JP4045381B2 - 映像信号への付加情報の重畳方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像信号に重畳したままにおいても、その再生画像にできるだけ影響のないようにするために、微小レベルで付加情報を映像信号に重畳する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルＶＴＲやＭＤ（ミニディスク）記録再生装置などのデジタル情報記録装置が普及しており、さらには、記録機能を備えたＤＶＤ（デジタルビデオディスクあるいはデジタルバーサタイルディスク）装置も登場するようになってきている。これらのデジタル情報記録装置においては、主情報信号としてのデジタル映像信号やデジタルオーディオ信号、さらにはコンピュータ等用のデータに付随して、種々の付加情報信号が記録可能とされる。
【０００３】
この場合、この付加情報信号はデジタル信号であり、例えばデジタル情報信号のブロック単位のデータに付加されるヘッダ部や、その他のＴＯＣ（Ｔａｂｌｅｏｆ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ）のエリアなど、デジタル情報信号とは領域的に区別されるようなエリアに記録されるものとして、デジタル情報信号に対して付加される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の主情報信号に付加情報を重畳して記録するなどして伝送するシステムの場合、付加情報信号はヘッダ部などのデジタル情報信号に直接的に重畳するのではなく、間接的な部分に付加するようにしている。このため、フィルタリングや改ざんにより、比較的容易に付加情報信号が欠落してしまい、記録装置や再生装置で、必要な付加情報信号を検出することが不可能になる場合を生じる。特に、付加情報信号として、不正な複製を防止するための制御情報や、著作権情報などが付加される場合、このような付加情報信号の欠落のため、当初の目的を達成できない状態を現出しまうことになる。
【０００５】
また、上述のような間接的な部分への付加情報信号の付加の場合には、デジタル情報信号をアナログ信号に変換したときには、主情報信号しか得られないため、付加情報信号は欠落してしまうことになる。このことは、付加情報信号として上述のような複製防止制御信号を付加して、不正なデジタル情報信号の複製が防止できるような施策が施されていても、アナログ信号に変換されたときには、もはや複製防止施策は全く意味を成さなくなってしまう状態になることを意味している。
【０００６】
以上のような付加情報信号の欠落の問題点およびアナログ信号に変換したときの問題点を解決する付加情報信号の付加方式として、本出願人は、先に、複製防止制御信号などの付加情報信号をスペクトラム拡散し、このスペクトラム拡散した付加情報信号を映像信号に重畳して、映像信号をデジタル記録あるいはアナログ記録する方式を提案している（特願平７−３３９９５９号参照）。
【０００７】
この方式においては、拡散符号として用いる、例えばＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）系列の符号（以下、ＰＮ符号という）を十分に早い周期で発生させて、これを付加情報信号に対して掛け合わせることによりスペクトラム拡散し、狭帯域、高レベルの複製防止制御信号などの付加情報信号を、映像信号には影響を与えることのない広帯域、微小レベルの信号に変換させる。そして、このスペクトラム拡散された付加情報信号、すなわち、スペクトラム拡散信号をアナログ映像信号に重畳して記録媒体に記録するようにする。この場合、記録媒体に記録する映像信号は、アナログ、デジタルのどちらでも可能である。
【０００８】
この方式においては、複製防止制御信号などの付加情報信号は、映像信号と同一時間、同一周波数内に重畳されるため、例えば違法に複製しようとする者が、重畳された複製防止制御信号を映像信号から取り除くことは難しい。一方、逆スペクトラム拡散することにより重畳された複製防止制御信号などの付加情報信号を検出して、利用することは可能である。
【０００９】
ところで、上述のように、映像信号に付加情報を重畳する場合に、映像信号から付加情報を除去するわけではないので、前述もしたように、映像信号の再生画像に影響を与えることのない微小レベルで、付加情報を映像信号に重畳する必要がある。しかし、微小レベルとはいっても、付加情報は検出できるレベルである必要があり、検出のためにはできるだけ大きいレベルで重畳することが要求される。
【００１０】
この発明は、映像信号の再生画像に影響を与えることなく、できるだけ大きなレベルで付加情報を映像信号に重畳することができるようにする方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルで付加情報を重畳する方法であって、
前記映像信号についてエッジ検出を行い、少なくとも検出されたエッジ部分は、他の部分よりも前記付加情報の重畳レベルを大きくして重畳し、かつ、少なくとも前記エッジ部分で他の部分よりも大きくする前記付加情報の重畳レベルは、前記エッジ部分のレベル差が大きいほど大きいレベルとする
ことを特徴とする。
【００１２】
映像信号のエッジ部分は、画素レベルが大きく変化する部分であり、請求項１の発明のように、このエッジ部分には、付加情報を他よりも大きいレベルで重畳しても、再生映像上で目立たない。このように、付加情報の重畳レベルを大きくすることができるため、付加情報の検出が容易になる。
