专利名称：防止光存储的盗版的系统和方法
技术领域：
一般来说，本技术涉及逐比特全息数据存储技术。更具体来说，本技术涉及用于调制比特流供在光盘上存储的方法和系统。
背景技术：
随着计算能力进步，计算技术已经进入新应用领域，例如消费者视频、数据存档、 文档存储、成像和电影制作等等。这些应用已经提供开发具有增加存储容量的数据存储技术的持续推动力。此外，存储容量的增加实现和促进远远超出开发人员的最初预期的技术的发展，例如游戏等等。光存储系统越来越高的存储容量提供数据存储技术的发展的一个示例。在20世纪80年代初所开发的致密光盘即⑶格式具有大约650-700MB数据的容量，即大约74-80 分钟的双声道音频节目。相比之下，20世纪90年代初所开发的数字多功能光盘(DVD)格式具有大约4. 7GB (单层)或8. 5GB (双层)的容量。DVD的更高存储容量足以存储较早视频分辨率的长片(full-length feature film)(例如，PAL 是在大约 720 (h) X 576 (ν)像素， 或者NTSC是在大约720 (h) X 480 (ν)像素)。但是，随着较高分辨率视频格式、如高清晰电视(HDTV)(对于IOSOp是在大约 1920(h) X 1080 (ν)像素)已经普及，能够保存以这些分辨率所记录的长片的存储格式是合乎需要的。这已经促进高容量记录格式的发展，例如Blu-ray Disc 格式，它能够将大约 25GB保存在单层光盘中或者将50GB保存在双层光盘中。随着视频显示器的分辨率和其它技术持续发展，具有更高容量的存储介质将变得更为重要。可更好地达到存储行业的未来容量要求的一种发展中的存储技术基于全息存储。全息存储是采取全息图形式的数据存储，全息图是通过在光敏存储介质中的两个光束相交所创建的三维干涉花样的图像。一直寻求基于页面的全息技术和逐比特全息技术。在基于页面的全息数据存储中，包含数字编码数据的信号束重叠在存储介质的体积中的参考束上，从而引起例如改变或调制该体积中的介质的折射率的化学反应。这种调制用于记录来自信号的强度和相位信息。因此，各比特一般作为干涉花样的一部分来存储。以后能够使存储介质单独暴露于参考束来检索全息图，参考束与所存储全息数据进行交互， 以便生成与用于存储全息图像的初始信号束成比例的重构信号束。在逐比特全息或显微全息(micro-holographic)数据存储中，将每一个比特作为通常由两个反向传播聚焦记录束所生成的显微全息图或布拉格反射光栅来写入。然后通过使用读射束从显微全息图反射出以重构记录束，来检索数据。相应地，与逐页全息存储相比，显微全息数据存储与当前技术更为相似。但是，与可用于DVD和Blu-rayDisk 格式的两层数据存储相对照，全息光盘(holographic disk)可具有50或100层数据存储，从而提供可按百万兆字节(TB)来测量的数据存储容量。此外，对于基于页面的全息数据存储，各显微全息图包含来自信号的相位信息。盗版(piracy)代表了娱乐和软件行业的经济损失的重要来源。具有高速数据传输速率的可记录介质的可用性使得相当容易复制包含版权保护音乐或长片的CD或DVD。此外，能够存储高达大约50部长片以上的全息数据存储介质被认为是对数据存储具有增加需求的这类行业的备选存储解决方案。相应地，日益需要开发一种反盗版技术，以便保护全息存储介质中的版权保护内容。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供在全息光盘存储介质中进行编码的方法。该方法包括记录多个显微全息图，使得显微全息图在原始全息光盘的预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准。该方法还包括检测来自原始全息光盘的反射束的特征波形信号。 该方法还包括检测来自第二全息光盘的第二波形信号。该方法还包括将第二波形信号与特征波形信号进行比较。该方法还包括根据比较来确定第二全息光盘的真实性。根据本发明的另一个实施例，提供一种全息光盘。全息光盘包括记录表面，其中记录表面包括光敏介质，光敏介质包括多个显微全息图，其中显微全息图的每个在预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准。根据本发明的另一个实施例，提供一种用于全息存储介质的光读取器。光读取器包括配置成检测来自原始全息光盘的反射束的特征波形信号的光驱动电子单元，其中原始全息光盘包括多个显微全息图，使得显微全息图在预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准。光驱动电子单元还从来自第二全息光盘的第二反射束检测第二波形信号。光读取器还包括电耦合到光驱动电子单元的处理器，其中处理器配置成将第二波形信号与特征波形信号进行比较。处理器还配置成根据比较来确定第二全息光盘的真实性。
