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 способ 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 помехоустойчи-

вое 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.