CN1132359C - 在视频信号上迭加附加信息信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在把通过对诸如防复制控制信号和版权信息等的附加信息信号进行频谱扩展而获得的频谱扩展的附加信息信号迭加在视频信号时，检测视频信号影象的边缘部分，以便在与边缘部分对应的部分，设定频谱扩展的附加信息信号的一部分的电平高于其他部分，以便把这样的附加信息信号迭加在视频信号上。这样，附加信息信号就可以容易地检测出来，而又不使重放的影象恶化。

Description

在视频信号上迭加附加信息信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及按照尽可能小地对重放的视频信号产生影响的方式在视频信号上迭加附加信息信号的方法和装置。

背景技术

数字信息记录装置，诸如数字VTR(数字磁带录象机)和MD(小光盘)记录/重放装置正在普及，此外，目前正在开发一种提供记录功能的DVD(数字视频光盘或数字万能光盘)。在这样一种数字信息记录装置上，可以记录作为主信息信号的数字视频信号和数字音频信号，此外，还记录加入计算机数据中的附加信息信号。

在这种情况下，这种附加信息信号是一种数字信号，并作为准备记录在区域上有别于数字信息信号的区域，诸如报头区域上的信号，加在数字信息信号上，例如，它被加在数字信息信号单元块中和其他TOC(目录)区域的数据上。

在现有的通过在其上迭加附加信息来记录和传输主信息信号的系统的情况下，附加信息信号并不直接迭加在报头区域中的数字信息信号上，而加在间接区域上。因此，很可能相当容易地去除附加信息信号，因为滤波和变更以及由此记录装置和重放装置不再能够检测必要的附加信息信号。具体地说，当用于防止不公正的复制的控制信号或版权信息作为附加信息信号加入时，无法达到第一个目的，因为这样的附加信息信号被去除了。

另外，正如前面所说明的，当附加的信息信号加在间接的区域上时，若数字信号转换成模拟信号，则只能得到主信息信号，附加的信息信号丢失。这意味着，即使试图采取通过加入防复制控制信号作为附加信息信号来防止主信息信号被不公正地复制的措施，若数字信号转换成模拟信号，则防复制措施也就不再有意义了。

作为解决上述附加信息信号被去除，而当数字信号转换成模拟信号时所述措施不再有效的问题而采用的附加信息信号加入系统，本发明的申请人提出一种系统，其中诸如防复制控制信号等附加信息信号是频谱扩展的，这种频谱扩展的附加信息信号迭加在视频信号上，然后将这个视频信号以数字或模拟方式进行记录(美国专利申请US 08/75510，该申请在1999年11月9日被授权为美国专利US 5 982 977)。

在这种系统中，以足够快的周期产生用作扩展信号的PN(伪随机噪声)码序列(下称PN码)，鉴于要把诸如窄带高电平的防复制控制信号等附加信息信号转换成对视频信号不带来任何影响的宽带低电平信号，为达到频谱扩展的目的将其(PN码)乘以附加信息信号。这频谱扩展的附加信息信号，亦即频谱扩展信号迭加在模拟视频信号上，以便记录在记录介质上。在这种情况下，记录在记录介质上的视频信号可以是模拟信号或数字信号。

在这种系统中，因为诸如防复制控制信号等附加信息信号是在与视频信号同一周期上以同一频率迭加的，所以试图进行非法复制的人难以，例如，从视频信号去除迭加的防复制控制信号。另一方面，可以通过逆频谱扩展的方法检测和利用迭加的防复制控制信号等附加信息信号。

如上所述，准备迭加在视频信号上的附加信息的电平必须非常低，以致不影响重放的视频信号的图象。但是，还要求以非常低的电平迭加的附加信息具有能够被检测出来的电平，必须以为了检测的目的的尽可能高的电平迭加这种电平。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种在不影响视频信号重放图象的情况下以尽可能高的电平把附加信号迭加在视频信号上的方法和装置。

在本发明的把附加信息迭加在视频信号上的方法和装置中，与视频信号同步地产生具有与视频信号的一幅图象或多个象素的周期对应的片码段的频谱扩展码，通过频谱扩展码来对附加信息信号进行频谱扩展，以产生频谱扩展的附加信息信号，以此检测视频信号图象的边缘部分，当检测到所述边缘部分时，产生一种电平改变了的频谱扩展信号，其中把与所述边缘部分对应的频谱扩展的附加信息信号部分的电平设置得大于其他部分的电平，而这电平改变了的频谱扩展附加信息信号迭加在视频信号上，以产生输出视频信号。

视频信号的边缘部分大幅度地改变其象素电平，而当把频谱扩展的附加信息信号迭加在这个具有比其他部分高的电平的边缘部分上时，这在重放的图象上并不显得突出。正如上面所说明的，因为附加信息信号的迭加电平可以升高，所以可以容易地检测附加信息信号。

