DE3119014C2

DE3119014C2 - Verfahren zum Verschlüsseln von Video- und Audiosignalen

Info

Publication number: DE3119014C2
Application number: DE3119014A
Authority: DE
Inventors: Richard G. Hebron Ill. Merrell; Johannes C. Gorichem Seltenrijch; Graham S. Poway Calif. Stubbs; Pieter den Dordrecht Toonder
Original assignee: Oak Industries Inc
Current assignee: OCI Communcations Inc
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1983-12-22
Also published as: AU534857B2; JPS5717289A; MX150240A; GB2078051B; CH655628B; FR2482813A1; BR8102972A; GR74915B; CA1172747A; AU7056281A; IL62735A; DE3119014A1; NL8102352A; IL62735A0; FR2482813B1; US4336553A; GB2078051A

Abstract

Ein Audio- und Videosignal-Verschlüsselungssystem, bei dem die normalen Synchronisationsimpulse in den Horizontal- und Vertikal-Austastintervallen unterdrückt und Takt- und Steuerdaten sowie digitale Audiodaten dort eingefügt werden. Sowohl die Audioinformation als auch die Taktdaten in dem Horizontal-Austastintervall werden weiter verzerrt durch Anlegen einer periodischen Signalform und/oder durch Spannungswertvergrößerung in gewissen Teilen des Horizontal-Austastintervalls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschlüsseln von Video- und Audiosignalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die nicht veröffentlichte DE-PA 29 47 943 beschreibt ein derartiges Verfahren, bei dem das Videosignal während der horizontalen Austastintervalle unterdrückt und In diese Intervalle das unter Steuerung von aus dem Videosignal abgeleiteten Takt- und Internen Zeltgabeslgnaien In Dlgitaiform LTigewandelte Audiosignal eingefügt wird.

Bei dem Verschlüsselungsverfahren gemäß der US-PS 81 376 wird lediglich der normale Horlzontal-Synchronlsatlonslmpuls unterdrückt und ein falscher Synchronisationsimpuls eingesetzt. Es erfolgt zwar eine Sinuswel· lenmodulatlon; diese betrifft jedoch Insbesondere die Bildinformation und hat wenig Einfluß auf das horizon

tale Austastintervall.

Bei der Verschlüsselungseinrichtung gemäß DE-OS 25 10 348 wird ebenfalls an das gesamte Videosignal eine sinusförmige Spannung angelegt, die jedoch die gleiche Frequenz wie die horizontalen Synchronisierimpuls: des Fernsehsignals aufweist. Hierdurch werden zwar die horizontalen Synchronisierimpulse unterdrückt, es erfolgt jedoch kein Einsetzen digitalisierter Audiodaten und ein Verändern des Spannungswertes derselben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durc ι ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Durch das Verändern des Spannungswertes des Videosignals gerade während der horizontalen Austastintervalle ist es praktisch nicht mehr möglich, den Fernsehempfänger auf die empfangenen Videosignale zu synchronisieren, wenn nicht der der Verschlüsselung entsprechende Entschlüssler vorhanden ist. Gerade dadurch, daß die Audiodaten digitalisiert in die horizontalen Austastintervalle eingesetzt und in ihrem Spannungswert verändert werden, ergibt sich eine besonders gute Verschlüsselung, die sich auf die Synchronisierung beschrankt, so daß das Bildinfor nationssignal unheeinflußt bleibt und das erlaubt empl ngene Bild eine resonder; gute Qualität aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf dir. Zeichnungei beschrieben. Es <eigt Fig. 1 eine Diagrammdarstellung der verschiedenen Funktionseinheiten des Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Elngangs-Vldeop'ozessors,

Fig. 3 ein Blockdiagramm des Eingangs-Audioprozes-■sors.

Fig. 4 ein Blockdiagramm des Audio- und Bezugsdalenprozessors,

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Szenenwechseldeteklors.

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Verbesserung der Verschlüsselung des Videosignals,
Flg. 7 ein Blockdiagramm des Ausgangs-Videoprozessors, und

Flg. 8 ein Blockdiagramm des Decodieren.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch die Codieranordnung während Fig. 8 schematisch den Decodierer zeipt. Wie aus Fig. 1 ersieh:lieh, besitzt ein Eingangsvideoprozessor II) einen Eingang für das Grundbandvideosignal und Ausgänge für die folgenden Signale: ein gefiltertes Videosignal, ein 4,0909 MHz-Takt, ein Halbbildbezugsimpuls, ein Farbsyitchrongattersignal und ein in seinem ^% Spannungswert begrenztes, d. h. geklemmtes (clamped) Videoausgangssignal. Die Verwendung dieser verschiedenen Signale wird in Verbindung mit den übrigen Teilen der Schaltung beschrieben.

