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CN1284174C - 记录介质、记录方法、记录器、重放方法以及数字数据播放器 - Google Patents

记录介质、记录方法、记录器、重放方法以及数字数据播放器 Download PDF

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CN1284174C CNB038005646A CN03800564A CN1284174C CN 1284174 C CN1284174 C CN 1284174C CN B038005646 A CNB038005646 A CN B038005646A CN 03800564 A CN03800564 A CN 03800564A CN 1284174 C CN1284174 C CN 1284174C
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Abstract

一种用于记录数据的方法，该方法包括：将m位数据变换为n位数据以增加数字和变差(DSV)，来形成记录数据，其中m＜n，并且其中n位数据包括n1位的数据和n2位的连接位，从多个连接位模式中选择连接位模式以使单位时间直流分量的数字和变差增加，在n1位的数据是特殊数据时，通过附加从多个连接位模式选择的特定连接位模式，形成记录数据；以及将形成的记录数据和指出特殊数据的记录位置的数据记录到记录介质上。

Description

记录介质、记录方法、记录器、 重放方法以及数字数据播放器
技术领域
本发明涉及一种记录介质、记录方法、记录器、重放方法以及数字数据播放器。
背景技术
因为光盘(CD)容易生产、价廉而且易于管理，所以光盘(CD)被广泛用作用于存储诸如数字声频数据和图像数据的各种数据或计算机程序的介质。
然而，当今，个人计算机性能的改善以及可记录光盘(CD-R)和可重写光盘(CD-RW)的出现使得存储在CD上的数字数据容易被复制。通常，将数据从CD复制到CD-R或CD-RW侵犯版权。因此，需要某些措施来保护存储在CD上的数字数据的版权。
即使不发生这种复制，也必须对存储在CD上的非常机密的数据进行保护，以使该数据不容易被获得。
鉴于这些情况，本发明涉及确保原始CD内容的安全性，而且涉及防止复制的CD被重放或读出。在下面的描述中，CD包括数字音频光盘(CD-DA)，光盘只读存储器(CD-ROM)等。
发明内容
本发明提供了一种用于记录数据的方法，该方法包括：通过将从多个连接位模式中选择的连接位模式附加到m位数据码元的末尾，形成记录数据，在n位数据码元是特殊数据码元并被附加到不是特殊数据码元的数据码元时，在将m位数据变换为n位数据码元(m＜n)时以及在从多个连接位模式中选择连接位模式以降低要附加到m位数据码元末端的单位时间直流分量(direct-currentcomponent)的累积值时，选择的连接位模式导致单位时间直流分量的累积值增加；以及将形成的数据和指出特殊数据码元的记录位置的数据记录到记录介质上。
本发明提供了一种用于记录数据的方法，该方法包括：将m位数据变换为n位数据(m＜n)以增加数字和变差(DSV)，来形成记录数据，其中n位数据包括n1位的数据和n2位的连接位，从多个连接位模式中选择连接位模式以使单位时间直流分量的数字和变差增加，在n1位的数据是特殊数据时，通过附加从多个连接位模式选择的特定连接位模式，形成记录数据；以及将形成的记录数据和指出特殊数据的记录位置的数据记录到记录介质上。
本发明提供了一种记录器，该记录器包括：形成部分，用于将m位数据变换为n位数据(m＜n)以增加数字和变差(DSV)，来形成记录数据，其中n位数据包括n1位的数据和n2位的连接位，从多个连接位模式中选择连接位模式以使单位时间直流分量的数字和变差增加，在n1位的数据是特殊数据时，通过附加从多个连接位模式选择的特定连接位模式，所述形成部分形成记录数据；以及记录部分，用于将形成部分形成的记录数据和指出特殊数据的记录位置的数据记录到记录介质上。
本发明提供了一种用于重放记录介质的方法，其中通过使用上述的记录数据的方法数据被记录在所述记录介质上，该方法包括：重放除包括记录的特殊数据的部分之外的部分，其中该方法进一步包括根据指示位置的数据，跳过特殊数据的记录部分。
本发明提供了一种用于重放记录介质的方法，其中通过使用上述的记录数据的方法数据被记录在所述记录介质上，该方法包括：在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃，其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥数据加密的加密数据，并将特殊数据记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置，该方法进一步包括在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃以及读出加密密钥数据。
