專利名稱：音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法、音頻數(shù)據(jù)記錄裝置和記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在音頻數(shù)據(jù)上傳送諸如復(fù)制禁止控制信號的附加信息和跟蹤未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制的著作權(quán)信息的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法；一種用于記錄已接收的音頻數(shù)據(jù)的音頻數(shù)據(jù)記錄裝置；和一種包含重寫在該音頻數(shù)據(jù)上的附加信息的音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)。
最近，諸如致密盤(CD)播放機之類的數(shù)字音頻裝置和使用小尺寸光盤的所謂小型盤(MD)被廣泛推廣，能夠容易地重放高質(zhì)量的音頻信號。
然而，另一方面，大量現(xiàn)有的音樂軟件可以不受特殊限制而被復(fù)制，并且提出了各種復(fù)制防止方法。
特別是，在上述的數(shù)字音頻的情況下，通過復(fù)制不會使音頻信號變差，這就使復(fù)制防止非常重要。在上述數(shù)字音頻的情況下，除了數(shù)字音頻信號以外，包括復(fù)制禁止符號或復(fù)制生成限制符號的復(fù)制禁止控制信號以及著作權(quán)數(shù)據(jù)被附加記錄在記錄介質(zhì)上，以便防止復(fù)制或跟蹤一使用已授權(quán)數(shù)據(jù)復(fù)制的記錄介質(zhì)。
然而，當數(shù)字音頻信號變換成模擬音頻信號時，上述附加數(shù)字數(shù)據(jù)不包括在模擬音頻信號中，于是不能控制復(fù)制防止或跟蹤未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制。
為解決該問題，最好是把上述附加信息重疊在模擬音頻信號上。然而，雖然這種重疊附加信息的技術(shù)被期望用來實現(xiàn)信息定向?qū)W會(information-oriented society)的新穎業(yè)務(wù)，但在不使音頻信號S/N(信/噪)比變差的情況下，很難把附加信息重疊在模擬音頻信號上。
為解決該問題，考慮一種用于重疊附加信息的頻譜擴散(spectrumdiffusion)方法。該方法優(yōu)選用于重疊大量的數(shù)據(jù)，但是，當用于音頻信號時，則不可能得到足夠帶寬，以及在音樂源等要求保持高S/N比的領(lǐng)域內(nèi)很難被實現(xiàn)。
然而，為了在音頻信號上實現(xiàn)頻譜擴散，便產(chǎn)生一個同步問題。首先，在音頻信號中，必需提供一個相當長的周期，以便獲得足夠的S/N比，如果普通串行搜索用于同步建立，則需要相當長的時間。
與此相反，已知的稱為匹配濾波器的方法是在專用電路中用于改進同步建立。然而，當周期性是如此長時，該電路尺寸變得龐大以及對于把這種電路安裝在重放裝置和接收裝置中在成本上是不實際的。在當解碼器安裝在音頻重放裝置上用于執(zhí)行來自模擬音頻輸入的復(fù)制管理時的情況下，所需的方法是一種易于以低價格實現(xiàn)的和可通用于各種裝置的方法。因為這些問題，已經(jīng)考慮到使用頻譜擴散方法難于實現(xiàn)數(shù)據(jù)多路復(fù)用。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法、一種音頻數(shù)據(jù)記錄裝置、和一種音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)能夠在模擬音頻信號上在音頻音質(zhì)變差最小的情況下來多路復(fù)用頻譜擴散后的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置包括間隙(gap)插入位置檢測裝置和間隙插入裝置，以使間隙由間隙插入裝置在用間隙插入位置檢測裝置檢測的一位置上插入。該間隙用作控制信號，用于在音頻信號上多路復(fù)用根據(jù)附加信息所得的頻譜擴散后的數(shù)據(jù)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的音頻數(shù)據(jù)記錄裝置將來自間隙檢測裝置的間隙用作控制信號，以使解調(diào)裝置對在音頻信號上多路復(fù)用的頻譜擴散數(shù)據(jù)解調(diào)制，和根據(jù)解調(diào)后的附加信息，校正裝置校正該頻譜擴散數(shù)據(jù)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)包括一附加信息，該附加信息使用一間隙作為控制信號而在一音頻信號上多路復(fù)用的頻譜擴散數(shù)據(jù)。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的實施例的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法的方框圖。