そして、この請求項１の発明においては、付加情報の重畳レベルは、エッジ部分のレベル差が大きいほど大きいレベルとするので、映像信号による再生画像の劣化をできるだけ防止して、しかも、できるだけ大きい重畳レベルとすることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、付加情報は、映像同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であって、当該スペクトラム拡散信号のチップ単位の重畳レベルを、少なくともエッジ部分においては、大きくすることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の発明においては、付加情報がスペクトラム拡散信号であるが、映像同期信号に同期した拡散符号を用いているため、検出時にいわゆる拡散符号の同期制御は、非常に容易になる。そして、エッジ部分は他の部分よりも大きなレベルで重畳されるため、逆スペクトラム拡散による検出も容易になる。
【００１５】
また、請求項３の発明は、
付加情報は、映像同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であって、映像信号の複数画素からなるブロック単位にスペクトラム拡散信号の１チップを割り当てて映像信号に重畳する方法であり、
前記ブロック内でエッジが検出されたときに、ブロックに割り当てられるチップ内で、少なくともエッジ部分を他よりも大きいレベルとすることを特徴とする。
【００１６】
拡散符号の１チップに対応する重畳レベルは、チップの値の「０」「１」に応じた一定レベルとされるのが通常であるが、この請求項３の発明においては、ブロック単位に割り当てられる１チップ内において、少なくともエッジ部が、他よりも大きいレベルとされる。
【００１７】
チップ単位で重畳レベルを大きくしてしまうと、ブロック単位の区切りの部分で、チップ値に応じたレベル変化が目立つおそれがある。しかし、この請求項３の発明の場合には、チップ内のエッジ部分やその近傍の重畳レベルを大きくするものであるため、チップ単位の通常レベルはブロック間の区切りが目立たない程度の微小レベルとすると共に、全体としてのレベルを大きくすることができ、付加情報の検出が容易になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による映像信号への付加情報の重畳方法および重畳装置の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
【００２１】
［付加情報の重畳方法、装置の実施の形態］
以下に説明する実施の形態は、映像出力装置の例としてのＤＶＤ再生装置からのアナログ出力映像信号をＤＶＤ記録装置に供給して、複製を行う場合に、その複製の制御を行えるようにするシステムに、この発明を適用した場合である。すなわち、この例は、重畳される付加情報が複製防止制御信号の場合である。
【００２２】
このシステムにおいては、ＤＶＤ再生装置では、アナログ出力映像信号に、スペクトラム拡散した複製防止制御情報を重畳して出力し、ＤＶＤ記録装置に供給する。そして、ＤＶＤ記録装置で、ＤＶＤ再生装置からのアナログ出力映像信号から、これに重畳されているスペクトラム拡散された複製防止制御情報を検出し、その検出出力により、複製制御を行う。この発明による付加情報の重畳方法は、ＤＶＤ再生装置における付加情報としてのスペクトラム拡散信号の重畳処理に適用されるものである。
【００２３】
まず、複製防止制御情報をスペクトラム拡散して重畳するＤＶＤ再生装置について説明する。
【００２４】
この実施の形態においては、図２（Ａ）に示すように、映像信号は、その１フレーム（あるいは１フィールド）の１画面分を、例えば水平方向×垂直方向＝８画素×８画素からなる矩形領域毎のブロックＢＬに分割したとき、付加情報はスペクトラム拡散信号として、拡散符号の１チップが１ブロックに割り付けられるようにして、映像信号に重畳する。
【００２５】
そして、この実施の形態では、映像信号に対して、スペクトラム拡散信号の１チップの値が「０」のときには、例えば正のレベルを重畳し、「１」のときには例えば負のレベルとして、付加情報としてのスペクトラム拡散信号を映像信号に重畳するものである。しかし、１チップとして重畳するレベルは、常に一定ではなく、ブロック内にエッジが検出された場合には、そのエッジ部分は目立たないので、少なくともそのエッジ部分は重畳レベルを大きくして、重畳するものである。
【００２６】
なお、以下の実施の形態では、スペクトラム拡散信号は、映像信号のうちの輝度信号Ｙに重畳され、色信号Ｃには、重畳しない。色信号Ｃにもスペクトラム拡散信号を重畳することも勿論可能である。しかし、映像信号の色信号の伝送には、例えば色差信号などの２つの位相軸の成分により行って、これら２軸の位相により色を再現するようにするため、スペクトラム拡散信号を色信号に重畳すると、微小レベルであっても、色相の変化となってしまうので、比較的目立ちやすく、色相変化に影響なくスペクトラム拡散信号を重畳することが困難である。このため、この実施の形態では、輝度信号にのみスペクトラム拡散信号を重畳するものとする。ただし、説明の簡単のため、以下の説明においては、輝度信号Ｙと色信号Ｃとを区別することなく、映像信号という表現を用いる。
【００２７】
図１において、ディスク１００は、デジタル化された映像信号、音声信号が記録され、かつ、付加情報として複製防止制御信号が記録されたもので、この例ではＤＶＤである。複製防止制御信号は、ディスク１００の最内外のＴＯＣ（Ｔａｂｌｅ Ｏｆ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ）やディレクトリと呼ばれるトラックエリアに記録されていたり、映像データや音声データが記録されるトラックに、記録エリアを別にして挿入記録されていたりする。以下に説明する例は、後者の場合の例で、映像データを読み出したときに、複製防止制御信号も同時に読み出される場合である。
【００２８】
