CN1417790A - 信号处理方法与装置，信号再现方法与装置以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

一种信号处理方法，它对一个特定单元的数字数据进行多路复用/排列(S7)，以形成一个预定的单元，将一个纠错码添加到该预定单元(S8)，以构成一个纠错编码块，用特定数据来取代纠错编码块的一部分(S9)；以及将纠错编码块(其特定数据已被取代)输出到一种传输介质或一种记录介质(S10)。

Description

信号处理方法与装置，信号再现 方法与装置以及记录介质
技术领域
本发明涉及一种信号处理方法与装置，用于将数字信号记录到记录介质之中或者用于将数字信号发送到传输介质之中，一种信号再现方法与装置，用于再现被记录在记录介质之中的数字信号或者经由传输介质传输过来的数字信号，还涉及在其中记录数字信号的记录介质。
背景技术
近年来，任何类型的信息都能数字化，并且已经研发出能通过传输介质或记录介质来分配这样的信息的技术，正如名词“数字革命”所表述的那样。其结果是，为数众多的人们已经能够自由地获得数字信息。在这样一种环境中，诸如数字音频信号，数字视频信号那样的计算机能处理的相关数据都被记录在记录介质之中。进行信息传输和存储以便可以从记录介质中再现上述信号，信息被拷贝到只读介质之中，已发送的信息可以再现或者通过传输线进行传输。
近年来，已经实现了作为一种能记录大量视频/音频信息的记录介质的数字通用光盘(DVD)。超过两小时的电影被记录在DVD之中，并且通过重放装置来再现这样一种被记录在DVD之中的信息，使得人们可以在家中自由地看电影。
DVD被分类为：允许一次记录的只读DVD-ROM，DVD-R，以及允许再次记录的DVD-RW，DVD-RAM。
DVD-ROM的应用标准包括DVD视频标准，它允许将一整部电影记录在一张单独的光盘之上。用户通过再现这样一种DVD视频光盘或接收数字广播，就能自由地获得基于各种数字信号的信息。在这种情况下，若已获得的数字信号被拷贝到一种记录介质，例如硬盘以及上述的DVD-RAM，并且用根据DVD视频标准的编码器进行编码，就有可能拷贝一张光盘。
因此，在DVD视频中，待记录的数字信息被加密。使用加密技术的拷贝保护方法在DVD视频光盘或DVD-ROM中有效地发挥作用，在其中，加密信息是被预记录的。
涉及加密的常规技术的实例包括在日本专利申请KOKAI公报第11-86436号中所描述的一项技术。在此项技术中，不同于主信息数据的特定数据被混合到纠错代码块之中。特定数据被用来作为拷贝禁止信息。另一个实例就是在日本专利申请KOKAI公报第9-128890号中所描述的一项技术。在此项技术中，为了防止数字信号的非法拷贝，用特定数据(例如加密密钥)来取代纠错码的一部分，并加以记录。进一步的实例就是在日本专利申请KOKAI公报第8-204584号中所描述的一项技术。在此项技术中，在经过纠错处理的数据被送往一个解密处理模块的情况下，一个不可纠正的数据部分被改变为包括一个同步码的特殊代码并且被传送，使得该部分可以被解密处理部分所检出。通过使用特殊代码就能识别误码部分，并且基于误码部分来进行解密。
近年来，在对上述信息进行传输/存储处理的领域中，如何处理版权保护已经进一步地变为重要的事情。特别是当需要版权保护的信息被记录在常规的记录介质上时，就需要防止非法拷贝的发生。这就是说，虽然版权的持有者只允许将信息拷贝到一张记录介质之上，但是相同的信息可以被拷贝到多张记录介质之上。非法行为的发生需要被考虑，并且防止非法行为是绝对必要的。还有，已经存在关于进一步强化对非法行为的预防的需求。
发明内容
本发明是在考虑到上述情况的条件下研发出来的，并且其目标就是提供一种信号处理方法与装置，信号再现方法与装置，以及在其中强化了拷贝保护功能的记录介质。
根据本发明的一个实施例，信号处理方法包括：
对一个特定单元的数字数据进行多路复用/安排，以形成一个预定的单元；
将一个纠错码添加到该预定单元，以构成一个纠错编码块；
用特定数据来取代纠错编码块的一部分；以及
将纠错编码块(其特定数据已被取代)输出到一种传输介质或一种记录介质之中。
在随后的说明中，将陈述本发明的附加的目标和优点，并且从以下的说明中，将使其中的一部分变得显而易见，或者可以通过实践本发明而有所领悟。
借助于在下文中特别指出的各种手段和组合，将能实现和获得本发明的各项目标和优点。
附图说明
被纳入本说明书并且构成其中一部分的附图，说明本发明的各实施例，并且，连同上面给出的一般描述以及将在下面给出的关于各实施例的详细说明，用以解释本发明的各项原理，在附图中：
图1是一个方框图，表示用于DVD系统的数据记录处理过程；
图2是一个示意图，表示用于DVD系统的一个数据扇区的构成；
图3是一个示意图，表示用于DVD系统的数据扇区的一个组合块的构成；
图4是一个示意图，表示用于DVD系统的一个ECC块的构成；
图5是一个示意图，表示用于DVD系统以及在行交织处理之后的ECC块的构成；
图6是一个示意图，表示用于DVD系统的一个记录扇区的构成；
图7是一个示意图，表示用于DVD系统的一个物理扇区的构成
