CN1209923C - 附加信息嵌入方法、检测方法、嵌入设备和检测设备 - Google Patents

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Abstract

嵌入附加信息的设备和方法把多条附加信息嵌入信号之中作为电子水印信息。具体来说，产生将要被嵌入信号之中的多条附加信息，把这些附加信息变换为电子水印信息，在控制信号控制下设定嵌入各电子水印信息的嵌入部分的尺寸，以及在该控制信号的控制下把电子水印信息嵌入该信号之中。因此，附加信息就这样被嵌入，即：较重要的附加信息可更可靠和更迅速地被检测。

Description

附加信息嵌入方法、检测方法、 嵌入设备和检测设备
技术领域
本发明涉及例如在视频信号中嵌入多条附加信息作为电子水印信息和检测该视频信号中的这些附加信息的附加信息嵌入方法、附加信息检测方法、附加信息嵌入设备和附加信息检测设备。
背景技术
不断扩散的数字内容、例如因特网、小型光盘(CD)和数字视频光盘(DVD)因它们未被许可的复制而已产生了版权侵权的问题。为了解决这一问题，提出了利用电子水印处理在数字内容中嵌入用于复制控制的附加信息(以下称为“复制控制信息”)来防止未被许可复制的复制控制方案。
电子水印处理给视频信号或音频信号中从人类视觉的观点来看不重要的部分、即对于音乐或图像来说不是冗余的部分增加信息作为噪声。利用电子水印处理给视频信号或音频信号增加的这种信息很难从视频信号或音频信号中除去。相反地，即使视频信号或音频信号被进行了滤波或数据压缩，也能够从被滤波或被压缩的视频信号或音频信号中检测给其增加的表示电子水印的附加信息(电子水印信息)。
根据以上采用水印处理的复制控制方案，增加的附加信息可表示四种情况：
(1)“自由复制”；
(2)“复制一次”；
(3)“不可再复制”；以及
(4)“从不可复制”以便确定被增加了电子水印信息的视频信号和音频信号的复制产生和复制限制条件。
(1)“自由复制”表示可被自由复制的音频信号和视频信号。(2)“复制一次”表示音频信号和视频信号只可被复制一次。(3)“不可再复制”表示因为音频数据和视频数据已经被复制一次(在(2)的情况下)而不再被允许复制。(4)“从不可复制”表示复制绝对被禁止。
由于给视频信号或音频信号增加的、表示复制产生和复制限制条件的这种电子水印信息，在要复制该视频信号或音频信号时，给该待复制视频信号或音频信号增加的电子水印信息将在记录设备中被检测。然后，可根据由被检测的电子水印信息所表示的复制产生和复制限制条件对记录进行控制，以防止内容信息、例如视频信号和音频信号未被许可就被复制。
但是，近来不断要求除复制控制信息外还在内容信息中嵌入各种其它附加信息(附加数据)、例如版权信息作为电子水印信息。
作为附加数据的一个例子，如果在内容信息中嵌入规定版权所有者的版权信息作为电子水印信息，就可在需要时进行检测来确定版权所有者。因此，即使其中被嵌入了版权信息作为电子水印信息的内容信息被非法复制，但可从非法复制的内容信息中检测到作为电子水印信息增加的版权信息来确认合法的版权所有者，这样就能够容易地发觉未被许可的复制品。
如上所述，附加数据不是那种在复制时总是需要的非常有意义的信息、如复制控制信息，而是如果需要就可被检测到就足够了的、相对来说不那么重要的信息。
在把重要程度不同的多条附加信息、如复制控制信息和附加数据作为电子水印信息嵌入内容信息之中的情况下，可能会造成检测表示更重要附加信息的电子水印信息、例如表示复制控制信息的电子水印信息的困难。在这种情况下，检测的困难会造成另外的不能可靠和迅速地进行复制控制的问题。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的是如下地实现的：提供在视频信号中嵌入重要程度不同的多条附加信息作为电子水印信息、以便可更可靠和更迅速地检测较重要附加信息的附加信息嵌入设备和方法，还提供检测嵌入视频信号中作为电子水印信息的附加信息的附加信息检测设备和方法。
本发明提供一种附加信息嵌入设备，用于将重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号之中，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平，该设备包括：产生所述多条附加信息的装置；把所述多条附加信息变换为电子水印信息的电子水印信息产生装置；按照相应附加信息的重要程度，控制嵌入所述每条电子水印信息的视频信号的嵌入部分的尺寸的控制装置；以及根据来自所述控制装置的控制信号，把所述电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入装置。
本发明还提供一种附加信息嵌入设备，包括：产生重要程度不同的附加信息的多个附加信息产生装置，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；对应于所述多个附加信息产生装置设置的多个电子水印信息产生装置，根据所述附加信息产生装置产生的所述附加信息产生多条电子水印信息；在所述多个电子水印信息产生装置产生的所述多条电子水印信息被分配给视频信号的各个嵌入部分时组合它们的组合装置；产生组合定时信号的组合定时信号产生装置，该组合定时信号被用来控制所述组合装置的组合定时，以便按照相应附加信息的重要程度设定嵌入重要程度不同的所述多条附加信息的每一条的视频信号的嵌入部分的尺寸；以及把所述组合装置产生的组合电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入装置。
本发明还提供一种附加信息检测设备，用于从视频信号中检测多条附加信息，这些附加信息已被嵌入该视频信号之中作为电子水印信息，其中：分别表示所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被分别嵌入视频信号的各嵌入部分之中，各嵌入部分的尺寸按照相应附加信息的重要程度来设定，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；所述附加信息检测设备包括：检测装置，用于从按照所述相应附加信息的重要程度设定的所述各嵌入部分中检测作为电子水印信息的附加信息；以及检测定时信号产生装置，用于为每一个按照所述相应附加信息重要程度设定的所述每一个嵌入部分产生被用来检测附加信息的检测定时信号，并将其提供给所述检测装置。
本发明还提供一种把重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号之中的附加信息嵌入方法，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平，该方法包括：产生所述多条附加信息的步骤；把所述多条附加信息变换为电子水印信息的电子水印信息产生步骤；按照相应附加信息的重要程度，控制嵌入所述每条电子水印信息的视频信号的嵌入部分的尺寸的控制步骤；以及根据来自所述控制步骤的控制信号，把所述多条电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入步骤。
本发明还提供一种从视频信号中检测多条附加信息的附加信息检测方法，这些附加信息已被嵌入该视频信号之中作为电子水印信息，其中：分别表示所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被分别嵌入视频信号的各嵌入部分之中，各嵌入部分的尺寸按照相应附加信息的重要程度来设定，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；所述附加信息检测方法包括：检测步骤，从按照所述相应附加信息的重要程度设定的所述各嵌入部分中检测利用电子水印信息表示的附加信息；以及检测定时信号产生步骤，为每一个按照所述相应附加信息重要程度设定的所述每一个嵌入部分产生被用来检测所述附加信息的检测定时信号，并将其提供给所述检测步骤。
本发明的附加信息检测设备和方法产生将被嵌入信号之中的多条附加信息，把每一附加信息变换成为电子水印信息，按照对应附加信息的重要程度控制每一电子水印信息的嵌入区域的尺寸，以及根据该控制信号把电子水印信息嵌入信号之中。
在本发明的附加信息嵌入设备和方法中，在把重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息的情况下，设定嵌入重要程度较高的附加信息作为电子水印信息的嵌入区域的尺寸大于嵌入重要程度较低的附加信息作为电子水印信息的嵌入区域的尺寸。
于是，当把附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息时，就能够这样地把该附加信息嵌入该视频信号之中，即重要程度较高的附加信息更容易被检测。
