Патент на изобретение №2160971

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ СИГНАЛА ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ НА ВИДЕОСИГНАЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике обработки видеосигнала для защиты от копирования, чтобы изменить видеосигнал таким образом, чтобы предотвратить копирование или уменьшить зрительную ценность скопированной кассеты. В соответствии со способом, сигнал цветовой синхронизации в каждой строке изменяют так, чтобы в любой последующей записи видеосигнала были видны изменения точности цветопередачи. Дополнительным усовершенствованием способа является расширение огибающей обычного сигнала цветовой синхронизации до заднего фронта строчного синхроимпульса. Устройство изменения видеосигнала для запрета создания видеозаписи приемлемого качества содержит генератор стробирующих импульсов цветовой синхронизации для выработки стробсигнала цветовой синхронизации, устройство ввода сигнала защиты от копирования, устройство обработки поднесущей. Техническим результатом изобретения является изменение фазы цветовой синхронизации части видеосигнала, замена некоторых периодов видеосигнала с целью защиты от копирования, дополнительные усовершенствования системы ПАЛ, чтобы указанные изменения не влияли на качество цветопередачи при санкционированном приеме. 5 с. и 24 з.п. ф-лы, 13 ил., 4 табл.

Эта заявка на изобретение частично продолжает заявку на изобретение Рональда Квана и Джона О. Райана {Ronald Quan and John O. Ryan), имеющей регистрационный номер 08/438,155 и поданной 9 мая 1995 г., которая имеет название: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРДЩЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ: СИГНАЛА ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ НА ВИДЕОСИГНАЛ (Method And Apparatus For Defeating Effects Of Color Burst Modifications To A Video Signal).

В этой заявке на изобретение заявлено право на приоритет предварительных заявок на патент США под следующими номерами: N 60/010015 с названием: УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ СИГНАЛА ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ЗАПРЕТА ЗАПИСИ НА ВИДЕОПЛЕНКУ (An Improved Method And Apparatus For Modifying The Color Burst To Prohibit Videotape Recording), автор Уильям Дж. Вроблеский (William J. Wrobleski), поданной 16 января 1996 г., N 60/010,779 с названием: УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СИГНАЛ ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ СИГНАЛА ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ЗАПРЕТА ЗАПИСИ НА ВИДЕОПЛЕНКУ (An Advanced Color Burst And Apparatus For Modifying The Color Burst To Prohibit Videotape Recording), автор Уильям Дж. Вроблеский (William J. Wrobleski), поданной 29 января 1996 г.; N 60/014,246 с названием: СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВИДЕОЗАПИСИ ОТ КОПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ РАЗДЕЛЕННЫМ СИГНАЛОМ ЦВЕТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ (A System And Method For Copy Protection Of Video Recording Using An Advanced And Split Color Burst System), автор Уильям Дж. Вроблеский (William J. Wrobleski), поданной 26 марта 1996 г.; N 60/024,393 с названием: СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОПИРОВАНИЯ ЦВЕТОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА СИСТЕМЫ ПАЛ (PAL) (Method Of Copy Protection Of A PAL Color Video Signal), автор Уильям Дж. Вроблеский (William J. Wrobleski), поданной 28 июня 1996 г.; и N 60/021,645 с названием: СПОСОБ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОПИРОВАНИЯ ЦВЕТОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА СИСТЕМЫ ПАЛ (PAL) (Method Of Improved Copy Protection Of A PAL Color Video Signal), автор Уильям Дж. Вроблеский (William J. Wrobleski), поданной 12 июля 1996 г. Все вышеуказанные заявки на изобретение, одновременно находящиеся в процессе рассмотрения, включены путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки видеосигнала и, в частности, к усовершенствованию влияния модуляции фазы компоненты цветовой синхронизации видеосигнала для защиты видеоматериалов от копирования.

Описание предшествующего уровня техники
Разработаны различные способы защиты от копирования, которые изменяют видеосигнал так, чтобы предотвратить копирование или уменьшить зрелищную ценность скопированной видеокассеты (эффективность), в то время как тот же самый сигнал воспроизводится на телевизоре или мониторе с минимумом видимых искажений или без них.

Понятие защиты видеоматериалов от копирования определяют как систему, посредством которой защищенный от копирования видеосигнал может быть просмотрен с минимумом видимых искажений или без них, посредством которой воспроизведение записи такого сигнала либо невозможно, либо при этом вырабатывается сигнал, который значительно ухудшает зрелищную ценность. Необходимо проводить различие между защитой от копирования и шифрованием видеосигнала. Шифрование видеосигнала означает, что видеосигнал не может быть просмотрен. Зашифрованный сигнал можно записывать, но пока он не будет расшифрован, просматривать такую запись при воспроизведении все же невозможно.

Известная схема защиты видеосигналов от копирования включает в себя то, что раскрыто в патенте США N 4,631,603 (‘603) Джона О. Райана (John О. Ryan), выданном 23 декабря 1986 г., права на который переданы фирме Макровижн (Macrovision), и который включен сюда путем ссылки. В патенте ‘603 производят изменение аналогового видеосигнала для того, чтобы препятствовать получению с него видеозаписей приемлемого качества. В нем раскрыто, что к неиспользуемым в других случаях строкам развертки в течение импульса гашения обратного хода кадровой развертки видеосигнала добавляют множество пар импульсов, причем каждая пара импульсов представляет собой отрицательный импульс, за которым следует близко расположенный положительный импульс. Результатом этого является создание таких помех для АРУ (автоматической регулировки усиления) ВМ (видеомагнитофона) при записи такого сигнала, чтобы записанный сигнал было невозможно просматривать из-за наличия чрезмерно темного изображения при воспроизведении записанного сигнала.

Другой известный способ защиты от копирования раскрыт в патенте США N 4,577,216 (‘216) “Способ и устройство для обработки Видеосигнала” (Method and Apparatus For Processing a Video signal) Джона О. Райана (John O. Ryan), выданном 18 марта 1986 г. и включенном сюда путем ссылки, в котором описано изменение цветового видеосигнала для того, чтобы препятствовать получению с него видеозаписей приемлемого качества. В стандартном телевизоре из измененного сигнала получают обычное цветное изображение. Однако на полученном в результате последующей видеозаписи на пленке цветном изображении видны изменения точности цветопередачи, которые проявляются в виде полос или линий искаженного цвета. Эти изменения называют “системой Колорстрайп” (системой цветовых полос) (“Colorstripe^TM system”] или “процессом Колорстрайп” (процессом цветовых полос) (“Colorstripe^TM process”). В коммерческих вариантах осуществления существа этого патента количество строк видеосигнала в поле, имеющем индуцированное искажение цвета или цветные полосы, обычно было ограниченным.

Существо патента ‘603 применимо для аналогового копирования видеокассет и различных систем цифровой передачи и воспроизведения записи, например, цифрового видеодиска (DVD), цифрового ВМ (DVCR) и услуг спутникового телевидения, использующих цифровой телевизионный декодер. Реализация патента ‘603 зависит от действия АРУ записывающего устройства. Записывающие устройства, используемые на производствах для копирования видеокассет, специально изменяют так, чтобы их функционирование не зависело от этого действия АРУ, и таким образом они могут осуществлять запись защищенного от копирования сигнала. Система Колорстрайп (“Colorstripe^тм system”) зависит от системы записи временной развертки сигнала цветности в кассетном видеомагнитофоне. С экономической точки зрения невозможно изменить копирующие кассетные видеомагнитофоны так, чтобы записывать сигнал в соответствии с существом патента ‘216. Таким образом, систему Колорстрайп (“Colorstripe^TM system”) используют прежде всего в системах передачи, на выходе устройств для записи и воспроизведения цифровых видеодисков (DVD); и на выходе цифровых ВМ (DVCR). Ниже рассмотрено более полное обсуждение того, как систему Колорстрайп (“Colorstripe^TMsystem”) включают в состав этих систем.

Видеосигналы цветности (в системах телевидения НТСЦ (NTSC) и ПАЛ (PAL)) включают в себя то, что называют сигналом цветовой синхронизации. Система цветовых полос изменяет сигнал цветовой синхронизации. Подавление сигнала цветовой поднесущей в телевизионном передатчике требует того, чтобы цветной телевизор включал в себя генератор (генератор на 3,58 МГц для НТСЦ (NTSC)) (генератор на 4,43 МГц для ПАЛ (PAL)), который используют при демодуляции для восстановления непрерывного сигнала цветовой поднесущей и восстановления первоначальной формы сигнала цветности. Воспроизведение цвета критично и к частоте и к фазе этого восстановленного сигнала поднесущей. Следовательно, необходимо синхронизировать гетеродин на 3,58 МГц или 4,43 МГц в цветном телевизоре так, чтобы его частота и фаза были синхронны с сигналом поднесущей в передатчике.

