CH661398A5

CH661398A5 - Verfahren und anordnung zum codieren und verfahren und anordnung zum decodieren von videosignalen in einem gebuehrenpflichtigen fernsehsystem.

Info

Publication number: CH661398A5
Application number: CH10621/79A
Authority: CH
Inventors: Toonder Pieter Den; Pieter J Fondse; Johannes Seltenrijch; Jong Cornelis A De; Koningh Tom De
Original assignee: Oak Industries Inc
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1987-07-15
Also published as: IL58735A; BR7907803A; FR2443778B1; GB2038137B; NL7908569A; CA1150818A; GB2038137A; AU526049B2; DE2947943A1; JPS63131287U; GR82329B; IL58735A0; MX147755A; NL188137C; FR2443778A1; JPS5588481A; NL188137B; DE2947943C2; AU5309779A

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.

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.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema des Senderteils zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und

Fig. 2 ein Blockschema des Empfängerteils zur Durchführung des Verfahrens.

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 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

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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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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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.

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.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Codieren von Videosignalen in einem gebührenpflichtigen Fernsehsystem, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig die Synchronimpulse während den horizontalen und vertikalen Austastintervallen unterdrückt (14, 16) und Takt-und Berechtigungssignale in die ausgetasteten Intervalle eingefügt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignale in den unterdrückten vertikalen Austastintervallen eingefügt werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Einfügen von Adressensignalen in die unterdrückten Austastintervalle (44) beim Sender (Fig. 1).
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Einfügen (30) digitaler Toninformation (12) in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle beim Sender (Fig. 1).
5. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Adressensignale in die unterdrückten vertikalen Austastintervalle eingefügt werden.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass digitale Tonsignale in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle eingefügt werden.
7. Verfahren zum Decodieren von Videosignalen, die gemäss Patentanspruch 1 codiert sind, gekennzeichnet durch a) Decodieren (54) des übertragenen Videosignals mit Takt-und Berechtigungssignalen,

b) Steuern eines Synchronimpulsgenerators (62) mittels der Taktsignale,

c) Zusammensetzen (58) der decodierten Videosignale und der erzeugten (62) Synchronimpulse,

d) Modulieren (76) eines Trägers mit den zusammengesetzten Signalen (58) zur Erzeugung eines in Fernsehempfängern verwendbaren Signals, und e) Abzweigen (72) des Berechtigungssignals zur Steuerung (74) von einem der genannten Schritte.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7 zum Decodieren von Videosignalen, die gemäss Patentanspruch 6 codiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Tonsignale decodiert werden und daraus ein Audiosignal erzeugt wird und dass schliesslich die Video- und Audiosignale zusammengesetzt werden.
9. Anordnung zur Durchführung des Codier-Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) Mittel (14, 16, 18, 20, 22) zum Unterdrücken der Synchronimpulse während der horizontalen und vertikalen Austastintervalle der Videosignale (10), und b) Mittel (40, 42, 44) zum Einfügen von Berechtigungs- und Taktsignalen zur Verwendung bei der Wiederherstellung der Videosignale.
10. Anordnung nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel (12, 24, 26, 28) zur Abgabe digitaler Toninformation, die für den Audiosignalanteil des Fernsehsignals repräsentativ ist und durch Mittel (34, 36) zum Einfügen dieser digitalen Toninformation in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle.
11. Anordnung zur Durchführung des Decodîer-Verfahrens nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet durch:

a) Mittel (54) zum Demodulieren der Taktsignale,

b) einen mit dem genannten Demodulationsmittel (54) verbundenen und durch die übertragenen Taktsignale gesteuerten Synchronimpulsgenerator (62), und c) Mittel (58) zum Zusammensetzen der Impulse aus dem Synchronimpulsgenerator (62) und der Videosignale aus dem Videodemodulator (54) mit unterdrückten Synchronimpulsen, um ein in einem Fernsehempfänger verarbeitbares Fernsehsignal zu bilden.
12. Anordnung nach Patentanspruch 11 mit gemäss dem Verfahren nach Patentanspruch 6 übertragenen Tonsignalen,

gekennzeichnet durch Mittel (64) zum Demodulieren der digitalen Tonsignale und Erzeugen eines Audiosignals in seiner un-sprünglichen Form und Mittel (70) zum Zusammensetzen des Audiosignals und des Videosignals.