УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ПЛАТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H04N7/167 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам кодирования телевизионных сигналов и, в частности, может быть использовано для кодирования сигналов в системах платного телевидения, передаваемых с помощью радиоволн или по кабелю.

Известны устройства обработки телевизионных сигналов, см например, Европейский патент ЕПВ Е N 341801 от 01.04.90г, кл. H 04 N 7/167. Авторское свидетельство СССР N 1663777 от 01.01.80г, кл. H 04 N 7/137.

Известные устройства включают блоки: аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок разделения яркостного и цветового сигналов, вычитающий блок, квантователь, кодер, блок буферной памяти, блок управления, сумматор, блок оценки, модуль выделения, делитель, декодер, цифроаналоговый преобразователь. В известных устройствах происходит обработка телевизионных сигналов методом инверсии через строку, что позволяет обеспечить кодирование сигнала, передаваемого по кабелю, чем исключается несанкционированный доступ и просмотр телевизионных передач.

Недостатком аналогов является то, что они в силу жестких требований к стабильности параметров канала при их технической реализации приемлемы только в сетях кабельного телевидения, кроме того, указанные аналоги обладают низкой криптостойкостью ввиду того, что устройства предполагают инверсию как один из способов обработки сигналов.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является устройство обработки видеосигнала в сети платного телевидения, описанное в патенте Японии N 12 В4 [11] кл. H O4 N 7/167 621397 от 01.01.91г.

Прототип включает в себя кодирующее устройство и декодирующее устройство. В свою очередь кодирующее, устройство состоит из управляющего устройства, коммутатора, ключа фильтра, двух опорных кварцевых генераторов, сумматора, модуля инверсии и схемы объединения.

Декодирующее устройство состоит из управляющего устройства, коммутатора, ключа, фильтра, модуля обратной инверсии, схемы объединения и двух операционных усилителей.

При такой схеме телевизионный сигнал поступает на устройство, преобразуется по принципу черезстрочной инверсии в системе SECAM, а на приемной стороне сигнал в декодере претерпевает обратную обработку.

Таким образом, достигается возможность кодирования сигнала и исключение несанкционированного просмотра телепередач в кабельной сети. Однако прототип имеет недостатки:
низкая криптостойкость, так как используется один способ кодирования;
устройство обеспечивает устойчивую работу только в системах кабельного телевидения, т. к. предъявляет жесткие требования к стабильности параметров канала.

Целью изобретения является разработка устройства кодирования телевизионных сигналов в системах платного телевидения, обладающего более высокой криптостойкостью и обеспечивающего работу системы как в кабельной сети, так и в трактах с использованием свободно распространяющихся волн (радиолиниях).

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство обработки телевизионных сигналов в системах платного телевидения, состоящее из кодирующего и декодирующего устройств, каждое из которых включает блоки управления, инверсии и объединения сигнала, а входы кодирующих и декодирующих устройств связаны соответственно с низкочастотным (НЧ) выходом видеотракта усилителя передатчика (ПРД) и НЧ выходом видеотракта приемника (ПРМ), в каждое из устройств кодирования и декодирования дополнительно введены блоки коррекции, выделения синхроимпульсов и квантования.

В каждом из устройств кодирования и декодирования их входы связаны с входами блоков инверсии и выделения, а выходы последнего с входами блока управления. Выходы блока управления подключены к входам блока квантования, а выход последнего связан с первым входом блока объединения. Выходы блоков инверсии подключены ко входам блока коррекции, выходы которого подключены ко второму и третьему входам, блока объединения. Выходы устройств кодирования и декодирования связаны соответственно с НЧ входом видеотракта модулятора ПРД и входом НЧ видеотракта ПРМ.