Эту синхронизацию осуществляют путем передачи небольшого образца сигнала поднесущей частоты 3,58 МГЦ или 4,43 МГЦ передатчика в течение интервала времени задней площадки импульса гашения обратного хода строчной развертки. На Фиг.1А показан один период гашения обратного хода строчной развертки для цветного телевизионного сигнала системы НТСЦ. На Фиг.1Б и 1В подробно показан сигнал цветовой синхронизации в двух строках видеосигнала. Фазы сигнала цветовой синхронизации в последовательных строках в системе НТСЦ повернуты на 180 градусов относительно друг друга. Импульс синхронизации строчной развертки, передняя площадка интервала гашения строк и длительность интервала гашения являются по существу такими же, как и в черно-белом телевидении. Однако при передаче цветного телевизионного сигнала (как по радио, так и по кабелю) от 8 до 10 периодов поднесущей частоты 3,58 МГц (в системе НТСЦ), которые должны использоваться для синхросигнала цветности, накладывают на заднюю площадку интервала гашения строки. Этот синхросигнал цветности упоминается как “сигнал цветовой синхронизации” или “вспышка”. Размах амплитуды сигнала цветовой синхронизации (как показано, равная 40 единицам ИРИ (IRE – Институт радиоинженеров) для системы телевидения НТСЦ) в обычном случае равен амплитуде импульса синхронизации строчной развертки.

На фиг. 1В показано увеличенное изображение части сигнала из фиг. 1 А, которая фактически включает в себя периоды сигнала цветовой синхронизации. Передачу этого сигнала цветовой синхронизации осуществляют после каждого импульса синхронизации строчной развертки в течение интервалов гашения цветового телевизионного сигнала. Подобные характеристики для интервалов гашения обратного хода строчной развертки и сигнала цветовой синхронизации присутствуют в сигнале системы ПАЛ. Различия между системами ПАЛ и НТСЦ описаны ниже более полно.

Связь фазы сигнала цветовой синхронизации и цветовых компонент сигнала НТСЦ показана на фиг.1Г. Система цветности НТСЦ работает по системе квадратурной модуляции, основанной на R-Y и B-Y или I и Q системах. Для простоты обсуждения мы рассмотрим систему R-Y и B-Y. Как видно из фиг. 1Г, ось R-Y является вертикальной осью, а ось B-Y – горизонтальной осью. Определено, что сигнал цветовой синхронизации находится на оси B-Y и в точке 180 градусов относительно точки 0 градусов, как показано на фиг. 1Г. Процесс демодуляции модулированного сигнала цветности зависит от этого соотношения фаз между различными цветовыми компонентами, показанными на векторной диаграмме из фиг. 1Г, и опорной поднесущей, представленной сигналом цветовой синхронизации. Процессы цветовых полос, описанные в патенте ‘216, и приведенный ниже материал изменяют это соотношение фаз, создающее защишенный от копирования сигнал, в результате чего получают запись сигнала, который потерял свою зрелищную ценность, в то время как защищенный от копирования сигнал отображается на телевизоре или мониторе без искажений (воспроизводимость).

Связь фазы сигнала цветовой синхронизации и цветовых компонент неизмененного сигнала системы ПАЛ показана на фиг. 2В. Система цветности ПАЛ, подобно своему аналогу НТСЦ, работает по системе квадратурной модуляции, с использованием оси U и оси V. Как видно на фиг. 2В, ось U является вертикальной осью, а ось V – горизонтальной осью. Одним из основных различий между системой цветности НТСЦ и телевизионной системой ПАЛ является расположение вектора сигнала цветовой синхронизации. Как показано на фиг. 2В, сигнал цветовой синхронизации системы ПАЛ по определению находится под +/- 45 градусов от оси -U относительно точки 0 градусов. Из-за чередования строк сигнал V переключается на 180 градусов по фазе. Сигнал цветовой синхронизации каждого из них включает синхронизацию. В строках с сигналом +V сигнал цветовой синхронизации находится под +45 градусов относительно оси U. В строках с сигналом -V сигнал цветовой синхронизации находится под -45 градусов относительно оси U. Процесс демодуляции модулированного сигнала цветности зависит от этого соотношения фаз между различными цветовыми компонентами, показанными на векторной диаграмме фиг. 2В, и опорной поднесущей, представленной сигналом цветовой синхронизации. Так называемая мгновенная девиация частоты сигнала цветовой синхронизации используется для генерации импульса идентификатора системы ПАЛ в процессе демодуляции, чтобы соответствующим образом включить процесс демодуляции так, чтобы он реагировал на чересстрочное изменение V-компоненты сигнала. Из-за уникальных характеристик телевизионного сигнала системы ПАЛ имеется необходимость в усовершенствовании процессов цветовых полос, описанных в патенте ‘216, для усовершенствования создания защищенного от копирования сигнала, в результате чего получают запись сигнала, который потерял свою зрелищную ценность, в то время как защищенный от копирования сигнал усовершенствованным образом отображается на телевизоре или мониторе без искажений. Более подробно о системе цветного телевидения ПАЛ см. книгу “Цветное Телевидение” Джеффри Хатсона, Питера Шеферда, и Джеймса Бриса, изданную Книгоиздательской Компанией МакГро Хилл” Лимитед (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ), Мейденхед, Беркшир, Англия (“Color Television” by Geoffrey Hutson, Peter Shepherd, and James Brice, published by McGraw Hill Book Company (UK), Limited, Maidenhead, Berkshire, England).

В вариантах осуществления процесса цветовых полос строки видеосигнала, в которых в течение интервала гашения обратного хода кадровой развертки присутствует сигнал цветовой синхронизации, отсутствует изменение фазы (полосы) сигнала цветовой синхронизации. Таковыми в сигнале НТСЦ являются строки с 10-й по 21-ю и соответствующие строки в сигнале ПАЛ. Цель сохранения изменений в этих строках состоит в том, чтобы усовершенствовать воспроизводимость измененного сигнала. Так как эти строки при воспроизведении записи не видны, то нельзя достичь улучшения эффективности путем изменения этих строк. Предыдущие коммерческие варианты осуществления изменений цветовых полос (модуляция фазы сигнала цветовой синхронизации) осуществляли в диапазоне от четырех до пяти строк видимого поля кадра телевизионного видеосигнала, за которыми следовали диапазоны от восьми до десяти строк видеосигнала без модуляции цветовых полос. Расположение диапазонов фиксировано (“стационарно”) по полю от кадра к кадру. Было установлено, что этот процесс цветовых полос весьма эффективен для кабельного телевидения, в особенности когда он объединен с существом рассмотренного выше патента ‘603.

В системе телевидения НТСЦ начало цветовой синхронизации задано точкой пересечения с нулем (положительный или отрицательный наклон), которая находится перед первым полупериодом поднесущей (сигналом цветовой синхронизации), которая на 50% или более превышает амплитуду сигнала цветовой синхронизации. Следует понимать, что процесс цветовых полос сдвигает фазу периодов сигнала цветовой синхронизации относительно их номинального (правильного) положения, которое показано на фиг.1Б. Сигнал цветовой синхронизации со сдвигом фазы показан на фиг.1Г. Величина фазового сдвига, показанного на фиг. 1В, может достигать 180^oC (максимально возможное значение).

Кроме того, величина фазового сдвига в процессе цветовых полос может изменяться, например, от 20 до 180^o ; чем больше сдвиг фазы, тем больше визуальный эффект с точки зрения сдвига цветности. В процессе цветовых полос для телевидения системы ПАЛ для получения результата используют несколько больший сдвиг фазы (например, от 40 до 180^o).

В любой системе защиты от копирования имеется необходимость в соответствующем балансе между эффективностью защищенного от копирования сигнала при создании ухудшенной копии и необходимостью не оказывать видимых эффектов на воспроизводимость защищенного от копирования сигнала. Однако некоторые телевизоры могут приводить к некоторым небольшим проблемам воспроизводимости при отображении сигнала по вариантам осуществления патента ‘216. В частности, было установлено, что цветовая полоса на телевизоре особенно хорошо видна на некоторых участках “картинки в картинке” (“Р-1-Р”) на экране телевизора. Эти системы используют методы аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования для реализации функции “Р-1-Р”, которая может быть чувствительна к ошибкам фазы в варианте осуществления патента ‘216. Поэтому в основу этого изобретения положена задача разработки усовершенствованного способа и устройства для такого изменения цветного видеосигнала, чтобы стандартный телевизор воспроизводил бы обычное цветное изображение из измененного сигнала, включая изображение “картинки в картинке”, в то время как видеозапись, сделанная с измененного сигнала, приводила бы к появлению раздражающих цветовых помех, препятствуя или запрещая таким образом запись сигнала на видеопленку.

