CH654707A5 - Einrichtung zur entschluesselung von fernsehsignalen. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entschlüsselung von Fernsehsignalen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fernsehsignale können in der erwähnten Weise vor ihrer Übertragung verschlüsselt sein, um auf dem Gebiet des Abonnenten-Fernsehens einen unbefugten Empfang zu verunmöglichen.

Die Erfindung bezweckt, eine Entschlüsselungseinrichtung für den Empfang in dieser Weise verschlüsselter Fernsehsignale zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat und die zusammen mit einem üblichen Fernsehempfänger benützbar ist.

Erfindungsgemäss weist die Einrichtung zur Entschlüsselung von Fernsehsignalen der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.

Das Vorgehen beim Verschlüsseln von Fernsehsignalen und Mittel zu solchen Verschlüsseln von Fernsehsignalen, zu deren Entschlüsselung die erfindungsgemässe Einrichtung vorgesehen ist, sowie ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung der verschiedenen Funktionseinheiten, welche zusammen ein vollständiges Audio-und Videofernsehcodierungssystem bilden;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Eingangsvideoprozessors;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Eingangsaudioprozessors;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Audio- und Bezugsdatenprozessors;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Szenenwechseldetektors;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Verschlüsselungsanordnung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ausgangsvideoprozessors und

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Entschlüsselungseinrichtung.

Das bevorzugte Mittel für eine sendeseitige Codierung ist die Unterdrückung aller Synchronisierinformationen sowohl in den vertikalen als auch in den horizontalen Austastintervallen. Die

Ton- oder Audioinformation wird in digitale Form versetzt und in die horizontalen Austastintervalle anstelle der normalen horizontalen Synchronisationsinformation eingefügt. Die Videoinformation kann invertiert werden und diese Invertierung kann 5 auf der Basis von Programmszenenwechseln stattfinden. Zusätzlich kann die Videoinformation sowohl durch Verschiebung des Spannungspegels der Digitalinformation in dem horizontalen Intervall als auch durch Variieren des Spannungspegels dieses Teiles einer horizontalen Zeile durch Anwendung einer Si-io nuswelle verzerrt werden, die eine Phasenlage besitzt, dass die Amplitude des horizontalen Austastteils jeder Zeile schwankt. Zur Vermeidung eines unerlaubten Empfangs des Programms, welche etwa durch Verstimmen des Empfängers um annähernd ein MHz in Richtung des Farbhilfsträgers erzielt werden könn-15 te, kann eine Amplitudenmodulation für den Tonträger derart angewandt werden, dass die Farbhilfsträger-Videoinformation keine Synchronisierung durchführt.

In der folgenden Beschreibung sind bestimmten Signalen Zeitbeziehungen und Frequenzen zugeordnet. Es ist verständ-2o lieh, dass die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist, sondern dass eine derartige Information lediglich beispielshalber gegeben wird.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch die Codieranordnung während Fig. 8 schematisch den Decodierer (Entschlüsselungs-25 einrichtung) zeigt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt ein Eingangsvideoprozessor 10 einen Eingang für das Grundbandvi-deosignal und Ausgänge für die folgenden Signale: ein gefiltertes Videosignal, ein 4,0909 MHz-Takt, ein Halbbildbezugsimpuls, ein Farbsynchrongattersignal und ein in seinem Spannungswert 30 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 Eingangsaudiosignal und gibt Ausgangssignale der Audioinformation in di-35 gitaler 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 ist mit dem Ausgangsvideopro-40 zessor 16 verbunden, wo diese Daten mit dem Videosignal zur nachfolgenden Übertragung auf einem geeigneten Träger kombiniert werden. Ein Horizontalzeitgabegenerator 18 und ein Vertikalzeitgabegenerator 20 geben verschiedene Zeitgabesignale ab, die die Audio- und Videoprozessoren koordinieren, als 45 auch den Betrieb einer Verschlüsselungs-(Erleichterungs)-Anordnung 22 steuern. Ein Szenenwechsel-Detektor 24 empfängt das gefilterte Videosignal und gibt ein Ausgangssignal ab, das zur Steuerung der Invertierung des Vidoesignals in dem Ausgangsvideoprozessor 16 gemäss Programmszenenwechseln so 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 55 Dämpfungsglied 28 ist mit einem Verstärker 30 verbunden, der als Trennstufe zwischen der Videosignalquelle und der darauffolgenden Videoverarbeitungsschaltung dient und auch eine geringe Verstärkung (2-fach) für Videosignale mit niedriger Amplitude ermöglicht.

