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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zum Empfangen eines nach diesem
Verfahren übertragenen, verschlüsselten Fernsehsignals.
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Zum Verschlüsseln eines Fernsehsignals einer herkömmlichen Fernseh-Norm
ist es aus der DE-OS 26 35 039 bekannt, das Videosignal nach Maßgabe einer Zufallszahl
zu schneiden und die so gebildeten zwei Videosignalsegmente innerhalb der betreffenden
Fernsehzeile zu vertauschen. Dieses sog. Rotationsprinzip läßt sich auch auf Fernsehsignale
anwenden, dessen analoge Leuchtdichtc- und Farbkomponenten in einem Zeitmultiplex
übertragen werden (DE-PS 20 56 684), derart, daß das Rotationsprinzip auf jede einzelne
der analogen Luminanz- und zeilensequentiell übertragenen Farbdifferenzkomponenten
Anwendung findet (unveröffentlichte britische Patentaneldung Nr. 83 08 482 vom 28.05.1983,
deren Inhalt in dem Dokument COM. T 486 der Europäischen Rundfunk Union vom April
1983 veröffentlicht ist).
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Da bei dem Rotationsprinzip der Schnittpunkt innerhalb des Fernsehsignals
bzw. der einzelnen analogen Komponenten liegt, ist dieses Verschlüsselungsprinzip
sehr empfindlich gegenüber Kleinmfehlern sowie gegenüber Phasen- und Am)lituden-Frequenzgallc;fehLern.
Kl.emrnfehler führen zu einer addiLiven Sägezahnkomponente über eine Zeile, die
im wieder zusammengesetzten Bild zu Hellig-
keits- und Farbverfälschungen
führt, was sich als sog. "langfaseriges" Rauschen (englisch: streaky noise) bemerkbar
macht.Amplituden- und Phasen-Frequenzgangfehler führen zusätzlich zu Verzerrungen
an den Schnittstellen im wieder zusammengesetzten Fernsehbild. Desweiteren führt
das Rotationsprinzip mit nach einer Zufallsfunktion variierenden Schnittpunkten
zu einer aufwendigen Entschlüsselungseinrichtung im Fernsehempfänger, da bei jedem
der beiden Schnitte innerhalb einer Zeile zwei gesonderte Ubergänge generiert und
zudem Uberlappungsbereiche vorgesehen werden müssen, um die Schnittstellen gegenüber
zeitlichen Fehlern bei der Entschlüsselung unempfindlicher zu machen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine für die Ubertragung
eines Fernsehsignals ausreichend sichere Verschlüsselung anzugeben, welche weniger
störungsempfindlich ist und im Empfänger eine einfachere Entschlüsselung erraoglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11.
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Eine Einrichtung zum Empfangen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
übertragenen Fernsehsignals ist in dem Patentanspruch 12 angegeben.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung nach Patentanspruch 12
ergeben sich aus den Patentansprüchen 13 und 14.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der über legung, daß es
für einen ausreichend großen Grad an Signalverschlüsselung sowie Bildverwürfelung
genügt, den Schnitt nicht, so wie dies beim bekannten Rotationsprinzip der Fall
ist, in die Leuchtdichte- und/ oder Farbkomponenten selbst zu legen, sondern zwischen
die beiden Komponenten. Das Verschlüsselungsprinzip besteht dabei darin, daß die
durch den Schnitt entstehenden zwei Segmente der Fernsehzeile beliebig, insbesondere,
entsprechend einer Zufallsverteilung, werden.
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vertauscht/ Die erfindungsgemäße Wahl des Schnittpunktes für die Verschlüsselung
vermeidet die beim Stand der Technik beim Wiederzusammensetzen des Bildes auftretenden
Störeffekt infolge von Klemmfehlern sowie von Amplituden- und Phasen-Frequenzgangfehlern.
