CN1747038B - 带水印的记录载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及记录载体(1)，它包括基本平行的以标记形式存储数据的纹迹图案(2)，其中数据是用通道代码方法编码的。所述记录载体还包括水印(3)，通过控制通道代码参数以便在记录载体的标记中引入预定的行程分布来设置所述水印。引入的所述行程分布将产生亮度差。本发明还涉及读取记录载体的装置、在记录载体上设置水印的方法以及在记录载体上设置水印的装置。

Description

带水印的记录载体

技术领域

本发明涉及记录载体，它包括以标记形式存储数据的基本上平行的纹迹图案，纹迹图案中的数据是用通道代码方式编码，所述记录载体包括水印。

本发明还涉及用于读取记录载体的设备、在记录载体上设置水印的方法以及在记录载体上设置水印的设备。

背景技术

从美国专利US5,608,717得知这种类型的记录载体，所述文件公开一种具有记录表面和图案显示区的记录载体。记录表面的目的是以坑点图案的形式存储数据，这些数据是用通道代码编码的。通过对其平均光学反射率彼此不同的、给定的不同坑点图案的选择，来设置所述水印。在这种情况下，水印应被理解为难于再现和清除的一种标记。

这样的记录载体的缺点是：必须保留记录载体上图案显示区部分，因此所述记录载体上只能寄存较少的数据。事实上，设置在所述图案显示区的图案并不是数据图案，而是特别选择的用于提供可视图案的图案。

发明内容

本发明的一个目的就是实现一种记录载体，在该记录载体上设置水印而不会对记录载体的可用数据容量产生负面影响。

按照本发明，通过具有以下特征的记录载体来实现这个目的：控制所述通道代码的参数以便将预定的行程(run length)分布引入记录载体上的水印中、使得记录载体上的所述水印能够被检测到。通过用这种方法在记录载体上设置水印，就有可能在与数据相同的位置上设置水印。因此，所述水印不会牺牲记录载体的可用数据容量。

特别是，本发明者已经认识到有可能通过控制通道代码的参数而将预定的行程分布引入记录载体上的标记中。这产生一种亮度差，确保能够检测到记录载体上的水印。这些亮度差是由以下事实产生的：具有短行程的坑点以不同于具有较长行程的坑点的角度反射光线。当设置水印时，编码数据本身自然不会改变。可以说，所述水印被交织在编码数据中。

按照本发明的记录载体的一个实施例的特征在于：纹迹与纹迹之间的预定的行程分布是相关的、使得水印可以被目视检测。已经发现，通过使纹迹与纹迹之间的预定的行程分布相关，有可能在记录载体上行程一种可目视检测的水印，即用肉眼来检测水印。显然，这样的水印比不能目视检测的水印容易检测得多。本发明人进行的试验证明，如果有可能完全可视地在记录载体上设置所需的水印图像，那么，重要的是知道记录载体上水印的确切位置。

可以选择一个单词、例如一个商号作为可目视检测的水印。这样的水印可以用作，例如，表示记录载体的原型。此外，也有可能以商标侵权为由，控告某人将记录载体的信息和可目视检测的水印都复制到另一个记录载体上。而且，由于记录载体的出现会产生积极的影响，所以可目视检测水印也可以具有商业功能，例如，将有关的艺术家的影像设置在音乐CD盘的水印中。此外，把一个词记录在记录载体上就可以省去在记录载体的上侧进行印刷。这降低了记录载体的生产成本。

按照本发明的记录载体的另一个实施例的特征在于：水印是不可目视检测的。在某些情况下，不可目视检测的水印将是最佳的。不可目视检测的水印被理解为意味着所述水印只能用光检测器检测。这种水印的优点是不能直接清楚所述记录载体带有水印。因此，可能的窃贼将会重现考虑千方百计试图清除水印。

按照本发明的记录载体的另一个实施例的通道代码为用于CD数字音频唱盘的EFM通道代码，其特征在于：所述是参数合并位的选择。在由CD数字音频唱盘记录载体说明的CD标准(称为“红皮书”)中，给出了一种选择合并位组合的算法。这些合并位具有双重目的。它们用于将不同的EFM通道代码字“粘着”一起以及用于使信号的低频分量最小。在美国专利US4,501,000中描述了这种EFM通道代码。由本发明人进行的试验证明，对所述算法的偏离不能马上导致降低播放CD的可能性。已经发现，借助于对所述算法的偏离，有可能局部地提供行程分布的差异。这导致亮度差，后者有可能用于在记录载体上提供水印。这样的记录载体还具有重要的优点：当记录载体上的数据被复制时，所述水印将丢失。事实上，由于存在记录载体上数据之间的合并位没有包含与数据相关的信息，因此，CD重放器/写入器将忽略这些合并位。在大多数情况下，即使逐位地复制盘中内容，由于不同记录载体之间的生成偏差的缘故，水印将消失。

