专利名称：防视频复制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及防复制方法及装置，从而能够有选择地禁止对从光盘、数字VCR、数字广播接收机、计算机或其它数字设备输出的模拟视频信号进行记录(即复制)，而使得TV接收机满意地显示原始防复制视频信号。
随着数字技术的发展，供消费者使用而提供高质量视频信号源变得更容易和平常。例如，数字广播终端和DVD(数字光盘)为使用者提供高质量视频信号并且构成了这种高质量视频源。数字VCR(盒式磁带录像机)正逐渐增加消费者对其所享用的份额。然而，目前模拟VCR更加普遍，高质量视频源的供应商必须要考虑对数字视频源进行编码和处理，以限制或禁止用模拟VCR复制模拟版的数字视频信号，从而保护这种视频信号的版权。
禁止用模拟VCR复制的已知技术有例如AGC脉冲制式和彩色条纹制式。AGC脉冲制式通过插入幅度比通常由模拟VCR的AGC电路识别的常规AGC参考电平高的脉冲来限制或禁止模拟视频信号的复制。即，在视频信号的某些垂直消隐周期插入伪同步脉冲，如图21A所示。图21B是插有伪同步脉冲的消隐周期中行间隔的放大图。伪同步脉冲可由加到水平同步脉冲的五个循环的脉冲电平p组成。因此，将作为水平同步脉冲电平的普通AGC参考电平提高了p。
许多种模拟VCR(例如消费者使用的模拟VCR)的构成是利用垂直消隐周期中1H行间隔内的水平同步脉冲来执行AGC操作，如图21C所示。在这些VCR中，当向1H行间隔中插入幅度比水平同步脉冲高的伪同步脉冲时，AGC电路对伪同步脉冲幅度进行其AGC操作，好象伪同步脉冲是参考电平一样。结果是，错误地认为AGC电路的增益太大并因此而降低，以致太低而不能检测到该同步脉冲，并且不能正常地再现视频信号。然而，TV监视器使用的AGC制式与模拟VCR的不同，虽然有伪同步脉冲，但仍满足要求地显示再现的图像。
然而，那些诸如β-制式VCR、8mmVCR和某些VHS制式VCR之类具有长的AGC时间常数的盒式磁带录像机对伪同步脉冲并不特别敏感。鉴于此，已提出彩条制式。在彩条制式中，对M行中的N行，例如，21行中的4行，在再现视频信号中的色同步信号的相位被反转。
TV监视器使用APC(自动相位控制)，用于从视频信号(特别是从色度信号)提取色同步信号。对色同步信号作相位检波，并利用例如低通滤波器对相位变化进行积分，以控制压控振荡器从而产生用于输入视频信号彩色解调的基准副载波。该基准副载波也作为检测色同步信号相位的参考信号。
当将经彩条制式处理的视频信号记录到另一台消费者使用的模拟VCR时，模拟VCR的APC电路错误地识别反相的色同步信号，将其当作原始色同步信号。这样在再现视频信号时将造成行的色彩颠倒。结果是，在所显示的图像中每隔21行出现色彩颠倒的行，如图22所示。
另一方面，通常的TV接收机使用具有窄频率响应范围的长时间常数APC电路，以用于为彩色信号解调产生基准副载波，以便当仅倒置4行中的色同步信号时不影响再现的图像。然而，对于呈现长时间常数但宽频率响应范围的那些APC电路，可能在显示图像中出现色彩倒置行。
鉴于此，本发明的转让人提出对于有效的图像显示中的所有行，仅将色同步信号某些周期的相位倒相。这样，当使用彩条制式时即使是呈现色彩颠倒的行的TV监视器也可防止图像质量劣化。
在家用的模拟VCR中，频率为3.58MHz(NTSC情况下)彩色副载波被变频成中心频率处在600至700KHz的低频带变换的彩色信号。低频带变换的彩色信号由亮度信号进行频分复用并记录在磁带上。再现视频信号时，对低频带变换的彩色信号进行频率分离并转换成具有原始载频的彩色信号。因此，由于该记录/再现处理和电磁元件(例如磁带、磁头等)的特性，家用的模拟VCR中的彩色信号被限制在比TV接收机窄得多的频带内。由于彩色信号为窄带，所以再现的色同步信号的周期相对于在记录之前的原始信号的周期来说趋向于扩展。图23A示出原始信号中的色同步信号，图23B示出由VCR再现的信号宽度中扩展的色同步信号。向磁带上记录以及此后从磁带上再现时，图23A中所示的原始色同步信号a扩展成如图23B所示的a′。
该固有特性由转让人用于上面的方案中，以便仅使几个循环的色同步信号的相位反相来禁止复制。图24A至24C示出该方案的一个实例。对于正常行，色同步信号扩展到例如10个周期(图24A)。然而，在某些行中，为引发图像干扰以防止复制，提供13个色同步信号周期，包括6个反相色同步信号周期和7个正常相位色同步信号周期(图24B)。例如，一组21行包括17行正常(即正常相位)色同步信号和4行反相色同步信号，这些组在整个图像中重复(图24C)。当再现这种防复制的视频信号时，VCR彩色同步电路中的APC电路就不能采用该色同步信号。结果是，从经复制的信号显示的图像质量被劣化，从而防止了复制信号。然而，TV监视器从原始的、未经复制的、防复制视频信号检波并使用正常相位色同步信号以便基本上显示正常的图像。
这种类型的防复制依赖于记录具有窄频带彩色信号的VCR而在例如彩色副载波扩展到宽带的S-VHS模拟VCR中却不很有效。为克服该问题，建议增加色同步间隔中反相色同步信号的周期数量。图25示出包括10个反相周期和3个正常(即常规)相位周期的13个色同步信号周期的实例。这样，即使以宽带彩色信号记录的VCR也能确保禁止复制的功能。然而，依据TV监视器，所显示的图像可能劣化到不能接受的程度。例如，即使在不出现反相色同步信号时，通过显示导致水平条纹的色饱和度中的差值或通过在整个图像范围改变色饱和度也可使图像失真。