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Damit ist gewährleistet, daß ein verschlüsseltes und entschlüsseltes
Bild, welches der Fernsehzuschauer mit einer gesonderten Gebühr bezahlen muß, zumindest
die gleiche Qualität besitzt wie ein nicht-verschlüsseltes Bild, das ihm frei zugänglich,
d.h. ohne Zusatzkosten verfügbar ist.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 den Verlauf eines aus analogen, sequentiell aufeinander
folgenden Komponenten bestehenden Fernsehsignals über eine aktive
Fernsehzeile,
dessen Zeitlage dem Zustand des Fernsehsignals vor und nach der Entschlüsselung
entspricht, wobei hierunter auch ein erster verschlüsselter Zustand des Fernsehsignals
verstanden wird; Fig. 2 die Zeitlage der Leuchtdichte- und Farbkomponenten des Fernsehsignals
in einem zweiten verschlüsselten Zustand; Fig. 3 weitere Ausführungsbeispiele eines
Fernsehsignals mit einer Komponentenlage entsprechend Figuren 1 und 2, bei welchem
jedoch innerhalb der einzelnen Komponenten zusätzliche Verschlüsselungskriterien,
wie Vertauschen der Polarität und Vertauschon von Komponentenanfang und -ende angewandt
sind; Fig. 5 die schematische Darstellung eines Klemmfehlers bei einem Signal gemäß
Fig. 1 sowie der Korrektur dieses Klemmfehlers in Bezug auf das Leuchtdichtesignal
(gestrichelter Signalverlauf) , und Fig. 6 die schematische Darstellung eines Klemm-und
Dachschrägenfehlers bei einem Fernsehsignal gemäß Fig. 1 sowie die Korrektur dieser
Fehler (lestrichelter Signalverlauf).
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Das in Fig. 1 dargestellte Fernsehsignal besteht aus den beiden analogen,
sequentiell übertragenen Komponenten für Leuchtdichte und Farbe, welche den hauptsächlichen
cil der Länge einer Fernschzeile einnehmen. An den Zeilenanfang schließt sich dabei
zunächst das Zeitintervall 10 zur Ubertragung von Ton-und Dateninformationen an,
welches von einer Übergangsperiode 20 für die Energieverteilung gefolgt wird. Hieran
schließt sich wiederum eine Hauptklemmperiode 30 an, welche dazu benutzt werden
kann, um empfängerseitig den Einfluß den Energiestreuung auf die Videosignalform
rückgängig zu machen. Auf die Hauptklemmperiode 30 folgt eine Klemmperiode 40 für
die zeitkomprimierte Farbkomponente(n) während des Zeitabschnittes 50.*Auf die Farbkomponente(n)
folgt eine Klenunperiode 60 für die sich anschließende Leuchtdichtekomponente während
des Zeitabschnittes 70.
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Den Schluß der Zeile bildet eine weitere Ubergangsperiode 80 für die
Energieverwischung.
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Der in Fig. 1 dargestellte Signalaufbau, d.h. in der Weise, daß zuerst
die Farbkomponente(n) und dann die Leuchtdichtekomponente in analoger Form sequentiell
während einer Zeile übertragen werden, stellt den Fernsehsignalzustand vor und nach
der Verschlüsselung dar (Normalzustand) sowie einen ersten Verdar. schlüsselungszustand
/ Ein zweiter Verschlüsselungszustand ist anhand von Fig. 2 veranschaulicht, welcher
sich gegenüber dem Verlauf gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Farb- und
Leuchtdichtekomponenten einschließlich ihrer zugehörigen Klemmperioden 40 und 60
in der Fernsehzeile vertauscht sind.Diese *Der Signalpegel der Klemmperiode 40 entspricht
dem Unbuntwert.
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Vertauschung bedeutet, daß der bei jeder Verschlüsselung zu legende
Schnittpunkt 90 nicht in die einzelnen Komponenten gelegt ist wie beim eingangs
erörterten Stand der Technik, sondern zwischen die Komponenten für Leuchtdichte
und Farbe, und zwar, wie aus den Fign.
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1 und 2 ersichtlich ist, zusammenfallend mit dem Beginn der Klemmperiode
60 für die Leuchtdichtekomponente bzw. mit dem Ende der übertragungsperiode 50 für
die Farbkomponente(n). Das Verschlüsselungsprinzip besteht nunmehr darin, die Signalverläufe
gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 in beliebiger Reihenfolge, insbesondere nach Maßgabe einer
Zufallsverteilung, zu übertragen.