迭加电平是根据边缘部分的电平差来确定的，故可尽可能地防止视频信号造成的重放图象的恶化，此外，还可以尽可能地把迭加电平量设置得高些。

因此，根据本发明，提供了一种把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于包括以下步骤：与视频信号同步产生具有与所述视频信号的图象的一个或多个象素的周期对应的片码段的频谱扩展码；用所述频谱扩展码对附加信息信号进行频谱扩展，产生频谱扩展的附加信息信号；检测所述视频信号图象的边缘部分；当检测到所述边缘部分时，产生一种电平改变了的频谱扩展信号，其中设定与所述边缘部分对应的频谱扩展的附加信息信号部分的电平大于其他部分的电平；以及通过把所述电平改变了的频谱扩展附加信息信号迭加在所述视频信号上来产生输出视频信号。

在上述的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法中，在所述频谱扩展码的片码对应于所述视频信号图象的多个象素时，在与包括所述频谱扩展的附加信息信号的所述边缘部分的多个象素对应的片码中，在不产生使图象恶化的程度上，设定所述频谱扩展的附加信息信号的电平高于其他部分的电平。

在所述频谱扩展的附加信息信号中，设定其电平高于其他部分的部分的电平为恒定的电平。

在所述频谱扩展的附加信息信号中，其电平高于其他部分的部分的电平逐渐降低。或者，在所述频谱扩展的附加信息信号中，其电平高于其他部分的部分的电平，相对于所述边缘部分的一个象素逐步上升。

在所述的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法中，通过把对所述视频信号进行微分而获得的微分电平与预定的电平作比较来检测所述视频信号图象的所述边缘部分。

其中，根据对所述视频信号进行微分而获得的微分电平来确定所述频谱扩展附加信息信号中其电平高于其他部分的部分的电平。

根据本发明的另一个方面，提供了一种把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于包括：频谱扩展码产生装置，用来与视频信号同步地产生具有与所述视频信号图象的一个或多个象素的周期对应的片码段的频谱扩展码；频谱扩展装置，用来以来自所述频谱扩展码产生装置的所述频谱扩展码对附加信息信号进行频谱扩展，产生频谱扩展的附加信息信号；边缘检测装置，用来检测所述视频信号图象的边缘部分；迭加电平控制装置，用来响应来自所述边缘检测装置的检测输出信号，产生电平控制频谱扩展附加信息信号，其中所述频谱扩展的附加信息信号的一部分的电平高于其他部分的电平；以及信号迭加部分，用来通过把来自所述迭加电平控制装置的所述电平控制频谱扩展附加信息信号迭加在所述视频信号上而产生输出视频信号。

其中，当所述频谱扩展码的片码段对应于所述视频信号图象的多个象素时，在所述频谱扩展的附加信息信号的包括边缘部分的与多个象素对应的片码段内，所述电平控制装置设定所述频谱扩展的附加信息信号的一部分的电平高于其他部分的电平，但高出的程度以不使图象恶化为限。

所述电平控制装置使所述频谱扩展附加信息信号中的电平高于其他部分的一部分的电平保持不变。或者，所述电平控制装置使所述频谱扩展附加信息中电平高于其他部分的一部分的电平逐渐降低。

所述电平控制装置也可以使所述频谱扩展附加信息信号中电平高于其他部分的一部分的电平，相对于所述边缘部分的一个象素逐步上升。

所述边缘检测装置通过把对所述视频信号进行微分而获得的微分电平与预定的电平作比较来检测所述视频信号图象的所述边缘部分。

所述电平控制装置根据对所述视频信号进行微分而获得的微分电平来确定所述频谱扩展附加信息信号中其电平高于其他部分的部分的电平。

从以下结合附图对本发明的实施例进行的详细描述，将明白本发明的其他目的和优点。

附图说明

图1是说明在本发明的附加信息迭加方法中在视频信号上迭加附加信息信号的迭加单元的示意图；

图2是表示使用本发明的附加信息迭加装置的最佳实施例的装置实施例的方框图；

图3是表示图1装置一部分的结构实例的示意图；

图4是说明本发明附加信息迭加方法的实施例的操作的时间图；

图5是表示图1装置一部分的结构实例的示意图；

图6是表示图1装置一部分的结构实例的示意图；

图7是说明在本发明的附加信息迭加方法的实施例中迭加电平控制的实例的示意图；

图8是说明信息信号和频谱扩展信号迭加电平之间关系的示意图；

图9是表示设有用本发明迭加方法迭加附加信息的检测部分的装置实例的示意图；

图10是说明在本发明的附加信息迭加方法最佳实施例中迭加电平控制的另一个实例的示意图；而

图11是说明在本发明的附加信息迭加方法最佳实施例中迭加电平控制的另一个实例的示意图。

具体实施方式

现将参考附图说明本发明的在视频信号上迭加附加信息的方法和装置的最佳实施例。

在下面说明的实施例中，本发明应用于一种系统，其中为复制目的而从作为图象输出装置实例的DVD重放装置向DVD记录装置提供模拟输出视频信号。亦即，在这个实例中，准备迭加的附加信息是防复制控制信号。