Ein Eingangsaudioprozessor 12 empfängt ein Eingangsaudioslgnal und gibt Ausgangssignale der Audio-Information In digitaler Form ab. Die Audioinformation in digitaler Form wird an einen Audio- und Bezugsdatenprozessor 14 angelegt, dessen Ausgangssignale Daten darstellen, die die Decodierer der Abonnenten aktivieren. sowie Audioinformation In digitaler Form. Der Ausgang des Prozessors 14 lsi mit dem AüsgangsvideöprözesSör 16 verbunden, wo diese Daten mit dem Videosignal zur nachfolgenden Übertragung auf einem geeigneten Träger kombiniert werden. Ein Horizontalzeilgabegenerator IH und ein Vertlkal/.eltgabegenerator 20 geben verschiedene Zeltgabeslgnaie ab, die die Audio- und Videoprozessoren koordinieren, als auch den Betrieb einer Verschlüsselungs-(Erlelchtcrungs)-Anordnung 22 steuern. Ein Sze-

nenwechsel-Detektor 24 empfängt das gefilterte Videosignal und gibt ein Ausgangssignal ab, das zur Steuerung der Invertierung des Videosignals in dem Ausgangsvideoprozessor 16 gemäß Programmszenenwechseln vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Eingangsvideoprozessors. Über ein Eingangsdämpfungsglied 28 kann die Videosignalverstärkung manuell eingestellt werden, um die Betriebsbedingungen an verschiedene Videosignalquellen anpassen zu können. Das Dämpfungsglied 28 Ist mit einem Verstärker 30 verbunden, der als Trennstufe zwischen der Videosignalquelle und der darauffolgenden Videoverarbeitungsschaltung dient und auch eine geringe Verstärkung (2fach) für Videosignale mit niedriger Amplitude ermöglicht.

Eine Klemmschaltung 32 ist mit dem Verstärker 30 verbunden und legt das Videosignal auf einen speziellen Pegel fest, wie dies auf dem Fernsehgebiet üblich ist. Das Ausgangssignal von der Klemmschaltung 32 ist das Videosignal, das auf einen geeigneten Pegel geklemmt oder festgelegt ist und das direkt zum Ausgangs ν ideoprozessor 16 läuft, der später noch im einzelnen beschrieben wird. Ein Filter 34 ist mit dem Verstärker 30 verbunden und stellt ein Tiefpaßfilter dar, mit dem alle Farbsignale entfernt werden, die die verschiedenen nachfolgenden Synchronisationstrennschaltungen beeinträchtigen können. Das Ausgangssignal vom Filter 34 ist somit ein monochromes Videusignal mit niedriger Bandbreite, das in dem Szenenwechseldetektor 24 verwendet wird. Der Ausgang des Filters 34 ist auch mit einem zweiten Verstärker 36 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit einer Synchronisationstrennschaltung 38 in Verbindung steht. Ein Ausgang dieser Schaltung ist mit einer Taktschaltung 40 verbunden, die ein 4,0909 MHz-Taktsignal abgibt, das mit der Frequenz der horizontalen Synchronisierimpulse des ankommenden Videosignals synchronisiert ist. Eine Impulsverarbeitungsschaltung 42 ist auch mit der Snychronisiertrennschaltung 38 verbunden und gibt zwei Ausgangssignale ab. Das erste ist ein Bildbezugssignal und zwar ein Impuls, der mit der Anstiegsflanke des ers'sn Spitzimpulses des Vertikalintervalls unmittelbar vor dem ungeraden Halbbild zusammenfällt. Dieser Impuls wird zur Synchronisation der internen Zeltgabesignale mit dem Eingangsvideosignal benötigt. Ein zweiter Ausgangsimpuis von der Impulsverarbeitungsschaltung 42 ist ein Farbsynchronisationsgattersignal. das mit dem Farbsynchronlsiuonsimpuls jeder Zeile des ankommenden Videosignals zusammenfällt. Dieser Farbsynchronisationsgatterlmpuls wird während der vertikalen Synchronisationsperiode unterdrückt wenn kein Farbsynchronisationsiapuls empfangen wird.

Gemäß Fig. 1 empfängt der horizontale Zeitgabegenerator 18 die Taktsignale und die Bildbezugssignale von dem Videoprozessor 10. Der Zeitgabegenerator gibt eine Anzahl von Signalen ab, die alle durch die beiden Eingangssignale synchronisiert werden. Jede horizontale Zeile ist in 260 Teile von annähernd jeweils 250 ns unterteilt. Die nachfolgende Tabelle gibt die Position der verschiedenen Zeitgabeimpulse in einer horizontalen Zeile an. Neben den in der Tabelle angegebenen Impulsen gibt der Zeitgabegenerator ein Signal von annähernd 50 KHz und ein Signal von 2 MlIz zum Betrieb bestimmter noch /u beschreibender Schaltungen ab.

