СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА Российский патент 1999 года по МПК H04N7/16 H04K1/04 

Изобретение относится к способу кодирования и декодирования видеосигнала, состоящему на уровне излучения в кодировании последовательностей видеосигнала в соответствии с определенной функцией кодирования, которая может отличаться для каждой последовательности, в передаче каждой последовательности закодированного таким образом видеосигнала, затем, на уровне приема, в декодировании последовательностей передаваемых видеосигналов.

Настоящее изобретение находит свое применение в системах платного телевидения, для которых важно закодировать видеопередачу и декодировать ее у клиента, который снабжается соответствующим декодером и имеет право смотреть передаваемую передачу.

Известны несколько способов кодирования и соответствующего декодирования, которые имеют целью сделать непонятными изображение и/или звук, или сделать их восприятие некомфортабельным.

Известен, например, способ кодировки, состоящий в перестановке некоторого постоянного числа строк видеоизображения в соответствии с определенной функцией перестановки. В этом случае декодировка состоит в реализации функции, обратной по отношению к той, которая используется при передаче для перестановки определенного числа строк изображения. Поскольку технически не просто выполнить такую перестановку большого числа строк изображения, в настоящее время ограничиваются 30 перестановленными строками.

Этот известный способ кодировки, называемый иногда способом пермутации с фиксированными блоками, имеет недостатком необходимость располагать на приеме большим объемом памяти, поскольку к моменту конца посылки на телевизор последовательности из 32 строк нужно располагать последующими записанными в память строками для наличия возможности немедленной посылки последовательности изображения. Этот способ сравнительно прост в реализации на уровне передачи, но на уровне приема возникают проблемы надежности, безопасности и стоимости вследствие большого числа декодеров. Кроме того, этому способу не хватает безопасности от некоторых форм пиратства. Действительно, возможно обнаружить порядок перестановок, даже если этот порядок часто меняется во время передачи.

В указанном выше примере видно, что функция декодирования почти такая же, как и функция кодирования, поскольку обе функции имеют одинаковую природу и являются обратными. Кроме того, эта функция проста для пиратирования, поскольку она не зависит от любых других параметров или любой другой информации.

Настоящее изобретение имеет целью избежать недостатков, которые были только что указаны.

Цель изобретения достигается тем, что на уровне передачи первая видеопоследовательность кодируется в соответствии с первой функцией кодирования, а другая последовательность видеосигнала кодируется по другой функции кодирования, затем на уровне приема другая последовательность видеосигнала, закодированная по другой функции кодирования, записывается, заменяя первую последовательность видеосигнала, закодированного в соответствии с первой функцией кодирования, а в процессе этой замены другая последовательность видеосигнала хранится в закодированном виде в соответствии с реальной функцией кодирования, которая равна определенной комбинации первой функции кодирования и другой функции кодирования.

В соответствии с формой реализации по изобретению каждая функция кодирования состоит в последовательной передаче группы строк видеоизображения в порядке, отличающемся от нормального, соответствующего ясному изображению, в наличии на приеме памяти для хранения /называемой впоследствии буфером/, имеющей определенное число строк памяти, причем каждая строка памяти может хранить одну строку принятого изображения, а запись принятой строки изображения вызывает посылку на телевизор строки, записанной перед этим в это строку памяти, в указании для каждой строки передаваемого изображения адреса строки памяти, в которую должна быть записана эта строка передаваемого изображения, и в определении момента передачи этой строки изображения так, чтобы она заменила в памяти предыдущую строку изображения в момент, когда эта предыдущая строка изображения должна быть послана на телевизор в нормальном порядке строк изображения для генерирования четкого изображения.

По одной форме реализации изобретения на уровне передачи способ кодирования состоит в присваивании каждой строке изображения по меньшей мере одного растра изображения, выполненного четко перед его кодированием, адреса строки памяти буфера, в которой эта строка изображена будет храниться на уровне приема, причем этот адрес определяется псевдослучайным образом, и определении момента передачи /или порядка передачи/ этой строки изображения для того, чтобы на уровне приема эта строка изображения вызвала своей записью в строку памяти, соответствующую своему адресу, посылку на телевизор строки изображения, записанной предварительно по тому же адресу с целью восстановления четкого изображения.

По другой форме реализации изобретения на уровне передачи способ кодирования состоит в постоянном хранении таблицы соответствия между, с одной стороны, номером каждой строки изображения по меньшей мере одного растра передачи, произведенного четко перед его кодированием, а с другой стороны, ее адресом хранения в буферной памяти на уровне приема, устранении, в случае необходимости, из этой таблицы строк изображения, когда они отсылаются окончательно на телевизор, выборе числа стеков, равного числу строк памяти буфера, используемого на уровне приема, засылке в каждый стек последовательно номера каждой строки изображения, которая будет адресована строке памяти, адресованной этому стеку в процессе приема растра и растров, выполнении этого, начиная с последней строки растра или растров, и засылке таким образом вплоть до первой строки первого растра, затем, когда все стеки сформированы таким образом для растра или растров, приступают к разгрузке каждого стека, начиная с нижней части стека, и определяют для каждой строки изображения, извлеченной таким образом из стека путем указанной разгрузки, момент ее передачи /или порядка передачи/, причем этот момент передачи соответствует моменту, когда строка изображения, расположенная в том же стеке как раз над той, которая только что была выгружена, должна быть отослана на телевизор для генерирования четкого изображения.

