DE10084721B4

DE10084721B4 - Kopiergeschützte, digitale Audio-CD-Platte und Verfahren sowie System zur Herstellung dieser Platte

Info

Publication number: DE10084721B4
Application number: DE10084721T
Authority: DE
Inventors: Moshe Brody; Baruch Sollish
Original assignee: Macrovision Europe Ltd
Current assignee: Rovi Europe Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: GB0129682D0; EP1245025A4; KR100701236B1; BR0016182A; MXPA02005360A; US6718501B1; WO2001041130A2; DE10084721T1; IL133236A0; KR20030024657A; EP1245025A2; GB2371916B; JP2003535420A; AU1727701A; GB2371916A; WO2001041130A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte, die eine Vielzahl von Symbolen in Fehlerkorrekturkodewörtern enthält, die Audiodatenabtastungen eines Audiosignals darstellen, durch Vorsehen eines verborgenen Geräuschs auf der kopiergeschützten Audio-CD-Platte, das die Wiedergabe des Audiosignals von der Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht stört, aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte stört, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: DOLLAR A (a) mindestens eine Audiodatenabtastung des Audiosignals wird ausgewählt, DOLLAR A (b) die Datensymbole, die die mindestens eine Audiodatenabtastung darstellen, werden festgelegt, DOLLAR A (c) die Datensymbole werden mit fehlerhaften Symbolen überschrieben, DOLLAR A (d) die die Datensymbole enthaltenden Fehlerkorrekturkodewörter werden festgelegt und DOLLAR A (e) die Fehlerkorrektur des Fehlerkorrekturkodeworts wird gesperrt.

Description

Gebiet und Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopierschutz, insbesondere ein Verfahren und ein System für den Kopierschutz einer digitalen Audio-CD-Platte sowie eine sich daraus ergebende kopiergeschützte CD-Platte.

Typen der CD-Platte

Ein Verfahren zum Kopierschutz eines Trägers, wie z.B. einer CD-Platte, ist in der WO98/54713 angegeben. Auf dem Träger ist eine Information gemäß vorgegebenen Formatierungs- und Fehlerkorrektur-Regeln gespeichert. Bei dem Verfahren werden Bilddaten mit einer Hauptinformation erzeugt.

In der DE 38 06 411 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung eines Tonsignals und eines Zusatzsignals angegeben. Das übertragene Zusatzsignal ist von dem Tonsignal nicht trennbar und bei der Wiedergabe nicht hörbar.

Die übliche CD-Platte ist ein höchst erfolgreiches, modernes Verbrauchererzeugnis geworden, das milliardenfach fortlaufend, jährlich und weltweit produziert und vertrieben wird. Niedrige Herstellungskosten, billige Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, angemessen hohe Datendichten, extrem hohe Zuverlässigkeit, hohe Störsicherheit, das Fehlen von Kontaktverschleiß während der Wiedergabe und die Anpassungsfähigkeit des Mediums haben für eine weltweite Akzeptanz der CD-Platte gesorgt. Es gibt zwei grundsätzliche Arten der CD-Platte, die sich durch die Beschaffenheit des Aufzeichnungsmaterials unterscheiden:
Die erste Art der CD-Platte wird als "Audio-CD-Platte" bezeichnet, die hier jede CD-Platte bedeutet, auf der Hörtöne, wie Musik, Sprache und andere Geräusche im hörbaren Spektrum, aufgezeichnet werden können und die im Wesentlichen nur Informationen für die Wiedergabe von Hörsignalen enthält. Die Audio- CD-Platte ist im Einzelnen im "Compact disc Digital Audio System" des "International Electrotechnical Commission (IEC) International Standard 908" beschrieben, wobei dieser Standard im Wesentlichen dem ursprünglichen Standard der Sony Corporation von Japan und der Philips Electronics der Niederlande entspricht. Dieser Standard ist dem Fachmann gut bekannt und wird hier als "Rotbuch" bezeichnet, auf das für alle Zwecke im Folgenden Bezug genommen wird. Das Rotbuch enthält grundsätzliche, physikalische Angaben für die CD-Platte und auch Grundforderungen für das optische Auslesen der digitalen Audiodaten von der CD-Platte mittels Laser, das "eight-to-fourteen modulation"-Datenkodierschema (EFM), die Datenverschachtelung und eine kurze Formulierung der Mathematik des digitalen Fehlerkorrekturverfahrens mit dem "Cross Interleave Reed-Solomon Code" (CIRC). Dieses Verfahren wird für die Sicherung einer getreuen Tonwiedergabe trotz Kratzern und anderer geringerer, physikalischer Oberflächenbeschädigungen benutzt. Von einer nach diesem Rotbuch gefertigten CD-Platte kann erwartet werden, dass sie gegen eine normale Behandlung gefeit ist. Weitere ausführliche Informationen über die CD-Platte kann den allgemeinen Veröffentlichungen, beispielsweise dem Artikel "Principles of Digital Audio" von Ken C. Pohlmann, veröffentlicht durch den Verlag Mcgraw-Hill, Inc., ISBN 0-07-0504687, entnommen werden.

Das grundsätzliche Rotbuch-Format, der Aufzeichnungsvorgang und der Wiedergabevorgang für eine Audio-CD-Platte sind in den 1 und 2 dargestellt, auf die nun kurz Bezug genommen wird. Im Einzelnen ist die durch das Rotbuch angegebene Hauptaufzeichnungseinheit ein Sektor 150. Da der Sektor 150 mit einem Aufzeichnungsdatenblock 110 (1) im Zusammenhang steht, der 2352 benutzbare Datenbytes enthält, ergibt die Wiedergabe der Audio-CD-Platte einen Wiedergabedatenblock 235 (2), der ebenfalls 2352 Bytes Audiodaten aufweist. Die Rotbuch-Standardparameter sind so beschaffen, dass 75 aufeinander folgende Sektoren der Audiodaten eine Sekunde des Audiosignalgehalts darstellen, und bei 2352 Bytes je Abschnitt ergibt dies eine Datenrate von 176400 Bytes je Sekunde. Das Rotbuch gibt an, dass jede Audiodatenabtastung 2 Bytes (16 Bits) enthält und dass zwei Audiokanäle gleichzeitig für Stereobetrieb kodiert werden. Daher hat jeder Kanal eine Audiodatenrate von 44100 Abtastungen je Sekunde, die einer oberen Frequenz von 22kHz gemäß dem wohlbekannten Nyquist-Kriterium entsprechen. Die 16-Bit-Auflösung sorgt für einen Dynamikbereich von maximal 90dB, von –32768 bis +32767.

Die zweite Art der CD-Platte wird als "compact disc read-only memeory" (CD-ROM) bezeichnet, die hier eine CD-Platte bedeutet, auf der beliebige, digitale Daten aufgezeichnet sein können. Die Daten auf einer CD-ROM können Audioinformationen, aber auch Bilder, Video, Grafiken, Text, ausführbare Computerprogramme und Daten dafür sowie jede andere digital dargestellte Information sein. Die CD-ROM ist durch den ISO/IEC International Standard 10149 mit dem Titel "Data Interchange om Read-Only 120mm Optical Data Discs" festgelegt. Dieser Standard entspricht im Wesentlichen dem ursprünglichen Standard der Sony Corporation von Japan und der Philips Electronics der Niederlande. Dieser Standard ist dem Fachmann wohlbekannt, wird hier als "Gelbbuch" bezeichnet und wird im Folgenden für alle Zwecke als Bezugsquelle benutzt. Der Gelbbuch-Standard basiert auf physikalischen und grundsätzlichen Datenformat-Kenndaten des Rotbuchs und enthält Kenndaten für die zusätzliche Datenformatierung, die Sektoradressierung, die Betriebsart-Kenndaten, das Bytescrampling, eine zusätzliche Fehlerkorrektur mit dem zweipegeligen Reed-Solomon-Product-Code, der Fehlererkennungskodierung und dem Byteaustausch. Weitere aus führliche Informationen über die CD-ROM und die CD-Plattem im Allgemeinen kann den allgemeinen Veröffentlichungen, beispielsweise dem "The Compact Disc Handbook" von Ken C. Pohlmann, veröffentlicht durch den Verlag A-R Editions, Inc., ISBN 0-895-79-300-8, entnommen werden.

(Obwohl die vorliegende Erfindung nur Audio-CD-Platten gemäß dem Rotbuch behandelt, werden hier einige Einzelheiten des Gelbbuchs wiedergegeben, so dass die Grenzen des Stands der Technik und die Arbeitsweise des mit der Erfindung erreichten Kopierschutzes besser zu verstehen sind. Es ist jedoch nicht nötig, alle im Gelbbuch angeführte Einzelheiten zu berücksichtigen, um das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen oder eine Audio-CD-Platte mit Kopierschutz gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.)

Es gibt eine Anzahl von im Gelbbuch angegebenen Formatierungsvariationen, und es gibt abgeleitete Formate, die durch entsprechende Standards bestimmt sind. Eine Planansicht des Aufzeichnungsvorgangs und des Formats gemäß dem Gelbbuch ist generell in 3 dargestellt, die nun kurz beschrieben wird. Kurz zusammengefasst beginnt die Gelbbuch-Aufzeichnung von einem Computer 305 mit einem beliebigen Aufzeichnungsdatenblock 310, der 2048 Bytes bis 2324 Bytes einer beliebigen Art von Binärdaten enthält. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der in 3 gezeigten, optionalen Merkmale hängen von der benutzten, besonderen Betriebsart ab, so dass sich die aktuelle Anzahl der für die Daten verfügbaren Bytes gemäß der Betriebsart ändert. Dem Aufzeichnungsdatenblock 310 folgt eine optionale, zusätzliche Fehlerkorrektur 315, ein Bytescrambling 320 und ein Byteaustausch 325; dieser Aufzeichnungsblock wird dann in einem Gelbbuch-Aufzeichnungssektor 330 formatiert, der insgesamt 2352 Bytes enthält, die die ürsprünglichen Daten des Aufzeichnungsdatenblocks 310 und zusätzliche Daten, wie eine Kopfzeile, eine Abschnittsadresse 330-2, die Betriebsart und andere optionale Informationen, einschließen. Das besondere Format des Gelbbuch-Aufzeichnungssektors 330 hängt auch von den Einzelheiten der benutzten, besonderen Betriebsart ab. Schließlich wird der Gelbbuch-Aufzeichnungssektor 330 als Rotbuch-Aufzeichnungsblock behandelt, der dann auf der CD-Platte gemäß dem Rotbuch-Standard aufgezeichnet wird. Die Wiedergabe der aufgezeichneten Gelbbuch-CD-ROM ist in 4 gezeigt und ist im Wesentlichen das Umgekehrte des in 3 dargestellten Aufzeichnungsvorgangs. Ein CD-ROM-Treiber 400 liest eine CD-ROM 440 über einen Laserleser 445, dessen Position in Bezug auf die CD-ROM 440 mittels eines Sektorwählers 450 eingestellt wird, der seine Eingangssignale von einem Computer 435 erhält. Ein Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 erhält seine Eingangssignale vom Laserleser 445 und wird als Gelbbuch-Wiedergabesektor 410 behandelt, der einem Byterücktausch 415, einem Bytedescrambling 420 und einer optionalen Fehlerkorrektur 425 unterliegt, um die beliebigen Binärdaten des Wiedergabedatenblocks 430 für den Computer 435 zu schützen. Gleichzeitig führt eine Sektoradressendekodierung 455 ein Bezugseingangssignal dem Sektorwähler 450 zu.

Aufzeichnen auf einer Audio-CD-Platte

In 1 ist der grundsätzliche, bekannte Vorgang des Aufzeichnens auf einer Audio-CD-Platte dargestellt. Eine Audioabtastquelle 105 erzeugt Paare von 16-Bit-Abtastmustern eines Zweikanal-(Stereo)-Audiosignals bei einer Rate von 44100 Abtastungen je Sekunde. Diese erzeugen einen Aufzeichnungsdaten block 110, der 2352 Datenbytes je 1/75 Sekunde enthält, die dann durch eine EFM-Kodierung derart kodiert werden, wie im Rotbuch angegeben und an sich bekannt ist. Die Bytes werden dann einer Kreuzung und einer Kreuzungsverzögerung 120 unterworfen, der eine Berechnung 125 eines C2-Fehlerkorrekturkodeworts folgt. Danach kommt eine C2-Verschachtelungsverzögerung 130 und eine Berechnung 135 eines C1-Fehlerkorrekturkodeworts mit einer C1-Verschachtelungsverzögerung. Einzelheiten der Kreuzung und Kreuzungsverzögerung 120, des C1-Kodeworts und der C1-Verschachtelungsverzögerung sowie des C2-Kodeworts und der C2-Verschachtelungsverzögerung und auch der Inhalte eines C1-Kodeworts und C2-Kodeworts sind im Rotbuch angegeben und in den 11 und 12 dargestellt. Der Zweck der Verschachtelungsverzögerung ist eine Verbreitung des Dateninhalts der Kodewörter über einen relativ großen, physikalischen Bereich und eine dabei erreichte Verhinderung einer lokalisierten Beschädigung der CD-Platte in Bezug auf die Verstümmelung von mehr als einem kleinen Teil eines Kodeworts. Eine kleine Menge der Beschädigung einer großen Anzahl von Kodewörtern ist korrigierbar, aber eine große Menge der Beschädigung einer kleinen Anzahl von Kodewörtern ist nicht korrigierbar. Gleichzeitig werden eine Steuerungs- und Displaykodierung und ein Synchronisationsmuster in einer Berechnung 160 erzeugt und mit den Verschachtelungskodewörtern mittels eines Multiplexers kombiniert. Das Ergebnis der beschriebenen Vorgänge ist der Aufbau eines Rahmens 140, der einen Satz von 33 EFM-Symbolen enthält. Ein typisches Symbol dieser Symbole ist als Symbol 145 dargestellt. Die 33 EFM-Symbole umfassen ein Steuersymbol 140-2, einen ersten Satz von 12 Datensymbolen 140-4, einen Satz von vier Q-Paritätssymbolen 140-6, einen zweiten Satz von 12 Datensymbolen 140-8 und einen Satz von vier P-Paritätssymbolen 140-10. Es sei darauf verwiesen, dass der Rahmen 140 insgesamt 24 Datensymbole aufweist und die Q-Paritäts symbole 140-6 hier auch als C2-Paritätssymbole und die P-Paritätssymbole hier auch als C1-Paritätssymbole bezeichnet werden.

Die Hauptdatenspeichereinheit ist ein Sektor 150, der einen Satz 150-4 von 98 aufeinander folgenden und benachbarten Rahmen nach einer Synchronisationskopfzeile 150-2 aufweist. Jeder Sektor enthält 2352 Datenbytes, die den 98 Rahmen 150-4 von jeweils 24 Datenbytes entsprechen. In jeder Sekunde des Audiosignals werden 75 Sektoren auf der Audio-CD-Platte 155 (oder einer Mutterplatte) mittels eines Laseraufzeichners 175 aufgezeichnet, der durch ein lineares Spureinstellungssignal 170 gesteuert wird.

Fehlerkorrektur

Das bekannte Fehlerkorrekturverfahren nach dem Rotbuch-Standard besteht aus zwei Pegeln einer Reed-Solomon-Fehlerkorrektur, die an sich bekannt ist. Jeder Pegel der Reed-Solomon-Fehlerkorrektur basiert auf einem Kodewort, der einen Satz von Paritätssymbolen zusätzlich zu einem Satz von Datensymbolen enthält. Wie in 1 gezeigt ist, ist das während des Rotbuch-Aufzeichnungsvorgangs berechnete, erste Kodewort das C2-Kodewort, das vier C2-Paritätdsymbole 140-6 zusätzlich zu 24 Datensymbolen 140-4 und 140-8 und damit insgesamt 28 Symbole enthält. Das während des Rotbuch-Aufzeichnungsvorgangs berechnete, zweite Kodewort ist das C1-Kodewort, das vier C1-Paritätdsymbole 140-10 zusätzlich zu 24 Datensymbolen des vorher berechneten C2-Kodeworts und damit insgesamt 32 Symbole enthält. Das Steuer symbol 140-2 ist nicht Teil eines Kodeworts und wird daher nicht durch eine Fehlerkorrektur geschützt.

