CN1751348A - 用于信息传送的复制保护 - Google Patents

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CN1751348A CNA2004800047661A CN200480004766A CN1751348A CN 1751348 A CN1751348 A CN 1751348A CN A2004800047661 A CNA2004800047661 A CN A2004800047661A CN 200480004766 A CN200480004766 A CN 200480004766A CN 1751348 A CN1751348 A CN 1751348A
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马克·D·杰克逊
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Abstract

提出了通过在数据文件中合并DSV数据模式而对用于传送的数据文件进行复制保护，其中所述DSV数据模式即：难以在不引起DSV问题的情况下编码的数据模式。通过编码器(10)和多路复用器(12)而将五个音频流和两个视频流中的数据布置到MPEG文件格式的编码后的数据的块流(14)中。在此格式中，与视频数据A的块、并与填充流块P交替地排列视频数据V的块。通过编码器(18)而将DSV数据模式(16)合并到MPEG文件(14)中，以产生复制保护的数据文件(15)。将DSV数据模式(16)合并到诸如填充流块P的不具有数据内容的MPEG文件内，和/或合并到未使用的音频数据块A中。在馈送到监视器或再现系统的数据块内合并的DSV数据模式将不会与再现相干扰，以便提供对传送信息的无约束的访问。然而，通常，将使CD或DVD写入器写入盘，其中，该盘在读取时将会导致读取器返回被破坏的数据、或发出读取错误的信息。由此，MPEG文件(14)中的数据已被复制保护。

Description

用于信息传送的复制保护
技术领域
本发明涉及对用于信息传送的数据文件进行复制保护的方法、以及要在信息传送中使用的数据文件。
背景技术
越来越需要产生可以电子方式得到的诸如电影、音乐视频、游戏和其它多媒体表示的信息。例如，可通过因特网、通过广播电视、或者通过用于在计算机屏幕上显示的线缆、或通过电视机，来传送这种信息内容。由此，可能需要基于适当费用的支付，而向用户产生可以电子方式得到的电影。
然而，对于国内消费者来说，可记录CD和用于写入到这种可记录盘的CD写入器是容易得到的，而可记录DVD和DVD写入器有望在短期内变得容易得到。因此，在使所描述的类型的信息内容可以电子形式得到(例如，通过因特网)时存在风险，消费者可能不仅能够随意使用该内容，还能够在适当的光盘上制作其副本。
因此，存在控制对传送的信息可以移动到其的使用的需要。
本发明寻求提供对用于信息传送的数据文件进行复制保护的方法。
在说明书和权利要求中，术语“DSV数据模式”表示没有引起DSV问题的编码后的数据可能难以编码的数据模式。
由此，当对“DSV数据模式”进行编码并将其写入到光盘(例如，通过写入器)时，合并DSV数据模式的编码后的数据的记录器或播放器将遇到DSV问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种对用于信息传送的数据文件进行复制保护的方法，其中，已将信息编码为具有适于传送的格式的数据文件，该方法包括将如在前文中定义的DSV数据模式合并到数据文件中，其中对DSV数据模式进行选择和定位，使得数据文件不能被精确地写入到光盘。
申请人已发现：可在复制保护技术中使用当前可用的CD和DVD写入器的固有限制。由此，并且如在其较早的申请第WO 02/11136号中所描述的，申请人已发现：有可能提供这种DSV数据模式，其中，由于其尺寸和/或属性而不能被用于可记录盘的写入器精确地写入到盘上使得盘保持可靠的可读性。然而，在原版盘制作房(mastering house)中使用复杂得多的编码器，例如，控制激光束记录器的编码器可被控制为将DSV数据模式精确地写入到玻璃主盘(glass master)。
