CN1457482B - 信号再生设备和方法,信号记录设备和方法,信号接收设备以及信息处理方法 - Google Patents

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Abstract

经由码串分解装置(1801)，把利用虚设数据替换预定格式之码串的部分码串而获得的第一码串的信号(801)，发送到码串重写装置(1802)。经由控制装置(1805)，把用于补充信号(801)中之虚设数据部分的第二码串的信号(806)，发送到码串重写装置(1802)，并将第一码串中的虚设数据重写为第二码串。在试看/试听时，利用开关(1808)选择来自码串分解装置(1801)的信号(802)，当通过内容购买获得第二码串(806)时，利用开关(1808)选择来自码串重写装置(1802)的信号(803)。因此，能够在消除解密可能性的同时，试看/试听诸如音乐之类的内容。通过获取少量数据，能够再生高质量的内容。

Description

信号再生设备和方法，信号记录设备和方法，信号接收设备以及信息处理方法
技术领域
本发明涉及信号再生设备和方法，信号记录设备和方法，信号接收设备以及信息处理方法，例如，通过对信号进行编码以便试看/试听，并且如果试用观众/听众决定购买该信号，则通过在该信号中添加少量数据信息就能再生或记录高质量信号的信号再生设备和方法，信号记录设备和方法，信号接收设备以及信息处理方法。
背景技术
内容(软件)分发方法是众所周知的，例如，对听觉信号进行加密，然后广播或记录到记录介质上，从而只有购买解密密钥的人员才能收听该信号。
例如，作为加密方法，以下方法是公知的，即，把随机数序列的初始值作为PCM听觉信号的位串的密钥信号，然后把通过在生成的0/1随机数序列和PCM位串之间进行异或操作获得的位串，传送或记录到记录介质上。当使用该方法时，取得密钥信号的人员能够正确再生听觉信号，而未取得密钥信号的人员只能再生噪声。当然，也可以使用诸如DES(数据加密标准)之类的更复杂的方法作为加密方法。“联邦信息处理标准公告46，数据加密标准规范，1977年1月15日”公开了DES标准的描述。
另一方面，用于压缩听觉信号，然后把经过压缩的听觉信号广播或记录到记录介质上的方法也是非常普遍的，并且广泛使用诸如磁光盘之类的能够记录编码音频信号的记录介质。
对于音频信号、语音信号的高效编码处理，有各种各样的技术。例如，上述技术包括子带编码(SBC)和所谓的变换编码，其中子带编码是一种非分组频带分割系统，用于在不进行分组处理的情况下，将时轴上的音频信号分割为众多频带，然后对分频后的音频信号进行编码，变换编码是一种分组频带分割系统，用于将时轴上的信号变换(频谱变换)为频轴信号，然后将该信号划分为众多频带，并对各频带信号进行编码。此外，还可以考虑组合上述子带编码与变换编码的高效编码技术。如果是那样的话，则在利用上述子带编码进行频带分割后，将各频带的信号频谱变换为频轴上的信号，然后对各频带的频谱变换之后的信号进行编码。
作为上述技术的过滤器，例如，可以使用QMF过滤器。“R.E.Crochiere，采用子带方式的语音数字编码，贝尔系统技术杂志，Vol.55，No.8，1976”描述了QMF过滤器。此外，“Joseph H.Rothweiler，多相位正交过滤器-一种新的子带编码技术，ICASSP 83，BOSTON”公开了具有相等带宽的过滤器分割技术。
作为上述频谱变换，例如，通过按预定单位时间(帧)对输入的音频信号进行分组，然后通过在各块上执行离散傅立叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)或改进的离散余弦变换(MDCT)，将时轴变换为频轴。“J.P.Princen，A.B.Bradley，Univ.of Surrey RoyalMelbourne Inst.of Tech.，利用基于时域折叠抵消的滤波频带设计的子带/变换编码，ICASSP，1987”描述了MDCT。
如果使用上述DFT或DCT作为将波形信号变换为频谱的方法，则通过在由M个采样组成的时间块上执行变换，提供M个独立实数。为了降低各时间块之间的连接失真，各时间块通常需要与两个相邻块的M1个采样重叠。因此，平均起来，在DFT或DCT中，需要量化M个实数，并且对(M-M1)个采样进行编码。
另一方面，如果使用上述MDCT作为将波形信号变换为频谱的方法，从通过重叠两个相邻时间块的M个采样获得的2M个采样中，提供M个独立实数。因此，平均起来，在MDCT中，需要量化M个实数，并且对M个采样进行编码。通过在使用MDCT获得的各代码块上执行逆变换，然后在使其彼此相干的情况下添加最后得到的波形成分，解码设备能够重构波形信号。
一般而言，通过延长变换的时间块，增强频谱的频率分解，并且能量在特定频谱分量位置集中。因此，通过使用MDCT，能够实现比使用DFT或DCT时更有效的编码，其中在MDCT中，各时间块与两个相邻块的一半采样重叠，以便执行具有更长块长度的变换，并且最后获得的频谱信号的数目并不会因原始时间采样的数目而增加。此外，通过使各块具有的长度足以与相邻时间块重叠，能够降低各波形信号块之间的失真。
通过量化该信号以便利用过滤器或频谱变换分割到各频带，能够控制产生量化噪声的频带，并且通过使用诸如掩蔽效应之类的特征，能够执行听觉更有效的编码。在执行量化前，通过利用该频带中信号分量的绝对值的最大值对各频带进行规格化，能够执行更有效的编码。
例如，通过考虑人类听觉特征，确定量化频带分割获得的各频率成分时的频率分割宽度。特别地，可以将音频信号分割为具有更宽带宽的众多频带(如25个频带)，以便获得通常称为临界频带的更高频率的频带。当对上述情况中之各频带的数据编码时，通过对各频带应用预定位分配或对各频带应用自适应位分配进行编码。例如，当利用上述位分配对上述MDCT处理获得的系数/因数数据编码时，通过使用自适应数目的分配位，对各数据块的MDCT处理产生的各频带的MDCT系数/因数数据进行编码。
对于上述位分配，以下两种技术是众所周知的。特别地，“R.Zelinski与P.Noll，语音信号的自适应变换编码，IEEE声学、语音和信号处理学报，vol.ASSP-25，No.2，1977年8月”公开了基于各频带之信号量的位分配。在该系统中，尽管量化噪声频谱是扁平的并且噪声能量最小，但是由于未采用听觉掩蔽效应，所以时间感受到的噪声并不是最适宜的。“M.A.Kransner，MIT，临界频带编码器-听觉系统的感性需求的数字编码，ICASSP 1980”，公开了利用听觉掩蔽获得各频带之必需信噪比，以便执行固定位分配的技术。然而，在利用上述技术时，由于固定位分配的缘故，即使使用正弦波输入测量其特征，也无法获得令人满意的特征值。
为解决上述问题，提出了高效编码设备，其中对于为各小块预先确定的固定位分配模式以及依赖于各块之信号量的位分配模式，区分使用用于位分配的所有位，并且标度比取决于与输入信号有关的信号，以便对比较光滑的信号频谱，增加固定位分配模式的分割比例。
根据上述技术，正如在正弦波输入中那样，如果能量集中在特定频谱位置，则通过对包含该频谱的块分配较多位，能够从整体上显著改善信噪比。一般而言，由于人的听觉对具有高音频谱分量的信号非常敏感，所以利用上述技术改善信噪比，不仅对测量数值的改善有效，而且对听觉感觉到的音质的改善有效。
人们提出了许多其他位分配技术。因为听觉模型可以进一步完善并且编码设备具有足够能力，所以听觉更有效的编码也是可行的。通常，在上述技术中，查找能够实现在高保真情况下计算找到的信噪特征的实数的位分配参考值，然后使用与该参考值接近的整数作为分配的位数。
在本发明人提出的日本专利申请H5-152865或WO94/28633的说明书和附图中，提出了以下方法，其中从频谱信号中分离对听觉特别重要的音调部分，即，其能量在特定频率周围集中的信号分量，并与其他频谱分量分开编码。从而能够在不引起听觉退化的情况下，以高压缩率对音频信号进行有效编码。
为了构造实际码串，首先，利用在其上执行规格化和量化的各频带的预定位数，对量化精度信息和规格化因数(系数)信息进行编码，然后对规格化和量化后的频谱信号进行编码。此外，ISO/IEC11172-3：1993(E)，1993描述了一种高效编码系统，其中把代表量化精度信息的位数设置为随频带改变。其标准为：对于较高频带，降低代表量化精度信息的位数。