Paritätssymbole stellen die Redundanz innerhalb eines Kodeworts dar und erlauben die Korrektur einer bestimmten Rate von Fehlern. Wie an sich bekannt ist, werden zwei redundante Symbole für die Korrektur eines einzelnen, beliebigen, fehlerhaften Symbols (ein Symbol, dessen Position im Kodewort zuvor nicht bekannt ist) benötigt. Die Verwendung von zwei redundanten Symbolen erlaubt die Berechnung der Position des beliebigen, fehlerhaften Symbols und der Fehlergröße und erlaubt die Korrektur des beliebigen, fehlerhaften Symbols (ein beliebiger Fehler in einem Paritätssymbol selbst ist ebenfalls korrigierbar). Ein fehlerhaftes Symbol, dessen Position vorher bekannt ist, wird als "Löschung" bezeichnet und erfordert nur ein einzelnes, redundantes Symbol für die Korrektur, weil die Stelle eines solchen Symbols bekannt ist und nur die Größe des Fehlers berechnet zu werden braucht. Ein Maß für den Gesamtfehler eines Kodeworts ergibt sich deshalb aus der Anzahl der Löschungen plus zweimal der Anzahl der beliebigen, fehlerhaften Symbole. Ein Reed-Solomon-Kodewort mit 4 Paritätssymbolen hat deshalb eine Grenze des Korrekturmaßes von 4. Daher kann ein C1- oder C2-Kodewort gemäß dem Rotbuch bis zu 4 Radierungen oder bis zu 2 beliebigen, fehlerhaften Symbolen oder zu 1 beliebigen, fehlerhaften Symbol und bis zu 2 Löschungen korrigiert werden. Jede über diese Grenzen hinausgehende Fehlerbedingung ergibt einen unkorrigierbaren Fehler. Beispielsweise sind 3 beliebige, fehlerhafte Symbole oder 5 Löschungen oder 1 beliebiges, fehlerhaftes Symbol und 3 Löschungen oder 2 beliebige, fehlerhafte Symbole und 2 Löschungen Beispiele für unkorrigierbare Fehler in C1- und C2-Kodewörtern.

CD-Plattenspieler und Antriebe

Der Ausdruck "Audiospieler" bezeichnet hier ein Gerät zur Wiedergabe der auf einer Audio-CD-Platte aufgezeichneten Hörtöne. Die Audiospieler weisen Bauteile für Hausunterhaltungssysteme, tragbare, personenbezogene Hörgeräte, Unterhaltungssysteme für Fahrzeuge usw. auf, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Audiospieler sind oft mit Lautsprechern oder Kopfhörern ausgerüstet, so dass sie als autonome Geräte zur Wiedergabe der auf einer Audio-CD-Platte aufgezeichneten Töne benutzt werden können, ohne dass weitere Ausrüstungen erforderlich sind.

Die 2 zeigt die grundsätzliche, bekannte Anordnung zur Tonwiedergabe von einer Audio-CD-Platte 155 mit einem Audiospieler 200. Der Wiedergabevorgang verläuft im Wesentlichen umgekehrt wie der in 1 dargestellte Aufzeichnungsvorgang, wobei allerdings einige wichtige Zusätze in Verbindung mit der Fehlerunterdrückung hinzukommen. Der Audiospieler 200 liest die Audio-CD-Platte 155 über einen Laserleser 270, dessen Positionierung bezüglich der Daten auf der Audio-CD-Platte 155 gemäß einer Spurwahl 265 gesteuert wird, die Eingangssignale von einem Tonsystem 250 erhält. Die am Ausgang des Laserlesers 270 auftretenden Audiodatenabtastungen werden als Sektoren, beispielsweise als Sektor 150, gelesen, die dann als Folge von Rahmen, beispielsweise eines Rahmens 140, interpretiert werden. Die im Rahmen 140 enthaltene Information wird mittels eines Multiplexers 255 in einen Hauptdatenkanalstrom, dem eine C1-Kodewortverarbeitung in einem Schritt 205 folgt, und einen Subkodekanal, dem eine Steuerung und Displayverarbeitung in einem Schritt 260 folgt, aufgeteilt. Der Audiospieler 200 liest 75 Sektoren je Sekunde in Übereinstimmung mit der ursprünglichen Audiosignal abtastung. Während der Wiedergabe wird das C1-Kodewort zuerst in einem Schritt 205 geprüft, um isolierte Fehler zu erkennen und diese zu korrigieren. Wie an sich bekannt ist, sind die C1-Dekodierer gewöhnlich so eingestellt, dass sie mindestens ein einzelnes, beliebiges, fehlerhaftes Symbol korrigieren, dass sie daher über diese Grenze hinausgehende Fehlerbedingungen genau erkennen können und dass sie die Fehlererkennungsinformation vom Schritt 205 zu einem Schritt 220 dem C2-Dekodierer zuführen. Das C2-Kodewort wird durch einen C2-Verschachtelungsfortschritt 210 bearbeitet. In der C2-Kodewortdekodierungsstufe 220 ergibt ein erkannter Fehler innerhalb der Fehlerkorrekturgrenzen, wie oben beschrieben, eine Korrektur der Fehler. Ein über die Fehlerkorrekturgrenzen hinausgehender, erkannter Fehler, wie oben beschrieben, ergibt jedoch so etwas, was von Fachleuten als "E32-Fehler" bezeichnet wird, der mittels eines E32-Fehlerdetektors 240 festgestellt wird. Ein E32-Fehler zeigt an, dass ein unkorrigierbarer Fehler festgestellt worden ist.

Wenn keine Fehler erkannt worden sind oder wenn alle erkannten Fehler korrigiert werden können, wird das Audiosignal mittels eines Kreuzungsfortschritts bzw. einer Entkreuzung 225 und einer EFM-Dekodierung 230 wieder zusammengebaut. Die wieder zusammengebauten Audiosignaldaten sind dann in einem Wiedergabedatenblock 235 für die Wiedergabe als Audiosignal im Tonsystem 250 vorhanden. Wenn jedoch unkorrigierbare Fehler durch den E32-Fehlerdetektor 240 festgestellt worden sind, unterdrückt eine Fehlerunterdrückungseinheit 245 die unkorrigierbaren Fehler durch Bildung einer interpolierten Fehlerunterdrückung, wie in 10 dargestellt ist und noch erläutert wird. Durch diese Mittel werden die weitaus meisten auf der Audio-CD-Platte 155 vorhandenen Fehler entweder korrigiert oder unterdrückt, wodurch die wiedergegebenen Audiosignale dem Zuhörer gewöhnlich als fehlerfrei erscheinen. Der Ausdruck "CD-ROM-Antrieb" bezeichnet hier jede Vorrichtung, die die auf einer CD-ROM aufgezeichneten, beliebigen, digitalen Daten lesen kann. CD- ROM-Antriebe werden selbst nicht als autonome Geräte, sondern vielmehr als Bauteile innerhalb eines Computersystems verwendet, wobei diese Bauteile die auf einer CD-ROM aufgezeichneten Daten dem Computersystem zugänglich machen. In typischer Weise kann ein CD-ROM-Antrieb auch die auf einer Rotbuch-Audio-CD-Platte aufgezeichneten Audiosignaldaten lesen. Die grundsätzliche, bekannte Anordnung zur Zuführung von Daten einer CD-Platte 510 über einen CD-ROM-Antrieb 505 zu einem Computer ist in 5 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die CD-Platte 510 eine Audio-CD-Platte oder eine CD-ROM sein kann. Zunächst wird die CD-Platte mittels eines Laserlesers 445 gelesen, dessen Position bezüglich der CD-Platte 510 mittels einer Positionierungseinheit 570 gesteuert wird, die Eingangssignale von einem Computer-Datenbus 530 erhält. Die vom Laserleser 445 kommenden Daten werden einem Rotbuch-Dekodierer 515 zugeführt, der einen Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 (s. 4) erhält, der zu einem Gelbbuch-Dekodierer 520 weitergegeben wird. Wenn der Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 einem Gelbbuch-Wiedergabesektor 430 (4) entspricht, dann wird der Gelbbuch-Wiedergabesektor 430 derart bearbeitet, dass ein Wiedergabedatenblock 430 (4) herausgezogen wird, der als Computerdateninterfaceeingangssignal 525 einem Computer-Datenbus 530 zugeführt wird. Wenn jedoch der Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 nicht dem Gelbbuch-Wiedergabesektor entspricht, dann kann der Gelbbuch-Dekodierer 520 den Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 optional ignorieren oder kann den Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 ohne Gelbbuch-Verarbeitung als Computerdateninterfaceeingangssignal 525 dem Computer-Datenbus 530 zuführen. Im letzten Fall entspricht das Computerdateninterfaceeingangssignal 525 den Audiosignaldaten. Wenn ferner der Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 nicht dem Gelbbuch-Wiedergabesektor entspricht, dann sendet der Rotbuch-Dekodierer 515 das Audioausgangssignal 535, das dem Rotbuch-Wiedergabedatenblock 405 entspricht, über eine Fehlerunterdrückungseinheit 580 zu einem Tonwiedergabegerät 545. Wie bei der oben beschriebenen Wiedergabe einer Audio-CD-Plate mittels eines Audiospielers verhindert die Fehlerunterdrückungseinheit 580 die Ausgabe von unkorrigierbaren Fehlern. Es sei darauf hingewiesen, dass die Positionierungseinheit 570 ein Bezugseingangssignal vom Rotbuch-Dekodierer 515 und vom Gelbbuch-Dekodierer 520 erhält. Wenn die CD-Platte 510 eine Audio-CD-Platte ist, dann steuert und zeigt das der Positionierungseinheit 570 zugeführte Bezugseingangssignal die vom Rotbuch-Dekodierer 515 erhaltene Information an. Wenn jedoch die CD-Platte eine CD-ROM ist, dann schließt das der Positionierungseinheit 570 zugeführte Bezugseingangssignal die Gelbbuch-Sektoradresseninformation 560 ein, wie im Gelbbuch-Wiedergabesektor 410 (4) gezeigt ist. Es ist wichtig zu betonen, dass beim Vorliegen der CD-Platte 510 als Audio-CD-Platte nur die Steuer- und Anzeigeinformation 550 des Rotbuch-Dekodierers 515 als Bezugseingangssignal für die Positionierungseinheit 570 zur Verfügung steht.

Eine wichtige Bemerkung ist, dass weder das Rotbuch noch das Gelbbuch und auch nicht andere offizielle Standards für die CD-PLatte irgendwelche Standards angeben, die den Entwurf, den Betrieb oder die Ausbildung der Audiospieler oder CD-ROM-Antriebe betreffen. Die veröffentlichten Standards betreffen nur das CD-Plattenmedium selbst und keine Geräte für die Herstellung von CD-Plattenaufzeichnungen oder für die Wiedergabe von auf der CD-Platte aufgezeichnetem Material. Es gibt deshalb einige Variationen bei der Ausbildung, der Datenbearbeitung und des Fehlerkorrekturvermögens verschiedener Audiospieler und CD-ROM-Antriebe. Es ist aber anzunehmen, dass jeder kommerziell verfügbare Audiospieler, CD-ROM-Antrieb oder CD-Rekorder gemäß den veröffentlichten Standards Aufzeichnungen aufnehmen und/oder abspielen kann. Ferner diktiert die Wettbewerbsnatur des Marktes, dass bestimmte, öffentliche Erwartungen in Bezug auf die Ausbildung dieser Geräte normaler weise erfüllt werden. Daher gibt es verschiedene Prinzipien und Kriterien für Audiospieler und CD-ROM-Antriebe, die von der ganzen Industrie generell angenommen und angewandt werden. Diese Prinzipien und Kriterien werden in verschiedenen Veröffentlichungen, beispielsweise in den zuvor genannten Büchern von Ken C. Pohlmann, diskutiert. Diese Ausbildungskriterien umfassen die Fähigkeit der Audiospieler, eine Fehlerunterdrückung während der Wiedergabe vorzunehmen.

Wie zuvor erwähnt wurde, basiert der CD-ROM-Gelbbuch-Standard auf dem Audio-CD-Platten-Rotbuch-Standard, und deshalb können die CD-ROM-Antriebe generell Audio-CD-Platten abspielen. Es ist wichtig zu betonen, dass bei der Mehrheit der kommerziell verfügbaren CD-ROM-Antriebe die von einer Audio-CD-Platte abgebenen Audiodaten als Audioausgangssignale 535 abgegeben werden, die von den Computerdateninterfaceeingangssignalen 525 getrennt sind, wodurch die Daten für die Computerverwendung auf dem Computer-Datenbus 530 zugänglich gemacht werden, wie in 5 gezeigt ist. Diese Trennung des Hörkanals vom Datenkanal ist deshalb nötig, weil die auf einer CD-ROM aufgezeichneten, beliebigen Daten einer zusätzlichen Verarbeitung des Gelbbuch-Dekodierers 520 unterzogen werden müssen, um für die Computerverwendung verfügbar zu sein. Wie später noch erläutert wird, besteht das Ergebnis dieser Trennung von Audiokanal und Datenkanal darin, dass für die meisten kommerziell verfügbaren CD-ROM-Antriebe die für die Computerverwendung verfügbaren Computerdateninterfaceeingangssignale 525 nicht notwendigerweise genau derselben Verarbeitung wie die Audioausgangssignale unterzogen werden, die vom CD-ROM-Antrieb abgespielt werden können. Insbesondere werden bei den meisten kommerziell verfügbaren CD-ROM-Antrieben die für die Computerverwendung auf dem Computer-Datenbus 530 bestimmten Computerdateninterfaceeingangssignale 525 nicht einer Fehlerunterdrückungsverarbeitung in der Fehlerunterdrückungseinheit 540 unterzogen; wie noch erläutert wird, ist dies eine Tatsache, die dazu benutzt werden kann, einer Audio-CD-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kopierschutz zu vermitteln.

CD-Plattenherstellungsverfahren

Es gibt zwei generelle Verfahren zur Herstellung von CD-Platten. Diese Verfahren können in gleicher Weise sowohl bei Audio-CD-Platten als auch bei CD-ROM-Platten angewandt werden. Das eine Verfahren ist für die Massenherstellung geeignet, während das andere Verfahren für die Herstellung in kleinen Mengen besser geeignet ist.

Das Massenherstellungsverfahren für CD-Platten umfasst das Spritzgießen der fertigen Platte in einer von einer Mutterform abgeleiteten Form. Die mittels dieses ersten Verfahrens hergestellten CD-Platten werden hier "geprägte Platten" genannt. Die Herstellung von geprägten Platten ist durch hohe Einrichtungskosten, niedrigen Einheitskosten und einer hohen Ausstoßrate gekennzeichnet. Augenscheinlich sind alle kommerziell verfügbaren CD-Platten geprägte Platten.

Das Kleinmengenherstellungsverfahren für CD-Platten umfasst das indivduelle Aufzeichnen auf jeder Platte in einem Gerät, das hier als CD-Rekorder bezeichnet wird, der besondere, aufnehmbare CD-Plattenmedien verwendet. Die nach diesem zweiten Verfahren hergestellten CD-Platten werden hier als "aufgezeich nete Platten" bezeichnet. Die Herstellung der aufgezeichneten Platte ist durch vernachlässigbare Einrichtungskosten, relativ hohe Einheitskosten und eine sehr niedrige Ausstoßrate gekennzeichnet. Augenscheinlich sind alle CD-Platten, die durch individuelle oder andere Endverbraucher hergestellt werden, aufgezeichnete Platten.

Nicht genehmigtes Kopieren von CD-Platten

Weil die auf einer CD-Platte aufgezeichneten Daten ein digitales Format mit einem Fehlerkorrekturvermögen haben, ist es möglich, getreue Kopien zu fertigen, deren Wiedergabe sich nicht von der der Original-CD-Platte unterscheidet, von der die Kopie gezogen wurde. Ferner ist eine von einer solchen digitalen Kopie gezogene, digitale Kopie ebenfalls generell nicht vom Original zu unterscheiden, im Gegensatz zum analogen Aufzeichnen, bei dem ein wiederholtes Kopieren eine graduelle, aber wahrnehmbare, Abweichung von der Originalqualität zur Folge hat.

Weiterhin ist die die CD-Platten erzeugende Einrichtung wegen des weltweiten Erfolgs der CD-Platte und der Standardisierung des Mediums bereits verfügbar und relativ billig; das gilt sowohl für die geprägten Platten als auch für die aufgezeichneten Platten. Daher können viele Organisationen und auch Einzelpersonen von CD-Platten Kopien fertigen, und das nicht genehmigte oder illegale Kopieren von CD-Platten ist so zu einem ernsten Problem geworden. Maßnahmen zur Bekämpfung des nicht genehmigten Kopierens von CD-Platten umfassen die Rechtstätigkeit zur Verstärkung der Copyright-Gesetze und auch technologische Verfahren, die eine nicht genehmigte Kopie einer CD-Platte erschweren oder unmöglich machen. Diese technologischen Verfahren fallen unter die generelle Kategorie der "Kopierschutz"-Verfahren, wobei dieser Ausdruck hier zur Beschreibung derjenigen Verfahren dient, die ein zu benutzendes originales Aufzeichnen erlauben, die aber die Herstellung von nicht genehmigten Kopien des Originals verhindern oder die diese nicht genehmigten Kopien im Wesentlichen unbrauchbar machen. Der Prozess der Anwendung des Kopierschutzes wird hier durch den Ausdruck "Kopierschützen" bezeichnet, und das so bearbeitete Originalmedium wird hier durch den Ausdruck "kopiergeschützt" bezeichnet.

