СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРИЕМНИКОВ ПО КАНАЛАМ Российский патент 1999 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к диагностированию, испытанию или измерению характеристик телевизионных систем или их элементов (рубрика H 04 N 1), а более точно - к способу определения коэффициентов относительного распределения телевизионных приемников по каналам.

На практике известны способы определения номера канала, на который в тот или иной момент времени был настроен телевизионный приемник (ТП). Для этого на каждый телевизионный приемник устанавливается так называемое устройство объективного контроля, причем совокупность подобных устройств, установленных на различные (опрашиваемые) телевизоры, позволяет определять коэффициенты относительного распределения ТП по телеканалам

где M_i - число ТП, настроенных на i-й телевизионный канал; M_o - общее число опрашиваемых телевизионных приемников; N - число анализируемых телевизионных каналов.

Полученные значения коэффициентов относительного распределения ТП по каналам {r₁, r₂, ..., r_i,..., r_N} используются для определения рейтинга телевизионных программ и передач, оценка эффективности рекламного времени, изучения популярности телевизионных программ среди различных слоев населения.

Устанавливаемые на телевизорах технические устройства объективного контроля ("зонды") различаются как по способу получения данных о номере канала, на который настроен телевизор, так и по способу накопления и передачи этой информации. Разработкой подобных зондов занимаются, например, следующие фирмы: MBMD (Болгания), AGB (Великобритания), Telecontrol (Швейцария), A.C. Nielsen (США) и Finnpanel (Финляндия).

В простейших зондах используется многопозиционный переключатель (кнопочный, поворотный и др.), установка которого в нужное положение осуществляется телезрителем вручную при переходе на очередной телевизионный канал. Число положений переключателя соответствует числу анализируемых телевизионных каналов. Информация о положении переключателя с привязкой ко времени и дате накапливается на магнитном носителе типа стандартной компакт-кассеты или полупроводниковом запоминающем устройстве, которые периодически пересылаются в центр обработки. Недостатками этого способа являются:
- низкая оперативность (реальные данные могут быть получены только после того, как заполненные магнитные носители будут собраны и обработаны в информационном центре, обычно - не чаще одного раза в неделю);
- высокая стоимость (каждому телезрителю за участие в эксперименте выплачивается определенное вознаграждение);
- недостаточно высокая достоверность получаемых результатов, обусловленная трудноучитываемой зависимостью качества полученных результатов от такого субъективного фактора, как добросовестность опрашиваемых телезрителей.

Для повышения оперативности сбора информации используют зонды, подключенные к телефонной линии, по которой в случае необходимости данные передаются в центр обработки (например, один раз в сутки). Стоимость зондов в таких системах существенно выше, чем в предыдущем случае, а в центре обработки должно быть размещено сложное многоканальное связное оборудование. Кроме того, это не снимает проблем, связанных с недостаточной достоверностью результатов опроса телезрительской аудитории.

Для повышения достоверности получаемой информации применяются устройства объективного контроля, рассчитанные на автоматическую регистрацию всех манипуляций телезрителей по переключению каналов, а также включение и выключение телевизора и видеомагнитофона. Для опознавания номера канала используются по меньшей мере четыре различных способа. В первых двух способах зонд анализирует либо напряжение, подаваемое на варикап в цепи настройки гетеродина ТП, либо собственно частоту гетеродина. Примером устройства первого типа является "ТВ-метр" типа EPS 11 (East Europe Peoplemeter System), разрабатываемый болгарской фирмой MBMD, ссылка на который приводится в "Описании проекта Gullap TV Index/Москва" российского исследовательского центра Gullap MEDIA. В третьем варианте зонд оснащается собственным тюнером, который замещает входные высокочастотные цепи ТП. И, наконец, если по телеканалу передаются специальные импульсные опознавания, то для автоматического определения номера канала, на который в данный момент настроен телевизор, может быть использовано устройство четвертого типа, описанное в заявке на изобретение "Устройство для опознавания телевизионных программ", В.П.Дворкович, В.И. Михалевский, Э.А.Церковнюк и А.А.Дитина, СССР, N 415828 от 14.06.71. Общими недостатками всех этих способов является:
- сложное и дорогостоящее устройство опроса только одного ТП;
- требуется адаптация зонда к каждому конкретному типу телевизионных приемников;
- несмотря на автоматическое опознавание номера установленного канала в данном случае возникает необходимость в "регистрации" каждого жильца данной квартиры, просматривающего телевизор в тот или иной момент времени, путем нажатия им на пульте управления зондом своей идентификационной клавиши; это, как и прежде, приводит к внесению субъективных искажений в результате измерений.

