Патент на изобретение №2256956

(54) ЗАЩИТА КОМПАКТ-ДИСКОВ С ЦИФРОВОЙ ЗВУКОЗАПИСЬЮ ОТ КОПИРОВАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу защиты компакт-дисков с цифровой звукозаписью от копирования и компакт-диску. Пользователь может использовать свой дисковод для считывания данных со звукового диска и их записи в компьютерный файл, после чего может быть осуществлено копирование данных. Поэтому для обеспечения защиты от копирования в данные на компакт-диске преднамеренно вводят ошибки, но эти ошибки являются такими, которые устройство воспроизведения звука, в общем случае, пропускает, но они создают помехи при считывании звуковых данных устройством считывания данных. При этом синхрогруппы S0 и S1 подкода располагают на один кадр позже, чем в стандартном варианте, а данные внутри каждого кадра остаются теми же самыми. Устройство воспроизведения звука разделяет байты данных из каждого кадра, находящегося в секторе, на выборки и продолжает воспроизведение диска несмотря на то, что отображение времени оказывается неточным. Техническим результатом является обеспечение нормального воспроизведения любыми устройствами при условии невозможности создания качественной копии в случае нелегального копирования. 2 н. и 8 з.п.ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к способу защиты компакт-диска с цифровой звукозаписью от копирования и к компакт-диску с цифровой звукозаписью, защищенному от копирования.

Воспроизведение или считывание компакт-дисков с цифровой звукозаписью (КД-ЦЗ) (CD-DA), которые служат носителями для музыки или другой звуковой информации, можно осуществлять посредством более сложных устройств, например дисководов для постоянных запоминающих устройств на компакт-дисках (ПЗУ-КД) (CD-ROM). Это означает, например, что данные, записанные на приобретенном пользователем КД-ЦЗ, могут быть считаны и введены в персональный компьютер (ПК) посредством содержащегося в нем дисковода для ПЗУ-КД и таким образом скопированы на другой диск или другой носитель записи. Следовательно, возрастающая доступность устройств записи, которые могут осуществлять запись на компакт-диски (КД), представляет собой огромную угрозу для музыкальной индустрии.

В предложенном ранее способе защиту компакт-диска с цифровой звукозаписью от копирования осуществляют путем введения неправильных и/или неточных управляющих данных, закодированных на диске. Неправильные данные, закодированные на компакт-диске, либо являются недоступными для устройства воспроизведения КД-ЦЗ, либо оно их, в общем случае, не использует. Следовательно, воспроизведение купленного пользователем легального звукового компакт-диска в устройстве воспроизведения музыкальных компакт-дисков может быть осуществлено обычным образом. Однако наличие неправильных данных делает невозможным воспроизведение компакт-диска посредством дисковода для ПЗУ-КД.

Однако, поскольку звуковой компакт-диск выполнен таким образом, что его воспроизведение не может быть осуществлено на дисководе для ПЗУ-КД, пользователь также не может законным образом использовать дисковод для ПЗУ-КД просто для воспроизведения музыки или другой звуковой информации, записанной на диске.

Понятно, что целесообразным является создание способа защиты компакт-диска с цифровой звукозаписью от копирования, который наряду с тем, что предотвращает возможность изготовления копий дисков, пригодных для использования, не препятствует воспроизведению легальных звуковых дисков на всех устройствах воспроизведения, имеющих функциональные возможности воспроизведения звуковых дисков, или не ухудшает его.

Согласно первой отличительной особенности настоящего изобретения, в нем предложен способ защиты компакт-диска с цифровой звукозаписью от копирования, в котором управляющие данные являются закодированными на компакт-диске, причем способ защиты от копирования содержит в себе этап представления выбранных управляющих данных в неправильном и/или неточном виде, посредством чего неправильные и/или неточные управляющие данные создают помехи при считывании звуковых данных с компакт-диска с цифровой звукозаписью.

В общем случае неправильные и/или неточные управляющие данные размещают таким образом, чтобы они не могли быть исправлены средствами исправления ошибок, имеющихся в существующих устройствах считывания данных. Средства исправления ошибок в некоторых устройствах считывания данных якобы могут обеспечивать “исправление”, но тем самым они осуществляют неправильное представление любых извлеченных данных. В других устройствах считывания данных извлечение данных не может быть выполнено вследствие того, что в них невозможно осуществить исправление ошибок.