在这个系统中，在所述DVD重放装置上频谱扩展防复制控制信息作为输出信号迭加在模拟输出视频信号上，然后把这种输出信号提供给DVD记录装置。在所述DVD记录装置上，检测迭加在从DVD重放装置提供的模拟输出视频信号上的频谱扩展防复制控制信息，以便根据检测到输出信号执行防复制控制。本发明迭加附加信息的方法可以应用于DVD重放装置中作为附加信息的频谱扩展信号的迭加过程。

首先，将说明通过频谱扩展迭加防复制控制信息的DVD重放装置。

在这个实施例中，如图1所示，当一帧(或一场)的一幅图象的视频信号被分割为，例如，各包括水平方向×垂直方向＝8个象素×8个象素的矩形区域的块BL时，附加信息作为频谱扩展信号以这样的方式迭加在视频信号上，即，把扩展信号的一个片码分配给一个块。

当频谱扩展信号的一个片码的值为“0”时，迭加，例如，正电平，而当频谱扩展信号的一个片码的值为“1”时，作为附加信息的频谱扩展信号，例如，以负电平的形式迭加在视频信号上。但是，以一片码的形式迭加的电平并不是永远恒定的，而当在所述块中检测到边缘部分时，因为这样的边缘部分并不突出，所以，至少通过增大迭加电平来迭加这样的边缘部分。

在下面将要说明的实施例中，频谱扩展信号迭加在视频信号的亮度信号Y上，而不迭加到彩色信号C上。当然可以把频谱扩展信号迭加到彩色信号C上。但是，因为视频信号的彩色信号是利用一对相位轴的元素，例如，诸如色差信号传输的，而彩色是用这两个轴的相位进行重放的，所以，若频谱扩展信号迭加在彩色信号上，则看起来就好象色调发生了变化，即使信号电平非常低，这样的变化也相当突出，使得难以在色调不发生任何变化的情况下迭加频谱扩展信号。因此，在这个实施例中，频谱扩展信号只迭加在亮度信号上。但是，为了便于说明，在表示视频信号时不区分亮度信号Y和彩色信号C。

在图2中，盘100是一种记录介质，亦即DVD，在这种情况下，其上记录了数字视频信号和音频信号，还记录了作为附加信息的防复制控制信号。防复制控制信号记录在盘100最里的TOC(目录)区或被称为目录的轨道区上，或记录在不同的区域中记录视频信号和音频信号的轨道上。下面说明的实例相当于后一种情况，而当读出图象数据时，也同时读出防复制控制信号。

防复制控制信号表示不认可或认可复制视频信号，或对产生复制件的限制，而且为以一位或几位的信息的形式加入到图象数据中而被插入。盘100装入到图2所示的装置中，以便响应读出请求读出所记录的信号。

如图2所示，这个实例的重放装置包括：读出部分11、译码部分12、防复制控制信号提取部分13、SS(SS是频谱扩展的缩写)防复制控制信号产生部分14、同步分离部分15、PN产生控制部分16、PN产生部分17、PN重复部分18、D/A转换电路19、迭加部分20、边缘检测部分21和迭加电平控制部分22。

读出部分11从通过重放记录在盘100上的信息而获得的信号S1提取重放的视频信号元素S2，然后把这种重放的视频信号元素S2提供给译码部分12和防复制控制信号提取部分13。

译码部分12对重放的视频信号元素S2执行译码过程以便形成数字视频信号，并把这种信号提供给D/A转换电路19。D/A转换电路19对数字视频信号执行D/A转换，以形成具有同步信号的模拟视频信号S3，然后把这种信号提供给同步分离部分15和迭加部分20。

防复制控制信号提取部分13提取加在重放的视频信号元素S2上的防复制控制信号S4，然后把这种信号S4提供给频谱扩展防复制控制信号产生部分14。

另一方面，同步分离部分15从模拟视频信号S3提取水平同步信号H和垂直同步信号V，然后把这些信号提供给PN产生控制部分16。

PN产生控制部分16利用水平同步信号H和垂直同步信号V作为基准信号，产生表示PN码产生部分的PN产生启动信号EN、表示PN码产生开始定时的PN码复位定时信号RE(下称复位信号RE)和时钟信号PNCLK。

图3是说明PN码产生控制部分16的结构实例用的示意图。如图3所示，PN产生控制部分16备有PN产生定时信号产生部分161、包括PLL(锁相环)的PN时钟产生部分162和定时信号产生部分163。从同步分离部分15把水平同步信号H和垂直同步信号V提供给PN产生定时信号产生部分161和定时信号产生部分163，而从同步分离部分15把水平同步信号H提供给PN时钟产生部分162。

如图4A所示，PN产生定时信号产生部分161利用垂直同步信号V作为基准信号，以便产生垂直周期复位信号RE，后者确定准备用于频谱扩展的扩展用的PN码流的重复周期。在这个实例中，复位信号RE是，例如，垂直同步信号V前沿处上升的垂直同步信号。

在这个实例中，PN产生定时信号产生部分161还利用水平同步信号H(参见图4B)作为基准信号产生PN产生启动信号EN。在这个实例中，PN产生启动信号EN是以从PN产生部分17产生PN码的信号的形式产生的，其数目如块BL垂直方向上的行数N，亦即在这个实例中，每N＝8个水平部分(参见图4D)中的一个水平部分。