Кроме того, сложности, возникающие при установке дорогостоящих зондов, а также в ходе последующего сбора полученной информации в едином центре обработки приводят к тому, что число участвующих в эксперименте (опрашиваемых) ТП реально не может превышать нескольких сотен. Такое количество респондентов не всегда позволяет обеспечить достаточно высокий охват зрительской аудитории и приводит к дополнительному снижению достоверности получаемой информации из-за того, что результаты опроса в значительной мере зависят от места установки зондов.

Широко известен способ оперативной оценки числа телевизионных приемников, настроенных на один выбранный телеканал, который основан на том, что в определенный момент времени (по команде ведущего) всем телезрителям предлагается выключать свои ТП или другие достаточно мощные электроприборы (например, электролампочки) на некоторое время. Резкое снижение числа работающих ТП приводит к скачкообразному изменению энергопотребления (силы тока) на трансформаторных подстанциях, причем величина этого скачка пропорциональна числу одновременно включенных ТП. Недостатками этого способа являются:
- необходимость определенных действий от телезрителя (выключение, а затем включение телевизора), что создает определенные неудобства при просмотре телепрограммы, а также снижается достоверность полученных результатов (не все телезрители откликнутся на призыв ведущего и выключает свои ТП);
- скачкообразные изменения (падение, а затем возрастание) потребляемой мощности имеют нежелательные последствия в системе распределения электроэнергии и в некоторых случаях приводят к возникновению неисправностей на силовых трансформаторных подстанциях;
- способ имеет невысокую точность и слабую устойчивость к воздействию помех, связанных с работой других энергопотребляющих устройств, подключенных к электросети; данное обстоятельство объясняется тем, что оптимальное обнаружение полезного сигнала (т.е. составляющей энергопотребления, относящейся именно к телевизорам) под шумами, вносимыми работой других электроприборов, в данном случае не представляется возможным, так как закон изменения числа включенных ТП во времени точно неизвестен.

Вышеописанный способ может быть использован также и для контроля распределения ТП по нескольким интересующим каналам. Однако сложность организации такой процедуры (каждому телезрителю придется включать свой ТП в строго определенное время "окно", соответствующее просматриваемому им каналу) и, как следствие, усиление влияния вышеупомянутой субъективной составляющей на результаты измерений приводят к дополнительному снижению достоверности получаемой информации о распределении телевизионных приемников.

Приведенный способ оперативной оценки числа ТП, настроенных на выбранный телеканал, является наиболее близким по технической сущности аналогом и используется в качестве прототипа настоящего изобретения.

Таким образом, известные существенные способы определения числа телевизионных приемников, настроенных на заданный телеканал, характеризуется недостаточной достоверностью и, в некоторых случаях, низкой оперативностью контроля распределения ТП по каналам, в также слабым охватом зрительской аудитории, не позволяющим в масштабе времени, близком к реальному, получить представительные оценки рейтинга телевизионных программ.

В основу настоящего изобретения поставлена разработка способа определения коэффициентов относительного распределения телевизионных приемников по каналам, позволяющего повысить точность и достоверность определения указанных коэффициентов в масштабе времени, близком к реальному, в пределах района, электроснабжение которого осуществляется одной подстанцией, и охватывающего большое количество (от 5 до 30 тыс.) телезрителей.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения коэффициентов относительного распределения ТП по каналам, в котором в цепи питания нагрузки опрашиваемого района, в пределах которого измеряют коэффициента распределения и обслуживание которого осуществляется одной подстанцией, устанавливают блок измерения силы тока, затем в течение первого интервала времени последовательно измеряют значения силы тока в цепи питания нагрузки опрашиваемого района и используют получившуюся последовательность значений силы тока для определения числа телевизионных приемников, настроенных на тот или иной телеканал;
параллельно нагрузке опрашиваемого района устанавливают первый измерительный блок для измерения напряжения питания, прикладываемого к нагрузке, и в течение первого интервала времени измеряют значение напряжения питания, прикладываемого к нагрузке опрашиваемого района;
в пределах первого интервала времени определяют последовательность значений проводимости нагрузки опрашиваемого района путем вычисления отношения измеренных значений силы тока в цепи питания к соответствующим значениям напряжения питания;
устанавливают второй измерительный блок для измерения значений эталонной величины, которая связана линейной зависимостью с яркостью экрана телевизионного приемника, настроенного на определенный телеканал, затем для каждого контролируемого телеканала на интервале времени, находящемся в пределах первого интервала времени, измеряют последовательность значений эталонной величины и определяют совокупность эталонных последовательностей, причем число эталонных последовательностей в совокупности равняется числу контролируемых телевизионных каналов;
определяют коэффициенты относительного распределения телевизионных приемников по каналам путем вычисления степени линейной зависимости измеренной последовательности значений проводимости нагрузки опрашиваемого района от соответствующей эталонной последовательности из определенной совокупности.