co Eine Klemmschaltung 32 ist mit dem Verstärker 30 verbunden und legt das Videosignal auf einen speziellen Pegel fest, wie das 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 65 Ausgangsvideoprozessor 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 Syn

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chronisationstrennschaltungen beeinträchtigen könnten. Das Ausgangssignal vom Filter 34 ist somit ein monochromes Videosignal 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 Synchronisiertrennschaltung 38 verbunden und gibt zwei Ausgangssignale ab. Das erste ist ein Bildbezugssignal und zwar ein Impuls, der mit der Anstiegsflanke des ersten Spitzimpulses des Vertikalintervalls unmittelbar vor dem ungeraden Halbbild zusammenfällt. Dieser Impuls wird zur Synchronisation der internen Zeitgabesignale mit dem Eingangsvideosignal benötigt. Ein zweiter Ausgangsimpuls von der Impulsverarbeitungsschaltung 42 ist ein Farbsynchronisationsgattersignal, das mit dem Farbsynchroni-sationsimpuls jeder Zeile des ankommenden Videosignals zusammenfällt. Dieser Farbsynchronisationsgatterimpuls wird während der vertikalen Synchronisationsperiode unterdrückt wenn kein Farbsynchronisationsimpuls 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 horizonale 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 MHz zum Betrieb bestimmter noch zu beschreibender Schaltungen ab.

Zeitgabeimpulse

Start

Stop

SRL Schieberegisterbelastung

3

4

SSI Erste Audioabtastung

14

33

SS2 Zweite Audioabtastung

144

163

HD Horizontaler Treiber

9

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HB Horizontale Austastung

9

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HW Horizontales Fenster

60

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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 Zeile des Vertikalintervalls (FI) ist; ein weiteres Signal ist das vertikale Treibersignal, nämlich ein positiver Impuls, der mit der ersten Zeile des ersten Intervalls beginnt und sich bis zur neunten Zeile dieses Intervalls erstreckt (VD). 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 Zeile 238 erstreckend (VW).

Fig. 3 veranschaulicht die Eingangsaudioprozessorschal-tung. 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 Durchlassband bis etwa 12 KHz, nämlich auf den Hörbereich, beschränkt. Höhere Frequenzsignale würden eine Verzerrung des nachfolgenden Digitalisierungsprozes-ses hervorrufen. Eine Sample- and Holdschaltung 48 ist mit dem Filter 46 verbunden und wird durch die Tonabtastgattersignale von dem horizontalen Zeitgabegenerator 18 durchgeschaltet. Die Schaltung 48 tastet den Ton während der Durch-

schaltperiode 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 s zweite Audioabtastung etwa 35 Mikrosekunden nach Beginn der Horizontalzeile durchgeführt wird. Die Tonabtastungen werden in Digitalform umgewandelt und zwar durch einen Ana-log/Digital-Wandler 50, der durch ein 500 KHz-Signal von dem horizontalen Zeitgabegenerator 18 getaktet wird. Abwechselnde io Ausgangssignale vom A/D-Wandler 50 werden in paralleler Form an die Speicherregister 52 und 54 angelegt; die Daten von den Speicherregistern werden zu der Audio- und Bezugsdatenverarbeitungsschaltung 14 unter Massgabe des Zustands einer Flip-Flop-Schaltung 56 übertragen. Die Flip-Flop-Schaltung 56 i5 wird durch die Tonabtast- und Horizontältreiber-(HD)-Aus-gangssignale von dem horizontalen Zeitgabegenerator 18 geschaltet. Jede der Tonabtastungen kann beispielsweise ein 8-Bit-Digitalwort sein und die Abtastungen können mit einer Rate von etwa 31.500 pro Sekunde erfolgen.

