CN1367981A - 传送在视频信号的可视部分上的数据的方法 - Google Patents

Abstract

一种将所发送的视频信号(11)的可视部分中的数据(21)编码的方法,它不会影响接收视频信号的显示,并用于将接收视频信号(13)中的数据解码(11)。所要发送的称为数据码元(21)的每一数据比特组与若干个较长的预定码片(23)序列之一关联。每一码片序列都被划分为多个码片(23)行,并且每一码片行都与其反相行一起成对地被插入到所处理的各自的成对的行中,以检测它们表示的码片行,然后将该若干个码片序列中的每一个与所检测的码片行进行相关,以便得到相关量值。具有最大相关量值的码片序列被选为要发送其数据码元的码片序列。

Description

传送在视频信号的可视部分上的数据的方法

技术领域

本发明涉及视频信号上的数据传送，尤其涉及模拟视频信号的可视部分上的数据传送。

背景技术

过去，尝试了一些方法，试图将数据叠加到视频信号上。最普通的方法是在垂直消隐期间(比如在产生闭路字幕信号(closed captioningsignal)时)插入数据。另一种方法是将数据置于视频信号的可视部分上。后一种方法的一个优点在于，它可以用光学方法和用电学方法检测数据。

Broughton等人申请的专利号4,807,031中公开了光学检测方式的一个例子。该专利中所公开的基本技术是，通过提高和降低某一指定视区内连续水平行的亮度来表示数据。由于相邻两行的平均亮度保持相同，因此，眼睛觉察不到这种影响，但通过合适的接收机来感测亮度的交替提高和降低，使得可以检测到该数据。如Broughton等人的专利中所述，这种技术等同于在视频信号上叠加7.867kHz的副载波频率，这种副载波频率可通过适当的滤波来检测。Broughton等人还给出了如何判断哪些区域可以让数据叠加。例如，太白或太黑的段都不适合插入数据。

本发明的总目的在于，通过以相反的方向改变成对的行的亮度，将数据插入到视频信号的可视部分上，要做到这一点，应考虑采用比现有技术所能达到的高得多的数据速率和精确得多的数据检测方法。

本文中，术语“视频信号”适用于视频传输中常用的标准NTSC、PAL或SECAM信号的任一表示方式，包括：模拟形式，直接数字化数值表示方式，基于CCIR 601/656标准的数字表示方式，计算机表示方式(如RGB或YUV)，或其他简单地由标准视频的直接数字化表示方式数值变换得到的数字表示方式。(只要能确定信号是如何被数字化的以及数字化后信息没有丢失，就可以根据任一数字化方式进行编码和解码。)

发明内容

数据以数据比特组(称为码元)的形式进行传输。每个码元都使预定数目个较长的预定“码片”序列(称为PN序列)之一与其关联。为任一码元所发送的PN序列被划分为多个码片行。每一码片行都与其反相行一起成对地被发送，发送时分别将它们插入到视频信号的各对行扫描中。例如，每个代表4个数据比特的码元都可以使16个各有80个码片的PN序列之一与其关联。任一要叠加在视频信号上的这种PN序列被划分成4行，每行20个码片。每一码片行都以其常规形式和以其相反形式被发送，这样，共有8行(每行均有20个码片)，以便可以在视频信号的各自的行扫描中分别加上或减去这些行。

对接收到的成对的行扫描进行处理，就可以提取出它们所表示的20个码片。这可以这样来完成：将这两个行扫描相减，以便最大限度地减小视频的影响，并在每一码片期间将差信号积分。由于在一个行扫描中加上原始PN序列中的每一码片，而在另一个行扫描中减去该码片，因此，当将这两个行扫描相减时，不仅可以使视频影响最小，而且还可以将码片幅度加倍。在以这种方式对所有80个码片对进行处理得到80个“积分码片值”后，将接收到的代码与16个可能的PN序列中的每一个进行相关，以达到最佳匹配。所发送的码元被认为是其PN序列与接收到的代码具有最强相关的那个码元。

附图说明

根据结合附图所作的详述，可以看到本发明进一步的目的、特征和优点，其中：

图1描述了与各个码元关联的典型PN序列被叠加到视频信号的行扫描中的方式；

图2描述了在每一视频场中何处发送数据；

图3描述了在视频信号广播点的示例编码器；

图4A和4B包括了表示编码过程的流程图；

图5描述了电视接收机中的示例解码器；

图6A和6B包括了表示接收机中的处理过程的流程图；

图7说明了如何得到每个“积分码片值”；

图8说明了本发明的相关过程；

图9A说明了行与行之间视频偏移量的影响，而图9B说明了这种偏移量为何会导致解码错误；

图10规定了排除行与行之间偏移量引入的差错所采用的规则，并提供了一个采用这些规则典型例子；和

图11说明了一些优选的参数值。

具体实施方式

本文中，PN(伪噪声)码是一连串1和0，其中，1和0出现的概率均为50％，并且任一比特的值都与前一比特的值无关。伪噪声发生器(其中许多在技术上都是已知的)提供一种类似于掷硬币所得到的正/反面序列那样的序列，但是，任何一种模式都是可重复的，只不过要在同样的状态下起动发生器。本文中，PN序列是所有可能的PN码中的特定的一连串1和0。

本发明的通信方法是为PN序列中的每个0或1都产生一个“码片”。码片只是相当于在视频信号中加上或减去的一个DC电平，而且其持续期间相当于PN序列中的一个1或一个0。码片被定义为可能的转变点之间的时长。

图1描述了一个16码片的PN序列，代表一个要被编码的4比特码元。直接在视频信号上通过简单地产生4个码片及其反相来对数据比特进行编码并不好。也难以无差错地对输入视频信号进行解码并提取出码片值。即使在一组比特中加进标准纠错码一般也不能无差错解码。为此，采用一种统计方法。不是以4个码片(加上其反相共8个)的方式来发送4比特信息，而是发送更多的码片。使不同的16码片的PN序列与每个4比特码元关联。在接收机中，将接收到的PN码和与16个码元关联的16个PN序列相比较，于是，这16个PN序列中的与所检测代码最强相关的那个PN序列被认为是所发送的序列，据此可以确定原始4比特码元。

图1描述了在视频信号中用码片来表示4比特码元0101的方式。有一个16码片的PN序列，它与该4比特码元单独关联。该16码片序列被划分成4个子组。每个子组在两个成对的行中被发送两次(尽管这些行和子组不必是连续的)，其中第二行是第一行的反相。因此，图1中所示的具体的PN序列的前4个码片是1011。用于对PN序列进行编码的视频的第1行表示这4个码片，其中，1用加在视频信号上的一个小正电压来表示，而0用加在视频信号上的一个小负电压来表示。(为简明起见，在整个图1中，视频信号被示为固定灰色电平，即幅度恒定。)第二行是第一行的反相，其中值为1的码片变成加在视频信号上的一个小负电压，而值为0的码片变成加在视频信号上的一个小正电压。所考虑的PN序列中的后续4个码片0100以相同的方式如第3行和第4行中所示。因此，需要8行来表示16个码片，它们依次与4比特码元(所要发送的最终信息)关联。

在整个描述中，假定，每个4比特码元使16个单独的16码片的PN序列之一与其关联。在实际实施中，最好选用每行20个码片。这样，要使用80码片的PN序列，就用8行得到80个码片及其反相来表示4个比特。这样，在检测中可以提供精确得多的精度。只是，为简明起见，在整个描述中以每行4码片为例。本发明的原理很容易扩展到任意长度的PN序列，以及扩展到表示任意多个数据比特的码元。