Целесообразно, чтобы эталонные последовательности измеряли одновременно для всех контролируемых телеканалов на протяжении первого интервала времени либо эталонные последовательности измеряли на протяжении первого интервала времени последовательно для всех контролируемых каналов. Полезно, чтобы в качестве величины, линейно связанной с яркостью экрана телевизионного приемника, использовали проводимость входных цепей питания этого телевизионного приемника. Также полезно, чтобы на протяжении первого интервала времени по всем контролируемым телевизионным каналам одновременно передавали различные видеоизображения специальной формы.

Далее приводится подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопутствующий чертеж, где изображена упрощенная принципиальная схема подключения нагрузки к силовой трансформаторной подстанции.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В основу предлагаемого изобретения положен эффект зависимости силы тока, потребляемого телевизионным приемником (т.е. проводимости нагрузки ТП), от яркости его экрана. Если считать, что при воспроизведении меняющегося во времени изображения, передаваемого по i-му телевизионному каналу, яркость телевизионного экрана изменяется по некоторому закону L_i(t), то нагрузочная (входная) проводимость цепей питания данного ТП будет зависеть от времени следующим образом

где h(τ) - импульсная характеристика цепей питания видеотракта телевизора, g^o и D - коэффициенты, значения которых определяются типом ТП, а также его регулировками (прежде всего, установленными контрастностью и яркостью экрана). Экспериментальный анализ показал, что для телевизионных приемников различных типов глубина изменения проводимости нагрузки при изменении яркости экрана от максимальной до минимальной является весьма значительной и составляет 10 - 20%, причем интервал корреляции g_i(t) сравним с периодом смены кадров, что позволяет считать импульсную характеристику h(τ) дельта-функцией и ограничиться линией аппроксимации зависимости (2)
g_i(t) = g^o + DL_i(t).

Таким образом, видно, что закон изменения проводимости нагрузки телевизионного приемника, а следовательно и амплитуды переменного тока в цепи его питания, определяются прежде всего характером передаваемой телепрограммы и связаны с линейной зависимостью с интегральной (по всему экрану) яркостью воспроизводимого изображения. При этом амплитуда тока в цепи питания телевизоров, настроенных на один и тот же канал, будет изменяться синхронно (точнее, с высокой степенью коррекции), в то время как соответствующие величины для ТП, настроенные на разные каналы, окажутся некоррелированными. Отсюда можно предположить, что сила тока на выходе силовой подстанции, нагруженной на большое число телевизионных приемников, будет изменяться по некоторому сложному закону, представляющему собой суперпозицию законов, соответствующих различным телевизионным каналам, а также дополнительных "мешающих" воздействий. Под "мешающими" в данном случае понимаются воздействия от промышленного электрооборудования, бытовых электроприборов, исключая телевизоры (от холодильников, пылесосов и т.п.), а также телевизоров, используемых для воспроизведения программ с видеомагнитофонов.

Упрощенная проницательная схема подключения нагрузки к силовой подстанции жилого массива показана на чертеже. На чертеже использованы следующие обозначения: U_o(t) - напряжение на выходе подстанции, G_o - внутренняя проводимость источника питания (в данном случае - трансформаторной подстанции), G_E - общая проводимость "мешающих" электроприборов, подключенных к сети, G₁, G₂, ..., G_N - общая проводимость ТП, подключенных к первому, второму и N-му телевизионным каналам, соответственно, I(t) - ток в цепи нагрузки:

Если считать, что G_o≫G_E+∑ G_i (т.е. внутреннее сопротивление источника питания пренебрежимо мало по сравнению с общим сопротивлением нагрузки), то выражение (4) может быть переписано в следующем упрощенном виде:

На некотором ограниченном интервале времени, в течение которого распределение телевизионных приемников по каналам можно считать постоянным, составляющие G_i могут быть представлены в формуле:
G_i(t) = M_i g_i(t),
где M_i - число ТП, настроенных на i-й телевизионный канал, g_i(t) - закон изменения нагрузочной проводимости некоторого "эталонного" телевизора, настроенного на i-й канал. Тогда, подставляя (6) в (5), имеем:

В соответствии с изобретением в результате корреляционного сравнения зависимости отношения I(t)/U_o(t), которое может быть измерено на силовой подстанции, с эталонными зависимостями g_i(t), которые регистрируются при помощи нескольких ТП, настроенных на соответствующие каналы, определяются значения весовых коэффициентов M_i, после чего по формуле (1) вычисляются коэффициенты r_i. Величины M_i характеризуют абсолютное число ТП типа использованных для получения эталонных зависимостей g_i(t), которое должно быть параллельно подключено к силовой подстанции и настроено на один телевизионный канал для того, чтобы вызвать колебания тока в электросети по закону и с интенсивностью G_i(t). В то же время коэффициенты t_i являются относительными и не зависят от типа ТП, используемых для получения эталонных зависимостей (ясно, что все эти телевизоры при этом должны иметь одинаковые параметры g^o, D и характеристику h(τ)). Более того, в качестве эталонных зависимостей g_i(t) могут использоваться не только входные проводимости ТП, настроенные на соответствующие телеканалы, но и другие величины, также характеризующие интегральную яркость воспроизводимого изображения (например, сигналы автоматической регулировки яркости изображения в видеотракте телевизора). При этом важно только, чтобы сохранилась линейная аппроксимация зависимости (3) и коэффициенты g^o и D для всех телеканалов были одинаковыми.

Таким образом, повышение точности определения коэффициентов относительно распределения ТП по каналам достигается за счет измерения эталонных зависимостей g_i(t), которые позволяют определять значения искомых коэффициентов с применением методов корреляционной обработки, снижающей действие коррелированных шумов и помеховых составляющих на результаты измерений, а повышение достоверности обеспечивается устранением субъективных факторов, связанных с участием телезрителей в процедуре изменения относительно распределения ТП. Требуемая широта охвата телезрительской аудитории достигается тем, что одновременно осуществляется контроль распределения ТП в пределах района, обслуживаемого одной трансформаторной подстанции (т.е. около 10 многоквартирных жилых домов). Оперативность получения информации определяется временем изменения необходимых параметров и их дальнейшей обработки, которое, как показывают эксперименты, не превышает 10 - 15 минут.

В соответствии с первым вариантом воплощения изобретения на первом этапе в течение некоторого интервала времени T осуществляется измерение тока I(t) в цепи нагрузки силовой подстанции, напряжения U_o(t) на выходе подстанции, а также эталонных зависимостей g_i(t). Отметим, что телевизионные приемники, используемые для получения эталонных зависимостей g_i(t), при этом могут быть подключены не только к данной подстанции, но и к любому другому источнику питания. Затем вычисляется зависимость величины проводимости общей нагрузки подстанции от времени

После этого поочередно осуществляется свертка зависимости G(t) с функцией g_j(t), в результате чего вычисляется вектор коэффициентов B_j
B = {B_j}, j = 1 ... N,
где

Выражение (9) может быть переписано в следующем виде

где ε_j - свертка эталонной функции g_j(t) с неизвестной составляющей изменения проводимости общей нагрузки, обусловленной воздействием "мешающих" элементов, J_ij - свертка двух известных эталонных функций. В векторном виде уравнение (10) может быть переписано в виде
JM = B-ε, (11)
где M = { M₁, M₂, ..., M_i, ..., M_N} - - вектор искомых коэффициентов, ε = {ε₁,ε₂,...,ε_i,...,ε_N} - вектор погрешностей измерения правой части уравнения (11), J - симметричная матрица с элементами

Далее вычисление коэффициентов M_i осуществляется путем решения системы линейных уравнений (11) с неточно заданной правой частью. Решение системы осуществляется одним из известных способов, например, методом Гаусса. Затем по формуле (1) определяется параметры относительного распределения ТП по каналам r_i.

Выбор интервала измерения T осуществляется с использованием двух противоречивых критериев. С одной стороны, интервал времени T должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить линейную независимость функций g_j (t) и g_i (t) при i≠j (в этом случае коэффициенты J_ij при i≠j стремятся к нулю и решение уравнения (11) получается более устойчивым), а с другой - достаточно коротким, чтобы выполнялось условие постоянства распределения телевизоров по каналам на интервале T.