圖2是用于說明利用圖1所示的上述實施例通過間隙寬度調(diào)制來控制頻譜擴散信號的例子的一個時序圖。
圖3是用于說明利用圖1所示的上述實施例的頻譜擴散信號的時分傳輸?shù)臅r序圖。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的音頻數(shù)據(jù)重放裝置的方框圖。
圖5是用于說明利用圖4的上述實施例的頻譜擴散信號的解調(diào)程序的時序圖。
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置的方框圖。
圖7是用于說明圖6實施例的操作的流程圖。
圖8是用于說明利用圖6所示的實施例的間隙信號來控制頻譜擴散信號的時序圖。
圖9是用于說明其中將頻譜擴散信號有選擇地插入在圖6的實施例中可期望掩蔽(masking)效應(yīng)的、具有大幅度和寬帶寬的音頻信號的一部分中的特定例子的時序圖。
圖10是用于說明圖6實施例中其他操作的一特定例子的時序圖。
圖11表示用于說明在頻譜擴散信號中的頻帶限制的波形，以便解決因音頻壓縮技術(shù)引起的傳輸變差。
圖12表示根據(jù)圖6實施例的數(shù)據(jù)插入的特定例子。
圖13表示根據(jù)圖6實施例的數(shù)據(jù)插入的另一個特定例子。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明又一實施例的音頻數(shù)據(jù)再現(xiàn)裝置的方框圖。
圖15是說明圖14的上述實施例的操作的時序圖。
圖16是表示根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的音頻數(shù)據(jù)記錄裝置的方框圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖直接描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法、音頻數(shù)據(jù)記錄裝置、和音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)。
首先，對根據(jù)該實施例的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法給予說明。這個傳輸裝置用于在模擬音頻信號上多路復(fù)用一附加信息，例如復(fù)制防止控制信號或另一個已形成頻譜擴散數(shù)據(jù)的著作權(quán)信息，并且該裝置包括圖1所示的編碼器1。
該編碼器1包括調(diào)制器3，用于在數(shù)據(jù)輸入Di上執(zhí)行頻譜擴散，該數(shù)據(jù)輸入Di是通過數(shù)據(jù)輸入端2提供的上述附加信息；間隙插入位置檢測塊7，用于檢測允許將一間隙插入由信號輸入端6提供的音頻信號輸入Si中的一個位置；間隙插入器8，用于在由這個間隙插入位置檢測塊7檢測的插入位置上插入該間隙；和調(diào)制信號加法器9，用于使用用作控制信號的間隙而在音頻信號Si上多路復(fù)用頻譜擴散數(shù)據(jù)，該間隙已經(jīng)被間隙插入器8插入。
在這個編碼器1中，輸入數(shù)據(jù)Di在調(diào)制器3中經(jīng)受頻譜擴散和通過由存儲器控制塊4提供的寫控制信號(WE)連續(xù)寫入先進先出(FIFO)5。
在由輸入端6提供的音頻信號Si中由間隙插入位置檢測塊7檢測的間隙插入起始位置上由間隙插入器8插入一個間隙。由來自存儲器控制塊4的讀出控制信號(RE)從FIFO5分離出的嵌入數(shù)據(jù)Dem，被調(diào)制信號加法器9加在音頻信號上的上述間隙之后，用于作為音頻信號輸出So而從輸出端10輸出。
結(jié)合圖2將說明使用該編碼器1在音頻信號上多路復(fù)用頻譜擴散信號的特定例子。改變間隙信號G1的寬度和間隙信號G2的寬度，以便被分別規(guī)定為圖2B的起始脈沖和圖2C的停止脈沖，以使在圖2A所示的音頻信號上在間隙信號G1和間隙信號G2之間多路復(fù)用一頻譜擴散信號。
