TWI527028B - 用於在全像光碟儲存媒體中編碼之方法，全像光碟及用於全像儲存媒體之光學讀取器 - Google Patents
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Description
本發明技術大致上係關於逐位元之全像資料儲存技術。更特定言之，本發明技術係關於調變儲存於光碟上之位元串流之方法及系統。
隨著計算能力不斷發展，計算技術已進入新的應用領域，諸如消費者視訊、資料歸檔、文件儲存、成像及電影製作，及諸如此類。此等應用持續推動開發已增加儲存容量之資料儲存技術。進一步言之，儲存容量之增加實現並促進已遠遠超出研發人員之最初期望之技術(諸如賭博及諸如此類)之發展。
光學儲存系統之日益增高之儲存容量提供資料儲存技術之發展之一良好的實例。在1980年代早期發展之光碟或CD格式具有約為650 MB至700 MB資料或約為74分鐘至80分鐘之一兩個頻道音訊節目之一容量。相比而言，在1990年代早期發展之數位多功能光碟(DVD)格式具有約4.7 GB(單層)或8.5 GB(雙層)之一容量。較高儲存容量之DVD足以儲存較舊視訊解析度(例如，約720(h) x 576(v)像素之PAL或約720(h) x 480(v)像素之NTSC)之全長劇情片。
然而，隨著較高解析度視訊格式(諸如高清晰度電視(HDTV)(對於1080p，約1920(h) x 1080(v)像素)之流行，期望可容納以此等解析度記錄之全長劇情片之儲存格式。此已促使高容量記錄格式(諸如在一單層光碟中能夠容納約25 GB或在一雙層光碟中能夠容納50 GB之Blu-ray DiskTM格式)之發展。隨著視訊顯示器之解析度及其他技術持續發展，愈來愈高容量之儲存媒體將變得更重要。可更好地達成儲存產業之未來容量需求之一發展儲存技術係基於全像儲存。
全像儲存係以全像之形式儲存資料，該等全像係藉由一光敏儲存媒體中之兩個光束之交叉產生之三維干涉圖案之影像。一直致力於基於頁面之全像技術及逐位元之全像技術。在基於頁面之全像資料儲存中，含有數位編碼資料之一信號光束在該儲存媒體之容體內疊加在一參考光束上，導致(例如)在該容體內改變或調變該媒體之折射率之一化學反應。此調變用以記錄來自該信號之強度及相位資訊。每一位元因此大致上係儲存作為該干涉圖案之一部分。該全像隨後可藉由使該儲存媒體單獨曝露於該參考光束而擷取，其與該所儲存之全像資料相互作用以產生與用以儲存該全像影像之原始信號光束成比例之一重新建構信號光束。
在逐位元之全像術或微全像(micro-hologram)資料儲存中，所有位元被寫入作為通常由兩個反向傳播聚焦記錄光束產生之一微全像或布拉格反射光柵。接著藉由使用一讀取光束反射該微全像以重新建構該記錄光束來擷取該資料。因此，微全像資料儲存比基於頁面之全像儲存更類似於當前技術。然而，與可使用於DVD及Blu-ray DiskTM格式之資料儲存器之兩層相比，全像光碟可具有50層或100層之資料儲存器，其提供可以兆位元組(TB)量測之資料儲存容量。進一步言之，至於基於頁面之全像資料儲存，每一微全像含有來自該信號之相位資訊。
盜版表示娛樂及軟體產業之經濟損失之一顯著來源。具有高速資料轉移速率之可記錄媒體之可用性使其相當易於複製含有有版權的音樂或劇情片之CD或DVD。進一步言之，可儲存多達約50部劇情片以上之全像資料儲存媒體係被視為解決此等產業對資料儲存之需求增加之一替代儲存方法。因此，對發展防護全像儲存媒體中之有版權的內容之一反盜版技術之需求持續增加。
