KR19990029367A - 부가정보신호의 중첩 및 검출시스템, 부가정보신호 중첩 및 검출방법, 부가정보신호 검출방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

영상신호는 각 소정 단위량의 데이터에 대한 하나 또는 그 이상의 블록으로 변환되고, 상기 블록단위에서 DCT처리되어, 영상신호를 시간축 영역 신호에서 주파수영역의 DCT계수로 변환하여 데이터 압축한다. 스펙트럼확산신호로 구성되는 부가정보신호에 대하여, 확산 스펙트럼신호의 1칩은 영상신호의 각 블록 또는 복수의 각 블록에 대해 할당되고, 부가정보신호는 칩값에 따른 일정한 레벨로서 영상신호에 중첩되어 전송된다. 전송된 스펙트럼 확산신호로 구성되는 부가정보신호가 중첩된 영상신호가 수신되고, 상기 수신된 신호로부터 DCT계수의 DC성분이 추출된다. 역확산처리는 추출된 DCT계수의 DC성분에 대해 수행되어 부가정보신호가 검출된다.

Description

부가정보신호의 중첩 및 검출시스템, 부가정보신호 중첩 및 검출방법, 부가정보신호 검출방법과 그 장치

본 발명은, DCT(이산코사인변환)처리를 이용하여 압축된 스펙트럼확산 부가정보신호를 재생화상에 가능한 한 영향을 미치지 않도록 예를 들면, 영상신호에 미소레벨(infinitesimal level)로 중첩하여 전송하고, 수신 측에서 수신신호로부터 부가정보신호를 검출하여 이용하도록 하는 부가정보신호의 중첩 및 전송방법, 장치, 시스템 및 중첩된 부가정보신호의 검출장치에 관한 것이다.

디지털VTR이나 MD(미니 디스크) 기록재생장치 등의 디지털정보 기록장치가 광범위하게 보급되고, 또한 기록기능을 구비한 DVD(Digital Video Disc 또는 Digital Versatile Disc)장치도 출시되었다. 이들 디지털정보 기록장치에서는 다양한 부가정보신호가 주정보신호로서의 디지털 영상신호와 디지털 오디오신호, 또는 컴퓨터 데이터에 이어서 기록될 수 있다.

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

상술한 바와 같이 기록을 위하여 기존의 주정보신호에 부가정보신호가 중첩되어 전송되는 시스템의 경우에 있어서, 부가정보신호는 헤더부와 같은 디지털 정보신호에 직접적으로 중첩되는 것이 아니라, 간접적인 부분에 부가되도록 배열된다. 이러한 이유로 부가정보신호는 필터링이나 조정에 의해 용이하게 제거될 수 있어, 기록장치나 재생장치에서 필요한 부가정보신호를 검출하는 것이 불가능하게 된다. 특히, 무단 복제를 방지하기 위하여 부가정보신호로서 제어정보와 저작권정보 등이 부가될 때, 그러한 부가정보신호가 제거된다면 원래의 목표를 달성할 수 없는 상태가 초래될 것이다.

또 상술한 바와 같이 부가정보신호가 간접적인 구역에 부가되는 경우, 디지털 정보신호가 아날로그신호로 변환될 때, 주정보신호만이 얻어지기 때문에 부가정보신호는 소실된다. 이것은 디지털 정보신호의 무단 복제를 방지하기 위해 부가정보신호로서 상술한 복제방지 제어신호를 중첩하는 방법을 취하더라도, 상기 디지털신호가 아날로그신호로 변환된다면 그러한 복제방지 수단은 더이상 의미를 갖지 못한다는 것을 의미한다.

상술한 바와 같이 부가정보신호가 제거되는 경우의 문제와 디지털신호가 아날로그신호로 변환되는 경우의 문제점을 해결할 수 있는 부가정보신호의 중첩시스템으로서, 본 출원인은 먼저 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 스펙트럼확산되고, 스펙트럼확산된 부가정보신호가 영상신호에 중첩되어, 영상신호가 디지털기록 또는 아날로그기록되는 시스템을 제안한 바 있다(미국 특허출원번호 08/75510).

이 시스템에서는, 확산부호로서 이용되는 예를 들면, PN(Pseudorandom Noise) 계열 부호(이하, PN부호라 한다)를 충분히 빠른 주기로 발생시켜 이것을 부가정보신호에 적용함으로써 상기 부호는 스펙트럼확산되어 협대역, 고레벨의 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 영상신호에 아무런 영향도 주지 않는 광대역, 미소레벨의 신호로 변환된다. 따라서 상기 스펙트럼확산된 부가정보신호, 즉 스펙트럼 확산신호는 아날로그 영상신호에 중첩되어 기록매체에 기록된다. 이 경우, 기록매체에 기록되는 영상신호는 아날로그 또는 디지털신호가 될 수 있다.

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

영상신호가 재생될 때, 영상신호에 중첩되어 있는 부가정보신호는 영상신호에서 제거되지 않기 때문에, 상술한 바와 같이 영상신호의 재생화상에 영향을 주지 않는 미소레벨의 부가정보신호가 영상신호에 중첩될 필요가 있다. 그러나, 미소레벨은 부가정보신호가 검출될 수 있는 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.

