KR100441474B1 - 불법복제를방지하기위한데이터기록장치및방법 - Google Patents

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Abstract

고정 길이 코드로 인코딩된 비트 스트림에서 데이터의 제 1 블럭 및 제 2 블럭을 지정함으로써 디지털 비디오 프로그램의 불법 복제가 방지된다. 제 1 블럭의 한 부분이 키 데이터로서 선택되어, 디지털 비디오 프로그램이 복제물이고 불법 복제가 방지되어야 한다는 것을 나타내기 위해 제 2 블럭에 삽입된다.

Description

불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치 및 방법
본 발명은 기록 매체 상에 기록된 데이터가 불법 복제되는 것을 방지하는 것에 관한 것으로, 더 상세하게는, 합법적으로 재생된 복제물들 내에 키 데이터를 인코딩함으로써 기록된 데이터의 불법 복제를 방지하는 것에 관한 것이다.
비디오 테이프 레코더들의 개인 소유가 최근에 널리 퍼져 비디오 프로그램들의 복제는 평범한 일이 되었다. 비디오 대여점들은 소비자들에게 가정 오락용 비디오 테이프들을 대여하고, 권한이 없는 일부 소비자들은 대여 비디오 테이프들 상에 기록된 비디오 프로그램들을 복제한다. 이러한 문제는 이익을 위해 불법 복제물들을 유통시키기 위해 비디오 프로그램들을 일괄적으로 불법 복제하는 직업적인 복제자들 또는 해적들(pirates)에 의해 도를 더하게 된다.
대여 비디오 테이프들로부터 비디오 프로그램들이 불법 복제되는 것을 방지하기 위한 대책이 취해지고 있으며, 복제된 비디오 프로그램들은 조잡한 화질을 갖기 때문에 이러한 문제는 그렇게 심각하지는 않다. 이 이유는 불법으로 복제된 비디오 프로그램들은 원래, 정확한 복제를 제공하지 않는, 아날로그 신호들로 기록되었기 때문이다. 수회의 복제, 즉, 수 세대 이후의 이러한 아날로그 신호의 화질은 피할 수 없을 정도로 열화된다. 이러한 이유로, 복제물들의 복제는 제한되고 아날로그 비디오 프로그램들의 복제 문제는 어느 정도 관리가 가능하다.
그러나, 최근 고품질의 복제 능력을 갖는 디지털 비디오 레코더들이 소개됨에 따라, 불법 복제 문제는 심각해졌다. 디지털 비디오는 아날로그 비디오와는 달리, 고화질로 재생되는 장점을 갖고, 열화 없이 여러 번 복제될 수 있다. 따라서, 디지털 비디오 기록의 경우에 있어서 불법 복제 문제는 보다 더 심각하고, 이의 방지는 디지털 비디오 산업에 상당히 중요하다.
지금까지 디지털 비디오 프로그램들의 불법 복제를 방지하기 위한 제안들은 불법 복제를 방해하기에는 불충분한 것으로 판명되었다. 예를 들어, 디지털 비디오 프로그램이 복제물이고 불법적으로 복제될 수 없다는 것을 디지털 비디오 레코더에 나타내는 플래그(flag)를 플라이백 기간(flyback period)에 디지털 비디오 프로그램의 합법적인 복제물 상에 기록하는 것이 제안되었다. 그럼에도 불구하고, 직업적인 복제자들은, 플라이백 기간을 무시하고 불법적으로 디지털 비디오 프로그램을 복제하는 특별한 디지털 회로들과 소프트웨어를 구성함으로써, 이 복제 방지 기술을 쉽게 회피해 왔다. 플라이백 기간은 디지털 비디오 프로그램의 중요한 부분을 포함하지 않으므로, 결과적인 불법 복제물들은 충분히 고화질을 갖고, 여러 번 복제될 수도 있다. 따라서, 디지털 비디오 산업에서 우수한 불법 복제 방지 기술이 더욱 필요한 것은 자명하다.
도 1은 화상들의 그룹들(GOP)의 인코딩을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 불법 복제를 방지하기 위한 도 1에 도시된 GOP의 화상 프레임에서의 3개의 DCT 블럭들을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 불법 복제를 방지하기 위한 3개의 DCT 블럭들의 다른 선택을 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 DCT 블럭들의 DC 계수들의 인코딩 순서를 도시하는 도면.
도 5A는 휘도 DCT 블럭에서의 DC 계수에 대한 가변 길이 코딩 기술을 위한 표.
도 5B는 색차(color difference) 성분의 DCT 블럭에서의 DC 계수를 가변 길이 코딩하기 위한 표.
도 6은 DCT 블럭들의 DC 차이의 고정 길이 인코딩을 위한 표.
도 7은 본 발명에 따른 불법 복제를 방지하기 위한 키 데이터를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 인코더의 블럭도.
도 9는 본 발명에 따른 불법 복제를 방지하기 위해 키 데이터를 DCT 블럭들로 인코딩하기 위한 포맷터의 블럭도.
도 10은 도 9에 도시된 포맷터의 동작을 설명하는 흐름도.
도 11은 도 10으로부터 계속되는 흐름도.
도 12는 도 11로부터 계속되는 흐름도.
도 13은 도 12에 도시된 흐름도의 단계 S18의 설명에서의 3개의 DCT 블럭들의 선택을 도시하는 도면.
도 14는 도 9에 도시된 결정 회로 동작을 설명하는 흐름도.
도 15는 도 14로부터 계속되는 흐름도.
도 16은 본 발명에 따른 비디오 플레이어의 블럭도.
도 17은 본 발명에 따른 불법 복제 방지를 설명하는 개략도.
도 18은 본 발명에 따른 가변 길이 코드 및 motion_code의 표.
* 도면에 사용된 주요 부호의 설명 *
31 : 메모리 32 : 계산 회로
33 : 검출 회로 34 : 메모리
36 : 정정 회로 37 : 기록 장치
38 : 결정 회로 39 : 제어 회로
40 : 디스플레이 유닛
본 발명의 목적 및 요약
따라서, 본 발명의 목적은 불법 복제를 방지하는 데이터 기록을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 키 데이터를 포함하는 비트 스트림에서 데이터의 제 1 블럭을 지정함으로써 불법 복제를 방지하는 데이터 기록을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 키 데이터를 비트 스트림의 데이터의 제 2 블럭에 삽입함으로써 불법 복제를 방지하는 데이터 기록을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 키 데이터가 제 2 블럭에 있음을 나타냄으로써 불법 복제를 방지하는 데이터 기록을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따른 본 발명은 고정 길이 코드로 인코딩된 비트 스트림에서 데이터의 제 1 블럭 및 제 2 블럭을 지정함으로써 디지털 비디오 프로그램의 불법 복제를 방지한다. 제 1 블럭의 한 부분이 키 데이터로서 선택되고 제 2 블럭에 삽입되어, 디지털 비디오 프로그램이 복제물인 것을 나타내고 불법 복제를 방지한다.
본 발명의 상기 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부 도면과 관련하여 고려되는 예시적인 실시예들의 이하 상세한 설명으로 명백해질 것이다.
양호한 실시예의 상세한 설명
동일한 참조 번호들이 여러 가지 관점들에서 동일하거나 상응하는 부분들을 나타내는 도면을 참조하면, 본 발명은 관련된 화상들의 그룹들(GOP N)의 인코딩 처리가 도 1을 참조로 설명된다. 도 1은 비디오 모니터 상에 순차적으로 디스플레이될 일련의 화상 프레임들로 구성된 디지털 비디오 프로그램들을 인코딩하기 위한 MPEG(Moving Picture Experts Group) 인코딩 처리를 도시한다. MPEG 표준에 따르면, 일련의 각 화상 프레임은 화상 그룹(GOP)을 구성하는 영상 화상들로 분할된다. 즉, 화상들의 한 그룹은 동화상의 일련의 영상 화상들을 포함한다.