本发明的发明人通过提出多组包含具有大量反相色同步信号的复制禁止信号的行所形成的复制禁止信号来克服不同色彩饱和的问题，该反相色同步信号与包含正常色同步信号增加的幅度的行相替换。在此，正常相位色同步信号的重复频率增加且超出TV监视器APC电路的频率响应范围，从而防止或至少降低反相色同步信号造成的图像干扰。由于采用增加幅度的常规相位色同步信号，所以可补偿正常色同步信号周期数的降低(反相色同步信号循环数量增加造成的)，并防止TV监视器上的图像干扰。另一方面，当用VCR复制和再现这些防复制信号时，由于反相色同步信号扩展的结果而产生图像干扰(图23B)。
正如已知的，TV监视器使用ACC(自动彩色校正)电路来自动校正彩色信号电平或幅度。ACC电路可使用二极管检波或相位检波，对其输出进行积分。当ACC电路使用相位检波时，由于反相色同步信号代替了正常色同步信号，所以因经检波的反相色同步信号积分值的消除使得上述防复制方法造成色同步信号电平明显降低。然而，由于仅调整了一些色同步信号周期(即反相)，所以它们补偿所降低的电平，并消除图像干扰功能。
当ACC电路使用二极管检波时，相位信息不影响检波器输出，例如，反相色同步信号不明显影响检波器输出，但反相色同步信号会导致过校正并造成图像干扰。ACC电路的问题是其操作特性随不同TV监视器而改变，以致不能确切确定所需校正的量。因此，当向TV监视器提供包含该复制禁止信号的信号时，其使用固定值进行抗干扰校正并可检测作为干扰的残余误差。为克服该问题，发明人提出使用反相色同步信号并仅在一个水平行中增加正常色同步信号幅度的方法；并允许按用户要求改变色同步信号幅度。如果增加幅度的色同步信号出现过校正，可通过适当地设定该色同步信号的幅度从TV监视器中消除图像干扰。
当视频信号提供给唯一的TV监视器时该方法有效，而当视频信号提供给两个或多个监视器时该方法可能无效。例如，当从唯一的视频输出提供给两个或多个TV监视器时，很难在所有监视器中进行适当校正以全部消除显示中的干扰。当唯一的TV监视器有多个屏幕显示，例如一个主屏和一个子屏(例如画中画)时也会出现该问题。在这种情况下，由于子屏以较小尺寸显示主屏图像，该单一监视器具有用于处理主屏和子屏信号的分离电路；相应电路中采用的元件经常基于不同标准。这样可能导致主屏和子屏的ACC电路和APC电路具有不同特性。因此，即使针对一个屏幕进行适当设定之后，当主屏上显示的图像切换到子屏时仍可能发生图像干扰。
因此，本发明的目的是提供一种视频信号防复制方法及装置，能够减轻TV监视器上显示图像的干扰而有效地执行复制禁止功能。
本发明的另一目的是提供模拟视频信号的防复制方法及装置，通过控制多个视频行中色同步信号的相位，以便在从其显示的视频图像中产生所不希望的彩条来实现。
本发明的再一个目的是提供上述类型的防复制方法及装置，其中经改进的色同步信号相位向量的平均值近似等于已由经改进的色同步信号替换的那些色同步信号的平均相位向量。
本发明的各种其它目的和优点从下面所公开的和所附权利要求中将变得显而易见。
根据本发明，提供一种限制模拟视频信号记录的方法及装置，其中产生复制禁止信号并在视频信号的多个连续行上取代色同步信号，控制复制禁止信号的相位，以使连续行中复制禁止信号相位向量的平均值基本等于被复制禁止信号取代的正常色同步信号相位向量的平均值。
根据本发明的另一方面，将顺序与正常色同步信号不同的色同步信号加入到视频信号多个连续行中。
根据本发明的再一方面，记录介质存储预先记录的数字视频信号，该数字视频信号包括指示在多个连续行中用复制禁止信号替换从数字视频信号产生的模拟视频信号中正常色同步信号的信息，复制禁止信号是相位被控制的色同步信号，以使复制禁止色同步信号的相位向量的平均值基本等于那些在连续行中正常色同步信号相位向量的平均值。
本发明的效果是当VCR再现包含复制禁止色同步信号的防复制视频信号时，会产生彩条图像失真，而在被提供原始(即非复制)防复制视频信号的TV监视器显示的图像中不出现图像干扰。此外，不需要调节例如在不同TV监视器中可呈现不同特性的ACC电路。
图1A至1C是可应用本发明的视频信号记录系统实例的方框图。
图2是ACC电路典型配置的电路图；图3是ACC电路另一种典型配置的电路图；图4是色同步信号相位和色同步信号检波器输出之间关系的示意图；图5是n至n+3行中色同步信号相位的示意图；图6是由本发明进行改进的和经相位检波的色同步信号等效的相位向量示意图；图7是根据本发明一个实施例的色同步信号相位控制示意图；图8A至8C是根据本发明一个实施例的改进的色同步信号分布的一个实例的示意图；图9是在图像平面中改进的色同步信号分布实例的示意图；图10是一部分DVD播放机的方框图；图11是易于应用本发明的防复制设置的方框图；图12是根据本发明另一个实施例的色同步信号相位控制实例的示意图；图13A和13B是使用根据图12实施例的改进的色同步信号的显示图像分布的示意图；图14是使用根据图12实施例的改进的色同步信号的显示图像另一种分布的示意图；图15是使用根据图12实施例的改进的色同步信号的显示图像再一种分布的示意图16是根据本发明改进的色同步信号的波形实例的示意图；图17是所不希望的色同步信号相位控制实例示意图；图18A和18B是用于说明CGMS和用来指示产生防复制信号的数字视频信号的触发比特的示意图；图19是其中CGMS被一数字VCR记录的数据包的示意图；图20是其中CGMS被一数字VCR记录的另一个数据包的示意图；图21A至21C是用于说明AGC防复制系统的波形图；图22是彩条显示示意图；图23A和23B是原始色同步信号和记录/再现色同步信号的波形图；图24A至24C是与反转色同步信号相位的防复制方案有关的示意图；和图25是模拟视频信号防复制的另一种色同步信号反相技术的波形图。
