Спосіб завадостійкого маскування телевізійного сигналу

Спосіб завадостійкого маскування телевізійного сигналу, який полягає в тому, що на передачі відеосигнал розбивають на N окремих часових вибірок, перед запам’ятовуванням часових вибірок в блоці пам’яті перетворюють їх в цифрову форму в вигляді кодових К-розрядних слів, в межах кадру при зчитуванні з блока пам’яті здійснюють додаткову зміну порядку слідування окремих розрядів окремих К-розрядних кодових слів побітово по заданому закону з наступним формуванням нових кодових слів тій же К-розрядності, котрі перетворюють в аналоговий вихідний сигнал, при цьому на прийомі вхідний аналоговий сигнал перетворюють в цифрову форму, запам’ятовують в блоці U 2 (19) 1 3 38832 розрядних кодових слів побітово по заданому закону з наступним формуванням нових кодових слів тій же К-розрядності, котрі перетворюють в аналоговий вихідний сигнал, при цьому на прийомі вхідний аналоговий сигнал перетворюють в цифрову форму, запам’ятовують в блоці пам’яті в межах кадру окремі розряди окремих К-розрядних кодових слів побітово в тій же послідовності, в якій відбувалося зчитування інформації з блоку пам’яті на передачі, а зчитування кодових К-розрядних слів з блоку пам’яті відбувається в тій же послідовності, в якій відбувалося запам’ятовування інформації в блоці пам’яті на передачі, та формують початковий відеосигнал за допомогою перетворення цифрового сигналу в аналоговий, [див. патент UA, №58639 А1 опубліковано 15.08.2003]. До недоліків вказаного способу завадостійкого маскування телевізійного сигналу, який обрано за найближчий аналог (прототип), відноситься те, що на прийомі при цьому відбувається зворотне перетворення замаскованого сигналу, але при такому способі маскування якісно відтворити замаскований сигнал, коли він прийнятий по радіолінії в умовах великих перешкод або при великій інтерференції радіосигналу практично не можливо. Таким чином, завадостійкість цього способу маскування є недостатньою при передачі замаскованого сигналу по радіолініям. В основу корисної моделі покладена задача шляхом введення додаткового регулювання рівня телевізійного сигналу як на передачі, так і на прийомі по наперед заданому закону, та введенням або виключенням з замаскованого сигналу по наперед заданому закону імпульсів рядкової, кадрової, кольорової синхронізацій та імпульсів гасіння, забезпечити підвищення завадостійкого маскування телевізійного сигналу від великих перешкод які виникають при передачі телевізійного сигналу по радіоканалам, зі збереженням високої надійності маскування телевізійного сигналу зображення. Рішення цієї задачі досягається тим, що в способі завадостійкого маскування телевізійного сигналу на передачі відеосигнал розбивають на N окремих часових вибірок, перед запам’ятовуванням часових вибірок в блоці пам’яті перетворюють їх в цифрову форму в вигляді кодових К-розрядних слів, в межах кадру при зчитуванні з блоку пам’яті здійснюють додаткову зміну порядку слідування окремих розрядів окремих Крозрядних кодових слів побітово по заданому закону з наступним формуванням нових кодових слів тій же К-розрядності, котрі перетворюють в аналоговий вихідний сигнал, при цьому на прийомі вхідний аналоговий сигнал перетворюють в цифрову форму, запам’ятовують в блоці пам’яті в межах кадру окремі розряди окремих К-розрядних кодових слів побітово в тій же послідовності, в якій відбувалося зчитування інформації з блоку пам’яті на передачі, а зчитування кодових К-розрядних слів з блоку пам’яті відбувається в тій же послідовності, в якій відбувалося запам’ятовування інформації в блоці пам’яті на передачі, та формують початковий відеосигнал за допомогою перетворення цифрового сигналу в аналоговий, згідно корисної моделі, що на передачі перед перетворенням 4 аналогового сигналу в цифровий здійснюється автоматичне встановлення наперед заданого рівня сигналу по заданому закону та вставка по заданому закону в сформований для передачі аналоговий сигнал імпульсів рядкової, кадрової та кольорової синхронізації, а на прийомі до перетворенням аналогового сигналу в цифровий здійснюється автоматичне відновлення рівня сигналу по заданому закону та відновлення по заданому закону в сформованому для передачі на вихід блоку демаскування аналоговому сигналі імпульсів рядкової, кадрової та кольорової синхронізації. Суть способу завадостійкого маскування телевізійного сигналу пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на Фіг.1 показана блок-схема пристрою завадостійкого маскування телевізійного сигналу на передачі, на Фіг.2 показана блок-схема пристрою завадостійкого маскування телевізійного сигналу на прийомі, на Фіг.3 показаний повний телевізійний відеосигнал. Пристрій, який реалізує спосіб маскування телевізійного сигналу на передачі (див. Фіг.1) має (як варіант конструктивного виконання) блок регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 1, аналогоцифровий перетворювач 2 (АЦП), блок пам’яті 3, блок послівної адресації 4, блок побітової