KR19990023854A

KR19990023854A - 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990023854A
Application number: KR1019980034432A
Authority: KR
Inventors: 노조무 이케다; 아키라 오기노; 히사요시 모리와키; 다카시 고하시; 유지 기무라
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 1999-03-25
Also published as: US6470137B1; CN1147057C; TW391100B; CN1222733A; JPH1175166A; EP0899949A1; CA2245415A1

Abstract

재생화상에 대한 스펙트럼확산된 부가정보신호에 의한 시각적인 영향은 영상신호에 대한 중첩의 경우, 각 칩구간에서 소정 패턴으로 스펙트럼확산된 부가정보신호의 레벨을 연속적으로 변화시킴으로써 재생화상에 대하여 제어될 수 있으며, 복제방지 제어정보 또는 저작권정보 등인 스펙트럼확산 부가정보신호는 스펙트럼확산된다.

Description

영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법 및 장치

본 발명은 재생화상에 최소한의 영향을 주는 방식으로 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

디지털VTR이나 MD(미니 디스크) 기록재생장치 등의 디지털정보 기록장치가 광범위하게 보급되고, 또한 기록기능을 구비한 DVD(digital video disc 또는 digital versatile disc)장치도 개발되었다. 이들 디지털정보 기록장치에서는 다양한 부가정보신호가 주정보신호로서의 디지털 영상신호와 디지털 오디오신호, 또는 컴퓨터 데이터에 대하여 기록될 수 있다.

이 경우, 상기 부가정보신호는 디지털신호이며, 또한 예를 들면, 디지털 정보신호의 블록단위로 데이터에 부가되는 헤더부나 다른 TOC(Table of Contenrs) 영역과 같이 디지털 정보신호와 영역적으로 구별되는 영역에 기록되는 신호로서 디지털 정보신호에 대하여 부가된다.

기록과 전송을 위하여 이미 존재하는 주정보신호에 부가정보신호가 중첩되는 시스템의 경우에 있어서, 부가정보신호는 헤더부에서 디지털 정보신호에 직접적으로 중첩되는 것이 아니라, 간접적인 영역에 부가된다. 그러므로 부가정보신호는 필터링이나 변경에 의해 용이하게 제거될 수 있어, 어떤 경우에는 기록장치나 재생장치에서 필요한 부가정보신호를 검출하는 것이 불가능하게 된다. 특히, 부정한 복제를 방지하기 위하여 부가정보신호로서 제어정보와 저작권정보가 부가될 때, 그러한 부가정보신호가 제거되기 때문에 소정 목표를 달성할 수 없는 경우도 발생할 수 있다.

또 상술한 바와 같이 부가정보신호가 간접적인 구역에 부가될 때, 디지털 정보신호가 아날로그신호로 변환되면, 부가정보신호는 제거되어 주정보신호만을 얻을 수 있다. 이것은 디지털 정보신호의 부정한 복제를 방지하기 위해 부가정보신호로서 상술한 복제방지 제어신호를 중첩하더라도, 상기 디지털신호가 아날로그신호로 변환된다면 그러한 복제방지 수단은 이미 의미를 가질 수 없다는 것을 의미한다.

부가정보신호가 제거되는 경우와 디지털신호가 아날로그신호로 변환되는 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위한 부가정보신호의 중첩시스템으로서, 본 출원인은 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 스펙트럼확산되고, 스펙트럼확산된 부가정보신호가 영상신호에 중첩되어, 영상신호가 디지털데이터 또는 아날로그데이터에 의해 기록되는 시스템을 제안하였다(미국 특허출원 08/75510)

이 시스템에서는, 확산부호로서 이용되는 예를 들면, PN(Pseudorandom Noise) 계열 부호(이하, PN부호라 한다)를 높은 주기로 발생시켜 스펙트럼확산을 위하여 이것을 부가정보신호와 승산한다. 따라서 협대역, 고레벨의 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 영상신호에 아무런 영향도 주지 않는 광대역, 극저레벨의 신호로 변환될 수 있다. 이 스펙트럼확산된 부가정보신호, 즉 스펙트럼 확산신호는 아날로그신호에 중첩되어 기록매체에 기록된다. 이 경우, 기록매체에 기록되는 영상신호는 원하는 바에 따라 아날로그 또는 디지털신호가 될 수 있다.

관련 기술의 상기 시스템에서는, 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 영상신호와 동일 시간, 동일 주파수에서 중첩되기 때문에, 불법적으로 복제하고자 하는 자가 영상신호로부터 중첩된 복제방지 제어신호를 제거하는 것이 어렵게 된다. 한편, 역스펙트럼확산에 의해 중첩된 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호를 검출하여 이용하는 것은 가능하다.

재생동작 시에 영상신호에 중첩되어 있는 부가정보신호는 영상신호에서 제거되지 않기 때문에, 전술한 것과 같이 영상신호의 재생화상에 영향을 주지 않는 저레벨의 부가정보신호가 영상신호에 중첩되어야 한다. 그러나, 부가정보신호가 저레벨이라 하더라도, 검출될 수 있을 정도의 레벨이어야 한다.