Das nicht genehmigte Kopieren von CD-Platten durch massenproduzierte, geprägte CD-Plattenkopien wird von kapitalstarken Organisationen durchgeführt, die mit der Technologie der CD-Platten vertraut sind. Die sich ergebenden, nicht genehmigten Kopien können daher gleich aussehend mit dem Original gemacht und deshalb profitabel auf dem legitimen Markt verkauft und von unverdächtigen Vertreibern und Verbrauchern erworben werden. Obwohl die für die Herstellung dieser nicht genehmigten Kopien verantwortlichen Organisationen ein sichtbares, öffentliches Profil wegen der für ihre Betriebstätigkeit erforderlichen Anlagen und Belegschaft haben können, sind sie üblicherweise dort beheimatet, wo die legale Stärke der Copyright-Gesetze lax ist. Die Kopierschutzmaßnahmen für das vereitelte, nicht genehmigte Kopieren von geprägten CD-Platten sind durch die Tatsache eingeengt, dass diese Organisationen technologisch erfahren sind und gewöhnlich den Kopierschutz umgehem können. Der wirksamste Weg zur Bekämpfung dieses massenproduzierten, nicht genehmigten Kopierens besteht in der erweiterten Durchsetzung der Cpyright- Gesetze, und dies ist der Weg, der gegenwärtig von den aufzeichnenden und veröffentlichenden Industrien beschritten wird.

Das nicht genehmigte Kopieren von CD-Platten durch die individuelle Herstellung von aufgezeichneten CD-Platten wird jedoch mit wachsender Häufigkeit durch gewöhnliche Verbraucher vorgenommen, die billige Computersysteme und CD-Rekorder erworben haben. Diese Systeme und die kopierender. Programme zur Herstellung von CD-Platten sind leicht zu erhalten und zu bedienen. Die sich ergebenden, nicht genehmigten Kopien sind visuell ohne weiteres vom Original zu unterscheiden und können deshalb auf dem Mark nicht so profitabel wie die oben beschriebenen, nicht genehmigten geprägten Platten verkauft werden. Diese nicht genehmigten, aufgezeichneten Plattenkopien werden jedoch informatorisch zum persönlichen Gebrauch im Sozialverkehr verteilt und verdrängen den Absatz von legitimen CD-Platten. Da die Computersysteme und CD-Rekorder sich laufend verbilligen und in der ganzen Gesellschaft mengenmäßig zunehmen, ist das nicht genehmigte Kopieren von CD-Platten durch individuell hergestellte, aufgezeichnete Platten ein zunehmend ernstes Problem geworden. Weil dieses nicht genehmigte Kopieren durch gewöhnliche, nicht hilfsbedürftige Verbraucherarbeit völlig privat durchgeführt werden kann, ist eine Überwachung mittels schärferer Gesetze unmöglich. Nur geeignete Kopierschutzverfahren können bei der Verminderung der anwachsenden Flut von diesen nicht genehmigten, aufgezeichneten Plattenkopien Erfolg haben. Wie unten erläutert wird, sind die bestehenden, bekannten Kopierschutzverfahren für die Audio-CD-Platte unglücklicherweise nicht geeignet und/oder ungenügend wirksam.

Kopieren einer CD-Platte

6 zeigt ein generelles Verfahren zum Kopieren einer Original-CD-Platte, wobei ein kleines Computersystem mit einem CD-ROM-Antrieb 505 und einem CD-Rekorder 600 verwendet wird. Dieses Verfahren unterscheidet generell, ob die Original-CD-Platte 510 eine Audio-CD-Platte oder eine CD-ROM ist. Der CD-ROM-Antrieb 505 liest den Dateninhalt der CD-Platte 510 und sendet die Computerdateninterfaceeingangssignale 525 zum Computer-Datenbus 530. Unter Verwendung des Kopierprogramms 605 erscheinen die Daten der Original-CD-Platte 510 als Computerdateninterfaceausgangssignale 610 in einem Gelbbuch-Kodierer 620, der ein Teil des CD-Rekorders 600 ist. Wenn die Computerdateninterfaceausgangssignale 610 den Gelbbuch-Daten (bei denen die originale CD-Platte 510 eine CD-ROM ist) entsprechen, dann verarbeitet der Gelbbuch-Kodierer 620 die Computerdateninterfaceausgangssignale 610 und dann gehen die gemäß dem Gelbbuch kodierten Daten zu einem Rotbuch-Kodierer 625 zum Aufzeichnen einer Kopie auf einer CD-Platte 630, und zwar gemäß dem in 3 dargestellten Aufzeichnungsverfahren für eine CD-ROM (wie vorher ist ein Laserrekorder 635 vorhanden, dessen Position durch eine lineare Spureinstellung 640 gesteuert wird). Wenn andrerseits die Computerdateninterfaceausgangssignale 610 den Rotbuch-Daten entsprechen (bei denen die originale CD-Platte 510 eine Audio-CD-Platte ist), dann verarbeitet der Gelbbuch-Kodierer 620 die Computerdateninterfaceausgangssignale 610 nicht, sondern sendet die Audiosignaldaten einfach zum Rotbuch-Kodierer 625 zum Aufzeichnen der Kopie auf der CD-Platte 630, und zwar gemäß dem in 1 dargestellten Aufzeichnungsverfahren für eine Audio-CD-Platte. In beiden Fällen besitzt die CD-Platte 630 eine Kopie der Daten der originalen CD-Platte 510. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kopierprogramm 605 Positionierungsinforma tionen zur Positionierungseinheit 570 sendet, um den Laserleser 410 zu steuern. Wie vorher erwähnt wurde, empfängt die Positionierungseinheit für den Fall, dass die originale CD-Platte 510 eine CD-ROM ist, ein Bezugseingangssignal sowohl vom Gelbbuch-Kodierer 520 (in Form der Sektoradresseninformation 560) als auch vom Rotbuch-Kodierer 515 (in Form einer Steuer- und Displayinformation 550). Wenn aber die originale CD-Platte 510 eine Audio-CD-Platte ist, empfängt die Positionierungseinheit 570 ein Bezugseingangssignal nur vom Rotbuch-Kodierer 515 (in Form einer Steuer- und Displayinformation 550). Die richtige Positionierung ist deshalb wichtig, weil gesichert werden muss, dass das Kopierprogramm 605 die nötigen Daten während des Kopiervorgangs erhält.

Bekannte Kopierschutzanordnunaen

Eine Anzahl von existierenden, besonders für CD-ROMs geeigneten Kopierschutzanordnungen sind vorhanden, die in mehrere Klassen fallen, wobei die meisten auf der Tatsache beruhen, dass die geschützte CD-ROM in Verbindung mit einem Computer benutzt werden muss. Eine erste Klasse der CD-ROM-Kopierschutzanordnungen umfasst das Aufzeichnen eines besonderen Computerprogramms auf der geschützten CD-ROM in Verbindung mit einer derartigen Positionierung von besonderen Marken auf der originalen CD-ROM, dass diese Marken von einem üblichen CD-ROM-Antrieb gelesen werden können, dass aber diese Marken nicht von einem üblichen CD-Rekorder dupliziert werden können. Das auf der geschützten CD-ROM aufgezeichnete, besondere Programm ist für die Benutzung der Daten oder von anderen auf dieser CD-ROM aufgezeichneten Informationen nötig und prüft auch das Vorhandensein der besonderen Marken. Wenn die besonderen Marken gelesen werden können, betrachtet das Programm die CD-Platte als eine nicht genehmigte Kopie; das Programm erlaubt dann nicht den Zugang zu den darauf aufgezeichneten Daten und Informationen. Ein Beispiel für eine derartige Kopierschutzanordnung ist im US-Patent 5 809 006 mit den Erfindern Davis et al (hier "Davis-Patent" genannt) offenbart. Dort werden besondere Marken auf einer CD-Platte in Form eines Wobbelns der radialen Spur oder von Veränderungen der Kanaltaktfolge aufgezeichnet. Eine zweite Klasse der CD-ROM-Kopierschutzanordnungen umfasst das Verschlüsseln der auf der CD-ROM aufgezeichneten Daten und sieht einen Entschlüsselungsschlüssel in der Weise vor, dass er unabhängig von kopierten Daten ist. Anordnungen gemäß dieser zweiten Klasse können mit denen gemäß der ersten Klasse durch Kodieren des Entschlüsselungsschlüssels innerhalb der besonderen, nicht kopierbaren Marken oder von alternativen, physikalischen Eigenschaften der CD-Platte kombiniert werden. Beispiele für derartige Anordnungen sind im US-Patent 5 923 754 mit den Erfindern Angelo et al (hier als "Angelo-Patent" bezeichnet) und im US-Patent 5 915 018 mit dem Erfinder Aucsmith (hier als "Aucsmith-Patent" bezeichnet) offenbart. Da alle diese Anordnungen die Verwendung eines Computers oder eines anderen programmierbaren Geräts voraussetzen, um festzustellen, ob ein Zugang zur aufgezeichneten Information erlaubt ist, ist keine dieser Anordnungen geeignet, einen Kopierschutz für eine Audio-CD-Platte vorzusehen, die durch einen üblichen CD-Audiospieler abgespielt wird. Eine dritte Klasse der CD-ROM-Kopierschutzanordnungen beruht auf einer derartigen Abänderung des Datenformats der geschützten CD-ROM, dass die aufzeichnenden Geräte und/oder die CD-Plattenaufzeichnungsmedien nicht an das abgeänderte Datenformat angepasst werden können. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist im US-Patent 5 832 088 mit den Erfindern Nakajima et al (hier als "Nakajima-Patent" bezeichnet) offenbart. Dort wird eine abnorm lange Datenlänge verwendet, die die Kapazität des CD-Plattenaufzeichnungsmediums überschreitet, wobei die wiederhergestellten Daten so verlagert werden, dass sie normalerweise nicht kopiert werden. Diese Anordnungen können nicht für kopiergeschützte Audiodaten verwendet werden, weil die Prinzipien, auf denen diese Anordnungen beruhen, besonders an den Datenzugang angepasst sind und nicht bei der Audiowiedergabe anwendbar sind.

Es gibt weiterhin verschiedene kopiergeschützte Anordnungen, die auf andere Arten von digitalen, optischen Medien abgestellt sind. Beispiele für derartige Anordnungen sind im US-Patent 5 699 434 und US-Patent 5 828 754, beide vom Erdinder Hogan, und in dem zuvor genannten Angelo-Patent und dem Aucsmith-Patent offenbart, die alle speziell zu der einzigartigen, digitalen Kodier- und Formatierungsanordnung der "Digitalen Videoplatte" (DVD) gehören und deren Verfahren nicht bei Audio-CD-Platten anwendbar sind, deren Kodierung und Formatierung nicht solche Eigenschaften aufweisen, die für die Benutzung dieser Verfahren nötig sind.

Es gibt ferner eine Anzahl von besonders für CD-Platten vorgesehenen, existierenden Kopierschutzanordnungen, die mit besonderen Abspielern oder anderen besonderen Einrichtungen verwendet werden. Bei einer Klasse der Kopierschutzanordnun- gen dieser Art werden Änderungen des Formats der auf der CD-Platte aufgezeichneten Daten derart vorgenommen, dass die CD-Platte durch einen üblichen CD-Plattenantrieb nicht gelesen und deshalb auch bei der Verwendung eines solchen Geräts nicht kopiert werden kann. Bei einer weiteren Klasse dieser Anordnungen werden die Herstellung und die Verwendung von nicht genehmigten Kopien nicht direkt verhindert, sondern es werden vielmehr nur ein besonderes Verfahren und ein besonderer Antrieb für die Unterscheidung zwischen einer Original-CD-Platte und einer nicht genehmigten Kopie vorgesehen. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist im US-Patent 5 696 757 mit den Erfindern Ozaki et al (hier als "Ozaki-Patent" bezeichnet) offenbart. Eine weitere Klasse von Anordnungen umfasst eine zentrale Datenbasis, die mit den besonderen Abspielern oder der besonderen Einrichtung in Verbindung mit jeder Benutzung des auf der geschützten CD-Platte aufgezeichneten Materials automatisch in Kontakt steht. Die zentrale Datenbasis hält eine Abrechnungsinformation auf den neuesten Stand und stellt eine Rechnung für den Verbraucher bei jeder Benutzung des geschützten Materials aus. Die Verwendung des Materials ist durch den besonderen Abspieler oder die besondere Einrichtung auf das beschränkt, was durch die zentrale Datenbasis genehmigt ist. Streng genommen ist dies kein Kopierschutzverfahren, sondern ein Benutzungsüberwachungssystem. Da diese Anordnungen die Verwendung von besonderen Abspielern oder anderen besonderen Einrichtungen erfordern, sind sie nicht für die Schaffung eines Kopierschutzes für eine Audio-CD-Platte geeignet, die durch einen üblichen Audio-CD-Plattenspieler abgespielt wird und die bei der Kopie mittels einer üblichen Computereinrichtung und üblicher CD-Rekorder verletzbar ist.

Eine weitere Klasse von kopiergeschützten Anordnungen betrifft aufgezeichnete Audiosignale ohne Rücksicht auf das Medium. Anordnungen dieser Klasse umfassen das Maskieren der aufgezeichneten Audiosignale mit Geräuschen, die durch eine besondere Wiedergabeeinrichtung ausgefiltert werden. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist im US-Patent 5 394 274 mit dem Erfinder Kahn (hier als "Kahn-Patent" bezeichnet) offenbart. Dort ist ein in die Verbrauchereinrichtung zu installierendes Gerät offenbart, das das überlagerte Geräusch bei der Wiedergabe entfernt, das aber das Kopieren von diesem Gerät beschränkt. Eine weitere Klasse der kopiergeschützten Anordnungen erfordert die Verwendung einer besonderen Wiedergabe- bzw. Aufzeichnungseinrichtung, die selektiv entsperrt werden kann, um die Wiedergabe zu erlauben, und die selektiv gesperrt werden kann, um das Aufzeichnen zu verhindern. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist im US-Patent 4 979 210 mit den Erfindern Nagata et al (hier als "Nagata-Patent" bezeichnet) offenbart. Dort wird eine Ergänzungsinformation an die geschützte Audioaufzeichnung angefügt, und es wird ein Detektor verwendet, der diese Ergänzungsinformation erkennt und das Kopiergerät sperrt. Ein weiteres Beispiel für eine derartige Anordnung ist im US-Patent 5 083 224 mit den Erfindern Hoogendoorn et al (hier als "Hoogendoorn-Patent" bezeichnet) offenbart. Dort wird ein im Wesentlichen unhörbarer Kopierschutzkode in einem niederfrquenten, differentiellen Signal zwischen den Audiostereokanälen platziert, und dieser Kode wird durch eine Wiedergabe- bzw. Aufzeichnungseinrichtung erkannt, um das Aufzeichnen zu sperren oder zu stören. Weil alle Anordnungen dieser Art auf einer besonderen Wiedergabe- bzw. Aufzeichnungseinrichtung beruhen, sind sie für die Schaffung eines Kopierschutzes bei einer Audio-CD-Platte ungeeignet, die durch einen üblichen CD-Plattenaudiospieler abgespielt werden und die beim Kopieren durch eine übliche Computereinrichtung und übliche CD-Rekorder verletzbar sind.

Ein besonders für CD-Platten geeignetes und sowohl für CD-ROMs als auch für Audio-CD-Platten anwendbares Kopierschutzverfahren ist im US-Patent 5 930 209 mit den Erfindern Spitzenberger et al (hier als "Spitzenberger-Patent" bezeichnet) offenbart. Dort werden zur Verhinderung des nicht genehmigten Kopierens Unregelmäßigkeiten in Sektoradressen platziert, wobei diese Unregel mäßigkeiten sich mit den der Positionierungseinheit 570 (6) zugeführten Bezugsinformationseingangssignalen mischen. Unglücklicherweise ist dieses Verfahren bei dem Verhindern des nicht genehmigten Kopierens von Audio-CD-Platten nicht ganz erfolgreich, weil viele CD-ROM-Antriebe und Kopierprogrammtypen die Positionierungseinheit 570 nicht stetig zu überwachen brauchen, wenn die Audiodatenspuren kopiert werden. Daher haben die Unregelmäßigkeiten in den Sektoradressen gemäß dem Spitzenberger-Patent keine abschreckende Wirkung auf solche CD-ROM-Antriebe.