与激光束记录器相关联的编码器在其配置上具有相对大的存储量、以及处理能力。特别地，编码器使用复杂的算法来分析要被编码并写入到盘的、包括DSV数据模式的信息。这些算法的目的是确保以这种方式将此信息编码到玻璃主盘上，其中该方式确保使用此玻璃主盘生产的盘上的该信息可被所有CD和DVD读取器正确地读取。对于CD，作为编码过程的一部分，编码器选择散布在编码后的数据中的合并位，并且，所选合并位模式确保从玻璃主盘产生的复制盘的可读性。类似地，对于DVD，编码器选择信道位的顺序，以确保可读性。这些复杂的编码器可略微损害盘的一个区域的可读性，以确保盘的另一个区域的可读性，总的效果是确保整张盘具有一致的高可读性。
相反，商业上可用的CD和DVD写入器在处理能力和存储器方面受限，这会使其受到对数据进行编码的问题的影响。特别地，因为复杂的算法需要更高的处理能力、更多的存储器、且它们用于设计、写入和调试更为昂贵，这会减小写入器的利润率，所以，在写入设备中内置的编码器包含较为简单的编码算法。这些较为简单的编码算法可能不对合并位或信道位的顺序进行理想的选择，即便更好的选择是容易得到的。如果容易对盘的一个区域进行编码以便确保高可读性，并且，难以对随后的区域进行编码并会具有低可读性，则写入器中的简单的编码器不具有对一个区域与另一个的可读性进行折衷的预见性，并且，结果是：对容易编码的区域很好地编码，而对难以编码的区域很差地编码，并且，在读取盘时，在此后者的区域中发现错误。
在申请人较早的申请第WO 02/11136号中，将验证签名应用于光盘，其中已选择该签名来利用当前可用的盘写入器的固有限制、并提供DSV问题。
在于2003年2月21日提交的他们的未决申请第0304015.1号中，申请人描述和要求了在光盘上承载的应用文件中提供DSV数据模式，使得这些DSV数据模式对光盘写入器的固有限制起作用，以对在光盘上承载的应用提供复制保护。
通过本发明的实施例，将DSV数据模式合并到用于传送的数据文件中。例如，在用户计算机上或通过传送后的数据的播放器来接收这些数据文件的情况中，所述数据文件可不困难地被访问和使用。然而，如果用户将所接收的数据文件写入到光盘，则所得到的副本将具有可读性问题，使得难以播放或使用记录在该光盘上的信息。
可存在这样的情形，例如，需要将合并了DSV数据模式的数据文件发送到原版盘制作房，以便可将该数据文件应用于玻璃主盘。然而，与激光束记录器相关联的编码器应当能够以确保可读性的方式将该数据文件写入到玻璃主盘。可替换地，并且如果需要，可使用特殊编码器来将该数据文件写入到盘。在任一情况中，所得到的光盘将通过所合并的DSV数据模式而依次被复制保护。
在一个实施例中，数据文件包括编码后的数据的块流，并且，该方法还包括：将DSV数据模式合并到在该流中的一个或多个所选的块中，其中所选择的块不具有信息内容。
优选地，仅将DSV数据模式合并到部分所选块中或每个所选块中。
例如，数据文件格式可为MPEG、Windows压缩媒体文件、AVI文件或用于对视频进行编码和压缩的任何其它文件格式。
优选地，选择DSV数据模式以引起光盘写入器的DSV问题。
例如，可选择DSV数据模式以确保DSV具有有效的绝对值。
在一个实施例中，DSV数据模式为值的重复模式。可随机选择这些值的模式。
DSV数据模式的尺寸可为预定量。
通常，认为DSV数据模式的影响在将DSV数据模式排列为产生具有快的改变速率的DSV的情况下最大。
另外，优选地，将DSV数据模式排列为产生具有实质上的低频分量的DSV。
如所公知的，数据文件中的信息可包括以下数据中的一个或多个：音频数据、数值数据、文本数据、视频数据、图形数据、程序数据、动画数据、以及/或者任何其它数据。
根据本发明的再一方面，提供了一种用于信息传送的数据文件，该数据文件包括块流，其中信息被编码到所述块流中，并且其中，已将如前文中所定义的DSV数据模式合并到所述块流中的一个或多个所选块中。