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Zusätzlich zu der anhand der Figuren 1 und 2 veranschaulichten Permutation
der teuchtdichte- und Farbkomponenten lassen sich weitere Verschlüsselungsmaßnahmen
innerhalb der Komponenten selbst anwenden, wie anhand der Fign. 3 und 4 gezeigt
ist. Beispielsweise ist innerhalb der Farbkomponente(n) der Fernsehsignale gemäß
Fign. 3 und 4 die Polarität vertauscht; ferner ist dort innerhalb der Leuchtdichtekomponente
der Komponentenanfang T1 mit dem Komponentenende T2 in der Zeitlage vertauscht.
Selbstverständlich lassen sich weitere Kombinationen der einzelnen Verschlüsselungsmöglichkeiten
anwenden, wobei die Anwendung dieser weiteren Verschlüsselungsmöglichkeiten zwar
prinzipiell zeilenweise entsprechend einer Zufallsverteilung erfolgen kann, in der
Praxis jedoch in längeren Zeiträumen insbesondere in unkritischen Programm- bzw.
Bildphasen umgeschaltet wird. Auf diese Weise läßt sich zwar nicht ein höherer Verwürfelungsgrad,
jedoch eine tiere Verschlüsselungs-*Diese Vertaushunrjen können korreliert oder
unkorreliert erE n oder nach (einer Zufallsverteilung vergenommen werden.
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sicherheit erreichen.
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Infolge der Permutation der Leuchtdichte- und Farbkomponenten wirken
sich Klemmfehler und Dachschrägenfehler in unterschiedlicher Weise auf die Amplituden
der Komponenten aus, je nach dem, in welcher Lage die betreffende Komponente innerhalb
der Fernsehzeile sich befindet. Dies führt bei vertikal übereinanderliegenden Bildpunkten
mit ursprünglich gleichem Informationsinhalt zu Pegelsprüngen in der Farbe und in
der Leuchtdichte. Diese vertikalen Pegelsprünge führen zu horizontalen Störstrukturen
entsprechend einem niederfrequenten Rauschen mit Rauschfrequenzanteilen kleiner
der Zeilenfrequenz. Zur Beseitigung derartiger Störungen kann empfängerseitig die
in Fig. 5 veranschaulichte Klemmfehler-Korrektur oder die in Bild 6 veranschaulichte
Klemmfehler- und Dachschrägen-Korrektur vorgenommen werden. Im Falle der Korrektur
nur des Klemmfehlers wird im Empfänger der Klemmpegelwert der zur jeweiligen Komponente
gehörenden Klemmperiode 40 bzw. 60 getastet und auf den in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten
Sollwert gezogen. Hierdurch wird im Beispielsfalle von Fig. 5 der Verlauf der Leuchtdichtekomponente,
welcher für den unkorrigierten Fall mit ausgezogener Linie veranschaulicht ist,
in den gestrichelt eingezeichneten, korrigierten Verlauf geändert, was etwa einer
Parallelverschiebung des Leuchtdichtekomponentenverlaufes entspricht. Dies führt
dazu, daß in vertikaler Richtung die vorstehend erwähnten Pegelsprünge praktisch
vollständig vermieden werden. Will man auch den Dachschrägcnflr der in ign. 5 und
6 mit ausgezogener Linie dargestellten Fernsehsignale beseitigen, so wird der
Empfänger
mit einer Korrekturschaltung versehen, welche aufeinanderfolgend getastete Klemmpegelwerte
der Klemmperioden 4() und (O miteinander vergleicht und durch Extra- oder interpolation
eine derartige Korrektur vornimmt, daß sowohl der Klemmfehler als auch der Dachschrägenfehler
kompensiert werden, d.h., der in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnete fehlerfreie Signalverlauf
sich ergibt. Dies kann beispielsweise durch überlagerung des ankommenden Signals
mit einem über die Länge einer Fernsehzeile verlaufenden Sägezahnsignal erfolgen.
Es versteht sich, daß die anhand der Fign.
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5 und 6 erläuterten, empfängerseitigen Maßnahmen auf analogem oder
vorzugsweise digitalem Wege erfolgen können.
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