JPH01202044A - 音声のスクランブル方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数通りの音声信号変更モードを備えており、
１つのモードから他のモードへの切換えは制御信号によ
って起動されるものであり、送信チャネルに通用される
音声信号をスクランブルする方法、および音声信号源と
伝送チャネルを用いる送信器と受信器とをもち、音声信
号を数通りのやり方で変更して不適切な受信器では意味
不明の音声を再生するようになすことのできる部材を送
信器側に備える、音声をスクランブルし、またそれを復
元するシステムに関するものである。

音声スクランブルはラジオ放送およびテレビ放映システ
ムにおいて選ばれた聴視者だけに受信を限定する目的で
顕著に用いられるやり方である。

テレビ・システムにおける音声のスクランブル方法は文
献ｒＤＥ−Ｏ３−１，９０７，５８０Ｊから周知である
。

この方法によれば音声送信の３つのモードが用意されて
おり、それらは変更なしのベースバンド内の正常モード
と、帯域を移動し逆転はしないモードと、帯域を移動し
逆転するモードであって音声帯域より上の変調周波数を
もつ変調器を用いて実現することのできるもの、である
。このシステムではあるモードから別のモードに切替え
るのは、画面の完全走査のフライバックの瞬間に音声と
映像に共通の擬似ランダム過程に従って制御される。

この方法の欠点は、モード切替えの瞬間と音声とは何の
関連もないので、モード切替えに伴い音声中にクリック
雑音が生じることである。さらに変更できる先はたった
２つのモードしかなく、秘密情報の保護は不完全なもの
である。

モード切替え時にクリック音を生じることなく、また多
数のモードを用いて高度の秘密保持が可能な方法および
システム（装置系）を提供するのが本発明の目的である
。

本発明の立脚点は、スクランブル・モードの切替えは音
声信号の静止期間の間だけしか実現させないという認識
である。これは次の問題を提起する、すなわち静止期間
が検出されたときそれがどれだけ長（続くかは分らない
が、音声信号が再開された瞬間に切替えが起動するとい
うリスクがあってはならないのである。本発明による方
法は本件を解決するため次のような特徴を有する：音声
の振幅が、与えられた期間中は常にある規準値を下廻っ
ている静止期間を検索し、そのような期間が検出された
ときには、制御体゛号を生起し、 初めに与えられた音声に対比し、また制御信号に対比し
て音声は遅延して送信される。

送信された音声と初めの音声との間に遅延を導入する代
りに、上述の期間を延長するような短期間の人為的な音
声のカット・オフを行い、それによってモード切替えが
クリック音を生じないようにすることもできる。このよ
うなカット・オフは、ごく短い時間であり、特にそれは
静止期間の初めに生起してそれを延長するものだから実
際の音声をカット・オフしていないので、耳で聴いては
分らない。遅延は音声が阻止されたのと同時に導入する
こともできる。

送信路がテレビ・チャネルの一部を形成する場合には、
静止時間の検索は画面のフィールド（１画面の完全走査
）ごとに１回行ない、制御信号はビデオ・チャネルを通
して送信するのが好適である。

容易に実施することができ現在用いられているモード変
更は、音声をベースバンド内で変調し、それに用いる変
調信号は変調された信号が伝送周波数帯域内に位置する
ような周波数を有するものである。このときには多くの
異なるモードを得ることができ、各モードは多くの所与
周波数の中の異なる変調信号周波数に対応し、これらの
周波数の切替えは本発明による制御信号により好適に制
御される。

本発明の方法を実行するシステム（装置系）はその特徴
として送信器が 音声の振幅を規準レベルと比較するための比較手段を有
し、 与えられた期間にわたり該比較手段の出力信号をチェッ
クする手段を有し、この手段は制御信号を生成するもの
であり、該制御信号は伝送チャネルを通って送信されプ
ロセッサに与えられるものであり、該プロセッサは音声
信号がどのやり方で変更されなければならないかを指示
する制御数値を決定するものであり、 上記の制御信号に関連して、音声信号を伝送チャネル内
で遅延させる手段を有するものである。