作为代替直接对量化精度信息进行编码的方法是众所周知的，其中在解码设备中，根据规格化因数信息确定量化精度信息。然而，在该方法中，在设定标准时确定规格化因数信息和量化精度信息之间的关系。因此，未来不能根据更先进的听觉模型控制量化精度。此外，如果需要实现的压缩率是可变的，则必须为各种压缩率定义规格化因数信息和量化精度信息之间的关系。
“D.A.Huffman，一种构造最小冗余编码的方法，Proc.I.R.E.，40，P.1098(1952)”，描述了一种通过使用变长编码对量化后的频谱信号进行编码的更有效的编码方法。
同时，以下软件分发方法也是公知的，其中对利用上述方法编码的听觉信号进行加密，然后广播或记录到记录介质上，从而只有购买密钥的人员才能收听该信号。作为加密方法，例如，以下方法是公知的，即，把随机数序列的初始值作为PCM(脉冲编码调制)听觉信号或编码信号的位串的密钥信号，然后把通过在生成的0/1随机数序列和该位串之间进行异或操作获得的位串，传送或记录到记录介质上。当使用该方法时，取得密钥信号的人员能够正确再生听觉信号，而未取得密钥信号的人员只能再生噪声。当然，也可以使用更复杂的方法作为加密方法。
然而，在上述扰频方法中，如果没有密钥或者如果软件是用普通再生装置再生的，则只能再生噪声，并且不能掌握软件内容。因此，上述方法不能用于以下应用，如分发其上记录有较低音质的音乐的光盘，并且允许试听该音乐的人员仅仅购买所喜欢曲目的密钥，以便以高音质再生该曲目，或者允许他人试听该软件，然后重新购买以高音质记录该软件的光盘。
通常，在对高效编码信号进行加密的情况中，当对普通再生装置提供有效码串时，很难阻止压缩效率下降。特别地，当按上述方式对高效编码处理获得的码串进行扰频处理时，再生该码串只能生成噪声。此外，如果扰频后的码串不符合原始高效编码标准，则再生装置根本不起作用。另一方面，在对PCM信号进行扰频处理，然后进行高效编码的情况中，如果利用听觉特征减少信息量，当取消高效编码时，未必能够再生通过对PCM信号进行扰频处理获得的信号。因此，难以对该信号进行正确解码。为此，必须以牺牲压缩方法的效率为代价，选择能够正确解码的方法。
因此，本发明人申请的未经审查的日本专利申请公开H10-135944，公开了一种音频编码系统，对于仅仅对频谱信号之高频部分进行加密生成的窄带信号，该系统无需密钥就能试听，其中将音乐信号变换、编码为频谱信号。特别地，在该系统中，对高频部分进行加密，并利用虚设数据替换有关高频部分的位分配信息，从而在普通解码器所忽略的位置，记录有关高频部分的实际位分配信息。例如，通过采用上述方法，能够以高音质欣赏试听时最喜欢的音乐。
在上述未经审查的日本专利申请公开 H10-135944中说明的技术中，其安全性仅仅取决于加密。因此，如果对信号解密，则无需付费就能收听高音质的音乐。
在低质量(音质或图像质量)试看/试听情况中，并不了解购买后能够欣赏的信号质量，所以很难决定是否购买。然而，如果能够进行较高质量的试看/试听，则许多用户会认为无需购买就能欣赏其内容。
发明内容
考虑到现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种信号再生设备和方法，信号记录设备和方法，信号接收设备以及信息处理方法，其中能够进行试看/试听，由于不对信号部分进行加密，所以能够消除解密可能性，可以任意改变试看/试听质量(音质或图像质量)，并且尽管试看/试听的信号质量不充分，也能确认购买后欣赏到的信号质量。
根据本发明，把需要记录到记录介质上的部分信息记录为虚设数据，从而能够以较低质量进行再生，并且在需要高质量再生时，通过记录实际数据替换虚设数据。因此，消除了非法解密的可能性，并且能够在普通再生设备上，观看/收听以低质量格式或以高质量格式记录数据的介质。
特别地，为了解决上述问题，在根据本发明的信号再生设备和方法中，当再生通过对信号编码而获得的预定格式的码串时，把通过利用虚设数据替换预定格式之码串的部分码串而获得的第一码串的虚设数据，写到用来补充虚设数据部分的第二码串中，然后根据预定条件，切换输出第一码串与通过重写处理获得的码串。
因此，在确认软件内容后，能够确定是否取得高质量再生的必要信息，并且能够更平稳地分发软件。
在此情况下，使第一码串具有用来控制再生信号的质量的数值，其中再生信号的质量随时间推移改变。例如，通过临时改变带宽，用于试看/试听的信号部分(例如，曲目开始部分或最令人难忘部分)的质量，与购买内容的高质量相同。所以能够轻易确定是否购买该内容，并且能够更平稳地分发内容。此外，通过仅仅抽取、再生高质量部分以便试看/试听，能够在短时间内进行有效试看/试听。
在根据本发明的信号记录设备和方法中，为了解决上述问题，当记录通过对信号编码而获得的预定格式的码串时，把通过利用虚设数据替换预定格式之码串的一部分码串而获得的第一码串的虚设数据，写到用来补充虚设数据部分的第二码串中。
通过获取少量附加数据(第二码串)然后重写虚设数据，能够改变高质量再生需要的信息。
在编码处理中，对输入信号进行频谱变换，并分割其频带。然后生成包含各频带之量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息的预定格式的码串。虚设数据对应于量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息中至少一种信息的一部分。
虚设数据为有关量化精度信息之高频部分的信息的虚设数据，有关规格化因数信息之高频部分的信息的虚设数据，或频谱因数信息的虚设数据。
为了解决上述问题，修改根据本发明的信号接收设备，以便接收预定格式的码串信号，然后分割其频带，其中预定格式的码串信号包含对信号进行频谱变换而获得的各频带的量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息。信号接收设备包括：接收装置，用于选择接收通过用虚设数据替换预定格式的码串的部分码串而获得的第一码串的信号，和用于补充虚设数据部分的第二码串的信号；重写装置，用于把接收装置接收的第一码串的虚设数据重写为第二码串；以及切换装置，用于根据预定条件切换第一码串和来自重写装置的码串。
因此，在确认软件内容后，能够确定是否取得高质量再生的必要信息，并且能够更平稳地分发软件。此外，与执行加密时的情况不同，能够减少利用解密之类的非授权操作进行高质量再生的可能性。
此外，根据本发明的信息处理方法包括以下步骤：根据通过利用具有帧结构的预定格式对原始信息进行编码而获得的原始码串，生成第一码串，通过将原始码串的一部分或几部分重写为虚设数据，可以将第一码串再生为其质量低于原始信息但可被人类辨认的信息；根据从第一码串中分离出来的一部分或几部分原始码串，生成第二码串，通过补充第一码串，第二码串能够再生原始信息；分发第一码串，从而第一码串的至少一部分码串为免费访问状态；以及分发第二码串，从而第二码串的至少一部分为付费访问状态。
需要利用虚设数据替换的码串的一部分或几部分码串包括，部分或全部内容信息和/或再生内容信息所需的部分或全部控制信息。此外，要替换的码串的一部分或几部分码串可以为部分或全部数据帧。而且预定格式可以为生成码串的格式，例如，对内容信息进行变长编码，然后复用为与再生内容信息所需的控制信息有关的码串。
免费访问状态意指未指定人员能够正常访问码串。亦即，免费访问状态不仅包括对码串不加任何访问限制的状态，而且包括该码串实际为免费访问的状态，尽管设置了未指定人员能够轻易取消的访问限制。付费访问状态意指只有指定人员才能正常访问码串。
通过在码串上执行加密处理然后分发码串，能够实现付费访问状态中的分发。此时，只有他/她按照预定处理执行解密处理，才能访问该码串。
另外，通过将码串记录到能够保护版权的记录介质上并以物理方式分发该存储介质，也能实现付费状态中的分发。此时，通过利用数字水印技术、时限技术等，允许用户在预定时限内免费访问该码串。
在用于实现付费访问状态中之分发的上述方法中，可以使用以下结构，即，在适当帐务处理，登记用户信息，向用户分发广告信息，或用户确认广告信息后，允许用户执行相应的预定处理。作为选择，在用于实现付费访问状态中之分发的上述方法中，可以使用以下结构，即，允许用户在预定时限内免费执行预定处理，但是在预定时限后，不允许用户免费执行预定处理，除非执行适当处理。
因此，本发明提供了一种信号处理设备，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该设备包括：重写装置，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及切换装置，用于切换和输出该第一码串和所述来自重写装置的码串；其中该预定格式的码串包括该信号的规格化因数信息；并且所述虚设数据包括与该规格化因数信息的至少一部分相对应的虚设数据。