圖3說明使用此編碼器1以在音頻信號上分離和多路復(fù)用頻譜擴散信號的另一個特定的例子。圖3A所示的頻譜擴散信號按如圖3B所示的預(yù)定長度進行時間劃分，以使在圖3C的起始脈沖以后在音頻信號上多路復(fù)用每個時分。于是，可以僅在具有高掩蔽效應(yīng)的音頻信號的高電平位置上多路復(fù)用頻譜擴散信號，從而改進了聽覺的S/N。
應(yīng)該注意，也可以在較寬頻譜上多路復(fù)用上述的頻譜擴散信號，這也改進了用于聽覺的S/N。
通過圖4的解碼器，根據(jù)上述間隙解調(diào)已經(jīng)由編碼器1時分和傳送的頻譜擴散信號。
解碼器11通過信號輸入端12被提供有音頻信號輸入So(以頻譜擴散信號多路復(fù)用的)，由此，用作上述起始脈沖的間隙由間隙檢測器13檢測和提供到存儲器控制塊4。存儲器控制塊4對FIFO16提供一寫控制信號(WE)，以使通過調(diào)制信號隔離器15將已經(jīng)與音頻信號隔離的一調(diào)制信號斷續(xù)地寫入FIFO16。而且，存儲器控制塊14對FIFO16提供讀出控制信號，以使上述的調(diào)制信號返回到如圖5B所示的提供到解調(diào)器17的連續(xù)的頻譜擴散信號。解調(diào)器17在上述連續(xù)調(diào)制信號上執(zhí)行反頻譜擴散，以便回到先前的附加信息數(shù)據(jù)Do。
在此，如果可以控制執(zhí)行相同情形，則存儲器可以與FIFO存儲器不同。
然而，在特殊情況下，可以控制在頻譜擴散(或反擴散)裝置中的調(diào)制移位寄存器，以便替代這個存儲器的功能。在此情況下，移位寄存器的時鐘由該間隙控制。于是，就有可能減小整個裝置的尺寸。
現(xiàn)在針對包括具有上述存儲器或移位寄存器的功能的調(diào)制器和解調(diào)器的編碼器和解碼器予以描述。
圖6表示包括具有存儲器功能或移位寄存器功能的調(diào)制器29的編碼器20。
通過信號輸出端21提供的音頻信號Si首先提供到作為間隙插入位置檢測塊22的構(gòu)成之一的包絡(luò)檢測塊23。包絡(luò)檢測塊23檢測等于或超過音頻信號輸入Si中的預(yù)定電平的增高(attack)部分。
而且，上述音頻信號輸入Si也送到作為上述間隙插入位置檢測塊22的構(gòu)成之一的頻譜分析塊24，以便檢測緊接在上述增高部分之前的頻譜的不連續(xù)部分。
此外，包絡(luò)檢測塊24檢測具有足夠小幅度的部分。
上述音頻信號輸入Si也提供到延遲電路26。由延遲電路26延遲的輸入音頻信號送到間隙插入器27。該間隙插入器27由控制器25控制。
控制器25根據(jù)來自上述間隙插入檢測塊22的包絡(luò)檢測塊23和頻譜分析塊24的輸出檢測來確定上述間隙的位置起動插入，并使上述間隙插入在由間隙插入器27確定的位置上。這個間隙用作在此后將被記錄的頻譜擴散信號的控制信號。
待嵌入上述音頻信號的數(shù)據(jù)輸入Di通過數(shù)據(jù)輸入端28送到調(diào)制器29。調(diào)制器29在上述數(shù)據(jù)輸入Di上執(zhí)行頻譜擴散，上述數(shù)據(jù)輸入Di與同步、起始、停止控制時序(timings)一起記錄在調(diào)制器29中。在與間隙插入的同步中，一預(yù)定寬度或一時分由調(diào)制器29輸出，并由混頻器30加到從輸出端31作為音頻信號輸出So輸出的音頻信號。
圖7是表示該編碼器的操作流程圖。也就是，在步驟S1到S3，一間隙插入位置由間隙插入位置檢測塊22檢測，和在步驟S4中，使用調(diào)制器29根據(jù)數(shù)據(jù)輸入Di寫入頻譜擴散數(shù)據(jù)的波形。如果在步驟2中沒有發(fā)現(xiàn)緊接在增高之前的頻譜是不連續(xù)的，和如果在步驟S3中沒有發(fā)現(xiàn)幅度足夠小，則控制進到步驟S5，寫入同步專用的波形。
當多路復(fù)用在音頻信號上的頻譜擴散信號時，傳統(tǒng)上，該信號因為其特征已被連續(xù)記錄。雖然如果音頻信號相對于頻譜擴散信號是足夠大時音頻變差是由聽覺掩蔽來減小的，但對于音頻信號是很小范圍的情況，該變差不能忽略。
在這個編碼器20中，可以在任意位置上有選擇地多路復(fù)用頻譜擴散信號并使它們恢復(fù)為連續(xù)信號。
因此，例如在音樂中，通過僅在聲電平為足夠大的位置上記錄頻譜擴散信號，就可以在滿足所需的高音質(zhì)的聽覺上保持足夠高的S/N。
下面將結(jié)合圖8到圖10對這個編碼器20的操作例子予以詳細描述。