音声信号を変更することのできる部材が変調装置であっ
てこれは変調された信号が伝送周波数帯域内に位置する
周波数をもつ変調信号生成器を含む変調装置である場合
には、該変調信号生成器は周波数につきプログラム可能
であり、プロセッサからの制御値は変調信号生成器の周
波数の制御値である。

この生成器はフェーズ・ロック・ループ発振器であり、
またプロセッサからの制御値は生成器の分割器をプログ
ラムするディジタル数値であることを好適とする。

伝送チャネル内での転位時間ゐく不明の場合にはシステ
ムに無声器を備えることが好適である。この無声器は命
令により音声をカット・オフすることができ、制御信号
出現の直後に短期間だけこの無声器を活性化できるもの
である。この場合には遅延の存在は不必要である。

本発明の受信器は伝送された制御信号を処理して適切な
復元モードを用いて最初の音声を回復する手段を備える
。音声の変更が変調信号による変調でなされている場合
には、受信器は音声信号変調器および変調信号生成器を
含み、本発明による該生成器は周波数につきプログラム
可能であり、該受信器は制御信号を検出する手段および
該制御信号の制御の下に変調信号生成器の周波数を決定
するための信号を計算するプロセッサを含むものである
。

以下本発明につき添付図面を引用して実例により更に詳
細に記述する。− これから述べようとする本発明の方法の実施例は、テレ
ビジョン・システムの音声信号をスクランブルするのに
応用するものであって、音声信号源と伝送チャネルを用
いる送信器と受信器とを持っている。この方法は特に、
必要とする回路の主要部が送信器側に位置するよう開発
され、よって受信器の製作を容易にしている。

送信器は映像をスクランブルする装置を持っているがこ
れは本発明の一部分を構成するものではない、またこの
送信器は数通りの方法で音声信号を変換する装置をもっ
ている。このことの意味は、信号の変換方法はすべての
信号に対して固定しているのではなく、時間の経過と共
に変化するということである。そしてこれらの変化は連
続的なものではなく、準瞬間的（ｑｕａｓｉ−１ｎｓｔ
ａｎｔａｎｅｏｕｓ）に１つのスクランブル・モードか
ら別のものへ移る推移であって、この推移は毎回制御信
号がトリガー（引き金）となって起動する。

第１図の線Ａは、ベースバンド内の音声信号を示す。線
Ｂは太線部分の各々が、音声の振幅が常にある規準値以
下に留っているかどうかを検索している期間を示す。こ
の示された期間はすべて一定で、例えば１０乃至１５ミ
リ秒である。番号２を付した期間はその全部に亘って音
声信号の振幅が極めて小さくて、矢印４２で示した規準
値内に完全に入っている、一方においてここで示すその
他の期間ではすべて、最少の場合たとえ１瞬間にもせよ
、信号が規準値を上廻っている。期間２の終わりにおい
て探していた出来事が検出されたので、線Ｃ上に示す制
御信号が生成される。前述のようにこの信号がトリガー
となって、あるスクランブル・モードから別のモードへ
の転移が送信器内で引起される。この信号はまた即刻伝
送チャネルを通って送信され受信器によって処理される
。音声信号は線り上に示されるように送信される。この
信号は線Ａ上のものと全く同じ信号だが、線Ｂ上に太線
で示した１検索期間とほぼ同程度の時間遅延している。

信号３が送られた瞬間においては、線り上に示す信号は
静止信号がまだかなりの時間続くようになっている筈で
、従って送受信同時にスクランブル・モードを切替えて
も受信器に可聴クリック音を生じさせないようにするこ
とができるのである。このようなりリック音は、着信信
号との非直線績として生じるので、その信号が零ならば
零になるからである。

ある一定時間ごとの逐次検索の周期は、例えばテレビ１
画面の完全走査（フィルード）ごとに１回というもので
ある。別のシステムでは最小でも数ミリ秒の静止時間が
現れたらその都度信号を送出することにより恒久検索を
容易に実現することもできる。この実例では検索周期の
周期性およびビデオ部との同期性を利用して、制御信号
３をビデオ・チャネルを通して送るという利点がある。