Кроме того, при необходимости кодирования звукового сопровождения в каждое из устройств кодирования и декодирования введены дополнительные вторые блоки инверсии и объединения, выходы второго блока инверсии подключены к первому и второму входам второго блока объединения, третий вход которого связан с дополнительным выходом блока квантования. Вход второго блока инверсии в устройстве кодирования подключен к его второму входу связанному с НЧ выходом аудиотракта ПРД. Выход второго блока объединения устройства кодирования подключен к его второму выходу, связанному с НЧ входом аудиотракта модулятора ПРД. Вход второго блока инверсии устройства декодирования подключен к его второму входу увязанного НЧ выходом аудиотракта ПРМ. Выход второго блока объединения устройства декодирования подключен к его второму выходу, связанному с входом НЧ усилителя аудиотракта ПРМ.

Перечисленная совокупность существенных признаков позволяет в заявленном устройстве значительно повысить криптостойкость до 4096 кодовых комбинаций), тем самым уменьшить несанкционированный доступ при просмотре телевизионных передач, а также возможность осуществлять передачу кодированных телевизионных сигналов не только с помощью кабеля, но и по радиолиниям.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых, показаны: на фиг. 1 структурная схема устройства при кодировании только видеосигнала; на фиг. 2 структурная схема устройства при кодировании видеосигнала и звука; на фиг. 3 структурная схема блока управления; на фиг. 4 структурная схема блока инверсии; на фиг. 5 структурная схема блока коррекции; на фиг. 6 - структурная схема блока объединения; на фиг. 7 структурная схема блока квантования; на фиг. 8 структурная схема блока выделения; на фиг. 9 эпюры напряжений, поясняющие работу устройств.

Устройство обработки телевизионных сигналов в системах платного телевидения, показанное на фиг. 1, состоит из кодирующего 1 и декодирующего 2 устройств. Кодирующее устройство 1 видеотракта включает блок управления 3, блок инверсии 4, блок объединения 5, блок коррекции 6, блок выделения 7, блок квантования 8. Декодирующее устройство 2 включает блок управления 9, блок инверсии видеотракта 10, блок объединения видеотракта 11, блок коррекции 12, блок выделения синхроимпульсов 13, блок квантования 14.

Вход кодирующего устройства 1 связан с НЧ выходом видеотракта ПРД К1 и связан с входами блоков инверсии 4 и выделения 7. Выходы блока выделения 7 связаны первым и вторым входом блока управления 3. Выходы блока управления подключены к входам блока квантования 8, а выход последнего связан с третьим входом блока объединения видеотракта 5. Выходы блока инверсии 4 связаны с двумя входами блока коррекции 6, выходы которого подключены к первому и второму входам блока объединения 5. Выход блока объединения К2 соединен c модулятором ПРД.

Вход декодирующего устройства 2 связан о НЧ выходом видеотракта ПРМ Д1. Вход Д1 соединен с входом блока инверсии 10 и входом блока выделения 13. Выходы блока выделения 13 соединяются с первым и вторым входомами блока управления 9. Выходы блока управления подключены к входам блока квантования 14, а выход последнего связан с третьим входом блока объединения видеотракта 11. Выходы блока инверсии 10 соединены с двумя входами блока коррекции 12, выходы которого подключены к первому и второму входам блока объединения 11. Выход блока объединения Д2 соединен с КЧ усилителем ПРМ.

При необходимости кодирования аудиотракта в кодирующем устройстве 1 дополнительно введены в аудиотракт блоки инверсии 15, объединения 16 (см. фиг. 2).

Аналогично в блок декодирования 2 введены блоки инверсии аудиотракта 17 и объединения 18. При этом НЧ вход аудиотракта К3 подключен ко входу второго блока инверсии 15. Выходы второго блока инверсии подключены к первому и второму входам второго блока объединения 16. К третьему входу второго блока объединения 16 подключен дополнительный выход блока квантования 8. Выход блока объединения 16 подключен ко второму выходу кодирующего устройства 1 К4, который связан с НЧ входом аудиотракта модулятора ПРД.