图8是一个示意图，表示用于DVD标准的一片只读介质上的DVD视频信号的版权保护系统的内容加扰系统(CSS)；
图9是在DVD系统中的版权保护系统的一个示意图；
图10是一个DVD播放器的示意性视图；
图11是在记录/重放装置中版权保护系统的示意图；
图12是在记录/重放装置中的一个完整的示意图；
图13是根据本发明的一个实施例的记录装置的构成示意图；
图14是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的一个实例；
图15是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的另一个实例；
图16是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的又一个实例；
图17是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的再一个实例；
图18是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的还一个实例；
图19是根据本发明的一个实施例的重放装置的构成示意图；以及
图20是一个构成示意图，表示在一段重放处理时间内，特定数据的处理过程。
具体实施方式
现在将参照附图，对本发明的一个实施例进行说明。
以下将从版权保护的观点出发，来说明需要进行防止非法拷贝处理的向/从信息记录介质进行记录/再现处理的方法。特别是，在下文中将说明在一种隐蔽信息被嵌入到一个数据块之中的情况下，涉及数据排列的一种信号处理方法，再现方法和装置。
[I]为了实现本发明而研究的背景
以下将首先说明近年来已经广泛地流行的用于DVD光盘的版权保护系统。
图1表示在用于DVD视频信号的版权保护系统中，在记录介质中的信号处理过程。在数据控制处理过程中，使用MPEG之类的标准，对视频/音频信号进行压缩，然后将其格式化为带有被添加到其中的重放控制信号之类的数字数据流(步骤S1)。
数字数据被划分为分组数据的各个扇区，每个扇区各具有2K字节的单元(步骤S2)和一个用作ID的扇区号码，扇区号码被附加到每一个扇区(步骤S3)。接下来数据被加密(数据加扰)(步骤S4)。一个侦错码EDC被附在加密数据之上(步骤S5)。根据由ID信息所确定的密码，数据部分被加扰以便在重放操作中稳定伺服系统(步骤S6)。
这里的数据加扰不同于以上所述的加密过程中的数据加扰，它是用公开内容来进行加扰。如果出现数字数据为“全0”或其他相似情况，记录数据将转入相同样式的重复。在这种情况下，由于相邻光道的串话，将无法精确地检测到跟踪伺服误差信号，这时光盘系统就可能出现问题。M系统发生器的初值由一个ID数值来决定。通过将来自M系统发生器的信号跟数字数据相乘，就能实现数据的加扰。这可以防止已加扰的记录信号发生相同样式的重复。在本说明书中，对用于伺服稳定的“数据加扰”将不再进行描述，但在本说明书中其他地方所描述的“数据加扰”指的是用于信息的版权保护的加密处理。
经过上述处理过程的数字数据在纠错码ECC的基础上被转换成数据块，以便对每16个扇区进行纠错处理(步骤S7)，并产生内码奇偶校验PI和外码奇偶校验PO的纠错码(步骤S8)。
通过交织处理将外码奇偶校验PO分配到每一个扇区，以便组成记录扇区(步骤S9)，然后通过调制电路对记录扇区的数据进行调制(步骤S10)，并且通过用一个驱动器和拾取装置对原始光盘进行刻录，从而将已调制信号记录下来。图1表示与市场上的记录/重放装置的相同的结构，但其拾取部分具有不同的功率。
在原始光盘的基础上，通过光盘制造工艺来产生一个光盘制造模子，然后通过使用一个注塑机来拷贝大量的光盘，并作为记录了视频信号的DVD-ROM光盘向市场供货。
图2表示图1的数据扇区的结构。
数据扇区由172个字节(＝1行)×12行构成，并且扇区标识信息ID由扇区号码组成，并且扇区信息位于首行，以下依次是ID侦错码IED，版权保护信息CPR-MAI，一个2K的主数据区，以及最后是用于主数据的一个侦错码EDC。
图3表示ECC数据块的组成。ECC数据块由图1所示的16个数据扇区，即172字节/行×192行(＝(172字节×12行×16个扇区))的数据组成。
图4表示ECC数据块的结构。通过将图3所示的16个扇区的数据集中起来形成172字节/行×192行的数据，其中，针对每一列(垂直方向)来产生16个字节(16行)的外码奇偶校验，针对每一行(横向)来产生10个字节(10行)的内码奇偶校验。这里，16行(16字节)的外码PO被分配，使得每隔12行(每一个扇区)就有一行(172字节)被交织，如图5所示。
图6表示在各外码PO被交织以后，从各个扇区中取出的某一扇区的结构。这被称为记录扇区。图中显示为12+1行，这是因为外码奇偶校验PO的一部分(单独一行)被添加到图2所示的扇区(12行)之上。
图7表示物理扇区的结构，物理扇区是让每一个记录扇区的数据流通过调制器而产生的。
调制器对每一个数据符号(1字节＝8比特)进行代码调制，以产生16个通道比特。
如图7所示，一对(32+1456)通道比特的同步帧组成了单独的一行。例如，在图7的第一行，SY0和SY5都是同步帧。13个这样的行集合起来组成物理扇区。
