CN1256557A - 水印叠加方法和装置及传输方法、编辑和视频输出装置 - Google Patents

Abstract

一种在视频信号上叠加数字水印信息的方法和装置。该方法确定转换前叠加有数字水印信息的视频信号格式,并确定转换后的视频信号格式。然后确定转换前包括水平和垂直两个方向的整数像素的视频信号单元块的尺寸,以使当视频信号转换成转换后的视频信号格式时,转换后所得到的单元块尺寸也包括水平和垂直两个方向的不同的整数像素。该转换是在水平方向或垂直方向或连续帧或场之间的时间方向中通过内插处理或变疏处理有选择地发生的。

Description

水印叠加方法和装置及 传输方法、编辑和视频输出装置

本发明涉及用于检测叠加在提供的视频信号或其他信号上的数字水印信息的数字水印信息叠加方法和数字水印信息传输方法。通过以在再现提供的视频信号期间不会被识别成数字水印信息的方式将数字水印信息叠加在视频信号上来发送数字水印信息。本发明还涉及数字水印信息叠加装置和利用本发明的该方法的编辑(authoring)装置和视频信号输出装置。

近来开发的技术已经做到允许大量信息通过录象带、数字视盘(DVD)、Internet、广播媒体等来分布。通过非法复制(拷贝)该分布信息而造成的对信息版权的侵犯已经成为严重问题。

已经考虑了各种保护方法，以便克服该拷贝问题。在一种方法中，将用于控制复制的信息和版权信息附加到记录的视频信息等内容中，以便能够利用所附加的版权信息来防止对记录信息的非法复制。然后进行搜索以便确定非法复制记录信息的商贩。版权信息可以通过数字水印处理被附加到记录的信息中，数字水印处理是将水印信息作为噪声隐藏到记录信息中的对个人感知视频数据和音乐数据来说并不重要的信号部分中。通过这种数字水印处理隐藏在视频数据和音乐数据中的附加信息，不容易由对信号如何首先隐藏在信号中的情况不了解的个人从所述视频数据和音乐数据中除去。另一方面，即使在对视频数据和音乐数据执行滤波处理和数据压缩处理之后，附加的数字水印信息也必定仍然保留在视频数据和音乐数据中。然后，该数据可由指定的专人提取。数字水印信息能这样叠加在记录的信息上，以防止版权信息被除去。因为叠加在内容信息上的数字水印信息只能通过指定的专人提取，所述可防止对记录信息的非法复制。

除了常规的标准清晰度格式的电视系统(以下简称SDTV系统)之外，能提供高清晰度视频图像的高清晰度电视系统格式的视频信号(以下简称HDTV系统)也已经被普遍使用。SDTV系统的视频信号包括构成一帧的垂直方向的480行和水平方向的720个像素。另一方面，HDTV的视频信号包括垂直方向的1080行和水平方向的1920个像素。

通过使垂直方向的行变疏和使水平方向的像素减少，可以将HDTV系统的视频信号转换成SDTV系统的视频信号。类似地，通过增加垂直方向的行数和水平方向的像素数，可以将SDTV系统的视频信号转换成HDTV系统的视频信号。然而，当复制控制信息被作为数字水印信息叠加在HDTV系统的视频信号上时，如果该视频信号被转换成SDTV系统的视频信号，则被叠加的数字水印信号被变形。因此，在这样的信号转换之后很难从视频信号中精确地检测出数字水印信息，类似地，当复制控制信息作为数字水印信息被叠加在SDTV系统的视频信号上时，如果该视频信号被转换成HDTV系统的数字信号，则该数字水印信息被变形。因此，在这种信号转换之后，也很难从视频信号中精确检测数字水印信息。

变形现象不仅发生于在HDTV系统的视频信号和SDTV系统的视频信号之间进行信号转换的过程中，而且也发生于在例如NTSC系统的视频信号转换为PAL系统的视频信号或者转换为SECAM系统的视频信号的过程中或相反的信号转换过程中。由于在这样的转换之后不能从信号中精确检测到叠加的复制控制信息，从而有可能不顾复制控制信号而非法复制视频信号。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够克服上述缺点的改进的数字水印信息叠加方法、数字水印信息传输方法、数字水印信息叠加装置、视频信号输出装置、视频信号再现装置以及视频记录媒体。

本发明的另一个目的是提供一种在信号从一种格式转换成另一种格式之前或之后，能够简化地和精确地检测叠加在视频信号上的数字水印信息的改进的数字水印信息叠加方法、数字水印信息传输方法、数字水印信息叠加装置、视频信号输出装置、视频信号再现装置和记录媒体。

从下面的说明和附图中，本发明的其他目的和优点的一部分将会很清楚，一部分将会很明显。

根据本发明，提供了一种用于将数字水印信息叠加到将经受信号转换的视频信号上的数字水印信息叠加方法，包括对每一帧或场在水平方向或垂直方向或时间方向上的内插处理或变疏处理。根据本发明，考虑到信号的当前格式和信号将被转换的格式而将数字水印信息叠加到视频信号上。

根据一种典型的数字水印信息叠加方法，例如，当HDTV系统的视频信号将被转换成SDTV系统的视频信号，或者SDTV系统的视频信号将被转换成HDTV系统的视频信号时，在数字水印信息已经被叠加到视频信号之后，执行垂直方向的行变疏和内插和水平方向的像素变疏和内插。在信号转换之后，在视频信号上叠加的数字水印信息被变形，造成了不能从转换的视频信号中检测数字水印信息。

因此，根据本发明，在视频信号被转换之前，考虑到视频信号将被转换的格式，将数字水印信息叠加到视频信号上。相应地，在信号转换之前叠加到视频信号的数字水印信息，能在不丢失任何数字水印信息的情况下在转换之前或之后被检测。

在本发明的数字水印信息叠加方法中，视频信号的一个图像的一部分的一个小区域被定义为一个单元块。图像被分成所定义的多个这种单元块，图像的每个像素属于一个单元块。数字水印信息被叠加到单元块中。在信号转换之后，整个m像素(横向)×n像素(垂直方向)数构成块。数字水印信息被叠加到视频信号中定义的每个单元块中。在此情况下，在信号转换之前确定在视频信号中定义的单元块的尺寸，以便在信号转换之后在视频信号中单元块水平方向中的像素数m×垂直方向中的像素数n变成一总(整)数。这样，甚至在视频信号已经被转换之后，单元块的尺寸也不会变得不规则。在信号转换之后的视频信号中的单元块在水平方向和垂直方向中的像素数是一总数，即单元块的尺寸是一预定尺寸。相应地，信号转换之前在视频信号上叠加的数字水印信息能被精确检测而不会改变数字水印信息的意义。

此外，在本发明的数字水印信息叠加方法中，在每个单元块中叠加的数字水印信息包含利用在每块中分配的一个码片(chip)的扩展码形成的一扩展频谱信号。包括于数字水印信息的扩展频谱信号是通过在图像的每个块单元中分配一个码片的扩展码，然后利用这样的扩展码执行一频谱扩展过程而形成的。因此，在其上包括有叠加的扩展频谱信息的视频信号能够被传输。当在视频信号上通过频谱扩展处理叠加的信息将被检测时，利用相同的扩展码执行反向扩展处理(inverse spreading process)。从而通过频谱扩展处理在视频信号上叠加的信息能被精确检测。

根据本发明的数字水印信息叠加方法，甚至当高清晰度电视信号被转换成标准电视信号或标准电视信号被转换成高清晰度电视信号时，在信号转换之前或之后都能从视频信号中精确检测数字水印信息。根据本发明的数字水印信息叠加方法，例如，甚至当NTSC系统的电视信号被转换成其他系统的电视信号时，或当不是NTSC系统的其他系统的电视信号被转换成NTSC系统的电视信号时，在信号被转换之前和或之后，都能从任何视频信号精确检测数字水印信息。

在本发明的数字水印叠加方法中，用于信号将被转换的各个不同格式的多个数字水印信息片(piece)能被同时叠加在视频信号的不同部分。对应于多种不同格式形成的各个数字水印信息片被叠加在视频信号的空间多路分割格式或时间多路分割格式的图像的每个区域中。相应地，甚至当视频信号将被转换成多种不同格式的视频信号时，在信号转换前叠加在视频信号上的数字水印信息也能够从信号转换后的视频信号中精确检测出。