Eine neuerlich veröffentlichte Anzeige im Internet durch C-Dilla in England ("C-Dilla Announces AudioLok", vom 28. Juli 1999) gibt an, dass die Fehlerkorrekturkodes für eine Rotbuch-Audio-CD-Platte sich von denen einer Gelbbuch-CD-ROM unterscheiden und dass es daher möglich ist, die Fehlerkor-rekturkodes einer Audio-CD-Platte zu manipulieren, um zu verhindern, dass die Audio-CD-Platte von einem CD-ROM-Antireb gelesen werden kann. Dies ist jedoch irreführend, weil die für Rotbuch-Audio-CD-Platten angegebenen Fehlerkorrekturkodes absolut identisch mit den für Gelbbuch-CD-ROMs angegebenen Hauptfehlerkorrekturkodes sind, wie in den 3 und 4 dargestellt ist. Verfahren zur Manipulierung dieser Fehlerkorrekturkodes derart, dass eine CD-Platte von einem CD-Antrieb nicht gelesen werden kann, sind an sich bekannt, und zwar einschließlich der Verfahren, die früher in der US-Patentanmeldung 09/032905 vom 2. März 1998 offenbart wurden, die auf die vorläufige Patentanmeldung 60/038080 vom 6. März 1997 von einem der vorliegenden Erfinder zurückgeht. Außerdem ist festgestellt worden, dass das Manipulieren der Fehlerkorrekturkodes einer Audio-CD-Platte diese von einigen CD-ROM-Antrieben teilweise unlesbar macht und dass deshalb trotzdem viele übliche CD-ROM-Antriebe auf dem Verbrauchermarkt vorhanden sind, die eine solche Audio-CD-Platte lesen können, manchmal durch Verwendung von besonderen Programmbefehlen. Das Verfahren, das in der oben genannten, veröffentlichten Anzeige von C-Dilla beschrieben ist, stellt daher keine so gute Form des Kopierschutzes dar, wie sie erreicht werden könnte.

Es gibt daher eine weitreichend erkannte Notwendigkeit für ein Mittel, das eine digitale Audio-CD-Platte vor dem Kopieren derart schützt, dass übliche Audiospieler für die Wiedergabe der Originalplatte benutzt werden können, ohne dass auf die Verwendung einer besonderen Wiedergabeeinrichtung zurückgegriffen werden muss. Der Besitz eines solchen Mittels würde sehr vorteilhaft sein. Das Mittel sollte den Kopierschutz verstärken, wenn ein Versuch unternommen worden ist, die Originalplatte durch Lesen mittels eines üblichen CD-ROM-Antriebs mit einer kommerziell verfügbaren CD-Plattenaufzeichnungseinrichtung zu kopieren. Dieses Ziel wird mit der vorliegenden Erfindung erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte bereitzustellen, mit dem die Töne so genau wie möglich trotz Fehlerbedingungen wiedergegeben werden und eine Fehlerunterdrückung während der Wiedergabe erleichtert wird, sowie eine entsprechende Audio-CD-Platte anzugeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, dass die Audio-CD-Platte derart ausgebildet worden ist, dass Töne so genau wie möglich angesichts der Fehlerbedingungen wiedergegeben werden und dass beim zusätzlichen Vorsehen von zwei Pegeln der Fehlerkorrektur die Verwendung der Fehlerunterdrückung während der Wiedergabe erleichtert wird. Die Gelegenheit der Verwendung der Fehlerunterdrückung ist für Audio-CD-Platten ungewöhnlich und weder für andere optische Plattenmedien, beispielsweise für die DVD, verfügbar noch bei den meisten auf einer CD-ROM gespeicherten Daten anwendbar.

Fehler können durch eine physikalische Beschädigung einer CD-Platte auftreten, und zwar derart, dass ein originaler Datenwert des Audiosignals unverständlich oder gelöscht wird. Das Rotbuch gibt das Speichern von zwei Pegeln einer zusätzlichen, redundanten Paritätsinformation mit dem Audiosignal für die Fehlerkorrektur unter diesen Bedingungen an. Normalerweise können deshalb gelegentliche Fehler durch den Audiospieler korrigiert werden, der diese Paritätsinformation in Übereinstimmung mit bekannten, im Rotbuch-Standard angegebenen, mathematischen Fehlerkorrekturtechniken verwendet. Es kann jedoch geschehen, dass ein ernster Fehler auftritt, der mit der mathematischen Fähigkeit der Fehlerkorrekturkodes nicht zu beheben ist. Ein derartiger Fehler wird hier als "unkorrigierbarer Fehler" bezeichnet. Bei der Fehlerunterdrückung unterdrückt ein Audiospieler den unkorrigierbaren Fehler dadurch, dass ein interpolierter Wert der Audiodatenabtastung an die Stelle des fehlerhaften Werts gesetzt wird. In den meisten Fällen wird der ersetzte, interpolierte Wert an den richtigen Wert wegen der Abtastrate von 44,1 kHz nahe herankommen. Daher kann für alle, auch fast die höchstfrequenten Komponenten, die im originalen Audiosignal vorhanden sind, der interpolierte Wert vom richtigen Wert nicht hörbar unterschieden werden. (Dies ist aus der Betrachtung desjenigen Falls ersichtlich, in dem die Hälfte der Audiosignalabtastungen durch interpolierte Werte ersetzt wird, was einer Abtastung mit der halben Frequenz von 44,1 kHz äquivalent sein würde. Die sich ergebende obere Audiofrequenz würde 11 kHz sein, die immer noch das Meiste des Hörspektrums enthält. Eine gelegentliche Anwendung der Fehlerunterdrückung setzt die Qualität der Audio-CD-Platte daher nicht hörbar herab.) Demzufolge ist die absichtliche Einfügung eines unkorrigierbaren Fehlers generell nicht hörbar, und darüber hinaus ist es gemäß einer bevorzugten Ausführung nach der vorliegenden Erfindung möglich, besondere Audiodatenabtastungen für den Ersatz durch fehlerhafte Werte in solcher Weise auszuwählen, dass die Fehlerunterdrückungen sicher unhörbar sind. (Vorher wurde erwähnt, dass das Format der Audio-CD-Platte derart ausgebildet wird, dass die Fehlerunterdrückung erleichtert wird, und dass die gegenwärtig verfügbaren Audiospieler die Fehlerunterdrückung durchführen; trotzdem sind der Vorgang und die Ausführung der Fehlerunterdrückung nicht durch das Rotbuch abgedeckt und nicht Teil der offiziellen Angaben über die Audio-CD-Platte.)

In einem ersten Schritt der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden fehlerhafte Symbole (das sind Symbole, die fehlerhafte Werte haben) auf der Audio-CD-ROM an der Stelle von bestimmten, richtigen Werten der Audiodatenabtastungen derart absichtlich aufgezeichnet, dass die fehlerhaften Werte bei der Wiedergabe normalerweise zu einem zu beanstandenden Geräusch führen würden, das dem richtigen Audiosignal überlagert ist. Die auf der Audio-CD-Platte aufgezeichnete Fehlerkorrekturinformation würden jedoch normalerweise erlauben, dass diese fehlerhaften Werte während der Wiedergabe perfekt korrigiert werden würde, so dass das richtige, originale Audiosignal als Ausgangssignal abgegeben werden würde. Deshalb wird in einem zweiten Schritt der bevorzugten Ausführung die den fehlerhaften Werten entsprechende Fehlerkorrekturinformation ebenfalls mit ungültigen Werten derart überschrieben, dass der Audiospieler die Fehlerkorrektur nicht ausführen kann. Obwohl nun die Fehler nicht korregierbar sind, erkennt der Audiospieler trotzdem das Vorhandensein dieser fehlerhaften Werte und unterdrückt diese mittels der Fehlerunterdrückung, wie oben beschrieben wurde. Daher sind bei der Wiedergabe einer Audio-CD-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung die ersetzten, fehlerhaften Werte nicht hörbar, wenn sie auf einem üblichen CD-Plattenaudiospieler abgespielt werden.

Wenn jedoch ein Versuch unternommem wird, eine CD-Platte zu kopieren, wobei ein übliches Computersystem mit einem CD-Antrieb zum Abspielen der Originalplatte und mit einem CD-Rekorder zum Aufzeichnen einer Kopie unter Steuerung eines Kopierprogramms benutzt wird, dann wird der CD-ROM-Antrieb die Fehlerunterdrückung nicht auf die von der CD-Platte gelesenen Daten anwenden, sondern wird entweder mit dem Ablesen der fehlerhaften Werte (weil diese unkorrigierbare Fehler sind) keinen Erfolg haben oder wird die fehlerhaften Werte im Audiosignal einfach lesen und dann diese fehlerhaften Werte zum CD-Rekorder zum Kopieren auf das aufzeichnungsbare CD-Plattenmedium senden. Daher werden entweder wesentliche Teile der originalen CD-Platte wegen der unkorrigierbaren Fehler nicht kopierbar sein oder die fehlerhaften Werte des Originals kopiert. Im ersten Fall wird die Kopie Stille anstelle der wesentlichen Teile des originalen Audiosignals wiedergeben, und im letzten Fall wird die Kopie ein zu beanstandendes Geräusch anstelle wesentlicher Teile des originalen Audiosignals wiedergeben. In diesen beiden Fällen wird die Kopie im Wesentlichen unbrauchbar gemacht, während die originale CD-Platte das originale Audiosignal getreu wiedergeben wird, wenn diese Platte auf einem üblichen CD-Audiospieler abgespielt wird.

Daher gewährt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und die danach hergestellte Audio-CD-Platte einen Kopierschutz infolge der Benutzung eines verborgenen Geräuschs, das nicht auftritt, wenn die originale Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Platten-Audiospieler abgespielt wird, das sich aber entweder in nicht genehmigten Kopien einer Audio-CD-Platte zeigt, die auf einem Computersystem mit einem üblichen CD-ROM-Antrieb und einem üblichen CD-Rekorder gemacht ist, oder das die Aufzeichnung einer nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte unterbricht. Das heißt, dass das verborgene Geräusch die Wiedergabe der kopiergeschützten Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht stört, dass aber das verborgene Geräusch das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe der auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopien stört.

Um den Schutz, der durch das das verborgene Geräusch verwendende Verfahren vorgesehen ist, dort zu vergrößern, wo ein CD-ROM-Antrieb die Fehlerunterdrückung bei als Daten gelesenen Audiosignalen anwendet, wird nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch die der Laserleser-Positionierungseinheit zugeführte Steuer- und Displaybezugsinformation selektiv gesperrt. Dies wird dadurch erreicht, dass der Subkodekanal der Audiospuren manipuliert wird.

Dieser Kopierschutz wird durch die Grenzen des zum Lesen der originalen CD-Platte benutzten, üblichen CD-ROM-Antriebs verstärkt und hängt nicht von der Verwendung einer besonderen Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtung ab. Ferner kann der Kopierschutz gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durch das Kopierprogramm gesperrt oder umgangen werden.

Daher ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte vorgesehen, die eine Vielzahl von Symbolen innerhalb von Fehlerkorrektur-Kodewörtern enthält, die Audiodatenabtastungen eines Audiosignals darstellen, wobei ein verborgenes Geräusch auf der kopier geschützten Audio-CD-Platte vorgesehen ist, das die Wiedergabe des Audiosignals einer Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht stört, das aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte stört, und wobei dieses Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) mindestens eine Audiodatenabtastung des Audiosignals wird ausgewählt,
b) die Stelle der die mindestens eine Audiodatenabtastung darstellenden Datensymbole wird festgelegt,
c) die Datensymbole werden mit fehlerhaften Symbolen überschrieben,
d) die Stelle der die Datensymbole enthaltenden Fehlerkorrekturkodewörter wird festgelegt und
e) die Fehlerkorrektur der Fehlerkorrekturkodewörter wird gesperrt.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine kopiergeschützte Audio-CD-Platte vorgesehen, die eine Vielzahl von Symbolen enthält, die Audiodatenabtastungen eines Audiosignals darstellen, wobei ein verborgenes Geräusch vorgesehen ist, das die Wiedergabe des Audiosignals einer Audio-CD-Platte auf einer einem üblichen Audiospieler nicht stört, das aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wieder gabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte stört, und wobei die kopiergeschützte Audio-CD-Platte mindestens ein fehlerhaftes Symbol aufweist, das nicht dem Audiosignal entspricht, und das mindestens eine fehlerhafte Symbol innerhalb eines gesperrten Fehlerkorrekturkodeworts enthalten ist.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein System zur Herstellung einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte vorgesehen, die eine Vielzahl von Symbolen innerhalb von Fehlerkorrektur-Kodewörtern enthält, die Audiodatenabtastungen eines Audiosignals darstellen, wobei ein verborgenes Geräusch auf der kopiergeschützten Audio-CD-Platte vorgesehen ist, das die Wiedergabe des Audiosignals einer Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht stört, das aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte stört, und wobei dieses System Folgendes aufweist:

a) eine Audiodatenquelle, die Audiodatenabtastungen vorsieht, die auf einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte aufzuzeichnen sind,
b) einen Rotbuch-Kodierer zum Kodieren der Audiodatenabtastungen,
c) einen Geräuschgenerator zum Erzeugen des verborgenen Geräuschs,
d) eine Codewortsperreinheit zum Sperren der Fehlerkorrekturkodewörter,
e) einen Aufzeichnungslaser,
f) eine Lasersteuerung zum Steuern des Aufzeichnungslasers,
g) einen Schalter zum Auswählen zwischen den Ausgangssignalen des Rotbuch-Kodierers und den Ausgangssignalen der Kodewortsperreinheit und zum Senden der ausgewählten Ausgangssignale zur Lasersteuerung.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun in ausschließlich beispielhafter Weise anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein bekanntes Audioformat und einen bekannten Aufzeichnungsvorgang für eine CD-Platte gemäß dem Rotbuch-Standard,
2 ein bekanntes Audioformat und einen bekannten Wiedergabevorgang für eine CD-Platte gemäß dem Rotbuch-Standard,
3 ein bekanntes Datenformat und einen bekannten Aufzeichnungsvorgang für eine CD-ROM gemäß dem Gelbbuch-Standard,
4 ein bekanntes Datenformat und einen bekannten Wiedergabevorgang für eine CD-ROM gemäß dem Gelbbuch-Standard,
5 ein Blockdiagramm, das konzeptmäßig den Datenfluss und die Ausgangskanäle eines bekannten CD-ROM-Antriebs zeigt,
6 ein Blockdiagramm, das konzeptmäßig den Informationsfluss während des bekannten Kopierens einer CD-Platte auf ein aufzeichnungsbares CD-Plattenmedium zeigt,
7 die Abtastung eines Audiosignals,
8 die Rekonstruktion eines Audiosignals aus der Abtastung des Audiosignals der 7,
9 die Rekonstruktion eines Audiosignals aus der Abtastung des Audiosignals der 7 mit einem überschriebenen, verborgenen Geräusch gemäß der vorliegenden Erfindung,
10 die Fehlerunterdrückung des überschriebenen, verborgenen Geräuschs in einer Abtastung des Audiosignals der 7,
11 die Überkreuz-Verschachtelung der Daten auf einer bekannten CD-Platte,
12 die C1-Kodewörter und C2-Kodewörter einer bekannten CD-Platte,
13 die gemischten Bits einer bekannten CD-Platte,
14 ein Flussdiagramm, das die Schritte einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,
15 ein Flussdiagramm, das die Schritte einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,
16 ein Flussdiagramm, das die Schritte einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,
17 ein Flussdiagramm, das die Schritte eines ersten Verfahrens zur Sperrung der Fehlerkorrektur zeigt,
18 ein Flussdiagramm, das die Schritte eines zweitens Verfahrens zur Sperrung der Fehlerkorrektur zeigt,
19 ein konzeptmäßiges Blockdiagramm des Aufzeichnungssystems für eine CD-Platte mit dem Kopierschutz gemäß der Erfindung,
20 die Ergebnisse eines Versuchs, eine Audio-CD-Platte mit dem Kopierschutz gemäß der Erfindung zu kopieren,
21 die Subkodekanäle einer bekannten CD-Platte gemäß dem Rotbuch-Standard,
22 den bekannten Kanal Q einer CD-Platte gemäß dem Rotbuch-Standard,
23 konzeptmäßig die Positionierung des Kopierschutzes auf einer Audiospur einer Audio-CD-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es sei darauf hingewiesen, dass bestimmte identische Elemente in mehr als einer Figur dargestellt sind; in diesem Fall sind diese Elemente mit derselben Bezugsnummer bezeichnet, wo immer sie auch erscheinen.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungen
Die Prinzipien und der Betrieb einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung gehen aus den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung hervor.
Abtasten und Wiedergeben eines Audiosignals
Die 7 zeigt eine bekannte Abtastung eines Audiosignals 715. Die Abtastung wird in einem Zeitintervall 710 von jeweils etwa 22,68ms, der einer Abtastrate von 44,1 kHz entspricht, mit digitalisierten Pegeln 705 von –32,768 bis +32,767, die einer 16-Bit-Auflösung in dualer, komplementärer Arithmetik entsprechen, vorgenommen. Eine typische Audiodatenabtastung 720 nähert sich an den Wert des Audiosignals 715 an. Eine Audiodatenabtastung ist durch zwei Bytes dargestellt, und ein Satz dieser Audiodatenabtastungen ist in einem Aufzeichnungsdatenblock 110 (1) für das Aufzeichnen auf einer Audio-CD-Platte enthalten.
Die 8 zeigt eine bekannte Audiosignalwiedergabe 810 von einem Satz der Audiodatenabtastungen, wie einer Audiodatenabtastung 720, die dem Audiosignal 715 (7) entspricht. Die Reproduktion findet in Zeitintervallen 805 statt, die ebenfalls jeweils 22,68ms lang sind und die einer Ausgangsrate von 44,1kHz entsprechen, mit denselben digitalisierten Pegeln 705, wie sie vorher zur Durchführung der Abtastung (7) benutzt wurden.
Überschreiben eines abgetasteten Audiosignals mit einem Fehler
Die 9 zeigt den Ersatz einer korrekten Audiodatenabtastung 910 durch einen fehlerhaften Wert 920 in demjemigen Satz von Audiodatenabtastungen, die dem reproduzierten Audiosignal 810 (8) ursprünglich entsprechen, wobei sich eine Audiosignalreproduktion 915 mit einem überlagerten Impuls 925 ergibt. Wie in 9 dargestellt ist, kann der überlagerte Impuls 925 dadurch sehr groß gemacht werden, dass der fehlerhafte Wert 920 derart gewählt wird, dass er von der korrekten Audiodatenabtastung 910 durch einen großen Wert abweicht.
Aus 1 ist erkennbar, dass es verschiedene Punkte im Aufzeichnungsvorgang gibt, an denen der Ersatz der korrekten Audiodatenabtastung 910 durch einen fehlerhaften Wert 920 vorgenommen werden kann. Der früheste Punkt zum Ersatz liegt innerhalb des Aufzeichnungsdatenblocks 110 vor der EFM-Kodierung 115. Wenn der Ersatz an diesem frühesten Punkt vorgenommen wird, dann erfolgen die folgenden Schritte der EFM-Kodierungs 115, der Kreuzungen, der Verzögerungen und des Kodeworts (wie in 1 gezeigt) unter Benutzung des fehlerhaften Werts 920, als ob der fehlerhafte Wert 920 korrekt wäre. Wenn dann der Ersatz innerhalb des Aufzeichnungsdatenblocks 110 vorgenommen wird und keine weitere Verarbeitung erfolgt, würde die auf der Audio-CD-Platte 155 aufzuzeichnende Rahmeninformation den überlagerten Impuls 925 aufzeichnen und wiedergeben. Der späteste Punkt für den Ersatz liegt innerhalb des Sektors 150 vor dem Aufzeichnen auf der Audio-CD-Platte 155. Wenn der Ersatz an diesem spätesten Punkt vorgenommen wird, werden die folgende EFM-Kodierung 115 und die folgenden Schritte der Kreuzungen, Verzögerungen und des Kodeworts (wie in 1 gezeigt ist) unter Benutzung der korrekten Audiodatenabtastung 910 erfolgen und der fehlerhafte Wert 920 wird nicht nur fehlerhaft in Bezug auf die korrekte Adiodatenabtastung 910 sein, sondern wird auch fehlerhaft in Bezug auf den Wiedergabevorgang ( 2) sein und wird korrigiert werden. Wenn also der Ersatz innerhalb des Sektors 150 vorgenommen wird und keine weitere Verarbeitung stattfindet, wird die auf der Audio-CD-Platte 150 aufzuzeichnende Rahmeninformation den überlagerten Impuls 925 aufzeichnen, wird aber das korrekte Audiosignal 810 (8) ohne den überlagerten Impuls 925 wiedergeben.
Die vorliegende Erfindung benutzt einen derartigen Ersatz, um ein verborgenes Geräusch auf eine Audio-CD-Platte zu überschreiben, wobei aber der besondere Ort für den Ersatz unwichtig ist, weil eine zusätzliche Verarbeitung die Fehlerkorrektur sperrt. Dadurch wird nicht nur die Korrektur des fehlerhaften Werts 920 verhindert, sondern auch eine Fehlerunterdrückung 245 (2) bewirkt, um den Fehler und damit das verborgene Geräusch vollständig zu unterdrücken, wie noch erläutert wird. Es ist jedoch sehr vorteilhaft, den Ersatz am frühesten Punkt innerhalb des Aufzeichnungsdatenblocks 110 vorzunehmen, weil dadurch die Notwendigkeit entfällt, die Zwischensymbolmischbits 1315 (13) zu prüfen und möglicherweise zu korrigieren, wie noch erläutert wird.
Ein überlagerter Impuls gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen hohen Anteil an Oberschwingungen und führt einen wesentlichen Anteil eines Breitspektrumgeräuschs in ein Audiosignal ein.
Fehlerunterdrückung eines in einem abgetasteten Audiosignal vorhandenen Fehlers
Die 10 zeigt die bekannte Fehlerunterdrückung eines fehlerhaften Werts 920 und eines überlagerten Impulses 925 durch Interpolieren. Dieser Vorgang tritt in einem typischen Audiospieler 200 (2) auf, wenn der E32-Fehlerdetektor 240 ein Eingangssignal von der C2-Fehlerkorrektur 220 erhält, wobei der fehlerhafte Wert 920 einen unkorrigierbaren Fehler darstellt. In diesem Fall interpoliert die Fehlerunterdrückung 245 das Audiosignal, um den fehlerhaften Wert 920 und den sich ergebenden, überlagerten Impuls 925 zu unterdrücken.
Bei der Anwendung der bekannten Fehlerunterdrückung wird der unkorrigierbare Fehler- und fehlerhafte Wert 920 nicht befolgt und an Stelle des fehlerhaften Werts 920 eine lineare Interpolierung 1010 zwischen einer vorhergehenden, korrekten Audiodatenabtastung 1020 und einer darauf folgenden, korrekten Audiodatenabtastung 1025 berechnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Audiodatenabtastungen bei der Weitergabe des reproduzierten Audiosignals verfügbar sind, so dass die folgende, korrekte Audiodatenabtastung 1025 für die Benutzung in der interpolierenden Fehlerunterdrückung verfügbar ist. Wie an sich bekannt und anerkannt ist, war ein Ziel der Rotbuch-Entwurfsstrategie in Bezug auf die Verwendung des Kreuzens und Unterdrückens (wie in 1 gezeigt ist), die interpolierende Fehlerunterdrückung zu ermöglichen.
In diesem besonderen Fall fällt die lineare Interpolierung 1010 mit der korrekten Audiodatenabtastung 910 zu einem geeigneten Zeitintervall der Abtastungsreproduktion zusammen, und deshalb wird das korrekte Audiosignal so genau reproduziert, wie es die Abtastung erlaubt. Wenn jedoch ein fehlerhafter Wert an Stelle des korrekten Werts 930 ersetzt wird, wird die interpolierende Fehlerunterdrückung das korrekte, originale Audiosignal nicht genau reproduzieren. In diesem Fall würde eine vorhergehende, korrekte Audiodatenabtastung 1030 und eine darauffolgende, korrekte Audiodatenabtastung 1035 benutzt werden, um eine lineare Annäherung 1015 zu berechnen, die eine Ausgangsabtastung 1040 an Stelle des korrekten Werts 930 reproduzieren würde. Der Größenunterschied zwischen der Ausgangsabtastung 1040 und dem korrekten Wert 930 ist nicht groß, aber generell unterdrückt die interpolierende Fehlerunterdrückung die unkorrigierbaren Fehler ausgezeichnet. Bei einer bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird das überschriebene, verborgene Geräusch dennoch an Stellen gebildet, an denen die interpolierende Fehlerunterdrückung das korrekte Audiosignal genau rekonstruiert, beispielsweise für die Positionierung des fehlerhaften Werts 920. Das heißt, dass die korrekte Audiodatenabtastung einer linearen Interpolierung zwischen der vorhergehenden Audiodatenabtastung und der darauf folgenden Audiodatenabtastung entspricht und dass damit die Fehlerunterdrückung des fehlerhaften Werts perfekt ist. Eine derartige Audiodatenabtastung wird hier durch den Ausdruck "perfekt unterdrückende Audiodatenabtastung" bezeichnet.
Sperrende Fehlerkorrektur
Wie in den 2, 6 und 10 gezeigt ist, ist es, um die Fehlerunterdrückung 245 für den fehlerhaften Wert 920 zu aktivieren und dabei die Abgabe der überlagerten Impulse 925 bei der Wiedergabe im Audiospieler 200 zu unterdrücken, nötig, den fehlerhaften Wert 920 als unkorrigierbaren Fehler durch den E32-Fehlerdetektor 240 festzustellen. Abhängig von der Art des Ersatzes der korrekten Audiodatenabtastung 910 durch den fehlerhaften Wert 920 wird andrerseits (wie vorher erwähnt wurde) entweder der fehlerhafte Wert 920 in Bezug auf den Audiospieler 200 und auch auf den CD-ROM-Antrieb 505 ( 6) korrigiert, wobei brauchbare Kopien der originalen Audio-CD-Platte 510 gemacht werden können, oder der fehlerhafte Wert 920 als korrekt angesehen, wobei die Abgabe der überlagerten Impulse 925 nicht nur vom CD-ROM-Antrieb 505, sondern auch vom Audiospieler 200 veranlasst wird und wobei das zu beanstandende Geräusch abgegeben wird, wenn die originale Audio-CD-Platte abgespielt wird. Wenn jedoch der fehlerhafte Wert 920 als unkorrigierbarer Fehler bei der Wiedergabe festgestellt wird, dann verhindert die Fehlerunterdrückung die Abgabe des überlagerten Impulses 925, wenn die originale Audio-CD-Platte in einem Audiospieler abgespielt wird, aber bei den meisten CD-ROM-Antrieben wird entweder kein Audiosignal lesbar sein, oder das gelesene Audiosignal wird mit dem Impuls 925 überlagert sein, der das korrekte Audiosignal verfälscht. Wenn eine geeignete Anzahl und Auswahl der Audiodatenabtastungen auf der originalen Audio-CD-Platte 510 mit dem verborgenen Geräusch wie beschrieben überschrieben wird, dann wird dies die nicht genehmigten Kopien der originalen Audio-CD-Platte 510 unbrauchbar machen, wobei der gewünschte Kopierschutz auf der originalen Audio-CD-Platte durchgeführt ist.
Das Sperren der Fehlerkorrektur für den fehlerhaften Wert 920 kann dadurch erreicht werden, dass die fehlerhaften Werte und/oder die ungültigen Symbole an Stelle einer geeigneten Anzahl von korrekten Symbolen der Kodewörter überschrieben werden, in denen die einzelnen Datensymbole des fehlerhaften Werts 920 enthalten sind. Wenn in dieser Weise mehr Fehler, als die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur bewältigen kann, erzeugt werden, werden die überschriebenen Kodewörter die Fehlerkorrektur nicht mehr unterstützen. In dieser Weise wird der fehlerhafte Wert 920 als unkorrigierbarer Fehler mittels des E32-Fehlerdetektors 240 festgestellt. Obwohl dies durch das Überschreiben der beliebigen Symbole in den Kodewörtern erreicht werden kann, sind die überschriebenen Symbole der Kodewörter bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung Paritätssymbole der Kodewörter. Der Grund liegt darin, weil die überschriebenen Paritätssymbole keine direkte Wirkung auf den Audiosignalgehalt der Audio-CD-Platte haben.
Wie vorher erörtert worden ist, kann ein C1- oder C2-Kodewort gemäß dem Rotbuch für bis zu 4 Löschungen oder bis zu 2 beliebigen, fehlerhaften Symbolen oder 1 beliebiges, fehlerhaftes Symbol und bis zu 2 Löschungen korrigiert werden. Jede über diese Grenzen hinausgehende Fehlerbedingung ergibt einen unkorrigierbaren Fehler. Um die Fehlerkorrektur in jedem Kodewortzu sperren und dabei ein gesperrtes Fehlerkorrekturkodewort zu erzeugen, für das die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur nicht durchgeführt werden kann, ist es deshalb ausreichend, die Paritätssymbole im Kodewort mit einer Kombination zu überschreiben, die diese Grenzen trifft oder überschreitet. Wenn beispielsweise 3 Paritätssymbole mit beliebigen, fehlerhaften Symbole überschrieben werden, wird dadurch das Fehlerkorrekturvermögen des Kodeworts überschritten, und alle Datenwerte in diesem Kodewort weren als unkorrigierbare Fehler angesehen.
Überschreiben eines Symbols mit einer Löschung
