(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP99/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP99/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO00/21085 (13) B1 (51) Int.Cl. G11B 20/00 ( ) G11B 20/12 ( ) G11B 7/007 ( ) (54) Nośnik danych, urządzenie do odtwarzania informacji z nośnika danych oraz sposób i urządzenie do zapisywania informacji (30) Pierwszeństwo: , EP, (73) Uprawniony z patentu: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V., Eindhoven, NL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/01 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/11 (72) Twórca(y) wynalazku: FRANCISCUS L.A.J. KAMPERMAN, Eindhoven, NL ANTONIUS A. M. STARING, Eindhoven, NL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Marek Łazewski PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Wynalazek dotyczy nośnika danych, urządzenia do odtwarzania informacji z nośnika danych oraz sposób i urządzenie do zapisywania informacji. Nośnik danych zawiera informacje rozmieszczone zgodnie z formatem zapisu, przy czym informacje zapisuje się zgodnie z ustalonymi regułami kodowania, a zawierają one informację o formacie wskazującą parametry formatu zapisu. W systemach zapisywania/odtwarzania informacji istotnym jest problem ochrony zapisanych danych przed ich nieuprawnionym kopiowaniem. System ochrony zapisanych danych przed kopiowaniem zawierający nośnik danych, odtwarzacz i nagrywarkę jest znany z dokumentu US Ochrona przed kopiowaniem może obejmować uniemożliwienie utworzenia cyfrowej kopii na innym nośniku, przy umożliwieniu pewnych czynności kopiujących (na przykład tylko pierwszej generacji kopii), albo kontrolowanie, weryfikowanie lub ograniczanie dostępu do zabezpieczonych danych. Nośnik danych zawiera informacje zapisane zgodnie z istniejącym formatem zapisu, na przykład formatem CD-ROM. Format określa strukturę zapisanych informacji, czyli jaki typ informacji jest zapisany w którym miejscu dysku, na przykład że obszar zapisany zaczyna się w obszarze wprowadzającym o ustalonej średnicy. Taki format może również zawierać inne parametry, takie jak typ warstwy zapisu (zapisywalny, zapisany wstępnie itd.), liczbę warstw zapisu i fizyczne parametry procesu zapisu (gęstość, współczynnik odbicia itd.). Informacja o formacie, która podaje rzeczywiste wartości parametrów formatu zapisu stosowanego na rozważanym nośniku danych, jest zawarta w informacji zapisanej na tym nośniku danych i jest przeznaczona do użycia przez odtwarzacz przy odtwarzaniu informacji użytkowej z tego nośnika danych, na przykład parametry formatu w nagłówkach sektorów albo spisie treści TOC, który zawiera informację o tym, gdzie zaczynają się i kończą informacje użytkowe. Informacja o nośniku danych jest zapisywana zgodnie z ustalonymi regułami kodowania, takimi jak kod kanałowy EFM do przekształcania bajtów użytkowych na optycznie odczytywane rowki o określonej długości na CD, oraz reguły kodowania błędów i reguły struktury sektorów. Takie reguły kodowania są zwykle ustaloną częścią formatu zapisu i nie są podawane w informacji o formacie zapisanej na dysku. Odtwarzacz do odtwarzania nośnika danych zawiera środki odczytujące do odczytywania i dekodowania zapisanych danych zgodnie z odwrotnymi regułami kodowania. W tym znanym systemie według US odtwarzacz i nośnik danych tworzą system do kontrolowanego odtwarzania danych, w którym przeciwdziała się odtwarzaniu danych skopiowanych nielegalnie. Dotychczas instalowany sprzęt, szczególnie komputery osobiste PC z kartami audio/video nie zapewniają istotnej ochrony przed nieupoważnionym kopiowaniem. W schemacie ochrony przed kopiowaniem najbardziej trudnym problemem jest to, że pirat zawsze może spróbować odtworzyć oryginalny dysk, potraktować zawartość tak jak domowy zapis video i ją zapisać. Ochrona przed kopiowaniem w systemie znanym z US jest oparta na tak zwanym znaku nośnika, czyli fizycznym znaku reprezentującym wzór bitowy wskazujący status praw autorskich dla nośnika, na przykład dysk profesjonalny wyprodukowany przez tłoczenie. Samego znaku nośnika nie można skopiować ani zmienić za pomocą standardowego sprzętu zapisującego, a wzór bitowy musi być weryfikowany przez zgodny odtwarzacz i może być nawet wymagany do odtwarzania, na przykład jako kod deszyfrujący do odtwarzania informacji przechowywanych jako informacje szyfrowane. Na nośniku danych informacje zapisuje się na ścieżce w ustalony sposób reprezentowany przez odczytywane optycznie wzory utworzone poprzez zmianę pierwszego parametru fizycznego, jak wysokość skanowanej powierzchni. Znak nośnika jest tworzony przez zmiany drugiego parametru ścieżki, które są modulowane odpowiednio do wspomnianego wzoru bitowego, na przykład przejście w kierunku poprzecznym ścieżki utworzone przez rowek wstępny, określane także jako oscylowanie. Jeżeli informacje ze znanego nośnika danych są kopiowane bit po bicie przez pirata na zapisywalny nośnik danych przy użyciu niezgodnego urządzenia, informacje z tej kopii nie mogą zostać odtworzone przez zgodny odtwarzacz, ponieważ kopia nie zawiera znaku nośnika odpowiadającego nielegalnie skopiowanym informacjom. Jednak wykrywanie znaku nośnika i odtwarzanie wspomnianych wzorów bitowych wymaga dodatkowych elementów w zgodnym odtwarzaczu, natomiast zgodna nagrywarka korzystnie wykrywa również dowolny znak nośnika na zapisywalnym dysku. Dlatego ten znany system ochrony przed kopiowaniem wymaga drogich i złożonych odtwarzaczy i nagrywarek. Ponadto, z dokumentu EP znane jest wprowadzanie znaku wodnego do sygnału danych informacyjnych (takiego jak video). Pierwszy cyfrowy znak wodny jest osadzony po konwersji DCT dla zastosowania kontroli kopii. Drugi osadzony cyfrowy znak wodny niesie informację dla identyfikowania pozycji pierwszego znaku wodnego, a jest osadzony bezpośrednio w sygnale video. Tak więc wszyst-

