CN1240067C - 数据重放装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种数据重放装置，用于重放在其上记录有数字水印信息嵌入到其中的信号的记录介质，数字水印信息包括复制控制信息，所述装置包括：读取单元、信号检测单元和数字水印信息检测单元。读取单元从记录介质读取信号。信号检测单元确定由读取装置读取的信号是否为具有嵌入在其中的数字水印信息的信号。当由信号检测单元检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，数字水印信息检测单元使用检测到的开始作为触发来检测数字水印信息。

Description

数据重放装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于介质的信号重放控制技术，该介质包含数字水印信息，而该数字水印信息包括有用于防止非法复制的复制控制信息。
背景技术
近来，记录介质例如DVD(数字通用盘)能够记录大量视频信息作为数字数据，并且，例如，与一部影片相应的视频信息能被记录在一单个的记录介质上。由于具有记录例如视频信息的信息作为数字信息的能力，为版权所有者提供防止非法复制的技术变得日益重要。
用于防止视频信息的非法拷贝的技术在例如日本未审专利申请公开号11-155125中已经公开了。在该公开号披露的技术中，当从嵌入到视频信号中的数字水印信息鉴别的复制控制信息表示复制禁止的信息时，重放装置禁止对从盘读取的信息进行再现，从而信息不会从重放装置输出到记录装置。
然而，在现有技术的重放装置中，可检测的数字水印信息常常必须嵌入到视频信号中，并且数据必须存储在提供用于支持盘高速旋转或调节数据传输率的缓冲存储器中。
例如，当嵌入到视频信号中的数字水印的位置为未知时，就必须执行数字水印检测处理，从而增加信号处理时的装载或导致对视频信号处理的影响。
在确保视频信息的连续性的DVD播放器中，当重放视频信号时，能以通常的方式检测嵌入到视频信号中的数字水印信息。然而，一些用在个人计算机中的装置，例如能够重放DVD的驱动器装置，不能确保数据的连续性。例如，在通过主计算机进行存取的盘驱动器装置中，不能以通常的方式来确保数据的连续性。在这种情况下，为了检测嵌入到视频信息中的数字水印信息就必须在保持最小数据量的同时，进行视频信号处理。否则就不能检测数字水印信息，而且根据数字水印的复制控制或重放控制将不能被实现。
在数字水印检测之前将连续读取的数据暂时存储在缓冲存储器中的方法中，通常必须确保用于检测所必需的数据量。然而，不具有数据存储单元的装置将不能有效检测数字水印信息。而且，会出现这样的软件，即适用于通过滥用驱动器的功能而破坏对数字水印的检测。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种装置，其允许检测包括复制控制信息的数字水印信息，而与数字水印信息嵌入到信号例如视频信号中的格式无关，或者与数据是否存储在缓冲存储器中等无关。
本发明的另一个目的是提供一种装置，其使用嵌入的数字水印信息能实现复制保护。
在本发明的一个方面中，一种用于重放记录介质的数据重放装置包括读取装置、信号检测装置、控制器、数字水印信息检测装置和限制装置，其中在记录介质中记录有具有嵌入到其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息。读取装置从记录介质读取信号。信号检测装置确定通过读取装置读取的信号是否为具有嵌入在其中的数字水印信息的信号。当通过信号检测装置检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，控制器控制由读取装置读取的信号，以便连续传送所述信号以检测数字水印信息，直到根据所述信号的数字水印信息检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止。当通过信号检测装置检测到具有数字水印信息嵌入其中的信号的开始时，数字水印信息检测装置检测数字水印信息。限制装置根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送所读取的信号。
在本发明的另一方面中，一种用于重放记录介质的数据重放装置包括信号检测装置、控制器、数字水印信息检测装置和限制装置，其中在记录介质中记录有具有嵌入其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息。信号检测装置确定从记录介质读取的信号是否为视频或音频信号。当通过信号检测装置检测到视频或音频信号时，控制器控制由读取装置读取的信号，以便连续传送所述信号以检测数字水印信息，直到根据所述信号的数字水印信息检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止。当通过信号检测装置检测到视频或音频信号时，数字水印信息检测单元从所述信号检测数字水印信息。根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，限制装置禁止或限制输出或传送视频或音频信号。
在本发明的另一方面中，一种从记录介质读取和重放数据的数据重放方法包括：读取步骤，从记录介质读取信号；信号检测步骤，确定读取的信号是否为具有数字水印信息嵌入其中的信号；控制步骤，当在信号检测步骤中检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，连续传送在读取步骤中读取的信号以检测数字水印信息，直到根据该信号的数字水印信息的检测结束为止或直到确定数字水印信息为不可检测的为止；数字水印信息检测步骤，当在信号检测步骤中检测到具有数字水印信息嵌入其中的信号的开始时，检测数字水印信息的；以及限制步骤，根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送所读取的信号；其中在记录介质中记录有数字水印信息嵌入其中的信号，数字水印信息包括复制控制信息。
