CN1156839C - 数字音频光盘的复制保护 - Google Patents

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Abstract

携带音频的数字音频光盘(CD-DA)可以由CD-ROM驱动器播放和读取。因此，在CD-DA上的数据可以通过其ROM驱动器读到计算机中，并复制到另一个盘上。这种记录器能够写CD的增加可用性对音乐制品产业造成极大威胁。为了复制保护数字音频光盘(6)，其中在盘上编码可由数据阅读器使用的控制数据，将被选的控制数据设定为不正确的和/或不准确的。不正确数据或者不能由音频播放机访问，或者通常不能由音频播放机读取，以便使受复制保护的合法音频CD可在音频播放机上正常播放。但是，不正确的数据使CD不能由数据阅读器播放。

Description

数字音频光盘的复制保护
技术领域
本发明涉及复制保护数字音频光盘的方法，并涉及受复制保护的数字音频光盘。
背景技术
携带音乐或其它音频的数字音频光盘(CD-DA)可以由诸如CD-ROM(只读光盘)之类的更复杂设备播放或读取。这意味着，例如，由用户获取的在CD-DA上的数据可以通过其ROM(只读存储器)驱动器的方法读到PC(个人计算机)中，因此可以复制到另一个盘上或其它记录介质上。这样，这种能够将数据写入CD(光盘)的记录器的日益增多是对音乐制品工业的极大威胁。
发明内容
本发明试图提供复制保护数字音频光盘的方法。
根据本发明第一方面，提供了一种复制保护携带有音频数据和控制数据的数字音频光盘的方法，其中，所述控制数据被编码在光盘上，该复制保护方法包括步骤：将被选控制数据设定为不正确，所述被选控制数据不能由音频播放机访问或读取，所以音频播放机可以播放所述音频数据，而所述不正确的控制数据使得所述音频数据不能由数据阅读器播放。
借助于本发明的实施例，编码在CD上的不正确数据或者不能由音频播放机访问，或者不能由音频播放机读取。因此，由用户购买的合法音频CD可在音频播放机上正常播放。但是，不正确的数据使CD不能由数据阅读器播放。这就防止了光盘上的数据被复制。
当然，通过使音频光盘不能由数据阅读器播放，也阻止了用户例如简单合法使用CD-ROM驱动器来播放盘上的音乐或其它音频。
在此说明书中，术语“音频播放机”用于指配置成播放数字音频光盘上的音频数据的播放机和驱动器。这样的播放机通常是商用CD音乐播放机，其唯一功能是播放CD上的音乐或其它音频。要求编码到CD上的不正确数据通常不影响，或不损害这种“音频播放机”的正常操作。
在此说明书中，术语“数据阅读器”用于指例如能够通过提取或用其它方式访问盘上的数据而读取盘上的数据的所有播放机和驱动器。这样的播放机包括CD-ROM驱动器，一般来说，并如上所知的，一个CD-ROM驱动器不仅防止例如CD-ROM制作合法CD-DA的可用复制，而且通常还防止它播放合法CD-DA。
在本发明方法的一个实施例中，已经被设定为不正确的、编码在光盘上的数据是导航和/或定时数据。
例如，将盘的导入区(lead-in)中标识盘上导出区(Lead-out)的位置的数据设定为不正确的。因此，在导入区中指示在导出区的开头处的Atime(绝对时间)的数据可能被设定为不正确的。例如，在导入区中的数据可能显示在导出区的开头处的Atime为0。或者，在导入区中的数据可能具有在光盘上的第一音频轨道期间出现的、有关在导出区的开头处的Atime的值。
另外和/或可选地，将CD上定义轨道性质的数据设定为不正确的。
在优选实施例中，在CD上标识轨道性质的数据将每个音频轨道不正确地标识为数据轨道。
在本发明方法的优选实施例中，被设定为不正确的、编码在盘上的数据是在光盘的内容表(TOC)中的数据。
最好，在制作母盘之前，改变编码在光盘上的控制数据，以便将其设定为不正确的。
本发明还扩展到受复制保护的数字音频光盘，其中可由数据阅读器使用的控制数据被编码在光盘上，和其中所选控制数据已被设定为不正确的和/或不准确的。
最好，在光盘上编码的不正确数据，或者是不可由音频播放机访问的，或者通常是不可由音频播放机读取的。这样使受复制保护的盘能够在音频播放机上正常播放。但是，在受复制保护的光盘上编码的数据将盘设定为不可由数据阅读器进行通常播放的。这就防止了使用数据阅读器提取或读取盘上的数据，从而也防止了盘的复制。当然，也不再可以使用例如CD-ROM播放在合法获取的复制保护盘上的音频。