상술한 바와 같이, 영상신호와 함께 복제방지 제어신호가 기록장치 측에 확실하게 제공될 수 있고, 이 기록장치 측에 있어서, 상기 복제방지 제어신호가 기록장치 측에서 검출되어 검출된 복제방지 제어신호에 따라 신뢰할 수 있는 복제제어가 실현될 수 있다.

한편, 영상신호가 디지털신호로서 기록되는 경우에, 영상신호는 복수 화소단위로 블록화되고, 상기 영상신호는 블록단위로 압축된다. 그러므로, 스펙트럼 확산신호를 생성하기 위한 확산부호의 1칩은 1블록에 할당되어 스펙트럼확산된 부가정보신호가 영상신호에 중첩되는 것이 고려될 수 있다.

그러나, 이 경우에, 1블록에 할당된 칩당 중첩레벨을 스펙트럼 확산신호의 0과 1의 레벨에 따라 일정한 레벨로 설정하는 경우에는, 부가정보신호의 중첩레벨이 블록단위로 변화하여 블록단위의 화상의 구분된 영역을 볼 수 있다.

따라서 본 발명은 중첩된 부가정보신호에 의한 재생화상의 열화를 방지할 수 있는 중첩방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 부가정보신호 중첩장치의 바람직한 실시의 형태인 장치의 일예를 나타내는 블록도이다.

도 2a 내지 2c는 본 발명의 부가정보신호 중첩방법의 바람직한 실시의 형태의 주요한 설명을 위한 도면이다.

도 3은 도 1의 장치의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 4f는 본 발명의 부가정보신호 중첩방법의 바람직한 실시의 형태의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트를 나타낸다.

도 5는 도 1의 장치의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 6은 도 1의 장치의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 7a 내지 7h는 본 발명의 부가정보신호 중첩방법의 바람직한 실시의 형태의 중첩패턴의 일예를 나타내는 도면이다.

도 8a 내지 8d는 정보신호와 스펙트럼 확산신호의 중첩레벨 사이의 관계를 설명하는 도면이다.

도 9a와 9b는 본 발명의 부가정보신호 중첩방법의 바람직한 실시의 형태의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

11 : 입력단자 12 : 레벨가산회로

13 : A/D변환기 14 : 블록분할부

16 : 양자화부 18 : 동기분리회로

19, 193 : 타이밍신호발생부 20 : PN발생부

21 : PN반복부 22 : SS복제방지 제어신호 생성부

23 : 중복레벨제어부 191 : PN발생타이밍신호 생성부

192 : PN클럭생성부 211 : 스위칭회로

212 : 시프트레지스터

본 발명에 의한 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법 및 장치는, 영상신호와 동기하여 영상신호 화상의 소정의 복수 화소의 각 주기에 따른 칩구간을 갖는 스펙트럼 확산부호를 생성하고, 스펙트럼 확산된 부호로 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 스펙트럼확산된 부가정보신호를 생성하고, 각 칩구간에 대응하는 주기에서 소정의 패턴으로 스펙트럼 확산된 부가정보신호의 레벨을 연속적으로 변화시켜 레벨변화된 스펙트럼 확산된 부가정보신호를 생성하고, 레벨변화된 스펙트럼확산된 부가정보신호를 영상신호에 중첩하여 출력영상신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

따라서 복수의 화소에 대응하는 주기 단위에서 스펙트럼 확산된 부가정보신호의 레벨이 일정하지 않고 연속적으로 변화하기 때문에, 부가정보신호는 재생화상에서 매 복수 화소에서의 구분된 영역이 눈에 띄지 않도록 영상신호에 중첩될 수 있다.

본 발명의 목적과 이점은 첨부하는 도면을 참조하여 이하에서 상술되는 본 발명의 바람직한 실시의 형태로부터 명확해질 것이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 바람직한 실시의 형태에서, 영상신호는 MPEG2방식 등의 DCT(이산 코사인변환)를 이용한 압축시스템에 의해 디지털신호로 압축되고, 그 압축된 영상신호는 네트워크를 통하여 전송되거나 또는 기록매체에 기록되는 방식에 의해 전송된다.

도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 영상신호의 1프레임(또는 1필드)의 1화상포맷은 예를 들면, 수평방향으로 8화소, 수직방향으로 8화소로 구성되는 직사각형 구역마다 블록(BL)으로 분할된다. 부가정보신호는 확산부호의 1칩이 1블록에 할당되도록 스펙트럼 확산신호로서 영상신호에 중첩된다.

영상신호에 대한 스펙트럼 확산신호의 1칩의 값이 0이면 양의 레벨이 중첩되고, 값이 1이면 음의 레벨이 중첩되는 방식으로 부가정보신호로서의 스펙트럼 확산신호가 영상신호에 중첩된다. 1칩으로서 중첩되는 레벨은 일정한 것은 아니며, 소정의 고정패턴으로 변화하는 레벨이 중첩된다.