Вход второго блока инверсии 17 декодирующего устройства 2 подключен к его второму входу, связанному с НЧ входом аудиотрактом ПРМ Д3. Выходы второго блока инверсии 17 подключены к первому и второму входам блока объединения аудиотракта 18. К третьему входу второго блока объединения 18 подключен дополнительный выход блока квантования 14 декодирующего устройства 2. Выход блока объединения 18 связан со вторым выходом декодирующего устройства 2, который далее подключается к НЧ аудиотракта усилителя звука Д4.

Указанные на фиг. 1 и 2 блоки 3, 4, 18 могут быть реализованы по известным схемам, например, как показано на фиг. 3, 4, 8.

Так блок управления (см. фиг. 3) может быть реализован на основе триггеров известных серий К155, К561, К555, и т.д. (Блоки управления 3, 9 в кодере и декодере идентичны).

На фиг. 4 показан возможный вариант исполнения блока инверсии, который выполнен на отдельном операционном усилителе серии К140 и т.д. (Блоки инверсии 4, 15, 10, 17 в кодере и декодере идентичны).

На фиг. 5 показан возможный вариант исполнения блока коррекции на типовых операционных усилителях К140 УД и т.д. (Блоки коррекции 6, 12 в кодере и декодере идентичны).

На фиг. 6 показан возможный вариант исполнения блока, объединения на типовых элементах: схема ИЛИ-НЕ, транзисторы КТ315, КТ361, и т.д. (Блоки объединения 5, 11, 16, 18 в кодере и декодере выполнены по одинаковой схеме).

На фиг. 7 показан возможный вариант исполнения блока квантования, которым выполнен на микросхемах известных серий К155, К561, К555 и т.д. (Блоки квантования 14, 8 в кодере и декодере идентичны).

На фиг. 8 показан возможный вариант исполнения блока выделения синхроимпульсов, которым выполнен на типовых элементах. (Блоки выделения 7, 13, в кодере и декодере выполнены по одинаковой схеме.)
Заявленное устройство работает следующим образом. При поступлении на вход К1 кодера 1 видеосигнала (см. фиг. 2) он разветвляется. Первая ветвь поступает на вход блока выделения 7 для создания строчной и кадровой синхропосылок (см. фиг. 9,а), которые синхронизируют систему с входным сигналом. Выделенные синхроимпульсы поступают на вход блока управления 3, где происходит формирование управляющей последовательности (см. фиг. 9,б)
Полученная последовательность определяет работу квантователя 8), а он в свою очередь дает команду (см. фиг. 9,в) с двух выходов на третьи входы блоков объединения звукового тракта 16 и тракта изображения 5, которые определяют последовательность объединения соответственно прямого и инверсного звукового и видеосигналов. На фиг. 9, г, д, также показаны управляющие напряжения, которые характеризуют работу прототипа на этих же блоках. Из графиков видно, что у прототипа один режим работы, так как в нем происходит инверсия видеосигнала строго через строку. В заявленном устройстве, инверсия видеосигнала происходит по сигналу управления с блока управления 3.

Это позволяет сделать вывод, что прототип значительно уступает заявленному устройству по числу кодовых комбинаций. Видеосигнал по второй ветви поступает на блок инверсии 4. В блоке инверсии 4 происходит формирование прямой и обратной последовательностей. Далее сигналы с выхода блока инверсии 4 проходят на блок коррекции б, где происходит балансировка и коррекция уровней прямого и обратного сигналов, для уменьшения амплитудно-частотных искажений, которые возникают при обработке сигнала на НЧ, чтобы обеспечить возможность работы по радиолиниям и кабелю. Далее сигналы поступают на схему объединения 5, где происходит кодовое чередование прямых и инверсных сигналов, которые потом поступают на вход модулятора ПРД К2.