在本发明的另一方面中，一种重放记录介质的数据重放方法包括：信号检测步骤，确定从记录介质读取的信号是否为视频或音频信号的；控制步骤，当在信号检测步骤中检测到视频或音频信号时，连续传送在读取步骤中读取的信号以检测数字水印信息，直到根据该信号的数字水印信息的检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止；数字水印信息检测步骤，当在信号检测步骤中检测到视频或音频信号时，从所述信号检测数字水印信息；和限制步骤，根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息来禁止或限制输出或传送视频或音频信号；其中在记录介质中记录有数字水印信息嵌入到其中的信号，数字水印信息包括复制控制信息。
因此，根据本发明，当检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，使用检测到的开始作为触发器而能够检测数字水印信息。因此，能够减少由数字水印检测引起的加载处理，而且不需要将数据存储在缓冲存储器中就能可靠检测数字水印信息，与数字水印信息嵌入到其中的格式无关。
另外，用于检测数字水印信息所必需的数据量能被维持以可靠执行处理。
另外，根据记录介质的类型或者是否应用了信息隐藏处理，基于复制控制信息的复制控制或重放控制能被执行，从而能够确保防止非法复制。
另外，根据包括在数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制信号的再现，从而通过连接到数据重放装置的外部设备等而防止非法复制。因此，能够获得使用数字水印信息的可靠复制保护。
另外，当检测到具有数字水印信息嵌入到其中的视频或音频信号时，数字水印信息能被检测以获得其中的复制控制信息。复制控制信息能够用于重放或复制控制。
另外，如果视频或音频信号已经被加密或扰频，信息内容能被隐藏起来而没有输出等方面的限制。
另外，能够禁止可重写型介质的重放。
另外，根据复制控制信息的内容，能够产生复制或重放方面的限制。
附图说明
图1为根据本发明的数据重放装置的硬件结构的方框图；
图2为说明向前读取操作的示意图；
图3为表示用于检测MPEG视频序列开始的过程的流程图；
图4为说明当复制控制信息表示“从不复制”时的向前读取操作的示意图；
图5为说明当复制控制信息表示“自由复制”时的向前读取操作的示意图；
图6为说明数据传输限制的示意图；
图7为表示鉴别记录介质和水印检测器操作的过程的流程图；
图8为数据传送控制器的方框图；
图9为不使用缓冲存储器来检测数字水印信息的重放装置的硬件结构的方框图。
具体实施方式
本发明揭示一种用于重放记录介质的数据重放装置(信息重放装置)，在所述介质中记录有作为嵌入信号的数字水印信息，数字水印信息包括用于防止非法拷贝的复制控制信息。本发明适于应用到随机存取的数据重放装置以检测嵌入到比特流(或数据流)中的数字水印信息或根据包括在数字水印信息中的复制控制信息获得复制控制或重放控制。在本发明中，可以使用各种记录介质，包括盘形记录介质、带形记录介质和半导体存储器。复制控制信息(或复制管理信息)包含请求用于复制控制或重放控制的信息，例如复制允许信息、复制禁止信息和复制限制信息。
如上所述的，在由主计算机或类似装置存取的盘形驱动器装置中，在重放过程中不能确保信息的连续性。更具体讲，主计算机具有以一个扇区(两千字节(KB))为单元从盘驱动器装置读取数据的能力，然而当所述盘作为数字视频介质例如DVD(数字通用盘)被执行时，信号以一个ECC(纠错码)块也就是32KB为单位从盘上被解码，随后被存储在缓冲存储器中以将其传送到主机。当重放视频信息时，主计算机以连续的方式读取视频信息。由于主计算机典型的安装有多任务操作系统(OS)，在该视频信息的连续读取过程中，能够存取在同一个盘中的另外地址的数据。在这种情况下，至少在ECC解码器中视频信息以每32KB被分割，并且在主机中以每2KB被分割，从而损害了视频信息的连续性。通常，必须以每帧的形式对嵌入到视频信息中的数字水印信息进行处理，并且当检测到包含在MPEG(运动图像专家组)-2视频序列的传输流(TS)或程序流(PS)中的I图像时，为了提取一帧的I图像，在ECC解码后，必须保持大约2MB数据。
因此，当通过安装有多任务OS的个人计算机或类似装置重放记录在视频介质中的视频信息时，数字水印信息可以是不可检测的，并且不能实现取决于数字水印的复制控制或重放控制。
根据本发明，当不能确保重放信息的连续性时，能够可靠的检测数字水印信息以获得复制控制信息，从而能够实现基于该复制控制信息的复制控制或重放控制。在本发明中，记录介质的嵌入的数字水印信息不必为可检测的，且数据不必存储在缓冲存储器中。也就是，不必向缓冲存储器进行数据存储。另外，例如使用MPEG视频序列的开始码作为触发器，能够检索数字水印信息，而且不存在降低用于数据目的而不是视频目的之记录介质的性能的缺点。
图1表示具有用于检测数字水印信息的机构的数据重放装置1的结构，并且图1适用于盘驱动器。如上面讨论的，虽然在本发明中不必使用数据存储单元来检测数据水印信息，但图1所示的数据重放装置1装有一缓冲存储器。
在构成数据重放装置1的驱动器装置中，这里假定记录介质2为盘形的且为DVD型介质。将要被重放的盘的例子包括受CSS(内容加扰系统)保护的盘、非法复制的盘、由用户制造的盘和仅供私人使用而合法接受复制的盘。
光学头3包括用于从记录介质2读取信号的读取单元4，同时包括一物镜(未示出)，和用于驱动物镜的双轴致动器(未示出)。虽然在图1中没有示出，但正如本领域技术人员所公知的，光学头3还包括作为激光源的激光二极管、光电检测器、用于进给光学头3的进给机构(称作牵引机构)、用于驱动进给机构的驱动源和用于装载盘托架的机构。