如图4D所示，这种PN产生启动信号EN是低电平激活的。

PN时钟产生部分162利用PLL产生PN时钟PNCLK(参见图4C)，它与水平同步信号H同步，并具有块BL的周期。就是说，PN时钟PNCLK是具有等于一个块BL在水平方向上象素数目的周期的时钟信号，亦即在本例中是8个象素的周期的时钟信号。这种PN时钟信号PNCLK确定了扩展信号的片码周期。

另外，定时信号产生部分163根据水平同步信号H和垂直同步信号V产生图2装置中的各种定时信号。

在PN产生控制部分16中产生的PN产生启动信号EN、PN码复位信号RE和PN时钟信号PNCLK被提供给PN产生部分17。PN产生启动信号EN和PN时钟信号PNCLK还被提供给PN重复部分18。

PN产生部分17根据时钟信号PNCLK、启动信号EN和PN码复位定时信号RE产生PN码。就是说，PN产生部分17利用复位信号RE、在本实例中按照垂直周期进行复位，以便从其开头产生预定码型的PN码流PS。PN产生部分17仅在由启动信号EN设定PN码产生就绪状态(启动件)时，才根据时钟信号PNCLK产生PN码流PS。

在本实例的情况下，正如上面所说明的，当启动信号EN处于低电平时，PN产生部分17被设置为产生PN码的状态。因此，如图4D所示，PN码是在一个块的垂直方向上的8个水平段中领头的一个水平段产生的，并且PN码是以PNCLK时钟的一个时钟信号一片码这样的速率产生的。在这种情况下，因为PN产生部分17在一个垂直段中上是不复位的，所以，不同的PN码流PN11，PN12，PN13...，如图4E所示，是在PN产生水平段中产生的。

但是，PN产生部分17是在垂直段的头部被复位信号RE复位。因此，正如上面所说明的，在每一个垂直段，不同的PN码流PN11，PN12，PN13...是在每一块BL的头部处的一个水平段产生的。

图5表示PN产生部分17结构的实例。这个实例的PN产生部分17包括构成15级移位寄存器的15个D触发器REG1至REG15和“异或”电路EX-OR1至EX-OR3，用来计算所述移位寄存器的适当的分接头输出。图5所示PN产生部分17，正如上面说明的，根据启动信号EN、PN时钟信号PNCLK和PN码复位定时信号RE产生M序列PN码流PS。

把这样从PN产生部分17获得的PN码流PS提供给PN重复部分18，而来自PN产生控制部分16的启动信号EN和时钟信号PNCLK也提供给这个PN重复部分18。

图6表示PN重复部分18的结构实例。就是说，这个PN重复部分18包括开关电路181和级数等于准备输入到一个水平段的PN码片码数目的移位寄存器。把PN码流PS提供给开关电路181的输入端a侧，而把移位寄存器182的输出提供给另一个输入端b侧。

提供作为这个开关电路181的开关信号的启动信号EN，并且，当启动信号EN处于低电平时，这个开关电路181连接到所述部分中的输入端a侧，并产生PN码流PS，同时，当启动信号处于高电平时，开关电路181连接到所述部分中的输入端b侧，不产生PN码流PS。时钟信号PNCLK以移位时钟信号的形式提供给移位寄存器182。

因此，在PN产生部分17的块BL的头部处水平段中产生的包括PN码流PN11，PN12，PN13...的PN码流PS通过开关电路181传送给移位寄存器182。在块BL内其余的水平段中，一旦来自PN产生部分17的PN码流PS停止，开关电路就把移位寄存器输出侧s连接到所述输入端的b侧。因此，移位寄存器182便重复地输出在前一水平段中得到的一个水平段中的PN码流PN11，PN12，PN13...。

正如上面所说明的，在这个例子中，在PN产生部分17的每一个块BL的8个水平段中的一个水平段中产生的PN码流，在PN重复部分18中的下一个水平段中重复，以产生PN码流PSr，其中以一个水平段为单位的PN码流PN11，PN12，PN13...，如图4F所示，在每一个块BL的8个水平段中连续。也就是说，把PN码流PS的一片码分配给一个块。来自PN重复部分18的PN码流Psr也提供给频谱扩展防复制控制信号产生部分14。

频谱扩展防复制控制信号产生部分14用PN码流PSr对由上面所说明的防复制控制信号提取部分13所提取的防复制控制信号S4进行频谱扩展，以形成准备迭加在视频信号S3上的频谱扩展防复制控制信号(下称SS防复制控制信号)S5。

这种SS防复制控制信号产生部分14，尽管并未举例说明，但备有：防复制控制信号流产生部分，用来产生准备频谱扩展的防复制控制信号流；以及乘法部分，用来为了频谱扩展的目的而把所产生的防复制控制信号流和PN码流PSr相乘。

防复制控制信号流产生部分14，在本实例的情况下，产生防复制控制信号流，以便把相同的信息位内容给予至少一个块垂直部分中的8个水平段。为了进行这种定时控制，来自PN产生控制部分16的启动信号EN提供给SS防复制控制信号产生部分14。

