JP3377047B2 - ソース識別データをビデオ信号に挿入する方法及び装置 - Google Patents

ソース識別データをビデオ信号に挿入する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本願特許明細書の開示の一部は、著作権保護を受ける
素材を含む。著作権所有者は、特許商標局のファイル又
は記録において明らかであるので、この特許の開示者に
よる複製の作成に異議を唱えないが、それ以外の場合に
は、全ての著作権の権利を留保する。
発明の背景 ビデオの著作権侵害行為が日増しに激しくなるのに伴
って、ビデオ録画又はビデオ伝送が許可されたソースか
ら発生させられたかどうかを識別する方法を持ちたいと
いう要望が高まる。垂直期間のデータ伝送能力を用いた
ソース又はテープ識別処理は当業者に周知である。しか
し、かかるシステムは、帰線消去及び再書込み技術によ
りソース識別データを除去する場合に問題を生じる。従
来のソース識別又は“識別特徴（fingerprint）”シス
テムは、ビデオ信号の活性時間の間にデータを伝送しな
い。
ビデオ著作権侵害行為の一形態は、映画を上映する劇
場内のスクリーン及びスピーカから画像及び音声を記録
するためビデオカメラを使用している。一般的に、この
方法は非常に質の悪いコピーを生成する。しかし、概し
て米国以外の世界の中には、かかるコピーが許容され得
る地域がある。劇場におけるビデオ映画映写システムの
使用は普及し始めている。一般的に言うと、上記システ
ムは、映写の前に電子ビデオ信号を保護するためビデオ
スクランブルの形式を組み込む。しかし、垂直期間のソ
ース識別及びビデオスクランブルは、一旦信号がスクラ
ンブル解除されると、映写された画像を保護しない。
映画及びその他の素材のソース識別の方法は、不法な
複製の可能性を低下させ、かかる複製が行われた場合に
複製物の劇場又はソースを識別するためにソースコード
を提供することが必要である。
発明の概要 本発明は、データ（識別特徴）を、ビデオ信号の見え
方と、データ読み取り器、即ち、識別特徴読み取り器に
よるデータの取得とを妨害することなくビデオ信号の活
性画像領域に挿入する方法及び装置に関する。データ挿
入又は“識別特徴書込み（fingerprinting）”処理は、
データ挿入ユニットの出力から作成されたあらゆるビデ
オテープから読み返される情報を伝搬させるためビデオ
ペデスタルを動的にオフセットさせることにより行われ
る。特に、識別特徴は、使用されるユニットのID番号及
び現在の日付を伝搬する。上記のオフセットは、１個の
完全なフィールドに亘って持続し、約0.5IRE単位の振幅
を有する。所定のフィールドは公称セットアップ、又
は、公称値から0.5IRE単位だけ差があるセットアップ値
を有する。
読み取り器は、ビデオ信号から特別特徴を検出し、表
示用のデータを処理する。データ読み取り器はビデオ素
材が再生された特定の劇場及び日付のようなビデオ情報
のソースをこのデータから判定することができる。他の
応用は、ビデオが記録されたときに、ソースデータを組
み込む。
図面の簡単な説明 図１はデータ挿入装置のブロック図であり、 図2a−2eは、同期ワードを表わす波形の系列であり、 図３は識別特徴読み取り器のブロック図である。
発明の詳細な説明 データ挿入又は“識別特徴書込み”処理は、データ挿
入ユニットの出力から作成されたあらゆるビデオテープ
から読み返される情報を伝搬させるためビデオペデスタ
ルを動的にオフセットさせることにより行われる。特
に、識別特徴は、使用されるユニットのID番号及び現在
の日付を伝搬する。上記のオフセットは、１個の完全な
フィールドに亘って持続し、約0.5IRE単位の振幅を有す
る。所定のフィールドは公称セットアップ、又は、公称
値から0.5IRE単位だけ差があるセットアップ値を有す
る。
識別特徴が書き込まれるべきビデオ信号12は、ビデオ
プロセッサ14に入力される。ビデオプロセッサ14は、同
期分離器16と水平及び垂直帰線消去器18とにビデオ信号
12を供給する。識別特徴データ20はデータ変調器22に入
力される。識別特徴データ20は直列又は並列の何れの形
式でも構わない。
識別特徴データフォーマットは64ビットブロックであ
る。先頭の16ビットは同期ワード発生器21により発生さ
せられた（データ）フレーム同期ワードであり、次の16
ビットはソースID番号であり、最後の32ビットは日付コ
ードである。典型的な同期ワードは図2aに示される。ブ
ロックは無限に繰り返される。信号フォーマットは、２
進マンチャスター形であり、“0"は０−１の遷移により
表わされ、“1"は１−０の遷移により表わされ、位相基
準は図2bに示されたような同期ワードにより供給され
る。従って、各データビットは２フィールドを占める。
他のデータビットを使用してもよいことは当業者には明
らかであり、再現処理はそれに従って調整される。
