/30 (72)発明者小橋貴志東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者木村裕司東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号の複数画素単位で、微小レベルの
付加情報を重畳する方法であって、前記複数画素単位内の重畳レベルパターンが、所定の固
定パターンとなるように、前記複数画素単位内での前記
付加情報の重畳レベルを変えて、前記付加情報を前記映
像信号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。
【請求項２】前記付加情報は、映像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って、前記映
像信号の複数画素単位に前記スペクトラム拡散信号の１
チップを割り当てて前記映像信号に重畳する方法であ
り、前記複数画素単位内の重畳レベルパターンが、所定の固
定パターンとなるように、前記スペクトラム拡散信号の
前記１チップ当たりの重畳レベルを前記複数画素単位内
において変えて、前記付加情報を前記映像信号に重畳す
るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の映像信
号への付加情報の重畳方法。
【請求項３】前記映像信号は、デジタル信号とされると
ともに、前記複数画素単位でＤＣＴ変換（離散コサイン
変換）されて圧縮されるものであり、前記複数画素単位内での前記付加情報の重畳レベルの変
更パターンは、前記複数画素単位のＤＣＴ係数の特定の
１個または複数個にのみ含まれる周波数成分であること
を特徴とする請求項１に記載の映像信号への付加情報の
重畳方法。
【請求項４】前記映像信号は、デジタル信号とされると
ともに、前記複数画素単位でＤＣＴ変換（離散コサイン
変換）されて圧縮されるものであり、前記付加情報であるスペクトラム拡散信号の１チップ当
たりの重畳レベルの変更パターンは、前記ブロック単位
のＤＣＴ係数の特定の１個または複数個にのみ、含まれ
る周波数成分であることを特徴とする請求項２に記載の
映像信号への付加情報の重畳方法。
【請求項５】映像信号の複数画素単位で、微小レベルの
付加情報を重畳する装置であって、前記映像信号の映像同期信号に同期して、前記複数画素
単位のタイミング信号を発生するタイミング信号発生部
と、前記付加情報を、前記タイミング信号発生部からのタイ
ミング信号に基づき、前記映像同期信号に同期して発生
する付加情報発生部と、前記付加情報発生部からの前記付加情報の前記映像信号
への重畳レベルを、前記タイミング信号発生部からのタ
イミング信号に基づき、前記複数画素単位内において、
所定の固定パターンとして変化させる重畳レベル制御部
と、前記重畳レベル制御部からの重畳レベルが制御された前
記付加情報を前記映像信号に重畳する重畳部と、を備えることを特徴とする映像信号への付加情報の重畳
装置。
【請求項６】前記付加情報発生部は、前記映像同期信号
に同期した拡散符号により、前記映像信号の複数画素単
位に前記拡散符号の１チップが割り当てられたスペクト
ラム拡散信号として前記付加情報を発生するものであ
り、前記重畳レベル制御部は、前記拡散符号の１チップ当た
りの重畳レベルを、前記固定パターンとして変化させる
ものであることを特徴とする請求項５に記載の映像信号
への付加情報の重畳装置。
【請求項７】前記映像信号を、前記複数画素単位でＤＣ
Ｔ変換（離散コサイン変換）を用いて圧縮する圧縮手段
を備え、前記複数画素単位内での前記付加情報の重畳レベルの変
更パターンは、前記複数画素単位のＤＣＴ係数の特定の
１個または複数個にのみ含まれる周波数成分であること
を特徴とする請求項５に記載の映像信号への付加情報の
重畳装置。
【請求項８】前記映像信号を、前記複数画素単位でＤＣ
Ｔ変換（離散コサイン変換）を用いて圧縮する圧縮手段
を備え、前記付加情報であるスペクトラム拡散信号の１チップ当
たりの重畳レベルの変更パターンは、前記ブロック単位
のＤＣＴ係数の特定の１個または複数個にのみ、含まれ
る周波数成分であることを特徴とする請求項６に記載の
映像信号への付加情報の重畳装置。