JP3690043B2

JP3690043B2 - 音声情報伝送装置及び方法並びに音声情報記録装置

Info

Publication number: JP3690043B2
Application number: JP04828397A
Authority: JP
Inventors: 英雄佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2017-03-03
Also published as: EP0863631A3; JPH10247890A; CN1178403C; EP0863631A2; US6452960B1; CN1192614A; KR19980079791A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複製防止制御信号や、違法な複製の追跡用の著作権情報などの付加情報を、音声情報に重畳して伝送する音声情報伝送装置及び音声情報伝送方法並びに伝送されてきた上記音声情報を記録する音声情報記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤや、小型の光ディスクを用いたいわゆるミニディスク（ＭＤ）システムなどのディジタルオーディオ機器が普及し、音質の良いオーディオ信号を手軽に再生して視聴することができるようになった。
【０００３】
しかし、一方で、豊富に提供される音楽ソフトウェアが、無制限に複製されてしまう虞があり、従来から種々の複製防止対策が施されている。
【０００４】
特に、上述のようなディジタルオーディオの場合、複製により音質信号の劣化がないため、このような複製防止対策は、重要である。そこで、上述のようなディジタルオーディオの場合には、複製防止符号、あるいは複製の世代制限符号などからなる複製防止制御信号や、著作権データなどを、ディジタルデータとして、ディジタル音声信号に付加して記録媒体に記録しておくことにより、複製を禁止したり、著作権データを用いて複製された記録媒体についての追跡を行うようにしている。
【０００５】
しかし、ディジタル音声信号が、アナログ音声信号に変換されたときには、そのアナログ音声信号には上記ディジタルデータとして付加された情報は、含まれないため、複製防止制御や違法な複製の追跡は不可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、アナログ音声信号にも、上述のような付加情報が重畳できることが望ましい。しかしながら、音声信号のＳ／Ｎを劣化させることなく、付加情報をアナログ音声信号に重畳することは非常に困難であった。また、将来このような付加情報が情報化社会において新たなサービスを可能にする重要な技術として求められている。
【０００７】
そこで、スペクトラム拡散により付加情報を重畳する方法が考えられる。これは多くのデータを重畳するのに向いている方法であるがオーディオ信号での利用では、十分な帯域幅がとれず、音楽ソースのような高いＳ／Ｎ比を維持することを要求される目的では実現が困難だった。
【０００８】
また、スペクトラム拡散を音声信号上でおこなう場合おいて、同期をとることが問題となる。先ずオーディオ信号においては、十分なＳ／Ｎ比を得るためには、周期をかなり長くする必要があり、一般的なシリアルサーチとよばれる同期確立の方法等では非常に時間がかかる。
【０００９】
これに対して、専用の回路で同期確立を改善するマッチドフィルターと呼ばれる方式が知られているが、このような長い周期においては、回路規模が膨大になり、再生装置や受信器に搭載するにはコスト面で実用的ではない。特にデコーダーを各音声再生装置に搭載し、これによりアナログ音声入力からのコピーマネージメントを行なうような場合、広範な商品で共通に使える安価な方式が求められる。これらの問題のために従来、オーディオ信号においてスペクトラム拡散によりデータ多重化を実現するのは困難とされてきた。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、スペクトラム拡散したデータを音声品質の劣化を最小限にして、アナログ音声信号に重畳することができる音声情報伝送装置及び音声情報伝送方法並びに音声情報記録装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る音声情報伝送装置は、上記課題を解決するために、音声信号上に瞬断区間を挿入できる位置を検出する瞬断区間挿入位置検出手段と、上記音声信号に付加するディジタル付加情報をスペクトラム拡散するスペクトラム拡散処理手段と、上記瞬断区間挿入位置検出手段で検出された挿入位置に瞬断区間を挿入する瞬断区間挿入手段と、上記瞬断区間挿入手段により挿入された瞬断区間は、上記スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、上記スペクトラム拡散処理手段からのスペクトラム拡散データを上記音声信号に合成する合成手段とを備える。
