DE2947943C2 - Verfahren zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von Videosignalen - Google Patents

Description

codiert werden, die zusammen mit dem Videosignal Signale aufweisen, die an den individuellen Empfängern zum Einschalten und Berechtigen von Decodierschaltungen benutzt werden. Die Synchronisationsimpulse in den horizontalen und vertikalen Austastintervallen des Videosignals werden auf etwa 25% der ursprünglichen Amplitude unterdrückt- Das Bild wird daher sowohl in horizontalen und vertikalen Richtungen verzerrt und ist damit vollständig unbrauchbar, solange die erforderliche Decodieranordnung nicht arbeitsfähig ist Taktsignale zum Betätigen des Synchronisatiönsimpulsgenerators· in jedem Empfänger werden in die vertikalen Austastintervalle eingesetzt Außerdem werden Berechtigungs- oder Adressensignale zum Einschalten der Decodieranordnung ebenfalls in die vertikale» Austastintervalle eingesetzt Der Tojnteil des Fernsehsignals kann klar oder nicht codiert sein. Andererseits kann der Tonteil .digitalisiert sein und die digitale Toninformation in die horizontalen Austastintervall eingesetzt werden. Im letzten Fall wird der Ton an jedem Empfänger erneut .zusammengesetzt und dann der Programmton am Empfänger erneut mit der decodierten Videoinformation zusammengefaßt Als weitere Alternative kann Toninformation in die beschriebenen horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden, um einen anderen Tonkanal zu bilden.

In F i g. 1 wird das Videosignal des Programms auf einer Leitung 10 und das Audiosignal auf einer Leitung 12 zur Verfugung gestellt. Das Videosignal bewirkt ein Eingangssignal für eine Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 und für ein Verknüpfungsglied 16. Die Synchronisationsverarbeitungseinrichtung erzeugt verschiedene unabhängige Signale, die in der später beschriebenen Weise zu benutzen sind. Das erste Ausgangssignal bewirkt über eine zum Verknüpfungsglied 16 führende Leitung 18 die Betätigung des Verknüpfungsgliedes 16 derart daß die Synchronisationsimpulse während der vertikalen Austastintervalle des Videosignals unterdrückt werden. Das Signal am Ausgang des Verknüpfungsgliedes 16 ist daher das normale Videosignal, bei dem die vertikalen Austastintervalle vorzugsweise auf einen Pegel von etwa 25% seiner ursprünglichen Amplitude unterdrückt sind.

Der zweite Ausgang der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 ist über eine Leitung 20 mit einem Verknüpfungsglied 22 verbunden. Der andere Eingang des Verknüpfungsgliedes 22 erhält das Videosignal vom Verknüpfungsglied 16. Das Signal von der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14, das am Verknüpfungsglied 22 zur Verfügung steht, unterdrückt die horizontalen Austastintervalle auf etwa 25% der ursprünglichen Amplitude. Das Ausgangssignal vom Verknüpfungsglied 22 ist daher das ursprüngliche Videosignal, bei dem sowohl die horizontalen und vertikalen Austastintervalle auf <?twa 25% ihrer ursprünglichen Amplitude unterdrückt sind.

Ein Taktgenerator 24 kann ein Taktsignal von 3.58 MHz erzeugen. Ein Ausgangssignal vom Taktgenerator 24 wird an eine Teilerschaltung 26 gegeben, die ein Ausgangssignal von 31,5 kHz erzeugt, das die Tonabtastfrequenz ist. Um den Ton mit einer maximalen Frequenz von 12 kHz zu digitalisieren ist eine Abtastfrequenz von mindestens 24 kHz erforderlich. Für einen Dynamikbereich von 48 dB, müssen 8 Bits zur Verfugung stehen, so daß die minimale Bitfrequenz bei l92kBit/Sek. lieg:. Da die Synchronisationsfrequenr. etwa 15 kHz und die Abtastfrequenz mindestens 24 kHz sein soll, wurde festgeltgt, daß zwei Tonproben bei jedem horizontalen Austastintervall zusammengefaßt werden. Ejne Verzögerungsschaltung 28 verzögert jede zweite ödsr wechselnde Tonprobe, wie sie mit der Abtastfrequehz von 31,5 kHz von der Teilerschaltung 26 zur Verfügung gestellt werden. Jedes horizontale Austastintervall hat daher zwei Tonproben. Um das Audiosignal in geeigneter Weise wieder herstellen zu können, muß an dem Decoder eine Hälfte der Gesamtzahl von Bits verzögert wrerden, die in jedes horizontale Austastinterval! eingesetzt sind In der Praxis wurde festgestellt, daß 24 Bits pro horizontalem Austastintervall mit zwei 8-Bit-Tonproben und mit acht verbleibenden Bits fündie Synchronisation und Steuerung benutzt werden sollen. Das Signal von der Verzögerungsschaltung 28 hat daher die beschriebene Form und bildet ein Eingangssignal für ein Verknüpfungsglied 30. Das andere Eingangssignal für das Verknüpfungsglied 30 ist ein Zeitgabesignal auf einer Leitung 32 von der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14, das das Einsetzender beschriebenen digitalen Toninformation in die horizontalen Austastintervalle bewirkt