データ変調器22は、直列又は並列の形式の識別特徴デ
ータ20及び同期ワードデータ21を受け、同期ワードとし
ての16ビットと、後に続くソースID用の16ビットと、日
付コード用の32ビットとにより構成される上記のような
フォーマット化された識別特徴データを発生する。上記
データはビデオ信号に入力されるので、上記データをビ
デオ信号に同期させる必要がある。同期分離器16の出力
は、垂直（フィールド）同期パルス24からなる。同期分
離器16は、ビデオ信号から垂直同期パルス24を分離させ
るため、テレビジョン技術の当業者に公知の技術を使用
する。上記データをシステムにより使用可能なフォーマ
ットに挿入するのに加えて、データ変調器22は、垂直同
期パルス24を用いて任意のフォーマット化された識別特
徴データの開始をフィールドレートに同期させる。
上記データ変調器22から出力されたデータの個別のビ
ットは一つ以上のフィールドを占めるので、入力された
ビデオ信号の水平と垂直の帰線消去期間中、データを消
去することが必要である。水平及び垂直帰線消去発生器
18は、ビデオプロセッサ14からビデオ信号を受け、デー
タ消去器28に結合された水平及び垂直の合成帰線消去信
号26を発生する。フォーマット化された識別特徴データ
30は、データ消去器28のデータ入力に供給される。デー
タ消去器28は、入力されたビデオ信号の水平と垂直の帰
線消去期間中のデータを消去するため、水平及び垂直帰
線消去信号26を使用する。データ消去器28の出力は、帰
線消去されたフォーマット識別特徴データ32であり、ビ
デオ信号に加算するため、ビデオプロセッサに戻すよう
結合され、識別特徴が書き込まれたビデオ信号34を生成
する。
識別特徴が書き込まれたビデオ信号34がスクリーン上
に映写、又は、ビデオモニタ上に表示されたとき、挿入
に起因したビデオレベルの変化が視聴者には認知されな
いが、信号を直接、又は、映写された画像のスクリーン
外の録画を行なうテレビジョンカメラを介して記録する
ビデオレコーダにより検出される。
再現又は“読み取り”処理は、図３に示される。識別
特徴読み取り器40は、識別特徴が書き込まれたビデオ信
号42内のあらゆるフォーマット識別特徴データ30（図
１）を検出し、解析するため使用される。識別情報が書
き込まれたビデオ信号42（図１の信号34と類似してい
る）は約1kHzのカットオフ周波数を有するローパスフィ
ルタ44に結合される。ローパスフィルタの出力は、アナ
ログ／ディジタル変換器46を介して、30Hzノッチフィル
タ82に結合される。30Hzノッチフィルタは、整合フィル
タ52に接続されるが、再生ビデオヘッドの差に起因した
テープ出力レベル中のフレーム間の変化としてデータ中
に観察され得る30Hzの成分を除去するため使用される。
30Hzノッチフィルタは整合フィルタ52の前後の何れに置
いても構わない。
30Hzノッチフィルタ82の出力は、アナログ／ディジタ
ル変換器46に結合される。アナログ／ディジタル変換器
46は、クロック発生器50からクロック信号48を受ける。
クロック周波数は約4kHzである。しかし、1kHz乃至15kH
zのクロック周波数は同程度に使用可能である。クロッ
ク周波数は、入来ビデオにロックされる。30Hzノッチフ
ィルタ82の出力は整合フィルタ52に結合される。整合フ
ィルタ52は、第１の近似までデータの振幅を２倍にし、
ビデオ内容を殆ど取り消す。整合フィルタ52の出力は図
2cに示される。
整合フィルタ52の出力は、再生信号中の時間基準誤差
に起因して必ずしも十分に明瞭な信号を更なる処理に供
給しない。整合フィルタ52の出力信号の使用可能性を改
良するため、整合フィルタ52の出力信号は、２乗器84
と、データのビットのクロック信号を発生させるため位
相ロックループ86に結合される。このクロック信号88
は、時間基準誤差に起因したデータの変化を除去するた
め記憶レジスタ56に供給される。
取り消されたビデオを伴うデータを含む整合フィルタ
52の出力は、データフレーミングを確定するため同期ワ
ードと相関させられる。データは、適切にフレーム化さ
れた後、SN比（SNR）を更に改善するためディジタル的
に一体化される。この処理は、128個の連続的なフィー
ルドのディジタル化された値を、クロック信号88により
クロック同期させられた記憶レジスタ56に書き込むこと
により行われる。シフトレジスタ56、相関器58、同期ワ
ード発生器60、ピーク検出器62及びアドレス制御64は、
ユーザがデータを読めるようにすべくデータを同期させ
るため使用されるループ内にある。記憶レジスタ50の出
力は相関器58に供給される。更に、プログラムされた同
期ワード発生器60は、図2dに示されるように、識別特徴
データ32内の同期ワード情報を同期ワード66と相関させ
るため、特有の同期ワード66を相関器58に供給する。図
2eに示されるような相関データ68はピーク検出器62に供