在一个实施例中，仅将DSV数据模式合并到部分所选块中或每个所选块中。
优选地，仅将DSV数据模式合并到无信息内容的所选块中。
例如，数据文件格式可具有MPEG、Windows压缩媒体文件、AVI文件的格式、或用于对视频进行编码和压缩的任何其它文件格式。
在数据文件是MPEG格式、且块流包括交替排列的视频数据、音频数据和填充流块的情况中，优选地，在无信息内容的所选块中合并DSV数据模式。例如，可在填充流块和/或在未使用的音频数据块中合并DSV数据模式。
优选地，选择所述DSV数据模式来引起光盘写入器的DSV问题。
在一个实施例中，选择DSV数据模式以确保DSV具有有效的绝对值。
DSV数据模式可为值的重复模式。
DSV数据模式的尺寸可为预定量。
优选地，将DSV数据模式排列为产生具有快的改变速率的DSV。目前认为这是确保副本盘的读取问题的最有效的方法。
优选地，将DSV数据模式排列为产生具有实质上的低频分量的DSV。
本发明还扩展到承载如上面所定义的数据文件的光盘。
本发明的光盘可为合法、复制保护的光盘，其中已使用能够在不提供有关所得到的盘的可读性问题的同时对DSV数据模式进行记录和编码的编码器，来产生所述光盘。可替换地，本发明的光盘可以是通过CD或DVD写入器产生的副本盘。
本发明还扩展到包含如上面所定义的数据文件的存储设备。
例如，数据文件可被包含在硬盘上、或在用户计算机或服务器的其它存储器中。
附图说明
下文中将通过参照附图、用例子来描述本发明的实施例，附图中：
图1示出了极度放大的致密盘的表面，示出了在其上的凹区(pit)；
图2示出了图解与其相关联的数据的凹区的截面；
图3示出了与致密盘的凹区和凸区(land)相关联的DSV；
图4示出了MPEG格式的数据文件的规定、以及对其DSV数据模式的应用；
图5示意性地示出了图4的复制保护后的数据文件的传送和解码；以及
图6指明了将图4的数据文件记录到光盘上。
具体实施方式
此发明的复制保护技术依赖于如所描述(例如，在WO 02/11136中)的DSV数据模式的使用。接下来进行说明DSV以及如何利用它的简要描述。特别地，通过参照CD-ROM的编码而开始此描述。然而，将理解，本发明不限于用于CD-ROM，并且，可获得对所有数据承载光盘的应用。特别地，可将本发明应用于所有格式的CD和所有格式的DVD。
图1示出了CD的一部分的放大视图，其中示出了上面的凹区6。如所公知的，这些凹区沿盘表面上的螺旋轨道而延伸，并被凸区分开。
图2示出了通过凹区6和凸区8的区段，其中图解了如何在CD上对数据进行编码。凹区和凸区不表示二进制0和1，而是表示从一个状态到另一个的转变。以NRZI(倒转不归零)形式存储数据信号，其中，每次遇到1时对信号取反。图2示出了二进制值00100010。
数据流总是由至少3位且最多11位长的凹区和凸区组成。这有时被称为3T-11T，其中，T是1位周期。3T凹区具有最高信号频率(720khz)，而11T凹区具有最低信号频率(196khz)。
从凹区和凸区的长度导出数据信号。所产生的信号形成被称为EFM信号的方波。数字和值(DSV)是其中EFM表示凹区的T值的数目和其中EFM表示凸区的T值的数目之间的行程差(running difference)。随着每个数据位被读取，DSV取决于数据位对应于凹区还是凸区而递增或递减。
图3示出了与盘上的凹区和凸区相关联的DSV。如图3中所指明的，通过对每个凸区T分配值+1、且对每个凹区T分配值-1，而确定DSV。理想地，DSV应当尽可能小地从零电平偏离。如果DSV在有效时间周期上具有快的改变速率，或者如果DSV具有实质上低的频率分量，那么，EFM信号的转变可从其理想值偏移，和/或者可能损害用于维持最佳头位置的CD驱动器中的跟踪能力和聚焦电路。这典型地引起对CD的读取失败。
8位字节形式的原始数据经过被称为EFM编码的过程，以产生经常被称为信道位的14位码元。特别地，将14位码元的组设计为：
使凹区和凸区的数目持平，以帮助维持平衡的DSV；以及
确保没有中断3T-11T的EFM编码方案的码元。
