CN1160891C - 附加信息叠加法、信息信号复制控制法及输出和记录设备 - Google Patents

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Abstract

将待输出的图像信号划分为两个区，第一区和第二区。在电子水印信息形成部分(WM形成部分)中，频谱扩展信号(电子水印信息)作为第一附加信息形成，以便被叠加在图像信号的第一区上。由WM形成部分将频谱扩展信号叠加在图像信号的第一区上。此外，若图像信号记录在例如一记录介质上，则将第二附加信息新叠加在图像信号的第二区上。因此，将信息信号的变差抑制到最小，并且第一和第二附加信息叠加在信息信号上，从而能够发送该信息信号。

Description

附加信息叠加法、信息信号复制 控制法及输出和记录设备
技术领域
本发明涉及：附加信息叠加方法，将附加信息叠加在被记录在诸如DVD(Digital Video Disk，数字视盘)等的记录介质上而提供的信息信号上，或者叠加在通过诸如因特网和广播媒体等的传输介质而发送的信息信号上；信息信号复制控制方法，利用叠加到信息信号的附加信息来控制信息信号的复制代次；信息信号输出设备；和信息信号记录设备。
背景技术
近年来，随着诸如因特网和数字视盘等数字内容的推广，出现了数字内容被非法复制的盗版问题。因此，为处理这个问题，考虑将控制复制的信息附加到数字内容上，并利用该附加信息来防止非法复制。
对于防止复制的控制，考虑两种情况：一种是按照信息源完全不允许复制；另一种是允许复制一次但禁止再次复制所得到的复制品(代次限制复制控制方法)。前一种情况应用于诸如DVD-ROM等由内容制作者制作并处理的原始软件。后一种代次限制复制控制方法应用于例如在广播媒体中播出的信息。
在代次限制复制控制方法的情况下，需要能够有效控制复制代次的系统。作为能够管理复制的代的复制控制信息系统，提出了CGMS(CopyGeneration Management System，复制代次管理系统)和采用电子水印的处理方法。
电子水印处理将信息作为噪声嵌入存在于图像数据或音乐数据中但对人类知觉并不重要的部分中，即嵌入在相对于音乐或图像来说为不多余的部分中。通过这种电子水印处理嵌入到图像数据或音乐数据中的附加信息很难被从所述图像数据或音乐数据中去除。同时，即使在图像数据或音乐数据经受过滤处理或数据压缩处理之后，作为电子水印信息嵌入其中的附加信息也能够被从图像数据或音乐数据中检测到。
在采用电子水印处理的复制控制方法的情况下，要嵌入的附加信息表示下列四个状态：
(4)“自由复制”；
(5)“一次复制”；
(6)“不能再复制”和
(7)“绝不能复制”，
也就是说，它表示其上叠加了电子水印信息的图像数据或音乐数据的复制代次及复制限制状态。
(1)“自由复制”表示音乐数据或图像数据可以被自由复制。(2)“一次复制”表示音乐数据或图像数据只能被复制一次。(3)“不能再复制”表示音乐数据或图像数据是从状态(2)“一次复制”中获得的音乐数据或图像数据，并且它们不允许被再次复制。(4)“绝不能复制”，表示音乐数据或图像数据绝不允许被复制。
在叠加在图像数据或音乐数据上的电子水印信息为“一次复制”的情况下，判断为该图像数据或音乐数据能够被复制和记录，并且该记录在能够执行电子水印处理(即，复制限制处理)的记录设备中执行，但将改写为“不能再复制”的电子水印信息叠加到记录的图像数据或音乐数据上。在叠加在图像数据或音乐数据上的电子水印信息为“不能再复制”的情况下，判断为该图像数据或音乐数据不允许被复制和记录，并且禁止在能够执行电子水印处理的记录设备中进行记录。
在CGMS系统中，例如在模拟图像信号的情况下，在垂直消隐周期内将用于复制控制的2位附加信息叠加在一个特定水平周期上，而在数字图像信号的情况下，将用于复制控制的2位附加信息加到该数字图像数据从而发送该数据。
CGMS系统中的2位信息的内容(下文中称为CGMS信息)为：
[00]…自由复制；
[01]…一次复制(只能来复制一代)；和
[11]…绝不能复制。
在CGMS系统中，上面所述的状态“不能再复制”不存在。
在加到图像信息的CGMS信息为[10]的情况下，判断为该图像信息能够被复制和记录，并且在能够处理CGMS的记录设备中执行该记录，但将被改写为[11]的CGMS信息附加于所记录的图像信号。在附加到图像信息的CGMS信息为[11]的情况下，判断为该图像信号不允许被复制和记录，并且禁止在能够处理CGMS的记录设备中执行该记录。
此外，在如上所述的模拟图像信号或数字图像信号的复制由CGMS系统控制的情况下，将2位的CGMS信息附加到与形成图像的信号分开的一个特定位置。
有鉴于此，例如，在使用附加了CGMS信息的数字图像信号的情况下，考虑到当将该数字图像信号转换为模拟图像信号以便被利用时，所述CGMS信息可能会丢失。
在这种情况下，即使当通过CGMS信息来禁止复制数字图像信号时，通过将该数字图像信号转换为模拟图像信号，可以自由复制该模拟图像信号。
因此，考虑将电子水印信息叠加在如模拟图像信号和数字图像信号的信息信号上从而作为用于复制控制的附加信息提供。如上所述，由于将电子水印信息叠加在信息信号上，很难将该电子水印信息从该信息信号中去除或对其进行改变。
此外，由于如上所述电子水印信息可以表示信息信号的复制代次和复制限制状态，在能够进行电子水印处理的记录设备中，可根据电子水印信息安全且正确地控制信息信号的复制。
然而，如上所述，在表示“一次复制”的电子水印信息叠加在信息信号上的情况下，根据该电子水印信息在能够进行电子水印处理的记录设备中复制该信息信号。然而，由于复制的信息信号被禁止再次复制，附加到要记录的信息信号上的电子水印信息应当被改写为“不能再复制”。
在这种情况下，考虑下面两种方法。在一种方法中，将表示“不能再复制”的电子水印信息重写在其上叠加了表示“一次复制”的电子水印信息的信息信号上。在另一种方法中，在从其上叠加了表示“一次复制”的电子水印信息的信息信号中删除表示“一次复制”的电子水印信息之后，将表示“不能再复制”的电子水印信息最新叠加在信息信号上。
然而，在前一种方法中，由于将表示“不能再复制”的电子水印信息重写在其上叠加了表示“一次复制”的电子水印信息的信息信号上，可能会使由该图像信号形成的图像变差。
在后一种方法中，在与表示“一次复制”的电子水印信息完全相同的定时处，产生用于删除的、与叠加在信息信号上的表示“一次复制”的电子水印信息完全相同的电子水印信息，并且该用于删除的电子水印信息被从信息信号中减去，从而使叠加在信息信号上的电子水印信息可以被删除。
然而，很难在与电子水印信息的叠加完全相同的定时处，在叠加了电子水印信息的信息信号中产生同样的电子水印信息。尤其是在叠加了电子水印信息的信息信号为模拟信号的情况下，所述定时很容易延迟，有时候会由于减去了电子水印信息而使信息信号变差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供：一种附加信息叠加方法，将两段不同的附加信息叠加在信息信号上，将信息信号的变差抑制到最小，从而能够发送该信息信号；一种利用叠加在信息信号上的附加信息的信息信号复制控制方法；一种信息信号输出设备；和一种信息信号记录设备。
为解决上述问题，提供一种将第二附加信息叠加在信息信号上的方法，它将第二附加信息作为电子水印信息叠加在信息信号上，在该信息信号上已叠加了作为电子水印信息的第一附加信息，其特征在于，所述信息信号被划分为第一区和第二区，所述第一附加信息叠加在所述第一区，而所述第二附加信息叠加在所述第二区。
按照所述的附加信息叠加方法，所述信息信号被划分为第一区和第二区，并且所述第一附加信息和所述第二附加信息作为电子水印信息叠加在不同的区上。
结果，两段不同的信息叠加在一个信息信号上，这样就可以发送该信息信号，使所述两段信息可被提取。此外，由于所述两段信息不是叠加在信息信号的一个区上，由于附加信息的叠加而造成的信息信号的变差不会变得很严重。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述第一附加信息和第二附加信息是用于限制信息信号的复制代次的信息；和所述第一附加信息表示限制复制代次之前的一个状态，而所述第二附加信息表示限制复制代次之后的一个状态。
按照所述的附加信息叠加方法，例如，表示“一次复制”的信息叠加在信息信号的第一区上，当信息信号记录在记录介质上时，表示“绝不能复制”的信息叠加在信息信号的第二区上。
结果，可基于加到信息信号的第一区上的限制复制代次之前的信息，和加到第二区上的限制复制代次之后的信息，来安全且正确地限制信息信号的复制代次。此外，由于在限制复制代次之前的信息(第一附加信息)和在限制复制代次之后的信息(第二附加信息)不是叠加在信息信号的一个区上，可防止由于叠加不同段的附加信息而造成的信息信号的变差。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述第一区和第二区被设置为信息信号的每个预定时间长度的区。