이 실시의 형태에서는, 전송된 디지털 영상신호에 대한 복제방지제어를 행하기 위하여 부가정보신호로서 복제방지 제어신호가 중첩된다. 상기 복제방지 제어신호는 예를 들면, 1세대의 복제만을 허가하는 복제세대제한을 내용으로 하는 신호이어도 좋고, 영상신호의 복제에 대한 금지 또는 허가신호이어도 좋으며, 상기 복제방지 제어신호는 1비트 또는 수 개의 비트로 구성된다.

또 스펙트럼 확산신호는 영상신호의 휘도신호(Y)에는 중첩되나, 색신호(C)에는 중첩되지 않는다. 색신호(C)에 스펙트럼 확산신호를 중첩하는 것도 물론 가능하다. 그러나, 영상신호의 색신호는 예를 들면, 색차신호 등의 2개의 위상 축의 성분으로 생성되므로, 스펙트럼 확산신호가 색신호에 중첩되면, 극소레벨이더라도 색상의 가시적인 변화가 발생한다. 그러므로 색상변화에 대한 영향없이 스펙트럼 확산신호를 영상신호에 중첩하기는 어렵다. 따라서 상기 실시의 형태에서는, 스펙트럼 확산신호가 휘도신호에만 중첩된다. 그러나 설명을 간단히 하기 위해, 휘도신호(Y)와 색신호(C)와 구별하지 않고, 영상신호라고 표현한다.

도 1은 상기 실시의 형태에서 부가정보신호 중첩장치의 예를 나타내는 블록도이다.

입력단자(11)를 통하여 입력된 아날로그 영상신호(Vi)는, 중첩부로서의 레벨가산회로(12)에 공급되고 또한 동기분리회로(18)에 공급된다. 동기분리회로(18)는 아날로그 영상신호(Vi)에서 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)를 분리한다. 분리된 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)는, 타이밍신호 발생부(19)에 공급된다.

타이밍신호 발생부(19)는 기준신호로서 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)를 이용하여, 디지털 영상신호에 대한 압축처리를 수행하기 위해 타이밍신호를 생성한다. 타이밍신호 발생부(19)는 또, 후술하는 것과 같이 스펙트럼 확산신호를 생성하기 위해 확산부호로서의 PN부호를 발생시키는 구간을 나타내는 PN발생 인에이블신호(EN)와, PN부호의 발생개시 타이밍을 나타내는 PN부호 리셋타이밍 신호(이하, 리셋신호(RE)라고 약칭한다)와, PN클럭신호(PNCLK)를 생성한다.

레벨가산회로(12)에는, 스펙트럼확산(이하, 스펙트럼확산을 SS라고 약칭한다) 복제방지 제어신호가 중첩레벨 제어부(23)를 통해 SS복제방지 제어신호 생성부(23)에서 공급된다. 이 경우, 상술한 바와 같이 SS복제방지 제어신호는 1칩이 0이면 양의 레벨이 가산되고, 1이면 음의 레벨이 가산되어 즉, 감산이 수행되는 방식으로 레벨가산회로(12)에 공급된다.

또, 후술하는 것과 같이 1칩은 매 블록(BL)마다 할당되고 1칩의 중첩레벨은 소정의 고정패턴으로 정의되어, 복제방지 제어신호가 스펙트럼확산된 스펙트럼 확산신호는 레벨가산 또는 레벨감산을 통하여 아날로그 영상신호(Vi)에 중첩된다.

스펙트럼확산된 복제방지 제어신호가 중첩된 영상신호가 A/D변환기(13)에서 디지털신호로 변환된 후, 블록분할부(14)에 공급되어 도 2a에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 8개의 화소와 수직방향으로 8개의 화소로 구성되는 블록(BL)으로 분할된다. 블록분할부(14)로부터 블록단위의 데이터가 DCT처리부(15)에 공급된다. 이 DCT처리부(15)에서는 DCT연산처리를 위하여 타이밍신호 발생부(18)에서의 타이밍신호에 의해 영상신호를 블록(BL)단위로 분할한다.

DCT처리부(14)에서의 연산처리 결과는 양자화를 위해 양자화부(16)에 공급된다. 양자화부(16)의 출력은 동성분(motion element)의 DCT연산처리를 위하여 동보상회로(motion compensating circuit, 도시생략)를 통하여 DCT처리부(15)에 공급된다.

양자화부(16)의 출력은 가변길이 부호화부(17)(variable length encoding section)에서 호프만부호를 이용하여 가변길이 부호화가 행해져 예를 들면, 기록 등의 전송을 위해 출력된다.

도 3은, 타이밍신호 발생부(19)를 설명하기 위한 블록도이다. 타이밍신호 발생부(19)는 PN발생 타이밍신호 생성부(191), PLL로 구성되는 PN클럭 생성부(192), 타이밍신호 생성부(193)를 구비한다. PN발생 타이밍신호 생성부(191) 및 타이밍신호 생성부(193)에는 동기분리부(18)에서의 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)가 공급되고 PN클럭 생성부(192)에는 동기분리부(18)에서의 수평동기신호(H)가 공급된다.