Der Taktgenerator 24 ist mit einer Teüerschaitung 38 verbunden, die Taktsignale zur Verwendung am Empfänger mit ⁴Zj der Taktfrequenz von 3,58 MHz erzeugt In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die hie:- erzeugten Frequenzen lediglich zur Erläuterung dienen und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist Der Ausgang der Teilerschaltung 38 ist mit einem Zeilenmodulator 36 verbunden, der ein weiteres Eingangssignal über eine Leitung 34 von der Cynchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 erhält, das zur Steuerung des Einsetzens der Taktsignale in die ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen Austastintervalls benutzt wird. Der Zeilenmodulator 36 erhält vom Verknüpfungsglied 30 das Videosignal mit unterdrückten horizontalen und-vertikalen Austastintervallen und mit der eingesetzten digitalen Toninformation. Das Ausgangssignal von dem Modulator ist das beschriebene Signal mit zusätzlichen Taktsignalen während der ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen Austastintervalls.

Ein Zeilenzähler 40 ist mit der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 verbunden und sein Ausgang ist mit einem Rechner 42 verbunden. Der Ausgang des Rechners 42 ist mit einem Adressen verknüpfungsglied 44 verbunden. Der Rechner 42 enthält die Adressen aller Teilnehmer, die zum Empfang der Teilnehmerprogramme berechtigt sind. Nicht alle Adressen werden während jedes vertikalen Austastintervalls ausgesendet, sondern vielmehr nacheinander von dem Rechner an das Adressenverknüpfungsglied zum Einsetzen in das vertikale Austastintervall nach den Taktimpulsen in den ersten neun Zeilen zugeführt. Wenn 48 Bits pro Adresse und eine Adresse pro Zeile bei zwölf unbenutzten Zei-'en ^ngenommen werden, können zwölf Adressen in jedes vertikale Austastintervall eingesetzt werden. Beim normalen Betrieb werden jedoch vor der t?tsächlichen Aussendung des Teilnthmerprogramms alle Empfängtr adressiert, um die Ausnutzung der gesamten Videoübertragung zu ermöglichen. Die Adressierung während jedes vertikalen Austastintervalls kann dazu benutzt werden, kontinuierlich die Decoder in jedem Empfänger einzuschalten, wenn sie durch ein Aussenden vor Beginn des Teilnehmerprogramms anfänglich eingeschaltet wurden. Das Ausgangssignal von dem Adressenverknüpfungsglied 44 ist daher das zuvor beschriebene Videosignal, bei dem iiie digitale Toninformation in dem horizontalen Austastintervall eingesetzt ist und die Adresse oder die Einschaltinformation in dem vertika-

len Austastintervall nach den zuvor beschriebenen Taktsignalen eingesetzt ist. Dieses Signal wird an den Sender 46 gegeben, der dann das beschriebene Signal über HF aussenden wird, damit es von den Teilnehmern empfangen werden kann, die die erforderliche Decodiereinrichtung haben.

Fig. 2 zeigt die Decodiereinrichtung am Empfänger. Ein Tuner 50, der entweder ein UHF- oder ein VHF-Tuner sein kann, ist mit einem ZF-Filter 52 verbunden, das ein Ausgangssignal von etwa 45 MHz erzeugt, das seinerseits an einen Videodetektor 54 gegeben wird. Das Ausgangssignal von dem Detektor 54 ist das zuvor beschriebene Videosignal und wird an einen Decoder 56 und eine Zusammenfassungsschaltung 58 gegeben. Der Decoder 56 erzeugt ein Ausgangssignal des zuvor beschriebenen Taktsignals über eine Leitung 60 für einen Synchronisationsgenerator 62. Das Ausgangssignal von dem Synchronisationsgenerator 62 das die an dem Sender unterdrückten vertikalen und horizontalen Synchronisationsimpulse enthält, wird an die Zusammenfassungsschaltung 58 gegeben, dessen Ausgangssignal damit das wiedergewonnene Videosignal mit den geeigneten Synchronisationssignalen ist. Der Synchronisationsgenerator 62 erzeugt kontinuierlich normale Synchronisationsimpulse, jedoch sind die Taktsignaie von dem Decoder 56 erforderlich, um die zeitliche Synchronisation des Synchronisationsgenerators und des Videosignals geeignet zu koordinieren.