把在SS防复制控制信号产生部分14中形成的SS防复制控制信号S5提供给迭加电平控制部分22，正如前面所说明的，然后依照片码的值将其转变成正或负电平模拟信号，然后将其提供给迭加部分20。

在这种情况下，迭加电平控制部分22当其输出是模拟电平时，根据SS防复制控制信号的片码值，当SS防复制控制信号片码的值为”0”时，如图7A所示，输出正的超低电平(绝对值La)信号，而当SS防复制控制信号片码的值为“1”时，输出负的超低电平信号(绝对值La)，但是，正如前面所说明的，还是输出高电平的图象边缘部分。

因此，把来自边缘检测部分21的边缘检测输出提供给这个迭加电平控制部分22。边缘检测部分21对来自D/A转换器19的模拟视频信号检测图象的边缘部分。边缘部分可以用下列方法检测：当用一阶和二阶微分对视频信号进行微分，而微分的结果超过预定的阈值时，或者检测相邻象素的差值而这个差值超过预定的阈值时，就可以检测边缘。

例如，当例如，一个块BL之内存在细致部分时，由边缘检测部分21以一阶微分检测边缘时，如图7C所示，可以获得边缘检测输出。因此，在本实施例的情况下，在这个部分的两个边缘上附加信息的迭加电平都增大。

也就是说，当如图7C所示在其中SS防复制控制信号的片码值为“0”的块BL内检测边缘时，块BL中片码的电平被设置为比图7D所示边缘部分的正电平La大的正电平Lb。同样地，当如图7C所示在其中SS防复制控制信号的片码值为“1”的块BL内检测边缘时，所述块BL中片码的电平被设置为比图7E所示边缘部分的负电平La大的负电平Lb。

正如上面所说明的，把在一个片码的边缘部分具有较大电平的SS防复制控制信号提供给迭加部分20。

正如上面所说明的，迭加部分20把模拟SS防复制控制信号迭加在视频信号S3上，以形成并输出一种输出视频信号。正如上面所说明的，迭加部分20具有把SS防复制控制信号作为已经用PN码流PSr频谱扩展了的防复制控制信号迭加在视频信号S3上的迭加装置的功能。

在这种情况下，至少上面所说明的电平La对应于比其上已经迭加了SS防复制控制信号S5A的视频信号动态范围低的电平。电平Lb比电平La高，但当信号S5A迭加在视频信号上时，被设置成几乎对视频信号不产生任何有害作用的值。

图8示出表明防复制控制信号和视频信号之间的关系的频谱。防复制控制信号含有数量较少的信息，而且位速率低，并如图8A所示是窄带信号。当这种信号被频谱扩展时，这种信号变成如图8(b)所示的宽带信号。在这种情况下，频谱扩展信号电平与频带的扩展比率成反比地缩小。

这个频谱扩展信号，亦即SS防复制控制信号在迭加部分20中迭加在信息信号上。在这种情况下，如图8(c)所示，SS防复制控制信号是以低于作为信息信号的视频信号的动态范围的电平迭加的。在这样迭加SS防复制控制信号的情况下，主信息信号几乎没有恶化。因此，正如上面所说明的，当通过向监视器接收机提供迭加了SS防复制控制信号的视频信号而重放图象时，SS防复制控制信号的影响几乎检测不出来，可以得到良好的重放图象。

另一方面，正如后面将要说明的，当在记录侧进行逆频谱扩展以检测迭加的SS防复制控制信号时，再次把SS防复制控制信号恢复为如图8(d)所示的窄带信号。在足够的频带扩展率的情况下，逆扩展之后的防复制控制信号的功率超过信息信号，使其检测成为可能。

在这种情况下，因为迭加在模拟视频信号上的SS防复制控制信号，是以相同的时间和相同的频率迭加在视频信号上的，所以，这种SS防复制控制信号不可能被频率滤波器或简单的信息替代来删除或纠正。

因此，迭加在视频信号上的SS防复制控制信号永远也去除不了，SS防复制控制信号肯定可以提供给诸如记录装置等的监视接收机或装置。也就是说，正如前面说明的，因为防复制控制信号难以改变或去除，所以，肯定可以防止不公正的复制，从而实现复制控制。

另外，在上面的结构中，因为频谱扩展是利用把垂直同步信号定义为基准信号的垂直同步PN码流来进行扩展的，所以从视频信号中检测这种频谱扩展的信号所要求的逆频谱扩展用的PN码流可以容易地根据与从视频信号中检测的与垂直同步信号同步的信号产生。也就是说，不再需要，例如，利用滑动相关器的逆频谱扩展用的PN码同步控制。正如所说明的，因为逆扩展用的PN码流可以容易地产生，所以结合增大边缘部分的迭加电平，立即执行逆频谱扩展，就可以把通过快速频谱扩展迭加在视频信号上的诸如防复制控制信号等附加信息信号检测出来。