根據本發明之一實施例，提供一種用於在一全像光碟儲存媒體中編碼之方法。該方法包含記錄多個微全像使得該等微全像在一原版全像光碟之一預先判定之位置處跨各自複數個磁軌及跨各自複數個層對準。該方法亦包含偵測來自該原版全像光碟之一反射光束之一特性波形信號。該方法進一步包含偵測來自一第二全像光碟之一第二波形信號。該方法亦包含比較該第二波形信號與該特性波形信號。該方法進一步包含基於比較來判定該第二全像光碟之正版產品性(authenticity)。
根據本發明之另一實施例，提供一種全像光碟。該全像光碟包含一記錄表面，其中該記錄表面包括一光敏媒體，該光敏媒體包括複數個微全像，其中該等微全像之各者係在一預先判定之位置處跨各自複數個磁軌及跨各自複數個層對準。
根據本發明之另一實施例，提供一種用於全像儲存媒體之光學讀取器。該光學讀取器包含經組態以自來自一原版全像光碟之一反射光束偵測一特性波形信號之一光學驅動電子設備，其中該原版全像光碟包含多個微全像使得該等微全像係在一預先判定之位置處跨各自多個磁軌及跨各自多個層對準。該光學驅動電子設備單元亦自來自一第二全像光碟之一第二反射光束偵測一第二波形信號。該光學讀取器亦包含電耦合至該光學驅動電子設備單元之一處理器，其中該處理器係經組態以比較該第二波形信號與該特性波形信號。該處理器亦係經組態以基於比較來判定該第二全像光碟之正版產品性。
當參考隨附圖式閱讀下列詳細描述時將更好地瞭解本發明之此等及其他特徵、態樣及優點，其中貫穿該等圖式相同的字元表示相同之部分。
如下文詳細論述，本發明之實施例包含一種光學儲存中用於防護盜版之系統及方法。該系統及方法引入一光學儲存媒體中之一浮水印。如本文所使用，一「浮水印」引用以一獨特圖案記錄資料在一原版/正版產品光學儲存媒體上之一編碼技術。特定而言，該資料係於一原版光碟中跨多個磁軌及跨多個層而對準。此記錄使一光學讀取器區分一原版光碟與一盜版/複製光碟。
下文將描述本發明技術之一或多項實施例。試圖提供對此等實施例之一簡明描述，該說明書中並未描述一實際的實施方案之所有特徵。應瞭解在任意此實際的實施方案之發展中，如在任意工程或設計專案中，必須作出大量特定實施決定以達成可隨不同實施方案變化之該等研發者之特定目標，諸如符合系統相關及業務相關之限制。進一步言之，應瞭解此一研發努力可能係複雜並耗時的，但對於具有基本技術而獲利於本揭示文件之一者而言，該研發努力仍將係設計、製作及製造之一例常任務。
一全像儲存系統中之資料通常係儲存於使用一光學干涉圖案之一光敏光學材料中，該光學干涉圖案允許資料位元被儲存於整個該光學材料之容體中。全像儲存系統可改良資料轉移速率，這係因為數百萬個位元之全像資料可並行寫入並讀取。進一步言之，全像儲存系統中之多層記錄可藉由儲存全像資料於一光碟之多個層中來增加儲存容量。可藉由指引一記錄光束(例如，一雷射)至一全像儲存系統及將某一深度之光束聚焦在一特定資訊層上寫入資料。亦可將該雷射聚焦在所選擇層上之一所選擇之點或位置上。該雷射在其聚焦之位置處產生一光化學變化，藉此寫入該資料。
為讀取一多層全像儲存系統中之資料，可指引一讀取光束至一光碟中之一特定層處之一資料位元位置，且該資料位元位置處之該讀取光束之相互作用可產生對應於一最初記錄光束之一重新建構資料光束。舉例而言，該讀取光束可反射自一全像資料位元，且此經反射之資料光束可與寫入該全像資料位元之該最初記錄光束成比例。可在一偵測器處接收該經反射之資料光束或資料信號，且一光學讀取系統中之偵測器及其他裝置可處理該資料信號，該處理可包含解碼該資料信號、修正位元狀態誤差及將該資料信號組合為自該光學讀取系統輸出之一位元串流。
本發明技術引入在一記錄表面上記錄微全像，使得該等微全像係在該全像光碟中跨各自的磁軌及跨各自層對準。此記錄在一讀取程序期間實現一特性波形之一偵測。比較該特性波形信號與自另一全像光碟偵測之一波形信號以檢測該光碟之正版產品性。該光碟在該等波形信號匹配之一事件中被視為正版產品。