在描述本发明优选实施例之前，参考图1A至1C对其复制控制的应用进行说明。图1A示出从数字VCR2再现模拟视频信号然后由模拟VCR1记录的实例。如果由数字VCR2再现的盒式磁带是预先记录的含有限制可从其进行复制的次数的控制信息(称为CGMS的复制产生管理系统限制可进行复制的产生次数)的磁带，模拟VCR1记录应被禁止。
图1B示出从DVD播放机3再现模拟视频信号然后由模拟VCR1记录的实例。在此再次指出，如果DVD上记录的CGMS数据禁止对其进行任何复制，则应禁止模拟VCR1的记录。图1C示出在数字VCR5上记录由适用于接收诸如卫星广播之类的数字广播的IRD4(例如一组机顶盒(top box)之类的集成接收机解码器)所接收的节目被记录在数字VCR5上，然后以模拟形式再现所记录的内容并被记录在模拟VCR1上。大多数情况下，数字广播节目可在数字VCR5上记录一次。然而，禁止将记录的节目复制到模拟VCR1。当然，如果省略数字VCR5，也应能够禁止从IRD4向模拟VCR1的视频信号的模拟复制。
本发明适用于禁止模拟VCR1复制视频信号，但允许耦合到数字VCR2、DVD播放器3或数字VCR5的监视器设备从由数字设备恢复的模拟视频信号显示可接受的图像。这是通过在视频场内放入多行以由改进的色同步信号所形成的复制禁止信号取代正常色同步信号来实现的，改进的色同步信号的相位是按构成正常色同步信号的正交相位(U和V)的相位向量分辨率(或分解率)的函数来控制的。但是，该复制禁止信号不干扰多数TV监视器中含有的ACC电路。这样将特别适合于主要在欧洲采用的PAL或PAL加制式中使用。
一般来说，TV监视器使用自动校正亮度信号电平和彩色信号电平之间差值的ACC电路。ACC电路检测色同步信号的幅度，并控制色度放大电路的增益以保持色同步信号电平不变。结果是，自动调节了显示图像的彩色深度或饱和度而使之为常量。
图2和3示出典型的ACC电路。图2的ACC电路使用二极管检波。由第一带通放大器101放大从第一视频放大器提供给输入端100的视频信号并输入到第二带通放大器(未示出)。与此同时，由色同步信号选通门(未示出)提取色同步信号并提供给色同步信号放大电路102。由色同步信号放大电路102放大的色同步信号既提供给ACC检波器104也经色同步信号变压器103提供给彩色同步电路。在ACC检波器中，由电容器C1和二极管D1对色同步信号进行包络线检波并提供给ACC放大电路105，再由ACC放大电路105控制第一带通放大电路101的偏置电压。结果是，响应色同步信号电平的变化而调节第一带通放大电路的增益。
图3的ACC电路使用相位检波。如同图2的电路，由第一带通放大器111放大从第一视频放大器提供给输入端110的视频信号并提供给第二带通放大器；同时由色同步信号选通门(未示出)提取色同步信号。由色同步信号放大电路112放大所提取的色同步信号并经色同步信号变压器113提供给彩色同步电路以及提供给ACC检波器114。ACC检波器电路包括从APC电路(未示出)向其提供基准副载波的相位检波器。与色同步信号同步的基准副载波提供给跨越色同步信号变压器113的输出并正向连接的两个二极管D2和D1之间的中点。例如，在欧洲采用的PAL制式中，色同步信号在正交轴U和V上形成副载波的向量组合；并且色同步信号的每一行绕V轴倒相。因此，基准副载波的每一行在与色同步信号的同步中也绕V轴倒相。
从色同步信号变压器113向相位检波器提供的色同步信号与基准副载波进行相位比较，且根据经检波的相差在图3中的点P产生输出电平。因此，一方面是所提取的色同步信号与基准副载波之间的相差以及另一方面是与检波器输出之间的关系例如如图4所示。当所提取的色同步信号与基准副载波同相(相差＝0)时检波器输出呈现出最大电平；检波器输出随相差增加逐渐降低以致在相差等于±180°时呈现最小电平。
检波输出提供给ACC放大电路115。在该实例中，ACC放大电路的晶体管Tr2串联到第一带通放大电路111的晶体管Tr1的发射极，以便根据晶体管Tr2的阻抗变化控制第一带通放大电路111的增益，而Tr2的阻抗响应向其提供的检波器的输出。
在图2所示ACC电路中使用二极管检波，ACC检波电路104的输出取决于色同步信号的周期数和幅度而不是其相位。反之，在图3所示ACC电路中使用相位检波，ACC检波电路114的输出取决于和基准副载波的相位相关的色同步信号相位，并且如果色同步信号相位与基准副载波反相则变成最小。因此，ACC检波器从反相色同步信号中可能错误地确定色同步信号电平已降低，如果一些而不是所有色同步信号周期反相则更是如此；其结果是ACC增益提高。因此，可在TV监视器上以色饱和条纹形式出现图像干扰。
在本发明中，在水平行用复制禁止信号取代正常色同步信号，该复制禁止信号是通过控制正常色同步信号被分解成的至少一个正交向量的相位所产生的改进的色同步信号。可认为这些正交向量是通常的U和V轴。图5示出PAL或PAL加制式中(n+0)至(n+3)行中正常色同步信号的U、V相。在这些制式中，色同步信号的V分量每行都被反相。
在如图3所示使用相位检波的ACC电路中，提供给二极管D1和D2之间中点的基准副载波的相位与图5所示的-U轴同相，并因此不受色同步信号V轴反相的影响。结果是，针对呈现-V相位的(n+1)和(n+3)行中色同步信号的相位检波器输出与针对呈现+V相位的(n+0)和(n+2)行中色同步信号相位检波器的输出相同。因此，通过将如图6所示多个V轴分量反相可将(n+1)和(n+3)行色同步信号的向量表示为(n+1)*和(n+3)*。现在，由于将这四行的相位检波器输出积分和相加，所以可以获得全部在相同方向的四个向量(n+0)、(n+1)*、(n+2)和(n+3)*以作为ACC检波器输出。