Также возможны другие разновидности процесса Колорстрайп (цветовых полос – Colorstripe^TM).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые удовлетворяют потребность в усовершенствованном способе и устройстве для такого изменения цветного видеосигнала, чтобы стандартный телевизор воспроизводил обычное цветное изображение из измененного сигнала, включая изображение “картинки в картинке”, в то время как видеозапись, сделанная с измененного сигнала, приводила бы к появлению раздражающих цветовых помех, препятствуя или запрещая таким образом запись сигнала на видеопленку.

Авторы настоящего изобретения определили, что возможны усовершенствования существа вышеупомянутого патента США N 4,577,216, в особенности касающиеся воспроизводимости сигнала на телевизоре или мониторе.

В первом варианте осуществления было установлено, что нет необходимости изменять сигнал цветовой синхронизации целиком. Было установлено, что для имеющихся в продаже типовых телевизоров и видеомагнитофонов изменение или модуляция только части из некоторых сигналов цветовой синхронизации дают эффект при создании защищенного от копирования сигнала с одновременным улучшением воспроизводимости на телевизорах и мониторах.

Второй вариант осуществления улучшает воспроизводимость измененного сигнала, продлевая сигнал цветовой синхронизации на так называемый переходной участок телевизионного сигнала.

Третий вариант осуществления дополнительно улучшает воспроизводимость, продлевая сигнал цветовой синхронизации за пределы обычной конечной точки до точки, находящейся непосредственно перед активным видеосигналом. Как во втором, так и в третьем варианте осуществления для оптимизации эффективности защиты от копирования и воспроизводимости измененного сигнала используют различные комбинации измененного или модулированного сигнала цветовой синхронизации с неизмененным или немодулированным сигналом цветовой синхронизации.

В каждом из первых трех вариантов осуществления для системы цветности НТСЦ фаза измененных вариантов сигнала обычно отличается на 180 градусов от номинального состояния сигнала цветовой синхронизации. Также могут быть использованы и другие фазовые углы. Эти три варианта осуществления также пригодны и для системы цветности ПАЛ.

Однако описаны некоторые специализированные варианты осуществления, в которых использованы отличия системы ПАЛ от системы НТСЦ. В вариантах осуществления для системы ПАЛ видоизмененные строки включают в себя сдвиг фазы либо на +90 градусов относительно фазового угла сигнала цветовой синхронизации обычной строки, либо на -90 градусов относительно фазы цветовой синхронизации фазы сигнала цветовой синхронизации обычной строки. Отличия между различными вариантами осуществления для системы ПАЛ состоят в последовательности изменений строк.

Следует понимать, что, как было установлено в каждом из этих вариантов осуществления, нет необходимости изменять или модулировать весь сигнал цветовой синхронизации конкретной цветовой полосы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки, отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при рассмотрении приведенного ниже описания, приложенной формулы изобретения и сопутствующих чертежей, где:
На чертежах с фиг. 1А по фиг. 1В показаны формы стандартных телевизионных сигналов системы НТСЦ;
На фиг. 1Г показана векторная диаграмма неизмененного сигнала системы НТСЦ;
На фиг. 2А показана форма стандартного телевизионного сигнала системы ПАЛ;
На фиг. 2Б и 2В показаны векторные диаграммы неизмененного сигнала системы ПАЛ;
На чертежах с фиг. 3А по фиг. 3Д показаны формы сигналов, поясняющие различные варианты первого варианта осуществления процесса цветовой полосы в соответствии с изобретением;
На чертежах с фиг. 4А по фиг. 4Б показаны формы сигналов, поясняющие различные варианты второго варианта осуществления процесса цветовой полосы в соответствии с изобретением;
На чертежах с фиг. 5А по фиг. 5Г показаны формы сигналов, поясняющие различные варианты третьего варианта осуществления процесса цветовой полосы в соответствии с изобретением;
На чертежах с фиг. 6А по фиг. 6В показаны формы сигналов в варианте осуществления с использованием концепции разделенной цветовой синхронизации без какого-либо изменения сигнала цветовой синхронизации;
На фиг. 7 показан пример варианта осуществления, в котором объединены варианты осуществления, изображенные на чертежах с фиг. ЗА по фиг. 3В, с фиг. 4А по фиг. 4Б и с фиг. 5А по фиг. 5В;
На чертежах с фиг. 8А по фиг. 8Г показаны векторные диаграммы, поясняющие первый вариант осуществления процесса цветовой полосы для системы ПАЛ в соответствии с изобретением.

На фиг. 9 показан ряд векторных диаграмм, поясняющих второй вариант осуществления процесса цветовой полосы для системы ПАЛ в соответствии с изобретением;
На фиг. 10 показана форма сигнала примерного варианта осуществления изобретения в варианте для системы ПАЛ;
На фиг. 11 показана форма сигнала, поясняющая различные варианты четвертого варианта осуществления процесса цветовой полосы для системы ПАЛ в соответствии с изобретением;
На фиг. 12 показана форма сигнала, иллюстрирующая воплощение мгновенной девиацией процесса цветовой полосы в соответствии с изобретением.

На фиг. 13А и фиг. 13Б показаны блок-схемы, поясняющие общее и примерное аппаратное осуществление, охватывающие различные варианты осуществления процесса цветовой полосы в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже описано несколько вариантов осуществления усовершенствованного способа и устройства для такого изменения цветного видеосигнала, чтобы стандартный телевизор воспроизводил бы из измененного сигнала обычное цветное изображение, включая изображение “картинка в картинке”, в то время как видеозапись, сделанная с измененного сигнала, приводила бы к появлению раздражающих цветовых помех, препятствуя или запрещая таким образом запись сигнала на видеопленку.

Сначала приведено описание форм сигнала и способов. Затем приведено описание различных соответствующих схем.

Описание способа
Ниже приведено описание различных способов цветовых полос в соответствии с изобретением.

Ключевая концепция изобретения в каждом из описанных вариантов осуществления состоит в том, что было установлено отсутствие необходимости снять или модулировать весь сигнал цветовой синхронизации конкретной цветовой полосы. Было установлено, что изменение или модуляция только части сигнала цветовой синхронизации цветовой полосы все же являются эффективными в качестве сигнала защиты от копирования для типового видеомагнитофона. Также было установлено, что уменьшение измененной или модулированной части сигнала цветовой синхронизации улучшает воспроизводимость защищенного от копирования сигнала на телевизорах и мониторах. Такое изменение или модуляция только части конкретного сигнала цветовой синхронизации имеет разговорное название – разделенная цветовая синхронизация. Разновидности этой концепции разделенной цветовой синхронизации включают в себя различные варианты осуществления, которые описаны ниже.

На чертежах с фиг. 3А по фиг. 3Д показаны различные варианты разделенного сигнала цветовой синхронизации, которые содержатся в пределах стандартного положения сигнала цветовой синхронизации. Это стандартное положение сигнала цветовой синхронизации показано на фиг. 1Г (для системы НТСЦ), и фиг. 2Б и фиг. 2В (для системы ПАЛ).

На фиг. 3А показан сигнал цветовой синхронизации с изменением или модуляцией сигнала цветовой синхронизации целиком (штриховка обозначает измененный сигнал цветовой синхронизации). На фиг. 3Б показан сигнал цветовой синхронизации с длительностью, равной приблизительно полови первой части обычного сигнала цветовой синхронизации, а оставшаяся часть обычной длительности сигнала цветовой синхронизации имеет измененную или модулированную фазу сигнала цветовой синхронизации, что показано штриховкой. Величина изменения фазы может принимать значения от минимального, равного 20 градусам от обычной фазы, до максимального, равного 180 градусам от обычной фазы.

Эта замена может быть осуществлена только для части конкретного сигнала цветовой синхронизации. Например, для стандартного значения от восьми до десяти периодов сигнала цветовой синхронизации в системе НТСЦ можно осуществить замену, например, первых пяти периодов, последних пяти периодов или любой другой группы, содержащей, например, от четырех до шести периодов. Замененные периоды не обязательно должны следовать друг за другом; можно заменять периоды с чередованием, оставляя “хорошие” (скорректированные) периоды с вкраплениями “плохих” (цветная полоса) периодов. Также возможно добавлять скорректированные периоды сигнала цветовой синхронизации за пределами их обычного расположения, накладывая их на импульс синхронизации строчной развертки, так как они будут обнаружены видеомагнитофоном. Следует понимать, что признание авторами настоящего изобретения необходимости замены только части конкретного сигнала цветовой синхронизации, которую представляет собой лишь часть изобретения. Кроме того, частичная замена также применима к другим вариантам осуществления, описанным далее.

