在视频信号上叠加和检测附加信息信号 的方法和设备 本发明涉及其中例如防复制或其他附加信息叠加在视频信号上并进行发送、在接收一侧例如利用记录器检测叠加在视频信号上的附加信息和执行防复制控制或其他处理的方法，系统和设备。
用于记录数字信息的诸如数字VTR与MD(小型磁盘)记录播放机的设备已广泛使用，并且具有记录功能的DVD(数字视盘或数字通用磁盘)设备也已出现。
在这些数字信息记录器中，各种附加信息信号能与主视频音频信号或计算机数据等一起进行记录。在这种情况中，附加信息信号是记录在不同于数字信息信号区域的区域上的数字信号，诸如加到每个数据块或TOC(内容表)区域上的标题。
在通过叠加在常规主视频信号上来发送附加信息的系统中，附加信息信号因而不直接叠加在诸如标题的数字信息信号上，而是记录在间接区域上。
附加信息信号因而可以容易地通过滤波或窜改(tampering)来消除，以致必要的附加信息信号不再能利用记录与重放设备被检测到。特别地，在控制信息与版权信息作为附加信息信号加上以防止非法复制时，由于附加信息信号的丢失而不能达到其原始目的。
而且，如果附加信息信号加到间接区域，在数字信息信号转换为模拟信号时将只能获得主信息信号，而附加信息信号将丢失。即使防复制控制信号作为附加信息信号加上以防止非法复制，但在此信号转换为模拟信号时，这个策略不再有效。
为了解决在信号转换为模拟信号时附加信息信号消失的这个问题，发明人已建议了一种方法，在此方法中扩频诸如防复制信号的附加信息信号，并且扩频地附加信息信号在数字或模拟记录期间被叠加在视频信号上(美国专利申请号08175510)。
这种方法中，例如通过以足够高的速率生成PN(伪随机噪声)序列码(下面，称为PN码)并将PN码加到附加信息信号上来进行扩频，诸如窄带高电平防复制控制信号的附加信息从而变换为对视频信号没有影响的宽带的非常低电平的信号。以这种方式扩频的附加信息信号，即扩频信号随后叠加在模拟视频信号上并记录在记录介质上，记录在记录介质上的视频信号可以是模拟的或数字的。
在这种方法中，利用与视频信号相同的定时和频率叠加诸如防复制控制信号的附中信息信号。因此，希望进行非法复制的人很难从视频信号中除去所叠加的防复制控制信号。然而，诸如所叠加的防复制控制信号的附加信息信号仍能通过解扩检测到并进行使用。
在这种情况中，通过检测从视频信号中未除去包括扩频信号的附加信息。因此，附加信息必须以不影响从视频信号中再生的图象的非常低的电平叠加在视频信号上，但尽管它的电平非常低，但也必须是足以检测附加信息的电平。
扩频附加信息作为宽带低电平信号叠加在视频信号上，并且为了避免视频信号的恶化，应以不大于视频信号的S/N比值的低电平叠加扩频附加信息。
因此，扩频附加信息以小于视频信号的S/N比值的低电平叠加在视频信号上。例如，为了能在记录设备中检测叠加在频信号上的扩频信号的附加信息，扩频附加信息的一个比特所要求的PN码数量(PN码长度)必须足够大。此附加信息信号的每个比特的PN码长度可以表示为是每个附加信息比特的时间宽度TC与一个PN码(一片)的时间宽度TC之比(T/TC)的扩展增益(扩展因子)。此扩展増益根据其上面尝试叠加附加信息的信息信号的S/N比值来确定，在这种情况中扩展增益是视频信号的S/N比值。
例如，在其上将叠加附加信息的视频信号的S/N比值是50dB时，叠加在扩频的视频信号上的附加信息必须以低于是视频信号S/N比值的50dB的电平进行叠加。同时，为了检测叠加在视频信号上的附加信息，S/N比值必须足以在扩频之后解调附加信息。如果这个S/N比值是10dB，则要求扩展増益60dB=(视频信号的S/N比50dB)+(检测所要求的S/N比10dB)。在这种情况中，每个附加信息比特的PN码长度变为一百万。
附加信息应以尽可能高的电平叠加在视频信号上，但如果是扩频信号的附加信息的叠加电平即使太高一点，所叠加的附加信息也将引起视觉干扰并趋于明显。
鉴于上述考虑，因此本发明的一个目的是解决所有上述问题，以便叠加附加信息而不恶化视频信号，并且允许快速准确检测附加信息。
本发明是在视频信号上叠加附加信息信号并从叠加附加信息的视频信号中检测附加信息的方法，其中：
以与包含在视频信号中的同步信号同步的预定间隔生成第一扩频码，
通过颠倒预定间隔单元中的第一扩频码的极性生成反相和非反相扩频码(inverting and ron-inverting spectral spreading code)，
利用反相和非反相扩频码扩频附加信号以便生成扩频的附加息信号，
扩频的附加信息信号叠加在视频信号上以生成具有附加信息的视频信号，