心轴马达5构成用于旋转盘的心轴机构。当把盘放在固定到心轴马达5的旋转轴的转台上时，盘被旋转。心轴马达5和下面叙述的驱动电路构成用于记录介质2的旋转机构6。
信号读取处理器7对从光学头3获得的信号直接进行处理。信号读取处理器7和光学头3构成读取单元4。在信号读取处理器7中，通过从光学头3获得的RF(射频)信号将产生不同的信号，例如从DVD读取的EFM加(8/16调制)信号、伺服控制FE(聚焦误差)信号、TE(跟踪误差)信号和牵拉(pull-in)信号。
当物镜被驱动时，提供光学头驱动器8用于聚焦或跟踪控制，而当光学头3的读取点随着记录介质2移动时，用于提供牵引(sled)控制，以及负载控制等。光学头驱动器8由用于驱动马达的驱动器IC(驱动电路)或者其为控制系统的驱动源的线圈构成。
心轴马达驱动器9驱动心轴马达5并且由驱动器IC构成。
DVD解码器10为用于重放信号处理的主电路并且包括DVD信号处理器11、伺服控制器12、盘旋转控制器13、内存控制器14、外部连接接口15、数据传输控制器16、水印接口18和缓冲存储器19。这些元件的功能以单个半导体包的形式获得。
DVD信号处理器11包括RS-PC(里德-索罗门乘积码)编码器、RS-PC解码器、用于检测地址的ID(标识)处理器、8/16调制器以及用于确定将被处理的介质是否为可记录型介质的摆动检测器。从DVD信号处理器11输出的32KB的数据被传送到内存控制器14，并被进一步传送到缓冲存储器19用于存储。该输出数据经水印接口18被进一步传送到水印检测器21，如下所述。
伺服控制器12处理用于聚焦控制、跟踪控制和牵引控制的伺服控制信号，并具有装载控制功能。响应于上面提到的FE信号、TE信号、牵引同步信号等，伺服控制12产生对各自的控制必需的信号，并且将产生的信号发送到光学头驱动器8。
盘旋转控制器13响应来自DVD信号处理器11的信号控制盘的旋转。盘旋转控制器13的输出被传送到心轴马达驱动器9。
内存控制器14具有DVD信号处理器、外部连接接口15和水印接口18对内存访问进行判优的判优功能。存储器控制器14控制向和从缓冲存储器19存储和读取数据。
外部连接接口15与主计算机(主PC)20连接，并由例如，ATAPI(AT附加包接口)实现。可选择的，外部连接接口15可以由SCSI(小型计算机系统接口)、USB(通用串形总线)或IEEE 1394接口形成。
数据传送控制器16被置于内存控制器14和外部连接接口15之间，并且具有根据来自于下述的CPU(中央处理器)26的指令限制数据传输的功能。数据传送控制器16和CPU26构成适用于禁止或限制输出或传送视频或音频信号的限制单元17。
水印接口18将DVD解码器10连接到水印检测器21，并且数据经水印接口18被传递到水印检测器21。
缓冲存储器19用于在DVD信号处理器11和主计算机20之间进行数据传输。从盘2读取的32KB的数据被暂时存储在缓冲存储器19中。
主计算机20通过外部连接接口15连接到数据重放装置1以便在其间进行通信。
在图1中，为了简单起见，接口和水印分别由“I/F”和“WM”表示。
现在说明水印检测器21的详细内容。
水印检测器21构成数字水印检测单元，并且包括用于检测具有数字水印信息嵌入其中的信号的信号检测单元22，并且，当检测到具有嵌入的数字水印信息的信号的开始时，用于从下列部分检测数字水印信息的数字水印信息检测单元24。信号检测单元22由MPEG分析器23和CPU26组成。数字水印信息检测单元24由WM检测处理器25和CPU26组成。水印检测器21在CPU26的控制下操作。
MPEG分析器23适合检测MPEG开始码或提取MPEG视频比特流，并从水印接口18接收数据。分析器23根据检测的MPEG开始码产生一中断信号并将该信号发送给CPU26。
WM检测处理器25对数字水印检测信号进行处理。当数字水印检测结束或当确定数字水印信息为不可检测时，WM检测处理器25产生中断信号并将该信号发送给CPU26，或者在一寄存器中设置数字水印信息，从而使得CPU26能够执行读取操作。
CPU26提供用于数据重放装置1的不同控制或用于确定数字水印信息，并作为控制中心。如下面详细描述的，CPU26进一步将控制信号发送给数据传输控制器16。
现在介绍在数据重放装置1中执行的读取数据的序列。
当将光盘插入到数据重放装置1中时，通过心轴马达5旋转该盘，同时聚焦误差信号和跟踪误差信号经过信号读取处理器7由光学头3传送到伺服控制器12。将伺服控制器12产生的控制信号，例如聚焦控制信号、跟踪控制信号和牵引控制信号传送到光学头驱动器8以放大该信号，并进一步将该信号传送到光学头3，从而形成一进给控制环路。
通过光学头3从光盘读取的信号传给信号读取处理器7，从而提供稳定的EFM加信号。为了从EFM加信号获得对于DVD信号处理器11可读取的数据，将一读出信号时钟传送给盘旋转控制器13以产生心轴控制信号。通过心轴马达驱动器9将该心轴控制信号放大并将该结果信号传送到心轴马达5。从而，形成心轴PLL(锁相环)，结果在DVD信号处理器11中产生稳定的数据提取。
响应来自于主计算机20的请求读取记录在光盘上的数据。主计算机20经过外部连接接口(ATAPI I/F)15为数据重放装置1发布一读取命令。该读取命令包括记录在光盘上的数据的逻辑块地址(LBA)和表示2KB数据的传送长度的信息(参数值)。通过CPU26解释该读取命令，并且作为结果，伺服控制器12被驱动以移动光学头3从而连续读取来自光盘上指定的LBA的数据。DVD信号处理器11使读取的数据存储在缓冲存储器19中作为一个ECC块(32KB)数据，而且该数据经过外部连接接口15被同时传送到主计算机20。当传递指定传输长度的数据时，终止从主计算机发布读取命令。