На фиг. 3В показан вариант разделенной цветовой синхронизации, в котором измененная часть находится на первом участке обычной длительности сигнала цветовой синхронизации, а неизмененная часть находится на более позднем участке обычной длительности сигнала цветовой синхронизации.

На фиг. 3Г и фиг. 3Д показано, как в виде сэндвича расположены неизмененная часть сигнала цветовой синхронизации и измененная часть сигнала цветовой синхронизации в пределах обычной длительности сигнала цветовой синхронизации. На фиг. 3Г показано, что неизмененные части сигнала находятся по краям сигнала цветовой синхронизации обычной длительности, а измененная часть находится в середине. Для достижения оптимального баланса между эффективностью и воспроизводимостью, как описано выше, количество измененных частей согласовано с количеством неизмененных частей.

На фиг. 3Д показан иной способ расположения в виде сэндвича неизмененной части сигнала цветовой синхронизации и измененной части сигнала цветовой синхронизации в пределах обычной длительности сигнала цветовой синхронизации. На фиг. 3Д показано, что измененная или модулированная части находятся на краях сигнала цветовой синхронизации обычной длительности, а неизмененная часть находится в середине. Для достижения оптимального баланса между эффективностью и воспроизводимостью, как описано выше, количество измененных или модулированных частей согласовано с количеством неизмененных или немодулированных частей.

На фиг. 4А и фиг. 4В показаны варианты осуществления исполнения процесса цветовой полосы, который имеет разговорное название “Усовершенствованная разделенная цветовая синхронизация”. Для этих исполнений было определено, что воспроизводимость была улучшена путем продвижения в область задней площадки строчного интервала гашения, где будет находиться сигнал цветовой синхронизации (измененный или неизмененный).

На фиг. 4А показана основная комбинация для концепции усовершенствованной разделенной цветовой синхронизации. В этом конкретном варианте огибающую сигнала цветовой синхронизации продлевают вперед до заднего среза строчного синхроимпульса. Как показано на фиг. 4А, сигнал цветовой синхронизации включает в себя измененный или модулированный сигнал цветовой синхронизации от заднего среза строчного синхроимпульса вплоть до участка обычной длительности сигнала цветовой синхронизации. Остальная часть обычной длительности сигнала цветовой синхронизации имеет неизмененную часть сигнала цветовой синхронизации.

На фиг. 4Б показан другой вариант усовершенствованного разделенного сигнала цветовой синхронизации. Здесь огибающая сигнала цветовой синхронизации начинается в момент длительности строчного синхроимпульса и продолжается в область обычной длительности сигнала цветовой синхронизации.

Как и в предыдущем варианте усовершенствованного разделенного сигнала цветовой синхронизации, оставшийся сигнал цветовой синхронизации в пределах обычной длительности сигнала цветовой синхронизации представляет собой неизмененный сигнал цветовой синхронизации.

Одним из преимуществ наличия в системе НТСЦ усовершенствованного разделенного сигнала цветовой синхронизации является то, что зона обнаружения сигнала цветовой синхронизации в видеомагнитофоне имеет свойство быть ближе к заднему срезу строчного синхроимпульса, чем область обнаружения сигнала цветовой синхронизации в телевизоре или мониторе. Таким образом, в системе НТСЦ с усовершенствованным разделенным сигналом цветовой синхронизации видеомагнитофон имеет тенденцию синхронизации с измененным сигналом, а телевизор имеет тенденцию синхронизации с неизмененным сигналом.

Система усовершенствованного разделенного сигнала цветовой синхронизации может также существовать в неизмененной или немодулированной порции существующей в первой части усовершенствованного сигнала цветовой синхронизации. Следует понимать, что, как будет показано позже, другим возможным вариантом системы цветовых полос является комбинация усовершенствованного разделенного сигнала цветовой синхронизации, использующая описанное выше решение в виде “сэндвича”.

На чертежах с фиг. 5А по фиг. 5Д показан другой вариант осуществления системы разделенного сигнала цветовой синхронизации.

Преимуществом является продление огибающей обычного сигнала цветовой синхронизации вперед до точки, которая может быть продолжена в область передней площадки интервала гашения обратного хода строчной развертки. Также было установлено, что преимуществом является продление огибающей обычного сигнала цветовой синхронизации за пределы обычной длительности сигнала цветовой синхронизации по направлению к области активного изображения. Такое продление обычного положения ограничено только максимальной величиной области гашения обратного хода строчной развертки и началом активного видеосигнала. На фиг. 5А показан обычный неизмененный сигнал цветовой синхронизации. На фиг. 5Б показан продленный сигнал цветовой синхронизации, находящийся в конце обычного сигнала цветовой синхронизации. Продленная длительность может содержать обычный сигнал цветовой синхронизации или измененный либо модулированный сигнал цветовой синхронизации. На фиг. 5В показан пример сигнала цветовой синхронизации, в котором более ранняя его часть содержит обычный сигнал цветовой синхронизации, а более поздняя часть, включая продленную часть, содержит измененный или модулированный сигнал цветовой синхронизации. На фиг. 5Г показан обратный случай. Точка, в которой осуществляют переключение между измененным сигналом цветовой синхронизации и неизмененным сигналом цветовой синхронизации, не является постоянной и зависит от экспериментальных результатов для достижения наилучшего баланса между эффективностью и воспроизводимостью, что описано выше.

На чертежах с фиг. 6А по фиг. 6В показан вариант осуществления изменения сигнала цветовой синхронизации, в котором область видоизмененного сигнала цветовой синхронизации отсутствует. Однако, когда ширина огибающей обычного сигнала цветовой синхронизации сужена, концепция разделенного сигнала цветовой синхронизации является превалирующей. В этом варианте осуществления уменьшено число периодов сигнала цветовой синхронизации. Как показано на чертежах с фиг. 6А по фиг. 6В, положение укороченного сигнала цветовой синхронизации изменяют в пределах окна обычного сигнала цветовой синхронизации. При записи сигнала в строках, содержащих это изменение, произойдут нарушения точности цветовоспроизведения, но воспроизводимость на телевизоре или мониторе сохраняется.

Каждый из рассмотренных вариантов осуществления на чертежах с фиг. 3А по фиг.3Д, с фиг.4А по фиг.4Б, с фиг.5А по фиг.5Д и с фиг.6А по фиг. 6В применим к формату цветности НТСЦ и к формату цветности ПАЛ.

На фиг. 7 показан пример варианта осуществления для системы НТСЦ, в котором объединены признаки вышеуказанного варианта осуществления. Пример варианта осуществления для системы НТСЦ, называемый усовершенствованной переключаемой цветовой синхронизацией (УПЦС), имеет возможность программирования различных комбинаций вышеописанных вариантов осуществления. Огибающая сигнала цветовой синхронизации включает в себя три зоны. Зона 1 (начало сигнала цветовой синхронизации) начинается через 4,96 микросекунд (мкс) после переднего фронта импульса строчной синхронизации. Зона I заканчивается через 1,48 мкс после начала обычного сигнала цветовой синхронизации. Зона II начинается и заканчивается в конце зоны I. В этом конкретном варианте осуществления по существу отсутствует зона II. Зона III начинается после зоны II и продолжается в течение 1,48 мкс до конца сигнала цветовой синхронизации. Следовательно, в этом конкретном варианте осуществления сигнал цветовой синхронизации имеет длительность 4,96 мкс. Область зоны I содержит измененную (инвертированную на 180^o) поднесущую. В зоне 2 (нулевая длительность) и в зоне 3 используют поднесущую с обычной фазой.

Как рассматривалось выше, число строк, содержащих измененную или инвертированную поднесущую в области сигнала цветовой синхронизации, ограничено группами строк, за которыми следуют большие группы строк, не содержащие измененной или инвертированной поднесущей в сигнале цветовой синхронизации. Описанный выше пример варианта осуществления реализуем в двух основных вариантах. Один называют двухстрочным вариантом, а второй называют четырехстрочным вариантом. В таблице 1А показан пример варианта осуществления измерений процесса Колорстрайп (Colorstripe^тм) для системы НТСЦ. В таблице 1Б показаны номера строк для обеих конфигураций. Возможны и другие комбинации. Пример варианта осуществления является результатом экспериментальных работ по нахождению рассмотренного выше оптимального соотношения воспроизводимости и эффективности.