此外，在本发明的附加信息检测设备和方法中，在从被嵌入了多条附加信息作为电子水印信息的信号中检测每一个这些附加信息时，表示这些附加信息的电子水印信息被分别嵌入按照相应附加信息的重要程度所确定的各嵌入区域之中。从每一个嵌入区域中检测电子水印信息所表示的附加信息，为按照相应附加信息的重要程度设定的每一个嵌入区域产生检测附加信息的检测时序，以实现上述检测。
在本发明的附加信息检测设备和方法中，设定嵌入重要程度较高的附加信息作为电子水印信息的嵌入区域较大。然后，从每一个嵌入区域中检测作为电子水印信息被嵌入的附加信息。
这就确保了对作为电子水印信息被嵌入视频信号之中的重要程度不同的多条附加信息的每一个的可靠检测，其中重要程度较高的附加信息可更可靠和更迅速被检测。
附图说明
参看附图阅读以下详细描述将更加明了本发明的特点、原理和效果，附图中相同的部件用相同的标号来表示。
图1是表示应用了本发明的附加信息嵌入方法和附加信息嵌入设备一实施例的编辑设备的方框图；
图2A和2B是表示被图1所示编辑设备嵌入视频信号之中的重要程度不同的两条信息的图示；
图3是表示在图1所示编辑设备中把重要程度不同的两条附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息的嵌入区域的图示；
图4是表示图1所示编辑设备中的定时控制器的方框图；
图5A至5H是表示定时控制器所产生的时序信号的图示；
图6A至6D是表示被嵌入一视频信号之中作为电子水印信息的附加信息(扩展频谱信号)和作为信息信号的该视频信号之间的关系的图示；
图7是表示应用了本发明的附加信息检测方法和附加信息检测设备一实施例的记录/再现设备的方框图；
图8是表示在图7所示记录/再现设备中的WM译码器的方框图；
图9是表示把重要程度不同的两条附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息的嵌入部分的另一个例子的图示；
图10A至10G是表示被用来在图9所示嵌入部分中嵌入附加信息作为电子水印信息和被用来检测该附加信息的定时信号的图示；
图11是表示把重要程度不同的两条附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息的嵌入部分的另一个例子的图示；
图12A至12G是表示被用来在图11所示嵌入部分中嵌入附加信息作为电子水印信息和被用来检测该附加信息的定时信号的图示。
具体实施方式
现在参看附图描述本发明最佳实施例。
以下参看附图相对于附加信息嵌入方法、附加信息嵌入方法、附加信息嵌入设备和附加信息检测设备的各自实施例对它们进行描述。
在下述各实施例中，根据本发明的附加信息嵌入方法和附加信息嵌入设备应用于产生其上记录有视频信号的数字视频光盘(以下简称为“DVD”)的所谓编辑设备。另一方面，根据本发明的附加信息检测方法和附加信息检测设备应用于具有复制功能的记录/再现设备，这种记录/再现设备再现记录在DVD上的视频信号，把再现的视频信号复制到另外的记录介质、例如数据可重写DVD等上。
编辑设备供把内容信息(信息信号)、例如视频信号和音频信号记录在DVD上进行分发的内容信息供给商使用，而具有复制功能的记录/再现设备供消费者家庭使用。
如以下还将提到的那样，在要被编辑设备记录在DVD上的视频信号中被嵌入了重要程度不同的多条附加信息作为电子水印信息。在下述各实施例中，电子水印信息是一种由采用伪随机噪声(PN)序列码(以下称为“PN码”)的扩展频谱形成的扩展频谱信号实现的。
虽然下述各实施例中的编辑设备和具有复制功能的记录/再现设备也能够处理音频信号和视频信号，但为简明起见，省略对音频信号系统的描述。
[第一实施例]
[关于编辑设备]
图1是表示该实施例的编辑设备的方框图。如图1所示，该实施例的编辑设备包括：模拟视频信号输入端1；A/D变换器2；同步检测器3；定时控制器4；第一PN产生器5；第一附加信息产生器6；第二PN产生器7；第二附加信息产生器8；扩展器9、10；加权组合器11；电平调整器12；电子水印信息嵌入部分(以下称为“WM嵌入部分”，WM是电子水印信息的缩写)13；数据压缩部分14；加密部分15；记录处理器16；控制器17；键操作单元18。记录介质100在本实施例中是DVD。
在本实施例的编辑设备中，控制器17可以是包括CPU、ROM、RAM等的微计算机。控制器17能够根据用户利用键操作单元18输入的指令控制该编辑设备的各个部分。
本实施例的编辑设备被设计成把重要程度不同的两条附加信息、即较重要的第一附加信息和重要程度低于第一附加信息的第二附加信息作为电子水印信息嵌入在被记录在DVD 100上的一帧屏幕内(一帧内)的视频信号之中。首先对于被嵌入视频信号中的重要程度不同的两条附加信息描述本
实施例。
图2A和2B是表示重要程度彼此不同的第一附加信息和第二附加信息的图示，该第一附加信息和第二附加信息被图1所述的编辑设备嵌入将被记录在DVD 100上的视频信号中作为电子水印信息。
在本实施例中，如图2A所示，较重要的第一附加信息是关于复制控制的信息。该关于复制控制的信息是用来控制视频信号的复制的信息，该信息在执行复制时必须从待复制的视频信号中被可靠和迅速地检测到。重要程度低于第一附加信息的第二附加信息是所谓包含版权信息等的附加数据。只是在需要时才对该附加信息进行检测。
关于复制控制的信息和附加数据在本实施例中都是4比特信息，关于复制控制的信息如图2A所示由主要限制数字视频数据的复制产生的复制控制信息和防止模拟视频信号的复制的模拟保护系统(APS)信息所组成。
在本实施例中，如上所述，复制控制信息表示四个条件中的任一个条件：(1)“自由复制”；(2)“复制一次”；(3)“不可再复制”；以及(4)“从不可复制”。在本实施例中，这些条件用两个比特表示如下：
[00](1)“自由复制”；
[10](2)“复制一次”；
[01](3)“不可再复制”
[11](4)“从不可复制”
APS信息是控制伪同步脉冲插入模拟视频信号之中进行AGC控制和控制彩色条纹的反向脉冲串的信息，用两个比特来表示。
如上所述，由于复制控制信息和APS信息被嵌入数字视频信号之中，所以即使把数字视频信号变换为模拟视频信号来进行复制，但因用于AGC控制的伪同步脉冲和彩色条纹的反向脉冲串的缘故，复制的模拟视频信号在重放时也不能产生正常重放图像。就是说，即使数字视频信号能被复制，但不能重放正常图像，所以复制的模拟视频信号不能被利用，这样就保护了视频信号的版权拥有者的利益不受侵害。
图2B是与AGC同步脉冲的插入的插入/不插入控制和相应于复制控制信息和APS信息的组合的彩色条纹的脉冲串反向控制的对应表。如上所述，本实施例的编辑设备为了更可靠地保护视频信号版权拥有者的利益，把由复制控制信息和APS信息组成的关于复制控制的信息作为较重要的第一附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息。
此外，在图1所示的编辑设备中，如下所述，第一附加信息产生器6是产生由复制控制信息和APS信息组成的较重要的关于复制控制的信息的部分。在第一附加信息产生器6中产生的关于复制控制的信息被扩展器9利用第一PN码产生器5产生的第一PN码进行扩展，形成表示该关于复制控制的信息的电子水印信息(扩频信号)。
同样，在图1的编辑设备中，第二附加信息产生器8是产生附加数据的部分。第二附加信息产生器8产生的附加数据被扩展器10利用第二PN码产生器7产生的第二PN码进行扩展，形成表示该附加数据的电子水印信息(扩频信号)。
但是，考虑如果单独地把关于复制控制的信息和附加数据嵌入一屏的视频信号之中作为电子水印信息的情况，这样会使较重要的关于复制控制的信息的检测困难，造成了要花更长的时间来正确地对复制进行控制。
为了克服这样的缺点，考虑使关于复制控制的信息的嵌入级(添加强度)高于附加数据的嵌入级。就是说，表示较重要附加信息的电子水印信息以比表示不那么重要附加信息的电子水印信息高的嵌入级嵌入内容信息之中。因此，就能可靠和迅速地检测表示较重要附加信息的电子水印信息。
但是，在内容信息是视频信号的情况下，随附加信息重要程度变化的嵌入级会造成其中被嵌入了表示较重要信息的电子水印信息的视频信号部分的重放图像和其中被嵌入了表示相对不那么重要信息的电子水印信息的视频信号部分的重放图像的电平差，这会造成重放图像的质量降低的问题，例如观看者视觉上觉察到这种电平差。
为了避免这一问题，本实施例的编辑设备把表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息和表示附加数据的电子水印信息单独地嵌入视频信号的嵌入部分之中。在这种情况下，这样确定嵌入部分，即嵌入表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息的部分比嵌入附加数据的电子水印信息的部分大。