此外，在本发明的数字水印信息叠加方法中，对应于视频信号将被转换的多种不同格式的每一种的不同扩展码，可被用于执行使视频信号包含水印信息的扩展处理。这样，甚至当视频信号被转换成多种不同格式中的一个或多个时，在信号转换前在视频信号中叠加的数字水印信息，能够在信号转换后从视频信号中被精确检测。

相应地，本发明包括若干步骤和一个或多个这样的步骤的相互关系，和适于实施这些步骤的体现结构的装置、单元组合、和部件排列，以及以下详细披露的举例说明，和将在权利要求书中指明的本发明的范围。

为更好地了解本发明，参考以下结合附图的描述，附图中：

图1是描述根据本发明的数字水印信息叠加方法的本发明第1实施例构成的编辑装置的方框图；

图2是描述图1所示编辑装置的PN产生器的方框图；

图3是描述图1所示编辑装置的PN转发器的方框图；

图4描述图1所示编辑装置中将被叠加到一视频信号的扩展频谱信号的图示；

图5A和5B描述的是图1所示的编辑装置所采用的本发明的扩展频谱信号叠加方法；

图6A至6F描述的是根据本发明将被叠加到一视频信号上的扩展频谱信号的格式；

图7A至7D描述的是信息信号、复制控制信号和扩展频谱复制控制信息之间的相互关系；

图8是用于再现通过本发明的图1的编辑装置记录在记录媒体上的视频信号的、根据本发明构成的视频信号再现装置的方框图；

图9描述的是图8所示视频信号再现装置的水印解码器的图示；

图10描述的是用于在记录媒体上记录从图8所示视频信号再现装置再现并输出的被再现的视频信号的视频信号记录装置的方框图；

图11描述的是本发明的扩展频谱信号叠加方法和扩展频谱信号检测方法，其中，信号被转换成具有不同帧速率的视频信号；

图12描述的是用于叠加到一视频信号上的扩展频谱信号的轮廓；

图13描述的是另一个用于叠加到一视频信号上的扩展频谱信号的轮廓；

图14描述的是用于叠加到一视频信号上的扩展频谱信号的轮廓；

图15A和15B描述的是根据本发明的由图1所示编辑装置应用的扩展频谱信号叠加方法；和

图16描述的是根据本发明将被叠加在一视频信号上的另外的数字水印信息格式。

参照附图将描述根据本发明的数字水印信息叠加方法、数字水印信息传输方法、数字水印信息叠加装置、编辑装置和视频信号输出装置。

在以下说明的实施例中，编辑装置是由提供内容信息，例如视频信号的内容信息提供者使用的视频信号记录装置，通过记录这些信号到数字通用盘(下文中称为DVD)或其他相当的记录媒体上来提供所述内容信息。当视频信号被记录到DVD时，本发明的编辑装置在视频信号上叠加复制控制信息，作为帮助防止对记录的视频信号非法复制的数字水印信息。因此，利用再现装置通过要求检测数字水印信息和在检测的复制控制信息的基础上执行适当的复制控制，就能防止对相关视频信号的非法复制。

以下将说明的本发明实施例的编辑装置、DVD再现装置和DVD记录装置，除能够记录和再现视频信号以外，还能够记录和再现音频信号。为简化说明，省略了对音频系统的阐述。在下面的讨论中，在记录的复制控制信息的基础上根据复制产生限制处理能够操作的记录装置和再现装置被看作是允许的(compliant)装置，而不能根据复制产生限制处理操作的装置则称为非允许的(non-compliant)装置。

首先参考图1，根据本发明第1实施例构成本发明的视频信号输出装置所应用的编辑装置。如图1所示，本发明的编辑装置包括一视频信号输入端1、数字水印叠加装置(以下简称WM叠加装置)2、数字水印信息形成装置(以下简称WM形成装置)3、数据压缩处理装置4、CGMS-D信息附加装置5、CGMS-D信息产生装置6、加密装置7、记录处理装置8、控制装置10和键操作装置11。WM形成装置3包括同步检测装置31、PN(伪随机噪声)产生控制装置32、预信号转换格式存储器33F、后信号转换格式存储器33B、比较和计算装置34、PN产生装置35、PN转发装置36、频谱扩展装置(下文中称为SS装置)37、复制控制信息产生装置38和电平调节装置39。控制装置10是提供有CPU、ROM和RAM或等装置的微型计算机，用于控制所述的编辑装置的每个装置。键操作装置11被连接到控制装置10并接收从编辑装置的操作者输入的指令。控制装置10依据从操作者通过键操作装置11输入的指令形成控制信号，然后提供该控制信号到编辑装置的每个需要的单元，以便执行依据操作者指令的处理。

编辑装置的操作者通过键操作装置11输入指明视频信号的格式的信息和指明假定的信号转换，即输入视频信号将最可能被转换的格式的信息，以便开始用于将通过输入端1输入的视频信号记录到DVD100的处理。这里，指明视频信号格式的信息例如指示输入的视频信号是否是由水平方向具有的1920像素和垂直方向具有的1080行形成一帧并且每秒60帧的HDTV系统的视频信号(以下仅称为HDTV系统)。该信息还指明，视频信号的格式是具有480个水平扫描行、水平方向为720像素和每秒60帧的SDTV系统(以下仅称为SDTV系统的视频信号)的非隔行扫描视频信号，或可以指明视频信号的格式是具有水平方向的480个像素，525个水平扫描行和每秒60帧的非隔行扫描视频信号(以下仅称为525P视频信号)。此外，指明假定信号转换的信息指明信号最有可能被转换的格式。当输入视频信号是例如HDTV系统的视频信号时，这样设定的转换信息可以指明信号转换成SDTV系统的视频信号或525P的视频信号。

为了说明起见，输入视频信号被假定为HDTV系统的视频信号并且输入信号的格式假定将被转换成SDTV系统的视频信号。由于指明输入视频信号格式的信息指明了HDTV系统的视频信号，控制装置10形成和提供一控制信号CT1，以便控制预信号转换格式存储器33F，为HDTV系统的视频信号提供格式信息给比较和计算装置34。由于指明假定的信号转换的信息指明了信号从HDTV系统的视频信号转换成SDTV系统的视频信号，控制装置10形成和提供控制信号CT2，以便控制预信号转换格式存储器33B，以便提供SDTV系统视频信号的格式信息给比较和计算装置34。

预信号转换格式存储器33F存储用于可能输入的视频信号系统的不同的格式的格式信息。每个视频信号系统的格式信息的组成有：指明水平方向的像素数、水平扫描行数、每个图像或序列的帧数和扫描系统的指示的信息。因此，HDTV系统视频信号的格式信息、SDTV系统的视频信号的格式信息和525P视频信号的格式信息被存储在对应于指明视频信号系统的信息的预信号转换格式存储器33F中。在信号转换处理之后的视频信号可能格式的格式信息被存储在后信号转换格式存储器33B中。相应地，HDTV系统的视频信号的格式信息、SDTV系统的视频信号的格式信息和525P视频信号的格式信息被存储在后信号转换格式存储器33B中。

在使用中，相应于HDTV系统的视频信号(输入视频信号)的格式信息根据来自控制装置10的控制信号CT1从预转换格式存储器33F中被读出，然后被提供到比较和计算装置34，类似地，相应于SDTV系统的视频信号的格式信息被从后转换格式存储器33B中读出并且也被提供到比较和计算装置34。比较和计算装置34确定单元块的尺寸，按照来自转换格式存储器33F的格式信息和来自后转换格式存储器33B的格式信息，将PN(伪随机噪声)码的一个码片分配给一个单元块。

形成用于根据分配给每个各自单元块BL的每个码片而分配的PN码在视频信号上叠加复制控制信息的、包括有数字水印信息的扩展频谱信号。接着参看图4，描述依据将被叠加在视频信号上的复制控制信号的扩展频谱信号的格式。在本发明的编辑装置中，确定用于要记录在DVD100上的视频信号每一帧的单元块BL(被用于频谱扩展的PN码的一个码片被分配给该单元块)的第1尺寸。一个码片的PN码P11、P12、P13的每一个被产生并分配给每个单元块。将被叠加在视频信号上的扩展频谱信号根据该PN码通过复制控制信息的频谱扩展而形成。

在比较和计算装置34中，在视频信号的格式信息的基础上确定单元块的尺寸，并且也考虑将被转换的视频信号的格式，以使在信号转换之前叠加在视频信号上的扩展频谱信号能够从信号转换后的视频信号中被精确检测出。