Как рассматривалось выше, эти варианты осуществления применимы как для системы НТСЦ, так и для системы ПАЛ. Однако, так как в системе ПАЛ сигнал цветовой синхронизации используют несколько иным образом, чем в НТСЦ, ниже описаны четыре варианта осуществления систем цветовых полос только для системы ПАЛ.

Стандартный цветной сигнал системы ПАЛ имеет несколько значительных отличий от стандартного сигнала НТСЦ. Часть из этих отличий связана с используемым стандартом развертки. Эти отличия развертки приводят к тому, что необходимы различные частоты поднесущей. Однако наиболее значительным отличием является использование мгновенной девиации цветовой синхронизации и чередования фаз между смежными строками в кадре. На фиг. 2А показан один интервал гашения обратного хода строчной развертки для цветного телевизионного сигнала системы ПАЛ. На фиг. 2Б и фиг. 2В показано векторное отображение подробностей сигнала контрольной цветной полосы цветовой синхронизации в системе ПАЛ. Для специалиста в данной области техники совершенно понятно, что V- компонента каждой компоненты цветности меняет фазу на 180 градусов через каждую строку. Кроме того, как можно видеть из фиг. 2В, имеет место соответствующее чересстрочное изменение фазы в сигнале цветовой синхронизации. Компоненту цветовой синхронизации и компоненты цветности в случае, когда сигнал цветовой синхронизации находится в точке +45 градусов относительно оси U, называют строками системы НТСЦ. Компоненту цветовой синхронизации и компоненты цветности в случае, когда сигнал цветовой синхронизации находится в точке -45 градусов относительно оси U, называют строками системы ПАЛ.

В системе НТСЦ фаза сигнала цветовой синхронизации сдвинута на 180 градусов относительно опорной фазы 0 градусов сигналов цветности. Однако для сигнала системы ПАЛ сигнал цветовой синхронизации также должен опознать V-составляющую фазы поднесущей, которую во время передачи чересстрочно переключают на 180 градусов. Следовательно, также осуществляют и чересстрочное переключение фазы сигнала цветовой синхронизации, которая имеет значение 135 градусов в строках системы НТСЦ и 225 градусов в строках системы ПАЛ. Тогда опознавание строки системы ПАЛ в приемнике может быть осуществлено фазовым детектированием сигнала цветовой синхронизации, имеющего переключения в диапазоне 180 +/- 45 градусов или девиацию. Как можно видеть на фиг. 2Б, переключения сигнала цветности относительно оси U осуществляют таким образом, что, например, когда сигнал цветовой синхронизации находится при 135^o, сигнал синего возникает приблизительно при 350^o относительно 0^o в строке. Когда сигнал цветовой синхронизации находится при 225^o, сигнал синего находится приблизительно под 10^o относительно 0^o в строке.

В одном из вариантов осуществления изобретения используют группу цветовых полос из четырех строк, как рассмотрено выше. В неизмененном сигнале первая строка такой группы из четырех строк имела бы так называемый угол цветовой синхронизации системы НТСЦ, равный 135 градусам, что показано на фиг. 3А. Вторая строка из группы их четырех строк имела бы так называемый угол цветовой синхронизации системы ПАЛ, равный 225 градусам, что показано на фиг. 3В. Та же самая картина повторяется в третьих и четвертых строках структуры из четырех строк. Остальные строки имеют одинаковую обычную структуру.

Однако вариант осуществления изобретения имеет в структуре из четырех строк фазовые углы, которые имеют изменения, показанные пунктиром на чертежах с фиг. 8А по фиг. 8Г. Так называемые углы цветовой синхронизации системы НТСЦ строк 1 и 3 имеют сдвиг на 90 градусов относительно угла 45 градусов. Так называемые углы цветовой синхронизации системы ПАЛ строк 3 и 4 имеют сдвиг на 90 градусов относительно угла 315 градусов. Изобретение не ограничено последовательностью из четырех строк. Возможно, что будут эффективными последовательности из 2, 4, 6, 8, или из большего числа строк.

Преимущество этого способа зашиты от копирования состоит в том, что структура так называемого опознавательного импульса системы ПАЛ, генерацию которого осуществляют под углом +/- 45 градусов относительно оси U, неизменна. Изменения фазовых углов относительно оси V, показанные на чертежах с фиг. 8А по фиг. 8Г, не оказывают влияния на телевизор. Однако таким изменением стандартного сигнала нарушают временную обработку цветности в записывающем видеомагнитофоне (ВМ). Разновидности этого варианта осуществления могут включать в себя изменения фазового угла на величину, отличную от 90 градусов, до тех пор, пока опознавательный импульс системы ПАЛ не становится искаженным.

Другой вариант осуществления, как показано на векторных диаграммах на фиг. 9, имеет изменение сигнала цветовой синхронизации в одной строке между строками, имеющими обычный сигнал цветовой синхронизации. Путем экспериментальной проверки было установлено, что воспроизводимость измененного сигнала может быть улучшена путем использования разновидностей варианта с изменением сигнала в одной строке. Например, в части кадра из пяти строк первая строка может являться измененной строкой системы НТСЦ, за которой следует неизмененная строка системы ПАЛ, за которой в свою очередь идет измененная строка НТСЦ, после которой следует неизмененная строка, а в конце идет другая измененная строка системы НТСЦ. Эта последовательность из пяти строк показана на фиг. 4А-Д. Последовательность из пяти строк может также содержать измененные строки системы ПАЛ с неизмененными строками системы НТСЦ. Последовательность из пяти строк может также состоять из меньшего количества строк или большего количества строк. Экспериментально было установлено, что для обеспечения воспроизводимости на телевизионном мониторе необходимо иметь приблизительно 34 группы строк, состоящих из неизмененных строк.

Преимущество этого способа защиты от копирования состоит в том, что структура так называемого опознавательного импульса системы ПАЛ, генерацию которого осуществляют под углом +/- 45 градусов относительно оси U, неизменна. Изменения фазовых углов относительно оси V, показанные на фиг. 3, фиг. 3Б и фиг. 4, не оказывают влияния на телевизор. Однако такое изменение стандартного сигнала вызывает ошибки фазы цветности при временной обработке цветности в
записывающем видеомагнитофоне (ВМ). Разновидности этого варианта осуществления могут включать в себя изменения фазового угла на величину, отличную от 90 градусов, до тех пор, пока опознавательный импульс системы ПАЛ не становится искаженным.

В таблице 2А и на фиг. 10 показан пример варианта осуществления измерений цветовых полос для системы ПАЛ. В таблице 2Б показаны номера строк для обеих конфигураций. В таблице 2А номера строк указывают первую строку последовательности из двух или трех строк. В варианте последовательности из двух строк имеются две строки, содержащие измененный сигнал цветовой синхронизации, за которыми следуют 32 строки неизмененного сигнала цветовой синхронизации. Последовательность из трех строк имеет три строки, содержащие измененный сигнал цветовой синхронизации, за которыми следует 31 строка неизмененного сигнала цветовой синхронизации. Возможны и другие комбинации. Пример варианта осуществления является результатом экспериментальных работ по нахождению рассмотренного выше оптимального соотношения воспроизводимости и эффективности.

На фиг. 11 показан другой вариант осуществления системы цветовых полос для системы ПАЛ. Этот вариант осуществления включает в себя концепцию разделенной цветовой синхронизации с измененной частью в более поздней части обычной огибающей сигнала цветовой синхронизации. Фаза измененной области равна 0^o или -U относительно среднего положения фазы обычных сигналов цветовой синхронизации системы ПАЛ. В более раннем варианте осуществления измененный фазовый угол не приводил к искажениям так называемого опознавательного импульса системы ПАЛ в измененной области. В этом варианте осуществления импульс системы ПАЛ сохраняют и в неизмененной части, в то время как фаза поднесущей цветности испытывает помехи от измененного сигнала цветовой синхронизации, имеющего фазовый угол, отстоящий на 180^o (противоположный) от среднего значения девиации цветовой синхронизации. Этот вариант осуществления является эффективной системой защиты от копирования.

На фиг. 12 показан другой вариант осуществления системы цветовых полос для системы ПАЛ. Этот вариант осуществления включает в себя концепцию разделенного сигнала цветовой синхронизации с измененной частью в более поздней части обычной огибающей сигнала цветовой синхронизации. Фазовый угол неизмененной области равен углу обычной девиации цветовой синхронизации для конкретной строки. Для измененной части устанавливают фазовый угол, отличающийся на 180^o от угла девиации сигнала цветовой синхронизации [A или B], равный углу противоположной девиации сигнала цветовой синхронизации [(B) или (A)].Например, как показано на фиг.11, в строке 1 неизмененная область сигнала цветовой синхронизации имеет обычный угол девиации сигнала цветовой синхронизации (135^o), а измененная область сигнала цветовой синхронизации имеет угол 45^o (угол девиации цветовой синхронизации противоположной строки, равный 225^o, минус 180^o). В строке 2 из этой последовательности неизмененный сигнал цветовой синхронизации имеет свой обычный угол 225^o. Измененная часть имеет фазовый угол цветовой синхронизации 335^o (угол девиации цветовой синхронизации противоположной строки, равный 135^o, минус 180^o).