영상신호가 특히, 디지털신호로서 기록되는 경우에는, 영상신호는 복수 화소단위에서 하나 또는 그 이상의 블록으로 변환되어, 블록단위로 압축처리된다. 상기 압축기술로서는 MPEG2방식 등이 일반적으로 이용된다. 이 MPEG2에서는, 영상신호가 시간축 영역 신호에서 주파수 영역의 DCT계수로 변환되고 블록단위의 DCT처리에 의해 압축된다. 한편, 재생 측에서는 역DCT처리를 행하여, DCT계수의 데이터가 시간축 영역에서 디지털영상신호로 복원된다.

물론, 상술한 바와 같이 데이터압축을 수반하여 전송되는 영상신호에 스펙트럼확산된 부가정보신호를 중첩하는 것도 가능하다. 중첩된 부가정보신호에 대해서는 DCT계수로부터 시간축 영역 신호로 복원된 후 검출하도록 하는 것이 일반적으로 고려된다.

그러나, 상술한 바와 같이 미리 시간축 영역 신호로 복원되지 않으면, 부가정보신호가 검출될 수 없는 경우에는, 당해 부가정보신호가 예를 들면, 복제방지 제어용의 정보이고, 복제금지를 그 정보내용으로 하는 것이더라도, 압축된 비트스트림 상태의 DCT계수 단계에서 디지털정보의 복제가 가능하게 된다는 불편함이 발생한다.

본 발명은 이상의 점에 비추어 DCT를 이용하여 압축된 정보신호가 시간축 영역 신호로 복원되지 않더라도, 중첩된 부가정보신호를 확실하게 검출할 수 있는 방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.

도 1a 내지 1c는 본 발명에 의한 부가정보신호 중첩방법의 실시의 형태에 대한 주요한 설명을 위한 설명도이다.

도 2는 본 발명에 의한 부가정보신호 중첩 및 전송방법의 실시의 형태가 적용된 부가정보신호 중첩 측 장치의 예를 나타내는 블록도이다.

도 3은 도 1의 장치의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1의 장치의 일부에 대한 구성예를 나타내는 도면이다.

도 5a 내지 5d는 정보신호와 스펙트럼 확산신호의 중첩레벨 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.

도 6은 본 발명에 의한 부가정보신호 중첩 및 전송방법의 실시의 형태가 적용된 부가정보신호 검출 측 장치의 예를 나타내는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

11. A/D변환기 12. 화면유효영역 로깅부

13. 블록분할부 14. 중첩부

15. DCT처리부 16. 양자화부

17,31. 가변길이 부호화부 18. 이동보상회로

21. 동기분리부 22,42,223. 타이밍신호 발생부

23, 43. PN발생부 24. SS부가정보신호 생성부

25. 중첩레벨 설정부 32. 역양자화부

33. DC성분추출부 34. 가산기

35. DC성분메모리 36. 스위칭회로

37. 역확산부 38. 부가정보신호 판정부

41. 동기타이밍 추출부 222. PN클럭발생부

본 발명은 정보신호에 부가정보신호를 중첩함으로써 부가정보신호와 함께 정보신호를 출력하는 정보출력장치와, 정보출력장치로부터 부가정보신호와 함께 정보신호를 수신받아 부가정보신호와 정보신호로부터 부가정보신호를 검출하는 부가정보신호 중첩 및 검출시스템에 관한 것이다. 정보출력장치는 소정량의 각 데이터로 분할되는 정보신호로 구성되는 각 블록에 대응하는 칩구간을 갖는 제 1확산부호를 발생하는 제 1확산부호 발생수단과; 제 1확산부호를 통하여 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 확산 부가정보신호를 발생하는 스펙트럼 확산수단과; 정보신호에 확산부가정보신호를 중첩하여 부가정보신호와 함께 정보신호를 발생하는 신호중첩수단과; 부가정보신호와 함께 정보신호를 각 블록에 대하여 이산코사인변환하여 부가정보신호와 함께 정보신호를 시간축 영역 신호로부터 주파수영역의 DCT계수로 변환하고, 부가정보신호와 함께 정보신호를 데이터압축하여 압축 정보신호를 발생하는 압축수단과; 압축 정보신호로부터 DCT계수의 DC성분을 추출하는 신호추출수단과; 부가정보신호와 함께 정보신호에 기초하여 제 1확산부호와 동일한 제 2확산부호를 발생하는 제 2확산부호 발생수단과; 제 2확산부호를 이용하여 추출된 DCT계수의 DC성분을 역스펙트럼확산하여 압축 정보신호로부터 부가정보신호를 검출하는 역스펙트럼 확산수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스펙트럼확산 부가정보는, 이산코사인변환될 때 DCT계수의 DC성분에 포함된다. 그러므로 부가정보신호의 검출 측에서, DCT계수를 추출하고, 역확산에 의해 추출된 DCT계수의 DC성분으로부터 부가정보신호를 검출할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시의 형태가 설명된다. 이하에 설명하는 실시의 형태에서, 영상신호는 MPEG2방식 등의 DCT를 이용한 압축시스템에 의해 디지털압축되고, 압축 영상신호는 네트워크를 통하여 전송되거나 또는 기록매체에 기록되는 방식 등에 의해 전송된다.