現在轉向該等圖式，圖1係一例示性原版/正版產品全像資料儲存光碟10之一示意圖解。該全像光碟10包含分佈在包含螺旋磁軌16及多個層22之一記錄表面11上之多個微全像12。如本文圖解說明，該等微全像12係在該光碟10之一預先判定之位置24處跨該等磁軌16及跨該等層22對準。一讀取錐形光束28聚焦於該磁碟之位置24上以自來自該光碟10之一反射光束偵測一特性波形(未展示)。該特性波形係儲存於記憶體中並與其他全像光碟產生之波形信號比較以判定各自的光碟之正版產品性。在一實施例中，可藉由在該光碟10之某一位置處對準現有資料(微全像12)使用「浮水印」。在另一實施例中，在該光碟10之某一位置處記錄並對準額外的微全像(除該現有資料之外)。該對準係跨不同的磁軌16及跨不同的層22執行。
圖2係圖1中之該光碟10之位置24之一放大圖。該等微全像12係跨該多個層22之一層上之磁軌16對準。如圖4中描述，在一讀出程序期間經由一光學讀取器產生一特性波形信號42(如上所述)。該特性波形信號42係儲存於記憶體中並與其他全像光碟產生之波形信號比較以判定該等各自的光碟之正版產品性。在所圖解說明之實施例中，該特性波形信號係隨讀出程序之時間變化之反射光束之一強度分佈。因此，X軸46表示時間(秒)，且Y軸48表示強度。在另一實施例中，該X軸46可表示沿一循軌方向之位置，且該Y軸48可表示強度。
圖3係一例示性經複製/非正版產品光碟63之一位置62(類似於圖1中之位置24)之一放大圖。如本文圖解說明，微全像64係跨層66對準。然而，該等微全像64並未跨磁軌68對準，如參考數字72指示。因此，該反射光束產生一第二波形信號76。在該圖解說明之實施例中，該第二波形信號76係隨讀出程序之時間變化之反射光束之一強度分佈。因此，X軸82表示時間(秒)，且Y軸84表示強度。在另一實施例中，該X軸82可表示沿一循軌方向之位置，且該Y軸84可表示強度。如觀察到，所產生之該第二波形信號76係不同於該特性波形信號42(圖2)。因此，讀取該經複製光碟63之一光學讀取器推斷該光碟63係非正版產品。
圖4係可用以寫入/讀取來自一例示性光學儲存光碟12(圖1)之資料之一例示性光學記錄/讀取器系統100。儲存於該光學資料光碟12上之資料係藉由投射一寫入/讀取光束106至該光學資料光碟12上之一系列光學元件104寫入/讀取。藉由該等光學元件104自該光學資料光碟12拾取一反射光束108。該等光學元件104可包括經設計以產生激發光束、將該等光束聚焦於該光學資料光碟12上並偵測自該光學資料光碟12返回之該反射108之任意數目個不同的元件。該等光學元件104係通過至一光學驅動電子設備封裝122之一耦合件120而控制。該光學驅動電子設備單元122可包含如對一或多個雷射系統供電之此等單元、偵測來自該偵測器之一電子信號之偵測電子設備、將該偵測到之信號轉換為一數位信號(反之亦然)之類比轉數位轉換器及諸如預測該偵測器信號實際上何時暫存儲存於該光學資料光碟12上之一位元值之一位元預測器之其他單元。
該光學資料光碟12上方之該等光學元件104之位置係藉由一循軌伺服系統124控制，該循軌伺服系統124具有經組態以將該等光學元件在該光學資料光碟12之表面上方來回移動之一機械致動器126。該光學驅動電子設備單元122及該循軌伺服系統124係藉由一處理器128控制。該處理器128亦控制對一主軸馬達134提供電源132之一馬達控制器130。該主軸馬達134係耦合至控制該光學資料光碟12之旋轉速度之一主軸136。隨著該等光學元件104自該光學資料光碟12之外邊緣移動接近於該主軸136，該光學資料光碟之旋轉速度可藉由該處理器128增加。此可經執行以保持來自該光學資料光碟12之資料之資料速率基本上在該等光學元件104處於外邊緣時與該等光學元件處於內邊緣時相同。該光碟之最大旋轉速度可為約每分鍾500轉(rpm)、1000 rpm、1500 rpm、3000 rpm、5000 rpm、10,000 rpm或更高。