正如前面所说明的，可以向用于显示图象的监视接收机和后面将要说明的记录装置20提供上面迭加了SS防复制控制信号的模拟输出视频信号。

接着，将要说明接收来自上面所说明的DVD重放装置的模拟视频信号，并记录所述视频信号的记录装置。图9是用来说明在这种系统中用的视频信号记录装置(下称记录装置)的示意图。

如图9所示，记录装置备有：A/D转换电路31、编码部分32、写入部分33、检测频谱扩展后迭加在视频信号上的防复制控制信号(下称SS防复制控制信号检测部分)用的检测部分34、控制是否认可复制用的复制控制部分35、同步分离部分36、PN产生控制部分37、PN产生部分38和PN重复部分39。另外，记录介质是用本记录装置把视频信号写在其上的DVD。

由重放装置提供的模拟视频信号Vi用A/D转换电路31转换成数字视频信号S31，然后提供给编码部分32、SS防复制控制信号检测部分34和同步分离部分36。

编码部分32接收数字视频信号S31，以便通过诸如消除视频同步信号和数据压缩等编码过程形成准备提供给记录介质200的记录用数字视频信号S32，然后把这种数字视频信号提供给写入部分33。

同步分离部分36在数字视频信号S31编码前从其中取出水平同步信号H和垂直同步信号V，然后将这些同步信号提供给PN产生控制部分37。

在本实施例中，所述记录装置的PN产生控制部分37以与上面利用图3说明的重放装置的PN产生控制部分16相同的方法构成。因此，这里以具有图3所示结构的形式来说明PN产生控制部分37。

PN产生控制部分37的PN产生定时信号产生部分161利用垂直同步信号V作为基准信号，与上面说明的重放装置对应，来产生PN码复位定时信号RE(下称复位信号RE)，用来提供准备用于逆频谱扩展的逆扩展用PN码流的复位定时，还利用水平同步信号H作为基准信号来产生与上面说明的重放装置的启动信号EN对应的启动信号EN。这里产生的复位信号RE是类似于重放装置的PN产生控制部分16中产生的PN码复位定时信号RE的信号，用来提供对应于视频信号垂直部分开始位置的定时。

PN产生控制部分37的PN时钟产生部分162产生一个与水平同步信号H同步的PN时钟信号PNCLK。这种时钟信号PNCLK相当于在上面说明的重放装置中用的时钟PNCLK信号。另外，PN产生控制部分37的定时产生部分163根据水平同步信号H产生各种类型的定时信号。

把在PN产生控制部分37中产生的复位信号RE、启动信号EN和时钟信号PNCLK提供给PN产生部分38。另外，把来自PN产生控制部分37的启动信号EN和时钟信号PNCLK提供给PN重复部分39。

PN产生部分38用与图5所示重放装置中的PN产生部分17类似的方法构造，而PN重复部分39用与图6所示重放装置中的PN重复部分18类似的方法构造。因此，也可以得到与上面说明的重放装置中频谱扩展用的相同的PN码流PSr，并且把这种码流PSr提供给SS防复制控制信号检测部分34。

在本实施例中，SS防复制控制信号检测部分34备有PN码发生器和乘法电路，以便具有作为通过逆频谱扩展提取迭加在视频信号S31上的防复制控制信号的逆频谱扩展装置的功能。

SS防复制控制信号检测部分34利用与频谱扩展时用的PN码流相同的逆扩展用PN码流对PSr迭加了SS防复制控制信号的每一个垂直段的视频信号执行逆频谱扩展，以便提取迭加在视频信号上的防复制控制信号。还把所提取的防复制控制信号S34提供给复制控制部分35。

复制控制部分35对防复制控制信号S34进行解码，以判别出提供给记录装置的视频信号是复制认可还是复制不认可的。根据判别结果，产生写控制信号，然后将其提供给写入部分33。这样，就可以执行诸如视频信号S32写认可还是不认可等复制控制。

当写控制信号S35认可写操作时，写入部分33把视频信号S32写在记录介质200上，但是，当写控制信号S35不认可写操作时，就不把视频信号S32写在记录介质200上。

正如前面所说明的，本实施例的记录装置利用与防复制控制信号频谱扩展用的PN码流PSr相同的PN码流对迭加了SS防复制控制信号的视频信号进行逆频谱扩展，以便提取迭加在视频信号上的防复制控制信号。

在这种情况下，在边缘部分SS防复制控制信号是以较高的电平迭加在视频信号上的，在SS防复制控制信号检测部分34中很容易检测出防复制控制信号，这样就能够通过快速地检测防复制控制信号而进行适当而快速的复制控制。

利用图7说明的边缘部分的迭加电平控制是在这样一种特殊的情况下进行的，即在一块中存在边缘的两端，但实际上在许多情况下假定一块中只存在边缘的一端。

例如，如图10A所示，当在一个片码中，亦即在一块中水平方向上只存在边缘的一端时，如图10B所示，可以获得作为边缘检测输出的一阶微分输出。

对于这种边缘检测输出，如图10C所示，使用第一迭加电平。也就是说，迭加电平从边缘检测位置起增大一个象素，而在随后的象素位置上，迭加电平减低，然后维持至一块BL水平方向的最后位置。在这种情况下，边缘部分象素之后象素位置的迭加电平也可以设置成略高于如图10C所示的上述La电平的电平。