按照本发明的记录载体的另一个实施例的特征在于所述参数是来自选择表的信息字的通道字之间的选择、例如DVD中使用的EFM+通道代码中的信息字1至88(包含88)，或者是在同步字之间的选择，或者是在状态之间的选择。例如，已经发现，对于EFM+通道代码，有可能以一种可以设置水印的方式修改编码数据的行程分布。所述通道代码在欧洲专利说明书EP 0745254B1中作了说明。例如，有可能通过对信息字1至88(包含88)的通道字的选择来修改行程分布。还有可能通过对同步字或编码状态的选择来修改行程分布。

按照本发明的记录载体的另一个实施例的特征在于所述参数是来自选择表的信息字的通道字之间的选择、例如DVD中使用的EFM+通道代码中的信息字1至88(包含88)，或者是在同步字之间的选择，或者是在状态之间的选择。这样的水印可以用于跟踪相关的写入装置。按照本发明的记录载体的另一个实施例的特征在于记录载体具有两个区域，其中，在第一个区域中控制所述通道代码的参数以便在记录载体的标记中引入预定的行程分布、使得所述记录载体上的水印是可检测的、同时使得所述水印不出现在第二区域中。

本发明还涉及用于读取记录载体的设备，所述设备包括用于通过光斑检测记录载体上的标记的系统和用于控制所述光斑位置的跟踪装置，所述设置的特征在于所述设备包括用于确定记录载体上所述标记的行程分布的特性、以便检测水印的检测装置。根据本发明的所述设备提供检测记录载体上的水印的可能性，其中，已经通过在记录载体的标记中设置给定行程分布而在所述记录载体上引入水印。

所述设备的实施例的特征在于所述检测装置还适用于确定不代表按照通道代码编码的数据的标记的行程分布特性。根据本发明的所述设备的优点是它既能够确定代表数据的标记的行程分布又能够确定代表数据的标记的行程分布。

所述设备的另一个实施例的特征在于所述检测装置包括行程计数器。所述行程记数器提供确定已编码数据的行程分布的可能性。这种行程分布信息可以用于检测可能存在于记录载体上的水印。在所述设备的另一个实施例中，所述设备包括用于随是否检测到水印而定地允许读出记录载体的装置。

本发明还涉及在记录载体上设置水印的方法，所述方法包括以下步骤：

●接收未编码数据，

●接收关于将要设置在编码数据中的水印的信息，

●利用通道代码将未编码数据编码成编码数据，其中，在关于水印的信息的影响下控制所述通道代码参数以便在记录载体的标记中引入预定的行程分布、使得记录载体上的水印是可检测的，

●把所述编码数据存储在记录载体上。

在所述方法的实施例中，所述方法还包括以下步骤：

●根据所述水印信息计算合并位。

本发明还涉及用于在记录载体上设置水印的设备，所述设备包括用于接收未编码数据的接收装置，所述接收装置还适合于接收关于待设置在编码数据中的水印的信息，所述设备还包括用以利用通道代码将所述未编码数据编码成编码数据的的编码装置，其中，在用于在记录载体的标记中引入预定的行程分布的水印信息的影响下控制所述通道代码参数、使得记录载体上的水印是可检测的，所述设备还包括用于把所述编码数据存储在记录载体上的装置。