最好在所述附加信息叠加方法中，用信息信号的时间长度确定叠加附加信息的信息信号的第一区和第二区，其确定方式是：以时间来划分信息信号，以使第一秒用于第一区，而下一秒用于第二区，或者第一秒用于第一区，接着有2秒的中止，并将下一秒用于第二区。
结果，在信息信号的时间方向上确定所述第一区和第二区，并且将所述第一附加信息叠加在第一区上，而将所述第二附加信息叠加在第二区上，从而可发送所述信息信号。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述第一区和第二区被设置为信息信号的每个预定数据量的区。
按照所述附加信息叠加方法，基于预定数据量来确定叠加附加信息的所述第一区和第二区，其确定方式是：在信息信号为数字信号的情况下，将作为数字信号的处理单位的块用作单位，使开始的3个块用于第一区，而接下来的3个块用于第二区。
结果，基于信息信号的数据量来确定所述第一区和第二区，并且所述第一附加信息叠加在第一区上，而所述第二附加信息叠加在所述第二区上，从而可发送所述信息信号。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述信息信号是一图像信号；和所述第一区和所述第二区是在时间方向上采用帧或场为单位形成的。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述信息信号是一图像信号并且以帧或场为单位来确定所述第一区和第二区，其确定方式是：所述第一区和第二区是以每1帧或每1场交替设置的。
结果，以图像信号的帧或场为单位来确定所述第一区和第二区，并且所述第一附加信息叠加在第一区上，而所述第二附加信息叠加在第二区上，从而可发送所述图像信号。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述信息信号是一图像信号；和所述第一区和第二区是在一帧或一场内分开形成的。
最好在所述附加信息叠加方法中，所述信息信号是一图像信号并且在图像信号的间隔方向上确定所述第一区和第二区，其确定方式是：每帧的上半部分用于所述第一区，而其下半部分用于所述第二区，或者连续多帧的上半部分用于所述第一区，而其下半部分用于所述第二区。
结果，在图像信号的空间方向上确定所述第一区和第二区，并且所述第一附加信息叠加在第一区上，而所述第二附加信息叠加在第二区上，从而可发送所述图像信号。
对如上所述叠加在信息信号上的第一区的第一附加信息进行监视，或者对第二区的第二附加信息进行监视，或者对第一区的第一附加信息和第二区的第二附加信息进行监视，以便判断信息信号是否能被复制。于是，可正确控制记录，并在需要时将第二附加信息叠加在第二区上，从而可发送所述信息信号。
为了实现上述目的，提供一种基于添加到信息信号的附加信息执行复制控制的信息信号复制控制方法，所述方法包括步骤：一检测步骤，检测叠加在信息信号的第一区上并且相应于第一附加信息的电子水印信息；一判断步骤，根据所检测的相应于所述第一附加信息的电子水印信息，来判断相应于第二附加信息的第二电子水印信息是否叠加在信息信号的第二区上；和一复制控制步骤，根据判断结果将第二电子水印信息叠加在所述信息信号的第二区上。
为了实现上述目的，提供一种基于添加到信息信号的附加信息执行复制控制的信息信号复制控制方法，所述方法包括步骤：一检测步骤，检测相应于叠加在信息信号的第一区上的第一附加信息的电子水印信息以及相应于叠加在所述信息信号的第二区上的第二附加信息的电子水印信息；一记录控制和叠加步骤，根据所检测的相应于所述第一和第二附加信息的电子水印信息，来控制所述信息信号的记录。
为了实现上述目的，提供一种信息信号输出设备，用于输出划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号输出设备包括：一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第二区上的第二附加信息；和一输出控制装置，用于根据来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的输出。
为了实现上述目的，提供一种信息信号输出设备，用于输出划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号输出设备包括：一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第一区上的所述第一附加信息；一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第二区上的所述第二附加信息；和一输出控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出和来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的输出。
为了实现上述目的，提供一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述记录设备包括：一数字接口，所述信息信号提供给该接口；一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在经所述数字接口提供的所述信息信号的所述第一区上的附加信息；一记录控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录；和一叠加装置，用于在所述信息信号要由所述记录控制装置记录在一记录介质上时，在必要时形成第二附加信息以将其叠加在所述第二区上。
为了实现上述目的，提供一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号记录设备包括：一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第二区上的附加信息；以及一记录控制装置，用于根据来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录。
为了实现上述目的，提供一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号记录设备包括：一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第一区上的附加信息；一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第二区上的附加信息；以及一记录控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出和来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录。
附图说明
图1是解释按照本发明一个实施例的信息信号输出设备的方框图，按照本发明一个实施例的信息信号叠加方法可应用于该输出设备；
图2是解释图1所示定时信号产生部分32的方框图；
图3A-3F是解释在定时信号产生部分32中产生的各种定时信号和采用这些定时信号产生的PN码串的图；
图4A-4C是解释在图1所示的信息信号输出设备中要叠加在图像信号上的电子水印信息的叠加状态的图；
图5A-5D是解释电子水印信息和叠加了电子水印信息的信息信号的图；
图6是解释作为本发明的信息信号输出设备的机顶盒的结构例子的方框图，该机顶盒接收从图1的信息信号输出设备输出的信息信号；
图7是解释图6所示机顶盒的WM检测部分48的方框图；
图8A-8F是解释在图7所示的定时信号产生部分48中产生的各种定时信号和采用这些定时信号产生的逆扩展用(inverse spread-use)PN码串的图；
图9是解释按照本发明一个实施例的信息信号记录设备的方框图，按照本发明一个实施例的信息信号叠加方法可应用于该记录设备；
图10是解释图9所示信息信号记录设备的WM重写部分68的方框图；
图11A-11G是解释在图10所示的定时信号产生部分683中产生的各种定时信号和采用这些定时信号产生的重写用PN码串的图；
图12A-12B是解释在图9所示的WM重写部分68中重写电子水印信息WM的图；
图13A-13B是解释电子水印信息WM的叠加方法的另一个例子的图；
图14A-14B是解释电子水印信息WM的叠加方法的另一个例子的图；和
图15A-15B是解释电子水印信息WM的叠加方法的另一个例子的图。
具体实施方式
下面将参照附图描述按照本发明的附加信息叠加方法、信息信号复制控制方法、信息信号输出设备和信息信号记录设备的实施例。
下面描述的实施例指这样的情况：本发明的信息信号输出设备应用于广播电台中的广播设备和接收数字信号的机顶盒(接收器)，本发明的信息信号记录设备应用于将来自机顶盒的输出信号记录到记录介质上的记录设备。
也就是说，下面描述的实施例是这样一个例子：例如，来自广播(电视)台的数字广播由机顶盒(接收器)来接收，并且由与接收器分开提供的记录设备将其接收信号记录在记录介质上。
