CH661398A5 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR CODING AND METHOD AND ARRANGEMENT FOR DECODING VIDEO SIGNALS IN A TELEVISION TELEVISION SYSTEM. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Codieren nach Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung zum Durchführen des Codier-Verfahrens gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 9, ferner ein Verfahren zum Decodieren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 und eine Anordnung zum Durchführen des Decodier-Verfahrens gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 11. The present invention relates to a method for coding according to the preamble of patent claim 1 and an arrangement for performing the coding method according to the preamble of patent claim 9, further to a method for decoding according to the preamble of patent claim 7 and an arrangement for performing the decoding method according to the preamble of claim 11.
In Teilnehmerfernsehsystemen, bei denen Fernsehsignale über den Luftweg von einem Sender zu einem Empfänger geleitet werden, werden üblicherweise die Fernsehsignale codiert, übertragen und beim Empfänger decodiert, derart, dass nur ein Fernsehempfänger, der entsprechend ausgerüstet ist, ein störfreies Bild empfangen kann. Alle übrigen Empfänger können die Sendung höchstens mit verminderter Qualität empfangen. In subscriber television systems in which television signals are routed by air from a transmitter to a receiver, the television signals are usually encoded, transmitted and decoded at the receiver in such a way that only a television receiver which is equipped accordingly can receive an interference-free picture. All other recipients can receive the shipment with reduced quality at the most.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Anordnungen zu schaffen, mit denen sich ein solches System auf einfachste Weise aufbauen lässt. Erfindungsgemäss wird dies mit einem Verfahren zum Codieren gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie mit einer Anordnung zur Durchführung des Codier-Ver-fahrens gemäss den Merkmalen im unabhängigen Patentanspruch 9 verwirklicht. Für die Empfangsseite wird ein Verfahren zum Decodieren gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 7 und eine Anordnung zur Durchführung des Decodier-Verfahrens gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 11 verwirklicht. It is an object of the present invention to provide methods and arrangements with which such a system can be constructed in the simplest way. According to the invention, this is achieved with a method for coding according to the features in the characterizing part of independent patent claim 1 and with an arrangement for carrying out the coding method according to the features in independent patent claim 9. For the receiving side, a method for decoding according to the features in the characterizing part of patent claim 7 and an arrangement for carrying out the decoding method according to the features in the characterizing part of patent claim 11 are implemented.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen: An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. Show:
Fig. 1 ein Blockschema des Senderteils zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und Fig. 1 is a block diagram of the transmitter part for performing the inventive method, and
Fig. 2 ein Blockschema des Empfängerteils zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 2 is a block diagram of the receiver part for performing the method.
Bei dem eingangs beschriebenen gebührenpflichtigen Fernsehsystem werden die Fernsehsignale beim Sender codiert, und die übertragenen Signale schliessen ein Signal ein, das den Decoderkreis bei den einzelnen Empfängern zur Wirkung bringt. Die Synchronimpulse in den horizontalen und vertikalen Austastintervallen der Fernsehsignale werden auf etwa 25% der ursprünglichen Amplitude unterdrückt. Damit wird das Bild sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gestört und es ist daher unbrauchbar, wenn nicht die notwendige Decodier-vorrichtung in Betrieb ist. In das vertikale Austastintervall werden Taktimpulse zum Betrieb des Synchronimpulsgenerators in den Empfängern eingesetzt. Dazu können Berechtigungs- oder Adresssignale in das vertikale Austastintervall eingesetzt werden, um den Decoder in Betrieb zu setzen. Der Tonteil des Fernsehsignals kann klar sein oder uncodiert. Als Alternative kann das Tonsignal quantisiert werden und als digitale Toninformation in das horizontale Austastintervall eingesetzt werden. Im zuletzt genannten Fall wird der Ton bei jedem Empfänger demoduliert und der richtige Ton wird dann auch beim Empfänger mit dem decodierten Videosignal kombiniert. Als eine weitere Alternative kann die Toninformation in die beschriebenen horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden, um einen separaten Tonkanal zu bilden. In the fee-based television system described at the outset, the television signals are coded at the transmitter, and the transmitted signals include a signal which brings the decoder circuit into effect at the individual receivers. The sync pulses in the horizontal and vertical blanking intervals of the television signals are suppressed to approximately 25% of the original amplitude. The image is disturbed in both the horizontal and vertical directions and is therefore unusable if the necessary decoding device is not in operation. In the vertical blanking interval, clock pulses are used to operate the synchronous pulse generator in the receivers. For this purpose, authorization or address signals can be inserted into the vertical blanking interval in order to put the decoder into operation. The sound part of the television signal can be clear or uncoded. Alternatively, the audio signal can be quantized and used as digital audio information in the horizontal blanking interval. In the latter case, the sound is demodulated at each receiver and the correct sound is then combined with the decoded video signal at the receiver. As a further alternative, the sound information can be inserted in the described horizontal blanking intervals in order to form a separate sound channel.