20 Das digitale Audiosignal wird in paralleler Form dem Audio- und Bezugsdatenprozessor 14 gemäss Fig. 4 zugeführt. Ein Speicherregister 58 besitzt drei Abschnitte, nämlich den Abschnitt 60 für ein Tonbyte 1 (erste Tonabtastung), einen zweiten Abschnitt 62 für Tonbyte 2 (die zweite Tonabtastung) und ei-25 nen dritten Abschnitt 64 für ein Digitalempfänger-Taktsynchro-nisationsmuster. Das Synchronisationsmuster ist in dem Speicherregister verdrahtet und gibt in binärer Form das Taktsignal für den Decodierer ab. Die parallele Information im Speicherregister 58 wird wiederum parallel in ein Schieberegister 66 einge-30 bracht, nachdem sie durch den Schieberegisterladeimpuls von dem horizontalen Zeitgabegenerator 18 durchgeschaltet wurde. Ein zweiter Eingang für das Schieberegister 66 ergibt sich durch das Speicherregister 68, das ein verdrahtetes Vertikaltreiberbe-zugsmuster besitzt, dessen Codefolge wiederum in binärer Form 35 von dem Decodierer zur Erkennung des Vorhandenseins eines codierten Videosignals verwendet wird und mit dem die Deco-diererzeitfolge rückgestellt wird. Das Halbbildindexsignal vom vertikalen Zeitgabegenerator 20 wird dazu verwendet, das Bezugsmuster von dem Speicherregister 68 einmal je Halbbild in 40 das Schieberegister 66 zu übertragen. Die Daten im Schieberegister 66 werden zu der Ausgangsvideoprozessorschaltung durchgeschaltet und zwar nach Massgabe des Vorhandenseins entweder eines Halbbildindexsignales oder eines Schieberegisterlade-signales am Eingang eines ODER-Gliedes 70, das mit dem 45 Schieberegister 66 verbunden ist. Die Information wird mittels des Vier-MHz-Eingangstaktsignals ausgeschoben .

Wie zuvor angegeben, wird zur Verbesserung der Verzerrung oder Verschlüsselung des Videosignals und zur Verhinderung eines unerlaubten Empfangs von Abonnementprogram-50 men das Videosignal invertiert oder nicht invertiert, gemäss den Änderungen von Szenen im tatsächlichen Programm. Der Szenenwechseldetektor (Fig. 5) empfängt das monochrome Videosignal mit niedriger Bandbreite von dem Eingangsvideoprozessor und dieses Signal wird an einen Spannungsvergleicher 72 55 angelegt. Der Analogvergleicher 72 vergleicht die augenblickliche Helligkeit des Videosignals mit der durchschnittlichen Helligkeit über eine Zeitperiode, beispielsweise von 3 Bildern. Das Ausgangssignal von dem Vergleicher 42 wird mit einer Geschwindigkeit von 2.048 Abtastungen pro Halbbild abgetastet «i und diese Abtastungen werden in dem Schieberegister 74 gespeichert. Tatsächlich wird das binäre Videosignal am Ausgang des Vergleichers 72 mit einer Geschwindigkeit von 32 Abtastungen in einer von jeweils drei Zeilen über eine Periode von 192 Zeilen in jedem Feld getastet.

65 Dieser Abtastprozess wird durch die horizontalen und vertikalen Zeitgabegeneratoren gesteuert. Eine Eins-zu-Drei-Teiler-schaltung 76 wird von dem Horizontaltreiber getaktet und das vertikale Fenstersignal rückgestellt. Das vertikale Fenstersignal

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gewährleistet ausser der Rückstellung der Eins-zu-Drei-Teiler-schaltung somit auch den gleichen Startpunkt in jedem Halbbild, er verhindert auch ein Zählen und blockiert den Ausgang dieser Schaltung während des Vertikalintervalls. Somit erzeugt die Eins-zu-Drei-Teilerschaltung 76 einen Impuls während jeder dritten Zeile ausser während des Vertikalintervalls. Ein Eins-zuSechs-Teiler 78 wird durch ein 4 MHz-Taktsignal getrieben und 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-Teiler-schaltung 78 nur einen Ausgangsimpuls für jeweils sechs Taktimpulse erzeugt, ergeben sich 32 Abtastimpulse für jede dritte Zeile ausser während des vertikalen Intervalls.

Ein Digitalvergleicher 80 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 verschieden sind. Das Ausgangssignal des Digitalvergleichers 80 wird einem getakteten Zähler 82 zugeführt.