所述数字广播可提供各种数字信息，如图像信息、声音信息、文本信息等，但为了简化起见，下面的描述将指由数字广播提供图像信息(图像信号)的情况。
如后面所描述的，作为用于复制控制的信息的CGMS信息附加到数字广播所提供的图像信号上，并且电子水印信息WM叠加在该图像信号上，如此提供该图像信号。在此实施例中，利用PN(Pseudorandom Noise，伪随机噪声)码(下文中称为PN码)对复制控制信息(复制代次限制信息)进行频谱扩展，并将频谱扩展后的复制控制信息(扩频信号)作为电子水印信息WM叠加到图像信号上。
此外，记录有图像信号的盘为DVD。在下面的描述中，可重写DVD称为RAM盘，而不可重写只读DVD称为ROM盘。此外，能够进行复制代次限制处理的记录设备和再现设备称为依从设备(compliant device)，而不能进行复制代次限制处理的设备称为非依从设备。
[信息信号输出设备]
图1是解释在本实施例中用在执行数字广播的广播电台中的信息信号输出设备的方框图。图1所示的信息信号输出设备将电子水印信息WM叠加在、或者将CGMS信息附加在要播出的图像信号上，并给出了对该图像信号的其它必需的处理，从而形成并输出要播出的数字图像信号。
如图1所示，按照本发明的信息信号输出设备包括输入端1、电子水印信息叠加部分(下文中称为WM叠加部分)2、电子水印信息形成部分(下文中称为WM形成部分)3、数据压缩部分4、CGMS-D信息附加部分5、CGMS-D信息产生部分6、加密部分7和信号输出部分8。此外，如图1所示，WM形成部分3包括同步检测部分31、定时信号产生部分32、PN产生部分33、复制控制信息产生部分34、SS扩展部分35和电平调节部分36。
此外，图2是解释按照本实施例的信息信号输出设备的定时信号产生部分32的方框图。如图2所示，定时信号产生部分32包括PN产生定时信号产生部分321、由PLL(锁相环)组成的PN时钟信号产生部分322和定时信号产生部分323。
要播出的图像信号经输入端1提供给WM叠加部分2和WM形成部分3的同步检测部分31。同步检测部分31从所提供的图像信号中检测垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H，并将检测后的输出提供给定时信号产生部分32。
定时信号产生部分32通过利用垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H作为参考信号，来产生表示PN码产生开始定时的PN码复位定时信号RE(下文中简单地称为复位信号RE)、表示产生PN码所在间隔的PN产生使能信号EN(下文中简单地称为使能信号EN)、和时钟信号PNCLK。
在本实施例中，来自同步检测部分31的水平同步定时信号H和垂直同步定时信号V提供给PN产生定时信号产生部分321和定时信号产生部分323，并将来自同步检测部分31的水平同步定时信号H提供给PN时钟产生部分322。
PN产生定时信号产生部分321通过将垂直同步定时信号V(见图3(A))和水平同步定时信号H(见图3(B))用作参考信号，来产生一复位信号RE，用来确定用于频谱扩展的扩展用PN码串的重复周期，如图3(C)所示。在本例中，复位信号RE是周期为1/2帧的信号。
此外，在本例中，PN产生定时信号产生部分321通过将垂直同步定时信号V(见图3(A))和水平同步定时信号H(见图3(B))用作参考信号，来产生一使能信号EN。在本例中，使能信号EN是作为用来以1/2帧的间隔从PN产生部分33产生PN码的信号来产生的(见图3(D))。也就是说，如图3(D)所示，使能信号EN是低电平信号间隔和高电平信号间隔每1/2帧交替重复的信号。该使能信号EN是低电平有效。
PN时钟产生部分322利用PLL来产生与水平同步定时信号H同步的PN时钟信号PNCLK(见图3(E))。此外，定时信号产生部分323基于垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H来产生要用在图1所示信息信号输出设备中的各种定时信号。
之后，将在定时信号产生部分32中产生的各信号的复位信号RE、使能信号EN和PN时钟信号PNCLK提供给PN产生部分33。此外，使能信号EN和PN时钟信号PNCLK还提供给复制控制信息产生部分34。
PN产生部分33按照复位信号RE、使能信号EN和时钟信号PNCLK来产生PN码。也就是说，在本例中，由复位信号RE以1/2帧为周期复位PN产生部分33，并且以预定码模式(pattern)从其头(head)开始产生一PN码串PS。PN产生部分33仅当通过使能信号EN获得PN码产生可能状态(使能状态)时才按照时钟信号PNCLK产生PN码串PS。
在此情况下，如上所述，由于当使能信号EN为低电平时将PN产生部分33置于能够产生PN码的状态，如图3(F)所示，PN产生部分33处于每隔1/2帧产生PN码的状态，并且按PN时钟信号PNCLK的每1个时钟有1个码片(chip)来产生PN码。
然后，由复位信号RE每1/2帧在其头部将PN产生部分33复位。在本实施例中，按照如图3(D)所示的使能信号EN，在一帧的前半部分中(1/2帧)从其头部产生具有预定码模式的PN码串PS。也就是说，每隔1/2帧即产生具有预定码模式的PN码串PS。以这种方式从PN产生部分33得到的PN码串PS被提供给SS扩展部分35。
PN产生部分33基于使能信号EN、PN时钟信号PNCLK、复位信号RE以这种方式来产生M序列的PN码串PS。PN产生部分33包括一未示出的多级移位寄存器和一些用于操作该移位寄存器的适当抽头输出的异或电路。
同时，在从定时信号产生部分32输出的使能信号EN的定时处，基于时钟PNCLK，复制控制信息产生部分34产生作为附加信息的复制控制信息，该附加信息进行了频谱扩展并叠加在经输入端1输入的图像信号上。复制控制信息产生部分34输出基于时钟PNCLK的所述复制控制信息，以将其提供给SS扩展部分35。也就是说，复制控制信息产生部分34在与PN码串PS相同的定时处形成复制控制信息串FS并将其提供给SS扩展部分35。
在本实施例中，在复制控制信息产生部分34中，在要发送的图像信号被确认为可自由复制的情况下，产生表示“自由复制”的信息。在要发送的图像信号被确认为根本不可被复制的情况下，产生表示“绝不能复制”的信息。此外，在要发送的图像信号被确认为仅能被复制一次的情况下，产生表示“一次复制”的信息。
复制控制信息产生部分34可产生表示如“自由复制”、“不能复制”、“一次复制”等的复制控制状态的低位速率的信息，作为复制控制信息。此外，复制控制信息产生部分34可在控制部分10的控制下按照要记录在DVD 100上的图像信号产生复制控制信息。
SS扩展部分35将复制控制信息串FS乘以PN码串PS，以产生一频谱扩展信号。该频谱扩展信号经电平调节部分36提供给WM叠加部分2，并作为电子水印信息叠加在输入图像信号Vi上。电平调节部分36通过将电子水印信息叠加到避免再现图像的变差的程度来调节叠加电平(level)。在这种情况下，以小于图像信号的动态范围的电平来叠加频谱扩展信号(电子水印信息)。
在这种情况下，如参照图3所述的，在图像信号的每帧的前半部分(1/2帧)中产生PN码串PS和复制控制信息串FS，并将表示通过将它们相乘而形成的一种复制控制状态的频谱扩展信号叠加在所述图像信号上。
因此，当在复制控制信息产生部分34中产生的复制控制信息为“一次复制”时，如图4A所示，将表示“一次复制”的状态的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的前半部分中的区FLU上。
同样，当在复制控制信息产生部分34中产生的复制控制信息为“绝不能复制”时，如图4B所示，将表示“绝不能复制”的状态的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的前半部分中的区FLU上。当在复制控制信息产生部分34中产生的复制控制信息为“自由复制”时，如图4C所示，将表示“自由复制”的状态的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的前半部分中的区FLU上。
也就是说，将图像信号的每帧FL的前半部分中的区FLU设置为第一区，而将其后半部分中的区FLD设置为第二区。由对复制控制信息进行频谱扩展而形成的频谱扩展信号叠加在第一区上。如后面所要详述的，例如，在图像信号的复制代次被限制的情况下，对于其复制代次受限的复制控制信息进行频谱扩展并在记录设备中将其叠加在图像信号的每帧的第二区上。因此，在按照本发明的信息信号输出设备中，频谱扩展信号没有叠加在第二区上。
将其上叠加有频谱扩展信号作为表示复制控制状态的电子水印信息的图像信号提供给数据压缩处理部分4。数据压缩处理部分4按照MPEG方法压缩提供的图像信号的数据，并将该压缩数据提供给CGMS-D信息附加部分5。CGMS-D信息附加部分5将从CGMS-D产生部分6提供的CGMS-D信息附加给数据压缩的数字图像信号。
CGMS-D信息产生部分6产生要附加到要发送的图像信号上的CGMS-D信息。在这种情况下，按照要发送的信息来确定要附加的CGMS-D信息。在CGMS-D产生部分6中产生的CGMS-D信息表示“自由复制[00]”、“一次复制[10]”和“绝不能复制[11]”中的任何一种。