Настоящее изобретение поясняется со ссылками на описание примера реализации, который следует ниже, и чертежи: фиг.1 дает вариант записи в буфер декодера по настоящему изобретению, фиг.2 показывает средство для выполнения способа кодирования по настоящему изобретению, фиг.3 дает блок-схему устройства для использования изобретения, фиг.4 показывает часть устройства для реализации изобретения.

Оцифрованная строка изображения включает классически большое число /например, 256 или 512/ оцифрованных выборок, но на фигурах показано лишь восемь выборок, "a, в, c, d, e, f, d, h."
На фиг.1 показан вариант адресации зашифрованных строк изображения, принятых на уровне декодера абонента. Различают память хранения 8, называемую обычно буфером, включающую, например, 32 строки памяти, причем каждая строка может хранить оцифрованную информацию одной полной строки изображения.

В соответствии со способом по изобретению переданная строка Z заменяет в буфере 8 предыдущую строку X, расположенную в той же строке памяти п. буфера 8. Запись строки изображения Z в строку памяти п. буфера 8 приводит к выходу предыдущей строки изображения X и ее посылке на телевизор, а в случае необходимости, после формирования или обнуления поворота. Поэтому порядок передачи строк изображения есть функция адреса п. каждой из этих строк, поскольку каждая строка Z будет передана, лишь когда она придет на замену /в строке буферной памяти, соответствующей ее адресу /предыдущей строки X лишь в момент, когда предыдущая строка должна быть послана на телевизор.

Видно, что порядок передачи строк не просто произвольно переставляется, но вытекает из комбинации с адресом каждой строки изображения в буфере, присутствующем в устройстве приема. Функция кодировки перестановкой строк изображения является, следовательно, относительной, а не абсолютной.

В соответствии с формой реализации изобретения и ссылаясь на фиг 2, можно констатировать, что на уровне передачи способ кодировки состоит в следующем:
а) постоянно удерживать таблицу соответствия между номером каждой строки изображения по меньшей мере одного растра изображения, произведенного четко перед его кодировкой, и его адресом "B" записи в буфер 8 на уровне приема;
b) устранении из этой таблицы строк изображения, когда они окончательно посылаются на телевизор с целью иметь возможность сформировать новую таблицу;
с) сформировать число / в этом примере 32/ стеков P1-P32, равное числу строк памяти буфера 8, используемого на уровне приема, и дать ссылку каждому стеку, идентичному строке памяти, соответствующей ему;
d) заслать в каждый последующий стек номер каждой строки изображения, который будет адресом в этом стеке в процессе приема растра или растров, начиная с последней строки растра или растров / в этом примере 309, 308, 307, 306, 305,.... 23/, и засылать, таким образом, до первой строки первого растра / в этом примере строка 23/; /в видеорастре обозначают классически активные строки растра позициями, идущими от 23 до 309/;
е) затем, когда все стеки сформированы таким образом для растра или растров, приступить к считыванию из каждого стека /от P1 до P32/, начиная с нижней части стека /в этом примере для первого стека P1 начинают с извлечения 308, затем 306 и т.д./, и определить для каждой строки изображения, извлеченной таким образом из стека путем считывания /например, для строки 308/ момент ее передачи, причем этот момент передачи соответствует моменту, когда строка изображения, расположенная в том же стеке над стеком, который считывается, должна быть отослана на телевизор для формирования четкого изображения /в этом примере для строки 308 момент передачи этой строки 308 есть момент, для которого строка 306 должна быть отослана на телевизор для формирования четкого изображения/;
f) тогда в памяти большой емкости можно выстроить строки изображения растра или растров в функции момента, когда каждая должна быть передана, а когда выстроим таким образом все строки растра или растров, достаточно передать строки изображения в соответствии с их порядком в этой памяти.

Пример устройства для использования этого способа схематично показан на фиг.3. На этой фигуре видны микропроцессор /mP/ 14, оперативная память /ОЗУ/ 16 и постоянное запоминающее устройство /ПЗУ/ 15. Постоянное запоминающее устройство 15 содержит программу логической обработки, обеспечивающую использование логических операций, которые следует выполнить в микропроцессоре 14, причем эти логические операции соответствуют способу, описанному ранее. Оперативная память 16 служит для хранения данных, меняющихся в процессе работы программы. Такое расположение является классическим. Этот ансамбль производит на выходе с помощью оперативной памяти с двойным портом 17 последовательность номеров строки изображения /в этом примере последовательность 23, 28, 305, ... 29/, соответствующую последовательности строк изображения так, что они должны быть последовательно переданы с тем, чтобы восстановить на приеме четкое изображение в декодере, который принимает одновременно код, соответствующий декодированию.

