DE68922080T2 - Verfahren zur Verwürfelung von PAL-, SECAM- und NTSC-FBAS-Signalen und Dekoder für Signale, die nach diesem Verfahren verwürfelt sind. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verwürfeln von zusammengesetzten Videosignalen nach dem System PAL, SECAM oder NTSC, sowie auf einen Dekoder von nach diesem Verfahren verwürfelten Signalen.
• Um die Videosignale der Fernsehbilder eines kostenpflichtigen Fernsehsystems zu verwürfeln, sind zahlreiche Verfahren bekannt. Zu diesen Verfahren gehört ein Verfahren zur Verwürfelung mittels ringförmiger Permutation auf der Zeile. Dieses bekannte Verfahren ergibt zwar eine Verwürfelung des Bilds, ist aber nicht gänzlich gegen Mißbrauch geschützt wegen gewisser zeitlicher Merkmale des verwürfelten Signals, die einfach lokalisiert werden können.
• Ein bekanntes Kodierverfahren wird in der Druckschrift WO-84/00656 beschrieben. Das dort dargestellte Verfahren besteht darin, die sechs Halbzeilen von drei aufeinanderfolgenden Videozeilen umzukehren, wobei die Synchronisationssignale in den Halbzeilen enthalten sind. Ein Zufallsfaktor wird in das Verfahren durch Verwendung eines Pseudozufallsgenerators eingeführt, der bestimmt, welche Linien verwürfelt sind und welche nicht.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verwürfeln von Fernsehbildern, das die empfangenen Bilder unbrauchbar und für einen nicht zugelassenen Benutzer schwer zu entwürfeln macht und das für Videosignale vom Typ PAL ebenso wie vom Typ SECAM oder NTSC geeignet ist. Ziel der Erfindung ist auch ein Dekoder für so verwürfelte Signale, der einfach und preiswert ist.
• Das erfindungsgemäße Verwürfelungsverfahren ist ein Verwürfelungsverfahren für zusammengesetzte Videosignale, bei dem die Verwürfelung durch ringförmige Permutation auf der Zeile erfolgt und durch eine Pseudozufallsfolge gesteuert wird, während die Entwürfelung mit Hilfe einer identischen Pseudozufallsfolge wie bei der Verwürfelung und synchron mit dieser erfolgt, wobei die Pseudozufallsfolge von einem Steuerwort abhängt, dessen verschlüsselter Wert mit dem Videosignal übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der verwürfelten Zone (B+C) jeder Zeile so gewählt wird, daß er nach dem Beginn des Nutzbereichs der Zeile (DUL) liegt.
• Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens variiert der Beginn der verwürfelten Zone mit der Zeit. Vorzugsweise ändert diese Verschiebung ihren Wert alle 40 ms.
• Gemäß noch einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Aussenden der ganze nicht verwürfelte Teil jeder Nutzzeile verzögert, und diese Verzögerung ist gleich der Dauer einer Zeile.
• Der erfindungsgemäß Dekoder enthält in seiner digitalen Bildsignal-Entwürfelungsschaltung als Verzögerungsleitungen zwei FIFO-Register, in denen es einen Zugang zum Schreib-Lesezähler nur über die Nullsetzungseingänge gibt, sowie ein Pufferregister.
• Der erfindungsgemäße Dekoder, der in seiner Schaltung Vorrichtungen zur Verwürfelung und zur Entwürfelung von zusammengesetzten Videosignalen durch Zeilenpermutation in einen Sender bzw. in Empfängern enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfängerdekoder in seiner digitalen Video-Entwürfelungsschaltung als Verzögerungsleitungen zwei FIFO-Register aufweist, die abwechselnd im Schreibmodus der verwürfelten Videosignale bzw. im Lesemodus sind, wobei der Dekoder auch ein Pufferregister enthält, das das nicht verwürfelte Segment (A) einer Zeile empfängt, wobei dieses nicht verwürfelte Segment der Zeile entspricht, die nachfolgend aus einem der FIFO-Register ausgelesen werden wird.
• Die Erfindung wird nun anhand eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt ein Zeitdiagramm einer unverwürfelten zusammengesetzten Videozeile.
• Figur 2 zeigt ein Zeitdiagramm einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwürfelten Videozeile.
• Figur 3 zeigt den allgemeine Aufbau eines Teils eines erfindungsgemäßen Dekoders.
• Figur 4 ist eine Zeitdiagramm von im Dekoder gemäß Figur 3 auftretenden Signalen.
