专利名称：数据更新设备、再现设备、数据添加设备、数据检测设备和数据删除设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种把数据嵌入到一个信号中或更新已经嵌入到一个信号中的数据的装置和方法，更加具体来说，涉及一种使用少量的操作把指定的数据(电子水印)嵌入到多个音频信号中，或者更新已经嵌入的一个信号中的指定数据的装置和方法。
背景技术：
在最近几年，随着个人计算机、CD-R驱动器和互联网的发展，并且由于例如硬盘驱动器等等这样的廉价大容量的记录介质，导致盗版的音乐光盘或已经被非法地在互联网上压缩的压缩文件被不正当地大量发布。这些内容的不正当使用侵犯了拥有该版权的所有者的权益，并且已经变为在当今社会中的一个主要问题。
在这种情况中，最近人们的注意力已经放在作为用于版权保护的一种新技术的电子水印技术上。电子水印技术例如已经被用于DVD音频光盘和播放器上。电子水印是一种通过添加不被人体的听觉所注意的微小噪声或失真而把一些数字数数据嵌入到音频信号中的技术。另外，由于电子水印是一种非常微小的信号，因此能用于该音乐内容的播放器再现该音频信号时，人们不能够听到所嵌入的电子水印。
接着，将大体上描述如何通过使用电子水印进行版权保护。首先，光盘制造者或版权所有人使用一种预定的格式把数字数据嵌入到该音频信号中，表示‘复制一代’。在使用中电子水印作为用于音乐内容的版权保护技术的情况中，在许多系统中，通过把电子水印嵌入到从包含音乐内容的每个声道输出的信号内而有效地执行版权保护。
下面将使用图19和图20更加详细的说明嵌入电子水印的情况。图19为示出当把电子水印嵌入到一个指定的音频信号中时所使用的数据添加设备1901的示意图。图20为示出检测和更新由数据添加设备1901所嵌入的电子水印的数据更新设备2011的示意图。该音频信号是这样一个信号，例如，再现时刺激听觉的音乐或语音信号。
例如，当再现执行立体声输出的音乐内容时，对于该音频信号具有两个输出声道，使得两种音频信号被输出。在这种情况中，通过在数据添加设备1901中装配第一信号添加装置1904，其把电子水印嵌入到音频信号(L声道)1902中，并且把嵌入有电子水印的音频信号1903输出；第二信号添加装置1907，其把电子水印嵌入到音频信号(R声道)1905中，并且输出嵌入有电子水印的音频信号1906，电子水印被嵌入到两种音频信号中。嵌入有电子水印的音频信号1903、1906然后被记录在例如CD或DVD这样的介质上，作为嵌入有电子水印的音频内容，或者它们被通过使用一种记录设备的记录作为用于发布的数据。当嵌入电子水印时，第一和第二信号添加装置1904、1907根据需要使用指定的密钥数据。
在此，被作为电子水印嵌入的数据例如是用于限制被保护版权的音频内容可以被复制的次数的数据，例如′复制一代′、｀不允许再复制′或′自由复制′；或者它可以是例如对于所有音频内容唯一的一个ID，例如IRSC(国际标准记录码)。
被嵌入有电子水印的音频信号被提供到消费者，作为在商店中销售的DVD音频光盘，或者通过互联网等发布的音乐内容。消费者购买嵌入有电子水印的光盘或所发布的内容。
下面使用图20作为一个参考说明的当复制内容时处理该电子水印的一个例子。为了复制记录在该光盘上的内容，消费者可以把再现设备2001与记录设备2002相连接，并且用记录设备2002记录由再现设备2001所再现的内容。按照这种方式，例如在DVD音频光盘上的音乐被复制到记录介质2010，但是，在记录设备2002中，数据更新设备2011检测嵌入在该光盘上的电子水印并且决定是否允许复制该要被复制的音乐。
在要复制嵌入于该音乐中的‘复制一代’电子水印的情况中，电子水印被更新为‘不允许再复制’并且被记录。下面将详细描述更新电子水印的方法。
首先，被输入到记录设备2002的音频信号为具有L-声道(嵌入有电子水印的音频信号1903)和R-声道(嵌入有电子水印的音频信号1906)的二声道立体声信号。输入到记录设备2002的L-声道音频信号1903被输入到第一检测装置2003，并且第一检测装置2003检测嵌入在L-声道音频信号1903中的电子水印。第一判断装置2004判断是否需要更新第一检测装置2003所检测和输入的电子水印。
换句话说，当嵌入的电子水印为′复制一代′并且记录设备2002尝试把音乐记录在记录介质2010上时，第一判断装置2004把一个指令发送到第一水印产生装置2005，以更新该电子水印。然后，L-声道音频信号2001被输入到第一水印产生装置2005，并且根据该音频信号，第一水印产生装置2005产生不能够被入的听觉所听到的电子水印，并且其表示′不允许再复制′。
由第一水印产生装置2005所产生的更新水印被添加到L-声道音频信号1903，并且输入到记录装置2009。类似的，在R-声道音频信号1906的情况中，用于声道R的更新水印信号由第二检测装置2006、第二判断装置2007和第二水印产生装置2008所产生，然后它被添加到R-声道音频信号1906，并且输入到记录装置2009。
记录装置2009把用于其电子水印已经被更新的每个声道的音频信号记录到记录介质2010。
通常，用于音乐的复制控制数据在声道之间各不相同，从而在如图20中所示的现有记录设备中，第二检测装置2006和第二判断装置2007可以被省略，并且在第一判断装置之前可以放置选择声道的开关，以检测用于L-声道或R-声道的音频信号，并且决定它是否必须被更新。但是，在该现有的记录设备中，为了对这两个声道更新电子水印，需要第一水印产生装置2005和第二水印产生装置2008。
因此，在上述处理中，当尝试使用再现设备和记录设备来再次复制该被复制的音乐时，不可能进行后代的复制，例如第二代和第三代复制。通过该处理，可以防止对音乐的无限制复制，以保护音乐的版权。
但是，例如在二声道内容的每个音频信号中嵌入电子水印的情况中，所需的操作量是仅仅对一个声道执行的操作量的两倍。自然，在DVD-音频的情况中最多在六声道音频信号中嵌入电子水印，需要6倍的操作的，并且随着数据的操作量增加，由于增加的存储量和运算电路，因此导致例如数据添加设备的制造成本增加的问题。
并且，该更新电子水印的数据更新设备在需要时能够检测该电子水印并且除去该电子水印。在此，即使电子水印的数据相同，分别嵌入在多声道音频信号中的电子水印可能具有不同的波形。这出现在当使用根据要被嵌入电子水印的音频信号而分别嵌入的电子水印的产生方法的情况中。在这种情况中，需要数据检测设备、数据删除设备和数据更新设备来执行用于对每个音频信号进行检测(提取)的电子水印的操作，从而，当嵌入电子水印时需要几倍的操作量。结果，由于随着所需的操作量的增加而导致存储量和运算电路的增加，例如对于数据检测设备、数据删除设备和数据更新设备存在制造成本增加的问题。
并且，当嵌入用于保护音乐的版权的电子水印时，通常相同的水印数据被重复嵌入在音乐的音频信号中。该操作用于防止仅仅不适当地复制一部分音乐。
通常，为了更新重复嵌入在该音乐中的电子水印，该数据更新设备在每个预定水印检测时间间隔检测水印，并且决定是否需要根据所检测的原始数据更新该水印，然后更新该电子水印。在使用频谱扩展系统的电子水印的情况中，存在有一种更新方法，其使用不同于在嵌入该原始水印时所使用的一个密钥来改写该电子水印。
在这种情况中，例如图21中所示，当更新音乐的电子水印时，该现有的数据更新设备和记录设备需要在整个音乐上检测该水印，然后嵌入一个不同的水印。当一个记录设备，或者换句话说，典型的消费者所使用的录音机执行该操作时，由于用于整个音乐的声音被检测然后被改写，因此存在着该记录需要占用非常长的时间的问题。
发明内容
根据上述问题，本发明的一个目的是提供一种数据添加设备、数据检测设备、数据删除设备、数据更新设备和再现设备，其限制版权复制的可能，以及可以大大地减小用于在多个信号中添加、检测、删除或更新数据(电子水印)所需的操作量。
本发明涉及一种数据更新设备，其检测嵌入在输入音频信号中的电子水印，并且在需要时更新该电子水印；一种再现设备，其再现包括该电子水印的音频信号；以及数据添加设备、数据检测设备和数据删除设备，其分别添加、检测和删除电子水印。
首先，该数据更新设备包括声道选择装置，其选择具有多个声道的输入信号的一个或多个声道，并且输出对应于该声道的声道信号；检测装置，其检测嵌入在对应于由声道选择装置所选择的声道的声道信号中的电子水印(数据)；判断装置，其被输入由该检测装置所检测的数据，并且判断是否要更新该电子水印；更新信号产生装置，其输出一个更新信号用于更新所检测的数据；以及声道选择添加装置，其把更新信号添加到被选择的声道。