この音声情報伝送装置によれば、瞬断区間挿入手段により挿入された瞬断区間を、スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号として用い、スペクトラム拡散処理手段からのスペクトラム拡散データを音声信号に合成する。
【００１２】
また、本発明に係る音声情報伝送方法は、上記課題を解決するために、音声信号上に瞬断区間を挿入できる位置を検出し、音声信号に付加するディジタル付加情報をスペクトラム拡散したスペクトラム拡散出力し、当該挿入された瞬断区間は、上記スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、上記スペクトラム拡散出力を上記音声信号に合成して伝送する。
【００１３】
また、本発明に係る音声情報記録装置は、上記課題を解決するために、音声信号上に形成された瞬断区間を検出する瞬断区間検出手段と、上記瞬断区間検出手段からの瞬断区間は、スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、上記スペクトラム拡散データを復調することによりディジタル付加情報を生成する復調手段と、上記復調手段で復調された上記ディジタル付加情報に基づいて上記音声信号上に付加された上記スペクトラム拡散データに修正を施す修正手段とを備える。
この音声情報記録装置によれば、瞬断区間検出手段からの瞬断区間を、スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号として用い、音声信号上に重畳されているスペクトラム拡散データを復調することによりディジタル付加情報を生成し、このディジタル付加情報に基づいて上記音声信号上に付加された上記スペクトル拡散データに修正を施す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る音声情報伝送装置及び音声情報伝送方法並びに音声情報記録装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
先ず、音声情報伝送装置及び方法の実施の形態について説明する。この実施の形態は、アナログ音声信号に、複製防止制御信号或いは著作権情報などの付加情報等をスペクトラム拡散したデータを重畳して伝送する伝送装置であり、図１に示すエンコーダ１を備えている。
【００１６】
このエンコーダ１は、データ入力端子２から供給されてくる、上記付加情報となるデータ入力Ｄｉにスペクトル拡散処理を施す変調器３と、信号入力端子６から供給されてくるオーディオ信号入力Ｓｉ上に瞬断区間（ギャップ）を挿入できる位置を検出するギャップ挿入位置検出部７と、このギャップ挿入位置検出部７で検出された挿入位置に上記ギャップを挿入するギャップ挿入器８と、このギャップ挿入器８により挿入されたギャップを制御信号として上記スペクトラム拡散処理の施されたデータを上記オーディオ信号Ｓｉに重畳する変調信号加算器９とを備えてなる。
【００１７】
このエンコーダ１では、入力されたデータＤｉは変調器３でスペクトラム拡散された後、メモリ制御部４からの書き込み制御信号（ＷＥ）によりファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）５に連続して書き込まれる。
【００１８】
そして入力端子６から入力されたオーディオ信号Ｓｉからギャップ挿入位置検出部７が検出したギャップ挿入のスタート位置に、ギャップ挿入器８からギャップを挿入し、メモリ制御部４からの読み出し制御信号（ＲＥ）によりＦＩＦＯ５から分割されたエンベデットデータＤｅｍを、上記オーディオ信号上の上記ギャップの後に変調信号加算器９で加算し、出力端子１０からオーディオ信号出力Ｓｏとして導出する。
【００１９】
このエンコーダ１によりオーディオ信号上にスペクトラム拡散信号を重畳する具体例について図２を用いて説明する。ギャップ信号Ｇ１とギャップ信号Ｇ２の幅を変えることにより、各々にスタート、ストップの機能を持たせ、図２の（ｂ）に示すスタートパルス、図２の（ｃ）に示すストップパルスとし、図２の（ａ）に示すオーディオ信号上のギャップ信号Ｇ１とギャップ信号Ｇ２との間にスペクトラム拡散信号を重畳している。
【００２０】
また、このエンコーダ１によりオーディオ信号上にスペクトラム拡散信号を分割して重畳する他の具体例について図３を用いて説明する。図３の（ａ）のスペクトラム拡散信号を所定の長さで図３の（ｂ）に示すように時分割して、図３の（ｃ）に示すスタートパルスの後にオーディオ信号上に重畳して伝送する。このため、スペクトル拡散信号を、マスキング効果の高いオーディオ信号のレベルの高い位置にのみ重畳することができ、聴感上のＳ／Ｎを改善できる。
【００２１】
なお、また上記スペクトラム拡散信号を、マスキング効果の高い、周波数スペクトラムの広い位置に重畳することもでき、やはり聴感上のＳ／Ｎを改善できる。