使用每行多个码片(尤其在本发明的优选实施方式中使用每行20个码片)得到一个扩展到宽频率范围的信号频谱。这一结果是一种扩频通信方式。这种通信技术最初发明用于军事。其思想是，将所发送信号的频谱扩展到宽频率范围，使得，任意窄范围都只含有少量信号能量。这样，就可以使信号躲过监测小频率范围的扫描器的侦察，同时，还可使信号合理地免受单频干扰机的干扰。鉴于任一频率上的低能量，因此，当数据信号和视频一同在TV监视器上显示时，该数据信号很少显现，这正是本发明中采用这种技术的优势所在。

图2示出了码片在视频信号场中的布局。第1-21行构成垂直消隐区间和置于这些行上的任意VBI信息(比如，闭路字幕)，在技术上这是已知的。在本发明的优选实施方式中，发送码片的一种同步模式。一旦检测到同步模式，任何接收机中的解码器就可以同步操作，因为，已知道码片行在何处跟在该同步模式之后。同步模式本身可以是16个PN序列之一，或者它也可以是一个不同的序列。即使它是与可被发送的16个码元关联的16个序列之一，每个接收机也都知道一整场中检测到的第一个PN序列是同步模式，而不是与码元关联的码片序列。检测同步模式可以采用与检测其他码片序列一样的方式，这将在后面描述。

在本发明的优选实施方式中，同步模式开始于第25行。然而，在接收信号中，它可能提前到第23行或推迟到第27行开始。其原因是，由于去掉了同步脉冲后再重新插入水平和垂直同步脉冲，从而编码器后视频信号的处理可能使首行上移或下移一、两行。因此，解码器必须稍早一点开始寻找同步PN序列并继续往后寻找一会儿。同步模式包括8行。同步模式在第25-32行被编码。在同步模式开始时，接收机查看到的首行是第23行，而末行是第34行。

数据紧跟在同步模式后面。8个码片行用于所发送的各个码元。因此，如果数据开始于第35行，则可被使用的最后一行是第258行。因此，有224个码片行，共有28组，每组8行。每8行码片表示4比特(本发明的举例实施方式中，每个码元表示4比特)，因此，每场表示(28)*(4)个数据比特。当场频为每秒60场时，数据速率为每秒7200比特。

应当注意，可以采用标准纠错技术，这样可降低比特率。不过，纠错本身并不属于本发明的内容。此外，还希望能通过标准的数据压缩方式来提高数据速率。总之，估计在一般应用情况下比特率将略小于每秒7200比特。

在继续描述编码硬件和编码过程之前，最好先弄清楚图7的解码过程，这是因为，解码步骤实际上也发生在编码过程中。图7中的前两幅图描述了码片模式为1001的两个连续的视频行。在第1行中，对于值为1的每个码片加上一个小电压，而对于值为0的每个码片减去一个小电压。对于成对的第2行，加减操作相反。

图7中的第三幅图表明了每行中各码片期间的积分结果。实线表示第2行中各码片期间的积分，类似地，虚线表示第1行中码片的积分。小圆点表示的值是第1行中各码片上的最终积分结果，从而反映出视频信号本身的积分和叠加码片值。记号×表示的各个值是第2行中各码片上的积分值

图7中的最后一幅图表示本文中所述的“积分码片值”。积分码片值只不过是第1行中码片上的积分与第2行中相应码片上的积分的差值。图7中，第1行中第一码片的积分大于第2行中相应的反相第一码片的积分，因此，这对码片的积分码片值是正的，在最下面的图中用1表示。而第2行中第二码片的积分大于第1行中第二码片的积分，因此，积分码片值是负的，在最下面的图中用0表示。有关第三和第四积分码片值的讨论与此类似。

尽管前两幅图中所示的视频信号在所有码片上都是不变的，实际上，视频信号是不断变化的。因此，在这些码片上作出的积分是多值的，这就是积分码片值。必须懂得，积分码片值可能不能实际反映出哪些码片是正的，哪些码片是负的(或者，更准确地说，哪些码片在一行中以正值发送在下一行中以负值发送，哪些码片先以负值发送再以正值发送)。如果行与行之间视频信号变化很大，那么，得到的积分码片值将受视频控制，而不受极性相反的码片中先被发送的码片控制。

相关过程如图8中所示。实际上，将16个PN码片序列中的每一个都与16个表示所发送的PN码的积分码片值相关。无论哪个只要具有最大相关值就是“胜利者”，因此接收到的PN码被认为可以表示所关联的4比特码元。

图8中的第一假定是，积分器增益和码片持续期间是这样设置：每个积分码片值为+0.1或-0.1伏。实用中，积分码片值是多值的，而图8中的例子相应于图7中的简单化的双值例子。在整个描述所用的例子中，相关过程涉及一些16码片序列(相应于4个行对子，每对有4个积分码片值)。还假定，只针对两种可能性1001(正确模式)和1110来检验图7中的积分码片值1，0，0和1。

相关过程如下所述。针对接收到的PN码计算出的积分码片值与所有可能的PN序列进行相关。可以为每一可能的PN序列都提供一个累加器(对于图7和8中的例子，只需要两个这样的累加器)。每一积分码片值可根据每一可能的PN序列的相应位置上的码片的值来处理。对于PN序列的任何为1的码片，将所计算出的与该位置相应的积分码片值加到该PN序列的相关累加器中。如果码片为0，那么从相关累加器中减去积分码片值。如图8中所示，对于PN序列1001，依次有+、-、-、+运算。由于从图7中可以看到，第一和第四积分码片值是正的，而第二和第三积分码片值是负的，减去负量值得到正结果，因此，所有四个积分码片值(绝对值均为0.1伏)将使相关累加器中的值递增，总数为0.4。(通常，图8中的相关累加器值的每一增加或减小量都是0.1伏，这是因为，在这一简单化的例子中，所示的所有积分码片值都有相同的绝对值。实用中，积分码片值是多值的。)

另一方面，对于PN序列1110，有+、+、+、-运算。后三个运算(加上图7中第二和第三个负积分码片值，以及减去图7中第四个正积分码片值)使得在将第一积分码片值加到累加器中后所得到的原来+0.1的累加器值依次被减了三次，最终结果为-0.2。因此，前一PN序列1001具有最大相关值，从而可以认为接收到的PN码是PN序列1001。

在本主题发明中，象上述专利号4,807,031中那样，可以采用极性相反的电压对成对的连续行进行编码。如图7中所示，基本思想是，将这两行相减，所剩下的全是数据信号(假定，将这两个行扫描相减可以消除视频)。当然，连续行扫描通常是不完全相同的，这正是积分码片值的值经常不能准确地反映码片极性的原因。正是图8中所示的这种统计技术，使得可以相当精确地识别被编码的原始码元。本主题发明与上述专利号4,807,031中的情况的主要区别在于，不是利用每场的单个结果或针对至少一组行扫描的单个结果，而是利用高得多的数据速率，因为在本发明中要对各个码片进行处理。(事实上，甚至同一行中的各码片幅度也未必要求相同，这将在后面描述。)此外，涉及相关技术的解码过程也完全不同于现有技术中所用的解码过程。