Das zweite Ausgangssignal von dem Decoder 56 ist die digitale Toninformation, die an einen Digital-Ana- ju log-Umformer 64 gegeben wird. Das Ausgangssignal vom Umformer 64 ist das wiedergewonnene Audiosignal. Ein Oszillator 66 mit 4,5 MHz ist mit einem FM-Modulator 68 verbünden, der das Audiosignal von dem Umformer 64 erhält, wobei das Ausgangssignai von dem Modulator 68 der Audioteil des ursprünglichen Fernsehsignals bei einer Frequenz von 4,5 MHz ist. Dieses Signal wird an eine Zusarnmeniassuiigsschaitung 70 gegeben, die das zusammengefaßte Videosignal von der Zusammenfassungsschaltung 58 erhält. Das Ausgangssignal von der Zusammenfassungsschaltung 70 enthält daher die Video- und Adioteile des ursprünglichen Fernsehsignals in einer geeigneten decodierten Form.

Das dritte Ausgangssignal von dem Decoder 56. nämlich die Adressen- oder Einschaltinformation, die zuvor in das vertikale Austastintervall eingesetzt wurde, wird an einen Adressen-Berechtigungsdecoder Tl gegeben, der die decodierte Adresse mit der Adresse des Empfängers vergleicht Wenn Übereinstimmung vorliegt, wird ein Schalter 74 geschlossen, damit ein Modulator 76 in geeigneter Weise arbeiten kann. Der Modulator 76 ändert die Frequenz der Video- und Audio-Signale von der Zusammenfassungsschaltung 70 auf ein HF-Signal, das eine zu seiner Benutzung in einem Fernsehempfänger geeignete Frequenz hat. Normalenveise liegt diese in den Kanälen drei oder vier, die in vielen Gegenden unbenutzte Kanäle sind. Das Ausgangssignal vom Modulator 76, das ein Fernsehsignal für den Kanal drei oder vier ist, gelangt dann über ein Filter 78 an den Fernsehempfänger.

Das hier beschriebene Teilnehmer-Fernsehsystem hat nicht nur geeignete Sicherungsmaßnahmen zum Verhindern eines unberechtigten Benutzens des Signals, sondern ermöglicht dieses in einer zuverlässigen und relativ einfachen Weise. Die vertikale und horizontale Synchronisation wird aus dem Videosignal entfernt und wird am Empfänger durch einen unabhängigen Synchronisationsgenerator erzeugt dessen zeitliche Synchronisation durch Taktsignale gesteuert wird, die einen Teil des übertragenen Videosignals bilden. Durch Entfernung sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Synchronisation wird eine im wesentlichen vollständige Bildverzerrung erreicht.

Das Audiosignal kann in der beschriebenen Weise in Form einer digitalen Toninformation codiert werden. Andererseits kann das Audiosignal auch ohne Codierung in Klarform übertragen werden. In diesem Fall kann das horizontale Austastintervall zum Erzeugen eines anderen Tonkanals benutzt werden oder es enthält überhaupt keine Codierinformation. Als weitere Alternative kann die in der zuvor beschriebenen Weise in dem vertikalen Austastintervall eingesetzte Takt- und Adresseninformation in das horizontale Austastintervall eingesetzt werden. Es ist einher möglich, das horizontale Austastintervall für einen anderen Tonkanal, für codierte Toninformation, für überhaupt kein Signal oder für zusätzliche codierte Daten zu benutzen, die die in dem vertikalen Austastintervall eingesetzten Daten ergänzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschlüsseln von Videosignalen, bei dem sendeseitig Standard-Videosynchronisationsimpulse während der horizontalen und vertikalen Video-Austastintervalle unterdrückt werden und Steuerinformation zur empfangsseitigen Videogewinnu'ng der Synchronisationsimpulse ausgesandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Austastintervalle eine spezielle Taktinformation zur Steuerung eines empfangsseitig zusätzlich angeordneten Synchronisationsimpulsgenerators zur Erzeugung der Standard-VideosynchronisationsimpuJse eingefügt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß die Taktinformation nur in die vertikalen Austastintervalle eingefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig in die Austastintervalle Adressensignale zur Verwendung bei der empfangsseitigen Entschlüsselung eingefügt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ί bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig in die horizontalen Austastintervalle digitalisierte Toninformation eingefügt wird.