有关3T-11T编码方案的另一个方法是：连续零的数目必须大于或等于2，且小于或等于10。立即显然，在两个14位码元一个接一个时，可能会损害此需求。因而，在每个14位码元和之后的14位码元之间添加3个合并位(mergebit)的组，以确保没有对3T-11T编码方案的破坏，并确保维持适当的DSV。
合并位包含无用数据，并且，用于生成它们的值的算法可根据驱动器而不同。一旦进行读取，便舍弃合并位，并将包含在14位码元中的数据传送到下一个过程。
上面描述了用于CD的基本编码方案，并且，对于本领域的技术人员来说将是公知的。因而，不需要对其作进一步说明。
如上面所阐述的，此发明的实施例利用当前可用的CD或DVD写入器的固有限制。
CD的编码服从两个严格的条件、以及再一个不明确的需求。第一严格的规则是：必须将编码后的数据无错地解码为内容提供商想要的盘上的数据。第二严格的规则是：编码必须遵从行程长度(run-length)限制规则，使得没有凹区或凸区比11T长、或比3T短。不明确的需求是：盘的DSV特性应当尽可能的好。
如上面所阐述的，DSV是编码后的数据的性质。它是在凹区T状态的数目和凸区T状态的数目之间的行程差。期望DSV不应当具有高绝对值，不应当迅速改变，并且，不应当具有低频分量。后面的需求意味着：DSV不应当以规则方式振荡。
为了维持良好的DSV特性，编码器经常具有对用于插入在携带数据的码元之间的合并位的选择。当对特定的特殊模式的数据进行编码时，编码器具有显著减小的选择合并位的能力，这是因为行程长度限制规则对可领先或跟随特定码元的合并位施加了限制。在对此数据进行编码时，编码器实际上失去了很多的其对DSV的控制。在其具有选择的少数位置中正确地进行选择是至关重要的。
例如控制激光束记录器的那些编码器的复杂编码器可具有预见性，或可被设计为选择这样的合并位模式，其对于紧挨的位置来说不是最优的，其中此区域后面跟随着行程长度限制规则规定合并位的区域。结果将是：所述两个区域的总的DSV将具有较好的性质。检测其中合并位选择受限的即将到来的区域的能力被称为“预行估计(look-ahead)”。具有较大的预行估计的编码器将能够为对麻烦的数据进行编码而作出更多的准备，并由此，总的编码将会更佳。典型地，CD写入器具有非常小的预行估计能力，并由此，当它们失去对DSV的控制时，更有可能产生不能读取的盘。
由于在凹区和凸区电平(level)上的能够引起DSV问题的码元值的EFM模式，申请人已识别出所述码元值的数目。当通过CD驱动器的EFM解码器来处理这些值的模式时，DSV累加或递减，并且，这可导致读取失败。当然，并且如上面所指明的，将用于CD的编码过程设计为防止在EFM模式中出现能够引起DSV问题的值，并提供鲁棒的纠错。
如将也会被公知的，DVD经受被称为EFMplus的编码。在此方案中，将8位数据字编码为16位信道位，并且，使用状态机来选择16位码元。由于可作出此选择而使得编码方案不被损害，所以，通过在每个码元中的增加的位数而给出了灵活性，不需要合并位。
在解码时，重新创建存在于8位数据字中表示的信息，但丢失编码方案。
如上面所阐述的，此发明提出了将DSV数据模式，即，难以在不引起DSV问题的情况下编码的数据模式，合并在用于传送的数据文件中。下面描述本发明，并通过对将DSV数据模式合并到MPEG文件中的特定参照而图解本发明。然而，本发明不限于用于MPEG文件，并可用于用来对数字信息进行编码的任何文件格式。例如，在该信息是视频和/或音频的情况下，文件格式可为Windows压缩媒体文件或AVI文件。
图4示意性地示出了在MPEG文件14之中的音频和视频数据的排列、以及对其的DSV数据模式的后续应用。在此方面，具体示出的文件格式是MPEG2，其在目前被广泛用于视频的传送，但可将本发明同等地应用于其它类型的MPEG文件。
如图4所示，通过编码器10和多路复用器12而将五条音频轨道和两条视频轨道中的数据布置到MPEG文件格式的编码后的数据的块流中，其中该MPEG文件格式在14处被指明。在此格式中，与视频数据A的块、并与填充流块P交替地排列视频数据V的块。