상기 실시의 형태에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 영상신호의 1프레임(또는 1필드)의 1스크린은 예를 들면, 수평방향×수직방향 = 8화소×8화소로 구성되는 각 직사각형 구역에 대해 블록(BL)으로 분할되고, 영상신호는 블록(BL)단위로 DCT처리되어 압축된다. 따라서, 부가정보신호는 스펙트럼 확산신호로서 확산부호의 1칩이 1블록(BL)에 할당되도록 영상신호에 중첩된다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 영상신호에 대하여 스펙트럼 확산신호의 1칩의 값이 0일 때에는 양의 일정 레벨이 중첩되고, 1일 때에는 부가정보신호로서의 스펙트럼 확산신호가 음의 일정 레벨로서 영상신호에 중첩된다. 1칩으로서 중첩되는 레벨은 영상신호의 재생화상에 대한 영향이 최소한으로 억제되는 미소레벨이 된다.

이에 대하여 상기 실시의 형태에서는 부가정보신호로서 복제방지 제어신호가 중첩되고, 전송된 디지털 영상신호에 대한 복제방지제어를 행할 수 있도록 구성된다. 상기 복제방지 제어신호는, 예를 들면 1세대의 복제만을 허가하는 등의 세대제한을 내용으로 하는 것이라도 좋고, 영상신호 복제의 금지 또는 허가를 나타내는 신호라도 좋다. 그것은 1비트 혹은 여러 개의 비트로 구성된다.

또, 이하의 실시의 형태에서, 스펙트럼 확산신호는 영상신호의 휘도신호(Y)에 중첩되고, 색신호(C)에는 중첩되지 않는다. 색신호(C)에 스펙트럼 확산신호를 중첩하는 것도 물론 가능하다. 그러나, 영상신호의 색신호의 전송 시에는, 예를 들면 색차신호 등의 2개의 위상축 성분 등이 사용되어 이들 2축 위상을 통해 색을 재생하므로, 미소레벨이라도 스펙트럼 확산신호가 색신호에 중첩되면 색상이 변화된다. 그러므로 색은 비교적 눈에 띄기 쉽게 되어, 색상변화에 영향없이 스펙트럼 확산신호를 중첩하는 것은 곤란하게 된다. 이 때문에, 상기 실시의 형태에서는 휘도신호에만 스펙트럼 확산신호를 중첩하는 것으로 한다. 그러나 설명을 간단히 하기 위해, 이하의 설명에 있어서는, 휘도신호(Y)와 색신호(C)를 구별하지 않고, 영상신호라고 하는 표현을 사용한다.

도 2는, 상기 실시의 형태에 의한 부가정보신호의 중첩장치의 예를 나타내는 블록도이다.

입력된 아날로그 영상신호(Vi)는 A/D변환기(11)에 의해 디지털신호로 변환되고, 화면유효영역 로깅부(12)에 공급되며, 동기신호부분이 제거된 후에 블록분할부(13)에 공급된다.

블록분할부(13)에서, 디지털영상신호는 도 1a에 도시된 바와 같이, 수평방향×수직방향 = 8화소×8화소의 블록(BL)단위로 분할된다. 상기 블록분할부(13)로부터의 블록단위의 데이터는 부가정보신호 중첩부(14)에 공급된다. 따라서 후술하는 바와 같이, 스펙트럼 확산신호로 구성되는 부가정보신호가 상기 중첩부(14)에 공급되어 스펙트럼 확산신호의 1칩이 블록단위의 데이터에 정확히 할당되도록 중첩된다.

상기 중첩부(14)로부터의 부가정보신호가 중첩된 디지털영상신호는 DCT처리부(15)에 공급된다. 이 DCT처리부(15)에서는, 시간축 영역 신호로부터 주파수영역의 DCT계수로의 변환을 위하여 블록(BL)단위로 데이터가 DCT연산처리된다(도 1b, 1c 참조).

DCT처리부(14)로부터의 연산처리 결과는 양자화부(16)에 공급되어서 양자화된다. 양자화부(16)의 출력은 이동보상회로(motion compensating circuit)(18)를 통하여 DCT처리부(15)에 공급되어 이동성분(motion component)의 DCT연산이 행해진다. 즉, I픽쳐(picture)라고 불리는 인트라프레임(intraframe)에서는 프레임 내에서 DCT연산처리가 행해지지만, B픽쳐나 P픽쳐 등의 인터프레임(inter-frame)에서는 전, 후 프레임 간의 차이가 취해져 그 차이가 데이터로서 전송된다. 차이를 가능한 한 작게 하기 위해, 프레임 간의 이동벡터(motion vector)가 검출되고, 또한 이동성분이 전송된다.

양자화부(16)의 출력은 가변길이 부호화부(17)에서 호프만부호를 이용하여 가변길이 부호화되고, 예를 들면 기록 등의 전송을 위해 출력신호(Dv)로서 출력된다.

부가정보신호는 다음과 같이 생성되어, 중첩된다. 즉, 입력아날로그 영상신호(Vi)는 동기분리부(21)에 공급된다. 이 동기분리부(21)는 아날로그 영상신호(Vi)로부터 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)를 분리하고, 분리된 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)는 타이밍신호 발생부(22)에 공급된다.

타이밍신호 발생부(22)는, 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)를 기준신호로서 이용하고, 영상신호를 디지털화하여 압축처리를 위한 타이밍신호를 생성한다. 타이밍신호 발생부(22)는, 또 후술하는 것과 같이 스펙트럼 확산신호를 생성하기 위한 확산부호로서의 PN부호를 발생시키는 구간을 나타내는 PN발생 인에이블신호(EN)나, PN부호의 발생개시 타이밍을 나타내는 PN부호 리셋타이밍신호(이하, 리셋신호(RE)라고 약칭한다)나, PN클럭신호(PNCLK)를 생성한다.