本发明提供了一种信号处理设备，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该设备包括：重写装置，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及切换装置，用于切换和输出该第一码串和所述来自重写装置的码串，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的频谱因数信息的预定格式的码串，在预定格式的码串中，至少把频谱因数信息编码为码串，并且虚设数据包括与频谱因数信息的部分信息相对应的虚设数据。
本发明提供了一种信号处理方法，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该方法包括以下步骤：重写步骤，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及切换步骤，用于切换和输出该第一码串和所述通过重写步骤的重写处理获得的该码串；其中该预定格式的码串包括该信号的规格化因数信息；并且所述虚设数据包括与该规格化因数信息的至少一部分相对应的虚设数据。
本发明提供了一种信号处理方法，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该方法包括以下步骤：重写步骤，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及切换步骤，用于切换和输出该第一码串和所述通过重写步骤的重写处理而获得的码串，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的频谱因数信息的预定格式的码串，在预定格式的码串中，至少把频谱因数信息编码为码串，并且虚设数据包括与频谱因数信息的部分信息相对应的虚设数据。
附图说明
图1是一个框图，表示用于说明本发明之实施方式的光盘记录/再生设备的示意结构。
图2是一个框图，表示用于说明本发明之实施方式的典型编码设备的示意结构。
图3是一个框图，表示图2所示编码设备的变换装置的特定示例。
图4是一个框图，表示图2所示编码设备的信号分量编码装置的特定示例。
图5是一个框图，表示用于说明本发明之实施方式的典型解码设备的示意结构。
图6是一个框图，表示图5所示解码设备的逆变换装置的特定示例。
图7是一个框图，表示图5所示解码设备的信号分量解码装置的特定示例。
图8解释用于说明本发明之实施方式的编码方法。
图9解释用于说明本发明之实施方式的编码方法获得的典型码串。
图10解释用于说明本发明之实施方式的另一种典型编码方法。
图11是一个框图，表示用于实现图10所示编码方法的信号分量编码装置的示例。
图12是一个框图，表示对图10所示编码方法获得的码串进行解码的解码设备中使用的信号分量解码装置的示例。
图13表示图10所示编码方法获得的典型码串。
图14表示本发明之实施方式中使用的编码方法获得的典型码串。
图15表示再生图14所示编码方法获得的码串时重显信号的典型频谱信号。
图16表示再生图14所示的另一种编码方法示例获得的码串时重显信号的典型频谱信号。
图17表示用于实现图15所示编码方法的再生设备的示意结构。
图18表示用于替换图15所示编码方法获得的码串的虚设数据的信息示例。
图19是一个框图，表示本发明之实施方式中使用的记录设备的示意结构。
图20表示用于替换本发明之另一实施方式中使用的编码方法获得的码串的虚设数据的信息示例。
图21是一个流程图，用于解释本发明之实施方式中使用的再生方法。
图22是一个流程图，用于解释本发明之实施方式中使用的记录方法。
图23表示本发明之实施方式中使用的另一种编码方法获得的典型码串。
图24解释随本发明之实施方式中使用的码串的时间推移的变化。
图25是一个框图，表示本发明之实施方式中使用的典型编码设备。
图26是一个流程图，用于解释本发明之实施方式中使用的编码方法。
图27解释码串的再生质量随时间推移改变时仅仅抽取高质量部分的处理。
图28A和28B解释本发明之实施方式中使用的其他编码方法。
图29是一个框图，用于解释利用本发明之实施方式构成的内容提供系统。
图30是一个框图，表示图29所示内容提供系统中使用的典型用户终端。
图31是一个框图，表示图30所示用户终端的控制装置示例。
图32是一个框图，用于解释利用本发明之另一种实施方式构成的内容提供系统。
图33是一个框图，用于解释利用本发明之又一种实施方式构成的内容提供系统。
图34是一个框图，用于解释图33所示内容提供系统中使用的再生终端。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，首先参照附图叙述作为说明本发明之实施方式的典型压缩数据记录/再生设备的光学记录/再生设备。
图1是一个框图，表示典型光盘记录/再生设备。首先，在图1所示设备中，把主轴电机51旋转驱动的磁光盘1作为记录介质。当在磁光盘1上记录数据时，例如，在光头53投射激光束时，磁头54施加与要记录的数据相对应的调制磁场，从而执行所谓的磁场调制记录，以便沿磁光盘1的记录磁道记录数据。当再生数据时，利用来自磁头53的激光束跟踪磁光盘1的记录磁道，从而执行磁光再生。
例如，光头53由诸如激光二极管之类的激光源、诸如准直透镜、物镜、偏振光束分光器和柱面透镜之类的光学组件、以及光电探测器组成，其中光电探测器具有预定模式的受光部件。光头53与磁头54相对，磁光盘1位于二者之间。当在磁光盘1上记录数据时，稍后说明的记录系统的磁头驱动电路66驱动磁头54，以便施加与要记录的数据相对应的调制磁场，并且由光头53把激光束投射到磁光盘1的目标磁道上，从而根据磁场调制系统执行热磁记录。光头53检测投射到目标磁道上的激光束的反射光束，从而利用所谓的象散方法检测聚焦误差，并利用所谓的推挽方法检测循迹误差。当再生磁光盘1上的数据时，光头53检测聚焦误差和循迹误差，同时，检测来自目标磁道的激光束的反射光束的极化角(Kerr旋转角)差异，以生成重显信号。
把光头53的输出提供给RF电路55。RF电路55从光头53的输出中抽取聚焦误差信号和循迹误差信号，然后把上述信号提供给伺服控制电路56。另外，RF电路55二值化重显信号，并向稍后说明的再生系统的解码器71提供双态信号。
例如，伺服控制电路56由聚焦伺服控制电路、循迹伺服控制电路、主轴电机伺服控制电路、螺纹伺服控制电路等组成。聚焦伺服控制电路执行光头53的光学系统的聚焦控制，从而聚焦误差信号变为零。循迹伺服控制电路执行光头53的光学系统的循迹控制，从而循迹误差信号变为零。主轴电机伺服控制电路控制主轴电机51，以便以预定速度(例如，恒定线速度)旋转驱动磁光盘1。螺纹伺服控制电路把光头53和磁头54移动到系统控制器57指定的磁光盘1上的目标磁道位置。执行以上各种控制操作的伺服控制电路56，向系统控制器57发送指示伺服控制电路56控制的各部件之操作状态的信息。
系统控制器57与键盘输入操作装置58和显示装置59相连。系统控制器57根据键盘输入操作装置58的操作输入信息，控制记录系统和再生系统。同时，系统控制器57以利用标题时间和子码Q数据根据磁光盘1的记录磁道再生的各扇区的地址信息为基础，管理光头53和磁头54跟踪的记录磁道上的记录位置和再生位置。另外，系统控制器57控制显示装置59，以便以压缩数据记录/再生设备的数据压缩率和记录磁道上的再生位置信息为基础，显示再生时间。
关于再生时间的显示，将利用标题时间和所谓的子码Q数据根据磁光盘1的记录磁道再生的各扇区的地址信息(绝对时间信息)，乘以数据压缩率的倒数(例如，对于1/4压缩，其倒数为4)，从而得到真实时间信息。在显示装置59上显示按上述方式得到的时间信息。同时在记录时，如果在诸如磁光盘之类的记录磁道上预先记录(预先格式化)绝对时间信息，则读取预先格式化的绝对时间信息，然后乘以数据压缩率的倒数，从而以实际记录时间显示当前位置。
在图1所示的光盘记录/再生设备的记录系统中，通过低通滤波器61，把输入终端60的模拟音频输入信号AIN，提供给A/D转换器62。A/D转换器62量化模拟音频输入信号AIN。把A/D转换器62获得的数字音频信号提供给ATC(自适应变换编码)编码器63。另外，通过数字输入接口68，把输入终端67的数字音频输入信号DIN提供给ATC编码器63。对于由A/D转换器62量化输入信号AIN产生的预定传送率的数字音频PCM数据，ATC编码器63根据预定数据压缩率执行位压缩(数据压缩)。把ATC编码器63输出的压缩数据(ATC数据)提供给存储器(RAM)64。例如，如果数据压缩率为1/8，则把数据传送率降为CD-DA格式的数据传送率(75扇区/秒)的1/8(9.375扇区/秒)，其中CD-DA格式为标准数字音频CD格式。