另一方面，由关于(n+0)、(n+1)、(n+2)和(n+3)行的这些向量(n+0)、(n+1)*、(n+2)和(n+3)*组成的检波器输出之和在U和V轴上可分别分解为图6所示的向量(a+c*)和向量(b+d)。因此，向量(n+0)、(n+1)*、(n+2)和(n+3)*与向量a、b、c*和d相关；可认为向量a等于向量(n+0)，向量b等于向量(n+1)*，向量c*等于向量(n+2)，以及向量d等于向量(n+3)*。图7更具体地将其示出，其中向量a、b和d与正常色同步信号的相差为45°，而向量c与(n+2)行中的正常色同步信号相位为135°。在该实施例中，用向量a、b、 c和d代替正常色同步信号，向量c与正常色同步信号具有较大相差。该替换向量构成用来禁止VCR复制的复制禁止信号。
控制正常色同步信号的相位与图6和7的相位图一致，以形成该实施例中所使用的改进的色同步信号。虽然考虑直接产生与常规(或正常)色同步信号所要求的相差以作为改进的色同步信号，但相位控制最好在例如U和V轴这样的正交轴上实施。
如上面说明的，向量(n+0)至(n+3)相加所形成的复合向量与向量a至d相加形成的复合向量相等。因此，在使用相位检波ACC电路中，如果在这四行上对检波器输出积分，则从向量(n+0)至(n+3)组成的色同步信号中获得的输出与从向量a至d组成的色同步信号中获得的输出不出现差值。即，其相位是由向量a至d所形成的色同步信号对采用使用相位检波的长时间常数APC电路的那些TV监视器来说不产生干扰，但该色同步信号的向量c在采用短时间常数APC电路的VCR中产生图像干扰，从而使复制禁止功能有效。
在上述说明中，其相位是由向量a形成的色同步信号被称为色同步信号a，其相位是由向量b形成的色同步信号被称为色同步信号b。由于向量c对应于向量a的反相，所以其相位是由向量c形成的色同步信号被称为色同步信号(-a)。同样，由于向量d等于向量b，所以其相位是由向量d形成的色同步信号被称为色同步信号b。
在这种方式中，通过在一场内适当地分布所选行中相位控制的或幅度控制的色同步信号，改进的色同步信号可在经复制的视频信号中引起图像干扰。图8A至8C示出该分布的实例。图8A示出与图7相同的分布，该分布是根据描述的本实施例的改进的色同步信号的基本设置。在该基本设置中，色同步信号a、色同步信号b、色同步信号(-a)和色同步信号b在连续行(n+0)至(n+3)中按顺序排列以形成一组色同步信号。可以看到经积分的相位检波器输出与具有正常相位的色同步信号的输出相等。
图8B示出图8A的四行排列重复三次并且所得到的12行形成一组改进的色同步信号的实例。在该排列中，复制禁止功能主要归因于一组改进的色同步信号中每隔四行排列的色同步信号(-a)。在此，由于复制禁止效果主要从每隔四行出现的色同步信号(-a)获得的，所以不期望有较强的复制禁止效果。图8C示出三行色同步信号(-a)分布在12行中但是集中出现以加强复制禁止功能的实例。在该实例中，每隔一行出现色同步信号(-a)，每隔一行(即交替)出现色同步信号b。因此，经积分的相位检波器输出在此再次等于具有正常相位的色同步信号的输出。
图9示出作为上述复制禁止信号的结果的图像外貌实例。在该实例中，具有图8C所示12行排列的改进的色同步信号组被28行的间隔隔开。这当然是一个简单的实例，可以采用其它排列。例如，可使用两个连续的改进的色同步信号组，每组由12行组成。作为另一个实例，可改变每两组改进的色同步信号之间的间隔。另外，改进的色同步信号组可分布在整个图像范围中。虽然改进的色同步信号组通常分布在连续场中，但也可将它们分布在不连续场中，例如，每隔一场分布。此外，这些改进的色同步信号复制禁止组的位置可逐场改变。
图10示出将本发明用于如图1B所构成的系统中以便从由DVD播放机3再现的数字信号来产生模拟视频信号的实例。由光学头7从盘6读出经例如MPEG编码技术压缩的数字信号并通过前置放大器/波形整形器/解码器8提供给误差处理电路9。误差处理电路对用来编码数字信号的纠错码进行解码，以便对其中可能出现差错进行纠错；误差处理电路9的输出提供给从再现信号分离视频数据、音频数据和控制数字数据的多路分解器10。
将视频数据提供给视频解码器11，视频解码器11对经压缩的视频数据进行解码并将经解码的视频信息转换成提供给输出电路14的模拟视频信号。输出电路14以下面将更详细描述的方式使用本发明来禁止对所恢复的模拟视频信号进行复制。因此，输出端16提供已经有选择地加入改进的色同步信号的模拟视频信号。音频解码器12对来自多路分解器10的音频数据解码并转换成模拟音频信号，该模拟音频信号耦合到输出端17。数字数据解码器13分离并解码已记录在盘6上的控制数字数据。控制数字数据包含复制产生管理系统数据(CGMS)，且有选择地产生复制控制信号以起到CGMS的功能。复制控制信号耦合到输出电路14，以便有选择地控制将改进的色同步信号加到所恢复的模拟视频信号。
图11示出可如上所述的产生改进的色同步信号并将其插入所恢复的模拟视频信号中的输出电路14的实例。在该实例中，由AGC脉冲发生器28所表现的AGC脉冲制式被用来与本发明的改进的色同步信号a、b、c和d相组合以便进一步提高复制禁止效果。从视频解码器11再现的视频信号提供给输出电路14作为例如模拟分量信号。即，输入端21、22和23接收亮度信号(包含同步信号)Y和色度信号R-Y和B-Y。亮度信号Y经加法器24提供给输出端16Y。