In Fig. 1 kommt das Videosignal auf der Leitung 10 und das Tonsignal auf Leitung 12 an. Das Videosignal bildet einen Eingang für einen Synchronprozessor 14 und für ein Tor 16. Mit dem Synchronprozessor werden verschiedene unabhängige Signale erzeugt, die nachfolgend beschrieben sind. Das erste Aus5 In Fig. 1, the video signal arrives on line 10 and the audio signal on line 12. The video signal forms an input for a synchronous processor 14 and for a gate 16. Various independent signals are generated with the synchronous processor and are described below. The first out5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
661 398 661 398
gangssignal auf der Leitung 18 zum Tor 16 dient zum Betätigen des Tores 16 in einer solchen Weise, dass die Synchronimpulse während des vertikalen Intervalls des Videosignals unterdrückt werden. Damit ist das Ausgangssignal des Tores 16 das normale Videosignal mit unterdrücktem vertikalem Intervall, wobei die Unterdrückung auf einen Pegel von angenähert 25% der ursprünglichen Amplitude erfolgt. output signal on line 18 to gate 16 serves to actuate gate 16 in such a way that the synchronizing pulses are suppressed during the vertical interval of the video signal. The output signal of the gate 16 is thus the normal video signal with a suppressed vertical interval, the suppression taking place at a level of approximately 25% of the original amplitude.
Der zweite Ausgang vom Synchronprozessor 14 auf der Leitung 20 ist mit dem Tor 22 verbunden. Der andere Eingang für das Tor 22 ist das Videosignal aus dem Tor 16. Das Signal aus dem Synchronprozessor 14, das dem Tor 22 über die Leitung 20 zugeführt ist, dient zur Unterdrückung des Horizontalaustastintervalls auf angenähert 25% der ursprünglichen Amplitude. Das Ausgangssignal vom Tor 22 ist das ursprüngliche Videosignal, bei dem beide, das horizontale und das vertikale Austastintervall auf angenähert 25% der ursprünglichen Amplitude unterdrückt sind. The second output from synchronous processor 14 on line 20 is connected to gate 22. The other input for gate 22 is the video signal from gate 16. The signal from synchronous processor 14, which is supplied to gate 22 via line 20, serves to suppress the horizontal blanking interval to approximately 25% of the original amplitude. The output from gate 22 is the original video signal, in which both the horizontal and vertical blanking intervals are suppressed to approximately 25% of the original amplitude.
Ein Taktgenerator 24 dient zur Abgabe von Taktsignalen von 3,58 Mhz. Eine erste Ausgangsleitung aus dem Taktgenerator 24 ist zum Teilerkreis 26 geführt, der ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 31,5 Khz, welches die Tonausblendfrequenz ist. Um den Ton mit einer höchsten Frequenz von 12 Khz zu quantisieren, ist es notwendig, eine Ausblendfrequenz von wenigstens 24 Khz zu nehmen. Für einen Dynamikbereich von 48 dB sollten 8 bits genommen werden, so dass die minimale Bitfrequenz 192 K bit pro Sekunde beträgt. Indem die Synchronisationsfrequenz angenähert 15 Khz beträgt und die Ausblendfrequenz wenigstens 24 Khz betragen soll, wurde auch festgelegt, dass in jedem horizontalen Austastintervall zwei Tonintervalle liegen. Ein Verzögerungskreis 28 dient zur Verzögerung von jedem zweiten Tonimpuls, der durch die Ausblendfrequenz von 31,5 Khz aus dem Teiler 26 erzeugt wird. Somit hat jedes horizontale Austastintervall zwei Tonimpulse. Um das Tonsignal sauber zu regenerieren, ist es nötig, dass beim Decoder jeweils die Hälfte der Anzahl bits in jedem horizontalen Austastintervall verzögert wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in jedem horizontalen Austastintervall pro Zeitschlitz 24 bits mit zwei 8-bit-Tonimpulsen verwendbar sind und die restlichen 8 bits noch zur Synchronisation und zur Steuerung verwendbar bleiben. Daher bleibt das Signal aus dem Verzögerungskreis 28, wie beschrieben, und bildet ein Eingangssignal für das Tor 30. Am andern Eingang des Tores 30 wird ein zeitbestimmendes Signal aus dem Synchronprozessor 14 über die Leitung 32 zugeführt, wodurch das beschriebene quantisierte Tonsignal in das horizontale Austastintervall eingeschrieben werden kann. A clock generator 24 is used to output clock signals of 3.58 MHz. A first output line from the clock generator 24 is led to the divider circuit 26, which has an output signal with a frequency of 31.5 kHz, which is the tone suppression frequency. In order to quantize the sound with a highest frequency of 12 Khz, it is necessary to use a fading frequency of at least 24 Khz. For a dynamic range of 48 dB, 8 bits should be used so that the minimum bit frequency is 192 K bits per second. Since the synchronization frequency is approximately 15 kHz and the masking frequency should be at least 24 kHz, it was also determined that there are two