В варианте осуществления изобретения неправильные данные, закодированные на компакт-диске, либо игнорируют, либо, в противном случае, они, как правило, не оказывают воздействия на воспроизведение звуковых данных, содержащихся на диске. Следовательно, воспроизведение купленного пользователем легального звукового компакт-диска может быть осуществлено обычным образом на любом устройстве воспроизведения, которое может воспроизводить звуковые данные. Однако, в том случае, если копия защищенного от копирования компакт-диска выполнена путем считывания звуковых данных, то обеспечивают либо невозможность воспроизведения этой копии компакт-диска, либо ухудшение качества полученного с нее звука.

Используемый в этом описании и в формуле изобретения термин “устройство воспроизведения звука” относится к устройствам воспроизведения и дисководам, которые устроены таким образом или же ими управляют так, чтобы обеспечить воспроизведение звуковых данных, содержащихся на компакт-диске с цифровой звукозаписью. Следовательно, в состав таких устройств воспроизведения входят серийно выпускаемые устройства воспроизведения музыкальных компакт-дисков, которые предназначены исключительно для воспроизведения музыки или иной звуковой информации, записанной на компакт-диске. При этом необходимо, чтобы закодированные на компакт-диске неправильные данные, в общем случае, не оказывали бы влияния или не воздействовали бы на обычное функционирование такого “устройства воспроизведения звука”.

Используемый в этом описании и в формуле изобретения термин “устройство считывания данных” относится ко всем устройствам воспроизведения и дисководам, которые устроены таким образом или же ими управляют так, чтобы обеспечить считывание данных, содержащихся на диске, например, посредством извлечения содержащихся на диске данных или осуществления доступа к ним иным способом. Следовательно, в состав таких устройств воспроизведения входят дисководы для ПЭУ-КД (CD-ROM), которые сконфигурированы таким образом или же ими управляют так, чтобы обеспечить считывание или извлечение данных с диска. Для этого необходимо, чтобы дисковод для ПЗУ-КД обеспечивал возможность, например, воспроизведения легальных КД-ЦЗ, но при этом была бы предотвращена возможность использования такого дисковода для ПЗУ-КД с целью изготовления копий диска, пригодных для использования.

В варианте осуществления способа настоящего изобретения закодированными на компакт-диске данными, которые представлены в неправильном виде, является структура сектора данных на компакт-диске.

Способ по настоящему изобретению может дополнительно и/или в альтернативном варианте содержать в себе и другие управляющие данные, которые являются неправильными и/или неточными.

Известно, что данные на компакт-диске закодированы в виде кадров, а 98 таких кадров обычно сгруппированы в виде сектора. В предпочтительном варианте осуществления способа по настоящему изобретению осуществляют изменение количества кадров, сгруппированных в каждом секторе, по сравнению с их стандартным количеством.

Заявителями было установлено, что качество звука, воспроизведенного посредством устройства воспроизведения звука с компакт-диска, имеющего 97 или 99 кадров в каждом секторе, не ухудшается. В отличие от этого, при перезаписи данных, записанных подобным образом, с использованием устройства считывания данных качество звука ухудшается. Недостающие выборки проявляются в виде фазового шума, который является неприятным.

Понятно, что при необходимости количество кадров в секторе может быть выбрано таким, которое удовлетворяет конкретным условиям.

В предпочтительном варианте изменение управляющих данных, закодированных на компакт-диске, осуществляют до изготовления мастер-диска. В частности, для изменения структуры кадров мастер-диска осуществляют изменение параметров устройства кодирования, используемого в процессе создания мастер-диска.

Настоящее изобретение также распространяется на защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью, в котором управляющие данные являются закодированными на компакт-диске, и в котором выбранные управляющие данные представлены в неправильном и/или неточном виде, причем неправильные и/или неточные управляющие данные размещают таким образом, чтобы они создавали помехи при считывании звуковых данных с компакт-диска с цифровой звукозаписью.

Неправильные и/или неточные управляющие данные обычно размещают таким образом, что не может быть осуществлено их исправление посредством устройств исправления ошибок, имеющихся в существующих устройствах считывания данных.

В предпочтительном варианте осуществления защищенного от копирования компакт-диска с цифровой звукозаписью по настоящему изобретению данные на компакт-диске закодированы в виде кадров, а кадры сгруппированы в виде секторов, при этом количество кадров в каждом секторе является нестандартным.

Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью согласно изобретению может иметь только нестандартные секторы, либо неправильными и/или неточными могут быть и другие управляющие данные.