图3是表示在本实施例的编辑设备中嵌入表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息的嵌入部分(第一嵌入部分AR1)和嵌入表示不那么重要信息的电子水印信息的嵌入部分(第二嵌入部分AR2)。
在本实施例的编辑设备中，第一嵌入部分AR1和第二嵌入部分AR2如此地在一个屏幕上设定，即嵌入与较重要的复制控制有关的信息的嵌入部分(第一嵌入部分AR1)比嵌入不那么重要的附加数据的嵌入部分(第二嵌入部分AR2)大。具体来说，在本实施例中，第一嵌入部分AR1被预先设定为第二嵌入部分AR2的两倍。
然后，如图3所示，对于每屏(一帧)的视频数据FL，较重要的关于复制控制的信息嵌入第一嵌入部分AR1之中作为电子水印信息，附加数据嵌入第二嵌入部分AR2之中作为电子水印信息。
这样一来，在把重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号中作为电子水印信息的情况下，设定被嵌入较重要附加信息作为电子水印信息的嵌入部分大于被嵌入不那么重要附加信息作为电子水印信息的嵌入部分，因此可更可靠和更迅速地从嵌入视频信号的附加信息中检测较重要的附加信息。
以下详细描述图1所示实施例的编辑设备。将要记录在DVD 100上的模拟视频信号通过输入端1提供给A/D变换器2和同步检测器3。A/D变换器2把输入的模拟视频信号变换成随后将输入给WM嵌入部分13的数字视频信号。
同步检测器3从输入的模拟视频信号中检测垂直同步信号V和水平同步信号H，并把它们传送给定时控制器4。定时控制器4利用垂直同步信号V和水平同步信号H作为基准信号，产生诸如PN码复位定时信号RE的各种定时信号、第一PN产生允许信号EN1、第二PN产生允许信号EN2、PN时钟信号PNCLK和组合定时信号SW。
这里的PN码复位定时信号(以下简称为“复位信号”)RE表示PN码产生开始的时刻。第一PN产生允许信号(以下简称为“第一允许信号”)EN1表示产生第一PN码的时间间隔，该第一PN码被用来对作为较重要的第一附加信息的关于复制控制的信息执行扩频。
同样，第二PN产生允许信号(以下简称为“第二允许信号”)EN 2表示产生第二PN码的时间间隔，该第二PN码被用来对作为不如第一附加信息重要的第二附加信息的附加数据执行扩频。
在本实施例中，PN时钟信号PNCLK表示产生每一片第一和第二PN码的时刻。例如，PN码时钟信号PNCLK每一个象素产生一片PN码。
组合定时信号SW表示如此组合表示关于复制控制的信息的电子水印信息和表示附加数据的电子水印信息的时刻，即如图3所示，使这两种信息可分别嵌入为每一帧屏FL的视频信号确定了的第一嵌入部分AR1和第二嵌入部分AR2之中。
图4是表示产生用来控制在编辑设备的每一部分中的处理的定时的各种定时信号的定时控制器的方框图。图5表示定时控制器4所产生的主要定时信号。具体来说，在图5A至5H中，图5B和图5D都表示水平同步信号H，但图5D表示放大了的图5B所示的水平同步信号。
如图4所示，定时控制器4包括：PN产生定时信号产生器41，由PLL构成的PN时钟信号产生器42和定时信号产生器43。
如图5A所示，PN产生定时信号产生器41利用垂直同步信号V作为基准信号产生复位信号RE，该信号的一个帧周期确定了对扩频所用的PN码序列进行扩展的周期性时间间隔。在这一例子中，复位信号RE的周期为一帧，在例如垂直同步信号V的前沿处下降。
在这一例子中，PN产生定时信号产生器41同样利用垂直同步信号V和水平同步信号H来产生第一允许信号EN1和第二允许信号EN2。
在这一例子中，如图5E所示，第一允许信号EN1在水平同步信号H的前沿(见图5D)处下降，在水平行前三分之二时间内为低电平，而在随后的三分之一时间内为高电平。
如图5F所示，第二允许信号EN2在水平同步信号H的前沿(见图5D)处上升，在水平行前三分之二时间内为高电平，而在随后的三分之一时间内为低电平。
为了产生第一允许信号EN1和第二允许信号EN2，如上所述，可通过对水平同步信号H进行分频设定在信号有低电平或高电平期间的时间间隔。还有，在这一例子中，第一允许信号EN1和第二允许信号EN2都是低电平有效。
因此，如以下所将描述的那样，在垂直方向的每一水平行周期内，可在前三分之二时间间隔内对较重要的关于复制控制的信息进行扩频，而在随后三分之一时间间隔内对附加数据进行扩频。
PN时钟产生器42利用PLL产生与水平同步信号H同步的PN时钟PNCLK(见图5C)。定时信号产生器43根据垂直同步信号V和水平同步信号H产生在图1编辑设备中使用的各种定时信号。在本实施例中，定时信号产生器43产生组合定时信号SW(见图5G)，该信号表示组合表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息和表示附加数据的电子水印信息的时刻。
然后，在定时控制器4产生的信号中，复位信号RE、第一允许信号EN1和PN时钟信号PNCLK提供给第一PN产生器5，第一允许信号EN1和PN时钟信号PNCLK还提供给第一附加信息产生器6。
复位信号RE、第二允许信号EN2和PN时钟信号PNCLK提供给第二PN产生器7，第二允许信号EN2和PN时钟信号PNCLK还提供给第二附加信息产生器8。此外，组合定时信号SW提供给加权组合器11。
在本实施例中，虽然未示出，但第一PN产生器5和第二PN产生器7由多级移位寄存器组成，每一个移位寄存器由若干个计算机这些移位寄存器的合适抽头输出的“异或”电路组成，以便根据来自定时控制器4的定时信号产生PN码序列。
具体来说，第一PN产生器5响应复位信号RE、第一允许信号EN1和时钟信号PNCLK产生第一PN码序列PS1。在本例子中，以每帧为周期用复位信号RE复位第一PN产生器5，以便能够从头开始产生具有预定代码模式的PN码序列PS1。然后，第一PN产生器5仅当其在第一允许信号EN1的作用下进入PN码产生允许状态时才响应时钟信号PNCLK产生PN码序列PS1。
在本例子中，如上所述，第一PN产生器5在第一允许信号EN1处于低电平时进入能够产生第一PN码序列PS1的状态。因此，如图5E所示，第一PN码产生器5在每一帧屏沿垂直方向的每一水平行周期内，在从水平同步信号H的前沿起的一个水平行的三分之二时间间隔内进入PN码产生状态，并以时钟信号PNCLK的每一个时钟一片的速率产生PN码。这样一来，第一PN产生器5产生的第一PN码序列PS1就被提供给扩展器9。
相反地，第一附加信息产生器6在定时控制器3的第一允许信号EN1的定时下，根据时钟信号PNCLK产生由复制控制信息和APS信息组成的、与复制控制有关的信息序列FS1作为将利用扩频嵌入到经输入端1输入的视频信号之中的较重要的第一附加信息，并将该信息序列FS1提供给扩展器9。换句话说，第一附加信息产生器6按照与第一PN码序列PS1相同的定时产生与复制控制有关的信息序列FS1，并将其提供给扩展器9。
同样地，第二PN产生器7也响应复位信号RE、第二允许信号EN2和时钟信号PNCLK产生第二PN码序列PS2。同样以每帧为周期用复位信号RE复位第二PN产生器7，以便能够从头开始产生具有预定代码模式的PN码序列PS2。然后，第二PN产生器7仅当其在第二允许信号EN2的作用下进入PN码产生允许状态时才响应时钟信号PNCLK产生PN码序列PS2。
因此，第二PN产生器7在第二允许信号EN2处于低电平时进入能够产生第二PN码序列PS2的状态。所以，如图5F所示，第二PN码产生器7在每一帧屏沿垂直方向的每一水平行周期内，在每一水平行的后三分之一时间间隔内进入PN码产生状态，并以时钟信号PNCLK的每一个时钟一片的速率产生PN码。这样一来，第二PN产生器7产生的第二PN码序列PS2就被提供给扩展器10。
相反地，第二附加信息产生器8在定时控制器3的第二允许信号EN2的定时下，根据时钟信号PNCLK产生将利用扩频被嵌入经输入端1输入的视频信号之中的附加数据序列FS2，并将该附加数据序列FS2提供给扩展器10。换句话说，第二附加信息产生器8按照与第二PN码序列PS2相同的定时产生附加数据序列FS2，并将其提供给扩展器10。
在本实施例的编辑设备中，用户可利用键操作单元18给出与在第一附加信息产生器6中产生的关于复制控制的信息和在第二附加信息产生器8中产生的附加数据有关的指令。
具体来说，当用户利用键操作单元18规定将被嵌入视频数据中作为电子水印信息的关于复制控制的信息和附加数据时，控制器17就能够控制第一附加信息产生器6和第二附加信息产生器8来产生所规定的信息。
扩展器9利用第一PN码序列PS1对与复制控制有关的信息序列FS1进行频谱扩展，以形成表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1，并将其提供给加权组合器11。同样地，扩展器10利用第二PN码序列PS2对附加数据序列FS2进行频谱扩展，以形成表示附加数据的电子水印信息，并将其提供给加权组合器11。