系统控制器57控制把数据写入存储器(RAM)64或从存储器(RAM)64中读取数据。存储器64作为缓冲存储器，以便在需要时临时存储ATC编码器63提供的ATC数据，并把ATC数据记录到光盘上。亦即，如果数据压缩率为1/8，则把ATC编码器63提供的压缩音频数据的数据传送率降为标准CD-DA格式的数据传送率(75扇区/秒)的1/8，即，9.375扇区/秒。把压缩数据连续不断地写入存储器64中。对于压缩数据(ATC数据)，每隔七个扇区记录一个扇区就足够了。然而，由于隔七个扇区记录一个扇区几乎是不可行的，所以执行以下连续扇区记录。
通过使用由预定的众多扇区(如32个扇区加几个扇区)组成的簇作为一个记录单位，按照与标准CD-DA格式相同的数据传送率(75扇区/秒)，以带由休止时间的突发方式执行上述记录。特别地，从存储器64中，读出数据压缩率为1/8的ATC数据，作为传送率为75扇区/秒的突发方式的记录数据，其中ATC数据是按照与位压缩率相对应的9.375(＝75/8)扇区/秒的低传送率连续写入的。对于读出然后记录的上述数据，包含记录休止时间在内的总的数据传送率为9.375扇区/秒的低传送率，但是，突发记录时限内的瞬时数据传送率为标准数据传送率75扇区/秒。因此，当光盘转速与标准CD-DA格式的转速相同时(恒定线速度)，执行与CD-DA格式的记录密度和记录模式相同的记录。
把ATC音频数据，即，按照75扇区/秒的(瞬时)传送率以突发方式从存储器64中读取的记录数据，提供给编码器65。在从存储器64提供给编码器65的数据串中，在一个记录操作中连续记录的记录单位包括由许多扇区(例如，32个扇区)组成的簇以及该簇前后用于簇连接的几个扇区。用于簇连接的扇区比编码器65中的交织长度要长，以便交织不影响其他簇的数据。
编码器65执行编码处理(奇偶校验加法和交织处理)或EFM编码处理，以便对采用突发方式从存储器64中提供的记录数据进行纠错。把编码器65已在其上执行编码处理的记录数据，提供给磁头驱动电路66。磁头驱动电路66与磁头54相连，驱动磁头54，以便在磁光盘1上应用与记录数据相对应的调制磁场。
系统控制器57按上述方式对存储器64进行存储控制，同时控制记录位置，以便把根据上述存储控制以突发方式从存储器64中读取的记录数据，连续记录到磁光盘1的记录磁道上。当系统控制器57管理以突发方式从存储器64中读取的记录数据的记录位置，并且向伺服控制电路56发送指示磁光盘1的记录磁道上的记录位置的控制信号时，控制记录位置。
现在说明图1所示光盘记录/再生设备的再生系统。该再生系统适合于再生上述记录系统在磁光盘1的记录磁道上连续记录的记录数据。该再生系统具有解码器71，向解码器71提供光头53利用激光束跟踪磁光盘1的记录磁道获得的、RF电路55进行二值化的重显输出。此时，不仅可以从磁光盘上读取数据，而且可以从所谓的CD(光盘)之类再生盘片和CD-R类型的光盘上读取数据。
解码器71对应于上述记录系统中的编码器65。解码器71对RF电路55二值化的重显输出，按上述方式进行诸如解码处理或EFM解码处理之类的处理以便纠错，并且以高于正常传送率的传送率(75扇区/秒)，再生压缩率为1/8的ATC音频数据。把解码器71获得的重显数据提供给存储器(RAM)72。
系统控制器57控制把数据写入存储器(RAM)72或从存储器(RAM)72中读取数据。把按照75扇区/秒的传送率从解码器71提供的重显数据，按照75扇区/秒的传送率以突发方式写入存储器72中。按照9.375扇区/秒的传送率，从存储器72中连续读取按照75扇区/秒的传送率以突发方式写入的重显数据，其中9.375扇区/秒的传送率对应于1/8的数据压缩率。
系统控制器57执行存储控制，以便按照75扇区/秒的传送率，把重显数据写入存储器72中，并且按照9.375扇区/秒的传送率，从存储器72中连续读取重显数据。系统控制器57按上述方式对存储器72进行存储控制，并控制再生位置，以便从磁光盘1的记录磁道上，连续再生根据上述存储控制以突发方式写入存储器72的重显数据。当系统控制器57管理以突发方式从存储器72中读取的重显数据的记录位置，并且向伺服控制电路56发送指示磁光盘1或光盘1的记录磁道上的再生位置的控制信号时，控制记录位置。
作为按照9.375扇区/秒的传送率从存储器72中连续读取的重显数据，把ATC音频数据提供给ATC解码器73。ATC解码器73对应于记录系统的ATC编码器63。ATC解码器73通过对ATC数据进行8倍数据扩展(位扩展)，再生16比特数字音频数据。把来自ATC解码器73的数字音频数据提供给D/A转换器74。
D/A转换器74把ATC解码器73提供的数字音频数据转换为模拟信号，从而形成模拟音频输出信号AOUT。通过低通滤波器75，从输出终端76输出D/A转换器74获得的模拟音频信号AOUT。
以下详细说明信号的高效编码。特别地，参照图2以及随后的附图，说明利用子带编码(SBC)、自适应变换编码(ATC)和自适应位分配，对诸如音频PCM信号之类的数字输入信号进行高效编码的技术。
图2是一个框图，表示用于说明本发明之实施方式的声波信号编码设备的特定示例。在本例中，变换装置1101把输入的信号波形信号101，变换为各信号频率成分的信号102。此后，利用信号分量编码装置1102对各分量进行编码，然后利用码串生成装置1103生成码串104。
图3表示图2所示变换装置1101的特定示例。利用使用MDCT的正向频谱变换装置1211和1212，把利用分频过滤器划分为两个频带的信号，变换为各频带的频谱信号分量221和222。图3的信号201对应于图2的信号101，图3的信号221和222对应于图2的信号102。在图3所示的变换装置中，信号221和222的信号带宽为信号201的带宽的一半，并使信号221和222的十分之一为信号201的一半。作为变换装置，可以考虑上述特定示例之外的其他变换装置。例如，可以利用DFT(离散傅立叶变换)或DCT(离散余弦变换)而不是MDCT来变换输入信号。尽管能够利用所谓的分频过滤器把信号划分为频带分量，但是也可以采用利用上述频谱变换把信号变换为频率成分的方法，其中在频谱变换中，利用少量算术运算就能获得许多频率成分。
图4表示图2所示信号分量编码装置1102的特定示例。利用规格化装置1301为各预定频带规格化输入信号301(以生成信号302)。此后，以量化精度判定装置1302计算的量化精度信息303为基础，利用量化装置1303量化该信号，取出信号304。图4的信号301对应于图2的信号102，信号304对应于图2的信号103。然而，信号304包含规格化因数信息、量化精度信息以及量化信号分量。
图5是一个框图，表示根据图2所示编码设备生成的码串，输出听觉信号的解码设备的特定示例。在本例中，利用码串解析装置1401，从码串401中抽取各信号分量的编码402。在利用信号分量解码装置1402依据编码402恢复各信号分量403后，利用逆变换装置1403恢复声波信号404。
图6表示图5所示逆变换装置1403的特定示例，对应于图3所示变换装置的特定示例。利用频带合成滤波器1511合成反向频谱变换装置1501、1502获得的各频带的信号511和512。图6的信号501和502对应于图5的信号403，图6的信号521对应于图5的信号404。
图7表示图5所示信号分量解码装置1402的特定示例。图7的信号551对应于图5的信号402，图7的信号553对应于图5的信号403。利用反向量化装置1551反向量化频谱信号551，然后利用反向规格化装置1552进行反向规格化，从而取得信号553。
图8解释图2所示编码设备中的常规编码方法。在图8所示示例中，频谱信号是利用图3所示变换装置获得的。图8表示其电平转换为dB的MDCT频谱的绝对值。例如，对于各预定时间块，把一个输入信号变换为64个频谱信号，然后对8个频带b1到b8(以下称为编码装置)的每个频带的频谱信号进行规格化和量化。通过依靠频率成分的分布改变各编码装置的量化精度，听觉非常有效的编码是可行的，其中能够把声音质量恶化抑制在最低程度。