この実施の形態において、複製防止制御信号は、映像信号の複製の禁止または許可あるいは世代制限を示す情報であり、１ビットあるいは数ビットの情報として、映像データに挿入付加されている。ディスク１００は、図１の装置に装填されて、読み出し要求により、記録されている信号が読み出される。
【００２９】
図１に示すように、この例の再生装置は、読み出し部１１、復号化部１２、複製防止制御信号抽出部１３、ＳＳ（ＳＳはスペクトラム拡散の略、以下同じ）複製防止制御信号生成部１４、同期分離部１５、ＰＮ発生制御部１６、ＰＮ発生部１７、ＰＮ反復部１８、Ｄ／Ａ変換回路１９、重畳部２０、エッジ検出部２１、重畳レベル制御部２２を備えている。
【００３０】
読み出し部１１は、ディスク１００に記録されている情報を再生して得られる信号Ｓ１から再生映像信号成分Ｓ２を取り出し、これを復号化部１２および複製防止制御信号抽出部１３に供給する。
【００３１】
復号化部１２は、再生映像信号成分Ｓ２について復号化処理を行い、デジタル映像信号を形成し、これをＤ／Ａ変換回路１９に供給する。Ｄ／Ａ変換回路１９は、デジタル映像信号をＤ／Ａ変換して、同期信号を有するアナログ映像信号Ｓ３を形成し、これを同期分離部１５および加算部２０に供給する。
【００３２】
複製防止制御信号抽出部１３は、再生映像信号成分Ｓ２に付加されている複製防止制御信号Ｓ４を抽出し、これをＳＳ複製防止制御信号生成部１４に供給する。
【００３３】
一方、同期分離部１５は、アナログ映像信号Ｓ３から水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖを抜き出して、これをＰＮ発生制御部１６に供給する。
【００３４】
ＰＮ発生制御部１６は、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖを基準信号として用いて、ＰＮ符号を発生させる区間を示すＰＮ発生イネーブル信号ＥＮや、ＰＮ符号の発生開始タイミングを示すＰＮ符号リセットタイミング信号ＲＥ（以下、リセット信号ＲＥと略称する）や、クロック信号ＰＮＣＬＫを生成する。
【００３５】
図３は、この実施の形態のＰＮ発生制御部１６の具体構成例を説明するためのブロック図である。図３に示すように、この実施の形態のＰＮ発生制御部１６は、ＰＮ発生タイミング信号生成部１６１、ＰＬＬからなるＰＮクロック生成部１６２、タイミング信号生成部１６３を備え、ＰＮ発生タイミング信号生成部１６１およびタイミング信号生成部１６３には、同期分離部１５からの水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖが供給され、ＰＮクロック生成部１６２には同期分離部１５からの水平同期信号Ｈが供給される。
【００３６】
ＰＮ発生タイミング信号生成部１６１は、垂直同期信号Ｖを基準信号として用いて、図４（Ａ）に示すような、スペクトラム拡散に用いる拡散用のＰＮ符号列の繰り返し周期を決める垂直周期のリセット信号ＲＥを生成する。この例では、リセット信号ＲＥは、垂直同期信号Ｖの例えば前縁で立ち下がる垂直周期の信号である。
【００３７】
ＰＮ発生タイミング信号生成部１６１は、また、この例の場合には、水平同期信号Ｈ（図４（Ｂ）参照）を基準信号として、ＰＮ発生イネーブル信号ＥＮを生成する。この例では、ＰＮ発生イネーブル信号ＥＮは、ブロックＢＬの垂直方向のライン数Ｎ、この例ではＮ＝８水平区間毎の１水平区間だけＰＮ発生部１７からＰＮ符号を発生させるようにする信号として生成される（図４（Ｄ）参照）。図４（Ｄ）に示すように、このＰＮ発生イネーブル信号ＥＮはローアクティブである。
【００３８】
ＰＮクロック生成部１６２は、ＰＬＬを用いて、水平同期信号Ｈに同期し、かつ、ブロックＢＬの周期のＰＮクロックＰＮＣＬＫ（図４（Ｃ）参照）を生成する。すなわち、ＰＮクロックＰＮＣＬＫは、１ブロックＢＬの水平方向の画素数の周期、この例では、８画素周期のクロック信号である。このＰＮクロックＰＮＣＬＫは、拡散符号のチップ周期を決めるものである。
【００３９】
また、タイミング信号生成部１６３は、垂直同期信号Ｖおよび水平同期信号Ｈに基づいて、図１の装置において用いられる各種のタイミング信号を生成する。
【００４０】
そして、ＰＮ発生制御部１６において生成されたＰＮ発生イネーブル信号ＥＮ、ＰＮ符号リセット信号ＲＥおよびＰＮクロック信号ＰＮＣＬＫは、ＰＮ発生部１７に供給される。ＰＮ発生イネーブル信号ＥＮおよびＰＮクロック信号ＰＮＣＬＫは、また、ＰＮ反復部１８にも供給される。
【００４１】
ＰＮ発生部１７は、クロック信号ＰＮＣＬＫと、イネーブル信号ＥＮと、ＰＮ符号リセットタイミング信号ＲＥとに応じてＰＮ符号を発生する。すなわち、ＰＮ発生部１７は、リセット信号ＲＥにより、この例では、垂直周期でリセットされ、予め決められた符号パターンのＰＮ符号列ＰＳをその先頭から生成する。そして、ＰＮ発生部１７は、イネーブル信号ＥＮによりＰＮ符号発生可能状態（イネーブル状態）とされるときにのみ、クロック信号ＰＮＣＬＫに応じて、ＰＮ符号列ＰＳを発生する。
【００４２】
この例の場合には、前述もしたように、ＰＮ発生部１７は、イネーブル信号ＥＮがローレベルのときにＰＮ符号を発生可能な状態にされるので、図４（Ｄ）に示すように、１ブロックの垂直方向の８水平区間のうちの先頭の１水平区間でＰＮ符号発生状態となり、クロックＰＮＣＬＫの１クロックごとに１チップの割合でＰＮ符号を発生する。この場合、１垂直区間内では、ＰＮ発生部１７はリセットされないので、前記のＰＮ発生水平区間では、図４（Ｅ）に示すように、それぞれ異なるＰＮ符号例ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３、…が生成される。
【００４３】
しかし、ＰＮ発生部１７は、リセット信号ＲＥにより、垂直区間の先頭でリセットされるので、各垂直区間では、同じように、各ブロックＢＬの先頭の１水平区間で、それぞれ異なるＰＮ符号例ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３、…が生成されることになる。