在该处理中，存储在缓冲存储器19中的一个ECC块(32KB)数据被同时传送到水印检测器21以检测数字水印信息。检测到的数字水印信息被传送到CPU26以确定包含在数字水印中的复制控制信息。当确定复制控制信息表示“复制一次”、“不再复制”和“从不复制”中的任一个时，由于错误而终止所执行的读取命令，同时由于错误后续的读取命令也被终止。那么，就认为数据读取为非法复制，因此使记录在光盘上的数据不能读出。
然而，如上所述的，预定数量的邻近块(ECC块)的数据被请求用于检测数字水印信息。也就是，当从主计算机20发布包括数据单位特别小的传输长度和不连续的LBA的读取命令时，被切分成小块的不连续的ECC块数据输入到水印检测器21。这使得数字水印检测无效。
为了避免这样的麻烦，使用了数据向前读取操作。向前读取功能装在大多数驱动装置中。
图2说明典型的向前读取操作。在图2中，“PC”表示主计算机20，“DVD驱动器”表示数据重放装置1，以及“介质”表示记录介质2(在本例中为DVD)，并通过箭头表示出了这三种设备之间的数据控制流。该例同样适用于下面叙述的图4和5。
当数据重放装置(驱动器装置)1从主计算机20接收在其中指定了某个LBA的读取命令时，从LBA开始直到缓冲存储器19允许的数量(或范围)，ECC块数据以连续的方式被自动存储。
当从主计算机20发布在其中连续指定了LBA的连续读取命令时，由连续的读取命令请求的数据被存储在数据重放装置1的缓冲存储器19中，因此允许响应读取命令立即传送数据，从而增强执行效率。换言之，没必要每次发布数据读出请求时都访问记录介质2来读取数据。
在图2所示的例子中，从主计算机20到驱动器装置1发布扇区号“#N”的读出请求“读取#N”，和，响应该请求，驱动器装置1执行搜索操作(“搜索#N”)以向前读取7个扇区序列直到第N个扇区。从而，在由箭头R表示的范围中，扇区号#N到#N+7的数据被读取并存储在缓冲存储器19中。该范围对应于从向前读取操作开始的时间到向前读取操作结束的时间之间的周期。当在向前读取的高速缓存中找不到数据时或当缓冲存储器19装满数据时，向前读取操作结束。
在该操作过程中，请求的扇区号#N的数据，如被数据#N表示的，被从驱动器装置1传送到主计算机20。因为对应于连续的读出请求“读取#N+1”和“读取#N+2”的数据被存储在缓冲存储器19中，数据作为“数据#N+1”和“数据#N+2”被传递到主计算机20而不需访问盘2。
当驱动器装置1接收用于请求不在向前读取范围R中的数据的读出请求“读取#N+j”时，在搜索操作“搜索#N+j”中访问盘，并且数据“数据#N+j”被从驱动器装置1传递到主计算机20。
在图1中，当MPEG分析器23检测到MPEG视频序列的开始时，执行上述的向前读取操作，并将邻近数据输入到水印检测器21。同时在向前读取操作过程中，当从主计算机20发布存储在缓冲存储器19中的数据的读取命令时，传送数据。然而，当来自于主计算机20的读取命令所请求的数据未存储在缓冲存储器19中时，响应该读取命令从光盘2不读取数据直到由检测处理器25执行的数字水印检测结束或由于时间超时而确定数字水印为不可检测的等等。
因此，当检测到信号的开始时，将连续读取的信号(数据)传递到检测处理器25，直到根据该信号的数字水印检测结束或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止。
图3说明检测由分析器23执行的MPEG视频序列的开始的过程。图3所示的过程适用于MPEG数据结构。
如图3所示，在步骤S1中，首先，确定压缩类型。如果在步骤S1确定为视频压缩，则进行步骤2的过程。当在步骤S2检测到序列标题时，执行步骤S3的过程。
当在步骤S3检测到GOP开始码时，进行步骤S4的过程，在此过程中，确定是否出现了图像开始码。如果出现了图像开始码，在步骤S5确定图像开始码是否表示I图像或是其中嵌入了数字水印信息的部分。术语“GOP”或图像组表示具有I图像、P图像、B图像的结合且在MPEG中能随机存取的高层处理单元。I图像或内编码图像通过帧内信息独立编码。
如果在步骤S1到S5的每个中获得肯定的结果，并且检测到MPEG视频序列的开始，则通过中断信号等立即告知CPU26检测。同时，开始由检测处理器25执行数字水印检测处理。由检测处理器25执行的数字水印检测处理的结束也通过中断信号等告知CPU26。根据这些中断信号，CPU26控制解码器10执行上述的向前读取操作。
如果在步骤S1到S5的每步中获得否定的结果，则重复相同的处理。
图4说明当从数字水印信息获得的复制控制信息表示“从不复制”时的向前读取操作。当数字水印信息表示“复制一次”或“不再复制”时，执行相似的操作。
一旦有来自主计算机20的读出请求“读#N”，请求扇区号#N的数据被从驱动器装置1传送到主计算机20。在图4中，水印检测在时间(1)开始，同时该水印检测在时间(2)结束以确定复制控制信息表示“从不复制”。在该时间段内，执行向前读取操作，扇区号#N到#N+i的数据被从盘2传送到驱动器装置1。这里假定向前读取操作一直执行到水印检测结束或由于时间超时而终止检测为止。
由于错误状态信息(“错误状态”)响应读出请求“读取#N+j”被返回到主计算机20，则不传递响应连续读出请求“读取#N”的相应数据“数据#N”，而是仅仅将错误状态信息传递给主计算机20。
图5说明当从数字水印信息获得的复制控制信息表示“自由复制”时的向前读取操作。当数字水印信息为不可检测时，执行相似的操作
在图5中说明的向前读取操作与图4说明的向前读取操作的区别在于：水印检测在时间(2)结束以确定复制控制信息表示“自由复制”。
在这种情况下，作为响应读出请求“读取#N+j”的搜索操作“搜索#N+j”中的数据访问结果，请求扇区号#N+j的数据被传递给主计算机20，如由标有“数据#N+j”的箭头所表示的。