【００２２】
このように時分割されて上記エンコーダ１により伝送されたスペクトラム拡散信号は、図４に示すデコーダ１１によって、上記ギャップをたよりに復調される。
【００２３】
このデコーダ１１は、信号入力端子１２から供給されたオーディオ信号入力Ｓｏ（スペクトラム拡散信号が重畳されている。）からギャップ検出器１３により上記スタートパルスとなるギャップを検出し、メモリ制御部１４に供給する。メモリ制御部１４は、書き込み制御信号（ＷＥ）をＦＩＦＯ１６に供給し、変調信号分離器１５によりオーディオ信号から分離された変調信号をＦＩＦＯ１６に断続的に書き込む。また、メモリ制御部１４は、ＦＩＦＯ１６に読み出し制御信号（ＲＥ）を供給し、上記変調信号を図５の（ｂ）に示すように連続したスペクトラム拡散信号に戻して、復調器１７に供給する。復調器１７は、上記連続した変調信号に逆スペクトラム拡散処理を施し、元の付加情報データＤｏに戻す。
【００２４】
ここで、メモリーはＦＩＦＯ（メモリー）以外の物でも同様のことができる様に制御できれはこれに限らない。
【００２５】
また、制約された条件のもとでは、スペクトラム拡散（あるいは逆拡散）の装置内部の変調用のシフトレジスターを制御することで、このメモリーの機能を代用することも可能である。この場合は、シフトレジスターのクロックをギャップにより制御することで行なえる。これにより、装置の規模が小さくできる可能性がある。
【００２６】
なお、上記メモリ又はシフトレジスタの機能を持った変調器及び復調器を備えたエンコーダ及びデコーダについて以下に説明する。
【００２７】
先ず、図６には、変調器２９内部にメモリ機能や、又はシフトレジスタ機能を持たせたエンコーダ２０を示す。
【００２８】
信号入力端子２１を介して入力されたオーディオ信号Ｓｉは、先ずギャップ挿入位置検出部２２を構成しているエンベロープ検出部２３に供給される。このエンベロープ検出部２３では、オーディオ信号入力Ｓｉ中の所定の規定レベル以上のアタック部分を検出する。
【００２９】
また、上記オーディオ信号入力Ｓｉは、上記ギャップ挿入位置検出部２２を構成しているスペクトラム分析部２４にも供給される。このスペクトラム分析部２４では、上記アタック部分の直前でスペクトラムがある程度、不連続な箇所を検出する。
【００３０】
さらに再びエンベロープ検出部２３でその振幅が十分大きい箇所が探し出される。
【００３１】
上記オーディオ信号入力Ｓｉは、遅延回路２６にも供給されており、この遅延回路２６により遅延された入力オーディオ信号はギャップ挿入器２７に供給される。このギャップ挿入器２７は、コントローラ２５により制御されている。
【００３２】
コントローラ２５は、上記ギャップ挿入位置検出部２２のエンベロープ検出部２３とスペクトラム分析部２４からの検出出力から上記ギャップの挿入が可能な位置を知ることができ、その位置にギャップ挿入器２７から上記ギャップを挿入させる。このギャップはこの後に記録されるスペクトラム拡散信号の制御信号として使われる。
【００３３】
上記オーディオ信号に埋め込むデータ入力Ｄｉは、データ入力端子２８を介して、変調器２９に供給される。変調器２９は、上記データ入力Ｄｉに対してスペクトラム拡散処理を施す。そして一旦、その同期及び、スタート、ストップの制御タイミングとともに変調器２９内部に記録される。そしてギャップ挿入に同期して変調器２９から所定の幅や又は分割されて出力され、ミキサ３０でオーディオ信号に加算され、出力端子３１からオーディオ信号出力Ｓｏとして出力される。
【００３４】
図７には、このエンコーダ２０の動作をまとめたフローチャートを示す。すなわち、ステップＳ１〜ステップＳ３までで、ギャップ挿入位置をギャップ挿入位置検出部２２で検出し、ステップＳ４で変調器２９を用いてデータ入力Ｄｉに応じたスペクトラム拡散データの波形に書き換える。もし、ステップＳ２でアタック直前の周波数スペクトラムが不連続でなく、ステップＳ３で振幅が十分大きくないと判断した場合には、ステップＳ５に進み、同期専用の波形に書き換える。
【００３５】
ところで、スペクトラム拡散信号を音声信号に重畳する場合、従来は、その性質上どうしても連続的に記録していた。しかし、音声信号がスペクトラム拡散信号に対して十分大きい場合は、聴感マスキングにより、音質劣化が軽減するが、音声信号が微小になっている領域では、無視できないほど音質が劣化する。
【００３６】
このエンコーダ２０では、任意の場所に選択的にスペクトラム拡散信号を重畳し、後でそれを連続信号に復元できる。
【００３７】
従って、例えば、音楽で十分に音声レベルが大きい場所にだけスペクトラム拡散信号を記録するようにすれば、非常に高音質を要求される用途でも十分な聴感上のＳ／Ｎを維持できる。
【００３８】
このエンコーダ２０の動作の具体例について図８〜図１０を参照しながら以下に説明する。
【００３９】