【００４４】
図５は、ＰＮ発生部１７の構成例を示す図である。この例のＰＮ発生部１７は、１５段のシフトレジスタを構成する１５個のＤフリップフロップＲＥＧ１〜ＲＥＧ１５と、このシフトレジスタの適宜のタップ出力を演算するイクスクルーシブオア回路ＥＸ−ＯＲ１〜ＥＸ−ＯＲ３とからなっている。そして、図５に示すＰＮ発生部１７は、上述したように、イネーブル信号ＥＮ、ＰＮクロック信号ＰＮＣＬＫ、ＰＮ符号リセットタイミング信号ＲＥに基づいて、Ｍ系列のＰＮ符号列ＰＳを発生する。
【００４５】
こうして得られたＰＮ発生部１７からのＰＮ符号列ＰＳは、ＰＮ反復部１８に供給され、また、ＰＮ発生制御部１６からのイネーブル信号ＥＮおよびクロックＰＮＣＬＫも、このＰＮ反復部１８に供給される。
【００４６】
図６は、このＰＮ反復部１８の構成例である。すなわち、このＰＮ反復部１８は、スイッチ回路１８１と、１水平区間内に入るＰＮ符号のチップ数分の段数を有するシフトレジスタ１８２とで構成される。そして、スイッチ回路１８１の一方の入力端ａ側に前記ＰＮ符号列ＰＳが供給され、他方の入力端ｂ側に、シフトレジスタ１８２の出力が供給される。
【００４７】
このスイッチ回路１８１の切り換え信号としてイネーブル信号ＥＮが供給されており、イネーブル信号ＥＮがローレベルでＰＮ符号列ＰＳが発生する区間では、スイッチ回路１８１は入力端ａ側に、イネーブル信号ＥＮがハイレベルであるＰＮ符号列ＰＳが発生していない区間では、スイッチ回路１８１は入力端ｂ側に、それぞれ切り換えられる。そして、クロックＰＮＣＬＫは、シフトレジスタ１８２にシフトクロックとして供給される。
【００４８】
したがって、ＰＮ発生部１７で、各ブロックＢＬ内の先頭の水平区間で発生したＰＮ符号列ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３…からなるＰＮ符号列ＰＳは、スイッチ回路１８１を通じてシフトレジスタ１８２にそれぞれ転送される。そして、各ブロックＢＬ内の残りの水平区間では、ＰＮ発生部１７からのＰＮ符号列ＰＳは途絶えるが、スイッチ回路１８１がシフトレジスタの出力側である入力端ｂ側に切り替わるので、シフトレジスタ１８２は、前の水平区間で取り込んだ１水平区間分のＰＮ符号列ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３…を、それぞれ反復して出力する。
【００４９】
以上のようにして、この例の場合には、ＰＮ反復部１８では、ＰＮ発生部１７で、各ブロックにおいて、８水平区間のうちの１水平区間で発生したＰＮ符号列が、それぞれ後続する次の水平区間で繰り返されて、図４（Ｆ）に示すように、各ブロックＢＬにおいて、前記１水平区間単位のＰＮ符号列ＰＮ１１，ＰＮ１２，ＰＮ１３…が８水平区間で連続する状態のＰＮ符号列ＰＳｒが生成される。すなわち、１ブロックにＰＮ符号列ＰＳの１チップが割り当てられるものとなる。このＰＮ反復部１８からのＰＮ符号列ＰＳｒは、ＳＳ複製防止制御信号生成部１４に供給される。
【００５０】
ＳＳ複製防止制御信号生成部１４は、前述した複製防止制御信号抽出部１３によって抽出された複製防止制御信号Ｓ４をＰＮ符号列ＰＳｒを用いてスペクトラム拡散し、映像信号Ｓ３に重畳するスペクトル拡散された複製防止制御信号（以下、ＳＳ複製防止制御信号という）Ｓ５を形成する。
【００５１】
このＳＳ複製防止制御信号生成部１４は、図示しないが、スペクトラム拡散する複製防止制御信号列を生成する複製防止制御信号列生成部と、生成した複製防止制御信号列とＰＮ符号列ＰＳｒとを乗算してスペクトラム拡散する乗算部とを備えている。
【００５２】
複製防止制御信号列生成部１４は、この例の場合には、少なくとも１ブロックＢＬ内の垂直方向の８水平ラインの区間は同じ情報ビット内容となるように、複製防止制御信号列を生成する。このタイミング制御のため、ＳＳ複製防止制御信号生成部１４には、ＰＮ発生制御部１６からのイネーブル信号ＥＮが供給されている。
【００５３】
ＳＳ複製防止制御信号生成部１４において形成されたＳＳ複製防止制御信号Ｓ５は、重畳レベル制御部２２に供給され、前述したように、チップ値に応じた正または負のレベルのアナログ信号とされて、重畳部２０に供給される。
【００５４】
この場合、重畳レベル制御部２２は、ＳＳ複製防止制御信号のチップの値に応じたアナログレベルであって、図７（Ａ）に示すように、ＳＳ複製防止制御信号のチップの値が「０」のときには正の微小レベル（絶対値Ｌａ）を、図７（Ｂ）に示すように、ＳＳ複製防止制御信号のチップの値が「１」のときには負の微小レベル（絶対値Ｌａ）を、出力するものであるが、前述したように、映像のエッジ部分については、レベルを大きくして出力する。
【００５５】
このため、エッジ検出部２１からのエッジ検出出力が、この重畳レベル制御部２２に供給される。エッジ検出部２１は、Ｄ／Ａ変換器１９からのアナログ映像信号についてエッジ検出を行う。エッジ検出の方法は、映像信号を１次微分または２次微分して、その微分結果が所定のスレッショールド値を越えた場合をエッジとして検出する方法、隣接する画素ごとの差分を検出し、その差分が所定のスレッショールド値を越えた場合をエッジとして検出する方法等を用いることができる。
【００５６】
例えば、１ブロックＢＬ内に、例えば細い線分などが存在した場合において、エッジ検出部２１で１次微分によるエッジ検出を行った場合、そのエッジ検出出力は、図７（Ｃ）のように得られる。そこで、この例の場合には、その線分の両側のエッジで、付加情報の重畳レベルを大きくするようにする。
【００５７】