由于每个数据码元有4个比特，因此，可认为需要16个PN序列来表示这4个比特。事实上，到目前为止本发明所描述的正是这种情形。如果每个码元有不同的PN序列，那么，必须计算出16个相关，才能得到每个计算的积分码片值序列。然而，需要有一种将计算量减半的方法，这可以按如下本发明的举例实施方式实现。

只用8个PN序列来表示16个码元。本发明中，每一码片值的行伴随有一个具有反相码片值的行。这一技术是本发明的核心，因为，有了码片的互补行，就有望抵消积分码片值中的视频信号。由于每一码片都以其常规形式和反相形式被发送，显然，首先发送反相形式实际上表示有某些不同之处。事实上，图7中，如果先发送第二行的话，那么两行中的每一积分码片值都可能具有符号相反的量值。(不过，未必一定如此，因为两行中的视频可能完全不同。)这意味着，虽然只需8个PN序列来表示16个码元，但是每个PN序列可能表示两个码元之一，这取决于是对常规形式还是对反相形式编码。在相关过程中，“胜利者”是16个码元中其相应的PN序列(考虑到是先发送常规形式还是先发送反相形式)具有最大绝对量值的相关值的一个码元。在这种情况下，-2000是战胜+150的“胜利者”。这样，对于每一接收的PN码，只需计算8个相关，而不是16个相关。

图3中示出了编码硬件。输入视频被输入到10比特模-数转换器10，而转换器的输出被输入到数字积分器12和一整场延时存储器14。在本发明的优选实施方式中，所有处理都在数字域中进行(尽管未必如此)。线路8上的水平同步信号使数字积分器与每一行扫描同步，以便于提取码片值。

积分器处理接收到的视频信号并将积分码片值输入到数字信号处理器16的输入端。由于水平同步脉冲通过线路8被输入到数字积分器，而数字积分器与数字信号处理器之间通过线路18来传送控制信息，因此，数字信号处理器可以开始寻找第23行中的同步模式。检测同步模式的方法将在后面描述。(尽管未示出，但对熟练技术人员而言，显然，垂直同步脉冲也可以很方便地用来使数字积分器同步。)

假定，实际上输入视频信号上可能已经叠加了数据。编码器可被要求增加原始数据。例如，广播可以包括与国内连锁商店的比萨广告有关的数据。在单独的TV台，可能有必要将“本地”数据(比如，涉及用户怎样才能订购本地交付的比萨的数据)加到视频信号中。这正是编码器实际上必须检测可能出现在输入视频信号中的数据的原因。所要完成的是要有效地从视频信号中取出这一数据，以便将该数据与新数据组合，然后再在“干净的”视频信号上将这一复合数据全部编码，这将在后面结合描述处理过程的流程图来描述。事实上，输入视频信号中的码片成分实际上并不先从视频中去除。而是，先由数字信号处理器来存储这些成分(这由积分码片值来确定)，当有新数据加到视频信号中时再从视频信号中减去这些成分，然后再广播视频信号。

输出的码片幅度通过线路20被输入到数字加法器22。数字信号处理器确定整个场所要求的码片值。由于延时14引入了等于整个场的延时，因此，当该场进入到数字加法器时，数字信号处理器可以在场起点将新的码片幅度输入到该场。

正如以上关于解码过程所述，将成对码片中一个码片上的积分减去另一个码片上的积分得到积分码片值结果(理想情况下该结果不受视频信号本身的影响)，并可表示码片的幅度(或者，更准确地说，减去负值，结果得到码片对中每个码片的幅度的两倍)。利用这种积分码片值，可以从输入视频中减掉原始码片(假定视频减法过程是理想的，并且根据半积分码片值得出码片幅度)，与此同时，加进新的码片。编码器(如后面所述)根据视频信号的性质将使用不同幅度的码片。知道原来的积分码片值的好处在于，可以认为，这些积分码片值被准确地确定，以供首先将这些值加到视频信号上的编码器正在处理的视频场所使用，并且，最初就可为现在所要编码的视频信号中的相同码片位置选择同样的幅度。

输出数字场数据输入到10比特数-模转换器26的输入端，它产生一个模拟输出视频。作为数据是否已被正确加到视频信号上的最终检验，由数字积分器28来处理(数字加法器22输出端的)输出视频信号，该数字输出是通过线路30被输入到该积分器的。模拟输出中的水平同步脉冲通过线路32被输入到数字积分器的输入端。控制线路34使数字信号处理器16可以控制数字积分器28，其控制方法与数字信号处理器控制数字积分器12的方法一样。数字积分器28得出积分码片值，并输入到数字信号处理器的输入端。它们被称为输出积分码片，而不是输入积分码片，这是因为，与原来输入中的码片相比，它们表示输出视频信号中的码片。数字信号处理器实际上将输出积分码片所表示的数据解码，并检验该数据是否已完全加到视频信号中。(虽然在后面将要描述的流程图中并未示出这一最终检验，但解码过程与任何接收机中所完成的解码过程相同，如后面所述。)

数字信号处理器16在微处理器38的主控下工作，微处理器还与存储器40和串行输入/输出线42通信。微处理器的工作细节对理解本发明而言并不重要。微处理器确定文本是否要加到视频信号中，这基于输入视频信号(若有的话)中已有的文本以及数字信号处理器16与微处理器38之间的双向通信。

如果数据在视频信号上编码错误，则要在最终检验中通过对输出积分码片的处理来查明。不及时的话将什么也不能返回——因为视频已被发送。所做的这一切都是为了利用这样一则消息对随后的场进行编码，在这则消息中，有效地通知每个接收机前一整场中的数据应被忽略。然后，在当前场中将该数据重新编码。

还有许多其他情形，可以很好地将文本或数据加到已在输入视频上的文本或数据中。例如，本地麦当劳总经销商可以将“Coke”加到麦当劳正在提供的“Big Mac”中，或者，可以对优待券进行检验。所有这些由微处理器在较高层中完成，而与本发明无关。本发明涉及如何将数据编码和解码，而与数据表示的内容无关。类似的讨论还适用于例如纠错协议，这种协议可以很好地使用，但并不属于本发明的内容。

图4A和4B包括编码过程的流程图。开始于最初可视水平行之一中的同步模式被加到视频中，其方法类似于如何加其他码片模式的方法，如后面所详述。为了便于画图，流程图中并未示出同步模式的插入。该模式包括一个特殊的PN序列，它共有8行，如前面所述。

在步骤11中，将下一个输入视频场解码。该解码过程与后面所述的关于在接收机中进行的解码过程相同。如上所述，只要信号上有数据，输入视频信号就必须被解码。如果有数据，那么重写整个场的数据，这是因为，在加数据时，可能必须重构整个场，而不只是将码片加到与原先“填充”在该场中的数据相应的位置，也不只是将数据加到没有数据的位置。如图7中所示那样，计算出积分码片值，然后，在步骤25中，信号处理器存储这些值。在步骤13中，检验在输入视频上是否有数据。如果有，那么，在步骤15中，将数据解压缩(如果数据原先已被压缩的话)，再进行纠错(如果原先的数据是通过纠错发送的话)。如上所述，纠错和压缩是在较高层中进行的，而不是在本发明的方法中所涉及的步骤中进行的，因此并不属于本发明本身的内容。

在步骤17中，检验视频信号中是否有新数据可用的空间(即，是否存在无码片的行，或者是否有只表示没有意义的“填充”模式的行)。如果没有，则返回到步骤11，对下一个输入视频场进行处理。当前场只通过一整场延时存储器14被发送而不会有变化。