如上面所讨论的，当由信号检测单元22检测到具有数字水印信息嵌入其中(在本例中为MPEG视频序列的开始)的信号的开始时，将连续信号传送给数字水印信息检测单元24，直到根据该信号的数字水印检测结束或直到确定数字水印信息为不可检测的为止。这确保了检测的可靠性。术语“连续信号”包括用于检测数字水印信息所必需的数据量，除非能确保读取信号的连续性。特别地，即使当从主计算机20或类似装置访问时将数据切分成小段而降低了信息的连续性，也能够防止通过以连续的方式强制读取数据而使检测数字水印信息所必需的数据量受到非法操作或处理软件的影响。例如，针对避免复制保护和非法复制的软件将被阻止。
优选的是，当信号检测单元22检测到信号的开始时，数字水印检测开始从记录介质2向前读取信号，并且当数字水印检测结束时(当检测到数字水印信息时或当确定数字水印信息为不可检测的时)向前读取操作终止。
在前面的叙述中，在禁止复制情况下或复制限制情况下，错误状态信息被返回到主计算机20。然而本发明不局限于这种情况。为了提高复制限制能力等，修改或限制使用的数据是有效的，并且通过例子可以预期得到下列形式：
(A)使得未被传送的数据的内容为无效的；
(B)发现经过非法操作之后的所有数据的内容为无效的。
在形式(A)中，在未被传送的一个ECC块(32KB)数据中，例如，当发现非法复制或类似操作时，在将数据传送到主计算机20之前，设置所有视频压缩的MPEG数据值为预定值，例如用于屏蔽、消音等的“00”。
图6示出该操作的原理。在图6中，“WT”表示水印检测的周期；“wts”表示水印检测开始的时间；“wte”表示水印检测结束的时间；及“tte”表示数据传送结束的时间。
在图6中，在水印检测结束的时刻“wte”，与一个ECC块(32KB)数据有关的状态信息(例如禁止复制信息)被确定。在水印检测过程中执行数据传送操作，并在时间“tte”结束。当状态信息提示确定为非法拷贝时(禁止复制信息)，修改在时间“tte”之后未传送的数据的值以便在将数据传送到主计算机20之前使数据无效。
在形式(B)中，例如，一旦检测到非法复制或存取，在将数据传送到主计算机20之前，设置所有连续的视频压缩的MPEG数据值为预定的值，例如“00”。也就是，不但未传送的数据，而且在发现非法复制(禁止复制信息)之后的所有数据的值都被修改以便在将数据传送到主计算机20之前使数据无效。
在任一种情况下，当从由数字水印信息检测单元24检测到的数字水印信息确定的复制控制信息表示禁止复制信息或限制复制信息(包括限制复制出现的数量和允许部分使用)时，(在图1所示的例子中，通过从CPU26到数据传送控制器16传递的信号)禁止或限制读取信号的输出或传递。如上所述的，术语“禁止”不但包括禁止用于复制或重放的输出或传送处理，而且包括传送无效数据。传送的数据不局限于产生无效的数据，也可以是用信息数据替换的数据(图像数据或音频数据)，即以图像或音频的形式表示非法复制的禁止或对非法复制进行报警。
在所说明的实施例中，从记录介质读取视频信号；然而，本发明也可以使用包括不同内容信息的信号，例如音频信号。通过信号检测单元检测从记录介质读取的视频或音频信号，并通过数字水印检测单元从该信号检测数字水印信息。根据包含在数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制使用限制单元17的视频或音频信号的输出或传输。
下面以DVD-ROM(DVD只读存储器)和DVD-R(可刻录DVD)或DVD-RW(可重写DVD)的先后关系讨论了根据记录介质类型和数字水印信息的输出限制。
记录介质被分成只读型介质和可写入型介质，并且，例如，正如所指出的，DVD-ROM为只读型介质。
在一些情况下，视频信息已经被隐藏起来(例如，被加密或扰频)，在其它情况下，不被隐藏。
表1示出了相应的关系。
                                                  表1
    介质类型     复制控制信息   数据隐藏     重放
    ROM     自由复制   未经CSS扰频     允许
    ROM     复制一次   该结合为不可利用的     禁止
    ROM     不再复制   该结合为不可利用的     禁止
    ROM     从不复制   通过CSS进行部分编码     允许
    可记录     自由复制   未经CPRM编码和记录     允许
    可记录     复制一次   在该结合中记录为不可利用的     禁止
    可记录     不再复制 通过CPRM编码和记录     允许
    可记录     从不复制 在该结合中记录为不可利用的     禁止
在表1中，“ROM”表示只读型介质，“可记录”代表可写入型(可记录)介质。复制控制信息被记录作为光盘中的水印。如上所述的，“CSS”为内容扰乱保密法的缩写，和“CPRM”或用于记录介质的内容保护为经授权当局，称为4C集团，许可的版权保护技术。其中只允许刻录一次的程序被扰频并记录。用于DVD-R和DVD-RW记录的CPRM的技术密钥为利用了对于盘来说唯一的ID信息(介质ID)，MKB(介质密钥块)数据以可再现的形式记录在盘的导入区域，设备密钥集被并入，并且使用通过介质ID、MKB和设备密钥集(如果缺少设备的密钥数据，则该设备将不可用)产生的密钥数据(介质唯一的密钥)对内容信息进行加密。
正如表1所显示的，当复制控制信息表示“复制一次”或“不再复制”时，禁止只读盘的重放。当复制控制信息表示“自由复制”时，只读盘包含未扰频的数据并允许重放。当复制控制信息表示“从不复制”时，只读盘包含经部分扰频的数据并允许重放。
当复制控制信息表示“复制一次”或“从不复制”时，禁止重放可写入型盘，而当复制控制信息表示“自由复制”或“不再复制”时，允许重放可写入型盘。
假定不考虑介质类型，基本地，当复制控制信息表示“复制一次”、“不在复制”或“从不复制”时，禁止或限制信号输出或传输。
如果盘为可刻录型的，则CPRM兼容盘的记录格式与非CPRM兼容盘的记录格式不同。其细节在表2中示出。
                                           表2