图9表示在记录介质上记录按上述方式进行编码的信号时的特定示例。在本例中，在每帧的前端附加包含同步信号SC的定长标题，并在该标题中记录编码单位的数目UN。标题后面是量化精度信息QN，该信息是利用编码装置的数目记录的。此后，利用利用编码装置的数目记录规格化因数信息NP。随后记录规格化和量化频谱因数信息SP。对于定长数据帧，可以在频谱因数信息SP后提供空闲区域。在图9所示示例中，对图8的频谱信号进行编码。作为量化精度信息QN，例如，按图9所示分配6比特的最低频带编码单位到2比特的最高频带编码单位。作为规格化因数信息NP，例如，按图9所示分配数值为46的最低频带编码单位到数值为22的最高频带编码单位。作为上述规格化因数信息NP，例如，分配与dB值成比例的数值。
在上述方法中，可以进一步提高编码效率。例如，对于量化频谱信号，通过为高频频谱信号分配较短编码长度，为低频频谱信号分配较长编码长度，能够提高编码效率。另外，可以相对缩减诸如量化精度信息和规格化因数信息之类的辅助信息的数量，并且通过提供长变换块长度，提高频率分解。因此，能够在频率轴更精密地控制量化精度。
此外，本发明人的日本专利申请H5-152865或WO94/288633的详细说明书和附图，提出了一种从频谱信号中分离对听觉非常重要的音调分量(即，其能量集中在特定频率周围的信号分量)，并对其他频谱分量的信号分量进行独立编码的方法。从而能够在几乎不降低音频信号的听觉音质的情况下，提供高压缩率的有效编码。
图10解释利用上述方法进行编码的情况。图10表示频谱信号中具有特定高电平的音调分量(如，音调分量Tn1到Tn3)的分离与编码。尽管音调分量Tn1到Tn3需要位置信息，如位置数据Pos1到Pos3，但是可以利用几个比特来量化从中抽取音调分量Tn1到Tn3的频谱信号。因此，通过对其能量集中在特定频率的信号应用上述方法，能够实现非常有效的编码。
图11表示按上述方式分离音调分量并对其编码时图2所示信号分量编码装置1102的结构。利用音调分量分离装置1601，将图2所示变换装置1101的输出信号102(图11的信号601)分成音调分量(信号602)和非音调分量(信号603)，然后分别利用音调分量编码装置1602和非音调分量编码装置1603进行编码，分别得到信号604和605。音调分量编码装置1602和非音调分量编码装置1603的结构类似于图4所示结构，但是音调分量编码装置1602还需要对音调分量的位置信息进行编码。
同样，图12表示按上述方式分离音调分量并对其编码时图5所示信号分量解码装置1402的结构。图12的信号701对应于图11的信号604，图12的信号702对应于图11的信号605。利用音调分量解码装置1701对信号701进行解码，然后作为信号703发送到频谱信号合成装置1703。利用非音调分量解码装置1702对信号702进行解码，然后发送到频谱信号合成装置1703。频谱信号合成装置1703合成音调分量(信号703)和非音调分量(信号704)，输出信号705。
图13表示在记录介质上记录按上述方式编码的信号时的特定示例。在本例中，分离音调分量并对其编码，然后在标题部分与量化精度信息QN之间记录其码串。在音调分量串中，首先记录音调分量数目信息TN，然后记录各音调分量数据。音调分量数据包括位置信息P、量化精度信息QN、规格化因数信息NP和频谱因数信息SP。另外，在本例中，变换频谱信号的变换块长度为图9所示特定示例的变换块长度的两倍，从而提高频率分解。此外，通过引入变长编码，在具有相同字节数的数据帧中，记录与图9所示特定示例之长度的两倍相对应的听觉信号的码串。
在上述说明中，解释说明本发明之实施方式前的技术。在本发明的实施方式中，例如，在对音频信号应用上述技术的情况中，免费收听较低质量的音频信号的内容，以便进行试听，通过购买或通过取得少量附加数据，才能收听高质量的音频信号。
特别地，在本发明的实施方式中，例如，在按图9所示方式进行编码的情况中，以高频方面的四个编码单位，把指示0比特分配的数据编码为量化精度信息QN内的虚设量化精度数据，以高频方面的四个编码单位，把最小值的规格化因数信息0编码为规格化因数信息NP内的虚设规格化因数数据，如图14所示。(在本例中，规格化因数的数值与dB值成比例。)实际上，通过把0设置为高频的量化精度信息，忽略图14所示的Neg区域内的频谱因数信息。当利用普通再生设备再生上述信息时，将再生具有图15所示频谱的窄带数据。此外，通过对规格化因数信息的虚设数据进行编码，将很难推测量化精度信息，并且很难执行高质量数据的非授权再生。
在用于本发明之实施方式的信号再生设备和方法中，当再生通过对信号进行编码而获得的预定格式的码串时，利用补充虚设数据部分的第二码串，重写通过替换作为虚设数据的预定格式的码串的一部分而获得的第一码串的虚设数据，然后根据预定条件，切换并输出第一码串与通过重写获得的码串。
在用于本发明之实施方式的信号记录设备和方法中，当记录通过对信号进行编码而获得的预定格式的码串时，利用补充虚设数据部分的第二码串，重写预定格式的码串的至少一部分为虚设数据的第一码串的虚设数据。
可以利用虚设数据替换所有频带的量化精度信息和规格化因数信息。此时，普通再生设备不能再生任何有效数据。为了进行试看/试听，通过使用第二码串的部分码串(例如，有关量化精度信息和规格化因数信息的低频数据)重写进而再生部分虚设数据。如果需要再生高质量信号，则需要购买或取得作为附加数据的与剩余虚设数据相对应的量化精度信息和规格化因数信息，即，与第二码串的前面部分码串不同的码串部分，以便补充所有虚设数据。从而能够再生高质量信号(高音质或高图像质量)。通过改变第二码串的部分码串的数量，可以任意改变试看/试听的信号质量。
在上述示例中，同时利用虚设数据替换量化精度信息和规格化因数信息。然而，可以利用虚设数据替换上述信息之一。如果仅仅利用0比特数据的虚设数据替换量化精度信息，则再生具有图15所示频谱的窄带数据。另一方面，如果仅仅利用值为0的虚设数据替换规格化因数信息，则提供图16所示频谱。尽管有关高频的频谱确实不为零，但其成音度实际为零。在本发明的实施方式中，将上述情况中的信号称为窄带信号。
根据虚设数据替换量化精度信息和规格化因数信息中的哪种信息，为执行高质量再生而推测其实际值的可能性是不同的。同时利用虚设数据替换量化精度信息和规格化因数信息是最保险的，因为不存在推测其实际值的数据。例如，在仅仅利用虚设数据替换量化精度信息的情况中，如果改编原始位分配算法以便以规格化因数为基础查找量化精度信息，则以规格化因数信息为基础推测量化精度信息的可能性较大。另一方面，由于难以根据量化精度信息查找规格化因数信息，所以仅仅利用虚设数据替换规格化因数信息的方法，比仅仅利用虚设数据替换量化精度信息的方法的可能性更低。根据频带，利用虚设数据选择替换量化精度信息或规格化因数信息。
另外，可以利用虚设数据替换部分频谱因数信息。特别地，由于中间频带的频谱对音质很重要，所以可以利用虚设数据0替换此部分数据，利用虚设量化精度信息或虚设规格化因数信息替换中频/高频频带的数据。虚设数据未必为零。例如，在变长编码中，可利用比表示实际数值的编码短的任意编码进行替换。如果是那样的话，则利用虚设量化精度信息或虚设规格化因数信息替换其数据的频带，包含利用虚设数据替换部分频谱因数信息的频带，因此执行正确的窄带再生。特别地，当使用变长编码对频谱因数信息进行编码时，如果中频频带的部分信息遗失，则不能对较高频带的数据进行解密。
无论如何，推测包含信号内容在内的大量数据比对普通加密中使用的长度较短的密钥进行解密更难，从而降低了侵犯曲目版权持有人之版权的可能性。另外，和传播加密算法的解密方法不同，即使能够借助某个曲目推测出虚设数据，也不可能将损失扩展到其他曲目。同时，与执行特定加密的情况相比，能够提供更高的安全性。
图17是一个框图，表示本发明之实施方式中使用的典型再生设备，该设备是图5所示常规解码装置的改进。
在图17中，输入信号801为利用虚设数据替换其部分编码的码串(第一码串)。此时，利用虚设数据替换所有频带或替换高频的量化精度信息和规格化因数信息。例如，通过预定的公用网络(ISDN(综合业务数字网)、卫星网络、模拟网络等)接收内嵌有虚设数据的高效编码信号，然后输入到码串分解装置1801中。首先，利用码串分解装置1801分解信号的码串内容，然后作为信号802发送到码串重写装置1802以及开关1808的所选终端b。码串重写装置1802接收第二码串的实际量化精度信息和规格化因数信息806，以便通过控制装置1805将虚设数据部分补充为信号807。码串重写装置1802利用信号807重写量化精度信息和规格化因数信息的虚设部分，然后将重写结果发送到开关1808的所选终端a。把开关1808的输出发送到信号分量解码装置1803。信号分量解码装置1803将数据解码为频谱数据804，逆变换装置1804将频谱数据804变换为时序数据805，从而再生音频信号。