sound intervals in each horizontal blanking interval. A delay circuit 28 serves to delay every second tone pulse which is generated by the divider 26 by the fade-out frequency of 31.5 kHz. Each horizontal blanking interval thus has two sound pulses. In order to regenerate the sound signal properly, it is necessary for the decoder to delay half the number of bits in each horizontal blanking interval. In practice, it has been shown that 24 bits with two 8-bit tone pulses can be used in each horizontal blanking interval per time slot and the remaining 8 bits can still be used for synchronization and control. Therefore, the signal from the delay circuit 28, as described, remains and forms an input signal for the gate 30. At the other input of the gate 30, a time-determining signal from the synchronous processor 14 is fed via the line 32, whereby the quantized sound signal described in the horizontal blanking interval can be registered.
Der Tastimpulsgenerator 24 ist mit einem Teilerkreis 38 verbunden, welcher Taktsignale zur Verwendung beim Empfänger mit 4/7 der Taktfrequenz von 3,58 Mhz erzeugt. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass die hier angegebenen Frequenzen nur Beispiele sind und die Erfindung sich nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der Ausgang aus dem Teilerkreis 38 ist mit einem Modulator 36 verbunden, dem über eine Leitung 34 ein Eingangssignal aus dem Synchronprozessor 14 zugeleitet wird und der dazu dient, die Einfügung der Taktsignale in den ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen Austastintervalls zu steuern. Der Modulator 36 enthält aus dem Tor 30 das Videosignal mit unterdrückten horizontalen und vertikalen Austastintervallen und mit dem eingesetzten quantisierten Ton. Der Ausgang aus dem Modulator 36 ist das beschriebene Signal mit der Zufügung von Taktsignalen während der ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen Austastintervalls. The pulse generator 24 is connected to a divider circuit 38, which generates clock signals for use in the receiver with 4/7 clock frequency of 3.58 MHz. In this connection it is mentioned that the frequencies given here are only examples and the invention is not restricted to these examples. The output from the divider circuit 38 is connected to a modulator 36, to which an input signal from the synchronous processor 14 is fed via a line 34 and which serves to control the insertion of the clock signals in the first nine lines of the suppressed vertical blanking interval. From the gate 30, the modulator 36 contains the video signal with suppressed horizontal and vertical blanking intervals and with the quantized sound used. The output from modulator 36 is the signal described with the addition of clock signals during the first nine lines of the suppressed vertical blanking interval.
Ein Zeilenzähler 40 ist mit dem Synchronprozessor 14 verbunden und dessen Ausgang ist auf einen Rechner 42 geführt. Der Ausgang aus dem Rechner 42 ist mit einem Adressentor 44 verbunden. Der Rechner 42 enthält alle Adressen der Teilnehmer, die berechtigt sind, das Teilnehmerprogramm zu empfangen. Es ist vorgesehen, dass nicht alle Adressen in allen vertikalen Austastintervallen gesendet werden, aber diese werden sequentiell durch den Rechner an das Adresstor geführt, damit sie nach den Taktsignalen in die ersten neun Zeilen des vertikalen Austastintervalls eingefügt werden können. Mit der Annahme, dass 48 bits pro Adresse vorhanden sind und dass pro Zeile eine Adresse eingesetzt wird, wobei 12 freie Zeilen vorhanden sind, wäre es möglich, jeweils Adressen in jedem vertikalen Austastintervall einzufügen. Bei üblichem Betrieb könnte jedoch auch vor der Übertragung des Teilnehmerprogramms allen Empfängern die Adresse zugesendet werden, weil es möglich sein könnte, dass dazu das gesamte Videoband notwendig wäre. Die Adressenübermittlung während jedem vertikalen Austastintervall kann dazu benützt werden, um laufend die Decoder in jedem Empfänger anzuschalten, nachdem sie ursprünglich mittels einer Übertragung vor dem Anfanng des Teilnehmerpro-gramms auf Empfang geschaltet wurde. Somit ist der Ausgang aus dem Adresstor 44 das oben beschriebene Videsignal, das ausserdem das quantisierte Tonsignal im horizontalen Austastintervall und die Adressen oder Aufschaltinformation im vertikalen Austastintervall nach dem oben beschriebenen Taktsignal entfällt. Dieses Signal wird dann zum Sender 46 geführt, durch den es über den Luftweg zu den Teilnehmern, die die notwendige Decodierung aufweisen übertragen wird. A line counter 40 is connected to the synchronous processor 14 and its output is fed to a computer 42. The output from the computer 42 is connected to an address gate 44. The computer 42 contains all addresses of the subscribers who are authorized to receive the