адресації 5, блок керуючої програми 6, блок послідовності зчитування відліків телевізійного сигналу 7, цифро-аналоговий перетворювач 8 (ЦАП) та комутатор синхроімпульсів 9. Пристрій, що реалізує спосіб демаскування телевізійного сигналу на прийомі (див. Фіг.2) має блок регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 10, аналого-цифровий перетворювач 11, блок пам’яті 12, блок послівної адресації 13, блок побітової адресації 14, блок керуючої програми 15, блок послідовності зчитування відліків телевізійного сигналу 16, цифро-аналоговий перетворювач 17 та комутатор синхроімпульсів 18. Блоки 3, 4, 5, 6 і 7 пристрою маскування та блоки 12, 13, 14, 15 і 16 пристрою демаскування реалізовані на програмному рівні і є складовою частиною загальної програми роботи мікропроцесора. Зазначений спосіб маскування реалізується наступним чином. Вхідний телевізійний сигнал подається на блок регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 1, а з нього далі на аналого-цифровий перетворювач 2 і на мікропроцесор. Мікропроцесор по записаній в ньому програмі проводить розрахунок рівня сигналу і визначає положення верхівки рядкових синхроімпульсів. Розраховані параметри сигналу у вигляді коефіцієнтів, що визначають рівень і положення телевізійного сигналу, передаються мікропроцесором до блоку регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 1. Для зменшення похибки обчислювання при наявності перешкод в телевізійному сигналі обчислювання розмаху телевізійного сигналу та положення верхівки рядкових синхроімпульсів проводиться на певній кількості синхроімпу 5 38832 льсів, тобто проводиться інтегрування за певний відрізок часу. Фіксування положення верхівки синхроімпульсів дозволяє зафіксувати рівень сигналу, від якого починається відлік при подальшому маскуванні сигналу, а також при його демаскуванні в пристрої демаскування, телевізійного сигналу. Далі відліки телевізійного сигналу в ци фровій формі, які сформовані аналого-цифровим перетворювачем 2, записуються мікропроцесором в блок пам’яті 3. Мікропроцесор також проводить розрахунок рівня „чорного" телевізійного сигналу, який, фактично, є нульовим значенням сигналу при обчислюванні істинних значень відліків телевізійного сигналу, тобто значення відліку сигналу для його подальшого маскування обчислюється за формулою: S(nt)=Smax(nt)-Sч , (1), де Smax(nt) - максимальне значення телевізійного відеосигналу представлене в цифровій формі; Sч - рівень чорного; n - порядковий номер відліку сигналу; t - поточний час. При розрахунках по формулі (1) було взяте представлення повного телевізійного відеосигналу зображення згідно з відображеним на Фіг.3. Усі процедури маскування мікропроцесором виконуються паралельно, тобто паралельно з записом відліків телевізійного сигналу до блоку пам’яті мікропроцесор виконує передачу раніше записаних до пам’яті відліків сигналу до блоку послівної адресації 4 та побітової адресації 5, де за заданою в мікропроцесорі керуючою програмою 6 і відбувається переставлення як окремих біт відліків сигналу, так і окремих слів (відліків сигналу з перекомпанованими бітами), тобто відбувається маскування телевізійного сигналу за допомогою переставлення окремих біт і окремих відліків телевізійного сигналу в пам’яті мікропроцесора за програмою, яка може змінюватись довільним чином (або за псевдовипадковим законом, або за наперед заданим законом). Перемішані відліки телевізійного сигналу через перетворювач послідовності зчитування відліків сигналу 7 (який також реалізовано на програмному рівні) подаються до цифро-аналогового перетворювача 8 для перетворення їх в аналогову форму. Комутатор синхроімпульсів 9 також керується мікропроцесором. Він комутує на ви хід або замаскований телевізійний сигнал від ЦАП, або синхроімпульси, які в обхід АЦП, ЦАП і мікропроцесора подаються на вихід пристрою маскування Проходження синхроімпульсів з входу на ви хід дозволяє виключити вплив шумів квантування на синхроімпульси, тобто виключити додаткове тремтіння фронтів синхроімпульсів, яке виникає при перетворенні їх спочатку в цифрову форму, а потім знову в аналогову. Для того, щоб виключити можливість здійснити синхронізацію замаскованого телевізійного сигналу несанкціонованим чином, за програмою, записаною до мікропроцесору, з мікропроцесора через ЦАП і комутатор синхроімпульсів в телевізійний сигнал домішуються за псевдовипадковим (або будь-яким другим) законом синхроімпульси, а також частина синхроімпульсів, 6 яка завжди присутня в повному телевізійному сигналі, не подається на вихід пристрою маскування, а замінюється будь-яким шумовим сигналом. Демаскування телевізійного сигналу на прийомі реалізується наступним чином. Замаскований телевізійний сигнал подається на блок регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 10, а з нього, як і в пристрої маскування, на АЦП 11, який перетворює прийнятий сигнал в цифрові відліки телевізійного сигналу. Мікропроцесор, по записаній в ньому програмі, проводить розрахунок розмаху