    介质类型     复制控制信息     记录格式
    CPRM兼容盘     自由复制     加密或未加密
    CPRM兼容盘     复制一次     记录为不可用的
    CPRM兼容盘     不再复制     加密
    CPRM兼容盘     从不复制     未记录
    非CPRM兼容盘     自由复制     未加密
    非CPRM兼容盘     复制一次     未记录
    非CPRM兼容盘     不再复制     未记录
    非CPRM兼容盘     从不复制     未记录
如表2所显示的，记录格式根据记录介质的类型或水印状态(复制状态)而不同。
因此，需要根据信号是否已被隐藏或根据记录介质的类型来确定或鉴别包含有内容信息的信号。具体讲，有必要确定记录在记录介质上的信号(包括视频信号和音频信号)是否已经被加密或扰频或者确定记录介质是否为可写入型介质还是只读介质。根据包含在数字水印信息中的复制控制信息(或状态信息)的内容，控制数字水印检测或者禁止或限制输出或传输从记录介质读取的信号是有效的。
例如，在图1中，当判定盘2为DVD-ROM盘时，盘2包括经CSS部分编码或未编码的数据。仅在后者的情况下，水印检测器21被触发。
当判定盘2为可写入型盘时，盘2包括经CPRM编码或未经编码的数据。在任一种情况下，水印检测器21都被触发(如果盘2包含已经编码的数据，则不能由水印检测器2 1检测到数字水印信息)。在兼容CPRM的“可记录”盘中，不必对内容信息进行加密，并且水印检测器21被优先触发。如果可记录盘包含经加密的内容信息，则不能检测到数字水印信息。既然仅在数据包含具有表示“自由复制”的状态信息的数字水印时记录未加密数据，如果检测到其它状态信息则发现非法复制。
图7为表示鉴别记录介质和水印检测器21的操作的过程的流程图。
在步骤S10，首先，确定将要处理的盘是否为只读盘。如果所述盘为DVD-ROM盘，执行步骤S11的过程。否则执行步骤S14的过程。
在步骤S11，确定盘是否包括受CSS保护的数据。如果盘包括受CSS保护的数据，执行步骤S12的过程。否则执行步骤S13的过程。
在步骤S12，确定盘为受CSS保护的DVD-ROM盘，并执行步骤S15的过程，此时，如上讨论的，停止水印检测器21。
在步骤S13，确定盘为具有未经扰频的数据的DVD-ROM盘，并执行步骤S16的过程，此时，如上讨论的，停止水印检测器21。
在步骤S14，确定盘为可写入型盘，并执行步骤S16的过程，此时，如上所讨论的触发水印检测器21。
从摆动检测信息、盘识别信息等获得用于在步骤S10和S11中进行有条件的确定所必需的信息。
因此，根据记录介质的类型或是否获得加密数据，优先控制数字水印信息检测单元(水印检测器21)的触发。
如上所述的，包括在检测的数字水印信息中的复制控制信息表示“自由复制”、“复制一次”、“不再复制”和“从不复制”中的任一个。当复制控制信息表示“自由复制”时，驱动器装置1允许盘的重放，否则，根据请求禁止或限制输出或传输从记录介质读取的信号(例如，不允许重放)。
通过将控制信号从CPU26传送到数据传送控制器16而屏蔽比特流，可以实现在数据传送方面的限制。具体讲，CPU26允许存储其输出将被限制的物理扇区号(PSN)，同时允许将存储的物理扇区号传送到数据传送控制器16以设置扇区号，以便能屏蔽每个视频压缩中的MPEG数据流。
在图1中，经处理的ECC块的数据和该块的物理扇区号通过水印接口18从解码器10提供给水印检测器21。当MPEG分析器23检测到I图像时，在水印检测开始的时刻，物理扇区号“开始PSN”传送到CPU26。
当水印检测器21终止水印检测时，表示水印检测结果和在水印检测结束时刻的物理扇区号“结束PSN”的信息传送到CPU26。
以这种方式，根据包含在检测的数字水印信息中的复制控制信息，CPU26能够实施掌握控制何时产生了物理扇区的非法复制。当发现非法复制时，存储根据检测到的数字水印获得的相应的物理扇区号并将其传送给数据传输控制器16，以便对应于该扇区号的每个视频压缩中的数据流能被屏蔽从而将逻辑积“00”应用到数据值。
图8表示数据传送控制器16的结构。数据传送控制器16包括两个开关27和28，一指定的PSN检测器29，一标题检测器30和屏蔽处理器31。
首先，2KB扇区数据传送到开关27和指定的PSN检测器29。
根据CPU26指定的逻辑扇区号(见图1中的PSN)，指定的PSN检测器29指定开关27的状态。当开关27置于第一种状态时，扇区数据传送到后续开关28。当开关27置于第二种状态时，扇区数据传送到标题检测器30。
标题检测器30检测视频压缩的开始，并根据检测结果控制开关28的状态。当响应来自标题检测器30的信号而将开关28置于第一种状态时，扇区数据未经屏蔽而输出。当将开关28置于第二种状态时，扇区数据传送到屏蔽检测器31以进行屏蔽，并输出该经屏蔽的数据。
因此，当检测到视频压缩的开始时，开关27将置于第二种状态。当将要对MPEG数据进行屏蔽时，开关27将被置于第一种状态而开关28将被置于第二种状态。
在该电路中，在传送2KB扇区数据之前，通过CPU26指定的逻辑扇区号校验传输扇区的逻辑扇区号(也就是，当发现非法复制时在其中检测到数字水印信息的扇区号)。当没有限制施加到传输数据时，扇区数据未经修改而被传递；然而，当将任何限制施加给传输数据时，在传送之前屏蔽数据。
在限制重放将经CSS扰频的视频数据复制到其上的光盘的情况下，通过CPU26仅仅指定和存储将要处理的最小逻辑扇区号，并且可以限制通过主计算机20请求的其逻辑扇区号超过存储的号的所有数据的输出或传输。在这种情况下，在图8中，指定最小的PSN，并屏蔽具有超过最小PSN的PSN的数据。
应该注意，仅因复制控制信息表示禁止复制的信息时，不应禁止数据的输出或传输。