Zeitgabeimpulse

Start Stop

Zeiigabeimpiilse

Stan

Slop

144	!63
9	36
9	59
60	252

SRL Schieberegislerhxlen
SSI Erste Audioubtasiune

3
14

SS2 Zweite Audioabtastung
HD Horizontaler Treiber
HB Horizontale Austastung
HW Horizontales Fenster

Der vertikale Zeitgabegenerator 20 erzeugt vier Ausgangssignale, von denen das erste das Halbbildindexsignal ist, das ein sehr kurzer Impuls etwa in der Mitte der fünften Zelle des Vertikalintervalls (FI) ist; ein weiteres Signal ist das vertikale Treibersignal, nämlich ein positiver Impuls, der mit der ersten Zelle des ersten Intervalls beginnt und s'ch bis zur neunten Zeile dieses Intervalls erstreckt (Vü). Das dritte Signal ist ein Austastsignal in Form eines positiven Impulses, der mit der Einleitung des vertikalen Intervalls beginnt und sich bis zur Zeile 21 des vertikalen Intervalls erstreckt (VB), während das vierte Signal ein vertikales Fenstersignal ist, dargestellt durch einen positiven Impuls beginnend bei Zeile 46 und sich bis zu Zeile 238 erstreckend (VW).

Fig. 3 veranschaulicht die EingL^gsaudioprozessorschaltung. Das Audiosignal wird an ein Dämpfungsglied 44 angelegt, das in gleicher Weise arbeitet wie das Dämpfungsglied 28; der Ausgang des Dämpfungsgliedes ist mit einem Tiefpaßfilter 46 verbunden, das das Durchlaüband bis etw_ 12KHz, nämlich auf den Hörbereich, beschränkt. Höhere Frequenzsignale würden eine Verzerrung des nachfolgenden Digitalisierungsprozesses hervorrufen. Eine Sample- and Holdschaltung 48 ist mit dem Filter 46 verbunden und wird durch die I'onabiastgattersignale von dem horizontalen Zeitgabegenerator 18 durchgeschaltet. Die Schaltung 48 tastet den Ton während der Durchschaltperiode ab und hält oder speichert den Amplitudenwert des Tones bis zur nächsten Tonabtastung. Wie in der vorhergehenden Tabelle angegeben, erfolgt die erste Audioabtastung 3,5 Mikrosekunden nach Beginn der Horizontalzeile, während die zweite Audioabtastung etwa 35 Mikrosekunden nach Beginn der Horizontalzeile durchgeführt wird. Die Tonabtastungei-i werden in Digitaiform umgewandelt und zwar durch einen Analog/Digital-Wandler 511, der durch ein 500 KHz-Signa! von ^m horizontalen Zeitgabegenerator 18 getaktet wird. Abwechselnde Ausgangssignale vom A/D-Wandler 50 werden in paralleler Form an die Speicherregister 52 und 54 angelegt; die Daten von den Spei^herregistern werden zu der Audio- und Bezugsdatenverarbeitungsschaltung 14 unter Maßgabe des Zustands einer Flip-Flop-Schaltung 56 übertragen. Die Flip-Flop-Schaltung 56 wird durch die Tonabtast- und Horlzontaltreiber-(HD)-Ausgangssignale von dem hori/.ontalen Zeitgabegenerator 18 geschaltet. Jede der Tonabtastungen kann beispielsweise ein 8-Bit-Digitalwort sein und die Abtaslun gen können mit einer Rate von etwa 31 500 pro Sekunde erfolgen.

Das digitale Audiosignal wird in paralleler Form ctem Audio- und Bezugsdatenprozessor 14 gemäß Fig. 4 zugeführt. Ein Speicherregister 58 besitzt drei Abschnitte, nämlich den Abschnitt 60 für ein Tonbyte 1 (erste Tonabtastung), einer zweiten Abschnitt 62 für Tonbyte 2 (die zwei'e Tonabtastung) und einen dritten Abschnitt 64 für ein Digitalempfänger-Taktsynchronlsatlonsmuster. Das Synchronisationsmuster ist in dem Spiiciierreyister verdrahtet und gibt in binärer Form das Taktsignal für den Decodierer ab. Die parallele Information Im Speicherregister 58 wird wiederum parallel in ein Schieberregister 66 eingebracht, nachdem sie durch den Schieberegisterladelmpuls von dem horizontalen Zeitgabegenerator

18 durcngeschaltel wurde. Ein /welter Eingang für das Schieberegister 66 ergibt sich durch das Speicherregister 68, das ein verdrahtetes Vertlkaltrelberbezugsmusier besitzt, dessen Codefolge wiederum In binarer Form von dem Decodierer zur Krkennung des Vorhandenseins eines codierten Videosignals verwendet wird und mit dem die Decodicrerzeitfolge rückgestellt wird. Das I IaIbblldlndexsignal vom vertikalen Zeitgabegeneralor 21) wird dazu verwendet, das Bezugsniuster von dem Speicherregister 68 einmal je Halbbild In das Schieberegister 66 zu übertragen. Die Daten im Schieberegister 66 werden zu der Ausgangsvideoprozessorschaltung durchgcschaltet und zwar nach Maßgabe des Vorhandenseins entweder eines llalbblldinde.xsignales oder eines Schiebereglsterladeslgnales am Eingang eines ODER-Gliedes 71), das mit dem Schieberegister 66 verbunden Ist. Die Information wird mittels des Vler-MHz-Eingangslaklslgnals ausgeschoben.