給される。同期ワード66と、認識特徴データ32の同期ワ
ード情報が一致するならば、次の128個のフィールドの
ディジタル化された値を最初のフィールドの値に加算
し、必要に応じて処理を継続する。累算が進むと共に、
各レジスタ内のデータ値は、パスの数により直接的に乗
算され、一方、ビデオ及びノイズは平均化されて消える
傾向がある。一般的に20を超えた適当な数のパスの後
に、128個の高い又は低いオフセットのフィールドの再
現された系列が加算器72と64ワードレジスタ76とに供給
され、データは元の64ビットにデコードされ、適切なデ
ータが出力端子80に読み出される。
上記の装置は、ハードウェア実現手段、又は、ハード
フェアとソフトウェアの組み合わせを使用する。マット
ラブ（MATLAB）言語を用いて書かれた識別特徴読み取り
器の一部のソフトウェア実現手段用のソースコード情報
が添付される。
読み出されたデータは、64ビットのデータストリーム
を読む能力のある任意の表示装置に接続することができ
る。かかる装置は、英数字ディスプレイ又はコンピュー
タスクリーンでもよく、上記データはオンスクリーン表
示用のビデオ信号に組み込んでも構わない。表示装置は
ID番号及び日付コードを表示する。
上記の素子を用いた実験中に、データは、１ボルトビ
デオ信号上の1/2ミリボルトの付近の0.1IRE未満まで低
下しても再生可能であることが分かった。
挿入装置と読み取り器との同期ワードが同一でない限
り、出力が得られないが、或いは、誤った結果が得られ
ることに注意する必要がある。読み取り器がより汎用的
に使用できるようにするため、読み取り器内の同期ワー
ド発生器は、製造者によってユーザ用に、或いは、ユー
ザ自身によるプログラムが可能である機能を有する。
本質的に、上記のシステムを使用する間に、システム
を破ることを企図する者は、128フィールドずつの中か
ら１乃至２フィールドだけを消去又は歪ませる可能性が
あり、歪みは非常に短時間であるので、著作権侵害行為
をうけた信号の利用性に著しく影響を与えることはな
い。データは周期的であるため、これにより文字の中の
一つが歪む。どの文字であるかは特定できないが、上記
のデータフォーマットを用いる場合に、ID番号の文字の
中の一つに当たる確率は25％であるので、著作権侵害行
為を受けたユニットの身元が識別される。或いは、著作
権侵害行為は、識別特徴読み取り器が、矛盾した又は正
しくない結果を生じるように、元の識別特徴を交換又は
無効にする信号を付加する。
他の実現手段は幾つかの利点がある。スペクトラム拡
散伝送に使用される技術と類似した技術で、基本データ
レートが低下させられ、元のフレームレートの既知の疑
似ランダムシーケンスと排他的論理和が行われる。通
常、疑似ランダムシーケンスはデータシーケンスよりも
非常に長い。これは、データの可視性を最低限に抑える
ためセットアップの変化レートを高い状態に維持し、同
時にデータ文字を遮ろうとするあらゆる企ては、信号中
の許容できない程長い部分を消去する利点がある。第２
の他の実現手段は、周期的な歪みが特定のデータ文字を
十分に歪ませることがないように、時間的に異なる態様
でブロック内のデータビットの位置をランダムに交換す
るだけである。この第２の方法のためのデータ再生の方
が明らかに複雑であるが、従来技術の範囲内に十分に収
まる。
第３の他の実現手段は、信号に付加される前にデータ
を暗号化し、検出のため相補的な暗号解読技術を使用す
る。
上記の装置及び方法は、識別特徴信号をビデオ信号に
付加するシステム及び装置を開示する。上記の方法及び
装置の本質的な用途の一つは、著作権侵害行為を防止
し、或いは、著作権が侵害されたビデオ素材のソースを
識別することである。この概念の別の実施例は、最終的
にビデオフォーマットに記録されたオリジナルフィルム
に識別特徴を書き込むことである。これは、二つの方法
の中の一方により実現される。フィルムに複製されてい
るようなフィルムは、フィルムプリンタの照明の僅かな
増加を与えるため、短いターンオン／オフ時間と共にバ
イアス光源を有する。このバイアスライトは十分に低い
ので、非常に小さい輝度のシフトを作成することができ
るが、フィルムを見る人には見えない。第２の方法はフ
ィルムの映写中にこのバイアスを与える。バイアス光の
レートは、種々の映写媒体、毎秒24フレームの直接フィ
ルム映写、50Hzのテレビジョンシステムで使用されたと
きの毎秒25フレーム、或いは、60Hzのテレビジョンシス
テムで使用されたときの3/2メカニズムを考慮する。
上記の説明は例示であり、その例に限定されることは
ない。本発明の開示に鑑みて、更なる変形が当業者には