如上所述，在DVD系统中，2K字节的数据扇区是进行处理的一个单元，ECC数据块是以16个扇区为单位组成的，纠错码被添加到该数据块之上。有了这种数据结构，就有可能以2K字节为单位来管理数据。进一步说，由于纠错码被添加到以16个扇区为单位组成的ECC数据块之上，所以就提高了纠错能力。
在这种DVD中，对准备记录在作为版权保护系统的专门用于复制的ROM光盘的视频信号的信息进行保护。在这种情况下，一种被称为内容加扰系统(CSS)的拷贝保护系统将作为版权保护系统而被采用。然而，拷贝保护系统不是一个完整的系统。若光盘的所有数据都要建立备份并且能够恢复，则无法实现像“检入”(check-in)处理那样的高级控制。
图8是用于再现DVD标准的重放专用介质的DVD视频信号的版权保护系统CSS(内容加扰系统)的示意图。
在光盘的记录一侧，数字内容经过MPEG编码，由CSS系统进行加密，并且被记录在只读介质上(步骤A1，A2，A3和A4)。在普通的DVD专用播放器(一种家用电器)中，对这种介质进行重放处理，即，加密的内容被解密(步骤A5)，同时，被压缩的数据由MPEG解码器之类的装置进行扩展(步骤A6)，以视频或音频信号的形式重放。
在个人计算机之类的计算机环境中进行的重放处理中，上述介质的数字数据由一个DVD-ROM驱动器进行重放(步骤A7)。已读出的数字数据的传输不在PC总线上进行传输，首先要进行MPEG解码器模块和互相认证标识(总线认证)(步骤A7和A8)。进一步讲，这是一个加密内容只能被输送到适当的解码器模块的系统。在这种情况下，数据从DVD-ROM驱动器被传送到解码部分，使被加密的内容得以解密(步骤A9)。被压缩的数据由MPEG解码器之类的装置进行扩展，并且以视频/音频信号的形式进行重放。
图10是CSS的内容编码方法的示意图。
三种加密密钥数据，也就是CSS管理机构掌握的主密钥，由版权持有者等确定的光盘密钥和标题密钥，被分层次地组合在一起，并且用加密密钥对视频和音频数据进行加密。
在图9的实例中，使用主密钥对光盘密钥进行加密(块D1)，并且它变为光盘密钥数据块。由加密部分用光盘密钥对对标题密钥进行加密(块D2)，并且它变为已加密的标题密钥。来自内容部分(D3)的诸如图像数据、音频数据之类的内容被压缩处理部分进行压缩处理(块D4)，然后由加扰部分对已压缩的数据进行加扰(块D5)。
主密钥是一个加密密钥数据，它因解密LSI或软件CSS模块的制造商的不同而有所不同。
CSS管理机构集中掌握了大量制造商的主密钥。在光盘密钥被加密时，已在光盘上准备了一个基本上能够被任何主密钥进行解密的光盘密钥数据块，并且该光盘密钥数据块被存储在一张光盘上。这样一来，当提供给制造商的主密钥被泄漏时，可以将损失降低到最小程度。
具体地讲，就是从下次准备光盘密钥数据块开始，就准备已撤消被泄密的主密钥的光盘密钥数据块。此后，就不能使用已泄密的主密钥来进行解密。
图10是在重放记录有图9所示的加密内容的光盘时，DVD播放器进行内容解密的示意图。加密的“光盘密钥数据块”从光盘中被读出，并且由解密部分使用主密钥对光盘密钥进行解密(块E1)。以同样方式从光盘中读出的已加密的标题密钥由解密部分E2用上述的已解密的光盘密钥进行解密。还有，由解扰部分E3使用已解密的标题密钥对作为内容的已加扰“A/V数据”进行解扰处理。已解扰的内容由诸如MPEG-2之类的A/V解码器以音频/视频信号的形式进行重放(块E4)。
以上对使用CSS方法的只读介质的版权保护系统作了大体的描述。为了实现版权保护，以这样的方式通过加扰处理对内容进行加密。而且，在重放系统中，对已加密的内容的解密来说，只有在加密密钥被解密后才能对内容进行解密。从而实现对版权的保护。
在只读DVD系统中，由于记录一侧仅在母盘复制的编辑操作中进行，所以版权的保护就很容易管理。然而在可能进行记录/重放的DVD系统中，很多装置里面都有记录处理部分。因此就有可能制造出能对内容进行非法拷贝的非法装置，从而通过非法拷贝来制作大量的内容记录介质。
下面将对本发明中记录/重放装置的版权保护系统的构成进行说明，并对版权保护系统加以研究。
图11是记录/重放装置的版权保护系统的结构。记录部分包括随机数产生装置G0，A/V编码部分G1，加扰部分G2，加密部分G3和光盘密钥处理部分G4。重放部分包括解密部分G11，G12，解扰部分G13和A/V解码器部分G14组成。
加扰处理通过使用由随机数产生装置作为密钥来产生的标题密钥TK，对音频/视频内容进行加密(块G0，G1，G2)。另一方面，标题密钥TK由光盘密钥DK进行加密后，作为已加密的标题密钥Enc-TK被记录在一张光盘上(块G3)。光盘密钥DK是这样的数据，它通过从介质中读取光盘密钥数据块DKB和由主密钥MK对光盘密钥数据块DKB进行解密而得到，所述解密的方式相同于在重放专用装置中的光盘密钥的解密(块G4)。
由一系列主密钥MK加密后的一组光盘密钥被依次记录在介质之中。该光盘密钥DK由记录/重放装置所嵌入的主密钥MK进行解密和提取，作为主密钥MK的加密密钥使用。