如图4所示，通过编码器18而将在16处指明的DSV数据模式合并到MPEG文件14中，以产生复制保护的数据文件15。将DSV数据模式16合并到无数据内容的MPEG文件内的位置中。由此，并且如所图解的，可将DSV数据模式合并到填充流块P中、并且/或者合并到未使用的音频数据块A中。可合并DSV数据模式16，使得它们完全地填满所选块A和/或P中的每个，或者，可仅在每个所选块A、P中的一部分中容纳DSV数据模式16。另外，和/或可替换地，可将DSV数据模式插入在包含数据的块中，但是，是在其未使用的区域中。
图4图解了在已创建了MPEG文件之后将DSV数据模式合并到MPEG文件14中。当然，可替换地，可在创建MPEG文件期间将DSV数据模式合并到MPEG文件内。
图5示意性地示出了合并了DSV数据模式16的复制保护的MPEG文件15的传送。由在20处指明的传送部件将数据文件15传送到在22处指明的接收器。传送部件20可为因特网、广播或卫星TV、有线TV、或可替换的网络。如所公知的，接收器22具有三个缓冲器24、26和28。缓冲器24接收视频块，缓冲器26接收音频块，而缓冲器28接收填充流块。将来自缓冲器24的视频数据施加到用于显示的监视器30，同时将来自缓冲器26的音频数据施加到在32处指明的音频再现系统。在此方面，在馈送到监视器30或再现系统32的块内合并的DSV数据模式将不会与再现相干扰，使得消费者将具有对传送信息的无约束的访问。
图6示出了要用于产生复制保护的MPEG文件15的副本的写入器52。在此方面，假定已将MPEG文件15存储在接收器计算机中的存储器64中。可替换地，可将MPEG文件15存储在硬盘上。由编码器54对MPEG文件15中的数据进行编码，并随后通过记录激光器58及其控制器56而将该数据写入到所说的CD-R或DVD-R的可记录光盘70。然而，数据文件15合并了DSV数据模式16，并且，写入器52将难以在将数据写入到盘70的同时不产生具有严重的可读性问题的所得到的盘。因而，写入器52将写入这种盘，其在读取时将导致读取器返回被破坏的数据、或发出读取错误的信息。这样，因此，MPEG文件14中的数据已被复制保护了。
当然，可存在这样的实例，其中，将需要把复制保护的MPEG文件15发送到例如原版盘制作房，以便将其应用于玻璃主盘。尽管原版盘制作过程随后看起来和图6中图解的过程相同，但结果将不同，其中，在原版盘制作房中使用的作为54的编码器通常复杂到足以在不产生具有可读性问题的盘的情况下写入具有其合并的DSV数据模式的MPEG文件15。可替换地，可使用特殊编码器来确保从玻璃主盘生产的盘不具有可读性问题。
在使用本发明的情况中，如图5所指明的，为允许用于本地使用的视频的安全传送、但防止数据被精确地写入到光盘中，合并在数据文件中的DSV数据模式可非常鲁棒，并被排列为对盘写入器具有最大影响。在试图将所传送的MPEG文件合法地记录到盘上(例如，记录到玻璃主盘上)时，将需要注意DSV数据模式的数目和位置，以确保所得到的盘没有可读性问题。
显然，如果将具有合并的DSV模式的MPEG文件(如15)编码到光盘上，则该盘将被复制保护。在此方面，在于2003年2月21日提交的申请人的共同未决申请第0304015.1号中，描述了将合并DSV数据模式的文件应用于光盘、以对其中的信息进行复制保护。在该共同未决申请中注意到，例如，合并DSV数据模式的MPEG文件的应用提供了对光盘上的信息的复制保护，并具有对CD和DVD的出租产业的特别的相关性。
将理解，可在所附权利要求的范围内对所描述和图解的实施例作出变化和修改。

Claims (29)

1、一种对用于信息传送的数据文件进行复制保护的方法，其中，已将信息编码为具有适于传送的格式的数据文件，该方法包括：将如在前文中定义的DSV数据模式合并到数据文件中，其中对DSV数据模式进行选择和定位，使得数据文件不能被精确地写入到光盘以便其可以被可靠地读回。
2、如权利要求1所述的方法，其中，数据文件包括编码后的数据的块流，并且，该方法还包括：将DSV数据模式合并到该流中的一个或多个所选的块，其中所选择的块不具有信息内容。
3、如权利要求2所述的方法，其中，仅将DSV数据模式合并到部分所选块或每个所选块中。