PN발생 타이밍신호 생성부(191)는 기준신호로서 수직동기신호(V)를 이용하여 도 4a에 도시된 스펙트럼확산에 이용되는 확산용의 PN부호열의 반복주기를 결정하는 수직주기의 리셋신호(RE)를 생성한다. 이 예에서, 리셋신호(RE)는 수직동기신호(V)의 예를 들면, 전단에서 하강하는 수직주기신호이다.

PN발생 타이밍신호 생성부(191)는 이 예의 경우에, 수평동기신호(H)(도 4b 참조)를 기준신호로서 이용하여 PN발생 인에이블신호(EN)를 생성한다. 이 예에서 PN발생 인에이블신호(EN)는 블록(BL)의 수직방향의 라인수(N)의 주기, 즉 N = 8 수평구간에 대해서만 PN발생부(20)에서 PN부호를 발생시키도록 하는 신호로서 생성된다(도 4d 참조). 도 4d에 도시된 바와 같이, 이 PN발생 인에이블신호(EN)는 로우 액티브신호이다.

PN클럭 생성부(192)는 PLL회로를 이용하여 수평동기신호(H)에 동기하는 블록(BL)의 주기를 갖는 PN클럭(PNCLK)(도 4c 참조)을 생성한다. 즉, PN클럭(PNCLK)은, 1 블록(BL)의 수평방향에서 화소 수와 같은 주기, 즉 이 예에서는 8화소의 주기를 갖는 클럭신호이다. 이 PN클럭(PNCLK)은 확산부호의 칩 주기를 결정하는 것이다.

또, 타이밍신호 생성부(193)는 상술한 바와 같이 디지털 영상신호를 발생하고 수직동기신호(V) 및 수평동기신호(H)에 기초하여 도 1의 장치에서 압축처리에 이용되는 각종 타이밍신호를 생성한다. 타이밍신호 생성부(193)로부터의 타이밍신호에는 화소단위의 클럭이 포함된다.

타이밍신호 생성부(193)로부터의 PN발생인에이블 신호(EN), 리셋신호(RE)와 PN클럭(PNCLK)은 PN발생부(20)에 공급된다.

PN발생부(20)는 클럭신호(PNCLK)와, 인에이블신호(EN)와, 리셋신호(RE)에 따라 PN부호를 발생한다. 즉, PN발생부(20)는 리셋신호(RE)에 의해 이 예에서는, 수직주기에서 리셋되어, 소정의 부호패턴의 PN부호열(PS)을 그 선두에서 생성한다. PN발생부(20)는 인에이블신호(EN)에 의해 PN부호발생 가능상태(인에이블상태)로 설정되면 클럭신호(PNCLK)에 따라 PN부호열(PS)을 발생한다.

이 예의 경우에, 상술한 것과 같이, PN발생부(20)는, 인에이블신호(EN)가 저레벨인 때 PN부호 발생가능한 상태로 설정되므로, 도 4d에 도시한 바와 같이 1블럭의 수직방향에서 8수평구간 중의 선두의 1수평구간에서 PN부호 발생상태로 설정되어, 클럭(PNCLK)의 클럭마다 1 칩의 비율로 PN부호를 발생한다. 이 경우, 1수직구간 내에서는 PN발생부(20)가 리셋되지 않으므로 PN발생수평구간에서는 도 4e에 도시된 바와 같이 각각 다른 PN부호열(PN11, PN12, PN13,...)이 생성된다.

그러나 PN발생부(20)는 리셋신호(RE)에 의해 수직구간의 선두에서 리셋되므로 상술한 바와 같이 각 수직구간의 각 블록(BL)의 선두의 1수평구간에서 각각 다른 PN부호열(PN11, PN12, PN13,...)이 생성된다. 여기서 리셋신호(RE), 클럭신호(PNCLK) 및 인에이블신호(EN)는 불록화타이밍 신호에 동기하는 것은 물론이다.

도 5는 PN발생부(20)의 구성예를 나타낸다. 이 실시의 형태의 PN발생부(20)는 15단의 시프트레지스터를 구성하는 15개의 D플립플롭(REG 1∼REG15)과, 이 시프트레지스터의 적당한 탭출력을 연산하는 익스크루시브오어회로(EX-OR1∼EX-OR5)로 구성된다. 도 5에 도시한 PN발생부(20)는 상술한 바와 같이 인에이블신호(EN), PN클럭신호(PNCLK), PN부호 리셋타이밍 신호(RE)에 기초하여 M계열의 PN부호열(PS)을 발생한다.

상술한 바와 같이 얻은 PN발생부(20)에서의 PN부호열(PS)은 PN반복부(21)에 공급되고, 또 도시되지 않았지만, 타이밍신호 발생부(19)에서의 인에이블신호(RE) 및 클럭(PNCLK)도 PN반복부(21)에 공급된다.

도 6은 이 PN반복부(21)의 구성예이다. 즉, 이 PN반복부(21)는 스위칭회로(211)와, 1수평구간 내에 들어가는 PN부호의 칩 수 만큼의 단 수를 갖는 시프트레지스터(212)로 구성된다. 스위칭회로(211)의 하나의 입력단에는 PN부호열(PS)이, 다른 입력단에는 시프트레지스터(212)의 출력이 공급된다.