Wie zuvor angegeben, wird /ur Verbesserung der Verzerrung oder Verschlüsselung des Videosignals und zur Verhinderung eines unerlaubten Empfangs von Abonnemenlprogrammen das Videosignal invertiert oder nicht invertiert. gemäß den Änderungen von Szenen im tatsächlichen Programm. Der Szenenwechseldetekior (Flg. 5) empfangt das monochrome Videosignal mit niedriger Bandbreite von dem Eingangsvideoprozessor und dieses Signal wird an einen Spannungsvergleicher 72 angelegt. Der Analogvergleicher 72 vergleicht die augenblickliche Helligkeit des Videosignals mit der durchschnittlichen Helligkeit über eine Zeltperlode, beispielsweise von 3 Bildern. Das Ausgangssignal von dem Vergleicher 42 wird mit einer Geschwindigkeit von 2048 Abtastungen pro Halbbild abgetastet und diese Abtastungen werden in dem Schieberegister 74 gespeichert. Tatsächlich wird das binare Videosignal am Ausgang des J5 Vergleichers 72 mit einer Geschwindigkeit von 32 Abtastungen in einer von jeweils drei Zellen über eine Periode von 192 Zeilen in jedem Feld getastet.

Dieser Abtastprozeß wird durch die horizontalen und vertikalen Zeitgabegeneratoren gesteuert. Eine Elns-zu-Drei-Teilerschaltung 76 wird von dem llorizontaltreiber getaktet und das vertikale F'ensterslgnal rückgestellt. Das vertikale Fenstersignal gewahrleistet außer der Rückstellung der Eins-zu-Drei-Tellerschaltung somit auch den gleichen Startpunkt in jedem Halbbild, er verhindert +5 auch ein Zählen und olockiert den Ausgang dieser Schaltung während des Vertikalintervalis. Somit erzeugt die Eins-zu-Drei-Teilerschaltung 76 einen Impuls während jeder dritten Zeile außer während des Vertikalintervalls. Ein Eins-zu-Sechs-Teiler 78 wird durch ein 4 MHz-Taktsignal getrieben i»"d durch die Eins-zu-Drei-Teilerschaltung 76 und das horizontale Fenster rückgestellt. Die Eins-zu-Sechs-Teilerschaltung 78 erzeugt somit Ausgangsimpulse nur für jede dritte Zeile und nur während des horizontalen Fensters. Da das horizontale Fenster nur 192 Taktimpulse andauert und die Eins-zu-Sechs-Teilerschaltung 78 nur einen Ausgangsimpuls für jeweils sechs Taktimpulse erzeugt, ergeben sich 32 Abtastimpulse für jede dritte Zeile außer während des vertikalen Intervalls. ^ω

Ein Digitalvergleicher SO ist mit dem Ausgang des Schieberegisters 74 verbunden und vergleicht die Ausgangsbinärzahl vom Schieberegister 74 mit der Ausgangsbinärzahl vom Vergleicher 72. Somit wird der Helligkeitspegel eines Halbbildes verglichen mit demjenigen des vorhergehenden Halbbildes an jeweils den gleichen Stellen im Halbbild. Das Ausgangssignal vom Digitalvergleicher 80 wird somit entweder hoch oder niedrig sein.

abhängig davon, ob die Helligkeitspegel gleich oder verschiebbar sind. Das Ausgangssignal des Digltalverglelchers 81) wird einem get.ikteten Zähler 82 zugeführt.

