DE102004030022B4 - Conditional-Acces-Modul - Google Patents

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Abstract

Conditional-Access-Modul für das Rechte-Management der Rundfunknutzung von Bild- und/oder Tonaufzeichnungen, mit einer MPEG-Demultiplex-Descrambling-Stufe zur Entschlüsselung von digital codierten, verwürfelten Inhalten eines gemultiplexten Datenstroms, und mit einer digitalen Schnittstelle (Common Interface) zur Kopplung des Conditional-Access-Moduls mit einem digitalen Fernsehempfangsgerät, wobei innerhalb des gemultiplexten Datenstroms Entschlüsselungsinformationen für die MPEG-Demultiplex-Descrambling-Stufe enthalten sind, mit folgenden Merkmalen:
a) eine Erkennungseinrichtung für spezielle Inhalte des gemultiplexten Datenstroms, die nicht digital und unverschlüsselt an das digitale Fernsehempfangsgerät weitergegeben werden dürfen;
b) eine Decodierungseinrichtung (MPEG-Video/Audio-Decodierung) zur Decodierung der entschlüsselten, digital codierten Inhalte;
c) eine RGB-Konvertierungseinrichtung zum Umsetzen der entschlüsselten, decodierten Signalinhalte in ein analoges Farbfernsehsignal;
d) eine analoge Fernsehsignalschnittstelle zur Kopplung des analogen Farbfernsehsignals mit einem Analogeingang des analogen Fernsehempfangsgerätes (als Betrachtungsgerät genutzt), dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Erkennungseinrichtung steuerbarer Schwarzbildgenerator zur Erzeugung eines digital codierten Schwarzbildes vorgesehen ist, welches der digitalen Schnittstelle zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Conditional-Access-Modul gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Conditional-Access-Modul ist aus der US 2004/0088558 A1 bekannt.
  • Auf dem Gebiet der digitalen Fernsehtechnik gibt es folgende Technologiestandards, Verfahren und Komponenten:
  • MPEG-Video und -Audio
  • Digitale Codierung von Bild- und Tonsignalen, die an Fernsehempfangsgeräte gerichtet sind. In Europa gibt es hierzu die entsprechenden MPEG-ISO/IEC-Standards in Verbindung mit den DVB-Standards DVB Satellite, DVB-Cable und DVB-Terrestrial.
  • MPEG-Multiplex MPEG-Transport-Strom
  • Digitale Zusammenstellung mehrerer Programm- und Dienstkomponenten zwecks gemeinsamer Übertragung oder Weitergabe über eine Schnittstelle. In Europa gibt es hierzu die entsprechenden MPEG-ISO/IEC-Standards in Verbindung mit den DVB-Standards DVB-Sattelite, DVB-Cable und DVB-Terrestrial.
  • Scrambling
  • Gezielte Verwürfelung der Nutzdaten einer oder mehrerer Programm- oder Dienstekomponenten, so dass eine Nutzung durch den Zuschauer nur mit Hilfe eines geeigneten Descrambling möglich ist. In Europa gibt es hierzu den Standard DVB-Common-Scrambling.
  • Conditional Access
  • Kryptographisch gesichertes Verfahren zur Kodierung und Übermittlung von Entschlüsselungsinformationen an ein Conditional-Access-Modul. Standardisiert ist nur die Einbettung der Entschlüsselungsinformationen im MPEG-Multiplex und das Zusammenspiel mit dem Scrambling.
  • Conditional-Access-Modul
  • Hardware und Software für die Durchführung des Descrambling (inverses Scrambling) verwürfelter Programm- und Dienstekomponenten.
  • Analoge Fernsehsignal-Schnittstelle
  • Definition geeigneter Steckverbinder, Kabel und Signaleigenschaften zur Weitergabe analoger Fernsehsignale zwischen Konsumergeräten. In Europa gibt es hierzu die PAL-HF-Koaxial-Verbindung. Weiterhin gibt es den SCART-Standard.
  • Digitale Etschlüsselungsmodulschnittstelle
  • Definition geeigneter Steckverbinder und einer Steuerungslogik für die Kopplung und das Zusammenspiel zwischen einem digitalen Fernsehempfangsgerät und einem davon separaten Conditional-Access-Modul. In Europa gibt es hierzu den Standard DVB Common Interface.
  • On-Screen-Display
  • Für die Bildschirmdarstellung aufbereitete Menüführung und an den Zuschauer gerichtete Informationen, die überlagert mit einem Videoinhalt oder auch eigenständig über die analoge Fernsehsignalschnittstelle an Fernseh- bzw. Betrachtungsgeräte weitergegeben und dargestellt werden.