而如果在步骤17中判定有新数据可用的空间，那么，将新数据加到原数据，可以将该数据压缩，并可以加入纠错码。所有这些都是由微处理器38完成的。由于输入到数字处理器16的积分码片值表示原来的码片幅度，因此，在步骤21中，可以确定每个8行组的原编码电平。在步骤23中，针对8行中的表示码元的各个码片，形成一个表，指出视频中所要加上或减去的幅度。

在步骤21中，确定表示4比特码元的每个8行组中所有码片的原编码电平。各码片可以有不同的幅度，但难以确定它们在原来编码时的情况。最好的办法是估算出一组码片的原编码电平，然后，用与特定码元相应的所有这些码片来估算出与该码元相应的16个码片的平均编码电平。这就是为什么在步骤21中要为与每个码元相应的8行组估算原编码电平的原因。在这一过程中，并不使用所有的积分码片值。在步骤11中，当第一次将输入视频场解码时，太大的积分码片值将忽略不用。(当详细讨论解码过程时，可以清楚地看到这一点。)因此，在步骤21中，甚至并不是所有的积分码片值都可用来估算原编码电平。对于表示各码元的所有码片，码片幅度表中有相同的值。该值只是一个估算值，这是因为，如果行与行之间的视频变化很大，那么各个积分码片值本身不可能精确地反映出码片幅度之间的差别。不过，初始估算是原编码电平。经后面所述的修改，这一电平可用来去掉在被处理的8行中的所有原来的码片。应当理解，码片幅度表是根据步骤11中确定的码元所建立的。有一些码元，它们在解码处理过程中具有最大的相关值，这样，就可以知道该场中与每个码元相应的16个码片。在步骤23中，术语“反相模式”是指这样的情况，所存储的码片幅度用于使视频信号中的码片反相，换言之，将它们消除。

如果在步骤13中判定输入视频上没有数据，那么微处理器38为新场建立数据。这在步骤27中进行。由于输入信号中没有码片，因此，什么也不用去除。于是，在步骤29中，最初在码片幅度表中为所有码片存储的都是0。

当处理过程进至步骤31时，码片幅度表包括的要么都是0，要么是“反相”值(这些值可以很好地从视频信号中去除原来的码片)。因此，在步骤31中，系统可以开始为新数据加入码片幅度，就好象开始时没有码片。微处理器确定要编码的数据，然后确定PN序列。数字信号处理器针对新数据将尽可能低的码片幅度加到码片幅度表中。任何积分码片值都是码片长度、积分器增益以及码片幅度的函数。系统知道码片长度和任何接收机的积分器增益，因此，可以认为在步骤31中使用每个新码片的最低码片幅度。

此时，码片幅度表包括要加到视频场中各位置上的码片的值。每个值等于用来消除输入视频中原来的码片的电压估算和将增加新码片的电压的总和，这样它就可以精确地被解码。现在可进行检验(完全在数字域内)，以查看在接收机中是否可以很好地将输出视频解码。将步骤25中所存储的每个积分码片值加到码片幅度表中任何码片对所引入的积分码片值成分中。步骤33中计算出的和值表示任何接收机中所要计算的积分码片值。(实际上，由于码片幅度表表示要加到视频信号中的码片幅度，因此输入积分码片值并不加到该表中，并且，在检索过程中不应改变这些值。可用一个辅助表来进行检验。)

在步骤35中，将模拟的视频信号解码。该信号是模拟的，因为还没有得到实际模拟信号的抽样。而是，利用步骤33中所得到的积分码片值。在步骤35中，进行通常的解码过程，该解码过程将在后面详述，但体现了图7和8中所述的算法。在步骤37中，检验是否所有码元都已被正确解码。(不言而喻，许多码片会得到与被发送的PN序列中的码片不相符的积分码片值。最希望的是，统计检验可得到该场的正确码元“胜利者”。)检验是指检查该场中所表示的所有码元数据比特是否正确。如果所有码元解码错误，那么，在步骤39中，相关PN序列中的相应码片使其码片幅度表中的幅度提高一定的量(例如，最大峰峰值的20％)。(提高码片幅度的类似技术尽管在上述Broughton等人的专利中并没有描述，但实际上可利用Broughton等人发明的商用方法来实现。)如果任一码片幅度超过了最大允许码片幅度(如步骤41中所判定)，那么，在正被处理的场中不存储数据，而是返回到步骤11。而如果所有码片幅度都不超过最大值，那么，在步骤43更新码片幅度表，然后，在模拟的编码和后来的解码过程中，将输入积分视频码片值加到码片幅度表中，以便重复上述过程。

最后，如果所有比特解码正确，那么，随着该场从一整场延时存储器14发出，在加法器22中将这些码片相加(需要的话)。然后，系统返回到步骤11，以便对下一个输入视频场进行解码。

如果，在步骤41中判定不可能提高错误PN序列中的码片的幅度，从而不超过最大值，那么，不是在场中不发送数据，而可能在模-数转换器10的输入端发送带有数据的视频。(转换器可以是8比特的、10比特的、12比特的或其他任何合适比特值的。)尽管可能重构数据的场不太可行，但仍可以使该场与其原始数据一起被广播。

解码器如图5中所示。输入视频被输入到10比特模-数转换器50。视频同步分离器56从视频中提取出水平同步脉冲，并将这些脉冲输入到数字积分器52的触发输入端。这样，数字积分器可以得到每个码片上的积分，并计算出如图7中所示的积分码片值。这些值被发送到微处理器54，该微处理器还可以得到来自视频同步分离器的同步信息。微处理器判断那些码元与接收到的PN序列相应。回想一下前面所讨论的内容，解码过程最好是在编码期间在图3中所示的编码器的输出端以硬件方式实现。编码器必须完成多得多的处理，而其微处理器比每个解码器的微处理器能力更强。因此，可以以软件方式而不是硬件方式来完成整个编码过程中步骤11中的解码过程。不过，不论以什么方式进行解码，这两种情况下的解码过程的逻辑都是一样的，因此，在这两种情况下，可以使用硬件或软件。

图6A和6B是解码过程的流程图。积分码片值的产生结合图7已作了描述，而图8说明了利用图7中的结果的相关过程。该流程图严密地说明了如何和何时得出积分码片值，以及进行相关处理的方法。

在步骤51和53中，系统寻找垂直和水平同步。当检测到新场的第一个水平同步时，判断是否该是检查同步PN序列的时候了。在步骤55中，系统开始寻找第23行中的同步序列，即使该序列在场中的第25行被编码。如前面所述，其原因是，后编码器处理可能使首行上移或下移一、两行。因此，解码器必须稍早一点开始寻找同步PN序列并继续寻找一会儿。

在12行数据使其码片被积分后，同频PN序列已在那些行中的第8行中被发送。将同步PN序列与从前8行得到的16个积分码片值相关。相关结果在步骤57中被保存，然后，在步骤59中，检验其中可能具有同步码片的最后一行(第34行)是否已处理完。如果没完，则返回到步骤53。同步PN序列首先与从第23-30行得到的积分码片值进行相关。下一次，是与从第24-31行得到的积分码片值进行相关。继续这一过程，最后一次是同步PN序列与第27-34行中的16个积分码片值进行相关。(如前面所述，同步PN序列可以是用来表示4比特码元的PN序列之一，或者它也可以是一个完全不同的序列。)