В более ранних вариантах осуществления измененный фазовый угол не приводил к искажениям так называемого опознавательного импульса системы ПАЛ в измененной области. В этом варианте осуществления импульс системы ПАЛ сохраняют и в неизмененной части, в то время как фаза поднесущей цветности испытывает помехи от измененного сигнала цветовой синхронизации, имеющего фазовый угол, отстоящий на 180^o от среднего эначения девиации цветовой синхронизации. Этот вариант осуществления является эффективной системой защиты от копирования.

В каждом из описанных выше вариантов осуществления, которые включают в себя усовершенствованную или продолженную огибающую сигнала цветовой синхронизации, строки с обычными сигналами цветовой синхронизации в огибающей сигнала цветовой синхронизации имеют обычную ширину сигнала цветовой синхронизации. Однако данное раскрытие изобретения не ограничено этим условием. Могут быть состояния, при которых все строки с сигналом цветовой синхронизации будут содержать усовершенствованные и продолженные огибающие сигнала цветовой синхронизации независимо от того, имеет ли сигнал цветовой синхронизации какое-либо изменение фазы или модуляцию, или нет.

В дополнительном варианте осуществления изменяют ширину и/или положение строчного синхроимпульса. Одним примером является сужение ширины синхроимпульса на величину от 1 до 2 мкс и заполнение расширенной области гашения продолженным сигналом цветовой синхронизации. Еще в качестве другого примера может служить расширение строчного синхроимпульса на величину от 1 до 2 мкс и заполнение расширенной области строчного синхроимпульса продолженным сигналам цветовой синхронизации. Другим вариантом является перемещение переднего фронта строчного синхроимпульса на величину от 1 до 2 мкс и затем заполнение расширенной задней площадки строчного интервала гашения измененным сигналом цветового синхронизации. Каждый из этих дополнительных вариантов осуществления разработан для улучшения воспроизводимости с минимальным влиянием на эффективности защиты от копирования.

Цифровые видеомагнитофоны и цифровые воспроизводящие устройства теперь имеются в свободной продаже и становятся доступны для использования потребителями. Для поддержания совместимости с аналоговыми видеосигналами телевещания и аналоговыми видеомагнитофонами эти бытовые цифровые видеомагнитофоны и цифровые воспроизводящие устройства должны представлять собой “гибридные” цифровые и аналоговые системы. Такие системы будут иметь возможности нынешних аналоговых кассетных видеомагнитофонов для записи и воспроизведения аналоговых сигналов, имея при этом эквивалентные цифровые возможности. Поэтому эти новые гибридные цифровые видеомагнитофоны будут иметь возможность преобразовывать внутри себя входные аналоговые сигналы в цифровые сигналы и записывать цифровые сигналы в виде потока цифровых данных на ленте или диске. При воспроизведении цифровой поток данных с ленты или диска можно будет получать либо в виде цифрового сигнала для отображения на цифровом телевизоре (которого в настоящее время еще нет в продаже), либо в виде повторно преобразованного в гибридной видеоленте или видеомагнитофоне, либо преобразованного в стандартный аналоговый видеосигнал (например, используемый в США сигнал системы НТСЦ). Возможность системы осуществлять внутреннее преобразование полученных аналоговых сигналов в поток цифровых данных будет важна, так как в настоящее время отсутствуют источники (либо лента, либо телевещание) доступного потребителям материала для цифровых видеопрограмм.

Такие гибридные видеомагнитофоны используют “бытовой” формат цифровой записи, который отличается от стандартов настоящих профессиональных цифровых систем. Такой цифровой видеомагнитофон, вероятно, будет включать в себя стандартный “входной” ВЧ-тюнер, а также ВЧ-модулятор на выходе, как и современные стандартные аналоговые видеомагнитофоны. (Под аналоговым видео здесь подразумевают системы НТСЦ, ПАЛ, СЕКАМ или YC.) По существу стандарт цифровой записи для потребителей представляет собой структуру данных, которая отображает видеосигнал как поток (двоичных) битов данных с соответствующим кодированием маскирования ошибок совместно с физическим стандартом пленки.

Проблемы, вызываемые цифровой записью
Так как цифровые кассетные или дисковые видеомагнитофоны и устройства цифрового воспроизведения смогут осуществлять высокоточное воспроизведение, что в свою очередь будет поощрять копирование, важно, чтобы такие бытовые записывающие устройства были разработаны с учетом запрета или препятствий для несанкционированной записи. К примеру, важно предотвратить использование записывающих устройств для незаконного копирования видеоматериалов, защищенных авторским правом, а также предотвращения воспроизведения такого незаконно скопированного материала. Доступные в настоящее время аналоговые методы защиты видеоматериалов от копирования бесполезны для цифровой техники. Следовательно, существует потребность в новой системе защиты от копирования, пригодной для использования с такими гибридными цифровыми и аналоговыми видеомагнитофонами, в которых записанный на ленте материал представляет собой поток цифровых данных. Необходимо предотвратить типичную ситуацию использования гибридного видеомагнитофона для копирования выходного сигнала стандартного видеомагнитофона системы домашнего видео (VHS), когда для ленты, воспроизводимой на видеомагнитофоне системы домашнего видео (VHS), применен стандартный процесс защиты от копирования. Проблема состоит в том, чтобы предотвратить копирование материала с такой ленты при помощи новых гибридных цифро-аналоговых видеомагнитофонов. Другими словами, существование таких гибридных устройств записи способствовало бы нарушениям авторских прав.

Гибридная система цифровой видеозаписи описана в патенте США N 5,315,448, автором которого является Райан (Ryan), выданном 24 мая 1994 г. (включен путем ссылки).

Реализация в виде интегральной микросхемы
Первый вариант осуществления устройства включает в себя встраивание технологии цветовой полосы вместе с другой технологией защиты от копирования в интегральную схему. Другая технология защиты от копирования включает в себя технологию, описанную в патентах США N 4,631,603 и N 4,819,098 выданных Райану (Ryan) соответственно 23 декабря 1986 г. и 4 апреля 1989 г. (включены путем ссылки). Обычно интегральная схема включает в себя цифро-аналоговый преобразователь для преобразования цифрового потока видео в аналоговый поток видео, который закодирован в формате НТСЦ, ПАЛ или YC. Технологию защиты от копирования добавляют на стадии кодировки и объединяют с закодированным выходным сигналом. Технология, используемая в интегральных схемах, обычно имеет вид ИСПО (ASIC) (интегральной схемы прикладной ориентации), в которой для выработки желательной формы сигнала защиты от копирования на выходе используют множества логических элементов.

Тремя конкретными применениями для такой интегральной схемы, включающей в себя технологию защиты от копирования, являются проигрывающие и записывающие устройства для цифровых видеодисков (DVD), цифровые кассетные видеоплейеры и видеомагнитофоны и цифровые телевизионные приставки, используемые в кабельном телевидении и спутниковом телевидении для домашнего пользования. Эти конкретные применения включают в себя возможность программирования интегральной схемы, позволяя изменять параметры формы сигнала. В случае системы передачи биты, требующиеся для изменения заданных по умолчанию значений для формы сигнала, передают вместе с сигналом. Для случая плейера/записывающего устройства для DVD и цифрового кассетного видеоплеера/видеомагнитофона эти биты включены в диск или в ленту кассеты. Фиг. 13А представляет собой общую блок-схему такой интегральной схемы, в которой реализованы варианты осуществления изобретения и существо патента ‘603.

Общая схема
Второй вариант осуществления устройства, в котором реализованы различные описанные выше варианты осуществления, показан на фиг. 13Б. В общем случае для реализации различных описанных выше вариантов осуществления цветовых полос устройство включает в себя: 1) устройство обработки поднесущей, 2) генератор стробирующих импульсов цветовой синхронизации и 3) генератор строчной развертки.

На фиг. 13Б показан пример схемы для выработки сигнала цветовой полосы в различных описанных выше вариантах осуществления.