Для повышения точности предлагаемого способа при фиксированном времени измерения T либо для повышения оперативности при заданной точности измерений используется второй вариант воплощения изобретения, в соответствии с которым в момент проведения измерений по всем контролируемым телеканалам синхронно передаются видеоизображения специальной формы, благодаря чему эталонные функции g_i (t) обладает следующими свойствами:
- взаимной ортогональностью на интервале измерений, в результате чего матрица J является диагональной и повышается устойчивость решения уравнения (11);
- если структурно-статистические свойства "мешающей" составляющей G_E (t) априорно известны, то вид передаваемых видеоизображений выбирается также с учетом минимизации воздействия помех на результаты измерений (принципы синтеза сигналов - в данном случае функции изменения интенсивности передаваемых изображений - с оптимальными взаимными и автокорреляционными свойствами изложены, например, в монографиях: Д. Е. Вакман, Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М.: Сов. радио, 1965, 303 с; В.И. Тихонов, Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983, 319 с).

Остальные этапы выполнения способа в соответствии со вторым вариантом воплощения совпадают с приведенными ранее этапами для первого варианта.

Необходимо отметить, что раскрытые в настоящем описании предпочтительные варианты воплощения не ограничивают объем изобретения. В процессе его реализации могут быть предложены другие варианты, охватываемые нижеследующей формулой изобретения. Так, определение коэффициентов M_i может быть выполнено на основе корреляционного сравнения зависимостей G(t) и g_i(t) или при помощи разложения функции G(t) в аффинном базисе {g_i(t)}; для измерения функций g_i(t) может использоваться один телевизионный приемник с одним датчиком тока в цепи его питания, причем ТП при этом поочередно настраивается на все контролируемые каналы; измерения необходимых величин могут осуществляться не на подстанции, а на входном силовом кабеле одного дома, одного подъезда или одной квартиры, что позволяет варьировать размеры и состав опрашиваемой аудитории телезрителей.

Способ определения коэффициентов относительного распределения телевизионных приемников по каналам, заключающийся в том, что в течение первого интервала времени измеряют значения напряжения питания, прикладываемого к нагрузке опрашиваемого района, и определяют последовательность значений проводимости нагрузки опрашиваемого района, в течение этого же первого интервала времени для каждого контролируемого телеканала определяют эталонную последовательность, характеризующую закон изменения яркости изображения, передаваемого по данному телеканалу, а затем определяют коэффициенты относительного распределения телевизионных приемников по каналам путем вычисления степени линейной зависимости измеренной последовательности значений проводимости нагрузки опрашиваемого района от соответствующей эталонной последовательности из определенной совокупности. Техническим результатом изобретения является оперативный контроль распределения телевизионных приемников по каналам. получение в реальном масштабе времени представительных оценок рентгена телевизионных программ. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения коэффициентов относительного распределения телевизионных приемников по каналам, заключающийся в том, что в цепи питания нагрузки опрашиваемого района, в пределах которого измеряют коэффициенты относительного распределения и обслуживание которого осуществляется одной подстанцией, устанавливают блок измерения силы тока, затем в течение первого интервала времени последовательно измеряют значения силы тока в цепи питания нагрузки опрашиваемого района и используют получившуюся последовательность значений силы тока для определения количества телевизионных приемников, настроенных на определенный телеканал, отличающийся тем, что параллельно нагрузке опрашиваемого района устанавливают первый измерительный блок для измерения напряжения питания, прикладываемого к нагрузке, и в течение первого интервала времени измеряют значения напряжения питания, прикладываемого к нагрузке опрашиваемого района, в пределах первого интервала времени определяют последовательность значений проводимости нагрузки опрашиваемого района путем вычисления отношения измеренных значений силы тока в цепи питания к соответствующим значениям напряжения питания, устанавливают второй измерительный блок для измерения значений эталонной величины, которая связана линейной зависимостью с яркостью экрана телевизионного приемника, настроенного на определенный телеканал, затем для каждого контролируемого телеканала на интервале времени, находящемся в пределах первого интервала времени, измеряют последовательность значений эталонной величины, и определяют совокупность эталонных последовательностей, причем число эталонных последовательностей в совокупности равняется числу контролируемых телевизионных каналов, определяют коэффициенты относительного распределения телевизионных приемников по каналам путем вычисления степени линейной зависимости измеренной последовательности значений проводимости нагрузки опрашиваемого района от соответствующей эталонной последовательности из определенной совокупности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эталонные последовательности измеряют одновременно для всех контролируемых телеканалов на протяжении первого интервала времени. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эталонные последовательности измеряют последовательно для всех контролируемых телеканалов на протяжении первого интервала времени. 4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве величины, линейно связанной с яркостью экрана телевизионного приемника, используют проводимость входных цепей питания этого телевизионного приемника. 5. Способ по одному из пп.2-4, отличающийся тем, что на протяжении первого интервала времени по всем контролируемым телевизионным каналам одновременно передают различные видеоизображения специальной формы.