subscriber program. It is envisaged that not all addresses will be sent in all vertical blanking intervals, but these are sequentially routed through the computer to the address memory so that they can be inserted into the first nine lines of the vertical blanking interval after the clock signals. Assuming that there are 48 bits per address and that one address is used per line with 12 free lines, it would be possible to insert addresses in each vertical blanking interval. In normal operation, however, the address could also be sent to all receivers before the transmission of the subscriber program because it could be possible that the entire video tape would be necessary for this. The address transmission during each vertical blanking interval can be used to continuously switch on the decoders in each receiver after it was originally switched to reception by means of a transmission before the subscriber program started. Thus, the output from the address gate 44 is the video signal described above, which also eliminates the quantized audio signal in the horizontal blanking interval and the addresses or activation information in the vertical blanking interval after the clock signal described above. This signal is then passed to the transmitter 46, through which it is transmitted by air to the participants who have the necessary decoding.
In Fig. 2 ist das Decodiergerät beim Empfänger dargestellt. Ein Tuner 50, der sowohl ein UHF- oder VHF-Tuner sein kann, ist an ein ZF-Filter 52 angeschaltet, das ein Ausgangssignal mit angenähert 45 Mhz ergibt und das seinerseits zu einem Videodemodulator geführt ist. 2 shows the decoding device at the receiver. A tuner 50, which can be either a UHF or VHF tuner, is connected to an IF filter 52, which produces an output signal with approximately 45 MHz and which in turn is routed to a video demodulator.
Der Ausgang aus dem Demodulator 54 ist das oben beschriebene Videosignal und dieses wird einem Decoder 56 und einem Additionskreis 58 zugeführt. Der Decoder 56 gibt an einem Ausgang das oben beschriebene Taktsignal auf die Linie 60 und weiter zum Synchrongenerator 62. Der Ausgang aus dem Synchrongenerator 62 sind dann die vertikalen und horizontalen Synchronimpulse, die beim Sender unterdrückt wurden und diese werden zum Additionskreis 58 geleitet, dessen Ausgangssignal das restaurierte Videosignal mit geeigneten Synchronsignalen darstellt. Der Synchrongenerator 62 gibt dann normale Synchronimpulse ab, jedoch sind die Taktsignale aus dem Decoder 56 notwendig, um die zeitliche Lage von Synchronimpulsen und Videosignalen zu koordinieren. The output from the demodulator 54 is the video signal described above and this is fed to a decoder 56 and an addition circuit 58. The decoder 56 outputs the clock signal described above on line 60 and on to the synchronous generator 62. The output from the synchronous generator 62 is then the vertical and horizontal synchronizing pulses which have been suppressed at the transmitter and these are passed to the addition circuit 58, whose output signal represents the restored video signal with suitable synchronizing signals. The synchronous generator 62 then outputs normal synchronizing pulses, however the clock signals from the decoder 56 are necessary in order to coordinate the timing of synchronizing pulses and video signals.
Ein zweiter Ausgang aus dem Decoder 56 ist die quantisierte Toninformation, die zu einem Digitalanalogkonverter 64 geführt ist. Der Ausgang aus dem Konverter 64 ist dann das wiederhergestellte Tonsignal. Ein 4,5 Mhz-Oszillator 66 ist mit einem FH-Modulator 68 verbunden, dem die Tonsignale aus dem Konverter 64 zugeführt werden. Der Ausgang aus dem Modulator 68 ist dann der Tonanteil des ursprünglichen Fernsehsignals mit einer Frequenz von 4,5 Mhz. Dieses Signal wird zu einem Additionskreis 70 geführt, dem auch das kombinierte Videosignal aus dem Additionskreis 58 zugeführt ist. Somit ist das Ausgangssignal aus dem Additionskreis 70 ein Signal mit Video- und Tonanteilen, die sauber decodiert sind und somit das ursprüngliche Fernsehsignal darstellen. A second output from decoder 56 is the quantized sound information, which is led to a digital-to-analog converter 64. The output from converter 64 is then the restored sound signal. A 4.5 Mhz oscillator 66 is connected to an FH modulator 68, to which the audio signals from the converter 64 are fed. The output from the modulator 68 is then the sound component of the original television signal with a frequency of 4.5 MHz. This signal is fed to an addition circuit 70, to which the combined video signal from the addition circuit 58 is also fed. Thus, the output signal from the addition circuit 70 is a signal with video and sound components which are decoded cleanly and thus represent the original television signal.