通过参照附图阅读以下详细描述，会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似符号在附图中通篇表示相似部件，其中图1是根据本发明的一个实施例的示范原始/真实全息数据存储盘10的示意示图。图2是包括图1的光盘10上对准的显微全息图的预定位置的放大视图。图3是根据本发明的一个实施例、包括示范复制光盘的未对准显微全息图的位置的放大视图。图4是根据本发明的一个实施例的光盘驱动器的框图。图5是图4的光盘驱动器确定全息光盘的真实性所采用的算法的框图表示。图6是表示根据本发明的一个实施例、用于防止全息存储介质的盗版的方法步骤的流程图。
具体实施例方式如下面详细论述，本发明的实施例包括用于防止光存储的盗版的系统和方法。系统和方法在光存储介质中引入水印。本文所使用的‘水印’指的是一种编码技术，它按照唯一模式将数据记录在原始/真实光存储介质上。具体来说，数据在原始光盘中跨多个轨道以及跨多个层对准。这种记录使光读取器能够区分原始光盘和盗版/复制光盘。
下面将描述本技术的一个或多个实施例。在提供这些实施例的简要描述的过程中，在本说明书中描述实际实现的并非所有特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如同任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实现特定的判定以便实现开发人员的特定目标，例如与系统相关和业务相关限制的一致性，它们可从一个实现到另一个实现而改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且费时的，但是仍然是获益于本公开的本领域的技术人员进行的设计、制作和制造的例程。通常使用光干涉花样(optical interference pattern)将全息存储系统中的数据存储在光敏光学材料中，光干涉花样允许在整个光学材料体积中存储数据。全息存储系统可提高数据传输速率，因为数百万比特全息数据可并行写入和读取。此外，全息存储系统中的多层记录可通过在光盘的多个层中存储全息数据来增加存储容量。可通过将记录束 (例如激光)定向到全息存储系统并且将射束聚焦在某个深度，可将数据写到信息的特定层。激光也可聚焦在所选层的所选点或位置上。激光在激光聚焦的位置生成光化学变化， 由此写入数据。要读取多层全息存储系统中的数据，读射束可定向到光盘中的特定层的数据比特位置，并且在数据比特位置的读射束的相互作用可生成与初始记录束对应的重构数据束。 例如，读射束可从全息数据比特反射，并且这个反射数据束可与写入全息数据比特的初始记录束成比例。反射数据束或数据信号可在检测器处接收，并且光读取系统中的检测器和其它装置可处理数据信号，其中可包括对数据信号进行解码，校正比特状态误差，并且将数据信号组装成比特流以便从光读取系统输出。本技术在记录表面引入记录显微全息图，使得显微全息图在全息光盘中跨相应轨道以及跨相应层对准。这种记录实现读出过程期间的特征波形信号的检测。将特征波形信号与从另一个全息光盘所检测的波形信号进行比较，以便校验光盘的真实性。在波形信号匹配的情况下，光盘被认为是真实的。现在来看附图，图1是示范原始/真实全息数据存储盘10的示意示图。全息光盘 10包括多个显微全息图12，它们分布在包括螺旋轨道16和多个层22的记录表面11上。如本文所述，显微全息图12在光盘10的预定位置M处跨轨道16以及跨层22对准。读取锥形束观聚焦在光盘的位置对，以便检测来自光盘10的反射束的特征波形(未示出)。将特征波形存储在存储器中，并且将其与其它全息光盘所生成的波形信号进行比较，以便确定相应光盘的真实性。在一个实施例中，可通过在光盘10的某个位置对准现有数据(显微全息图12)，来采用‘加水印’。在另一个实施例中，在光盘10的某个位置记录和对准附加显微全息图(除了现有数据之外)。跨不同轨道16以及跨不同层22来执行对准。