起电子水印信息组合装置作用的加权组合器11根据来自定时控制器4的组合定时信号SW，组合表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1和表示附加数据的电子水印信息SS2，以形成将被嵌入经输入端1输入的视频信号之中的组合电子水印信息信号(见图5H)。
在本实施例中，在垂直方向的每一水平行周期内，加权组合器11在图5G所示组合定时信号SW为低电平时输出表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1，而在该组合定时信号SW为高电平时输出表示附加数据的电子水印信息SS2，由此形成图5H所示的表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1和表示附加数据的电子水印信息SS2的组合信号。该组合信号提供给电平调整器12。
电平调整器12调整组合电子水印信息信号的嵌入电平，使得组合电子水印信息信号嵌入到视频信号中不会使从该视频信号再现的图像的质量降低。在本实施例中，电平调整器12这样调整嵌入电平，即以比视频信号的动态范围小的电平嵌入组合电子水印信息信号。
在这种情况下，如上所述，当组合电子水印信息信号是表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1和表示附加数据的电子水印信息SS2的组合信号时，电子水印信息SS1、SS2就可按照相同的嵌入电平分别嵌入视频信号的嵌入部分之中。电平已调的组合信号由电平调整器12提供给WM嵌入部分13。
MW嵌入部分13把电平调整器12提供的组合电子水印信息信号嵌入来自输入端1的视频信号。被WM嵌入部分13嵌入了电子水印信息信号的视频信号提供给数据压缩处理器14。
数据压缩处理器14按照MPEG方案压缩在所提供的嵌入了电子水印信息信号的视频信号中的数据。数据被压缩的视频信号提供给加密部分15。在本实施例中，加密部分15按照内容加密系统(CSS)对视频信号执行加密处理。当把信息信号、如视频信号记录在光盘媒体、如DVD上进行分发时，就对这些信息信号执行基于CSS的加密处理。
使在加密部分15中进行了加密处理的视频信号提供给记录处理器16。记录处理器16对所提供的视频信号执行把该视频信号记录在DVD 100上的调整处理和其它处理，以便把其记录在DVD 100上。
于是，在DVD 100上就记录了嵌入了较重要的关于复制控制的信息(4比特)和不如该关于复制控制的信息那么重要的附加数据(4比特)作为电子水印信息的视频信号。
在这种情况下，如以上参看图3所说明的，嵌入表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息SS1的嵌入部分比嵌入表示附加数据的电子水印信息SS2的嵌入部分大。这样一来，就按照附加信息的重要程度设定了嵌入这些附加信息作为电子水印信息的嵌入部分。但是，以相同的嵌入电平把表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1和表示附加数据的电子水印信息SS2嵌入视频信号中。
图6A至6D以频谱形式表示作为电子水印信息被嵌入视频信号中的附加信息、例如关于复制控制的信息、附加数据等和信息信号、如视频信号之间的关系。如关于复制控制的信息和附加数据这样的附加信息是包含少量信息的低比特率信号，因此是如图6A所示的窄带信号。附加信息通过扩频变成图6B所示的宽带信号。在这种情况下，扩频信号的电平与频带扩展比率成反比地变小。
该扩频信号、即电子水印信息在WM嵌入部分13中嵌入到视频信号之中，在这种情况下，如图6C所示，电子水印信息以比视频信号动态范围小的电平嵌入作为信息信号。这种嵌入能够几乎完全防止信息信号质量的降低。因此，如上所述，当把嵌入了电子水印信息的视频信号提供给监视器来再现图像时，再现的图像几乎不受电子水印信息的影响，于是提供了令人满意的再现图像。
如下所述，一旦执行解扩来检测电子水印信息，则该电子水印信息就如图6D所示恢复为窄带信号。采用足够大的频带扩展率，则解扩的附加信息的功率将大于信息信号的功率，因此是可检测的。
在这种情况下，由于嵌入视频信号中的电子水印信息的持续时间和频率都与该视频信号的相同，所以只通过更换频率滤波器或信息不能消除或修改这种电子水印信息。
因此，不能消除、也难于改变嵌入视频信号中的电子水印信息，所以利用嵌入视频信号中作为电子水印信息的关于复制控制的信息能够确保该视频信号不被非法复制。
然后，如上所述，当以不同的嵌入电平嵌入多条附加信息作为电子水印信息时，要注意以较高嵌入电平嵌入了具有附加信息的视频信号部分的再现图像和以较低嵌入电平嵌入了具有附加信息的视频信号部分的再现图像之间的电平会不同，由此造成了再现图像质量的降低。相反地，本实施例的编辑设备以相同的嵌入电平嵌入重要程度不同的两条附加信息，因此能够防止电子水印信息嵌入视频信号会降低该视频信号的再现图像的质量。
还有，在本实施例的编辑设备中，设定嵌入较重要第一附加信息作为电子水印信息的嵌入部分比嵌入不如第一附加信息那么重要的第二附加信息作为电子水印信息的嵌入部分大。
因此，对于嵌入同一屏的附加信息而言，嵌入视频信号较大区域内的较重要附加信息可比不那么重要的附加信息更可靠和更迅速地被检测。
此外，对于嵌入比较重要附加信息小的嵌入部分的不那么重要附加信息而言，该嵌入部分是预先确定的，所以需要略微长些的检测时间，但同样可以可靠地检测该不那么重要的附加信息。
如上所述，本实施例的编辑设备可如此地在视频信号中嵌入重要程度不同的两条附加信息，即再现图像质量不受影响，并可更可靠和更迅速地检测较重要的附加信息。
[关于具有复制功能的记录/再现设备]
图7是表示本实施例的记录/再现设备的方框图。如上所述，本实施例的记录/再现设备读出记录在DVD上的视频信号进行再现，并且具有把读出的视频信号复制在数据可重写记录媒体上的所谓复制功能。
如图7所示，本实施例的记录/再现设备包括：阅读器21；解密部分22；视频数据译码器23；D/A变换器24；模拟视频信号输出端25；电子水印信息译码器(以下简称为“WM译码器”)26；记录控制器27；加密部分28；记录处理器29；控制器30；以及键操作单元31。
DVD 100已记录了被以上参看图1描述的编辑设备嵌入了关于复制控制的信息和附加数据作为电子水印信息的视频信号。光盘200是数据可重写的。
一旦用户利用键操作单元31给出执行复制功能的命令，阅读器21就读出记录在DVD 100上的数字视频信号。读出的视频信号提供给解密部分22。该解密部分22执行解密向其提供的加密视频信号的解密处理，并将解密的视频信号提供给视频数据译码器23、WM译码器26和记录控制器27。
由于已按照预定方案、如MPEG等对解密视频信号进行了数据压缩，所以在视频数据译码器23中对其进行译码，以便将其提供给例如显示监视器设备。译码的视频信号提供给把视频信号变换为模拟信号的D/A变换器24。模拟信号然后通过模拟视频信号输出端25进行输出，并提供给例如显示监视器或记录设备。
WM译码器26从解密的视频信号中检测嵌在其上作为电子水印信息的关于复制控制的信息和附加数据。
图8是表示在本实施例的记录/再现设备中的WM译码器26的方框图。如图8所示，该WM译码器26包括：译码器261；同步检测器262；定时控制器263；第一PN产生器264；第二PN产生器265；加权组合器266；解扩器267；以及电子水印信息确定单元(以下简称为“WM确定单元”)268。
如上所述，解密视频信号已按预定方案进行了数据压缩。出于这一原因，WM译码器26中的译码器261译码提供的视频信号，以便使视频信号成为这样的状态，即可从中检测嵌在其上作为电子水印信息的关于复制控制的信息等信息。在这种情况下，就可从译码的视频信号中检测到垂直同步信号V和水平同步信号H，以便用作基准信号。然后，译码的视频信号提供给同步检测器262和解扩器267。
同步检测器262从译码视频信号中检测垂直同步信号V和水平同步信号H，用作基准信号，并将它们提供给定时控制器263。
定时控制器263基本上按照与在以上参看图1至4描述的编辑设备中的定时控制器4相同的方式进行设计。记录/再现设备中的定时控制器263产生提供分别与已被用来在视频信号中嵌入电子水印信息的复位信号RE、第一允许信号EN1、第二允许信号EN2、时钟信号PNCLK和组合定时信号SW相同的定时的定时信号。
具体来说，WM译码器26中的定时控制器263按照与图1所示编辑设备中的定时控制器4相同的方式产生复位信号RE(见图5A)；第一允许信号EN1(见图5E)；第二允许信号EN2(见图5F)；时钟信号PNCLK(见图5C)；和组合定时信号SW(见图5G)。
在定时控制器263产生的定时信号中，复位信号RE和时钟信号PNCLK提供给第一PN产生器264和PN产生器265；第一允许信号EN1提供给第一PN产生器264；第二允许信号EN 2提供给第二PN产生器265。组合定时信号SW提供给加权组合器266。