스위칭회로(211)의 전환신호로서 인에이블신호(EN)가 공급된다. 따라서 인에이블신호(EN)가 저레벨이고 PN부호열(PS)이 발생되는 구간에서, 스위칭회로(211)는 한편의 입력단측(PN부호열(PS측))으로 전환되고, 인에이블신호(EN)가 고레벨이고 PN부호열(PS)이 발생되지 않는 구간에서, 스위칭회로(211)는 다른 입력단(시프트레지스터(212)의 출력측)으로 전환된다. 클럭(PNCLK)은 시프트레지스터(212)에 시프트클럭으로서 공급된다.

그러므로 각 블록(BL)의 선두 수평구간에서 발생된 PN부호열(PN11, PN12, PN13,...)로 구성되는 PN부호열(PS)은, 스위칭회로(211)를 통하여 PN발생부(20)에서 시프트레지스터(212)로 각기 전송된다. 각 블록(BL)의 남은 수평구간에서, PN발생부(20)로부터의 PN부호열(PS)은 소실되지만, 스위칭회로(211)는 시프트레지스터의 출력측으로 전환된다. 그러므로 시프트레지스터(212)는 앞의 수평구간에 의해 읽어들인 1수평구간의 PN부호열(PN11, PN12, PN13,...)을 반복하여 출력한다.

상술한 바와 같이 상기 실시의 형태의 경우에는, PN반복부(21)에서 PN발생부(20)에서 각 블록의, 8수평구간 중의 1수평구간에서 발생된 PN부호열이 다음의 수평구간에서 각각 반복되어, 도 4f에 도시된 바와 같이 각 블록(BL)에서 1수평구간 단위의 PN부호열(PN11, PN12, PN13,...)이 연속적으로 되는 PN부호열(PSr)이 생성된다. 즉, PN부호열(PS)의 1칩이 1블록에 할당된다. PN반복부(21)로부터의 PN부호열(PSr)은 SS복제방지 제어신호 생성부(22)에 공급된다.

SS복제방지 제어신호 생성부(22)는 공급되는 복제방지 제어신호와, PN반복부(21)로부터의 PN부호열을 승산하여 스펙트럼 확산하는 승산부를 구비함으로써, SS복제방지 제어신호를 생성한다. 이 경우, SS복제방지 제어신호 생성부(22)에 공급되는 복제방지 제어신호는, 적어도 각 1블록(BL)내에서는 동일한 정보비트 내용을 갖도록 정의된다.

SS복제방지 제어신호 생성부(22)는, 생성된 SS복제방지 제어신호를 중첩레벨 제어부(23)를 통하여 레벨가산회로(12)에 공급한다.

이 경우, 중첩레벨 제어부(23)는 SS복제방지 제어신호의 칩의 값에 따른 아날로그레벨, 즉 SS복제방지 제어신호의 칩의 값이 0이면 양의 극저레벨을, SS복제방지 제어신호의 칩의 값이 1이면 음의 극저레벨을 출력한다. 이 경우 상술한 바와 같이 음 또는 양의 저레벨은 일정한 것은 아니고, 1블록에서 소정의 고정패턴을 제공하도록 변화한다.

1블록 당 중첩레벨패턴은 도 2b와 도 7a 내지 7h에 도시된 바와 같이 중첩레벨 제어부(23)에 의해 제어된다. 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 중첩레벨패턴은 DCT변환에서, DC계수위치가 원점(0, 0)으로 설정될 때, (2, 2)의 위치에 위치하는 계수(AC4)에만 포함되는 주파수성분이다.

그러므로 부가정보신호로서 중첩된 SS복제방지 제어신호는, 역DCT변환 전에 DCT계수의 데이터의 상태에서, 역스펙트럼확산을 위하여 계수(AC4)만을 추출함으로써 영상신호에서 검출될 수 있다.

이 실시의 형태의 경우, 중첩레벨 제어부(23)에서는 블록 당 중첩레벨은 도 7a 내지 7h에 도시된 것과 같다. 즉, 도 7a 내지 7h에 각각 도시된 레벨변화는, 도 7a 내지 7h에 도시되는 블록의 각 라인(a, b, c, d, e, f, g, h)의 각 화소에 중첩되는 레벨의 변화를 나타낸다.

중첩레벨 제어부(23)는 타이밍신호 발생부(19)에서 공급되는 화소클럭을 포함하는 타이밍신호와, PN반복부(21)로부터의 반복타이밍신호를 받아 도 7a 내지 7h에 나타낸 중첩레벨을 각 화소에 대해 설정하여 중첩레벨을 결정한다.

도 7a 내지 7h는 양의 레벨이 중첩되는 경우 중첩레벨의 패턴을 나타낸다. 음의 레벨이 중첩되는 경우에는, 음의 중첩레벨 방향을 부여하는 동일한 패턴이 이용되어, 그 주파수성분은 DCT계수(AC4)에만 포함된다.