图2是图1的光盘10的位置M的放大视图。显微全息图12跨轨道16在一个和多个层22上对准。特征波形信号42 (如上所述)在读出过程期间经由光读取器来生成，如图4所述。将特征波形信号42存储在存储器中，并且将其与其它全息光盘所生成的波形信号进行比较，以便确定相应光盘的真实性。在所示实施例中，特征波形信号是反射束随读出过程的时间的强度分布。相应地，X轴46表示单位为秒的时间，以及Y轴48表示强度。在另一个实施例中，X轴46可表示沿跟踪方向(tracking direction)的位置，以及Y轴48可表示强度。图3是示范复制/不真实光盘63的位置62 (与图1的位置M相似)的放大视图。如本文所述，显微全息图64跨层66对准。但是，显微全息图64跨轨道68未对准，如参考标号72所示。相应地，反射束生成第二波形信号76。在所示实施例中，第二波形信号 76是反射束随读出过程的时间的强度分布。相应地，X轴82表示单位为秒的时间，以及Y 轴84表示强度。在另一个实施例中，X轴82可表示沿跟踪方向的位置，以及Y轴84可表示强度。大家观察到，所生成的第二波形信号76与特征波形信号42(图幻不相同。因此， 读取复制光盘63的光读取器推断光盘63是不真实的。图4是可用于向/从示范光存储盘12 (图1)写入/读取数据的示范光记录/读取器系统100。光数据盘12上存储的数据由一系列光学元件104来写入/读取，光学元件 14将写入/读射束106投射到光数据盘12上。反射束108由光学元件104从光数据盘12 拾取。光学元件104可包括任何数量的不同元件，它们设计成生成激励射束，将那些射束聚焦到光数据盘12上，并且检测从光数据盘12返回的反射108。光学元件104通过耦合120 到光驱动电子器件组122而被控制。光驱动电子单元122可包括例如用于一个或多个激光器系统的电源、检测来自检测器的电子信号的检测电子器件、将所检测信号转换为数字信号或者反之的模数转换器等单元以及例如预测检测器信号与光数据盘12上存储的比特值实际配准的时间的比特预测器等其它单元。光学元件104在光数据盘12上的定位由跟踪伺服机构124来控制，伺服机构IM 具有配置成在光数据盘12的表面上来回移动光学元件的机械致动器126。光驱动电子单元 122和跟踪伺服机构124由处理器1 来控制。处理器1 还控制电动机控制器130，电动机控制器130向主轴电动机134提供电力132。主轴电动机134耦合到主轴136，主轴136 控制光数据盘12的转速。当光学元件104从光数据盘12的外缘移动到更接近主轴136时， 光数据盘的转速可由处理器1 来增加。可执行这个操作以便使来自光数据盘12的数据的数据速率在光学元件104处于外缘时与光学元件处于内缘时本质上保持相同。盘的最大转速可以为每分钟大约 500 转(rpm)、IOOOrpm, 1500rpm、3000rpm、5000rpm、IOOOOrpm 或者更高。处理器观连接到随机存取存储器、或RAM 138和只读存储器或ROM 140。ROM 140 包含允许处理器128控制跟踪伺服机构124、光驱动电子器件122和电动机控制器130的程序。此外，ROM 140还包含允许处理器128分析来自光驱动电子器件122的数据(已经存储在RAM 138中)的程序等等。如本文更详细论述，对RAM 138中存储的数据的这种分析可包括例如调制/解调、编码/解码或者把来自光数据盘12的信息转换为可由其它单元使用的数据流所需的其它功能。应当注意，本发明的实施例并不局限于用于执行本发明的处理任务的任何特定处理器。本文中用作那个术语的术语“处理器”预计表示能够进行执行本发明的任务所需的计算(calculation或computation)的任何机器。术语“处理器”预计表示能够接受结构化输入并且根据预定规则来处理该输入以产生输出的任何机器。还应当注意，本文所使用的词语“配置成”表示处理器配备有用于执行本发明的任务的硬件和软件的组合，这是本领域的技术人员会理解的。如果光读取器系统100是市场上的单元、如消费者电子装置，则它可具有允许处理器128由用户来访问和控制的控件。这类控件可采取面板控件142的形式，例如键盘、程序选择开关等等。此外，处理器128的控制可由远程接收器144来执行。远程接收器144