3 PL B1 3 kie cyfrowe dane mogą być odczytane, a przetwarzanie znaku wodnego następuje po pomyślnym odczytaniu danych cyfrowych. Znaki wodne mogą być stosowane do detekcji jeśli materiał pochodzi z chronionego źródła. W dokumencie US przedstawiono szyfrowanie danych na nośniku informacji. To oddzielnie rozdziela prawa autoryzacji do dostępu danych. Kopiowaniu jako takiemu, tu nie zapobiega się. W dokumencie US przedstawiono dodanie drukowania za pomocą klawiatury video do sygnału video i fizycznie legalizowany sygnał do ścieżki nośnika informacji. Legalizowany sygnał jest modyfikacją do ścieżki przez modulację promieniowej pozycji głowicy zapisującej podczas zapisywania dysku wzorcowego, zwykle zwaną woalowaniem ścieżki. W dokumencie US przedstawiono szyfrowanie danych na nośniku informacji przez symetryczne i niesymetryczne szyfrowanie danych. Ponadto, fizycznie legalizowany sygnał dodany jest do ścieżki nośnika informacji. Legalizowany sygnał jest modyfikacją do ścieżki. W dokumencie US przedstawiony jest system dysku optycznego, który ma zabezpieczenie przed nieuprawnionym kopiowaniem. Informacja na dyskach optycznych jest ułożona w sektorach, z których każdy ma etykietę adresową. Wartość adresu etykiet adresowych wzrasta liniowo od początku dysku lub od początku obszaru programowego dysku. Etykiety adresowe poszczególnych sektorów mają różne wartości adresu, które zabezpieczają przed kopiowaniem w standardowych urządzeniach CD-Recorder. W dokumencie US opisano urządzenie, które zapisuje i odtwarza sygnały cyfrowe video na taśmie tak, że zapisanie przez inny cyfrowy lub analogowy VTR może być zablokowane, zarówno przez cyfrowy interfejs, jak i analogowy interfejs. Sygnał zakłócenia generujący flagę jest zawarty w obszarze zapisu dodatkowej informacji. Na podstawie statusu flagi, sygnał zakłócenia może być wprowadzony jako sygnał zabezpieczenia przed kopiowaniem, który jest odtworzony z zakodowanych sygnałów video na analogowy sygnał video. Nośnik danych, zawierający informacje rozmieszczone zgodnie z określonym formatem zapisu, przy czym informacje są zapisane zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i zawierają w ustalonych miejscach nośnika danych informację o formacie wskazującą parametry formatu zapisu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w ustalonym miejscu nośnika danych znajduje się wzór zakłócający, który to wzór zakłócający nadaje niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu, podczas gdy informacja formatu zapisu znajduje się w drugim miejscu, innym niż miejsce ustalone. Korzystnym jest, że drugie miejsce jest przemiennie wybrane w ustalonym obszarze nośnika danych. Korzystnym jest, że nośnik danych zawiera informację o dostępie wskazującą miejsce informacji o formacie. Korzystnym jest, że informacja o formacie umieszczona na wspomnianym drugim miejscu jest zaszyfrowana przy użyciu klucza szyfrującego. Korzystnym jest, że nośnik danych zawiera informację o kluczu do deszyfrowania wspomnianej zaszyfrowanej informacji. Korzystnym jest, że podczas gdy informacja o formacie zawiera informację adresową wskazującą pierwszy i ostatni fizyczny sektor obszaru danych użytkowych, wzór zakłócający zawiera pozorną informację adresową wskazującą pierwszy i ostatni fizyczny sektor obszaru innego niż obszar danych użytkowych. Korzystnym jest, że pozorna informacja adresowa wskazuje obszar zawierający informację zapisaną zgodnie z innym formatem zapisu. Korzystnym jest, że informacja o formacie zawiera informację o kluczu użytkowym do przetwarzania informacji użytkowej. Korzystnym jest, że wzór zakłócający zbudowany jest z samych zer albo sekwencji losowej. Urządzenie do odtwarzania informacji z nośnika danych zawierającego informacje rozmieszczone zgodnie z określonym formatem zapisu, przy czym informacje są zapisane zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i zawierają w ustalonych miejscach nośnika danych informację o formacie wskazującą parametry formatu zapisu, zawierające zespół formatujący do dostarczania parametrów formatu zapisu oraz zespół odczytujący do pobierania informacji w zależności od parametrów formatu zapisu, według wynalazku charakteryzuje się tym, zespół formatujący jest dostosowany do wykrywania formatu zapisu nośnika danych, oraz że zespół formatujący jest dostosowany do dostarczania ustalonych parametrów albo do pobierania informacji o formacie z drugiego miejsca, innego niż miejsce ustalone, gdy wykryty zostanie wspomniany format zapisu.