第一PN产生器264和第二PN产生器265的设计方式与在以上参看图1描述的编辑设备中的第一PN产生器5和第二PN产生器7的设计方式相同。
根据复位信号RE、第一允许信号EN1和时钟信号PNCLK，以每帧复位第一PN产生器264，该产生器只在第一允许信号EN1处于低电平(见图5E)时才产生第一PN码序列PS1。换一种说法，第一PN产生器264产生扩频所用的第一PN码序列PS1的定时与扩频关于复制控制的信息来将其嵌入视频信号之中的定时相同。第一PN码序列PS1提供给加权组合器266。
根据复位信号RE、第二允许信号EN2和时钟信号PNCLK，以每帧复位第二PN产生器265，该产生器只在第二允许信号EN2处于低电平(见图5F)时才产生第二PN码序列PS2。就是说，第二PN产生器265产生扩频所用的第二PN码序列PS2的定时与扩频附加数据来将其嵌入视频信号之中的定时相同。第二PN码序列PS2也提供给加权组合器266。
加权组合器266在定时控制器263的组合定时信号SW(图5G)为低电平时输出第一PN产生器264的第一PN码序列PS1，而在该信号为高电平时输出第二PN产生器265的第二PN码序列PS2。
这样一来，扩频关于复制控制的信息所用的第一PN码序列PS1和扩频附加数据所用的第二PN码序列PS2就按照与扩频关于复制控制的信息和附加数据的定时相同的定时提供给了用于被译码的视频信号的解扩器267。
解扩器267利用组合的PN码序列-它是来自加权组合器266的第一PN码序列PS1和第二PN码序列PS2的组合-来提取如以上图3所示在每一帧屏的视频信号的情况下被分别嵌入嵌入部分之中的关于复制控制的信息序列FS1和附加数据序列FS2，并将提取的序列提供给WM确定单元268。
WM确定单元268用来自解扩器267的提取输出来确定由4个比特组成的关于复制控制的信息的类型和由4个比特组成的附加数据的类型，将确定结果提供给控制器30。
在这种情况下，如先前图3所示，嵌入关于复制控制的信息作为电子水印信息的嵌入部分AR1比嵌入附加数据作为电子水印信息的嵌入部分AR2大。为此，关于复制控制的信息可比附加数据更正确和更迅速地被检测。当然，尽管需要比关于复制控制的信息略长的检测时间，但附加信息也可被正确地检测。
这样一来，控制器30就能够正确和迅速地获得关于复制控制的信息。然后，控制器30根据来自WM译码器26的关于复制控制的信息，确定从DVD 100读出的视频信号是允许被复制还是不允许被复制，根据确定结果控制记录控制器27。
具体来说，控制器30在根据嵌入从DVD 100读出的视频信号之中的4比特复制控制信息确认2比特的复制控制信息表示禁止复制时，就形成禁止复制的控制信号，而当其确认2比特的复制控制信息表示自由复制或允许复制一次(允许产生一次复制)时，就形成允许复制的控制信号。如此形成的控制信号提供给记录控制器27。
当来自控制器30的控制信号表示禁止记录时，记录控制器27就不允许解密部分22向加密部分28提供视频信号。反之，当来自控制器30的控制信号表示允许记录时，记录控制器27就允许解密部分22向加密部分28提供视频信号。
加密部分28接收提供的、已表明是允许复制的视频信号，并按照预定加密方案对该视频信号进行加密。在加密部分28中被加密的视频信号提供给记录处理器29。记录处理器29执行把加密视频信号记录在光盘200上的处理。
按照如上所述的方式，关于复制控制的信息和附加数据就被嵌入到记录在DVD 100上的视频信号之中作为电子水印信息。由于较重要的关于复制控制的信息被嵌入到大于嵌入附加数据的部分AR2的第一嵌入部分AR1之中，所以可正确和迅速地从视频信号中检测关于复制控制的信息。然后，根据检测的关于复制控制的信息，只有被确认为允许复制的视频信号才可被复制至光盘200，而被确认为禁止复制的视频信号不能被复制。这样就能够保证视频信号的版权拥有者的利益不会因视频信号的非法复制而受到损害。
附加数据嵌入到小于嵌入关于复制控制的信息的嵌入部分的第二嵌入部分AR2之中。由于对该第二嵌入部分AR2进行了处理来检测附加数据，所以也能够可靠地检测在视频信号之中的附加数据。
因此，即使在重要程度不同的两条附加信息如图3所示被分别嵌入一帧屏视频信号的嵌入部分的情况下，也可无任何困难地检测较重要的附加信息，所以，也能够无任何困难地可靠地检测每一条附加信息。
图7所示本实施例的记录/再现设备可通过输出端25输出模拟视频信号，因此可认为经该模拟输出端输出的模拟视频信号可被提供给记录设备进行复制。
但是，如上所述，关于复制控制的信息被嵌入到记录在DVD 100上的数字视频信号之中作为电子水印信息，即使把该数字视频信号变换为模拟信号也决不能消除嵌在其中的电子水印信息。
因此，可在将要被输入模拟视频信号的记录设备中，从输入的模拟视频信号中提取嵌入作电子水印信息的关于复制控制的信息，并根据该提取的关于复制控制的信息执行恰当的复制控制。
还有，当记录在DVD 100上的数字视频信号被作为模拟视频信号输出时，如图2B所示，可根据嵌在该数字视频信号中的关于复制控制的信息、即复制控制信息和APS信息，插入进行AGC控制的伪同步脉冲或执行彩色条纹的反向脉冲串控制。
在这种情况下，同样如以上所述，依赖于复制的模拟视频信号不能够获得正常再现图像。此时不必从输入给记录设备的、被嵌入了信息的模拟视频信号中检测关于复制控制的信息。
同样，当从本实施例的记录/再现设备输出或被复制到光盘200的视频信号是可被复制一次(允许产生一次复制)的信息信号时，则嵌入的作为电子水印信息的关于复制控制的信息就例如在视频数据译码器23或记录控制器27中、或在任何后面的部分中被重写，以便禁止再进行复制。
电子水印信息可例如通过删除原来嵌入视频信号作为电子水印信息的关于复制控制的信息、然后向视频信号嵌入新的关于复制控制的信息作为电子水印信息来进行重写。
这样一来，电子水印信息就均匀地嵌入到视频信号之中，因此嵌入关于复制控制的信息的嵌入部分和嵌入附加数据的嵌入部分之间的电平无差别，这样就不会造成再现图像观看的困难。
[第二实施例]
在第二实施例中，对于每一帧屏的视频信号，嵌入较重要的关于复制控制的信息的嵌入部分(第一嵌入部分)AR1和嵌入不如关于复制控制的信息重要的附加数据的嵌入部分(第二嵌入部分)AR2在垂直方向上彼此分开。
当如上所述对于每一帧屏的视频信号，使嵌入重要程度不同的附加信息的嵌入部分沿垂直方向成为单独的部分时，也可按照与图1所示的编辑设备相同的方式设计把被嵌入了重要程度不同的附加信息作为电子水印信息的视频信号记录在记录媒体、例如DVD等上的编辑设备。
因此，同样参看图1把第二实施例的编辑设备作为结构上与图1所示的编辑设备相同的设备进行描述。但是，如下所述，第二实施例与第一实施例的不同之处在于定时控制器4产生的定时信号。
图9是表示在每一一帧屏FL上把重要程度不同的两条附加信息嵌入垂直方向上分开的嵌入部分中的一个例子的图示。在第二实施例中，如图9所示，根据附加信息重要程度的不同，一帧屏(每帧)的视频信号沿垂直方向这样分成两部分，即较重要的关于复制控制的信息嵌入屏幕的上三分之二部分(第一嵌入部分)AR1之中，不如关于复制控制的信息重要的附加数据嵌入屏幕的下三分之一部分(第二嵌入部分)AR2之中。
换一种说法，第二实施例与第一实施例的类似之处在于设定嵌入较重要附加信息作为电子水印信息的嵌入部分的区域大于嵌入不那么重要附加信息作为电子水印信息的嵌入部分的区域。同样，在这一例子中，设定嵌入较重要的关于复制控制的信息的嵌入部分AR1是嵌入不那么重要附加数据的嵌入部分AR2的两倍。
图10是表示在如图9所示沿一帧屏FL的视频信号的垂直方向分开嵌入不同的附加信息作为电子水印信息的嵌入部分的情况下，定时控制器4产生的定时信号的图示。
同样，在第二实施例中，作为较重要第一附加信息的关于复制控制的信息和不如该第一附加信息那么重要的附加数据如同上述第一实施例的情况那样进行嵌入，即它们的周期完全占据了一屏的视频信号。
为此，如图10A所示，与第一实施例的复位信号RE一样，复位信号RE的周期也等于一帧，而时钟信号PNCLK如图10C所示是例如提供相应于视频信号的每一个象素的定时的信号。
在第二实施例中，如图10D所示，第一允许信号EN1基于垂直同步信号V和水平同步信号H产生，是在垂直同步信号前沿处下降的、周期等于一帧的信号，在一帧周期的前三分之二时间间隔内处于低电平，而在随后三分之一时间间隔内处于高电平。
换句话说，第一允许信号EN1是在每一帧内如此形成的信号，即在相应于图9所示第一嵌入部分AR1的部分中处于低电平，而在相应于第二嵌入部分AR2的部分中处于高电平。
如图10E所示，第二允许信号EN2同样基于垂直同步信号V和水平同步信号H产生，是在垂直同步信号前沿处上升的、周期等于一帧的信号，在一帧周期的前三分之二时间间隔内处于高电平，而在随后三分之一时间间隔内处于低电平。