Ниже приведено описание вариантов осуществления настоящего изобретения посредством примеров со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг.1 приведено схематическое изображение компакт-диска, на котором показана дорожка записи данных в виде спирали,

на Фиг.2 показана схема устройства воспроизведения звука для компакт-дисков,

на Фиг.3 изображена структура кадра данных, закодированного на компакт-диске,

на Фиг.4 изображен одиночный сектор, в котором сгруппировано несколько кадров,

на Фиг.5 изображен стандартный сектор из Фиг.4 вместе с нестандартным сектором,

на Фиг.6А и Фиг.6Б изображен способ, посредством которого устройство считывания данных осуществляет обработку секторов, на Фиг.6А показан прием стандартных секторов, а на Фиг.6Б показано использование нестандартного сектора,

на Фиг.7 показано то, как устройство воспроизведения звука использует кадры данных, расположенные в нестандартном секторе.

Компакт-диск с цифровой звукозаписью (КД-ЦЗ), который является носителем для музыки и воспроизведение которого осуществляют в устройстве воспроизведения звука, например, в обычном устройстве воспроизведения компакт-дисков, создают и записывают в стандартном формате, известном как стандарты, указанные в “Красной книге” (Red Book standards). В “Красной книге” помимо определения физических параметров диска, например, его размеров и его оптических свойств, таких как длина волны излучения лазера, также заданы формат сигнала и используемый способ кодирования данных.

Известно, что использование стандартов, указанных в “Красной книге”, обеспечивает возможность воспроизведения любого КД-ЦЗ, созданного в соответствии с этими стандартами, на любом устройстве воспроизведения звука, которое создано в соответствии с этими же стандартами.

На Фиг.1 приведено схематическое изображение спиральной дорожки 4 записи на компакт-диске (КД) 6. Эта спиральная дорожка 4 записи на КД-ЦЗ разделена на начальную дорожку 8, несколько последовательных музыкальных или звуковых дорожек (фонограмм) 10 и конечную дорожку 12. Начальная дорожка 8 содержит в себе оглавление (ОГЛ) (ТОС), посредством которого для устройства воспроизведения указывают отслеживаемые фонограммы, а конечная дорожка 12 предупреждает об окончании спиральной дорожки 4 записи.

В начале работы устройство воспроизведения звука всегда осуществляет доступ к начальной дорожке 8. После этого может быть осуществлено последовательное воспроизведение музыкальных фонограмм, так как считывающая головка отслеживает дорожку 4 записи с начальной дорожки до конечной дорожки. В альтернативном варианте устройство воспроизведения перемещает считывающую головку в начало каждой фонограммы по мере необходимости.

Постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (ПЗУ-КД) (CD-ROM) выглядит для невооруженного глаза точно так же, как и КД-ЦЗ, и имеет такую же спиральную дорожку записи, разделенную на сектора. Однако устройства считывания данных, например дисководы для ПЗУ-КД, являются гораздо более сложными и позволяют обеспечивать считывание данных и обработку информации из каждого сектора компакт-диска в соответствии с типом этих данных или информации. Устройство считывания данных может осуществлять перемещение путем считывания информации из каждого сектора, посредством чего считывающая головка может быть приведена в движение для обеспечения доступа к любой соответствующей части спиральной дорожки 4 записи по мере необходимости.

Для обеспечения возможности считывания любого ПЗУ-КД (CD-ROM) любым устройством считывания данных, компакт-диски и устройства считывания также создают в соответствии со стандартами, которые в данном случае известны как стандарты, указанные в “Желтой книге” (Yellow Book standards). Эти стандарты, указанные в “Желтой книге”, содержат в себе стандарты, содержащиеся в “Красной книге”, но распространяются на более широкую область. Следовательно, может быть осуществлено такое управление устройством считывания данных, например дисководом для ПЗУ-КД, которое обеспечивает воспроизведение КД-ЦЗ.

Способность устройства считывания данных осуществлять доступ, извлекать, или иным образом выполнять считывание данных, содержащихся в КД-ЦЭ, создает проблему для музыкальной индустрии. Пользователь может использовать свой дисковод для ПЗУ-КД для считывания данных со звукового диска и их ввода, например, в компьютерный файл, после чего эти данные могут быть скопированы. Возрастающая доступность устройств записи, которые могут осуществлять запись на компакт-диски, означает, что в настоящее время частные лица и организации имеют свободный доступ к технологии изготовления точных копий звуковых компакт-дисков. Это вызывает большую тревогу в музыкальной индустрии.