図８ではギャップ信号に幅やレベル、波形により幾つかの値を持たせて、各々でスタート、ストップ、同期信号、同期保護の機能を実現している。図８の（ａ）に示すオーディオ信号の任意の場所に図８の（ｃ）に示すようにスタート信号を入れ、ここから図８の（ｂ）に示すようにスペクトラム拡散の記録を開始し、図８の（ｄ）に示すタイミングのストップ信号により終了する。また必要に応じて、間に図８の（ｅ）に示すような同期信号または同期保護の信号を挿入する。これにより、任意のある区間にスペクトラム拡散信号を挿入できる。この具体例では、瞬時にスペクトラム拡散の開始位置と終了位置、及び同期位置を明確に知ることができるので早い検出が実現できる。
【００４０】
また、図９ではスペクトラム拡散信号をオーディオ信号の振幅に応じてマスキング効果の期待できる大振幅の場所や帯域幅の広い部分に、選択的に挿入した具体例を示す。すなわち、図９の（ａ）に示すオーディオ信号の大振幅の部分に、図９の（ｃ）及び図９の（ｄ）に示すようなスタートパルス及びストップパルスを使って、図９の（ｂ）に示すように分割したスペクトラム拡散信号を重畳している。小信号の部分や音楽信号が狭帯域である部分にスペクトラム拡散信号を入れないことで聴感上のＳ／Ｎを改善する。
【００４１】
図１０にはスペクトラム拡散信号を一定の幅のブロックに分け、スタートだけをギャップ信号または、それに導かれる同期用のシンクパターンで行う具体例を示す。すなわち、図１０の（ａ）に示すようなオーディオ信号にスペクトラム拡散信号を重畳する場合、ストップ信号の位置がオーディオ信号の都合でちょうど良い位置に取れない場合、図１０の（ｂ）に示すスタートパルスだけを発生し、図１０の（ｃ）に示すように、上記スタートパルスからオフセットａだけ離れた位置からＷの幅だけスペクトラム拡散信号を記録している。音楽ソースの多くの場合、この方法が適している。
【００４２】
このときブロックの単位は任意のチップ区間（変調信号の１ビット区間幅）の整数倍でも良いし、ビット区間（変調信号の区間幅）の幅の整数倍でも構わない。ブロックの幅があらかじめ決められていることでスタートだけで本来連続しているスペクトラム拡散信号を任意の場所に分割して記録、再生できる。
【００４３】
これをさらに拡張して、記録された音声レベルに応じてスペクトラム拡散信号の記録レベルを変化させることもできる。再生の際に、エンベロープ検出器でこの変化を検出器に送り、本来の均一なレベルの信号に戻す。この方式は、リミッターやノイズリダクション、ＡＧＣ等のダイナミック系の処理により元の音声信号のリニアリティが加工された場合に起こる付加情報の伝送特性の劣化を改善する目的にも利用できる。
【００４４】
図１０の（ｄ）に示すのは、上述した音声信号の振幅に合わせてスペクトラム拡散信号の記録レベルを変化させた場合の具体例である。リミッターやノイズリダクションといったダイナミック系の音声処理により、記録されたスペクトラム拡散信号の記録レベルが変動してエラーレートが悪化するのを防止できる。音量に比例したレベルでスペクトラム拡散信号の記録レベルを増減することで、あとで音声信号のレベルを元に、スペクトラム拡散信号の記録レベルの正規化を行なえるようにしたものである。
【００４５】
次に、図６において、信号入力端子２１に供給されるオーディオ信号入力Ｓｉが、圧縮されている場合について説明する。
【００４６】
ＭＰＥＧ／ＡＴＲＡＣ／ＡＣ−３のような音声圧縮技術は圧縮をおこなう際に重畳されたスペクトラム拡散信号に影響を与える。特に音声信号がデータ量として増加する音声のアタック部分や周波数帯域が非常に広い部分では、結果的に音声信号に無相関であるスペクトラム拡散信号の一部は圧縮の際に削除され正しく伝送されない。そこで、本発明では、こういった音声の情報量が集中する領域を避けるようにスペクトラム拡散信号を記録することで、これを改善している。
【００４７】
第一の方法はギャップによるスタート信号からある一定の時間後からスペクトラム拡散信号を記録する。
【００４８】
一般的に圧縮はサブバンドにするときに５１２、１０２４サンプルと言ったブロック単位で行なわれるので、ギャップを埋め込む際に、スペクトラム拡散信号のスタート位置が音声信号のアタック部分からはずれる様に選ぶことで伝送劣化による影響を軽減できる。
【００４９】
また、圧縮による伝送劣化は周波数の帯域が広い場合も同様であり、そのような部分を避けた位置からスペクトラム拡散信号がスタートできるようにギャップ信号の位置を選択することで軽減される。
【００５０】
図６に示したエンコーダ２０は、ギャップ挿入位置検出部２２により、オーディオ信号のアタック部分及び広帯域領域を検出し、これを避けるようにギャップ挿入器２７でギャップによる制御信号を埋め込み、選択的にスペクトラム拡散信号の重畳を行っている。
【００５１】
また、オーディオ信号の圧縮時には、一般的に中低域の周波数成分が優先される性質がある。特に５ｋＨｚまでの帯域は圧縮による影響が少ない。そこで、重畳するスペクトラム拡散信号を図１１に示すように、５ＫＨｚまでの帯域に選ぶ、または帯域制限してから重畳することにより、圧縮による伝送劣化を低減できる。
