專利名稱：數據記錄方法及裝置、數據記錄媒體與數據重現方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于防止拷貝或禁止未經許可而使用的和用于交費系統的一種數據記錄方法及裝置、一種數據記錄媒體與一種數據重現方法及裝置。
背景技術：
近來，隨著數字記錄(記錄用的、可記錄的、或已記錄的)媒體能力的增加和開始廣泛使用，防止拷貝或禁止未經許可的使用也越來越重要了。這就是說，由于計算機數據能夠被輕易的拷貝而產生同原始數據同樣的數據，同時，數字音頻數據或數字視頻數據能夠通過拷貝或轉錄被復制而不會損壞，而因此未經許可的拷貝屢見不鮮。
為了避免數字音頻或視頻數據的未經許可的拷貝，已知有一種被稱為“串行拷貝管理系統”(SCMS)或“拷貝生成管理系統”(CGMS)的標準。由于這些系統在記錄數據的特定部分設置了禁止拷貝的標志，因此出現了能夠通過轉儲拷貝即對數字雙層信號整體的拷貝來提取數據的問題。
對于計算機數據，將文件內容本身加密和只允許正式注冊的用戶使用，例如象日本專利第昭-60-116030號所公開的那樣，也付諸實施了。將這種用法與一個系統相結合，該系統發行一種具有加密記錄信息的數字記錄媒體作為信息流通的一種形式，用戶要交付費用以獲取他或她需要的對信息解密的密鑰。對于上述的系統，需要一種用于加密的簡單實用的技術。
發明內容
鑒于上述的技術背景，本發明的一個目的是提供一種數據記錄的方法及裝置，一種數據記錄媒體與一種數據重現的方法及裝置，從而能夠通過簡化的結構來實現加密、通過簡化的結構來實現禁止拷貝或未經許可的使用，使得解密困難并且能夠容易地控制相關的裝置或加密的深度。
本發明的記錄方法的特點在于輸入數據至少在下列步驟之一中被加密將輸入數字數據以預置數據卷為單位進行劃分的扇區形成步驟，附加首標的步驟，糾錯與譯碼的步驟，根據預置的調制系統實施調制的調制步驟，或附加同步模式的同步附加步驟。實施隨機化以消除相同模式的加擾步驟可以包括在可用于加密的這些步驟中。
上述的數據記錄方法能夠應用于數據記錄裝置。
本發明的數據重現方法的特點在于，在按照上述數據記錄方法記錄的數據記錄媒體的重現中，輸入數據至少已經在下列步驟之一所對應的記錄步驟中被加密同步分離步驟，解調步驟，糾錯與譯碼步驟，扇區分解步驟和首標分離步驟；還在于輸入數據在與用于加密的記錄步驟相對應的重現步驟中被解密。對用于記錄的加擾進行解擾的解擾步驟可以包括在可用于解密的這些步驟之中。
上述數據重現方法能夠應用于數據重現裝置。
使用本發明的數據記錄方法，通過使用預置的密鑰信息和使用被寫在不同于記錄媒體的數據記錄區域的區域中的信息作為用于加密的密鑰信息的一部分對數據加密來實現上述的目的。上述方法能夠應用于數據記錄裝置和應用于數據記錄媒體。
本發明的數據重現方法的特點還在于，當重現在記錄過程中被加密的數字信號時，通過使用密鑰信息來實現解密，所述密鑰信息的至少一部分被寫入與記錄媒體的數據記錄區域不同的區域。
上述方法能夠應用于數據重現裝置。
本發明的數據記錄方法的特點還在于根據用于記錄的密鑰信息來至少改變加擾步驟的初始值和生成多項式這二者中的一個。
本發明的數據重現方法的特點還在于根據用于記錄的密鑰信息來至少通過改變初始值和生成多項式這二者中的一個來進行解擾。
輸入數字數據以預置數據卷為單位的形式劃分成扇區，并且結果數據通過首標附加，糾錯與編碼，使用預置調制系統進行調制和附加記錄媒體上的用于記錄的同步模式來進行處理。通過至少在上述步驟之一對輸入數據加密，完成加密的某一特定的步驟也成為加密的密鑰，因此增加了解密的難度。
至少一部分用于加密的密鑰信息被寫入不同于記錄媒體上的記錄區域的區域。這部分密鑰信息在重現時被讀出并用于解密。由于密鑰信息不完全等同于記錄媒體上數據記錄區域中的信息，使得解密的難度增加了。
在加擾期間，根據用于加密的密鑰，至少改變生成多項式和初始值這二者中的一個。加擾的目的在于隨機化，以消除數據串中相同的模式。任何一般的加擾都可用于加密。
圖1是本發明數據記錄裝置的第一實施例結構的簡要方框圖。
圖2是在扇區形成電路中實現偶字節和奇字節交錯的說明性結構的方框圖。
圖3表示偶字節和奇字節的交錯。
圖4是加擾器的一個例子。
圖5說明加擾器的預置值的一個例子。
圖6說明具有可變生成多項式的加擾器的一個例子。
圖7說明扇區格式的一個例子。
圖8說明在扇區內同步區域進行加密的一個例子。
圖9所示的是扇區內首標區域的一個例子。
圖10所示的是糾錯編碼電路的概略結構。
圖11所示的是糾錯編碼電路的詳細結構。
圖12所示的是糾錯編碼電路的另一例。
圖13所示的是在調制電路中的加密的一個例子。
圖14所示的是附加在已調制信號上的同步字的一個特定的例子。
圖15所示的是在同步附加電路中加密的一個例子。
圖16所示的是數據記錄媒體的一個例子。
圖17所示的是本發明數據重現裝置的第一實施例的簡要結構的方框圖。
圖18所示的是通過解調電路進行解密的一個例子。
圖19所示的是糾錯解碼電路的一個例子的簡要結構圖。
圖20所示的是糾錯解碼電路的一個例子的詳細結構圖。
圖21所示的是糾錯解碼電路的另一個例子。
圖22所示的是解擾電路的一個例子。
圖23所示的是加擾器的另一個例子。
圖24所示的是圖23所示的加擾器的預置值的一個例子。
圖25表示扇區格式的另一例。
圖26是說明圖25所述的扇區格式形式的一個扇區首標區域的一個例子。
圖27是糾錯編碼電路的另一個例子的方框圖。
圖28是說明把乘積碼作為糾錯碼的一個特定的例子。
