TWI226621B - Method of embedding a secondary signal in the bitstream of a primary signal - Google Patents

Description

1226621 A7 B7 五、發明説明（ 本發明關於一種方法，用以將次要頻道之次要信號嵌入 王要頻道之主要信號位元流中。本發明尚關於一對應之記 錄裝置，一方法以偵測嵌入主要頻道之主要位元流中之次 要頻道之次要信號，及關於對應之回放裝置，及供儲存該 信號之資料載體。 W0 00/45381專利曾揭示一具有實質上平行磁道之記綠 載體，其可展現磁道之第一物理參數之第一變化，及第二 物理參數之第二變化。第一變化代表記錄在記錄載體上之 資訊’孩資訊可由可控制型式之資料處理方式予以恢復， 第二變化之調變圖案可認為係次要頻道之次要信號，通常 稱為徑向槽搖擺。 為了對在輸送線上發射之資料或儲存在記錄載體上資料 之複製保護及數位權管理，特別是音頻及/或視頻資料或經 網際網路發射之軟體，即，經超級分布或儲存在可記綠戈 可再寫入之記錄載體，如CD或DVD而言，有必要至少為 U8位兀之鍵碼必須寫入及再寫入於一隱藏側頻道。此等 側頻道之需求為，其可在家庭環境中讀取及寫入，及外部 存取，即，讀取或寫入存取此信號非常困難，即，此信號 可被防止駭客盜用。此外，此資料頻道必須使其無法根據 頻道位兀之磁碟影像中複製，及寫入及讀取行動必須在— 短時間内完成，因為鍵碼必須在數秒内可用。進一步+ 增加資料載體之儲存容量至更多之程度。 两要 本發明之目的因此為提供嵌入一次要信號於主要信號位 元流中足方法，並以減少之硬體實現上述之目的。丄： iTT" _ _4-