• Vor der Verwürfelung entspricht das auszusendende zusammengesetzte Videosignal dem Bericht 624 des CCIR, was das SECAM-System betrifft.
• Der Zeitbezug dieses Videosignals wird von der Mitte des Zeilensynchronisationsimpulses gebildet. Die Tastprobe, die mit diesem Zeitbezug zusammenfällt, trägt die Ordnungsnummer Null. Es gibt 896 Tastproben je Zeile (Taktfrequenz der Tastung 14 MHz). Dieser Bezug ist in Figur 1 gezeigt. Mit X ist in Figur 1 der laufende Punkt der gewählten Zeile bezeichnet, der als Trennpunkt für die Verwürfelung gewählt ist.
• Das Videosignal wird verwürfelt, indem zwei Segmente im Nutzbereich der Zeile definiert werden und indem zeitlich die Lage dieser beiden Segmente ausgetauscht wird (siehe Figur 2). Die Lage des diese beiden Segmente definierenden Punkts wird durch einen Pseudozufallsgenerator gesteuert, der nur korrekt initialisiert werden kann, wenn das Zugangssteuerwort korrekt im Dekoder entschlüsselt worden ist. Das Zeitintervall der Zeilenaustastung wird durch die Verwürfelung nicht berührt.
• Eine Videozeile wird vor der Verwürfelung in drei Segmente zerlegt:
• 1º Das Segment A ist das Zeilenaustastintervall, das nicht verwürfelt wird. Die Sequenz des Farbwert-Unterträgers stimmt mit der Sequenz zur Identifizierung der Halbbildfarbe überein.
• 2º Das Segment C entspricht dem Ende der Nutzzeile vor der Verwürfelung.
• 3º Das Segment B entspricht dem Beginn der Nutzzeile vor der Verwürfelung.
• In Figur 1 wurden auch zwei Überdeckungszonen Z und Y bezeichnet, deren Aufgabe später erläutert wird, und eine Zone K am Ende des aktiven Videosignals. Die Definitionen und Aufgaben dieser verschiedenen Segmente und Zonen gehen im einzelnen aus der Tabelle I hervor.
• Die Segmente B und C werden mit einer Zeile Vorsprung bezüglich der Unterträgersignale auf dem Zeilenaustastungsniveau übertragen, um die bei der Entwürfelung eingeführte Verzögerung zu kompensieren.
• In Figur 2 ist eine Periode des Videosignals aus Figur 1 mit einer Verwürfelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Diese Verwürfelung besteht darin, außer der Vertauschung um den Trennpunkt X herum eine Verschiebung (a) (siehe Figur 2) des Beginns der verwürfelten Zone bezüglich des Beginns des Nutzbereichs der betroffenen Zeile durchzuführen. Dies erlaubt es, die Lage des Trennpunkts bestmöglich zu maskieren. Der Beginn des Nutzbereichs der Zeile (DUL in Figur 1), der auch das Ende des Zeilenaustastniveaus P bestimmt, liegt auf dem Schwarzpegel und bildet somit einen Pegelbezug für das Videosignal, der die Erfassung des Trennpunkts erleichtert. Jenseits des Punkts DUL ist aber der Videopegel beliebig und variabel und kann nicht als Bezugswert dienen. Man erhöht so den Schutz gegen Mißbrauch der Verwürfelung.
• In Figur 2 wurden drei Segmente A, B, C sowie die oben erwähnten Zonen Y und Z eingetragen. Außerdem werden drei Übergangszonen R, S, T markiert. Diese Segmente und Zonen werden im einzelnen anhand der Tabelle 2 definiert.
• Um eine Ungewißheit bezüglich der Erkennung des Zeitbezugswerts zu tolerieren, werden manche Tastproben zu beiden Seiten des Trennpunkts wiederholt. Diese wiederholten Tastproben werden auch in Verbindung mit interpolierten Punkten verwendet, um zu vermeiden, daß die Verzerrungen der künstlich durch die Verzerrungen des Übertragungskanals in der Nähe des Trennpunkts eingeführten Übergänge die Qualität des entwürfelten Bilds beeinträchtigen.
• Die Verwendung interpolierter Punkte erlaubt es auch, den Schutz gegen einen Mißbrauchsversuch zu verbessern, indem man direkt den physischen Aspekt des übertragenen Signals angeht.
