专利名称：对代码中的信息编码以便识别数据区域起始位置的方法
技术领域：
本发明一般涉及数字数据传送以及记录领域。
背景技术：
在现有技术中，经常需要在其他数据中嵌入数据。例如，对于数字媒体上的娱乐内容的复制保护来说，需要分配解密密钥，以及连同娱乐内容一起复制控制信息。解密密钥和复制控制信息可以记录在媒体的保留区域中。保留区域可以预先占据另外能够由用户数据使用的空间。作为选择，可以利用数字水印的方式，在娱乐内容中嵌入复制控制信息。但数字水印的方式修改原始数据。
公开号为5,699,434(Hogan)的美国专利，以及专利(公开号为5,828,754的美国专利，公开号为6,278,386的美国专利，以及申请号为09/855,889的美国专利)的分案，公开了将数据嵌入到已编码数据中的多种方法，这些方法不修改原始数据，而且不缩减用于记录原始数据的容量。
在此进一步需要另外的方法，使得在其他数据中嵌入数据而不缩减容量或影响用户数据。
发明内容
在代码中嵌入数字数据，以用来识别已调制的数据比特流区域的起始位置。在本申请的实施例中，数据由从多个可供选择的代码中选择的一个代码来指定。在其中一个实施例中，数据由代码中的可变字段来指定。
图1A是适用于第一实施例的光盘的结构图。
图1B是举例说明于图1A中示出的光盘轨迹的进一步细节的结构图。
图1C是举例说明于图1B中示出的物理扇区的进一步细节的结构图。
图2是嵌入数据的方法的第一实施例的流程图。
图3是嵌入数据的方法的第二实施例的流程图。
图4是嵌入数据的方法的第三实施例的流程图。
图5是嵌入数据的方法的第四实施例的流程图。
图6是适用于第五实施例的同步字段的例子的结构图。
具体实施例方式
需传送的数字数据和记录在数字媒体上的数据，通常以满足由信号检测电子设备所施加的多重限制的方式被编码，特别是受到在已编码数据中，连续二进制0的最小值和最大值的限制，以及受到在已调制的数据比特流中的低频成分的限制。典型地的做法是将原始数据分割成符号，在此，符号是少量的固定比特。典型地，每一个符号作为索引，用到包含有比特模式(代码，或者有时称为信道位)的查寻表中，该比特模式满足各种各样的限制。对于一些编码系统来说，用于每一个符号的代码有多种选择，并且对于上述选择来说，其通常是基于控制被编码数据中的低频成分来进行的。
在已调制的1和0的比特流中，解码器需要一种循环队列方式(periodic alignment method)来正确地开始从已调制比特到用户数据比特的转换。使用唯一的比特模式，特别是作为一种同步码或同步字段被提及，来提供此循环队列是众所周知的。在同步码中的比特模式，通过包含有违反数据编码要求的比特序列，而易于被检测到，并且易于从已编码的用户数据中区分出来。例如，数据本来有在编码的数据中不能存在10个以上连续的0的编码要求，而具有10个以上连续的0的同步码就可能因此而被区别并检测出来。
在一个具体的例子中，DVD光盘具有被称为SYNC代码的二进制比特模式，该SYNC代码为检测器电子设备提供了公知的模式，以用来识别数据区域的起始位置。特别是，对于DVD光盘来说，未编码的用户数据的2,048字节，加上开销(overhead)数据的16字节，都被编码到数据帧。一个ECC单元包括逻辑上被格式化成行的16个混频数据帧，加上行以及列的ECC数据。ECC单元逻辑上被分成16个物理扇区，其中物理扇区的每一个逻辑格式化行，都被分成两个同步帧。每个同步帧都包括32位的SYNC代码，以及紧随其后的1,456比特的编码数据。每个SYNC代码包含有13个连续二进制数“0”的代码干扰(codeviolation)，尽管编码数据具有在二进制数1之间，最少有2个连续二进制数“0”且最多有10个连续的二进制数“0”的限制。
图1A举例说明了光盘100，以及螺线型的数据轨迹102的一部分。图1B举例说明了，将该轨迹102分成物理扇区104。图1C举例说明了该物理扇区104进一步包括同步帧，在此，每一个同步帧包括一个32位的同步码106，紧跟其后的是1,456比特的编码数据108。