换句话说，与第一允许信号EN1相反，第二允许信号EN2是在每一帧内如此形成的信号，即在相应于图9所示第二嵌入部分AR1的部分中处于高电平，而在相应于第二嵌入部分AR2的部分中处于低电平。
为了产生第一允许信号EN1和第二允许信号EN2，可通过对水平同步信号H进行计数来设定信号处于低电平的时间间隔和信号处于高电平的时间间隔。同样，在第二实施例中，第一允许信号EN1和第二允许信号EN2都是低电平有效。
组合定时信号SW与第一允许信号EN1一样，基于垂直同步信号V和水平同步信号H产生，是在垂直同步信号前沿处下降的、周期等于一帧的信号，在一帧周期的前三分之二时间间隔内处于低电平，而在随后三分之一时间间隔内处于高电平。
同样，类似于上述第一实施例，第一PN产生器5利用复位信号RE、第一允许信号EN1和时钟信号PNCLK产生第一PN码序列PS1，第二PN产生器7利用复位信号RE、第二允许信号EN2和时钟信号PNCLK产生第二PN码序列PS2。
第一附加信息产生器6在第一允许信号EN1的定时下，根据时钟信号PNCLK产生与复制控制有关的信息序列FS1，而第二附加信息产生器8在第二允许信号EN2的定时下，根据时钟信号PNCLK产生附加数据序列FS2。
然后，扩展器9利用第一PN码序列PS1对与复制控制有关的信息序列FS1进行扩频，产生随后将提供给加权组合器11的电子水印信息(扩频信号)SS1。同样地，扩展器10利用第二PN码序列PS2对附加数据序列FS2进行扩频，产生随后将提供给加权组合器11的电子水印信息(扩频信号)SS2。
加权组合器11根据组合定时信号SW，在组合定时信号SW为低电平时输出表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1，而在组合定时信号SW为高电平时输出表示附加数据的电子水印信息SS2，这样就输出了嵌入不同的嵌入部分之中的表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1和表示附加数据的电子水印信息SS2的组合。
加权组合器11的组合输出被WM嵌入部分13嵌入已在A/D变换器2中被变换为数字信号的视频信号之中。在这种情况下，如图9所示，表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1嵌入占据屏幕的上三分之二部分的第一嵌入部分AR1之中，而表示附加数据的电子水印信息SS2嵌入占据屏幕下三分之一部分的第二嵌入部分AR2之中。此时电子水印信息SS1和电子水印信息SS2以相同的嵌入电平嵌入视频信号之中。
于是，如第一实施例的编辑设备那样，重要程度不同的两条附加信息以相同的嵌入电平嵌入视频信号之中作为电子水印信息，所以给视频信号嵌入电子水印信息不会造成从该视频信号再现的图像质量的降低。
同样，在第二实施例的编辑设备中，如第一实施例的编辑设备那样，嵌入关于复制控制的信息作为电子水印信息的嵌入部分AR1被限定比嵌入附加数据作为电子水印信息的嵌入部分AR2大。
出于这一理由，即使在同一屏中嵌入两条附加信息，也能够比不那么重要的附加信息更可靠和更迅速地检测到嵌入视频信号较大区域之中的较重要的附加信息。
此外，对于不那么重要附加信息而言，它嵌入比嵌入较重要附加信息的嵌入区域小的嵌入区域之中，但由于该嵌入区域是预先设定的，所以也能够可靠地检测到不那么重要的附加信息，虽然因此要花费略长些的时间。
这样一来，第二实施例的编辑设备也能够把重要程度不同的两条附加信息嵌入视频信号之中，再现图像的质量没有降低，并能够可靠和迅速地检测较重要的附加信息。
如上所述，即使在把重要程度不同的附加信息嵌入一帧屏视频信号的垂直分开的嵌入部分之中作为电子水印信息的情况下，通过按照与该视频信号的定时相同的定时产生与用来对电子水印信息执行扩频的PN码序列相同的PN码序列、并利用如此产生的PN码序列对该电子水印信息进行解扩，就能够检测嵌入该视频信号之中的附加信息。
换一种说法，检测嵌在视频信号之中的电子水印信息的WM译码器可按照与以上参看图8描述的WM译码器26相同的方式进行设计。然后，在第二实施例中，WM译码器26内的定时控制器263就如图10所示地产生复位信号RE、第一允许信号EN1、第二允许信号EN2以及时钟信号PNCLK。
然后，利用定时控制器263产生的各个定时信号产生第一PN码序列PN1和第二PN码序列PN2，并用它们来解扩电子水印信息，这样就能够检测作为电子水印信息嵌入每一屏视频信号的相应垂直分开的嵌入部分之中的附加信息。因此，通过改变WM译码器26的定时控制器263所产生的定时信号，在第二实施例中就可以使用以上参看图7和8描述的第一实施例的记录/再现设备。
[第三实施例]
在第三实施例中，较重要的关于复制控制的信息和不如关于复制控制的信息重要的附加数据这样嵌入单独的帧中作为电子水印信息，即它们完全被每一帧所容纳，被指定作为嵌入部分的帧的数目根据附加信息重要程度的不同而变化。
具体来说，在每帧视频信号中嵌入表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息或表示不如关于复制控制的信息重要的附加数据的电子水印信息，此时设定被嵌入表示较重要的关于复制控制的信息的电子水印信息的帧的数目大于被嵌入表示附加数据的电子水印信息的帧的数目。
此时同样可如上述第一和第二实施例那样，按照与图1所示编辑设备相同的方式设计把被嵌入了重要程度不同的附加信息作为电子水印信息的视频信号记录在记录媒体、如DVD等上的编辑设备。为此，同样参看图1描述第三实施例的编辑设备，假设该编辑设备按照与图1所示编辑设备相同的方式进行设计。
但是，如下所述，第三实施例与第一实施例不同之处在于定时控制器4产生的定时信号。
图11是说明在不同帧中嵌入重要程度不同的两条附加信息的图示。在图11中，帧AF表示被嵌入了关于复制控制的信息作为电子水印信息的帧，帧BF表示被嵌入了附加数据作为电子水印信息的帧。
具体来说，如图11所示，在第三实施例中，在每三个帧的相继两个帧中嵌入关于复制控制的信息，而在这三个帧的余下一个帧中嵌入表示附加数据的电子水印信息。
图12A-G是表示在如图11所示在每三个帧的相继两个帧中嵌入表示关于复制控制的信息的电子水印信息，而在这三个帧的余下一个帧中嵌入表示附加数据的电子水印信息的情况下，在编辑设备的定时控制器4中产生的定时信号的图示。
在第三实施例中，这样嵌入作为较重要的第一附加信息的关于复制控制的信息和不如第一附加信息重要的附加数据，即它们的每一个完全被每帧视频信号所容纳。
为此，如图12A所示，与第一和第二实施例的复位信号RE一样，复位信号RE也是周期等于一帧的信号。同样，如图12C所示，时钟信号PNCLK也是例如提供相应于视频信号每一象素的定时的信号。
在第三实施例中，如图12D所示，第一允许信号EN1基于垂直同步信号V来产生，其周期为三帧，在垂直同步信号的前沿处下降，在随后两个帧期间处于低电平，而在接着的一个帧期间处于高电平。
换句话说，第一允许信号EN1是这样产生的信号，即它在相应于图11所示帧AF的部分中处于低电平，而在相应于帧BF的部分中处于高电平。
如图12E所示，第二允许信号EN2也基于垂直同步信号V来产生，其周期为三帧，在垂直同步信号的前沿处上升，在随后两个帧期间处于高电平，而在接着的一个帧期间处于低电平。
换句话说，与第一允许信号EN1相反，第二允许信号在相应于图11所示帧AF的部分中处于高电平，而在相应于帧BF的部分中处于低电平。
为了产生第一允许信号EN1和第二允许信号EN2，可通过对垂直同步信号V进行计数来设定信号处于低电平的时间间隔和信号处于高电平的时间间隔。同样，在第三实施例中，第一允许信号EN1和第二允许信号EN2都是低电平有效。
如图12F所示，组合定时信号SW与第一允许信号EN1一样，基于垂直同步信号V产生，是在垂直同步信号前沿处下降的、周期等于三帧的信号，在随后两个帧期间处于低电平，而在接着的一个帧期间处于高电平。
如上述第一和第二实施例那样，第一PN产生器5利用复位信号RE、第一允许信号EN1和时钟信号PNCLK产生的第一PN码序列PS1被提供给扩展器9，而第二PN产生器7基于复位信号RE、第二允许信号EN2和时钟信号PNCLK产生的第二PN码序列PS2被提供给扩展器10。
同样，第一附加信息产生器6在第一允许信号EN1的定时下、根据时钟信号PNCLK产生的与复制控制有关的信息序列FS1被提供给扩展器9，而第二附加信息产生器8在第二允许信号EN2的定时下、根据时钟信号PNCLK产生的附加数据序列FS2被提供给扩展器10。
然后，如以上所述，扩展器9和扩展器10执行频谱扩展。这样一来，表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1就由扩展器9提供给加权组合器11，而表示附加数据的电子水印信息SS2就由扩展器10提供给加权组合器11。