在重放一侧，光盘密钥数据块DKB从盘中被读出，并由主密钥MK进行解密，从而得到光盘密钥DK(解密部分G11)。光盘密钥DK被用来对从光盘中读出的已加密的标题密钥Enc-TK进行解密(解密部分G12)。随后，标题密钥TK再被用来对从盘中读出的已加密的内容进行解扰(解扰部分G13)。已解密的内容再由A/V解码器进行解码(解码器14)。
图12是记录重放装置的示意性结构的方框图。在普通家用电器环境中的专用录入机中，很少能支持非法拷贝。但在使用个人计算机的环境中，很容易将从驱动器读出的数据拷贝到其他记录介质之中。
在个人计算机环境中，记录介质被看作是外部设备。在图12所示的驱动器的输入输出中，不管数据的内容如何，一般都会执行记录/重放操作。因此，在数据发送/接收总线上的数据被认为是非法得到的。为了防止这种非法操作，使用总线认证系统是很有必要的。
图12表示在记录一侧的AV编码器模块H101和驱动器H102，以及在重放一侧的驱动器H103和AV编码器模块H104。
与图11的部件相对应的部件将使用相同的参考数字。在AV编码器模块H101中，加密控制部分H11是与图11中的随机数产生装置G0，光盘密钥处理部分G4和加密部分G3相对应的。
在记录一侧，作为加密密钥的标题密钥TK由光盘密钥DK进行加密，并且形成已加密的标题密钥Enc-TK。当已加密的标题密钥Enc-TK准备被发送到驱动器时，让它通过总线认证处理过程H12是很有必要的。在其他处理过程中所进行的处理与CSS的各个处理过程实质上是相同的。
在图12中，在记录一侧的A/V编码器模块H101中提供了A/V编码器G1和内容加扰部分G2。编码控制部分H11与图11中的随机数产生装置G0，加密部分G3和光盘密钥处理部分G4相对应。
在驱动器H102中，ECC的编码由ECC编码部分H13完成，调制处理由调制器H14执行，对介质的写入处理由写入处理部分H15进行。
在重放一侧的驱动器H103中，由信号读出部分H16从介质中读出信号，解调处理由解调器H17完成，以及解码由ECC解码部分H18进行。还有，在重放时，在驱动器H103和A/V编码器模块H104之间，由总线认证部分H19进行互相认证。互相认证得到证实之后，由解扰部分G13对ECC解码器H18的输出进行解扰，并由A/V解码器G14进行解码。解码控制部分H20与图11的光盘密钥处理部分E1，解密部分E2和解扰部分E3相对应。
如上所述，在版权保护系统中，内容是被加密的，加密密钥也被加密，并且，已加密的密钥被记录在记录介质(光盘)之中。然而，在这种系统中，已加密的内容和已加密的密钥在发送，接收，记录和重放的过程中都是公开的数字信号。
使用上述加密技术的拷贝保护方法在已经记录了事先加密的信息的DVD视频光盘或DVD-ROM中有效地发挥作用。然而，在用户可以在其上记录新的信息的DVD-RAM之类的情况下，将产生下列问题。
(1)在一般用户所使用的记录装置中，难以引入强有力的以及廉价的加密装置。
(2)在进行加密时，难以对加密密钥进行管理。当在信息记录装置一侧进行加密和解密时，存在容易发电信息拷贝的高度的可能性，人们期望实现对这些信息的拷贝保护。
(3)若已加密的内容以及已加密的密钥作为一个整体被拷贝，则生成一张可以用普通装置进行重放的非法盘(当没有隐蔽区时)。
(4)当音频信号被处理时，它必须以大量文件(作品)为单位来进行处理，因此，对以文件为单位进行管理的需求来说，难以保持版权保护功能。
(5)如上所述，对一种常规的加密技术来说，它难以在数字信息信号的拷贝保护中有效地发挥作用。当已加密的记录信息被重放时，就在重放处理过程中进行解密处理，并且根据已解密的数字信号的处理情况，仍然保留了非法拷贝的可能性。特别是，通过将加密信息以及加密密钥作为一个整体来拷贝，就存在着可以制备大量的已拷贝的记录介质的可能性。
如同DVD的情况那样，若各种类型的介质，例如只读DVD--ROM，可写入的DVD-R，以及DVD-RAM等同时出现，则难以区分已被记录在记录介质之上的数字信号是原版信号还是非法拷贝的数字信号。
就这个问题来说，在其他记录介质中也出现类似的问题。因此，从版权保护的观点出发，人们希望以这样一种方式来对信息信号进行加密，使得只有正确的系统才能解密，并且在重放一侧的入口处能确定所输入的数字信号是原版数字信号还是非法拷贝的数字信号。如果将保护系统的一部分建立在一般用户不能处理的区域内，就能大大地增进版权保护的能力。
这就是说，在常规的版权保护系统中，用公开的数据处理方法来进行发送/接收或记录/重放。还有，用于对内容进行加密的装置构成保护系统。因此，存在出现非法行为的可能性，例如照原样拷贝已加密的数据。为了防止这样的非法行为，需要在记录介质的一部分或发送/接收信息的一部分中保存含有特定数据的隐蔽信息区域。
在日本专利申请KOKAI公报第11-86436号中，描述了一种类似的技术，在其中，隐蔽信息区域被安排在数据的一部分之中。这种技术包括将特定数据嵌入到纠错码被添加于其上的数据块之中。在对数据块进行纠错之后，该特定数据被视为误码而被纠正。因此，在纠错之后，特定数据就从数据块中消失。可以在纠错之前提取该特定数据。