도 3은 상기 실시의 형태에 의한 타이밍신호 발생부(22)를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 실시의 형태의 타이밍신호 발생부(22)는, PN생성 타이밍신호 발생부(221), PLL로 구성되는 PN클럭 발생부(222), 타이밍신호 발생부(223)를 포함하여 구성되어, PN생성 타이밍신호 발생부(221) 및 타이밍신호 발생부(223)에는 동기분리부(21)로부터의 수평동기신호(H) 및 수직동기신호(V)가 공급되고, PN클럭 발생부(222)에는 동기분리부(21)로부터의 수평동기신호(H)가 공급된다.

PN생성 타이밍신호 발생부(221)는 수직동기신호(V)를 기준신호로서 이용하여, 스펙트럼확산에 이용하는 확산용 PN부호열의 사이클주기를 결정하기 위한 수직주기의 리셋신호(RE)를 발생한다. PN생성 타이밍신호 발생부(221)는, 또 PN생성 인에이블신호(EN)를 발생한다.

PN클럭 발생부(222)는 수평동기신호(H)에 동기하며, 또한 PLL회로를 이용하여 블록 주기로 PN클럭(PNCLK)을 발생한다. 더 구체적으로는, PN클럭(PNCLK)은, 1블록(BL)에 대한 각 데이터 주기, 이 예에서는 8×8 = 64 화소주기의 클럭신호이다. 이 PN클럭(PNCLK)은 확산부호의 칩주기를 결정하는데 사용된다.

또, 타이밍신호 발생부(223)는 수직동기신호(V) 및 수평동기신호(H)에 기초하여, 상술한 바와 같이 도 2의 장치에서 영상신호의 디지털화 및 압축처리에 이용되는 다양한 타이밍신호를 발생한다. 타이밍신호 발생부(223)로부터의 타이밍신호에는 화소단위의 클럭을 포함한다.

타이밍신호 발생부(22)로부터의 PN생성 인에이블신호(EN) 및 리셋신호(RE)와 PN클럭(PNCLK)은 PN발생부(23)에 공급된다.

PN발생부(23)는, 클럭신호(PNCLK)와, 인에이블신호(EN)와, 리셋신호(RE)에 따라 PN부호를 발생한다. 더 구체적으로는, PN발생부(23)는 리셋신호(RE)를 통하여 발생되거나, 이 예에서는 수직주기를 통하여 리셋되어, 소정의 부호패턴의 PN부호열(PS)을 그 선두로부터 생성한다. PN발생부(23)는 인에이블신호(EN)에 의해 PN부호발생 가능상태(인에이블상태)로 될 때에만, 클럭신호(PNCLK)에 따라서 PN부호열(PS)을 발생한다.

도 4는, PN발생부(23)의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 예의 PN발생부(23)는 15단의 시프트레지스터를 구성하는 15개의 D플립플롭(REG 1∼REG15)과, 이 시프트레지스터의 적절한 탭출력을 연산하는 익스크루시브오어회로(EX-OR1∼EX-OR5)로 되어 있다. 도 4에 도시하는 PN발생부(23)는 상술한 바와 같이 인에이블신호(EN), PN클럭신호(PNCLK), PN부호리셋 타이밍신호(RE)에 기초하여 M계열의 PN부호열(PS)을 발생한다.

이렇게 얻은 PN발생부(23)로부터의 PN부호열(PS)은, SS(이 명세서에서는, SS는 스펙트럼확산의 약칭이다. 이하 동일하게 적용된다)부가정보신호 생성부(24)에 공급된다. SS부가정보신호 생성부(24)는 상술한 복제방지 제어신호와, PN발생부(23)로부터의 PN부호열(PS)을 승산하여 스펙트럼확산하기 위한 승산부를 포함하며, SS부가정보신호로서 SS복제방지 제어신호를 생성한다. 이 경우, SS부가정보신호 생성부(24)에 공급되거나, 혹은 상기 생성부(24)에서 발생되는 복제방지 제어신호는 적어도 각 블록(BL) 에 있어서는 동일한 정보비트내용을 갖도록 되어 있다.

따라서 SS부가정보신호 생성부(24)는 생성된 SS복제방지 제어신호를 중첩레벨 설정부(25)를 통하여 중첩부(14)에 공급한다.

이 경우, 중첩레벨 설정부(25)는 SS복제방지 제어신호의 칩의 값에 따른 디지털레벨로, SS복제방지 제어신호의 1칩의 값이 0일 때에는 양의 일정한 미소레벨을, 1일 때에는 음의 일정한 미소레벨을 출력한다. 즉, 도 1b에서 그물모양의 음영으로 표시한 바와 같이, 칩값에 따른 신호가 1블록(BL) 내의 모든 화소에 균등하게 중첩된다.

따라서, 중첩부(14)로부터의 신호를 DCT처리했을 때, 도 1c에 도시한 것과 같이, 중첩된 스펙트럼 확산신호의 부가정보신호성분은 모두 DCT계수의 DC성분인 계수(DC)로 집중된다.

후술하는 바와 같이, 부가정보신호로서 중첩된 SS복제방지 제어신호에는, 역DCT처리하기 전의 DCT계수의 데이터의 상태에서 DCT계수의 DC성분인 계수(DC)만을 취하여, 역스펙트럼 확산함으로써 영상신호에서 검출될 수 있게 된다.