与包含在具有附加信息的视频信号中的同步信号同步生成与第一扩频码相同的第二扩频码，
根据第二扩频信号的片值和预定间隔的极性加上或减去对应第二扩频码片的具有附加信息的视信号值，以计算累积值，
通过确定累积值是超过正的还是负的门限值来检测具有附加信息的视频信号中的附加信息。
根据本发明，在给定单元间隔与相邻单元间隔之间颠倒附加信息的相位(极性)。如在彩色视频信号的彩色副载波的每场中极性反向和每个水平扫描间隔中极性反向的情况中一样，在不同极性的相邻附加信息之间使叠加在视频信号上的附加信息的亮度变化相反，所以变化被平均并且不明显。换句话说，抑制由于附加信息的叠加而引起的再生图象中的视觉干扰。可以通过检测设置在叠加一侧上的预定单元间隔中极性相反来检测附加信息。具体地，即使不能检测附加信息比特自身，也能通过检测其反向模式为预定反相模式来检测附加信息，因此，即使叠加电平非常低，检测也是容易的。
图1是描述作为根据本发明附加信息叠加与发送方法中的附加信息叠加设备示例的一种形式的视频再生设备方框图；
图2是表示图1中的定时信号生成单元19结构示例的方框图；
图3是表示图1所示的SS信号生成单元16的结构示例的方框图；
图4A-4E是描述根据本发明的附加信息叠加方法的一个实施例的图；
图5是描述图3中的PN码生成单元的单元162示例的图；
图6A-6D是描述根据本发明的附加信息叠加方法的一个实施例中视频信号与附加信息之间关系的频谱图；
图7是表示根据本发明的附加信息检测设备的一个实施例的方框图；
图8是描述根据本发明的附加信息检测方法一个实施例的流程图；
图9是表示图8中一些步骤过程的详细示例的流程图；
图10A-10G是描述图9过程的图；
图11是描述图8的检测方法的图；
图12是描述根据本发明的附加信息检测方法的另一实施例的流程图；
图13A-13G是描述根据本发明的附加信息叠加与发送方法的另一实施例的图；
图14是描述根据本发明的附加信息叠加与发送方法的又一实施例的图。
现在将结合附图描述根据本发明的用于将附加信息叠加在视频信号上某些优选形式的方法和设备。
在下面描述的实施例中，本发明应用于一种系统，在此系统中从诸如DVD播放机的图象输出设备输出的模拟视频信号提供给DVD记录器以便复制，并且控制此复制，要叠加的附加信息是复制控制信号。
在此系统中，在DVD播放机中，已扩频的防复制控制信息叠加在模拟输出视频信号上，输出并提供给DVD记录器。在DVD记录器中，检测叠加在从DVD播放机中输出的模拟视频信号上的扩频的防复制控制信息，并根据检测输出进行复制控制。根据本发明的检测扩频信号的方法应用于DVD播放机中的扩频信号检测单元。
首先将描述扩频并叠加防复制控制信息的DVD播放机。
在下面的实施例中，扩频码叠加在视频信号的亮度信号Y上，但不叠加在色度信号C上，它当然也可以叠加在色度信号C上，但是，视频信号的彩色信号利用例如诸如色差信号的两个相位轴分量进行发送，并且利用这两个的相位来再生彩色。因此，如果扩频信号叠加在这个彩色信号上，即使所叠加的信号具有非常低的电平，也有色调的变化，以致此信号相当明显。因此，很难叠加扩频信号而不影响色调。根据本发明，扩频信号仅叠加在亮度信号上，然而，为了简化描述，将使用术语“视频信号”而不区分亮度信号Y与色度信号C。
在图1中，数字化的视频信号与音频信号和CGMS的防复制控制信号一起记录在盘100上，在此示例中盘是DVD。CGMS的防复制控制信号可以记录在称为TOC(内容表)的轨道区中或记录在盘100的最里边或最外边部分上的目录中或记录在插在上面记录图象数据与音频数据的轨道中的另一记录区上。
下面的示例描述后一种情况，其中在读图象数据的同时读防复制控制信号。
根据此实施例，防复制控制信号是用于控制是禁止，允许还是允许视频信号的有限复制的信息，并且它插在视频数据中。盘100装入信息输出设备10中，并根据读请求读所记录的信号。
此示例的DVD播放机10包括读单元11、解码单元12、D/A变换器13、叠加单元14、防复制控制信号提取单元15、SS附加信息生成单元16(SS是扩频的简写，以下类似)、D/A变换器17、同步分离单元18和定时信号生成单元19，如图1所示。
读单元11从通过再生记录在盘100上的信息获得的信号S1中提取再生的视频信号分量S2，并将S2提供给解码单元12和防复制控制信号提取单元15。
解码单12执行再生的视频信号分量S2的解码以形成提供给D/A变换器13的数字视频信号。
从D/A变换器13中得到包括垂直同步信号与水平同步信号的模拟视频信号S3，这个模拟视频信号S3提供给叠加单元14和定时信号生成单元19。