tiC(CNS) Α4Λ^(21〇χ297^)· 广 1226621 A7

目的為提供偵出此一次要信號之對 f以；一次…、 ，〇肌 < 对應万凌，及提供對應裝 疋”貝料載體供儲存以嵌入一附屬信 要信號。 ，、T之王 本發明〈目的可根據申請專利範圍第i項之方法達成， 其中孩王要信號之主要位元流在主要信號位元流輸出之前 已被失真，俾次級信號由預定之失真代表。 本發明係根據將此級頻道之次級信號加碼之觀念，該次 級頻道亦可稱為側頻道或隱藏頻道，在包含控制之失真之 待發射或待儲存之原始資料之主要頻道之主要信號中了該 失真可由鎖住主要信號之相位鎖住迴路（pLL)電路中被偵 出。根據本發明，主要信號之槽與陸地圖案或記號及空間 圖案，在加碼階段以可控之方式，由次級信號予以刻意失 真’俾偵測器之PLL電路仍可容納。pll電路之誤差信號 於疋包含次級頻道之次級信號之資訊。實施本發明於一記 錄裝置或回放裝置中，僅需有限量之額外硬體。 根據本發明較佳實施例，本地相位誤差被插入主要信號 之位元流中。因此，主要信號之至少部份陸地及符號流被 一正或負相位誤差位移，其可被偵測器之PLL電路所偵出 。因此，陸地及符號之正常流之一部份被切除，並被置於 移位位置之稍後處，此移位為頻道時脈週期之最大之一半 ’較佳為頻道時脈週期之20%至5 0%。 根據本發明另一較佳實施例，相位誤差之決對值須加以 選擇，以使其小於主要頻道之頻道時脈週期，較佳為小於 頻道週期之半，較佳為頻道時脈週期之20%至50%。此外 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1226621 A7 B7 發明説明（ ，相位誤差不會導致誤差期，亦不致有對誤差改正容量之 嚴重衝擊。.為偵出次級頻道，可能及較佳但不必要使主要 信號為無誤差。因一無誤差之信號，相位誤差之絕對值應 較佳小於頻道時脈週期之半。但，當相位誤差選擇較頻道 時脈週期之半為大時，特別是一小相位誤差按模計算頻道 時脈週期時，次級頻道可被以相位誤差之絕對值大於頻道 時脈週期之半之差異，以相等之品質被偵出，主要頻道可 月匕有位元戾差，其可予以更正。此外，相位誤差可以選擇 ，以使槽及陸地流不易被複製。較佳為，相位誤差選擇後 可使槽及陸地流不易利用取樣頻率複製，其為主要頻道之 頻道位元頻率之小整數倍數。 本發明之一較佳實施例中，低頻率變化被引入主要頻道 <頻道時脈中。此頻道時脈較佳以pLL電路之帶寬内頻率 加以調變。較佳之調變為相位或頻率調變正弦波。正弦波 調變之優點為，正弦波無較高之諧波，因此，可利用 電路之全帶寬。此頻道時脈調變之失真為時脈之低頻率變 化，俾PLL電路可平滑跟隨，而頻率變化亦夠高，故其= 影響回放裝置之旋轉盤馬達控制。調變頻率較佳加以選擇 ，以使其夠高以達到所望之資料率，約為每秒128用戶位 元以嵌入一鍵碼於次要頻道中。此外，應加以選擇，以使 不影響磁碟之偏心及不出現抖動邊際之嚴重降低。 在本發明另一實施例中，纟要頻道之主要信號流由 在資料載體，如CD或DVD上之光資料載體上，以槽或防 地形式之位元流組成。原則上，本發明可用於所ϋ = 』5己綠 -6- 本紙張尺度㈣中®國家標準(CNS) &4規格(21QX 297公爱） 1226621 A7 _________Β7 五、發明説明（4 ) 及可再寫入之光學儲存媒體及R〇Ms中。本發明可進一步 用來經輸送線’及網際網路傳輸資料。 此目的可由申請專利範圍第9項所含失真裝置及輸出裝 置之裝置達成，該裝置可將次要頻道之次要信號嵌入主要 頻道之主要信號流中。此一裝置可用於一如申請專利範圍 第11項之装置，以死錄記錄載體之主要頻道之主要信號， 特別在格式產生器中以記綠主基板於壓模生產以供R〇M 一 磁碟，或在光記錄載體之可再寫入/再記錄驅動器中。 此目的進一步由一方法達成，該方法可偵測主要頻道之 主要信號流中嵌入之次要頻道之次要信號，如申請專利範 圍第12項所提出者，及由申請專利範圍第14項所提之對 應裝置達成’其包含一偵測裝置及解碼裝置。該裝置可用 於一裝置中以回放儲存在如申請專利範圍第15項所提之 記錄載體上之資料。此等尚包含一 PLI^電路，以根據本發 明消除失真。 進一步之目的係由儲存主頻道之主信號流之資料載體所 達成’該主頻道嵌入次要頻道之次要信號，如申請專利範 圍第16項所提出，該資料載體較佳為光學 2 CD或- DVD，即CD_R0M。'應了解此等裝置1；；法= 此資料載體可被進一步發展，及可具有上述如申請專利範 圍第1項說明之方法相似之實施例。 已 本發明將參考以下圖式詳細說明，其中 圖1顯示一資料流以說明本發明第一實施例， 圖2顯示一資料流以說明本發明第二實施例，

1226621 A7 B7 五、發明説明（5 圖3顯示本發明之一記綠裝置， 圖4顯示本發明之回放裝i 圖5顯示回放裝置之鎖相迴路電路之第-實施例， 圖6顯示回放裝置之鎖相趣路電路之第二實施例， 圖7顯不回放裝置之鎖相迴路電路之第三實施例， 圖1顯示回放裝置之鎖相趣路電路之第四實施例。 圖1顯示一頻到時脈信號1及位元流2,即，主要頻道 之王要信號之一槽圖案’而在長度L上無次要頻道。主要 頻道（正常陸地及符號流而無次要頻道分成長度L部份亦 示出，如〃 3為代表。根據本發明之第-實施例，局部相 位誤差被引進主要頻道之位元流2中。此-引進代表在長 度L上之陸地及符號流被—正或負相位誤差所位移，即， 陸地及符號之正常流之-部份被㈣，並被置於微小位移 位置之後。以丧入-次要信號之主要信號之一例，如4所 代表。其中’具有長度U n+1組(組41)被位移至η組之 右万’引入-正位移s ’而組42及43則被位移至左方， 因而引進一負位移。 時脈頻道i變化之n+1組之位移s，及槽圖案2之位移 之細節如方框5内所示。其中之變化由虛線表示。可看出 槽之組21被位移至另一位置22’亦可看出頻道時脈之正 常位置η被位移至新位置12。亦可看出位移8與頻道位 元長度相較為小。 此-調變之結果’相位誤差經常以—正及一自相位誤差 對出現。此可輕易自在PLL電路之相位_器輸出之㈣ 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇χ 297公釐） 1226621 A7 B7