也就是说，在要发送的图像信号被识别为可被自由复制的情况下，CGMS-D产生部分6产生表示“自由复制”的CGMS-D信息[00]。在所述图像信号被识别为绝对不能被复制的情况下，CGMS-D产生部分6产生表示“绝不能复制”的CGMS-D信息[11]。在所述图像信号被识别为只能被复制一次的情况下，CGMS-D产生部分6产生表示“一次复制[10]”的CGMS-D信息。
在CGMS-D信息附加部分5中，添加了CGMS信息的图像信号被提供给加密部分7。在本实施例中，加密部分7对该图像信号进行CSS(ContentsScramble System，内容加扰系统)的加密处理。CSS的加密处理是在ROM等盘上记录图像信号之类的信息信号并提供该信号的情况下，应用于该信息信号的加密处理系统。
将在加密部分7中经过加密处理的图像信号提供给信号输出部分8，并在该图像信号经受了用于输出的诸如电平放大处理等的处理之后，通过例如天线和电缆播出给用户(接收者)。
按照本实施例的信息信号输出设备将对要作为复制控制信息输出的图像信号进行频谱扩展所形成的频谱扩展信号(电子水印信息)叠加在该图像信号的每帧的第一区上，并将CGMS-D信息附加于该图像信号，以输出该图像信号。
由于将电子水印信息叠加在图像信号上，即使将叠加了电子水印信息的数字图像信号转换为模拟图像信号，也不能去除该电子水印信息。此外，即使电子水印信息叠加在图像信号上，也不会使该图像信号变差。
图5以频谱形式示出了在要作为电子水印信息叠加的复制控制信息和图像信号之间的关系。该复制控制信息包括少量信息，因而是低速率的信号，并且如图5(a)所示，它是窄带宽的信号。当对该复制控制信息进行频谱扩展时，它变为如图5(b)所示的宽带信号。此时，该频谱扩展信号的电平与带宽的增大比率成反比，因此变得很低。
由WM叠加部分2将所述频谱扩展信号(SS复制控制信息(SS表示频谱扩展))叠加在图像信号Vi上，但在如图5(c)所示的情况下，以小于作为信息信号的图像信号的动态范围的电平来叠加SS复制控制信息。结果，主信息信号几乎不变差。因此，如上所述，当将叠加了SS复制控制信息的图像信号提供给监视器图像接收器并且再现该图像时，该图像几乎不受SS复制控制信息的影响，从而可获得满意的再现图像。
同时，如后面所述的，当对图像信号进行逆向频谱扩展(spectrumspread inversely)以检测SS复制控制信息时，如图5(d)所示，SS复制控制信息恢复成窄带信号。如果给出足够的带宽扩展因子，则逆扩展的复制控制信息的电功率超过信息信号，从而可检测出SS复制控制信息。
在这种情况下，由于叠加在图像信号上的电子水印信息是在与该图像信号相同的频率内在相同时刻叠加的，因而仅通过频率滤波器或简单的信息替代不能删除或纠正该电子水印信息。
因此，不能除去叠加在图像信号上的电子水印信息(SS复制控制信息)，并且很难对其更换。结果，可进行安全地防止非法复制的复制控制。
此外，在上述结构中，利用通过将垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H用作参考信号而形成的PN码串来执行频谱扩展。为此，通过将从图像信号中检测的垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H用作参考信号，可容易地产生用于逆频谱扩展的PN码串，该PN码串是从图像信号中检测频谱扩展信号所需要的。结果，可以快而准确地检测出叠加在图像信号上的频谱扩展信号。
这里，为了简化说明，在下面的描述中，电子水印信息表示“一次复制”、“不能再复制”、“绝不能复制”和“自由复制”。
[机顶盒]
图6是说明用在本实施例中的机顶盒的结构例子的方框图。该机顶盒接收经参照图1描述的信息信号输出设备播出的数字广播，并形成要提供给监视器图像接收器、记录设备等的信号，从而输出该信号。
如图6所示，本实施例中的机顶盒包括频道选择部分41、解扰部分42、解复用部分43、视频数据解码部分44、D/A(数/模)转换电路45、CGMS-A叠加部分46、用于模拟图像信号的输出端46a、CGMS-D解码部分47、电子水印信息解码部分(下文中称为WM解码部分)48、加密部分49、IEEE 1394总线接口(I/F)50、用于数字图像信号的输出端50d、和控制部分40。
如图6所示，当相应于用户的频道选择操作的频道选择控制信号从控制部分40提供给频道选择部分41时，在频道选择部分41中选择的频道的信号提供给解扰部分42，以经受对加到广播信号上的加扰进行解扰的解扰处理。解扰的频道信号提供给解复用部分43。在解复用部分43中，由于频道选择部分41的输出信号包括多个广播节目，相应于来自控制部分40的用户的广播节目选择操作的广播节目数据被提取出。
对来自解复用部分43的广播节目的视频数据Di进行MPEG(运动图象专家组)压缩。为此，为了提供给显示监视器设备，例如，将来自解复用部分43的数据Di提供给视频数据解码部分44，并对其进行MPEG解码和解压缩，以被解码。由D/A转换器45将MPEG解码的数据转换为模拟信号，从而提供给CGMS-A叠加部分46。
CGMS-A叠加部分46根据来自控制部分40的信息，将CGMS-A信息叠加在模拟图像信号的垂直消隐周期的预定水平间隔上。在此情况下，控制部分40根据来自CGMS-D解码部分47的CGMS-D信息和来自后面所述的WM解码部分48的复制控制信息，来设置要输出的叠加在模拟图像信号上的CGMS-A信息，并将该CGMS-A信息提供给CGMS-A叠加部分46，以将其叠加在模拟图像信号上。
例如，经模拟输出端46a将由CGMS-A叠加部分46叠加了CGMS-A信息的模拟图像信号提供给显示监视器设备。
在本实施例中，通过IEEE 1394标准的接口总线，来自解复用部分43的MPEG压缩视频数据Di变为数字输出。
在IEEE 1394标准的接口中，为防止非法复制，发送数字信息要经过加密，但要对输出的目的方(destination)是否是依从设备进行检验，并且对作为复制控制信息附加到图像信号的CGMS-D信息和经过频谱扩展并作为电子水印信息叠加到该图像信号上的复制控制信息也进行检验。然后，按照检验结果判断是否向输出目的方发送用于解扰加密的密钥。
上述通信控制系统称为IEEE 1394安全总线，因而设计数字接口来有效防止非法复制。
解复用部分43的输出数据Di提供给CGMS-D解码部分47和WM解码部分48，从而可提取出附加到或叠加在广播节目数据上的CGMS-D信息或电子水印信息WM。
在与视频数据分开的特定位置处提取出作为2位信息的CGMS-D信息，并将该2位信息提供给控制部分40。
在本实施例中，电子水印信息WM作为频谱扩展信号叠加在作为信息信号的图像信号上。也就是说，如上面所述，在本例中，在足够早的时期产生要用作扩展码的PN码，并将该PN码乘以作为附加信息的复制控制信息，从而对该复制控制信息进行频谱扩展。结果，将窄带且高电平的复制控制信息转换为不影响图像信号的、宽带且低电平的信号。然后，将频谱扩展后的复制控制信息叠加在视频数据上，以发送该视频数据。
WM解码部分48提取并辨别以这种方式叠加的电子水印信息WM(SS复制控制信息)，该WM解码部分48的构成如图7所示。也就是说，如图4所示，从解复用部分43输出的视频数据Di提供给逆扩展部分484，并且还提供给同步检测部分481。同步检测部分481检测垂直同步定时信号V和水平定时信号H，并将所检测输出提供给定时信号产生部分482。
定时信号产生部分482的构成与上面所述的信息信号输出设备的定时信号产生部分32的构成类似，并根据提供的垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H产生一复位信号RE、一使能信号EN、一时钟信号PNCLK和其它的定时信号。在这方面，所述机顶盒的定时信号产生部分482的构成与图2所示的定时信号产生部分32的构成类似，因而以相同的标号给出对其的描述。
PN产生定时信号产生部分321通过将垂直同步定时信号V(见图8(A))和水平同步定时信号H(见图8(B))用作参考信号，来产生一如图8(C)所示的复位信号RE。该复位信号RE是周期为1/2帧的信号，与用在上面所述的信息信号输出设备中的复位信号RE的相似。
此外，PN产生定时信号产生部分321通过将垂直同步定时信号V(见图8(A))和水平同步定时信号H(见图8(B))用作参考信号，来产生一使能信号EN。在本例中，使能信号EN是作为用于在每帧从PN产生部分483中产生一PN码的信号产生的(见图8(D))。也就是说，如图8(D)所示，使能信号EN是低有效信号，并且在机顶盒中在任何帧中都变为低电平信号。
PN时钟产生部分322利用PLL来产生与水平同步定时信号H同步的PN时钟信号PNCLK(见图8(E))。此外，定时信号产生部分323基于垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H来产生要用在图1所示信息信号输出设备中的各种定时信号。