防复制控制信号提取单元15从由读单元11提取的再生视频信号分量S2的信息数据序列中提取防复制控制信号S4，并将S4提供给SS附加信息生成单元16。
SS信号生成单元16将PN码序列作为扩频码来扩频来自防复制控制信号提取单元15的防复制控制信号S4。此SS信号生成单元16中扩频所得到的信号即扩频信号S5提供给D/A变换器17，并在将它变换为模拟信号S6以便叠加在模拟视频信号S3上之后，将S6提供给叠加单元14并叠加在视频信号上。
来自D/A变换器13的视频信号S3提供给同步分离单元18，并从视频信号中分离垂直同步信号V和水平同步信号H。此垂直同步信号V和水平同步信号H提供给定时信号生成单元19。
此定时信号生成单元19具有PLL电路91、同步定时信号生成单元192和反相定时信号生成单元193，如图2所示。
PLL电路191生成与水平同步信号定时同步的垂直同步信号V(图4A)和时钟信号CLK。在此示例中，这个时钟信号CLK例如是与数字视频信号S2的像素样值同步的像素时钟，它提供给同步定时信号生成单元192、防复制控制信号提取单元15和SS信号生成单元16，如图2所示。
同步定时信号生成单元192根据与垂直同步信号V的定时同步的信号和时钟信号CLK生成扩频同步定时信号RE(图4B)。在此示例中，这个扩频同步定时信号RE是具有垂直周期的信号。这个扩频同步定时信号RE确定生成下述的扩频信号S5的扩频码序列PS(图4C)的开始定时。即，扩频码序列PS以与垂直同步信号同步的垂直周期重复。
同步定时信号生成单元192启动扩频码生成器，并生成ENABLE(启动)信号EN和其他必要定时信号，EN信号用于生成扩频码。这些定时信号提供给需要它们的单元。
此示例中的反相定时信号生成单元193生成反相定时信号HT(图4D)，此信号HT每隔N(N≥1)个间隔反相扩频码序列PS，其中一场规定为一个单位间隔。
由定时信号生成单元19生成的各个定时信号CLK、EN和RE提供给SS信号生成单元16。
图3表示根据此实施例的SS信号生成单元16构造的示例。SS信号生成单元16包括防复制控制信号序列生成单元161、PN码生成单元162、PN码反相单元163和乘法器164、如图3所示。
来自定时信号生成单元19的时钟信号CLK、来自防复制控制信号提取单元15的防复制控制信号S4和定时信号T1提供给防复制控制信号序列生成单元161，在这种情况中，定时信号T1表示防复控制信号S4的一个比特间隔中的定时。时钟信号CLK是与再生的数字信号同步的时钟信号。
防复制控制信号序列生成单元161通过输出第每比特预定时钟数的防复制控制信号S4产生防复制控制信号序列FS并将它提供给乘法器163。在这种情况中，具有禁止或允许复制的一个或两个低位比特的防复制控制信号序列FS例如以一个垂直周期间隔生成。
当附加信息包括多个比特，例如两个比特，则一个垂直周期的间隔划分为这个数量的比特，并且从防复制控制信号序列生成单元161中以每个划分间隔中一次一比特的形式输出附加信息。在这种情况中，最好划分点是以水平间隔为单位。例如，当附加信息包括两比特，在屏幕垂直方向的上半部分的多个水平间隔中从防复制控制信号序列生成单元161中输出高位比特，并在屏幕垂直方向的下半部分的多个水平间隔中输出低位比待。
时钟信号CLK、ENABLE信号EN和扩频同步定时信号RE提供给PN码生成单元162。ENABLE信号EN是启动PN码生成单元162的信号，它由定时信号生成单元19生成并在DVD播放机的电源接通时提供给PN码生成单元162。扩频同步定时信号RE是用于此PN码生成单元162的复位信号，并且它使具有预定码序列的PN码序列从此序列的开头生成。
具体地，PN码生成单元162利用ENABLE信号EN进入有效状态。PN码生成单元162在每次提供扩频同步定时信号RE时从此序列的开头生成PN码序列，并且与时钟信号CLK同步生成PN码序列PS。
图5是表示PN码生成单元162结构的示例图。此示例的PN码生成单元包括形成15级移位寄存器的D触发器REG1-REG15和计算此移位寄存器合适抽头输出的“异-或”电路EX-OR1-EX-OR5。
PN码生成单元162根据上述的扩频同步定时信号RE、时钟信号CLK和ENABLE信号EN生成M个PN码序列PS。
所生成的PN码序列PS提供给PN码反相单元163。上述反相定时信号HT(图40)从定时信号生成单元19提供给此PN码反相单元163。PN码反相单元163控制是否在来自PN码生成单元162的PN码序列PS中进行反相(即，由0替代1，并由1替代0)并形成PN反相码序列PSS。