6可配置成接收来自远程控件148的控制信号146。控制信号146可采取红外线束、声信号或无线电信号等等的形式。在读系统的情况下，在处理器128已经分析RAM 138中存储的数据以生成数据流之后，该数据流可由处理器1 提供给其它单元。例如，数据可作为数字数据流通过网络接口 150提供给外部数字单元，例如位于外部网络的计算机或其它装置。备选地，处理器128 可将数字数据流提供给例如高清晰多媒体接口(HDMI)等消费者电子器件数字接口 152或者例如USB端口等其它高速接口等等。处理器1 还可具有其它连接接口单元，例如数模信号处理器154。数模信号处理器IM可允许处理器1 提供输出到其它类型的装置的模拟信号，例如电视上的模拟输入信号或者输入到放大系统的音频信号。在写系统的情况下，待记录的数据156可通过不同单元150、152和/或154来提供给处理器128。数据存储在RAM 138中。处理器128向光驱动电子器件122发送适当命令。相应地，光驱动电子器件122控制光学元件114将适当数据写到光盘12上。类似地，在读取器驱动器的情况下，处理器1 由从光驱动电子器件122所接收的数据139来生成波形信号。处理器1 还连接到随机存取存储器或RAM 138和只读存储器或ROM 140。ROM 140包含允许处理器1 控制跟踪伺服机构124、光驱动电子器件122和电动机控制器130的程序。此外，ROM 140还包含允许处理器1 分析来自光驱动电子器件122的例如但不限于波形信号等数据(已经存储在RAM 38中)的程序等等。本文更详细论述，对RAM 38中存储的数据的这种分析可包括例如将特征波形信号与所生成波形信号进行比较，以便确定光盘12的真实性。由处理器1 和光驱动电子器件122所采用的由标号164所表示的算法的细节如图5所示。图5是在由参考标号182所表示的写过程以及由184所表示的读出过程期间在算法164(图1)中采用的步骤的示意表示。耦合到光驱动电子器件122的处理器128(图4) 发送命令信号192，以用于在光盘12的特定位置、如M(图1)跨相应轨道和相应层(未示出)对准显微全息图。相应地，光驱动电子器件122(图4)控制光学元件114来执行由标号194所表示的对准。在原始光盘的读出过程184期间，特征波形信号198被生成并且存储在处理器128中。类似地，在不同光盘的读出过程184期间，生成第二波形信号202。处理器将第二波形信号202与特征波形信号198进行比较，如204所示。在第二波形信号202 与特征波形信号198相同的情况下，处理器相应地向非限制性地例如光盘驱动器等消费者数字接口 152(图4)发送数据以播放该光盘，如208所示。在第二波形信号202与特征波形信号198不相同的情况下，处理器相应地向非限制性地例如光盘驱动器等消费者数字接口 152(图4)发送数据以不播放该光盘，如210所示。在实际情况下，因组件老化引起的功率级的差异和检测器的低效可导致显微全息图的未对准。因此，未对准引起光盘的特征波形的差异。因此，在一个具体实施例中，为了避免这种误差，测量和检测两个不同的特征波形。此外，由两个特征波形来生成‘比率波形’， 并且将‘比率波形’作为参考波形与相应光盘的其它波形进行比较。此外，这种参考波形与另一个光盘的参考波形之间的差异可表达为反映相应参考波形之间的互相关或R均方值的单个数。这实现提出用于声明盗版或可疑/不真实复制的规格化标准。图6是表示用于防止全息光盘存储系统的盗版的方法240的步骤的流程图。方法 240包括在步骤242记录多个显微全息图，使得显微全息图在原始全息光盘的至少一个预定位置上跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准。在步骤244检测来自原始全息光盘的反射束的特征波形信号。在步骤246检测来自第二全息光盘的第二波形信号。在步骤248将第二波形信号与特征波形信号进行比较。此外，在步骤250根据比较来确定第二全息光盘的真实性。因此，以上所述的用于防止光存储的盗版的系统和方法的各个实施例提供一种保护版权保护内容的方式。此外，本技术降低因娱乐和软件行业的盗版而引起的经济损失的风险。系统和方法还实现节省成本且有效的制造，因为现有制造过程可用于生产光盘。当然，要理解，并非按照任何具体实施例可实现以上所述的所有这类目的或优点。 因此，例如，本领域的技术人员会知道，本文所述的系统和技术可通过如下方式来实施或执行实现或优化本文讲授的一个或一组优点，而不一定实现本文可能讲授或提出的其它目的或优点。此外，技术人员会知道来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，所述的各种特征以及各特征的其它已知等效体可由本领域的技术人员进行混合和匹配，以便构建根据本公开的原理的其它系统和技术。虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员会想到多种修改和变更。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。配件表