該處理器28係連接至隨機存取記憶體或RAM 138及唯讀記憶體或ROM 140。該ROM 140含有允許該處理器128控制該循軌伺服系統124、光學驅動電子設備122及馬達控制器130之程式。進一步言之，該ROM 140亦含有允許該處理器128分析來自該光學驅動電子設備122之資料之程式，其中該等資料已儲存於該RAM 138中。如本文進一步詳細論述，儲存於該RAM 138中之資料之此等分析可包含(例如)調變/解調變、編碼/解碼或將來自該光學資料磁碟12之資訊轉換為可由其他單元使用之一資料串流所必需之其他功能。
應注意本發明之實施例並不限於執行本發明之處理任務之任意特定處理器。如本文所使用之術語，術語「處理器」意欲指示可執行運算或計算、執行本發明之該等任務所必需之任意機器。該術語「處理器」意欲指示可接受一結構輸入並可根據規定規則處理該輸入以產生一輸出之任意機器。而且應注意如本文所使用之片語「經組態以」意謂該處理器係裝備有執行本發明之該等任務之硬體與軟體之一組合，習知此項技術者應瞭解。
若該光學讀取器系統100係一商業單元(諸如一消費者電子裝置)，則其可具有允許藉由一使用者存取並控制該處理器128之控制。此等控制可採用面板控制142之形式(諸如鍵盤、節目選擇切換器及類似物)。進一步言之，該處理器128之控制可藉由一遠端接收器144執行。該遠端接收器144可經組態以接收來自一遠端控制148之一控制信號146。該控制信號146可採用一紅外光束、一聲波信號或一無線電信號及除此之外之形式。
在該讀取系統之情況中，在該處理器128分析儲存於該RAM 138中之資料以產生一資料串流之後，該資料串流可由該處理器128提供至其他單元。舉例而言，可提供該資料作為通過一網路介面150至外部數位單元(諸如電腦或位於一外部網路上之其他裝置)之一數位資料串流。替代地，該處理器128可對一消費者電子設備數位介面152(諸如高清晰度多媒體介面(HDMI))或其他高速介面(諸如一通用串列匯流排(USB)埠)提供該數位資料串流。該處理器128亦可具有其他經連接之介面單元(諸如一數位轉類比信號處理器154)。該數位轉類比信號處理器154可允許該處理器128提供輸出至其他類型的裝置之一類比信號(諸如一電視上之一類比輸入信號或輸入至一放大系統之一音訊信號)。
在一寫入系統之情況中，可通過不同單元150、152及/或154對該處理器128提供被記錄之資料156。該資料係儲存於該RAM 138中。該處理器128發送一適當命令至該光學驅動電子設備122。因此，該光學驅動電子設備122控制該等光學元件114以將適當資料寫入該光碟12上。
類似地，在一讀取器驅動之情況中，該處理器128自接收自該光學驅動電子設備122之資料139產生波形信號。該處理器128亦係連接至隨機存取記憶體或RAM 138及唯讀記憶體或ROM 140。該ROM 140含有允許該處理器128控制該循軌伺服系統124、光學驅動電子設備122及馬達控制器130之程式。進一步言之，該ROM 140亦含有允許該處理器128分析來自該光學驅動電子設備122之資料(諸如，但不限於，一直儲存於該RAM 138中之該等波形信號，及諸如此類)之程式。如本文進一步詳細論述，儲存於該RAM 138中之該資料之此等分析可包含(例如)比較一特性波形信號與該所產生之波形信號以判定該光碟12之正版產品性。圖5中描述該處理器128及該光學驅動電子設備122使用之以數字164參照之演算法細節。