4、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，数据文件格式为MPEG、Windows压缩媒体文件、AVI文件、或用于对视频进行编码和压缩的任何其它文件格式。
5、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，选择DSV数据模式以引起光盘写入器的DSV问题。
6、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，选择DSV数据模式以确保DSV具有有效的绝对值。
7、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，DSV数据模式为值的重复模式。
8、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，DSV数据模式的尺寸为预定量。
9、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，将DSV数据模式排列为产生具有快的改变速率的DSV。
10、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，将DSV数据模式排列为产生具有实质上的低频分量的DSV。
11、如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，要传送的信息包括以下数据中的一个或多个：音频数据、数值数据、文本数据、视频数据、图形数据、程序数据、动画数据、以及/或者任何其它数据。
12、一种用于信息传送的数据文件，该数据文件包括块流，其中信息被编码到所述块流中，并且其中，已将如前文中所定义的DSV数据模式合并到所述块流中的一个或多个所选块中。
13、如权利要求12所述的数据文件，其中，仅将DSV数据模式合并到部分所选块或每个所选块中。
14、如权利要求12或权利要求13所述的数据文件，其中，仅将DSV数据模式合并到无信息内容的所选块中。
15、如权利要求12至14中的任一个所述的数据文件，其中，DSV数据模式已经被合并在包含数据的块的未使用的区域中。
16、如权利要求12至15中的任一个所述的数据文件，其中，所述数据文件具有MPEG、Windows压缩媒体文件、AVI文件的格式、或用于对视频进行编码和压缩的任何其它文件格式。
17、如权利要求12至16中的任一个所述的数据文件，其中，数据文件是MPEG格式，且块流包括交替排列的视频数据、音频数据和填充流块，并且其中，在无信息内容的所选块中合并DSV数据模式。
18、如权利要求17所述的数据文件，其中，DSV数据模式被合并在填充流块中。
19、如权利要求17或权利要求18所述的数据文件，其中，在音频数据块中合并DSV数据模式。
20、如权利要求12至19中的任一个所述的数据文件，其中，选择所述DSV数据模式来引起光盘写入器的DSV问题。
21、如权利要求12至20中的任一个所述的数据文件，其中，选择DSV数据模式以确保DSV具有有效的绝对值。
22、如权利要求12至21中的任一个所述的数据文件，其中，DSV数据模式为值的重复模式。
23、如权利要求12至22中的任一个所述的数据文件，其中，DSV数据模式的尺寸为预定量。
24、如权利要求12至23中的任一个所述的数据文件，其中，将DSV数据模式排列为产生具有快的改变速率的DSV。
25、如权利要求12至24中的任一个所述的数据文件，其中，将DSV数据模式排列为产生具有实质上的低频分量的DSV。
26、一种承载如权利要求12至25中的任一个所述的数据文件的光盘。
27、一种包含如权利要求12至25中的任一个所述的数据文件的存储设备。
28、一种实质上如通过参照附图而在前文中描述的传送信息的方法。
29、一种实质上如通过参照附图而在前文中描述的在信息传送中使用的数据文件。
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