在图17所示的结构中，在试看/试听模式中，来自码串分解装置1801的信号802绕过码串重写装置1802，并且通过开关1808的所选终端b，将其输入到信号分量解码装置1803。在购买模式中，通过与信号801经过的网络相同的公用网络，将用于替换上述虚设数据的实际量化精度信息和/或实际规格化因数信息806，输入到控制装置1805。通过利用实际量化精度信息和/或实际规格化因数信息806，控制装置1805重写内嵌有虚设数据的高效编码信号801内的虚设数据。通过开关1808的所选终端a，将作为上述重写处理结果的高效编码信号803，输入到信号分量解码装置1803。
这样，在试看/试听模式中，用户能够试听添加有虚设数据的音质较差的音乐，当完成预定购买过程(记帐、认证等)后，能够收听高音质的音乐。
在上述特定示例中，利用第二码串重写(补充)所有虚设数据。然而，本发明并不限于上述示例，并且通过使用第二码串的部分码串，能够重写至少一部分虚设数据，然后再生该数据。在使用第二码串的部分码串替换至少一部分虚设数据然后再生该数据的情况中，通过任意改变第二码串的部分码串的比例，能够任意改变试看/试听的质量(音质或图像质量)。此时，即使在试看/试听模式中，也需要把第二码串的部分码串作为信号806输入到控制装置1805中，然后作为信号807发送到码串重写装置1802。因此，通过使用第二码串的部分码串，能够重写来自码串分解装置1801的第一码串中内嵌的部分虚设数据，然后切换开关1808以连接所选终端a，从而把重写处理的结果发送到信号分量解码装置1803。
如果编码系统是用于对内容信号进行频谱变换、划分其频带并生成包含个频带之量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息之预定格式的码串的系统，则虚设数据对应于量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息中至少一种信息的至少一部分。此时，第二码串的部分码串为虚设数据的低频信息。特别地，当虚设数据为量化精度信息的高频信息或规格化因数信息的高频信息时，第二码串的部分码串为与虚设数据相对应的量化精度信息或规格化因数信息的低频信息。
当重写数据的虚设数据(第二码串的部分码串)用于所有频带或与虚设数据相对应的信息的所有频带时，再生具有宽频带和高质量的音频信号。当重写数据的虚设数据(第二码串的部分码串)用于与虚设数据相对应的信息的窄带部分时，再生具有窄带的音频信号。因此，能够根据重写数据的虚设数据对应的带宽，控制试听音质，并且能够再生具有宽带的音频信号。
在上述实施方式中，通过相同的公用网络，从服务器端获取其内嵌有虚设数据的高效编码信号801，以及用于替换虚设数据的实际量化精度信息和/或实际规格化因数信息(第二码串或其部分码串)806。然而，可以通过具有较高传输率的卫星网络，获取其内嵌有大量虚设数据的高效编码信号801，而利用诸如ISDN之类的具有较低传送率的电话线或网络，独立获取具有少量数据的实际量化精度信息和/或实际规格化因数信息。也可以在诸如CD-ROM或DVD(多功能数字视盘)-ROM之类的大容量记录介质上提供信号801。上述结构能够提供增强安全性。
参照图13说明音调分量和非音调分量。参考组成音调分量的量化精度信息和/或规格化因数信息，组成非音调分量的量化精度信息和/或规格化因数信息，抑或组成音调分量和非音调分量的量化精度信息和/或规格化因数信息，重写其内嵌有虚设数据的高效编码信号中的虚设数据。
图18表示来自图17所示控制装置1805的信号807的实际信息(第二码串)之格式的特定示例。该格式用于将图14所示的第N帧信息改变为图9所示的信息。因此，借助其内仍有虚设数据的码串，把具有图15所示频谱的重显声音，改变为具有图8所示频谱的重显声音。
图19是一个框图，表示本发明之实施方式中使用的记录装置示例。在图19中，输入信号821为利用虚设数据替换其部分编码的第一码串。此时，有关高频的量化精度信息和规格化因数信息组成虚设数据。首先，利用码串分解装置1821分解输入信号821的码串内容，然后作为信号822发送到码串重写装置1822。码串重写装置1822通过控制装置1824，作为信号826接收作为第二码串的实际量化精度信息和规格化因数信息825。码串重写装置1822通过使用信号826，重写信号822的量化精度信息和规格化因数信息的虚设部分，然后把作为重写处理结果的信号823发送到记录装置1823，在记录装置1823中把该信号记录到记录介质上。用于记录信号824之码串的记录介质可以为最初记录信号821之码串的记录介质。
与图17所示示例类似，在图19所示的实施方式中，通过使用第二码串的部分码串重写至少一部分虚设数据，然后通过使用第二码串记录而不是重写(补充)所有虚设数据。在利用第二码串的部分码串替换至少一部分虚设数据然后记录该数据的情况中，通过任意改变第二码串的部分码串之比例，任意改变试看/试听质量(音质或图像质量)。此时，即使在试看/试听模式中，也需要把第二码串的部分码串作为信号825输入到控制装置1824中，然后作为信号826发送到码串重写装置1822。因此，通过使用第二码串的部分码串，能够重写来自码串分解装置1821的第一码串中内嵌的部分虚设数据，然后发送到记录装置1823。
以上说明了本发明之实施方式中使用的再生设备和记录设备。可以对有关高频的频谱因数信息进行加密，以便进一步提高安全性。如果是那样的话，则图17和19所示的用于替换虚设数据的码串重写装置1802和1822，通过控制装置1805和1824，接收实际规格化因数信息，以替换虚设数据。同时，码串重写装置1802和1822利用通过控制装置1805和1824获取的解密密钥，对高频数据进行解码，以便再生或记录该数据。
图20表示按图10所示方式分离音调分量并按图13所示方式编码时用于替换虚设数据的信息格式的特定示例。因此，将具有图15所示频谱的重显声音，实际改变为具有图10所示频谱的重显声音。
图21是一个示范流程图，表示根据本发明之实施方式中使用的再生方法利用软件进行的再生过程。首先，在步骤S11中，分解包含虚设数据的码串(第一码串)，然后在步骤S12中，确定是否执行带有高音质的再生。如果执行带有高音质的再生，则在步骤S13中，利用提供宽带的实际数据(第二码串)替换第一码串中的虚设数据，然后该过程转到步骤S14。否则，该过程直接转到步骤S14。在步骤S14中，对信号分量进行解码，在步骤S15中，逆变换为时序信号以再生其声音。
图22是一个示范流程图，表示根据本发明之实施方式中使用的记录方法利用软件进行的记录过程。首先，在步骤S21中，确定是否执行高音质记录。如果需要执行高音质记录，则首先在步骤S22中分解包含虚设数据的码串(第一码串)，然后在步骤S23中，利用提供宽带的实际数据(第二码串)替换第一码串中的虚设数据。接着，该过程转到步骤S24。否则，该过程直接从步骤S21转到步骤S24。
在上述实施方式中，在不改变通过对信号进行编码而获得的预定格式的码串结构的情况下，即，在符合现有码串格式标准的情况下，利用诸如0之类的虚设数据替换码串的部分数据。然而，允许删除虚设数据部分，从而缩短码串。
特别地，图23表示删除图14所示码串中量化精度信息QN的虚设量化精度数据(0)和规格化因数信息NP的虚设规格化因数数据(0)并且移动剩余部分以缩短该码串的码串。此时，必须在码串中写入虚设数据的单位数目信息。例如，写入虚设编码单位的数目代替编码单位的数目UN，或在保留区域内写入虚设编码单位的数目。
如果按图14所示示例保留虚设数据，当稍后利用第二码串补充码串数据时，利用第二码串改写虚设数据部分。另一方面，在图23所示示例中，必须在删除虚设数据的部分中插入第二码串。然而，图23所示示例的优点在于，由于码串缩短的长度为图14所示虚设数据的长度，所以只需传送或记录少量数据。
可以从上述说明中看出，在本发明之实施方式使用的编码方法中，把具有窄再生频带的信号再生为虚设数据，如为各帧写入的规格化因数数据。然而，也可以根据音调的各个部分，利用诸如规格化因数数据之类的虚设数据来改变再生频带。
如果试看/试听的质量(音质或图像质量)较差，则不能确定购买以后欣赏到的信号质量，因此难以确定是否购买。然而，考虑到许多用户认为他们有能力免费欣赏信号，如果试看/试听的质量较高，则第一码串的重显信号的质量随时间推移改变，从而仅能高质量再生部分重显信号。