8,其對應以嵌入之次要信號之主要信號4。可界定，位元 值” 1”由一正相位誤差代表，跟隨一負相位誤差—對應= 4,1之信號8之部份81所示一而位元值” 〇"由一負相^誤 差代表，跟隨一正相位誤差，如對應組42及43之作號$ 之部份82及83所示。信號8及此等位元值由一適當解碼 器所偵出，該解碼器詳細說明如下。 ’ 相位誤差對之發生對本發明並非重要，但其被用在本發 明之一較佳實施例中，因其長時間之總相位誤差均保持為 相位誤差ΡΕ需加以選擇，俾其能維持-〇 5Τ<|ρΕ|<〇 5〇τ ，較佳為0·2 丁 <|ΡΕ| <0·50丁，其中之丁為頻道時脈週期。 此外，ΡΕ選擇後俾在次要頻道中可獲得足夠之信號雜波比 ，故相位誤差不會導致誤差期，亦不致對誤差改正容量有 嚴重影響。主要信號之讀出可以維持，儘管本發明之失真。 圖2說明本發明之第二實施例，根據該實施例，低頻率 變化被引進主要頻道之頻道時脈中。再者，為清晰理由， 頻道時脈信號1及位元流2 ,即主要頻道主要信號之槽圖 案，而無次要頻道被首先示出。根據本發明此實施例，主 要頻道之頻道時脈15以PLL帶寬内頻率之次要頻道調變 。在圖2之頻道時脈信號15中，主要頻道之時脈頻率與調 變頻率相比為甚高。91代表此實施例加碼之陸地圖案之一 例。虛線9代表槽圖案2 5之調變槽與槽圖案2之未調變槽 之位置之相對位移。 在以下詳細解釋之偵測器中，一在時間上再生之時脈頻 率信號6，即，當一 CD回放裝置之馬達心軸以不變線性 1226621

速度旋轉時被偵出。分成數部份之陸地與符號流以3為代 表。在偵測器之PLL電路之VC0(電壓控振盪器）輸入處， 、2時間之電壓信號7可被測量。在這信號7中，主要頻 運藉由相位調變正弦波而調變。此信號7可被分為部份 71，72，其可被解釋為位元值或位元值，，〇”，視此等部份 71’72中之正或負正弦半波首先出現或最後出現而定。 調變之偵測在一回放裝置中完成，其將在稍後詳細說明 以測量與頻道時脈頻率隨時間t成比例之電壓信號7而 偵出。此調變頻率加以選擇，俾所需資料率可以達成，及 梁對磁碟偏心性之干擾，及無抖動邊際之嚴重降低發生。 私壓#號7可解釋為，一正正弦波代表位元值，，丨，，，一負正 弦波代表一位元值”〇”。 通#為一實施例均能成立，調變或失真可由不同方式 芫成，並且可以事先決定在偵測器中測量之信號應如何解 釋。例如，測量信號之信號品質不佳，可選擇在圖2實施 例中之四個正正弦波代表一位元值”丨”，而四個負正弦波代 表位元值，，0”。調變亦可進一步完成，如一頻率調變之正弦 波，其中位元值” 1”由一或多個具有頻率fl之正弦波代表 ，而位元值”0”由一或多個具有頻率f〇之正弦波代表。 圖3中顯示本發明記錄裝置之簡略方塊圖。傳統上，主 要頻道之主要信號，即，源位元以已知及傳統方式由一誤 f改正碼（ECC)加碼器電路51所加碼，之後再由頻道加碼 器52加碼。加碼器電路52之頻道位元輸出於是被導至一 寫入電路，以供將其寫入至一記錄載體。根據本發明，一 FIFO緩衝器(先進先出)5〇被加入，主要信號在其中與時脈 -10- 本紙張尺度適财目S家鮮(CNS) x 297公董) 1226621