  • Auf Grundlage der vorstehend genannten Technologiestandards können Bezahlfernsehdienste realisiert werden. Häufig ist dabei das Conditional-Access-Modul ein fest eingebauter Bestandteil der digitalen Fernsehempfangsgeräte. Ein derartiges Conditional-Access-Modul ist beispielsweise aus der WO 01/99422 A1 bekannt. Mit zunehmender Marktverbreitung des digitalen Fernsehens entsteht eine für den Zuschauer attraktive Gerätevielfalt, deren Nutzen sich mit der Nachrüstbarkeit von Conditional-Access-Modulen deutlich steigern lässt. Aus diesem Grunde finden Gerätetypen, welche über eine digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle verfügen, eine zunehmende Verbreitung im Markt. Bei einem aus der US 2004/0088 558 A1 bekannten Entschlüssler werden spezielle Inhalte dadurch geschützt, dass eine Ausgabe über die digitale Schnittstelle unterbunden oder die Signale über die digitale Schnittstelle verschlüsselt übertragen werden. Bezahlfernsehen kann über diese technische Lösung bestehend aus einem digitalen Fernsehempfangsgerät und einem nachgerüsteten Conditional-Access-Modul allerdings nur eingeschränkt angeboten werden. Grund dafür ist, dass den Anbietern von Bezahlfernsehen bei der Nutzung ihrer Senderechte Auflagen obliegen, welche ein digitales Rechte-Management (DRM) auf der Geräte-Seite erforderlich machen. So werden vor allem sogenannte Premium-Inhalte, welche in der Verwertungsfolge noch nicht für die unverschlüsselte Rundfunknutzung freigegeben sind (z.B. aktuelle Kinofilme), an die Auflage geknüpft, dass diese in digitaler und unverschlüsselter Form nur auf Fernsehempfangsgeräten genutzt werden dürfen, die ein Kopieren, bzw. Aufzeichnen dieser Inhalte verhindern oder zumindest erschweren. Hierzu ist es aus der DE 103 39 926 A1 bekannt, eine Anzeigesperrnachricht durch eine OSD-Verarbeitungseinheit in einem Fernsehempfänger zu erzeugen, wenn eine Anzeige von Inhalten nicht erlaubt ist. Eine Steuereinheit bestimmt, ob das decodierte Videosignal ein Kopierschutzsignal zum Verbinden einer Wiedergabe des Videosignals enthält. Ähnliche Nutzungseinschränkungen leiten sich aus Jugendschutzbestimmungen ab. Die aus Sicht des Nutzers mit Blick auf die Gerätevielfalt wünschenswerte Entschlüsselung durch ein separates Conditional-Access-Modul und die digitale Weitergabe des unverschlüsselten Inhalts über eine digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle ist damit für die hier besprochenen Inhalte, die entsprechenden Nutzungsbeschränkungen unterliegen, nicht zulässig.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäss darin, ein Conditional-Access-Modul zu schaffen, welches für das gesamte Gebiet des digitalen Rechte Managements (DRM) anwendbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein spezielles Conditional-Access-Modul, welches Inhalteangebote erkennt, die nicht digital und unverschlüsselt weitergegeben werden dürfen. Für diese Inhalte wird die Umsetzung in das geforderte analoge Fernsehsignal vom Conditional-Access-Modul selbst durchgeführt. Hierzu verfügt das Modul über ein eigenes MPEG-Video/Audio-Decoding. Weiterhin verfügt das Modul über eine analoge Fernsehsignalschnittstelle für die Weitergabe eines analogen Fernsehsignals "TV OUT" an das analoge Fernsehgerät. Das "TV OUT"-Signal sollte darüber hinaus derart verändert werden, so dass eine Videoaufzeichnung erschwert wird.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
  • 1 ein Blockschaltbild einer ersten, grundsätzlichen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls, welche gegenüber der Ausführungsform nach 1 in seinen Funktionen erweitert ist;
  • 3 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls, welches gegenüber der Ausführungsform nach 2 vereinfacht ist, und
  • 4 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls, welches eine Kombination der Ausführungsformen nach den 2 und 3 darstellt.
  • Die in 1 dargestellte Basis-Version des erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls 100 wird an ein nicht dargestelltes digitales Fernsehempfangsgerät angekoppelt, welches seinerseits ein analoges Fernsehsignal als Ausgangssignal generiert. Unter einem digitalen Fernsehempfangsgerät wird insbesondere eine Set-Top-Box verstanden, welche über das Conditional-Access-Modul 100 mit einem analogen Fernsehempfänger verbunden ist.