상술한 바와 같이 SS복제방지 제어신호 생성부(22)에서 얻어지는 스펙트럼 확산신호는, 블록(BL)단위로 도 2a 내지 2c 또는 도 7a 내지 7h에 도시된 고정중첩패턴이 되도록 중첩레벨 제어부(23)에 의해 제어되어 가산부(12)에 공급된다. 그리고 영상신호(Vi)에 가산 또는 감산(휘도신호레벨에 가산 또는 감산)되어 부가신호는 영상신호에 중첩될 수 있다.

이와 같은 중첩패턴이 도입됨으로써, 칩의 값 0 또는 1에 따라 블록 당 중첩레벨이 양 또는 음의 일정한 레벨로 설정될 때 얻어진 것에 비하여, 블록 간에 구분되는 레벨에서의 레벨 차를 1/2로 감소할 수 있고, 따라서 각 블록에 대한 중첩레벨의 구분이 감소될 수 있다.

상술한 바와 같이 전송되거나 또는 기록된 압축 영상데이터는, 복호화를 행하였을 때 역DCT연산 동작 시 비교적 저주파수성분인 계수(AC4)에 SS복제방지 제어신호가 포함된다. 그러므로 이 SS복제방지 제어신호는 거의 열화되지 않고 영상신호에 중첩되고 또 재생된다. 따라서 SS복제방지 제어신호는 확실하게 전송되어 복제제어가 확실하게 실행될 수 있다.

또, 상술한 바와 같이 복호화할 때에, 역DCT변환 전의 단계에서 계수(AC4)의 성분만을 추출하고, 그 성분에서 스펙트럼 확산된 복제방지 제어신호를 검출할 수 있으므로, 복제방지 제어를 확실히 행할 수 있다.

계수 (AC4)에 중첩된 부가정보신호의 검출은 비트스트림신호에 대한 부가정보신호의 검출을 의미하며, 따라서 복제를 위해 메모리로 신호를 읽어들이는 것을 방지할 수 있다. 더구나, 이 경우, 부가정보신호를 검출하기 위한 회로는 역DCT회로를 포함할 필요가 없으므로, 간단한 회로구성이라도 좋다는 큰 장점이 있다.

도 8a 내지 d는 스펙트럼 확산신호와 영상신호 사이의 관계를 스펙트럼으로 나타낸 것이다. 스펙트럼 확산된 부가정보신호는, 적은 정보량을 포함하고 저비트레이트를 갖는, 도 8a에 도시된 바와 같이 협대역의 신호이다. 상기 신호에 스펙트럼 확산이 실행되면, 도 8b에 도시된 바와 같은 하는 광대역 신호가 얻어질 수 있다. 이 경우, 스펙트럼 확산신호의 레벨은 대역 확대비에 반비례하여 감소된다.

상기 스펙트럼 확산신호는 가산부(12)에서 영상신호에 중첩된다. 이 경우 도 8c에 도시된 바와 같이 스펙트럼 확산신호는 영상신호 등의 정보신호의 다이내믹레인지보다 낮은 레벨로 중첩된다. 상기와 같은 중첩방법이 도입됨으로써 영상신호 등의 정보신호는 거의 열화되지 않는다. 그러므로 스펙트럼 확산신호가 중첩된 영상신호가 모니터 수상기에 공급된다. 따라서 스펙트럼 확산신호의 영향이 거의 없는 양호한 재생화상을 얻을 수 있다.

그러나, 후술하는 바와 같이, 중첩된 스펙트럼 확산신호를 검출하기 위해 스펙트럼 역확산을 행하면, 도 8d에 도시된 것과 같이 스펙트럼 확산신호가 다시 협대역의 신호로 복원될 수 있다. 충분한 대역 확산율을 줌으로써, 역확산된 부가정보신호의 전력이 정보신호를 상회하여 그 검출이 용이하게 된다.

이 경우, 영상신호 등의 정보신호에 중첩된 부가정보신호는 영상신호 등의 정보신호와 동일시간, 동일주파수에서 중첩되기 때문에, 주파수필터의 사용이나 단순한 정보의 치환만으로는 삭제 또는 수정할 수 없다.

그러므로 기록을 위하여 필요한 부가정보신호를 영상신호 등에 중첩함으로써 영상신호 등에 부수하여 상술한 바와 같이 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호를 확실히 전송할 수 있다. 또한 상술한 실시의 형태와 같이, 영상신호 등의 정보신호보다 낮은 신호전력으로 스펙트럼확산된 부가정보신호가 정보신호에 중첩되는 경우에는, 정보신호의 열화를 최소로 할 수 있다.

따라서, 부가정보신호로서 예를 들면 복제방지 제어신호를 영상신호에 중첩한 경우에는, 상기 복제방지 신호의 변경이나 제거가 곤란하므로, 부정한 복제를 확실히 방지할 수 있는 복제방지 제어가 가능하게 된다.