전송된 영상데이터에 있어서, 복호화되는 경우, 역DCT연산 동안 계수(DC)에 SS복제방지 제어신호가 포함되기 때문에, 이 SS복제방지 제어신호는 실질적으로 거의 열화되지 않고 영상신호에 중첩되어 원래의 상태로 복원된다. 고주파수 성분의 경우에는, 압축에 의해 소실되기도 하지만, DC성분인 계수(DC)는 확실하게 압축신호 중에 포함되기 때문이다. 그러므로, SS복제방지 제어신호는 확실히 전송되어 복제제어가 확실하게 행해진다.

도 5a 내지 5d는, 상술한 바와 같이 미소레벨로 중첩되는 스펙트럼 확산신호와, 영상신호와의 관계를 스펙트럼으로 나타낸 것이다. 스펙트럼확산되는 부가정보신호는 적은 정보량을 포함하며, 저비트레이트의 신호이고, 도 5a에 도시하는 것 같이 협대역의 신호이다. 이 신호가 스펙트럼확산되면, 도 5b에 도시하는 것과 같은 광대역폭의 신호가 된다. 이 때에 스펙트럼 확산신호 레벨은 대역의 확대비에 반비례하여 작아진다.

이 스펙트럼 확산신호는 중첩부(14)에 의해 영상신호에 중첩된다. 이 경우 도 5c에 도시한 바와 같이 스펙트럼 확산신호는 영상신호 등의 정보신호의 다이내믹레인지보다 낮은 레벨로 중첩된다. 이와 같은 방식으로 중첩함으로써 영상신호 등의 정보신호의 열화를 거의 방지할 수 있다. 따라서 스펙트럼 확산신호가 중첩된 영상신호가 모니터에 공급되어 화상이 재생되는 경우에, 스펙트럼 확산신호의 영향이 거의 없는 뛰어난 재생화상을 얻을 수 있다.

그러나, 후술하는 바와 같이, 중첩된 스펙트럼 확산신호를 검출하기 위해 역스펙트럼확산을 행하면, 도 5d에 도시하는 바와 같이 스펙트럼 확산신호가 다시 협대역의 신호로서 복원된다. 충분한 대역확산율을 줌으로써 역확산 후의 부가정보신호의 전력이 정보신호를 상회하여 검출가능하게 된다.

이 경우, 영상신호 등의 정보신호에 중첩된 부가정보신호는, 영상신호 등의 정보신호와 동일시간. 동일주파수 내에서 중첩되기 때문에, 주파수필터나 단순한 정보의 치환으로는 삭제 및 수정이 불가능하다.

그러므로 필요한 부가정보신호를 영상신호 등에 중첩하여 기록함으로써, 영상신호 등에 부수하여 상술한 바와 같은 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호를 확실히 전송할 수 있다. 더구나 상술의 실시의 형태의 경우에서와 같이, 영상신호 등의 정보신호에 비하여 낮은 신호전력으로 스펙트럼확산된 부가정보신호를 정보신호에 중첩하도록 한 경우에는, 정보신호의 열화를 최소로 할 수 있다.

부가정보신호로서 예를 들면 복제방지 신호가 영상신호에 중첩된 경우에는, 복제방지용 신호의 변경이나 제거가 상술한 것과 같이 곤란하므로, 무단 복제를 확실히 방지할 수 있는 복제방지 제어가 가능하게 된다.

또, 상술한 구성에 있어서는 수직동기신호를 기준신호로 수직주기의 PN부호열을 이용하여 스펙트럼확산을 수행하기 때문에, 이 스펙트럼 확산신호를 영상신호에서 검출하는 경우에 필요하게 되는 역스펙트럼 확산용 PN부호열은, 영상신호에서 검출된 수직동기신호에 동기한 신호에 기초하여 용이하게 생성할 수 있다. 즉, 예를 들면 슬라이딩 상관기 등을 이용한 역확산용 PN부호의 동기제어는 불필요하게 된다. 이와 같이 역확산용 PN부호열이 용이하게 발생되므로, 역스펙트럼확산이 신속하게 실행되고 또한 신속하게 스펙트럼 확산되어, 영상신호에 중첩된 복제방지 제어신호 등의 부가정보신호가 검출될 수 있다.

이에 대하여 도 1a 내지 1c의 예에서는, SS복제방지 제어신호가 디지털 영상신호에 중첩되도록 구성되지만, 블록(BL) 단위의 데이터에 대응하는 복수 화소에 스펙트럼 확산신호의 1칩이 대응하도록 하는 방식으로 A/D변환 전의 아날로그 영상신호에 대하여 중첩하는 것도 물론 가능하다.

도 6은 상술한 바와 같이, SS부가정보신호가 중첩된 압축 영상신호 데이터로부터, 부가정보신호인 복제방지 제어신호를 검출하는 장치의 실시의 형태를 나타낸다.

더 구체적으로는, 압축 영상신호 데이터(Dv)는 가변길이 부호화부(31)에 공급되어서 부호화되어 역양자화부(32)에 공급된다. 이 역양자화부(32)에서 데이터는 역양자화되어 DCT계수로 구성되는 비트스트림의 데이터로 복원된다. 이 역양자화부(32)로부터의 데이터는, DC성분 추출부(33)에 공급되어 DCT계수의 DC성분인 계수(DC)가 추출된다.