この信号は例えばフライバック期間中のラインとフィル
ード同期パルスとに関する予め定められた関係のある瞬
間に該ライン上に導入し、それにより受信器では容易に
検出できるようになる。信号を直ちに送出するために、
検索期間は時間によって変わり、信号が来るかも知れな
い瞬間には正確に終わるようにする。

実際にはテレビ送信器の複雑な回路は音声と映像との間
に遅延を導入し、結果的に遅延線のような特別の遅延装
置を必要としないで、ビデオ・チャネルで制御信号を送
信することによって、音声チャネルを妨害したり、前に
引用した文献にあるように音声信号と制御信号とが異な
る周波数を使ったすすることが避けられ、一方ではいう
までもなく制御信号が音声信号よりも若干前に位置する
ようになる。

例えばケーブル・テレビの伝送の場合のようにそんな遅
延がない場合には、遅延線等の適当な手段によって音声
の送信を遅延させて制御信号を送信するという方法を採
ることもできる。

自然の送信遅延が僅かであるとか一定ではないとか又は
新しいスクランブル・モードの設定ががなり頻繁な場合
等には、音声を短時間切断して静止時間を検出させると
いう方法が好適なこともある。この切断は信号３の制御
の下に、例えば音声が遅延しない装置内のある１点で音
声に導入しなければならない。

音声スクランブルの既知の手段には、ベースバンド内で
の変調で、変調された信号は送信された周波数バンド内
にあるような周波数で信号を変調することによって音声
を変えるというものがある。

これには例えばフランスの方式で「キャナール＋」と名
付けられているやり方がある。

もし変調信号が固定した周波数でなされているならば、
許されていない人にとってもそれを復元することは極め
てたやすい。これに反して、変調信号が前以て定めた様
々な周波数を用いこれを頻繁に変更するならば、復元す
ることははるかに困難となる。この周波数の変更は音声
信号のいくつかの変更モードが得られ、そのモードの各
々に変調信号の前以て定めた周波数を対応させるような
過程の１つで構成している。変調信号の周波数の変更は
その都度制御信号３がトリガーとなる。

本発明の方法のモードの一例をこれから説明する。

第２図のテレビ送信器は番号１７で表す音声信号源、マ
イクロホンのこともあるし、制御および構成回路をもつ
登録搬送波のこともある、をもつ。

またそれはカメラか登録搬送波のビデオ信号源４１およ
び送信器３６をもち、それはビデオ・チャネル４３と音
声チャネル１８とをアンテナ３８から送り出す前に周波
数多重化する。これらのエレメントは本発明の回路内に
あるが発明を構成する部分ではない。

音声信号は比較手段２０．２１に加えられ、また符号化
回路３０−３５の入力端にも加えられる。後者について
は次に説明するがそれは接続線１８で送信器３６から送
り出す信号を供給する。

比較手段は振幅測定回路２０をもち、この回路は実際に
は動作増幅器とダイオードとで実現する全波整流器であ
って、音声信号の振幅を表すこの回路の出力電圧が比較
器２１に加えられて基準レベルと比較される。基準レベ
ルは例えば正規の電源のディバイダ・ブリッジによって
容易に作り出せるものでその部分はここに示されていな
い。基準レベルは第１Ａ図に矢印４２で示す振幅に対応
するものである。実際にはそれは静止の１期間に対応し
、背景雑音のために静止と検出されないから全く零では
ない。殆ど達成されない極めて低いしきい値とスクラン
ブル・モードを変える瞬間に小さなりリック音を出すほ
どに極めて高いしきい値との間のどこかに妥協点を求め
なければならない。

比較器２１の出力信号はこうして音声信号の振幅が基準
電圧レベルよりも大きいか小さいかを示す。

例えばこの信号は雑音のあるとき０で、静止のときに１
とする。この表示は不変であり瞬間的である。よって所
与の期間中この信号をモニタしているチェック手段が必
要である。このチェック手段は回路２２ないし２５によ
り構成される。比較器２１の出力信号は単一安定回路２
２Ａおよび２２Ｂの入力端に与えられる。これら回路２
２の各出力端は保持回路すなわちラッチ２３Ａおよび２
３Ｂの入力端に分枝する。その期間は第１Ｂ図の太線部
分に等しい信号が、回路２２．２３．２５に接続する端
子３９に与えられる。この信号の間中は単一安定回路は
有効厘ち比較器２１からの信号の機能として起動可能で
ある。