色度信号R-Y和B-Y提供给彩色编码器25，彩色编码器25按常规产生带有正由正交双相调制所调制的载波的载波彩色信号(包含一色同步信号)。来自彩色编码器25的载波彩色信号提供给转换开关26的输入端，转换开关26用于将改进的色同步信号代替正常色同步信号，从而由此向视频信号中插入复制禁止信号。转换开关26的输出耦合到输出端16C。
信号发生器31产生的色同步信号a提供给另一个转换开关27的输入端d；信号发生器32产生的色同步信号b提供给转换开关27的输入端c；信号发生器33产生的色同步信号(-a)提供给转换开关27的输入端e。转换开关27的输出耦合到转换开关26的输入端b，其状态由定时控制器35的输出确定。即，当由数字数据解码器13恢复的复制控制信号表明可对恢复的视频信号进行复制时，就选择输入端a，且不用将改进的色同步信号代替正常色同步信号。另一方面，当复制控制信号表明不能对所恢复的视频信号进行复制时，选择输入端b并用改进的色同步信号代替。因此，当用模拟VCR记录输出端16Y和16C产生的视频信号时，就不能再现满意的图像，从而实现了复制禁止功能。转换开关26依据是否允许复制而在输入端a和b之间改变；向定时控制器35提供从同步分离器电路34中的亮度信号Y分离的同步信号和由数字数据解码器13提供给输入端36的复制控制信号。
加法器24从AGC脉冲发生器28接收AGC脉冲并将该AGC脉冲加到亮度信号Y。如果不允许复制，则AGC脉冲发生器28有选择地产生图21A和21B所示类型的伪同步(AGC)脉冲。由从数据解码器13(图10)提供给输入端36的复制控制信号控制这些脉冲的产生。当使用AGC脉冲时，因记录期间的AGC操作而记录不正常的视频信号。
虽然未示出，但色同步信号a和(-a)呈现相同幅度但相位相反，色同步信号b呈现与色同步信号a相同的幅度但其相位相差90°。因此，可改变该实施例的输出电路14，以取消信号发生器32和33；通过使用倒相器对来自信号发生器31的色同步信号a倒相仍可简单地获得色同步信号(-a)，并且通过一90°移相器对色同步信号a的相位移相仍可获得色同步信号b。
图12说明本发明的另一个实施例，示出一个其中通过使正常色同步信号的相位移相90°来产生改进的色同步信号的色同步信号的相位控制实例。此外，如图12所示，在从(n+0)至(n+5)行的六个连续行中提供该90°相移，以便增强复制禁止功能。(图12的实线表示色同步信号的实际相位，虚线表示由本发明改进的正常色同步信号未移相的相位)。通过将这六行分成一个改进的色同步信号组并通过以与上面图8和9所描述的实施例相同的方式来分布这些组可获得改善的复制禁止操作。当2至6个连续行的改进的色同步信号以20至50行正常色同步信号的这些改进的色同步信号行之间的间隔遍布图像分布时，可进行有效的图像干扰以确保复制禁止功能。图13A示意性地示出包含改进的(90°相移)的色同步信号的图像，其中区域P表示改进的色同步信号在多个行，例如4行中的分布，区域S表示正常色同步信号在多个行，例如30行中的分布，每场中区域P和S交替排列。
图13B示出区域P中改进的色同步信号的行和区域S中正常色同步信号的行的不同分布实例。信号-1至信号-3是改进的色同步信号分布在40行的单元中(由34行正常色同步信号隔开6行改进的色同步信号，或由36行正常色同步信号隔开4行改进的色同步信号，或由38行正常色同步信号隔开2行改进的色同步信号)的实例，和信号-4至信号-6是改进的色同步信号分布在34行的单元中的实例。依据分布图型中改进的色同步信号的行数和正常色同步信号的行数，TV接收机或磁带录像机中的干扰效果发生变化。具体地说，区域P中改进的色同步信号的行越多，磁带录像机中的干扰越大。然而，在被提供包含复制禁止信号的原始防复制视频信号(即，未被复制的信号)的TV接收机中也存在产生所不希望的干扰的可能性。另一方面，当区域P中提供的改进的色同步信号的行数较小时，不大可能出现对TV接收机的干扰，但对磁带录像机的复制禁止效果也被降低。因此，视情况而定应在区域P中改进的色同步信号的行数和区域S中正常色同步信号的行数之间进行适当的平衡。当包含正常色同步信号的行数是包含改进的色同步信号的行数的5至10倍时，可更有效地防复制。
还可考虑依据视频节目中的景物改变区域P中的行数和区域S中的行数之间关系。例如，由于运动常常会掩盖图像干扰，所以对于运动景物，可选择区域P和S中产生较大图像干扰的行组合；由于不运动时更能注意图像干扰，所以对于很少运动的景物，可选择区域P和S中产生更少图像干扰的行组合。这样，由区域P产生的图像干扰对磁带录像机更明显而在TV接收机中很少被注意到。如信号-1至信号-6所示的区域P和S中的行仅作为实例，也可采用其它组合。
由于本发明的该实施例仅将正常色同步信号的相位移相90°，所以通过仅对一序列正常色同步信号中的第一行移相就可产生一组改进的色同步信号。例如，可用一个简单的一行延迟电路在该序列正常色同步信号中移相；并通过转换开关选择改进的色同步信号组。因此，产生复制禁止信号的处理很容易，其电路结构也简单。
图14和15示出不同场中区域P和S的分布。在图14的实例中，第一场中区域P的位置与第二场中区域P的位置有偏移。通过将区域P定位在场中的不同位置，显示图像时可产生闪烁。在该实例中，通过将第二场中的每个区域P定位在第一场中每个区域S的中央而获得偏移。结果是，所显示的图像显现出包括区域P的均匀分布，因此，看起来好象其包括的改进的色同步信号超过每场中行数的两倍。从而增强了图像干扰。