圖29是說明扇區信號格式的一個例子。
圖30是說明附加在已調制信號上的同步字的另一個特定例。
圖31是說明在同步附加電路中進行加密的另一例。
圖32是說明糾錯解碼電路的另一個例子的方框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
圖1扼要地表示本發明的第一實施例。
在圖1中，數字數據，例如對模擬音頻或視頻信號或計算機數據進行數字轉換而獲得的數據，被傳送到輸入端11。輸入數字數據通過接口電路12被送至扇區形成電路13，以預置數據卷(如2048字節)為單位來形成扇區。如此形成扇區的數據被送至加擾電路14進行加擾。對于加擾而言，由于輸入數據被隨機化，因此相同字節樣式將不會連續地產生，也就是說通過隨機化的方式，消除了相同的模式，使得信號能夠被恰當地讀取和記錄。經過加擾或隨機化的數據被送至首標附加電路15，排列在每個扇區前端的首標數據在這里被附加，并且所得到的數據被送至糾錯編碼電路16。糾錯編碼電路16延遲數據，并產生校驗碼以附加所生成的校驗碼。下一個電路，即調制電路17，將8位數據根據預置的調制規則轉換為16通道位的調制數據，并將所得到的已調制數據送至同步附加電路18。同步附加電路18以預置數據卷為單位附加一違反上述預置調制系統調制規則的同步信號，即被稱作不規則模式的同步信號，并且通過一驅動電路，即驅動器19，將所得到的同步信號傳送至記錄頭20。記錄頭20執行光學的或磁光的記錄和存在記錄媒體上記錄已調制信號。盤狀記錄媒體21通過主軸電機22作旋轉運動。
加擾電路14并非必需的。而且加擾電路14可以插在首標附加電路15之后，對帶有附加首標的數字數據進行加擾。帶有附加首標的數字數據可以送至糾錯編碼電路16。
應當注意的是，在扇區形成電路13，加擾電路14，首標附加電路15，糾錯編碼電路16，調制電路17和同步附加電路18中，至少配置其中之一來加密輸入數據并輸出經過加密的信號。最好是用兩個或兩個以上的電路進行加密。用于加密的密鑰信息的至少一部分使用被寫入與記錄媒體21的數據記錄區域不同的區域的識別信息，如媒體本身的識別信息，生產商識別信息，銷售商識別信息，記錄裝置或編碼器本身的識別信息，媒體生產設備(如切割機或沖壓機)本身的識別信息，地區信息(如國家代碼)或從外部提供的識別信息。這些被如此寫入與記錄媒體的數據記錄區域不相同區域的識別信息通過目錄(TOC)生成電路23，從接口電路1 2送至端子24和直接從接口電路12送至端子25。從端子24、25輸出的識別信息被用作加密的密鑰信息的一部分。電路13至18的至少一個，最好是二個或更多個電路使用該密鑰信息對輸入數據加密。從端子24、25輸出的識別信息被作為適當的信息送至用于在記錄媒體21上作記錄的記錄頭20。
在這種情況下，電路13至18中哪一個電路執行了加密代表了一種選擇，并且被認為是用來在重現過程中產生正常重現信號所需的密鑰。這就是說，如果加密已在所述電路之一進行，就需要在六種選擇中擇其一。而如果加密已在所述電路的兩個中進行時，則需要在相應于從六個電路中選擇兩個電路的組合數字，即在15種選擇中擇其一。如果加密有可能在6個電路13至18中的一至六個電路中進行，則可供選擇的種數將會進一步增長，使得采用試湊法很難找到該組合，因此起到了加密的作用。
用于加密的密鑰信息可以根據預置的定時，例如在扇區的基礎上，來進行切換。在根據預置定時切換密鑰信息中，是否進行切換，切換周期或多條密鑰信息的切換順序也可用作提高加密等級、加密難易度或解密難度的密鑰。
下面說明電路13至18的結構和加密的詳例。
首先，如圖2所示，扇區形成電路13被設計用于交錯偶奇字節。這就是指，如圖2所示，圖1的接口電路12的輸出數據被送至有二個輸出端的轉換開關31。該開關的一輸出端通過偶/奇交錯器33被送至扇區形成電路34，該開關的另一輸出端直接送至扇區形成電路34。扇區形成電路34以2048字節為單位采集輸入數據以形成一個扇區。扇區形成電路13的轉換開關32的轉換操作受控于作為密鑰來操作的一位控制信號。偶/奇交錯器33將圖3A所示的具有偶字節36a和奇字節36b交替排列的輸入數據的一個扇區分配為如圖3所示的偶字節數據段37a和奇字節數據段37b，并輸出這些數據段。而且，扇區內特定的數據段39可通過密鑰信息來指定，并且只有在特定數據段39中的數據才可以分配在偶字節數據段39a和奇字節數據段39b中。在這種情況下，指定數據段39的方式可以被設計為從進一步增加密鑰信息的可選種數以提高加密等級的多種方法中選擇。加擾電路14使用被稱作并行塊同步類型的加擾器，所述加擾器采用一種如圖4所示的15位移位寄存器。加到加擾器的數據輸入端35的是從扇區形成電路13以最低有效位(LSB)首先在時間上到來的次序，即被稱作LSB最先的次序提供的數據。用于加擾的15位移位寄存器14a與根據生成多項式x15+x+1提供反饋的異或(ExOR)電路14b相聯系。因此，圖5中所示的預置值或初始值被設置到15位移位寄存器14a上。同時，圖5所示的預置值的選擇號可在扇區的基礎上根據，例如，扇區地址的低4位的值進行切換。移位寄存器14a的輸出數據和在端子35的輸入數據被異或電路14c異或以便在端子14d輸出并送至圖1中的首標附加電路15。