4 4 PL B1 Korzystnym jest, że zespół formatujący jest dostosowany do wykrywania formatu zapisu przez detekcję wzoru zakłócającego ze wspomnianego ustalonego miejsca i/lub informacji o dostępie. Korzystnym jest, że zespół formatujący jest dostosowany do pobierania informacji o formacie z drugiego miejsca, innego niż miejsce ustalone, w zależności od informacji o dostępie i/lub informacji o kluczu. Sposób zapisywania informacji rozmieszczonych zgodnie z formatem zapisu na nośniku danych, w którym informacje zapisuje się zgodnie z ustalonymi regułami kodowania oraz umieszcza się informację wskazującą parametry formatu zapisu, w ustalonym miejscu na nośniku danych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zapisuje się wzór zakłócający w ustalonym miejscu, który to wzór zakłócający nadaje niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu i zapisuje się informację o formacie w drugim miejscu, innym niż miejsce ustalone. Urządzenie do zapisywania informacji rozmieszczonych zgodnie z formatem zapisu na nośniku danych, przy czym urządzenie to zawiera blok zapisu obejmujący zespół formatujący oraz zespół łączenia danych i zespół zapisujący informacje zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i umieszczający informację o formacie, wskazującą parametry formatu zapisu, w ustalonym miejscu na nośniku danych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół formatujący jest dostosowany do zapisywania na ustalonym miejscu wzoru zakłócającego, nadającego niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu oraz do zapisywania informacji o formacie w drugim miejscu, innym niż ustalone miejsce. Dotychczas znane urządzenia odczytujące próbując odczytać informację o formacie z ustalonego zgodnie z wynalazkiem miejsca, odczytają tylko wzór zakłócający. Ten wzór zakłócający spowoduje, że urządzenia te przestaną czytać albo zastosują niewłaściwe ustawienia dla środków odczytujących, co spowoduje błędne działanie procesu odczytywania. W efekcie dotychczasowe urządzenia nie będą mogły uzyskać dostępu do danych audio/video na nośniku danych chronionych przed kopiowaniem, ponieważ nie mogą odczytać informacji o formacie. Dlatego nie można wykonać kopii cyfrowej przy użyciu niezgodnych z zastosowanym formatem odtwarzaczy albo nagrywarek, nawet jeżeli nie uwzględniają one bitów informujących o ochronie przed kopiowaniem (albo jeżeli manipuluje się nimi, tak żeby je ignorowały). Informacja o formacie jest ukryta dla istniejących odtwarzaczy, ale może zostać łatwo pobrana przez odtwarzacz według wynalazku. Zaletą jest to, że bloki odczytujące, mimo że mają złożone obwody dekodowania i korekcji błędów, mogą być wyprodukowane względnie małym kosztem, ponieważ w zasadzie wszystkie elementy są typowe w istniejących odtwarzaczach. Zgodnie z wynalazkiem opiera się na założeniu, że informacja o formacie musi być dostępna, ale nie można nią manipulować w niezgodnych urządzeniach. Przemieszczając informację o formacie można zapobiec niekontrolowanemu odtwarzaniu dysków chronionych przed kopiowaniem na urządzeniach niezgodnych. W szczególności, odczytywanie i/lub zapis informacji o formacie nie mogą być kontrolowane ani manipulowane przez pirata, ponieważ takie kroki są zwykle wbudowane w zespół sterujący w podstawowym sprzęcie odczytującym albo zapisującym. Alternatywnie do przemieszczania informacji o formacie można także byłoby zmieniać ustalone reguły kodowania istniejącego systemu zapisu w celu ochrony przed kopiowaniem. Zwiększa to jednak koszt nowego systemu zapisującego chroniącego przed kopiowaniem, ponieważ trzeba zmienić projekt złożonych obwodów zintegrowanych i wyprodukować je specjalnie dla nowych odtwarzaczy i nagrywarek. Tak więc w praktyce reguły kodowania muszą być takie same jak w regułach kodowania istniejącego systemu, na przykład systemu Compact Disc (CD) albo Digital Versatile Disc (DVD) i dostępne są niezgodne urządzenia zawierające takie środki kodujące i dekodujące. Nośnik danych zapisany zgodnie ze wspomnianymi regułami kodowania mógłby zostać odtworzony na urządzeniu niezgodnym, na przykład na PC, i możliwe byłoby manipulowanie informacją audio/video. Jednak dzięki przemieszczeniu informacji o formacie według wynalazku, niezgodne odtwarzacze nie mogą odtwarzać w sposób niekontrolowany, ponieważ są zależne od informacji o formacie, jak TOC w CD albo informacja o formacie fizycznym w DVD, aby uzyskać dostęp do danych audio/video. Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został bliżej objaśniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia nośnik danych, fig. 2 - logiczną strukturę sektora, fig. 3 - mapę informacji sterujących według istniejącego formatu, fig. 4 - informację o formacie w ustalonej strukturze, fig. 5 - wzór zakłócający, fig. 6 - mapę informacji sterujących, zawierającą informację o kontroli kopiowania, fig. 7 - dane o formacie dysku, fig. 8 - informację o kluczu, fig. 9 - urządzenie odtwarzające, fig urządzenie zapisujące, fig proces szyfrowania, a fig. 12 przedstawia proces deszyfrowania. Na fig. 1a przedstawiono nośnik danych 11 w kształcie dysku, mający ścieżkę 19 i centralny otwór 10. Ścieżka 19 ma układ spiralnych zwojów, stanowiących w zasadzie równoległe ścieżki na war-