反相定时信号HT是对每个垂直间隔求反的信号。在例如反相定时信号HT是高电平的垂直间隔中，反相PN码PS，而在反相定时信号HT是低电平的垂直间隔中，不改变PN码PS。结果，PN码序列PS变换为PN码序列PSS(图4E),PSS的相位间隔一个垂直间隔交替反相。
此PN反相码序列PSS提供给乘法器164。
乘法器164利用PN码反相单元163的PN反相码序列PSS扩频防复制控制信号序列FS，从此乘法器164中得到是扩频的防复制控制信号的扩频信号S5。
如此从SS信号生成单元16中得到的扩频信号S5提供给D/A变换器17,D/A变换器17将S5变换为模拟SS信号S6并将S6提供给叠加单元14。在此示例情况中，当扩频信号S5的片值是“0”时，D/A变换器17将模拟SS信号设置为预定的正的非常低的电平，并且在此片值是“1”时，将模拟SS信号设置为预定负的非常低的电平。
叠加单元14从D/A变换器13中接收模拟视频信号S3并从D/A变换器17中接收模拟SS信号S6，形成其上叠加模拟SS信号S6的模拟视频信号S7，并输出这个信号S7。其上已叠加模拟SS信号S6的模拟视频信号S7提供给显示图象的监视接收机或将视频信号记录在记录介质上的记录器。
图6A与6B表示扩频信号与视频信号之间的关系。已扩频的附加信息信号是包含少量低比特率的信息的信号，并且它是图6A所示的窄带信号。当对此进行扩频时，它变为图6B所示的宽带信号。
扩频信号电平与频带的扩展因子成反比地降低。
这个扩频信号由叠加单元14叠加在视频信号上。在此种情况中，扩频信号以小于例如视频信号的信息信号动态范围的电平进行叠加，如图6C所示。通过以这种方式叠加信号，实际上没有例如视频信号的信号的恶化。当其上叠加扩频信号的视频信号提供给监视接收机时，在再生图象时扩频信号的效果几乎为零，并获得好的再生图象。
当执行扩频以便如下所述检测所叠加的扩频信号时，扩频信号再次恢复为窄带信号，如图6D所示。通过提供足够的带宽扩展因子，解扩之后附加信息信号功率超过信息信号，并随后能检测它。
在这种情况中，叠加在视频或信息信号上的附中信息信号利用与视频或信息信号相同的定时与频率进行叠加，因此不能利用频率滤波或简单信息替换删除或修改附加信息信号。
通过在视频信号上叠加和记录所要求的附加信息信号并记录它以便使它附加到视频信号上，能无失败发送诸如上述防复制控制信号的附加信息信号。然而，当扩频的附加息信号以低于信息信号的信号功率叠加在信息信号上时，能使信息信号的恶化最小。
因此，当例如防复制控制信号作为附加信息叠加在视频信号上时，如上所述防复制信号的窜改或除去很困难，于是能最终防止非法复制。
然而，在上述结构中，利用具有垂直周期的PN码序列根据垂直同步信号进行扩频，所以能容易地根据与从视频信号中检测到的垂直同步信号同步的信号生成从视频信号中检测这个扩频信号所要求的用于解扩的PN码序列。即，例如使用滑动相关(sliding correlation)的解扩PN码的同步控制是不必要的。由于容易以这种方式生成解扩PN码序列，所以能速执行解扩，并且能检测叠加在视频信号上的诸如防复制控制信号的附加信息信号。
而且，根据第一实施例，具有相同附加信息内容的扩频信号进行反相并在相邻垂直间隔(相邻场)中进行叠加。因此，所叠加的附加信息成分由于视觉综合效果而变得不明显，于是能增加附加信息的叠加电平。
换句话说，通过将视频信号的相关间隔视为扩频码的周期性间隔并将它视为单位间隔，由于所叠加的附加信息成分在相邻单位间隔中是反相的，所以它由于视觉综合效果而变得不明显，并能增加附加信息的叠加电平。
接下来，将描述附加信息叠加与发送方法的第一实施例中的附加信息检测设备，在此实施例中其上已叠加扩频信号的模拟视频信号S7从上述DVD播放机中接收，并提供给记录图象信息的DVD设备。
图7表示此实施例中的DVD设备的结构示例。此设备包括A/D变换器21、编码器22、写单元23、同步分离单元24、定时信号生成单元25、SS信号检测单元26和控制写单元23的复制允许/禁止的写单元控制器27。在这种情况中，记录介质28是DVD，在DVD上写入视频信号。
来自DVD播放机的模拟视频信号S7由A/D变换电路21进行变换，并作为数字视频信号S21提供给编码器22，编码器22接收所提供的数字视频信号S21，并执行编码处理，诸如从视频信号中除去同步信号和数据压缩数字视频信号等，以便形成数字视频信号S22，而此信号S22提供给写单元23。
当在写单元控制器27的控制下允许复制时，写单元23将来自编码器22的数字视频信号写在记录介质28上，而当不允许复制时，写单元23不将数字视频信号写在记录介质28上。