根據密鑰信息例如預置的識別號數可以改變所述的生成多項式和預置值(初始值)。即，可用圖6所示的結構來改變生成多項式。在圖6中，將移位寄存器14a的15位中的各位輸出送至切換開關14f的固定端上，所述切換開關14f受控于控制端14g的例如4位控制數據。切換開關14f的輸出被送至異或電路14b。通過改變控制端14g的控制數據，就有可能改變生成多項式x15+xn+1中n的值。對于改變預置值而言，利用16字節識別信息中的每一字節值的算術運算，可以處理圖5中預置值表的預置值。可以列舉的識別信息有媒體本身的識別信息，生產商識別信息，銷售商識別信息，記錄設備或編碼器本身的識別信息，媒體生產設備本身的識別信息，地區信息或從外部提供的識別信息。上述信息可以相互組合或與其它信息組合使用。改變生成多項式的結構并不限于圖6所示的結構，抽頭的數目或移位寄存器的級數都可按需要改變。
下面詳細說明首標附加電路15。
圖7表示扇區格式的一個具體的例子。每一個扇區由一個2048字節的用戶數據區域41和附加在其上的4個字節的同步區域42、16字節的首標區域43及4字節的檢錯碼(EDC)44所組成。檢錯代碼區域44的檢錯碼由為用戶數據區41和首標區43生成的32位CRC代碼所組成。首標附加電路15中的加密可以在被稱作數據同步、首標地址或CRC的同步信號上進行。
作為對扇區同步信號或數據同步加密的一個例子，如果分配給四字節同步區域42各字節的字節模式由圖8中的A、B、C、D表示，則這些四字節內容可使用2位密鑰信息來按字節進行移位或循環。這就是說，通過用0、1、2或3的2位密鑰分別切換到ABCD、BCDA、CDAB或DABC，如果和密鑰數據不重合，則不能實現扇區同步，也即不能實現正常的重現。字節模式A到D可使用如ISO 646中的字符代碼。
如圖9所示，在首標區域43中形成有用于被稱為冗余循環代碼CRC 45的各層，用于允許/禁止拷貝或管理拷貝生成的拷貝信息，表明多層盤的一個特定層的層47，地址48和備用49。加密可通過對地址48的32位進行位加擾，在這里是進行重排位序的方式來完成。如果使用x16+x15+x2+1作為CRC 45的生成多項式，也可改變響應于密鑰的x15至x的15個位取代第二項x15和第三項x2來進行加密。也可以通過算術操作處理CRC 45的16個位和處理密鑰信息來進行加密。
可以列舉的識別信息有媒體本身的識別信息，生產商識別信息，銷售商識別信息，記錄設備、編碼器或媒體生產設備本身的識別信息，地區信息或從外部提供的識別信息。上述信息可以相互組合或與其它信息組合使用。
圖10和圖11表明了糾錯編碼電路16的一個特定實施例。
在圖10和圖11中，圖1中首標附加電路15所輸出的數據通過輸入端51送至C1編碼器52。在本特定實施例中，糾錯和編碼的每個幀由多達148字節或148符號的數據組成。輸入端51的數字數據每次采集148個字節，并被送至作為第一編碼單元的C1編碼器52。在C1編碼器52中，附加一8字節的校驗碼，所得數據經過用于交錯的延遲電路53送至作為第二編碼單元的C2編碼器54。所述C2編碼單元54附加于一個14字節的Q校驗碼的數據上，該Q校驗碼經延遲電路55反饋至C1編碼器52。包含P和Q校驗碼的170個字節從C1編碼器52取出并經由延遲電路56和帶有倒相器的重排電路57輸出到輸出端58以送至圖1的調制電路17。
對于上述糾錯編碼電路中的加密而言，需要考慮響應加密密鑰信息而選擇是否將倒相器插入到重排電路57中倒相部分57a的每個字節中。即，雖然22字節的P和Q校驗碼被所述基本結構中重排電路57的倒相部分57a的倒相器所倒相，這些倒相器中的某一些可省去不用或若干倒相器可被插入到C1數據中用于倒轉輸出的極性。
當執行所述數據轉換時，不可能糾錯的概率根據與所述基本結構的差別程度而變化，即，如果這種差別小，則最終被重現的輸出數據出現差錯的概率只有微小的增加，而如果差別很多，從整體上看糾錯就變得很困難，因此重現幾乎是不可能的。例如在C1編碼器的情況下，作為表示糾錯能力的指標的距離是9，因此最大達到4個字節的檢錯和糾錯是可能的，如果存在一個刪除點，最大達到8個字節的糾錯是可能的。因此，如果存在5個或更多個差別，就總是不可能通過C1代碼進行糾正。如果存在4個偏差，則出現脆弱的糾正狀態，在至少再有一個差錯時糾正就變為不可能。當差別從3到2到1遞減時，可實行的糾錯概率按上述順序增大。如果利用這一點就一定能形成重現的狀態，在這種狀態下如果提供音頻或視頻的軟件，重現在一定程度上是可能的，但不是完美無缺的，并且有時會發生紊亂。可以利用這一點來只讓用戶知道所述軟件的概要。
在這種情況下，可使用把倒相器改變的位置規定在例如兩處的方法，根據密鑰信息隨機地選擇改變的位置并且限定改變位置的最小數字為兩處的方法，或使用包含上述兩種方法的組合的方法。
倒相器插入的或改變的位置并不限于圖10和11所示的重排電路57中的位置，C1編碼器上游或下游的任何的位置或它們的各種組合都可以使用。在有多個位置的情況下，可以使用不同的密鑰。對于數據轉換而言，可使用位的相加或相似的邏輯運算來代替倒相器，可以根據用于加密的密鑰信息來互換或替換數據。當然可單獨或組合地使用各種加密技術如利用移位寄存器或各種功能處理來進行轉換。
圖12表示了糾錯編碼電路16的另外一個特定的實施例，其中一組異或(ExOR)電路61接入重排電路57中倒相器57a的下游，并且另一組異或電路66接入C1編碼器52輸入端的上游。