其结果是，若只有经过纠错的数据被传送到外部，则只能在驱动器中检出该特定数据，并且该特定数据可以被用来加强版权保护能力。这就是说，有可能使用特定数据来区分版权保护的控制信号，诸如原版信号和非法拷贝信号。由于在这个方法中特殊信号被作为误码信号取代，所以这种信息没有被包括在重放的数字信号之中。还有，不由操作系统装置的普通用户来进行纠错处理，因此适于检出非法操作。用这种方法检出的特定数据可能是看不见的电子水印。当原版数字信号受到纠错处理时，该特定数据就消失。当判断出特定数据的有/无时，就能有效地判断是原版信号还是非法拷贝信号。
然而，在这个方法中，当特定数据被添加到主数据之中时，主数据就会受到破坏。因此，在主数据被解调和被重放的一侧，特定数据的出现额外地增加了误码。
[II]要注意的方面
在日本专利申请KOKAI公报第11-86436号以外的公报中，描述了一种将特定数据嵌入并记录到纠错码被添加于其上的数据块之中的一种方法。然而，在特定数据被嵌入的任何情况下，主数据都会受到破坏。然而，在本发明中，能防止纠错处理失效。
在本发明中，隐蔽信息区域被建立在已添加了纠错码的数据块之中。当隐蔽信息区域被建立时，主数据就被多路复用/排列。即使当主数据被特定数据所破坏时，仍能保证基本的纠错能力。
在下文中，将具体地说明版权保护系统的一个实例。还有，在以下的说明中，假定内容加密方法是一种用于DVD系统的方法。
在图13中，用MPEG方法对视频/音频信息信号进行压缩，并且在已被添加了重放控制信号的数字数据流中进一步地对它进行格式化(数据控制部分S1)。
以2K字节为单位，将数字数据划分为分组数据(扇区格式部分S2)。添加诸如ID那样的扇区号码(ID添加部分S3)。为了保护版权，该数据被加密或加扰(内容加密部分S4)。侦错码EDC被添加到已加密的数据之中(EDC处理部分S5)。
此后，为了在重放操作中稳定伺服系统的目的，用随机信号对数据部分进行数据加扰(加扰部分S6)，上述随机信号是由ID信息所确定的初始值产生的。
这里，在这种数据加扰中，跟上面的用于加密的数据加扰的不同之处在于，用公开的内容对数据进行加扰。为此目的，当数字数据为全“0”时，记录数据就变为相同样式的重复。在这种情况下，恐怕会出现这样的问题，即，由于在光盘系统中相邻光道的串话，使得无法精确地检测跟踪伺服误差信号。为了进行数据加扰，用ID数值来确定M序列发生器的初始值。来自M序列发生器的信号跟数字数据相乘，并进行数据加扰。这就避免了已进行数据加扰的记录信号变为相同样式的重复。仅在上文中说明用于稳定伺服(系统)的数据加扰。在单独的段落中所描述的数据加扰被用于加密处理，以便保护信息的版权。
经过上述处理的数字数据被形成为纠错码(ECC)块，用于以16个扇区为单位来进行纠错处理(ECC块信息部分S7)。这里，内码奇偶校验PI以及外码奇偶校验PO的纠错码被产生出来(纠错码产生部分S8)。
外码奇偶校验PO被分散/排列到每一个扇区，并且通过交织处理来构成记录扇区(PO交织部分S9)。由调制电路对记录扇区的数据进行调制(调制/同步添加部分S10)。经由驱动器以及光学拾取头(PUH)，将已调制信号记录到光盘上。
在如上所述的一系列处理步骤中，实际的音频/视频数据是作为A/V数据文件的数据扇区的大量聚集。文件管理数据以及用于管理内容数据的其他控制信号与内容数据分离，并且被存储在文件之中。内容的加密密钥被加密，并且已加密的密钥也类似地被存储在文件之中。多个文件(内容数据文件)的已加密的密钥可以被集中起来，并且被记录在光盘上的一个特殊位置上。
在上述系统中，来自数据控制部分S1的控制数据被送往特定数据处理部分S11。这里，特定数据被产生，并且随后在纠错编码处理部分S12中受到纠错编码处理。经过纠错编码处理的特定数据被送往调制/同步添加部分S10。
上述特定数据的实例包括用于对内容进行加密/解密的已加密的密钥Enc-TK。在版权保护系统中，例如，在一张记录介质(例如，光盘)上记录了几十到几百段音乐的音乐内容。在这种情况下，若多个密钥被集中并且被记录在介质中的一个特殊位置上，则该密钥被用来对某些片段的音乐实现有效/无效处理(设置)。这就是说，可以对每一个片段的音乐设置加密或不加密。这样一来，就能有效地对记录/重放介质进行记录处理。
对已加密的密钥Enc-TK来说，假定一个密钥的数据长度是8个字节。因此，即使当为1000段音乐准备了内容的加密密钥时，多个加密密钥的容量为8K字节。DVD系统的ECC块被构成为32K字节(16个扇区)，8K字节是其容量的1/4。
这里，将数据全部地存储在ECC块之中是可取的。因此，在内容加密密钥为8K字节(2K数据字节×4)的条件下，若它被多路复用4次，则8K字节×4＝32K字节，由此构成16个扇区的ECC块。这就是说，当已加密的密钥被多路复用/排列时，就能构成ECC块。实行这种处理的部分就是上述的特定数据处理部分S11。
如上所述，纠错码被产生并且被添加到ECC数据块，在其中，对已加密的密钥进行多路复用/排列，并且生成记录扇区。随后，进行同步信号添加/调制处理，同时将数据记录到光盘之中。进行这种处理的部分就是纠错编码部分S12以及调制/同步添加部分S10。
这里，为了保护该系统免遭破坏版权保护系统的非法个人的侵害以及改进系统的能力，在光盘的数据区中设置了用于记录不能被一般用户处理的记录有特定数据的隐蔽信息区域。当准备隐蔽信息区域时，使用在其中对数据进行多路复用/排列的ECC块。