在步骤61中，确定最大同步相关结果。这样可以安排表示数据的码片中的首行。在同步序列之后，第一数据PN码立即启动。(最大同步相关结果必须比次最大值高出至少100％，否则，忽略整个检验，而系统等待一个新的场。)

在步骤63中，积分并保存下一个数据PN码的8行，然后计算出积分码片值。通过将码片期间的视频信号积分，再将这两个积分值相减，可以得到积分码片值，或者，也可以先作减法后积分。然后，在步骤83中，系统选择要与接收数据码进行相关的8个可能的PN序列中的第一个。

检验所有积分码片值是否太大。检验中所用的阈值对每个系统都是唯一的。在步骤65中，得到新PN码的第一积分码片值，并在步骤67中，检验该值。例如，如果值大于理想视频情况下(即一对中两个码片期间有相同的视频)积分出的最大值的1.5倍(或者，在别的例子中为2.0倍)，那么，积分码片值一定过分受到了视频信号的影响。例如，如果可能加到视频信号上的最大幅度为30毫伏，那么，这两个码片的积分码片值应是(30毫伏)*(2)*(以毫秒为单位的码片宽度)*(积分器增益)。注意，该式中不含视频，这是因为，在理想视频情况下(即两个码片期间的视频相同)视频已抵消。此外，计算中使用因子(2)是因为减去负30毫伏的码片幅度所造成的。(或者，如果第一码片为负数，那么最终结果也是其幅度的两倍，只是其值为负数。)如果在成对的码片期间成对的水平行不同，那么所有积分码片值都可能会太大。如果该值不太大，那么，在步骤69中，将该值计入所检验的PN序列的相关累加器中。参照图8，针对8个(最初在从来没有反相码被发送的情况下，为16个)可能的PN序列中的每一个的相关累加器只是一个加法器。在和值中加上或减去各积分码片值，这取决于PN序列中相应码片的值。每一累加器都可能是正数或负数值。

在步骤71中，进行检验，以判断前一积分码片值是否太大。如果不大，分支到步骤85，该步骤的用途将在后面描述。而如果前一积分码片值太大，则不再进行当前积分码片值的处理过程，并直接分支到步骤73。在此，判断所检验的PN序列的所有码片是否已处理完。如果没有处理完，则返回到步骤65，得到下一个积分码片值。在步骤75中，只有当处理完所检验的PN序列的所有16个积分码片值之后，才执行这一步骤，在该步骤中，判断是否已将所有16个PN序列与正在被处理的16个积分码片值进行了比较。如果没有比较完，则在步骤79中选择下一个PN序列，再返回到步骤65以处理第一个积分码片值，此时使用刚选择的PN序列。

最后，在步骤77中，将具有最大相关累加器量值的PN序列选定为“胜利者”。如上所述，正数和负数值与16个PN序列中的不同序列相应。在步骤81中，检验是否已处理完该场的所有数据。如果已处理完，则返回到步骤51。如果尚未处理完，则返回到步骤63，以便能处理下一个数据序列。

问题是，怎么来处理步骤67中被判定为太大的积分码片值。另外，当在步骤67中判定当前积分码片值并不太大时，也尚未作出要完成怎样的附加处理的描述，而步骤71中所判断的前一积分码片值的情况也存在同样的问题。下面，首先描述后者的步骤进程，然后再描述第一积分码片值。

在每个PN序列的第一反复中，当在处理第一积分码片值时，不存在前一积分码片值，因此对步骤71的检验的应答结果被设置为“是”。如果第二积分码片值不太大(如步骤67中所判定)，那么在步骤69中再一次将该值计入正被处理的PN序列的相关累加器中。此时，当执行步骤71时，已存在前一积分码片值。如果该值不太大，那么，在步骤85中检验当前和前一码片值是否与所检测的PN序列相匹配。步骤85旁边的图表表示，如果所检验的PN序列在所讨论的两个码片位置具有00或11，并且如果两个积分码片值符号相同，那么分支到步骤89。回想一下前面所讨论的内容，因为PN序列可以首先以其常规形式被发送或首先以其反相形式被发送，随后对应的是反相形式或常规形式，因此，无论哪种符号的积分码片值都可以提高所检验的特定PN序列的相关值(这是因为，最终“胜利者”是具有最大绝对量值的相关值，即使它是负的)。因此，只要在步骤85中是“匹配”的，就表示有与所检验的PN序列相应的两个连续的积分码片值。由于一行中有两“击”，因此，被处理的输入PN码更有可能与所检验的PN序列相符。由于这个原因，不仅在步骤69中将该积分码片值计入(加上或减去)相关累加器，而且还根据步骤85所判定的匹配结果将它再次计入。

再者，如果前一积分码片值与当前积分码片值不同，那么这些积分码片值可能比前一和当前值符号相同时还要好。这是因为，如果相邻码片不仅与所检验的PN序列匹配而且极性也不同，那么极可能不存在影响积分码片值符号的行与行之间视频偏移量。为此，在步骤89中，检验前一码片的符号与当前码片的符号是否相同。最后的结果是，如果两个连续的积分码片值的极性与所检验的PN序列中的相应码片都不相匹配(在步骤85中判定)，那么，分支到步骤73，然后在步骤69中只一次将当前积分码片值加到相关累加器中。如果当前积分码片值和前一积分码片值与所检验的PN序列中的相应码片都相匹配(在步骤85中判定)，而且在步骤89中判定它们符号相同，那么，在步骤87中，根据步骤85中所判定的存在一个至少有两个与所讨论的PN序列相匹配的积分码片值的序列，在相关累加器中又一次加上或减去当前积分码片值。最后，如果在步骤89中判定当前积分码片值与前一积分码片值符号不同，那么，在步骤91中将当前积分码片值又再次计入相关累加器中。

步骤81、93、95和97尚未讨论，要理解这些步骤需要同时考虑图9A、9B和10。步骤67中检验的是正被处理的积分码片值是否太大。如果太大，则意味着，行与行之间的视频有变化，使得，各自成对的两个码片期间的积分之间的差值超过了两个极性相反的码片之间最大差值，因而，积分码片值与视频的关系太大。如果对于对比输入数据序列被检验的PN序列，前一码片与当前码片极性相同，那么，无法对积分码片值作处理，分支到步骤73。事实上，被处理的积分码片值可以忽略，从而不必在所检验的PN序列的相关累加器中加上或减去该值。这只意味着，所检验的PN序列不太可能是“胜利者”。但是，如果所检验的PN序列的前一码片与当前码片极性不同，那么，在步骤93中，将当前积分码片值减去前一积分码片值。如果差值太大(其含义将结合图10来描述)，那么，同样无法利用当前积分码片值，分支到步骤73。但如果差值不太大，那么，在步骤97中将该差值计入到相关累加器，然后再进至步骤73。参照图9A、9B和10可以很明白这一技术的工作原理。

参照图9A，图中示出了两个连续的具有反相码片模式的视频行。可以看到，最重要的一点是，第一幅图中，视频的值为0.5伏，而第二幅图中，视频的值为0.2伏。如果最大峰值码片幅度为0.1伏，显然，两个视频偏移量之间的差值大于码片的峰峰值的三倍。图9A中的第三幅图假定积分器增益为1，并且，对于这种情况，考虑到视频偏移量，那么可以看到，积分码片值中有两个为0.4，另两个为0.2。所有这四个值都太大，它们明显地反映了不同的视频偏移量。