该检测装置可以仅仅一次检测在该输入信号中嵌入的数据，或者可以两次检测在该输入信号中嵌入的数据，或者可以连续检测在该输入信号中嵌入的数据，直到检测结果表明需要进行数据更新时为止。
另外，还可以具有一个声道控制装置，其指定要被该声道选择装置和声道选择添加装置所选择的声道。
并且，该声道选择装置可以在指定的时间间隔在该两个或多个声道之间切换和选择。
并且，用于检测在该输入信号中包含的数据的检测装置的检测时间是指定时间单位乘以声道数目。
声道控制装置可以比较用于包含在该输入信号中的每个声道的信号的幅度，并且选择具有最大幅度的声道。
另外，该声道控制装置可以根据已经选择的声道记录指定该声道。
另外，该声道选择添加装置还可以把更新信号添加到不被声道选择装置所选择的声道。
并且，包括一个第一添加装置，其添加输入信号的声道的信号，以及第二添加装置，其把来自更新信号产生装置的更新信号添加到对应于由第一添加装置所添加的声道的信号，该更新信号产生装置还可以根据由第一添加装置所添加的信号输出一个更新信号。另外，第二添加装置可以把更新信号添加到除了被第一添加装置添加一个更新信号的声道之外的其他声道的输入信号中。
并且，指定要被选择的声道的声道数据可以被输入到该声道选择装置，以及该声道选择装置可以根据该声道数据输出一个声道信号，或者可以进一步具有一个记录装置，其把该输入信号和由声道选择装置所选择的声道数据互相关并且记录该数据。
本发明的再现设备包括再现装置，其再现被嵌入有数据的输入信号，并且输出这些信号作为输出信号；声道选择装置，其被输入该输出信号，并且选择一个或多个声道，并且输出所选择声道的该声道信号，作为声道数据；检测装置，其检测并输出嵌入在该声道信号中的数据；以及传送装置，其把由声道选择装置所输出的声道数据和由检测装置所检测的数据发送到一个指定的终端。
另外，本发明的再现设备包括再现装置，其再现具有多个声道的输入信号；以及声道选择装置，其从输入信号和表示在输入信号中的数据是否已经被更新的声道数据中选择还没有被更新数据的声道，并且输出这些声道信号；更新信号产生装置，其检测被嵌入在该声道信号中的数据，并且输出更新该数据的更新信号；以及声道选择添加装置，其把更新信号添加到来自该再现装置的输出信号中。
另外，本发明的数据添加设备用于把指定的附加信号添加到每个音频信号中。在此，第一运算装置输出包括所有多个输入音频信号的一个添加目标信号，和包括多个音频信号中的至少两个音频信号的一个分离信号；以及信号添加装置，其把指定的附加信号添加到该添加目标信号中，并且输出该结果作为一个添加完成信号。第二运算装置根据该添加完成信号和分离信号分离被添加指定的附加信号的多个音频信号。
并且，本发明的数据检测设备用于从被添加该附加信号的多个音频信号中检测该附加信号。这时，第三运算装置输出包括所有输入音频信号的检测目标信号，并且该信号检测装置从检测目标信号中检测该指定的附加信号。
另外，本发明的数据删除设备用于从被添加该附加信号的多个音频信号中删除该附加信号。在此，第四运算装置输出包括所有输入音频信号的删除目标信号，以及包括来自多个音频信号中的至少两个音频信号的分离信号；以及信号检测装置检测来自该删除目标信号的附加信号。然后，信号删除装置从删除目标信号删除该附加信号，并且输出该结果作为一个删除完成信号；以及第五运算装置根据该删除完成信号和分离信号分离被删除该附加信号的多个音频信号。
另外，本发明的数据更新设备用于更新添加到多个音频信号的第一附加信号。在此，第六运算装置输出包括所有输入音频信号的检测目标信号，以及包括至少两个音频信号的分离信号；以及信号检测装置从检测目标信号检测第一附加信号。另外，该信号添加装置根据由信号检测装置所检测的第一附加信号，把第二附加信号添加到该检测目标信号，并且输出一个添加完成信号，第七运算装置根据该添加完成信号和分离信号分离被添加第一和第二附加信号的音频信号。
另外，该信号删除装置从由第六运算装置所输出的检测目标信号中删除由信号检测装置所检测的第一附加信号，并且输出该结果作为一个删除完成信号；然后，信号添加装置把第二附加信号添加到该删除完成信号，并且输出该结果作为一个添加完成信号，并且该第七运算装置根据该添加完成信号和分离信号分离被添加有第二附加信号的音频信号。
该数据添加设备、数据检测设备、数据删除设备、数据更新设备和再现设备还可以使用计算机来实现。在这种情况中，每个处理由在计算机上运行的一个程序所执行。
图1为示出该数据添加设备的功能概况的方框图。
图2为示出数据检测设备的功能概况的方框图。
图3为示出数据删除设备的功能概况的方框图。
图4为示出数据更新设备的功能概况的方框图。
图5为示出用于说明当附加信号的电平较小时检测该附加信号的方法的示意图。
图6为示出当存在4种输入音频信号时每个运算装置的操作处理的第一示意图。
图7为示出当存在4种输入音频信号时每个运算装置的操作处理的第二示意图。
图8为示出当存在4种输入音频信号时每个运算装置的操作处理的第三示意图。
图9为示出当存在4种输入音频信号时每个运算装置的操作处理的第四示意图。
图10为示出本发明第四实施例的数据更新设备和记录设备的方框图。
图11为示出本发明第四实施例的音频信号和更新水印信号的概况的示意图。
图12为示出本发明第四实施例的音频信号和更新水印信号的概况的示意图。
图13为示出本发明第五实施例的数据更新设备和记录设备的方框图。
图14为示出本发明第五实施例的音频信号和更新水印信号的概况的示意图。
图15为示出本发明第六实施例的数据更新设备和记录设备的方框图。
图16为示出本发明第七实施例的数据更新设备和记录设备的方框图。
图17为示出本发明第八实施例的再现设备和记录设备的方框图。
图18为示出本发明第九实施例的再现设备和记录设备的方框图。
图19为示出一种现有的数据添加设备的方框图。
图20为示出一种现有的数据更新设备和记录设备的方框图。
图21为示出音频信号和用于现有的记录设备的更新水印信号的概况的示意图。
具体实施例方式
为了提供对本发明更好地理解，下面参照
本发明的优选实施例。在下文所述的实施例仅仅是本发明的例子而不是对本发明的技术范围的限制。
(实施例1)首先，将使用图1说明的第一实施例的数据添加设备。在本发明的第一实施例中，被输入到该数据添加设备的音频信号是一个二声道音频信号。
如图1中所示，第一实施例的数据添加设备101包括第一运算装置102、信号添加装置103和第二运算装置104。下面将按次序给出对每个装置的处理的详细说明。
首先，多个音频信号被输入到数据添加设备101。该多个音频信号是在再现过程中被同时作为声音再现的信号，并且被从多个声道输出。在此被输入的音频信号是音频信号A 108和音频信号B 109，并且它们分别对应于立体声输出的L声道和R声道。输入该音频信号的方法没有特别的规定，例如，一个分离的音乐再现设备可以连接到数据添加设备101，并且该音频信号可以是从音乐再现设备输入的信号。音乐再现设备的一个例子可以是CD播放器、录音播放器等等，并且音频信号例如可以用线性PCM(脉冲编码调制)格式或模拟格式来提供，这是典型的音频数据格式。在音乐再现设备的输出是模拟信号的情况下，数据添加设备101可以在需要时把该信号预先转换为数字信号。
被输入到数据添加设备101的音频信号108([A])和109([B])被首先发送到第一运算装置102。接着，第---运算装置102使用音频信号A 108和音频信号B 109执行如下操作。换句话说，第一运算装置102把音频信号A 108和音频信号B 109相加，并且数数要被添加附加信号的添加目标信号112([A+B])。另外，第一运算装置102从音频信号A 108减去音频信号B 109，并且输出一个分离信号113([A-B])。
接着，添加目标信号112被输入到信号添加装置103，在此例如使用第一密钥105添加附加信号114([WM])。附加信号114可以是任何种类的信号，例如可以包含用于音频信号A 108、B 109的版权控制数据，用于嵌入其它数据的电子水印，或者用于限制可以被听到的音频信号A 108、B 109的质量的噪声信号。并且，它还可以是根据输入信号(在此为添加目标信号112)而产生的信号(噪声)。
在此，附加信号114将是一个电子水印，并且该电子水印包括用于限制可以被制作的副本数目的数据。并且，第一密钥105是用于在再现过程中提取附加信号114的一个密钥。
信号添加装置103把附加信号114添加到添加目标信号112，并且把结果输出作为一个添加完成信号115([A+B+WM])。
