9.1. Системы кодирования телевизионного изображения
Организация вещания через
ИСЗ требует больших затрат, которые состоят из стоимости создания программ и
стоимости линии связи от источника программы до абонента. Коммерческие каналы
демонстрируют фильмы, шоу, спортивные, эротические и другие передачи, на которые
затрачиваются немалые средства. Поэтому эти каналы обычно и кодируют, так как
это единственный метод возместить расходы на создание коммерческой программы.
Кодирование канала заставляет абонента оплачивать просмотр: потребителю приходится
покупать декодер и карточку-ключ и в большинстве систем платить абонентскую
плату.
В системе обслуживания
абонентов кодированных каналов с помощью компьютера ведется учет абонентской
платы, продажи декодеров или карточек, а также в месте источника программы вырабатываются
сигналы на адресное включение и выключение декодеров. Зашифрованная кодовая
посылка чаше всего .передается на ИСЗ в составе телевизионного сигнала в скрытом
виде. Декодер наземной станции принимает кодированный сигнал и декодирует его
в зависимости от того, получено разрешение на открытие (декодирование) принятого
сигнала или нет. Кодирующее устройство может находиться и на передающей спутниковой
станции.
Принцип кодирования телевизионных
программ заключается в искажении импульсов синхронизации разверток или самого
видеосигнала. В первом случае устройство синхронизации телевизионного приемника
не может обнаружить
начало синхронизирующих
импульсов по строкам и полям. В результате полностью нарушается работа устройства
синхронизации и на экране телевизора видно только хаотическое мелькание полос
(рис. 9.1).
.
Восстановление искаженных
сигналов синхронизации разверток для специалистов в области несанкционированного
доступа (проще говоря, пиратов) — дело несложное, поэтому системы с этим методом
кодирования были быстро «вскрыты».
Разработчики методов кодирования
вынуждены искать более совершенные способы закрытия видеосигнала. Следующим
этапом в этом направлении стал переход на цифровую обработку видеосигнала.
С помощью быстродействующего
аналого-цифрового преобразователя (обычно 8- или 10-разрядного) аналоговый видеосигнал
переводится в кодирующем устройстве в соответствии с алгоритмом кодирования.
Далее сигнал опять переводится в аналоговую форму для передачи через спутниковый
тракт. В декодере наземной станции происходит обратное преобразование. В настоящее
время используются два основных метода цифрового кодирования: рассечение и перестановка
рассеченных частей строк телевизионного сигнала и перемешивание строк.
Первый используется в системе
VideoCrypt и является одним из наиболее распространенных методов кодирования
телевизионного изображения в системах непосредственного спутникового вещания
стандарта PAL. В кодирующем устройстве каждая строка рассекается в одной из
256 точек, выбранных по псевдослучайному закону, и рассеченные части строки
меняются местами (рис. 9.2). Каждая последующая строка телевизионного изображения
рассекается в другой точке. В результате структура изображения практически полностью
разрушается. Синхроимпульсы в этой системе не изменяются и звуковое сопровождение
не кодируется.
Декодер ресивера делает
обратную операцию: рассекает и переставляет части каждой строки телевизионного
изображения. Информацию, необходимую для восстановления изображения, декодер
получает из двух источников: один ключ передается в интервале гасящего импульса
полей, другой распространяется в виде абонентской карточки. Основные секретные
ключи находятся в карточке, поскольку декодер не адресный, т. е. не содержит
информации, присущей конкретному абоненту.
Метод перемешивания строк
применяется в системе Nagravision. Его в основном используют на французских
спутниках TELECOM, ведущих передачи по аналоговой системе SECAM. Суть кодировки
в системе Nagravision заключается в следующем. Сигнал изображения на передающей
стороне переводится в цифровую форму и заносится в память. Далее порядок строк
перемешивается по псевдослучайному закону, сигнал переводится обратно в аналоговый
вид и подается на передатчик. На приемной стороне осуществляется обратная операция.
Как и в системе VideoCrypt, синхроимпульсы не изменяются и звуковое сопровождение
не кодируется.
Метод кодирования по системе
Nagravision требует наличия в декодере цифровых микросхем памяти, объема которых
достаточно для запоминания информации и полукадре, что заметно повышает стоимость
декодера. Аля ее снижения была разработана модификация метода (Syster), в которой
строки в полукадре разделены на шесть блоков и перемешивание строк осуществляется
внутри каждого блока. Это усовершенствование позволило уменьшить объем необходимой
памяти и в конечном счете удешевить декодер.
Для авторизации (опознавания)
декодера применяется специальный ключ со встроенной микросхемой, аналогичной
карточке в системе VideoCrypt. Система кодирования изображения Syster используется
на российских спутниках ГАЛС-1, -2 (36°Е).
В связи с широким распространением
стандарта D2-MAC в спутниковом вешании возникла необходимость кодирования телевизионных
сигналов этого стандарта. В системе D2-MAC яркостные и цветоразностные компоненты
изображения передаются отдельно (см. рис. 2.4), поэтому рассечение и перестановка
этих компонент также осуществляются раздельно. Эта система, получившая название
EuroCrypt, широко используется на спутниках SIRIUS (5,2°E), TELE-X (5°Е),
INTELSAT-707 0°W), THOR-1 (0,8°E), TV SAT-2 (0,6°Е).
Для системы кодирования
EuroCrypt разработаны два способа: перестановка компонент с двухкратным рассечением
и перестановка компонент цветоразностного сигнала. В первом случае обеспечивается
больший уровень засекречивания, сигналы яркости и цветности разрезаются каждый
в некоторой точке и компоненты их переставляются местами. Место рассечения изменяется
по псевдослучайному закону независимо для каждой компоненты (рис. 9.3). Во втором
случае при меньшей степени зашиты от рассекречивания рассечению и перестановке
подвергается только сигнал цветности.
Если при использовании
описанных выше методов кодирования канал звукового сопровождения остается открытым,
метод EuroCrypt предусматривает его кодирование. Звуковой сигнал кодируется
путем преобразования его в цифровую форму с помощью дельта-модуляции. Для повышения
помехозащищенности используется помехоустойчивое блоковое кодирование:
цифровой поток преобразуется в пакеты и передается в последовательных строках
вместо строчных гасящих импульсов (на рис. 9.4).
С развитием цифрового телевидения
появились возможности для создания новых методов кодирования. Сегодня нельзя
назвать ни одного достаточно широко применяемого метода кодирования, который
не был бы в той или иной мере вскрыт. Эксплуатация любой системы кодирования
сводится к борьбе с «пиратами»: смене кодов, карточек, выявлению источника информации
и т. д.
|