附图说明

参考以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面将得到阐述，使其显而易见。

在附图中：

图1示出短行程坑点和长行程坑点的光反射，

图2a示出了在(x，y)坐标上的水印，

图2b示出了在(γ，)坐标上的水印，

图2c为放大了的图2b所示的水印，

图3示出用于计算合并位的最佳选择的算法的代码，

图4示出所述合并位在EFM通道字之间的定位，

图5示出用于确定合并位最佳选择的决策树，

图6是表示CD-DA盘的标准行程分布和通过所述算法修改的行程分布的图表，

图7是表示带和不带水印的记录载体的光谱密度的曲线图，

图8示出放大的图7曲线图，

图9示出水印的实例，

图10示出图9的在记录载体上的水印的实例，

图11示出用于读取记录载体的装置。

具体实施方式

图1示出短行程坑点和长行程坑点的光反射。通过设置预定的行程能够在记录载体上实现不同的亮度。正如已经说明的，这种不同亮度是由不同行程产生不同发射光引起的。对于短行程(＝高频)盘，与长行程(＝低频)盘相比它将以较大角度反射光。这图解说明于图1中。图1示出反射来自光源的光线的记录载体1。接着检查位置A和B的光通量。点A的效应如下：相对较小的光通量来自短行程盘上所述位置，而相对较大的光通量来自长行程盘上所述位置。现在B点的效应说明如下：相对较小的光通量来自长行程盘上所述位置，而相对较大的光通量来自短行程盘上所述位置。

当相同的行程分布被指定用于给定的记录载体部分时，将出现一种直观效果、一种可目视检测的水印。对于较小的表面(例如，一条纹迹)，在现场，行程分布是肉眼看见的，但是可以用信息级的检测器检测到。为了产生可目视检测到的水印，应当逐条纹迹地对行程分布进行相关处理。因此，必须知道记录载体上用坐标(x，y)或者坐标(γ，)表示的精确位置。图2a示出在坐标(x，y)上的水印。图2b示出在坐标(γ，

)上的水印3。图2c示出放大了的图2b的水印3。该放大的图表明水印3扩展到多条纹迹2。为了确定记录载体1上的精确位置，图2a的水印中给定的(x，y)位置被转换为图2b，c的水印中相关的(γ，

)位置。

另一方面，有可能将每一个(x，y)位置转换为正弦/余弦表示法中该位置的表示。为了减少计算时间，还可以将记录载体分成例如1000个同心圆并计算每一个圆上的水印所在的位置。由于CD有约20000个纹迹，这就是说在给定点的计算每20条纹迹进行一次。

由(γ，

)位置计算待形成水印部分的精确通道位。为了对这些通道位定位，还必须知道每个周期的通道位数目。试验已证明，必须非常精确地知道或者应当计算记录载体的中心线速度(CLV)、间距(记录载体上连续纹迹之间的距离)和记录载体上写入区的开始半径。试验发现，如果要能够在CD-DA盘上提供可目视检测的水印，那么，必须知道精度为1E-6的(CLV×间距)以及精度为1.6μm的开始半径和停止半径。

通过在记录载体上的固定位置设置水印，可以防止水印被逐位复制。这样，在读取记录载体的设备中，例如，就可以借助测速信号检测是否总是在所述盘的相同角落测量到水印。事实上，已经发现，在逐位复制情况下，基本上不可能保证复制时给定的通道位在所述盘上精确地占据与原版上的相同的位置。

合并位特别用于CD数字音频盘的通道代码中。如前所述，这些合并位具有双重目的。它们用于把不同的EFM通道字“粘着”在一起以及使信号的低频分量最小。为了控制所述信号的低频分量，把运行数字和(Running Digital Sum(RDS))值保持在限定值范围内。这就称作为DC控制(在此情况下DC是直流的缩写)。所述RDS值表示是否还有“0”或“1”的通道位值出现在信号中。通过保持RDS值尽可能在零附近，就能保证信号的低频分量足够小。由于给定合并位的选择可能引起信号的额外跃迁，所以，合并位的选择会影响RDS值。红皮书建议一种通过一个EFM字来预计使信号的DC分量最小的算法。

本发明人发现，合并位的正确选择提供在CD-DA盘上设置可目视检测的水印并施加足够的DC控制的可能性。在第一实施例中，通过以下简单的算法来实现这一点。对于将要变亮的区域，选择具有跃迁的合并位组合；对于将要变暗的区域，选择没有跃迁的合并位组合。当选择具有跃迁的合并位组合并且还存在其它可能性时，就选择了导致最小RDS值的合并位组合。当RDS值在给定瞬间超过了预先确定的最大值时，即使牺牲可见水印的对比度，也总是选择将导致最小RDS值的合并位组合。关于带有按照所述算法设置的水印的记录载体的试验证明，不会影响播放所述记录载体的可能性。然而，信号的低频分量(在通道位的频谱中表示为“凹口”)比根据红皮书的标准的CD-DA盘上的信号的低频分量大。