MPEG은 영상 화상들이 I-화상, P-화상 또는 B-화상으로 인코딩되는 화상들의 그룹들(GOP N)을 구성하도록 규정한다. I-화상은 그 영상 화상내의 데이터만을 사용하여 인코딩되며, 따라서, 인트라(intra)-화상 프레임(또는 인트라-화상 필드)이라고 한다. 한편, P-화상들은 이전의 영상 화상으로부터의 데이터를 사용하여 인코딩된다. 유사하게, B-화상들은 이전 및 이후의 영상 화상들을 사용하여 인코딩된다. P-화상들 및 B-화상들에 대한 인코딩 기술은 예측 인코딩으로 공지되어 있고, 이 인코딩된 영상 화상들은 인터(inter)-화상 프레임들(또는 필드들)이라고 하며, 그 이유는 이들이 다른 영상 화상들의 데이터를 사용하여 인코딩되기 때문이다. 따라서 이 인트라 및 인터-화상 프레임들(또는 필드들)(I,P,B)은 이하 설명되는 이산코사인 변환(DCT, discrete cosine transformation) 처리에 따라 압축된다.
도 1은 인트라-화상(I-화상)을 DCT 압축하는 것을 도시하는 것으로, 본 발명은 바람직하게 도 1의 DCT 압축된 인트라-화상(I-화상)에 키 데이터를 삽입한다. 인트라-화상들은 다른 영상 화상들을 참조하여 인코딩되지 않기 때문에, 인트라-화상들에 키 데이터를 삽입하는 것은 다른 영상 화상들을 방해하지 않는다. 그렇지 않으면, 인터-화상들(P-화상들 또는 B-화상들)에 키 데이터를 삽입하는 것은 다른 영상 화상들의 인코딩 배열을 방해하고, 인코딩된 인터-화상들은 정확하게 디코딩되지 않는다. 또한, 화상들의 인코딩된 그룹의 제 1 프레임은 I-화상 프레임이고 이 프레임으로부터 키 데이터를 결정함으로써, 대응하는 동화상의 불법 복제가 즉시 차단되도록 한다.
도 1에 따르면, 키 데이터와 함께 인코딩될 인트라-화상(I-화상)은 매크로 블럭들로 분할되고, 각 매크로 블럭은 4개의 DCT 블록들(단순히 하기 위해 단지 4개의 DCT 블럭들만 도시됨)로 더 세분된다. 각 영상 화상은 실제로 2개의 필드들, 즉, 휘도(Y) 필드와 색차(Cb, Cr) 필드를 포함함을 주목해야 한다. 이 필드들은 4:2:2:(Y:Cb:Cr)비에 따라 각 필드에 할당된 휘도(Y) 데이터와 색차(Cb, Cr) 데이터를 포함한다. 즉, 휘도(Y) 필드는 Cb 필드 데이터의 한 화소와 색차 필드에서의 Cr 필드 데이터의 한 화소마다 데이터의 4개의 화소들을 갖는다. 따라서, 도 1에 도시된 휘도(Y) 매크로 블럭들은 4개의 DCT 블럭을 포함하지만, 각각의 색차(Cb, Cr) 매크로 블럭들은 하나의 DCT 블럭을 포함한다. DCT 블럭들은 각각 바람직하게 도 1에 도시된 바와 같이, 8×8의 매트릭스로 배열된 64개의 화소들을 포함한다.
DCT 처리에 따르면, 이 화소들은 시간에 기초한 신호로부터 DCT 압축에 의해 상이한 주파수들에서 64개 화소들의 신호 전력에 대응하는 DCT 계수들을 갖는 주파수에 기초한 신호로 직교하게 변환된다. 이 DCT 계수들은 상단 왼쪽 구석에서 0 주파수(DC) 성분으로 시작하여 하단 오른쪽 구석에서 가장 높은 주파수 DCT 성분으로 끝나는 지그-재그 라인으로 도시된 주파수의 상승 순서로 DCT 블럭에 배열된다.
MPEG은 또한 각 DCT 블럭이 지그-재그 라인으로 도시된 순서로 양자화되는 것을 규정한다. MPEG 표준에 따르면, DCT 계수들은 DCT 블럭들의 DC 성분들간의 차이로부터 결정된 평균 양자화 값을 사용하여 양자화된다. DC 성분들간의 차이를 결정하는 순서는 도 1에 도시되어 있으며, 이는 상단 왼쪽 블럭에서 시작하여, 상단 오른쪽 블럭으로 진행하고, 하단 왼쪽 블럭으로 이어지며, 하단 오른쪽 블럭에서 종료된다. DC 성분들간의 차이를 결정하는 이 순서를 따라서, DCT 블럭들의 각 DC 성분들간의 차이들이 결정되고, DCT 성분들의 양자화가 이 차이들에 기초하여 수행된다.
본 발명은 불법 복제를 방지하기 위해 키 데이터를 인트라-화상 프레임 또는 필드(I-화상)의 DCT 블록들(1, 2, 3)에 삽입한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와같이, 이 목적을 위해 3개의 DCT 블럭들이 사용된다. 상기 처리에 의해 인코딩된 DCT 블럭들로부터 제 1 블럭(1)이 선택되고, 이 제 1 블록(1) 내의 데이터가 키 데이터로서 선택된다. 본 발명은, 대응하는 비디오 프로그램이 복제물이고 불법적으로 복제될 수 없다는 것을 나타내기 위해 제 1 블럭(10) 내의 선택된 키 데이터를 부합시키기 위해 제 2 블럭(2) 내의 데이터를 변경한다. 제 3 블럭은 키 데이터를 제 2 블럭(2)에 삽입함으로써 발생되는 DCT 블럭들의 압축동안 발생되는 비정상(anomaly)을 정정하는 정정 데이터를 포함한다.
본 발명은 제 1 블럭(1)이 될 DCT 블럭을 선택하고, 제 1 블럭 내의 데이터가 키 데이터로서 선택된다. 제 1 블럭(1) 내의 키 데이터는 원래의 영상 데이터이므로, 인코딩된 동화상은 여기까지는 방해받지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 제 1 블럭(1)에 의해 결정된 키 데이터에 부합되도록 제 2 블럭(2)의 영상 데이터를 설정한다. 즉, 제 1 및 제 2 블럭들(1, 2)간의 영상 데이터의 차이가 제거된다. 문제가 되는 것은, 제 2 블럭(2)으로부터 이 차이를 제거함으로써 DC 성분이 방해받을 것이라는 것이다. 본 발명은 제 1 및 제 2 블럭들(1, 2)간의 차이를 나타내는 정정 데이터를 제 3 블럭(3)에 삽입함으로써 이 문제를 정정한다. DCT 블럭들이 인코딩될 때, 제 2 블럭(2)의 변화에 의해 발생되는 방해는 제 1 및 제 2 블럭들간의 차이를 포함하는 제 3 블럭(3)에 의해 정정된다. 이러한 방식으로, 제 3 블럭(3) 내의 정정 데이터는 제 2 블럭(2) 내의 키 데이터에 의해 발생된 비정상을 정정한다.
본 발명은 제 2 블럭(2)의 변화에 의해 발생된 비정상을 제거함으로써 제 3블럭(3)이 제 2 블럭(2) 이후에 처리되는 것을 보증하기 위해 DCT 처리의 순서로 3개의 블럭들을 배열한다. 바람직하게, 제 3 블럭은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 블럭에 바로 이어져, 즉, 인접하여, 제 2 블럭이 인코딩된 직후 방해가 정정되도록 한다.
키 데이터의 삽입이 DC 차이의 계산동안 수행될 수 있도록, 바람직하게 DC 차이로부터 제 1 블럭(1)의 키 데이터가 선택된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 인접하는 3개의 블럭들(1, 2, 3)을 선택함으로써, 이 블럭들은 도 1에 도시된 DC 성분 처리의 순차적인 순서가 된다. 이 DC 성분 순서에 있어서, 제 2 블록(2) 내의 데이터는 제 1 블럭(1) 직후에 즉시 키 데이터로 설정되고, 제 2 블럭(2)에 의해 발생된 비정상은 직후에 제 3 블럭(3)에 의해 제거된다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, DC 성분 처리의 순서는 상단 왼쪽 DCT 블럭에서 시작하여 하단 오른쪽 DCT 블럭에서 종료된다.
DC 성분들을 처리하는 순서는 휘도(Y) 신호들의 매크로 블럭을 참조하여 설명된다. 각 매크로 블럭(Cb, Cr)에서 하나의 DCT 블럭을 갖는 색차 신호들에 있어서, DC 성분 처리의 순서는 도 4에 도시된 DCT 블럭들의 색차 신호의 순차적인 순서를 따른다. 본 발명에 있어서, 휘도(Y) 신호 매크로 블럭들을 키 데이터로 예약하는 것이 바람직하지만, 대안적으로, 색차(Cb, Cr) 매크로 블럭들도 유사한 방식으로 키 데이터로서 예약될 수도 있다.