、發明說明（ 私路53之頻道時脈鎖住。同時’主 脈電路”導入—隱藏頻道加…要：虓广=脈自時 次要頻道之次要作號十以： 該電路亦備有 來調變主要信#Η 4道資料。該次要信號用 加碼哭啦。凋變之頻道時脈為隱藏頻道 號之相 碼學電^ 52之時脈輸出-輸入。主要信 率時I::,於是以隱藏頻道加碼器電路5“貞出之時脈 心Ult ’即’緩衝器50輸出時脈之平均時脈率， '自:寺“路53提供至緩衝器5〇之輸入時脈相同 致應r為足夠大，俾輸出時脈率之變化不致導 欠載運行或溢出。最後，具有嵌入次要信號之主 ^如圖1及圖2所說明者’自寫入電路輸出，即，窝 亡至-記錄載體。或者’寫入電路不必等待輸出信號寫： -己錄載體，-輸送電路可用以在輪送線上輸送輸出資料。 根據本發明’隱藏頻道加碼器電路54及fifo緩衝 加入傳統記錄裝置卜作為失真裝置以建立隱藏頻道 供ROM磁碟之原版盤製作之格式產生器中，時脈電路 將產生-時脈H、以供加碼器電路及控制主旋轉般 -磁碟記錄器中，時脈電路53將自磁壤之格式獲得: ，即，自槽擺動獲得。 原則上本發明可應用於主要信號之所有代碼字。 之設計使其在誤差改正能力上無影響時，其可在全資料盡 體上，用為與主要頻道並行之隱藏頻道。另一可能為找出 -11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1226621 A7 B7 五、發明説明（9 ) 資料載體上一特殊檔案中或某一位置之失真。 圖4顯示本發明一回放裝置之方塊圖。自一資料載體， 即CD讀出之入信號I首先輸入前端類比至數位轉換器6〇 。此裝置包含一頻道等化器6 1 , —位元偵測器62，一相位 鎖住迴路（PLL)電路63，一 NRZI(非返回零反相）產生器64 ，一 FIFO緩衝器65，一 EFM(8-14調變）解調器66及一 CIRC解碼器67，其輸出一時脈數位資料信號〇。此外， 備有一旋轉盤碼達控制器6 8連接至驅動電壓D。此等元件 及功能已廣為人知及使用於回放裝置之典型布局中，因此 ’不作進一步說明。 備有一連接至本發明之相位鎖住迴路電路63之一額外 解碼器69。其中，次要信號造成之主要信號流之失真被偵 出’及次要信號被解碼。此點將參考圖5及6進一步說明。 圖5顯示一 PLL電路63及一偵測器691之第一實施例 。PLL電路63典型包含一相位檢波器63 1 , —迴路濾波器 632，及一電壓控制振盧器633。PLL·電路63之設計可自 磁碟上主要信號圖案恢復一時脈信號，其並可容納主要信 號之失真，如速度變化。 根據本發明，如一次要信號以主要信號流之至少一部份 之預定失真，嵌入主要信號中，如圖1所說明，利用額外 之偵測器，此等失真可被偵出並解碼為次要信號。如本地 相位誤差插入主要信號位元流中，即，如主要信號之陸地 及符號流被一正或負相位誤差所位移，此等誤差可在相位 檢波器63 1之輸出偵出，如偵測器69丨所示。 -12-

1226621 A7 B7 五、發明説明（10 圖6顯π PLL電路63之另一實施例，PLL電路包含 一低通濾波器634。在此實施例中本地相位誤差可在ρι控 制電路632之比例項目p方式偵出，如偵測器692所示。 在圖5及圖6中之_貫施例中，槽及陸地流中之相位誤差 導致PLL電路中一誤差信號，其可在由偵測器69丨及 所指之二位置看出。. 在另一備選中，利用一頻道時脈調變以供主要信號流之 失真，如上述圖2所說明，即，引入低頻率變化至主要頻 道之頻道時脈’此等裝置如圖7或圖8所示，將用來供偵 測之用。頻道時脈調變於是可在迴路濾波器632之輸出偵 出，如偵測器693所指出者。在圖8顯示之另一實施例中 ’頻道時脈調變亦可在PLL電路63之PI控制電路632以 積分項目I被偵出，如偵測器694所示。偵出之信號代表 與主要信號時脈頻率成比例之電壓。在另一實施例中，使 用圖4說明之FIFO緩衝器65。填充此緩衝器之程度指示 可用來偵測頻道時脈調變。 吾人應瞭解，本發明並不限於以上所述之實施例。所示 之實施例尚有進一步之實施例及數種化，特別是，裝置之 元件之安排及發展亦可不同。 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

Claims (1)