Wie auch schon erwähnt wurde, ist es möglich, die Fehlerkorrektur innerhalb eines Kodeworts durch Überschreiben einer geeigneten Anzahl von Paritätssymbolen innerhalb des Kodeworts mit Löschungen zu sperren. Eine Löschung kann durch Überschreiben eines Symbols mit einem ungültigen Symbol erzeugt werden. Ein ungültiges Symbol ist ein Symbol, das nicht einem 8-Bit-Wert entspricht, wie im Rotbuch für die EFM-Kodierung festgelegt ist. Für einige Rotbuch-Dekodierer kann eine Löschung in einem Kodewort auch durch Schaffung eines Fehlers in einem entsprechenden C1-Kodewort derart vorgenommen werden, das der C1-Dekodierer an den C2-Dekodierer übermittelt, dass ein besonderes Symbol fehlerhaft ist. In beiden Fällen kann der geeignete Dekodierer festlegen, dass ein besonderes Symbol fehlerhaft ist, ohne zuerst die Fehlerkorrektur auf dieses Kodewort anzuwenden, weil ungültige Symbole nicht irgendeinem 8-Bit-Wert entsprechen und daher von vornherein fehlerhaft sind.
Generell ist ein bevorzugter Weg zur Erzeugung einer Löschung das Überschreiben eines Symbols mit einem ungültigen Symbol, das die Rotbuch-RLL-Regeln befolgt. Es gibt 11 solche ungültigen Symbole, die hier als Reihe von 14 Binärziffern bezeichnet werden, wobei 1 ein Übergang und 0 das Fehlen eines Übergangs darstellt:
Der Ersatz eines der obigen ungültigen Symbole für ein Symbol erzeugt eine Löschung.
Dies ist im Flussdiagramm der 17 dargestellt, das mit einem Schritt 1705 beginnt, um das erste Paritätssymbol im Kodewort auszuwählen, und von einem Auswahlschritt 1710 zu einem Ersatzschritt 1715, in dem das korrekte Paritätssymbol durch ein ungültiges Symbol ersetzt wird, zu Mischbitseinstellschritten 1720 und 1725 (s. unten, durch einen Wiederholungsschritt 1730 und zu einer Entscheidung 1735 weiterführt, die sicherstellt, dass 3 Löschungen in den Paritätssymbolen des Kodeworts durchgeführt werden.
Überschreiben eines Symbols mit einem beliebigen, fehlerhaften Symbol Wie oben erwähnt wurde, kann die Fehlerkorrektur innerhalb des Kodeworts durch Überschreiben einer geeigneten Anzahl von Paritätssymbolen innerhalb des Kodeworts mit beliebigen, fehlerhaften Symbolen gesperrt werden. Ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol wird durch Überschreiben eines Symbols mit einem ungültigen Symbol erzeugt, das einen unkorrekten Wert hat. Wenn beispielsweise ein Symbol einen Wert (ausgedrückt in hexadezimaler Zahl) von E7 hat, ergibt das Überschreiben dieses Symbols mit einem Symbol, das einen von E7 verschiedenen Wert (00, 01, ..., E6, E8, E9, ..., FF in hexadezimalen Zahlen) hat, ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol. Da ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol ein ungültiges EFM-Symbol ist, ist die Position eines beliebigen, fehlerhaften Symbols (oder dass das beliebige, fehlerhafte Symbol fehlerhaft ist) dem Rotbuch-Dekodierer von vornherein nicht bekannt; diese Position kann nur bei der Durchführung einer Fehlerkorrektur in dem das beliebige, fehlerhafte Symbol enthaltenden Kodewort festgestellt werden. Das Überschreiben eines originalen Symbols mit einem einen fehlerhaften Wert aufweisenden Symbol wird ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol erzeugen. Es gibt viele einfache Wege, um sicherzustellen, dass das überschriebene Symbol einen fehlerhaften Wert hat. Bei einem einfachen Weg wird der fehlerhafte Wert ausgewählt, der auf einem Nulltest basiert. Wenn beispielsweise das originale Symbol einen Nicht-Null-Wert hat, dann wird es mit dem Symbol 0-1-0-0-1-0-0-0-1-0-0-0-0-0 überschrieben, das den Wert Null darstellt. Wenn das originale Symbol jedoch einen Null-Wert hat, dann wird es mit einen Nicht-Null-Symbol, beispielsweise 0-0-1-0-0-0-0-0-0-1-0-0-1-0, überschrieben, das den Wert FF (hexadezimal) darstellt. Ein weiterer Weg für den Ersatz eines Symbols durch ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol ist der, das originale Symbol durch ein Symbol zu ersetzen, das das Komplement des originalen Symbols darstellt. Weitere Anordnungen können benutzt werden, die den Ersatz eines originalen Symbols durch ein Symbol umfassen, das einen fehlerhaften Wert nach einer Tabelle hat, derart, dass die Anzahl der Übergänge im Ersatzsymbol dieselbe Geradheit oder Ungeradheit wie die des originalen Symbols hat und dass keine Änderungen in den Mischbits erforderlich sind (s. unten).
Dies ist im Flussdiagramm der 18 dargestellt, das mit der Wahl eines beliebigen Paritätssymbols im Kodewort in einem Schritt 1805 und dem Ersatz des originalen Symbols durch ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol beginnt, das das Komplement des originalen Symbols in einem Schritt 1810 darstellt. In einem Schritt 1815 wird dann ein weiteres beliebiges Paritätssymbol ausgewählt, und ein ähnlicher Ersatz wird dann für dieses zweite Paritätssymbol in einem Schritt 1820 durchgeführt. Schließlich werden die Mischbits vor und nach den ausgewählten Paritätssymbolen in Schritten 1825, 1830, 1835 und 1840 eingestellt (s. unten).
Mischbits-Korrektur
Beim Überschreiben der Symbole ist es nötig, die Mischbits vor und nach dem überschriebenen Symbol zu prüfen, um sicherzustellen, dass die Rotbuch-RLL-Regeln für das Anschließen der benachbarten Symbole befolgt werden. Wie in 13 dargestellt ist, enthält die Mischbitsfolge 1315 drei Kanalbits, die zwischen zwei aufeinander folgenden Symbolen 1305 und 1310 liegen. Die Symbole 1305 und 1310 enthalten jeweils 14 Kanalbits. Wie im Rotbuch angegeben ist, gibt es vier mögliche Mischbitsfolgen, die ähnlich denen der Symbole bezeichnet werden, wie vorher beschrieben wurde: 0-0-0, 0-0-1, 0-1-0 und 1-0-0. Abhängig von der Position des letzten Übergangs des Symbols 1305 und der Position des ersten Übergangs des Symbols 1310 gibt es mindestens eine Mischbitfolge, die sicherstellt, dass die Rotbuch-RLL-Regeln für die folgenden Symbole befolgt werden. Die Mischbitsfolgen werden durch den die Symbole auf die CD-Platte aufzeichnenden Rotbuch-Kodierer, beispielsweise den Rotbuch-Kodierer 625 (6), automatisch ausgewählt. Wenn aber eines der Symbole 1305 und 1310 oder beide überschrieben werden, beispielsweise durch ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol, kann es nötig sein, die Mischbitsfolge zwischen den Symbolen 1305 und 1310 zu ändern, um sicherzustellen, dass die Rotbuch-RLL-Regeln befolgt werden.
Wenn beispielsweise das Symbol 1305 einen Wert 11 (hexadezimal) hat, ist die Kanalbit-Darstellung dieses Symbols gemäß der Rotbuch-EFM-Kodierung: 1-0-0-0-0-0-1-0-0-0-0-0-0-0. Wenn das Symbol 1310 einen Wert F0 (hexadezimal) hat, ist die Kanalbit-Darstellung dieses Symbols gemäß der Rotbuch-EFM-Kodierung: 0-0-0-0-0-1-0-0-1-0-0-0-1-0. Um die Rotbuch-RLL-Regeln für die folgenden Symbole zu befolgen, kann die Mischbitsfolge 1315: 0-1-0 sein. Wenn aber das Symbol 1305 durch das ungültige Symbol 0-0-1-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-1 für eine Löschung überschrieben wird, kann die Mischbitsfolge 1315 nicht 0-1-0, sondern könnte 0-0-1 sein.
Die 17 stellt ein Flussdiagramm dar, das diejenigen Schritte konzeptmäßig zeigt, die bei der Sperrung der Fehlerkorrektur für ein Kodewort durch Überschreiben der Kodewortparitätssymbole mit Löschungen auftreten. Dieser Vorgang beginnt mit einem Schritt 1705, bei dem das erste Paritätssymbol des Kodeworts festgelegt wird. Für ein C1-Kodewort ist das erste Paritätssymbol das Symbol 29 (wenn das Kontrollsymbol nicht beachtet wird und das C1-Kodewort mit dem Symbol 1 beginnt). In gleicher Weise ist für ein C2-Kodewort das erste Paritätssymbol das Symbol 13 (wenn das Kontrollsymbol nicht beachtet wird und das C2-Kodewort mit dem Symbol 1 beginnt). In den Schleifenschritten 1710 bis 1730 mit einer Schleifenprüfung 1735 wird jedes folgende Paritätssymbol ausgewählt, und eine Ersetzung 1715 ersetzt das ausgewählte Paritätssymbol durch ein ungültiges Symbol. Dann werden in den Schritten 1720 und 1725 die relevanten Mischbits geprüft und nötigenfalls korrigiert.
Wie vorher erwähnt wurde, ist es vorteilhaft, das überschriebene Symbol und den fehlerhaften Wert so zu gestalten, dass dieselben Mischbits im überschriebenen Symbol und im originalen Symbol auftreten. Dies ist der Fall, wenn das überschriebene Symbol dieselbe Anzahl von vorderen und hinteren Nullen wie das originale Symbol hat und die Anzahl der Übergänge im überschriebenen Symbol die gleiche Geradheit oder Ungeradheit wie die des originalen Symbols hat. Wenn beispielsweise das originale Symbol 1-0-0-1-0-0-0-0-0-0-0-0-1-0 ist, wodurch der Wert 78 (hexadezimal) dargestellt wird, dann wird das Ersetzen des originalen Symbols durch das Symbol 1-0-0-1-0-0-1-0-0-1-0-0-1-0, wodurch der Wert F2 (hexadezimal) dargestellt wird, keine Änderungen der Mischbits oder den anderen Symbolen erfordern. Das originale Symbol und das mit dem fehlerhaften Wert überschriebene Symbol haben eine ungerade Anzahl von Übergängen (3 bzw. 5), und beide Symbole haben keine vorderen Nullen und eine hintere Null. Nicht alle Symbole können aber notwendigerweise in genau dieser Weise ersetzt werden.
Festlegen der Symbole für das Überschreiben
Um die Symbole eines besonderen Kodeworts (beispielsweise die Paritätssymbole des Kodeworts) zu überschreiben, ist es nötig, die Positionen eines beliebigen Symbols in einem Kodewort festlegen zu können. In 11 ist der bekannte Zuordnungsplan der beliebigen Datenbytes zu den C1-Kodewörtern und den C2-Kodewörtern dargestellt. Die 12 stellt ein Beispiel für diesen bekannten Zuordnungsplan dar, wie unten beschrieben wird.
Es sei angenommen, dass gewünscht wird, die Audiodatenabtastung 910 durch den fehlerhaften Wert 920 (9) zu ersetzen, um ein überschriebenes, verborgenes Geräusch zu erzeugen, und dass die Audiodatenabtastung 910 die 321 ste Audiodatenabtastung des rechten Stereokanals im Aufzeichnungsdatenblock 110 (1) ist. Jede Audiodatenabtastung enthält 16 Datenbits oder 2 Datenbytes, und daher stellen jede 24 Datenbytes 6 Audiodatenabtastungen des linken Stereokanals und 6 Audiodatenabtastungen des rechten Stereokanals dar. Am einfachsten ist die Rechnung mit einem 0-Basis-Index auszuführen, d.h., dass die 321 ste Aidiodatenabtastung einen Index von 320 hat. 320 geteilt durch 6 ergibt einen Quotienten von 53 mit dem Rest 2; daraus ist zu ersehen, dass die Audiodatenabtastung 910 die dritte Audiodatenabtastung des rechten Stereokanals in der 54sten Gruppe von 24 Bytes im Aufzeichnungsdatenblock 110 ist, wobei von eins bis zum Index von 0 minus 1 gezählt wird, um einen Index von 2 für die Audiodatenabtastung und von 53 für die Gruppe zu bekommen). D.h., dass gemäß 11 diese Audiodatenabtastung (Audiodatenabtastung 910 in diesem Beispiel) in einem 2-Byte-Wort 1105-12 enthalten ist. Daher ist die Audiodatenabtastung 910 durch das Datenbyte D₁₁, dem das Symbol S₉ zugeordnet ist, und das Datenbyte D₁₂ dargestellt, dem das Symbol S₁₀ zugeordnet ist.
Wenn das Symbol S₁₀ als besonderes Beispiel genommen wird, zeigt die 12 ein bekanntes C1-Kodewort 1210 und ein bekanntes C2-Kodewort 1205, die beide ein Symbol S₁₀ (1255) enthalten; diese Figur zeigt ferner die generellen Regeln, dass (a) ein vorgegebenes, ein Datenbyte darstellendes Symbol in genau einem C1-Kodewort und in genau einem C2-Kodewort enthalten ist und dass (b) ein C1-Kodewort/C2-Kodewort-Paar mindestens ein Symbol gemeinam in beiden Kodewörtern enthält. D.h., dass jedes zu einem Datenbyte gehörende Symbol einer Kreuzung eines C1-Kodeworts und eines C2-Kodeworts entspricht, wie in 12 dargestellt ist, in der das Symbol S₁₀ (1255) der Kreuzung des C1-Kodeworts 1210 mit dem C2-Kodewort 1205 entspricht. Diese den Datenbytes im C2-Kodewort 1205 entsprechenden Symbole werden als Symbole S₁ bis S₁₂ (1205-2) und als Symbole S₁₇ bis S₂₈ (1205-6) bezeichnet; die C2-Paritätssymbole des C2-Kodeworts 1205 werden als Q-Paritätssymbole 1205-4 bezeichnet, die ein Symbol S₁₃ (1260), ein Symbol S₁₄ (1265), ein Symbol S₁₅ (1270) und ein Symbol S₁₆ (1275) umfassen.
Die Q-Paritätssymbole 1205-4 sind ebenfalls im C1-Kodewort enthalten. Das Symbol S₁₃ (1260) ist in einem C1-Kodewort 1215 enthalten, das Symbol S₁₄ (1265) ist in einem C1-Kodewort 1220 enthalten, das Symbol S₁₅ (1270) ist in einem C1-Kodewort 1225 enthalten, und das Symbol S₁₆ (1275) ist in einem C1-Kodewort 1230 enthalten. Jedes der C1-Kodewörter 1215, 1220, 1225 und 1230 enthält auch Datensymbole 1235 und 1240 sowie Q-Paritätssymbole 1245. Jedes der C1-Kodewörter 1215, 1220, 1225 und 1230 enthält auch P- Paritätssymbole 1250, die die Symbole S₂₉ bis S₃₂ aufweisen. Die P-Paritätssymbole S₂₉ bis S₃₂ sind in keinem C2-Kodewort enthalten.
Zum Sperren der Fehlerkorrektur für das Symbol S₁₀ (1255) ist es zunächst nötig, die Fehlerkorrektur für das C1-Kodewort 1210 und das C2-Kodewort 1205 durch Anwendung derjenigen Technik zu sperren, die vorher beschrieben wurde, um die Paritätssymbole des C1-Kodeworts 1210 und des C2-Kodeworts 1205 durch ungültige Symbole oder beliebige, fehlerhafte Symbole zu überschreiben. Wie bereits erwähnt wurde, sind die Q-Paritätssymbole 1205-4 aber in C1-Kodewörtern enthalten und deshalb selbst Gegenstand der Fehlerkorrektur. Um die Fehlerkorrektur für das C2-Kodewort 1205 zu sperren, ist es demzufolge auch nötig, die Fehlerkorrektur für die C1-Kodewörter 1215, 1220, 1225 und 1230 zu sperren.
Bei der Fortsetzung dieses Beispiels ist es leicht, den in 11 dargestellten Rotbuch-Kreuzungsverschachtelungsplan zu verwenden, um die verschiedenen Symbole für das Überschreiben festzulegen. In 11 sind die den Audiosignalabtastungen 1105 entsprechenden, originalen Datenbytes 1135 mit EFM-kodierten Symbolen 1140 über den Vorgang einer Kreuzungs- und EFM-Kodierung 1110 gekreuzt. Ein Kontrollsymbol So (140-2) ist angehängt, und die Q-Paritätssymbole 140-6 sind zwischen den Datensymbolen verteilt. Nach einem Kreuzungsverzögerungsvorgang 1115 werden die Symbole verzögert, um ein C2-Kodewort 1145 zu bilden. Dann folgt eine C2-Verschachtelungsverzögerung 1120, bei der die Symbole zur Bildung eines C1-Kodeworts 1150 mit angehängten P-Paritätssymbolen 140-10 verzögert werden. Schließlich werden die Symbole nach einer C1-Verschachtelungsverzögerung 1125 zur Bildung eines Aufzeichnungsrahmens 140 verzögert, dessen Symbole eine Gesamtrahmenverzögerung gemäß der dargestellten Spalte 1130 aufweisen.
Das Symbol S₁₀ (1255) selbst wird durch eine Gesamtheit von 38 Rahmen verzögert. Daher läuft in diesem Beispiel das zweite Datenbyte der 321sten Audiodatenabtastung (nun im Symbol S₁₀) des rechten Stereokanals von der 54sten Gruppe von 24 Datenbytes zu dem 92sten Aufzeichnungsrahmen (54 + 38 = 92). Ferner ist dieses Symbol im 92sten C1-Kodewort (weil die C1-Verschachtelungsverzögerung für das Symbol S₁₀ Null ist) und auch im 56sten C2-Kodewort vorhanden, weil die Kreuzungsverzögerung 2 Rahmen dauert (54 + 2 = 56). Daher sind die P-Paritätssymbole S₂₉ und S₃₀ für das Symbol S₁₀ (1255) im C1-Kodewort 1210 (12) im 93sten Aufzeichnungsrahmen (sie haben eine 1-Rahmen-C1-Verschachtelungsverzögerung) vorhanden, während die P-Paritätssymbole S₃₁ und S₃₂ für das Symbol S₁₀ (1255) im C1-Kodewort 1210 im 92sten Aufzeichnungsrahmen vorhanden sind (sie haben eine O-Rahmen-C1-Verschachtelungsverzögerung).