将在定时信号产生部分482中产生的复位信号RE、使能信号EN和PN时钟信号PNCLK提供给PN产生部分483。
PN产生部分483的构成与上面所述的信息信号输出设备的PN产生部分33的构成类似。PN产生部分483在相对于图像信号的相同定时处，按照复位信号RE、使能信号EN和时钟信号PNCLK，在每个1/2帧产生一PN码串PS(逆扩展用PN码串)，该PN码串PS与通过对复制控制信息进行频谱扩展而得到的PN码串相同。
也就是说，在本例中，由复位信号RE以1/2帧周期复位PN产生部分483，并且仅当由使能信号EN使其处于PN码产生可能状态(使能状态)时，该PN产生部分483才按照时钟信号PNCLK产生PN码串PS。结果，在每个1/2帧从其头部开始产生预定码模式的PN码串PS。
结果，如图8(F)所示，机顶盒的PN产生部分483产生在每个1/2帧重复的PN码串PS。也就是说，PN产生部分483在图像信号的每帧的前半部分上的第一区中和后半部分上的第二区中产生PN码串。以这种方式获得的来自PN产生部分483的PN码串PS被提供给逆扩展部分484。
在逆扩展部分484中，通过将来自PN产生部分483的PN码串PS用作为逆扩展用扩展码来对该PN码串PS进行逆扩展，并获得被频谱扩展并叠加在图像信号上的复制控制信息串FS。将该复制控制信息串FS提供给WM判断部分485，从而对其复制控制状态进行判断。该判断输出提供给控制部分40。
这里，在该机顶盒中，如上面所述的，在图像信号的每帧中的图像信号的每一帧的第一区和第二区中都产生PN码串PS，并对其进行逆扩展，从而从图像信号的每帧的第一区和第二区中都检测出频谱扩展信号。
结果，例如，控制部分40根据被频谱扩展并叠加在第一区上的频谱扩展信号和被频谱扩展并叠加在第二区上的频谱扩展信号，能够可靠地判断图像信号是能被复制还是禁止被复制。
例如，当频谱扩展信号“一次复制”叠加在图像信号的每帧的第一区上，并且该频谱扩展信号没有叠加在第二区上时，判断该图像信号为“一次复制”的信号。
此外，当表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧的第一区上，并且表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在第二区上时，可以判断该图像信号为“不能再复制”的信号。
此外，当表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧的第一区上，并且作为频谱扩展信号的“一次复制”、“自由复制”或“绝不能复制”的复制控制信息叠加在第二区上时，这些信息本来就不能与“一次复制”信号配对，可以判断该图像信号不是一个正常的图像信号，从而可以例如停止其后的处理。
此外，将解复用部分43的输出数据提供给加密部分49，并在每次通信时基于彼此不同的密钥由控制部分40进行控制，对压缩视频数据进行加密。来自加密部分49的加密数据经IEEE 1394接口50和输出端50d提供给作为输出目的方的电子设备。IEEE 1394接口50转换该数据，以使该数据符合IEEE 1394接口标准，并输出转换后的数据。
此时，控制部分40经IEEE 1394接口50与所述作为输出目的方的设备通信，并判断所述作为输出目的方的设备是否是依从设备，如果是依从设备，则判断它是否是记录设备。
控制部分40根据来自CGMS-D解码部分47和WM解码部分48的复制控制信息的判断输出，以及经IEEE 1394接口50的输出目的方设备的判断信息，来确定是否将用于解开加密部分49中的加密的密钥信息发送到输出目的方。
当输出目的方为非依从设备时，例如，密钥信息不发送到输出目的方设备。此外，在输出目的方为依从设备并且是记录设备的情况下，当CGMS-D信息为[11]，或者根据被频谱扩展并叠加在图像信号的第一区和第二区上的复制控制信息判断图像信号为“绝不能复制”或“不能再复制”，则，密钥信息不发送到输出目的方设备。
本实施例的机顶盒接收要播出的数字广播信号，在该数字广播信号上叠加了作为复制控制信息的电子水印信息，并且附加了作为另一种复制控制信息的CGMS-D信息，并且如上所述，该机顶盒执行必需的处理，如解扰处理(解密处理)、用于解压缩被压缩的数字图像信号的处理等，从而形成并输出要提供给监视器图像接收器的模拟图像信号，和要通过数字接口输出的数字图像信号。
在此情况下，电子水印信息和CGMS-A信息叠加于和附加于要提供给监视器图像接收器等的模拟图像信号。此外，电子水印信息叠加于、并且CGMS-D信息附加于要经由IEEE 1394接口50输出的数字图像信号。
在从机顶盒接收模拟图像信号或数字图像信号并将所接收信号记录在RAM盘上的依从的记录设备中，图像信号的复制是利用电子水印信息和CGMS信息来控制的。
在本实施例中，对要提供给记录设备的、诸如从信息信号输出设备输出的数字图像信号和从机顶盒输出的数字图像信号等的信息信号实施加密处理。结果，由于根据电子水印信息和CGMS信息来对复制进行控制，并且可以通过加密来对信息信号的再现进行限制，因而可牢牢保护信息信号的版权。
[依从的记录设备]
下面将描述依从的(Compliant)记录设备。图9是依从的记录设备的结构例子的方框图。依从的记录设备接收从结合图6描述的机顶盒输出的图像信号并且能将其记录在DVD 100上。
如图9所示，依从的记录设备包括用于IEEE 1394接口的数字输入端61d和模拟输入端61a。数字输入端61d与IEEE 1394接口62连接。IEEE 1394接口62将已变换成符合IEEE 1394总线接口标准的数据变回其原始形式。
来自IEEE 1394接口62的数据提供给解密部分63。如上面所述的，当连接到数字输入端61d的设备判断出一信息信号可被复制时，从该设备发送用于解密的密钥信息。当获得该密钥信息时，解密部分63对来自IEEE 1394接口62的数据解密，以便能够恢复压缩的视频数据。恢复的压缩视频数据提供给选择器64。
此外，经模拟输入端61a输入的视频信息经模拟接口65提供给压缩编码部分66，以便被MPEG压缩并提供给选择器。
选择器64根据按照用户输入的选择器控制信号选择来自解密部分63的数据或来自编码部分66的数据中的任何一种，并输出所选数据。
选择器64的输出数据经CGMS-D重写部分67和电子水印信息WM重写部分68提供给记录控制部分71。选择器64的输出数据还提供给CGMS-D解码部分69和WM解码部分70，并且其CGMS信息和电子水印信息被以类似于前面所述的机顶盒的CGMS-D解码部分47和WM解码部分48的方式提取和辨别出。然后，辨别的CGMS-D信息和电子水印信息输出提供给控制部分60。
控制部分60根据CGMS-D信息和电子水印信息的辨别输出来判断输入信息是否能被记录(复制)。当判断出输入信息能被记录(复制)时，判断是否必需重写用于复制控制的CGMS-D信息和电子水印信息。
当判断出禁止记录时，控制部分60控制记录控制部分71，以便不执行记录。
此外，当判断出可以执行记录或者可以执行一次复制时，控制部分60控制记录控制部分71，以便执行记录。由加扰部分72对记录数据进行特定的加扰，并将其记录在RAM盘100上。此外，当判断出可以执行一次复制时，分别由重写部分67和68重写CGMS信息和电子水印信息。
在这种情况下，由于CGMS信息是处于来自解密部分63的数据流中的特定位置的2位数据，CGMS重写部分67提取该2位数据并将该CGMS信息从[10]状态重写为[11]状态。
同时，如上面所述的，电子水印信息WM重写部分68采用频谱扩展来使新频谱扩展信号被叠加。图10示出在这种情况下的电子水印信息WM重写部分68的结构例子。该结构除了移相器682外大体上与图1所示的信息信号输出设备的WM形成部分3相同。
也就是说，图10所示的同步检测部分681、定时信号产生部分683、PN产生部分684、复制控制信息产生部分685、SS扩展部分686和电平调节部分687分别相应于同步检测部分31、定时信号产生部分32、PN产生部分33、复制控制信息产生部分34、SS扩展部分35和电平调节部分36，并且它们具有相同的构造。此外，WM叠加部分688的构成与图1所示WM叠加部分2的构成类似。
在本实施例的信息信号记录设备中，提供于同步检测部分681和定时信号产生部分683之间的移相器682将在同步检测部分681中检测出的垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H的相位移动1/2帧的量，从而形成信号VR和信号HR。
也就是说，对于由同步检测部分681检测出的垂直同步定时信号V(见图11(A))，其相位由移相器682移动了1/2帧的量，如图11(B)所示，从而形成了信号VR。此外，在此例中，与垂直同步定时信号V类似，水平同步定时信号H的相位也移动了1/2帧的量，从而形成了信号HR。