Der Zähler 82 empfängt Ausgangssignale von den Tellerschaltungen 76 und 78 und wird somit mit der gleichen Impulsrate getaktet wie das Schieberegister 74. Der getaktete Zähler 82 zählt Impulse bei der beschriebenen Abtastgeschwindigkeit, wenn das Verglelcherausgangssignal von Schaltung 80 hoch Ist, was ungleiche EIngangsslgnale anzeigt. Immer dann, wenn somit eine Differenz In den Helllgkcltswerten von einem Halbbild zum anderen besteht, wird eine derartige Anzeige In dem HeI-ligkeltswechsel durch den getakteten Zähler 82 registriert. Der Zähler wird durch ein vertikales Treibersignal rückgestellt, so daß er für jedes Halbbild eine neue Zählung beginnt. Der getaktete Zahler 82 ist mit einem DIgI-talvergleicher 84 verbunden, der eine voreingestellte Zahl besitzt, die sich aus einer Reihe von Handschaltern ergibt, die schematisch bei 86 angedeutet sind. Somit kann der Schwellenwert für die Erkennung eines Szenenwechsels variiert werden. Die von dem getakieten Zähler 82 abgegebene Zahl zum Zeltpunkt, wenn diese die durch die voreingestellten Schalter 86 erzeugte Zahl überschreitet, gibt einen Szenenwechsel an. da bis dahin eine ausreichende Anzahl von Wechseln in ι!^Λ:τ> HeIIIgkeltspegel von einem Halbbild zum flachsten stattgefunden hat, um einen Szenenwechsel anzuzeigen. Das Ausgangss'?,nal vom Dlgllalvergleicher 84 1st ein Impuls der angibt, daß tatsächlich ein Szenenwechsel stattgefunden hat und dieser Impuls wird einer Ver/Ögerungsschaltung 88 zugefügt. Die Verzögeiungsschaltung 88 kann typischerwelse eine Verzögerung von 3 Sekunden besitzen, so daß sie einen neuen Szenenwechsel nicht feststellt, bevor nicht drei Sekunden vergangen sind. Auf diese Weise können sich schnell bewegende Gegenstände oder dergleichen keine Polaritätsänderung hervorrufen. Die Verzögerungsschaltung 88 ist mit einer Halbbildsynchronlsierschallung 90 verbunden, die durch ein vertikales Treibersignal von dem vertikalen Zeitgabegenerator 20 durchgeschaltet wird. Somit findet ein Szenenwechsel, der eine Invertierung oder einen Wechsel In der Polarität des Videosignals wie beschrieben hervorrufen kann, nur am Ende eines Halbbildes statt und eine derartige Invertierung erfolgt nicht mit einer größeren Frequenz als alle drei Sekunden. Dtr Szenenwechseldetektorausgang der Halbbildsynchronisierschaltung 90 Ist mit dem Ausgangsvideoprozessor 16 verbunden.

Fig. 6 veranschaulicht gewisse Schaltungen, die für eine weitere Verbesserung der Verschlüsselung des Videosignals verwendet werden können. Ein Datenschwingungsoszillator 92 ist ein freilaufender Ge; .Tator, der mit einer Frequenz von beispielsweise etwa 15 Hz schwingt. Dieses veränderbare Signal wird auf die Daten angewandt, um deren Wert am Ausgang des Videoprozessors 16 zu variieren. Die zweite Schaltung in der VerschlüsseluDgsverbesseningsanordnung 22 ist ein Oszillator 94 zur Modulation der Audioamplitude, der eine Frequenz von etwa 15,75 KHz abgibt, die um etwa 50 bis 30 Hz zu beiden Seiten der Grundfrequenz variiert wird. Eine derartige Schwebefrequenz wird auf den Audioträger am Sender angewandt. Eine derartige Modulation des Tonträgers beeinträchtigt den Empfang des Farbhilfsträgers, so daß jegliche Information auf diesem verzerrt wird und verhindert wird, daß ein nicht zugelassener Abonnent Farbinformation erhalten kann, die ein brauchbares Bild liefert. Ein drittes Signal in der Verschlüsselungsverbesserungsanordnung 22 wird von einem Zufallsdatenmodulator 96 erzeugt. Dieser empfängt als Eingangs-

Mi.ii.ii..- das iion/ iii.ile I reibersignal. das vertikale Trcl-I,.-, ,i-.na! und das 4 MH/-Taktsignal. Der Modulator 86 hus:;/i drei Ausgange, von denen nur einer während leder hon/.muilen Treiberperiode einen hohen Wert ,iniinnini ü.is Mus'.'ir, wie die drei Ausgangssignale auf h:i!ic:i: ¹AlU -.md. wird nur nach etwa 65 000 Mustern ν !i ikih.ili Der horizontale Treiberimpuls schaltet die Sv ii.iiuiiiL· cm während der vertikale Treiberimpuls die I..Il' ι··, iin. Ii Schritt vveilerschaltet. Die Folge wechselt ' >τ■ 11 niii. rlieh mit der vertikalen Treiberrate von 60 II/

I i j \ ci.iiischüLJücht den Ausgangsvideiprozessor. Iin liveiier ">K empfängt ein F.ingangssigna! vom SzeiK-ii" ui !,vjklelekior 2-4 und ein /.weites Eingangssignal I. 1.-.-1111IHItI-Iι geklemmten Videosignals vom Eingangs-