Die Gewinnung der C2-Kodewort-Q-Paritätssymbolorte für das Symbol S₁₀ (1255) erfolgt in ähnlicher Weise. Beispielsweise hat das Q-Paritätssymbol S₁₃ eine Gesamtverzögerung von 49 Rahmen (aus Spalte 1130 in 11), die um 11 Rahmen größer als die des Symbols S₁₀ (1255) selbst ist, so dass das Q-Paritätssymbol S₁₃ (1260, 12) im 103ten Aufzeichnungsrahmen ist (92 + 11 = 103). In gleicher Weise ist das Q-Paritätssymbol S₁₄ (1265) im 106ten Aufzeichnungsrahmen, das Q-Paritätssymbol S₁₅ (1270) im 111ten Aufzeichnungsrahmen und das Q-Paritätssymbol S₁₆ (1275) im 114ten Aufzeichnungsrahmen vorhanden. Mit diesem Vorgang sind die Orte aller P-Pari tätssymbole 1250 in den C1-Kodewörtern 1215, 1220, 1225 und 1230 leicht zu gewinnen.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Audiodatenabtastung zwei Datenbytes aufweist und dass damit dieser für das Datensymbol S₁₀ geltende Vorgang für das Datensymbol S₉ wiederholt werden muss, das dem anderen Byte der Audiodatenabtastung 1105-12 (11) entspricht.
Kopierschützen einer Audio-CD-Platte
Bei einer praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung wird das verborgene Geräusch auf die Audio-CD-Platte überschrieben, die mit einem Kopierschutz versehen werden soll, so dass das originale Audiosignal bei einer nicht genehmigten Kopie unhörbar ist. Zur Erreichung dieses Ziels gibt es verschiedene Wege.
Die 14 zeigt ein Flussdiagramm, das eine konzeptmäßige Realisierung einer ersten bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Datensatz 1405 enthält den Startblock n und den Endblock m für das Schreiben des verborgenen Geräuschs auf die Ziel-Audio-CD-Platte. Beim Start wird eine Blockindexvariable i in einem Schritt 1410 bis n initialisiert. Dann wird in einer Schleife von Schritten 1415 bis 1460 i wiederholt und auf Vollständigkeit in einem Schritt 1465 geprüft. In der Schleife wird der Block i im Schritt 1415 ausgewählt, und eine Audiodatenabtastung j des Blocks i wird in einem Schritt 1420 derart ausgewählt, dass der Wert der Audiodatenabtastung j genau auf der Hälfte zwischen dem unmittelbar vorhergehenden Wert und dem unmittel bar darauf folgenden Wert liegt. Dies stellt sicher, dass die Fehlerunterdrückung den genauen Wert der Audiodatenabtastung j rekonstruiert, wie in 10 für die Audiodatenabtastung 910 dargestellt ist. Zur Überschreibung des verborgenen Geräuschs prüft dann eine Prüfung 1425 das Vorzeichen der Audiodatenabtastung j, und in einem Schritt 1440 wird die originale Audiodatenabtastung j durch entweder –32768 oder +32767 überschrieben, das immer weiter vom originalen Wert der Audiodatenabtastung j weg ist, als es in der Prüfung 1425 durch den Ersatz 1435 oder 1430 festgelegt ist. Dadurch wird sichergestellt. dass der mit dem verborgenen Geräusch überlagerte Impuls, der die Audiodatenabtastung j überschreibt, so genau wie möglich ist. Dann muss in einem Schritt 1445 das der Audiodatenabtastung j zugeordnete C1-Kodewort 1210 (12) gesperrt werden, wobei ein oder mehrere der vorher beschriebenen Techniken benutzt werden. Dann muss in einem Schritt 1450 das der Audiodatenabtastung j zugeordnete C2-Kodewort 1205 ebenfalls gesperrt werden. Schließlich müssen in einem Schritt 1455 die den C2-Paritätssymbolen der C2-Kodewörter zugeordneten C1-Kodewörtern 1215, 1220, 1225 und 1230 gesperrt werden. Die Schleife wird dann mit Wiederholungen 1460 bis zur Prüfung 1465 weiterbetrieben.
Die 15 zeigt ein Flussdiagramm, das eine konzeptmäßige Realisierung einer zweiten bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Blockauswahl, Schleifenbildung, das Überschreiben des verborgenen Geräuschs und die Kodewortsperrung sind dieselben, wie sie für die erste bevorzugte Ausführung der 14 beschrieben ist, doch die Technik der Auswahl der Audiodatenabtastungen ist unterschiedlich. Bei dieser Ausführung wird eine Audiodatenabtastung j von den Audiodatenabtastungen des betreffenden Blocks einfach zufällig ausgewählt. Wenn der Blockindex i gerade ist, ist der ersetzte, fehlerhafte Wert + 32767, aber wenn der Blockindex i ungerade ist, ist der ersetzte, fehlerhafte Wert –32768, wie durch eine Prüfung 1510 und die Ersetzungen 1430 und 1435 festgelegt ist. Diese Technik stellt sicher, dass die aufeinander folgenden, überlagerten Impulse im Vorzeichen wechseln, um ein verborgenes Geräusch mit einer hörbaren Grundfrequenz um 75Hz zu erzeugen.
Die 16 zeigt ein Flussdiagramm, das eine konzeptmäßige Realisierung einer dritten bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Blockauswahl, Schleifenbildung, die Technik der Auswahl der Audiodatenabtastungen, das Überschreiben des verborgenen Geräuschs und die Kodewortsperrung sind dieselben, wie sie für die erste bevorzugte Ausführung der 14 beschrieben ist, doch der Ersatz des fehlerhaften Werts ist unterschiedlich. Hier wird in einem Schritt 1605 die Audiodatenabtastung komplementiert und das Komplement als fehlerhafter Wert verwendet. Der Vorteil dieser Annäherung ist der, dass sie ein verborgenes Geräusch erzeugt, das eine Verzerrung des Originaltons ist, und dass sie nicht durch ein Programm neutralisiert werden kann, das die Extremwerte der überlagerten Impulse erkennt, wie sie in den vorhergehenden Ausführungen benutzt werden.
Ein System für den Kopierschutz einer Audio-CD-Platte ist in 19 dargestellt. Eine Audiodatenquelle 1905 erzeugt ein Audiosignal, das auf eine kopiergeschützte Audio-CD-Platte aufzuzeichnen ist, und dies ergibt einen Audiodatenfluss 1910 zu einem Rotbuch-Kodierer 1920, der die Audiodatenabtastungen kodiert und einen Symbolfluss 1915 abgibt. Bei einem bekannten Aufzeichnungssystem würde der Symbolfluss 1915 zu einer Lasersteuerung 1925 über einen Eingang 1915-2 geführt, aber dieser Eingang ist aufgetrennt, wie es gezeigt ist, und stattdessen fließt der Symbolfluss 1915 über einen Eingang 1915-4 zu einem Schalter 1950, dessen Ausgangssignal zur Lasersteuerung 1925 läuft. Einem anderen Eingang des Schalters werden Geräuschsignale von einer Geräuschgenerator- und Kodewortsperreinheit 1930 zugeführt, die Eingangssignale 1960 von einer Audiodatenquelle 1905 erhält und die auch die Audiodatenquelle 1905 direkt über einen Ausgang 1955 modifizieren kann. Die Geräuschgenerator- und Kodewortsperreinheit 1930 verwendet die Eingangssignale 1960 dazu, die Orte und Werte der Audiodatenabtastungen festzulegen, und verwendet die Ausgangssignale 1955 dazu, die Audiodatenquelle 1905 mit überlagerten Impulsen zu überschreiben, wie vorher beschrieben wurde. Die Geräuschgenerator- und Kodewortsperreinheit 1930 sendet auch die ersetzten Paritätssymbole zum Schalter 1950, der die Ersatzparitätssymbole zur Lasersteuerung 1925 an Stelle der originalen Paritätssymbole im Symbolfluss 1915 vom Rotbuch-Kodierer 1920 weitergibt. Dies wird in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren ausgeführt, um die den Symbolen der überlagerten Impulse zugeordneten Kodewörter zu sperren. Schließlich steuert die Lasersteuerung 1925 wie bei den bekannten Systemen einen Aufzeichnungslaser 1935 auf eine Aufzeichnungsaudio-CD-Platte bzw. Audio-CD-Plattenvorlage 1945, abhängig davon, ob das in 19 gezeigte Aufzeichnungssystem für die Verwendung bei der Produktion von geprägten Platten oder bei der direkten Produktion der aufgezeichneten Platten beabsichtigt ist. Die sich ergebende aufgezeichnete Platte oder die geprägten Platten sind kopiergeschützt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 20 zeigt die Wiedergabe und die versuchte Duplizierung einer Audio-CD-Platte, die gemäß der vorliegenden Erfindung kopiergeschützt worden ist. Eine originale, kopiergeschützte Audio-CD-Platte 2005 wird in einen CD-ROM-Antrieb 505 eingeführt, und mit einem verborgenen Geräusch überschriebene Audiodaten 2010 werden zum Rotbuch-Dekodierer 520 gesendet, der über einen Audiokanal ein Audiosignal 2015 abgibt, das das als unkorrigierbare Fehler gekennzeichnete, verborgene Geräusch einer Fehlerkorrektureinheit 540 zuführt, die die unkorrigierbaren Fehler unterdrückt und ein sauberes Audiosignal 2020 ohne Geräusch abgibt. Der Rotbuch-Dekodierer 520 gibt ebenfalls ein mit Geräusch behaftetes Computerdaten-interfaceeingangssignal 2025, dessen Fehler nicht unterdrückt sind, an den Computer-Datenbus 530 ab, der dann vom Audiokopierprogramm 605 behandelt wird. Das Kopierprogramm 605 wiederum sendet geräuschbehaftete Eingangsdaten 2035 zum Rotbuchkodierer 625, der geräuschbehaftete Daten 2040 schreibt, um eine geräuschbehaftete Kopie 2045 der originalen Audio-CD-Platte 2005 herzustellen.
Verstärken des mit verborgenem Geräusch arbeitenden Kopierschutzes durch Sperren der Positionierungsinformation des Kanals Q
Während das verborgene Geräusch, wie oben beschrieben, eine gute Maßnahme des Kopierschutzes für Audio-CD-Platten ist, gibt es CD-ROM-Antriebe, die die Fehlerunterdrückung bei als Datenabtastungen gelesenen Audiosignalen anwenden. Diese CD-ROM-Antriebe sind daher fähig, nicht genehmigte Kopien von das verborgene Geräusch enthaltenden Audio-CD-Platten herzustellen, die das verborgene Geräusch auf den nicht genehmigten Kopien nicht reproduzieren. Diese CD-ROM-Antriebe sind aber generell höherentwickelt als CD-ROM-Antriebe, die das verborgene Geräusch auf den nicht genehmigten Kopien reproduzieren. Diese höherentwickelten CD-ROM-Antriebe neigen dazu, sich in erheblichem Maß auf die Positionierung von Bezugseingangsignalen in der Positionierungseinheit 570 (6) zu verlassen, die im Fall von Audio-CD- Platten allein die Steuerungs- und Displayinformation 550 vom Rotbuch-Dekoder 515 sind.
Demgemäß vergrößert die vorliegende Erfindung die Fähigkeit des verborgenen Geräuschs, wie oben für den Kopierschutz bei Audio-CD-Platten beschrieben, durch Verwertung der Tatsache, dass es einen innewohnenden Unterschied zwischen dem Weg, auf dem ein Audiospieler Zugang zu den Spuren einer CD-Platte für den Zweck des Reproduzierens von Audiosignalen hat, und dem Weg, auf dem ein typischer CD-ROM-Antrieb Zugang zu den auf einer CD-Platte zum Zweck des Lesens der Daten als Eingangssignal in einen Computer gespeicherten Daten hat. Ein Audiospieler ist im Wesentlichen ein Streaming-Gerät, das ständig aufgezeichnete Audiodaten von der CD-Platte in Realzeit liest und die Audiodaten in ein Audiosignal für den Ausgang umwandelt. Wenn einmal der Audiospieler den Start einer Audiomaterialspur feststellt und von dieser das Signal abzugeben beginnt, ist das Lesen der Audiodaten von der CD-Platte im Wesentlichen eine stete und lineare Wiedergabe der Audiodaten, und der Audiospieler hat normalerweise keinen weiteren Bedarf, Daten auf der CD-Platte bis zu derjenigen Zeit festzustellen, in der der Benutzer den Audiospieler anweist, den Start einer weiteren Spur festzustellen oder zum Beginn der aktuell abgespielten Spur zurückzukehren. Im Gegensatz dazu fordern jedoch Computer Daten an, die zufällig auswählbare Adressen haben, und ein auf die Computersteuerung ansprechender CD-ROM-Antrieb empfängt die Anforderung von Daten, die besonderen Adressen entsprechen. Um diese Anforderung zu handhaben, muss ein CD-ROM-Antrieb daher ständig die angeforderten Daten gemäß deren Adressen suchen, wie durch den Computer befohlen wird. Die vorliegende Erfindung macht Gebrauch von dieser Tatsache, um sich in die Datensuche durch einen CD-ROM-Antrieb einzumischen, während sie einem Audiospieler immer noch erlaubt, den Start einer Audiomaterialspur für das folgende Lesen festzustellen. Daher kann eine durch die voliegende Erfindung kopiergeschützte Audio-CD-Platte von einem Audiospieler normal abgespielt werden. Für viele der höherentwickelten CD-ROM-Antriebe aber, die zum Lesen der Audio-CD-Platte für Zwecke des nicht genehmigten Kopierens unter Verwendung einer in 6 dargestellten Konfiguration benutzt werden, ist der durch das Kopierprogramm 605 gesteuerte CD-ROM-Antrieb unfähig, die angeforderten Datensektoren zur Wiedergabe im CD-Rekorder 600 zuverlässig festzustellen. Daher wird bei solchen CD-ROM-Antrieben entweder der Kopiervorgang wegen der Unfähigkeit des CD-ROM-Antriebs, die erforderlichen Daten zu lesen, vollständig fehlschlagen oder die nicht genehmigte Kopie wird durch Geräusch und andere hörbare Tricks verdorben, die von fehlerhaften Daten stammen, die durch den CD-ROM-Antrieb bei erfolglosen Versuchen zurückgegeben werden, diejenigen Daten festzustellen und zu lesen, die nicht zugänglich sind mit Ausnahme des stetigen Streamings, das zu Beginn der Spur startet. In beiden Fällen werden die unter Verwendung dieser CD-ROM-Antriebe angefertigten, nicht genehmigten Kopien im Wesentlichen unbrauchbar gemacht.
Wie oben beschrieben wurde und in den 1 und 2 dargestellt ist, gibt der Rotbuch-Standard an, dass ein Kontrollsymbol 140-2 zu Beginn jedes Rahmens 140 aus Daten gesetzt wird. Der Zweck des Kontrollsymbols 140-2 ist der, die Kodierung von kleinen Mengen von Nicht-Audiodaten im aufgezeichneten Datenfluss für die Koordinierung der Wiedergabe von Audiodaten und die Anzeige bestimmter Parameter während der Wiedergabe zu erlauben. Beispielsweise ist es bei einer Audio-CD-Platte mit vielen Spuren von Audiodaten erwünscht, die Spurnummer jeder Spur in den aufgezeichneten Daten derart kodieren zu können, dass ein Audiospieler eine besondere Spur für die Wieder gabe feststellen kann. Ferner ist es in manchen Fällen erwünscht, dass die Laufzeit der Wiedergabe für jede Spur dem Benutzer für die Anzeige verfügbar ist. Die Spurnummer, Wiedergabelaufzeit und andere Arten von Nicht-Audioinformationen werden unter Verwendung von Steuersymbolen in Kanälen kodiert, die als "Subkodekanäle" bezeichnet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält ein Sektor 150 einen Satz 150-4 von 98 aufeinanderfolgenden Rahmen. Daher ergibt sich eine Folge von 98 Steuersymbolen in jedem Sektor. Die 21 stellt dar, wie diese Folge in den Subkodekanälen formatiert wird. Ein 98 Rahmen enthaltender Sektor 2105 hat eine Folge 2110 von Steuersymbolen. Die ersten 2 Steuersymbole der Folge 2110 sind Synchronisationssymbole 2115, die keine Daten tragen und nur dazu benutzt werden, den Beginn jeder Subkodekanalfolge zu synchronisieren. Bei einem Dekodiervorgang 2120 werden Subkodekanaldaten 2125 ausgegeben, die 96 Bytes enthalten. (Nochmals sei darauf hingewiesen, dass dies 96 Bytes der Subkodekanaldaten je Sektor sind.) Die 8 Bits jedes Bytes werden als 8 unabhängige Subkodekanäle 2130 formatiert, die als Subkodekanäle P (entsprechend dem meist signifikanten Bit des Bytes), Q, R, S, T, U, V und W (entsprechend dem wenigsten signifikanten Bit des Bytes) bezeichnet werden. Ein Kanal P (2135) wird vom Rotbuch für die Verwendung als 2-Sekunden-Marke (Mindestdauer) angegeben, die den Start einer Spur anzeigt. Ein Kanal Q (2140) wird für eine Anzahl von wichtigen Funktionen benutzt, die die Sektoradressierung einschließen, und wird genauer unten erörtert. Kanäle R bis W einschließlich sind nicht für irgendeinen Zweck durch den Rotbuch-Standard festgelegt.
Die 96 Bits des Kanals Q sind in einer Anzahl von verschiedenen Wegen formatiert, die von der gewünschten Funktion abhängen, wie in 22 dargestellt ist.