すなわち、ＳＳ複製防止制御信号のチップの値が「０」であるブロックＢＬ内において、図７（Ｃ）に示すようなエッジが検出されたときには、このブロックＢＬ内のチップのレベルは、図７（Ｄ）に示すように、エッジ部分では、正のレベルＬａよりも大きい正のレベルＬｂとされるようにされる。同様に、ＳＳ複製防止制御信号のチップの値が「１」であるブロックＢＬ内において、図７（Ｃ）に示すようなエッジが検出されたときには、このブロックＢＬ内のチップのレベルは、図７（Ｅ）に示すように、エッジ部分では、負のレベルＬａよりも、さらに負方向大きいレベルＬｂとされるようにされる。
【００５８】
以上のようにして、１チップ内のエッジ部分のレベルが大きくされたＳＳ複製防止制御信号のアナログ信号は、重畳部２０に供給される。
【００５９】
重畳部２０は、アナログ映像信号Ｓ３に対して、上述したようなアナログＳＳ複製防止制御信号を重畳し、出力映像信号を形成して、これを出力する。このように重畳部２０は、アナログ映像信号Ｓ３に対し、ＰＮ符号列ＰＳｒによりスペクトラム拡散された複製防止制御信号であるＳＳ複製防止制御信号を重畳する重畳手段としての機能を有する。
【００６０】
この場合、少なくとも前述したレベルＬａは、ＳＳ複製防止制御信号Ｓ５Ａが、映像信号のダイナミックレンジより小さいレベルで重畳されるレベルである。レベルＬｂは、このレベルＬａよりも大きいが、このように重畳することにより映像信号の劣化がほとんど生じないようなレベルに選定される。
【００６１】
図８は、複製防止制御信号と、映像信号との関係をスペクトルで示したものである。複製防止制御信号は、これに含まれる情報量は少なく、低ビットレートの信号であり、図８（ａ）に示されるように狭帯域の信号である。これにスペクトラム拡散を施すと、図８（ｂ）に示すような広帯域幅の信号となる。このときに、スペクトラム拡散信号レベルは帯域の拡大比に反比例して小さくなる。
【００６２】
このスペクトラム拡散信号、すなわち、ＳＳ複製防止制御信号を、重畳部２０で情報信号に重畳させるのであるが、この場合に、図８（ｃ）に示すように、情報信号としての映像信号のダイナミックレンジより小さいレベルで、ＳＳ複製防止制御信号を重畳させるようにする。このように重畳することにより主情報信号の劣化がほとんど生じないようにすることができる。したがって、上述したように、ＳＳ複製防止制御信号が重畳された映像信号がモニター受像機に供給されて、映像が再生された場合に、ＳＳ複製防止制御信号の影響はほとんどなく、良好な再生映像が得られるものである。
【００６３】
一方、後述するように、記録側でＳＳ複製防止制御信号を検出するために、逆スペクトラム拡散を行うと、図８（ｄ）に示すように、ＳＳ複製防止制御信号が再び狭帯域の信号として復元される。十分な帯域拡散率を与えることにより、逆拡散後の複製防止制御信号の電力が情報信号を上回り、検出可能となる。
【００６４】
この場合、アナログ映像信号に重畳されたＳＳ複製防止制御信号は、アナログ映像信号と同一時間、同一周波数内に重畳されるため、周波数フィルタや単純な情報の置き換えでは削除および修正が不可能である。
【００６５】
したがって、映像信号に重畳されたＳＳ複製防止制御信号が取り除かれることがなく、ＳＳ複製防止制御信号をモニタ受像機や記録装置などの装置に確実に提供することができる。すなわち、複製防止用信号の改ざんや除去が上述のように困難であるので、不正な複製を確実に防止することができる複製防止制御が可能になる。
【００６６】
また、上述の構成においては、垂直同期信号を基準信号とした、垂直周期のＰＮ符号列を用いてスペクトラム拡散を行うようにしたので、このスペクトラム拡散信号を映像信号から検出する場合に必要となる逆スペクトラム拡散用のＰＮ符号列は、映像信号から検出した垂直同期信号に同期した信号に基づき容易に生成することができる。すなわち、例えばスライディング相関器などを用いた逆拡散のためのＰＮ符号の同期制御は不要となる。このように、容易に逆拡散用のＰＮ符号列を生成することができるので、エッジ部分での重畳レベルの増加と相俟って、逆スペクトラム拡散を迅速に実行し、迅速にスペクトラム拡散されて映像信号に重畳されている複製防止制御信号などの付加情報信号を検出することができる。
【００６７】
以上のようにしてＳＳ複製防止制御信号が重畳されたアナログ出力映像信号は、映像を表示するモニタ受像機や、後述する記録装置２０に供給される。
【００６８】
［付加情報の検出装置］
次に、前述したＤＶＤ再生装置からのアナログ映像信号の供給を受けて、映像信号を記録する記録装置について説明する。図９は、このシステムで用いられる映像信号記録装置（以下、単に記録装置という）を説明するための図である。
【００６９】
記録装置は、図９に示すように、Ａ／Ｄ変換回路３１、符号化部３２、書き込み部３３、スペクトラム拡散されて映像信号に重畳された複製防止制御信号を検出する検出部（以下、ＳＳ複製防止制御信号検出部という）３４、複製の許可、禁止などの制御を行う複製制御部３５、同期分離部３６、ＰＮ発生制御部３７、ＰＮ発生部３８、ＰＮ反復部３９を備えている。また、記録媒体２００は、この記録装置により映像信号が書き込まれるＤＶＤである。
【００７０】
再生装置から供給されたアナログ映像信号Ｖｉは、Ａ／Ｄ変換回路３１により、デジタル映像信号Ｓ３１に変換されて、符号化部３２、ＳＳ複製防止制御信号検出部３４、同期分離部３６に供給される。
【００７１】
符号化部３２は、デジタル映像信号Ｓ３１の供給を受けて、映像同期信号を除去したり、デジタル映像信号をデータ圧縮するなどの符号化処理を行って、記録媒体２００へ供給する記録用のデジタル映像信号Ｓ３２を形成し、書き込み部３３に供給する。
【００７２】
同期分離部３６は、符号化処理される前のデジタル映像信号Ｓ３１から、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖを抜き出し、これをＰＮ発生制御部３７に供給する。
【００７３】
この実施の形態において、記録装置のＰＮ発生制御部３７は、図３を用いて前述した再生装置のＰＮ発生制御部１６と同様に構成されたものである。このため、ここでは、ＰＮ発生制御部３７は、図３に示した構成を有するものとして説明する。