图5A和5B描述了用于确定在执行信号转换之前在输入视频信号中被分配了PN码的一个码片的单元块的尺寸的处理。在从预转换格式存储器33F和后转换格式存储器33B提供的视频信号的格式信息的基础上作出上述决定。如图5A所示，在HDTV系统的视频信号的输入视频信号中，水平方向的像素数×水平扫描行数×每秒帧数＝1920×1080×60。当视频信号将被转换成SDTV系统的视频信号时，如图5B所示，所得的视频信号的水平方向的像素数×水平扫描行数×每秒行数＝480×720×60。因此，对于转换成SDTV系统的视频信号来说，HDTV系统的视频信号在垂直方向的行数和水平方向的像素数被变疏。考虑到行数和像素数被变疏来确定被分配了PN码的一个码片的输入视频信号的尺寸。

例如，在图5中，通过对复制控制信息进行频谱扩展，通过分配一个码片的PN码给构成是水平像素数×垂直像素数为2.67像素×2.25像素的每个单元块，形成扩展频谱信号。一旦扩展频谱信号被叠加在HDTV系统的视频信号上，假设扩展频谱信号然后被转换成SDTV系统的视频信号，则在信号转换后在视频信号上叠加的扩展频谱信号，也能够通过执行反向扩展操作，利用通过定义单元块为1个水平像素×1个垂直像素来执行反向扩展频谱操作产生的PN码而被检测出来。然而，因为也需要从信号转换前(即，HDTV信号)的视频信号中能够检测出扩展频谱信号，因而希望在信号转换前的视频信号的单元块中的水平方向的像素数和垂直方向的像素数是一整数(正整数)。

因此，根据本发明，当HDTV系统的视频信号将被转换成SDTV系统的视频信号时，转换前的HDTV系统的视频信号的单元块被定义为包括8像素×9像素的块和一个码片的PN码被分配给8像素×9像素的单元块BLH。当HDTV系统的视频信号被转换成SDTV系统的视频信号时，在信号转换后的SDTV系统的视频信号的单元块是如图5B所示的3像素×4像素的单元块BLS。相应地，已经被叠加在HDTV视频信号上的扩展频谱信号，能够在信号转换之后通过执行反向扩展操作而从SDTV视频信号中被精确检测出，所述反向扩展操作是通过将一个码片的PN码(用于相反转换的PN码)分配为用于3像素×4像素的每个单元块BLS的用于扩展频谱的PN码来执行的。

比较和计算装置34给PN产生控制装置32提供关于转换前确定的视频信号单元块的水平方向的像素数“m”和垂直方向的像素数“n”。在垂直方向的像素数n指明了(如稍后将说明的)在垂直方向被重复用于频谱扩展的PN码流的次数，而水平方向的像素数m指明了被分配了一个码片的PN码的单元块BLH的水平方向的像素数。

在图1所示实施例的编辑装置中，通过输入端1来提供将被记录在DVD100的数字视频信号到WM叠加装置2和WM形成装置3的同步检测装置31。输入的数字视频信号是所谓的包括垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H的在数据压缩前的基带信号。同步检测装置31从提供的视频信号中检测垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H。然后，这些检测输出被送到PN产生控制装置32。

利用垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H作为基准信号，在所定义的和从比较和计算装置35接收的单元块BLH的水平方向的像素数m和垂直方向的像素数n的基础上，PN产生控制装置32产生指明PN码产生开始定时的PN码复位定时信号RE(下文中称为复位信号RE)、指明用于产生PN码和时钟信号PNCLK的区段的PN产生使能信号EN。

图2是描述本发明PN产生控制装置32的结构的方框图。如图2所示，PN产生控制装置32包括：PN产生定时信号产生装置321、包含有PLL(相位锁定环)的PN时钟产生装置322和定时信号产生装置323。水平同步定时信号H和垂直同步定时信号V被从同步检测装置31送到PN产生定时信号产生装置321和定时信号产生装置323。水平同步定时信号H也被从同步检测装置31送到PN时钟产生装置322。指明单元块BLH的水平方向的像素数m和垂直方向的像素数n的信息也从比较和计算装置被送到PN产生定时信号产生装置321，PN时钟产生装置322和定时信号产生装置323。

PN产生定时信号产生装置321产生垂直周期的复位信号RE，以便确定将被用于利用垂直同步定时信号V作为基准信号的图6A所示的频谱扩展操作的用于扩展处理的PN码流的再现频率。在本例中，复位信号RE是指明例如在垂直同步定时信号V的前沿处降落的垂直周期(一帧周期)的长度的信号。PN产生定时信号产生装置321还利用水平同步定时信号H(参看图6B)作为基准信号产生PN产生使能信号EN。PN产生使能信号EN是用于在PN产生装置35中仅在单元块BLH的垂直方向的行数N(在本例中N＝9个水平行)中的第1水平行中产生PN码流的信号，如图6D所示。PN产生使能信号EN是低有效信号。

PN时钟产生装置322利用PLL，产生与水平同步定时信号H同步和具有对应于单元块BLH的每个像素的周期的PN时钟PNCLK(参看图6C)。PN时钟PNCLK确定扩展码的码片周期。定时信号产生装置323根据垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H产生在图1的编辑装置中使用的各种单片的定时信号。

PN产生装置35(图1)根据时钟信号PNCLK、使能信号EN和复位信号RE产生PN码。PN产生装置35通过复位信号RE在垂直周期被复位，以便从每次复位后开始产生预定码模式的PN码流。当时钟信号PNCLK是处在经由使能信号EN启动的PN码产生使能条件(使能状态)时，PN产生装置35产生PN码流PS。

因为当在使能信号EN是低电平时，PN产生装置35能够产生PN码，所以在如图6D所示的一个块中的垂直方向的9行中的第1水平行中能够产生PN码。PN码以周期时钟PNCLK的每时钟一个码片的速率被产生。因为在相同垂直行的水平方向中的每个单元块中，PN产生装置35在每个垂直区段帧中没有被复位，所以产生和重复用于相同块的每个水平区段的不同的PN码(参看图6E，用于第1块的所有水平区段的PN11、用于第2块的所有水平区段的PN12、...，等等)。PN产生装置35被设计成：在使能信号EN、PN时钟信号PNCLK和复位信号RE的基础上产生M序列PN码流。PN产生装置35还备有多级移位寄存器和若干异或电路，以便计算从移位寄存器的分支输出。

从PN产生装置35产生的PN码流PS被送到PN转发装置36(图1)。来自PN产生控制装置32的使能信号EN和时钟PNCLK也被送到PN转发装置36。图3描述了本发明一最佳实施例的PN转发装置36的结构，即，转发装置36包括开关电路361和具有等级数等于一个水平周期中PN码的码片数的移位寄存器362。PN码流PS被送到开关电路361的一个输入“a”，而移位寄存器362的输出被送到另一输入“b”。使能信号EN被提供作为开关电路361的切换信号。因此，当使能信号是低电平时，开关电路361被切换到输入“a”侧和产生PN码流PS。当使能信号EN是高电平时，开关电路361被切换到输入“b”侧并且不产生PN码流PS。时钟PNCLK被送到移位寄存器362作为移位时钟。

因此，包括有在单个垂直周期中的每个单元块BLH的第1水平区段产生的PN码PN11、PN12、PN13、...的PN码流PS通过PN产生装置35经由开关电路361被分别传送到移位寄存器362。在每个单元块BL中的剩余水平区段中，因为来自PN产生装置35的PN码流被去除，并且开关电路361被转换到输入“b”侧，于是接收移位寄存器362的输出，所以，移位寄存器重复输出用于每块的每个水平区段的整个时间的相同的PN码PN11、PN12、PN13、...。

这样，在垂直方向的9个水平行的第1水平行中产生的PN码流在PN装置35中的每块的连续的下面的水平区段中被重复。在9水平行中连续的PN码PN11、PN12、PN13、...的PN码流PSr在如图6F所示的每块BL中被产生。PN码流PS的一片被分配给每一块。通过PN转发装置36产生的PN码流PSr被送到SS扩展装置37。复制控制信息流FS也被从复制控制信息产生装置送到SS扩展装置37。

基于时钟PNCLK复制控制信息产生装置38，根据来自PN产生控制装置32的使能信号EN的定时，产生作为通过频谱扩展操作将被叠加到经由输入端1输入的视频信号上的附加信息的复制控制信息流FS。然后，信息流FS在时钟PNCLK的基础上，被从复制控制信息产生装置38输出到SS扩展装置37，并形成与PN码流PSr相同定时的复制控制信息流FS。将在复制控制信息产生装置38中产生的选择的复制控制信息由来自控制装置10的控制信号CT3控制。具有低比特率的信息被产生，作为指明复制控制条件例如可以复制、不可以复制、只能复制一次(用于特定产生的可能复制)和自由复制的复制控制信息。