DC 성분의 차이 값은 DC 성분의 크기와 DC 성분의 크기에 대응하는 실제 값(DC 차이)으로 표시된다. MPEG 포맷에 의해 규정된 바와 같이, DC 성분의 크기는가변 길이 코드(VLC, variable-length code)로 표시되고, DC 차이는 고정 길이 코드(FLC, fixed-length code)로 표시된다. 휘도 신호(Y)에 대한 DC 성분의 크기 예가 도 5A에 도시되어 있고, 색차 신호들(CB, CR)의 크기는 도 5B에 도시되어 있다. 이들 도면에서, 휘도 및 색차 신호들의 DC 성분, 즉, 크기는 가변 길이 코드들로 표시됨을 주목해야 한다. 대조적으로, DC 차이가 도 6에 도시되어 있으며, 여기서, 3개 비트의 크기를 갖는 DC 성분에 대한 DC 차이는 고정 길이 코드들로 표시된다. 이 예에 있어서, DC 성분 크기가 3이고 실제 값이 -6인 경우에, 차이 값은 고정 길이 코드 101001로 주어지고, 앞의 101은 DC 성분의 크기를 나타내고, 뒤의 001은 -6의 실제 값을 나타낸다.
DC 성분의 DC 차이로부터 키 데이터를 선택하는 이점은 이 데이터가 도 6에 도시된 바와 같이 모든 DCT 블럭들에 대해 길이가 일정한 고정 길이 코드를 사용하여 인코딩된다는 것이다. DCT 압축의 방해를 최소화하기 위하여 제 1 블럭에서 DC 차이의 최하위 비트가 키 데이터로서 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 제 2 블럭의 DC 차이의 대응하는 최하위 비트(LSB)를 이 값으로 설정한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 블럭의 3개 비트들의 DC 차이는 그 최하위 비트 세트를 갖는다. 예를 들어, 도 6에서 "000"의 값을 갖는 DC 차이의 최하위 비트가 예를 들어, "1"로 설정될 때, 제 2 블럭에 대한 DC 차이는 화살표로 도시된 바와 같이 "001"로 변환된다. 제 2 블럭의 최하위 비트는 1의 값 변화를 발생하고, 따라서, 동화상에 최소의 영향을 준다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이 영향은, 이후에 제 3 블럭이 제 2 블록 변경에 의해 생성된 비정상을 즉시 제거하는 것을고려할 때, 더 최소화된다.
이 실시예에 따르면, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB는 제 1 블럭의 DC 차이의 LSB와 동일한 값으로 설정된다. 예를 들어, 제 1 블럭의 DC 차이가 010이고, 제 2 블럭의 DC 차이가 101일 때, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB는 DC 차이 100을 생성하도록 0으로 재기록된다. 다른 예로서, 제 1 블럭의 DC 차이가 001이고 제 2 블럭의 DC 차이가 010일 때, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB는 DC 차이 011을 생성하도록 1로 재기록된다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 제 2 블럭의 DC 차이는 도 6에서 화살표로 도시된 바와 같이 재기록된다. 예를 들어, DC 차이 값이 001이고 LSB가 0으로 재기록될 때, DC 차이 값은 010이 아닌 000으로 재기록된다. 다른 예로서, DC 차이 값이 010이고 이 값의 LSB가 "1"로 변할 때, DC 차이는 011로 재기록된다. 또 다른 예로서, DC 차이 값이 011이고 LSB가 변할 때, 그 값은 010으로 재기록된다. 이러한 방식으로 LSB만이 재기록된다. 제 1 및 제 2 블럭들의 LSB가 동일할 때, 제 2 블럭의 LSB는 변화될 필요가 없음을 이해할 수 있을 것이다.
제 2 블럭의 DC 차이의 LSB(도 6에서 왼쪽 컬럼의 값)가 이러한 방식으로 재기록될 때, DCT 계수의 실제 값(도 6에서 오른쪽 컬럼의 값)은 1만큼 증가되거나 감소된다는 것을 주목해야 한다. 왼쪽이 정정되지 않았다면, DCT 계수가 1만큼 증가 또는 감소되는 것은 재생된 영상에 약간의 방해를 발생시킬 것이다. 제 3 블럭은 DCT 계수의 실제 값의 증가 또는 감소를 흡수하도록 하는 방식으로 그 DC 차이값을 변화시킴으로써 이러한 약간의 방해를 정정한다.
더 상세하게는, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB가 0에서 1로 재기록될 때, DCT 계수의 실제 값은 1만큼 증가한다. 이 증가를 흡수하기 위해, 제 3 블럭의 DC 차이는 DCT 계수를 1만큼 감소시키는 방식으로 재기록된다. 한편, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB가 1에서 0으로 재기록되는 경우에, DCT 계수의 값은 1만큼 감소된다. 이러한 상황에서, 제 3 블럭의 DC 차이는 DCT 계수의 실제 값이 1만큼 증가되는 방식으로 재기록됨으로써 이 감소를 흡수한다.
예를 들어, 제 2 블럭의 DC 차이의 010이 도 6에 도시된 바와 같이 011로 재기록되는 것으로 가정한다. 따라서, DCT 계수의 실제 값은 -5에서 -4 까지 1만큼 증가된다. 예를 들어, 제 3 블럭의 DC 차이가 110이면, 본 발명은 제 3 블럭의 DC 차이를 101로 재기록한다. 이렇게 함으로써, 제 3 블럭의 DC 차이는 DCT 계수가 6에서 5로 1만큼 감소되도록 한다. 다른 예로서, 제 2 블럭의 DC 차이가 011에서 010으로 재기록되는 경우에, DCT 계수의 실제 값은 -4에서 -5로 1만큼 감소된다. 이 경우에, 110으로 설정될 수 있는 제 3 블럭의 DC 차이는, DCT 계수의 실제 값을 6에서 7로 1만큼 증가시키기 위해 예를 들어 111로 재기록된다. 이러한 방식으로, 제 3 블럭은 DCT 계수의 실제 값의 감소 또는 증가를 흡수한다.
본 발명은 또한 다수의 매크로 블럭들의 키 데이터를 설정하는 것을 제공한다. 이를 위해, 다수의 제 1 블럭들의 DC 차이의 최하위 비트로부터 유도된 n개의 키 데이터 비트들의 스트링(string)이 각 제 2 블럭들의 최하위 비트들에 삽입된다. 이 배열로, 직업적인 복제자가 제 2 블럭들 모두를 결정하고 대응하는 동화상을 불법적으로 복제하기 위해 키 데이터를 제거하는 것은 실질적으로 불가능하다.키 데이터 블럭들이 복수임에도 불구하고, 이 다수의 블럭들은 키 데이터 블럭들이 DC 성분 처리의 공지된 순서로 배열되기 때문에 빠르고 효율적으로 디코딩된다.
원래의 소스로부터의 동화상을 마스터 디스크 또는 마스터 테이프에 기록될 비트 스트림으로 인코딩하는, 본 발명에 따른 인코더가 도 8에 도시되어 있다. 동화상의 현재의 화상 프레임은 프레임 메모리(1)에 저장되고, 예측 메모리(10)에 저장된 움직임 예측 영상은 감산기(2)에 의해 이로부터 감산된다. 그후, 감산된 현재의 화상 프레임은 DCT 회로(3)에 의해 DCT 처리되고, 양자화 회로(4)에 의해 양자화되어 가변 길이 코딩(VLC) 회로(5)에 의해 마스터 디스크에 기록될 비트 스트림으로 압축된다. 움직임 벡터 검출 회로(11)에 의해 검출된 이전 프레임 움직임 벡터와 이전 프레임의 재구성된 버전으로부터 현재의 프레임을 예측함으로써 움직임 보상 회로에서 움직임 예측 영상이 생성된다. 이전 프레임의 재구성된 버전은, 이전의 움직임 예측 영상을 역양자화 회로(6)와 역이산 코사인 변환(IDCT) 회로(7)에 의해 디코딩된 이전의 영상에 더하는 가산기(8)에 의해 생성된다.