【００７４】
ＰＮ発生制御部３７のＰＮ発生タイミング信号生成部１６１は、垂直同期信号Ｖを基準信号として用い、前述した再生装置に対応して、スペクトラム逆拡散に用いる逆拡散用のＰＮ符号列のリセットタイミングを提供するＰＮ符号リセットタイミング信号ＲＥ（以下、単にリセット信号ＲＥという）を生成すると共に、水平同期信号Ｈを基準信号として用いて、前述した再生装置でのイネーブル信号ＥＮに対応するイネーブル信号ＥＮを生成する。ここで生成されるリセット信号ＲＥは、前述した再生装置のＰＮ発生制御部１６において生成されるＰＮ符号リセットタイミング信号ＲＥと同様の信号であり、映像信号の垂直区間の開始位置に対応するタイミングを提供する。
【００７５】
ＰＮ発生制御部３７のＰＮクロック生成部１６２は、水平同期信号Ｈに同期するＰＮクロック信号ＰＮＣＬＫを生成する。このクロック信号ＰＮＣＬＫは、前述の再生装置において用いられたクロック信号ＰＮＣＬＫに対応する信号である。また、ＰＮ発生制御部３７のタイミング信号生成部１６３は、水平同期信号Ｈに基づいて各種のタイミング信号を生成する。
【００７６】
ＰＮ発生制御部３７において生成されたリセット信号ＲＥ、イネーブル信号ＥＮ、クロック信号ＰＮＣＬＫは、ＰＮ発生部３８に供給される。また、ＰＮ発生制御部３７からのイネーブル信号ＥＮおよびクロック信号ＰＮＣＬＫは、ＰＮ反復部３９に供給される。
【００７７】
ＰＮ発生部３８は、図５に示した前述の再生装置のＰＮ発生部１７と同様に構成され、また、ＰＮ反復部３９も、図６に示した前述の再生装置のＰＮ反復部１８と同様に構成される。したがって、ＰＮ反復部１８からは、前述の再生装置におけるスペクトラム拡散のときと全く同様のＰＮ符号列ＰＳｒが得られ、これがＳＳ複製防止制御信号検出部３４に供給される。
【００７８】
この実施の形態において、ＳＳ複製防止制御信号検出部３４は、ＰＮ符号発生器や乗算回路を備え、スペクトラム逆拡散を行って、映像信号Ｓ３１に重畳されている複製防止制御信号を取り出すスペクトラム逆拡散手段としての機能を有している。
【００７９】
そして、ＳＳ複製防止制御信号検出部３４は、ＳＳ複製防止制御信号が重畳されている各垂直区間の映像信号に対し、スペクトラム拡散時に用いられたＰＮ符号列と同じＰＮ符号列ＰＳｒである逆拡散用のＰＮ符号列を用いて、スペクトラム逆拡散を行って、映像信号に重畳されている複製防止制御信号を取り出す。取り出された複製防止制御信号Ｓ３４は、複製制御部３５に供給される。
【００８０】
複製制御部３５は、複製防止制御信号Ｓ３４をデコードして、記録装置に供給された映像信号は、複製が禁止されたものか、複製が許可されているものかを判別する。そして、その判別結果に基づいて、書き込み制御信号Ｓ３５を生成し、これを書き込み部３３に供給することにより、映像信号Ｓ３２の書き込みの許可、禁止などの複製防止制御を行う。
【００８１】
書き込み部３３は、書き込み制御信号Ｓ３５が書き込みを許可するものである場合に、映像信号Ｓ３２の記録媒体２００への書き込みを行ない、書き込み制御信号Ｓ３５が書き込みを禁止するものである場合には、映像信号Ｓ３２を記録媒体２００に書き込まないようにする。
【００８２】
このように、この実施の形態の記録装置は、ＳＳ複製防止制御信号が重畳された映像信号に対し、複製防止制御信号のスペクトラム拡散に用いられたＰＮ符号列ＰＳｒと同じＰＮ符号列を用いて逆スペクトラム拡散を行って映像信号に重畳された複製防止制御信号を取り出す。
【００８３】
この場合、エッジ部分は、大きいレベルでＳＳ複製防止制御信号が映像信号に重畳されているので、ＳＳ複製防止制御信号検出部３４での複製防止制御信号の検出は容易であり、素早く複製防止制御信号を検出して、適切かつ迅速な複製制御を行うことが可能になる。
【００８４】
［エッジに応じた重畳レベルの制御の他の例］
図７を用いて説明したエッジ部分での重畳レベル制御は、１ブロック内に、エッジの両端が存在する特殊の場合であったが、実際的には、１ブロック内には、エッジの片側のみが存在する場合が多いと考えられる。
【００８５】
例えば、図１０（Ａ）に示すように、１チップ、すなわち、１ブロックの水平方向内で、エッジの片側が存在した場合、エッジ検出出力としての１次微分出力は、図１０（Ｂ）に示すようになる。
【００８６】
このエッジ検出出力に対して、第１番目の重畳レベル態様としては、図１０（Ｃ）に示すようにする。すなわち、当該エッジ検出がなされた位置から１画素分だけ、重畳レベルを大きくし、その後の画素位置では、重畳レベルを下げ、それを１ブロックＢＬの水平方向の最後まで保持する。この場合、このエッジ部の画素の後の画素位置に対する重畳レベルも、図１０（Ｃ）に示すように、前述したレベルＬａよりも若干大きいレベルとすることができる。
【００８７】
第２番目の重畳レベル態様は、図１０（Ｄ）に示すように、エッジ検出時点から大きいレベル、例えばＬｂとするが、その後、徐々にレベルを下げるようにする態様である。
【００８８】
また、第３番目の重畳レベル態様は、図１０（Ｅ）に示すように、エッジ検出時点から大きいレベル、例えばＬｂとし、その後、１ブロックＢＬ内の最後まで、そのレベルを維持する態様である。
【００８９】
図１０は、水平方向のエッジについて説明したが、垂直方向のエッジについても同様に重畳レベル制御することができる。また、図１０では、正方向での重畳レベルの制御について説明したが、負方向での重畳レベルの制御についても同様である。
【００９０】
次に、図１１は、エッジ部分でのＳＳ付加情報の他の重畳レベル制御方法を説明するための図である。この例は、図１１（Ａ）に示すように、１ブロックＢＬにおいて、水平方向の中間においてレベルが変化するエッジがあると共に、垂直方向の中間においてもレベルが変化するエッジがある場合の、エッジ部における１チップ当たりのＳＳ付加情報の重畳レベル制御態様を示すものである。