是叠加在视频信号上的附加信息的扩频信号如下进行检测。
输入模拟视频信号S7提供给同步分离单元24，在分离单元24中分离并提取垂直同步信号V和水平同步信号H。所分离的垂直同步信号V与水平同步信号H提供给定时信号生成单元25。此定时信号生成单元25具有与图2所示的定时信号生成单元19相同的结构，并且它根据垂直同步信号V与水平同步信号H生成时钟信号CLK、PN码扩频同步定时信号RE攻ENABLE信号EN，此时钟信号CLK、ENABLE信号EN和扩频同步定时信号RE发送给SS信号检测单元26。
SS信号检测单元26包括解扩单元261和PN码生成单元262。PN码生成单元262具有与形成图3的SS信号生成单元16一部分的图5所示的PN码生成单元162相同的结构。在收到定时信号生成单元25的时钟信号CLK、ENABLE信号EN和扩频同步定时信号RE之后，生成PN码序列PS。如果不考虑视频同步信号的抖动，来自此PN码生成单元262的PN码序列PS是完全与来自上述DVD播放机的PN码生成单元162的PN码序列PS同步的相同的PN码。在SS信号检测单元26中，PN码序列PS照原样提供给解扩单元261而不倒相。
解扩单元261通过找到由PN码生成单元262生成的PN码列PS与其上叠加来自A/D变换器21的扩频信号的数字视频信号S21之间的相关性来检测扩频信号。在这种情况中，反相定时信号HT从定时信号生成单元25提供给解扩单元261，并且考虑反相的扩频信号间隔执行检测。下面两个实施例描述如何处理反相扩频信号的间隔以便检测它。
在第一实施例中，不在PN码的一个周期中检测扩频信号，但在是PN码周期几倍并包括一个反相间隔的间隔中检测扩频信号。
图8是表示解扩单元261检测扩频信号的过程的第一实施例流程的流程图。
在此情况中，在单位间隔中检测扩频信号(步骤101)。即，在是扩频码的PN码序列PS的每个周期进行检测，将一个垂直间隔当作单位间隔。
现在将结合图9与图10描述步骤101中每个单位间隔的这个检测。图9是表示每个单位间隔检测过程流程的流程图。
首先，在步骤201执行初始化。接下来，在步骤S202，获得A/D变换器21的数字视频信号S21的像素值作为输入样值Di。接上来，在步骤203，获得对应有关像素的PN码序列的码值PSi。在下面的步骤204中，确定PN码值PSi是“0”或“1”。
如果PN码值PSi是“0”，输入样值Di在步骤205中加到至今所获得的加/减值∑i，而如果PN码值Si是“1”，输入样值Di在步骤206从至今所获得的加/减值∑i中减法。
在步骤205或步骤206之后，程序进到步骤207，并确定上述的加/减处理对于一个单位间隔中的所有像素是否已执行过。如果没有完成单位间隔中所有像素的处理，则程序进到步骤208，返回步骤201，而i=i+1，如上所述计算下一个输入样值Di与PN码值PSi的相关性，并且结果利用加/减值∑i进行整数化。
在步骤207，当确定已结束单位间隔中所有像素的处理时，返回那时的加/减值∑i。
当如上所述的步骤101获得单位间隔的加/减值∑i时，在下步骤102，确定此单位间隔是反相间隔还是非反相间隔。当它是反相间隔时，程序进到步骤103，反相加/减值的极性，并在下一步骤104中，利用上至前上间隔的每个单位间隔加/减值∑i的整数值进行整数化。另一方面，在步骤102，当确定这个间隔是非反相间隔时，在步骤104利用上至具有当前极性的前一间隔的每个单位间隔加/减值整化结果。
在下一步骤105中，确定整数值是否超过预定门限值th。如果整数值未超过门限值th，程序进到步骤106，检测下一单位间隔程序返回到步骤101，重复上述处理，计算下一单位间隔的加/减值∑i，并且如上所述利用整数值整化结果。当在步骤105确定加/减值∑i已超过门限值th时，假定检测到扩频信号，程序进到步骤107，执行数据确定，即确定扩频附加信息比特是“0”还是“1”，并且这是输出。应注意：当第一垂直间隔的检测结果即仅第一垂直间隔的加/减值∑i超过门限th时，识别那时的附加信息。
将参考图10与图11描述检测此扩频信号的方法。
当在叠加期间PN码生成单元16的PN码序列PS是“0110…”，附加信息比特是“0”，如图10所示，当PN码序列PS不反相时，扩频信号S5也是“0110…”，如图10左手侧上所示的。另一方面，当PN码序列PS反相，扩频信号S5反相变为“1001…”，如图10B右手侧上所示的。