SS扩展装置37在复制控制信息流FS的基础上，利用PN码流PSr执行频谱扩展操作，以便形成扩展频谱信号(SS复制控制信息)。然后，该信息被叠加在输入视频信号上。然后，由SS扩展装置37形成的扩展频谱信号经由电平调节装置39送到WM叠加装置2。电平调节装置39首先调节扩展频谱信号的叠加电平，以便防止根据相关视频信号将被再现的图像品质降低。电平调节装置39调节扩展频谱信号的电平，以便它能以低于视频信号的动态范围的电平被叠加。然后，电平调节的扩展频谱信号被送到WM叠加装置2。在WM叠加装置2中，扩展频谱信号(SS复制控制信息)被叠加到经由输入端1提供的视频信号上。然后，视频信号和叠加的扩展频谱信号2被送到数据压缩处理装置4。

数据压缩处理装置4根据MPEG系统压缩提供的视频信号的数据。然后，压缩的视频信号被送到CGMS-D信息附加装置5，以便在其上附加相应于CGMS(Copy Generation Management System，拷贝产生管理系统)系统的复制控制信息。当视频信号是一模拟信号时，用于复制控制的2位附加信息被叠加在垂直消隐周期中的一个特定水平区段上。当视频信号是一数字信号时，用于复制控制的2位附加信息(下文中称为CGMS信息)被加到该数字信号上。CGMS-D信息附加装置5将从CGMS-D产生装置6提供的CGMS信息加到数据压缩的数字视频信号上。CGMS-D信息产生装置6产生将被加到视频信号上的CGMS信息。CGMS-D信息产生装置6产生的CGMS信息可以是“可以复制[00]”，“只复制一次[10]”和“不可以复制[11]”的任何一种。

然后，在CGMS-D信息附加装置5中被附加了CGMS信息的视频信号被送到加密装置7。加密装置7根据CSS(Contents Scramble System，内容加扰系统)系统对视频信号执行加密处理。在将视频信号记录到DVD100之前执行加密处理。在加密装置7中，加密的视频信号被送到记录处理装置8。记录处理装置8形成和然后提供将被记录在DVD100上的视频信号。于是，扩展频谱复制控制信息作为扩展频谱信号(数字水印信息)被叠加在已经被加有CGMS信息的视频信号上。信息被存储在DVD100上并能够提供给用户。当扩展频谱信号被叠加在视频信号上时，扩展频谱信号不会使视频信号的品质降低。此外，因为数字水印信息已经与视频信号成为一整体，所以移去和窜改(tamper)叠加在视频信号上的数字水印信息是困难的。因此，在再现之前，通过SS复制控制信息的必要检测就能实现复制控制和再现控制。

图7A-7D示出在通过频谱扩展叠加的作为数字水印信息的复制控制信息和视频信号之间的相互关系。复制控制信息是包括的信息总量比视频信号少的低比特率信号，并且由图7A所示的窄带信号表示。当对复制控制信息执行频谱扩展过程时，该信息被转换成如图7B所示的宽带信号。在此情况下，扩展频谱信号电平具有与带宽扩展比率成反比的低电平。

然后，扩展频谱信号(SS复制控制信息)通过WM叠加装置2被叠加到视频信号上。如图7C所示，SS复制控制信息以低于视频信号的动态范围的低电平被叠加。避免了主要信息信号的品质降低。因此，当已叠加了SS复制控制信息的视频信号被送到监视接受器，以便再现图像时，SS复制控制信息不被检测，从而能获得良好的再现图像。

当反向频谱扩展处理被执行，以便检测SS复制控制信息时，通过频谱扩展处理叠加的复制控制信息能够再次作为如图7D所示的窄带信号被接收。通过反向利用足够的带宽扩展系数，使反向扩展后的复制控制信息的能级超过信息信号的动态范围，从而能够检测这样的复制控制信息。

因为在与视频信号相同的时间和频率范围中在该视频信号上叠加SS复制控制信息，就不可能通过频率滤波或信息的简单替换来移除和校正这样的SS复制控制信息。因为叠加在视频信号上的SS复制控制信息不能被移除，并且窜改这样的信息是困难的，复制控制能可靠地防止了非法复制。

如上所述，在本实施例的编辑装置中，输入视频信号的单元块BLH的尺寸被设置成假设输入视频信号是HDTV系统的8像素×9像素，并且它将被转换成SDTV系统的视频信号。当记录在DVD100上的视频信号被再现，然后被转换成SDTV系统格式的视频信号时，对应于信号转换前的被分配了一个码片的PN码的单元块BLH的信号转换后的单元块BLS的尺寸是SDTV系统的视频信号的3像素×4像素。为将SDTV系统的视频信号记录到记录媒体上，单元块BLS的尺寸被设置成3像素×4像素。用于原始频谱扩展过程的PN码被分配给每个单元块BLS，以便用于执行反向扩展过程。相应地，作为扩展频谱信号被叠加在视频信号上的复制控制信息能被从信号转换后的视频信号中精确检测。

已经被叠加作为扩展频谱信号的复制控制信息的HDTV系统的视频信号被转换成SDTV系统的视频信号时，复制控制信息能够通过与用于检测可能作为扩展频谱信号被叠加在SDTV系统的视频信号上的复制控制信息相同检测方法，从HDTV格式的视频信号中被检测出来。为了检测在HDTV系统视频信号上作为扩展频谱信号被叠加的复制控制信息，在每个8像素×9像素单元块BLH中分配一个码片的PN码。然后执行反向扩展处理，以便从HDTV系统的视频信号中也能精确检测出复制控制信息。

接着参看图8，图中示出通过图1所示编辑装置再现和输出记录在DVD100上的视频信号的DVD再现装置。该再现装置再现记录在DVD100上的HDTV视频信号并输出HDTV系统格式的模拟视频信号和数字视频信号，并且也能再现在DVD100上记录的HDTV系统格式的视频信号，并将该视频信号作为通过下行转换(down-conversion)处理所得到的SDTV系统格式的视频信号输出。

如图8所示，本发明的再现装置包括：读取装置21、解扰装置22、视频数据解码装置23、D/A转换电路24、用于HDTV的CGMS-A叠加装置25、HDTV系统格式的模拟视频信号的输出端25a、信号转换装置26、用于SDTV的CGMS-A叠加装置27、和SDTV系统格式的模拟视频信号的输出端27a、CGMS-D解码装置28、WM解码装置29、控制装置30、键操作装置31、加密装置32、IEEE1394接口装置33和数字视频信号的输出端34d。

当通过键操作装置31给出再现记录在DVD100上的视频信号的指令时，读取装置21从DVD100读出视频信号。将获得的视频信号送到解扰装置22，以便执行视频信号的解扰处理。然后，解扰的视频信号被送到视频解码装置23。因为解扰的视频信号是在记录时根据MPEG方法被压缩的，因此它被根据MPEG方法解码和解压缩，并且可以被送到显示监视器或类似装置。然后，由MPEG方法解码的视频信号被送到D/A转换电路24，以便转换成模拟信号，然后被送到用于HDTV的CGMS-A叠加装置25和信号转换电路26。在CGMS-A叠加装置25中，在从控制装置30接收的信息的基础上，CGMS-A信息被叠加在HDTV模拟视频信号的垂直消隐周期的预定水平区段。控制装置30在从CGMS-D解码装置28提供的CGMS-D信息和从WM解码装置29提供的复制控制信息的基础上，叠加CGMS-A信息到输出的HDTV系统的模拟视频信号上。然后，该CGMS-A信息被送到CGMS-A叠加装置25，以便叠加在HDTV系统的模拟视频信号上。

同时，在从D/A转换电路24接收到HDTV模拟信号的基础上，信号转换装置26下行转换从DVD100读出的HDTV视频信号成为SDTV格式的视频信号。即，信号转换装置26通过将HDTV系统的视频信号的垂直方向的行和水平方向的像素变疏，形成SDTV系统的视频信号。信号转换装置26通过将被分配了用于形成扩展频谱信号的一个码片的PN码的每个单元块BLH中的垂直方向变疏5行和水平方向变疏5个像素，来形成SDTV系统的视频信号。然后，形成的SDTV系统的视频信号被送到用于SDTV的CGMS-A叠加装置27。