Устройство воспроизведения звука, представляет ли оно собой специализированное устройство воспроизведения музыкальных компакт-дисков, либо более сложный дисковод для ПЗУ-КД, которым управляют таким образом, что он осуществляет воспроизведение звукового диска, выполняет поиск и использует только те данные, которые закодированы в соответствии со стандартами, указанными в “Красной книге”. Более того, при возникновении ошибки в данных устройство воспроизведения звука обычно продолжает воспроизведение, а не делает попытку исправить ошибку. Например, в том случае, если считывающая головка переместилась к началу фонограммы и начала воспроизведение этой фонограммы, то устройство воспроизведения звука продолжает воспроизведение этой фонограммы до ее конца даже в том случае, если становится очевидным наличие какой-либо ошибки, например, в информации о распределении временных интервалов. В отличие от этого, устройство считывания данных устроено таким образом, что осуществляет распознавание и исправление ошибок. Поэтому в настоящем изобретении предложено преднамеренное введение ошибок в данные, обусловленные “Красной книгой”, но эти ошибки должны быть такими, которые устройство воспроизведения звука, в общем случае, пропускает, но которые создают помехи при извлечении или считывании звуковых данных устройством считывания данных. Это означает, что устройство считывания данных либо неспособно считать звуковой диск, и/либо создает копии с ухудшенным качеством звука.

Поскольку способ кодирования данных на КД-ЦЗ (CD-DA) и на ПЗУ-КД (CD-ROM) является хорошо известным и обусловлен соответствующими стандартами, то нет необходимости приводить здесь его подробное описание.

В кратком изложении, кодирование данных на компакт диске в виде кадров осуществляют посредством EFM-модуляции (преобразования 8-разрядного кода в 14-разрядный). На Фиг.3 показан формат кадра, и из него очевидно, что каждый кадр содержит в себе данные синхронизации, биты подкода, обеспечивающие символы управления и отображения, информационные биты и биты проверки на четность. Каждый кадр содержит в себе 24 байта данных, которые представляют собой звуковые данные для КД-ЦЗ. Символы Р, Q, R, S, Т, U, V, W подкода скомпонованы в виде блоков подкода, а первыми двумя символами в каждом из них являются синхрогруппы S0 и S1.

Согласно стандарту необходимо, чтобы в виде сектора были сгруппированы 98 таких кадров. Как показано на Фиг.4, начало каждого сектора определяется появлением символа S0, служащего в качестве символа подкода первого кадра, и появлением символа S1, служащего в качестве символа подкода следующего кадра.

На Фиг.2 показана схема устройства воспроизведения звука с компакт-диска 6. Из чертежа видно, что аналоговый сигнал, обнаруженный оптической системой, обозначенной, в общем случае, позицией 14, преобразуют в цифровой вид с EFM-модуляцией посредством преобразователя 16. В устройстве 18 декодирования производят декодирование EFM-модулированных данных, а в каскаде 20 осуществляют исправление ошибок. Результирующие 24 байта данных, полученные из каждого кадра, разделяют на выборки по 4 байта и осуществляют их синхронизацию при постоянной скорости передачи в цифроаналоговом преобразователе (ЦАП) 22 для создания выходного звукового сигнала.

В настоящем изобретении предложен вариант, в котором, как показано на Фиг.5, каждый сектор содержит в себе нестандартное количество кадров, а рядом с сектором, содержащим в себе 99 кадров, показан стандартный сектор из 98 кадров. В изображенной на Фиг.5 нестандартной компоновке синхрогруппы S0 и S1 подкода расположены на один кадр позже, чем в стандартном варианте. Данные внутри каждого кадра остаются теми же самыми. Следовательно, это означает, что в каждом секторе имеется дополнительный кадр F.

Было выяснено, что в устройстве воспроизведения звука 24 байта данных из каждого кадра в секторе разделены на 4-байтовые выборки. Устройство воспроизведения звука осуществляет обработку изображенного на Фиг.5 сектора, состоящего из 99 кадров, способом подобным тому, который приведен на Фиг.7. Однако решение о том, как разделить каждый сектор из 2352 байтов (98 кадров×24 байта), устройство считывания данных принимает произвольным образом, и устройство считывания данных приспособлено к извлечению данных и управлению секторами, состоящими из 2352 байт. Как показано на Фиг.5, при наличии более длинного сектора, содержащего в себе 99 кадров, устройство считывания данных обязано пропустить некоторые из байтов, полученных им из одного сектора. Устройство считывания данных фактически пропускает шесть выборок из каждого сектора или же шесть выборок в течение каждой 1/75-ой секунды, и эти пропущенные выборки проявляются в виде фазового шума.

Таким образом, при использовании устройства считывания данных для создания копии путем считывания звуковых данных с КД-ЦЗ полученная в результате этого копия будет иметь ухудшенное качество звука.