인코더의 설명은 현재 프레임이 프레임 메모리(1)에 저장될 때 시작되는 그 동작 예에 의해 제공된다. 이 때, 움직임 예측 영상은 이전 프레임으로부터 생성되어 동작 메모리(10)에 이미 저장되어 있다. 이 움직임 예측 영상은 움직임 벡터 검출 회로(11)에 의해 검출된 이전 프레임 움직임 벡터와 이전 프레임의 재구성된 버전에 기초한 현재 프레임의 예측이다. 현재 프레임의 움직임 예측 영상은 디코더에 의해 디코딩된 영상을 나타낸다. 현재 프레임으로부터 이 대표적인 디코딩된 영상을 감산함으로써, 감산기(2)는 현재의 움직임 벡터와 인코딩된 현재 프레임간의 데이터에서 차이를 생성한다. 현재 프레임의 이 차이 데이터가 인코딩되어 현재 프레임을 재구성하기 위해 디코딩되고 사용될 디코더로 전송된다.
감산되지 않은 현재 프레임보다 데이터 크기가 훨씬 작은 차이 데이터는 이제 압축될 준비가 된 것이다. DCT 회로(3)는 감산기(2)의 출력에서의 데이터를 직교 변환에 의해 DCT 계수들의 블럭들(DCT [u],[v])로 변환한다. 이 DCT 계수들은 양자화 회로(4)에 의해 대응하는 양자화 계수들(QF[u],[v])로 양자화되고, 가변 길이 인코딩 회로(5)에 의해 압축된다. 결과의 압축된 비트 스트림은 자기 테이프 또는 고밀도 디스크와 같은 마스터 매체(12) 상에 기록된다.
디코딩 측에서 디코더를 시뮬레이트하기 위해 역양자화 회로(6)와 IDCT 회로(7)가 사용되는 것(도 16)을 이해할 수 있을 것이다. 디코딩된 데이터는 DCT 회로(3)와 양자화 회로(4)에 의해 우연히 생성된 인코딩된 데이터의 에러들을 포함한다. 이 에러들은 인코딩 직전에 데이터를 재구성하기 위해 디코딩된 데이터와 함께 움직임 예측 영상에 부가된다. 이 재구성된 데이터는 감산기(2)에 의해 현재 프레임으로부터 감산되는 현재 프레임의 움직임 예측 영상을 생성하기 위해 사용된다. 이러한 방식으로, 인코딩에 의해 생성된 에러들은 현재 프레임으로부터 감산됨으로써 보다 정확한 인코딩 처리를 하도록 한다.
움직임 보상 회로는 이전 프레임의 이 재구성된 영상과 이전 프레임의 움직임 벡터를 비교함으로써 움직임 예측 영상을 생성한다. 움직임 벡터는 이전 프레임의 움직임을 나타낸다. 이 움직임 벡터로부터 움직임 보상 회로는 현재 프레임의 영상들의 배열의 예측을 행한다. 이 예측은 예측 메모리(10)에 저장되고 설명된 감산기에 의해 실제 현재 프레임으로부터 감산된다.
인코딩된 비트들은 마스터 매체에 기록되고 마스터 매체는 합법적인 복제물들을 생성하기 위해 합법적인 복제자들에 의해 사용된다. 또한, 불법 복제자들은 불법 마스터 디스크로부터 이와 같은 복제물들을 불법으로 복제할 수 있다. 이와 같은 불법 복제를 방지하기 위해, 본 발명은 인코딩된 비트 스트림에 키 데이터를 삽입하는 도 9에 도시된 바와 같은 포맷터를 제공한다. 대안적으로, 포맷터는 합법적인 마스터 매체에 먼저 기록되지 않고 인코더로부터 직접 출력되는 인코딩된 비트 스트림을 포맷할 수 있음을 이해해야 한다.
따라서, 포맷터는 합법적인 마스터 매체(12)로부터 큰 용량의 디스크들(ROM 디스크들)을 생성한다. 도 9를 참조로 설명되는 바와 같이, 포맷터는 마스터 매체가 복제물일 때, 즉, 마스터 매체의 불법적인 재생일 때를 검출한다. 이 후자의 경우에 있어서, 포맷터는 불법 복제를 방지하고 큰 용량의 디스크들은 생성될 수 없다.
계산 회로(32)는 소정의 위치까지 비트 스트림을 판독하고, 예를 들어, 식(X = B/K)을 사용하여 키 데이터를 결정할 제 1 블럭의 위치(X)를 계산하며, 여기서, B는 비트 스트림으로부터 추출된 데이터이고, K는 메모리(31)에 저장된 소정의 키이다. 검출 회로(33)는 인코딩된 비트 스트림에서의 위치(X)에서 제 1 블럭을 검출하고 메모리(34)로부터 키 데이터를 추출한다. 키 삽입 회로(35)는 추출된 키 데이터를 제 2 블럭에 삽입하고 정정 회로(36)는 제 2 블럭에 삽입된 키 데이터의 비정상을 정정하기 위해 정정 데이터의 제 3 블럭을 형성한다. 결정 회로(38)는 인코딩된 비트 스트림이 합법적인 마스터 디스크로부터의 재생인지 또는 판매를 위해 제공된 디스크 및 불법 마스터 디스크와 같은 마스터 디스크의 복제 버전인지를 결정하고, 제어 회로로 하여금 전자의 상황에서만 인코딩된 비트 스트림이 기록 장치(37)에 의해 기록될 수 있도록 한다. 그렇지 않을 경우, 인코딩된 비트 스트림은 불법 마스터 디스크로부터의 스트림으로 판단되고 기록 장치는 인코딩된 비트 스트림을 불법으로 복제하는 것으로부터 방지된다. 포맷터는 결정 회로의 결정을 디스플레이 유닛(40)을 통해 조작자에게 디스플레이한다.
도 9의 포맷터의 동작은 도 10 내지 도 12의 흐름도를 참조로 설명된다. 단계 S1에서 포맷터는 인코딩된 비트 스트림을 계산 회로(32)가 연속적으로 판독하도록 함으로써 기록 동작을 시작한다. 본 발명에 따르면, 키 데이터가 화상들의 각 그룹에서 제 1 프레임, 즉, 동화상에서의 제 1 프레임인 I-화상 프레임에 삽입된다. 따라서, 제 1의 I-화상 프레임 비트들이 계산 회로에 의해 판독되고, 데이터(B)가, 예를 들어, 헤더 정보에 대응하는 스트림에서의 비트 순서로부터 단계 S2에서 추출된다. 그후, 계산 회로는 단계 S3에서, 예를 들어, 식 (X = B/K)을 사용하여 제 1 블럭의 위치(X)를 계산하며, 여기서, K 값은 메모리(31)에 저장된 소정의 값이다.
식 (X = B/K)은 불법 복제로부터의 부가적인 보호를 제공함을 이해할 수 있을 것이다. 메모리(31)에 저장된 값(K)은, 예를 들어, 조작자 또는 다른 패스워드 발생 수단에 의해 입력되는 패스워드로부터 유도될 수 있다. 값(B)은 비트 스트림의 비밀 영역(secret area)으로부터 유도될 수 있다. 값 (K 및 B)은 함께 불법 복제자가 해독하기 어려운 이중 키로서 동작한다.
단계 S4에서, 계산 회로는 위치(X)로부터 제 1 및 제 2 블럭들의 위치를 지정한다. 예를 들어, X가 데이터의 바이트일 때, 계산 회로는 바이트(X)의 4개의 최상위 비트(MSB)를 제 1 블럭에 대한 위치로서 지정할 수 있고, 바이트(X)의 이어지는 4개의 최하위 비트(LSB)를 제 2 블럭에 대한 위치로서 지정할 수 있다. 대안적으로, X의 6개의 최상위 비트(MSB)는 매크로 블럭에 대한 위치를 나타내고, 바이트(X)의 이어지는 2개의 최하위 비트(LSB)는 제 1 블록에 대한 위치를 나타내고, 제 2 블록은 제 1 블록 바로 다음에 이어진다. 사실, 제 1 블럭의 위치를 포함하는 비트들의 수는 불법 복제자들을 더 방해하기 위해 제 1 블럭의 위치 결정으로부터 가변적으로 선택될 수 있다. 계산 회로(32)는 제 1 및 제 2 블럭들의 위치를 나타내는 신호를 생성한다.