CGMS-A叠加装置27在来自控制装置30的信息的基础上，将CGMS-A信息叠加在SDTV系统的模拟视频信号的垂直消隐周期的预定水平区段上。在CGMS-D解码装置28的CGMS-D信息和WM解码装置29的复制控制信息的基础上，从控制装置30产生信息。

然后，在用于HDTV的CGMS-A叠加装置25中已经叠加了CGMS-A信息的HDTV模拟视频信号通过输出端25a输出，并且在用于SDTV的CGMS-A叠加装置27中已经叠加了CGMS-A信息的SDTV模拟视频信号通过输出端27a输出。然后，通过输出端25a、27a输出的模拟视频信号被送到，例如，显示监视器装置和/或记录装置中。

此外，从解扰装置22输出的MPEG压缩的视频信号通过符合IEEE1394标准的接口总线被提供作为数字输出。在符合IEEE标准的接口中，将被传输的数字信息被加密，以便防止非法复制。此外，它也核实输出目标是允许的(compliant)装置。而且，要核实从CGMS-D解码装置28接收的CGMS-D信息和从WM解码装置29接收的复制控制信息，以便决定是否向输出目标传输解密的密钥。因此，从解扰装置22输出的视频信号被送到CGMS-D解码装置28，在这里，视频信号中包括的CGMS-D信息被提取。CGMS-D信息的2位信息被提取并送到控制装置30。

从解码装置23输出的作为解码的MPEG视频信号的视频数据被送到数字水印解码装置(下文中称为WM解码装置)29，以便提取在视频信号中包括的扩展频谱信号。图9更详细地描述了WM解码装置29。如图9所示，WM解码装置29包括同步检测装置291、PN码产生控制装置292、PN产生装置293、PN转发装置294、反向扩展装置295和WM判断装置296。从视频数据解码装置23来的视频数据被送到反向扩展装置295和同步检测装置291。同步检测装置291从提供的视频信号中检测垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H并提供检测的输出给PN产生控制装置292。

PN码产生控制装置292的构成类似于图1的编辑装置的图2中所示的PN码产生控制装置32。然而，由于这是用于再现记录在DVD上的HDTV系统格式的视频信号的再现装置，考虑到被分配了频谱扩展应用控制信息的一个码片的PN码的单元块尺寸被定义成在HDTV系统的视频信号中的水平方向的8像素m×水平方向的9像素n，来形成各种定时信号。因此，被分配了一个码片的PN码的单元块尺寸在PN码产生控制装置中被确定。

PN产生控制装置292利用来自同步检测装置291的垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H作为基准信号。PN产生控制装置292还在被分配了预置PN码的一个码片的单元块尺寸的基础上，产生用于HDTV系统的视频信号的类似于用于当执行原始频谱扩展处理时使用的用于提供定时信号的使能信号EN、复位信号RE、和PN时钟PNCLK。这些信号被送到PN产生装置293。使能信号EN和时钟信号PNCLK也被送到PN转发装置294。PN转发装置294的结构类似于原先描述的PN转发装置36。

在PN产生装置293中，在与用于频谱扩展处理相同的时间内产生相同的PN码流PS，然后该PN码流PS被叠加在HDTV系统的视频信号格式的视频信号上。因此，形成具有与用于HDTV视频信号的8像素×9像素的每个单元块的复制控制信息的扩展频谱信号相同的定时的PN码流PSr。

从PN转发装置294输出的PN码流PSr被送到反向扩展装置295，以便执行用于检测叠加在视频信号上的复制控制信息的反向扩展处理。从反向扩展装置的检测输出被依次送到WM检测装置296，以便确定通过检测复制控制信息指明的复制控制条件。然后，检测的输出被送到控制装置30。

再次参看图8，从解扰装置22输出的数据也被送到加密装置32。根据在每次通讯中不同的密匙，在控制装置30的控制下，对压缩的视频数据执行加密。通过IEEE1394接口33和输出端34d，来自加密装置32的加密数据被送到作为输出目标的一电子装置。IEEE1394接口通过符合有关的IEEE1394接口标准的数据转换来输出数据。

控制装置30通过IEEE1394接口核实在输出目标的装置是否是允许的装置，如果是，还核实这样的装置是否是记录装置。根据从CDMS-D解码装置28提供的CGMS信息、从WM解码装置29提供的复制控制信息的输出、和通过IEEE1394接口33来的关于目标装置的输出信息，控制装置30确定用于在加密装置32中加密的密匙信息是否应当传输到输出目标。当输出目标是不允许的装置时，密匙信息不传输到输出目标装置。甚至当输出目标是允许的记录装置时，当CGMS信息是指明“复制禁止”的[11]或者复制控制信息指明“复制禁止”时，密匙信息也不传输到输出目标装置。

记录装置读取记录在DVD100上的包括叠加的扩展频谱复制控制信息和CGMS信息的HDTV系统的视频信号。再现装置也执行必要的处理，例如，解扰处理(解密处理)、数据压缩的数字视频信号的扩展处理和输出视频信号的形成等。以此方式，再现装置形成和输出将被送到显示接收器的HDTV系统的模拟视频信号、通过在信号转换装置26中的下行转换形成的SDTV系统模拟视频信号、和通过数字接口33输出的HDTV系统格式的数字视频信号。数字视频信号通过数字接口被输出，并且HDTV系统的模拟视频信号的输出控制被执行，以便防止根据在视频信号上叠加的扩展频谱复制控制信息和CGMS信息，通过数字接口IEEE1394D的功能而进行的非法复制。控制装置30还根据来自CGMS-D解码装置28的CGMS-D信息，和根据来自WM解码装置29的复制控制信息，确定将提供给用于HDTV的CGMS-A叠加装置25和用于SDTV的CGMS-A叠加装置27的信息。然后，这些信息片送到CGMS-A叠加装置25和CGMS-A叠加装置27。由于足够的CGMS-A信息能被加到输出的模拟视频信号上，足够的复制控制可以在记录装置例如VTR中执行，甚至在根据叠加在模拟视频信号上的CGMS-A信息和通过频谱扩展过程叠加的复制控制信息而接收模拟信号的目标装置中执行。相应地，图1所示的编辑装置能够从叠加在HDTV系统的视频信号上的视频信号中精确检测相关的复制控制信息。

接着参看图10，图中的方框图描述了用于接收SDTV系统的视频信号、然后将所接收的信号记录到如图中所示格式化为RAM盘的DVD200上的允许的DVD记录装置。

如图10所示，本发明的DVD记录装置包括：模拟视频信号输出端40a、模拟接口41、CGMS-A更新装置42、CGMS-A解码装置43、WM解码装置44、记录控制装置45、压缩编码装置46和加扰装置47。通过信号转换形成的SDTV系统格式化的模拟视频信号通过模拟输入端40a被输入并经由模拟接口41和CGMS-A更新装置42被送到记录控制装置45。来自模拟接口41的模拟信号也被送到CGMS-A解码装置43和WM解码装置44。CGMS-A解码装置43提取叠加在SDTV系统格式化的模拟视频信号的垂直消隐周期的预定水平区段上的CGMS信息。WM解码装置44的构成类似于DVD记录装置的图9的WM解码装置29。因此，在WM解码装置44中，类似于WM解码装置29，通过使用原始用于扩展处理的PN码来执行反向频谱扩展过程，从而检测频谱复制控制信息并确定在其上的内容。

本发明的DVD记录装置记录接收的SDTV系统的视频信号到DVD。在WM解码装置44中，定义3像素×4像素的单元块BLS。然后，当复制控制信息被扩展频谱并被叠加在在DVD记录装置的3像素×4像素的每个单元块BLS的HDTV系统的视频信号上时，通过分配与分配给每个8像素×9像素单元块BLH的PN码相同的PN码，来执行反向扩展过程。然后，复制控制信息能够在WM解码装置44中被提取，然后被送到控制装置50。

控制装置50依据从CGMS-A解码装置43馈送的CGMS信息和从WM解码装置44馈送的复制控制信息，确定是否可能记录或复制输入信息。当确定记录(复制)是可能的时，它还确定在记录时是否有必要更新CGMS-A信息，以用于复制控制。

当确定记录被禁止时，控制装置50控制记录控制装置45禁止记录接收的信息。当确定记录是可能的或当只可能复制一次时，控制装置50控制记录控制装置45执行记录。由此，数据被转换成数字信号、被按照MPEG方法在压缩编码装置46中压缩、然后被送到加扰装置47。