被从第一运算装置102输出的分离信号113和从信号添加装置114输出的添加完成信号115被输入到第二运算装置104，并且第二运算装置104把添加完成信号115和分离信号113相加，然后用2除以该结果信号(把该输出分为两半)，并且输出嵌入有电子水印的音频信号A 110([A+WM/2])。在此获得的嵌入有电子水印的嵌入的音频信号A 110是被添加有附加信号(WM)114的音频信号A 108。但是，嵌入有电子水印的音频信号A 110内部的附加信号(WM)的电平(信号强度)在被分割时减半。
并且，第二运算装置104从添加完成信号115减去分离信号113，并且把该结果信号除以2，并且输出嵌入有电子水印的音频信号B 111([B+WM/2]]。在此获得的嵌入有电子水印的音频信号B 111是被添加附加信号(WM)114的音频信号B 109。但是，在分割时嵌入有电子水印的音频信号B 111内部的附加信号(WM)的电平(信号强度)也被减半。
嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111被记录在例如CD或DVD这样的介质上，作为嵌入有电子水印的音频内容107，或存储在一个存储装置中作为用于发布的数据。
如上文所述，通过信号添加装置简单地添加一个附加信号，以调节添加目标信号，其中包括输入音频信号A和B，并且还把附加信号与音频信号A和音频信号B相加。自然，在输出过程中，第二运算装置可以通过一个简单的操作分离音频信号A和音频信号B。
在此，由第一运算装置和第二运算装置对输入信号所执行的操作是添加，但是可以由第一和第二运算装置所执行的操作是简单的四个算术运算，并且操作量远小于用于嵌入电子水印的操作量。因此，整个数据添加设备101的操作远小于把一个信号分离地添加到每个输入信号的情况。
这可以大大地减少由数据添加设备所执行的操作量，因此可以在制造数据添加设备时减小成本。并且，作为较少操作结果，可以加速把一个附加信号添加到多个信号的处理。
对于第一实施例的数据添加设备101，该输入信号是二声道(两个信号)，但是，还可以把这应用于更多的声道。下面对于另一个实施例说明用于多声道的处理方法。
另外，在数据添加设备101中的添加目标信号112是音频信号A108和音频信号B 109之和，但是，添加目标信号112还可以通过从音频信号A 108减去音频信号B 109而获得的一个信号，并且分离信号113可以是音频信号A 108和音频信号B 109之和。但是，在上述立体声音频信号的情况中，信号之间的互相关性较高，并且通过把两个信号相减所获得的信号强度通常较小。在这种情况中，最好添加目标信号是把音频信号相加所获得的音频信号。
接着，将描述被在图2中所示的第一实施例的数据检测设备201。数据检测设备201是一个检测(提取)已经被数据添加设备101添加的附加信号的装置。
通过获取和再现从数据添加设备101输出的嵌入有电子水印的音频内容107，可以获得嵌入有电子水印的音频信号A 110([A+WM/2])以及嵌入有电子水印的音频信号B 111([B+WM/2])。获取嵌入有电子水印的音频内容107的方法例如可以是CD(压缩光盘)或DVD(数字通用光盘)，或使用网络发布。
所获得的嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111被输入到数据检测设备201的第三运算装置202。接着，第三运算装置202把嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111相加，然后把它们除以一个指定的常数并且输出检测目标信号204([A+B+WM])。该指定常数对应于当由信号添加装置101添加附加信号114时所使用的操作，并且例如为′1′。
由此，从第三运算装置202输出的检测目标信号204处于由信号添加装置103添加附加信号114时的状态。
接着，检测目标信号204被输入到信号检测装置，并且通过使用第二密钥205(例如，对应于第一密钥105)检测(提取)附加信号114。由于检测目标信号204处于由信号添加装置103添加附加信号114时的状态，并且用于检测的方法可以是一种常规的电子水印检测方法。
由信号检测装置203所检测的附加信号114被信号检测装置203输出，并且在需要时，它被发送到一个指定的装置，其使用包含在附加信号114的数据执行各种处理。
如上文所述，通过第三运算装置对嵌入有电子水印的音频信号A110、B 111执行简单操作，可以获得一个信号，其处于由信号附加装置添加该附加信号的状态，并且还可以使用一种常规的电子水印检测装置来检测该附加信号。
接着，将描述在图3中所示的数据删除设备301。数据删除设备301是删除由数据添加设备101所添加的附加信号的一个装置。
通过获取和再现从数据添加设备101输出的嵌入有电子水印的音频内容107，可以获得嵌入有电子水印的音频信号A 110([A+WM/2])和嵌入有电子水印的音频信号B 111([B+WM/2])。获取嵌入有电子水印的音频内容107的方法例如可以是CD或DVD，或者使用网络发布。
所获得的嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111被输入到数据删除设备301的第四运算装置302。接着，第四运算装置302把嵌入有电子水印的输入音频信号A 110、B 111相加，并且把它们除以一个指定常数，然后输出一个删除目标信号305([A+B+WM])(该信号与检测目标信号204相同)。并且，第四运算装置302从嵌入有电子水印音频信号A 110减去嵌入有电子水印的输入音频信号B 111，并且输出一个分离信号307(A-B)。
指定常数对应于当通过信号添加装置101添加该附加信号114时所使用的操作，并且例如为′1′。
按照这种方式从第四运算装置302输出的删除目标信号305与当由信号添加装置103添加该附加信号114时的信号相同。
接着，检测目标信号204被输入到信号检测装置203，并且例如使用对应于第一密钥105的第二密钥205检测(提取)附加信号114[WM]。检测附加信号114的方法是对数据检测设备201所述的方法。
所检测的附加信号114被输入到信号删除装置303。在此，信号删除装置303从删除目标信号305(检测目标信号204)减去输入附加信号114，并且输出删除完成信号306([A+B])。
接着，删除完成信号306和分离信号307被输入到第五运算装置304，并且第五运算装置304把删除完成信号306和分离信号307相加，并且把该结果除以2，以获得音频信号A 108，然后输出音频信号A 108。
并且，第五运算装置304从删除完成信号306减去分离信号307，并且把该结果除以2，以获得音频信号B 109，然后输出音频信号B 109。
在此获得的音频信号A 108和音频信号B 109构成与输入到数据添加设备101的内容相同的音频内容106，或者换句话说是不被添加该附加信号114的音频内容106。
通过按照这种方式使用第四运算装置来执行对嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111执行简单操作，可以获得被信号添加装置添加该附加信号的信号，从而可以使用常规的电子水印检测方法来检测该附加信号。并且，由于该删除目标信号包含所有多个音频信号，因此可以通过该删除处理一次除去该附加信号，因此所执行的操作量仅仅是当对每个信号添加一个分离的附加信号10所执行的操作量的一小部分(1/音频信号的数目)。
在数据检测设备201中，例如还可以仅仅使用嵌入有电子水印的音频信号A 110(A+(W/2))来检测该附加信号(WM)。在这种情况中，与上述情况相同，可以仅仅使用第二密钥205，但是，为了精确地检测该附加信号，最好使用检测目标信号204(A+B+WM)。
在通过使用音频信号A 110(A+(WM/2))检测附加信号114的情况中，包含在音频信号A 110中的附加信号114的电平(强度)是该电平的一半。作为一个参考，在下文中给出当附加信号的电平较小时用于检测附加信号114的方法。
换句话说，在图5中，输入信号501是在嵌入电子水印之前的音频信号，并且电子水印502是被添加到输入信号501中的附加信号。
东方，使用扩展频谱方法的嵌入的电子水印是具有被重复的固定长度503的一个信号。通过把电子水印502分为固定长度，WM(0)、WM(1)...WM(n)，任意水印WM(m)和WM(1)(0＜m＜n)具有非常高的相关性。