i;i ν >r IH Der Inverter 98 kehrt entweder die !'..liiii.it ιL-s Videosignals um oder nicht, und zwar .,l.i,·. \j.ii. \uiii Ausgangssignal des Szenenwechseldeiekt..r-2 1 i'as ^s kluoMgnal. das dem Inverter 98 zugeführt •.•ι..: ..l.ingi auch an einen Schalter 100. der normaler- > .-ι-, iijs *· ideosignal blockiert, außer wahrend der • . ,,. ι. >!, I ibsynthronisationslmpulses. der gesteuert ■.:.; ii.i.η d.,s larbsynchronlsations-Gattersignal vom 11,!-1..Mt, !.uoiMu/essor IU. Somit Ist das Ausgangssignal vohi ν halter Uli) der Videofarbsynchronisationsimpuls. I-ii, s- iuhroniviiionslmpulsvorspanriungsschaltung 102 «.-ιημί.ιί,-ΐ ;iU I ingangsslgnale das vertikale Treibersignal, das Ii li/oni.ile I relbersignal und das Farbsynchronisation-. ι mpu Is-C κι ι lersignal. Die Synchronlsatlonslmpuls- \or:,p,i,iii-n'haltung gibt, wenn sie vorn Farbsynchronlsati.iiiMMi, ulsdaiierslgnal durchgeschaltet und nicht ent- «.edei 1 r-, h das Vertikaltreiber- oder das Horlzontallreibei.sit;i,.ii Itliickleii wird, eine Gleichvorspannung für den larbsy in i,ro,ii-,ationsimpul.s ab, die jedoch nicht die Daii-n spuiM Die Sj nchronisationsimpulsvorspannschallung Hi2 ist mit dem Ausgang des Schalters 100 verbunden, s.i .Ij(I sie dk Vorspannung für das Farbsynchronisation ;;ii|iulssigiKii !leiert.

Die Djieiimlormailon vom Audio- und Bezugsdatenpro/esMir 14 stellt ein Eingangssignal für einen Verstär- *o ker I'M dar. dessen Verstärkungsfaktor durch die drei •\usg;i,,^signale von dem Zufallsdalenmodulator 96 geregelt ν ird. Welches der drei Datenbytes eine erhöhte Amplitude haben wird, wird dadurch bestimmt, welches Ausgangssignal vom Modulator 96 auf einem hohen Wert ist. Der Ausgang des Verstärkers 104 ist mit einer Schwingungsschaliung 106 verbunden, die das Ausgangssignal vom Datenschwingungsoszillator 92 empfängt. Drei Datenbytes, von denen eines bezüglich der Amplitude erhöht ist, besitzen insgesamt einen Vorspannungspegd. der mit dem 15-Hz-Signal vom Oszillator 92 variiert wird. Der Ausgang der Schwingungsschaltung 106 Ist mit einem Schalter 108 verbunden, ebenso wie die Ausgänge vom Schalter 100 und der Synchronisatfonslmpulsvorspiinnschaltung 102. Der Schalter 108 lallt das Videosignal vom Inverter 98 normalerweise durch. Während des horizontalen Austastintervalls jedoch, das bestimmt wird durch den horizontalen Austastgatterimpuls an diesem Schalter, läßt der Schalter die Eingangssignale von der Schwingungsschaltung 106 von der ^M Synchronimpulsvorspannschaltung 102 und dem Schalter 100 durch. Somit besteht das Ausgangssignal von dem Schalter während der Horizontalaustastperiode aus den drei Datenbytes, die, wie zuvor beschrieben, erhöht wurden ui-d dem Farbsynchronisatlonslmpuls, und zwar alle mit einem vorbestimmten Vorspannungspegel. Der Ausgang des Schalters 108 ist mit einem Verstärker 102 verbunden, dessen Ausgang zum Sender führt.

Das Ausgangssignal vom Verstärker 110 ist ein Videosignal, bei dem sämtliche Horizontal- und Vertlkalsynchronlsationslnformailon entfernt wurde und dessen Polarität abhängig von Änderungen in der Szene des tatsächlichen Bildes invertiert wurde oder nicht. Das horizontale Austastintervall wird mit Tondatenbytes und den üblichen Farbsynchronlsatlons- sowie mit dem Empfänger-Taktsynchronlsationsmuster aufgefüllt, das zur Steuerung des Taktes jedes Decodlerers verwendet wird. Während des vertikalen Austastintervalls wird das vertikale Treiberbezugsmuster eingefüllt, das es den Decodlerern ermöglicht, das Vorhandensein eines verschlüsselten Videosignals festzustellen. Die Daten in dem Austastintervall ändern sich wie beschrieben unter dem Einfluß des Datenscnwingungsoszlllators und des Zufallsdatenmodulators. Derartige Signaländerungen während des horizontalen Auslastintervalls machen es für den Empfänger unmöglich, eine Synchronisation mit sich wiederholenden Signalen In den Austastintervallen herzustellen, so daß verhindert wird, daß ein brauchbares Bild von einem nicht autorisierten Empfänger empfangen wird. Es wird nicht nur die übliche Synchronisationsinformation aus dem Videosignal entfernt, sondern die In dem horizontalen und vertikalen Austastintervall eingesetzten Informationen oder Signale verhindern, daß der Empfänger Irgendeine Synchronisation herstellt. Die Polaritütsumkehr, die durch Szenenwechsel bewirkt wird, kann praktisch von niemandem festgestellt werden, der nicht die Information besitzt, wie der in dem Digitalvergleicher 84 verwendete Schalter eingestellt ist.