加扰装置47对MPEG压缩的视频信号执行预定的加扰处理并将其送入DVD200。此外，当确定信息的复制只允许一次时，CGMS-A信息通过CGMS-A更新装置42被更新。

由于CGMS信息被叠加在视频信号的垂直消隐周期的特定水平行上，更新的CGMS-A信息能被加到该垂直消隐周期的相同的水平行上，以便更新从[10]条件到[11]条件的拷贝保护信息。当叠加在视频信号上的复制控制信息未被更新时，通过附加复制控制信息执行对记录信息的任何进一步再现的限制。例如，当DVD记录媒体是允许写入数据的RAM盘时，并且将被记录在其上的复制控制信息只允许信息的一次复制时，它能够确定已经进行了一次记录。于是，附加到垂直消隐周期的复制控制信息发布，不允许更多的复制。

在替换的实施例中，也可以更新实际叠加在视频信号上的复制控制信息。在视频信号上叠加的复制控制信息被去除，禁止进一步复制的更新的复制控制信息经过频谱扩展处理，然后根据上述任何过程，在视频信号上重新叠加。

可替换地，更新的复制控制信息可以通过利用不同于用于原始叠加扩展频谱复制控制信息的先前PN码的PN码流，经过频谱扩展处理。甚至假设原始叠加的扩展频谱信息未被移除，新的扩展频谱信号(复制控制信息)也能被叠加在视频信号上。由不同PN码扩展频谱的复制控制信息片，可以通过利用各自所需的PN码执行反向扩展操作，被分别检测。

由于使用两种类型的复制控制信息，当由CGMS信息指明的复制控制信息不同于由通过频谱扩展过程叠加的复制控制信息指明的复制控制信息时，记录控制装置45被控制去利用由于其较高的可靠性而通过频谱扩展叠加的复制控制信息，这样就阻止了用户修改复制控制信息的企图。

根据本发明，尽管已经描述了8像素×9像素的块被定义为信号转换前HDTV系统的视频信号中的单元块，但具有8像素×9像素块的倍数尺寸的块，例如，16像素×18像素(2倍)，24像素×27像素(3倍)，...也可以被定义成单元块。在信号转换后的视频信号中单元块的尺寸被分别定义成：6像素×8像素(2倍)，9像素×12像素(3倍)，等等。

根据本发明，甚至当记录在DVD100上的视频信号是SDTV系统的视频信号并且假设的信号转换是从SDTV系统视频信号转换成HDTV系统的视频信号时，本发明也可被应用。在此情况下，理论上讲，具有水平方向上的0.375像素×垂直方向的0.444像素的块可被定义成SDTV系统格式的视频信号的单元块。一个码片的PN码被分配给该尺寸的单元块，以便于执行频谱扩展处理。具有水平方向的1个像素×垂直方向1个像素的块被定义成信号转换后的HDTV系统格式的视频信号的单元块。与分配给信号转换前单元块的PN码相同的PN码被分配和用于执行反向扩展处理。在信号转换前叠加在SDTV视频信号上的复制控制信息能够被从信号转换后的HDTV视频信号中精确检测出来。

然而，在实际上，分配一个码片的PN码给尺寸上小于1个像素的单元块是不可行的。因此，根据本发明，水平方向3像素×垂直方向4像素的块被定义成SDTV系统格式的视频信号的单元块的一例。当SDTV系统格式的视频信号被转换成HDTV系统格式的视频信号时，垂直方向的5行被内插和水平方向的5像素被内插，以用于SDTV系统的视频信号的每个单元块。信号转换之后，水平方向8像素×垂直方向9像素的块被定义成HDTV信号的单元块的一例。因此，在信号转换前的SDTV系统格式的视频信号和信号转换后的HDTV系统格式的视频信号这两者的单元块中水平方向和垂直方向的像素数都是一整数。由于在信号转换前后，一个码片的PN码可被分配给每个单元块，通过频谱扩展处理叠加的复制控制信息能被检测。

尽管3像素×4像素的块已经被定义成信号转换前的SDTV视频信号格式的视频信号的单元块，该尺寸的倍数也能被定义成块的尺寸，例如，6像素×8像素(2倍)、9像素×12像素(3倍)。相应地，信号转换后的视频信号的单元块的尺寸也可以是倍数并且可以被设置成，例如，16像素×18像素(2倍)和24像素×27像素(3倍)。

在本发明中，利用信号被转换成包括垂直方向不同行数和水平方向不同像素数格式的视频信号的举例说明了信号转换。该转换在某些情况下可以是转换成包括不同帧速率格式的视频信号。例如每秒60帧的视频信号可以转换成每秒50帧的视频信号。由于帧速率是6∶5，6帧的倍数被定义成扩展频谱信号的叠加单元，并且扩展频谱复制控制信息被叠加在每个叠加单元。当扩展频谱信号的叠加单元被设置成6帧时，如图11所示，甚至假如帧被变疏，在5帧的叠加单元中的扩展频谱复制控制信息也能被检测。因此，在帧速率被转换前叠加到视频信号的扩展频谱复制控制信息也能从帧速率转换后的视频信号中被检测。

根据本发明，HDTV系统格式的视频信号或SDTV系统格式的视频信号被记录到DVD100。然而，信号转换不限于HDTV系统格式的视频信号和SDTV系统格式的视频信号之间的信号转换。原先说明的525P和525I视频信号也能记录在DVD100。相应地，HDTV系统格式的视频信号、SDTV系统格式的视频信号、525P格式的视频信号和525I格式的视频信号之间的信号转换也是可能的。此外，PAL系统的视频信号、SECAM系统的视频信号或NTSC信号之间的转换也是可能的，并且这些信号也能被记录。

根据本发明另外的实施例，任何格式的每个视频信号都能被转换成一个或多个不同格式的视频信号。例如，当通过编辑装置记录到DVD100的视频信号是HDTV系统格式的视频信号时，该视频信号可被转换成SDTV系统格式的视频信号，或525P格式的视频信号。相应地，HDTV系统格式的视频信号中的单元块的尺寸，被首先设置成用于从HDTV系统格式的视频信号到SDTV系统格式的视频信号的转换，此后，HDTV系统格式的视频信号中的单元块的尺寸被设置成用于从HDTV系统格式的视频信号到525P格式的视频信号的转换。

如图12所示，被分配了一个码片的PN码的单元块的尺寸在每帧中被分别定义。首先假设HDTV信号将不被转换。于是，用于HDTV系统格式的视频信号的单元块被定义，并且通过在每个单元块分配一个码片的PN码，将扩展频谱复制控制信息叠加在其上。在下一帧中，单元块被定义成用于将被转换成SDTV系统格式的视频信号的HDTV信号，在下一帧中，单元块被定义用于将被转换成525P格式的视频信号的HDTV信号。

因此，当记录到DVD100的视频信号将被转换成多种视频信号格式时，在信号转换前的HDTV格式系统的视频信号中的单元块，在HDTV视频信号将被转换的每个视频信号格式的格式的基础上被设置。因此，依据转换前后的视频信号的格式，通过多种预定方法中的一种能够检测出扩展频谱复制控制信息。定义单元块的格式只可以被转换成多种块中的一个，而不是每个块。另外，如图13所示，也可以是每帧被划分成包括有不同尺寸的单元块。不同尺寸的单元被分配给划分的区域，并且一个码片的PN码被分配给每个格式的单元块，用于在每个单元块叠加扩展频谱复制控制信息。

当扩展频谱复制控制信息被叠加在将被记录到如图11和12所示的DVD100上的视频信号上时，例如，多个水印形成装置3被设置在图1的装置中。每个单元块的尺寸被设置在每个水印形成装置中。每个水印形成装置的输出被送到水印叠加装置2，用于叠加在将被记录的视频信号的各个帧的适当部分。指示预置的不同单元块的尺寸的信息被送到图1装置的PN产生控制装置32，以便依据每帧的或每帧的多个水平行的各个单元块的尺寸，形成使能信号EN、PN时钟信号PNCLK。不同系列的PN码被分配给如图14所示的用于扩展频谱复制控制信息的叠加目的的每个不同尺寸的每个预置单元块中信号转换前的视频信号的相同时域。例如，多个水印形成装置3被设置在图1所示的编辑装置中。在水印形成装置的每个PN产生装置中，产生不同系列的PN码。在每个水印形成装置中设置每个单元块的不同尺寸，并且每个水印形成装置的输出被送到水印叠加装置2。