回路２２Ａは比較器の出力信号が０から１に移るたびに
起動し、もう一方の回路２２Ｂはこの反対の転移に対し
起動する。

この回路の出力゛は通常１で第１’　Ｂ図の期間２と最
小でも等しい１つのパルスの期間中は零になる。

端子３９における信号の終りが単一安定回路の出力信号
のラッチ２３による蓄積を起動する、そして２つの蓄積
信号がＮＡＮＤゲート２４に与えられる。

このゲートは第３の入力端をもち、それは比較器２１の
出力端に直接接続している。

比較器の出力端にどちらかの方向の転位があったならば
、それは有効期間中の一瞬間といえども静止の時間がな
かったことを意味する。どちらかの単一安定回路が起動
し、チェック期間の終りにその出力信号が零である。即
ちゲート２４の入力端の少くとも１つは１でない。

音声信号が常にしきい値より高く期間中は途切れがない
ならばその終端でも高く比較器の出力信号は零である。

図でいえばゲート２４の真中の入力端は零である。

全期間中が静止であったならば、転位は生じず、２つの
単一安定回路の出力は１であり比較器２１の出力は１で
ある。これと同等の他の構造も可能であって、例えば論
理的に逆のレベルをとっても同一の結果に到達する。ゲ
ート２４の出力は制御信号生成回路２５に接続され、こ
の回路が制御信号を生成できるようになる。この信号は
時間マルチプレクサ回路３７を制御するプロセッサ１９
に送られてビデオ信号生成器４１の画定査線中に符号を
導入し、送信器３６によって送出される。

制御信号の制御の下でプロセッサ１９は音声をどんなや
り方で変えるかを指示する制御数値を決定し、その値を
多重接続線４５に供給する。ここに述べる実例では変調
信号としてどの周波数を選ぶかをこの値が決定する。例
えば、この値は凝似乱数生成器と連結するアルゴリズム
（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）の展開や送信される符号と秘密
キーおよび映像のスクランブルに現在どれが使われてい
るかに基いて決定される、−例として「キャナール＋」
方式におけるように。このアルゴリズムは受信器内にあ
るプロセッサが送信側によって選ばれた周波数と同一の
周波数に送られてきた制御信号の制御だけで・回復する
ことを可能にさせる。この制御信号は周波数の変更を起
動するだけであって、どれが新しい周波数かを決定する
のはプロセッサである。

音声信号を変えることのできる装置は引用番号２６−３
５の諸要素を有する。

変調装置は変調器３４および変調信号生成器２６ないし
２９をもつ。後者はフェーズ・ロック・ループ発振器（
ＰＬＬ）２７をもちこれは水晶発振器２６により制御さ
れる。供給された周波数は分割器２９で分割され、その
一部分はデイマルチプレクサ（多重復元器）２８により
制御されるプログラム可能な部分を示し、それに対して
ディジタル制御値がプロセッサ１９によって作られ多重
接続線４５経由で与えられる。接続線４４は変調器３４
に変調信号を与える。この装置によって等間隔の周波数
が得られる。

生成器２６−２９は例えば１２．０ｋＨｚと１５．１ｋ
Ｈｚの間に３２の等間隔の周波数を供給できる。２つの
周波数の最小間隔は１００Ｈｚで、送信器、受信器間の
この間隔は十分のスクランブルを与えるものである。

固定分割器を用いることもできるし、その周波数は可変
比で分割できるが、得られた周波数列は等間隔ではない
。

音声信号は縦続的に逐次配置されているフィルタ３０．
３１、既知のブリエンファンス回路３２、無声回路３３
、変調器３４、出力フィルタ３５そして最後に送信器３
６に与えられる。フィルタ３０．３１．３５の各々は第
７次切替キャパンタンス・フィルタで、これらは市販の
集積回路であって、そのカット・オフ周波数は接続線４
５上の数値で電気的に制御されるかまたは外部信号の導
入によってその周波数がフィルタのカット・オフ周波数
を制御する。