Der Zähler 82 empfängt Ausgangssignale von den Teilerschaltungen 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 Vergleicherausgangssignal von Schaltung 80 hoch ist, was ungleiche Eingangssignale anzeigt. Immer dann, wenn somit eine Differenz in den Helligkeitswerten von einem Halbbild zum anderen besteht, wird eine derartige Anzeige in dem Helligkeitswechsel 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 Zähler 82 ist mit einem Digitalvergleicher 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 getakteten Zähler 82 abgegebene Zahl zum Zeitpunkt, wenn diese die durch die voreingestellten Schalter 86 erzeugte Zahl überschreitet, gibt einen Szenenwechsel an, dass bis dahin eine ausreichende Anzahl von Wechseln in dem Helligkeitspegel von einem Halbbild zum nächsten stattgefunden hat, um einen Szenenwechsel anzuzeigen. Das Ausgangssignal vom Digitalvergleicher 84 ist ein Impuls der angibt, dass tatsächlich ein Szenenwechsel stattgefunden hat und dieser Impuls wird einer Verzögerungsschaltung 88 zugefügt. Die Verzögerungsschaltung 88 kann typischerweise 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 Halbbildsynchronisierschaltung 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. Der Szenenwechseldetektorausgang der Halbbildsynchronisierschaltung 90 ist mit dem Ausgangs Videoprozessor 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 Generator, 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 Ver-schlüsselungsverbesserungsanordnung 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 Sei-zen 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 Verschlüsselungsver-besserungsanordnung 22 wird von einem Zufallsdatenmodulator 96 erzeugt. Dieser empfängt als Eingangssignale das horizontale Treibersignal, das vertikale Treibersignal und das 4 MHz-Taktsignal. Der Modulator 86 besitzt drei Ausgänge , von denen nur einer während jeder horizontalen Treiberperiode einen hohen Wert annimmt. Das Muster, wie die drei Ausgangssignale auf hohem Wert sind, wird nur nach etwa 65.000 Mustern wiederholt. Der horizontale Treiberimpuls schaltet die Schaltung ein, während der vertikale Treiberimpuls die Folge um einen Schritt weiterschaltet. Die Folge wechselt kontinuierlich mit der vertikalen Treiberrate von 60 Hz.

Fig. 7 veranschaulicht den Ausgangsvideoprozessor. Ein In-verter 98 empfängt ein Eingangssignal vom Szenenwechseldetektor 24 und ein zweites Eingangssignal des genormten geklemmten Videosignals vom Eingangsvideoprozessor 10. Der Inverter 98 kehrt entweder die Polarität des Videosignals um oder nicht, und zwar abhängig vom Ausgangssignal des Szenenwechseldetektors 24. Das Videosignal, das dem Inverter 98 zugeführt wird, gelangt auch an einen Schalter 100, der normalerweise das Videosignal blockiert, ausser während der Periode des Farbsynchronisationsimpulses, der gesteuert wird durch das Farbsynchronisations-Gattersignal vom Eingangsvideoprozessor 10. Somit ist das Ausgangssignal vom Schalter 100 der Video-farbsynchronisationsimpuls. Eine Synchronisationsimpulsvor-spannungsschaltung 102 empfängt als Eingangssignale das vertikale Treibersignal, das horizontale Treibersignal und das Farbsynchronisationsimpuls-Gattersignal. Die Synchronisations-impulsvorpannschaltung gibt, wenn sie vom Farbsynchroni-sationsimpuls-Gattersignal durchgeschaltet und nicht entweder durch das Vertikaltreiber- oder das Horizontaltreibersignal blockiert wird, eine Gleichvorspannung für den Farbsynchroni-sationsimpuls ab, die jedoch nicht die Daten sperrt. Die Synchronisationsimpuls vorspannschaltung 102 ist mit dem Ausgang des Schalters 100 verbunden, so dass sie die Vorpannung für das Farbsynchronisationsimpulssignal liefert.

Die Dateninformation vom Audio- und Bezugsdatenprozessor 14 stellt ein Eingangssignal für einen Verstärker 104 dar, dessen Verstärkungsfaktor durch die drei Ausgangssignale von dem Zufallsdatenmodulator 96 geregelt wird. Welches der drei Datenbytes eine erhöhte Amplitude haben wird, wird dadurch bestimmt, welches Ausgangssignal von Modulator 96 auf einem hohen Wert ist. Der Ausgang des Verstärkers 104 ist mit einer Schwingungsschaltung 106 verbunden, die das Ausgangssignal vom Datenschwingungsoszillator 92 empfängt. Drei Datenbytes, von denen eines bezüglich der Amplitude erhöht ist, besitzen insgesamt einen Vorspannungspegel, 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 Syn-chronisationsimpulsvorspannschaltung 102. Der Schalter 108 lässt 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 Synchronimpulsvorspann-