并且，通过把输入信号501分为固定长度503所获得的信号是A(0)、A(1)、...、A(n)m，并且不同于电子水印，任意A(m)和A(1)(0＜m＜n)是具有较低相关性的信号。
因此，当信号502被添加到输入信号501，作为一个电子水印，以获得被分为固定长度的信号AWM(0)、AWM(1)、...、AWM(n)，作为电子水印和嵌入的信号通过计算该分割信号(AWM(0)+AWM(1)+...+AWM(n))的同步和，而被检测。
更加具体来说，同步和(AWM(0)+AWM(1)+...+AWM(n))是输入信号501(A(0)+A(1)+...+A(n))的同步和以及电子水印502(W(0)+WM(1)+...+WM(n))的同步和。在此，具有较低相关性的音频信号的同步和A(0)+A(1)+...+A(n)变为一个低电平信号，并且具有较高相关性的信号的同步和WM(0)+WM(1)+...+WM(n)别为一个高电平信号，因此电子水印502相对于输入信号501是一个高电平信号，并且被检测为水印。
在此，嵌入有电子水印的音频信号A 110被表示为(A+(WM/2))，并且作为电子水印而嵌入的信号电平被减半，但是，通过增加该同步和的计算数目，在计算该同步和之后，作为电子水印22嵌入的信号的电平相对于原始信号A的数值足够大，从而它可以被作为电子水印而检测。换句话说，当嵌入信号电平较大时，可以减小同步和的计算的数目。
(实施例2)接着，将使用图4说明的本发明的第二实施例。如图4中所示的是用于更新包含在嵌入有电子水印的音频内容中的附加信号的数据更新设备，或者换句话说，它用于在再现或复制嵌入有电子水印的音频内容时，更新该电子水印。该第二实施例的数据更新设备401包括被添加到第一实施例的数据删除设备301的信号添加装置103，从而在此将描述与第一实施例之间的不同点。
为了更好地理解，将给出把添加到音频内容中的数据从′复制一代′更新为′不允许再复制′的一个例子。换句话说，将在下文中描述的附加数据(WM)包括表示′复制一代′的数据。
首先，当嵌入有电子水印的音频信号A 110、B 111被输入到数据更新设备401时，它们被输入到第六运算装置402。在此，从音频信号A110减去音频信号B 111(或者从音频信号B 111减去音频信号A 110)，并且输出分离信号307的操作与对第一实施例所述的相同。并且，添加两个音频信号A 110、B 111，输出检测目标信号204(删除目标信号305)(A+B+WM)以及把这些信号输入到检测装置203，并且信号删除装置303也与上文所述的相同。另外，所添加信号被输入到信号添加装置103，作为添加目标信号405。信号添加装置与第一实施例的信号添加装置相同。
接着，信号检测装置203检测来自检测目标信号204的附加信号(WM)并且把附加信的号114发送到信号添加装置103。在此，附加信号包含数据′复制一代′，从而根据该数据，信号添加装置103把附加信号403(WM2)添加到包含数据′不允许再复制′的添加目标信号405(A+B+WM)。当完成该操作时，信号添加装置103在需要时使用第三密钥409添加该附加信号403。
要被添加附加信号403(WM2)的添加目标信号405被作为添加完成信号406(A+B+WM+WM2)而输出。
接着，添加完成信号406和分离信号307被输入到第七运算装置404，并且第七运算装置把添加完成信号406和分离信号307相加，以及把该结果除以2，然后输出嵌入有电子水印的音频信号410(A+(WM/2)+(WM2/2))。
并且，第七运算装置404从添加完成信号406减去分离信号307，信息的该结果除以2，然后输出嵌入有电子水印的音频信号411(B+(WM/2)+(WM2/2))。
按照这种方式，具有表示′不允许再复制′的数据的附加数据403(WM2)被进一步添加到嵌入有电子水印的输入音频信号A 110、B 111，并且该结果被输出作为嵌入有电子水印的音频内容407。
在上述处理中，附加信号(WM)和附加信号403(WM2)都包含有嵌入有电子水印的音频信号A410、B 411，从而进一步的处理可能变得复杂。为了避免这一问题，首先，信号删除装置303从删除目标信号305减去信号检测装置203输出的附加信号(WM)，以获得删除完成信号306(A+B)。接着，删除完成信号306被输入到信号添加装置103，并且信号添加装置103把附加信号403(WM2)添加到删除完成信号306。通过该操作，从信号添加装置103输出的信号变为添加完成信号406′(A+B+WM2)。
然后，第七运算装置404执行如上文所述相同的加、减和除运算，并且输出嵌入有电子水印的音频信号412(A+(WM2/2))和嵌入有电子水印的音频信号413(B+(WM2/2))，或者换句话说输出嵌入有电子水印的音频内容408。
如上文所述，通过包括第六运算装置、第七运算装置、信号检测装置、信号添加装置，并且当需要时包括信号删除装置，该数据更新设备可以大大地减小用于更新该附加信号所需的操作量。
(实施例3)接着，将说明本发明的第三实施例。对于第一和第二实施例，描述当该音频内容包含两个声道时的处理，但是，在第三实施例中，将给出由每个运算装置执行对来自多个声道的音频信号的操作的例子。
(实例1)首先，将描述当存在如图6中所示的4种输入音频信号(4-声道输入)时的情况。
当音频信号A 601至D 604被输入到对第一实施例描述的数据添加设备101的第一运算装置时，执行运算α1(611)至α5(615)。这些运算为α1(611)＝A+B+C+Dα2(612)＝A-B-C-Dα3(613)＝-A+B-C-Dα4(614)＝-A-B+C-Dα5(615)＝-A-B-C+D在此，当信号添加装置103添加附加信号(WM)至α1(611)时，例如从信号添加装置103输出的添加完成信号115。变为α1′(621)＝A+B+C+D+WM。
α2(612)至α5(615)被用作为分离信号113。
接着，当α1′(621)和α2(612)至α5(615)被输入到数据添加设备101的第二运算装置104时，执行四个运算(α1′(621)+α2(612))＝A+(WM/2)...A′
(α1′(621)+α3(613))＝B+(WM/2)...B′(α1′(621)+α4(614))＝C+(WM/2)...C′(α1′(621)+α5(615))＝D+(WM/2)...D′以获得输出A′(631)至D′(634)。
上述输出信号是输入到被添加附加信号(WM)的信号添加装置101的音频信号A(601)至D(604)。但是，在添加过程中，附加信号(WM)的电平(信号强度)被减半。
在上述处理中，添加该附加信号所需的操作量变为现有技术的操作量的1/4。
接着，如图7中所示，当数据检测设备201接收四个输入音频信号A′(631)至D′(634)时，第三运算装置202把所有四个信号相加，并且输出检测目标信号204。
A′(631)+B′(632)+C′(633)+D′(634)＝A+B+C+D+2WM...检测目标信号204接着，从第三运算装置202输出的检测目标信号204被输入到信号检测装置203，并且信号检测装置203例如使用第二密钥来检测(提取)附加信号(WM)。
在该处理中，检测附加信号所需的操作量是现有技术的操作量的1/4。
(实例2)接着，将描述当存在如图8中所示的4种输入音频信号(4-声道输入)时由每个运算装置所执行的处理。4-声道音频信号与实例1中的相同，但是，每个运算装置的运算不同。
首先，当音频信号A801至D 804被输入到被在第一实施例中所述的数据添加设备101的第一运算装置时，执行运算α1(811)至α5(811)。这些运算是α1(811)＝A+B+C+Dα2(812)＝-B-C-Dα3(813)＝-A-C-Dα4(814)＝-A-B-Dα5(815)＝-A-B-C在此，当信号添加装置103添加该附加信号(WM)至α1(811)时，例如从信号添加装置103输出的添加完成信号115变为α1′(821)＝A+B+C+D+WM。
α2(812)至α5(815)被用作为与实例1相同的分离信号113。
接着，当α1′(821)和α2(812)至α5(815)被输入到数据添加设备101的第二运算装置104时，执行如下四个运算(α1′(821)+α2(812))＝A+WM..A′(α1′(821)+α3(813))＝B+WM..B′(α1′(821)+α4(814))＝C+WM..C′(α1′(821)+α5(815))＝D+WM..D′以获得输出A′(831)至D′(834)。
上述输出信号是输入到被添加附加信号(WM)的信号添加装置101的音频信号A(801)至D(804)。