这就是说，在本实施例中，ECC块的一部分被改变为特定数据，含有特定数据的ECC块被调制，并且被记录到光盘之中。此外，在这种情况下，即使纳入了特定数据，仍可避免ECC块的误码率的恶化。
图14是一个示意图，表示特定数据的一个嵌入位置的一个具体实例。在16个数据扇区中，各为2K字节的数据分组0至7被多路复用/排列。在这种情况下，数据分组0被排列在扇区0和8，数据分组1被排列在扇区1和9，数据分组2被排列在扇区2和10，数据分组3被排列在扇区3和11，数据分组4被排列在扇区4和12，数据分组5被排列在扇区5和13，数据分组6被排列在扇区6和14，以及数据分组7被排列在扇区7和15。
这里，针对已在其中组合了16个扇区的数据块，产生了外码奇偶校验PO和内码奇偶校验PI的纠错码。随后，通过交织处理对外码奇偶校验PO进行分散/排列，由此，记录扇区得以构成。
其后，扇区1，6，11(除去在其中记录有扇区号码的各行)以及各PO行被用作隐蔽信息区域。在该区域中，存在具有其本身的纠错码的特定数据。
根据这种结构安排，当在重放过程中进行纠错处理，并且扇区1的原版主数据被重放时，扇区9的主数据就被拷贝和使用，同时被特定数据所破坏的数据得以恢复。此外，不用说，特定数据是在重放特定数据时被提前抽取的。
类似地，当扇区6的原版主数据被重放时，扇区14的主数据就被拷贝和使用，同时被特定数据所破坏的数据得以恢复。还有，当扇区11的原版主数据被重放时，扇区15的主数据就被拷贝和使用，同时被特定数据所破坏的数据得以恢复。
因此，根据本方法，可以在不增加主数据的误码率的前提下，将特定数据嵌入到ECC块之中。此外，当再现特定数据时，可以从ECC块中事先知道在其中嵌入了特定数据的位置(扇区)，并且特定数据被提前送往解调部分并进行解调。
图15表示特定数据的嵌入位置的另一个实例。在这个实例中，在16个数据扇区中，各为2K字节的数据分组0至7被多路复用/排列。在这种情况下，数据分组0被排列在扇区0和1，数据分组1被排列在扇区2和3，数据分组2被排列在扇区4和5，数据分组3被排列在扇区6和7，数据分组4被排列在扇区8和9，数据分组5被排列在扇区10和11，数据分组6被排列在扇区12和13，以及数据分组7被排列在扇区14和15。
这里，针对已在其中组合了16个扇区的数据块，产生了外码奇偶校验PO和内码奇偶校验PI的纠错码。随后，通过交织处理对外码奇偶校验PO进行分散/排列，由此，记录扇区得以构成。
其后，扇区1，6，11(除去在其中安排有扇区号码的各行)以及各PO行被用作隐蔽信息区域。在该区域中，存在具有其本身的纠错码的特定数据。对ECC块来说，可以从扇区0的数据来再现扇区1的原版数据，可以从扇区7的数据来再现扇区6的原版数据，以及可以从扇区10的数据来再现扇区11的原版数据。
图16，17和18表示在其中嵌入了特定数据的扇区的实例。在图16的实例中，特定数据被安排在不包括已在其中排列了ID和PO的各行的行中。在其中安排了ID的行首先被用来在重放处理的搜索过程中用于检测处理。若另外的数据被嵌入了这一行，则系统的能力将出现恶化。在ECC块中，每一个扇区的ID是不同的。因此，即使当已在其中安排了某个扇区的ID的行的主数据相同于已在其中安排了另一个扇区的ID的主数据，其结果是PI的数值不同于该行的PI数值。当这一行被用作特定数据嵌入位置时，在重放处理中，误码甚至会随着从另一个扇区拷贝数据而增加。然而，这不适用于仅使用排除了ID和PI的主数据区的情形，并且这种情形不会有别于本发明的目标。然而，对于其他各行来说，甚至PI区也可以用作特定数据嵌入位置。因此，当不使用这些行时，将能更容易地构成本系统。
在图17的实例中，有待于在其中嵌入特定数据的各行被分散。在这个实例中，特定数据被每隔一行嵌入，但已在其中排列了ID和PO的各行排除在外。采用这样的分散，在记录，重放，发送和接收处理中产生误码的各位置将被分散。因此，可以期望特定数据的纠错能力有所提高。
在图18的实例中，沿着列的方向(纵向)对在其中嵌入了特定数据的各位置进行分散/排列。此外，在图17，18的实例中，示出了在一个扇区中特定数据的各嵌入位置，但是特定数据当然可以被嵌入到多个扇区之中(见图14，15)。
图19是一个方框图，表示根据本发明的重放装置。在图19中，经由光学拾取头(PUH)B2来读出光盘B0中的记录信号。通过一个前置放大器对读出信号进行放大，并在一个通道数据读出部分B3中进行二值化，并提取通道数据。同步分离部分B4从已提取的二值化信号中分离同步信号，随后由解调部分B5进行解调。例如，使用一个转换表将16位数据解调为8位数据。这个数字数据被送往ECC块组合部分B6，并且被构成为ECC块。
随后，ECC块被送往特定扇区和行分离部分B7，并提取特定数据。已提取的特定数据被送往特定数据检测部分B13。还有，ECC块被送往特定行取代部分B8。这里，如前面参照于图14至18所说明的那样，用正常扇区或行数据来取代已在其中嵌入了特定数据的部分。随后，ECC块(不含有特定数据)被送往纠错处理部分B9，并经受纠错处理。