特别地，在音调前部的数据帧以及该音调最令人难忘的部分中，在不使用诸如规格化因数数据之类的虚设数据的情况下进行编码，以便再生宽带数据，而在其他部分的数据帧中，利用诸如规格化因数数据之类的虚设数据进行窄带再生。通过在众多数据帧上光滑改变再生频带，能够减少试听(一般而言，试看/试听)中出现的失真现象。
图24显示了在根据这种方法的试听中再生频带的改变。在一个音调的前部Ka和最令人难忘的部分Kb中，再生的频带被展宽了；且，例如，在其他部分中，中/高频频带由于该虚设数据而不能被再现。
更一般而言，在生成试看/试听码串的第一码串时，随时间推移改变用于试看/试听的第一码串之重显信号的质量(音质或图像质量)控制参数值。通过将虚设数据嵌入到码串中实现上述再生质量控制，可以把编码信号的带宽作为再生质量控制参数。当再生通过对信号进行编码而获得的预定格式的码串时，通过使用用来补充虚设数据部分的第二码串的部分码串，重写通过利用虚设数据替换预定格式的码串的至少一部分码串而获得的第一码串的虚设数据的至少一部分数据，然后对利用第二码串的部分码串执行重写处理后获得的码串进行解码，在编码处理中对输入信号进行频谱变换并分割其频带，从而生成预定格式的码串，其中预定格式包括各频带的量化精度信息、规格化因数信息以及频谱因数信息。虚设数据对应于量化精度信息、规格化因数信息以及频谱因数信息中至少一种信息的至少与高频有关的信息。第二码串的部分码串为与虚设数据相对应的信息的至少与低频有关的信息，并且其频带随时间推移改变。
图25是一个框图，表示依靠音调的每一部分改变重新信号质量的编码设备的特定示例。在图25中，控制装置1844接收该音调之前部以及最令人难忘部分的信息845，并且控制信号分量编码装置1842使用诸如规格化因数数据之类的虚设数据，从而改变再生频带。
图25的其他部分与图2的其他部分类似。即，变换装置1841首先将输入的波形信号841变换为信号的频率成分信号842，然后利用信号分量编码装置1842对各分量进行编码，利用码串生成装置1843生成码串844。
图26是一个流程图，表示图25所示控制装置1844改变再生频带的特定示例的流程。首先，在步骤S31中，把帧数N设置为1，然后，处理转到步骤S32。在步骤S32中，确定当前帧是否为宽带再生部分，如前部或最令人难忘的部分。如果当前帧是宽带再生部分，则在步骤S33中，在不使用诸如规格化因数数据之类的虚设数据的情况下执行编码，以便执行宽带再生，然后处理转到步骤S37。否则，处理转到步骤S34。在步骤S34中，确定当前帧是否为宽带再生部分前后的内插频带部分。如果当前帧是内插频带部分，则在步骤S35中，通过使用诸如规格化因数数据之类的虚设数据执行编码，以便再生频带逐渐改变，然后处理转到步骤S37。否则，处理转到步骤S36。在步骤S36中，在不使用诸如规格化因数数据之类的虚设数据的情况下执行编码，以便执行窄带再生，然后处理转到步骤S37。在步骤S37中，确定当前帧是否为最后一帧。如果当前帧为最后一帧，则处理结束。否则，在步骤S38中，把帧数值N加1，以转到下一帧，并且处理回到步骤S32。
在该例中，利用诸如规格化因数数据之类的虚设数据控制各帧的再生频带。然而，正如本发明人申请的未经审查的日本专利申请公开H10-135944中说明的那样，也可以使用有关高频的加密数据控制再生频带。
图27表示通过使用与未经审查的日本专利申请公开H10-135944中说明的技术类似的技术，对数据帧的高频部分进行加密的方法。在图27所示的特定示例中，对有关高频的频谱因数信息SPH、有关高频的规格化因数信息NPH、有关高频的量化精度信息QNH以及编码单位的数目UN进行加密。
如图24所示，通过按上述方式限制频带并且随时间推移改变试听带宽，本发明之实施方式的其他方法也是可行的。因此，通过在确认音调的音质和内容后执行解密，能够欣赏高音质的音调。
正如参照图24说明的那样，当在音调前部或该音调最令人难忘部分之类的数据帧中进行宽带再生，以便重显信号的质量随时间推移改变时，最好通过仅仅抽取、再生前部和最令人难忘部分来缩短试看/试听时间，并且用户能够选择短时试看/试听模式或用于全部内容的试看/试听模式。
亦即，当使用其重显信号质量随时间推移改变的码串作为其内嵌有虚设数据的第一码串时，可以抽取、再生其质量在预定范围内的第一码串的重显信号的时轴部分。
图28A和28B表示特定的示例。与图24类似，在图28A中，在诸如音调前部Ka和该音调最令人难忘部分Kb之类的音调部分中，随时间推移扩展再生频带，因为虚设数据的缘故，在其他部分不能再生中频/高频频带。正如图28B所示，对于其再生频带随时间推移改变的音调而言，通过抽取、再生其宽带部分，即，音调前部Ka和该音调最令人难忘部分Kb，能够在短时试听时确认其音调内容。
以上说明了本发明之实施方式中的试看/试听处理以及提高其质量的典型方法。以下说明使用本发明之实施方式的内容提供系统。
图29解释使用本发明之实施方式内容提供系统。在图29中，利用网络(861到868)，连接用于存储和管理内容的中心(内容提供中心)1865和各用户使用的用户终端1861到1864。把用户终端1861到1864直接连接到中心1865。
图30是一个框图，表示用户终端的特定示例。用户终端具有通信装置1881和控制装置1882，通信装置1881利用到达以及来自该中心和其他用户终端的信号881进行通信，控制装置1882控制上述通信。用户终端还具有记录装置1884和再生装置1885，记录装置1884能够利用中心发送的虚设数据记录试听数据。因此，各用户能够多次收听中心发送的试听数据。例如，用户可以顺序再生该中心在晚间发送的试听数据，而把较低音质的信号作为白天的背景音乐。
同时，用户终端具有信号合成装置1886和写入装置1887。因此，用户能够合成包含虚设数据的试听数据，以及由实际规格化因数信息而不是由虚设数据组成的高音质数据，并且能够利用再生装置1885再生高质量的音频信号，或通过写入装置1887，把高质量的音频信号记录到记录介质1888上。如果用户喜欢特定曲目，则用户通过控制装置1882购买高音质数据。中心以加密方式发送高音质数据，临时记录到记录装置1884上，然后发送到解密装置1883。
解密装置1883通过利用控制装置1882发送的解密密钥，对经过加密的高音质数据886进行解密，把经过解密的数据发送到信号合成装置1886。考虑到数据保护，最好以硬件方式集成解密装置1883、信号合成装置1886、写入装置1887和再生装置1885。
图31是一个框图，表示图30所示控制装置的特定示例。该控制装置具有版权信息存储装置1904，CPU 1902，存储器1903和输入/输出装置1901。在版权信息存储装置1904中存储标记信息。用户通过预先支付费用购买标记信息。每次购买曲目时缩减标记信息。例如，通过使用IC卡实现版权信息存储装置1904。用于提高各曲目之音质的方法，即，购买曲目的结算方法，可以为预付方法之外的其他方法，如信用卡方法。
在图29的特定示例中，利用与高音质数据相同的网络，分发包含虚设数据的试听数据。然而，这并不是必需的，可以利用能够轻松传送大量数据的广播或CD-ROM进行分发。
如果从中心到用户终端的试听数据的分发是通过使用网络独立实现的，则在中心提供数据库，并且向用户集中发送用户需要购买高音质数据的某种风格的曲目的试听数据。
以此方式，在使用本发明之实施方式的内容提供系统中，中心免费或以较低价格向用户终端发送用于试看/试听的内容数据。用户终端再生试看/试听内容，然后用户选择购买该用户喜欢的内容，以便进行高质量的再生。以会员资格为基础，免费或以较低价格接收试看/试听内容。
图32解释使用本发明之实施方式的内容提供系统的另一种示例。在图32中，中心(内容提供中心)1865和用户终端1861到1864与图29所示中心和用户终端相同。首先，用户终端1861从中心接收包含虚设数据并以较低音质再生的的试听数据921。如果用户终端1861的用户喜欢该曲目，则该用户购买通过利用实际数据替换虚设数据而获得的高音质数据925。考虑到用户终端1862的用户也喜欢该曲目，所以该用户把数据921的副本922发送到用户终端1862。此时，用户终端1862的用户能够免费或以较低价格接收试听数据922，然后再生试听数据922。如果用户终端1862的用户喜欢该曲目，则该用户从中心1865购买与数据925之内容相同的高音质数据926。
与用户终端1861的用户类似，考虑到用户终端1863的用户喜欢该曲目，所以用户终端1862的用户把数据922的副本923发送到用户终端1863。此时，用户终端1863的用户能够免费或以较低价格接收上述副本。如果用户终端1863的用户喜欢该曲目，则该用户从中心1865购买与数据925之内容相同的高音质数据927。用户终端1863的用户可以把数据923的副本924发送到用户终端1864。