此外，信号转换不限于上述举例说明的。例如，当具有水平方向的像素数×垂直方向的行数×帧速率为(2k×2m×2n)的视频信号被转换成k×m×n的视频信号时，k×m×n被定义成2k×2m×2n的视频信号的单元并且扩展频谱复制控制信息(叠加数据)被叠加到每个k×m×n。从而，复制控制信息能够从信号转换后的视频信号中被精确检测出。因此，数据在所有可能的方面被叠加。

根据本发明，当HDTV系统的视频信号已经被转换成SDTV系统的视频信号之后检测扩展频谱复制控制信息时，如图15B所示，复制控制信息被检测。这里，通过分配一个码片的PN码给具有水平方向8像素×垂直方向9像素的块，已经叠加扩展频谱复制控制信息。利用21.33像素×18像素的块尺寸，一个码片的PN码被分配给信号转换前的HDTV系统的视频信号。

在此情况下，复制控制信息能够在从HDTV系统格式的视频信号到SDTV系统格式的视频信号的信号转换之后的8像素×8像素的块中被检测。不能通过常数整数指明在SDTV系统的视频信号中的每个单元块中的像素数，而可以是如图15A所示的，水平方向的像素数是21或22像素。

如图16所示，根据本发明的实施例，数字水印模式被叠加在信号的每个单元块中。BL1表示预定尺寸的单元块，而WM表示预定数字水印信息模式。甚至当使用单个数字水印信息模式时，用于叠加数字水印信息模式到信号转换前的视频信号上的单元块的尺寸，在信号转换前的视频信号的格式和信号转换后的视频信号的格式的基础上被设置。预定的数字水印信息模式被叠加在符合当前单元块的尺寸的每个单元块上。因此，甚至假如在每个单元块中通过视频信号的信号转换将垂直方向的行和水平方向的像素变疏和内插，叠加在视频信号上的数字水印信息模式也能从信号转换后的视频信号中检测出来。甚至例如当执行在HDTV系统格式的视频信号和SDTV系统格式的视频信号之间、NTSC系统格式的视频信号和PAL格式化的系统视频信号之间、或在计算机中之间交换的视频信号的格式例如CIF(CommonIntermediate Format，普通中介格式)和QCIF(Quarter Common IntermediateFormat，四分之一普通中介格式)之间的转换时，叠加在信号转换前的视频信号上的数字水印信息，也能从信号转换后的视频信号中被精确检测出来。

视频信号输出装置几乎能以与图1所示装置相同的方式构成。例如，能够广播信号的广播装置可以通过用广播视频信号的信号输出装置代替图1所示的编辑装置的记录处理装置8来构成。这样，通过以这样的叠加方式叠加扩展频谱复制控制信息到广播信号，所述扩展频谱复制控制信息与广播信号可以一起被传输，所述叠加方式使得：利用在广播装置中的本发明的视频信号输出装置，即使在将信号转换成广播视频信号格式后也能将所述扩展频谱复制控制信息检测出来。此外，本发明的视频信号输出装置可应用于通过网络通讯的任何信息装置，例如，具有通讯功能的个人计算机。现有的广播装置和编辑装置可被修改成执行检测和翻译叠加的数字水印信息。

在本发明的上述说明中，PN码被作为扩展码，以便形成扩展频谱信号，而本发明不限于此。可使用多种扩展码形成包含有数字水印信息的扩展频谱信号。数字水印信息并不仅限于扩展频谱信号。也可以利用通过任何数目的数字水印技术形成的多种数字水印信息片在视频信号上叠加附加信息。

另外，通过扩展频谱处理在视频信号上叠加的信息不限于复制控制信息。各种附加信息，例如版权信息也可以作为数字水印信息被叠加在视频信号上。

此外，当叠加有数字水印信息的视频信号是数字信号时，如先前说明的，数字水印信息被叠加到MPEG编码前的数字信号上。然而它也能被叠加在MPEG编码之后的数字信号上。

如先前说明的，根据本发明的数字水印信息叠加方法，数字水印信息能被叠加在信号转换前的视频信号上，以便假如视频信号被转换成其他格式的视频信号时，叠加在视频信号上的数字水印信息也能够从信号转换后的视频信号中被精确检测出来。

因此，可以看到，先前提到的发明目的和先前描述所明显展示的发明目的可足以被实现，因为在实施上述方法和构成的过程中，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行某些修改，于是，打算将在上述描述中和所附的附图中包含的所有事件看做是用于解释本发明而不是用于限制本发明。

可以理解，下述权利要求涵盖这里所描述的本发明的全部通常的和特定的特征。

Claims (47)

1.一种在视频信号上叠加数字水印信息的方法，包括步骤：

在转换前确定要叠加数字水印信息的视频信号的格式；

确定转换后视频信号的格式；

确定转换前包括有水平和垂直方向这两个方向的整数像素的所述视频信号的单元块的尺寸，以使当转换前的所述视频信号被转换成转换后的所述视频信号的所述格式时，在转换后所述视频信号的所得到的单元块尺寸也包含水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素，所述转换是通过在所述水平方向或垂直方向或在连续帧或场之间的时间方向的内插处理或变疏处理而进行的有选择的转换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字水印信息被叠加在转换前被定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的一区域的所述视频信号的每个单元块中，并且所述信号转换后的块也包括在水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字水印信息被叠加在被定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的每个单元块中，信号转换前的该块包括水平和垂直方向中的整数像素，并且所述信号转换后的块也包括水平和垂直方向中的整数像素。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述数字水印信息是利用PN扩展码形成的扩展频谱信号，所述PN扩展码的一个码片被分配在所述块的每一个中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字水印信息是一预定单元的数字水印信息模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换是有选择地从高清晰度电视信号到标准电视信号或从标准电视信号到高清晰度电视信号的转换。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换是有选择地从第1标准电视信号到第2标准电视信号或从第1高清晰度电视信号到第2高清晰度电视信号的转换。

8.根据权利要求1所述的方法，其中相应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的多种数字水印信息信号被叠加在所述视频信号上。

9.根据权利要求1所述的方法，其中对应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的各个数字水印信息信号被叠加到以空间或时间划分的所述视频信号的多个区域。

10.根据权利要求1所述的方法，其中利用对应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的多种不同扩展码形成所述数字水印信息，所述数字水印信息被叠加在一共同区域的所述视频信号上。

11.一种用于传输包括有叠加在其上的数字水印信息的视频信号、并用于在所述视频信号的信号转换之后检测所述数字水印信息的方法，包括的步骤有：

确定转换前的在其上叠加有数字水印信息的视频信号的格式；

确定在视频信号转换后该视频信号的格式；

确定包括水平和垂直方向的整数像素的转换前的所述视频信号的单元块的尺寸，以使当转换前的所述视频信号被转换成转换后的所述视频信号的所述格式时，在转换后所述视频信号的所得到的单元块尺寸也包括在水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素，所述转换是通过在所述水平方向或所述垂直方向或连续帧或场之间的时间方向的内插处理或变疏处理而进行的有选择的转换；

确定所述视频信号的转换后的所述数字水印信息的预定格式；和

比较所述数字水印信息的预定格式与转换后的在所述视频信号上叠加的所述数字水印信息，以便检测转换后的所述叠加的数字水印信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述数字水印信息被叠加在转换前的所述视频信号的每个块单元上，其中所述视频信号的一个图像的一部分的一区域定义成一个块，并且所述信号转换后的块也包括水平和垂直方向这两个方向的整数像素。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述数字水印信息被叠加在定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的每个块单元中，信号转换前的块包括水平和垂直方向的整数像素，并且所述信号转换后该块包括水平和垂直方向的整数像素。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述数字水印信息是利用PN扩展码形成的扩展频谱信号，所述PN扩展码的一个码片被分配给所述块的每一个。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述数字水印信息是预定单元的数字水印信息模式。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述转换是有选择地从高清晰度电视信号到标准电视信号或从标准电视信号到高清晰度电视信号的转换。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述转换是有选择地从第1标准电视信号到第2标准电视信号或从第1高清晰度电视信号到第2高清晰度电视信号的转换。

18.根据权利要求11所述的方法，其中相应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的多种数字水印信息信号被叠加在所述视频信号上。

19.根据权利要求11所述的方法，其中对应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的各个数字水印信息信号被叠加在以空间或时间划分的所述视频信号的多个区域上。