圖5係表示藉由參考數字182指示之一寫入程序及藉由184指示之一讀出程序期間使用於演算法164(圖1)中之步驟之一示意圖。耦合至該光學驅動電子設備122之該處理器128(圖4)發送一命令信號192用於跨該光碟12上之一特定位置(假設為24)(圖1)處之各自的磁軌及各自的層(未展示)對準微全像。因此，該光學驅動電子設備122(圖4)控制該等光學元件114以執行對準，參照數字194。在一原版光碟之讀出程序184期間，於該處理器128中產生並儲存一特性波形信號198。類似地，在一不同光碟之讀出程序184期間，產生一第二波形信號202。該處理器比較該第二波形信號202與該特性波形信號198，如204指示。在該第二波形信號202與該特性波形信號198相同之一事件中，該處理器因此發送資料至一消費者數位介面152(圖4)，諸如(但不限於)一光碟機播放該光碟，如208指示。在該第二波形信號202不同於該特性波形信號198之一事件中，該處理器因此發送資料至一消費者數位介面152(圖4)，諸如(但不限)一光碟機不播放該光碟，如210指示。
在一實際方案中，歸因於組件老化之功率位準之差異及偵測器之無效率可導致該等微全像未對準。因此，該未對準導致該光碟之特性波形不同。因此，在一特定實施例中，為避免此等誤差，量測並偵測兩個不同的特性波形。進一步言之，「一比率波形」係產自該兩個特性波形，且該「比率波形」係作為一參考波形與各自的光碟之其他波形相比較。進一步言之，此一參考波形與另一光碟之參考波形之間的差異可表達為反映該等各自的參考波形之間的一交叉相關或R平方值之一單一值。此使得設定一正規化標準用於宣稱盜版或可疑/非正版產品複製品。
圖6係表示一全像光碟儲存系統中防護盜版之一方法240中之步驟之一流程圖。該方法240包含在步驟242中記錄多個微全像，使得該等微全像係在一原版全像光碟之至少一預先判定之位置上跨一各自的多個磁軌及跨一各自的多個層對準。在步驟244中偵測來自該原版全像光碟之一反射光束之一特性波形信號。在步驟246中偵測來自一第二全像光碟之一第二波形信號。在步驟248中比較該第二波形信號與該特性波形信號。進一步言之，在步驟250中基於比較來判定該第二全像光碟之正版產品性。
一種用於在上述光學儲存中防護盜版之系統及方法之各種實施例因此提供一種保護有版權內容之方式。進一步言之，該技術減小歸因於娛樂及軟體產業之盜版之經濟損失之風險。由於現有製造程序可用於生產該等光碟，該系統及方法亦可係具成本效益及製造有效率的。
因此，應瞭解根據任意特定實施例不必達成上述所有此等目的或優點。因此，舉例而言，習知此項技術者認識到本文所描述之該等系統及技術在無須達成本文所教示或建議之其他目的或優點之情況下可以達成或最佳化如本文所教示之一項優點或優點群組之一方式實施或執行。
進一步言之，有經驗的技工認識到來自不同實施例之各種特徵之可互換性。類似地，可藉由習知此項技術者混合並匹配所描述之各種特徵以及每一特徵之其他已知相等物以根據此發明之原則建構額外系統及技術。
雖然本文僅圖解說明並描述本發明之某些特質，但習知此項技術者將想到許多修改及變化。因此，應瞭解該等隨附申請專利範圍意欲涵蓋在本發明之真正精神內之所有此等修改及變化。
10．．．全像光碟
12．．．微全像
16．．．空間磁軌
22．．．多個層
24．．．預先判定之位置
28．．．讀取錐形光束
42．．．特性波形信號
46．．．X軸
48．．．Y軸
62．．．經複製/非正版產品光碟之位置
63．．．經複製/非正版產品光碟
64．．．微全像
66．．．層
68．．．磁軌
72．．．未對準微全像
76．．．第二波形信號
82．．．X軸
84．．．Y軸
100．．．光學記錄/讀取器系統
104．．．光學元件
106．．．寫入/讀取光束
108．．．反射光束
120．．．耦合件
122．．．光學驅動電子設備封裝
124．．．循軌伺服器系統
126．．．機械致動器