10全息光盘11τ己录表面12显微全息图16螺旋轨道22多个层24预定位置28读锥形束42特征波形信号46X轴48Y轴62位置63复制/不真实光盘64显微全息图66层68轨道72未对准显微全息图76第二波形信号82X轴84Y轴100光读取/读取器系统104光学元件106写/读射束108反射束120耦合
权利要求
1.一种用于在全息光盘存储介质中进行编码的方法040)，所述方法包括记录042)多个显微全息图，使得所述显微全息图在原始全息光盘的预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准；检测(M4)来自所述原始全息光盘的反射束的特征波形信号； 检测(M6)来自第二全息光盘的第二波形信号； 将所述第二波形信号与所述特征波形信号进行比较048)； 根据比较来确定(250)所述第二全息光盘的真实性。
2.如权利要求1所述的方法040)，其中，所述确定(250)真实性的步骤包括确定所述第二波形信号是否与所述特征波形信号相同。
3.如权利要求1所述的方法040)，其中，所述检测(250)特征波形信号的步骤包括检测来自所述原始全息光盘的反射束的强度分布。
4.如权利要求1所述的方法040)，其中，所述检测(250)第二波形信号的步骤包括检测来自所述第二全息光盘的反射束的强度分布。
5.如权利要求3所述的方法040)，其中，所述检测(250)强度分布的步骤包括检测时间、空间或频率域中的强度分布。
6.如权利要求1所述的方法O40)，还包括下列步骤检测来自所述原始全息光盘的反射束的附加特征波形信号；获得所述特征波形信号与所述附加特征波形信号之比，以便生成参考波形信号；以及将所述参考波形信号与来自所述第二全息光盘的所述第二波形信号进行比较。
7.一种全息光盘(10)，包括记录表面(11)，其中所述记录表面(11)包括光敏介质，所述光敏介质包括多个显微全息图(12)，其中所述显微全息图(1 的每个在预定位置处跨相应多个轨道(16)以及跨相应多个层02)对准。
8.如权利要求7所述的全息光盘(10)，其中，所述显微全息图(12)包括所述光盘(10) 上的存在的数据。
9.如权利要求7所述的全息光盘(10)，其中，所述显微全息图(12)包括所述光盘(10) 上与存在的数据不同的附加数据。
10.一种用于全息存储介质的光读取器(100)，包括 光驱动电子单元(122)，配置成从来自原始全息光盘(10)的反射束检测特征波形信号(198)，所述原始全息光盘包括多个显微全息图(12)，使得所述显微全息图(1 在预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准；以及从来自第二全息光盘的第二反射束检测第二波形信号O02)；以及电耦合到所述光驱动电子单元的处理器，所述处理器配置成 将所述第二波形信号(20 与所述特征波形信号(198)进行比较；以及根据比较来确定所述第二全息光盘的真实性。
全文摘要
本发明名称为防止光存储的盗版的系统和方法。提供一种用于在全息光盘存储介质中进行编码的方法(240)。方法(240)包括记录(242)多个显微全息图，使得显微全息图在原始全息光盘的预定位置处跨相应多个轨道以及跨相应多个层对准。方法(240)还包括检测(244)来自原始全息光盘的反射束的特征波形信号。方法(240)还包括检测(246)来自第二全息光盘的第二波形信号。该方法还包括将第二波形信号与特征波形信号进行比较(248)。该方法还包括根据比较来确定(250)第二全息光盘的真实性。
文档编号G11B20/00GK102237112SQ20111011380
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月23日
发明者B·L·劳伦斯, J·E·赫希, V·P·奥斯特罗弗霍夫, 任志远 申请人:通用电气公司