• Andererseits beeinträchtigt die Verwürfelung des Videosignals nicht insgesamt die 52 us der Dauer des Nutzsignals. Der Tastprobe N, die die erste Videotastprobe bildet und damit die erste der Verwürfelung unterworfene Tastprobe, wird nämlich ein nach rechts verschobener Platz zugewiesen. So entspricht die Tastprobe N nicht mehr einem theoretischen erkennbaren Schwarzpegel, sondern einem dem Inhalt des Bildes zugeordneten Pegel, der a priori nicht vorhersehbar ist.
• Das Segment A, dessen Dauer moduliert werden kann, um den Mißbrauchsschutz zu verbessern, besitzt den Vorteil, im linken Teil eines verwürfelten Bilds eine unverwürfelte Zone stehenzulassen, die im allgemeinen eine geringe Breite besitzt, aber dem noch nicht zugelassenen Betrachter eine Vorstellung über das angebotene Programm bietet. Die Modulation der Dauer des Segments A, die beispielsweise alle 40 ms aufgrund der Verwendung der Gesamtheit oder eines Teils der durch das Kontrollwort in Kombination mit der Information des Zustand des Bildzählers durchgeführt werden kann, läßt auf dem Bildschirm einen unverwürfelten Bereich einer variablen Breite im Rhythmus von 25 Hz erscheinen, was für das menschliche Auge störend ist.
• In den Übergangszonen R, S, T werden die betreffenden Tastproben in Form gebracht, um diese Übergänge zu glätten.
• Die Folge der Wiederholung der Tastproben und der Einfügung der Interpolationstastproben ist, daß der aktive Teil der nach der Entwürfelung wieder erstandenen Zeile um etwa 1,2 us verringert ist.
• Die Identifikation der Farbwertinformation, die bei der Aussendung vor der Verwürfelung der entsprechenden Farbwertinformation vorausgeht, befindet sich nach der Entwürfelung im Dekoder vor der Farbwertinformation, die dieser Identifikation vor der Verwürfelung vorausging. Liegt beispielsweise vor der Verwürfelung die Folge ... /Identifikation von (R-Y)n-1/(R-Y)n-1/Identifikation von (B-Y)n/(B-Y)n/Identifikation von (R-Y)n+1/(R-Y)n+1/ vor, dann ergibt sich nach der Entwürfelung ... Identifikation von (B-Y)n/(R-Y)n+1/Identifikation von (R-Y)n+1/(B-Y)n/..., was zu Fehlfarben in den entwürfelten Zeilen führen würde. Um diese Erscheinung zu vermeiden, enthalten die bekannten Dekoder Verzögerungsleitungen (oder äquivalente Schaltungen), die die Identifikation der Farbwertinformationen um eine Zeile verzögern. Diese Verzögerungsleitungen, im allgemeinen FIFO-Register, stellen einen erheblichen Kostenfaktor dar.
• Die Erfindung sieht vor, die Identifikation für die Farbwertinformationen nicht in den Dekodern, sondern im Sender zu verzögern und in den Dekodern anstelle eines FIFO-Registers ein einfaches Pufferregister zu verwenden, dessen Preis deutlich niedriger als der eines FIFO-Registers ist. Dieser Kunstgriff hat den Vorzug, daß ein mit falschen Informationen hinsichtlich der Farbe jeder Zeile verwürfeltes Signal ausgesendet wird.
• In Figur 3 ist das Blockschaltbild der digitalen Videosignal-Entwürfelungsschaltung eines erfindungsgemäßen Dekoders zusammen mit einigen Schaltungen dargestellt, die vor und hinter dieser digitalen Schaltung liegen und für das Verständnis der Erfindung nützlich sind. Die anderen Schaltungen des Dekoders sind übliche Schaltungen und werden hier nicht näher beschrieben.
• Die Videokette in Figur 3 enthält nacheinander einen Verstärker 1, der die Signale von einem nicht dargestellten Tuner empfängt, ein Tiefpaßfilter 2, einen Kondensator 3 zur galvanischen Trennung, eine Clamping-Schaltung 4, einen Analog-Digital-Wandler 5, eine digitale Entwürfelungsschaltung 6, einen Digital-Analog-Wandler 7, ein Tiefpaßfilter 8 und einen Verstärker 9. Die Schaltung 6 wird von einer logischen Schaltung 10 gesteuert, die Werte der Trennpunkte von einem Pseudozufallsgenerator 11 empfängt. Der Generator 11 empfängt Kontrollwörter von einem Prozessor 12, der seinerseits Zugangsnachrichten ECM von einer nicht dargestellten Sicherheitsvorrichtung empfängt.