Das Format des Kanals Q ist im Rotbuch angegeben, wie es in 22 dargestellt ist. Die generelle Kanal-Q-Folge 2200 enthält 98 Bits, von denen 96 Daten tragen. Synchronisationsbits 2202 werden von den Synchronisationssymbolen 2115 (21) dekodiert, wobei 96 Bits für Daten freigelassen werden. Die 96 Datenbits werden als Steuerwort 2204 (4 Bits), als Adressenwort 2206 (4 Bits), als Daten-Q-Feld 2208 (72 Bits) und als CRC 2210 (16 Bits) zur Feststellung von Fehlern im Kanal Q formatiert. Es sei darauf hingewiesen, dass CRC 2210 für die Erkennung von Fehlern, aber nicht zur Korrektur von Fehlern benutzt werden kann. Es gibt keine Fehlerkorrekturmöglichkeit für die Daten im Kanal Q. Es gibt drei verschiedenen Betriebsarten, die für den Kanal Q angegeben werden können und von denen jede unterschiedliche Daten trägt und eine verschiedene Funktion hat. Die Betriebsart des Kanals Q erfolgt durch Setzen des geeigneten Werts im Adressenwort 2206. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass das Adressenwort 2206 keine aktuelle Adressierung vornimmt, beispielsweise keine Sektoradressierung, und allein zur Angabe der Betriebsart des Kanals Q dient. Das Adressenwort 2206 wird hier durch den Ausdruck "Adresse" bezeichnet, um mit der im Rotbuch angewandten Terminologie konform zu gehen.
Eine Betriebsart-1-Kanal-Q-Folge 2212 ist derart festgelegt, dass eine binäre 1 in das Adresswort gesetzt wird. In der Betriebsart-1-Kanal-Q-Folge 2212 enthält das Datenfeld 2208 eine Spurnummer 2214 (8 Bits), einen Index 2216 (8 Bits), ein Spurminutenwort TMIN 2218 (8Bits), ein Spursekundenwort TSEC 2220 (8 Bits), ein Spurrahmenwort TFRAME 2222 (8 Bits), ein Nullwort 2224 (8 Bits), ein Absolutminutenwort AMIN 2226 (8 Bits), ein Absolutsekundenwort ASEC 2228 (8 Bits) und ein Absolutrahmenwort AFRAME 2230 (8 Bits). Die Kombination aus TMIN 2218, TSEC 2220 und TFRAME 2222 ergibt die Laufzeit in Minuten, Sekunden und Brüchen in jeder Audiospur. Die Kombination aus AMIN 2226, ASEC 2228 und AFRAME 2230 ergibt jedoch die absolute Zeit in Minuten, Sekunden und Brüchen vom Beginn der Audio-CD-Platte und wird als ATIME 2232 bezeichnet. ATIME 2232 wird für die Sektoradressierung verwendet, und das Rotbuch gibt an, dass ATIME 2232 für jeden Sektor einmalig ist. Daher ist es die ATIME des Kanals Q, die dazu verwendet wird, eine einmalige Adressierung für jeden Sektor einer Audio-CD-Platte vorzusehen. (Es sei darauf hingewiesen, dass die TFRAME und AFRAME in Termen der Sektorzählung ausgedrückt werden, von 0 zu Beginn eines Ein-Sekunden-Intervalls bis 74 am Ende des Ein-Sekunden-Intervalls, weil 75 Sektoren der Audiodaten eine Sekunde Spielzeit bilden. Die hier verwendete Bezeichnung "FRAME" gemäß dem Rotbuch-Standard sollte nicht mit dem Datenrahmen 140 in 1 verwechselt werden.)
Eine Betriebsart-2-Kanal-Q-Folge 2234 wird dadurch festgelegt, dass eine binäre 2 in das Adressenwort 2206 gesetzt wird. In der Betriebsart-2-Kanal-Q-Folge 2234 enthält das Daten-Q-Feld 2208 ein N-Feld 2236 (52 Bits), ein Nullwort 2238 (12 Bits) und die AFRAME 2230 (8 Bits). Das N-Feld 2236 wird dazu benutzt, die UPC/EAN-Katalognummer der Audi-CD-Platte aufzuzeichnen.
Eine Betriebsart-3-Kanal-Q-Folge 2240 wird dadurch festgelegt, dass eine binäre 3 in das Adressenwort 2206 gesetzt wird. In der Betriebsart-3-Kanal-Q-Folge 2240 enthält das Daten-Q-Feld 2208 ein ISRC-Feld 2242 (60 Bits), ein Nullwort 2244 (8 Bits) und die AFRAME 2230 (8 Bits). Das ISRC-Feld 2242 wird dazu benutzt, eine einmalige Nummer an eine Audiospur zu geben.
Die 3 zeigt, dass der Gelbbuch-Standard für CD-ROMs eine 3-Byte-Sektoradresse 330-2 zu Beginn jedes Gelbbuch-Aufzeichnungssektors 330 angibt. Wenn ein CD-ROM-Antrieb Daten von einer CD-ROM liest, ist es die Sektoradresse 330-2, die durch die CD-ROM dazu benutzt wird, den gewünschten Sektor für die Datenwiedergewinnung festzustellen. Für Audio-CD-Platten aber gibt das Rotbuch an, dass alle 2352 Bytes der Sektordaten nur für Audiozwecke verwendet werden sollen; daher kann eine solche Sektoradressierung nicht in den Hauptdatenkanal der Sektoren einer Audio-CD-Platte untergebracht werden. Wenn daher ein CD-ROM-Antrieb für das Lesen der Audiodaten einer Audio-CD-Platte verwendet wird, ist nur die ATIME 2230 (22) für die Festlegung der Sektoradresse des betreffenden Sektors verfügbar. Daher kann eine kopiergeschützte Audi-CD-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung optional einen "positionsgesperrten Kanal Q" enthalten, der im Kanal Q ein Bereich ist, der normalerweuise eine Positionsbezugsinformation hat, der aber geändert worden ist, damit er nicht die Positionsbezugsinformation für einen CD-ROM-Antrieb vorsehen kann. Es gibt mehrere Wege, einen positionsgesperrten Kanal Q zu gewinnen, wie unten beschrieben wird.
Wie vorher erwähnt wurde, offenbart das Spitzenberger-Patent ein kopiergeschütztes Verfahren, das darauf beruht, eine falsche Sektoradresse auf der CD-Platte zu platzieren. Gemäß dem Spitzenberger-Patent können diese falschen Sektoradressen in der Sektoradresse 330-2 (3) oder in einem Subkodekanal platziert werden, der im Fall einer Audio-CD-Platte der Kanal Q 2140 (21) ist. Einige CD-ROM-Antriebe können die Sektoren für das Kopieren nicht feststellen, wenn es eine solche ungültige Sektoradresseninformation auf der Audio-CD-Platte gibt. Jedoch ist dies, wie bereits bemerkt, selbst nicht für die Verhinderung des nicht genehmigten Kopierens mittels vieler CD-ROM-Antriebe wirksam. Das Verfahren und das System gemäß der vorliegenden Erfindung sind aber fähig, sich in das Kopieren mittels solcher CD-ROM-Antriebe einzumischen, indem ein geeignetes Geräusch auf den nicht genehmigten Kopieren platziert wird. Trotzdem ist es noch wünschenswert, den Kopierschutz des verborgenen Geräuschs auf der Audio-CD-Platte durch selektives Sperren der Positionierungsinformation zu verstärken, wie vorher erörtert wurde. Zusätzlich zum Verfahren der Verwendung der ungültigen Sektoradressierung, wie durch das Spitzenberger-Patent offenbart ist, gibt es weitere Wege, wie unten erörtert wird. In all diesen Fällen kann der Kopierschutz durch Sperrung der Positionierungsinformation des Kanals Q erreicht werden.
Es wird zunächst darauf hingewiesen, dass der Kanal Q die Sektoradresseninformation nur dann vorsehen kann, wenn die Betriebsart als Betriebsart 1 gewählt worden ist. Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird daher die Positionierungsinformation des Kanals Q durch Auswahl der Kanal-Q-Betriebsart mit Ausschluss der Betriebsart 1 gesperrt, beispielsweise durch Änderung der Auswahl auf die Betriebsart 2 oder 3, wobei sichergestellt sein muss, dass der Rotbuch- Standard bezüglich der Verwendung der Daten Q 2208 für diese anderen Betriebsarten befolgt wird. Dadurch wird ein positionsgesperrter Kanal Q geschaffen, der eine andere Betriebsart als die Betriebsart 1 hat.
Als nächstes wird bemerkt, dass die Informatiom im Kanal Q Gegenstand der auf CRC basierenden Fehlererkennung ist. Wenn das CRC Null ist, wird bekann termaßen die Fehlererkennung nicht angewandt. Ein Nicht-Null-CRC wird jedoch für die Erkennung von Fehlern im Kanal Q verwendet. Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird daher die Positionierungsinformation des Kanals Q dadurch gesperrt, dass ein ungültiger Wert in das CRC des Kanals Q gesetzt wird, beispielsweise ein ungültiger Nicht-Null-Wert. Dadurch wird auch ein positionsgesperrter Kanal Q mit einem ungültigen CRC geschaffen.
Die besonderen, oben genannten Wege zum Sperren der Positionsinformation der Kanals Q gemäß der vorliegenden Erfindung sind von denen des Verfahren nach dem Spitzenberger-Patent verschieden und dort nicht offenbart, weil sie nicht auf der Änderung der Sektoradressenwerte beruhen.
Ohne Rücksicht darauf, welche Ausführungen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Sperren der Positionsinformation des Kanals Q für die Realisierung ausgewählt wird, kann das Sperren des Kanals Q in dem in 19 gezeigten Aufzeichnungssystem durch Vorsehen einer Kanal-Q-Sperreinheit 1965 zwischen dem Rotbuch-Kodierer 1920 und dem Schalter 1950 erreicht werden. Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wählt die Kanal-Q-Sperreinheit 1965 den Kanal Q unter Ausschluss der Betriebsart 1 aus. Bei einer anderen Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung platziert die Kanal-Q-Sperreinheit 1965 ein ungültiges CRC im Kanal Q.
Platzieren eines verborgenen Geräuschs und Sperren des Kanals 0 Die 23 zeigt konzeptmäßig eine Audio-CD-Platte 2300, die eine Datenspur 2305 enthält, die durch den Laserleser (nicht gezeigt) längs einer Richtung 2310 gelesen wird. Eine Audiodatenspur 2325 erstreckt sich von einem Startpunkt 2315 zu einem Endpunkt 2320. Das verborgene Geräusch und das Sperren der Positionsinformation des Kanals Q gemäß der vorliegenden Erfindung können an geeigneten Punkten in der Audiodatenspur 2325, beispielsweise an Punkten 2330, 2335, 2340 und 2345, platziert werden. Der genaue Ort ist nicht wichtig für das Funktionieren des dabei erreichten Kopierschutzes.
Unterschied zu den Strichmarkierungsanordnungen
Es sei darauf hingewiesen, dass das auf der originalen CD-Platte platzierte, verborgene Geräusch gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedlich zur Platzierung von bedeutungsvollen Daten auf dieser Platte ist, wie sie bei verschiedenen Strichmarkierungsanordnungen ausgeführt wird. Wie an sich bekannt ist, können kennzeichnende Daten mit einer digitalen Darstellung eines Inhaltssignals (beispielsweise einer Audio- oder Anzeigeinformation) derart kodiert werden, dass die kodierten, kennzeichnenden Daten mit dem Inhaltssignal gerade bleiben, wenn sie einer weiteren digitalen Verarbeitung unterzogen werden. Die Absicht einer solchen Kodierung ist, das Kopyright oder andere Eigentümerdaten im Inhaltssignal derart einzubetten, dass diese Eigentümerdaten von den Kopien ohne Beeinträchtigung der Inhaltssignalqualität nicht leicht entfernt werden können und daher dazu dienen, die Materialquelle in den Kopien zu kennzeichnen, jedoch können solche Kopien hergestellt werden. Ein derartiges Strichmarkierungsverfahren ist beispielsweise im US-Patent 5 889 868 und im US-Patent 5 905 800 offenbart, beide von den Erfindern Moskowitz et al. Bei der Strichmarkierungsanordnung ist ein zu beachtendes, wichtiges Kriterium das, dass die eingebettete Strichmarkierungsdaten die Wiederga be des Inhaltssignals nicht merklich verändern. Das gemäß der vorliegenden Erfindung im Inhaltssignal eingebettete, verborgene Geräusch enthält jedoch keine Information und dient dazu, eine nicht genehmigte Kopie durch merkliche Änderung der Wiedergabe des Inhaltssignals von einer nicht genehmigten Kopie unbrauchbar zu machen. Deshalb haben die CD-Platte und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht die Aufgabe, Strichmarkierungsmöglichkeiten zu schaffen. Ferner sorgt die Strichmarkierung selbst nicht für Kopierschutzmöglichkeiten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer kopiergeschützten Audio-CD-Platte, die eine Vielzahl von Fehlerkorrekturkodewörtern enthält, die jeweils eine Anzahl von Audiodatenabtastungen eines Audiosignals aufweisen, durch Vorsehen eines verborgenen Geräuschs auf der kopiergeschützten Audio-CD-Platte, das die Wiedergabe des Audiosignals von der Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht stört, aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte stört, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) mindestens eine Audiodatenabtastung des Audiosignals wird ausgewählt, (b) die Datensymbole, die die mindestens eine Audiodatenabtastung darstellen, werden festgelegt, (c) die Datensymbole werden mit fehlerhaften Symbolen überschrieben, (d) die die Datensymbole enthaltenden Fehlerkorrekturkodewörter werden festgelegt und (e) die Fehlerkorrektur des Fehlerkorrekturkodeworts wird gesperrt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswählen der mindestens einen Audiodatenabtastung die Auswahl einer vollständig unterdrückbaren Audiodatenabtastung umfasst, die eine vorhergehende Audiodatenabtastung und eine nachfolgende Audiodatenabtastung aufweist, wobei der Wert der vollständig unterdrückbaren Audiodatenabtastung einem linearen Interpolieren der vorhergehenden Audiodatenabtatung und der nachfolgenden Audiodatenabtastung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die fehlerhaften Symbole überlagerten Impulsen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Audio-CD-Platte eine Vielzahl von Sektoren aufweist und das Auswählen der mindestens einen Audiodatenabtastung die Auswahl mindestens einer Audiodatenabtastung in jedem Sektor einer Sektorgruppe umfasst, die aus einer Vielzahl von Sektoren ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlerkorrekturkodewörter eine Vielzahl von Paritätssymbolen enthalten und das Sperren der Fehlerkorrektur der Fehlerkorrekturkodewörter den Schritt des Überschreibens mindestens eines der Paritätssymbole mit einem beliebigen, fehlerhaften Symbol umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fehlerkorrekturkodewort eine Vielzahl von Paritätssymbolen aufweist und das Sperren der Fehlerkorrektur des Fehlerkorrekturkodeworts den Schritt des Überschreibens mindestens eines der Paritätssymbole mit einer Löschung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Audio-CD-Platte auch einen Kanal Q mit einer Positionierungsinformation aufweist und das Verfahren den Schritt des Sperrens der Positionierungsinformation des Kanals Q umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kanal Q eine auswählbare Betriebsart unter Einschluss einer Betriebsart 1 hat und das Sperren der Positionierungsinformation des Kanals Q das Auswählen des Kanals Q mit Ausnahme der Betriebsart 1 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kanal Q ein CRC hat und das Sperren der Positionierungsinformation des Kanals Q das Setzen eines ungültigen Werts in das CRC umfasst.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte, die eine Vielzahl von Symbolen, die Audiodatenabtastungen eines Audiosignals darstellen, und ein verborgenes Geräusch aufweist, das die Eigenschaft besitzt, dass die Wiedergabe des Audiosignals von der Audio-CD-Platte auf einem üblichen Audiospieler nicht gestört ist, aber das nicht genehmigte Kopieren der Audio-CD-Platte auf einem üblichen CD-Rekorder und die Wiedergabe einer auf einem üblichen CD-Rekorder gemachten, nicht genehmigten Kopie der Audio-CD-Platte gestört ist, wobei die kopiergeschützte Audio-CD-Platte mindestens ein fehlerhaftes Symbol aufweist, das nicht dem Audiosignal entspricht, und das mindestens eine fehlerhafte Symbol in einem gesperrten Fehlerkorrekturkodewort enthalten ist.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte nach Anspruch 10, wobei das gesperrte Fehlerkorrekturkodewort mindestens ein beliebiges, fehlerhaftes Symbol enthält.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte nach Anspruch 10, wobei das gesperrte Fehlerkorrekturkodewort mindestens eine Löschung enthält.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte nach Anspruch 10, wobei sie einen positionsgesperrten Kanal Q hat.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte nach Anspruch 13, wobei der positionsgesperrte Kanal Q eine Betriebsart unter Ausschluss der Betriebsart 1 aufweist.
Kopiergeschützte Audio-CD-Platte nach Anspruch 13, wobei der positionsgesperrte Kanal Q ein ungültiges CRC aufweist.