  • Wesentliche Leistungsmerkmale des digitalen Fernsehempfangsgerätes und vor allem sein On-Screen-Display und seine Benutzerführung – durch die der Nutzer in der Lage ist, den digitalen Fernsehempfang zu steuern – werden alleine über dessen analoges Fernsehsignal weitergeleitet. Die Umschaltung zwischen diesem Ausgangssignal des digitalen Fernsehempfangsgerätes und dem vom Conditional-Access-Modul 100 generierten analogen Fernsehsignal zur Darstellung über das analoge Fernsehgerät muss der Nutzer in der Basis-Version nach 1 selbst vornehmen. Das Conditional-Access-Modul 100 weist daher zur Ankopplung an das digitale Fernsehempfangsgerät nur eine eingangsseitige digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle (Common Interface) 110, eine ausgangsseitige Entschlüsselungsschnittstelle (Common Interface) 120 und eine ausgangsseitige analoge Fernsehsignal-Schnittstelle (SCART-Verbindung) 130 auf. Das europäische Common Interface kombiniert digitalen Eingang 110 und Ausgang 120 in einer Einheit. Bei den erweiterten Versionen des erfindungsgemässen Conditional-Access-Moduls nach den 2 bis 4 ist eine eingangsseitige analoge Fernsehsignal-Schnittstelle (SCART-Verbindung) 210 zur Entgegennahme des von dem digitalen Fernsehgerät erzeugten analogen Ausgangssignals vorgesehen. Dieses Eingangssignal des CA-Moduls 100 ist in den 2 bis 4 als "Receiver IN"-Signal bezeichnet.
  • Eine Funktion des Conditional-Access-Moduls nach 2 ist es, das von ihm selbst generierte analoge Fernsehsignal mit dem „Receiver IN"-Signal in ein einziges Ausgangssignal umzusetzen, so dass das entschlüsselte Programm nicht beeinträchtigt wird, zugleich aber das vom digitalen Fernsehempfangsgerät erzeugte On-Screen-Display nicht verloren geht.
  • Aus dem über die digitale Eingangsschnittstelle 110 ankommenden MPEG-Transportstrom wird in einer Demultiplex-Descrambling-Stufe 150 das digitale MPEG Fernsehsignal durch Demultiplexing gewonnen und durch Descrambling entschlüsselt. Anschliessend erfolgt in einer Dekodierungs-Stufe 160 eine MPEG-Video-Audio-Dekodierung. Das dekodierte Videosignal wird einer RGB-Stufe 170 zugeführt, welche ein analoges Farbkomponentensignal mit den Farbkomponenten Rot (R), Grün (G) und Blau (B) erzeugt. Dieses analoge Farbkomponentensignal bildet das Ausgangssignal TV OUT, welches über die analoge Fernsehsignalschnitte 130 an den Analogeingang (z.B. SCART-Buchse) des analogen Fernsehgerätes gelangt.
  • Zur Steuerung der Entschlüsselung des MPEG-Transportstroms am Eingang der Stufe 150 weist das CA-Modul 100 ein Conditional-Access-System 180 auf, welches aus dem demulitplexten MPEG-Transportstrom eine Entschlüsselungsinformation gewinnt. Diese Entschlüsselungsinformation wird in einer Entscheidungsstufe 190 für die Entscheidung ausgewertet, ob eine digitale, unverschlüsselte Weiterleitung des entschlüsselten, digitalen Fernsehsignals am Ausgang der Stufe 150 erlaubt ist oder nicht. Falls eine solche Weitergabe erlaubt ist, wird das entschlüsselte digitale Fernsehsignal von der Stufe 150 über die digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle 120 dem digitalen Fernsehgerät zugeführt. Falls eine Weitergabe nicht erlaubt ist, wird ein in der Stufe 200 erzeugtes, digital-codiertes Schwarzbild über die digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle 120 zu dem digitalen Fernsehgerät zugeführt. Das „schwarze" Videosignal wird an der Stelle im MPEG-Multiplex eingefügt und als unverschlüsselt deklariert, an der zuvor das besprochene digitale Fernsehsignal untergebracht war. In diesem Falle sieht der Fernsehzuschauer auf dem Bildschirm nur ein schwarzes Bild.
  • Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen CA-Moduls 100 weist zusätzlich zu den Stufen 110 bis 200 der Ausführungsform nach 2 eine eingangsseitige analoge Fernsehsignalschnittstelle 210 auf, welcher von einem analogen Fernsehsignalausgang (z.B. SCART-Buchse) des digitalen Fernsehgerätes das analoge Fernsehsignal "Receiver IN" zugeführt wird. Dieses analoge Fernsehsignal enthält, wie schon erwähnt, die am analogen Fernsehgerät sichtbar zu machenden und vom Zuschauer für die Steuerung des digitalen Fernsehgerätes benötigten Bildschirmmenüs und Zusatzinformationen – das sogenannte On-Screen-Display. Das analoge Fernsehsignal "Receiver IN" wird in der Stufe 220 in die Farbkomponenten Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zerlegt. Das so gewonnene Farbkomponentensignal wird ebenso wie das Farbkomponentensignal am Ausgang der Stufe 170 einer Synchronisationsstufe 230 zugeführt. In der Stufe 230 wird z.B. der Helligkeitswert des Farbkomponentensignals Rot, welcher dem vom Conditional Access Modul 100 in der Stufe 170 selbst erzeugten analogen Fernsehsignal zugeordnet ist, mit dem Helligkeitswert Rot des „Receiver IN"-Signals synchronisiert, so dass beide Helligkeitswerte zur gleichen Zeit demselben Bildpunkt eines Fernsehbildes zuzuordnen sind. Die beiden Verläufe der so synchronisierten Helligkeitswerte werden in einer Stufe 240 addiert und gegebenenfalls auf einen Maximalwert begrenzt. Dasselbe Verfahren wird auf die Farbkomponenten Grün und Blau angewendet. Aus den so miteinander gemischten Fernsehsignalen wird das Signal „TV OUT" generiert.
  • Für alle Zeiten, in denen keine Beschränkung der Programminhalte bezüglich digitaler unverschlüsselter Weiterleitung besteht, wird das „Receiver IN"-Fernsehsignal unverändert an „TV OUT" ausgegeben. Nur in den Zeiten, in denen das Conditional-Access-Modul 100 Programminhalte entschlüsselt, die nicht digital und unverschlüsselt weitergegeben werden dürfen, wird das Conditional-Access-Modul 100 mit den folgenden Funktionen aktiv:
    • – Dekodierung der entsprechenden MPEG Video- und Audiosignale in ein analoges Fernsehsignal.
    • – Künstliche Erzeugung eines digitalen MPEG-Video-Signal, dessen Wandlung ein völlig schwarzes Bild ergeben soll. Dieses MPEG-Video-Signal wird an der Stelle im MPEG-Transportstrom eingesetzt, die dem zuvor verschlüsselten Programminhalt zugeordnet war, und so über die digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle an das digitale Fernsehempfangsgerät weiter geleitet. Dieses dekodiert ein schwarzes Bild und gibt dieses zusammen mit dem On-Screen-Display an einer analogen Fernsehsignalschnittstelle aus. Diese Fernsehsignalschnittstelle muss vom Nutzer mit einer Kabelverbindung mit „Receiver IN" verbunden werden.
  • Als Alternative zu der Ausführungsform nach 2 kann auch eine vereinfachte Variante gemäß 3 realisiert werden Das „Receiver IN"-Signal wird in einer Stufe 250 permanent darauf untersucht, ob es ein schwarzes Bild darstellt. Gemessen werden entsprechende Helligkeitswerte des Fernsehsignals, die entweder unter- oder oberhalb eines Grenzwertes für Schwarz liegen. In den Zeiten, in denen diese Untersuchung ein schwarzes Bild detektiert, wird das vom Conditional-Access-Modul 100 generierte Fernsehsignal als "TV OUT" ausgegeben. In den Zeiten, in denen kein schwarzes Bild detektiert wird, wird das "Receiver IN"-Fernsehsignal unverändert als "TV OUT" ausgegeben.
  • Es versteht sich, dass das Conditional-Access-Modul 100 über die digitale Entschlüsselungsmodulschnittstelle 110 vom digitalen Fernsehempfangsgerät alle notwendigen Steuerungsimpulse erhält, mit denen die Programmauswahl des Zuschauers nachvollzogen werden kann. Vor allem wird so Anfang und Ende einer gewünschten Entschlüsselung im Conditional-Access-Modul 100 erkannt.
  • Nachrüstbare Conditional-Access-Module, die über eine digitale Entschlüsselungsschnittstelle an ein digitales Fernsehempfangsgerät anzuschliessen sind, verfügen heute über die folgenden Basisfunktionen:
    • – MEG-Demultiplex
    • – Conditional Access
    • – Descrambling
    • – Einfügung unverschlüsselter Programmkomponenten in MPEG-Transportstrom
  • Das erfindungsgemässe Conditional-Access-Modul 100 unterstützt darüber hinaus noch die folgenden Funktionen:
    • – MPEG-Video mit schwarzem Bild (Stufe 200)
    • – MPEG-Video-/Audio-Decoding (Stufe 160)
    • – SCART-Eingang 210 und SCART-Ausgang (Stufe 130)
    • – Synchronisation und RGB-Addition analoger Fernsehsignale (Stufen 230, 240) oder
    • – Detektion eines schwarzen Videos und Umschalten zwischen zwei Signalen (Stufe 250).