この実施例では回路により音声信号に導入される送信器
中のビデオ信号に対する本来的な遅延は当面する効果即
ち第１図の線りとＡの間の遅れを得るのに十分である。

もしそうならない場合は例えばフィルタ３５と送信路の
間に遅延線を設けることもできる、過剰な遅延の存在に
は別の手段を用いることもできる。単一安定回路または
ライン・カウンタである回路４０が生成器２５からの制
御信号で起動し、この回路４０が無声回路３３に活性化
信号を与える期間を決定し、この無声回路が活性化して
いるときは音声をカット・オフする。この音声カット・
オフ即ち無声は例えば画面走査線の１ないし２周期の間
継続する。

第３図の復元回路はシステムの受信器に配置される、例
えばテレビ受信器は音声復調器を有しくこれは既知であ
り図示されていない）音声信号を入力端子１５経出でレ
ベル調節その他のため形成回路４に与え（これも本発明
に直接関係しない）、その出力信号は二重スイッチ５に
与えられる。その役割は容易に理解されよう二重の位置
ではスクランブルされた音声が受信され、第１低域フイ
ルタ７、変調器８、エンファシス復元回路１０および第
２低域フイルタ１１を通って出力増幅器６に到達する。

スイッチ５のもう一方の位置では明瞭に送られた音声が
受信され、直接に増幅器６まで届く。

プログラム可能なＰＬＬ発振器９が変調器８に変調信号
を与える。この信号は送信器の生成器２７と同一の周波
数列を出さなければならない。送られてきた制御信号は
ビデオ信号中で検出され、端子１４経出でプロセッサ１
３に与えられ、送信の際と同じ計算によって周波数を決
定して命令語の形で接続線１６を通って発振器９に与え
られる。この場合この命令語は５ビツトで３２通りの周
波数を決定できる。それはまたフィルタ７および１１に
も与えられ、カット・オフ周波数や拒絶周波数を制御す
る。

原理的にはフィルタ１１に到達した音声は変調器８によ
って常にベースバンドに復元され、従ってこのフィルタ
１１は変調信号の周波数に関係なく同じものでよい。し
かしそれは固定されていない変調周波数に対して拒絶機
能をもつ。従ってプロセッサにより与えられた値はフィ
ルタフのカット・、オフおよび拒絶周波数を制御し、フ
ィルタ１１の拒絶周波数のみを制御する。