加权组合器11根据组合定时信号SW为低电平时输出表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1，而在组合定时信号SW为高电平时输出表示附加数据的电子水印信息SS2。
加权组合器11的组合输出被WM嵌入部分13嵌入已在A/D变换器2中被变换为数字信号的视频信号之中。在这种情况下，如图11以及也如图12G所示，表示关于复制控制的信息的电子水印信息SS1这样嵌入每三个帧的相继两个帧中，即完全被每帧所容纳，而表示附加数据的电子水印信息SS2嵌入这三个帧的余下一帧中。同样，在这种情况下，电子水印信息SS1和电子水印信息SS2以相同的嵌入电平嵌入视频信号之中。
于是，如第一和第二实施例的编辑设备那样，重要程度不同的两条附加信息以相同的嵌入电平嵌入视频信号之中作为电子水印信息，所以给视频信号嵌入电子水印信息不会造成从该视频信号再现的图像质量的降低。
同样，在第三实施例的编辑设备中，如第一和第二实施例的编辑设备那样，嵌入关于复制控制的信息作为电子水印信息的嵌入部分比嵌入附加数据作为电子水印信息的嵌入部分大。
出于这一理由，嵌入视频信号较大区域之中的较重要的附加信息能够比不那么重要的附加信息更可靠和更迅速地被检测。
此外，对于不那么重要的附加信息而言，它嵌入比嵌入较重要附加信息的嵌入区域小的嵌入区域之中，但由于该嵌入区域是预先设定的，所以也能够可靠地检测到不那么重要的附加信息，虽然因此要花费略长些的时间。
这样一来，第三实施例的编辑设备能够这样把重要程度不同的两条附加信息嵌入视频信号之中，即使得再现图像的质量没有降低，并能够可靠和迅速地检测较重要的附加信息。
如上所述，即使在把重要程度不同的附加信息嵌入视频信号之中作为电子水印信息的情况下，如第三实施例那样，通过按照与该视频信号的定时相同的定时产生与用来对电子水印信息执行扩频的PN码序列相同的PN码序列、并利用如此产生的PN码序列对该电子水印信息进行解扩，就能够检测嵌入该视频信号之中的附加信息。
换一种说法，检测嵌在视频信号之中的电子水印信息的WM译码器可按照与以上参看图8描述的WM译码器26相同的方式进行设计。然后，在第三实施例中，WM译码器26内的定时控制器263就如图12A至12G所示那样产生复位信号RE、第一允许信号EN1、第二允许信号EN2以及时钟信号PNCLK。
然后，利用定时控制器263产生的定时信号产生第一PN码序列PN1和第二PN码序列PN2，并用它们来解扩电子水印信息，这样就能够检测作为电子水印信息嵌入每一屏视频信号的相应垂直分开的嵌入部分之中的附加信息。因此，通过改变WM译码器26的定时控制器263所产生的定时信号，在第三实施例中就可以使用以上参看图7和8描述的第一实施例的记录/再现设备。
注意在以上实施例中，关于复制控制的信息和附加数据都在一帧屏视频信号内、即在一帧的图像内嵌入作为电子水印信息嵌入。但是，本发明不限于此。当然，关于复制控制的信息和附加数据也能够分别嵌入一场屏的视频信号、即一场图像的不同的嵌入部分之中作为电子水印信息。
换一种说法，将嵌入视频信号的附加信息当然可以以帧为基础或以场为基础分别嵌入不同的嵌入部分。
此外，在上述实施例中，重要程度不同的两条附加信息(关于复制控制的信息和附加数据)被嵌入视频信号之中作为电子水印信息。但是，重要程度不同的附加信息个数不限于二。任意多个重要程度不同的信息都可嵌入视频信号之中。还有，每一附加信息的数据长度也不限于4比特，可以是1比特或更大。
例如，在三或四条重要程度不同的附加信息被嵌入视频信号之中作为电子水印信息的情况下，可按照附加信息的重要程度确定嵌入各个附加信息作为电子水印信息的嵌入部分。
还有，例如，在三条重要程度不同的附加信息被嵌入视频信号之中，其中一条的重要程度较高，而其余两条的重要程度相同的情况下，当然可把较大嵌入部分分配给较重要的附加信息，而把相同的嵌入部分分配给其余两条附加信息。
还有，在两条重要程度不同的附加信息被嵌入一屏之内时，例如可以这样细分嵌入部分，即前十条水平行用来嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息，接着的五条水平行用来嵌入表示不那么重要附加信息的电子水印信息，再接着的十条水平行用来嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息。
实际上，嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分只需要大于嵌入表示不那么重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分。
还有，在上述各实施例中，对于两条附加信息预先确定嵌入部分。但是，用户可例如利用键操作单元来规定嵌入附加信息的嵌入部分的尺寸。然后，控制器根据来自用户的指示向定时控制器提供控制信号来产生定时信号，这样就能够在尺寸由用户规定的嵌入部分中嵌入附加信息作为电子水印信息。
还有，在上述各实施例中，利用PN码序列对附加信息扩频来产生电子水印信息。扩频用的扩频码不限于PN码，可用各种扩频码代替PN码。
还有，在上述各实施例中，在数据压缩之前把电子水印信息嵌入视频信号之中。但是，当然可以在已进行了数据压缩之后在视频信号中嵌入电子水印信息。
还有，电子水印信息不限于利用扩频来产生，可利用各种电子水印技术来产生。例如，可对要嵌入视频信号之中的每条附加信息预先准备称作“单位电子水印信息”(单位水印)的预定电子水印信息，并将其嵌入视频信号之中。
当使用这种单位电子水印信息时，可对应于多条附加信息同时产生多个单位电子水印信息，以便能够按照附加信息的重要程度对每一预定嵌入部分切换待嵌入的单位电子水印信息。这种嵌入方案可这样得到支持，即例如在上述加权组合器11中按照来自定时控制器4的组合定时信号SW的定时下切换对应于附加信息的各个单位电子水印信息。
还有，即使在例如利用扩频产生表示重要程度不同的附加信息的电子水印信息的情况下，也可按照根据附加信息重要程度确定的嵌入部分产生和保持电子水印信息，例如，加权组合器可这样按照组合定时信号的定时组合它们，即把它们分别嵌入不同的嵌入部分。
还有，在上述各实施例中，本发明的附加信息嵌入方法和附加信息嵌入设备被应用于DVD的编辑设备，附加信息检测方法和附加信息检测设备被应用于记录/再现设备。但是，本发明不限于这种具体的应用。
本发明的附加信息嵌入方法和附加信息嵌入设备可应用于在广播电台中用来广播视频信号的广播相关设备、信息处理设备、如能够传送和接收如视频信号这样的信息信号的个人计算机、或各种输出视频信号的输出设备、如具有嵌入电子水印信息功能的视频信号再现设备。
本发明的附加信息检测方法和附加信息检测设备可应用于从广播电台接收广播信号的、被称作机顶盒的接收机、各种记录设备和记录/再现设备、或信息处理设备、如能够传送和接收视频信号的个人计算机，即可应用于能接收向其提供的视频信号并对提供的这些视频信号进行处理的各种设备。
还有，举例把电子水印信息嵌入视频信号之中对上述各实施例进行了描述。但是，本发明还可应用来把电子水印信息嵌入音频信号、计算机数据等中。
如上所述，根据本发明的附加信息嵌入方法，当附加信息被嵌入视频信号中作为电子水印信息时，它们可被嵌入该视频信号之中，以便更容易地检测较重要的附加信息。
还有，根据本发明的附加信息嵌入方法，多条重要程度不同的附加信息可被嵌入一帧或一场屏视频信号中作为电子水印信息，它们可被嵌入该视频信号之中，以便更容易地检测较重要的附加信息。
还有，根据本发明的附加信息嵌入方法，由于给分配给较重要附加信息的嵌入部分提供了较大量的帧或场，这些帧或场组成嵌入部分，所以重要程度不同的多条附加信息可被嵌入视频信号之中作为电子水印信息，以便更容易地检测较重要的附加信息。
此外，根据本发明的附加信息嵌入方法，重要程度不同的多条附加信息可作为电子水印信息以统一的嵌入电平嵌入视频信号之中，不必按照它们的重要程度改变作为电子水印信息的附加信息的嵌入电平，以检测表示较重要的附加信息的电子水印信息比检测表示不那么重要的附加信息的电子水印信息容易。这样一来，由于没有使嵌入各附加信息作为电子水印信息的嵌入部分的电平不同，所以向视频信号嵌入附加信息作为电子水印信息将不会造成从该视频信号再现的图像质量的降低。
还有，根据本发明的附加信息嵌入设备和方法，能够可靠地检测嵌入视频信号之中作为电子水印信息的重要程度不同的多条附加信息的每一条，其中较重要的附加信息可更可靠和更迅速地被检测。
还有，由于嵌入表示较重要的附加信息的电子水印信息的嵌入部分在一帧或一场屏内具有较大的区域，所以可更可靠和更迅速地检测较重要的附加信息。此外，还能够可靠和迅速地检测嵌入一帧或一场屏视频信号中作为电子水印信息的重要程度不同的多条附加信息的每一条。
还有，由于嵌入较重要的附加信息作为电子水印信息的嵌入部分具有构成该嵌入部分的较多的帧或场，所以可更可靠和更迅速地检测较重要的附加信息。此外，还能够可靠和迅速地检测作为电子水印信息嵌入的重要程度不同的多条附加信息的每一条。