例如，当记录介质2为只读介质并确定记录在其上的所有或部分数据已经被加密或扰频时，即使包含在数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息时，也允许数据的输出或传输。在上面提到的表1中，当复制控制信息表示“从不复制”时，DVD-ROM盘包含通过CSS部分编码的数据，但允许其重放。因此，在某些情况下，没有输出或传输从记录介质读取的信号的禁止或限制并不重要。
另一方面，如表1所示，确定记录介质2为可写入型介质并且包含在数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或允许预定次数的复制(在本例中为一次)时，禁止或限制输出或传输从记录介质2读取的信号。这是因为不管加密与否都未允许记录。
虽然参照图1通过使用缓冲存储器19的数据重放装置在上下文中已经讨论了本发明，但本发明并不限于此，也可不必使用缓冲存储器来检测数字水印信息。
图9表示具有这样一种结构的数据重放装置1。
下面将介绍图1所示的数据重放装置1和图9所示的数据重放装置之间的区别。
在图9中，输入到水印检测器21的数据直接从DVD信号处理器11供给。
具体讲，在图1中，来自缓冲存储器19的数据经过内存控制器14通过水印接口18输入到水印检测器21。相反，在图9中，从DVD信号处理器11输出的数据通过水印检测接口18输入到水印检测器21。
其余的元件的结构与上面参照图1所介绍的相同。相同的元件由与图1中相同的参考标记表示，从而省略了对它们的描述。
在本发明中，为了检测数字水印信息，缓冲存储器的使用为不必要的。本发明包括其中不使用缓冲存储器来检测数字水印信息的形式，如参考图9介绍的，并包括使用缓冲存储器来检测数字水印信息的形式，如参考图1介绍的。
当使用缓冲存储器来检测数字水印信息时，根据缓冲存储器的使用情况可以得到下述情形，例如：
(I)使用存储在缓冲存储器中的数据；
(II)将数据存储在缓冲存储器中直到充满缓冲存储器，并且该后续的数据被传送到水印检测器而不是缓冲存储器；和
(III)当缓冲存储器为满的时，水印检测也终止。
在情形(I)中，数据被方便的存储在缓冲存储器中，在向前读取存储器中可以减少间接读取。
在情形(II)中，可以方便的减少缓冲存储器的容量，从而降低成本。
在情形(III)中，能够方便的使用与传统的驱动器装置中的相同但不具有检测数字水印信息功能的缓冲存储器管理机构，来成功地获得数字水印检测，因此不需要对传统的驱动器装置做出巨大改进。
然而，在该装置的实际设计中，应该考虑上述情形的优点和缺点以确定是否使用缓冲存储器和怎样使用缓冲存储器。
如上面所说的，通过本发明可获得多种优点。
如果将随机地址的读出请求从主计算机发布给驱动器装置，驱动器装置能够可靠检测嵌入到视频信息中的数字水印信息。因此，例如，当使用可选择的重复进行读和写的可写驱动器时，在读取处理过程中能够检测视频信息，同时能检测嵌入到视频信息中的数字水印信息。从而获得了高可靠性的水印检测。
本发明能够在不降低传统驱动器装置执行效率的情况下得到应用。例如，因为当重放连续数据时执行了基本相同的操作，则利用本发明的DVD视频盘重放装置与传统的DVD视频盘重放装置将没有区别。在其中没有特别记录防止复制视频信息的数据盘(DVD数据盘)中，不能发生引起上述处理或操作的触发，结果具有安全性。
通常，高效率驱动器装置要求支持盘的高速旋转。然而在本发明中，与用于重放的盘的高旋转速度成比例的短时间内就可检测到数字水印，并且驱动器的自动向前读取操作能够减少间接读取。另外，与用于重放的盘的高旋转速度成比例，视频信息中的大量数据能用于数字水印检测，结果导致数字视频信息的更高的检测可靠性。这些优点更多的是通过更高执行率的驱动器装置获得，从而满足高执行效率要求或高重放率。

Claims (18)

1.一种数据重放装置，用于对记录介质进行重放，在该记录介质上记录有具有嵌入在其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息，所述数据重放装置包括：
用于从记录介质读取信号的读取装置；
信号检测装置，用于确定由读取装置读取的信号是否为具有嵌入在其中的数字水印信息的信号；
控制器，用于当通过信号检测装置检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，控制由读取装置读取的信号，以便连续传送所述信号以检测数字水印信息，直到根据所述信号的数字水印信息检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止；
数字水印信息检测装置，用于当通过信号检测装置检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时检测数字水印信息；以及
限制装置，用于根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送所读取的信号。
2.根据权利要求1的数据重放装置，其中，确定记录在记录介质上的信号是否已经被加密或扰频，或者确定记录介质是否为可写入型介质还是只能重放型介质，并且根据该确定结果和包含在数字水印信息中的复制控制信息禁止或限制从记录介质读取的信号的输出或传送。
3.根据权利要求1的数据重放装置，其中，当包括在由数字水印信息检测装置检测到的数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或限制复制的信息时，禁止或限制读取信号的输出或传送。
4.根据权利要求2的数据重放装置，其中，当包括在由数字水印信息检测装置检测到的数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或限制复制的信息时，禁止或限制读取信号的输出或传送。
5.一种数据重放装置，用于对记录介质进行重放，在该记录介质上记录有具有嵌入到其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息，所述数据重放装置包括：