이제 도 11에 도시된 흐름도의 한 부분을 참조하면, 포맷터의 동작은 검출회로(33)가 비트 스트림을 판독하고, 이전 단계에서 결정된 비트 스트림내의 제 1 블럭의 위치에 도달하는 때를 검출하는 단계 S5로 진행한다. 본 발명은 제 1 블럭의 DC 차이의 최하위 비트를 불법 복제를 방지하기 위해 제 2 블럭에 설정된 키 데이터로서 선택한다. DC 차이를 검출하기 위해, 검출 회로는 조사 단계 S7에서 블럭에 대한 DC 크기를 검출한다. DC 크기가 0이 아니면, 포맷터의 동작은 단계 S8로 진행하고, 메모리(34)의 레지스터(register_1)는 검출 회로(33)에 의한 키 데이터로서 DC 차이의 최하위 비트로 설정된다. 그렇지 않으면, DC 크기는 0이고, 포맷터는 레지스터(register_1)가 검출 회로(33)에 의해 "0"으로 설정되는 단계 S8로 진행한다.
그후, 포맷터의 동작은 단계 S10으로 진행하고, 여기서 판독은 검출 회로(33)에 의해 계속되고, 검출 회로(33)는 판독된 비트 스트림에서 제 2 블럭을 검출한다. 단계 S6과 유사하게, 단계 S11에서 검출 회로는 현재 블럭에 대한 DC 크기를 판독한다. 따라서, 조사 단계 S12에서 검출 회로가 블럭의 DC 크기가 0이라고 검출하면, 논리는 단계 S26으로 진행된다(도 12). 그렇지 않으면, 블럭의 DC 크기는 0이 아니고, 포맷터의 동작은 단계 S13으로 진행하고, 여기서 현재 블럭의 DC 차이의 최하위 비트가 메모리(34)의 레지스터(register_2)로 전송되어 레지스터(register_ 2)에 설정된다.
조사 단계 S14에서, 검출 회로(33)는 register_1 및 register_2의 값들이 동일한지를 판단하고, 동일할 경우 제 2 블럭내의 DC 차이의 최하위 비트는 실질적으로 이미 변환된 것으로 고려된다. 이 상황에서, 제 1 블럭의 DC 차이의 LSB를 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB에 기록할 필요가 없고, 논리는 단계 S15 내지 단계 S26의 기록을 건너뛴다. 한편, 레지스터들의 값들이 동일하다고 판단되지 않으면, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB는 아직 제 1 블럭의 DC 차이의 LSB로 설정되지 않았다고 간주한다. 이 후자의 경우에 있어서, 논리는 단계 S15로 진행하고, 여기서, 검출 회로(33)는 키 삽입 회로(35)에 대한 검출 신호를 생성하고, 키 삽입 회로(35)는 register_1로부터 제 1 블럭의 DC 차이의 LSB를 판독하고, 인코딩된 비트 스트림이 복제물이고 불법적으로 복제될 수 없음을 나타내기 위하여 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB를 겹쳐 쓴다.
제 2 블럭의 LSB를 설정하는 이전의 겹쳐 쓰기 동작의 결과로, 원래의 비트 스트림은, 각 블럭의 DC 성분이 8 비트로 양자화되었을 경우 디코딩 영상으로부터 1만큼만 벗어나고, 각 블럭의 DC 성분이 9 비트로 양자화되었을 경우 디코딩 영상으로부터 0.5만큼 벗어나고, 각 블럭의 DC 성분이 10 비트로 양자화되었을 경우 디코딩 영상으로부터 0.25만큼 벗어나고, 각 블럭의 DC 성분이 11 비트로 양자화되었을 경우 디코딩 영상으로부터 0.125만큼 벗어난다. 다음으로, 제 2 블럭의 LSB의 설정으로 인한 부정합(mismatch)을 억제하기 위해 정정 처리가 수행된다.
제 3 블럭에 대한 처리가 단계 S16 내지 S25를 참조로 설명된다. 제 3 블럭은 비트 스트림의 임의의 위치에 위치될 수 있지만, 제 2 블럭 바로 뒤가 바람직하다. 따라서, 검출 회로는 인코딩된 비트 스트림의 판독을 제 2 블럭 이후에 계속하고, 이후에 단계 S16에서 제 3 블럭을 검출한다. 단계 S17에서 검출 회로는 현재 블럭의 DC 크기를 판독하고 조사 단계 S18에서 DC 크기가 0인지의 여부를 판단한다. 조사 단계S7 및 S12에서와 같이, 검출된 DC 크기가 0이 아닐 때, 포맷터의 동작은 단계 S19로 진행한다. 그렇지 않으면, DC 크기가 0일 경우, 포맷터의 동작은 단계 S16으로 진행한다. 이전의 조사와는 다르게, 조사 단계 S18에서, 검출 회로(33)는 DC 크기가 0이 아닐 때, 제 3 블럭의 LSB 뿐만이 아니라 전체 DC 차이를 메모리(34)의 레지스터(register_3)에 기록한다. 예를 들어, DC 차이는 도 6에 도시된 바와 같이 고정 길이 코드로 표시될 수 있다.
조사 단계 S20에서, 검출 회로는 레지스터 1(register_1)에 저장된 값이 제 2 블럭이 "1"에서 "0"으로 재기록된 것임을 나타내는 "0"인지의 여부를 판단하고,조사 단계 S21로 진행한다. 그렇지 않을 경우, 검출 회로는 제 2 블럭이 "0"에서 "1"로 기록되었다고 판단하고 조사 단계 S23으로 진행한다. 조사 단계 S21 및 S23에 있어서, 검출 회로(33)는 제 3 블럭이 정정 블럭에 대해 적절한지의 여부를 결정한다. 제 3 블럭이 적절하지 못한 것으로 간주되면, 제 3 블럭이 될 비트 스트림내의 다음 블럭이 선택된다. 이것은 도 13에 도시되어 있고, 여기서, 제 3 블럭은, 예를 들어, 제 2 블럭 바로 다음의 블럭으로부터 다음 블럭으로 바뀐다.
설명을 위해, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB가 "1"에서 "0"으로 변환되었을 경우, 즉, 감소되었을 경우, 최종 값(extreme value)일 때 최종 값은 보다 큰 값으로 증가될 수 없기 때문에, 제 3 블럭은 적절하지 못한 것으로 간주된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 3개의 비트들로 표시되는 DC 차이가 최종 값 "111"과 동일할 때, 제 2 블럭의 LSB의 감소를 부정(negate)하기 위해 이 최종 값을 "1"만큼 증가시킬 수 없다. 조사 단계 S21에서, 수학적인 표현(2(DC 크기) - 1 및 2(DC 크기 - 1) - 1)은 최대 양의 값 및 최대 음의 값, 즉, DC 차이의 최종 값과 동일하고, 여기서 DC 크기는 DC 차이의 비트들의 수이다. 도 6의 예에서, 3 비트에 대한 최대 양의 값은 2(3) - 1 = 7 ("111", 값 7)이고, 최대 음의 값은 2(3-1) - 1 = 3 ("011", 값 -4)이다. 따라서 조사 단계 S21은 resister_3의 값이 "111"의 최종 값인지 "011"의 최종 값인지를 판단하고, 그럴 경우, 현재 블럭은 적절하지 못한 것으로 간주한다.
유사하게, 조사 단계 S23은 "0"에서 "1"로의 제 2 블럭의 LSB의 변화, 즉, 증가를 부정하기 위해 제 3 블럭을 감소시킬 때 허용될 수 있는 최소 양의 값과 음의 값을 동일하게 한다. 이 경우에 있어서, 허용될 수 있는 최소 양의 값은 2(3-1)= 4 (이진수 "100")이다. 그 이유는 이 값을 "011"로 감소시키는 것은 3이 아닌 -4를 유도해내기 때문이다. 다른 최소 값은 0이며, 이는 "000"을 감소시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 조사 단계 S23에서, 제 3 블럭은 최소값들을 포함하고 감소될 때 적절하지 못한 것으로 간주된다.
제 3 블럭이 조사 단계 S21에서 적절한 것으로 간주되는 상황에 있어서, 검출 회로는 단계 S22로 진행하고, 여기서 register_3의 제 3 블럭의 값은 제 2 블럭을 감소시킴으로써 발생된 비정상을 없애기 위해 증가된다. 유사하게, 제 3 블럭이 조사 단계 S23에서 적절한 것으로 간주될 때, 검출 회로는 단계 S24로 진행하고, 여기서 register_3의 제 3 블럭의 값은 제 2 블럭을 증가시킴으로써 발생된 비정상을 없애기 위해 감소된다. 다음으로, 검출 회로는 register_3의 정정 값을 정정 회로(36)에 보내고, 이 정정 회로는 단계 S25에서 제 3 블럭의 DC 차이를 정정 값으로 겹쳐 쓴다.