在实施例中，在复制保护盘上的不正确控制数据是导航和/或定时数据。
例如，在导入区中提供不正确控制数据，此不正确控制数据标识导出区的盘上的位置。因此，在导入区中的不正确控制数据不正确地指示在导出区的开头处的Atime。例如，在导入区中的不正确控制数据可能显示在导出区的开头处的Atime为0。
或者，在导入区中的不正确控制数据可能具有在光盘上的第一音频轨道期间出现的、有关在导出区的开头处的Atime的值。
另外和/或可选地，本发明的复制保护数字音频光盘可以含有定义盘上的轨道的性质的、编码到盘上的不正确控制数据。
在优选实施例中，不正确控制数据将每个音频轨道不正确地标识为数据轨道。
本发明的复制保护数字音频光盘可以含有在盘的内容表(TOC)中作为控制数据的、编码在上面的不正确控制数据。
附图说明
下面通过结合附图，以举例的方式，对本发明的实施例加以描述，在附图中：
图1示意性地显示了表示螺旋形数据轨道的光盘；
图2显示了在CD上编码的数据的帧结构；
图3显示了Q-子信道的一般数据格式；
图4显示了关于根据模式的Q-子信道的数据的格式；
图5用图形显示了光盘上的Atime(绝对时间)和Ttime(轨道运行时间)；
图6a显示了CD-DA的、带有内容表的轨道定义的例子；和
图6b显示了当盘已经受到复制保护时，图6a的CD-DA的内容表。
具体实施方式
携带音乐并要在诸如传统CD盘播放机那样的音频播放机上播放的数字音频光盘(CD-DA)被制作和记录成称为红皮书(Red Book)标准的标准格式。除了定义盘的物理特性，例如其尺寸，和它的光学特性，例如其激光波长之外，红皮书还定义了要用于编码的信号格式和数据。
众所周知，红皮书标准的使用保证了按那些标准生产的任何CD-DA将在按那些标准生产的任何音频播放机上播放。
图1示意性地显示了CD6上的螺旋形轨道4。这个在CD-DA上的螺旋形轨道4划分成导入区8、大量连续的音乐或音频轨道10和导出区12。导入区轨道8包括为音频播放机标识后续轨道的内容表(TOC)，而导出区12则给出轨道4要结束的提示。音频播放机总是在一开始就访问导入区8。然后，随着读取头沿着轨道4从导入区移动到导出区，音乐轨道被依次播放。或者，播放机按要求将读取头导航到每个音频轨道的开头。
所有光盘播放机和阅读器都被编程成不使读取头移动到导出区轨道12的开头之外。这是为了保护读取头。
用肉眼来看，CD-ROM看上去与CD-DA完全相同，并且具有划分成扇区的相同螺旋形轨道。但是，象CD-ROM驱动器那样的数据阅读器在结构上要复杂得多，并且能够根据数据或信息的性质，从光盘的每个扇区中读取数据和处理信息。数据阅读器可以通过从每个扇区读取信息来导航，从而可以按要求驱动读取头访问螺旋形轨道4的任何适当部分。
为了保证任何数据阅读器可以读取任何CD-ROM，也要将光盘和阅读器制作成在这种情况下称为黄皮书(Yellow Book)标准的标准。这些黄皮书标准包括，但扩展了，红皮书标准。因此，可以控制诸如CD-ROM驱动器那样的数据阅读器播放CD-DA。
数据阅读器访问、提取或用其它方式读取CD-DA上的数据的能力对音乐产业提出了问题。用户可以利用CD-ROM驱动器将数据从音频盘读取到例如计算机文件中，然后可以复制此数据。记录器能够记录到光盘上的增加可用性意味着，个人和组织现在可以容易地获得完整复制音频光盘的技术。这是值得音乐产业极大关注的。
当受到控制播放音频盘时，作为专用光盘音乐播放机的音频播放机或更复杂的CD-ROM驱动器，只寻找或使用按红皮书标准编码的数据。更为重要的是，如果在数据中存在不准确数据，音频播放机通常继续播放，而不是试图纠正错误。例如，如果读取头已经导航到轨道的开头，并开始播放此轨道，音频播放机将继续播放此轨道直到结束，即使很显然，在例如定时信息中存在一些错误。反之，将数据阅读器配置成可以识别和纠正错误。