在扩频信号S5的模拟变换信号S6中，扩频信号值安排为“0”的正电平和“1”的负电平，并叠加在模拟视频信号(亮度信号)上。因此如果所叠加的扩频信号成分的极低电平是数字值1(十进制数)(为简化起见)，其结果如图10F所示。此极低叠加电平不限制为十进制数的1，而可以是2-10的数量级。
另一方面，对于图10C所示的附加信息检测一侧上的SS信号检测单元26的PN码生成单元262的PN码序列PS，相位不反相。A/D变换器21的数字信号S21中的视频成分与PN码序列PS极少相关或不相关，并且从上述步骤102-105的计算中，与加/减值∑i中的视频成分的相关性不是线性成比例，而是以平方根比例增加，如图11的曲线Vi所示。
由于每个单位间隔不反相视频信号相位，在检测一侧不反相的PN码PS(图10C)的加/减值∑i与非反相单位间隔和反相单位间隔中的相同。例如，如果视频成分(十进制)的数字电平(图10D)如图10D所示，从上述步骤203-206的计算中，此视频成分的加/减值∑i将是如图10E所示的。
另一方面，至少数字信号S21中的扩频信号成分(图10F)，如图10G所示，加/减值∑i在非反相间隔中在正方向上逐渐增加并在反相间隔中在负方向上逐渐增加，这是附加信息比特是“0”的情况。当附加信息比特是“1”时，反转图10G中左右关系，于是加/减值∑i城反相间隔中在正方向上逐渐增加，而在非反相间隔中在负方向上逐渐增加。
如图10G所示，如果附加信息比特值相同，反相间隔中的加/减值∑i与非反相间隔中的加/减值∑i的极性相反。因此，如果利用相反极性整数化反相间隔中的加/减值∑i，就好像利用同一极性进行整数化，并且整数值如图11中的曲线Pi所示增长。
另一方面，对于视频信号成分，加/减值对于反相或非反相间隔是相同的，如图10E所示，而如果利用相反极性进行整数化，由于在每个垂直间隔中利用相同PN码序列PS进行扩频，所以视频信号成分变成零。实际上，由于反相单位间隔与非反相单位间隔是不同的间隔，所以视频信号成分不完全相同并且几乎从未为零。然而在上述实施例中，单位间隔是垂直间隔，并且相邻垂直间隔即相邻场中的视频信号具有强相关性，所以它们能被认为实际上是相同的。
因此，通过求反和整数化每个单位间隔的加/减值∑i，视频信号与是紧前面单位间隔的垂直间隔的PN码之间相关性实际被删除，于是视频信号与PN码序列之间PS的相关性甚至低于图11的曲线Vi。即，视频信号与整数值的PN码序列的相关性利用单位间隔中视频信号之间的相关性删除。
在附加信息比特的加/减值∑i如图11中的曲线Pi所示增加时，视频成分与加/减值的组合值如图11的曲线Mix所示变化。因此预置预定的门限值th，而如果加/减值∑i超过这个门限值th，表示检测到扩频的附加信息。
在此实施例中，正门限值th设置用于检测是“0”的附加信息比特，而负门限值th设置用于检测是“1”的附加信息比特。当检测到附加信息比特“0”时，检出扩频信号的PN码序列的相位未被反相。相反地，当检测到附加信息比特“1”时，检出扩频信号的PN码序列的相位被反相。
在图8的流程图中，步骤105中整数值与门限值th的比较是与上述正门值和负门限值的比较。步骤107中附加信息的识别是通过确定哪个门限值已被超过的有关附加信息比特是“0”还是“1”的确定。
写单元控制单元27根据以这种方式检测的防复制控制信号数据来控制写单元23。即，当所检测的防复制控制信号指令是禁止复制时，则写单元控制单元27控制写单元23，使数字视频信号不写在记录介质28上。
当附加信息的多个比特叠加在一个垂直间隔中时，以相同方式检测附加信息比特。在这种情况中，当在一个垂直间隔的上半部分中扩频高位比特并在下半部分中扩频低位比特时，如果在分开的高位比特与低位比特的叠加间隔中检测扩频信号，则检测更容易。
图12是表示解扩单元261的扩频信号检测第二实施例步骤的流程图。
根据这个第二实施例，也以单位间隔执行扩频信号的检测(步骤301)。根据此实施例，一个垂直间隔如上所述当作单位间隔，于是每个垂直间隔都执行检测。步骤301中每个单位间隔的检测处理与利用图9和图10的上述描述相同。
在下一步骤302中，通过检测多个单位间隔的每个单位间隔中加/减值∑i的极性，检测具有相反极性的码型是否与叠加扩频信号一侧上的PN码序列反相码型相同。根据这个第二实施例，为了识别是上述多个单位间隔的多个场，至少场单位中的时间码例如进行扩频并叠加在视频信号上，而目根据这个时间码识别上述多个单位间隔。
用于识别是这些多个单位间隔的多个场间隔的定时信号不限制为扩频时间码，并且可以采用各种其他方法，例如使用数字视频信号场ID或帧ID，或叠加表示模拟视频信号的垂直消隐周期的预定水平间隔中这多个单位间隔的开头或结尾的时间码。