또, 상술한 구성에 있어서는 수직동기신호를 기준신호로 이용한 수직주기의 PN부호열을 이용하여 스펙트럼확산을 행하였으므로, 스펙트럼 확산신호를 영상신호에서 검출하는 경우에 필요한 역스펙트럼 확산용의 PN부호열은, 수직동기신호에 동기한 신호에 의거하여 용이하게 생성될 수 있다. 즉, 예를 들면 슬라이딩 상관기를 이용한 역확산용 PN부호의 동기제어는 불필요하게 된다. 상술한 바와 같이 역확산용 PN부호열이 용이하게 생성될 수 있으므로, 역스펙트럼확산을 신속히 실행하여, 스펙트럼 확산되어 영상신호에 중첩된 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호를 신속하게 검출할 수 있다.

도 1의 예에서는 SS복제방지 제어신호가 아날로그 영상신호에 중첩되었으나, A/D변환 또는 블록분할 후 상기 SS복제방지 제어신호를 디지털 영상신호에 중첩하는 것도 물론 가능하다.

중첩레벨 제어부(23)에서의 중첩레벨패턴으로서 도 2a 내지 2c 및 도 7a 내지 7h를 이용하여 설명한 패턴뿐 아니라 기타 다양한 고정패턴이 사용가능하다.

예를 들면, 도 9a에 도시하는 것과 같이 1블록(BL)을 4개의 구역으로 분할하여, 그 경사방향으로 배열된 2개의 분할영역을 서로 다른 레벨로 설정할 수 있다. 이 경우에는, 레벨변화에 의한 명암 패턴은 화면의 전 부분에서 체크패턴을 형성하여, 블록단위의 구분되는 영역에서의 중첩레벨 변화패턴은 감소될 수 있다.

이 도 9a의 패턴의 경우에, 주파수 성분은 DCT계수의 복수 개의 AC계수로 분산되지만, 복수 개의 AC계수를 이용하여 상술한 바와 같이 역DCT변환 전에 영상신호에 중첩된 부가정보신호를 검출하는 것 역시 가능하다.

도 9b의 예는 블록단위의 구분을 경감할 수 있도록 직사각형 블록(BL) 주위 화소의 중첩레벨이 모든 블록에 대해 공통으로 설정되는 중첩레벨패턴으로, 그 레벨은 주위의 화소에서 블록의 중앙의 화소로 향하여 서서히 변화한다.

도 9b의 패턴의 경우, 주파수 성분은 DCT계수의 복수의 AC계수로 분산되지만, 복수의 AC계수를 이용하여 상술한 경우와 같이 역DCT변환 전에 영상신호에 중첩된 부가정보신호를 검출할 수 있다.

이상의 설명에서, SS부가정보신호는 1블록에 1칩이 대응되도록 영상신호에 중첩되지만, 1블록 이상의 블록, 예를 들면 4블록에 해당되는 매크로블록이 1칩에 대응되도록 중첩하는 것도 가능하다.

또, 수평 및 수직 양 방향에서 복수의 화소로 구성되는 블록이 아닌, 수평방향 및 수직방향 중 일 방향에서 복수의 화소로 구성되는 블록에 1칩을 할당하여서 중첩할 수도 있다.

또, 스펙트럼확산을 위한 확산부호의 리셋주기는, 1수직주기 대신 복수의 수직주기일 수도 있다. 또한, 확산부호의 리셋주기는 1 수평주기 또는 복수의 수평주기일 수도 있다.

상기 예에서는, 확산부호의 칩 값 0 또는 1에 따라 중첩레벨이 양 또는 음으로 설정되지만, 한편이 0레벨이고, 다른편이 양 또는 음의 레벨이 되도록 부가신호를 중첩할 수도 있다. 이 경우에는 양 또는 음의 레벨에 대해 상술한 것과 같이 고정패턴의 중첩레벨패턴을 설정함으로써, 본 발명에 적용될 수 있다.

상기의 설명에서, 스펙트럼확산을 통해 중첩되는 부가정보신호는, 복제방지 제어신호의 경우이나, 이 부가정보신호는 복제방지 제어신호 뿐 아니라 디지털 영상신호에 대한 정보, 예를 들면 각 필드를 식별하기 위한 타임코드정보, 저작권정보 등일 수도 있다. 저작권정보로서는, 예를 들면 관련된 기록장치를 식별하기 위한 장치번호가 이용될 수 있다. 이 장치번호가 디지털 영상신호(Vi)에 중첩되면, 복제의 이력을 용이하게 추적할 수 있다.

또, 상기의 설명에서는, 아날로그 영상신호에 스펙트럼 확산신호를 중첩하였으나, 디지털 영상신호에 스펙트럼 확산신호를 중첩하는 것도 물론 가능하고, 그 경우에도 본 발명이 적용될 수 있는 물론이다.

또, 상기의 설명에서는 부가정보신호 비트를 PN부호에 의해 스펙트럼확산했지만, 부가정보신호 비트에 따라 다른 계열의 PN부호를 중첩하고 이들 PN부호를 검출함으로써 스펙트럼 확산신호를 검출하는 경우에도 물론 적용될 수 있다.