сигналу, рівня „чорного" і положення верхівки рядкових синхроімпульсів. Розраховані параметри сигналу у вигляді коефіцієнтів, що визначають рівень і положення телевізійного сигналу, передаються мікропроцесором до блоку регулювання розмаху телевізійного сигналу і фіксації верхівки рядкових синхроімпульсів 10. Мікропроцесор також проводить розрахунок істинного значення відліків сигналу згідно з формулою (1). Таким чином, в прийнятому з радіолінії телевізійному сигналі відновлюється рівень сигналу, від якого починається відлік, тобто, так як рядкові синхроімпульси в пристрої маскування передавались в обхід мікропроцесора, АЦП і ЦАП, то на прийомі вони будуть мати те ж саме положення, що й на вході пристрою маскування незалежно від того, як змінився повний розмах сигналу при проході його через радіолінію. Для зменшення похибки обчислювання при наявності перешкод в телевізійному сигналі обчислювання розмаху сигналу та положення верхівки рядкових синхроімпульсів проводиться на певній кількості синхроімпульсів, тобто проводиться інтегрування на певному відрізку часу. Крім того, при розрахунках виключаються ті синхроімпульси, котрі були вставлені пристроєм маскування для здійснення додаткового маскування рядкової синхронізації, а ураховуються тільки синхроімпульси, котрі були передані в обхід мікропроцесора, АЦП і ЦАП пристрою маскування телевізійного сигналу. Це дозволяє з досить високою точністю відновити положення верхівки рядкових синхроімпульсів. Розрахунок розмаху телевізійного сигналу в пристроях маскування і демаскування виконується по величіні насиченості телевізійного сигналу зображення (відеосигналу). Далі мікропроцесор обчислює рівень „чорного", який використовується при розрахунку істинного значення відліків телевізійного сигналу згідно з формулою (1). Таким чином, в пристрої демаскування відновлюється положення і розмах повного телевізійного сигналу. Після того, як відліки телевізійного сигналу відновлені мікропроцесором виконується демаскування телевізійного сигналу за алгоритмом зворотнім тому, що використовувався при маскуванні телевізійного сигналу. Далі демасковані і записані до блоку пам’яті 12 мікропроцесора відліки телевізійного сигналу через перетворювач послідовності зчитування відліків сигналу 16 подаються мікропроцесором на ЦАП 17 для перетворення їх в аналогову форму, а з ЦАП далі на комутатор синхроімпульсів 18. Комутатор синхроімпульсів, який керується мікропроце 7 38832 сором згідно з записаною в блок пам’яті програм 15 мікропроцесора програмою, по алгоритму зворотному тому, що використовувався при маскуванні телевізійного сигналу, або пропускає рядкові синхроімпульси на вихід пристрою демаскування, або замінює ділянки сигналу, в яких передавався шумоподібний сигнал, рядковими синхроімпульсами. Також мікропроцесор проводить заміну лож них синхроімпульсів відновленим телевізійним сигналом, тобто мікропроцесор відновлює рядкову синхронізацію. Точність відновлення сигналу залежить від точності розрахунків і рівня перешкод в радіолінії по якій передається телевізійне зображення. В кожному конкретному випадку реалізація способу маскування телевізійного сигналу залежить від умов, в яких буде розповсюджуватись телевізійний сигнал. Збільшення кількості розрядів в цифрових відліках телевізійного сигналу дозволяє з більшою точністю відновити телевізійний сигнал на прийомі, однак при великому рівні перешкод велика кількість розрядів у відліку сигналу може привести до великих спотворень відновленого сигналу. Тому при великому рівні перешкод необхідно перестановки здійснювати без дуже великої зміни амплітуди сигналу, а також вибирати відносно невелику кількість розрядів у відліку сигналу. Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 8 Даний спосіб маскування був використаний при розробці пристрою маскування телевізійного сигналу і випробуваний на дослідних зразках пристроїв маскування і демаскування сигналу в яких були використані 10-розрядні відліки повного розмаху телевізійного сигналу, а в якості мікропроцесора був використаний мікропроцесор цифрової обробки сигналів типу ADSP-BF532, який працював з тактовою частотою 384МГц. Випробування показали, що при стабільному сигналі, або при сигналі, який змінюється повільно відновлення зображення проводилось на рівні близькому к тому, якби телевізійний сигнал передавався без маскування. В цьому випадку достатньо великий рівень шумів при послаблені прийнятого сигналу практично не впливає на сигнал, що відновлюється пристроєм демаскування, тобто при великому рівні шумів телевізійний сигнал відновлювався і був близьким по своїй якості до того сигналу, який в цих же умовах передавався без маскування. Зриви відновлення сигналу спостерігалися тільки в тих випадках, коли рівень сигналу був близьким до зриву кадрової і рядкової синхронізації (рівень зриву синхронізації перевірявся на незамаскованому сигналі, а потім порівнювався з замаскованим сигналом). Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601