具體地說，所述異或電路組61對從C1編碼器52輸出和經過延遲電路56和重排電路57中的倒相器部分57a的170字節的數據進行異或操作的數據轉換，即對信息數據C170n+169～C170n+22和校驗數據P170n+21～P170n+14，Q170n +13～Q170n進行異或操作的數據轉換，而異或電路組66則對148字節的輸入數據B148m～B148n+147進行異或操作的數據轉換。在異或電路組61、66中使用的異或電路對1個字節的或8位的輸入數據和由1位控制數據確定的8位預置數據進行異或操作。這些8位異或電路(如果預置的8位數據等于零，則與倒相器電路相等)中的170個和148個分別用于異或電路組61、66中。
在圖12中，170位密鑰信息被送至端子62并且通過一個被稱作D-鎖存器的電路63路由到異或電路組61的170個異或電路中的每一個。D-鎖存電路63響應于送至使能端64的1位加密控制信號而切換下列二者之一從端子62直接發送170位密鑰信息至異或電路組61和將全部的170位設置為“0”。所述異或電路組61的170個異或電路當中。從D-鎖存電路63提供“0”值的異或電路直接從重排電路57中的倒相器部分57a輸出數據，而從D-鎖存電路63提供“1”值的異或電路則把從重排電路57中的倒相器部分57a來的數據進行例相然后輸出。在所有值為0的情況下，直接從重排電路57中的倒相器部分57a輸出數據。除了包括148個異或電路和帶有148位的密鑰信息之外，異或電路組66和異或電路組61的裝置很相似，因此，輸送到端子67的148位密鑰信息經過D-鎖存電路68被送至所述異或電路組中的每一個異或電路。D-鎖存電路68通過使能端69的加密控制信號切換到148位密鑰信息或全部零值。
在圖12所示的電路中，異或電路組61對從C1編碼器52輸出并經過延遲電路56和重排電路57的倒相器部57a的170字節的數據進行異或操作的數據轉換，即對信息數據C170n+169～C170n+22和校驗數據P170n+21～P170n+14，Q170n +13～Q170n進行異或操作的數據轉換。另一方面，異或電路組61可根據148字節的密鑰信息設計成對148字節的信息數據C170n+169～C170n+22而不對校驗數據進行數據轉換。
使用圖12所示的電路，可實現同圖10和11中所示電路相似的操作和效果。也可能使用異或電路61和66之一組或者使用兩組異或電路之一組成兩組的選擇作為加密密鑰。
可以列舉的密鑰信息有媒體專用的識別信息，生產商識別信息、銷售商識別信息、記錄設備、編碼器或媒體生產設備專用的識別信息，地區信息，或從外部提供的識別信息。上述信息可相互組合使用或與其它信息組合使用。
也可以使用與門、或門、與非門、或非門或倒相器電路來取代異或電路61和62作為上述的數據轉換設備。除了利用1位的密鑰信息或在8位基礎上的密鑰數據進行邏輯處理外，還可對8位信息數據進行邏輯處理。另一方面，與門、或門、異或門、與非門、或非門或倒相器電路可組合使用于與信息數據的1個字對應的8位中的各位。在這種情況下，148×8位的密鑰數據被用于148字節的數據，即148×8位的數據。而且，如果組合地使用與門、或門、異或門、與非門、或非門或倒相器電路，這些組合本身也可作為密鑰來使用。當然可使用各種加密技術，如利用移位寄存器或各種功能處理而進行的轉換，使得它們也可以組合起來使用。
在第一實施例中說明了交叉交錯型糾錯碼，但它也可應用于乘積碼，以后將對其作為本發明的第二實施例進行說明。
現在參照圖13說明圖1中調制電路17的加密。在此圖中，從糾錯編碼電路16輸出的數據每8位(1個字節)送至端子71，而8位密鑰信息則送至輸入端子72。這些8位數據被送至作為邏輯處理電路一例的異或電路73用以執行異或操作。異或電路73的8位輸出被送至預置的調制系統的調制器，如8-16轉換電路74，以轉換到16通道位。由8-16轉換電路74進行8-16轉換的系統的一個實例被稱為EFM+調制系統。
雖然使用8位密鑰信息的加密在數據調制之前，但是密鑰信息的位數不局限于8，而用于8-16轉換的轉換表的輸入-輸出的相互關系可以根據密鑰信息來改變。當然對于密鑰信息而言，也可使用以上描述的記錄媒體專用的識別信息。
下面說明同步附加電路18。
同步附加電路18使用圖14所示的S0至S4四種同步字來產生以8-16調制幀為單位的同步。例如，對作為8-16調制的一個幀的85個數據符號或1360通道位附加一個32通道位的同步字，該幀的構成與C1或C2代碼有關，使C1代碼串的領先幀的同步字不同于另一幀的同步字，用以產生S0到S3四種同步字S0至S3。這些同步字S0至S3，根據直接在前面的字的“0”或“1”的狀態，即根據所謂的數字和或dc值，各自具有a和b兩種同步模式。
根據密鑰信息75的兩位，使用圖15所示的電路，可以改變對S0到S3這四種同步字的選擇以實現加密的目的。運就是指，表示S0到S3四個同步字的兩位數據76的各位和表示2位密鑰信息75的相應位用二個異或電路77、78來異或以產生新的同步字表示數據79。這就改變了上述幀結構中使用同步字的方式或上述幀結構中使用不同種類的同步字的情況(position)，以實現加密的目的。
也可能增加同步字種類的數量和根據加密的密鑰確定從這些同步字中取出這四種同步字的方式。上述的記錄媒體專用的識別信息可作為這種密鑰信息來使用。
圖16表示作為記錄媒體一例的盤狀記錄媒體101，如光盤。所述盤狀記錄媒體101從內緣向外緣看具有一中心孔102，作為目錄區域(TOC)或程序管理區域的導入區域103，用于記錄程序數據的程序區域104，及程序結尾區域或導出區域105。在用于重現音頻信號或視頻信號的光盤中，音頻或視頻數據記錄在所述程序區域中，音頻或視頻數據的時間信息由導入區域103管理。