1. A B c D )2795號專利申請案 ^夺7?月惟固如·專利範圍替換本(93年7月) 六、申請專利範圍 1 · 一種用以將次要頻道之次要信號嵌入主要頻道之主要 信號位元流中之方法，其中本地相位誤差被插入主要信 號位元流中，該次要信號以該本地相位誤差代表。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該相位誤差之絕對 值加以選擇，俾其小於主要頻道之頻道時脈週期，較佳 為小於頻道時脈週期之半，較佳在頻道時脈週期之2〇〇/。 及 50%。 3. —種用以將次要頻道之次要信號嵌入主要頻道之主要 信號位元流中之方法，其中該主要頻道之頻道時脈被鎖 至主要信號之相位鎖住迴路電路之帶寬内調變以供同 步之用，該次要信號以該頻道時脈調變代表，頻道時脈 以相位或頻率調變正弦波調變。 4. 如申請專利範圍第1或3項之方法，其中該主要頻道之 主要信號流由記錄在一資料載體上之位元流組成，特別 是在光學資料載體，如CD或DVD以陸地及符號型式之 位元流。 5·如申請專利範圍第1或3項之方法，其中該次要信號包 含一複製保護键碼或一數位權。 6. —種將次要頻道之次要信號嵌入主要頻道之主要信號 位元流之裝置，包含： 失真構件，用於在該主要信號之位元流中插入本地相 位誤差，該次要信號以該本地相位誤差代表，及 輸出構件，用於輸出該主要信號之位元流。 7· 一種將次要頻道之次要信號嵌入主要頻道之主要信號 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) m26mi ι * as B8 m' 1 i“]:_ s 六、申請專利範圍 位元流之裝置，包含： 調變構件，用於調變該主要頻道之頻道時脈，俾使其 被鎖至主要#號之相位鎖住迴路電路之帶寬内以供同 步之用，該次要信號以該頻道時脈調變代表，頻道時脈 以相位或頻率碉變正弦波調變，及 輸出構件，用以輸出主要信號之位元流。 8. 如申請專利知圍第7項之裝置，其中該調變構件包含： 一緩衝器’用以緩衝主要信號之位元流，及 一編碼器’用以產生一調變信號及在傳送至輸出構件 前，調變主要信號之緩衝位元流。 9. 一種用以將主要頻道之主要信號記錄在一記錄載體上 之裝置，包含如申請專利範圍第6或7項之裝置，其用 以將次要頻道之次要信號嵌入主要頻道之主要信號之 位元流中。 10· —種用以偵測嵌入主要頻道之主要信號之位元流中之 次要頻道之次要信號之方法，次要信號由本地相位誤差 代表並插入至主要信號之位元流，其中插入至該位元流 之本地相位誤差被偵測出及解碼出次要信號。 1 1. 一種用以偵測嵌入主要頻道之主要信號之位元流中之 次要頻道之次要信號之方法，該次要信號藉由該主要頻 道之頻道時脈調變代表，俾使其鎖定至該主要信號之— 相位鎖住迴路電路之帶寬中，以用於同步化，該調變由 一相位或頻率調變正弦波所組成，其中該主要頻道之頻 道時脈之調變係被偵測出，且解碼出該次要信號。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐）

   i 2 •一種用以偵測嵌入主要頻道之主要信號之位元流中之 次要頻道之次要信號之裝置’該次要信號由本地相位誤 差代表並插入至主要信號之位元流中，包含：偵測構件 以4貞測插入至位元流之本地相位誤差’及解碼構件，以 解碼出次要信號。 i 3. —種用以偵測嵌入主要頻道之主要信號之位元流中之 次要頻道之次要信號之裝置’該次要信號藉由該主要頻 道之頻道時脈調變代表，俾使其鎖定至該主要信號之一 相位鎖住迴路電路之帶寬中，以用於同步化，該調變由 一相位或頻率調變正弦波所組成，包括：偵測構件，用 於偵測該主要頻道之頻道時脈之調變；及解碼構件，用 於解碼出該次要信號。 14. 一種用以回放記錄載體上儲存之資料之裝置，包含如申 請專利範圍第12或13項之裝置，其用以偵測嵌入主要 頻道之主要信號之位元流中之次要頻道之次要信號。 1 5 · —種儲存内嵌次要頻道的次要信號之主要頻道的主要 信號之位元流之資料載體，該次要信號可由插入至該主 要信號的位元流之本地相位誤差代表。 1 6. —種儲存内嵌次要頻道的次要信號之主要頻道的主要 信號之位元流之資料載體，該次要信號可由該主要頻道 的頻道時脈調變代表，該頻道時脈以一相位或頻率調變 正弦波而調變。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4^；^1〇 X 297公^了