本发明提供了一种播放器，该播放器包括：光头，用于读出记录在该记录介质上的数据，其中所述数据是通过使用上述的记录数据的方法被记录在所述记录介质上；解码部分，用于对光头输出的输出信号进行解码；以及控制部分，用于控制光头以读出不是特殊数据的记录部分的数据，其中控制部分控制光头以在记录介质的特殊数据记录部分上进行光道跳跃。
附图说明
图1A是用于解释本发明的示意图。
图1B是用于解释本发明的示意图。
图1C是用于解释本发明的示意图。
图1D是用于解释本发明的示意图。
图1E是用于解释本发明的示意图。
图2是示出本发明实施例的方框图。
图3A是用于解释本发明的示意图。
图3B是用于解释本发明的示意图。
图3C是用于解释本发明的示意图。
图3D是用于解释本发明的示意图。
图4是示出本发明实施例的方框图。
图5是示出本发明另一个实施例的方框图。
具体实施方式
以下将参考附图说明根据本发明的记录介质、记录器以及播放器。
(1)CD的DSV
在CD中，数字声频数据的一个采样由16位构成。在将16位数字声频数据分割为8个高序位和8个低序位时，利用交叉交错RS(Reed Solomon，里德索罗门)码(CIRC)方案，对分割的数据进行编码，而利用8-14调制(EFM)方案对每8位数据进行调制。以螺旋式记录光道的方式，将调制的输出数据记录到CD上。将每个8位单位称为码元(symbol)。
参考图1A，码元(原始数据)的值是例如92h(h代表十六进制数值)。在对该码元进行CIRC编码、调制为EFM调制信号时，根据CD采用的标准，将(EFM调制信号中的)通道位表示为图1B所示的位序列。在该处理过程中，将称作连接位或合并位的3位附加到各码元之间。
附加这些连接位以延长码元之间的最短时间Tmin，而缩短码元之间的最长时间Tmax，具体地说，就是确保连续出现至少2个，但是又不多于12个“0”或“1”。作为连接位，从包括“000”、“001”、“010”和“100”的4种模式中选择一种模式，如图1C所示。在这种情况下，根据以上描述的条件，选择“000”。
因此，通道位具有图1D所示的位模式。确定这种情况下的数字和变差(DSV，digital sum variation)，如图1E所示。在完成处理一个码元周期时，DSV增加3。如果原始数据是公用数字声频数据等，则选择连接位，以便每个码元的DSV的正极性或负极性以及振幅发生变化，以致累积的DSV收敛到尽可能接近0。因此，累积DSV始终保持在以0为中心的预定范围内。
然而，如果诸如92h的特殊数据码元以某种方式重复，则连接位重复“000”，因此，对于每个码元，累积DSV增加3。DSV以这样的方式增加(或者减少)导致累积DSV偏离特定范围，并影响重放电路对CD进行不对称校正，引起正常重放失败。
考虑到这些特性，本发明涉及保护数据并防止复制。
(2)记录器的实施例
图2示出应用了上述小节(1)的记录器的实施例。将主数据送到端子11、将主数据的特殊数据送到端子12、将子码数据送到端子13。送到端子11的主数据包括其中要保护的原始数据(明文数据)被加密的加密数据和关于用于进行加密的加密密钥的数据。可以将加密数据和加密密钥数据分割为多个数据组。
送到端子12的特殊数据是例如数据重复92h，还是具有有偏(biased)DSV的数据，有偏DSV数据导致重放期间产生错误，因为连接位被限制为可能模式中的特定模式，如小节(1)所述。送到端子13的子码数据包括关于在CD上记录特殊数据的区域的信息，如下所述。该子码数据可以包括部分主数据。
将端子11的主数据和端子12的特殊数据送到开关电路14，系统控制电路25将控制信号送到该开关电路14。如图3A所示，从开关电路14获得具有在加密密钥数据之前并与加密密钥数据直接或间接相邻的周期内的特殊数据的主数据。
接着，将开关电路14的输出送到CIRC编码器电路15进行CIRC编码。将编码输出送到复用器电路16。将端子13的子码数据送到子码编码器电路17进行编码。然后，将编码数据送到复用器电路16。端子13的子码数据包括关于特殊数据的插入区域的信息，如上所述。这样，从复用器电路16获得主数据的编码输出，该主数据具有在加密密钥数据之前并与该加密密钥数据直接或间接相邻周期内的特殊数据而且具有附加子码数据。
将该编码数据送到EFM调制电路18。在EFM调制电路18，从连接位的4种模式中选择连接位的一种模式，如上所述。在数据码元的值为92h时，选择连接位“000”，如上所述。这样，将该数据变换为EFM调制信号(通道位)。将这些调制的信号送到记录光头21，然后，将其记录到诸如CD-R光盘的可记录光盘30(或主盘(master))上以形成螺旋式记录光道。在此操作过程中，主轴马达22以预定线速度旋转光盘30，并利用伺服系统电路23对光盘30施加各种伺服系统控制，例如对跟踪和聚焦进行伺服控制，或者对送到光头21的电流进行控制。