寫入與程序區域不同的區域中的識別信息，可作為密鑰信息的一部分。具體地說，該識別信息可寫入作為目錄區域的導入區域103或導出區域105。所述識別信息包括記錄媒體專用的識別信息例如產品號碼，生產商識別信息，銷售商識別信息，記錄裝置或編碼器專用的識別信息或生產記錄媒體的設備如切割機或沖壓機專用的識別信息，經過上述6個電路13至18中至少一個最好是兩個電路中的加密而得到的信號被記錄在作為數據記錄區域的程序區域104中。為了重現，可使用上述識別信息用于解密。所述識別信息也可用物理或化學方法寫入導入區域103中，并且在重現過程中被讀出以作為解碼用的密鑰信息使用。
下面將參照圖17說明本發明的數據重現方法和數據重現裝置的優選實施例。
在圖17中，作為一種記錄媒體例子的盤狀記錄媒體101隨主軸電機108轉動，以便被重現頭裝置109，如光學拾取頭，讀取記錄內容。
經重現頭裝置109讀取的數字信號被送至目錄解碼編器111和放大器112中。識別信息從目錄解碼器111中讀出以至少作為用于解密的密鑰信息的一部分。所述識別信息包括記錄媒體專用的識別信息如產品號碼，生產商識別信息，銷售商識別信息，記錄裝置或編碼器專用的識別信息，或生產記錄媒體的設備如切割機或沖壓機專用的識別信息。重現裝置專用的識別信息或外來的識別信息可以從所述重現裝置中的CPU 122輸出以便至少作為密鑰信息的一部分。外來的識別信息包括經通信網絡或傳輸路徑接收的識別信息和從IC卡、ROM卡，磁卡或光卡讀取的識別信息。
從重現頭裝置109輸出的數字信號經放大器112和鎖相環(PLL)電路113被送至同步分離電路114，所述同步分離電路用于分離由圖1中同步附加電路18附加的同步信號。從同步分離電路114輸出的數字信號被送至解調電路115，所述解調電路執行與圖1中調制電路17相反的操作。具體地說，此操作將16通道位的數據轉換為8位的數據。從解調電路115輸出的數字數據被送至糾錯解碼電路116，所述糾錯解碼電路執行與圖1中糾錯編碼電路16相反的操作。已解碼數據被一個扇區分解電路117分解為許多扇區，并且每個扇區前端的首標被首標分離電路118所分離。扇區分解電路117和首標分離電路118分別對應于圖1中的扇區形成電路13和首標附加電路15。解擾電路119執行與圖1中加擾電路14加擾相反的解擾操作以使重現的數據經接口電路120在輸出端121輸出。
應該注意的是，加密至少已在記錄過程中的下列電路之一中進行扇區形成電路13，加擾電路14，首標附加電路15，糾錯編碼電路16，調制電路17和同步附加電路18。因此，需要在與所述加密電路相對應的重現側電路114至119中執行解密操作。即，如果在圖1中的扇區形成電路13中進行加密，則需要在扇區分解電路117中使用用于加密的密鑰信息進行解密。相似地，解擾電路119、首標分離電路118，糾錯解碼電路116、解調電路115、和同步分離電路114中的解密需要分別與圖1中的加擾電路14，首標附加電路15，糾錯編碼電路16、調制電路17和同步附加電路18的加密相聯系。
同步分離電路114通過在幀結構中檢測多個，如4個，不同種類的同步字的使用方式或各種同步字的使用情況來進行解密，如參照圖14和15所說明的，所述使用方式和使用情況已根據用于加密的密鑰信息有了改變。
在由解調電路115進行解密操作中，從同步分離電路114送至16到8轉換電路131以便從16通道位轉換的8位數據被送至與圖13中的異或電路32相對應的異或電路132，以便與從端子133輸入的8位密鑰信息相異或，從而恢復相應于圖13中送至輸入端71的8字節數據，如圖18所示。被恢復的數據被送至糾錯解碼電路116。
糾錯解碼電路116通過圖19和20的結構執行與圖10和11所示的糾錯編碼電路相反的操作。
參照圖19和20，從解調電路115輸出的已解調數據以170個字節或170個符號為單位，經帶有倒相器142a的重排電路142和延遲電路143，被送至作為第一解碼器的C1解碼器144。在送至C1解碼器144的170字節數據中，有22字節的數據是P校驗數據和Q校驗數據。C1解碼器144利用這些校驗數據進行解碼。C1校驗數據經延遲電路145將170字節的數據送至作為第二解碼器的C2解碼器146，在所述C2解碼器146中，使用這些校驗數據進行糾錯和解碼。C2解碼器146的輸出數據被送至圖19中的延遲C1解碼電路140。這個電路與延遲電路143和C1解碼器144相似，并重復地執行與延遲電路143和C1解碼器144相似的操作，以進行糾錯和解碼。圖20所述的實施例中，延遲C1解碼電路140表示為延遲電路147和作為第三解碼器的C3解碼器。延遲電路147和C3解碼器148或延遲一C1解碼電路140執行最終的糾錯和解碼以便使不具有校驗碼的148字節數據在輸出端149輸出。所述的148字節的數據與輸入圖11的C1編碼器52的148字節的數據相對應。
如果加密已在圖10和11中糾錯編碼電路的重排電路57的倒相器部分57a中進行，就需要在圖19和20中糾錯和解碼電路重排電路142的倒相器部分142a進行相應的解密。當然需要執行與參照圖10和11所說明的各種加密相反的解密操作。
圖21表示了與圖12中糾錯編碼電路的結構相對應的糾錯解碼電路。
參照圖21，異或電路組151被接入到重排電路142的倒相器部分142a的輸入側和延遲電路143的輸入側，所述異或電路組151相應于接入到圖12中重排電路57的倒相器部分57a輸出側的異或電路組61，而異或電路組156被接入到C3解碼器148的輸出側，相應于接入到圖12中C1編碼器52的輸入側的異或電路組66。