Der Decodierer Ist in Fig. 8 veranschaulicht. Typischer*else werden Abonnementprogramme entweder von einer UHF- oder VHF-Statlon abgegeben und zwar nur während eines Teiles der Gesamtscndezelt der Station. Der Eingang für den Decodierer wird durch eine UHF- oder VHF-Abstlmmschaltung 120 gebildet, welche ein Ausgangszwischensignal, beispielsweise bei Frequenzen von 41,25 bzw. 45,75 MHz abgibt. Obgleich das Programmaudloslgnal codiert 1st, kann der Tonträger für andere Zwecke, beispielsweise einen zusätzlichen Ton oder als ein Spezialkanal (barker channel) verwendet werden. Der Ausgang der Abstimmschaltung 120 Ist mit einem Zwischenfrequenzverstärker 122 verbunden, dessen Ausgang an einen Videodetektor 124 angeschlossen ist, der das Grundbandvideosignal und einen 4,5-MHz-Tonträger abgibt.

Nimmt man zuerst an, daß ein nicht verschlüsseltes Programm empfangen wird, dann läuft die Videoinformation durch einen Schalter 126 direkt zu einem Modulator 128, der ein Ausgangssignal abgibt, das In einem Fernsehempfänger verwendet werden kann. Das Audloslgnal lauft durch ein Filter 129 und einen Verstärker 130, dessen Ausgang ebenso mit dem Modulator 128 verbunden Ist. In der kommerziellen Fernsehbetriebsart läuft das gesamte Programm mit Ton und Bild In üblicher Weise durch. Der Decodierer hat keinen Einfluß auf die beiden Signale.

Wird nun angenommen, daß ein Programm codiert oder verschlüsselt ist, dann wird der Ausgang des Videodetektors 124 mit einer Datentrennschaltung 132 verbunden, die Ausgangsslgnaie mit drei unterschiedlichen Arten von Informationen abgibt. Tatsächlich erzeugt die Datentrennschaltung ein Signal, über das ein Vertlkalbezugsmustcr-Detektor 134 das Vorhandensein eines verschlüsselten Videosignals erkennen kann und Ober das ein ROckstelllmpuls für den Synchronisationsgenerator 136 erzeugt wird. Der Synchronisationsgenerator 136 gibt eine vollständige Folge horizontaler und vertikaler

Synchronisationsimpulse ab, die erforderlich für eine ordnungsgemäße Steuerung der Videoinformation sind, so daß diese auf einem Fernsehempfänger erkennbar dargestellt wird. Es werden ein Horlzontaltrelberslgnal, ein Vertikaltreibersignal, ein zusammengesetztes Synchronlsallonsslgnal und ein zusammengesetztes Auslastsignal erzeugt. Der Syuchronlsatlonsgenerator 136 wird durch ein Taktsignal 138 gesteuert, das synchronisiert wird durch das Synchronlsatlonsmuster, das als eines der drei Datenbytes In dem horizontalen Austastintervall übertragen wurde. Dieses Taktsignal steuert die Arbeltswelse des Synchronisationsgenerators In ordnungsgemäßer WeUe unter der Gatterdurchschaltung durch die Vertlkalmuster-Erkennungsschaltung.

Das dritte Ausgangssignal von der Üatentrennschaltung 132 1st die Toninformatlon In Form zweier Dalenbytes. Diese Information läuft zu einem ersten Schieberegister 140 und einem zweiten Schieberegister 142, deren Ausgänge beide mit einem Dlgltal/Analog-Wandier Ϊ44 verbunden sind, dessen Ausgangssignui die Toninformation In analoger, d. h. üblicher Tonl'orm. darstellt. Der Betrieb der Schieberegister wird durch den Taktgeber 138 und eine Zeltgabeschaltung 146 gesteuert, die durch den Horizontaltreiberausgang vom Synchronisationsgenerator 136 getaktet wird. Die Zeltgabeschaltung gibt einen intern erzeugten Takt ab, der aus zwei 15,734-KHz-Slgnalen mit entgegengesetzter Phase besteht, welche abwechselnd die Schieberegister aktivleren; der Takt wird wie beschrieben gesteuert durch das Horlzontaltrelberslgnal. Die Daten gehen In die beiden Schieberegister in serieller Form und verlassen diese in Parallelform, In der sie durch den Digitalanalogwandler in die übliche Toninformation umgewandelt werden.

Das Ausgangssignal des Dlgltal/Analog-Wandlers 144 wird dem FM-Modulator 145 zugefügt, der das übliche FM-Slgnal abgibt, das normalerweise einem Fernsehprogramm zugeordnet ist. Der Ausgang des FM-Modulators 145 ist mit dem Modulator 128 sowie P.ii! einer Frequenzvergleichsschaltung 147 verbunden. Die Basis für einen Frequenzvergleich Ist das Horizontaltreibersignal, welches eine sehr spezielle Frequenz von 15,734 KHz besitzt. Dieses wird mit dem FM-Trager von 4.5 MHz dividiert durch 286 verglichen und eine etwa auftretende Differenz wird zur Regelung des FM-Modulators verwendet, so daß dieser präzise auf seiner Frequenz steht.