如上所述，将数据记录到光盘30上。将具有加密数据和加密密钥数据的主数据以及特殊数据记录到光盘30的记录光道上，如图3B所示。将特殊数据设置在加密密钥数据的记录区之前并与该记录区直接或间接相邻的区域。关于特殊数据的记录区的信息包括在子码数据内。
(3)播放器的实施例
图4示出用于重放上述小节(2)中的记录器制备的光盘30的播放器的实施例。利用重放光头41从根据小节(2)制备的光盘30(或其主盘是根据小节(2)制备的光盘的光盘)上读出EFM调制信号。在此操作过程中，主轴马达52以预定线速度旋转光盘30。伺服系统电路53对重放进行各种伺服系统控制，例如对主轴马达52的伺服控制，或者对光头41的跟踪和聚焦的伺服控制。
通过放大器42，光头41将信号输出到EFM调制电路43上，以获得调制的原始数据串(CIRC信号)。将该数据串送到CIRC解码器电路44。将EFM调制电路43输出的输出数据送到子码解码器电路46以对该子码数据进行解码。在端子47获得该子码数据，然后，将它送到系统控制电路55。
在系统控制电路55中，从提供的子码数据中获得关于特殊数据的记录区的信息，并对光盘30的重放位置进行控制，如图3C所示。具体地说，在利用光头41从例如光道的开始位置重放光盘30期间，在重放位置到达子码数据指出的特殊数据的记录区的开始位置时，系统控制电路55指示伺服系统电路53跳过特殊数据的以下记录区。因此，伺服系统电路53使光头51执行光道跳跃(trackjump)，以致重放位置跳到记录了加密密钥数据的区域的开始位置，该开始位置位于特殊数据的记录区之后，而且此后，继续进行正常重放操作。
因此，即使将特殊数据记录到光盘30上，仍仅将不包括特殊数据的、主数据的CIRC编码信号，即加密数据和加密密钥数据送到CIRC解码器电路44。因此，在CIRC解码器电路44中，对加密数据和加密密钥数据进行正常解码以输出到端子45。因此，利用输出到端子45的加密密钥数据，对该加密数据进行解码，以便获得原始数据(或明文数据)。
相反，在利用公用CD-ROM驱动器或公用光盘播放器，重放光盘30期间，光头41从例如光道的开始位置重放，还重放特殊数据的记录区。参考图3D，在重放特殊数据的记录区期间，在CIRC解码器电路44内，DSV偏离容许范围，导致重放发生错误。由于错误不能被立即恢复，所以不可能重放位于特殊数据的记录区之后、记录了加密密钥数据的区域。
因此，将加密数据输出到端子45，但是不能正常输出用于解密加密数据的加密密钥数据。结果，不能解密加密数据，从而保护加密数据。
如果试图利用两台用于记录和重放光盘的公用设备诸如CD-ROM驱动器复制光盘30，则不正常重放跟在特殊数据的记录区之后的加密密钥数据，正如参考图3D所述。因此，事实上不可能复制所包括的数据，确保得到复制保护。
(4)记录器的另一个实施例
图5示出记录器的另一个实施例。在该记录器中，将预处理电路61和后处理电路62分别设置在EFM调制电路18的输入端和输出端。将指出特殊数据的记录区的信号从控制电路55送到处理电路61和处理电路62，这样防止发生其他类型的非法重放或复制。这种操作的例子包括产生作为最短时间Tmin最多连续出现两个“0”或“1”的位模式、导致奇偶校验错误的位操作以及对通道位进行移位。相应记录器执行的处理与该记录器执行的处理互补。
因此，利用这种记录器制备的光盘30可以更有效地保护加密数据安全性，以免被未授权复制。
(5)其他应用
在上述实施例中，子码数据包括关于特殊数据的记录区的信息。子码数据还可以包括关于在其上记录了主数据的区域的信息，这样使得只有包括在子码数据内的信息指出的区域，即特殊数据被重放。上述例子将特殊数据设置在记录了加密密钥数据的区域之前并与该区域直接或间接相邻的区域上。作为一种选择，可以将特殊数据设置在记录了加密密钥数据的区域之后并且直接或间接与该区域相邻的区域上，因为在将数据记录到CD上时，是逐块记录数据的，因此这种配置也导致重放加密密钥数据时发生错误，从而保护数据。
诸如特殊控制连接位、使用特殊翻译表、变换数据或者将特殊数据插入子码数据中的非标准处理可以防止原始数据出现异常DSV。尽管在上述例子中利用CIRC方案进行编码和解码，但是本发明可以应用于采用诸如循环冗余校验(CRC)或RS(里德索罗门)码的单个错误校正码的情况。
尽管在上面的例子中将CD用作记录介质，但是可以使用小型光盘(MD)、数字通用光盘(DVD)或通过诸如因特网的网络进行传输或接收。可以从图5所示的记录器中或者省略处理电路61，或者省略处理电路62。
工业应用
根据本发明，常规CD播放器不能再现用于解密加密数据的加密密钥，因此可以使数据保密，事实上防止了非法复制。