본 발명은 제 3 블럭을 필요로 하지 않고 정정 데이터 없이 동작할 수도 있음을 이해해야 한다. 그러나, 이 경우에, 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB에 키 데이터 비트를 삽입함으로써 발생되는 비정상은 디코딩시 동화상에 왜곡을 발생시킬 것이다. 비정상이 1만큼만의 DC 성분을 변화시키고 하나의 프레임의 간단한 디스플레이에서는 거의 감지할 수 없기 때문에, 이 왜곡은 최소가 된다. 설명한 바와 같이, 각 비트의 대표 값을 감소시키기 위해 각 DCT 블럭의 비트 수를 증가시킴으로써, 비정상은 더 최소화될 수 있다.
단계 S26에서, 계산 회로(32)는 더 많은 I-화상들이 시작으로 되돌아가 키데이터와 함께 인코딩되어야 하는지 또는 키 데이터의 인코딩 처리를 종료해야 하는지를 판단한다. 도 7에서, 예를 들어, 키 데이터는 비트들의 스트링일 수도 있고, 각 비트는 상이한 제 1 블럭으로부터 선택된다. 이 상황에서, 계산 회로는 도 7의 모든 키 데이터 비트들이 제 2 블럭들로 인코딩될 때까지 수 차례(n) 비트 스트림 처리를 계속할 것이다. 이 배열로, 키 데이터를 동화상의 복수의 부분들에 인코딩하는 것이 가능하고, 이로써 동화상의 불법 복제를 상당히 방지할 수 있다.
그후, 기록 장치(37)(도 9)는 인코딩된 키 데이터를 갖는 비트 스트림을 디스크에 기록한다. 키 데이터는 대응하는 동화상이 마스터 디스크로부터의 복제물인 것을 나타내기 때문에, 불법 복제자는 이 불법 마스터로부터 극도의 어려움 없이 동화상을 복제할 수 없다. 제조자는 키 데이터와 함께 인코딩된 복제물로부터 스탬프(stamp)된 복제물들을 대량 생산하기 위해 물리적으로 다른 디스크들을 스탬프하는 스탬퍼를 사용할 수도 있다. 각 스탬프된 디스크는 인코딩된 키 데이터를 포함하기 때문에, 스탬프된 각 복제물 역시 복제가 불가능하다.
포맷터가 인코딩된 비트 스트림이 합법적인 마스터 디스크로부터 재생된 것인지 그리고 복제 가능한지의 여부를 판단하는 결정 처리가 도 14 및 도 15의 흐름도를 참조하여 설명된다. 단계 S40에서, 제어 회로(39)는 도 7에서 n개의 키 데이터 비트들의 스트링에서 체크된 N번째의 키 데이터 비트를 나타내는 카운터 변수(N)를 설정한다. 단계 S41 내지 S44는 단계 S1 내지 S4(도 10)와 동일하고, 이 단계들의 상세한 설명은 대응하는 부분들을 참조한다. 따라서, 제 1 블럭의 위치(X)(단계 S43)는 연속적으로 판독된 비트 스트림(단계 S41)으로부터 추출된(단계 S42)값(B)으로부터 유도되고, 검출 회로(33)(도 9)는 바이트(X)의 어느 부분이 제 1 블럭 위치와 제 2 블럭 위치에 대해 할당되는지를 지정한다(단계 S44).
검출 회로는 제 1 블럭이 단계 S46에서 검출될 때까지 연속적으로 비트 스트림을 판독하고(도 15), 그후, 단계 S47에서 제 1 블럭의 DC 성분(DC 크기)의 값을 결정한다. 검출 회로가 조사 단계 S48에서 DC 크기가 "1"인 것으로 결정할 때, 검출 회로는 단계 S49로 진행하고, register_1을 DC 차이의 LSB로 설정한다. 한편, DC 값이 "0"일 때, 검출 회로는 단계 S50으로 진행하고 register_1을 "0"으로 설정한다.
그후, 검출 회로는 단계 S52에서 제 2 블럭이 검출될 때까지 비트 스트림의 판독을 계속한다. 이 때, 검출 회로는 조사 단계 S53에서 제 2 블럭의 DC 크기가 0인지 아닌지를 결정한다. DC 크기가 0이면 포맷터의 동작은 단계 S54로 진행하고, DC 크기가 0이 아니면 포맷터의 동작은 단계 S57로 진행한다. 단계 S54에서 검출회로는 register_2를 제 2 블럭의 DC 차이의 LSB로 설정하고, 결정 회로(38)(도 9)는 단계 S55에서 제 1 및 제 2 블럭들의 DC 차이의 LSB들이 동일한지의 여부를 결정하며, 이 동일한지의 여부는 N번째 키 데이터 비트가 발견되었고 비트 스트림이 합법적인 마스터 디스크가 아니라 불법 마스터 디스크 또는 판매용 디스크로부터 재생된 것임을 나타낸다. 키 데이터 비트들이 발견되지 않으면, 즉, 제 1 및 제 2 블럭들의 DC 차이의 LSB들이 동일하지 않으면, 비트 스트림은 단계 S59에서 마스터 디스크로부터의 재생인 것으로 간주되고 복제가 허용된다.
불법 마스터 디스크 또는 판매용 디스크로 표시되면, 즉, 제 1 및 제 2 블럭들의 DC 차이의 LSB들이 동일하면, 제어 회로는 단계 S56으로 진행하고 카운터(N)를 증가시켜, 포맷터가 도 7의 스트링에서 다음 키 데이터 비트를 검색하도록 한다. 그후, 제어 회로는 단계 S57로 진행하고, 키 데이터 비트들의 스트링으로부터 발견할 더 많은 키 데이터 비트들이 존재하면, 제어기는 스트링에서 다음 키 데이터 비트의 위치를 결정하기 위해 도 15의 흐름도의 단계 S41로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 모든 키 데이터 비트들은 위치가 결정되었고, 비트 스트림은 불법 마스터 디스크 또는 판매용 디스크로부터의 재생이기 때문에, 제어 유닛은 기록 장치가 비트 스트림을 기록하는 것을 방지한다.
임의의 소정의 디스크가 키 데이터를 포함하는지는 알지 못하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 키 데이터의 존재는 그 위치가 I-화상들의 헤더들에 표시되기 때문에 명확히 알 수 있다. 대안적으로, 위치 데이터는 불법 복제자들이 헤더 정보로부터 키 데이터를 찾는 것을 방지하기 위해 고의로 애매하게 잔류할 수도 있다. 이 후자의 상황에서, 대응하는 I-화상들에 대한 제 1 및 제 2 블럭들을 검사함으로써 키 데이터가 발견된다. 제 1 및 제 2 블럭 위치들의 LSB들이 우연히 일치할 수도 있기 때문에, 소정의 디스크가 키 데이터와 함께 인코딩되었는지 정확히 알 수 없음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 상황에서, 제어기는 단계 S58에서 제 1 및 제 2 블럭들 사이에서 검출된 부합들의 수에 기초하여 주어진 디스크가 불법 마스터 디스크인지 판매용 디스크인지의 개연성을 결정해야만 한다. 모든 키 데이터 비트들이 부합될 때, 소정의 디스크가 불법 마스터 디스크 또는 판매용 디스크일 가능성은 부합되는 키 데이터 비트들의 수(N)에 따라 증가하고, 이는 (1-(1/2N))과 같다. 가능성은 10개 정도의 키 데이터 비트들에 대해 100퍼센트의 1/1000 내에서 증가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 합법적인 디지털 디스크 플레이어가 마스터 디스크의 복제물들을 재생하는 것을 방해하지는 않는다. 도 16은 판매용 디스크로부터 재생된 비트 스트림을 재생하기 위한 플레이어의 일부분을 나타내는 블럭도이다. 재생된 비트 스트림은 가변 길이 디코딩 회로(VLD)(61)에 의해 양자화된 계수들로 디코딩되고, 역양자화 회로(62)에 의해 DCT 계수들로 역양자화된다. DCT 계수들은 동화상의 프레임의 한 부분을 나타내는 화소들로 변환되고, 이 화소들은 전체 프레임을 재생성하기 위해 예측 메모리(66)에 저장된 움직임 예측 영상에 더해진다. 전체 프레임은 움직임 보상 회로(65)에 의해 움직임 보상되고, 다음 프레임을 위해 사용될 움직임 예측 영상으로서 예측 메모리(66)에 저장된다. 이러한 방식으로, 비트 스트림은 디코딩되어 디스플레이를 위한 비디오 데이터로서 모니터 등에 출력될 동화상의 프레임들로 재구성된다.