На вход устройства 50 защиты от копирования поступает неизмененный входной видеосигнал 52. Этот сигнал может быть аналоговым сигналом системы НТСЦ или ПАЛ либо потоком цифровых данных, представляющим собой видеосигнал, которые защищены от копирования. Входной сигнал подают на входы устройства 60 ввода сигнала защиты от копирования, устройства 54 обработки поднесущей, генератор 56 стробирующих импульсов цветовой синхронизации и устройство 58 выбора строки. Устройство 54 обработки поднесущей обнаруживает сигнал цветовой синхронизации во входном видеосигнале 52 и осуществляет генерацию поднесущей частоты 3,58 МГц или 4,43 МГц (в зависимости от того, обрабатывает ли он сигнал системы НТСЦ или ПАЛ).

Генератор 56 стробирующих импульсов цветовой синхронизации программируют так, чтобы он генерировал соответствующие стробирующие импульсы для устройства 60 ввода сигнала защиты от копирования, подавая команды устройству ввода сигнала защиты от копирования вводить поднесущую с обычной фазой или же поднесущую с измененной фазой.

Устройство 58 выбора строки программируют так, чтобы оно подавало команды генератору 56 стробирующих импульсов цветовой синхронизации и устройству ввода сигнала защиты от копирования, строки которого должны вырабатывать измененный сигнал цветовой синхронизации и строки которого должны воспроизводить сигнал цветовой синхронизации, присутствующий во входном видеосигнале 52. Для выработки пар псевдосинхроимпульсов АРУ, о которых говорится в патенте ‘603, устройство 50 может быть объединено с соответствующей схемой.

Примерный вариант схемы
Фиг. 13Б поясняет устройство, в котором реализованы различные варианты осуществления, рассмотренные выше. Усовершенствованная система цветных полос реализована в различных блоках системы 10. Каждый блок в системе выполняет функции, хорошо известные специалисту в области видеотехники. Полный видеосигнал 11 подают на вход входного усилителя 12. Усилитель 12 приводит уровень видеосигнала к соответствующему уровню для остальных блоков системы цветовых полос.

Первый выход входного усилителя 12 соединен с устройством 14 выделения синхроимпульсов. Устройство 14 выделения синхроимпульсов удаляет сигналы синхронизации строчной и кадровой развертки из полного видеосигнала для дальнейшего их использования в усовершенствованной системе цветных полос. Выходы устройства 14 выделения соединены со входами генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации и счетчика 18 строк. Для выработки строб-сигнала цветовой синхронизации генератор 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации использует импульсы синхронизации строчной и кадровой развертки из устройства 14 выделения синхроимпульсов. В формате NTSC обычный строб-сигнал цветовой синхронизации начинался бы приблизительно через 5,3 мкс после переднего фронта строчного синхроимпульса и заканчивался бы через промежуток времени, равный 9 периодам поднесущей частоты (2,52 мкс).

Генератор 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации программируют так, чтобы он осуществлял выработку расширенного строб-сигнала цветовой синхронизации в тех строках, где желательно наличие усовершенствованного и/или продолженного строб-сигнала цветовой синхронизации. В счетчике 18 строк используют импульсы синхронизации строчной и кадровой развертки из устройства 14 выделения синхроимпульсов, и программируют его так, чтобы он определ, какие строки будут содержать информацию цветовой полосы. Для выдачи команд генератору 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации, для каких строк необходим расширенный строб-сигнал цветовой синхронизации, выход счетчика 16 строк соединен с генератором 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации. В одном варианте осуществления отношение количества строк, содержащих сигнал цветовой полосы, к количеству строк, не содержащих сигнал цветовой полосы, равно 4/16. Это означает, что четыре строки из двадцати в каждом поле кадра имеют сигнал цветовой полосы. Кроме того, подсчет строк устроен так, что соизмеримые строки в каждом поле кадра содержат сигнал цветовой полосы. Такое попарное соединение частей цветовой полосы увеличивает заметность цветовой полосы при воспроизведении записанного сигнала.

Первый выход генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации соединен с логическим элементом 20 изменений. Логический элемент 20 изменений определяет, какие части сигнала цветовой синхронизации будут содержать сигнал цветовой синхронизации с инвертированной фазой. Логический элемент 20 изменений может быть запрограммирован так, чтобы обеспечивать инвертирование фазы цветовой синхронизации в одной или большем количестве частей сигнала цветовой синхронизации, как показано выше в различных вариантах осуществления.

Второй выход входного усилителя 12 соединен с устройством 24 разделения сигнала цветности. Выход устройства 24 разделения сигнала цветности включает в себя информацию о сигнале цветности и высокочастотную информацию о сигнале яркости в видеосигнале. Так как на участке сигнала цветовой синхронизации отсутствует информация о сигнале яркости, на выходе устройства 24 разделения сигнала цветности в течение сигнала цветовой синхронизации имеют только информацию о сигнале цветности, устройство 24 разделения сигнала цветности соединено с устройством 26 разделения цветовой синхронизаций. Устройство 26 разделения цветовой синхронизации также имеет вход строб-сигнала цветовой синхронизации от генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации. Выходной сигнал устройства 26 разделения цветовой синхронизации содержит только сигнал цветовой синхронизации, извлеченный из входного сигнала 11 посредством устройства 24 разделения сигнала цветности и устройства 26 разделения цветовой синхронизации.

Для того чтобы выработать сигнал поднесущей, синхронный с входным сигналом цветовой синхронизации (3,58 МГц в системе НТСЦ и 4,43 МГц в системе ПАЛ), сигнал цветовой синхронизации из устройства 26 разделения цветовой синхронизации подают на генератор 40 поднесущей. Выход генератора 40 поднесущей соединен с генератором 42 сигнала цветовой синхронизации.

Генератор 42 сигнала цветовой синхронизации также получает строб-сигнал цветовой синхронизации от генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации. Ширина сигнала цветовой синхронизации, выработанного генератором 42 сигнала цветовой синхронизации, определена генератором стробирующих импульсов цветовой синхронизации. Она может быть изменена комбинацией строб-сигналов цветовой синхронизации в неизмененных строках, которые имеют одинаковую ширину, и в строках с измененным сигналом цветовой синхронизации, которые имеют различную ширину. Эти варианты определяются сочетанием генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации и счетчика 18 строк.

Выход генератора 42 сигнала цветовой синхронизации соединен с фазовращателем 28 и первым входом переключателя 30. В системе НТСЦ изменение фазы обычно равно 180^o. В формате PAL, для подачи на фазоинвертор команд выработки описанных выше различных изменений фазы в различных строках фазоинвертор может иметь вход от счетчика 18 строк. В общем случае изменение фазы в системе ПАЛ в некоторых строках равно +90^o, а в других строках равно -90^o. Выход фазовращателя 28 соединен со вторым входом переключателя 30. Для выработки управляющего сигнала 21 логический элемент 20 инверсии и счетчик 18 строк соединены с логическим элементом “И” 22. Когда логический элемент “И” 22 вырабатывает сигнал, указывающий на то, что изменение фазы сигнала цветовой синхронизации не требуется, управляющий сигнал 21 устанавливает переключатель 30 в положение, соответствующее передаче обычного сигнала цветовой синхронизации. Когда логический элемент “И” 22 вырабатывает сигнал, указывающий на необходимость изменения фазы сигнала цветовой синхронизации, управляющий сигнал 21 устанавливает переключатель 30 в положение, соответствующее передаче инвертированного сигнала цветовой синхронизации. Выход переключателя 30 соединен с первым входом устройства 32 ввода сигнала цветовой синхронизации.

Третий выход входного усилителя 12, содержащий обработанный входной сигнал, соединен со входом устройства 32 гашения сигнала цветовой синхронизации. Третий выход генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации соединен с устройством 32 гашения сигнала цветовой синхронизации. Устройство 32 гашения сигнала цветовой синхронизации осуществляет гашение всей информации сигнала цветовой синхронизации из видеосигнала 13, используя строб-сигнал цветовой синхронизации от генератора 16 стробирующих импульсов цветовой синхронизации. Выходной сигнал устройства 32 гашения сигнала цветовой синхронизации, содержащий видеосигнал 15, подают на первый вход устройства 34 ввода сигнала цветовой синхронизации. Как было рассмотрено выше, в видеосигнале 15 отсутствует информация о цветовой синхронизации. Выходной сигнал переключателя 30 содержит сигнал цветовой синхронизации цветовой полосы, который выработан комбинацией блоков 24, 26, 28, 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 30.

При экспериментальной проверке было установлено, что на эффективность и воспроизводимость измененного сигнала оказывает действие вид формы сигнала цветовой синхронизации.