5 PL B1 5 stwie danych. Nośnik danych może być optycznym nośnikiem danych, na przykład dyskiem optycznym, mającym warstwę danych typu zapisywalnego albo typu zapisanego wstępnie. Nośnik danych służy do przenoszenia danych użytkowych, na przykład audio albo video albo programów komputerowych. Przykładem dysku zapisywalnego są CD-R i CD-RW, oraz DVD-RAM, natomiast audio CD to przykład dysku zapisanego wstępnie. Typ zapisany wstępnie można wyprodukować w dobrze znany sposób, najpierw zapisując zawartość audio albo video na dysku wzorcowym i następnie tłocząc dyski użytkowe. Ścieżka 19 na nośniku danych typu zapisywalnego jest wskazana przez wytłoczoną wstępnie strukturę ścieżkową wykonaną podczas produkcji czystego nośnika danych. Strukturę ścieżkową stanowi na przykład rowek wstępny 14, który umożliwia przesuwanie się głowicy odczytująco-zapisującej po ścieżce 19 podczas skanowania. Dane są reprezentowane na warstwie danych przez wykrywalne optycznie znaki zapisane wzdłuż ścieżki, na przykład rowki i landy. Na fig. 1b przedstawiono przekrój poprzeczny wykonany wzdłuż linii b-b nośnika danych 11 typu zapisywalnego, na którym umieszczony jest przezroczysty podkład 15 z warstwą zapisową 16 i warstwą ochronną 17. Rowek wstępny 14 można zrealizować jako wycięcie albo wzniesienie, albo jako własność materiału różniącą się od jego otoczenia. Nośnik danych zawiera dane zapisane według formatu zapisu. Format zapisu ustala sposób zapisywania, kodowania i logicznego odwzorowania danych. Sposób zapisu danych w formacie obejmuje parametry zapisanych danych, na przykład typ i liczbę warstw zapisowych, szybkość transferu danych itd. Ponadto format obejmuje reguły kodowania, takie jak kodowanie kanałowe, kodowanie błędów albo reguły strukturyzacji sektorów. Przykład struktury sektora jest podany na fig. 2. Reguły kodowania nośnika danych według wynalazku odpowiadają znanym regułom kodowania, takim jak format CD albo DVD. Odwzorowanie logiczne może obejmować rozdzielenie obszaru zapisywalnego na obszar wprowadzający, obszar danych użytkowych i obszar wyprowadzający, oraz informację sterującą do pobierania danych użytkowych, jak spis treści albo system plików, na przykład ISO 9660 dla CD-ROM. Fig. 3 i 4 pokazują przykłady takiej informacji sterującej, która jest odwzorowana na ustalonym miejscu nośnika danych, zwykle w obszarze wprowadzającym albo bezpośrednio po nim. Niektóre parametry formatu mogą się zmieniać dla różnych nośników danych i z tego powodu informacja o formacie podająca rzeczywiste wartości takich parametrów jest zapisana na nośniku danych. Reguły kodowania muszą być ustaloną częścią formatu, ponieważ muszą być znane z góry, aby odczytywać i dekodować jakiekolwiek dane, dlatego reguły kodowania zwykle nie są zawarte w informacji o formacie. Informacja o formacie jest zapisana w ustalonym miejscu 12 na nośniku danych, ponieważ wszystkie odtwarzacze muszą pobierać informację o formacie zanim będzie można odczytać dalsze informacje. Na fig. 2 pokazano logiczną strukturę sektora, jako przykład ustalonej reguły kodowania. Pierwsza część bajtów 51, 52, 53 stanowi nagłówek. Pierwsze cztery bajty 51 stanowią dane identyfikacyjne ID, na przykład numer sektora i informację o typie sektora. Następne dwa bajty 52 są przeznaczone dla identyfikacyjnej detekcji błędów IED, a sześć bajtów 53 są to bajty zarezerwowane RSV, dla dalszego wykorzystania, mogą one zawierać bity statusu ochrony przed kopiowaniem. Za nagłówkiem znajduje się dwanaście wierszy 54 głównych danych (pierwszy wiersz ma 160 bajtów, następnych dziesięć wierszy 172 bajty, a ostatni wiersz 168 bajtów, łącznie 2048 bajtów). Na końcu dołączone są cztery bajty kodu detekcji błędów EDC 55. Na fig. 3 pokazano schematyczną mapę informacji sterującej w pierwszej części zapisanego obszaru nośnika danych według istniejącego formatu. Zwykle optyczne nośniki danych odwzorowuje się logicznie i zapisuje/odczytuje w kierunku do zewnątrz, zaczynając od ustalonej średnicy po wewnętrznej stronie wzoru ścieżek 13. Pierwsza sekcja mapy zawiera informację o formacie, zwaną informacją o formacie fizycznym PFI i ma ustalone miejsce 12. Druga sekcja 58 zawiera informację o produkcji dysku DMI, a trzecia sekcja 59 zawiera informację o dostawcy zawartości, która jest kolejną informacją o danych użytkowych, na przykład informacją o produkcji audio/video, zapisaną w obszarze danych użytkowych. Ta informacja sterująca może być zapisywana wielokrotnie dla zabezpieczenia przed błędami odczytu i kurzem albo rysami. Mapa podana na fig. 3 jest przykładem, ponieważ struktura informacji sterującej może zawierać inne elementy albo może mieć inny układ, ale według istniejącego formatu struktura informacji sterującej powinna zawierać przynajmniej pewną informację o formacie w pewnym ustalonym miejscu 12. Na fig. 4 pokazano informację o formacie w ustalonej strukturze. Struktura i typ zawartych parametrów są ustalone w formacie, ponieważ wszystkie urządzenia odtwarzające albo zapisujące muszą być w stanie pobierać wartość tych parametrów, aby sterować środkami odczytującymi i/lub zapisującymi. Pierwszy parametr podaje kategorię i wersję dysku DCV, na przykład tylko do odczytu oraz