在圖8中，根據(jù)寬度、電平、和波形，間隙信號具有幾個值，以便實現(xiàn)起始、停止、同步信號的功能，和同步保護。在圖8A所示的音頻信號的任意位置上，如圖8C所示插入起始信號，由此如圖8B所示開始頻譜擴散記錄，和在圖8D所示的時序上由停止信號終止該記錄。此外，如果必需的話，如圖8E所示插入同步信號或同步保護信號。于是，可以在所需的間隔上插入一頻譜擴散信號。在該特定例子中，可以瞬時地確定頻譜擴散起始位置和結(jié)束位置以及同步位置，這就能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測。
圖9表示在根據(jù)音頻信號幅度能期望掩蔽效應(yīng)的這樣一大幅度和帶寬的部分上有選擇地插入頻譜擴展信號的特定例子。也就是，圖9C所示的起始脈沖和圖9D所示的停止脈沖用于分隔如圖9B所示的頻譜擴散信號，以便在圖9A所示的音頻信號中被多路復(fù)用于具有大幅度的部分。聽覺的S/N是通過在音樂信號的小信號部分和窄帶部分不插入頻譜擴散信號來改進的。
圖10表示把頻譜擴散信號分成預(yù)定寬度的塊和以間隙信號定義一起始信號或從該間隙信號得出的用于同步的同步圖形的特定例子。也就是，當在如圖10A所示的音頻信號上多路復(fù)用頻譜擴散信號時，如果由于音頻信號而在一優(yōu)選的位置上不能分配停止信號位置，則僅產(chǎn)生如圖10B所示的起始脈沖，和如圖10C所示，在離開該起始脈沖偏移為“a”的一位置上記錄寬度為W的頻譜擴散信號。該方法在許多音樂源情況下更為優(yōu)選。
在該情況下，塊單元可以是用一個整數(shù)乘以一個片間隔(調(diào)制信號的1比特間隔寬度)，或是用一個整數(shù)乘以一個比特間隔寬度(調(diào)制信號間隔寬度)。當事先確定塊寬度時，可以僅通過規(guī)定一個起始信號來分隔頻譜擴散信號，以便被記錄在也能重現(xiàn)的任意位置上。
此外，可以根據(jù)記錄的聲電平來改變頻譜擴散信號的記錄電平。當重現(xiàn)時，由包絡(luò)檢測器檢測這種變化，以便實現(xiàn)先前均勻電平。該方法也被用于減小當先前聲音信號的線性被諸如限幅器，噪聲減小、AGC等類的動態(tài)系統(tǒng)處理時產(chǎn)生的附加信息的傳輸特性的變差。
圖10D表示根據(jù)音頻信號幅度來改變頻譜擴散信號的記錄電平的特定例子。這能夠防止由于通過諸如限幅器和噪聲減小之類的動態(tài)系統(tǒng)進行音頻處理而產(chǎn)生的記錄頻譜擴散信號的記錄電平的波動所引起的變差誤差率。通過用正比于聲電平的電平來調(diào)節(jié)頻譜擴散信號的記錄電平，以后可以根據(jù)音頻信號電平來歸一化(normalize)頻譜擴散信號的記錄電平。
接著，對提供到圖6的信號輸入端21的音頻信號輸入Si已被壓縮時的情況予以描述。
諸如MPEG/ATRAC/AC-3的音頻壓縮技術(shù)影響多路復(fù)用的頻譜擴散信號。尤其在音頻信號增加其數(shù)據(jù)量的增高部分和在具有很寬頻帶的部分中，與音頻信號不具有相關(guān)性的一部分頻譜擴散信號作為壓縮的結(jié)果被刪除，并且不能被正確地傳輸。為了解決這個問題，在本發(fā)明中，在與收集音頻數(shù)據(jù)量的這些區(qū)域不同的區(qū)域中記錄頻譜擴散信號。
第一個方法是用預(yù)定時間消逝(lapse)將頻譜擴散信號記錄在用一個間隙規(guī)定的起始信號之后。
通常，在子頻帶上的壓縮是在512或1024取樣的塊單元上進行的。因此，當嵌入一個間隙時，可以選擇頻譜擴散信號的起始位置、消除音頻信號增高部分，以便減小來自傳輸變差的影響。
而且，由于壓縮引起的傳輸變差也發(fā)生在寬頻帶時。因此，可以減小由選擇間隙信號的一個位置引起的變差，以使頻譜擴散信號可在不同于上述的寬頻帶部分處開始。
圖6中的編碼器20包括間隙插入部分檢測塊22，它檢測音頻信號的增高部分和寬帶區(qū)域，并且由一間隙規(guī)定的控制信號避開這部分而由間隙插入器27嵌入，以便有選擇地多路復(fù)用頻譜擴散信號。
而且，在音頻信號壓縮中，通常，中和低的區(qū)域的頻率分量具有較高的優(yōu)先權(quán)。尤其是，高達5KHz的區(qū)域受壓縮的影響最少。因此，如圖11所示，可以在高達5KHz的區(qū)域中選擇頻譜擴散信號或在多路復(fù)用以前限制該區(qū)域。以便減少由于壓縮引起的傳輸變差。
而且，如果具有頻譜擴散的介質(zhì)以大于一特定范圍的變化速度重放，頻譜擴散就由于其特性而不能被檢測。這個問題是不可能解決的，除非頻譜擴散信號的片間隔長度能夠在解碼期間被確定。當改變片間隔時應(yīng)重復(fù)跟蹤，或同時用幾個寬度值執(zhí)行并行檢測。
為了解決這個問題，本發(fā)明把頻譜擴散信號分成較短的間隔，以使這些間隔可與一個間隙同步，能夠調(diào)節(jié)比原始頻譜擴散信號更容易改變的速度。例如，如果頻譜擴散信號分成1/10間隔，可允許的偏差用10次改進。于是，大大地減小了允許的重放速度偏差。