在上述处理中，添加该附加信号所需的操作量是现有技术的操作量的1/4。
接着，如图9中所示，当由数据检测设备201接收四个输出音频信号A′(831)至D′(834)时，该第三运算装置202把所有四个信号相加，并且输出检测目标信号204。
A′(831)+B′(832)+C′(833)+D′(834)＝A+B+C+D+4WM..检测目标信号204接着，从第三运算装置202输出的检测目标信号204被输入到信号检测装置203，并且信号检测装置203例如使用一个第二密钥来检测(提取)附加信号(WM)。
在该处理中，用于检测附加信号所需的操作量也是现有技术所需的操作量的1/4。
另外，类似于当输入四个音频信号的情况，在输入六个或更多的音频信号的情况中，该方法可以通过简单地稍微改变每个运算装置的运算方法而得到运用。
在此存在各种运算方法，其可以由每个运算装置所使用，从而由每个运算装置所使用的运算方法不受限制。
另外当例如输入六个音频信号时，可以把该附加信号仅仅添加到该六个音频信号中的五个音频信号。在这种情况中，在实施例1至3中所述的处理仅仅对该五个音频信号而执行，并且剩余的音频信号可以被原样输入和输出，而不变为该运算装置的运算目标。
(实施例4)接着，将使用图10至图12来描述本发明的第四实施例。在该实施例中，说明与第一至第三实施例中使用信号之和以及之差不同的技术。
一个嵌入有电子水印的音频信号由再现设备1001再现，并且输入到具有数据更新设备1003(电子水印更新设备)的记录设备1002，然后它被通过记录装置1010记录在记录介质1011上，例如DVD-RAM。
在数据更新设备1003中，首先声道选择装置1004从输入到记录设备1002的音频信号获得指定声道的音频信号，并且检测装置1006检测在所获得的音频信号中的电子水印。在声道选择装置1004中，由声道数据产生装置1005指定被选择的声道。由声道数据产生装置1005所指定的声道可以是从再现设备1001输入的音频信号中随机选择的任何声道，或可以按照被发送的次序指定一个声道。在随机选择声道以及在该按照发送的次序指定声道的情况中，当存在一个指定的低带宽声道时，可以从除了指定的低带宽声道之外的声道随机选择或按照被发送的次序选择该声道。但是，选择声道的方法不限于此。
接着，声道数据产生装置1005把与发送到声道选择装置1004的数据相同的数据发送到声道选择添加装置1009。下面将描述声道选择添加装置1009的操作。
检测装置1006从输入音频信号检测电子水印，并且把该结果发送到判断装置1007。在不检测电子水印的情况中，结果可以输出水印不能够被检测的事实。当判断装置1007例如判断由检测装置1006所检测的结果为′复制一代′，它把一个指令输出到水印产生装置1008，以更新该水印。
当水印产生装置1008接收来自判断装置1007的更新指令时，它产生用于表示′不允许再复制′的电子水印信号的数据，并且把该信号输出到声道选择添加装置1009。在此，声道选择装置1004所选择的音频信号被输入到水印产生装置1008。当水印产生装置1008产生一个电子水印时，它分析该音频信号以查找屏蔽级别，然后产生不影响对该音频信号的听觉的水印信号。从再现设备1001输入到记录设备1002的音频信号的所有声道被输入到声道选择添加装置1009，并且它把由水印产生装置1008所产生的更新电子水印信号添加到由声道数据产生装置1005所指定的声道，并且输出所有声道的音频信号。记录装置1010接收具有更新的电子水印的音频信号，并且把该音频信号记录到记录介质1011。
在此，将进一步详细描述检测装置1006、判断装置1007、水印产生装置1008。在图10中未示出，但是，检测装置1006、判断装置1007和水印产生装置1008分别连接到控制单元，例如控制记录设备1002的操作的主CPU，并且它们被控制单元所控制。
图11示出检测装置1006的输入信号、水印产生装置1008的输出信号以及具有的由声道选择添加装置1009所更新的水印的声道的音频信号。首先，当音频信号被输入到检测装置1006时，检测装置1006检测电子水印。这需要指定的时间量，例如15秒，用于使检测装置1006检测该电子水印。该时间量将被称为检测时间间隔。在音频信号被输入到检测装置1006之后的第一检测时间间隔中，不清楚在该音频信号中嵌入的电子水印的版权控制数据是什么，从而水印产生装置1008不产生一个更新水印，并且水印产生装置1008的输出没有声音。
接着，电子水印由检测装置1006所检测，并且当它由判断装置1007确定为需要更新水印时，水印产生装置1008开始产生一个更新水印信号。在此之后，水印产生装置1008继续产生该更新水印信号，从而被输入到记录设备1002的音频信号被记录在记录介质1011之上，并且用于该声道的电子水印被更新。
如上文所述，在检测嵌入在音乐中的所有电子水印之后该水印不被更新，但是通过控制单元的控制，仅仅一个水印被检测，并且当必须更新该电子水印时，在此之后的音频信号的电子水印被更新，因此可以进行实时的处理。
并且，在电子水印的更新开始之后，可以停止检测装置1006的操作。通过停止检测装置1006的操作，可以减少由记录装置1020所消耗的功率。
另外，在该第四实施例中，只要检测装置1006和水印产生装置1008不同时工作，可以使用LSI微码来构造检测装置1006和水印产生装置1008，并且通过在相同的LSI上的切换操作，可以减小LSI的尺寸。
如果记录设备的用户得知检测装置1006仅仅在音乐的开头一次检测到该电子水印，即使′不允许再复制′被嵌入在该音乐中，也可以避免该水印。换句话说，通过把一个比检测时间间隔更长的无声音部分添加到音乐开始处之后，把该音频信号输入到记录设备，存在用户回避检测装置1006的检测的制作非法拷贝的可能性。
另一方面，如图12中所示，检测装置1006不仅仅执行一次检测，并且除了音乐开始处之外，检测装置1006在该音乐中随机选择检测时间间隔，并且检测输入音频信号的电子水印，通过把它与在音乐开始处所显示电子水印相比较，以判断它们是否相匹配，这样可以识别这种回避行为。还可以执行控制，使得该搜索继续执行直到需要更新的电子水印被检测，然后只要电子水印的种类被检测，则开始水印产生装置1008的操作。
上述音频信不限于音乐信号，并且可以包括任何种类的声音信号，例如音乐、语音等。
并且，在第四实施例的描述中，通过直接传输执行从一个运算装置到另一个运算装置的信号传输，但是，还可以通过控制记录设备1002或数据更新设备1003的主CPU传输数据。例如，从检测装置1006传送到判断装置1007的数据量较小，并且该传输速度不需要特别快。因此，检测装置1006可以把该检测结果发送到主CPU，然后主CPU把该检测结果发送到判断装置1007，或使得主CPU判断是否需要使用在该主CPU中的软件或硬件更新电子水印，然后把一个指令输出到水印产生装置1008，以更新该水印。在后一例子的情况中，不再需要判断装置1007。
在第四实施例中，存在一个声道选择装置1004、声道数据产生装置1005和声道选择添加装置1009，但是，在输入到记录设备1002的音频信号限于1-声道的非立体声信号的情况中，不需要选择一个声道，从而可以省略这些运算装置。
另外，利用本发明，在检测装置1006被操作时音频信号的电子水印不被更新，从而被记录在记录介质1011上的每一音乐的部分的电子水印不被更新。如上文所述，当所记录的音乐被再次输入到记录设备1002时，检测装置1006继续搜索，直到检测需要被更新的电子水印时为止，或者通过在音乐开始时执行水印检测，并且随机的选择至少一个或两个位置，可以避免记录具有′不允许再复制′的电子水印的音乐。
并且，再现设备1001不限于再现实际介质的装置，例如DVD音频播放器，而是可以为再现存储在计算机硬盘上的文件的装置，或者再现通过例如互联网这样的网络发布的数据。
水印产生装置还可以被称为更新数据产生装置(实施例5)接着，将使用图13和14说明本发明的第五实施例。图13近似于与说明第四实施例的图10相同，但是，不同之处在于被从再现设备1301输入到记录设备1302的音频信号是一个2-声道立体声信号，并且在声道选择装置1304中存在一个开关，以及在声道选择添加装置1309中存在一个开关和添加装置。
如上文所述，当描述本发明要解决的问题时，在通常使用的当前的水印技术中，水印被嵌入在每个声道中，以更新该水印，用于每个声道的电子水印必须被更新。换句话说，在2-声道音频信号的情况中，为了更新电子水印，需要执行1声道音频信号2倍的操作量，并且在DVD音频的情况中，为了更新嵌入在除了指定的低频带LFE声道之外的所有声道中，或者换句话说为了更新嵌入在5个声道中的电子水印，需要对1-声道内容执行5倍的操作量。