본 발명이 키 데이터 비트들을 휘도(Y) DC 성분 블럭들에 삽입하는 것으로 설명되었지만, 이는 키 데이터를 색차(Cb, Cr) 블럭들에 삽입하는 것과 동일하게 실행할 수 있다. 이 문제에 대해, 키 데이터는 한 형태의 블럭, 예를 들어, 휘도(Y) 블럭으로부터 결정될 수 있고, 색차(Cb, Cr) 블럭들과 같은 다른 형태의 블럭에 삽입될 수 있다.
본 발명은 불법 복제를 방지하기 위해, 설명된 포맷터와 같은 컴퓨터에 대한컴퓨터 판독가능 매체로서 실현될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 상에 기록된 재생된 비트 스트림은 기록된 데이터가 인트라-화상 및 인터-화상을 포함하는 화상들로서 인코딩되도록 하는 MPEG 표준에 따라 인코딩된다. 화상들은 DCT 계수들의 DCT 블럭들로 분할되고, DCT 블록들은 인접 DCT 블럭들의 DC 성분들간의 차이를 갖는다. 각 인트라-화상의 제 1 DCT 블럭은 키 데이터를 결정하고, 각 인트라-화상의 제 2 DCT 블럭은 컴퓨터-판독가능-매체가 복제물임을 나타내는 키 데이터를 수신한다. 각 인트라-화상의 제 3 DCT 블럭은 제 2 블럭에 의한 키 데이터의 수신에 의해 발생된 기록 동안 발생한 비정상을 정정하는 데이터를 포함한다.
본 발명에서 키 데이터가 결정되는 DC 차이는 고정 길이 코드 블럭들로서 설명되었다. 대신에, 움직임 벡터의 차이 값으로부터 인코딩되는 motion_residual(FLC)이 동일한 효과를 가지고 사용될 수도 있다. 도 8을 참조로 설명된 바와 같이, MPEG 구조에 따르면, P-화상 및 B-화상의 움직임 벡터들은 움직임 벡터 검출 회로(11)에 의해 검출되고, 이 움직임 벡터들은 인코딩되어 전송을 위한 비트 스트림에 포함된다. 이 움직임 벡터들은 도 18에 도시된 바와 같은 motion_code에 의해 VLC로서, 또한 motion_residual에 의해 고정 길이 코드(FLC)로서 표시된다. motion_code는 움직임 벡터의 대략의 값을 나타내고, motion_residual은 정확한 값을 나타내기 위한 정정 값을 나타내고, f_code는 motion_code의 정확도(크기)를 나타낸다.
예를 들어, f_code가 1인 경우, motion_code는 0.5의 정확도를 갖는 값을 나타낸다. 따라서, 충분하게 정확한 값이 표시될 수 있으므로, motion_residual은 이경우에 사용되지 않는다. 한편, f_code가 2인 경우에, motion_code는 정수 정확도를 갖는 값을 나타내고, motion_residual 값은 0.5의 정확도를 갖는다. 즉, motion_residual은 0 또는 0.5를 나타내는 1비트의 FLC에 의해 표시된다. 또한, f_code가 3인 경우, motion_code는 2의 배수의 정확도를 갖는 값을 나타내고, motion_residual은 0, 0.5, 1.0 또는 1.5를 나타내는 2비트 FLC를 제공한다. DC 차이의 경우로서, motion_residual은 0의 motion_code에 대해 존재하지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 불법 복제 방지를 위한 키 데이터가 상술된 DC 차이의 경우에서와 같이 고정 길이 코드(FLC)를 구성하는 motion_residual 데이터에 기록될 수 있다.
motion_residual 데이터는 P-화상 및 B-화상 모두에 포함된다는 것을 알 것이다. 그러나, B-화상의 motion_residual의 배타적인 사용은 B-화상들이 다른 화상의 예측에 사용되지 않기 때문에 다른 화상들에 키 데이터를 삽입하는 영향을 방지할 수 있다.
본 발명은 디지털 비디오 프로그램들을 불법 복제로부터 보호하고자 하는 제작자들에게 특히 적합하다. 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 제작자는 진짜 마스터 디스크 또는 마스터 테이프와 같은 원래의 소스로부터 동화상을 대량으로 복제한다. 원래의 소스는 키 데이터를 포함하지 않기 때문에, 포맷터는 어떠한 키 데이터도 검출하지 않고, 포맷터로서 지정된 블럭 상에서 원들로 표시된 것과 같은 디스크의 복제물과 같은 판매용 대상물에 동화상이 기록될 수 있도록 한다. 불법복제를 방지하기 위해, 포맷터는 동화상에 이미 존재하는 제 1 블럭들로부터 키 데이터를 검출하고, 이 키 데이터를 대응하는 제 2 블럭들에 삽입한다. 설명된 바와 같이, 판매용 대상물은 도 16의 플레이어에 의해 합법적으로 재생될 수 있지만, 포맷터에 의해 복사되지는 못한다. 따라서, 포맷터는 포맷터 상에 표시된 "X"로 나타낸 바와 같이 복제물인 것을 나타내는 키 데이터를 검출하기 때문에, 불법 복제자는 판매용 대상물 또는 불법 마스터 디스크로부터 복제물을 만들 수 없다. 또한, 결과적인 마스터들 또한 복제를 방지하는 키 데이터를 포함하기 때문에, 불법 복제자는 판매용 대상물 또는 불법 마스터 디스크로부터 불법 마스터 디스크 또는 마스터 테이프를 만들 수 없다. 따라서, 본 발명은 디지털 비디오 프로그램의 불법 복제를 확실하게 방지하고, 이에 따라 불법적으로 대량 제작된 복제물들의 위험을 크게 억제한다.
본 발명은 바람직한 실시예들에 대한 특정 상세 사항으로 설명되었지만, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 이 기술분야에 숙련된 사람은 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변화와 개선이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (33)

  1. 기록 매체로부터 비트 스트림으로서 후속하여 재생되는 인코딩된 데이터의 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치에 있어서:
    상기 비트 스트림으로부터 제 1 데이터 블럭 및 제 2 데이터 블럭을 지정하기 위한 지정 수단; 및
    상기 제 1 데이터 블럭에 포함된 데이터의 적어도 일부를, 상기 기록 매체상에 기록된 데이터가 복제물이고 복제될 수 없음을 나타내는 키 데이터로서 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하기 위한 삽입 수단을 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 키 데이터를 포함하는 상기 인코딩된 데이터를 상기 기록 매체에 기록하기 위한 기록 수단을 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기록 수단은 상기 비트 스트림을 인코딩 전에 직교 변환 계수들로 변환하기 위한 직교 변환 수단을 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된(intracoded) 화상 및 인터코딩된(intercoded) 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 제 1 데이터 블럭은 인트라코딩된 화상의 DCT 계수들의 제 1 블럭이며;
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 제 2 데이터 블럭은 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 데이터 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입 수단은, 상기 제 1 블럭의 제 1 DC 차이 성분의 최하위 비트를 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트로서 상기 제 2 블럭에 기록함으로써, 상기 키 데이터를 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 지정 수단은 상기 비트 스트림에서 제 3 데이터 블럭을 더 지정하고,
    상기 장치는 상기 제 2 데이터 블럭에 상기 키 데이터를 삽입함으로써 발생되는 기록중의 비정상(anomaly)을 정정하기 위한 정정 수단을 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된 화상 및 인터코딩된 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 제 1 데이터 블럭은 인트라코딩된 화상의 DCT 계수들의 제 1 블럭이고;
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 제 2 데이터 블럭은 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 블럭이며;
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 제 3 데이터 블럭은 상기 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 3 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 삽입 수단은, 상기 제 1 데이터 블럭의 제 1 DC 차이 성분의 최하위 비트를 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트로서 상기 제 2 데이터 블럭에 기록함으로써, 상기 키 데이터를 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하고;
    상기 정정 수단은, 상기 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트를 상기 제 3 데이터 블럭에 포함된 제 3 DC 차이 성분의 최하위 비트에 삽입하여 상기 비정상을 정정함으로써, 상기 제 2 데이터 블럭에 상기 키 데이터를 삽입함으로써 발생된 상기 비정상을 없애는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    DCT 계수들의 블럭들은 소정의 순서로 인코딩되는 매크로 블럭들로 그룹화되고, 상기 제 2 데이터 블럭은 상기 소정의 순서에서 마지막 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 비디오 데이터이고, 상기 비트 스트림은 움직임 벡터를 나타내는 고정 길이 코드를 포함하는 MPEG 인코딩된 비트 스트림인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 MPEG 인코딩된 비트 스트림은 B-화상 프레임들을 포함하는 예측 인코딩된 화상 프레임들로 형성되고, 상기 지정 수단은 B-화상 프레임의 움직임 벡터로 제 1 및 제 2 데이터 블럭들을 지정하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 장치.