이 계수(DC)는 인터프레임에서의 차이를 적분함으로써 정확한 데이터를 추출하기 위해 가산기(34)에 공급된다. 이 가산기(34)로부터의 출력신호는 DC성분메모리(35)에 일시적으로 저장된다. DC성분메모리(35)는 블록단위의 1프레임에 대한 저장영역을 포함하고, 각 블록 단위의 저장영역은 가산기(34)로부터의 대응하는 블록의 새로운 출력에 의해 갱신된다. DC성분메모리(35)로부터의 각 블록에 대한 DC성분 출력은 스위칭회로(36)의 하나의 입력단부에 공급된다. 또, 스위칭회로(36)의 다른 입력단부에는 DC성분으로서 0이 공급된다.

이 스위칭회로(36)는 가변길이 부호화부(31)에서 입력디지털 압축데이터 중의 헤더정보에 포함되는 인트라프레임인가 또는 인터프레임인가의 정보에 따라서 프레임마다 전환 제어된다. 즉, 압축해제 중의 데이터가 인트라프레임의 데이터일 때, 즉 I픽쳐에서 스위칭회로(36)는 0측으로 전환된다. 이는 이 때 각 블록(BL)의 데이터가 그 프레임 내에서 완결되는 데이터이며, 그 전 후 프레임 사이의 차이가 아닌 당해 프레임 내의 데이터이기 때문이다.

한편, 압축해제 중의 데이터가 인터프레임의 데이터일 때, 스위칭회로(36)는 DC성분 메모리(36) 측으로 전환되고, 각 블록에 대한 차이가 메모리(35)에 축적되고, 그 차이는 다음 프레임의 데이터에 가산되어 정확한 데이터가 복원된다.

상술한 바와 같이, 복원된 DCT계수의 DC성분은 역확산부(37)에 공급된다. 한편, 이 역확산부(37)에는 중첩 측에서 PN부호와 동기하는 PN부호열이 공급되어 역확산이 시행되고, DCT계수의 DC성분에 중첩되어 있는 부가정보신호가 검출된다. 검출된 부가정보신호는 부가정보신호 판정부(38)에 공급되어, 부가정보신호의 비트가 판정된다.

역확산용 PN부호열은, 다음과 같이 중첩 측에 동기하여 발생된다. 즉, 압축 영상신호데이터(Dv)는 동기타이밍 추출부(41)에 공급되어, 동기 타이밍신호를 발생한다. 이 동기타이밍 신호는 블록동기 타이밍신호와 프레임단위의 데이터에 대한 동기타이밍 신호를 포함한다. 동기타이밍 추출부(41)로부터의 동기타이밍 신호는 타이밍신호 발생부(42)에 공급되고, 압축해제 처리를 위해 사용되는 클럭 등의 타이밍신호와, 역확산용 확산부호를 발생시키기 위한 타이밍신호가 생성된다.

역확산용 확산부호는 PN생성부(43)에서 발생된다. 상기 PN생성부(43)는 상술한 도 4에 도시된 PN발생부와 전적으로 동일한 구성을 갖는다. 타이밍신호 발생부(42)는 동기타이밍 추출부(41)로부터의 동기타이밍신호에 기초하여 SS부가정보신호의 중첩 측에서 이용되는 타이밍신호와 동기하는 리셋신호(RE), 인에이블신호(EN), 클럭신호(PNCLK)를 발생하고, 그들 신호를 PN생성부(43)에 공급한다.

따라서, 중첩 측의 PN부호열과 동기하는 PN부호열이 PN생성부(43)로부터 발생된다. 이 PN생성부(43)로부터의 PN부호열을 통하여 부가정보신호는 역확산부(37)에서 가산기(34)로부터의 출력신호에서 검출된다.

상술한 바와 같이, 검출되고 판정된 부가정보신호로서의 복제방지 제어신호를 통하여, 상기 실시의 형태에서는 비트스트림의 단계의 디지털 압축 영상데이터의 복제가 가능한지 아닌지를 검출할 수 있다. 예를 들면, 복제금지인 경우 버퍼에 읽어 들인 비트스트림 데이터를 판독하지 않고 폐기할 수 있다.

복제방지 제어신호 등의 부가정보신호를 검출하기 위해서만 필요하다면, 역DCT처리부는 필요하지 않으므로, 부가정보신호 검출장치로서의 구성이 간단하게 되고, 값이 저렴하게 된다는 장점이 있다.

예를 들면, DVD재생장치나 DVD기록재생장치는 MPEG2에 의해 압축된 영상신호를 시간축 영역의 신호로 복원시키는 MPEG복호기를 포함한다. 그러므로 압축된 영상신호를 역DCT처리에 의하여 시간축 영역의 영상신호로 복원한 후, 역확산에 의해 부가정보신호를 검출하는 것이 가능한 것은 물론이다.

그러나, DVD-ROM드라이버의 경우에는, MPEG복호기를 구비하지 않지만, MPEG복호화는 상기 DVD-ROM드라이버에 접속되는 퍼스널 컴퓨터 등에서 수행된다. 이 경우, MPEG복호화 전에 무단 복제가 방지될 수 있다면, 효율적인 복제방지제어가 가능하다.

DVD-ROM드라이버가 상술한 도 6의 부가정보신호 검출장치를 구비할 경우, MPEG복호기와 같은 비싼 장치를 이용하지 않아도, 퍼스널 컴퓨터에 장착되기 전의 단계에서 비트스트림 데이터에 대해서 복제방지 등의 제어처리가 비교적 저렴한 가격으로 가능하게 된다.