定时信号产生部分683将通过以1/2帧的量对垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H的相位移相而形成的信号VR和信号HR用作参考信号，并以类似于信息信号输出设备的定时信号产生部分32和机顶盒的定时信号产生部分482的方式产生一复位信号RE、一使能信号EN、一时钟信号PNCLK和其它定时信号。
也就是说，定时信号产生部分683的构成与上面所述的信息信号输出设备的定时信号产生部分32的构成类似。为此，所述依从的记录设备的定时信号产生部分683被认为与图2所示的定时信号产生部分32具有相同的结构，从而使用相同的标号对其进行描述。
PN产生定时信号产生部分321通过将对垂直同步定时信号V(见图11(A))移相1/2帧而形成的信号VR(见图11(B))和类似于垂直同步信号V对水平同步定时信号H移相1/2帧而形成的信号HR(见图11(C))用作参考信号，来产生一1/2帧周期的复位信号RE，如图11(D)所示。
此外，PN产生定时信号产生部分321通过将信号VR(见图11(B))和信号HR(见图11(C))用作参考信号，来产生一使能信号EN。在本例中，使能信号EN是作为用于在每隔1/2帧处从PN产生部分684产生PN码的信号产生的(见图11(E))。也就是说，如图11(E)所示，使能信号EN是低电平信号间隔和高电平信号间隔在每个1/2帧交替重复的信号。该使能信号EN是低电平有效。
PN时钟产生部分322利用PLL来产生与信号HR同步的PN时钟PNCLK(见图11(F))。此外，定时信号产生部分323基于信号VR和信号HR来产生要用在图1所示信息信号输出设备中的各种定时信号。
在定时信号产生部分683中产生的复位信号RE、使能信号EN和PN时钟信号PNCLK提供给PN产生部分684。
PN产生部分684的构成与所述信息信号输出设备的PN码产生部分33的构成类似。PN产生部分684根据复位信号RE、使能信号EN和时钟信号PNCLK，在图像信号的每帧的后半部分的第二区中，产生用于对复制控制信息进行频谱扩展的PN码串PS。
也就是说，在本例中，由复位信号RE以1/2帧为周期复位PN产生部分684。PN产生部分684只有当用使能信号EN使其处于PN码产生可能状态(使能状态)时，该PN产生部分684才根据时钟信号PNCLK产生PN码串PS。
结果，依从的记录设备的PN产生部分684在图像信号的每帧的第二区中，产生1/2帧周期的PN码串PS，如图11(G)所示。由PN产生部分684以这种方式得到的PN码串PS提供给SS扩展部分686。
同时，复制控制信息产生部分685在从定时信号产生部分683输出的使能信号EN的定时处，基于时钟PNCLK来产生复制控制信息，该复制控制信息是要新叠加到记录在RAM盘100上的图像信号上的附加信息。并基于时钟PNCLK输出该复制控制信息，以将其提供给SS扩展部分686。也就是说，复制控制信息产生部分685在与PN码串PS相同的定时处形成复制控制信息串FS，并将该复制控制信息串提供给SS扩展部分686。
在要记录在RAM盘100上的图像信号可以被复制一次的情况下，复制控制信息产生部分685根据来自控制部分60的控制信号产生表示“不能再复制”的复制控制信息。因此，复制控制信息产生部分685产生表示“不能再复制”的复制控制信息。
SS扩展部分686利用来自PN产生部分684的PN码串PS，对来自复制控制信息产生部分685的复制控制信息串FS进行频谱扩展，从而形成频谱扩展信号。
如前面参照图11所述的，PN码串PS和复制控制信息串FS是基于来自定时信号产生部分683的定时信号而在图像信号的每帧的第二区或后半部分中产生的。
来自SS扩展部分686的频谱扩展信号经电平调节部分687提供给WM叠加部分688。电平调节部分687调节叠加电平，使再现图像不会由于频谱扩展信号的叠加而变差。
其电平被调节的频谱扩展信号由WM叠加部分688叠加在图像信号的每帧的第二区上。
结果，如图12A所示，表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在提供给依从的记录设备的图像信号的每帧FL的第一区FLU上。当频谱扩展信号没有叠加在第二区FLD上时，判断该图像信号为可以被复制一次的信号。
如图12B所示，表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在如前所述的每帧FL的第二区FLD上，并且表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在第一区FLU上。其中将表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在第二区FLD上的图像信号记录在RAM盘100上。
如上所述，在表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的第一区FLU上，并且将可被复制一次的图像信号记录在RAM盘上的情况下，将表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在第二区FLD上。
在这种情况下，表示“一次复制”的频谱扩展信号和表示“不能再复制”的频谱扩展信号不叠加在图像信号的同一区上。由于这个原因，即使表示“一次复制”的频谱扩展信号以及表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在相同的图像信号上，也能避免由于频谱扩展信号的叠加而造成的再现图像的变差。
至于说机顶盒的WM解码部分48，当叠加在图像信号的每帧FL的第一区FLU上的频谱扩展信号和叠加在第二区FLD上的频谱扩展信号都被检测到时，可以肯定地判断图像信号可以被复制还是不能被复制，并且能恰当进行复制控制和复制代次限制控制。
[修改例1]
在上面所述的实施例中，在依从的记录设备和机顶盒中，根据分别叠加在所提供的图像信号的每帧FL的第一区FLU和第二区FLD上的频谱扩展信号，来对图像信号是否能被记录进行判断。
然而，如下面所述的，通过仅监视第二区上的频谱扩展信号，可以正确判断所提供的图像信号是否能被复制，并能进行再现控制和记录控制。
在上面所述的实施例中，在图1所示的信息信号输出设备中，即使要输出的图像信号从一开始就被禁止复制、能够被自由复制或能够被复制一次，表示其复制控制的复制控制信息也被频谱扩展并叠加在该图像信号的每帧FL的第一区FLU上，并且该频谱扩展信号不叠加在第二区上。
因此，在本例中，在要输出的图像信号从一开始禁止被复制和能够被自由复制的情况下，表示同样复制控制状态的频谱扩展信号分别叠加在该图像信号的每帧的第一区FLU和第二区FLD上。
也就是说，在要输出的图像信号一开始禁止被复制的情况下，如图13A所示，表示“绝不能复制”的频谱扩展信号在该图像信号的每帧的第一区FLU和第二区FLD上都叠加。
此外，在要输出的图像信号可以被自由复制的情况下，如图13B所示，表示“自由复制”的频谱扩展信号在该图像信号的每帧的第一区FLU和第二区FLD上都叠加。
顺便提一下，在要输出的图像信号可以被复制一次的情况下，如图4A所示，表示“一次复制”的频谱扩展信号仅叠加在该图像信号的每帧的第一区FLU上。
在图像信号能被复制一次并且被记录在RAM盘上的情况下，在依从的记录设备中，如上所述，表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在该图像信号的每帧的第二区FLD上。
因此，当频谱扩展信号没有叠加在图像信号的每帧FL的第二区上时，该图像信号可被复制一次。在表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在第二区上的情况下，可判断该图像信号为禁止再被复制的图像信号。
此外，在表示“绝不能复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的第二区FLD上的情况下，从一开始就禁止复制该图像信号。在表示“自由复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的第二区FLD上的情况下，可判断该图像信号为能够被自由复制的图像信号。
如上所述，在图像信号一开始就禁止被复制的情况下，表示“绝不能复制”的频谱扩展信号也叠加在每帧FL的第二区FLD上。在图像信号能够被自由复制的情况下，表示“自由复制”的频谱扩展信号也叠加在每帧FL的第二区FLD上。结果，通过仅监视图像信号的每帧的第二区，就可以正确判断该图像信号是被禁止复制还是可以被复制，从而能够进行适当的再现控制和记录控制。
在依从的记录设备和机顶盒这两种设备中，通过仅监视第二区就可以对图像信号的复制控制状态进行判断。
这里，在频谱扩展信号在图像信号的每帧的第一区FLU和第二区FLD上都叠加的情况下，如图8所示，例如，根据垂直同步定时信号V和水平同步定时信号H产生1/2帧周期的复位信号RE、在每帧使PN产生部分和复制控制信息产生部分进入可操作状态的使能信号EN、以及时钟信号PNCLK。
然后，利用所述定时信号在每帧的第一区和第二区产生相同的复制控制信息串FS和相同的PN码串PS，并将这些串相乘，以形成频谱扩展信号并将其叠加在图像信号上。