Der dritte Ausgang aus dem Decoder 56 führt die Adressen oder Anschaltinformationen, die ursprünglich in die Vertikalaustastintervalle eingefügt wurden, und diese werden zu einem Adressenberechtigungsdecoder 72 geführt, der die decodierte Adresse mit der im Empfänger vorhandenen Adresse vergleicht. Bei Gleichheit der beiden Informationen wird der Schalter 74 eingeschaltet, um den Modulator in Betrieb zu setzen. Der Modulator 76 ändert die Frequenz der Ton- und Videosignale aus dem Additionskreis 70 in ein HF-Signal mit geeigneter Frequenz für einen Fernsehapparat. Üblicherweise kann dies ein Kanal 3 oder 4 sein, die in vielen Gebieten nicht benützt sind. Der Ausgang aus dem Modulator 76, somit ein Fernsehsignal auf Kanal 3 oder 4, wird durch das Filter 78 dem Fernsehempfänger zugeführt. The third output from decoder 56 carries the addresses or switch-on information that were originally inserted into the vertical blanking intervals, and these are fed to an address authorization decoder 72, which compares the decoded address with the address present in the receiver. If the two pieces of information are identical, the switch 74 is switched on in order to put the modulator into operation. The modulator 76 changes the frequency of the sound and video signals from the addition circuit 70 into an RF signal with a suitable frequency for a television set. Usually this can be channel 3 or 4, which are not used in many areas. The output from the modulator 76, thus a television signal on channel 3 or 4, is fed through the filter 78 to the television receiver.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
661 398 661 398
4 4th
Das beschriebene Teilnehmerfernsehsystem ergibt nicht nur eine Sicherheit in geeigneter Weise um Piraterie des Empfangs zu verhindern sondern dies wird auch in einfacher und sicherer Weise gemacht. Die vertikale und horizontale Synchronisation wird vom Videosignal abgetrennt und wird beim Empfänger durch einen unabhängigen Synchrongenerator wieder zugesetzt, dessen zeitlicher Ablauf durch ein Taktsignal, das ein Teil des übertragenen Videosignal ist, gesteuert wird. Bekanntlich wird eine vollständige Bildstörung bewirkt, wenn beide, die horizontale und die vertikale Synchronisation, entfernt sind. The subscriber television system described not only provides security in a suitable manner to prevent piracy of reception, but is also done in a simple and secure manner. The vertical and horizontal synchronization is separated from the video signal and is added to the receiver again by an independent synchronous generator, the timing of which is controlled by a clock signal which is part of the transmitted video signal. It is known that complete image interference is caused when both the horizontal and vertical synchronization are removed.
Der Ton kann codiert werden, wie oben beschrieben, indem der Ton digitalisiert wird. Als Alternative kann der Ton auch klar ohne Codierung übertragen werden. In einem solchen Fall kann das horizontale Austastintervall verwendet werden, um einen eigenen Tonkanal zu bilden, oder es können keine weiteren Codierinformationen übertragen werden. Als weitere Alternati-s ve können die Takt- und Adresseninformationen, die gemäss obiger Beschreibung in vertikalen Intervallen eingefügt waren, auch in das horizontale Austastintervall eingesetzt werden. Somit ist es möglich, das horizontale Austastintervall als alternativen Tonkanal zu verwenden oder als Kanal für einen codierten io Ton oder überhaupt leer gelassen werden oder für die Übertragung von zusätzlichen Codedaten, die auf dem Vertikalaustastintervall keinen Platz finden. The sound can be encoded as described above by digitizing the sound. As an alternative, the sound can also be transmitted clearly without coding. In such a case, the horizontal blanking interval can be used to form a separate audio channel or no further coding information can be transmitted. As a further alternative, the clock and address information, which were inserted in vertical intervals as described above, can also be used in the horizontal blanking interval. It is thus possible to use the horizontal blanking interval as an alternative sound channel or as a channel for a coded io sound or left blank at all or for the transmission of additional code data which cannot be accommodated on the vertical blanking interval.
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