【００９１】
図１１（Ｂ）の態様においては、エッジ検出部２１でエッジが検出されたときに、重畳レベル制御部２２では、そのエッジと判断された画素位置において、予め定めらた、例えば前述のレベルＬｂのような大きなレベルを、ＳＳ付加情報の重畳レベルとして割り当てる。
【００９２】
そのうち、図１１（Ｂ）の態様（１）は、水平方向のみ、エッジを検出した画素位置において、ＳＳ付加情報の重畳レベルを、予め定められた大きいレベルＬｂとする場合である。また、図１１（Ｂ）の態様（２）は、水平方向だけでなく、垂直方向においてもエッジを検出した画素位置におけるＳＳ付加情報の重畳レベルをレベルＬｂとする場合である。
【００９３】
また、図１１（Ｂ）の態様（３）においては、エッジ検出部２１でエッジが検出されたときに、重畳レベル制御部２２では、そのエッジ部分に接する２画素位置におけるＳＳ付加情報の重畳レベルを前記レベルＬｂとする場合である。
【００９４】
次に、図１１（Ｃ）の態様においては、重畳レベル制御部２２は、エッジを検出した画素から、１画素以上の隣接画素の位置に渡って、ＳＳ付加情報の重畳レベルを固定パターンで大きくするものである。この場合、重畳レベルの固定パターンとしては、前述した図１０（Ｄ）あるいは図１０（Ｅ）のように、徐々に小さくする場合と、一定レベルを保持する場合の２通りがある。なお、図１１（Ｃ）は、水平方向のみのエッジ検出についての例であるが、垂直方向についても同様に、重畳レベル制御を行うことができる。
【００９５】
次に、図１１（Ｄ）の態様においては、エッジ検出部２１は、例えば２次微分によりエッジを検出したときに、その検出レベル、すなわち、エッジを挟む２画素の差分ＤＦをも検出する。そして、重畳レベル制御部２２は、その検出した差分ＤＦの大きさに応じて、大きくするＳＳ付加情報の重畳レベルを決定する。すなわち、例えば重畳レベルＬは、
Ｌ＝ＤＦ×ｋ
（ただし、ｋは、任意の係数）
により決定する。
【００９６】
図１１（Ｄ）の態様において、その決定した重畳レベルで重畳するのは、エッジ部の画素位置のみとした場合である。なお、この場合、大きくする重畳レベルの最大値は予め定められており、その最大値を越えないように決定されるものである。
【００９７】
図１１（Ｅ）は、図１１（Ｃ）の態様と、図１１（Ｄ）の態様を組み合わせたもので、エッジを検出した画素から、１画素以上の隣接画素の位置に渡って、ＳＳ付加情報の重畳レベルを固定パターンで大きくするものであるが、その重畳レベル値は、前記エッジ部分の差分ＤＦの大きさに応じて定めるものである。この場合にも、大きくする重畳レベルの最大値は予め定められており、その最大値を越えないように決定されるものである。
【００９８】
［変形例］
以上は、すべてブロック単位に、拡散符号の１チップが対応するように、ＳＳ付加情報を映像信号に重畳する場合であるが、１画素単位に、拡散符号の１チップを対応させて重畳するようにしても勿論よい。その場合には、エッジ部の画素位置でのＳＳ付加情報の重畳レベルを大きくする、あるいはエッジ部の画素位置およびその近傍の画素位置でのＳＳ付加情報の重畳レベルを大きくする、などの方法により、重畳レベル制御を行って、できるだけ、重畳レベルを大きくするようにするものである。
【００９９】
また、水平および垂直の両方向の複数画素からなるブロックではなく、水平方向または垂直方向の一方向の複数画素からなるブロックに１チップを割り当てて重畳するようにすることもできる。
【０１００】
また、スペクトラム拡散のための拡散符号のリセット周期は、１垂直周期ではなく、複数垂直周期であってもよい。さらに、拡散符号のリセット周期は、１水平周期または複数水平周期であってもよい。
【０１０１】
また、上述の例では、拡散符号のチップの「０」「１」に応じて、重畳レベルを正、負に設定するようにしたが、一方が零レベルで、他方が正または負のレベルとして重畳するようにしてもよく、その場合には正または負のレベルについて上述したような重畳レベル制御を行うことにより、この発明は適用可能である。
【０１０２】
また、上述の説明では、スペクトラム拡散して重畳する付加情報信号は、複製防止制御信号の場合であったが、この付加情報信号としては、複製防止制御信号に限らず、例えばデジタル映像信号に関連する情報、例えば各フィールドを識別するためのタイムコード情報、著作権情報などとすることもできる。著作権情報としては、例えば当該記録装置を特定する装置番号を用いることができる。この装置番号がデジタル映像信号Ｖｉに重畳して記録されていれば、複製された履歴を追跡することが容易にできるものである。
【０１０３】
また、上述の説明では、アナログ映像信号にスペクトラム拡散信号を重畳する場合として説明したが、デジタル映像信号にスペクトラム拡散信号を重畳するようにすることも、もちろん可能であり、その場合にも、この発明は適用できることは言うまでもない。
【０１０４】
また、上述の説明では、付加情報ビットをＰＮ符号によりスペクトラム拡散するようにしたが、付加情報ビットに応じて系列の異なるＰＮ符号を重畳し、それらのＰＮ符号を検出することにより、スペクトラム拡散信号を検出する場合にももちろん適用できる。
【０１０５】
また、例えば、ＰＮ符号を重畳した場合には「１」、重畳しない場合には「０」をそれぞれ伝送したものとすると言うように定めて、スペクトラム拡散信号としてＰＮ符号そのものを映像信号に重畳する場合にも、この発明は適用可能である。
【０１０６】
また、拡散符号としては、ＰＮ符号に限られるものではなく、ゴールド符号など、その他の符号を用いることもできることは言うまでもない。
【０１０７】
また、付加情報は、スペクトラム拡散して重畳するのではなく、再生映像に影響がない程度に微小なレベルで重畳する場合であって、１画素、あるいは複数画素単位で重畳するときにも、この発明は適用可能である。