信号检测装置，用于确定从记录介质读取的信号是否为视频或音频信号；
控制器，用于当通过信号检测装置检测到视频或音频信号时，控制由读取装置读取的信号，以便连续传送所述信号以检测数字水印信息，直到根据所述信号的数字水印信息检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止；
数字水印信息检测装置，用于当通过信号检测装置检测到视频或音频信号时检测来自该信号的数字水印信息；和
限制装置，用于根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送所述视频或音频信号。
6.根据权利要求5的数据重放装置，其中确定视频信号或音频信号是否已经被加密或扰频，或者确定记录介质是否为可写入型介质或只读介质；并且限制装置根据该确定结果和包括在数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送从记录介质读取的信号。
7.根据权利要求6的数据重放装置，其中当确定记录介质为只读介质并且视频或音频信号已经被加密或扰频，并且当包括在数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息时，不禁止从记录介质读取的信号的输出或传送。
8.根据权利要求6的数据重放装置，其中当确定记录介质为可写入型介质并且包括在数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或允许复制预定次数的信息时，禁止或限制从记录介质读取的信号的输出或传送。
9.根据权利要求5的数据重放装置，其中包含在数字水印信息中的复制控制信息包括表示“自由复制”、“复制一次”、“不再复制”和“从不复制”中的任何一种的信息；和
当复制控制信息表示“复制一次”、“不再复制”或“从不复制”时，限制装置禁止或限制输出或传送从记录介质读取的视频或音频信号。
10.一种数据重放方法，用于从记录介质读取和重放数据，其中该记录介质上记录有具有嵌入在其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息，所述数据重放方法包括：
读取步骤，从记录介质中读信号；
信号检测步骤，确定读取的信号是否为具有嵌入在其中的数字水印信息的信号；
控制步骤，当在信号检测步骤中检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，连续传送在读取步骤中读取的信号以检测数字水印信息，直到根据该信号的数字水印信息的检测结束为止或直到确定数字水印信息为不可检测的为止；
数字水印信息检测步骤，当在信号检测步骤中检测到具有嵌入在其中的数字水印信息的信号的开始时，检测数字水印信息；以及
限制步骤，根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息，禁止或限制输出或传送所读取的信号。
11.根据权利要求10的数据重放方法，还包括用于确定记录在记录介质上的信号是否已经被加密或扰频的确定步骤，或者包括用于确定记录介质是否为可写入型介质或是只能重放的介质的确定步骤，
其中根据确定步骤的结果和包括在数字水印信息中的复制控制信息禁止或限制从记录介质读取的信号的输出或传送。
12.根据权利要求10的数据重放方法，其中，当包括在于数字水印信息检测步骤中检测到的数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或限制复制的信息时，禁止或限制读取信号的输出或传送。
13.根据权利要求11的数据重放方法，其中，当包括在数字水印信息检测步骤中检测到的数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或限制复制的信息时，禁止或限制读取信号的输出或传送。
14.一种数据重放方法，用于对记录介质进行重放，在该记录介质上记录有具有嵌入在其中的数字水印信息的信号，该数字水印信息包括复制控制信息，所述数据重放方法包括：
信号检测步骤，确定从记录介质读取的信号是否为视频或音频信号；
控制步骤，当在信号检测步骤中检测到视频或音频信号时，连续传送在读取步骤中读取的信号以检测数字水印信息，直到根据该信号的数字水印信息的检测结束为止或者直到确定数字水印信息为不可检测的为止；
数字水印信息检测步骤，当在信号检测步骤中检测到视频或音频信号时，从该信号检测数字水印信息；和
限制步骤，根据包括在检测到的数字水印信息中的复制控制信息禁止或限制输出或传送视频或音频信号。
15.根据权利要求14的数据重放方法，还包括用于确定视频或音频信号是否已经被加密或者扰频的确定步骤，或者包括用于确定记录介质是否为可写入型介质或只读介质的确定步骤，
其中，在限制步骤中，根据确定结果和包括在数字水印信息中的复制控制信息禁止或限制从记录介质读取的信号的输出或传送。
16.根据权利要求15的数据重放方法，其中，当确定记录介质为只读介质和视频或音频信号已经被加密或扰频，并且包括在数字水印信息中的复制控制信息表示复制禁止的信息时，不禁止从记录介质读取的信号的输出或传送。
17.根据权利要求15的数据重放方法，其中，当确定记录介质为可写入型介质和包括在数字水印信息中的复制控制信息表示禁止复制的信息或允许复制预定次数的信息时，禁止或限制从记录介质读取的信号的输出或传送。
18.根据权利要求14的数据重放方法，其中包含在数字水印信息中的复制控制信息包括表示“自由复制”、“复制一次”、“不再复制”和“从不复制”中的任何一种的信息；和
在限制步骤中，当复制控制信息表示“复制一次”、“不再复制”或“从不复制”时，禁止或限制从记录介质读取的视频或音频信号的输出或传送。
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