当区域P如图14所示分布时，可在某些TV接收机中出现诸如因相应场不对称所造成的闪烁或不稳定之类的图像干扰。如图15所示通过将区域P定位在所有场中的相同位置可防止这些TV干扰。与图14的排列相比，虽然图15的排列消弱了磁带录像机复制的图像中引起的图像干扰，但当包含复制禁止信号(由图10的装置再现的)的原始视频信号提供给TV接收机显示时图15的排列减轻了TV接收机中的图像干扰。
可以理解，虽然已参考图12所示实施例说明区域P中改进的色同步信号的分布，但区域P和S的分布可同样适用于图6-8所描述的第一实施例。
参考与色同步信号相位反相实施例有关的图11所说明的输出电路14可适合于在图12的90°相移实施例中使用。在此，仅需要信号发生器31、32和33中的两个。另外，通过生成具有正常相位的色同步信号和通过将正常相位的色同步信号延迟例如如上所述的一行延迟可产生改进的(即90°相移)的色同步信号。
在上述实施例中，用改进的色同步信号代替正常色同步信号的整个色同步时段。例如，如果色同步时段包含10个周期或正常色同步信号，则用10个反相或90°相移的改进的色同步信号的周期替换所有10个周期。但是，本发明并不仅限于这种全部时段的替换。例如，如图16所示，可将3个或2.5个周期加到正常色同步信号的10个周期时段，可用改进的色同步信号的8个或7.5个周期替换第一个8个或7.5个周期。色同步信号时段中剩余的5个周期与正常色同步信号保持相同相位和幅度。即，可认为这5个剩余周期是正常色同步信号的5个周期。
与图7所示的改进的色同步信号或图12所示的改进的色同步信号不同，也可如图17所示将色同步信号的相位全部反相。然而，由于反相色同步信号在U轴正向包含正常色同步信号不包含的、并且很可能在TV监视器的ACC电路中产生干扰的分量，因此，不建议这种可能性。最好是，当根据本发明产生改进的色同步信号时，最好避免将色同步信号相位偏移一个沿U轴产生正向分量的量值。
可以理解，本发明适用于向包含叠加亮度和载波彩色信号的复合信号以及图11所描绘的分量彩色信号加入改进的色同步信号。
可根据加到在例如盘6上记录的数字视频信号的预先记录的CGMS数据来产生图10和11中使用的复制控制信号。图18A按如下示出2比特CGMS数据的实例00允许复制01未定义或备用10允许第一代复制11禁止复制如果CGMS数据意在仅控制数字复制，则可从CGMS数据分开地形成用于确定是否可进行模拟复制的一个或多个标记，即指示待插入到模拟视频信号中的模拟复制禁止信号的产生的触发比特。图18示出这样一个实例，其中，触发比特“00”表明不产生模拟复制禁止信号，触发比特“01”表明应仅产生AGC脉冲制式中使用的AGC信号来作为模拟复制禁止信号。触发比特“11”表明应产生AGC信号和根据本发明(图7)的使用反相的改进的色同步信号。虽然触发比特“10”可是以未定义的(或保留作为备用比特)，但这些比特“10”可以用来表明应与AGC信号一起产生根据本发明的图12使用90°相移的改进的色同步信号。可以理解，包含CGMS和触发比特的总共四个比特可以用作控制进行模拟复制的复制禁止信息。
虽然已在根据AGC脉冲制式控制复制禁止信号的产生和使用本发明以改进的色同步信号的形式控制复制禁止信号的产生的上下文中描述了图18，但本发明并仅限于此。也就是说，通过提供与图10所示与数据解码器13无关的对应触发比特，可满意地产生复制控制信号。
可采用各种技术在记录介质上记录CGMS。数字VCR采用如图19和20所示的数据排列。图19示出VAUX(视频辅助数据)数据包的结构，该包是具有(01100001)包标题的数据包。该包中记录的是作为字节PC1最重要的两个比特的CGMS数据。该CGMS数据的定义与例如如图18A所示的定义相同。PC1中的复制源比特定义如下00从模拟源复制的视频信号01从数字源复制的视频信号10备用11无信息PC1中的复制产生比特定义为00视频信号是第一代复制01视频信号是第二代复制10视频信号是第三代复制11视频信号是第四代复制图20示出与数字VCR上记录的音频信号有关的音频辅助数据(AAUX数据)包的结构。该包的标题是(01010001)。该包的PC1字节中记录的是与VAUX包中形式相同的CGMS数据。在当待记录的输入视频信号中包括的CGMS数据表明仅可进行一代复制时，在记录输入信号时磁带上的CGMS数据被重新写入“禁止复制”。
当数字视频信号记录在DVD盘上时，该数据记录在诸如扇区之类的分段中，同步信号和标题加到每个分段的首部。与上面讨论类似的复制控制信息记录在标题中。
如上所述，根据本发明的复制禁止信号是相位控制的色同步信号构成的。通过控制正常色同步信号的相位被分解成的一个向量的相位就可实现相位控制。因此，在VCR上保持复制禁止效果的同时，可明显降低显示原始(非复制)复制禁止信号的TV监视器上的图像干扰。
根据本发明用于禁止复制的色同步信号等同于以向量表示的正常色同步信号。因此，在TV监视器的ACC电路中，复制禁止色同步信号所起的作用好象它们是正常色同步信号，不需要进行调节以补偿对TV监视器由ACC引起的干扰。因此，即使当连接具有不同ACC电路的多个TV监视器或如果单个TV监视器的主屏幕和子屏幕(例如画中画)的ACC电路具有不同特性，也可避免残余误差并且不需要重新调节。
此外，根据本发明构成复制禁止信号的改进的色同步信号可代替正常色同步信号的整个波形或仅代替该波形的一部分(即小于全部周期)。