所述異或電路組151、156的結構用于對圖12中異或電路組61、66執行的數據斬進行數據轉換的解譯。這兩個異或電路組中異或電路組151由170個8位異或電路所組成，而異或電路組156由148個8位異或電路所組成。如果已由圖12中糾錯編碼電路記錄側的異或電路61對除了校驗數據以外的148字節信息數據進行了響應于密鑰信息的數據轉換，則異或電路組151自然地由148個8位異或電路所構成。
相應于輸送至圖12的端子62的密鑰信息的170位密鑰信息被送至圖21的端子152。經由D鎖存電路153將密鑰信息輸送至異或電路組151中170個異或電路中的每一個。所述D鎖存電路153響應于輸送到使能端154的1位加密控制信號，在下述兩種操作間進行轉換從端子152直接輸出170字節的密鑰信息到異或電路組151和將170個字節全部設置為“0”(全零)。另一方面，異或電路組156與異或電路組151相似，但是異或電路組156具有148個異或電路和具有與輸送至圖12的端子12的密鑰信息相同的148位密鑰信息。輸送到端子157的所述148位的密鑰信息經過D鎖存電路158送至148個異或電路中的每一個電路。所述D鎖存電路158又響應于從使能端159輸入的加密控制信號在148位的密鑰信息和全零之間進行轉換。
利用所述的異或電路或所述糾錯電路的倒相器，就可能實現簡單但是有效的加密。而且，通過控制倒相器的數量，可以根據保密等級的要求來解決所述加密等級中通常不可重現的數據或在加重的差錯狀態下成為不可重現的數據。即，通過控制倒相器或異或電路的數目，可以進行這樣的控制，對應于更好的和更壞的差錯狀態，使重現分別變得可能和不可能。而且，不能通過糾錯本身恢復的可重現狀態也能產生出來。對于加密密鑰而言，在每個加密地點位的數目甚至可達到100或100個以上，上述的實施例就是如此。由此可使用大量的密鑰的位數進行加密以提高數據安全性。而且，通過在LSI或IC芯片硬件中實現糾錯編碼電路和糾錯解碼電路，可使一般的用戶很難進入記錄媒體，因此再次提高了數據的安全性。
扇區分解電路117進行被稱為解除交錯的操作，即，如果按參照圖2和3所作的說明，在記錄過程中已經由扇區形成電路13通過交錯奇或偶字節進行了加密，則上述的解除交錯操作是與這種奇或偶交錯相反的操作。
如果按參照圖7至9所作的說明，已經使用首標附加電路15在記錄過程中進行了加密，即進行了表示扇區同步、地址變化或CRC變化的數據同步字節模式置換，則首標分離電路118進行相對應的解密。
圖22表示解擾電路119的說明性實施例。從圖17首標分離電路118輸出的數字數據被送至端子161。從端子161輸出的數字數據被圖4中的加擾器解擾，以便在輸出端164輸出。根據從認可(authorization)機構171輸出的加密密鑰信息，通過改變多項式165和預置值或初始值166(見參照圖4對加擾器所作的說明)來進行解擾。根據首標信息167中復制信息46的內容、記錄媒體或重現裝置專用的識別信息172、生產商或銷售商的通用識別信息173或由外部提供的外部識別信息174，認可機構171產生加密密鑰信息以根據該密鑰信息來控制生成多項式165或預置值166。
如前所述，有關需要在電路114至119的哪一個電路中解密的信息成為用于加密的密鑰信息。而且，加密密鑰信息可在預置的周期內，如每個扇區內，進行切換。通過把是否進行切換、或把切換周期作為密鑰使用，提高了加密的難易程度。
通過將生產商識別信息、銷售商識別信息或裝置識別信息與復制防止信息或收費信息相組合，如上所述各別地設置這些信息以對數據加密和記錄被加密的數據，能夠在物理格式的層次上實現防止復制、非法翻版或非法使用。另外，有關數據安全功能的信息、拷貝允許/禁止信息或收費/免費信息在記錄媒體上或在記錄/重現系統的物理格式中得到了實現。
這就是說，通過在記錄媒體上預先記錄安全/收費信息和將這一信息與使用記錄媒體的可記錄/不可記錄的信息的數據加密相組合，就可用簡化的結構來實現防止拷貝和防止非法使用。通過在物理格式中的隱藏包容(latentincorporation)，就可使解碼變得困難。由于結構仍停留在加密狀態，因此所述結構是安全的，可以防止轉貯拷貝。所述結構可在扇區、文件、區段或層的基礎上變化。而且，可以通過通訊、IC卡、或用遙控器來進行密鑰控制。也可聽任滯后(hysteresis)來防止剽竊。
下面說明本發明的第二實施例。
第二實施例是上述第一實施例的部分改型。其整體結構如圖1所示。下面只說明圖1中的結構的電路13至18改型的部分。
圖1的扇區形成電路13可按照上述第一實施例那樣配置。但是，加擾電路14則按圖23所示的那樣來配置。
如圖23所示在加擾電路14中，從圖1的扇區形成電路1 3輸出的數據以最低有效的位先輸出的順序，即LSB第一的順序，輸送至數據輸入端35。構造一個用于加擾的15位移位寄存器14a以便通過使用異或(ExOR)電路14b來提供生成多項式x15+x4+1的反饋，而圖24所示的預置值或初始值被設置在15位移位寄存器14a中。對圖24所示的預置值的選擇號進行選擇，這樣便可在扇區的基礎上結合例如扇區地址的低4位的值對預置值進行切換。移位寄存器14a的輸出數據與端子35的輸入數據被異或電路14c所異或，其中輸出在輸出端14d輸出以送至圖1的首標附加電路15。