Следовательно, выход переключателя 30 соединяют с формирователем сигнала цветовой синхронизации, который осуществляет управление временем нарастания и спада фронта сигнала цветовой синхронизации. Выход формирователя сигнала цветовой синхронизации затем соединяют с устройством 34 ввода сигнала цветовой синхронизации. Для получения полного видеосигнала, содержащего усовершенствованный сигнал синхронизации цветовой полосы и связанную с ним полную видеоинформацию, устройство 34 ввода сигнала цветовой синхронизации осуществляет ввод сигнала синхронизации цветовой полосы в видеосигнал 15, который не содержит информации о сигнале цветовой синхронизации.

Устройство 34 ввода сигнала цветовой синхронизации соединено с выходным усилителем 36. Выходной усилитель 36 обеспечивает соответствующую обработку сигнала с целью получения полного видеосигнала с правильными уровнями и выходным полным сопротивлением для использования в видеосистеме.

Это раскрытие существа изобретения является пояснительным и не ограничивает его. Для специалиста в данной области техники очевидно, что могут быть дополнительные варианты, которые подпадают под объем приложенной формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ запрета создания видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала с улучшенной воспроизводимостью измеренного видеосигнала, причем видеосигнал включает в себя множество строк видеосигнала, а каждая строка видеосигнала включает в себя сигнал цветовой синхронизации, имеющий заранее заданную длительность и фазу, отличающийся тем, что в части каждого сигнала цветовой синхронизации, меньшей, чем вся указанная длительность, изменяют фазу таким образом, чтобы она отличалась от заранее заданной фазы, посредством чего осуществляют запрет создания видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция изменения включает в себя операцию сдвига заранее заданной фазы на 180^o.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция изменения включает в себя операцию сдвига заранее заданной фазы, по меньшей мере, на 20^o.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал цветовой синхронизации изменяют, по меньшей мере на 60% от его длительности.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность сигнала цветовой синхронизации равна от восьми до десяти периодов сигнала поднесущей цветности, а операция изменения включает в себя изменение свыше четырех этих периодов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом поле видеосигнала операцию изменения части сигнала цветовой синхронизации осуществляют, как минимум, с одним диапазоном строк видеосигнала, за которым следует диапазон строк видеосигнала, для которых операция изменения части сигнала цветовой синхронизации отсутствует.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измененная часть находится перед неизмененной частью сигнала цветовой синхронизации.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что неизмененная часть находится перед измененной частью сигнала цветовой сигнализации.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая неизмененная часть находится перед измененной частью, а вторая неизмененная часть идет после измененной части.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая измененная часть находится перед неизмененными частями, а вторая измененная часть идет после неизмененной части сигнала цветовой синхронизации.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что видеосигнал является видеосигналом системы НТСЦ.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что видеосигнал является видеосигналом системы ПАЛ.

13. Способ запрета создания видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала с улучшенной воспроизводимостью измененного видеосигнала, причем видеосигнал включает в себя множество строк видеосигнала, а каждая строка видеосигнала включает в себя сигнал цветовой синхронизации, имеющий заранее заданную длительность и фазу, отличающийся тем, что продлевают длительность сигнала цветовой синхронизации; и изменяют фазу одной или большего количества частей продленной длительности каждого сигнала цветовой синхронизации так, чтобы она отличалась от заранее заданной фазы, посредством чего осуществляют запрет получения видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что операция продления длительности сигнала цветовой синхронизации включает в себя то, что увеличивают длительность сигнала цветовой синхронизации.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что операция продления длительности сигнала цветовой синхронизации включает в себя то, что момент начала цветовой синхронизации располагают до момента начала с обычной длительностью.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что операция продления длительности сигнала цветовой синхронизации включает в себя то, что сигнал цветовой синхронизации заканчивают после окончания сигнала с обычной длительностью.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что операция продления длительности сигнала цветовой синхронизации включает в себя то, что сигнал цветовой синхронизации начинают до начала сигнала цветовой синхронизации с обычной длительностью, а заканчивают после окончания сигнала цветовой синхронизации с обычной длительностью.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что сигнал цветовой сигнализации с измененной длительностью начинают на заднем фронте строчного синхроимпульса.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что сигнал цветовой синхронизации с измененной длительностью начинают между передним фронтом строчного синхроимпульса и задним фронтом строчного синхроимпульса.

20. Способ по п. 14, отличающийся тем, что окончание сигнала цветовой синхронизации с измененной длительностью находится в начале активного видеосигнала.

21. Способ по п.13, отличающийся тем, что операция изменения длительности сигнала цветовой синхронизации включает в себя следующие операции: увеличивают длительность сигнала цветовой синхронизации путем добавления к длительности сигнала цветовой синхронизации первой части между задним фронтом строчного синхроимпульса и началом сигнала цветовой синхронизации с обычной длительностью; дополнительно увеличивают длительность сигнала цветовой синхронизации путем добавления после сигнала цветовой синхронизации с обычной длительностью; дополнительно увеличивают длительность сигнала цветовой синхронизации путем добавления после сигнала цветовой синхронизации с обычной длительностью второй части, которая заканчивается до начала активного видеосигнала.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что операция изменения фазы включает в себя следующие операции: изменяют фазу первой части сигнала цветовой синхронизации с измененной длительностью и во второй части сигнала цветовой синхронизации с измененной длительностью сохраняет обычную фазу сигнала цветовой синхронизации.

23. Способ по п.14, отличающийся тем, что видеосигнал является видеосигналом системы НТСЦ.

24. Способ по п.14, отличающийся тем, что видеосигнал является видеосигналом системы ПАЛ.

25. Усовершенствованный способ запрета создания видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала системы ПАЛ, причем видеосигнал включает в себя множество строк видеосигнала, а каждая строка видеосигнала включает в себя сигнал цветовой синхронизации, имеющий заранее заданную длительность и фазу, отличающийся тем, что изменяют фазу сигнала цветовой синхронизации так, чтобы ее среднее значение по строкам этого указанного множества, имеющим вектора фаз указанных измененных сигналов, приблизительно на 180^o отличалось от среднего значения по строкам этого указанного множества, имеющим векторы фазы сигналов правильной цветовой синхронизации, посредством чего осуществляют запрет получения видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что операция изменения фазы сигнала цветовой синхронизации дополнительно включает в себя следующую операцию: изменяют цветовую синхронизацию НТСЦ указанного видеосигнала системы ПАЛ на -90^o.

27. Способ по п.25, отличающийся тем, что операция изменения фазы сигнала цветовой синхронизации дополнительно включает в себя следующую операцию: изменяют цветовую синхронизацию системы ПАЛ указанного видеосигнала системы ПАЛ на +90^o.

28. Устройство изменения видеосигнала для запрета создания видеозаписи приемлемого качества с видеосигнала, причем видеосигнал включает в себя множество строк видеосигнала, а каждая строка видеосигнала включает в себя сигнал цветовой синхронизации, имеющий заранее заданную длительность и фазу, отличающееся тем, что включает в себя: генератор (56) стробирующих импульсов цветовой синхронизации для выработки строб-сигнала цветовой синхронизации, который соединен с устройством (60) ввода сигнала защиты от копирования; устройство (58) выбора строки для подсчета строк, чтобы указывать устройству (60) ввода сигнала защиты от копирования какие строки видеосигнала следует изменить; устройство (54) обработки поднесущей, который изменяет часть(и) заранее заданной длительности сигналов цветовой синхронизации; и вход (52) видеосигнала в устройстве ввода сигнала защиты от копирования, в котором комбинация входных сигналов из устройства (54) обработки поднесущей, генератора (56) стробирующих импульсов цветовой синхронизации и устройства (58) выбора строки изменяет видеосигнал так, чтобы получить защищенный от копирования видеосигнал, посредством чего осуществляют запрет создания видеозаписи приемлемого качества видеосигнала.

29. Способ установления ограничений на аналоговую запись цифрового видеосигнала, который предварительно записывают на носителе информации, а цифровой видеосигнал воспроизводят и подают на выход в виде закодированного видеосигнала, отличающееся тем, что добавляют сигналы предотвращения копирования, фазами которых управляют таким образом, что среднее значение векторов фазы сигналов правильной цветной синхронизации, которые изначально находятся во множестве строк, почти на 180^o отличаются от среднего по указанному множеству строк, имеющих значения векторов фазы измененных сигналов цветовой синхронизации множества последовательных строк аналогового видеосигнала.

Приоритет по пунктам:
16.01.96 – пп.1 – 5, 7 – 11, 22, 23, 28, 29;
29.01.96. – пп.13 – 15, 18, 19;
26.03.96. – пп.16, 17, 20, 21;
28.06.96. – пп.6, 12, 24;
12.07.96. – пп.25 – 27.

РИСУНКИ