第二迭加电平设置成较高的电平，例如，如图10D所示，从边缘检测时间开始设置成Lb，但此后这个电平逐渐降低。

另外，第三迭加电平设置成较高的电平，例如，如图10E所示，从边缘检测时间开始设置成Lb，这个电平在一个块内保持到最后位置。

图10中示出水平方向上的边缘，对于垂直方向上的边缘也可以用相同的方法来控制迭加电平。关于图10，已经说明了正方向上迭加电平的控制，它也可以应用于负方向迭加电平的控制。

接着，图11是用来说明边缘部分SS附加信号迭加电平的其他控制方法的示意图。这个例子表示在存在边缘部分的情况下(如图11A所示)边缘部分每一片码的SS附加信息的迭加电平控制，其中电平在一个块BL内在水平方向上的中间位置变化，而且存在这样的边缘部分，其中电平在垂直方向的中间位置发生变化。

在图11B所示的分布中，当边缘检测部分21检测到边缘时，迭加电平控制部分22指定高电平，诸如上面所说明的电平Lb，例如，在判断为边缘的象素位置上预定的电平作为SS附加信息迭加电平。

在图11B的分布(1)中，只在水平方向上、在检测到边缘的象素位置上、把SS附加信息的迭加电平设定为预定的较高的电平Lb。另外，在图11B的分布(2)中，在水平方向上和垂直方向上、在检测到边缘的象素位置上、把SS附加信息迭加电平设定为电平Lb。

另外，在图11C的分布中，迭加电平控制部分22以固定的图案在从检测到边缘的象素开始一个或多个象素的相邻象素的位置增大SS附加信息的迭加电平。在这种情况下，有两种迭加电平固定图案。在一种图案中，迭加电平逐渐降低，而在另一种图案中，如图10D或10E所示，迭加电平维持在恒定的电平。图11C表示只在水平方向上进行边缘检测的例子，但对于垂直方向，也可以实现迭加电平控制。

接着，在图11D的分布中，当检测到边缘时，边缘检测部分21，例如，用二阶微分，检测所述检测电平，亦即，边缘两侧的两个象素的差值DF。迭加电平控制部分22根据检测到的差值DF的振幅而确定SS附加信息的待增大的迭加电平。也就是说，例如，用下列公式确定迭加电平L。

L＝DF×k(式中k是所需要的系数)

在图11D的分布中，附加信号只在边缘部分象素位置上以确定的迭加电平迭加。在这种情况下，准备增大的迭加电平的最大值是以前确定的，并且这样确定迭加电平、使其不超过这样的最大值。

图11E表示把图11C和11D的分布组合起来的分布。在这种情况下，在从检测到边缘的象素开始一个或多个象素的相邻象素位置，以固定的图案增大SS附加信息迭加电平。但是，迭加电平值是根据边缘部分的差值DF确定的。在这种情况下，预先确定准备增大的迭加电平最大值，因此这样确定迭加电平、使其不超过这个最大值。

在这个实例中，SS附加信息这样迭加在视频信号上，使得扩展信号的一个片码以块为单元对应。但是，自然也可以以一个象素为单位、与扩展码的一个片码对应地迭加附加信息。在这种情况下，可以用以下迭加电平控制方法尽可能地增大迭加电平，即在边缘部分的象素位置上增大SS附加信息迭加电平或在边缘部分象素位置上或附近的象素位置上增大SS附加信息迭加电平。

另外，还可以为了迭加的目的而把一个片码指定给仅在水平方向或垂直方向一个方向上由多个象素组成的块，而不是指定给既在水平方向又在垂直方向两个方向上由多个象素组成的块。

另外，频谱扩展用的扩展码复位周期可以是多个垂直周期，而不是一个垂直周期。此外，扩展码的复位周期可以是一个水平周期，或多个水平周期。

此外，在上面的实例中，依据扩展码的所述片码的值为“0”或“1”而把迭加电平设置为正或负，但也可以通过把一个保持为零电平，而把另一个设为正或负电平来迭加附加信息。在这种情况下，可以通过进行关于正负电平的迭加电平控制来应用本发明。

此外，在上面的说明中，频谱扩展之后准备迭加的附加信息信号是防复制控制信号。作为这种附加信息信号，不仅可以使用防复制控制信号，而且可以使用与数字视频信号有关的信息，例如，识别每一场用的时间码信息和版权信息。作为版权信息可以使用，例如，识别相关记录装置用的装置号。当这个装置号迭加并记录在数字视频信号Vi上时，就很容易查出复制的历史。

另外，在上面的说明中，频谱扩展信号是迭加在模拟视频信号上的，但是，自然也可以把频谱扩展后的信号迭加在数字视频信号上。在这种情况下，自然可以应用本发明。

此外，在上述说明中，通过PN码来对附加信息位进行频谱扩展，但是，本发明自然可以用于以下情况：通过随附加信息位而叠加不同系列的PN码来检测频谱扩展信号、从而检测这些PN码。