6 6 PL B1 zgodność z numerem 1 wersji specyfikacyjnej. Następny parametr podaje rozmiar dysku i szybkość transferu DSR. Trzeci parametr podaje strukturę dysku DS, na przykład liczbę warstw i układ ścieżki. Czwarty parametr podaje gęstość zapisu RD, a piąty parametr strefę danych DZ, na przykład adres pierwszego i ostatniego sektora fizycznego w obszarze danych użytkowych. Kolejne bajty 16, i są bajtami zarezerwowanymi RSV do dalszego wykorzystania. Nośnik danych według wynalazku jest zgodny z regułami kodowania dotychczasowego formatu, ale informacja o formacie jest przemieszczona z ustalonego miejsca na inne miejsce. Inne miejsce może znajdować się w innej części mapy odpowiadającej fig. 3, na przykład w obszarze CPI 59, jak pokazuje fig. 6, albo w bajtach obszaru zarezerwowanego , pokazanych na fig. 4. Ustalone miejsce 12 zawiera wzór zakłócający, który podaje niewłaściwe wartości parametrów formatu. Urządzenie do odtwarzania nośników danych według dotychczasowego formatu, tak zwane urządzenie niezgodne, odczyta wzór zakłócający i odczyt dalszych informacji zostanie uniemożliwiony, ponieważ niewłaściwe parametry formatu powodują niewłaściwe ustawienia w niezgodnym urządzeniu albo proces odczytu zostaje przerwany przez program sterujący urządzenia niezgodnego. W przykładzie wykonania nośnika danych według wynalazku, informacja o formacie zawiera informację o kluczu użytkowym do przetwarzania danych użytkowych. Ponieważ informacja o formacie jest przemieszczona, jak podano wyżej, a informacja o kluczu użytkowym jest wymagana do przetwarzania danych użytkowych, pirat nie może w pełni odtworzyć danych użytkowych, nawet jeżeli uda mu się odczytać dane z obszaru użytkowego. Przetwarzanie może obejmować deszyfrowanie użytkowych danych audio albo video, albo kontrolowanie dostępu do pewnych opcji w programie komputerowym, albo weryfikację lub przekaz stanu kontroli kopiowania. W korzystnym przykładzie wykonania szyfruje się tylko część danych użytkowych. Na przykład deszyfrowanie jest wymagane tylko dla pewnych sektorów obszaru danych użytkowych, jak wskazuje pewien bit w zarezerwowanych bajtach (RSV) 53 w strukturze sektora pokazanej na fig. 2. Gdy zaszyfrowany jest tylko jeden sektor spośród niewielkiej liczby (2 do 10), zaletą jest to, że potrzeba mniej czasu do deszyfrowania i moc obliczeniowa odtwarzacza może być mniejsza. W kolejnym przykładzie wykonania informację o kluczu użytkowym stosuje się do weryfikowania i kontrolowania stanu praw autorskich dla danych użytkowych i/lub do weryfikowania znaku wodnego umieszczonego w danych użytkowych. Taka informacja o kluczu użytkowym, zwana także biletem kontrolnym, jest znana. Bilet kontrolny stosuje się do przekazywania informacji o statusie kopiowania i do przeprowadzania kontroli nad generowaniem kopii w zgodnej nagrywarce i/lub odtwarzaczu. Alternatywnie, bilet kontrolny można szyfrować przy użyciu informacji o kluczu użytkowym i przechowywać w innym miejscu na nośniku danych. Na fig. 5 pokazano wzór zakłócający w tej samej strukturze co informacja o istniejącym formacie pokazana na fig. 4. Wzór zakłócający CON pokrywa bajty 0 do 15, które stosuje się w istniejącej strukturze z fig. 4. Wzorem zakłócającym mogą być same zera albo wzór losowy. W pewnym przykładzie wykonania nośnika danych wzór zakłócający zawiera pozorną informację adresową w bajtach strefy danych istniejącej struktury. Pozorna informacja adresowa wskazuje obszar inny niż obszar danych użytkowych, na przykład bardzo mały obszar w obszarze wprowadzającym albo bardzo duży obszar poza fizycznymi granicami nośnika danych. W przykładzie wykonania nośnika danych pozorna informacja adresowa wskazuje obszar zawierający informacje zapisane zgodnie z dotychczasowym formatem zapisu. Wzór zakłócający w tym przykładzie wykonania zawiera poprawną informację, która pokrywa jednak tylko część dysku, która jest zapisana w całości zgodnie z dotychczasowym formatem, tworząc dysk kombinowany. Ta część zgodna z dotychczasowym formatem może zawierać komunikat ostrzegawczy, albo alternatywnie inną reprezentację albo wybór (przegląd) informacji w obszarze chronionym przed zapisem zapisanym zgodnie z formatem według wynalazku. Jest korzystne, jeżeli obszar chroniony przed zapisem nie następuje bezpośrednio po obszarze według dotychczasowego formatu, ponieważ niektóre napędy mogą ignorować informację sterującą i kontynuować odtwarzanie. Pomiędzy wspomnianymi dwoma obszarami mogą zostać zapisane dane fikcyjne albo może tam znajdować się obszar nie zapisany. Na fig. 6 pokazano schematyczną mapę informacji sterującej, zawierającą informację kontroli kopiowania. Ustalone miejsce 12 zawiera wzór zakłócający CON zamiast informacji o formacie PFI. Potem odpowiednio do istniejącego formatu pokazanego na fig. 3, następuje sekcja DMI 58 i sekcja CPI 59, która zawiera przynajmniej jedno miejsce systemu ochrony przed kopiowaniem (CPS) do zapisywania informacji o systemie ochrony przed zapisem, na przykład przemieszczoną informację o formacie. Na figurze sekcja CPI jest rozdzielona na części X, Y i Z przez pierwszą sekcję systemu ochrony przed kopiowaniem CPS1 61 i drugą sekcję systemu ochrony przed kopiowaniem CPS2 62.