因此，本发明建议应该谨慎地将错误引入到编码数据中。例如，可以将错误引入到红皮书数据中，但是引入的错误一般来说对音频播放机是透明的那种类型。或者，可以用不被音频播放机使用所选的和不正确的黄皮书数据编码音频盘。在每种情况下，选择这样的错误以便使数据阅读器不能读取和播放音频盘。应该明白，本发明的系统存在如下缺点，用户不能以合法方式在数据阅读器上播放合法获得的含有复制保护的音频盘，也就是说，不能简单播放记录在盘上的音乐。但是，从非法盗印所带来的潜在损失这个角度去看，音乐产业乐于接受这个缺点。
由于按照适当标准，在CD-DA上和在CD-ROM上编码的数据已众所周知，因此没有必要对其作详细描述。
简言之，通过EFM(8到12调制)将CD上的数据编码成帧。图2显示了帧的格式，从图中可明显看出，每个帧含有同步数据、提供控制和显示码元的子码位、数据位和奇偶校验位。每个帧包括24字节的数据，对于CD-DA来说，此数据是音频数据。
有8个子码位包含在每个帧中，将它们指定为P、Q、R、S、T、U、V、和W。通常只有P和Q子码位用在音频格式中。这个标准要求图2所示的98个帧组成一个扇区，将来自98个帧的子码位收集在一起形成子码块。也就是说，每个子码块由在某一时刻来自98个连续帧的一个字节构成。这样，就形成了8个不同的子信道，即，P至W。这些子信道包含用于盘的控制数据。P-和Q-子信道包括用于盘上轨道的定时和导航数据，它们通常是在音频盘上使用的唯一子信道。
用于从98个连续帧集中起来的Q-子信道块的数据格式显于图3中。可明显看出，子信道块的开头由作为前2个码元的同步式样S0和S1表示。接下来的数据位是定义轨道内容的控制位。因此，控制位可以标识音频内容或数据内容。紧随其后的是地址信息，ADR，它指定用于Q-数据位的四种模式之一。72位的Q-数据接在地址数据之后，然后是16个CRC(循环冗余校验码)，或校验位，它们用于对控制、地址和Q-数据位的纠错。
图4显示了在通过地址信息ADR指定的四种模式的每一种中Q-子信道块的数据内容。在模式0中，所有Q-数据都具有0值。在模式0中，将P-子信道的数据也设置成0。在模式2中，Q-数据包括盘的编目号，例如通用产品码的条形码。另外，在模式2中，来自相邻块的Atime计数是连续的。模式3用于给出标识每个音乐轨道的ISR(国际标准记录码)码，另外，如图所示，在模式3中，绝对时间计数，Atime，是连续的。
如图4所示，在模式1中，在每个子信道块中的Q-数据包含节目和关于各个音频轨道和关于盘的信息区的时间信息。如图所示，导入区域中Q-数据的格式不同于节目和导出区域内的格式。在模式1中的两种格式中，Q-数据给出了有关沿着轨道方向的时间的信息。轨道的运行时间称为Ttime，以分、秒和帧为单位，TMin、TSec和TFrame均是Ttime的分量。在节目和导出区域中，Q-数据另外还包括有关盘上绝对时间Atime的信息，绝对时间Atime以分、秒和帧为单位，Amin、Asec和Aframe均是Atime的分量。
图5用图形显示了Atime和Ttime如何随着穿过盘而变化。Atime是穿过盘的绝对时间，并在节目区的开头从0开始。Ttime是在每个轨道内的运行时间，因此，在每个轨道的开头从0开始。这样，如图5所示，Atime随着穿过盘而单调增大，而Ttime则沿着每个单个轨道而增大。图5还显示，P-子信道包括每个都指示各个轨道开始的标志F。P-子信道标志也指定了导出区区域。
如图4所示，在模式1中，每个Q-子信道块包含有关Atime和Ttime的下一个连续值。当音频播放机要播放音频轨道时，其读取头被导航到轨道的开头。导航可以通过Atime、Ttime和/或P-子信道标志的方式，或通过它们的某种组合。一般来说，一旦音频播放机已经开始播放轨道，它就一直继续下去。如果发现任何数据错误，通常也不终止轨道的播放，因此，音频播放机能有效地忽略产生的任何数据错误。这样，如果能够将音频播放机可靠地导航到轨道的开头，就可以期望毫无问题地提供从那个轨道输出的连续音频。
从上述出发，在模式1中，Q-数据提供导入区区域中TOC。典型TOC的一部分以表形式显示在图6a中，从中可以看出，14给出了每个轨道，16给出了从导入区的末端开始以时间和帧表示的开始地址。每个轨道还具有从Atime计算出来的逻辑块地址(LBA)18，并提供有关盘上轨道的开始的地址。如20所示，音频盘的TOC还标识了从节目区的开始到导出区的开始的Atime。然而，本申请人已经确定一般音频播放机不从TOC读取和使用导出区时间的问题。