【００５２】
また、スペクトラム拡散はその性質上、それが記録された媒体を再生する速度がある程度変化すると検出できなくなる。これは、スペクトラム拡散信号のチップ区間の長さがデコードする際に分からない限り、チップ区間を変えながら何度かトレースするか、同時に幾つかの幅で並列に検出を行なうなどをしないと解決できない。
【００５３】
そこで、本発明ではスペクトラム拡散信号を短い区間に分割し、ギャップにより各区間で同期を取り直せるため、本来のスペクトラム拡散信号より速度変化に強い。例えば、１／１０に分割すれば許容偏差は１０倍に改善される。この様に許容できる再生速度の偏差が大幅に緩和されている。
【００５４】
また本発明では速度系の同期の方法についても新たな対策をとることができる。これは、ギャップの直後またはギャップ上に、あるいはある一定の時間をおいた位置に同期用のシンクパターンを記録する方法である。このシンクは、バースト状の連続波でも良いが、聴感上の影響を考えて、ランダムノイズに近い、ある決められた固定パターンを使うのが望ましい。
【００５５】
デコーダー側では、ギャップを検出すると、このシンクパターンを読み取り、正しいチップ区間幅を決定する。そしてその後に続くスペクトラム拡散されたデータ部分を読み取る。ブロックに区切られたスペクトラム拡散信号はいったんメモリー上に書き込まれ、読み出す際に再び連続した信号につなぎ直され、復調器に入力される。スペクトラム拡散信号自体の同期信号はギャップ信号またはシンクパターンに書き込まれており、これにより瞬時に同期がとれ、データの復調（逆拡散）が始まる。
【００５６】
図１２には、ギャップ区間ＡＢにスペクトラム拡散のチップ区間の幅を示すパターンが重畳されている具体例を示す。区間ＧＨはスペクトラム拡散のデータ部分である。
【００５７】
また、図１３には、ギャップ区間ＡＢの後に圧縮対策のオフセット区間ＣＤが、区間ＥＦにスペクトラム拡散の速度及び位相の情報を示すパターンが重畳され、区間ＧＨにスペクトラム拡散のデータ部分が形成された具体例を示す。
【００５８】
特に、この具体例ではスタートパルスからスペクトラム拡散が始まるまでの間のＣＤ間に、図１０にａで示したような時間幅（オフセット）を持たせて有る。これは音声圧縮等でデータの喪失が起こり易いアタック部分の先頭部分にスペクトラム拡散信号及び同期用のシンクパターンを記録しないことでエラーレートを改善する場合の例である。ギャップ（ＡＢ）を検出した後に、ａの時間後に（ＥＦ）の同期用のシンクパターンを読み取り、それによって得られた位相、速度情報、同期等によってＧＨの間のスペクトラム拡散信号を読む。
【００５９】
また、ＥＦ間の同期パターンのみを用いて、すなわちＡＢ間のギャップを不要として、上記スペクトラム拡散データを読むことも可能である。
【００６０】
次に、図１４には、復調器４４内部にメモリ機能や、シフトレジスタ機能を持たせたデコーダ３５を示す。
【００６１】
信号入力端子３６を介して入力されたオーディオ信号入力Ｓｏは、ギャップデコーダ部３７を構成するエンベロープ検出部３８に入力される。このエンベロープ検出部３８は、上記オーディオ信号入力Ｓｏのアタック部分を検出し、検出出力をギャップ検出器４０に送る。ギャップ検出器４０では、上記検出出力に応じて、遅延回路３９を介したオーディオ信号Ｓｏからギャップを検出する。
【００６２】
更に、データ解析部４１で制御用のギャップを探す。そして、この制御用のギャップの位置を基に、コントローラ４５が同期シンクパターンを検出し、スペクトラム拡散信号の位相、速度をセットする。
【００６３】
そしてその後に続く、スペクトラム拡散信号をこの制御信号を基に、復調器４４内部で連結してから復調器４４で読み取る。この結果がデータ出力Ｄｏ１として出力端子４６から導出される。
【００６４】
このデコーダ３５の詳細な動作を、上記スペクトラム拡散信号が分割されてオーディオ信号上に重畳されている場合を想定して、図１５のフローチャートを参照しながら以下に説明する。
【００６５】
先ず、エンベロープ検出部３８がステップＳ１１でアタックを検出すると、ギャップ検出器４０は、遅延回路３９で遅延されたオーディオ信号Ｓｏからギャップを検出する。
【００６６】
コントローラ４５は、データ解析部４１で探された制御用のギャップがデータのスタートパルスであるか否かをステップＳ１３で判定し、スタートパルスであるときにはステップＳ１４で復調器４４にスペクトラム逆拡散の周期をセットし、ステップＳ１５で同期シンクパターンを検出し、ステップＳ１６でスペクトラム逆拡散の位相、速度をセットし、ステップＳ１７で幅Ｗだけ分割されたスペクトラム拡散信号を読み込む。そして、読み込んだスペクトラム拡散信号は、復調器４４内部のメモリ、又はシフトレジスタに格納する。
【００６７】