而且，根據(jù)本發(fā)明，也能改進用于速度系統(tǒng)的同步方法。這是一種記錄緊接在一個間隙之后、或在一個間隙之上、或在預(yù)定間隔位置上的用于同步的同步圖形的方法。同步圖形可以是脈沖串型連續(xù)波，但考慮對聽覺的影響，最好是使用與隨機噪聲相同的固定圖形。
解碼器檢測間隔和讀出該同步圖形，以便確定其后面跟隨頻譜擴散數(shù)據(jù)部分的校正片間隔。頻譜擴散信號分成寫到存儲器的塊，和當讀出時，它們再做成連續(xù)信號提供到解碼器。頻譜擴散信號的同步信號本身寫入間隙信號或同步圖形，這就可獲得瞬時同步、數(shù)據(jù)的起始解調(diào)(反擴散)。
圖12示出一個表示多路復(fù)用在間隙間隔AB中的頻譜擴散片間隔寬度的圖形的特定例子。間隔GH表示該頻譜擴散的數(shù)據(jù)部分。
而且，圖13表示其中間隙間隔AB后面跟隨偏移間隔CD以用于解決壓縮的特定例子；間隔EF與一個表示頻譜擴散速度和相位的信息的圖形多路復(fù)用；和間隔GH表示頻譜擴散數(shù)據(jù)部分。
該例子包括如圖10中用“a”表示的在起始脈沖和頻譜擴散的起始之間的時間寬度CD(偏移)。這是一個不通過將頻譜擴散信號和用于同步的同步圖形記錄在容易由音頻壓縮等引起數(shù)據(jù)損耗的增高部分的前部而改進誤差率的例子。在檢測間隙(AB)以后，和在時間間隔“a”以后，讀出用于同步(EF)的同步信號，并根據(jù)相位和速度信息以及由此得出的同步，讀出在G和H之間的頻譜擴散信號。
而且，可以使用在E和F之間的同步圖形，即不使用在A和B之間的間隙來讀出上述的頻譜擴散。
接著，圖14表示包括具有存儲器功能和移位寄存器功能的解調(diào)器44的解碼器。
通過信號輸入端36饋送的音頻信號輸入So送到作為間隙解碼器塊37的構(gòu)成之一的包絡(luò)檢測塊38。包絡(luò)檢測塊38檢測在上述音頻信號輸入So中的增高部分和把該檢測輸出傳送到間隙檢測器40。根據(jù)上述的檢測輸出，間隙檢測器40從通過延遲電路39饋送的音頻信號So中檢測一個間隙。
此外，數(shù)據(jù)分析塊41檢測用于控制的間隙。根據(jù)這個間隙的位置，控制器45檢測用于同步的同步圖形和設(shè)置頻譜擴散信號的相位和速度。
根據(jù)這個控制信號，頻譜擴散信號分隔在解調(diào)器44中連成連續(xù)信號并由解調(diào)器44讀出。該讀出的結(jié)果作為數(shù)據(jù)輸出Do1從輸出端46輸出。
結(jié)合圖15的流程圖對這個解碼器的工作予以詳細描述，假設(shè)上述的頻譜擴散信號分成在音頻信號上多路復(fù)用的幾個塊。
首先，當在步驟S11中包絡(luò)檢測塊38檢測一增高時，間隙檢測器40檢測來自由延遲電路39延時的音頻信號So的間隙。
在步驟S13中，控制器45確定由數(shù)據(jù)分析塊41檢測的控制間隙是否是一數(shù)據(jù)起始脈沖。如果該間隙是一起始脈沖，控制轉(zhuǎn)到步驟S14，在解調(diào)器44中設(shè)置反頻譜擴散的周期性，和在步驟S15中檢測用于同步的同步圖形。在步驟S16中，設(shè)置反頻譜擴散的相位和速度，和在步驟S17中讀入寬度W的已劃分的頻譜擴散信號。已經(jīng)讀入的頻譜擴散信號存儲在解調(diào)器44中的存儲器中或移位寄存器中。
在步驟S18到S22中重復(fù)相同操作，用于讀出另一個頻譜擴散信號分隔以便被存儲在解調(diào)器44中。當頻譜擴散信號的結(jié)束在步驟S23中由停止脈沖檢測時，控制轉(zhuǎn)到步驟S24，在那里存儲在解調(diào)塊中的頻譜擴散信號分隔與一單信號連接以經(jīng)受反頻譜擴散，以便被解碼。
而且，將對用于將通過頻譜擴散信號的附加信息與通過上述間隙的附加信息混合的這個解碼器35的使用給予說明，以便記錄這些信息。
通過結(jié)合頻譜擴散方法來使用間隙方法，相對于未授權(quán)的修改產(chǎn)生進一步作用。至于修改，這些方法中的任一個方法都可使用某些方法破壞其數(shù)據(jù)。
為了解決這個問題，考慮使用兩種用于記錄諸如重要數(shù)據(jù)ISRC碼的重要碼的方法，以用于復(fù)制保護和防止未授權(quán)復(fù)制。
這兩種方法的雙重用途可實現(xiàn)如下。首先，間隙方法用于記錄ISRC碼和復(fù)制防止碼以及頻譜擴散起始、停止、同步信號等作為最少必需信息。這僅僅實現(xiàn)最少功能。接著，這些數(shù)據(jù)用于記錄頻譜擴散數(shù)據(jù)。例如，如果間隙信號用某些方法修改，間隙信號本身變成無效的。然而，可以使用全匹配濾波器，雖然尺寸很大，可以讀出頻譜擴散數(shù)據(jù)。對于跟蹤未授權(quán)復(fù)制，這是極重要的功能。