明らかである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−134996（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−46392（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−30385（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3885217（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/00 - 7/088

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ビデオ信号へ組み込むための同期ワードを
    含み、ビデオ信号と同期させられたソース識別データ
    を、視聴者には見えないように、ビデオの連続したフィ
    ールドより形成されたビデオ信号の活性画像に組み込む
    方法であって、 垂直同期パルスに応じた垂直レートでソース識別データ
    をビデオ信号に同期させるため、ビデオ信号から垂直同
    期パルスを分離する段階と、 ビデオ信号のビデオペデスタルを高い方又は低い方へ動
    的にオフセットさせるために、連続したフィールドのう
    ちの一つ以上のフィールドの間は一定に保たれるオフセ
    ットで、同期したソース識別データを発生させる段階
    と、 同期したソース識別データをビデオ信号の活性画像に付
    加する段階と、 同期したソース識別データがビデオ信号の活性画像へ付
    加される前に、ビデオ信号の水平帰線消去期間及び垂直
    帰線消去期間中の同期したソース識別データを消去する
    段階と、 を有する方法。
  2. 【請求項２】ソース識別データは符号化されている、請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】上記オフセットは0.1乃至0.5IREの振幅を
    有する、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】視聴者には見えないソース識別データを、
    ビデオの連続したフィールドより形成されたビデオ信号
    の活性画像に組み込む装置であって、 ビデオ信号の活性画像に組み込まれる同期ワードを含む
    ソース識別データを発生させる発生手段と、 ビデオ信号から垂直同期パルスを分離する同期分離器
    と、 ソース識別データ及び垂直同期パルスを受信し、ソース
    識別データをフォーマットし、同時に垂直同期パルスに
    応じてソース識別データを同期させる変調手段と、 ビデオ信号のビデオペデスタルを少なくとも１フィール
    ド全体に亘って動的にオフセットさせることにより、同
    期したソース識別データをビデオ信号の活性画像へ付加
    する処理手段と、 ビデオ信号の水平帰線消去期間及び垂直帰線消去期間中
    の同期したソース識別データを消去する消去手段と、 を有し、 消去され同期したソース識別データがビデオ信号の活性
    画像へ付加されるように、上記消去手段の出力が上記処
    理手段へ供給される、 装置。
  5. 【請求項５】上記発生手段は符号化データを発生させ
    る、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】上記処理手段は、ビデオ信号を受け、上記
    同期分離器及び上記消去手段へビデオ信号を出力するビ
    デオプロセッサを具備し、 上記消去手段は、 上記ビデオプロセッサからビデオ信号を受け、合成され
    た水平及び垂直帰線消去信号を生成する帰線消去発生手
    段と、 同期したソース識別データ及び合成された水平及び垂直
    帰線消去信号を受け、ビデオ信号に同期したソース識別
    データを出力するデータ消去器と、 を具備する、 請求項４記載の装置。
  7. 【請求項７】連続したビデオフィールドの全フィールド
    のビデオペデスタルは、0.1乃至0.5IREの振幅で高い方
    又は低い方へ選択的にオフセットされる、請求項４記載
    の装置。
  8. 【請求項８】ソース識別データは、ビデオ素材のソース
    を識別するデータ及び日付コードを含む、請求項４記載
    の装置。
  9. 【請求項９】ビデオ素材のソースは、特定の劇場又は特
    定のビデオカセットレコーダである、請求項８記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】ソース識別データの中のソース識別番号
    及び日付コードは、ユーザによって与えられる、請求項
    ４記載の装置。
  11. 【請求項１１】ビデオ信号と同期させて付加された同期
    ワードを含み、視聴者には見えないビデオ信号のソース
    識別データを検出する方法であって、 ローパスフィルタ処理されたビデオ信号を得るためビデ
    オ信号及びソース識別データをローパスフィルタ処理す