同様の動作をステップＳ１８からステップＳ２２まで繰り返し、他の分割されたスペクトラム拡散信号を読み出して、復調器４４内部に格納し、ステップＳ２３でストップパルスによりスペクトラム拡散信号のエンドを検出すると、ステップＳ２４に進み、上記復調器４４内部に格納したスペクトラム拡散信号を繋ぎ合わせてから、スペクトラム逆拡散処理を施して、デコードする。
【００６８】
また、このデコーダ３５により、スペクトラム拡散信号による付加情報と、上記ギャップによる付加情報とを混合して記録する方法について説明する。
【００６９】
スペクトラム拡散とギャップ方式の２つの方式を組み合わせることによって違法な改変に対して更に効果が生まれる。改変については、どちらの方式も何らかの方法を使えばデータを破壊することは可能である。
【００７０】
これに対抗する方法として、コピープロテクト及び海賊版等の防止に重要なデータＩＳＲＣコード等の重要なコードは両方式で２重に記録することが考えられる。
【００７１】
この方式では、次の方法でこれを実現している。まずギャップによる方式で最低限の情報としてＩＳＲＣコードと複製防止符号等、スペクトラム拡散のスタート、ストップ、同期信号等を記録する。これは単独でも最低限の機能を実現している。つぎにこれに従ってスペクトラム拡散されたデータを記録する。例えば、ギャップ信号を何らかの方法で改変された場合、それ自体は無効になる。しかし、非常に大規模ではあるが、完全なマッチドフィルターを用いて、スペクトラム拡散されたデータを読み取ることは可能である。海賊版の追跡のような目的にはこれは重要な機能である。
【００７２】
今までに説明した方法は、ギャップを主にスペクトラム拡散方式の制御用に使っている。しかし、ギャップもまた、単独でコピープロテクトに関する付加情報を重畳できる。そこで、ギャップ信号にスペクトラム拡散用の制御信号の他に、この付加情報も記録するようにする。このように記録テータを階層化してコピープロテクトに関するデータを両方式で２重に記録する。
【００７３】
また、高音質な再生装置では違法コピーのマスターが作られる恐れがあるので、図１４の全体を搭載してより強力なコピープロテクトをおこない、安価で低品質の再生装置ではギャップデコーダー部３７だけで、それなりのコピープロテクトを行う。こうすることは、共通のフォーマットを階層的に使うことで全ての製品に応用する上で有効となる。
【００７４】
次に、上述したようなエンコーダ、デコーダを用いた本発明の応用例を図１６に示す。
【００７５】
この応用例は、従来のＳＣＭＳ（シリアルコピーマネージメント）と本発明によるアナログコピーマネージメントを組み合わせものである。
【００７６】
信号入力端子５１から入力されたアナログ音声入力ＳｉはＡ／Ｄコンバータ５２でディジタル信号に変換され、一方はＳＷ５３を通り上記デコーダ１１及び３５と同様のデコーダ５４に入り、ギャップ及びスペクトラム拡散信号で記録されたコピー制御信号を読み取り、この結果の制御信号ＣＮＴ１が出力される。これはＳＣＭＳ装置を制御する。
【００７７】
Ａ／Ｄコンバータ５２でディジタル信号に変換されたオーディオ信号は、ＳＷ５６を経由してＳＣＭＳ装置５７に入力される。ここで例えばアナログ音声信号が本方式で第一世代を示している場合、ＳＣＭＳ装置５７はディジタル信号（実際にはサブコード領域）を第二世代に書き換える。
【００７８】
そして、上記ディジタルオーディオ信号は、上記エンコーダ１及び２０のようなエンコーダ５８に送られ制御信号ＣＮＴ１により制御され、音声信号にギャップ及びスペクトラム拡散が重畳されて、世代情報も同様に書き換えられる。この結果は記録装置５９で何らかの記録メディア（テープやディスク等）５９ａに記録される。この記録装置５９で再生されたオーディオ信号はＤ／Ａコンバータ６０でアナログ音声信号に変換され、出力端子６１からオーディオ出力Ｓｏとして導出される。
【００７９】
従来のディジタルインターフェイスで記録する場合も、ＳＷ５６を通りＳＣＭＳ装置５７で世代を書き換えられた後で、エンコーダ５８に送られて同じ情報が音声信号上に書き換えられる。
【００８０】
また、例えば従来のＳＣＭＳがコピー禁止である場合の制御信号ＣＮＴ２と、アナログで禁止されている場合の制御信号ＣＮＴ１は論理和をとられて制御信号ＣＮＴ３として録音装置５９の記録動作を停止する。
【００８１】
ここで、この世代情報の書き換え操作は、従来のＳＣＭＳの場合と同様にできるので、この応用例ではディジタルインターフェイスで行なわれていたコピーマネージメントをアナログインターフェイスまで拡張したことになる。
【００８２】
また、記録装置（再生も可能）５９でこの信号を再生する際はＳＷ５３を通り音声上に記録された付加情報データが表示装置６２に表示される。
【００８３】
また、本発明では、上述したようなスペクトラム拡散信号と、上記ギャップによる付加情報を混合して記録する他にも、データの改変、破壊による違法な複製に対する幾つかの工夫もされている。
【００８４】