经过纠错处理的数据在解扰部分B10中被解扰。在数据扇区部分B11中，已解扰的数据被形成为数据分组(见图14和15)，并且随后用从特定数据检测部分B13给出的特定数据(标题密钥TK)进行解密。
这就是说，通过用提前检出的特定数据(加密密钥等)对已加密的内容进行解密，就能再现内容数据。对已解密的数据来说，由MPEG解码器对压缩信号进行扩展，并且解调为数字视频信号。音频数据也以类似方式进行解调，从而使最后的音频/视频信号得以再现。
图20表示在重放装置中的扇区数据流。对含有隐蔽区域的已再现的ECC块(状态J1)来说，首先隐蔽区域的数据被分离(SP-Data0，SP-Data 1，SP-data 2)。通过这样的分离，从已在其中排列了待插入空白区之中的数据的扇区拷贝主数据行，并将其插入到ECC块中的空白区之中(状态J2)。在所示的实例中，记录扇区9的数据被插入到扇区1，记录扇区14的数据被插入到扇区6，记录扇区3的数据被插入到扇区11。
被纳入这个处理过程的ECC块要经受纠错处理(状态J3)。其后，将获得最后的数据分组(状态J4)。另一方面，独立的隐蔽区域的特定数据信号也经受独特的纠错处理，并检出该特定数据。
在常见的实例中，用具有特定容量的数据分组来处理诸如视频/音频数据那样的大文件数据。然而，近年来，在数据处理中的纠错块已经按照一个相对地较大的容量单位来进行管理和处理。在这个处理过程中，管理数据或内容的一部分被这样构成，使之由纠错块单元来完成。
此项特性已经引起人们的注意。在本实施例中，当管理数据或内容的单元小于大的纠错块的容量时，管理数据或内容就被多路复用/排列(使用多种倍数)，并且整个单元被形成在大的纠错块的容量之中。还有，使用该块的一部分(扇区)来设置隐蔽区域。
因此，采用与光盘相关的隐蔽区域的结构，就能在主数据块的一部分中设置隐蔽区域，在上述光盘中，可以用通用的记录/重放装置从记录区域中读出数据。即使在这种情况下，也不会由于隐蔽区域的建立而使主数据产生误码。类似地，在发送/接收系统中，即使所有发送数据都是公开的，也有可能在不使误码率恶化的前提下，在发送数据中建立隐蔽区域。
在下文中，将说明上述的本实施例的各有效方面。
1.用于特定数据的隐蔽区域被设置在纠错编码块的一部分之中。还有，该部分被特定数据所取代，并且被发送或记录。这里，对数字信息块来说，被取代的区域形成误码数据，并使误码率恶化。然而，由于纠错代码被产生并且被添加到已多路复用/排列的数据之中，所以，在重放过程中，有可能在纠错处理之前，将原始数据从另一个区域拷贝到特定数据取代部分，从而避免误码率的恶化。
2.由于通过外码和内码奇偶校验，用乘积码来构成纠错码，使得多路复用的效果有所增加。
3.当在许多行中多路复用/排列主数据时，对于被排列在该行方向上的相同内容的数据部分来说，含有内码奇偶校验的代码串被构成为具有相同数据内容的行。其结果是，即使当某些行被特定数据所破坏，仍然可以用未被破坏的行的数据来取代已破坏的行的数据。
4.在许多列中，主数据被多路复用/排列，沿着列方向排列的相同内容的数据部分是相同的，因此，含有外码的代码串被构成为具有相同数据内容的列。其结果是，即使当某些列被特定数据所破坏，仍然可以用未被破坏的列的数据来取代已破坏的列的数据。
5.多个数据扇区构成一个块。在纠错编码处理中，各数据扇区被多路复用/排列，纠错代码被产生并且被添加到大的块之中，从而产生已进行纠错编码的块。还有，某些数据扇区被特定数据所取代。其结果是，以扇区为单位进行处理是可能的。
6.当多个扇区构成已进行纠错编码的块时，不同扇区的ID被设置成不同的。进行多路复用的写处理，使得只有主数据区跟另一个扇区的数据发生重叠。而且，准备嵌入特定数据的位置仅仅是主数据区。随后，在重放处理中，不需要令ID部分经受特殊处理。
7.由于纠错代码是乘积码，所以已多路复用/排列的各行包括含有该内码的相同代码串的数据，并且在重放处理中，替换处理的效果有所增加。
8.在重放处理中，因特定数据而受到破坏的行的主数据被构建，以使得其主数据被另一个已多路复用/写入的行的主数据所取代，并且纠错处理得以有效地进行。当用原始的主数据内容来取代主数据时，该外码就对应于主数据。在DVD的纠错代码处理过程中，这是有效的。
9.由于特定数据不受主数据的ECC块的保护，所以，纠错代码被纳入其本身的数据序列之中，这样就能进行纠错处理，并且特定数据被安全地检出。
10.当主数据块以及特定数据都使用相同的纠错系统作为纠错代码时，该系统就被简化。
11.被特定数据所取代的数据已被破坏。然而，当特定数据的区域被事先指定时，该数据已被破坏。在重放处理中，当另一个已多路复用/写入的区域的数据被拷贝时，有可能快速地恢复原始数据。
如上所述，根据本发明的各实施例，可以提供一种涉及信号记录，发送，接收和重放的方法与装置的技术，以及其版权保护功能已被强化的信号记录介质。
以上的说明参照于本发明的特殊的各实施例，但是应当理解，在不背离其精神实质的前提下可以作出许多修改。作者打算用所附的权利要求书来覆盖这样的修改，使之落在本发明的真实的范围和精神实质以内。因此，现在所公开的各实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书，而不是由前面的说明书来指定，并且作者打算将在权利要求书的等价物的意义和范围内所发生的所有变更都纳入其中。