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Schaltung 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 und dem Farbsynchronisationsimpuls, 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 Vertikalsynchronisationsin-formation 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 Farbsynchronisations- sowie mit dem Empfänger-Taktsynchronisationsmuster aufgefüllt, das zur Steuerung des Taktes jedes Decodierers verwendet wird. Während des vertikalen Austastintervalls wird das vertikale Treiberbezugsmuster eingefüllt, das es den Decodierern ermöglicht, das Vorhandensein eines verschlüsselten Videosignals festzustellen. Die Daten in dem Austastintervall ändern sich wie beschrieben unter dem Einfluss des Datenschwingungsoszillators und des Zufallsdatenmodulators. Derartige Signaländerungen während des horizontalen Austastintervalls 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 Polaritätsumkehr, 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 als Ausführungsbeispiel der erfindungs-gemässen Einrichtung in Fig. 8 veranschaulicht. Typischerweise werden Abonnementprogramme entweder von einer UHF- oder VHF-Station abgegeben und zwar nur während eines Teiles der Gesamtsendezeit der Station. Der Eingang für den Decodierer wird durch eine UHF- oder VHF-Abstimmschaltung 120 gebildet, welche ein Ausgangszwischensignal, beispielsweise bei Frequenzen von 41,25 bzw. 45,75 MHz abgibt. Obgleich das Programmaudiosignal codiert ist, kann der Tonträger für andere Zwecke, beispielsweise einen zusätzlichen Ton oder als ein Spe-zialkanal (barker Channel) verwendet werden. Der Ausgang der Abstimmschaltung 120 ist mit einem Zwischenfrequenzverstär-ker 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 Audiosignal läuft 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 Ausgangssignale mit drei unterschiedlichen Arten von Informationen abgibt. Tatsächlich erzeugt die Datentrennschaltung ein Signal, über das ein Vertikalbezugsmuster-Detektor 134 das Vorhandensein eines verschlüsselten Videosignals erkennen kann und über das ein Rückstellimpuls 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 Hori-s zontaltreibersignal, ein Vertikaltreibersignal, ein zusammengesetztes Synchronisationssignal und ein zusammengesetztes Austastsignal erzeugt. Der Synchronisationsgenerator 136 wird durch ein Taktsignal 138 gesteuert, das synchronisiert wird durch das Synchronisationsmuster, das als eines der drei Daten-lo bytes in dem horizontalen Austastintervall übertragen wurde. Dieses Taktsignal steuert die Arbeitsweise des Synchronisationsgenerators in ordnungsgemässer Weise unter der Gatterdurchschaltung durch die Vertikalmuster-Erkennungsschaltung.

Das dritte Ausgangssignal von der Datentrennschaltung 132 15 ist die Toninformation in Form zweier Datenbytes. Diese Information läuft zu einem ersten Schieberegister 140 und einem zweiten Schieberegister 142, deren Ausgänge beide mit einem Digital/Analog-Wandler 144 verbunden sind, dessen Ausgangssignal die Toninformation in analoger, d.h. üblicher Tonform, 20 darstellt. Der Betrieb der Schieberegister wird durch den Taktgeber 138 und eine Zeitgabeschaltung 146 gesteuert, die durch den Horizontaltreiberausgang vom Synchronisationsgenerator 136 getaktet wird. Die Zeitgabeschaltung gibt einen intern erzeugten Takt ab, der aus zwei 15,734 KHz-Signalen mit entge-25 gengesetzter Phase besteht, welche abwechselnd die Schieberegister aktivieren; der Takt wird wie beschrieben gesteuert durch das Horizontaltreibersignal. Die Daten gehen in die beiden Schieberegister in serieller Form und verlassen diese in Parallelform, in der sie durch den Digitalanalogwandler in die übliche 30 Toninformation umgewandelt werden.