20.根据权利要求11所述的方法，其中利用对应于所述视频信号将被转换的视频信号的多种不同格式的多种不同扩展码，形成所述数字水印信息，所述数字水印信息被叠加在一共同区域的所述视频信号上。

21.一种数字水印信息叠加装置，包括：

数字水印信息产生装置，用于产生将被叠加在视频信号上的数字水印信息；

用于确定转换前要叠加有数字水印信息的视频信号的格式的装置；

用于确定视频信号转换后该视频信号的格式的装置；

用于确定转换前包括有水平和垂直方向这两个方向的整数像素的所述视频信号的单元块的尺寸的装置，以使当转换前的所述视频信号被转换成转换后的所述视频信号的所述格式时，在转换后所述视频信号的所得到的单元块的尺寸也包括水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素，所述转换是在所述水平方向或所述垂直方向或连续场或帧之间的时间方向上通过内插处理或变疏处理有选择地发生的；和

数字水印信息叠加装置，用于将来自所述数字水印信息产生装置的所述数字水印信息叠加在所述视频信号上。

22.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中所述数字水印信息被叠加在转换前的所述视频信号的每个块单元上，其中所述视频信号的一个图像的一部分的一区域被定义成一个块，并且其中所述数字水印信息产生装置叠加所述数字水印信息到所述信号转换前的块中，以使所述信号转换后的相应块包括水平和垂直方向的不同的整数像素。

23.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中所述数字水印信息被叠加在被定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的每个块单元中，并且其中所述数字水印信息产生装置叠加所述数字水印信息到包括有所述信号转换前的整数像素的每个块中，以便所述信号转换后的块包括有在水平和垂直方向中的不同的整数像素。

24.根据权利要求23所述的数字水印信息叠加装置，其中所述数字水印信息产生装置在所述块的每一个中分配PN扩展码的一个码片，并利用该扩展码形成作为数字水印信息的扩展频谱信号。

25.根据权利要求23所述的数字水印信息叠加装置，其中所述数字水印信息产生装置产生将被分配给每个所述块的预定单元的数字水印信息模式。

26.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中所述转换是有选择地从高清晰度电视信号到标准电视信号或从标准电视信号到高清晰度电视信号的转换。

27.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中所述转换是有选择地从第1标准电视信号到第2标准电视信号或从第1高清晰度电视信号到第2高清晰度电视信号的转换。

28.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中

所述数字水印信息产生装置形成对应于所述视频信号将被转换的多种不同视频信号格式的所述数字水印信息；和

所述数字水印信息叠加装置在以空间或时间划分的所述视频信号的每个区域中叠加对应于所述不同格式的各个的数字水印信息信号。

29.根据权利要求21所述的数字水印信息叠加装置，其中

所述数字水印信息产生装置形成对应于所述视频信号将被转换的多种不同格式的数字水印信息；和

所述数字水印信息叠加装置在所述视频信号的一共同区域中，叠加利用不同的扩展码形成的各个的数字水印信息信号。

30.一种编辑装置，包括：

数字水印信息产生装置，用于产生将被叠加在视频信号上的数字水印信息；

用于确定转换前要在其上叠加有数字水印信息的视频信号的格式的装置；

用于确定视频信号转换后该视频信号的格式的装置；和

用于确定转换前包括有水平和垂直方向这两个方向整数像素的所述视频信号的单元块尺寸的装置，以使当转换前的所述视频信号被转换成转换后的所述视频信号的所述格式时，在转换后所述视频信号的所得到的单元块尺寸也包括水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素，所述转换是在所述水平方向或所述垂直方向或连续帧或场之间的时间方向中通过内插处理或变疏处理有选择地发生的。

31.根据权利要求30所述的编辑装置，其中

所述数字水印信息被叠加在转换前的所述视频信号的每个块单元中，所述视频信号的一个图像的一部分被定义成一个块；和

所述数字水印信息产生装置叠加所述数字水印信息到所述信号转换前的块中，以使所述信号转换后的相应块包括水平和垂直方向的不同的整数像素。

32.根据权利要求30所述的编辑装置，其中

所述数字水印信息被叠加在定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的每个单元块中；和

所述数字水印信息产生装置在包括有所述信号转换前的整数像素的每个块中叠加所述数字水印信息，其中所述信号转换后的块包括水平和垂直方向的不同的整数像素。

33.根据权利要求32所述的编辑装置，其中所述数字水印信息产生装置在所述块的每一个中分配一个码片的扩展码，并利用该扩展码形成作为数字水印信息的扩展频谱信号。

34.根据权利要求32所述的编辑装置，其中所述数字水印信息产生装置产生将被分配给每个所述块的预定单元的数字水印信息模式。

35.根据权利要求30所述的编辑装置，其中所述转换是从高清晰度电视信号到标准电视信号或从标准电视信号到高清晰度电视信号的有选择地转换。

36.根据权利要求30所述的编辑装置，其中所述转换是从第1标准电视信号到第2标准电视信号或从第1高清晰度电视信号到第2高清晰度电视信号的有选择地转换。

37.根据权利要求30所述的编辑装置，其中

所述数字水印信息产生装置产生对应于所述视频信号将被转换的多种不同格式的数字水印信息；和

一数字水印信息叠加装置将所述产生的数字水印信息叠加到以空间或时间划分的所述视频信号的一区域上。

38.根据权利要求30所述的编辑装置，其中

所述数字水印信息产生装置利用用于产生每个数字水印信息的不同扩展码，形成对应于所述视频信号将被转换的多种不同格式的多种数字水印信息信号；和

一数字水印信息叠加装置将对应于所述多种的所述不同格式的多种数字水印信息叠加在该视频信号的一共同时域中。

39.一种视频信号输出装置，包括：

数字水印信息产生装置，用于产生将被叠加在视频信号上的数字水印信息；

用于确定在转换前要叠加有数字水印信息的视频信号的格式的装置；

用于确定在视频信号转换后该视频信号的格式的装置；

用于确定在转换前包括有水平和垂直方向这两个方向的整数像素的所述视频信号的单元块尺寸的装置，以使当转换前的所述视频信号被转换成转换后的所述视频信号的所述格式时，在转换后所述视频信号的所得到的单元块尺寸也包括在水平和垂直方向这两个方向的不同的整数像素，所述转换是在所述水平方向或所述垂直方向或连续帧或场之间的时间方向中通过内插处理或变疏处理有选择地发生的；

数字水印信息叠加装置，用于将来自所述数字水印信息产生装置的所述数字水印信息叠加到所述转换前的视频信号上；和

输出装置，用于输出叠加有所述数字水印信息的所述视频信号。

40.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中

所述数字水印信息被叠加在转换前被定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分中的所述视频信号的每个块单元上；和

所述数字水印信息产生装置叠加所述数字水印信息到所述信号转换前的块中，以使在信号转换后的相应块包括在水平和垂直方向中的不同的整数像素。

41.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中

所述数字水印信息被叠加在被定义成一个块的所述视频信号的一个图像的一部分的每个单元块中；和

所述数字水印信息产生装置将所述数字水印信息叠加在包括有所述信号转换前的整数像素的每个块中，其中所述信号转换后的块包括水平和垂直方向的不同的整数像素。

42.根据权利要求40所述的视频信号输出装置，其中所述数字水印信息产生装置在所述块的每一个中分配一个码片的扩展码，并利用该扩展码形成作为数字水印信息的扩展频谱信号。

43.根据权利要求40所述的视频信号输出装置，其中所述数字水印信息产生装置产生将被分配给每个所述块的预定单元的数字水印信息模式。

44.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中所述转换是从高清晰度电视信号到标准电视信号或从标准电视信号到高清晰度电视信号的有选择地转换。

45.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中所述转换是从第1标准电视信号到第2标准电视信号或从第1高清晰度电视信号到第2高清晰度电视信号的有选择地转换。

46.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中

所述数字水印信息产生装置产生对应于所述视频信号将被转换的多种不同格式的数字水印信息；和

所述数字水印信息叠加装置叠加所述产生的数字水印信息到以空间或时间划分的所述视频信号的一区域中。

47.根据权利要求39所述的视频信号输出装置，其中

所述数字水印信息产生装置利用用于产生每个数字水印信号的不同扩展码，形成对应于所述视频信号将被转换的多种不同格式的多种数字水印信息信号；和

所述数字水印信息叠加装置将对应于所述多种的所述不同格式的多种数字水印信息叠加在所述视频信号的一共同时域中。

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