128．．．處理器
130．．．馬達控制器
132．．．電源
134．．．主軸馬達
136．．．主軸
138．．．隨機存取記憶體(RAM)
139．．．資料
140．．．唯讀記憶體(ROM)
142．．．面板控制器
144．．．遠端接收器
146．．．控制信號
148．．．遠端控制
150．．．網路介面
152．．．消費者電子設備數位介面
154．．．數位轉類比信號處理器
156．．．資料
164．．．演算法
182．．．寫入程序
184．．．讀出程序
198．．．特性波形信號
202．．．第二波形信號
圖1係根據本發明之一實施例之一例示性原版/正版產品全像資料儲存光碟10之一示意圖解。
圖2係包含在圖1中之該光碟10上對準之微全像之一預先判定之位置之一放大圖。
圖3係包含根據本發明之一實施例之一例示性複製光碟之未對準微全像之一位置的一放大圖。
圖4係根據本發明之一實施例之一光碟機之一方塊圖。
圖5係表示藉由圖4中之該光碟機使用以判定一全像光碟之正版產品性之演算法之一方塊圖。
圖6係表示一種根據本發明之一實施例之用於防護一全像儲存媒體中之盜版之方法中之步驟之一流程圖。
10．．．全像光碟
12．．．微全像
16．．．空間磁軌
22．．．多個層
24．．．預先判定之位置
28．．．讀取錐形光束
Claims (7)
- 一種用於在一全像光碟儲存媒體中編碼之方法(240)，該方法包括：記錄(242)複數個微全像使得該等微全像在一原版全像光碟之一預先判定之位置處跨各自複數個磁軌及跨各自複數個層對準；在一時間域及頻率域之至少一者中偵測(244)來自該原版全像光碟之一反射光束之一特性波形信號之強度分佈；在一時間域及頻率域之至少一者中偵測(246)來自一第二全像光碟之一第二波形信號之強度分佈；比較(248)該第二波形信號與該特性波形信號；基於比較來判定(250)該第二全像光碟之正版產品性。
- 如請求項1之方法(240)，其中該判定(250)正版產品性包括：判定該第二波形信號是否與該特性波形信號相同。
- 如請求項1之方法(240)，其進一步包括：偵測來自該原版全像光碟之該反射光束之一額外特性波形信號；獲得該特性波形信號與該額外特性波形信號之一比率以產生一參考波形信號；及比較該參考波形信號與來自該第二全像光碟之該第二波形信號。
- 一種全像光碟(10)，其包括：一記錄表面(11)，其中該記錄表面(11)包括一光敏媒 體，該光敏媒體包括複數個微全像(12)，其中該等微全像(12)之各者係在對應於一特性波形信號之產生的一預先判定之位置處對準，及其中該預先判定之位置包括各自的複數個磁軌(16)及各自的複數個層(22)。
- 如請求項4之全像光碟(10)，其中該等微全像(12)包括該光碟(10)上之現有資料。
- 如請求項4之全像光碟(10)，其中該等微全像(12)包括該光碟(10)上不同於現有資料之額外資料。
- 一種用於一全像儲存媒體之光學讀取器(100)，該光學讀取器(100)包括：一光學驅動電子設備單元(122)，該光學驅動電子設備單元係經組態以：在一時間域及頻率域之至少一者中自來自一原版全像光碟(10)之一反射光束偵測一特性波形信號(198)之強度分佈，該原版全像光碟包括複數個微全像(12)使得該等微全像(12)在一預先判定之位置處跨各自複數個磁軌及跨各自複數個層對準；及在一時間域及頻率域之至少一者中自來自一第二全像光碟之一第二反射光束偵測一第二波形信號(202)之強度分佈；及電耦合至該光學驅動電子設備單元之一處理器，該處理器係經組態以：比較該第二波形信號(202)與該特性波形信號(198)；及基於比較來判定該第二全像光碟之正版產品性。
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