在上述的情況中，間隙主要用于控制頻譜擴散方法。然而，間隙本身可單獨用于重疊與復(fù)制保護相關(guān)的附加信息。因此，在間隙信號上，除了頻譜擴散控制信號以外還記錄這個附加信息。于是，將記錄數(shù)據(jù)做成多個薄片(strate)，用于通過這兩種方法記錄與復(fù)制保護相關(guān)的數(shù)據(jù)。
而且，在高音質(zhì)重放裝置中，有一種準備未授權(quán)復(fù)制的主機(master)的可能性，因此，考慮安裝圖14的整個解碼器，用于執(zhí)行較強復(fù)制保護，而在便宜的低音質(zhì)重放裝置中，只安裝間隙解碼器塊37，用于執(zhí)行其電平的復(fù)制保護。也就是，在薄片中使用公用格式，該薄片能夠用到所有產(chǎn)品。
接著，圖16表示本發(fā)明使用上述編碼器和解碼器的應(yīng)用的例子。
該應(yīng)用例子采用與根據(jù)本發(fā)明的模擬復(fù)制管理相結(jié)合的傳統(tǒng)的SCMC(串行復(fù)制管理)。
由信號輸入端51輸入的模擬音頻輸入Si由A/D變換器52變換成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)信號經(jīng)SW53送到與上述解碼器11和35相同的解碼器54，用于讀出通過一間隙和一頻譜擴散信號記錄的復(fù)制控制信號。作為該讀出的結(jié)果，控制信號CNT1被輸出用于控制SCMS單元。
由A/D變換器52已經(jīng)變換成數(shù)字信號的音頻信號經(jīng)SW56送到SCMS單元57。這里，如果模擬音頻信號表示第一次生成(first generation)，則SCMS單元7把數(shù)字信號(實際上，子碼區(qū)域)重寫成第二次生成。
上述的數(shù)字音頻信號送到與上述編碼器1和20相同的編碼器58，在那里受控制信號CNT1控制，以使間隙和頻譜擴散都重疊在音頻信號上并也重寫生成信息。該結(jié)果由記錄裝置59記錄在記錄介質(zhì)(磁帶、盤等)59a上。由這個記錄裝置59重放的音頻信號由D/A變換器60變換成由輸出端61作為音頻輸出So輸出的模擬音頻信號。
在當使用傳統(tǒng)數(shù)字接口記錄時的情況下，該信號經(jīng)SW56送到SCMS單元57，在那里重寫該生成，并送到編碼器58，在那里相同信息重寫在音頻信號上。
而且，例如，在傳統(tǒng)的SCMS禁止復(fù)制時的控制信號CNT2與在模擬中禁止復(fù)制時的控制信號CNT1結(jié)合，它們的邏輯和為CNT3，CNT3將停止記錄裝置59的記錄操作。
在此，生成信息的重寫可采用與傳統(tǒng)SCMS相同的方法執(zhí)行。因此，該應(yīng)用例子意味著在模擬接口上的數(shù)字接口中已執(zhí)行的復(fù)制管理的擴展。
而且，當該信號由記錄裝置(能重放)59進行重放時，該信號經(jīng)SW53提供，以使記錄在音頻數(shù)據(jù)上的附加信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)在顯示單元62。
而且，在本發(fā)明中，除了使用上述頻譜擴散信號和間隙的混合記錄附加信息外，還有多種方法可通過數(shù)據(jù)修改和破壞來解決未授權(quán)的復(fù)制。
間隙可用專用裝置破壞。為解決這個問題，該間隙即使破壞了還可以被修復(fù)。在記錄的音頻信號的特征和間隙位置之間規(guī)定高重現(xiàn)性的相關(guān)性。當具有該功能的裝置用于重現(xiàn)其中間隙已被破壞的音頻信號時，能夠恢復(fù)先前間隙插入位置。如果在該破壞之前據(jù)此執(zhí)行相同處理，可以解調(diào)頻譜擴散信號。
而且，通過把上述用于同步的同步圖形不分配在間隙上而分配在離開間隙的一個位置上，即使該間隙被破壞，也可以通過使用具有用于該用于同步的同步圖形的匹配濾波器的裝置來解調(diào)頻譜擴散信號。
與此相反，如果破壞了用于同步的同步圖形，則在記錄的音頻信號的特征和用于同步的同步圖形之間規(guī)定高重現(xiàn)性的相關(guān)性，和用于同步的同步圖形被恢復(fù)以解調(diào)頻譜擴散信號。然而，在此情況下，降低了時間精度，對于相位必須試驗幾次。
而且，如圖16所示，根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)了除了復(fù)制保護之外的功能。例如，該功能可按如下使用。當處理內(nèi)容以企圖除去復(fù)制保護時，與此同時或在此之前，破壞嵌入的數(shù)據(jù)，例如音樂信息、文本和MIDI。于是，可能由于數(shù)據(jù)破壞，使用戶不愿意執(zhí)行未授權(quán)動作。