Claims (18)

1.一种用于记录数据的方法，该方法包括：
将m位数据变换为n位数据以增加数字和变差(DSV)，来形成记录数据，其中m＜n，并且其中n位数据包括n1位的数据和n2位的连接位，从多个连接位模式中选择连接位模式以使单位时间直流分量的数字和变差增加，在n1位的数据是特殊数据时，通过附加从多个连接位模式选择的特定连接位模式，形成记录数据；以及
将形成的记录数据和指出特殊数据的记录位置的数据记录到记录介质上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥加密的加密数据，并将包括特殊数据的数据记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将包括特殊数据的数据记录到位于加密密钥数据之前并且与该加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
4.一种记录器，该记录器包括：
形成部分，用于将m位数据变换为n位数据以增加数字和变差(DSV)，来形成记录数据，其中m＜n，其中n位数据包括n1位的数据和n2位的连接位，从多个连接位模式中选择连接位模式以使单位时间直流分量的数字和变差增加，在n1位的数据是特殊数据时，通过附加从多个连接位模式选择的特定连接位模式，所述形成部分形成记录数据；以及
记录部分，用于将形成部分形成的记录数据和指出特殊数据的记录位置的数据记录到记录介质上。
5.根据权利要求4所述的记录器，其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥数据加密的加密数据，并且包括特殊数据的数据利用记录部分被记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
6.根据权利要求5所述的记录器，其中包括特殊数据的数据被记录到位于加密密钥数据之前并且与该加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
7.一种用于重放记录介质的方法，其中通过使用根据权利要求1的记录数据的方法数据被记录在所述记录介质上，该方法包括：
重放除包括记录的特殊数据的部分之外的部分，
其中该方法进一步包括根据指示位置的数据，跳过特殊数据的记录部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中该方法包括根据指示位置的数据，进行光道跳跃操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥数据加密的加密数据，并且将特殊数据记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置，该方法进一步包括在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃以及读出加密密钥数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中该方法进一步包括利用读出的加密密钥数据对加密数据的解码操作。
11.根据权利要求9所述的方法，其中将特殊数据记录到加密密钥数据之前并与该加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
12.一种用于重放记录介质的方法，其中通过使用根据权利要求1的记录数据的方法数据被记录在所述记录介质上，该方法包括：
在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃，
其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥数据加密的加密数据，并将特殊数据记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置，该方法进一步包括在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃以及读出加密密钥数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该方法进一步包括利用读出的加密密钥数据对加密数据的解码操作。
14.根据权利要求12所述的方法，其中将特殊数据记录到位于加密密钥数据之前并与该加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
15.一种播放器，该播放器包括：
光头，用于读出记录在该记录介质上的数据，其中所述数据是通过使用根据权利要求1的记录数据的方法被记录在所述记录介质上；
解码部分，用于对光头输出的输出信号进行解码；以及
控制部分，用于控制光头以读出不是特殊数据的记录部分的数据，
其中控制部分控制光头以在记录介质的特殊数据记录部分上进行光道跳跃。
16.根据权利要求15所述的播放器，其中m位数据包括加密密钥数据和利用加密密钥数据加密的加密数据，并且特殊数据被记录到与加密密钥数据直接或间接相邻的位置，该播放器利用控制器控制光头在特殊数据的记录部分上进行光道跳跃，并且加密密钥数据从记录介质上被读出。
17.根据权利要求16所述的播放器，其中解码部分利用读出的加密密钥数据对从记录介质读出的加密数据进行解码。
18.根据权利要求16所述的播放器，其中特殊数据被记录到位于加密密钥数据之前并与该加密密钥数据直接或间接相邻的位置。
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