因此，在第五实施例中，声道选择装置1304选择声道数据产生装置1405所指定的声道，并且把所选择的信号的音频信号发送到检测装置1306。检测装置1306接收嵌入在音频信号中的电子水印，并且把它发送到判断装置1307。判断装置1307确定是否需要更新所检测的电子水印，并且在需要时，判断装置1307把一个更新指令发送到水印产生装置1308。水印产生装置1308产生并输出用于更新电子水印的水印信号。
当执行该操作时，水印产生装置1308使用由声道选择装置1304所选择的声道的音频信号，并且产生不能够被人的听力所检测的水印。所产生的水印信号然后被输入到声道选择添加装置1309，其被添加到该声道的音频信号，用于产生水印信号，然后它被输出到记录装置1310。记录装置1310把该电子水印更新的音频信号记录到记录介质1311。
在第五实施例中，由数据更新设备1303更新该电子水印所使用的处理几乎与第一实施例相同，但是，不同之处在于在它被确定为要更新电子水印之后，声道数据产生装置1305指定在作为检测时间段的一半或更少的一个时间间隔中的开关声道，这将使用图14进行说明。首先，输入到记录设备1302的信号是一个具有L声道和R声道的2-声道立体声信号。用于在更新该电子水印时切换声道的切换时间间隔被称为更新时间间隔。另外，最多检测装置1306能够检测一半时间或小于该检测时间间隔的电子水印。
因此，当检测间隔为10秒时，例如，该更新时间间隔最多为检测时间的一半，或换句话说为5秒。按照这种方式，当具有记录在记录介质1311上的更新电子水印的音频信号被再次输入到记录设备1302时，即使当声道选择装置1304选择L声道或R声道时，检测装置1306也可以在10秒的检测时间间隔中检测更新的电子水印，因此可以避免该音频信号的重复复制。
当具有更新的电子水印的音频信号被再次输入到记录设备1302时，检测装置1306可以在10秒的检测时间间隔中检测在更新之前的电子水印和更新之后的电子水印，但是，在这种情况中，在执行被记录设备1302的控制时，更新的电子水印具有优先级。
并且，通常当该更新时间间隔较短时，在检测装置1306的检测性能下降，从而该更新时间间隔和检测时间间隔应当被设置为足够长，以充分地执行检测。
当音频信号的声道数目被增加为三个声道时，类似于2声道的情况，更新时间间隔的长度被设置为检测时间间隔的1/3，并且要被更新电子水印的声道可以被按次序切换。在这种情况中，如上文所述，检测装置1306能够检测在时间1/3或小于该检测时间间隔的电子水印。这在把声道数目增加为4个或更多个时也同样适用。
(第六实施例)接着，将参照图15说明第六实施例。该第六实施例几乎与第五实施例相同，但是，不同之处在于不是使用声道数据产生装置，而是使用电平比较装置1505。
当被输入到记录设备1502的音频信号是多声道信号时，每个声道的信号的幅度电平通常不同。特别地，在用于环绕声道的信号的情况中，在两个前左和右声道与其他声道的幅度电平之间具有较大不同。换句话说，前中声道和后左和右声道的幅度电平通常小于前左和右声道的电平。另外，除了前左和右声道之外的其他声道的幅度电平通常在时间上是不均匀的。也就是说，根据音乐设置，存在几秒钟或更多的时间内几乎没有来自这些声道的任何声音。
当信号的幅度电平较低时，或当存在无声音的几秒钟的时间段时，检测电子水印的精度下降。并且只即使当可以检测电子水印时，如果幅度电平较低，则难以把该电子水印更新为不能够由人的听力所听到的电平。但是，即使当电子水印被更新时，所以被嵌入在具有低的原始幅度电平的信号中，从而当具有更新的水印的音频信号被再次输入到记录设备1502时，难以检测更新的水印。在这种情况中，即使当尝试检测和更新具有较低幅度电平声道的水印时，检测结果的可靠性较低，从而在通过更新电子水印而保护音频信号的版权的整个系统中出现不能够正常工作的问题。
因此，在第六实施例中，电平比较装置1505检测被输入到记录设备1502的音频信号的每个声道的幅度电平，并且把一个指令发送到声道选择装置1504，以选择具有最高幅度电平的声道。按照这种方式，可以通过检测装置1506保持检测电子水印的可靠性。并且，当确定必须更新该电子水印时，电平比较装置在执行更新时按照与上文所述的方式把输入音频的每个声道的电平相比较，并且用最高电平更新该声道的音频信号的电子水印。
这样可以充分地保持由检测装置1506检测的可靠性。并且，通过更新具有较大幅度电平的声道的水印，检测装置1506可以检测在更新水印并且防止在具有更新的水印的音频信号被再次输入到记录设备1502时再次复制该音频信号。
电平比较装置不总是选择具有最高幅度电平的声道，但是通过在除了当前选择的声道的所有声道中选择具有最高幅度的声道的算法，可以避免一次又一次地选择相同的声道。按照这种方式，当记录该音频信号时，对于除了音频信号的主要部分的前左和右声道之外的其他声道可以输入具有较大幅度的噪声信号，从而可以避免例如妨碍电子水印的更新这样的回避版权保护系统的行为。另外，通过在除了当前和以前的两个所选择的声道之外的所有声道中选择下一个声道的算法可以获得相同的效果。该算法也可以是根据所选择声道的记录选择一个新的声道的算法。
在本实施例中，作为对第五实施例的说明，通过把检测时间间隔设置为比更新时间间隔长声道数目的倍数，然后当更新该水印时在每个更新时间间隔切换该声道，从而可以获得在第五实施例中获得的效果。
(实施例7)接着，将参照图16说明的本发明的第七实施例。在第七实施例中，当具有两个或多个声道的音频信号被输入到记录设备1601时，通过根据作为被预测为具有较高相关性的声道总和的信号而产生更新水印信号，以更新该水印，然后把这些水印信号添加到用于每个声道的原始输入信号。这样可以减少在现有技术中所需的操作量，其中水印必须被检测并且对每个声道分别产生一个更新水印信号。
在图16中，5-声道，包括前左(在下文中称为L)声道、前右(在下文中称为R)声道、前中(在下文中称为C)声道、后左(在下文中称为Ls)声道和后右(在下文中称为Rs)声道，被输入到记录设备1601。
首先，为了简化说明，将考虑输入2-声道内容L和R的情况。换句话说，对于C、Ls和Rs没有音频信号输入。
记录设备1601包括更新设备1602，其检测输入音频信号的电子水印，并且判断是否需要更新该水印，并且当需要更新该水印时，一个记录装置1613把具有更新的水印的音频信号记录到记录介质1614。
当2-声道音频信号L和R被输入到记录设备1601时，第一声道选择装置1603选择音频信号L或R，并且把该音频信号发送到第一检测装置1604。在图16中，L声道被第一声道选择装置1603所选择，但是，如对其他实施例所述，在此选择该信道还可以通过使用一个声道数据产生装置来执行，并且选择由它所指定的声道，或者可以指定具有最高幅度电平的输入信号。该选择方法不限于这些方法。
第一检测装置1604检测来自输入音频信号的电子水印，并且把检测结果发送到第一判断装置1605。当第一判断装置1605确定从音频信号检测的电子水印表示′复制一代′时，并且该音频信号由记录设备所记录时，它把一个指令发送到水印产生装置1606，以更新该电子水印。由该第一判断装置1605进行判断，并且由一个上文所述的控制单元执行到第一水印产生装置1606的指令。
第一水印产生装置1606根据在更新电子水印之前的音频信号产生一个水印信号，使得它不能够被人的听觉所听到，但是，在此它根据添加到音频信号L和R的预测信号产生更新水印信号。
通过把所产生的更新水印信号添加到L和R被输入到更新设备1602的输入信号，用于每个声道的音频信号的电子水印被更新。
该第七实施例不同于以前的实施例之处在于该更新水印信号根据L和R信号之和的信号而产生。用于L和R声道的信号的波形通常具有非常高的相关性，从而该水印根据作为两个信号之和的信号而产生，也可以更新该电子水印，不会对听觉具有任何不利影响。
在两个信号的幅度较大并且相互同相的情况中，当把L和R音频信号相加时，在运算单元中出现溢出，从而当幅度较大时，需要在把该信号相加之前执行把该幅度减半的处理。
接着，将考虑除了L和R声道之外还输入包括Ls和Rs声道的音频信号的情况。当输入信号是古典音乐等等时，在音频信号之间具有较高相关性，并且波形和频率成份相类似。因此，使用第二声道选择装置1608、第二检测装置1609、第二判断装置1610和第二水印产生装置1611，并且与对L和R声道执行的操作相同，用于输入信号Ls和Rs的水印被通过根据作为Ls和Rs之和的信号产生的更新水印而更新，并且把该水印与输入音频信号Ls和Rs相加。