또, 도 6의 장치가 DVD-ROM드라이버 등과 퍼스널 컴퓨터 등과의 사이에 어댑터와 같이 접속되더라도 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서는, 수직주기의 PN부호열에 의해 스펙트럼확산이 수행되고, 인터프레임에서의 차이를 고려하여, 가산기(34)와 DC성분메모리(35)를 설치하도록 구성되었으나, 수직주기의 PN부호열이 1차이분에 따른 프레임주기로 반전되어, 부가정보신호가 스펙트럼확산되어 중첩됨으로써, 가산기(34) 및 DC성분메모리(35)가 생략될 수 있다.

이상의 설명에서는, SS부가정보신호는 1칩이 1블록에 대응하는 방식으로 영상신호에 중첩되었으나, 1블록 이상의 복수의 블록마다 1칩을 할당하여도 좋고, 예를 들면 4블록이 1칩에 대응하는 매크로블록을 중첩하여도 좋다.

또, 수평 및 수직 양 방향의 복수 화소로 구성되는 블록 대신에, 수평방향 또는 수직방향 중 하나의 방향에서 복수 화소로 구성되는 블록마다 혹은 복수 블록마다 1칩을 할당하여 중첩할 수도 있다.

또, 스펙트럼확산을 위한 확산부호용 리셋주기는, 1수직주기가 아닌, 복수의 수직주기라도 좋다. 또한, 확산부호용 리셋주기는 1수평주기 또는 복수의 수평주기라도 좋다.

또 상술한 예에서는, 확산부호의 칩이 0 또는 1인가에 따라 중첩레벨을 음 또는 양으로 설정하도록 구성되었으나, 한편이 0레벨이고, 다른 편이 음 또는 양의 레벨로 중첩하도록 하여도 좋고, 이 경우 양 또는 음의 레벨은 상술한 것과 같은 고정패턴의 중첩레벨패턴으로 함으로써, 본 발명에 적용될 수 있다.

또, 상기 설명에서는, 스펙트럼확산되어 중첩되는 부가정보신호는 복제방지 제어신호이었으나, 이 부가정보신호는 복제방지 제어신호에 한정되지 않고, 예를 들면 디지털 영상신호에 관계된 정보, 예를 들면 각 필드를 식별하기 위한 타임코드정보, 저작권정보 등이 이용될 수 있다. 저작권정보로서는, 예를 들면 당해 기록장치를 식별하는 장치번호가 이용될 수 있다. 이 장치번호가 디지털 영상신호(Vi)에 중첩하여 기록되면, 복제된 이력을 용이하게 추적할 수 있다.

또, 상기 설명에서는, 아날로그 영상신호에 스펙트럼 확산신호가 중첩되는 경우를 설명했지만, 스펙트럼 확산신호를 디지털 영상신호에 중첩하는 것도 물론 가능하고, 이 경우에도 본 발명이 적용될 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또, 상기 설명에서는 부가정보신호 비트를 PN부호를 통하여 스펙트럼확산했지만, 본 발명은 부가정보신호 비트에 따라서 다른 계열의 PN부호를 중첩하고 그들 PN부호를 검출함으로써 스펙트럼 확산신호를 검출하는 경우에도 물론 적용할 수 있다.

또, 예를 들면 PN부호를 중첩한 경우에는 1, 중첩하지 않은 경우에는 0이 각각 전송되는 것으로 정하여, 스펙트럼 확산신호로서 PN부호 그 자체를 영상신호에 중첩하는 경우에도 본 발명은 적용가능하다.

또, 확산부호는 PN부호에 제한되는 것은 아니며, 골드부호 등 다른 부호를 이용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또, 이상의 설명에서는, 기록재생 시스템에 적용되는 경우에 대해서 설명하였으나, 영상신호에 부가정보신호를 중첩하여 전파, 케이블, 적외선 등의 다양한 전송매체에 의해 전송하는 경우에도 본 발명은 적용가능하다.

이상 설명한 것같이, 본 발명에 의하면 영상신호 등의 정보신호를 DCT를 이용한 압축처리를 시행하여 전송하는 경우에, DCT의 처리단위인 1블록마다 혹은 복수 블록마다 스펙트럼확산한 부가정보신호의 1칩이 대응하도록 중첩하였으므로, 스펙트럼 확산신호는 DCT계수의 DC성분에 포함된다. 이 때문에, 시간축 영역의 신호에 정보신호를 복원하기 전에, DCT계수의 DC성분을 추출하여 스펙트럼확산된 부가정보신호의 검출이 가능하게 된다.