예를 들면 PN부호가 중첩된 경우에는 1이 전송되고, PN부호가 중첩되지 않은 경우에는 0을 전송하는 것으로 정하여, 스펙트럼 확산신호로서 PN부호 그 자체를 영상신호에 중첩하는 경우에도, 본 발명은 적용가능하다.

또, 확산부호는 PN부호에 한정되는 것은 아니고, 골드부호등 다른 부호를 이용할 수도 있다.

또, 부가정보신호가 스펙트럼확산을 통해 중첩되지 않고, 1 화소 혹은 복수의 화소 단위로 재생영상에 영향이 없을 정도의 극저 레벨로 중첩하는 경우에도 본 발명은 적용가능하다.

또, 이상의 설명에서는, 본 발명이 기록재생시스템에 적용되었지만, 부가정보신호가 다양한 전송매체, 예를 들면 전파, 케이블, 적외선 등에 의해 전송되는 것을 목적으로 영상신호에 중첩되는 경우에도 적용가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 영상신호의 복수의 화소 단위로 극저레벨의 부가정보신호가 중첩되는 경우에, 상기 부가정보신호는 재생영상에 대한 중첩패턴의 영향을 가능한 한 감소시키는 방식으로 중첩될 수 있으며 부가정보신호를 용이하게 검출할 수 있다.

Claims

영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법에 있어서,

영상신호와 동기하여 상기 영상신호 화상의 소정의 복수 화소 주기에 대응하는 각 칩구간을 포함하는 스펙트럼 확산부호를 생성하는 단계와,

상기 스펙트럼 확산부호로 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 스펙트럼확산 부가정보신호를 생성하는 단계와,

각 칩구간에 대응하는 주기 내에서 소정 패턴으로 상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨을 연속적으로 변화시킴으로써 레벨변화된 스펙트럼확산 부가정보신호를 생성하는 단계와,

상기 레벨변화된 스펙트럼확산 부가정보신호를 상기 영상신호에 중첩하여 출력영상신호를 생성하는 단계와,

를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨은 상기 주기 내에서 양 또는 음의 값으로서 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
제 2항에 있어서,

상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨은 상기 주기 내에서 상기 소정의 하나 또는 여러 개의 화소마다 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
제 1항에 있어서,

수직방향으로 배열된 복수의 동일한 칩으로 각각 구성된 복수의 블록은 상기 영상신호의 복수의 소정의 수평구간에 대하여 동일한 스펙트럼 확산부호를 반복하여 생성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
제 4항에 있어서,

상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨은 수평 및 수직방향에서 소정의 패턴으로 상기 복수의 각 블록에서 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
제 4항에 있어서,

상기 영상신호는 디지털영상신호이며, 복수의 블록 중 각 블록에서 DCT(이산 코사인변환)를 통하여 압축되고, 상기 복수의 블록에서 상기 부가정보신호의 레벨을 변화시키기 위한 상기 소정 패턴은 상기 복수의 블록에서 하나 또는 복수의 DCT계수만을 포함하는 주파수성분인 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 방법.
영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치에 있어서,

영상신호와 동기하여 상기 영상신호 화상의 소정의 복수의 화소 주기에 대응하는 각 칩구간을 포함하는 스펙트럼 확산부호를 생성하는 스펙트럼확산부호 생성수단과,

상기 스펙트럼 확산부호로 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 스펙트럼확산된 부가정보신호를 생성하는 스펙트럼확산수단과,

상기 각 칩구간에 대응하는 주기 내에서 소정 패턴으로 상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨을 연속적으로 변화시킴으로써 레벨변화된 스펙트럼확산 부가정보신호를 생성하는 레벨제어수단과,

상기 레벨변화된 스펙트럼확산 부가정보신호를 상기 영상신호에 중첩하여 출력영상신호를 생성하는 신호중첩수단과,

를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.
제 7항에 있어서,

상기 레벨제어수단은 상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨을 상기 주기 내에서 양 또는 음의 값으로서 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.
제 8항에 있어서,

상기 레벨제어수단은 상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨을 상기 주기 내에서 복수의 소정 화소 중 하나 또는 여러 개의 화소마다 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.
제 7항에 있어서,

상기 스펙트럼확산부호 생성수단은 상기 영상신호의 소정의 수평구간마다 동일한 스펙트럼 확산부호를 반복하여 생성하여 수직방향으로 배열된 복수의 동일한 칩으로 구성된 복수의 블록을 형성하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.
제 10항에 있어서,

상기 스펙트럼확산 부가정보신호의 레벨은 수평 및 수직방향에서 소정의 패턴으로 상기 복수의 블록 중의 각 블록에서 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.
제 10항에 있어서,

상기 복수의 블록 중 각 블록에서 DCT(이산 코사인변환)에 의해 영상신호를 압축하는 압축수단이 제공되고, 상기 복수의 블록에서 상기 부가정보신호의 레벨을 변화시키기 위한 상기 소정 패턴은 상기 복수의 블록 중 각 블록의 특정한 하나 또는 복수의 DCT계수만을 포함하는 주파수성분인 것을 특징으로 하는 영상신호에 부가정보신호를 중첩하는 장치.