图9B说明了行之间的视频偏移量为何会造成信号解码过程中的错误。参见图9A中的第一幅图，显然，被发送的码片序列为1001。图9B显示了当输入PN码与正确PN序列1001和错误序列1110比较时的处理情况。利用常用规则，与输入码进行比较的PN序列中的1使得积分码片值加到累加器中，而0使得将累加器减去该值。在正确PN序列1001的情况下，在相关累加器中分别+、-、-、+4个连续的积分码片值0.4、0.2、0.2和0.4，得到的最终值为0.4。

在错误PN序列1110的情况下，在累加器中分别+、+、+、-这4个积分码片值。得到的最终结果为0.4，与正确PN序列得到的结果相同。因此，显然行之间的偏移量导致了错误，这是因为，无论对于正确PN序列还是错误PN序列，这4个积分码片值在相关累加器中导致了相同的结果。

图10规定了当被处理的当前积分码片值与前一积分码片值极性不同时用于执行步骤93、95和97的两条规则。规则1是：如果当前积分码片值与码片幅度相比，其量值大于1.5倍最大峰峰值码片幅度，那么，除非如规则2中所述，否则不用该积分码片值。这条规则主要表示步骤93、95和97中的后续处理，而图10中下半部分中的图表说明了这一规则针对同样的两个PN序列1001(正确序列)和1110的应用情况。

普通的加减规则是，PN码片为1表示应将积分码片值加到相关累加器中，而PN码片为0表示应将相关累加器减去积分码片值。“与上次不同”列表示所考虑的码片与前一码片相同还是不同。记号“NA”(不适用)是指：各序列中的第一码片没有前一码片，因此，它既不是相同也不是不同。“超出范围”列只表示：步骤95中的检验表明积分码片值太大。参照图9A中所讨论的例子，所有4个积分码片值不是0.2就是0.4，而这两个值都大于峰峰值码片幅度0.1伏的1.5倍。最后一列说明了这两条规则是如何改变相关累加器值的。

对于第一个PN序列1001，第一积分码片值被忽略，这是由于第一个码片不会与PN序列中的前一码片不同(因为不存在前一码片)。相关累加器仍为0。下一个码片与前一码片不同，因此，规则是：在步骤93中，将当前积分码片值减去前一积分码片值，然后，将相关累加器减去这一差值(因为所检验的PN序列中的第二码片为0)。根据图9A，该前一积分码片值为0.4，而该当前积分码片值为0.2，因此差值为-0.2。当将相关累加器减去这一差值时，相关累加器显示值为+0.2。第三积分码片值被忽略，这是因为，所讨论的PN序列中的这一码片与前一码片的值相同。最后，第四码片与第三码片不同，因此，在本例子的最后的处理步骤中，将第四积分码片值减去第三积分码片值，再将这一差值加到相关累加器中。最后一个积分码片值为0.4而第三积分码片值为0.2，因此差值为0.2，将这一差值加到累加器中，得到最终结果为+0.4。

对于错误PN序列1110，显然，前三个积分码片值被忽略，这是由于，在这三种情况中，没有一种情况其前一码片与当前码片不同。但由于该PN序列中的第四码片为0而第三码片为1，因此，将第四积分码片值减去第三积分码片值，再将相关累加器减去这一差值。这样，便得到相关累加器结果为-0.2。

通过比较这两个结果，并回想一下前面所讨论的内容，“胜利者”应是具有最大绝对量值的那一个序列，显然，这种处理过程使得至少可以处理一些太大的积分码片值，并可以改变相关累加器值。

应当注意，在步骤95中，要检验差值是否太大。就图10的例子中所考虑的一切情况而言(其中，将当前积分码片值减去前一积分码片值，并且在相关累加器中加上或减去当前值)，差值不是+0.2就是-0.2。这种差值的绝对量值大于1.5倍峰峰值码片幅度，如步骤67中的检验。然而，在步骤95中，检验差值是否是3倍峰峰值码片幅度。其原因是，步骤93中的减运算(目的是用于消除视频偏移量)实际上将积分码片值信息加倍。如果，对于所检验的PN序列，前一码片与当前码片符号不同，那么，两个连续积分码片值符号应相反。当将这两个积分码片值相减以消除视频偏移量时，这可将码片本身的作用加倍。这就是为何步骤95中的检验的阈值是步骤67中的检验的阈值的两倍。如果无论如何步骤93中所确定的差值大于3倍峰峰值码片幅度，那么，分支到步骤73，并忽略被处理的积分码片值。

再参照图9A，可以看到，为何这一附加处理过程使得太大的积分码片值仍然可影响相关累加器值。在有码片极性转变(如步骤81中所判定)的地方，转变前的积分码片值与转变后的积分码片值都将有很大的因子，这是因为一行中的视频偏移量比另一行中的视频偏移量大得多所造成的。然而，当将这两个积分码片值相减时，视频偏移量差值将消失。因为码片值不同，所以，所剩下的完全是一个绝对量值(由于这两个码片对积分码片值的影响量符号不同，而且两者相减，因此该绝对量值等于两个绝对量值的和)。不保证该方法起作用，这是因为，系统无法知道实际上这两个连续的输入码片具有不同的值，也就是说，系统无法知道两个码片之间的转变。步骤81中的检验只涉及所检验的PN序列——它有两个值相反的连续码片吗？最终是在步骤95中检验该差值是否太大。如果该差值太大，则表示实在无法利用该积分码片值。然而，如果该差值不太大，则假定，积分码片值的差值不能正确地反映当前码片的值，所以将差值计入所检验的PN序列的相关累加器中。

这是因为，只有在步骤81中判定所检验的PN序列其被处理的两个码片位置之间有转变时(希望用来表示可被发送的码元的PN序列具有许多个转变)，图9A、9B和10中所示的处理过程才进行。对于8码片的PN序列，最好每个PN序列都具有至少5个转变，同时一行中不多于5个0或1。

为了便于说明，按照这样的PN序列来描述本发明，其中每个PN序列有8行，每行4个码片，这些行都是成对的(常规行和反相行)，这样，每个PN序列实际上都包括16条不同的信息。实用中，每行最好有20个码片。如图11中所示。通常，对于一个任意大小的码元，其可能的每一PN序列的行数、每行中的码片数、码片幅度、码片起点以及PN序列的个数都是可变化的。增加每行中的码片数可以改善误码率。然而，随着码片变少，行同步显得更重要，因此也更难以将视频信号解码。

图11中陈述了一些优选参数。第一个码片在水平同步脉冲的上升沿约8微秒后开始。码片宽度为2.3微秒，而峰峰值码片幅度在5到20毫伏之间变化。开始的水平行是第25行，而结束的水平行是第233行。在本发明的举例实施方式中，如上所述，针对每个数据码元，共有8行，8个数据模式(PN序列)用于16个码元，并且在每一视频场中对25种数据模式进行编码。由于在本发明的举例实施方式中，每个码元代表4比特，且在每一视频场中有25种被编码的数据模式，因此，该行的数据速率为每场100比特(即，如果场频为每秒60场，那么数据速率为每秒6000比特)。