而且，根據(jù)本發(fā)明，附加信息的功能提供復(fù)制管理功能，例如對模擬擴展的SCMS，它也能對子碼例如CD/DAT/MD(小型盤)擴展，以便獲得足夠的數(shù)據(jù)率。由此，如果在模擬中記錄的復(fù)制保護被有意地除去，在諸如音樂選擇之類的數(shù)字子碼數(shù)據(jù)上可用的功能也能自動地終止。尤其是，如果數(shù)字子碼信息也被修正及重寫(如果模抉數(shù)據(jù)有較高的優(yōu)先權(quán))，同樣的問題會由使用該保護的裝置所記錄的介質(zhì)引起，即使該裝置被安裝在傳統(tǒng)裝置上時也是如此。這便失去了數(shù)字裝置的便利并有效地防止用戶通過未授權(quán)修改而除去模擬嵌入信息。
而且，本發(fā)明利用諸如增高、節(jié)拍(tempo)、和電平之類的音樂信息的重要因子。通過使用這些，例如，在記錄和重放這種伺服和音量期間，可以將與重要部分的控制相關(guān)的一數(shù)據(jù)記錄在一模擬嵌入上，以便由該裝置使用。如果以模擬記錄的復(fù)制保護被故意除去，該信息也會失去，這就使記錄、重放或其它操作不能進行。于是就能保護模擬嵌入信息。
最近，出現(xiàn)了用于在16比特CD上記錄諸如HDCD之類的20比特數(shù)據(jù)的技術(shù)。其中，有將音頻數(shù)據(jù)直接嵌在數(shù)字數(shù)據(jù)上的那些技術(shù)，和正確地重現(xiàn)這些的條件寫入模擬嵌入信息，以使該裝置受其影響。于是根據(jù)未授權(quán)處理的音樂內(nèi)容，不可能得到正確音量或音質(zhì)。
然而，可以控制音樂加重。也就是，如果除掉模擬嵌入信息，表示加重信息的數(shù)據(jù)變成異常。這便導(dǎo)致音頻信號的頻率特性極差。如果與此同時，在數(shù)字子碼上的加重信息重新寫在記錄塊中，則由該裝置記錄的介質(zhì)甚至不能通過不具有這個新的復(fù)制保護方法的裝置正確地重放。
應(yīng)該注意，本發(fā)明也可以應(yīng)用到在廣播站和接收設(shè)備之間的地面波、以及由衛(wèi)星廣播傳輸?shù)囊纛l信號、由互連網(wǎng)傳輸?shù)囊纛l信號，和在計算機之間的音頻信號。
如上面已描述的，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)短時間同步，和對復(fù)制等需要的檢測。而且，通過使用聽覺掩蔽來選擇寫入，可以在音頻信號上重疊一個數(shù)據(jù)，使音頻信號的變差減至最小。用于檢測的硬件可簡單地以低成本實現(xiàn)。而且，可以附加地寫入復(fù)制生成信息、用戶碼等。而且，可以實現(xiàn)比在傳統(tǒng)上更多的數(shù)據(jù)信道。而且，即使改變音頻信號重放速度，也可以正確地讀出數(shù)據(jù)。而且，可以傳送以諸如MPEG/ATRAC/AC-3之類音頻壓縮的數(shù)據(jù)。而且，本發(fā)明在實現(xiàn)簡單方法和高技術(shù)方法的同時，能結(jié)合使用間隙方法而使用混合方法，并且能夠應(yīng)用到寬范圍的產(chǎn)品(product)組。而且，可以對模擬接口擴展復(fù)制管理和在諸如SCMS之類的傳統(tǒng)數(shù)字接口中的數(shù)據(jù)傳輸。而且，當嵌入的附加信息用于未授權(quán)的復(fù)制處理時，記錄裝置和重放裝置不能正確操作，于是，禁止了未授權(quán)復(fù)制。
權(quán)利要求
1.一種音頻傳輸裝置包括間隙插入位置檢測裝置，用于檢測能夠插入一間隙的音頻信號中的一位置；頻譜擴散裝置，用于對要加在所述音頻信號上的數(shù)字附加信息進行頻譜擴散；間隙插入裝置，用于在由所述間隙插入位置檢測裝置檢測出的插入位置上插入一間隙；和組合裝置，用于將由所述間隙插入裝置插入的所述間隙用作一控制信號，以便在所述音頻信號上組合來自所述頻譜擴散裝置的頻譜擴散數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中由所述間隙插入裝置插入的所述間隙用作控制信號，用于控制所述頻譜擴散輸出的起始、停止和同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述頻譜擴散數(shù)據(jù)在所述音頻信號上的任意位置被所述間隙多路復(fù)用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述的任意位置是所述音頻信號具有大信號電平的一位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述的任意位置是所述音頻信號具有寬頻譜的一位