  • Das Conditional-Access-Modul 100 kann in digitale Fernsehempfangsgeräte eingesteckt werden. Die genutzte Steckverbindung im Beispiel entspricht insbesondere in Europa dem Standard DVB-Common Interface. Das Signal "Receiver IN" wird über SCART-Kabel mit dem digitalen Fernsehempfangsgerät verbunden. Das Signal "Receiver OUT" wird über SCART-Kabel mit dem analogen Fernsehgerät verbunden. DVB-Common Interface und SCART sind in Europa gebräuchliche Schnittstellenstandards. Für die erfindungsgemässe Realisierung des Conditional-Access-Moduls können ebenso die in anderen Regionen üblichen Schnittstellen adaptiert werden.

Claims (3)

  1. Conditional-Access-Modul für das Rechte-Management der Rundfunknutzung von Bild- und/oder Tonaufzeichnungen, mit einer MPEG-Demultiplex-Descrambling-Stufe zur Entschlüsselung von digital codierten, verwürfelten Inhalten eines gemultiplexten Datenstroms, und mit einer digitalen Schnittstelle (Common Interface) zur Kopplung des Conditional-Access-Moduls mit einem digitalen Fernsehempfangsgerät, wobei innerhalb des gemultiplexten Datenstroms Entschlüsselungsinformationen für die MPEG-Demultiplex-Descrambling-Stufe enthalten sind, mit folgenden Merkmalen: a) eine Erkennungseinrichtung für spezielle Inhalte des gemultiplexten Datenstroms, die nicht digital und unverschlüsselt an das digitale Fernsehempfangsgerät weitergegeben werden dürfen; b) eine Decodierungseinrichtung (MPEG-Video/Audio-Decodierung) zur Decodierung der entschlüsselten, digital codierten Inhalte; c) eine RGB-Konvertierungseinrichtung zum Umsetzen der entschlüsselten, decodierten Signalinhalte in ein analoges Farbfernsehsignal; d) eine analoge Fernsehsignalschnittstelle zur Kopplung des analogen Farbfernsehsignals mit einem Analogeingang des analogen Fernsehempfangsgerätes (als Betrachtungsgerät genutzt), dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Erkennungseinrichtung steuerbarer Schwarzbildgenerator zur Erzeugung eines digital codierten Schwarzbildes vorgesehen ist, welches der digitalen Schnittstelle zugeführt wird.
  2. Conditional-Access-Modul nach Anspruch 1, für ein digitales Fernsehempfangsgerät, welches ein analoges Fernsehsignal mit geräteinternen Informationen, beispielsweise für die Bildschirmwiedergabe (On-Screen-Display) von Einstellungsparametern und/oder für eine Benutzerführung erzeugt, wobei dieses analoge Fernsehsignal an eine analoge Fernsehsignalschnittstelle des Conditional-Access-Moduls koppelbar ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Kombinieren des vom digitalen Fernsehempfangsgerät generierten analogen Fernsehsignals mit den vom Conditional-Access-Modul in ein analoges Fernsehsignal umgesetzten, entschlüsselten und decodierten Inhalten, wobei das kombinierte analoge Fernsehsignal über die analoge Fernsehsignalschnittstelle dem Analogeingang des analogen Fernsehempfängers zugeführt wird.
  3. Conditional-Access-Modul nach Anspruch 1, für ein digitales Fernsehempfangsgerät, welches ein analoges Fernsehsignal mit geräteinternen Informationen, beispielsweise für die Bildschirmwiedergabe (On-Screen-Display) von Einstellungsparametern und/oder für eine Benutzerführung erzeugt, wobei dieses analoge Fernsehsignal an eine analoge Fernsehsignalschnittstelle des Conditional-Access-Moduls koppelbar ist, gekennzeichnet durch eine Schwarzbild-Detektionseinrichtung zum Feststellen, ob das vom digitalen Fernsehgerät generierte analoge Fernsehsignal ein schwarzes Bild (und somit kein On-screen-display) darstellt, wobei die Weitergabe der in ein analoges Fernsehsignal umgesetzten, entschlüsselten und decodierten Inhalte an die analoge Fernsehsignalschnittstelle in Abhängigkeit von den Feststellungen der Schwarzbild-Detektionseinrichtung steuerbar ist.
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