ギャップは特殊な装置で破壊される可能性がある。そこで、ギャップが破壊されても修復できるようにしている。記録した音声信号の特徴とギャップ位置に、ある再現性の良い相関を持たせる。この機能を持つ装置を使って、ギャップが破壊された音声信号を再生すると、元のギャップ挿入位置を再現できる。これをもとに破棄前と同様な処理を行なえば、スペクトラム拡散信号を復調できる。
【００８５】
また、前述した同期用のシンクパターンをギャップ上ではなく、離れた位置に置くことで、ギャップが破壊されても、同期用のシンクパターン用のマッチドフィルターを持つ装置でスペクトラム拡散信号を復調できる。
【００８６】
また、逆に同期用のシンクパターンを破壊された場合は記録した音声信号の特徴と同期用のシンクパターンに再現性の良い相関を持たせ、同期用のシンクパターンを再現して、スペクトラム拡散信号を復調する。ただし、この場合時間精度が低下するので位相については何度かの試行が必要になる。
【００８７】
また、本発明では図１６に示すようにコピープロテクト以外の機能も実現しているので、この機能を用いたサービス、例えば、コピープロテクトを故意に外そうとこのコンテンツに加工が加えられた場合、それと同時に、あるいはより優先的に、記録された音楽の曲情報、歌詞、ＭＩＤＩといったサービスを提供するエンベデットデータが壊れるように、データの壊れやすさの性質を選択することで、ユーザーがそういった、違法行為を行ないたくなくなるようにすることができる。
【００８８】
また、本発明では付加情報の機能はＳＣＭＳのようなコピーマネージメントの機能をアナログにまで拡張しているが、データレートが十分取れることにより、これをＣＤ／ＤＡＴ／ＭＤ（ミニディスク）などのサブコードにまで拡張し共有することが可能である。これにより、アナログで記録されたコピープロテクトを故意に外そうとすると、選曲やサーチの様なディジタルのサブコード上のデータで行なっている機能をも、自動的に不可能にする。特に、これによってディジタルのサブコード情報も変更して書き変えてしまえば、（アナログによるデータを優先すれば）これを搭載した機器で録音されたメディアが従来の機器でも、同様の問題を引き起こし、より効果的である。これにより、特にディジタル機器ならではの便利さが失われることにより、違法な改変でアナログのエンベデット情報を外そうとしなくなるようにできる。
【００８９】
また、本発明は音楽情報のアタックやテンポ、レベルといった重要なファクターを利用している。これを利用して、例えばアナログのエンベデットに、録音、再生時のサーボや、音量といった重要な部分の制御にかかわるデータを記録し、機器でそれを使うようにさせる。アナログで記録されたコピープロテクトを故意に外そうとすると、この情報も失われ、まともな録音、再生、あるいはその他の動作が支障をきたすようにすることで、アナログのエンベデット情報の保護ができる。
【００９０】
また、特に最近はＨＤＣＤ等の２０ビットのデータを１６ビットのＣＤに記録したりする技術が知られている。これらの中には、直接、ディジタルデータ上に、このオーディオデータをエンベデットしている物もあり、これらを正しく再生する条件を、あらかじめ、アナログのエンベデット情報にも書き、機器がそれによって影響するようにしておく。加工された違法の音楽コンテンツは、これにより、正しい音量、あるいは音質が得られなくなる。
【００９１】
また、音声のエンファシスの制御を行っても良い。すなわちアナログのエンベデット情報をはずそうとするとエンファシス情報を示すデータがおかしくなる。これにより、音声信号の周波数特性が極端に悪くなる現象が起こる。特にこれによりディジタルのサブコード上のエンファシス情報も同時に録音器のなかで書き換えるようにいておけば、この装置により記録されたメディアは、この新しいコピープロテクト方式を持たない機器でも、正しく再生できなくなり、より効果的である。
【００９２】
なお、本発明は、地上波による放送局と受信器との間の他に、衛星放送による音声信号や、インターネットによる音声信号、又はコンピュータ間での音声信号の伝送にも適用できる。
【００９３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、コピープロテクト等に要求される短時間の同期及び検出が可能になる。また、聴感マスキングを利用した選択的な記録により、音声信号の劣化を最小限に抑えたデータを音声信号上に重畳することが可能になる。また、検出のためのハードウエアが簡単であり、安価に実現できる。また、複製の世代情報やユーザーコード等を追記できる。また、従来よりも多くのデータチャンネルが実現できる。また、音声信号の再生速度が変化しても正しくデータが読める。また、ＭＰＥＧ／ＡＴＲＡＣ／ＡＣ−３のような音声圧縮においてもデータが伝送できる。また、ギャップ方式と組み合わせたハイブリッド方式により、簡易な方法と高度な方式とが両立できるので、広範な商品群で場合に応じた適用ができる。また、ＳＣＭＳの様な従来のディジタルインターフェイスにおけるコピーマネージメント及びデータ伝送の方式をアナログインターフェイスに拡張できる。また、エンベデットされている付加情報を加工して、違法にコピーを行なおうとすると、正しく録音、再生装置が動作しなくなり、不正なコピーを禁止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音声情報伝送装置及び方法の実施の形態のブロック図である。