虽然已对本发明的最佳实施例进行了描述，但对本领域的技术人员而言，在不超出本发明的范围的情况下可作出各种改进，这些改进被权利要求书所覆盖。

Claims (18)

1.一种附加信息嵌入设备，用于将重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号之中，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平，该设备包括：
产生所述多条附加信息的装置；
把所述多条附加信息变换为电子水印信息的电子水印信息产生装置；
按照相应附加信息的重要程度，控制嵌入所述每条电子水印信息的视频信号的嵌入部分的尺寸的控制装置；以及
根据来自所述控制装置的控制信号，把所述电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入装置。
2.如权利要求1的附加信息嵌入设备，其中：
所述控制装置控制所述嵌入装置，以使每一条所述电子水印信息被嵌入所述视频信号的一帧屏或一场屏之中，嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分的尺寸较大。
3.如权利要求1的附加信息嵌入设备，其中：
所述控制装置控制所述嵌入装置，以使在所述视频信号多帧的基础上或在所述视频信号多场的基础上嵌入每一条所述电子水印信息，其中嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分占据构成所述嵌入部分的较大数目的帧或较大数目的场。
4.如权利要求1的附加信息嵌入设备，其中：
所述嵌入装置以彼此相同的嵌入电平把所述重要程度不同的多条电子水印信息嵌入所述视频信号之中。
5.一种附加信息嵌入设备，包括：
产生重要程度不同的附加信息的多个附加信息产生装置，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；
对应于所述多个附加信息产生装置设置的多个电子水印信息产生装置，根据所述附加信息产生装置产生的所述附加信息产生多条电子水印信息；
在所述多个电子水印信息产生装置产生的所述多条电子水印信息被分配给视频信号的各个嵌入部分时组合它们的组合装置；
产生组合定时信号的组合定时信号产生装置，该组合定时信号被用来控制所述组合装置的组合定时，以便按照相应附加信息的重要程度设定嵌入重要程度不同的所述多条附加信息的每一条的视频信号的嵌入部分的尺寸；以及
把所述组合装置产生的组合电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入装置。
6.如权利要求5的附加信息嵌入设备，其中：
所述组合定时信号产生装置产生所述组合定时信号，使得来自所述多个电子水印信息产生装置的所述多条电子水印信息被嵌入所述视频信号的一帧或一场屏之中，以及设定嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分的尺寸较大。
7.如权利要求5的附加信息嵌入设备，其中：
所述组合定时信号产生装置产生所述组合定时信号，使得来自所述多个电子水印信息产生装置的所述多条电子水印信息以所述视频信号的多帧或多场作为嵌入单位被嵌入，以及设定嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分占据构成所述嵌入部分的较大数目的帧或较大数目的场。
8.如权利要求5的附加信息嵌入设备，其中：
分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息以彼此相同的嵌入电平被嵌入所述视频信号之中。
9.一种附加信息检测设备，用于从视频信号中检测多条附加信息，这些附加信息已被嵌入该视频信号之中作为电子水印信息，其中：
分别表示所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被分别嵌入视频信号的各嵌入部分之中，各嵌入部分的尺寸按照相应附加信息的重要程度来设定，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；
所述附加信息检测设备包括：
检测装置，用于从按照所述相应附加信息的重要程度设定的所述各嵌入部分中检测作为电子水印信息的附加信息；以及
检测定时信号产生装置，用于为每一个按照所述相应附加信息重要程度设定的所述每一个嵌入部分产生被用来检测附加信息的检测定时信号，并将其提供给所述检测装置。
10.如权利要求9的附加信息检测设备，其中：
在所述信号是视频信号的情况下，分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被嵌入所述视频信号的一帧屏或一场屏之中，嵌入分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息的各嵌入部分以这样的方式来设定，即：嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分在所述一帧或一场屏内占据较大的尺寸。
11.如权利要求9的附加信息检测设备，其中：
在所述信号是视频信号的情况下，分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息在所述视频信号的多帧的基础上或在所述视频信号的多场的基础上被嵌入，嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分占据构成所述嵌入部分的较大数目的帧或较大数目的场。
12.一种把重要程度不同的多条附加信息嵌入视频信号之中的附加信息嵌入方法，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平，该方法包括：
产生所述多条附加信息的步骤；
把所述多条附加信息变换为电子水印信息的电子水印信息产生步骤；
按照相应附加信息的重要程度，控制嵌入所述每条电子水印信息的视频信号的嵌入部分的尺寸的控制步骤；以及
根据来自所述控制步骤的控制信号，把所述多条电子水印信息嵌入所述视频信号之中的嵌入步骤。
13.如权利要求12的附加信息嵌入方法，其中：
所述控制步骤控制所述嵌入步骤，以使每一条所述电子水印信息被嵌入所述视频信号的一帧屏或一场屏之中，并设定嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分的尺寸较大。
14.如权利要求12的附加信息嵌入方法，其中：
所述控制步骤控制所述嵌入步骤，以使在所述视频信号多帧的基础上或在所述视频信号多场的基础上嵌入每一条所述电子水印信息，设定嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分占据构成所述嵌入部分的较大数目的帧或较大数目的场。
15.如权利要求12的附加信息嵌入方法，其中：
所述嵌入步骤以彼此相同的嵌入电平把所述重要程度不同的多条电子水印信息嵌入所述视频信号之中。
16.一种从视频信号中检测多条附加信息的附加信息检测方法，这些附加信息已被嵌入该视频信号之中作为电子水印信息，其中：
分别表示所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被分别嵌入视频信号的各嵌入部分之中，各嵌入部分的尺寸按照相应附加信息的重要程度来设定，其中，所述重要程度是附加信息的检测电平；
所述附加信息检测方法包括：
检测步骤，从按照所述相应附加信息的重要程度设定的所述各嵌入部分中检测利用电子水印信息表示的附加信息；以及
检测定时信号产生步骤，为每一个按照所述相应附加信息重要程度设定的所述每一个嵌入部分产生被用来检测所述附加信息的检测定时信号，并将其提供给所述检测步骤。
17.如权利要求16的附加信息检测方法，其中：
分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息被嵌入所述视频信号的一帧屏或一场屏之中，嵌入分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息的各嵌入部分以这样的方式来设定，即：嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分在所述一帧或一场屏内占据较大的尺寸。
18.如权利要求16的附加信息检测方法，在该方法中：
分别表示重要程度不同的所述多条附加信息的所述多条电子水印信息以所述视频信号的多帧或多场作为嵌入单位被嵌入，设定嵌入表示较重要附加信息的电子水印信息的嵌入部分占据构成所述嵌入部分的较大数目的帧或较大数目的场。
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