接着，将考虑包括C声道的音频信号的情况。用于C声道的音频信号被考虑为具有如下两种特性。第一个是当与用于其他声道，例如L和R声道，的音频信号的相关性较高时，另一个是当与音频信号的相关性不高时。
如图16中所示，C声道的音频信号与L和R声道的音频信号的相关性较高，通过把根据L和R音频信号产生的更新水印与C声道的音频信号相加，可以更新该水印，使得它不能够被人的听觉所听到。另外，虽然在图16中未示出，但是可以把用于C声道的音频信号加到用于L和R声道的输入音频信号，然后把该信号输出到第一水印产生装置1606，以根据作为用于L、R和C声道的信号之和的信号产生一个更新水印信号。
另一方面，当C声道的信号和L和R声道的音频信号之间的相关性不太高时，该更新水印信号不根据L、R和C声道的信号之和而产生，但是在图16中所示，通过把根据L和R声道的音频信号之和而产生的更新信号与C声道的音频信号相加而更新用于C声道的电子水印变大。按照这种方式，被添加到L和R声道的相同信号被从用于前C声道的扩音器再现，但是它不能够被听到。因此，可以按照这种方式来更新该水印。
如上文所述，在本实施例中，可以取消在现有技术中对每个声道所需的水印产生装置，并且可以仅仅使用一个水印产生装置为两个或三个声道更新水印。
(实施例8)接着，将参照图17描述第八实施例。该第八实施例包括一个再现设备1701，其通过一个再现装置1703再现记录在第一记录介质1702上的音频信号，以及一个记录设备1707，其通过一个记录装置1712把音频信号记录到第二记录介质1713。
该第一记录介质1702是例如DVD音频光盘这样记录有音频信号的记录介质。该再现装置1703读取记录在第一记录介质1702上的信号，并且从再现设备1701输出一个电子信号，作为音频信号。该音频信号通常是一个2-声道立体声信号，或者包括环绕声道的多声道信号。该音频信号或者多声道信号被输入到第一声道选择装置1705。该第一声道选择装置1705选择由声道数据产生装置1704所指定的一个声道的音频信号，并且把该信号输出到检测装置1706。该检测装置1706检测嵌入在输入音频信号中的电子水印，并且把该结果通过未在图中示出的传送装置发送到记录设备1707。并且，从声道数据产生装置1704输出的声道数据还被通过该传送装置发送到记录设备1707。
该记录设备1707包括数据更新设备，其中进一步包括一个判断装置1709、水印产生装置1710、第二声道选择装置1708和声道选择添加装置1711；以及记录装置1712，其把音频信号记录到记录介质1713。从再现设备1701的检测装置1706发送的水印检测结果被输入到判断装置1709。当判断装置1709确定该输入电子水印的检测结果是′仅仅第一代复制′，并且该音频信号被通过记录装置1712记录到记录介质1713，它把一个指令发送到水印产生装置1710，以更新该电子水印。由判断装置1709的判断和更新电子水印的指令还可以由例如主CPU这样的用于控制记录设备1707的控制单元所执行。
另一方面，从再现设备1701的声道数据产生装置1704输出的声道数据被输入到第二声道选择装置1708，并且根据该声道数据，第二声道选择装置1708从输入到记录设备1707的音频信号选择一个声道，并且把该音频信号发送到水印产生装置1710。该水印产生装置1710根据从第二声道选择装置1708发送的音频信号产生一个更新水印信号，并且把它发送到声道选择添加装置1711。用于所有声道的音频信号被输入到声道选择添加装置1711，但是，它把仅仅由水印产生装置1710所产生的更新电子水印添加到与第二声道选择装置1708所选择相同的声道，然后输出所有音频信号。该记录装置1712把具有更新的电子水印的音频信号记录到记录介质1713。
在第八实施例中，与图13中所示的实施例相同，通过在该再现设备1701中使用一个声道数据产生装置和检测装置，可以减轻在记录设备1707上的负担。同时，在DVD音频播放器的情况中，一个检测装置已经安装在再现设备中，以在再现过程中检查该光盘是否通过非法复制所创建的盗版盘。因此，通过使用由再现设备1701检测的结果，当更新在该再现设备1701中的电子水印时，可以减小操作处理量和该记录设备1707所需的存储量。
该再现设备1701不限于DVD音频播放器，并且可以是任何具有用于检测对该实施例所述的电子水印的功能。另外，该第一记录介质1702不限于DVD音频光盘，并且可以是其他种类的记录介质，例如半导体存储卡。另外，所提供的音频信号不一定是记录在第一记录介质上并且由再现装置1703再现的数据，而且还可以是由通过例如互联网这样的网络发布的解码数据所提供的音频信号。
(实施例9)接着，将参照图18说明本发明的第九实施例。该第九实施例类似于使用图13所述的第五实施例，但是，它的不同之处在于，在记录过程中，该声道的部分的电子水印被更新，并且具有更新的电子水印的声道数据与该音频信号相关，并且记录在记录介质1810上，在再现过程中，在对每个声道更新该水印之后输出音频信号，而没有更新的电子水印。
图18示出记录设备1801的结构。该记录设备1801包括记录单元1802、记录有音频信号的记录介质1810以及再现单元1811。在由记录单元1802记录的过程中更新该电子水印的操作被按照基本上与对实施例5所述的相同方式而执行，但是，它的不同之处在于，由声道数据产生装置1804所产生的该声道数据与该音频信号互相关，并且由记录装置1809记录在记录介质1810上。
声道数据是指定要被更新电子水印的声道的数据，并且当记录装置1809把音频信号记录到记录介质1810时，它把该声道与具有该音频信号的更新的电子水印互相关，然后被记录。除此之外，该记录方法可以是在每次该声道数据产生装置1804切换该声道数据时记录声道数据的一种方法，或者可以是在以帧为单位记录该音频信号时对每个帧记录声道数据的方法，或者可以是以单元记录声道数据的方法，只要该声道数据被记录即可，这样再现单元1811的声道数据控制装置1814可以确定哪一个声道具有一个更新的电子水印。
具有更新的电子水印的声道的部分的音频信号和表示哪一个声道具有更新的电子水印的声道数据被按照这种方式记录到记录介质1810上。
接着，再现单元1811通过一个读取装置1812读取记录在该记录介质上的数据，并且把该数据输出到再现装置1813和声道数据控制装置1814。该再现装置1813转换和输出该读取数据到一个电子音频信号。该声道数据控制装置1814确定哪一个声道具有更新的电子水印，以选择还没有被更新的一个声道，把该声道数据发送到第二声道选择装置1815和第二声道选择添加装置1816。由声道数据控制装置1814指定的声道可以被随机地从还没有被更新声道中选择，或者，它未在图18中示出，但是它还可以使用来自再现装置1813的输出信号，如对实施例6所述，以检测音频信号的电平，并且从具有最高幅度电平的没有更新的水印的声道中选择该声道。另外，还可以使用其他方法，只要声道数据控制装置1814可以选择没有更新的电子水印的声道即可。
第二声道选择装置1815从再现装置1813输出的所有声道的音频信号中选择和输出由声道数据控制装置1814所指定的声道。第二水印产生装置1817根据由第二声道选择装置1815所选择的声道的音频信号产生一个更新水印信号，并且把该水印信号输出到第二声道选择添加装置1816。从再现装置1813输出的所有声道的音频信号被输入到第二声道选择添加装置1816，并且第二声道选择添加装置1816把由第二水印产生装置1817产生的更新水印信号添加到声道数据控制装置1814所指定的声道的音频信号，并且输出用于所有声道的音频信号。
按照这种方式从记录设备1801输出的音频信号可以更新在记录于还没有被更新的记录介质1810上的音频信号的声道的电子水印之后而输出，这样可以形成一个用于版权保护的更加可靠的系统。
在上文的描述中，记录设备1801包括记录单元1802和再现单元1811，并且每个单元在记录和再现过程中更新不同声道的电子水印，但是，该记录设备还可以仅仅包括一个记录单元1802，并且把该再现单元1811放置在一个分离的再现设备中。
(本发明的效果)上文所述的发明可以获得如下效果(1)通过该信号添加装置把一个附加信号仅仅添加到例如包括输入音频信号A和B的添加目标信号中，可以把该附加信号添加到音频信号A和音频信号B中。因此，可以大大地减小由数据添加设备所执行的操作量，因此可以减小当制造该数据添加设备时的成本。