ここに述べた方式は変調信号に対する可変周波数に基く
いくつかのスクランブル・モードに関するものである。

いくつかの任意のモードを用いるスクランブル方法に本
発明が適用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の時間ダイアダラムである。 第２図は本発明の送信器の概略系統図を示す。 第３図は本発明の受信器の一部分の概略系統図を示す。 Ａ・・・ベースバンド内の音声信号を示す線Ｂ・・・太
線部分が検索期間を示す Ｃ・・・制御信号を示す線 Ｄ・・・送信された音声信号 ２・・・音声信号がすべて基準値内に入っている検索期
間を示す ３・・・制御信号 ５・・・二重スイッチ ７．１１・・・低域フィルタ ８．３４・・・変調器 ９・・・プログラム可能ＰＬＬ発振器 １３、１９・・・プロセッサ ２０・・・振幅測定回路 ２１・・・比較器 ２２Ａ、　２２Ｂ・・・単一安定回路 ２３Ａ、　２３Ｂ・・・保持回路（ラッチ）２４・・・
ＮＡＮＤゲート ２５・・・制御信号生成回路 ２７・・・ＰＬＬ発振器 ２８・・・デイマルチプレクサ ２９・・・分割器 ３０、３１．３５・・・フィルタ ３３・・・無声回路 ３６・・・送信器 ３７・・・時間マルチプレクサ回路 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファプリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、数通りの音声信号変更モードを備えており、１つの
   モードから他のモードへの切換えは制御信号によって起
   動されるものであり、送信チャネルに適用される音声信
   号をスクランブルする方法であって、 音声の振幅が、与えられた期間中は常にあ る規準値を下廻っている静止期間を検索し、そのような
   期間が検出されたときには、制 御信号を生起し、 初めに与えられた音声に対比し、また制御 信号と、上記の期間を延長する短期間の音声カット・オ
   フとの双方またはいずれか一方に対比して、音声は遅延
   して送信されることを特徴とする音声のスクランブル方
   法。 ２、テレビ送信チャネルに使用されるものであり、上記
   静止期間はテレビ１画面の完全走査ごとに１回検索され
   ることを特徴とする請求項１記載の音声のスクランブル
   方法。 ３、上記制御信号はビデオ・チャネルを通って送信され
   ることを特徴とする請求項２記載の音声のスクランブル
   方法。 ４、ベースバンド内の音声を、変調信号を用いて変調す
   ることによって変更する方法であり、該変調信号は、変
   調された信号が伝送周波数帯域内に位置するような周波
   数のものであって、該制御信号が予め定められた多数の
   周波数の間で変調信号の周波数を変更することを特徴と
   する請求項１ないし３のうちのいずれか１つに記載の音
   声のスクランブル方法。 ５、音声信号源と伝送チャネルを用いる送信器と受信器
   とをもち、音声信号を数通りのやり方で変更して不適切
   な受信器では意味不明の音声を再生するようになすこと
   のできる部材を送信器側に備える、音声をスクランブル
   、またそれを復元するシステムであって、該送信器は、 音声の振幅を規準レベルと比較するための 比較手段を有し、 与えられた期間にわたり該比較手段の出力 信号をチェックする手段を有し、この手段は制御信号を
   生成するものであり、該制御信号は伝送チャネルを通っ
   て送信されプロセッサに与えられるものであり、該プロ
   セッサは音声信号がどのやり方で変更されなければなら
   ないかを指示する制御数値を決定するものであり、 上記の制御信号と、制御信号の出現の直後 に短期間だけ命令により音声を無声化することのできる
   静止器との双方またはいずれか一方に関連して、音声信
   号を伝送チャネル内で遅延させる手段を有する ことを特徴とする音声のスクランブル装置。 ６、音声信号を変更することのできる部材は、伝送周波
   数帯域内に変調された信号が位置するような周波数をも
   つ変調信号生成器を含む変調器であって、該変調信号生
   成器は周波数につきプログラム可能であり、プロセッサ
   からの制御値は変調信号生成器の周波数の制御値である
   ことを特徴とする請求項５に記載の音声のスクランブル
   装置。 ７、該変調信号生成器はフェーズ・ロック・ループ発振
   器であり、またプロセッサからの制御値は生成器の分割
   器をプログラムするディジタル数値であることを特徴と
   する請求項６記載の音声のスクランブル装置。 ８、音声用の低域フィルタを備え、該フィルタは変調器
   の前と後との双方またはいずれか一方に置かれるもので
   あって、該フィルタは生成器の周波数の制御値と一致し
   てプロセッサにより計算された制御値によってプログラ
   ムされることのできるカット・オフ周波数をもつことを
   特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の音声の
   スクランブル装置。 ９、受信器内で用いられるスクランブルの復元器は音声
   信号変調器および変調信号生成器を含み、該変調信号生
   成器は周波数につきプログラム可能であり、該受信器は
   制御信号を検出する手段および該制御信号の制御の下に
   変調信号生成器の周波数を決定するための信号を計算す
   るプロセッサを含むことを特徴とする請求項５ないし８
   のうちのいずれか１つに記載の音声のスクランブル装置
   。 １０、音声用の低域フィルタを備えるスクランブルの復
   元器であって、該低域フィルタは調整可能なカット・オ
   フ周波数と拒絶周波数との双方またはいずれか一方を有
   するタイプであり、プロセッサは制御信号の制御の下に
   カット・オフ周波数と拒絶周波数との双方またはいずれ
   か一方を決定する信号を供給するものであることを特徴
   とする請求項９に記載の音声のスクランブル装置。