图6b显示了根据图6a，在已经对TOC进行改动以复制保护盘之后，TOC的表形式部分。具体地说，从图中可看出，在20，从盘节目区的开始到导出区的开始的Atime被设置0，表示导出区是在第一音频轨道的前间隙(pregap)的开头处。因此，访问盘6的数据阅读器从导入区信息中读取表示盘没有节目区和导出区直接接在导入区之后的信息。数据阅读器将拒绝将读取头移动到音频轨道的开始之外，因为它认为第一轨道是在导出区内开始的。因此，数据阅读器将不能读取或播放带有图6b的TOC的盘。
应该明白，给出图6a和6b的表中的值只是为了说明如何操纵信息以提供复制保护的。实际中盘的真正值可能不同于表所显示的那些值。
图6b的TOC已经按照第二种方式作了改动，此第二种方式也能防止数据阅读器正当使用盘上的信息。在这方面，正如可从图6a和6b明显看出的那样，音频盘上的轨道均是如22所表示的音频轨道。在图6b的TOC中，这些轨道已经被错误地标识为数据轨道。因此，即便操纵数据阅读器忽略TOC中的假导出区信息，也要被告知后面的每个轨道都包含数字数据，而不是模拟数据。因此，当播放机试图读取数据但不能找到合适的SYNC或扇区首标时，就会使这些轨道的任何读取发生混乱。
在图示的实施例中，已经将Atime设置成0，以表示导出区是第一音频轨道和前间隙的开头。也可以将关于导出区的Atime设置成可替换的、不正确的值。这样的不正确值将使数据阅读器发生混乱，并防止读取头进一步移动穿过盘超出由不正确导出区时间所指示的位置。例如，在关于导出区的TOC中给出的Atime值表示第一或后续音频轨道内的位置。
在关于导出区的开始时间的不正确Atime值指向盘的节目区中的位置的情况下，数据阅读器可能能够在由不正确Atime值所指示的位置之前的位置上访问盘上的音频数据。但是，可访问音频数据的数量能够保持较小。将来，例如，可以使音频播放机能够读取导出区时间，在这种情况下，让不正确导出区时间标识第一音频轨道内的位置将确保音频播放机能够播放复制保护的盘。
如上所述和所示的实施例展示了两种改动，对于音频盘，可以对导入区中的数据作这两种改动以复制保护该盘。应该明白，对音频播放机来说透明的任何数据都可能被改动以阻止数据阅读器的操作。另外和/或可选地，可以在音频盘上提供数据以防止从音频播放机产生数字输出。还应该明白，可以按要求引入红皮书或黄皮书标准数据中的可选或附加错误。
对上述实施例的进一步修改或变动均在本申请所附权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种复制保护携带有音频数据和控制数据的数字音频光盘的方法，其中，所述控制数据被编码在光盘上，该复制保护方法包括步骤：将被选控制数据设定为不正确，所述被选控制数据不能由音频播放机访问或读取，所以音频播放机可以播放所述音频数据，而所述不正确的控制数据使得所述音频数据不能由数据阅读器播放。
2.如权利要求1所述的方法，其中：已经被设定为不正确的、编码在光盘上的控制数据是导航和/或定时数据。
3.如权利要求2所述的方法，其中：控制数据被提供在光盘的导入区，并且所述不正确控制数据被提供在导入区并标识光盘的导出区在盘上的位置。
4.如权利要求3所述的方法，其中：表示在导出区的开头处的绝对时间的、导入区中的控制数据被设定为不正确。
5.如权利要求4所述的方法，其中：在导入区中的控制数据将在导出区的开头处的绝对时间显示为0。
6.如权利要求4所述的方法，其中：在导入区中的控制数据具有在光盘上的第一音频轨道期间出现的、有关在导出区的开头处的绝对时间的值。
7.如权利要求1所述的方法，其中：将光盘上的轨道标识为音频轨道或数据轨道的、编码在光盘上的控制数据被设定为不正确。
8.如权利要求7所述的方法，其中：在光盘上的控制数据将每个音频轨道不正确地标识为数据轨道。
9.如权利要求1所述的方法，其中：被设定为不正确的、编码在光盘上的控制数据是在光盘的内容表中的控制数据。
10.如权利要求1所述的方法，其中：在制母盘之前，改变编码在光盘上的控制数据，以使其不正确。
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