应当理解，实现本发明还可以有其他许多形式。例如，不是使解码过程与每行中的水平同步脉冲的上升沿同步，而可以使该处理过程与色同步信号或某个别的特征同步。具有叠加数据的视频信号可以如前面提到的Broughton等人的专利中所述的任意方式来检测，或者，它也可以直接对视频信号进行处理以电学方式来检测。关于使用8个PN序列来表示16个4比特码元或者每个码元8行并不是唯一的。例如，可用16个PN序列取代8个PN序列。如果这16个序列可以首先以其常规形式被发送或首先以其反相形式被发送，那么它们可以表示32个码元。如果采用10行而不是8行，并且使PN序列变长(假定码片宽度不变)，那么可以是10行中表示5比特而不是8行中表示4比特，而数据速率可保持不变。然而，总的来说，可能的PN序列的个数越大，解码输入序列出错概率越大，且判定正确序列所需的处理时间也越长。

在本发明的举例实施方式中，一旦输入PN码被确定，就逐个地对可能PN序列中的每一个进行对比检验。不是单独地对各个PN序列进行检验，而是可利用定制的硬件并行地处理所有这些检验。在举例的实施方式中，模-数转换器是10比特器件。也可以使用8比特转换器，尽管这样可能会因为所编码信号相当小而增大出错概率。

尽管在本发明的举例实施方式中，使每个PN序列的连续行成对，但也可以以不同的方式插入PN序列。因为必须得到积分码片值，因此有必要使每个PN序列以其常规方式和反相方式被发送；必须将两个相反的编码行相减，以便消除视频，希望所剩下的恰好能反映数据信号。甚至最好可以将成对的行分割成几行，这是因为，如果视频的“不好的”部分不太可能涉及到连续的若干行，则可以改善误码率。换言之，即使PN序列的一部分恶化，成对的两行也多半不会恶化。然而，成对的行也不应分割得太细，这是因为，还希望保持平均亮度不变，而且，如果成对的这两行中视频信号相似(这两行相邻时，它们相似的可能性更大)，那么相减过程很管用。如权利要求书中所述，“成对的”行彼此都应当在约5行内。不过，最好还是采用连续行的方法，因为这样实现起来最简单且所需计算机存储器最少。

可以不调制视频信号的亮度部分，而是调制色度。实际上，这两者都可以调制，从而可将数据速率加倍，这主要是因为色度和亮度信号相互影响不太大。此外，还可以以较大幅度来调制色度信号，从而达到更高的数据速率，而出错概率与调制亮度信号情况相同。不过，总的来说，调制和解调色度信号需要更复杂的设备。

最好，所有编码都是基于每场的，也就是说，PN序列不跨跃连续的场。其原因是，视频信号可以被编辑(例如，当视频从TV节目转到广告节目时)，其间，如果PN序列不完全包含在一整个场中，那么数据可能被切断。

尽管这里参照一些具体的实施方式描述了本发明，然而，应当理解，这些实施方式只是为了举例说明本发明原理的应用。在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以作出许多修改，还可以设计出其他方案。

Claims (38)

1.一种将数据叠加到视频信号的可视部分上的方法，包括如下步骤：

(a)将输入视频信号转换成其数字表示方式；

(b)对于多个数据码元中的每个数据码元，指定各自的具有比所述每个数据码元所表示的比特数更多的码片的码片模式，每个码片模式有多行，每行有多个码片，以便将码片模式在成对的分别具有常规和反相形式的行中叠加到所述视频信号上；

(c)建立一个具有数字值的码片幅度表，这些数字值表示要叠加到相应位置上的所述视频信号上的各个码片的值；

(d)通过以数字方式将所述输入视频信号的表示与所述码片幅度表中相应位置上所表示的码片值相加，得到输出视频信号的数字表示；

(e)通过以数字方式对步骤(d)中得到的数字表示进行处理，来模拟叠加在所述输出视频信号上的数据的解码；

(f)如果所模拟的步骤(e)的解码得到错误结果，那么提高所述码片幅度表中的值；和

(g)在所述码片幅度表中的值被提高从而所模拟的步骤(e)的解码得到正确结果后，根据所述输入视频信号的数字表示和所述码片幅度表中相应位置上所表示的码片值得到输出视频信号。

2.如权利要求1所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，还包括如下步骤：

(h)将所述输入视频信号解码，以得到所叠加的任何数据的数字表示；和

其中，步骤(d)、(e)和(g)都包括附加利用步骤(h)中所得到的数字表示。

3.如权利要求2所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(g)中，所述码片幅度表可包括所述输出视频信号中成对的行中的极性相反的码片。

4.如权利要求3所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，步骤(e)和(h)中的解码包括：得到所处理的视频信号在每对极性相反的码片的一个的期间的积分的差值，然后，以统计方式将所述码片模式中的每种模式与积分差值进行相关以确定最强相关。

5.如权利要求1所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(g)中，所述码片幅度表可包括所述输出视频信号中成对的行中的极性相反的码片。

6.如权利要求5所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，步骤(e)中的解码包括：得到所处理的输出视频信号在每对极性相反的码片中一个的期间的积分的差值，然后，以统计方式将所述码片模式中的每种模式与积分差值进行相关以确定最强相关。

7.如权利要求1所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，还包括如下步骤：将所述输入视频信号解码以得到所叠加的任何原数据的数字表示，从所述输出视频信号中消除所述原数据，将所述原数据与新数据组合以得到复合数据，并在执行步骤(d)、(e)和(g)时利用所述复合数据。

8.如权利要求7所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(g)中，所述码片幅度表可包括所述输出视频信号中成对的行中的极性相反的码片。

9.如权利要求8所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，步骤(e)中的解码包括：得到所处理的输出视频信号在每对极性相反的码片的一个的期间的积分的差值，然后，以统计方式将所述码片模式中的每种模式与积分差值进行相关以确定最强相关。

10.一种将数据叠加到视频信号的可视部分上的方法，包括如下步骤：

(a)将输入视频信号转换成其数字表示方式；

(b)对于多个数据码元中的每个数据码元，指定各自的具有比所述每个数据码元所表示的比特数更多的码片的码片模式，每个码片模式有多行，每行有多个码片，以便在成对的分别具有常规和反相形式的行中将码片模式叠加到所述视频信号上；

(c)建立一个具有数字值的码片幅度表，这些数字值表示要叠加到所述视频信号的相应位置上的各个码片的值；和

(d)根据所述输入视频信号的数字表示和所述码片幅度表中相应位置上所表示的码片值得到输出视频信号。

11.如权利要求10所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，还包括如下步骤：

(e)将所述输入视频信号解码，以得到所叠加的任何数据的数字表示；和

其中，步骤(d)包括附加利用步骤(e)中所得到的数字表示。

12.如权利要求11所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(d)中，所述码片幅度表可包括所述输出视频信号中成对的行中的极性相反的码片。

13.如权利要求12所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，还包括如下步骤：将所述输入视频信号解码以得到所叠加的任何原数据的数字表示，从所述输出视频信号中消除所述原数据，将所述原数据与新数据组合以得到复合数据，并在执行步骤(d)时利用所述复合数据。

14.如权利要求10所述的将数据叠加到输出视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(d)中，所述码片幅度表可包括所述输出视频信号中成对的行中的极性相反的码片。

15.一种将数据叠加到视频信号的可视部分上的方法，包括如下步骤：

(a)对于多个数据码元中的每个数据码元，指定各自的具有比所述每个数据码元所表示的比特数更多的码片的码片模式，每个码片模式有多行，每行有多个码片，以便在成对的分别具有常规和反相形式的行中将码片模式叠加到所述视频信号上；