  12. 기록 매체로부터의 비트 스트림으로서 후속하여 재생되는 데이터의 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법에 있어서:
    상기 비트 스트림으로부터 제 1 데이터 블럭 및 제 2 데이터 블럭을 지정하는 단계; 및
    상기 제 1 데이터 블럭에 포함된 데이터의 적어도 일부를, 상기 기록 매체상에 기록된 데이터가 복제물이고 복제될 수 없음을 나타내는 키 데이터로서 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하는 단계를 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 키 데이터를 포함하는 인코딩된 데이터를 상기 기록 매체에 기록하는 단계를 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비트 스트림을 인코딩 전에 직교 변환 계수들로 변환하는 단계를 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된 화상 및인터코딩된 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 지정 단계는 인트라코딩된 화상의 DCT 계수들의 제 1 데이터 블럭을 지정하며;
    상기 지정 단계는 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 데이터 블럭을 지정하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 삽입 단계는, 상기 제 1 데이터 블럭의 제 1 DC 차이 성분의 최하위 비트를 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트로서 상기 제 2 데이터 블럭에 기록함으로써, 상기 키 데이터를 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 지정 단계는 상기 비트 스트림에서 제 3 데이터 블럭을 더 지정하고,
    상기 방법은, 상기 제 2 데이터 블럭에 상기 키 데이터를 삽입함으로써 발생된 기록중의 비정상을 정정하는 단계를 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된 화상 및 인터코딩된 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 DCT 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 지정 단계는 인트라코딩된 화상으로서 DCT 계수들의 제 1 데이터 블럭을 지정하고;
    상기 지정 단계는 상기 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 데이터 블럭을 지정하며;
    상기 지정 단계는 상기 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 3 데이터 블럭을 지정하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 삽입 단계는, 상기 제 1 데이터 블럭의 제 1 DC 차이 성분의 최하위 비트를 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트로서 상기 제 2 데이터 블럭에 기록함으로써, 상기 키 데이터를 상기 제 2 데이터 블럭에 삽입하고;
    상기 정정 단계는, 상기 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트를 상기 제 3 데이터 블럭에 포함된 제 3 DC 차이 성분의 최하위 비트에 삽입하여 상기 비정상을 정정함으로써, 상기 제 2 데이터 블럭에 상기 키 데이터를 삽입함으로써 발생된 상기 비정상을 없애는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    DCT 계수들의 상기 블럭들은 소정의 순서로 인코딩되는 매크로 블럭들로 그룹화되고, 상기 지정된 제 2 데이터 블럭은 상기 소정의 순서에서 마지막 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 비디오 데이터이고, 상기 비트 스트림은 움직임 벡터를 나타내는 고정 길이 코드를 포함하는 MPEG 인코딩된 비트 스트림인, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터를 B-화상 프레임들을 포함하는 예측 인코딩된 화상 프레임들을 나타내는 MPEG 인코딩된 비트 스트림으로 인코딩하는 단계를 더 포함하고,
    상기 지정 단계는 B-화상 프레임의 움직임 벡터로 상기 제 1 및 제 2 데이터 블럭들을 더 지정하는, 불법 복제를 방지하기 위한 데이터 기록 방법.
  23. 기록된 데이터의 불법 복제를 방지하기 위한 장치에 있어서:
    상기 기록된 데이터로부터 재생되는 데이터의 비트 스트림에서 제 1 데이터 블럭 및 제 2 데이터 블럭을 검출하기 위한 검출 수단;
    상기 제 1 데이터 블럭의 키 데이터로서의 소정의 데이터와 제 2 데이터 블럭 내의 상기 데이터를 비교하기 위한 비교 수단; 및
    상기 키 데이터가 상기 제 2 데이터 블럭 내의 상기 데이터와 비교될 때, 상기 기록된 데이터로부터 재생된 상기 데이터의 복제를 금지하기 위한, 상기 비교 수단에 응답하는, 제어 수단을 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 비교 수단의 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단을 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된 화상 및 인터코딩된 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 제 1 데이터 블럭은 인트라코딩된 화상의 DCT 계수들의 제 1 블럭이며;
    상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 제 2 데이터 블럭은 상기 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 장치.
  26. 기록된 데이터의 불법 복제를 방지하기 위한 방법에 있어서:
    상기 기록된 데이터로부터 재생된 데이터의 비트 스트림에서 제 1 데이터 블럭 및 제 2 데이터 블럭을 검출하는 단계;
    상기 제 1 데이터 블록의 키 데이터로서의 소정의 데이터와 상기 제 2 데이터 블럭의 데이터를 비교하는 단계; 및
    상기 키 데이터가 상기 제 2 데이터 블럭 내의 상기 데이터와 비교될 때, 상기 기록된 데이터로부터 재생된 데이터의 복제를 선택적으로 금지하는 단계를 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 비교 결과를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 불법 복제를 방지하기 위한 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기록된 데이터는 DCT 계수들의 블럭들로 형성된 인트라코딩된 화상 및 인터코딩된 화상으로서 인코딩된 비디오 데이터이고, 각 블럭은 인접 블럭들의 DC DCT 계수들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖고;
    상기 검출된 제 1 데이터 블럭은 인트라코딩된 화상의 DCT 계수들의 제 1 블럭이며,
    상기 검출된 제 2 데이터 블럭은 인트라코딩된 동일한 화상의 DCT 계수들의 제 2 데이터 블럭인, 불법 복제를 방지하기 위한 방법.
  29. 프로세서-판독가능 매체 상에 기록되고, DCT 계수들의 DCT 블럭들로 형성된인트라코딩된 화상 및 인터코딩된 화상으로서 인코딩되는 재생 비트 스트림의 불법 복제를 방지하도록 프로세서에 지시하기 위한 프로세서-판독가능 매체로서, 각 DCT 블럭은 인접 DCT 블럭들의 DC 성분들간의 차이를 나타내는 DC 차이 성분을 갖는, 상기 프로세서-판독가능 매체에 있어서:
    인트라코딩된 화상의 제 1 DCT 블럭의 소정의 데이터는 키 데이터이고;
    인트라코딩된 동일한 화상의 제 2 DCT 블럭의 소정의 제 2 데이터는, 상기 제 2 DCT 블럭의 상기 소정의 데이터가 상기 키 데이터와 동일할 경우, 상기 매체가 복제물인 것을 나타내는, 프로세서-판독가능 매체.
  30. 제 29 항에 있어서,
    인트라코딩된 상기 동일한 화상의 제 3 DCT 블럭은, 상기 제 2 DCT 블럭의 상기 소정의 데이터가 상기 키 데이터와 동일할 경우 발생되는 비정상을 정정하는 데이터를 포함하는, 프로세서-판독가능 매체.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2 DCT 블럭의 상기 소정의 데이터는 상기 제 1 DCT 블럭의 제 1 DC차이 성분의 최하위 비트이고, 상기 제 2 DCT 블럭의 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트인, 프로세서-판독가능 매체.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 3 DCT 블럭에 포함된 상기 데이터는 상기 키 데이터가 상기 제 2 블럭에 삽입되기 전에 상기 제 2 DC 차이 성분의 최하위 비트로 설정되는, 프로세서-판독가능 매체.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 DCT 블럭들은 매크로 블럭들로 그룹화되고, 소정의 순서로 인코딩된 각 매크로 블럭의 상기 DCT 블럭들과 상기 제 2 DCT 블럭은 상기 소정의 순서에서 마지막 DCT 블럭인, 프로세서-판독가능 매체.
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