Наличие большего количества кадров воздействует на обычное устройство воспроизведения звука таким образом, что при воспроизведении диска счетчик времени работает несколько медленнее. Это означает, что отображение на устройстве воспроизведения звука любого истекшего времени может оказаться неточным.

В этом изобретении продемонстрировано, что использование секторов с нестандартным количеством кадров является эффективным способом защиты КД-ЦЗ от копирования. Понятно, что в зависимости от обстоятельств количество кадров в секторе может быть выбрано таким, которое удовлетворяет конкретным условиям. Верхнее или нижнее предельные значения выполняемых изменений зависят, например, от таких факторов, как конструкция конкретного устройства считывания данных, и от того, содержит ли в себе диск дополнительно и другие неправильные или недоступные управляющие данные.

Очевидно, что описанный и изображенный на чертежах способ представляет собой лишь один из примеров способа, в котором искажение звуковых данных, полученных путем считывания защищенного от копирования диска, может быть осуществлено посредством использования нестандартных секторов. Возможны и другие варианты. Кроме того, характер полученных в результате этого искажений зависит не только от выполненных изменений структуры секторов данных, но также и от конструкции используемого устройства считывания данных.

Понятно, что для обеспечения защиты от копирования компакт-диск может содержать в себе только лишь нестандартные сектора. В альтернативном варианте компакт-диск может дополнительно содержать в себе и другие неправильные или недоступные управляющие данные.

Понятно, что могут быть выполнены изменения и модификации вышеописанных вариантов осуществления, подпадающие под объем патентных притязаний настоящей заявки на изобретение.

Формула изобретения

1. Способ защиты компакт-диска с цифровой звукозаписью от копирования, на котором записаны звуковые данные и управляющие данные, при этом управляющие данные являются закодированными на компакт-диск, причем способ защиты от копирования содержит этап: представляют выбранные управляющие данные в неправильном и/или в неточном виде, при этом упомянутые выбранные управляющие данные размещены так, чтобы не оказывать неблагоприятного воздействия на воспроизведение звуковых данных на диске устройством воспроизведения звука или устройством считывания данных, но создают помехи при считывании этих звуковых данных устройством считывания данных, и при этом управляющие данные, кодированные на компакт-диске и которые были представлены неправильно, являются структурой сектора данных на компакт-диске.

2. Способ защиты от копирования по п.1, в котором неправильные и/или неточные управляющие данные размещают таким образом, что они не могут быть исправлены посредством средств исправления ошибок, имеющихся в существующих устройствах считывания данных.

3. Способ защиты от копирования по п. 1 или 2, в котором кодирование данных на компакт-диске осуществляют в виде кадров, сгруппированных в сектор, и в котором количество кадров, сгруппированных в каждом секторе, отличается от стандартного.

4. Способ защиты от копирования по любому одному из пп. 1-3, в котором осуществляют изменение управляющих данных, закодированных на компакт-диске, до изготовления мастер-диска.

5. Способ защиты от копирования по п.4, содержащий этап: изменяют параметры устройства кодирования, используемого в процессе создания мастер-диска, для изменения структуры кадров мастер-диска.

6. Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью, на котором записаны звуковые данные и управляющие данные, причем управляющие данные являются закодированными на компакт-диск, и в котором выбранные управляющие данные представлены в неправильном и/или неточном виде, при этом упомянутые выбранные управляющие данные размещены так, чтобы не оказывать неблагоприятного воздействия на воспроизведение звуковых данных на диске устройством воспроизведения звука или устройством считывания данных, но создают помехи при считывании этих звуковых данных устройством считывания данных, и при этом управляющие данные, кодированные на компакт-диске и которые были представлены неправильно, являются структурой сектора данных на компакт-диске.

7. Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью по п.6, в котором неправильные и/или неточные управляющие данные размещены таким образом, что они не могут быть исправлены посредством средств исправления ошибок, имеющихся в существующих устройствах считывания данных.

8. Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью по п.6 или 7, в котором данные закодированы на компакт-диске в виде кадров, а кадры сгруппированы в сектора, в котором каждый сектор содержит в себе нестандартное количество кадров.

9. Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью по любому из пп.6-8, в котором компакт-диск имеет только нестандартные сектора.

10. Защищенный от копирования компакт-диск с цифровой звукозаписью по любому из пп.6-8, в котором компакт-диск имеет нестандартные сектора и дополнительно имеет другие управляющие данные, которые являются неправильными и/или неточными.

РИСУНКИ