Claims (20)

1.一种信号处理方法，其特征在于包括：
对一个特定单元的数字数据进行多路复用/安排(S7)，以形成一个预定的单元；
将一个纠错码添加到该预定单元，以构成一个纠错编码块；
用特定数据来取代纠错编码块的一部分(S9)；以及
将特定数据已被取代的纠错编码块输出到一个传输介质或一种记录介质(S10)。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于纠错码是一种乘积码。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于多路复用/安排包括，通过将相同的数据安排在纠错编码块的多个行上，来形成预定的单元。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于多路复用/安排包括，通过将相同的数据安排在纠错编码块的多个列上，来形成预定的单元。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，特定数据包括一个纠错码。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，被特定数据所取代的纠错编码块的部分是预定的。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于多路复用/安排包括，对N个数据扇区进行多路复用，以组成含有M个数据扇区(N＜M)的一个数据块，并且取代包括用含有特定数据的其他数据来取代纠错编码块的部分数据扇区。
8.一种信号处理方法，用于处理通过传输介质传输的或者从记录介质再现的纠错编码块，通过对一个特定单元的数字数据进行多路复用/安排(S7)，以形成一个预定的单元；将一个纠错码添加到该预定单元，以构成一个纠错编码块；用特定数据来取代纠错编码块的一部分(S9)；以及将特定数据已被取代的纠错编码块输出到一个传输介质或一种记录介质(S10)；本方法的特征在于包括：
通过将另一个部分的数据拷贝到用特定数据取代的纠错编码块的部分，在进行特定数据取代之前再现原始的纠编码块(B8)，其中在另一个部分的数据中，已安排了原始要被安排在纠错编码块部分中的数据；以及
对原始的纠错编码块进行侦错/纠错处理(B9)。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，特定数据被安排在纠错编码块的预定的各行上，并且在其中安排了原始要被安排在预定各行中的数据的其他各行的数据被拷贝到预定的各行之中。
10.根据权利要求8所述方法，其特征在于
N个数据扇区被多路复用，以组成含有M个数据扇区(N＜M)的一个数据块；以及
用含有特定数据的其他数据来取代纠错编码块的部分数据扇区。
11.一种信号处理装置，其特征在于包括：
一个数据扇区形成电路(S7)，它对一个特定单元的数字数据进行多路复用/安排，以形成一个预定的单元；
一个加法器(S8)，它将一个纠错码添加到该预定单元，以构成一个纠错编码块；
一个数据取代单元(S9)，它用特定数据来取代纠错编码块的一部分；以及
一个输出电路(S10)，它将特定数据已被取代的纠错编码块输出到一种传输介质或一种记录介质。
12.根据权利要求11所述装置，其特征在于，数据扇区形成电路包括一个多路复用器，它对N个数据扇区进行多路复用，以组成含有M个数据扇区(N＜M)的一个数据块，并且数据取代电路包括一个取代电路，它用含有特定数据的其他数据来取代纠错编码块的部分数据扇区。
13.根据权利要求11所述装置，其特征在于，数据扇区包括标识信息，它表示地址，其他控制信息，以及主数据，并且该主数据被多路复用/安排。
14.根据权利要求11所述装置，其特征在于，纠错码是一种乘积码，它包括涉及一行的内码奇偶校验以及涉及一列的外码奇偶校验。
15.根据权利要求11所述装置，其特征在于，特定数据包括一个纠错码。
16.根据权利要求11所述装置，其特征在于，由相同的纠错装置来处理主数据和特定数据的块。
17.根据权利要求11所述装置，其特征在于，被特定数据所取代的纠错编码块的部分是预定的。
18.根据权利要求11所述装置，其特征在于包括：
一个再现电路(B8)，它接收从权利要求11的输出电路输出的纠错编码块，并且通过将另一个部分的数据拷贝到用特定数据取代的纠错编码块的部分，在进行特定数据取代之前再现原始的纠编码块(B8)，其中在另一个部分的数据中，已安排了原始要被安排在纠错编码块部分中的数据；以及
一个纠错电路(B9)，它对原始的纠错编码块进行侦错/纠错处理。
19.根据权利要求18所述装置，其特征在于，特定数据被安排在纠错编码块的预定的各行上，并且在其中安排了原始要被安排在预定各行中的数据的其他各行的数据被拷贝到预定的各行之中。
20.根据权利要求18所述装置，其特征在于
N个数据扇区被多路复用，以组成含有M个数据扇区(N＜M)的一个数据块；以及
纠错编码块的部分数据扇区被用含有特定数据的其他数据取代。
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