在此实施例情况中，由于PN码序列PS的相位每个垂直间隔中被颠倒，所以在附加信息比特是“0”时，加/减值的极性从特定多个垂直间隔开始的一个垂直间隔起交替为“正”、“负”、“正”、“负”。相反地，当附加信息比特是“1”时，加/减值的极性从特定多个垂直间隔开始的一个垂直间隔起交替为“负”、“正”、“负”、“正”。因此，扩频附加信息能通过检测这个反相码型来检测。
因此，在步骤302之后，程序进入步骤303，并确定是否检测到对应叠加附加信息一侧上的反相码型的反相码型。在未检测到反相码型时，程序进到步骤304，检测下一单位间隔，程序返回到步骤301，并重复上述过程。
当在步骤303检测到列应叠加附加信息一侧上反相码型的反相码型时，程序进入步骤305，并识别对应此码型的附加信息比特。
当附加信息的多个比特叠加在一个垂直间隔中时，以相同方式检测附加信息比特。在这种情况中，当在一个垂直间隔的上半部分扩频高位比特并在下半部分扩频低位比特时，如果在分开的高位比特与低位比特叠加间隔中检测扩频信号，则检测更容易。
上述的检测扩频信号方法的实施例1和2具有共同的修改。
如果不对每个单位间隔的PN码序列求反相来作为扩频码的示例，而求反相附加信息比特，则得到相同的结果。
扩频码的片周期不一定是一个像素周期，而可以是多个像素周期，例如，能通过指定一片扩展码给是用于压缩数字视频信号单位的垂直X水平=8像素(行)的块单位进行扩频。
可以不在每个垂直周期而在每一个多单位间隔中交替执行反相。多单位间隔中一个单位间隔可以当作一个反相间隔，或多间隔中任意数量的单位间隔可以当作一个反相间隔。
扩频码的复位周期不一定是一个垂直周期，而可以是多个垂直周期。而且，可以将扩频码的复位周期当作一个水平周期或多个水平周期，反相单位间隔可以作一个或多个像素间隔。
在图8或图12流程图的过程中，附加信息的一个或多个比特的解扩也能通过检测是否扩频信号波叠加和检测PN码序列并将所检测的PN码序列乘以来自A/D变换器21的数字信号S21来执行。
而且在上面描述中，已描述了在计算加/减值时执行数字值的加/减以检测扩频信号的情况，但是，也可以通过给A/D变换之前的模拟信号S7提供装/卸(charging/discharging)压缩器，并根据PN码序列的片值装/卸压缩器来执行加/减。
而且，在上面示例中，叠加电平根据扩展码的片是“0”还是“1”设置为正与负，但也可能设置这些选择之一为零，而将另一个设置为正或负。在这种情况，也可以应用本发明。
在第一实施例中，对于多个单位间隔(一个或多个扩频码的周期)的每个单位间隔，也可以使用不同的扩频码序列。
在上述第一实施例中，在作为一个单位周期的一个或多个扩展码周期中执行扩频信号的反相。在这个第二实施例中，在扩频码的第一周期中，利用此扩频码的1/N(N≥1)周期作为单位间隔执行扩频信号的反相。但假定：这个单位间隔是与视频信号有相关性的间隔。
根据这个第二实施例，在附加信息叠加一侧和附加信息检测一侧上的设备的方框结构与第一实施例的结构基本相同。但在这个第二实施例中，反相单位间隔中的扩频码序列是继续重复紧前面一个单位间隔中的扩频码序列。
图13A-13G表示描述这个第二实施例一个示例的定时图。在图13A-13G的示例中，扩频码是PN码，并利用与视频信号垂直同步信号(图13A)同步的垂直周期信号RE(图13B)作为扩频同步定时信号(复位信号)生成PN码序列PS(图13C)，如上所述，还有，此第二实施例情况中的单位间隔当作一个水平间隔。
在这个第二实施例中，如图13F所示，反相定时信号HT与水平同步信号H(图13D)同步在是单位间隔的每个水平间隔中交替设置为高电平利低电平，并且垂直间隔中的扩频码PS在每个水平间隔中交替颠倒以便生成PN反相码序列PSS(图13G)。
在此示例中，ENABLE信号EN(图13E)也与反相定时信号HT同步生成，并利用这个ENABLE信号EN控制PN码生成单元。即，仅在此ENABLE信号EN的低电平间隔(非反相间隔)期间生成PN码序列。在ENABLE信号EN是高电平的间隔期间，重复紧前一个单位间隔的PN码序列以便获得扩频码序列PS(图13C)。
在图4C中，具有标号中数量的码元PN(1)、PN(2)、PN(3)在如下所述在每个水平间隔中对PN码序列PS求反时方便地进行使用。实际上，PN码序列PS不划分为图4C所示的水平间隔，而是一个垂直间隔中连续的码序列。当相同数量出现在括号中时，例如PN(1)、PN(2)、PN(2)，它表示重复相同码序列。