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述的頻譜擴散數(shù)據(jù)被分成多個被在音頻信號上的所述間隙多路復(fù)用的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述間隙是根據(jù)所述的音頻信號周期性地插入的，因此，所述頻譜擴散數(shù)據(jù)部分是根據(jù)時分記錄的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置，其中所述間隙是根據(jù)所述數(shù)字附加信息被插在所述音頻信號上的，因此所述頻譜擴散數(shù)據(jù)和所述數(shù)字附加信息用所述間隙記錄在所述音頻信號上的薄片中。
9.一種音頻數(shù)據(jù)傳輸方法，其中，一間隙位置在能夠插入一間隙的音頻信號上被檢測，和在該位置上插入的間隙用作控制信號，用于將一附加信息的頻譜擴散輸出加到音頻信號，以使所述頻譜擴散輸出與所述音頻信號組合，以便于傳送。
10.一種音頻數(shù)據(jù)記錄裝置包括間隙檢測裝置，用于檢測形成在音頻信號上的間隙；解調(diào)裝置，用于將來自所述間隙檢測裝置的所述間隙用作一控制信號，用于對在音頻信號上多路復(fù)用的頻譜擴散數(shù)據(jù)進行解碼；和校正裝置，用于根據(jù)由所述解調(diào)裝置解調(diào)的所述數(shù)字附加信息來校正所述頻譜擴散數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的音頻數(shù)據(jù)記錄裝置，其中，即使所述音頻信號具有修正的重放速度，所述解調(diào)裝置也根據(jù)所述控制信號解調(diào)所述頻譜擴散數(shù)據(jù)。
12.一種音頻數(shù)據(jù)傳輸和記錄裝置包括一音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置和一音頻數(shù)據(jù)記錄裝置，所述音頻數(shù)據(jù)傳輸裝置包括間隙插入位置檢測裝置，用于檢測音頻信號上能夠插入一間隙的一個位置；頻譜擴散裝置，用于對要加到所述音頻信號的數(shù)字附加信息進行頻譜擴散；間隙插入裝置，用于在由所述間隙插入位置檢測裝置檢測出的插入位置上插入一間隙；和組合裝置，用于將由所述間隙插入裝置插入的間隙用作一控制信號，以便在所述音頻信號上組合來自所述頻譜擴散裝置的所述頻譜擴散數(shù)據(jù)；和所述的音頻記錄裝置包括間隙檢測裝置，用于檢測形成在音頻信號上的間隙；解調(diào)裝置，用于將來自所述間隙檢測裝置的間隙用作一控制信號，以便解調(diào)在該音頻信號上多路復(fù)用的該頻譜擴散數(shù)據(jù)；和校正裝置，用于根據(jù)由所述解調(diào)裝置解調(diào)的所述數(shù)字附加信息來校正所述頻譜擴散數(shù)據(jù)。
13.一種音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，包含在使用一間隙作為一控制信號的音頻數(shù)據(jù)信號上多路復(fù)用的附加信息的頻譜擴散數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，其中所述的附加信息是一個諸如與所述音頻信號相關(guān)的復(fù)制防止控制信號之類的著作權(quán)利保護信息和一個限制復(fù)制處理的次數(shù)的復(fù)制生成信息或在音樂標題和音樂播放機上的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的音頻數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，其中所述的附加信息是一與音頻信號無關(guān)的信息。
全文摘要
本發(fā)明能在模擬音頻信號上多路復(fù)用附加信息而不使音頻信號的S/N變差。調(diào)制器3對作為附加信息而由數(shù)據(jù)輸入端2提供的數(shù)據(jù)輸入Di進行頻譜擴散。間隙插入位置檢測塊7檢測一個允許把一間隙插入在由信號輸入端6提供的音頻信號Si中的位置。間隙插入器8在由間隙插入位置檢測塊7檢測出的插入位置上插入間隙。調(diào)制信號加法器9把由間隙插入器8插入的間隙用作一控制信號,以便在音頻信號Si上多路復(fù)用該頻譜擴散數(shù)據(jù)。
文檔編號G06F21/10GK1192614SQ98106969
公開日1998年9月9日 申請日期1998年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月3日
發(fā)明者佐藤英雄 申請人:索尼公司