图8解释了在检测到叠加在图像信号的每帧FL的第一区FLU和第二区FLD上的频谱扩展信号的情况下的所利用的定时信号。通过利用与图8所示相同的定时信号，可产生表示相同复制控制状态的频谱扩展信号并将其叠加在图像信号的每帧FL的第一区FLU和第二区FLD上。
此外，在仅从图像信号的每帧的第二区中检测到频谱扩展信号的情况下，利用图11所示的复位信号RE、使能信号EN和时钟信号PNCLK仅在每帧FL的第二区上产生PN码串PS，并将该PN码串PS用作用于逆扩展的扩展码，以便进行逆扩展。结果，能够检测被频谱扩展信号并叠加在图像信号的每帧FL的第二区FLD上的复制控制信息。
[修改例2]
此外，在上面所述的机顶盒中，在数字图像信号经IEEE 1394数字接口输出的情况下，当输出目的方为依从的记录设备时，仅输出可被复制一次的图像信号或可被自由复制的图像信号。
也就是说，在图像信号一开始被禁止复制的情况下，或者在图像信号已经被复制一次并且其中将表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在每帧FL的第二区FLD上的情况下，机顶盒不向依从的记录设备输出数字图像信号。
因此，在这种情况下，在依从的记录设备中，在经机顶盒的数字接口50输出的数字图像信号被记录在RAM盘100上的情况下，仅通过监视图像信号的每帧的第一区FLU，就可以恰当进行图像信号的复制控制。
也就是说，在表示“一次复制”的频谱扩展信号叠加在所提供的图像信号的每帧FL的第一区上的情况下，判断该图像信号为可以被复制一次。这是因为，即使该图像信号可以被复制一次，已被复制一次并且其中将表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在每帧FL的第二区上的图像信号不会是从机顶盒提供的。
在这种情况下，如参照图9和图10所描述的，依从的记录设备将表示“不能再复制”的频谱扩展信号叠加在图像信号的每帧FL的第二区上，并将该图像信号记录在RAM盘100上。
此外，在表示“自由复制”的频谱扩展信号叠加在所提供的每帧FL的第一区上的情况下，判断该图像信号为可被自由复制的信号，并将该图像信号记录在RAM盘100上。
在经IEEE 1394数字接口接收图像信号的依从的记录设备中，对于经数字接口提供的数字图像信号，可通过仅监视每帧FL的第一区上的频谱扩展信号就可以对所提供的图像信号进行复制控制。
在上面所述的实施例中，由机顶盒接收经信息信号输出设备(广播设备)播出的数字广播，并且由记录设备记录来自机顶盒的图像信号。然而，信息信号的提供不限于广播媒体。例如，本发明可应用于如图像信号等的信息信号是通过如ROM盘等的盘介质提供的情况下。
也就是说，本发明的信息信号输出设备可应用于将诸如图像信号等的信息信号记录在记录介质上的所谓的编辑(authoring)设备。也就是说，用作图1所示广播设备的信息信号输出设备的输出处理部分8，由用于从提供的图像信号形成要记录在记录介质上的图像信号的记录处理部分替代，从而将图像信号记录在记录介质上，从而构成所谓的编辑设备。
此外，本发明的信息信号输出设备还可应用于用来再现记录在记录介质上的如图像信号等的信息信号从而将其输出的再现设备。也就是说，在图6所示的机顶盒中，不是提供频道选择部分41和解复用部分43，而是提供用于从记录介质读取信息信号的读取部分，从而构成信息信号再现设备。
在用于从记录介质读取图像信号从而对其进行再现的再现设备或类似设备中，记录图像信号的盘是RAM盘，并且将表示“一次复制”状态的频谱扩展信号叠加在记录于该RAM盘上的图像信号的每帧的第一区FLU上。即使在频谱扩展信号未叠加在第二区FLD上的情况下，当记录图像信号的记录介质为RAM盘时，判断该图像信号是一次复制到该RAM盘的，从而可停止再现和输出。
也就是说，记录介质的介质类型记录在该记录介质的首标区和TOC(table of content，内容表)中，也就是说，要考虑只读记录介质、可重写记录介质等因素，从而限制再现和输出。
此外，本发明的信息信号输出设备还可应用于如个人计算机等的、具有能够经诸如因特网等通信介质发送和接收数据的通信功能的信息处理设备。
在上述实施例中，将图像信号的每帧的前半部分(前1/2帧)确定为第一区，并将后半部分(后1/2帧)确定为第二区，并且该第一区和第二区提供于图像信号的空间方向上。然而，本发明不限于此。例如，将一个帧分为多个区，并且将第一区和第二区提供于分开的区中。
此外，将一场划分为二，从而设置第一区和第二区，或者将一场划分为多个区，从而可在分开的区中提供第一区和第二区。
此外，如图14所示，第一区FLU和第二区FLD不是提供于一个帧中，并且将多帧的前半部分设置为第一区ARU，并将所述多帧的后半部分设置为第二区ARD，从而可在图像信号的空间方向上提供叠加了频谱扩展信号的第一区ARU和第二区ARD。
此外，如图15所示，将第一帧设定为第一区，而将下一帧设定为第二区，从而可在时间方向上提供第一区和第二区。
此外，无需赘述，可每隔一帧或每隔数帧在分开的位置上提供第一区和第二区。
可形成并设置第一区和第二区，使得在定时信号产生部分中产生的复位信号和使能信号EN与目标区一致。
此外，上面所述的实施例描述了利用相同的PN码串来形成叠加在图像信号的第一区FLU上的频谱扩展信号和叠加在第二区FLD上的频谱扩展信号，但本发明不限于此。
通过利用不同的PN码串进行频谱扩展而形成的频谱扩展信号可分别叠加在图像信号的第一区和第二区上。
此外，上面所述的实施例描述了信息信号为图像信号的情况，但该信息信号并不限于图像信号。本发明可应用于各种信息信号，如声音信号、计算机数据等。
在信息信号不是图像信号的情况下，可以时间为基础在预定时间交替设置第一区和第二区，或者可以信息信号的数据量为基础在预定数据量处交替设置第一区和第二区。
在信息信号不是图像信号的情况下，不能象图像信号那样使用垂直同步定时信号和水平同步定时信号。由于这个原因，将用于检测电子水印信息的电子水印信息(用于同步的电子水印信息)叠加在第一区和第二区之间或者叠加在第一和第二区的头部，或者将预定频谱扩展信号叠加在要叠加在第一和第二区上的频谱扩展信号的头部或尾部。结果，可检测出叠加在第一和第二区上的频谱扩展信号。
此外，在本发明中，提供给记录设备的信息信号，如从信息信号输出设备输出的数字信号、从机顶盒输出的数字图像信号等，经受CSS系统加密处理。然而，加密处理不限于CSS系统，因而也可采用利用各种系统的其它加密处理。
此外，除电子水印信息之外的复制信号不限于CGMS信息(在数字信号情况下为CGMS-D)，因而也可以采用能够控制代次限制的各种复制控制信息。
此外，在上述实施例中，PN码被用作扩展码，但扩展码并不限于PN码。无需赘述，可采用其它扩展码执行频谱扩展。
此外，利用按照复制控制信息预定的叠加/非叠加模式，或者反转/非反转模式(inversion/non-inversion pattern)，如PN码串等的扩展码可作为频谱扩展信号叠加在如图像信号的信息信号上。在这种情况下，通过叠加在信息信号上的频谱叠加信号的叠加/非叠加模式或者反转/非反转模式来发送复制控制内容。
此外，电子水印信息并不限于相应于上述实施例的频谱扩展系统。例如，可将极低电平的附加信息叠加在数字信号上，或者当利用如MPEG压缩方式等的正交变换压缩数据时，可将极低电平的附加信息叠加在变换到频率轴的分量上，以便不被认为是噪声。
此外，作为电子水印信息叠加在图像信号上的第一附加信息和第二附加信息并不限于复制控制信息。例如，将各种信息，如版权信息、复制的多次限制信息、第一区上的关于提供来源设备的信息、或者关于执行复制的记录设备的信息等，叠加在第一和第二区上并用作电子水印信息。
此外，可重写记录介质并不限于盘记录介质，而可以是半导体存储器件。
如上所述，按照权利要求1所述的发明，不同的两段信息叠加在一个信息信号上，并且它们被分别提取出来，从而使信息信号可被发送。此外，由于两段不同的信息不是叠加在信息信号的一个区上，因而由附加信息的叠加而造成的信息信号的变差不会很严重。
此外，按照权利要求2所述的发明，可根据加到信息信号的第一区上的、在复制代次限制之前的信息，和叠加到第二区上的、在复制代次限制之后的信息，来适当限制信息信号的复制代次。
此外，按照权利要求3所述的发明，在信息信号的时间方向上确定第一区和第二区，并且将第一附加信息叠加在第一区上而将第二附加信息叠加在第二区上，从而使该信息信号可被发送。
此外，按照权利要求4所述的发明，根据信息信号的数据量来确定第一区和第二区，并且将第一附加信息叠加在第一区上而将第二附加信息叠加在第二区上，从而使该信息信号可被发送。
此外，按照权利要求5所述的发明，利用图像信号的一帧为单位来确定第一区和第二区，并且将第一附加信息叠加在第一区上而将第二附加信息叠加在第二区上，从而使该图像信号可被发送。
此外，按照权利要求6所述的发明，在图像信号的空间方向上确定第一区和第二区，并且将第一附加信息叠加在第一区上而将第二附加信息叠加在第二区上，从而使该图像信号可被发送。