    る段階と、 ローパスフィルタ処理されたビデオ信号をディジタル信
    号へ変換する段階と、 １フィールド全体に亘って一定に保たれたビデオ信号の
    ビデオペデスタル正又は負の動的オフセットとして、ソ
    ース識別データを検出する段階と、 ソース識別データを表わす連続的な信号を一時的に記憶
    する段階と、 第２の同期ワードを生成する段階と、 記憶されたソース識別データに含まれる第１の同期ワー
    ドを第２の同期ワードと相関させる段階と、 最終的に表示できるソース識別データ信号を再生すべ
    く、ビデオ信号を平均化する間にデータを作成するた
    め、複数のソース識別データ信号を累算する段階と、 を有する方法。
  12. 【請求項１２】上記検出する段階は、ソース識別データ
    を再生すべく、ビデオ信号を取り消すと共に、ソース識
    別データの振幅を増加させるため、ローパスフィルタ処
    理されたビデオ信号を整合フィルタ処理する段階を有す
    る、 請求項11記載の方法。
  13. 【請求項１３】ビデオペデスタルのオフセットは0.1乃
    至0.5IREの振幅を有する、請求項11記載の方法。
  14. 【請求項１４】ビデオ信号に含まれ、ビデオ信号の活性
    画像中に第１の同期ワードを組み込む、視聴者には見え
    ないソース識別データを検出する装置であって、 ソース識別データを含むビデオ信号をローパスフィルタ
    処理するローパスフィルタと、 上記ローパスフィルタ処理されたビデオ信号を受け、第
    １のクロック信号に応じて信号をディジタル化するアナ
    ログ・ディジタル変換器と、 ディジタル化された信号を受け、１ビデオフィールド全
    体に亘って一定に保たれるオフセットであって、各オフ
    セットが上記ソース識別データを定めるビデオペデスタ
    ルの正又は負の動的オフセットの形で、ビデオ信号のビ
    デオペデスタルの変化を検出する整合フィルタと、 第２の同期ワードを発生させる同期ワード発生器と、 上記ソース識別データを表わす連続的な信号を記憶する
    記憶回路と、 ソース識別データ信号を得るため、上記記憶されたソー
    ス識別データに含まれる同期ワードを第２の同期ワード
    と相関させる相関器システムと、 上記ソース識別データ信号を累算し、ビデオペデスタル
    内の動的オフセットに対応した最終的なソース識別デー
    タ信号を出力するレジスタと、 を有する装置。
  15. 【請求項１５】ローパスフィルタは200Hz乃至1kHzのカ
    ットオフ周波数を有する、請求項14記載の装置。
  16. 【請求項１６】上記第１のクロック信号は、上記ローパ
    スフィルタのカットオフ周波数の４倍のクロック周波数
    を有する、請求項14記載の装置。
  17. 【請求項１７】同期ワード発生器は、プログラムされた
    読み取り専用メモリを含む、請求項14記載の装置。
  18. 【請求項１８】ソース識別データは、ビデオ信号の対応
    したビデオフィールドに対する正、負及び不変のオフセ
    ットで、ビデオ信号のビデオペデスタルをオフセットさ
    せることにより、ビデオ信号で搬送される、請求項14記
    載の装置。
  19. 【請求項１９】同期ワードを含む視聴者には認知されな
    いソース識別データを映画フィルムの連続した画像フレ
    ームに組み込む方法であって、 ソース識別データを発生させる段階と、 映画フィルムの選択された画像フレームに、ソース識別
    データを表わす非常に小さい輝度のシフトを付加するた
    め、画像フレームと同期させてバイアスライトを選択的
    にターンオン及びターンオフさせることにより、ソース
    識別データを映画フィルムに組み込む段階と、 を有する方法。
  20. 【請求項２０】バイアスライトのシフトは、映画フィル
    ムがフィルムプリンタを用いて複製されるときに加えら
    れる、請求項19記載の方法。
  21. 【請求項２１】バイアスライトのシフトは、フィルム映
    写機によるフィルムの映写中に加えられる、請求項19記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】バイアスライトをターンオン及びターン
    オフさせるレートは媒体によって決められ、 直接フィルム映写の場合、レートは毎秒24フレームであ
    り、 50Hzのテレビシステムの場合、レートは毎秒25フレーム
    であり、 60Hzのテレビジョンシステムの場合、１秒あたりのフレ
    ーム数を決めるため、50Hzのテレビジョンシステムのレ
    ートの3/2の割合を利用する、 請求項19記載の方法。
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