第二实施例以“n个符号预测”为基础和使用线性编程技术。所述算法既能产生具有良好对比度的水印又能产生良好的通道位频谱。所述频谱可以与通过在按照红皮书的EFM通道编码中使用的“一个符号预测”算法得到的频谱相比拟。图3示出计算合并位最佳选择的算法代码。所述代码是使用线性编程技术来计算正确的合并位组合的简单的实施方案。在每一次迭代中都产生各种可能的合并位组合并进行测试，得到最佳结果。换句话说，选择所有四种可能的合并位组合，并计算每一种组合的DSV值和水印的对比度。接着，在由通道代码施加的行程限制继续得到满足(在EFM通道代码情况下，k的限定值为2以及d的限定值为10)的同时，选择确保DSV值在给定的限制范围内并使水印的对比度最大的组合。

下面将参照图4和图5阐明所述算法。图4示出在EFM通道字之间的合并位的定位。图5示出确定合并位的最佳选择的决策树。在图5中，决策树的深度为3，即，在确定最佳合并位组合时预计3个EFM字，这就称作为“3符号预测”。因此，存在64(＝4×4×4)种可能的合并位组合。所述算法产生所有64种可能性并计算对通道代码施加的限制所允许的并且确保DSV值在指定的限制值范围内和水印的最大对比度的那些可能性。所述算法使用了多个参数。它们的含义如下：

可能的解决方案：没有考虑限制的任何可能的合并位组合。

可能的解决方案是可行的：对通道代码施加的限制得到满足的合并位组合。

t[n]：表示需要跃迁还是非跃迁。

number_of_ones_within：表示在给定的合并位组合中“零”的个数。

计算RDS：根据参数“start_sign”和计算的合并位组合计算RDS值。最后的EFM字具有索引n。

图6，7和8是根据上述算法计算的信号的行程分布和光谱密度的图表。图6是表示CD-DA盘(通常的DC)的标准行程分布和通过所述算法修改的行程分布图表。该图示出用所述算法修改的行程分布([-10，10]跃迁)，其中修改的行程分布具有较大数目的短行程以及用所述算法修改的行程分布([-10，10]非跃迁)，其中修改的行程分布具有较大数目的长行程。该图表示RDS值保持在[-10，10]间距内的情况。

在“[-10，10]跃迁”情况下，这意味着选择这样的合并位组合，它们提供跃迁(尽最大可能)、使得存在比长行程多的短行程。如果存在RDS值超过间距的危险，则选择确保RDS值保持在间距内的合并位组合。这样一种选择将导致较大数目的短行程，这种情况表示在图6中(特别是对于行程3和4)。为了确定可能的合并位组合，在此情况下预计了3个EFM字(“3符号预测”)。

在“[-10，10]非跃迁”情况下，通过选择允许情况下的非跃迁(在RDS值不落在指定的间距以外的情况下)来确保信号中出现较大数目的长行程。这样一种选择将导致较大数目的长行程，这种情况表示在图6中(特别是对于行程8，9，10和11)。在这种情况下也应用“3符号预测”。

通过修改RDS值，有可能在DC控制和水印对比度之间找到所需要的平衡。在间距为[-5，5]的情况下，结果信号的低频分量变小(改善了DC控制)，但是由于在大多数情况下没有选择确保大对比度的合并位组合、而是选择确保RDS值保持在强制的间距里的合并位组合，因此水印的对比度也将减小。已经发现，当间距减小时“光谱凹口”变得更宽。

不是利用一些EFM字进行预计以便计算任何可能的合并位组合的冗余RDS，而是有可能利用另一种可供选择的方法：通过大量EFM字进行预计并计算相关的光谱密度以确定最合适的合并位组合。

图7是显示带有或不带有水印的记录载体的光谱密度曲线图。图8是图7曲线图的放大，显示了用dB表示的光谱密度。在这种情况下，通过使用跃迁和非跃迁在记录载体上产生水印，其中RDS值必须保持在[-5，5]的间距内。这就是说，例如，在产生水印的位置上选择短行程的数目较多，而在没有产生水印的位置上增加选择长行程的数目。这与图6中的情况完全不同，在图6中选择是用于改变设置水印的位置上的行程分布，而没有设置水印的位置上的行程分布没有改变。用这种方法就能够提高所设置的水印的对比度。