【０１０８】
また、以上の説明では、記録再生システムに適用した場合について説明したが、映像信号に付加情報を重畳して、種々の伝送媒体、例えば電波、ケーブル、赤外線などにより、伝送する場合にも適用可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、エッジ部および必要に応じてその近傍における付加情報の重畳レベルを他の部分よりも大きいレベルで映像信号に重畳したことにより、付加情報の再生映像に対する影響を最小限に押さえつつ、付加情報の検出が容易になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による付加情報の重畳装置の実施の形態が適用された装置の例を示すブロック図である。
【図２】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態において、付加情報の映像信号への重畳単位を説明するため図である。
【図３】図１の装置の一部の構成例を示す図である。
【図４】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態の動作の説明のためのタイムチャートである。
【図５】図１の装置の一部の構成例を示す図である。
【図６】図１の装置の一部の構成例を示す図である。
【図７】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態における重畳レベル制御の例を説明するための図である。
【図８】情報信号と、スペクトラム拡散信号の重畳レベルとの関係を説明するための図である。
【図９】この発明による重畳方法により重畳した付加情報の検出部を備えた装置の一例を示す図である。
【図１０】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態における重畳レベル制御の他の例を説明するための図である。
【図１１】この発明による付加情報の重畳方法の実施の形態における重畳レベル制御の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…読み出し部、１２…復号化部、１３…複製防止制御信号抽出部、１４…ＳＳ複製防止制御信号生成部、１５…同期分離部、１６…ＰＮ発生制御部、１７…ＰＮ発生部、１８…ＰＮ反復部、１９…Ｄ／Ａ変換器、２０…重畳部、２１…エッジ検出部、２２…重畳レベル制御部

Claims (6)

1. 映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルで付加情報を重畳する方法であって、
   前記映像信号についてエッジ検出を行い、少なくとも検出されたエッジ部分は、他の部分よりも前記付加情報の重畳レベルを大きくして重畳し、かつ、少なくとも前記エッジ部分で他の部分よりも大きくする前記付加情報の重畳レベルは、前記エッジ部分のレベル差が大きいほど大きいレベルとする
   ことを特徴とする映像信号への付加情報の重畳方法。
2. 前記付加情報は、映像同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であって、前記スペクトラム拡散信号のチップ単位の重畳レベルを、少なくとも前記エッジ部分においては、大きくすることを特徴とする請求項１に記載の映像信号への付加情報の重畳方法。
3. 前記付加情報は、映像同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号であって、前記映像信号の複数画素からなるブロック単位に前記スペクトラム拡散信号の１チップを割り当てて前記映像信号に重畳する方法であり、
   前記ブロック内でエッジが検出されたときに、前記ブロックに割り当てられるチップ内で、少なくとも前記エッジ部分を他よりも大きいレベルとすることを特徴とする請求項１に記載の映像信号への付加情報の重畳方法。
4. 映像信号に、その再生映像上で目立たない程度の微小レベルの付加情報を重畳する装置であって、
   前記映像信号の映像同期信号に同期した重畳タイミング信号を発生するタイミング信号発生部と、
   前記付加情報を、前記タイミング信号発生部からのタイミング信号に基づき、前記映像同期信号に同期して発生する付加情報発生部と、
   前記映像信号のエッジ部を検出すると共に、検出したエッジ部のレベル差を検出するエッジ検出部と、
   前記付加情報発生部からの前記付加情報の前記映像信号への重畳レベルを、前記エッジ検出部からのエッジ検出出力に応じて、少なくとも前記エッジ部は他の部分よりも大きいレベルであって、前記エッジ検出部で検出された前記エッジ部のレベル差が大きいほど大きいレベルに制御する重畳レベル制御部と、
   前記重畳レベル制御部からの重畳レベルが制御された前記付加情報を前記映像信号に重畳する重畳部と、
   を備えることを特徴とする映像信号への付加情報の重畳装置。
5. 前記付加情報発生部は、前記映像同期信号に同期した拡散符号によるスペクトラム拡散信号として前記付加情報を発生するものであり、
   前記重畳レベル制御部は、前記拡散符号の１チップ当たりの重畳レベルを、前記エッジ検出部からの検出出力に応じて、少なくとも前記エッジ部は他の部分よりも大きく変化させるものであることを特徴とする請求項４に記載の映像信号への付加情報の重畳装置。
6. 前記付加情報発生部は、前記映像同期信号に同期した拡散符号により、前記映像信号の複数画素からなるブロック単位に前記拡散符号の１チップが割り当てられたスペクトラム拡散信号として前記付加情報を発生するものであり、
   前記重畳レベル制御部は、前記エッジ検出部からの検出出力に応じて、前記ブロックに割り当てられる１チップ内で、少なくとも前記エッジ部分を他よりも大きいレベルとすることを特徴とする請求項４に記載の映像信号への付加情報の重畳装置。

Images