На второй вход кодирующего устройства l К2 поступает сигнал звука, а затем он поступает на вход блока инверсии l5 звукового тракта, где происходит образование прямой и обратной последовательностей. Потом оба сигнала с выхода блока инверсии 15 проходят на схему объединения 16, где происходит кодовое чередование прямых и инверсных сигналов благодаря управляющему напряжению со второго дополнительного выхода блока квантования 8. Далее с выхода блока объединения 8 кодированный сигнал поступает на вход модулятора ПРД.

При входе на декодер кодированные сигналы проходят обратную обработку в тех же блоках и на выходе происходит восстановление исходного сигнала.

Таким образом, благодаря введению дополнительных блоков, в устройстве значительно повышена криптостойкость (до 4096 кодовых комбинаций) и обеспечивается передача обработанного сигнала по радиолиниям и кабелю.

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, к устройствам кодирования сигнала в системах платного телевидения, использующих как кабельные сети, так и трансляцию передач с помощью радиоканалов. Обеспечивает повышение криптостойкости и надежности работы каналов систем платного телевидения. Состоит из кодирующего 1 и декодирующего 2 устройств. Кодирующее устройство включает блок управления 3, блок инверсии 4, блок объединения 5, блок коррекции 6, блок выделения 7, блок квантования 8. Декодирующее устройство включает блок управления 9, блок инверсии 10, блок объединения 11, блок коррекции 12, блок выделения 13, блок квантования 14. Вход кодирующего устройства связан с НЧ выходом видеотракта усилителя ПРД, а его выход - с НЧ входом видеотракта модулятора ПРД. Вход декодирующего устройства подключен НЧ выходу видеотракта ПРМ, а его выход - к НЧ входу видеотракта ПРМ. Благодаря соответствующей обработке сигналов достигается возможность многократного увеличения комбинаций кодирования, что повышает криптостойкость системы и устойчивости ее работы при возможных нестабильностях радиоканала. 1 з.п. ф-лы., 9 ил.

1. Устройство обработки телевизионных сигналов в системах платного телевидения, состоящее из кодирующего и декодирующего устройств, каждое из которых включает формирователь управляющих последовательностей импульсов, блоки инверсии полярности и объединения видеосигнала, а входы кодирующего и декодирующего устройств связаны соответственно с низкочастотным выходом видеотракта усилителя передатчика и низкочастотным выходом видеотракта приемника, отличающееся тем, что в кодирующие и декодирующие устройства дополнительно введены блоки амплитудной коррекции, выделения синхроимпульсов и квантования, причем в каждом из устройств кодирования и декодирования их входы связаны с входами блоков инверсии полярности и выделения синхроимпульсов, а выходы блока выделения синхроимпульсов с входами формирователя управляющих последовательностей импульсов, выходы которого подключены к входу блока квантования, а выход блока квантования связан с третьим входом блока объединения видеосигнала, выходы блока инверсии полярности подключены к входам блока амплитудной коррекции, выходы которого подключены к первому и второму входам блока объединения видеосигнала, а выходы устройств кодирования и декодирования связаны соответственно с низкочастотным входом видеотракта модулятора передатчика и низкочастотным входом видеотракта приемника. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно в каждое из устройств кодирования и декодирования введены второй блок инверсии полярности и блок объединения звукового сигнала, причем выходы второго блока инверсии полярности подключены к первому и второму входам второго блока объединения звукового сигнала, первый вход которого связан с дополнительным входом блока квантования, вход второго блока инверсии полярности в устройстве кодирования подключен к его второму входу, связанному с низкочастотным выходом аудиотракта передатчика, а выход второго блока объединения звукового сигнала в устройстве кодирования подключен к его второму выходу, связанному с низкочастотным входом аудиотракта модулятора передатчика, вход второго блока инверсии полярности в устройстве декодирования подключен к его второму входу, связанному с низкочастотным выходом аудиотракта приемника, а выход блока объединения звукового сигнала в устройстве декодирования подключен к его второму выходу, связанному с низкочастотным входом усилителя аудиотракта приемника.