根据图7，带有水印的记录载体上的信号频谱与不带水印的记录载体上的信号频谱看来似乎基本上对应。这特别适用于如图8中可以看到的低频端的频谱。

图9示出水印的实例，而图10示出所述水印在记录载体上的实例。本发明成功地在小型光盘上设置了RDS间距为[-5，5]的这种水印。

本发明不仅涉及设置有水印的记录载体和设置水印的方法，而且还涉及读取带水印的记录载体的装置。图11示出了这种装置。所述装置配备有用于旋转记录载体1的驱动装置26和用于读取记录载体上的纹迹的读头27。读头27包括：已知型号的光学系统，用于借助于通过对光束进行平行校准的光学元件、例如准直透镜39的光束29，产生聚焦在记录载体纹迹上的光斑28；以及用于将光束聚焦的物镜40。光束29由辐射源41、例如波长为780nm及光功率为3mw的红外激光二极管产生。读头27还包括用于将光束29聚焦在记录载体上的动臂机构以及用于在径向上将光斑28精细地定位在纹迹中心的跟踪动臂机构30。也可以通过改变物镜40的位置来使激光束跟随纹迹。在被记录载体反射后，通过已知型号的检测器42、例如象限检测器来检测光束29并产生检测信号31，后者包括：读信号、跟踪误差信号、聚焦误差信号、同步信号和锁定信号。为此目的，可以使用，例如光束分离器立方体43、极化光束分离器立方体、半反射膜或延迟器。配备有跟踪装置32的所述装置与读头27连接，接收来自读头27的跟踪误差信号并控制跟踪动臂机构30。检测信号31加到用于检测可能出现在待读出的记录载体上的水印的检测装置34。例如，可以以用于确定数据的行程分布的行程计数器的形式构成检测装置34。可以根据所述分布来检测水印。

在行程计数器的简单的实施例中，行程计数器对长度为I3的行程的数目计数。通过为记录载体的不同部分引入不同数目的长度为I3的行程(通过合适地选择合并位组合)，有可能在记录载体上设置密钥。所述装置可以通过比较在不同位置上出现的长度为I3的行程的数目来检测所述密钥。

在可能的水印检测之后，根据水印是否被检测到，把读出信号加到允许读出记录载体的装置40上。在所述装置40之后，当记录载体被读出时，读取的信号被转换为输出信息39。所述装置配备用于检测地址信息的地址检测器35和用于在纹迹的径向上对读头27进行粗略定位的定位装置36。所述装置还配备系统控制单元37，用于接收来自控制计算机系统或用户的命令并且用于通过控制线38(例如，连接到驱动装置26、定位装置36、地址检测器35、跟踪装置32以及检测装置34的系统总线)控制所述装置。为此目的，系统控制单元37包括控制电路，例如，微处理器，程序存储器及执行下述过程的控制端口。系统控制单元37也可以以逻辑电路中的状态机的形式实现。

虽然已经参考上述实施例描述了本发明，但是，显然，其它实施例可以有选择地用于达到相同的目的。按照本发明，提供改变行程分布的的可能性的通道代码的任何参数可以用于在记录载体上设置水印。本发明不局限于已经在其上设置水印的小型光盘，而可以用于CD-R，CD-RW，DVD盘以及任何其它能够使用通道代码设置水印的光学记录载体。而且，可以认为，本发明在于任何新颖的特征和/或特征组合。

Claims (5)

1.一种记录载体(1)，包括相邻的用于以具有行程的标记的形式存储数据的纹迹(2)，其中所述数据利用通道代码来编码，所述记录载体包括水印(3)，控制所述通道代码的参数，以便在所述记录载体上引入所述标记的预定的行程分布，使得所述水印在所述记录载体上是可检测的，

其特征在于：预定的行程分布在纹迹和纹迹之间是相关的，形成具有短的行程的第一位置和具有长的行程的第二位置，在所述第一位置中相对少量的光被反射，在所述第二位置中相对大量的光被反射，使得所述水印是视觉上可检测的，并且通过控制通道代码的参数而不改变编码的数据，在与所述编码的数据相同的位置上提供所述水印。

2.如权利要求1所述的记录载体，其中所述通道代码是用于CD数字音频盘的EFM通道代码，所述通道代码包括选择合并位，其特征在于：所述参数是对合并位的选择。

3.如权利要求1所述的记录载体，其特征在于：所述参数是在来自可选的表的信息字的通道字之间的选择，或者在同步字之间的选择，或者在编码状态之间的选择。

4.如权利要求3所述的记录载体，其中来自可选的表的所述信息字是在DVD中使用的EFM+通道代码中的1到88且包括88的信息字。

5.如权利要求1所述的记录载体，其特征在于：所述记录载体具有两个区，其中，在第一区中控制通道代码的参数，以便将预定的行程分布引入所述记录载体上的所述标记中，使得所述水印在所述记录载体上是可检测的，同时没有水印出现在第二区中。

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