Ein Invertierungsdetektor 148 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Videodetektors 124 verbunden; das Vorhandensein eines Invertierten Videosignals kann beispielsweise durch den Pegel der Zeile 23 in dem vertikalen Austastintervall bestimmt werden. Die Art. wie ein Vldeolnvertlerungssteuerslgnal an einen Empfänger übertragen wird kann verschieden sein. Ein derartiges Signal kann beispielsweise einen Teil einer horizontalen Zelle in dem vertikalen Intervall einnehmen oder es kann mit einer Adresseninformailon In einer Weise übertragen werden, wie dies in den US-PS 4145 7)7 und 41 12 464 gezeigt is;. Der Ausgang des Invertierungsdetektors 148 Ist direkt mil dem Modulator 128 verbunden, wo eine Invertierung des Videosignals abhängig von

κι Invertierungen des Signals am Sender bewirkt wird.

Der Schaller 126 empfängt alle erforderlichen Synchronisationsinformatlonen von dem Synchronisallonsgenerator 136. Dieser Schalter UHU das Videosignal durch, außer während der Gatiertastung. während des horizontalen

i) und vertikalen Austastintervalls, während denen nur die Synchronisationsinformation von dem Synchronisationsgenerator 136 durchgelassen wird. Somit wird das v^m Schalter 126 abgegebene Ausgangssignal das Videosignal in ausgesendeter Form sein mit entsprechend richtig eln-

gangssignal nachfolgend .'ntweder invertiert wird oder nicht, abhängig von dem Zustand des lnver'.lerungsdetekior> 148. Im Falle elnei Signalinvertierung muli auch die Synchronisation Inverliert «erden, welche Funktion ebenfalls durch den Schalter 12h übernommen wird.

Wie zuvor angegeben, wurde das Videosignal durch Hinzufügen der senderseilig weggelassenen Synchronisationsinformation wieder hergestellt. Das Videosignal wird abhängig vom Ausgangssignal des Invertierungsdeleklors invertiert oder nicht Die Toninformation wird festgestellt, in Analogform umgewandelt und auf einen geregelten FM-Träger aufgesetzt. Oer Decodierer bzw. die Datentrennschaltung ignoriert den wechselnden Pegel der drei Datenbyies. wie er durch den Datenschwingungsgenerator hervorgerufen wurde und ignoriert in ähnlicher Weise jegliche Erhöhung eines der drei Dal.-nbytes unter Steuerung durch den Zulallsdatenmodulatnr. Dies wird durch entsprechende Vorspannungssteuerung in der üaientrennschaltung erreicht Ein Empfänger ohne einen geeigneten Decoder kann jedoch derartige Änderungen in dem Signalpegel während der horizontalen Austastintervalle nicht übergehen ■ nd ist somit wie beschrieben nicht In der Lage, sich auf irgendein wiederholendes Signal zu synchronisieren.

Die Vortialbezugsmuster-Erkennungsschaltung ist vorgesehen, um das binäre Bezugsmuster zu erksnnen. das durch das Speicherregister 68 In dem Audio- und Bezugsdatenprozessor erzeugt wird. Wie zuvor angegeben, bewirkt eine derartige Erkennung, daß der Decodierer in der beschriebenen Weise arbeiten kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschlüsseln von Video- und Audiosignalen unter Ableiten von Takt- und internen Zeltgabesignalen aus dem Videosignal und Umwandeln des Audiosignals in Dlgltaldaten unter der Steuerung der internen Zeitgabesignale, unterdrücken des Videosignals während der horizontalen Austastintervalle und Einsetzen der digitalen Audiodaten In diese Intervalle, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungspegel des Videosignals während der Horizontal-Austastlntervalle periodisch verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Spannungswertes des Videosignals während der Horizontal-Austastintervalle durch Anlegen einer periodisch sich ändernden Signalform erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungspegel des Videosignals wähfs-nd nur eines Teiles des Horizontal-Austastintervalls verändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das Videosignal während der Horlzonial-Austastintervalle eine Sinuswelle mit sehr niedriger Frequenz angelegt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Taktsignalen Entschlüsslertaktslgnale gehören, die als Entschlüsslertaktsignaldaten in den unterdrückten Horizontal-Austastintervallen eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daO das Horuontal-;^s-ustastlntervall zumindest zwei DatenelnfügiKigen aufweist, eine für die Entschlüsslertaktsignaldaten und eine andere für die digitalen Audiodaten und daß der Spannungswert des Videosignals während der Horizontal-Austastintervalle durch Ändern des Pegels einer der Dateneinfügungen erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine periodische Signalform mit niedriger Frequenz angelegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal während der Vertlkal-Austastlntervalle unterdrückt und Vertlkal-Bezugssignaldaten In die unterdrückten Vertikal-Austastlntervalle eingefügt werden.