上面已参照附图对本发明的优选实施例进行了描述，应当理解，本发明不限于上面所述的几个实施例，可由本领域技术人员对其进行各种修改和改进，而不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神或范围。

Claims (28)

1.一种将第二附加信息叠加在信息信号上的方法，包括下列步骤：
第一步骤，产生相应于第一和第二附加信息的第一和第二电子水印信息；和
叠加步骤，将所述第一电子水印信息叠加在信息信号的第一区上，并且将所述第二附加电子水印信息叠加在所述信息信号的第二区上。
2.如权利要求1所述的附加信息叠加方法，其特征在于：
所述第一附加信息和所述第二附加信息是用于限制所述信息信号的复制代次的信息；和
所述第一附加信息表示限制复制代次之前的一个状态，而所述第二附加信息表示限制复制代次之后的一个状态。
3.如权利要求1或2所述的附加信息叠加方法，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定时间长度的区。
4.如权利要求1或2所述的附加信息叠加方法，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定数据量的区。
5.如权利要求1或2所述的附加信息叠加方法，其特征在于：
所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在时间方向上采用帧或场为单位形成的。
6.如权利要求1或2所述的附加信息叠加方法，其特征在于：
所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在一帧或一场内分开形成的。
7.一种基于添加到信息信号的附加信息执行复制控制的信息信号复制控制方法，所述方法包括步骤：
一检测步骤，检测叠加在信息信号的第一区上并且相应于第一附加信息的电子水印信息；
一判断步骤，根据所检测的相应于所述第一附加信息的电子水印信息，来判断相应于第二附加信息的第二电子水印信息是否叠加在信息信号的第二区上；和
一复制控制步骤，根据判断结果将第二电子水印信息叠加在所述信息信号的第二区上。
8.一种基于添加到信息信号的附加信息执行复制控制的信息信号复制控制方法，所述方法包括步骤：
一检测步骤，检测相应于叠加在信息信号的第一区上的第一附加信息的电子水印信息以及相应于叠加在所述信息信号的第二区上的第二附加信息的电子水印信息；
一记录控制和叠加步骤，根据所检测的相应于所述第一和第二附加信息的电子水印信息，来控制所述信息信号的记录。
9.如权利要求7或8所述的信息信号复制控制方法，其特征在于：
所述第一附加信息和所述第二附加信息是用于限制所述信息信号的复制代次的信息；和
所述第一附加信息表示限制复制代次之前的一个状态，而所述第二附加信息表示限制复制代次之后的一个状态。
10.如权利要求7或8所述的信息信号复制控制方法，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定时间长度的区。
11.如权利要求7或8所述的信息信号复制控制方法，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定数据量的区。
12.如权利要求7或8所述的信息信号复制控制方法，其特征在于：
所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在时间方向上采用帧或场为单位形成的。
13.如权利要求7或8所述的信息信号复制控制方法，其特征在于：
所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在一帧或一场内分开形成的。
14.一种信息信号输出设备，用于输出划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号输出设备包括：
一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第二区上的第二附加信息；和
一输出控制装置，用于根据来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的输出。
15.一种信息信号输出设备，用于输出划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号输出设备包括：
一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第一区上的所述第一附加信息；
一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述第二区上的所述第二附加信息；和
一输出控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出和来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的输出。
16.如权利要求14或15所述的信息信号输出设备，其特征在于：
所述第一附加信息和所述第二附加信息是用于限制所述信息信号的复制代次的信息；和
所述第一附加信息表示限制复制代次之前的一个状态，而所述第二附加信息表示限制复制代次之后的一个状态。
17.如权利要求14或15所述的信息信号输出设备，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定时间长度的区。
18.如权利要求14或15所述的信息信号输出设备，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定数据量的区。
19.如权利要求14或15所述的信息信号输出设备，其特征在于：
所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在时间方向上采用帧或场为单位形成的。
20.如权利要求14或15所述的信息信号输出设备，其特征在于，所述第一区和所述第二区是在一帧或一场内分开形成的。
21.一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述记录设备包括：
一数字接口，所述信息信号提供给该接口；
一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在经所述数字接口提供的所述信息信号的所述第一区上的附加信息；
一记录控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录；和
一叠加装置，用于在所述信息信号要由所述记录控制装置记录在一记录介质上时，在必要时形成第二附加信息以将其叠加在所述第二区上。
22.一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号记录设备包括：
一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第二区上的附加信息；以及
一记录控制装置，用于根据来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录。
23.一种信息信号记录设备，用于记录划分为第一区和第二区的信息信号，其中将第一附加信息作为电子水印信息叠加在所述第一区上，并将第二附加信息作为电子水印信息叠加在所述第二区上，其中所述信息信号记录设备包括：
一第一附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第一区上的附加信息；
一第二附加信息检测装置，用于检测叠加在所述信息信号的所述第二区上的附加信息；以及
一记录控制装置，用于根据来自所述第一附加信息检测装置的检测输出和来自所述第二附加信息检测装置的检测输出，来控制所述信息信号的记录。
24.如权利要求21、22或23所述的信息信号记录设备，其特征在于：
所述第一附加信息和所述第二附加信息是用于限制所述信息信号的复制代次的信息；和
所述第一附加信息表示限制复制代次之前的一个状态，而所述第二附加信息表示限制复制代次之后的一个状态。
25.如权利要求21、22或23所述的信息信号记录设备，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定时间长度的区。
26.如权利要求21、22或23所述的信息信号记录设备，其特征在于，所述第一区和所述第二区被设置为在所述信息信号的每个预定数据量的区。
27.如权利要求21、22或23所述的信息信号记录设备，其特征在于：所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在时间方向上采用帧或场为单位形成的。
28.如权利要求21、22或23所述的信息信号记录设备，其特征在于：所述信息信号是一图像信号；和
所述第一区和所述第二区是在一帧或一场内分开形成的。
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