(2)第三运算装置输出一个检测目标信号，其包括所有输入音频信号，并且信号检测装置从该检测目标信号检测一个指定附加信号。在该数据检测设备中，通过使用第三运算装置来对嵌入有电子水印的音频信号A、B执行简单操作，可以使用一种现有的电子检测方法来容易地检测该附加信号。
(3)第四运算装置输出一个删除目标信号，其中包括所有输入音频信号和包括来自该输入音频信号的至少两个音频信号的分离信号，并且该信号检测装置从该删除目标信号中检测该指定的附加信号。另外，该信号删除装置输出一个删除完成信号，由该信号检测装置从该删除完成信号中检测的附加信号被从该删除目标信号删除，然后第五运算装置根据该删除完成信号和分离信号分离被删除该附加信号的音频信号。在这种数据删除设备中，该删除目标信号包括所有音频信号，从而可以通过一个删除处理删除所有附加信号，因此可以把用于对每个音频信号删除该附加信号所需的操作量减小几个因子(1/音频信号的数目)。
(4)通过仅仅一次检测嵌入在音乐中的电子水印，并且从该检测结果确定电子水印是否需要被更新，然后停止检测并且执行更新，可以通过少量的运算更新该电子水印。另外，可以节约由记录装置所消耗的功率量。另外，该检测装置不仅仅一次执行检测，而且通过几次执行检测，可以避免尝试回避对电子水印的更新的不正当行为。
(5)通过使得电子水印更新时间间隔最多为该检测时间间隔的长度的一个分数(1/声道数目)，可以减小用于检测和更新具有两个或更多声道的音频信号的电子水印所需的运算量。
(6)通过更新具有最高幅度电平的音频信号的声道的电子水印，可以保持控制音频信号的复制的可靠性。
(7)通过根据作为具有高相关性的多个声道的信号之和的信号产生一个更新水印信号，可以对多个声道更新该电子水印，而不增加操作量。
(8)通过把由该再现设备所检测的电子水印发送到该记录设备，并且使该记录设备使用该发送的电子水印来更新该水印而不需要执行检测，因此可以减小该记录设备更新该电子水印所需的操作量。
(9)通过使得该记录设备在记录该音频信号时对该声道的一部分更新电子水印，然后在再现该记录的音频信号时仅仅对没有更新的电子水印的声道更新该电子水印，因此可以减小对多个声道更新该电子水印所需的操作量。
权利要求
1.一种数据更新设备，其更新嵌入在具有多个声道的输入信号中的数据，并且包括声道选择装置，其从所述输入信号选择一个或多个声道，并且输出声道信号；检测装置，其检测嵌入所述声道信号中的数据；判断装置，其被输入所述数据，并且判断是否要更新所述数据；更新信号产生装置，其根据来自所述判断装置的更新指令和所述声道信号产生一个用于更新所述数据的更新信号；以及声道选择添加装置，其把所述更新信号添加到所述声道信号。
2.根据权利要求1所述的数据更新设备，其中所述声道选择装置在设置时间间隔切换两个或多个声道的选择。
3.根据权利要求2所述的数据更新设备，其中用于检测由所述检测装置检测嵌入在所述输入信号中的数据的检测时间间隔是比所述设置时间间隔长声道数目的倍数。
4.根据权利要求1所述的数据更新设备，一个声道控制装置把在所述输入信号中的每个声道信号的幅度电平相比较，并且指定具有最高幅度电平的声道。
5.根据权利要求4所述的数据更新设备，其中所述声道控制装置根据所选择的声道记录指定一个声道。
6.根据权利要求1所述的数据更新设备，其中所述声道选择添加装置还把所述更新信号添加到不被所述声道选择装置所选择的声道。
7.根据权利要求1所述的数据更新设备，其中指定要被选择的声道数据被输入到所述声道选择装置，并且所述声道选择装置根据所述声道数据输出一个声道信号。
8.根据权利要求1所述的数据更新设备，其中进一步包括一个记录装置，其把所述输入信号和由所述声道选择装置所选择的声道信号互相关，并且记录该信号。
9.一种再现设备，其中包括再现装置，其再现被嵌入有数据的输入信号，并且输出该信号作为输出信号；声道选择装置，其被输入该输出信号，并且选择一个或多个声道，并且输出所选择声道的声道信号，作为声道数据；检测装置，其检测并输出嵌入在所述声道信号中的数据；以及传送装置，其把由声道选择装置所输出的声道数据和由检测装置所输出的数据发送到一个指定的终端。
10.一种再现设备包括再现装置，其再现具有多个声道的输入信号；声道选择装置，其从所述输入信号和表示在该输入信号中的数据是否已经被更新的声道数据中选择还没有被更新数据的声道；更新信号产生装置，其检测被嵌入在所述声道信号中的数据，并且输出更新该数据的更新信号；以及声道选择添加装置，其把更新信号添加到来自所述再现装置的输出信号中。
11.一种更新嵌入在具有多个声道的输入信号中的数据的更新方法，其中包括声道选择步骤，其从所述输入信号选择一个或多个声道，并且输出声道信号；检测步骤，其检测嵌入所述声道信号中的数据；判断步骤，其根据所述数据判断是否要更新所述数据；更新信号产生步骤，其根据来自所述判断步骤的判断结果和所述声道信号产生一个用于更新所述数据的更新信号；以及声道选择添加步骤，其把所述更新信号添加到所述声道信号。
12.一种由计算机所执行用于更新嵌入在具有多个声道的输入信号中的数据的程序，其中包括声道选择步骤，其从所述输入信号选择一个或多个声道，并且输出声道信号；检测步骤，其检测嵌入在所述声道信号中的数据；判断步骤，其根据所述数据判断是否要更新所数据；更新信号产生步骤，其根据来自所述判断步骤的判断结果和所述声道信号产生一个用于更新所述数据的更新信号；以及声道选择添加步骤，其把所述更新信号添加到所述声道信号。
13.一种数据添加设备，其把指定的附加信号添加到多个音频信号的每个信号中，并且包括第一运算装置，其输出包括所有所述输入音频信号的一个附加目标信号，以及包括至少两个所述音频信号的分离信号；信号添加装置，其把所述指定附加信号添加到所述附加目标信号，并且输出该结果作为一个附加完成信号；以及第二运算装置，其根据该添加完成信号和所述分离信号分离被添加所述附加信号的音频信号。
14.根据权利要求13所述的数据添加设备，其中所述添加目标信号是所有所述输入音频信号相加之和的一个信号。
15.一种数据检测设备，其检测在被添加所述附加信号的每个音频信号中的指定附加信号，其中包括第三运算装置，其输出包括所有所述输入音频信号的检测目标信号；以及信号检测装置，其从所述检测目标信号中检测该指定的附加信号。
16.一种数据删除设备，其从被添加指定的附加信号的每个所述音频信号中删除所述附加信号，其中包括第四运算装置，其输出包括所有所述输入音频信号的删除目标信号，以及包括所述音频信号中的至少两个音频信号的分离信号；信号检测装置，其检测来自该删除目标信号的所述指定附加信号；信号删除装置，其从所述删除目标信号删除由所述信号检测装置所检测的附加信号，并且输出该结果作为一个删除完成信号；以及第五运算装置，其根据所述删除完成信号和分离信号分离已删除该附加信号的音频信号。
17.一种数据更新设备，其更新被添加到多个音频信号的每个信号的第一附加信号，并且包括第六运算装置，其输出包括所有所述输入音频信号的检测目标信号，以及包括所述音频信号的至少两个音频信号的分离信号；信号检测装置，其从检测目标信号检测所述第一附加信号；信号添加装置，其根据由所述信号检测装置所检测的所述第一附加信号，把第二附加信号添加到所述检测目标信号，并且输出该结果作为一个添加完成信号；以及第七运算装置根据该添加完成信号和所述分离信号分离被添加所述第一附加信号和第二附加信号的每个音频信号。
18.根据权利要求17所述的数据更新设备，其中进一步包括信号删除装置，其从由所述第六运算装置所输出的所述检测目标信号中删除由所述信号检测装置所检测的所述第一附加信号，并且输出该结果作为一个删除完成信号；其中所述信号添加装置把所述第二附加信号添加到所述删除完成信号，并且输出该结果作为一个添加完成信号；以及其中所述第七运算装置根据所述添加完成信号和所述分离信号分离被添加有所述第二附加信号的每个所述音频信号。
全文摘要
本发明提供一种数据更新设备，其包括声道选择装置，其选择并输出该输入信号的声道的一部分；检测装置，其检测嵌入在该声道信号中的数据；判断装置，其判断是否要更新该数据；更新信号产生装置，其被输入一个更新指令，以及被输入该声道的信号，并且输出一个用于更新所述检测数据的更新信号；以及声道选择添加装置，其选择该输入信号的声道的一部分，并且把该更新信号添加到所选择声道。
文档编号G11B20/00GK1502102SQ02805289
公开日2004年6月2日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月17日
发明者片山大朗, 小川智辉, 堀井则彰, 彰, 辉 申请人:松下电器产业株式会社