Фиг. 4 показывает специальный вариант реализации другой части устройства для использования способа по изобретению. В этой части виден входной канал S1, дающий четкое изображение, выданное передающей станцией. Это изображение оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя 10 и записывается последовательными строками / например, строки растра 23-309/ в буфер 11. В процессе этой записи другой идентичный буфер 12, в котором был записан предыдущий растр, разгружается в порядке разгрузки строк /23-309/, который определяется в соответствии со способом кодировки по изобретению / с помощью устройства по фиг.3/, и каждая выгруженная строка проходит через цифроаналоговый преобразователь 13 перед ее передачей, причем передача кодируется вследствие того, что строки не передаются в естественном порядке / строки 23, 24,...309/.

Можно также использовать три буфера вместо двух 11 и 12 с целью иметь в распоряжении время в процессе перехода от одного буфера к следующему.

Изобретение относится к способам кодирования и декодирования видеосигналов. Способ заключается в том, что на передающей стороне кодируют последовательности видеосигнала в соответствии с функцией кодирования, при этом передают последовательно одну группу строк видеоизображения в порядке, который отличается от нормального, соответствующего отчетливому изображению, а при декодировании запоминают строки изображения таким образом, чтобы запоминание одной строки вызывало бы вывод ранее записанной строки изображения, причем каждая переданная строка изображения адресуется при передаче в такую строку памяти при приеме, что ее запоминание вызывает вывод строки, которая ранее была записана в эту строку памяти. Техническим результатом изобретения является высокая степень защиты от несанкционированного просмотра, например, в системах платного телевидения. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ кодирования и декодирования видеосигнала, заключающийся в том, что на передающей стороне кодируют последовательности видеосигнала в соответствии с функцией кодирования, которая заключается в том, что передают последовательно одну группу строк видеоизображения в порядке, который отличается от нормального порядка, соответствующего отчетливому изображению, затем принимают на приемной стороне закодированный видеосигнал и декодируют последовательности сигнала, причем запоминающее устройство 8 содержит определенное число строк памяти, кроме того, в каждой строке памяти может запоминаться одна полученная строка изображения таким образом, чтобы запоминание одной строки изображения вызывало бы вывод ранее записанной строки изображения, отличающийся тем, что каждая переданная строка изображения адресуется при передаче в такую строку памяти при приеме, что ее запоминание вызывает вывод строки, которая ранее была записана в эту строку памяти, в нужный момент в соответствии с нужным порядком для того, чтобы обеспечить восстановление отчетливого изображения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что функция кодирования при передаче заключается в том, что определяют для каждой строки передаваемого изображения адрес В строки памяти запоминающего устройства, в которую эта строка переданного изображения должна быть записана в соответствии с порядком, который отличается от нормального порядка, соответствующего отчетливому изображению, и определяют момент времени или порядок передачи этой строки изображения таким образом, чтобы при приеме эта линия изображения вызывала бы при записи в строку памяти, куда она адресована, вывод строки изображения, записанной ранее по тому же самому адресу, в нужный момент времени или в соответствии с нужным порядком для обеспечения восстановления отчетливого изображения. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при передаче кодирование заключается в том, что присваивают каждой строке изображения одного полукадра номер идентификации (с 23 до 309), а также адрес В определенной псевдослучайным образом строки памяти запоминающего устройства 8, в которую эта строка изображения будет записана на приемной стороне, непрерывно поддерживают таблицу соответствия 9 между, с одной стороны, номером идентификации (с 23 до 309) каждой строки изображения по крайней мере одного полукадра, произведенного в отчетливом изображении перед его кодированием, и, с другой стороны, его адресом хранения В в запоминающем устройстве 8 при приеме, формируют число стеков (от Р1 до Р32), равное числу строк памяти запоминающего устройства 8, которое было использовано при приеме этого полукадра, причем каждый стек соответствует одной строке памяти запоминающего устройства 8, загружают в каждый стек последовательно номер идентификации каждой строки изображения, которая будет адресована в соответствующую строку памяти запоминающего устройства 8 в процессе приема данного полукадра, начиная с последней строки 309 данного полукадра и загружая таким образом стеки вплоть до первой строки 23 этого полукадра, приступают к разгрузке каждого стека после того, как все стеки (с Р1 до Р32) сформированы для данного полукадра, начиная снизу (308 для Р1), и определяют для каждой строки изображения, номер идентификации которой извлечен из соответствующего стека при упомянутой разгрузке, соответствующий момент времени или соответствующий порядок его передачи, причем этот момент времени или этот порядок передачи соответствует моменту или порядку, когда строка изображения, номер идентификации которой располагается в том же самом стеке точно над номером идентификации, который выгружается, должен быть выведен из запоминающего устройства 8 для того, чтобы обеспечить возможность восстановления отчетливого изображения. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что, кроме того, перед передачей полукадры хранят в запоминающем устройстве 12, расположенном на передающей стороне, и считывают из этого запоминающего устройства 12 в порядке, соответствующем определенному моменту времени или определенному порядку передачи.