(b)建立所述视频信号和与要叠加到所述视频信号上的数据码元相应的码片模式的复合数字表示；和

(c)根据所述复合数字表示产生视频信号。

16.如权利要求15所述的将数据叠加到视频信号的可视部分上的方法，还包括如下步骤：

(d)在执行步骤(b)之前先将所述视频信号解码，以确定原来所叠加的任何数据；和

(e)利用步骤(d)中解码后的数据，以部分地确定要叠加到所述视频信号上的数据码元。

17.如权利要求16所述的将数据叠加到视频信号的可视部分上的方法，其中，在步骤(b)中，从所述数字表示中消除步骤(d)中所确定的表示任何原数据的码片模式。

18.一种将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，所述视频信号针对多个数据码元中的每个数据码元都包括一个相应的具有比各自的数据码元所表示的比特数更多的码片的码片模式，每个码片模式有多行，每行有多个码片，这些码片模式在成对的分别具有常规和反相形式的行中被叠加到所述视频信号上；该方法包括如下步骤：

(a)在表示与单个数据码元相应的码片模式的行中的每一成对的行中，得到每个位置上的积分码片值；

(b)将为单个数据码元得到的积分码片值与所有与所述多个数据码元中的各自数据码元相应的码片模式进行相关；和

(c)根据与所述数据码元具有最强相关的码片模式，识别出所述视频信号的可视部分中所表示的数据码元。

19.如权利要求18所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，步骤(b)包括如下分步骤：

(b1)对于所述码片模式中的每种模式，如果该模式中的相应码片具有第一极性，则将各自的相关累加器中所存放的值加上一个积分码片值；和

(b2)对于所述码片模式中的每种模式，如果该模式中的相应码片具有第二极性，则将各自的相关累加器中所存放的值减去一个积分码片值。

20.如权利要求19所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，在步骤(b)的相关中，任何超过第一阈值的积分码片值并不直接使用，而是与前一积分码片值一起作为差值函数的一部分，如果差值函数不超过第二阈值且被相关的码片模式在与所述任何积分码片值和前一积分码片值相应的位置上具有极性相反的码片的话。

21.如权利要求19所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，不超过所述第一阈值的任何积分码片值将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量，如果该积分码片值和前一积分码片值这两者的极性都与被相关的码片模式中的两个码片的极性相符的话。

22.如权利要求21所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量的任何积分码片值还会将它增加一个更大的量，如果对于被相关的码片模式所述积分码片值与前一积分码片值极性不同的话。

23.如权利要求18所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，在步骤(b)的相关中，任何超过第一阈值的积分码片值并不直接使用，而是与前一积分码片值一起作为差值函数的一部分，如果差值函数不超过第二阈值且被相关的码片模式在与所述任何积分码片值和前一积分码片值相应的位置上具有极性相反的码片的话。

24.如权利要求18所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，不超过所述第一阈值的任何积分码片值将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量，如果该积分码片值和前一积分码片值这两者的极性都与被相关的码片模式中的两个码片的极性相符的话。

25.如权利要求24所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量的任何积分码片值还会将它增加一个更大的量，如果对于被相关的码片模式所述积分码片值与前一积分码片值极性不同的话。

26.一种将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，所述视频信号针对多个数据码元中的每个数据码元都包括一个相应的码片模式，每个码片模式有多行，每行有多个码片，这些码片模式在成对的分别具有常规和反相形式的行中被叠加到所述视频信号上；该方法包括如下步骤：

(a)在表示与单个数据码元相应的码片模式的行中的每一成对的行中，得到每个位置上的基于码片的值；

(b)将步骤(a)中为单个数据码元得到的值与所有与所述多个数据码元中的各自数据码元相应的码片模式进行相关；和

(c)根据与所述数据码元具有最强相关的码片模式，识别出所述视频信号的可视部分中所表示的数据码元。

27.如权利要求26所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，步骤(b)包括如下分步骤：

(b1)对于所述码片模式中的每种模式，如果该模式中的相应码片具有第一极性，则将各自的相关累加器中所存放的值加上一个积分码片值；和

(b2)对于所述码片模式中的每种模式，如果该模式中的相应码片具有第二极性，则将各自的相关累加器中所存放的值减去一个积分码片值。

28.如权利要求26所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，在步骤(b)的相关中，任何超过第一阈值的积分码片值并不直接使用，而是与前一积分码片值一起作为差值函数的一部分，如果差值函数不超过第二阈值且被相关的码片模式在与所述任何积分码片值和前一积分码片值相应的位置上具有极性相反的码片的话。

29.如权利要求28所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，不超过所述第一阈值的任何积分码片值将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量，如果该积分码片值和前一积分码片值这两者的极性都与被相关的码片模式中的两个码片的极性相符的话。

30.如权利要求29所述的将视频信号的可视部分中所表示的数据解码的方法，其中，将使被相关的码片模式的相关值增加一个附加量的任何积分码片值还会将它增加一个更大的量，如果对于被相关的码片模式所述积分码片值与前一积分码片值极性不同的话。

31.一种将所发送的视频信号的可视部分中的数据编码而不会影响接收视频信号的显示，并用于将接收视频信号中的所述数据解码的方法，该方法包括如下步骤：

(a)对于所要发送的一组数据比特，从若干个较长的预定码片序列中选择关联的一个序列，

(b)将所选定的码片序列划分为多个码片行，

(c)在发送所述视频信号之前，成对地将每一码片行及其反相行插入到所述视频信号的各对行扫描中，

(d)对接收到的成对的行扫描进行处理，以便检测由此表示的码片行，

(e)将所述若干个码片序列中的每一个与所述检测的码片行进行相关，以便因此而得到相关量值，和

(f)将具有最大相关量值的码片序列选为被发送的码片序列。

32.如权利要求31所述的方法，其中，在步骤(c)中，码片的两种可能的值会以各自相反的方向改变视频信号的特征。

33.如权利要求32所述的方法，其中，在步骤(d)中，将所处理的每对行扫描中的两个行扫描相减，以便减小所检测的码片行上的视频信号的影响，同时增加所检测的码片行的幅度。

34.如权利要求32所述的方法，其中，在步骤(d)中，通过得到每个码片的积分函数据来处理每个行扫描，并将一个行扫描的每个码片函数与成对的行扫描中的相应位置的码片的码片函数相减。

35.如权利要求34所述的方法，还包括如下步骤：在发送所述视频信号之前，将一个同步码片模式插入到所述视频信号的若干个行扫描中，并且对接收到的视频信号进行处理以确定同步码片模式的位置，从而确定步骤(d)的检测的码片位置。

36.如权利要求31所述的方法，其中，在步骤(d)中，将所处理的每对行扫描中的两个行扫描相减，以便减小所检测的码片行上的视频信号的影响，同时增加所检测的码片行的幅度。

37.如权利要求31所述的方法，其中，在步骤(d)中，通过得到每个码片的积分函数据来处理每个行扫描，并将一个行扫描的每个码片函数与成对的行扫描中的相应位置的码片的码片函数相减。

38.如权利要求31所述的方法，还包括如下步骤：在发送所述视频信号之前，将一个同步码片模式插入到所述视频信号的若干个行扫描中，并且对接收到的视频信号进行处理以确定同步码片模式的位置，从而确定步骤(d)的检测的码片位置。

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