• Die Schaltung 6 enthält parallel ein erstes FIFO- Register 13, ein zweites FIFO-Register 14 und ein Pufferregister 15. Die FIFO-Register sind vorzugsweise Schaltungen der Firma NEC mit der Bezeichnung uPD41101c-x (mit x = 1, 2 oder 3).
• Bei solchen FIFO-Registern gibt es einen Zugang zum Schreib-Lesezähler nur über die Nullsetzungseingänge, was bedingt, daß die Entwürfelung einer Zeile J in der Zeile J-1 beginnen muß.
• Die wichtigsten Steuersignale der FIFO-Register 13 und 14 sind in Figur 4 dargestellt. Es handelt sich hier um das Signal WE (Schreibsteuerung), RSTW (Nullsetzung beim Schreiben), RSTR (Nullsetzung beim Lesen) und RE (Lesesteuerung) sowie ENB (Aktivierung des Pufferregisters 15). TABELLE 1 Segment Definition Erläuterungen Zeilenaustastung Segment der aktiven Videozeile Überdeckungszone zwischen der Zeilenaustastung und der aktiven Zeile Überdeckungszone in Höhe des Trennpunkts Ende der aktiven Videozeile ohne Veränderung der zeitlichen Position übertragen um einen Phasenfehler des Zeitbezugs zu tolerieren und die Verzerrungen aufgrund der Übergänge des Übertragungskanals auszuschalten nicht übertragene Tastproben TABELLE 2 Segment Definition Erläuterungen Zeilenaustastung Segment der aktiven Videozeile Überdeckungszone in Höhe des Trennpunkts Überdeckungszone Übergang von der Zeilenaustastung zur aktiven Videozeile Übergang zwischen Ende und Beginn der aktiven Videozeile Übergang zwischen der aktiven Videozeile und Zeilenunterdrückung wird ohne Veränderung der zeiltlichen Position übertragen wird eine Zeile früher und mit der Position des 2. Segments übertragen wird eine Zeile früher und mit der der Position des 1. Segments übertragen Tastproben werden zu Beginn des Segments C und am Ende des Segments B übertragen

Claims (10)

1. Verfahren zur Verwürfelung von zusammengesetzten Videosignalen, bei dem die Verwürfelung durch ringförmige Permutation auf der Zeile erfolgt und durch eine Pseudozufallsfolge gesteuert wird, während die Entwürfelung mit Hilfe einer identischen Pseudozufallsfolge wie bei der Verwürfelung und synchron mit dieser erfolgt, wobei die Pseudozufallsfolge von einem Steuerwort abhängt, dessen verschlüsselter Wert mit dem Videosignal übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der verwürfelten Zone (B+C) jeder Zeile so gewählt wird, daß er nach dem Beginn des Nutzbereichs der Zeile (DUL) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der verwürfelten Zone zeitlich variiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Beginns der verwürfelten Zone alle 40 ms stattfindet.

4. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aussendung der ganze nicht verwürfelte Teil (A) jeder Zeile verzögert wird, und daß diese Verzögerung gleich der Dauer einer Zeile ist.

5. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Tastproben zu beiden Seiten des Trennpunkts (X) jeder Zeile wiederholt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Interpolationstastproben eingefügt werden.

7. Dekoder für ein Bildübertragungssystem, mit Vorrichtungen zur Verwürfelung und zur Entwürfelung von zusammengesetzten Videosignalen durch Zeilenpermutation in einen Sender bzw. in Empfängern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfängerdekoder in seiner digitalen Video-Entwürfelungsschaltung (6) als Verzögerungsleitungen zwei FIFO-Register (13, 14) aufweist, die abwechselnd im Schreibmodus der verwürfelten Videosignale bzw. im Lesemodus sind, wobei der Dekoder auch ein Pufferregister (15) enthält, das das nicht verwürfelte Segment (A) einer Zeile empfängt, wobei dieses nicht verwürfelte Segment der Zeile entspricht, die nachfolgend aus einem der FIFO-Register (13, 14) ausgelesen werden wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die FIFO-Register vom Typ NEC uPD41101c-x sind (mit x = 1, 2 oder 3).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die FIFO-Register Adressenzähler für Lesen und Schreiben besitzen, die Nullsetzungseingänge aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 verwürfelte Signale dekodiert.