至此已参考特定的优选实施例具体示出和描述了本发明，可以理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下可进行各种改进的和修改。因此，其意图是由待说明的权利要求包括已揭示的实施例、已描述的改进的和变换、以及其所有等效替换。
权利要求
1.一种防视频复制装置，用于禁止对具有多行视频信号和包括在所述行中的正常色同步信号之类的视频信号进行模拟视频信号复制，包括改进的色同步信号产生装置，用于在多个连续行中产生其相位被控制的改进的色同步信号，以使在所述多个连续行范围内从所述控制相位得到的相位向量的平均值基本等于在所述多个连续行范围内所述正常色同步信号的相位向量的平均值；以及替换装置，用于以所述改进的色同步信号替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述改进的色同步信号产生装置包括相位控制装置，用于控制至少一个将所述正常色同步信号相位分解成的正交分量的相位，从而生成所述改进的色同步信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其中控制所述一个正交分量的相位以便在所选择的行中产生一个改进的色同步信号，该改进的色同步信号的相位与所述正常色同步信号的相位差的量值比在其它行中所述改进的色同步信号的相差量值大；其中所述替换装置用于在所述多个连续行的范围内有规则地用较大相差的改进的色同步信号替换所述正常色同步信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其中在所述其它行中的所述改进的色同步信号相位与所述正常色同步信号相位的相差减至最小。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述正常色同步信号的相位向量可分解成U和V正交分量，所述相位控制装置用于在所选行中产生所述V分量的反相。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述连续行是(n+0)、(n+1)、(n+2)和(n+3)行，其中n是整数，在(n+2)行中产生所述V分量的反相。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述替换装置用于用连续行组中的所述改进的色同步信号替换所述正常色同步信号，由包含所述正常色同步信号的数行分开连续的组。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述连续行的组形成一个第一区域，且所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位不同。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述连续行的组形成一个第一区域，且所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位相同。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述替换装置用于用所述改进的色同步信号替换在所述多个连续行中的所述正常色同步信号的所有周期。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述替换装置用于用所述改进的色同步信号仅替换在所述多个连续行中的所述正常色同步信号的某些周期，以产生包含所述正常和所述改进的色同步信号周期二者的色同步信号间隔。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述改进的色同步信号产生装置用于产生改进的色同步信号，该改进的色同步信号所具有的在所述连续行中的行对行的相位序列与所述正常色同步信号在所述连续行中的行对行的相位序列不同。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述改进的色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位与所述正常色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位相差90°。
14.一种记录介质，由数字视频处理装置将数字视频信号存储到该记录介质上以用于播放，一模拟视频信号由该数字视频处理装置得到，所述数字视频信号包括所述模拟视频信号被改进的复制禁止数据，以便可在TV监视器上观看但不能复制到模拟录像机上，所述复制禁止数据使所述连续行中正常色同步信号的多个连续行中的所述模拟视频信号由其相位是从所述正常色同步信号的相位转变而来的改进的色同步信号来替换，以便在所述多个连续行范围内使所述改进的色同步信号相位向量的平均值基本等于所述正常色同步信号的相位向量的平均值。
15.根据权利要求14所述的记录介质，其中所述连续行是(n+0)、(n+1)、(n+2)和(n+3)行，其中n是整数；其中，所述正常和改进的色同步信号的相位向量可分解成正交U和V分量；其中改进的色同步信号的相位在(n+2)行中通过对V分量反相来改变。
16.根据权利要求14所述的记录介质，其中所述复制禁止数据使得在连续行组中由所述改进的色同步信号替换所述正常色同步信号，由包含所述正常色同步信号的数行分开连续的组。
17.根据权利要求16所述的记录介质，其中连续行的所述组形成一个第一区域，所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位不同。