Das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 144 wird dem FM-Modulator 145 zugefügt, der das übliche FM-Signal abgibt, das normalerweise einem Fernsehprogramm zugeordnet ist. Der Ausgang des FM-Modulators 145 ist mit dem Modula-35 tor 128 sowie mit 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-Träger von 4,5 MHz dividiert durch 286 verglichen und eine etwa auftretende Diffe-40 renz 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 45 Zeile 23 in dem vertikalen Austastintervall bestimmt werden. Die Art, wie ein Videoinvertierungssteuersignal an einen Empfänger übertragen wird, kann verschieden sein. Ein derartiges Signal kann beispielswesie einen Teil einer horizontalen Zeile in dem vertikalen Intervall einnehmen oder es kann mit einer Adressen-50 information in einer Weise übertragen werden, wie dies in den US-PSen 4 145 717 und 4 112 464 gezeigt ist. Der Ausgang des Invertierungsdetektors 148 ist direkt mit dem Modulator 128 verbunden, wo eine Invertierung des Videosignals abhängig'von Invertierungen des Signals am Sender bewirkt wird. 55 Der Schalter 126 empfängt alle erforderlichen Synchronisationsinformationen von dem Synchronisationsgenerator 136. Dieser Schalter lässt das Videosignal durch, ausser während der Gattertastung, während des horizontalen und vertikalen Austastintervalls, während denen nur die Synchronisationsinforma-6o tion von dem Synchronisationsgenerator 136 durchgelassen wird. Somit wird das vom Schalter 126 abgegebene Ausgangssignal das Videosignal in ausgesendeter Form sein mit entsprechend richtig eingesetzter Synchronisationsinformation, wobei das Ausgangssignal nachfolgend entweder invertiert wird oder 65 nicht, abhängig von dem Zustand des Invertierungsdetektors 148. Im Falle einer Signalinvertierung muss auch die Synchronisation invertiert werden, welche Funktion ebenfalls durch den Schalter 126 übernommen wird.

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Wie zuvor angegeben, wurde das Videosignal durch Hinzufügen der senderseitig weggelassenen Synchronisationsinformation wieder hergestellt. Das Videosignal wird abhängig vom Ausgangssignal des Invertierungsdetektors invertiert oder nicht. Die Toninformation wird festgestellt, in Analogform umgewandelt und auf einen geregelten FM-Träger aufgesetzt. Der Decodierer bzw. die Datentrennschaltung ignoriert den wechselnden Pegel der drei Datenbytes, wie er durch den Datenschwingungsgenerator hervorgerufenen wurde und ignoriert in ähnlicher Weise jegliche Erhöhung eines der drei Datenbytes unter Steuerung durch den Zufallsdatenmodulator. Dies wird durch entsprechende Vorspannungssteuerung in der Datentrennschaltung erreicht. Ein Empfänger ohne einen geeigneten Decoder kann jedoch derartiger Änderungen in dem Signalpegel während der horizontalen Austastintervalle nicht übergehen und ist somit wie beschrieben nicht in der 5 Lage, sich auf irgendein wiederholendes Signal zu synchronisieren.

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

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5 Blätter Zeichnungen

Claims (3)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Einrichtung zur Entschlüsselung von Fernsehsignalen, bei welchen zur Verschlüsselung die Synchronisierungsinformation während der Video-Horizontal- und Vertikal-Austastintervalle unterdrückt und digitale Tondaten und Taktdaten in Hori-zontal-Austastintervalle und vertikale Bezugssignaldaten in Vertikal-Austastintervalle eingesetzt sind, gekennzeichnet durch einen Synchronimpulsgenerator (136), durch eine Vorrichtung (132) zur Feststellung der Taktdaten und der Vertikäl-Bezugs-signaldaten und zum Anlegen derselben zur Steuerung des Synchronimpulsgenerators (136), damit Synchronisationsimpulse zur horizontalen und vertikalen Synchronisierung eines Videosignals erzeugt werden, durch eine Vorrichtung (140-146) zur Wiederherstellung eines verwendbaren Audiosignals aus den digitalen Tondaten, und durch eine Vorrichtung (128) zum Kombinieren des wiederhergestellten Audiosignals, der 1 iorizontal-und Vertikal-Synchronisationsimpulse und des Videosignals zu einem Fernsehsignal, das in einem üblichen Fernsehempfänger verwendbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (132) zur Feststellung der Taktdaten dazu ausgebildet ist, im Videosignal-Horizontal-Austastintervall in binärer Form übertragene Taktdaten festzustellen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (132) zur Feststellung der Vertikal-Be-zugssignaldaten dazu ausgebildet ist, im Videosignal-Vertikal-Austastintervall in binärer Form übertragene Vertikal-Bezugs-signaldatenfestzustellen.