在现有的DVD标准中，有16种不同的SYNC代码，逻辑上分成8对。在这8对之外的一对SYNC代码，被指定为物理扇区内的每个SYNC代码的位置。在物理扇区内的每一个SYNC代码的位置上，选择用于指定该位置的两个预备SYNC代码中的一个，此选择基于低频成分的最小化。在本发明的不同实施例中，SYNC代码被选择以指定二进制数据。
图2举例说明了第一实施例，在此例中，如果有两个可供选择的SYNC代码用于指定物理扇区内的位置，那么第一个可供选择的代码可以代表二进制数“1”，而另一个可供选择的代码可以代表二进制数“0”。图2中，在步骤200处，如果将要嵌入二进制数“1”，那么在步骤202处，插入第一个可供选择的SYNC代码到物理扇区的适当位置。否则，在步骤204处，插入第二个可供选择的SYNC代码到物理扇区的适当位置。
图3举例说明了第二实施例，在此例中，为物理扇区内的每一个SYNC代码位置，提供给SYNC代码两个以上的可供选择的代码。例如，如果为每一个SYNC代码位置提供4个可供选择的代码，于是每一个可供选择的代码能够表示两位(00，01，10，11)。图3中，在步骤200处，如果将要嵌入二进制数XXX，则在步骤302处，将可供选择的符合二进制数XXX的SYNC代码，插入到物理扇区的适当位置。
图4举例说明了第三实施例，在此例中，数据可以根据包括至少一个SYNC代码的一段比特流的奇偶性进行编码。在现有的DVD标准中，如果用于指定物理扇区中每个位置的一个可供选择的SYNC代码，包含偶数个二进制数“1”，则用于指定该位置的另一个可供选择的SYNC代码，包含奇数个二进制数“1”。因此，在包括至少一个SYNC代码的一段比特流中，该部分比特流的奇偶性能够通过对至少一个SYNC代码的选择来加以控制。例如，能够将一比特的信息嵌入到同步帧中，以使得该同步帧的奇偶性成为偶数或奇数。图4中，在步骤400处，如果包含SYNC代码的一段比特流的奇偶性，与对应于想要得到的比特的奇偶性相匹配，则在步骤402处，将该SYNC代码原封不动的留下。否则，于步骤404处，在该物理帧内的适当位置，插入可供选择的SYNC代码，从而改变该段比特流的奇偶性。
在最初的三个实施例中，将在比特流的低频成分上进行的SYNC代码选择的冲突忽略不计了。图5举例说明了第四实施例，在此例中，为每一个二进制值准备了两个以上可供选择的SYNC代码。倘若特殊的二进制值要求的话，可以选择提供最少低频成分的可供选择的代码。图5中，在步骤500处，如果将要嵌入二进制数“1”，则在步骤502处，基于为在其上检测出低频成分的比特流提供最少低频成分的可供选择的代码，为二进制数“1”，从其中选择一个SYNC代码。否则，在步骤504处，基于为在其上检测出低频成分的比特流提供最少低频成分的可供选择的代码，为二进制数“0”，从其中选择一个SYNC代码。
如果将二进制信号的一种状态赋值为“+1”，而将与其相反的状态赋值为“-1”，那么对该信号的低频成分的测量就是运算这些值(或者该曲线下的区域)的和。上述求和运算被称为数字和变异(DigitalSum Variance，DSV)。对于现有DVD标准来说，DSV可以由多个ECC单元来控制。首先插入任意选择的多个ECC单元可供选择的SYNC代码，然后，由提供相同嵌入数据，但减小了多个ECC单元中DSV峰值绝对值的SYNC代码来取代。作为选择，随着每个SYNC代码被插入，能够从多个可供选择的SYNC代码中选择SYNC代码，每个SYNC代码都具有相同的嵌入数据值，并基于最小化在最近插入的SYNC代码的末尾测量的DSV的绝对值。
图6举例说明了第五实施例。SYNC代码600包含多个字段602-608。字段604是可变长的，且用于编码数据。字段604可以是一位，或者是多位。字段606包括与众不同的模式以用于识别SYNC字段。例如，字段606内的比特可能有意违反数据的编码要求(例如，有过多连续的“0”)，以至于字段606能够被检测到，并且从数据中区别出来。