此外，本发明还可以应用于这样一种情况，即通过确定在迭加PN码时发送“1”，而在不迭加PN码时发送“0”，把PN码本身作为频谱扩展信号迭加在视频信号上。

另外，扩展信号不限于PN码，也可以使用戈尔德码或其他码。

此外，本发明还可以应用于这样一种情况，即附加信号不通过频谱扩展来施加，而是把附加信号以超低电平来迭加，以便不影响重放的图象，此外，附加信号以一个或多个象素为单位迭加。

在上面的说明中，本发明已应用于记录/重放系统，但是，本发明也可以应用于这样的情况，即附加信息迭加在视频信号上，然后通过各种类型的传输介质，例如，射频信号、电(光)缆和红外光束进行传输。

正如上面所说明的，按照本发明，附加信息在边缘部分和在接近边缘部分的区域以高于其他部分的电平迭加在视频信号上。这样，附加信息可以容易地检测出来，而附加信息对重放图象的影响又减到最小。

Claims (14)

1.一种把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于包括以下步骤：

与视频信号同步产生具有与所述视频信号的图象的一个或多个象素的周期对应的片码段的频谱扩展码；

用所述频谱扩展码对附加信息信号进行频谱扩展，产生频谱扩展的附加信息信号；

检测所述视频信号图象的边缘部分；

当检测到所述边缘部分时，产生一种电平改变了的频谱扩展信号，其中设定与所述边缘部分对应的频谱扩展的附加信息信号部分的电平大于其他部分的电平；以及

通过把所述电平改变了的频谱扩展附加信息信号迭加在所述视频信号上来产生输出视频信号。

2.按照权利要求1的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：在所述频谱扩展码的片码对应于所述视频信号图象的多个象素时，在与包括所述频谱扩展的附加信息信号的所述边缘部分的多个象素对应的片码中，在不产生使图象恶化的程度上，设定所述频谱扩展的附加信息信号的电平高于其他部分的电平。

3.按照权利要求2的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：在所述频谱扩展的附加信息信号中，设定其电平高于其他部分的部分的电平为恒定的电平。

4.按照权利要求2的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：在所述频谱扩展的附加信息信号中，其电平高于其他部分的部分的电平逐渐降低。

5.按照权利要求2的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：在所述频谱扩展的附加信息信号中，其电平高于其他部分的部分的电平，相对于所述边缘部分的一个象素逐步上升。

6.按照权利要求1的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：通过把对所述视频信号进行微分而获得的微分电平与预定的电平作比较来检测所述视频信号图象的所述边缘部分。

7.按照权利要求1的把附加信息信号迭加在视频信号上的方法，其特征在于：根据对所述视频信号进行微分而获得的微分电平来确定所述频谱扩展附加信息信号中其电平高于其他部分的部分的电平。

8.一种把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于包括：

频谱扩展码产生装置，用来与视频信号同步地产生具有与所述视频信号图象的一个或多个象素的周期对应的片码段的频谱扩展码；

频谱扩展装置，用来以来自所述频谱扩展码产生装置的所述频谱扩展码对附加信息信号进行频谱扩展，产生频谱扩展的附加信息信号；

边缘检测装置，用来检测所述视频信号图象的边缘部分；

迭加电平控制装置，用来响应来自所述边缘检测装置的检测输出信号，产生电平控制频谱扩展附加信息信号，其中所述频谱扩展的附加信息信号的一部分的电平高于其他部分的电平；以及

信号迭加部分，用来通过把来自所述迭加电平控制装置的所述电平控制频谱扩展附加信息信号迭加在所述视频信号上而产生输出视频信号。

9.按照权利要求8的把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于：当所述频谱扩展码的片码段对应于所述视频信号图象的多个象素时，在所述频谱扩展的附加信息信号的包括边缘部分的与多个象素对应的片码段内，所述电平控制装置设定所述频谱扩展的附加信息信号的一部分的电平高于其他部分的电平，但高出的程度以不使图象恶化为限。

10.按照权利要求9的把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于：所述电平控制装置使所述频谱扩展附加信息信号中的电平高于其他部分的一部分的电平保持不变。

11.按照权利要求9的把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于：所述电平控制装置使所述频谱扩展附加信息中电平高于其他部分的一部分的电平逐渐降低。

12.按照权利要求9的把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于：所述电平控制装置使所述频谱扩展附加信息信号中电平高于其他部分的一部分的电平，相对于所述边缘部分的一个象素逐步上升。

13.按照权利要求8把附加信息迭加在视频信号上用的装置，其特征在于：所述边缘检测装置通过把对所述视频信号进行微分而获得的微分电平与预定的电平作比较来检测所述视频信号图象的所述边缘部分。

14.按照权利要求8的把附加信息信号迭加在视频信号上的装置，其特征在于：所述电平控制装置根据对所述视频信号进行微分而获得的微分电平来确定所述频谱扩展附加信息信号中其电平高于其他部分的部分的电平。

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