7 PL B1 7 Sekcje CPS1 i/lub CPS2 zawierają informację o formacie. W przykładzie wykonania nośnika danych miejsce CPS wybiera się przemiennie w ustalonym obszarze nośnika danych. Na fig. 6 ustalony obszar stanowi obszar CPI, ale w tym celu można przypisać dowolny obszar w formacie według wynalazku. Rozmiar części X, Y i Z zmienia się wraz z wybranym miejscem (miejscami) CPS i może nawet wynosić zero. W korzystnym przykładzie wykonania nośnik danych zawiera informację o dostępie. Informacja o dostępie wskazuje miejsce CPS dla informacji o formacie. Wskaźnik do miejsca CPS może być zawarty we wzorze zakłócającym albo zarezerwowanych bajtach na fig. 4, za bajtami przypisanymi parametrom istniejącego formatu. W przykładzie wykonania informacja o dostępie zawiera informację indeksu systemu ochrony przed zapisem CPSI, która wskazuje, że istnieją miejsca CPS i że wzór zakłócający jest zapisany na ustalonym miejscu. Informacja CPSI zawiera wartość wskaźnikową do wyszukiwania przemieszczonej informacji o formacie w miejscach CPS, zawartą w sześciu zarezerwowanych bajtach 53 w strukturze sektora pokazanej na fig. 2. Informacja CPSI jest zapisana pod pewnym ustalonym adresem (adresami), czyli w pewnych albo wszystkich sektorach obszaru wprowadzającego. Ta wartość wskaźnikowa może być względnym wskaźnikiem na numer sektora w obszarze danych sterujących pokazanym na fig. 6. Jeżeli stosuje się kilka miejsc CPS, można zastosować również kilka wskaźników w informacji CPSI, albo stosować stałą odległość pomiędzy miejscami CPS, albo można umieścić dalsze wskaźniki na pierwszym miejscu CPS. Na fig. 7 pokazano dane formatu dysku DFD, które są informacją o formacie przemieszczoną na miejsce systemu ochrony przed kopiowaniem. Pierwszych 16 bajtów informacji DFD może mieć strukturę podaną na fig. 4. W przykładzie wykonania nośnika danych informację DFD umieszczoną na wspomnianym drugim miejscu szyfruje się przy użyciu klucza szyfrującego. Klucz szyfrujący może być ustalony i znany tylko zgodnym urządzeniom. W przykładzie wykonania informację o kluczu zapisuje się na nośniku danych. Na fig. 8 pokazano informację o kluczu zapisaną na miejscu CPS. Nośnik danych zawiera informację o kluczu do deszyfrowania wspomnianej zaszyfrowanej informacji DFD. Pierwsze bajty 0-m stanowią klucz formatu dysku (DFK), a następne bajty m do n zawierają zaszyfrowany wektor inicjalizacyjny E_IV. Przykład wykonania procesu szyfrowania i deszyfrowania jest opisany na fig. 11 i 12. Na fig. 9 pokazano schemat urządzenia odtwarzającego według wynalazku, do odczytywania nośnika danych 11, który jest taki jak pokazano na fig. 1. Urządzenie jest wyposażone w zespół napędowy 21 do obracania nośnika danych 1 oraz głowicę odczytującą 22 do skanowania ścieżki na nośniku danych. Urządzenie jest wyposażone w zespół pozycjonujący 25 do przybliżonego pozycjonowania głowicy odczytującej 22 w kierunku radialnym na ścieżce 19. Głowica odczytująca 22 zawiera system optyczny znanego typu do generowania wiązki promieniowania 24 prowadzonej poprzez elementy optyczne i ogniskowanej do plamki promieniowania 23 na ścieżce warstwy danych na nośniku danych. Wiązka promieniowania 24 jest generowana przez źródło promieniowania, na przykład diodę lasera. Głowica odczytująca 22 zawiera ponadto siłownik ogniskujący do przesuwania ogniska wiązki promieniowania 24 wzdłuż osi optycznej wspomnianej wiązki oraz siłownik naprowadzający do precyzyjnego pozycjonowania plamki 23 w kierunku radialnym na środku ścieżki 19. Siłownik naprowadzający zawiera korzystnie cewki do radialnego przesuwania elementu optycznego, albo może być dostosowany do zmieniania kąta elementu odbijającego. Promieniowanie odbite przez warstwę danych jest wykrywane przez detektor zwykłego typu, na przykład diodę czteroczęściową w głowicy odczytującej 22 do generowania sygnału odczytywanego i dalszych sygnałów detektora, łącznie z sygnałem błędu ścieżki i błędu ogniskowania, dostarczanych do wspomnianych siłowników, na prowadzającego i ogniskującego. Sygnał odczytywany jest przetwarzany przez zespół odczytujący 27, aby pobrać dane w zależności od parametrów formatu zapisu. Zespół odczytujący 27 jest znanego typu, na przykład zawiera dekoder kanałowy i korektor błędu, które dekodują odczytywany sygnał zakodowany zgodnie z regułami kodowania ustalonymi przez format. Pobrane dane są przekazywane do zespołu wyboru danych 28. Zespół wyboru danych 28 wybiera dane użytkowe ze wszystkich przeczytanych danych i przekazuje dane użytkowe do zespołu wyjściowego 29, który korzystnie zawiera bufor danych albo środki przetwarzania danych użytkowych, jak środki dekompresji audio albo video. Urządzenie odtwarzające jest ponadto wyposażone w zespół formatujący 20 będący zespołem sterującym do odbierania poleceń od użytkownika albo z komputera głównego, do sterowania urządzeniem odtwarzającym poprzez linię sterującą 26, na przykład szynę systemową, podłączony do zespołu napędowego 21, zespołu pozycjonującego 25, zespołu odczytującego 27, zespołu wyboru danych 28 i zespołu wyjścio-

8 8 PL B1 wego 29. W tym celu zespół formatujący 20 zawiera zespół obwodów sterujących, na przykład mikroprocesor, pamięć programową i bramki sterujące, do wykonywania kilku procedur i funkcji opisanych poniżej. Zespół formatujący 20 można zrealizować także jako maszynę ze stanami w obwodach logicznych. Zespół wyboru danych 28 pobiera także informacje sterujące z nośnika danych, które są przekazywane do zespołu formatującego 20. Informacja sterująca ze struktury sektora może być pobrana przez zespół odczytujący 27 przy dekodowaniu odczytywanego sygnału, na przykład informacja CPSI opisana powyżej. Zespół formatujący 20 dostarcza parametry formatu zapisu przez pobranie informacji o formacie z miejsca CPS. Miejsce CPS jest znane urządzeniu zgodnemu i w tym przypadku informację o formacie można natychmiast odczytać. Alternatywnie, można ustalić zestaw wartości parametrów i przechowywać go w zespole formatującym 