在以下的讨论中，仅仅是为举例说明的目的，假设SYNC代码600中所包括的比特流是从右到左进行读取的。换言之，首先读取字段602，而后读取字段604、字段606，然后读取字段608。在光盘(CD)中，可能存在当数据代码被连接在一起时，一个代码末尾处的比特和下一个代码起始处的比特，违反不同的编码要求这样的情况。因此，在CD格式中，计算并在预定代码间插入可变比特(称为合并位，mergebits)，来确保编码要求得到满足。在现有的DVD标准中，规定了预定数据代码和SYNC代码，以至于它们能够以任何顺序进行连接，并且一个代码末尾处的比特和下一个代码起始处的比特满足不同的编码要求。在图6中，由于字段604是可变长的，因此字段602中的比特同样必须是可变长的，与在CD格式中使用的合并位的功能相似，以确保包含低频成分的编码要求得到满足。字段604可以依赖于前一字段末尾处的比特以及字段604中的一个或多个比特。类似地，字段608也必须是可变长的，并且可以依赖于字段604中的一个或多个比特以及下一个字段起始处的比特。
现有的DVD格式在每一数据层上，提供了4.7吉字节的用户数据，以及大约60兆SYNC代码。在不同的实施例中，至少有一比特位是由一个SYNC代码定义的。如果一比特位由每一个SYNC代码来定义，那么对于一个DVD数据层来说，能够将7兆字节以上的数据嵌入到用户数据区域的SYNC代码中，而不缩减用户数据的容量，且不改变用户数据。在此，还有为同样包括SYNC代码的非用户数据定义的附加区域。
本发明前述的说明书是为举例以及描述的目的而提出的。这并不意指对本发明已做详尽说明，或是将本发明限制到上述所公开的精确形式，而根据上述技术做出其他的修改和变换都是可能的。选出并进行描述的实施例，是为了更好的解释本发明的原理以及其实际应用，从而使本领域其他技术人员能够利用适合于预期特定用途的各种实施方式以及各种修改，来最大限度的应用本发明。这就意味着所附的权利要求被解释为，包括除了由现有技术所限制的范围外，本发明可选的其他实施例。
权利要求
1.一种将第一数据的至少一比特位嵌入到第二数据中的方法，该方法包括选择(202、204、302、402、404、502、504)代码(106)，用于指定至少一比特位，并且用于指定该第二数据中的数据区域(108)的起始位置。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括该代码包含用于DVD的SYNC代码。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于对包含该代码的比特流的低频成分的测量，从多个可供选择的代码中选择(502、504)该代码。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将奇偶值与至少一个比特位进行关联；以及选择(402、404)该代码，以便使该数据段的奇偶性等于与上述至少一比特位相关联的奇偶值。
5.一种将第一数据的至少一比特位嵌入到第二数据中的方法，该方法包括在指定数据区域的起始位置的代码中，设定(302)可变区域，以便与该至少一比特位相一致。
6.一种数据媒体，包括记录在媒体上的代码(106、600)，用于指定数据区域(108)的起始位置，该代码还用于指定至少一比特位的信息。
7.根据权利要求6所述的数据媒体，进一步包括该至少一比特位信息，是由从多个可供选择的代码中选择(502、504)的一个代码来确定的。
8.根据权利要求6所述的数据媒体，进一步包括至少一比特位信息，是由包含该代码的比特序列的奇偶(402、404)来确定的。
9.根据权利要求6所述的数据媒体，进一步包括至少一比特位信息，是由代码中的可变字段(604)确定的。
10.一种数据媒体，包括用于使用代码(106、600)来指定数据区域起始位置的装置；以及用于将数据与代码相关联的装置。
全文摘要
本发明涉及将数字数据嵌入到代码(106、600)中，以用来识别已调制的数据比特流(108)区域的起始位置。数据由从多个可供选择的代码中选择(202、204、302、402、404、502、504)的一个代码来指定，或者由代码内部的可变字段(604)来指定。
文档编号G11B20/14GK1499509SQ0315223
公开日2004年5月26日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年10月31日
发明者C·R·维劳克, C R 维劳克 申请人:惠普开发有限公司