在使用本发明之实施方式的内容提供系统的上述示例中，允许在用户之间免费或以较低价格复制试听数据，并且只有收听并且喜欢该曲目的用户才会购买高音质数据，然后收听高音质曲目。此时，用户购买具有虚设数据的试听数据的高音质数据。然而，也可以购买对经过加密的高频数据进行解密的密钥，例如，可以采用未经审查的日本专利申请公开H10-135944中说明的技术。
图33解释使用本发明之实施方式的内容提供系统的另一种示例。在该系统中，首先，在诸如便利店或所谓的音乐台小亭中安装的售货机之类的内容提供终端1941上，把利用虚设数据压缩其频带的试听数据941，免费或以较低价格写到记录介质1942上，然后把记录介质1942放到再生终端1943上再生该数据。以会员资格为基础，免费或以较低价格接收试看/试听内容。
图34是一个框图，表示图33所示再生终端的特定示例。记录介质1968与图33的记录介质1942相同。正如后面说明的那样，该再生终端还具有记录功能。借助记录装置1966和再生装置1967，在该用户喜欢的程度上，再生记录介质上记录的试听数据内容。如果用户喜欢该曲目，则在控制装置1962的控制下，该用户通过通信装置1961购买高音质数据963。已经利用与图30所示方式类似的方式，对高音质数据963进行加密。利用解密装置1963对高音质数据963解密，然后利用信号合成装置1964，合成该信号以及读取装置1966从记录介质中临时读取的包含虚设数据的试听数据。利用写入装置1965，把按上述方式获得的高音质数据967写到记录介质1968上。
考虑到数据保护，最好以硬件方式集成解密装置1963、信号合成装置1964和写入装置1965。
作为购买时的结算方法，可以采用与图30所示方法相同的方法。在本例中，用户购买具有虚设数据的试听数据的高音质数据。然而，也可以购买对经过加密的高频数据进行解密的密钥，例如，可以采用未经审查的日本专利申请公开H10-135944中说明的技术。亦即，在参照图33和34说明的内容提供系统中，把从音乐台终端上免费或以较低价格下载的试看/试听内容数据，记录到记录介质上。用户再生以上内容，仅仅选择该用户喜欢的内容，并购买其高音质数据，从而能够进行高质量再生。
如果图33的再生终端仅仅执行试看/试听，则该再生终端无需配置通信装置1961、解密装置1963、信号合成装置1964、写入装置1965以及图34所示再生终端中的其他装置。在利用用于记录介质1942的普通再生装置进行试听后，可以利用图34中的所示终端来提高音质。
尽管在上述实施方式中使用音频信号，可以将本发明应用于图像信号。特别地，在使用二维DCT来变换各块的图像信号，并利用不同量化表进行量化的情况中，指定已删除其高频成分的虚设量化表，并且在提高图像质量时，利用具有高频成分的实际量化表替换虚设量化表。因此，能够执行与音频信号类似的处理。
可以将本发明应用于对全部码串进行加密并且在再生时对加密码串进行解密的系统。
尽管在上述实施方式中把编码位流记录到记录介质上，可以将本发明的方法应用于位流传送。因此，只有取得全部频带之规格化因数的听众，才能再生具有高音质的广播音频信号，其他听众能够充分领会其内容，但是只能再生较低音质的音频信号。

Claims (18)

1.一种信号处理设备，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该设备包括：
重写装置，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及
切换装置，用于切换和输出该第一码串和所述来自重写装置的码串；
其中该预定格式的码串包括该信号的规格化因数信息；并且
所述虚设数据包括与该规格化因数信息的至少一部分相对应的虚设数据。
2.一种信号处理设备，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该设备包括：
重写装置，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及
切换装置，用于切换和输出该第一码串和所述来自重写装置的码串，
其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的频谱因数信息的预定格式的码串，
在预定格式的码串中，至少把频谱因数信息编码为码串，并且
虚设数据包括与频谱因数信息的部分信息相对应的虚设数据。
3.根据权利要求2的信号处理设备，其中第二码串包括利用虚设数据替换的预定格式之码串的至少一部分码串。
4.根据权利要求2的信号处理设备，其中利用虚设量化精度信息或虚设规格化因数信息替换中频或高频频带的数据。
5.根据权利要求2的信号处理设备，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的量化精度信息的预定格式的码串，并且
虚设数据还包括量化精度信息的至少一部分信息的虚设数据。
6.根据权利要求2的信号处理设备，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的规格化因数信息的预定格式的码串，并且
虚设数据还包括规格化因数信息的至少一部分信息的虚设数据。
7.根据权利要求2的信号处理设备，其中第一码串的重显信号的质量随时间推移改变。
8.根据权利要求7的信号处理设备，其中第一码串的带宽随时间推移改变。
9.根据权利要求7的信号处理设备，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息的预定格式的码串，并且
虚设数据为与以下信息相对应的虚设数据，即其带宽在量化精度信息和规格化因数信息中至少一种信息的至少高频部分随时间改变的信息。
10.一种信号处理方法，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该方法包括以下步骤：
重写步骤，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及
切换步骤，用于切换和输出该第一码串和所述通过重写步骤的重写处理获得的该码串；
其中该预定格式的码串包括该信号的规格化因数信息；并且
所述虚设数据包括与该规格化因数信息的至少一部分相对应的虚设数据。
11.一种信号处理方法，用于通过对一个信号进行编码而获得的一种预定格式的码串，该方法包括以下步骤：
重写步骤，用于重写通过用虚设数据替换该预定格式的码串的一部分而获得的一个第一码串的虚设数据，以补充该虚设数据，从而形成第二码串；以及
切换步骤，用于切换和输出该第一码串和所述通过重写步骤的重写处理而获得的码串，
其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的频谱因数信息的预定格式的码串，
在预定格式的码串中，至少把频谱因数信息编码为码串，并且
虚设数据包括与频谱因数信息的部分信息相对应的虚设数据。
12.根据权利要求11的信号处理方法，其中第二码串包括作为虚设数据的预定格式之码串的至少一部分码串。
13.根据权利要求11的信号处理方法，其中利用虚设量化精度信息或虚设规格化因数信息替换中频或高频频带的数据。
14.根据权利要求11的信号处理设备，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的量化精度信息的预定格式的码串，并且
虚设数据还包括量化精度信息的至少一部分信息的虚设数据。
15.根据权利要求11的信号处理方法，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的规格化因数信息的预定格式的码串，并且
虚设数据还包括规格化因数信息的至少一部分信息的虚设数据。
16.根据权利要求11的信号处理方法，其中第一码串的重显信号的质量随时间推移改变。
17.根据权利要求16的信号处理方法，其中第一码串的带宽随时间推移改变。
18.根据权利要求16的信号处理方法，其中在编码处理中，生成包括输入信号之各个频带的量化精度信息、规格化因数信息和频谱因数信息的预定格式的码串，并且
虚设数据为与以下信息相对应的虚设数据，即其带宽在量化精度信息和规格化因数信息中至少一种信息的至少高频部分随时间改变的信息。
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