Claims (8)

1. 정보신호에 부가정보신호를 중첩함으로써 부가정보신호와 정보신호를 출력하기 위한 정보출력장치를 구비하며, 상기 정보출력장치로부터의 상기 부가정보신호와 함께 정보신호를 수신하여 상기 부가정보신호와 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하기 위한 부가정보신호 중첩 및 검출시스템에 있어서,

   상기 정보출력장치는,

   소정량의 각 데이터로 분할되는 정보신호로 구성되는 각 블록에 따른 칩구간을 갖는 제 1확산부호를 발생하는 제 1확산부호 발생수단과,

   상기 제 1확산부호를 통하여 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 확산 부가정보신호를 발생하는 스펙트럼 확산수단과,

   상기 확산 부가정보신호를 상기 정보신호에 중첩하여 부가정보신호와 정보신호를 발생하는 신호중첩수단과,

   상기 블록에 대하여 상기 부가정보신호와 정보신호를 이산코사인변환하여 상기 부가정보신호와 정보신호를 시간축 영역 신호로부터 주파수 영역의 DCT계수로 변환하고, 상기 부가정보신호와 정보신호를 데이터압축하여 압축 정보신호를 발생하는 압축수단과,

   상기 압축 정보신호로부터 상기 DCT계수의 DC성분을 추출하는 신호추출수단과,

   상기 부가정보신호와 정보신호에 기초하여 상기 제 1확산부호와 동일한 제 2확산부호를 발생하는 제 2확산부호 발생수단과,

   상기 제 2확산부호를 사용하여 추출된 상기 DCT계수의 DC성분을 역스펙트럼확산하여 상기 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 역스펙트럼확산수단과,

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 중첩 및 검출시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정보신호는 영상신호이고, 상기 제 1 및 제 2확산부호 발생수단은 각기 상기 영상신호의 동기신호와 동기하여 상기 제 1 및 제 2확산부호를 발생하는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 중첩 및 검출시스템.
3. 부가정보신호 중첩 및 검출방법에 있어서,

   소정량의 각 데이터로 분할되는 정보신호로 구성되는 각 블록에 따른 칩구간을 갖는 제 1확산부호를 발생하는 단계와,

   상기 제 1확산부호를 통하여 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 확산 부가정보신호를 발생하는 단계와,

   상기 확산 부가정보신호를 상기 정보신호에 중첩하여 부가정보신호와 정보신호를 발생하는 단계와,

   상기 각 블록에 대하여 상기 부가정보신호와 정보신호를 이산코사인변환하여, 상기 부가정보신호와 정보신호를 시간축 영역 신호로부터 주파수 영역의 DCT계수로 변환하고, 상기 부가정보신호와 정보신호를 데이터압축하여 압축 정보신호를 발생하는 단계와,

   상기 압축 정보신호로부터 상기 DCT계수의 DC성분을 추출하는 단계와,

   상기 부가정보신호와 정보신호에 기초하여 상기 제 1확산부호와 동일한 제 2확산부호를 발생하는 단계와,

   상기 제 2확산부호를 사용하여 추출된 상기 DCT계수의 DC성분을 역스펙트럼확산하여 상기 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 중첩 및 검출방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 정보신호는 영상신호이고, 상기 제 1 및 제 2확산부호는 상기 영상신호의 동기신호와 동기하여 발생되는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 중첩 및 검출방법.
5. 소정량의 각 데이터로 분할되는 정보신호로 구성되는 각 블록에 따른 칩구간을 갖는 확산부호를 발생하는 단계와, 상기 확산부호를 통하여 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 확산 부가정보신호를 발생하는 단계와, 상기 확산 부가정보신호를 상기 정보신호에 중첩하여 부가정보신호와 정보신호를 발생하는 단계와, 상기 각 블록에 대하여 상기 부가정보신호와 정보신호를 이산코사인변환하여, 상기 부가정보신호와 정보신호를 시간축 영역 신호로부터 주파수 영역의 DCT계수로 변환하고, 상기 부가정보신호와 정보신호를 데이터압축하여 발생된 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 단계를 포함하여 구성되는 부가정보신호 검출방법에 있어서,

   상기 압축 정보신호로부터 상기 DCT계수의 DC성분을 추출하는 단계와,

   상기 부가정보신호와 정보신호에 기초하여 상기 확산부호와 동일한 확산부호를 발생하는 단계와,

   상기 확산부호를 사용하여 추출된 상기 DCT계수의 DC성분을 역스펙트럼확산하여 상기 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 검출방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 정보신호는 영상신호이고, 상기 확산부호는 상기 영상신호의 동기신호와 동기하여 발생되는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 검출방법.
7. 소정량의 각 데이터로 분할되는 정보신호로 구성되는 각 블록에 따른 칩구간을 갖는 확산부호를 발생하고, 상기 확산부호를 통하여 부가정보신호를 스펙트럼확산하여 확산 부가정보신호를 발생하고, 상기 확산 부가정보신호를 상기 정보신호에 중첩하여 부가정보신호와 정보신호를 발생하고, 상기 각 블록에 대하여 상기 부가정보신호와 정보신호를 이산코사인변환하여, 상기 부가정보신호와 정보신호를 시간축 영역 신호로부터 주파수 영역의 DCT계수로 변환하고, 상기 부가정보신호와 정보신호를 데이터압축하여 발생된 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 부가정보 검출장치에 있어서,

   상기 압축 정보신호로부터 상기 DCT계수의 DC성분을 추출하는 신호추출수단과,

   상기 부가정보신호와 정보신호에 기초하여 상기 확산부호와 동일한 확산부호를 발생하는 확산부호 발생수단과,

   상기 확산부호를 사용하여 추출된 상기 DCT계수의 DC성분을 역스펙트럼확산하여 상기 압축 정보신호로부터 상기 부가정보신호를 검출하는 역스펙트럼 확산수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 부가정보신호 검출장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 정보신호는 영상신호이고, 상기 확산부호 발생수단은 각기 상기 영상신호의 동기신호와 동기하여 상기 확산부호를 발생하는 것을 특징으로 하는 부가정보신호 검출장치.