5. Verfahren zum empfangsseitigen Entschlüsseln von gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 sendeseitig verschlüsselten Videosignalen durch Detektieren der unsynchronisierten Videosignale und der empfangenen Steueririformation, Verwenden der Steuerinformation zur Wiedergewinnung der horizontalen und vertikar°K Synchronisationsimpulse und Zusammenfügen der unsynchronisierten Videosignale und der Synchronisationsimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktinformaiion detektiert und zur Steuerung eines unabhängigen Syiichronisationsimpulsgenerators verwendet wird, und daß die von diesem erzeugten Synchronisationsimpulse in die horizontalen und vertikalen Video-Austastintervalle eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingefügten Adressensignale detektiert und zur Steuerung der Entschlüsselung verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen digitalen Tonsignale detektiert und mit den Videosignalen kombiniert werden.

8. Einrichtung zum empfangsseitigen Entschlüsseln von nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 verschlüsselten Videosignalen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Detektieren der Taktsignale, einen unabhängigen Synchronimpulsgenerator, dem die Taktsignale zugeführt werden und der Synchronisationsimpulse für die horizontalen und vertikalen Austastintervalle erzeugt, unc? durch eine Einrichtung zum Kombinieren der unabhängig erzeugten Synchronisationsimpulse mit dem festgestellten unsynchronisierten Videosignal.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Detektieren der digitalen Toninformation und zur Wiedergewinnung des Audiosignals und eine Vorrichtung zum Kombinieren des wiedergewonnenen Audiosignals mit dem Videosignal vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschlüsseln von Videosignalen und zum Entschlüsseln derartig verschlüsselter Videosignale gemäß dem Patentanspruch 1 bzw.5.

Die DE-AS 12 72 342 befaßt sich nut einer Abonnementsfernsehanordnung, bestehend aus einem Fernsehsender und einem Empfänger, wobei sendeseitig an die Stelle der normalen horizontalen und vertikalen Synchronisationsimpulse Graupegelwerte eingesetzt werden. Es wird ferner ein eigenes Steuersignal erzeugt, das auf einen getrennten Träger ausgesandt wird. iimpfangsseitig werden vor dem Eingang des Empfängers die Synchronisationsimpulse mit Hilfe der gleichzeitig empfangenen Steuersignale phasenrichtig wieder eingesetzt und das ursprüngliche Bildsignal wird wieder hergestellt Bei der bekannten Anordnung werden die vertikalen und horizontalen Synchronisationssignale dem Tonträger aufmoduliert. Am Empfänger sind verschiedene Umsetzungen in Zwischenfrequenzen vor der Demodulation erforderlich. Da die Synchronisation mit dem Bild- und Tonträger übertragen wird, besteht nach wie vor die Gefahr einer unerlaubten Entschlüsselung.

Aus der DE-OS 24 39 516 ist es bekannt, Steuerhiformation zur Synchronisation eines Entzerrers in den vertikalen Austastlücken eines Videosignals zu übertragen. Dort werden die vom Sender durch Umkehrung verschlüsselten Teile des Videosignals im Empfänger synchron dazu durch entsprechende Pegelverschiebung wieder entzerrt. Bei deva bekannten Verfahren wird die Steuerinformation zusätzlich zu den vorhandenen Vertikal- und Horizontalsynchronisationsimpulsen übertragen, so daß die Gefahr besteht, daß unter Auswertung der Synchronisationsimpulse eine unerlaubte Entschlüsselung erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von Videosignalen anzugeben, bei dem ein unerlaubtes Entschlüsseln dadurch wesentlich erschwert wird, daß sowohl die horizontale als auch die vertikale Synchronisation vollkommen entfernt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemiß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Durch vollkommenes Entfernen sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Synchronisation wird eine praktisch vollständige Bildverzerrung erreicht. Die in die Austastintervalle eingefügte spezielle Taktinformation läßt sich nur von einem Empfänger erkennen, der mit einem entsprechenden Entschlüßler ausgestattet ist.

Die Taktinformation ist einfach zu erzeugen und empfängerseitig genügt ein in Form einer kleinen integrierten Schaltung ausgebildeter Synchronisationsimpulsgenerator zum Erzeugen der für den Empfang notwendigen Synchronisationsimpulse.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Einrichtung zum empfangsseitigen Entschlüsseln von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschlüsselten Videosignalen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung in Anwendung auf ein Teilnehmer-Fernsehsystem anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Sendeteils des beschriebenen Teilnehmer-Fernsehsystems und

F i g. 2 ein Blockschaltbild des Empfängerteils, der mit dem in F i g. 1 gezeigten Sendeteil benutzt wird.

Die Erfindung bezieht sich also auf Teilnehmer-Fernsehsysteme, bei denen HF-Fernsehsignale am Sender