預置值(初始值)可根據密鑰信息如預置的識別號數而改變。即，可使用16字節識別信息的各個字節的值對圖24預置值表中的16字節識別信息的預置值進行邏輯處理。在這種情況下，識別信息可包括如下識別信息之一或它們的組合記錄媒體專用的產品號碼，生產商識別信息、銷售商識別信息，記錄裝置或編碼器專用的識別信息或生產記錄媒體的設備專用的識別信息、地區信息、從外部提供的識別信息。上述各種信息也可與其它信息組合使用。邏輯處理包括異或(ExOR)，邏輯積(AND)、邏輯和(OR)或移位。
用于第二實施例的扇區格式可以如圖25那樣來構造。
在圖25中，每個扇區由各為172個字節的12行，總共2064個字節所組成，其中的2048個字節表示主要數據。一個4字節的識別數據(ID)排列在12行中第1行的最前面位置，接下來的順序是2字節的ID檢錯碼(IED)，6字節的保留數據(RSV)。在最后一行的最后位置上排列4字節的檢錯碼(EDC)。
如圖26所示，識別數據(ID)的4個字節由扇區信息形成的第一字節(631到624位)和扇區號形成的剩下三個字節(623到60位)所組成。所述扇區信息由1位的扇區格式類型，1位的跟蹤方法，1位的反射率，1位的備用信息，2位的區域類型和2位的層號所組成。
圖1的首標附加電路15執行倒換(transposition)功能，即，根據密鑰信息對扇區格式中識別數據(ID)的24位扇區數字在位的基礎上進行加擾，以執行加密。另外，為了執行加密，可根據密鑰信息對2字節的ID檢錯碼(IED)的生成多項式或4字節的檢錯碼(EDC)的生成多項式進行修改，或用密鑰信息對其進行邏輯處理。
圖1中的糾錯編碼電路16可以如圖27那樣來構造。對于編碼，使用如圖28所示的乘積碼或塊碼。
參照圖27，從圖1所示的首標附加電路15輸出的數據被送至輸入端210。輸入數據被送至作為第一編碼單位的P0編碼器211。輸入至P0編碼器211的輸入數據有172字節乘192行或B00到B191，171。如圖28所示，P0編碼器211將作為16字節里德-索洛蒙碼(RS code)的RS(208，192，17)的RS外碼附加于172列的192字節的每一列。P0編碼器211的輸出數據經上述用于加密的數據轉換電路212送至交錯電路213，以形成輸入到PI編碼器214的經交錯后的數據。PI編碼器214將RS(182，172，11)(RS代碼)的RS內碼(PI)附加于172字節乘208行的172個字節的每一行。因此，PI編碼器214輸出182字節乘208行的數據。這些輸出數據經上述用于加密的數據轉換電路215被輸出到輸出端216。
由于P0編碼器211將16字節的P0校驗碼附加于192字節的輸入數據以使每一列輸出208字節的數據，因此數據轉換電路212對16字節的校驗碼或全部208字節的數據進行上述的數據轉換以進行加密。這種數據轉換可響應于經端子218輸入的密鑰信息來進行。由于PI編碼器214將10字節的PI校驗碼附加于每行的172字節數據，以輸出182字節的數據，因此數據轉換電路215可通過對該10字節校驗數據或全部182字節數據的數據轉換來進行加密。這種數據轉換如前所述可響應于經端子219輸入的密鑰信息來進行。
上述的數據轉換可通過在預置位置上安排一個倒相器，通過根據密鑰信息而利用異或電路組有選擇地對數據例相，或通過使用與門、或門、或者與非門電路來進行、除了利用1位密鑰信息數據或密鑰數據對8位信息數據進行邏輯處理外，也可利用8位的密鑰信息數據對8位信息數據進行邏輯處理，或者，可以組合使用與門、或門、異或門、與非門、或非門或倒相器電路來使每個8位組成信息數據的一個字。當然，各種加密技術，如利用移位寄存器或利用功能處理的轉換，可單獨或組合使用。如果與門、或門、異或門、與非門、或非門或倒相器電路組合使用，可將組合本身作為密鑰使用。而且，除了邏輯處理之外，改變數據位置的倒換或取代數據值的替換也可以作為數據轉換來使用。當然，各種加密技術，如利用移位寄存器或利用功能處理的轉換，可單獨或組合使用。
從糾錯編碼電路獲得的182×208個字節的數據相對于行被交錯并且被分成13行1組共16組，其中每一組與一個記錄扇區相聯系。由182個字節乘13行共2366個字節組成的每個扇區被調制并且每一行附加兩個同步代碼SY，如圖29所示。對于調制而言，使用如上述第一實施例中的8到16位轉換。每一行被分成兩個同步幀，其中的每個同步幀由一個32通道位同步代碼SY和一個1456通道位的數據段所組成。圖29表示了經調制獲得的一個扇區的數據結構和附加的同步數據。圖29中每一扇區的38688通道位與調制之前的2418字節相對應。
圖29中的已調制輸出信號使用SY0到SY7八種同步代碼。相應于上述的8-16轉換狀態，這些同步代碼SY0到SY7分別表示圖30(a)的8-16轉換狀態1，2的同步模式和圖30(b)的8-16轉換狀態3，4的同步模式。
可響應于用于加密的3位密鑰信息來改變八種同步代碼SY0到SY7的選擇。即，表示八種同步代碼SY0到SY7的3位數據221的各位和3位密鑰信息222被3個異或電路223，224，225異或以產生表示數據226的新的同步代碼。這就改變了在上述幀結構中使用同步代碼的方式或上述幀結構中使用各種同步代碼的情況以進行加密。當然，根據密鑰信息，可通過移位寄存器或通過功能轉換對3位數據進行倒換、替換或轉換。
作為與本發明第二實施例記錄側結構相對應的重現側的基本結構與圖17所示的結構相似，它執行隨第二實施例的改型部分而改型的相反的操作。例如，作為與圖27中的糾錯編碼相對應的所述相反的操作可利用圖32中的糾錯解碼電路來實現。