18.根据权利要求6所述的记录介质，其中连续行的所述组形成一个第一区域，所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位相同。
19.根据权利要求14所述的记录介质，其中所述复制禁止数据使所述改进的色同步信号替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号的所有周期。
20.根据权利要求14所述的记录介质，其中所述复制禁止数据用所述改进的色同步信号仅替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号的某些周期，以产生包含所述正常和所述改进的色同步信号周期二者的色同步信号间隔。
21.根据权利要求14所述的记录介质，其中所述复制禁止数据使所述改进的色同步信号在所述连续行中具有与所述正常色同步信号在所述连续行中的行对行的相位序列不同的行对行的相位序列。
22.根据权利要求21所述的记录介质，其中所述改进的色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位与所述正常色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位相差90°。
23.一种防视频复制方法，用于禁止对具有多行视频信号和包括在所述行中的正常色同步信号之类的模拟视频信号进行复制，包括步骤在多个连续行中产生其相位被控制的改进的色同步信号，以使在所述多个连续行范围内从所述控制相位得到的相位向量的平均值基本等于在所述多个连续行范围内所述正常色同步信号的相位向量的平均值；以及以所述改进的色同步信号替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其中控制至少一个将所述正常色同步信号相位所分解成的正交分量来生成所述改进的色同步信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其中控制所述一个正交分量的相位以便在所选择的行中产生一个改进的色同步信号，该改进的色同步信号的相位与所述正常色同步信号的相位相差的量值比其它行中所述改进的色同步信号的相差的量值大，其中在所述多个连续行的范围内用较大相差的改进的色同步信号有规则地替换所述正常的色同步信号。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在所述其它行中所述改进的色同步信号与所述正常色同步信号相位的相差减至最小。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述正常色同步信号的相位向量可分解成U和V正交分量，通过在所选行中产生所述V分量的反相来控制至少一个正交分量的所述相位。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述连续行是(n+0)、(n+1)、(n+2)和(n+3)行，其中n是整数，在(n+2)行中产生所述V分量的反相。
29.根据权利要求23所述的方法，其中在连续行的组中用所述改进的色同步信号替换所述正常色同步信号，用包含所述正常色同步信号的数行分开连续的组。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述连续行的组形成一个第一区域，所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位不同。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述连续行的组形成一个第一区域，所述数行形成第二区域；其中所述第一区域在一帧的一场中的定位与所述第一区域在所述帧的其它场中的定位相同。
32.根据权利要求23所述的方法，其中用所述改进的色同步信号替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号的所有周期。
33.根据权利要求23所述的方法，其中用所述改进的色同步信号仅替换所述多个连续行中的所述正常色同步信号的某些周期，以产生包含所述正常和所述改进的色同步信号周期二者的色同步信号间隔。
34.根据权利要求23所述的方法，其中所述改进的色同步信号在所述连续行中所具有的行对行的相位序列与所述正常色同步信号在所述连续行中的行对行的相位序列不同。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述改进的色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位与所述正常色同步信号在所述行对行的相位序列中的相位相差90°。
全文摘要
用作为复制禁止信号的改进的色同步信号替换从视频(n+0)行至(n+1)行的正常色同步信号。通过控制正常色同步信号相位所分解的正交向量来控制改进的色同步信号的相位,改进的色同步信号的相位向量等于(n+0)至(n+3)行中正常色同步信号的相位向量的平均值。(n+2)行中的改进的色同步信号的相位向量与正常色同步信号相位向量的相差为135°并在VCR记录和再现时产生图像干扰。(n+0)、(n+1)和(n+3)每行中改进的色同步信号的相位向量与正常色同步信号的相位向量相差45°。
文档编号H04N5/913GK1171702SQ9711300
公开日1998年1月28日 申请日期1997年4月8日 优先权日1996年4月18日
发明者郡照彦 申请人:索尼公司