用这种方式，PN码序列PSS(图13G)被生成，其中两个水平间隔具有相同的码序列和相反的相位。附加信息利用这个PN反相码序列PSS进行扩频并叠加在视频信号上。
在这种方式中叠加在视频信号上的扩频信号的检测仅在单位间隔等于PN码的1/N周期时才执行。随后以与上面情况相同的方式利用图8或图12所示的附加信息检测算法执行检测。
在图8的算法情况中，由于视频信号的垂直相关性，当在两个重复的水平间隔中检测附加信息时视频信号成分相互删除，于是能具有较高准确性检测附加信息，并降低每次检测的附加信息的叠加数量。
还有，根据这个第二实施例，具有相同附加信息内容的扩频信号相位相反并叠加在相邻水平间隔中。因此，由于视觉综合效果，所叠加的附加信息成分变得较不明显，并且能升高附加信息叠加电平。
不仅可以通过对扩频码，例如对PN码序列求反，而且也可以通过对附加信息比特求反来执行扩频信号的每个单位间隔中的反相运算。
扩频码的片周期不一定是一个像素周期，而可以是多个像素周期。例如，能通过指定扩频码的一片给是用于压缩数字视频信号单位的垂直X水平=8像素(行)的块单元来执行扩频。
反相可以不交替地在每个垂直周期中执行，而可以在每多个单位间隔中执行。多个单位间隔中的一个单位间隔也可以当作一个反相间隔，或者多个单位间隔中任意数量的单位间隔可当作反相间隔。
扩频码的复位周期不一定是一个垂直周期，而可以是多个垂直周期。也可以将扩频码的复位周期当作一个水平周期或多个水平周期，反相单位间隔可以当作一个像素或多个像素间隔。
在图8或图12的流程图处理中，也能通过检测是否扩频信号波叠加和检测PN码序列，并将所检测的PN码序列乘以来自A/D变换器21的数字信号S21来执行附加信息一个或多个比特的解扩。
当在此示例中是一个垂直间隔的扩频码一个周期中不能执行检测时，可以在多个垂直间隔中执行检测并通过对这多个垂直间隔进行整数化来检测扩频信号。在这种情况中，门限值不必是一个垂直间隔值多倍的垂直间隔，并且它可以设置为小于一个垂直间隔值多倍的垂直间隔，这是因为在多个垂直间隔上执行整数化时，视频信号与PN码序列之间相关性的增加小于扩频附加信息信号与PN码序列之间相关性的增加。
当在第二实施例情况中利用图8的算法执行检测时，由于视频信号与PN码序列之间的相关性不为零，每个水平间隔中反相码型的检测相当困难。在这种情况中，通过整数化每隔一个是非反相间隔的水平间隔的加/减值、整数化是反相间隔的其余小于间隔上的加/减值、检查这些整数化值之一是超过正门限值还是负门限值并检测另一个整数化值是否超过不同极性的门限值可以检测反相码型的特性。
在上述第一与第二实施例中，在预置序列中将附加信息一个单位间隔当作一个单位进行反相。在此第三实施例中，利用随机序列随机确定反相间隔。结果，更难以知道附加信息以何种方式叠加在视频信号上，而这因此提供更高级别的保护以对付试图非法窜改变改视频信号的人。
具体地，根据第三实施例，在附加信息叠加一侧上的定时信号生成单元19和与之对应的定时信号生成单元25具有图14所示的结构。
图14表示第三实施例情况中的定时信号生成单元19的结构，而定时信号生成单元25具有相同的结构。在第三实施例的定时信号生成单元19中，反相定时信号生成单元194不是仅根据垂直同频信号V和水平同步信号H生成反相定时信号，而且根据随机数生成器195的随机数生成反相定时HTr。
当如同在第一实施例中一样取扩频码一个周期中的1/N扩频码间隔确定反相间隔时，随机数生成器195如在PN码生成单元情况中一样将垂直同步信号V作为触发生成随机数。在附加信息检测一侧，根据定时信号生成单元25中相同结构的随机数生成器的随机数生成反相定时信号HTr，于是能识别反相的单位间隔。因此在第三实施例情况中，也能利用图8或图12所示的算法检测附加信息。
当一个单位间隔当作一或更多倍的扩频码周期时，扩频时间码例如可以与在第二实施例中一样叠加在视频信号上，并且根据此时间码生成随机数。
在上面描述中，附加信息利用一个PN码序列进行扩频，但应理解：本发明也可应用于附加信息包括多个比特时，根据这些比特叠加不同PN码序列，并且通过检测这些PN码来检测扩频信号。
在上面的实施例中，扩频附加信息信号变换为模拟信号并叠加在模拟视频信号上，但扩频信号的片电平(数字电平)也可以作为数字信号以非常低的电平叠加在数字视频信号上。
本发明也可以应用于下述情况：不扩频和叠加附加信息，而是对应每个比特的信号以不影响再生图象的非常低的电平叠加在视频信号上。
而且，在上面描述中，本发明应用于记录和重放系统，但本发明也可应用于附加信息叠加在视频信号上并利用例如无线电波、电缆或红外波的各种媒体发送的情况。