在圖32中。圖28的182×208個字節的乘積碼的數據相應于圖27中輸出端216的輸出，即圖17中解調電路115的輸出信號，該乘積碼數據被輸入至輸入端230。從輸入端230輸出的數據被送至數據反轉換電路231，在這里執行與圖27中數據轉換電路21 5相反的操作。數據反轉換電路231輸出的數據被輸入至PI(內碼)解碼器232，執行作為與圖27中PI編碼器214相反的操作，在這里將進行解碼，即，使用PI代碼進行糾錯，以產生圖28所示的172×208個字節的數據。PI解碼器232的輸出數據被與數據轉換電路213所執行的操作相反的操作來處理，繼而被輸送至P0(外碼)解碼器235。P0解碼器235執行與圖27中P0編碼器211相反的操作，即，使用P0代碼進行糾錯，以便在輸出端236取出172×182個字節的原始數據。如果圖27的數據轉換電路212，215使用密鑰信息進行數據轉換，則輸入到端子218，219的密鑰信息可被輸入至圖32的數據反轉換電路234，231的端子239，238，以便根據密鑰信息進行數據反轉換。
本發明的上述第二實施例的良好效果與上述第一實施例的相似。
在本發明的數據記錄方法的上述實施例中，至少在下述步驟之一加密處理輸入數據以預置的數據量劃分輸入數字數據的扇區形成步驟，附加首標的首標附加步驟，根據預置的調制系統進行調制的調制步驟，附加同步模式的同步附加步驟。然后輸出所得到的加密數據，使得已進行加密的特定的步驟也成為加密的密鑰，因此提高了加密的難易程度。用于消除相同模式的對數據實施隨機化的加擾步驟也可包括在各加密步驟中間。還有一個優點就是通過簡單地部分改變預先存在的結構可以很容易地實現加密。使用所述的數據記錄裝置，記錄媒體，數據重現方法或數據重現裝置能夠實現上述效果。
由于數據轉換是至少對在糾錯編碼過程中處理的數據的一部分進行的，因此根據加密的密鑰信息可以實現兩種需要的等級的加密，即利用糾錯編碼來一定程度地恢復數據是可能的等級和恢復數據是不可能的等級。這就有可能進行控制，使得對于可接受的差錯狀態重現是可能的或者對于不可接受的差錯狀態重現是不可能的，由此使得根據數據的使用或安全等級來進行調節成為可能。
另外，在糾錯中使用較大量的密鑰位數進行加密成為可能，并且加密在一個巨大的黑盒中如糾錯編碼或解碼的IC或LSI中進行，因此使一般的用戶很難解密，于是大大提高了數據的安全性。
此外，使用了預置的密鑰信息對數據加密，且用于加密的密鑰信息至少有一部分被寫入與數據記錄媒體上的數據記錄區域不同的區域，以便使這部分密鑰信息在重現過程中被讀出并用于解密。所述密鑰信息并不完整地存在于記錄媒體的數據記錄區域中的信息中，因此提高了解密的難度。
再有，在主要目的是對數據實施隨機化以消除數據串中相同同步模式的加擾操作過程中，響應于加密密鑰，生成多項式或初始值至少其中之一被改變，因此可直接使用預先存在的加擾來進行加密以便用簡化的結構實現加密。
通過上述的數據加密，可采用一個簡化的結構實現防止拷貝或非法使用，也可很容易地將其應用于安全或收費系統中。
本發明并不限于上述的實施例。例如，除了上述的倒相器或異電路之外，使用位的相加或各種邏輯操作，也可實現數據轉換。還可以單獨或組合地使用各種加密技術，如響應于加密密鑰信息而利用移位寄存器或各種功能處理的數據替換、替換或倒換。也可以作出各種其它的修改而不離開本發明的要旨。
權利要求
1.一種數據記錄方法，用于對輸入數字數據糾錯和編碼和在記錄媒體上記錄結果數據，其中，至少對在糾錯和編碼時被處理的又與用于加密的密鑰信息相符合的部分數據進行數據轉換處理。
2.如權利要求1所述的數據記錄方法，其中所述的數據轉換至少通過以下操作之一來實現對數據和密鑰信息的邏輯處理，使用密鑰信息來進行的替換或置換功能處理。
3.如權利要求1所述的數據記錄方法，其中利用所述數據轉換處理的數據總數隨加密中遇到的難度而變化。
4.一種數據記錄裝置，用于對輸入數字數據進行糾錯編碼和在記錄媒體上記錄結果數據，包括輸入裝置，用于輸入供加密用的密鑰信息；和數據轉換裝置，用于響應于從所述輸入裝置輸入的密鑰信息而至少對在糾錯和編碼過程中被處理的部分數據進行數據轉換。
5.一種用于重現被糾錯和編碼處理并被記錄在記錄媒體上的信號的方法，其中，至少對糾錯和編碼時被處理的又與用于加密的密鑰信息相符合的部分數據進行數據轉換處理，和其中，在與糾錯和編碼相對應的糾錯和解碼時被處理的又與用于加密的密鑰信息相符合的數據被進行與數據轉換相對應的數據反轉換處理。
6.一種用于重現被糾錯和編碼處理并被記錄在記錄媒體上的信號的裝置，包括密鑰信息輸入裝置，用于輸入密鑰信息，所述密鑰信息用于加密在糾錯和編碼時被處理的和被數據轉換處理的特定數據；和糾錯和解碼裝置，用于進行與糾錯和編碼相對應的糾錯和解碼，所述糾錯和解碼裝置執行與所述數據轉換相反的操作，即對從密鑰信息輸入裝置輸入的、與用于加密的密鑰信息相符合的數據進行糾錯和解碼。
全文摘要
輸入至少在下述電路之一被加密:扇區形成電路13,加擾電路14,首標附加電路15,糾錯編碼電路16,調制電路17和同步附加電路18,上述電路用于對輸入數據進行處理以形成記錄信號。不僅所述電路中用于加密的密鑰本身,而且有關已使用了哪一個電路的信息也成為用于加密的密鑰。這就用簡化的結構實現了難于解碼的加密。
文檔編號G11B20/10GK1389792SQ02118819
公開日2003年1月8日 申請日期2002年4月29日 優先權日1995年6月30日
發明者佐古曜一郎, 川嶋功, 栗原章, 大澤義知, 応和英男 申請人:索尼公司