20, te przechowywane wartości parametrów dostarcza się, gdy informacji o formacie nie można pobrać ze wspomnianego ustalonego miejsca. W przykładzie wykonania odtwarzacz zawiera zespół detekcji możliwości pobrania informacji o formacie z ustalonego miejsca przez wykrycie wzoru zakłócającego i/lub informacji o dostępie. Zespół formatujący 20 zawiera elementy wykrywające, które najpierw odczytują ustalone miejsce i na podstawie odczytanych informacji określają, czy nośnik danych został zapisany zgodnie z istniejącym formatem. Jeżeli odczytana informacja to wzór zakłócający, jest to wykrywane z rozpoznawalnych błędnych wartości dla pewnych parametrów, takich jak na przykład same zera albo zbyt duży obszar dla danych użytkowych. Nośnik danych może zawierać informacje o dostępie, które jawnie wskazują format zapisu według wynalazku, takie jak bit w nagłówku sektora (patrz fig. 2). W przykładzie wykonania środki wykrywające są dostosowane do odczytywania tej informacji o dostępie, w szczególności wartości wskaźnikowych albo CPSI, jak to już opisano. W przykładzie wykonania odtwarzacza zespół formatujący 20 jest dostosowany do pobierania informacji o formacie z miejsca CPS w zależności od informacji o dostępie. W przypadku gdy nośnik danych zawiera zaszyfrowaną informację o formacie, zespół formatujący 20 jest dostosowany do deszyfrowania informacji o formacie. Proces deszyfrowania jest opisany poniżej w odniesieniu do fig. 12. Potrzebną informację o kluczu można odczytać z nośnika danych i/lub można ją przechowywać w odtwarzaczu. Na fig. 10 pokazano urządzenie zapisujące do zapisu informacji na nośniku danych 11 według wynalazku, typu który można zapisywać albo zapisywać wielokrotnie. Podobne urządzenie albo sposób zapisu stosuje się do wytwarzania dysku wzorcowego do produkcji wytłaczanych dysków. Podczas operacji zapisu na nośniku danych tworzy się znaki reprezentujące informację. Znaki mogą mieć dowolną postać odczytywaną optycznie, na przykład w postaci obszarów ze współczynnikiem odbicia innym niż ich otoczenie, uzyskanych przy zapisywaniu materiałów, takich jak barwnik, stop albo materiał przemiany fazowej, albo w postaci obszarów z kierunkiem namagnesowania innym niż ich otoczenie, uzyskanych przy zapisie w materiale magnetooptycznym. Zapis i odczyt informacji do zapisywania dysków optycznych i formatowania użytkowego, korekcja błędów i reguły kodowania kanałowego są znane ze stanu techniki, na przykład z systemu CD. Znaki mogą być wykonane za pomocą plamki 23 generowanej na warstwie zapisowej za pomocą wiązki 24 promieniowania elektromagnetycznego, zwykle z diody lasera. Urządzenie zapisujące zawiera podobne elementy podstawowe co urządzenie do odczytywania opisane powyżej i przedstawione na fig. 9, czyli zespół formatujący 20, zespół napędowy 21 i zespół pozycjonujący 25, ale ma głowicę zapisującą 39. Dane użytkowe przekazuje się do zespołu wejściowego 36, który może zawierać środki kompresujące dla audio albo video. Odpowiednie środki kompresujące są znane. Z zespołu wejściowego 36 dane przekazuje się do zespołu łączenia danych 37, aby dołączyć dodatkowe dane sterujące zawierające wspomnianą informację o formacie. Łączny strumień danych do zapisania jest przekazywany do zespołu zapisującego 38. Głowica zapisująca 39 jest podłączona do zespołu zapisującego 38, który obejmuje na przykład urządzenie formatujące, koder błędów i koder kanałowy. Dane podawane na wejście zespołu zapisującego 38 są rozdzielane na sektory logiczne i fizyczne według wspomnianych ustalonych reguł kodowania i przekształcane na sygnał zapisu dla głowicy zapisującej 39. Zespół formatujący 20 jest dostosowany do sterowania zespołem wejściowym 36, zespołem łączenia danych 37 i zespołem zapisującym 38 poprzez linie sterujące 26 i do wykonywania procedury pozycjonującej, jak opisana powyżej dla urządzenia odczytującego. Zwykle urządzenie zapisujące jest także dostosowane do odczytywania, mając cechy urządzenia odtwarzającego i połączoną głowicę zapisująco-odczytującą. Urządzenie zapisujące zawiera także środki do umieszczania informacji o formacie, wskazującej parametry formatu zapisu.

9 PL B1 9 Zgodnie z wynalazkiem, zespół formatujący 20 urządzenia zapisującego jest dostosowany do zapisywania wzoru zakłócającego na ustalonym miejscu i zapisywania informacji o formacie na miejscu CPS innym niż ustalone miejsce. W dalszych przykładach wykonania urządzenia zapisującego zespół formatujący 20 jest dostosowany do zapisywania informacji o formacie, dostępie albo kluczu, jak określono wyżej dla nośnika danych w odniesieniu do fig. 5 do 8 i jak określono w zastrzeżeniach dla nośnika danych. Sposób zapisu do produkcji nośnika danych jest dostosowany do wykonywania funkcji zapisu informacji o formacie, dostępie albo kluczu, jak określono powyżej dla urządzenia do zapisywania. Na fig. 11 pokazano proces szyfrowania. Proces szyfrowania wykonuje się w przykładzie wykonania zespołu formatującego 20 urządzenia do zapisywania pokazanego na fig. 10. Szyfrowanie stosuje się do szyfrowania informacji o formacie na zaszyfrowane bajty DFD, jak omówiono powyżej w odniesieniu do fig. 7 i 8. Można zastosować każdy odpowiedni znany algorytm szyfrujący. Taki algorytm można zastosować do generowania słów losowych. Korzystnie, algorytm przetwarza 4 bajty w jednym cyklu. W pierwszym kroku 71 generuje się zaszyfrowany wektor inicjalizacyjny (E_IV) przy użyciu klucza DFK i zaczynając od liczby losowej IV dodanej do ustalonej stałej C w kroku sumowania 70. Otrzymany E_IV zapisuje się na nośniku danych. E_IV dodaje się do bajtów 0-3 zwykłej informacji o formacie w kroku sumowania 72 i przetwarza w kroku szyfrowania 73 przy użyciu początkowych wartości klucza z pierwszego kroku 71. Dostępne są teraz bajty 0-3 zaszyfrowanego DFD. Krok ten powtarza się 4 razy aż do ostatniego kroku 75 dla ostatnich bajtów DFD. 16 bajtów zaszyfrowanego DFD zapisuje się na nośniku danych. Na fig. 12 pokazano proces deszyfrowania