【図２】上記図１に示した実施の形態によるギャップ幅変調によるスペクトラム拡散信号の制御例を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】上記図１に示した実施の形態によるスペクトラム拡散信号の時分割伝送を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る音声情報再生装置の実施の形態のブロック図である。
【図５】上記図４に示した実施の形態によるスペクトラム拡散信号の復調処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明に係る音声情報伝送装置及び方法の他の実施の形態のブロック図である。
【図７】上記図６に示した他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】上記図６に示した他の実施の形態のギャップ信号によるスペクトラム拡散信号の制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】上記図６に示した他の実施の形態で、音声信号の振幅に応じてマスキング効果の期待できる大振幅の場所や帯域幅の広い部分に、選択的にスペクトラム拡散信号を挿入した具体例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】上記図６に示した他の実施の形態による他の動作の具体例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】音声圧縮技術による伝送劣化対策であるスペクトラム拡散信号の周波数の帯域制限を説明するための波形図である。
【図１２】上記図６に示した他の実施の形態のデータの挿入の具体例を示す図である。
【図１３】上記図６に示した他の実施の形態のデータの挿入の他の具体例を示す図である。
【図１４】本発明に係る音声情報再生装置の他の実施の形態のブロック図である。
【図１５】上記図１４に示した他の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】本発明に係る音声情報記録装置の実施の形態となるシステムのブロック図である。
【符号の説明】
１，２０エンコーダ、３変調器、４，１４メモリ制御部、５，１６ファーストインファーストアウト、７ギャップ挿入位置検出部、８ギャップ挿入器、９変調信号加算器、１３ギャップ検出器、１５変調信号分離器

Claims

音声信号上に瞬断区間を挿入できる位置を検出する瞬断区間挿入位置検出手段と、
上記音声信号に付加するディジタル付加情報をスペクトラム拡散するスペクトラム拡散処理手段と、
上記瞬断区間挿入位置検出手段で検出された挿入位置に瞬断区間を挿入する瞬断区間挿入手段と、
上記瞬断区間挿入手段により挿入された瞬断区間は、上記スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、上記スペクトラム拡散処理手段からのスペクトラム拡散データを上記音声信号に合成する合成手段と
を備えることを特徴とする音声情報伝送装置。
上記瞬断区間により上記スペクトラム拡散データは、上記音声信号上の任意の位置に重畳されることを特徴とする請求項１記載の音声情報伝送装置。
上記任意の位置は、音声信号上の信号レベルの大きな位置であることを特徴とする請求項２記載の音声情報伝送装置。
上記スペクトラム拡散データは分割され、上記瞬断区間により音声信号上に重畳されることを特徴とする請求項１記載の音声情報伝送装置。
音声信号上に瞬断区間を挿入できる位置を検出し、音声信号に付加するディジタル付加情報をスペクトラム拡散したスペクトラム拡散出力し、当該挿入された瞬断区間は、上記スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、上記スペクトラム拡散出力を上記音声信号に合成して伝送することを特徴とする音声情報伝送方法。
音声信号上に形成された瞬断区間を検出する瞬断区間検出手段と、
上記瞬断区間検出手段からの瞬断区間は、スペクトラム拡散出力の少なくともスタート、ストップ、同期を含む制御信号であり、該制御信号を用い、音声信号上に重畳されているスペクトラム拡散データを復調することによりディジタル付加情報を生成する復調手段と、
上記復調手段で復調された上記ディジタル付加情報に基づいて上記音声信号上に付加された上記スペクトラム拡散データに修正を施す修正手段とを備えることを特徴とする音声情報記録装置。