będący dopełnieniem procesu szyfrowania pokazanego na fig. 11. Proces deszyfrowania wykonuje się w przykładzie wykonania sterującego zespołu formatującego 20 w odtwarzaczu. W pierwszym kroku 81 E_IV deszyfruje się przy użyciu DFK jako informacji o kluczu. Otrzymanego IV nie stosuje się bezpośrednio, ale inicjalizuje się proces deszyfrowania dla następnego cyklu. W następnym cyklu w następnym kroku deszyfrowania 83 deszyfruje się bajty 0-3 zaszyfrowanego DFD i dodaje do E_IV w kroku sumowania 82, aby otrzymać zwykłe bajty danych 0-3. Cykl powtarza się do odszyfrowania ostatnich bajtów zaszyfrowanego DFD w kroku deszyfrowania 85 i dodaje się do poprzedniego wyniku w kroku sumowania 84, aby otrzymać zwykłe bajty informacji o formacie. Chociaż wynalazek został wyjaśniony na przykładach wykonania przy użyciu audio i video, można go zastosować także dla danych komputerowych. W przykładach wykonania nośnik danych jest zrealizowany przez dysk optyczny, ale w rozwiązaniu według wynalazku można zastosować każdy inny nośnik, jak taśma albo transmisja radiowa, o ile informację o formacie dostarcza się na nośnik odpowiadający istniejącemu formatowi określonemu w ustalony sposób, którym nie można łatwo manipulować. Zastrzeżenia patentowe 1. Nośnik danych, zawierający informacje rozmieszczone zgodnie z określonym formatem zapisu, przy czym informacje są zapisane zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i zawierają w ustalonych miejscach (12) nośnika danych (11) informację o formacie wskazującą parametry formatu zapisu, znamienny tym, że w ustalonym miejscu (12) nośnika danych (11) znajduje się wzór zakłócający (CON), który to wzór zakłócający nadaje niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu, podczas gdy informacja formatu zapisu znajduje się w drugim miejscu, innym niż miejsce ustalone (12). 2. Nośnik danych według zastrz. 1, znamienny tym, że drugie miejsce jest przemiennie wybrane w ustalonym obszarze nośnika danych. 3. Nośnik danych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik danych zawiera informację o dostępie wskazującą miejsce informacji o formacie. 4. Nośnik danych według zastrz. 3, znamienny tym, że informacja o formacie umieszczona na wspomnianym drugim miejscu jest zaszyfrowana przy użyciu klucza szyfrującego. 5. Nośnik danych według zastrz. 4, znamienny tym, że nośnik danych zawiera informację o kluczu do deszyfrowania wspomnianej zaszyfrowanej informacji. 6. Nośnik danych według zastrz. 4, znamienny tym, że podczas gdy informacja o formacie zawiera informację adresową wskazującą pierwszy i ostatni fizyczny sektor obszaru danych użytkowych,

10 10 PL B1 wzór zakłócający (CON) zawiera pozorną informację adresową wskazującą pierwszy i ostatni fizyczny sektor obszaru innego niż obszar danych użytkowych. 7. Nośnik danych według zastrz. 6, znamienny tym, że pozorna informacja adresowa wskazuje obszar zawierający informację zapisaną zgodnie z innym formatem zapisu. 8. Nośnik danych według 6, znamienny tym, że informacja o formacie zawiera informację o kluczu użytkowym do przetwarzania informacji użytkowej. 9. Nośnik danych według zastrz. 1, znamienny tym, że wzór zakłócający (CON) zbudowany jest z samych zer albo sekwencji losowej. 10. Urządzenie do odtwarzania informacji z nośnika danych zawierającego informacje rozmieszczone zgodnie z określonym formatem zapisu, przy czym informacje są zapisane zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i zawierają w ustalonych miejscach (12) nośnika danych (11) informację o formacie wskazującą parametry formatu zapisu, zawierające zespół formatujący (20) do dostarczania parametrów formatu zapisu oraz zespół odczytujący (27) do pobierania informacji w zależności od parametrów formatu zapisu, znamienne tym, że zespół formatujący (20) jest dostosowany do wykrywania formatu zapisu nośnika danych (11), oraz że zespół formatujący (20) jest dostosowany do dostarczania ustalonych parametrów albo do pobierania informacji o formacie z drugiego miejsca, innego niż miejsce ustalone (12), gdy wykryty zostanie wspomniany format zapisu. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zespół formatujący (20) jest dostosowany do wykrywania formatu zapisu przez detekcję wzoru zakłócającego (CON) ze wspomnianego ustalonego miejsca (12) i/lub informacji o dostępie. 12. Urządzenie według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że zespół formatujący (20) jest dostosowany do pobierania informacji o formacie z drugiego miejsca, innego niż miejsce ustalone (12), w zależności od informacji o dostępie i/lub informacji o kluczu. 13. Sposób zapisywania informacji rozmieszczonych zgodnie z formatem zapisu na nośniku danych, w którym informacje zapisuje się zgodnie z ustalonymi regułami kodowania oraz umieszcza się informację wskazującą parametry formatu zapisu, w ustalonym miejscu (12) na nośniku danych (11), znamienny tym, że zapisuje się wzór zakłócający (CON) w ustalonym miejscu (12), który to wzór zakłócający (CON) nadaje niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu i zapisuje się informację o formacie w drugim miejscu, innym niż miejsce ustalone (12). 14. Urządzenie do zapisywania informacji rozmieszczonych zgodnie z formatem zapisu na nośniku danych, przy czym urządzenie to zawiera blok zapisu obejmujący zespół formatujący (20) oraz zespół łączenia danych (37) i zespół zapisujący (38) informacje zgodnie z ustalonymi regułami kodowania i umieszczający informację o formacie, wskazującą parametry formatu zapisu, w ustalonym miejscu (12) na nośniku danych (11), znamienne tym, że zespół formatujący (20) jest dostosowany do zapisywania na ustalonym miejscu (12) wzoru zakłócającego (CON), nadającego niepoprawne wartości parametrom formatu zapisu oraz do zapisywania informacji o formacie w drugim miejscu, innym niż ustalone miejsce (12).

11 PL B1 11 Rysunki

12 12 PL B1

13 PL B1 13

14 14 PL B1

15 PL B1 15

16 16 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)